JP2009242878A - めっき処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】めっき槽内のめっき液の温度や流動を均一にすることで、ワーク等の被めっき物に均一なめっきを施すことが可能なめっき処理装置を提供する。
【解決手段】リザーブ槽２０からポンプ５０によってめっき液Ｂをめっき槽１０へ導入させ、多孔管６０の吐出口６２よりめっき槽１０上方へ吐出させることで、めっき槽１０内のめっき液Ｂに流動が与えられる。このとき、吐出口６２が複数箇所に設けられ、また、その開口方向が多孔管６０の上方および両側方であり、さらに、多孔管６０の上部に多孔質板９０が設けられていることから、めっき槽１０内のめっき液Ｂの流動は均一化される。また、めっき液Ｂの温度については、リザーブ槽２０内に設けられたヒーター８０、ヒーター制御部８１および攪拌機７０によって調節され、その後に温度調節されためっき液Ｂがめっき槽１０へ導入される。
【選択図】図１

Description

本発明は、ワーク等の被めっき物にめっきを施すめっき処理装置に関する。

従来、例えば無電解Ｎｉめっき等の無電解めっきは、めっき槽内に被めっき物を収容させ、めっきを行うと共に、オーバーフローしためっき液をろ過機によってろ過させ、液管理装置等によって調整した後、めっき槽内へ循環させるといった方法により行われてきた。
また、めっき液の温度調節に関してはめっき槽内に設けられたヒーターおよび温度センサーによって管理されてきた。

めっき槽内における被めっき物のめっき膜厚は、めっき槽内のめっき液の温度や流動が均一であるほどめっき膜厚も均一となる。しかし、めっき槽内にヒーターを設けると、ヒーターからの距離によってワークの各部分によって温度が異なる場合があった。また、めっき槽内にめっき液の温度均一化のための攪拌機を設けると、めっき液の攪拌によってめっき槽内の流動が均一ではなくなってしまうという問題があった。そのため、従来、以下のようなめっき装置が公開されてきた。

例えば、特許文献１には、めっき槽内の下部に多孔板を設け、めっき槽から抜き出しためっき液を多孔板とめっき槽底面の間から小孔を通して上方に向かって連続的に供給する、というめっき液の循環によってめっき槽内を攪拌し、めっき膜厚のばらつきを軽減するというめっき方法が記載されている。
また、特許文献２には、多孔整流板とともに空気吐出管を設けたことにより、空気によるめっき液の循環アシストを行い、めっき液の流速および分散が均一となるような化学めっき槽が記載されている。
一方、特許文献３には、めっき液をめっき槽下部の入液部から上部の排液部へ流動させ、流動促進手段（制流板）によってめっき槽水平方向の流動を促し、それら流動によってめっき液の液深方向の温度差や濃度差を低減させるようなめっき処理装置が記載されている。

特開Ｈ６ー８１１５６号公報 特開Ｈ６−１７９９７６号公報 特開Ｈ１１−１１７０７６号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載のめっき方法を利用する場合、オーバーフロー部がめっき槽の一方向にしか設けられていないため、めっき槽下部の多孔板から供給されためっき液の液流はオーバーフロー部方向へ偏ってしまい、その結果、めっき膜厚にばらつきが生じるといった問題点があった。
また、上記特許文献２に記載の化学めっき槽を用いる場合、空気によるめっき液の循環アシストが行われるため、被めっき物が酸化してしまう可能性がある。例えば、パワーモジュール用基板等の回路のパターン上における所望箇所の半田濡れ性をよくするためにめっきを行う場合に、空気による酸化のためにその半田濡れ性が悪化してしまうという懸念があった。
上記特許文献３に記載のめっき処理装置を用いる場合は、上記特許文献１に記載のめっき方法同様、めっき液の流動が排液室方向へ偏ってしまい、めっき膜厚にばらつきが生じるといった問題点があった。

また、従来は、めっき槽にめっき液調整部が設けられ、めっき槽のめっき液をサンプリングし、めっき槽のめっき液に直接主成分の薬液補給やｐＨの調整のための薬液を補給していたが、この場合に、補給箇所周辺の濃度が変わる、すなわちめっき液組成にばらつきがめっき槽内に発生している可能性があるという問題点があった。

そこで、本発明の目的は、上記問題点に鑑み、めっき槽内のめっき液の温度や流動および組成を均一にすることで、ワーク等の被めっき物に均一なめっきを施すことが可能なめっき処理装置を提供することにある。

本発明によれば、ワークにめっきを施すめっき処理装置であって、ワークを浸漬させるめっき槽と、前記めっき槽の四方を囲むオーバーフロー部と、前記オーバーフロー部と連通するリザーブ槽と、前記リザーブ槽から前記めっき槽へ液体を補給する液補給ポンプとを備えることを特徴とする、めっき処理装置が提供される。

前記リザーブ槽は、温度調節部と、めっき液調整部と、攪拌機とを備えることとしても良い。

前記液補給ポンプの液吐出部に多孔管を設け、前記めっき槽の内部において前記多孔管の上部に多孔質板を設けることとしても良い。

本発明によれば、めっき槽内のめっき液の温度や流動を均一にすることで、ワーク等の被めっき物に均一なめっきを施すことが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照にして説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図１は本発明の実施の形態にかかるめっき処理装置１を模式的に示した説明図である。
図１に示すように、めっき処理装置１はめっき槽１０とリザーブ槽２０により構成されており、めっき槽１０およびリザーブ槽２０はめっき液Ｂで満たされている。めっき槽１０にはワーク３０が収容され、めっき液Ｂに浸漬している。
また、めっき槽１０の上方側部には、めっき槽１０側部四方を囲むようにオーバーフロー部４０が設けられ、オーバーフロー部４０は連結管４１を介してリザーブ槽２０内部と連通している。なお、連結管４１にはフィルター４５が設けられている。

一方、リザーブ槽２０にはリザーブ槽２０内のめっき液Ｂをめっき槽１０へ導入する液補給ポンプ５０がリザーブ槽とめっき槽を連接するパイプの途中に設けられ、液補給ポンプ５０のめっき槽１０側には多孔管６０が設けられている。また、めっき槽１０内の多孔管６０上部には、めっき槽１０の内部を上下に仕切るように多孔質板９０が水平に設けられている。このとき、ワーク３０は多孔質板９０の上に位置している。
また、リザーブ２０槽にはリザーブ槽２０内のめっき液Ｂを攪拌する攪拌機７０、めっき液Ｂの濃度・ｐＨ調整などを実施するめっき液調整部７２およびめっき液Ｂの温度調節を行うヒーター８０およびヒーター制御部８１が設けられている。

ここで、リザーブ槽２０の大きさとしては、めっき槽１０の半分より大きい液容量を有するものが好ましく、さらに好ましくはめっき槽と同等以上である。リザーブ槽２０がめっき槽１０の液容量の半分以下の液容量では、めっき液の液温の時間的なばらつきを抑制することが困難で、大量のワークのめっき処理や非常に小さい範囲のめっき厚が求められるワークのめっき処理については、めっき膜厚の均一性が問題になる場合があることが試験によりわかってきた。

図２（a）は図１におけるめっき槽１０の上面図であり、図２（b）は図２（a）のＡ−Ａ断面図である。
図２（a）に示すように、めっき槽１０内に設けられている多孔管６０は、Ｕ形管であり、その上面には複数の吐出口６２が備えられている。吐出口６２は、図２（a）のように多孔管６０の上方向と両側方向へ向いている３箇所の穴が複数備えられる構成となっている。

以上のように構成されるめっき処理装置１において、ワーク３０にめっきを施す場合について、以下に説明する。
めっき槽１０およびリザーブ槽２０内はめっき液Ｂで満たされており、ワーク３０はめっき槽１０内のめっき液Ｂに浸漬される。ここで、めっきを施す際のめっき液Ｂにはある所定の温度と流動が必要である。

本実施の形態においては、リザーブ槽２０からポンプ５０によってめっき液Ｂをめっき槽１０へ導入させ、多孔管６０の吐出口６２よりめっき槽１０上方へ吐出させることで、めっき槽１０内のめっき液Ｂに流動が与えられる。このとき、吐出口６２が複数箇所に設けられ、また、その開口方向が多孔管６０の上方および両側方であり、さらに、多孔管６０の上部に多孔質板９０が設けられていることから、めっき槽１０内のめっき液Ｂの流動は均一化される。

また、めっき液Ｂの温度については、リザーブ槽２０内に設けられた図示しない温度測定手段、ヒーター８０、ヒーター制御部８１および攪拌機７０によって調節され、その後に温度調節されためっき液Ｂがめっき槽１０へ導入される。
つまり、ある所定の温度を保つめっき液Ｂがめっき槽内を均一に流動することになる。

一方、めっき槽１０内には、随時めっき液Ｂが導入されるため、めっき槽１０からはめっき液Ｂがあふれ出ることとなる。そのため、本実施の形態においては、めっき槽１０の側部四方を囲むオーバーフロー部４０を設けており、めっき槽１０からあふれ出ためっき液Ｂはオーバーフロー部４０へ流入する。オーバーフロー部４０へ流入しためっき液Ｂは連結管４１およびフィルター４５を経てリザーブ槽２０内へと循環される。なお、このとき、めっきにより汚れ等が含まれためっき液Ｂはフィルター４５により浄化される。

従来技術としてのオーバーフローは、めっき槽内のめっき液の流速及び分散を均一にするためにめっき液をオーバーフローさせ循環させるのが主旨であり、めっき槽外ではフィルタリングでの異物の除去や液温を保持する程度の制御であった。本実施の形態においては、それに加えて、従来用いられてきたオーバーフロー方式と比較して、めっき槽１０に対してリザーブ槽２０を設け、その容量を非常に大きくし、リザーブ槽で２０めっき液組成の調整まで精密に行うこととしている。

リザーブ槽２０には、めっき液調整部７２が設けられている。めっき液調整部７２は、めっき液の主成分の濃度調整機能を有し、めっき液のサンプリング手段、主成分補給手段、ｐＨ調整手段、めっき液分析手段、めっき液自動制御手段からなる。めっき液はリザーブ槽のめっき液について、サンプリング手段である例えばサンプリングパイプを介してめっき液分析手段に液が移送され、めっき液分析手段で金属成分、ｐＨ成分が測定され、めっき液自動制御手段から主成分補給手段、ｐＨ調整手段にリザーブ槽への各主成分補給液およびｐＨ調整液の補給指示がだされ、主成分及びｐＨが自動的に調整される。したがってサンプリングは、リザーブ槽のめっき液について実施し、リザーブ槽のめっき液に主成分補給液およびｐＨ調整液補給する。
従来のようにめっき槽でめっき液を調整すると、めっき液内に液成分の濃度ばらつきが生じて、これがめっき膜厚のばらつきの原因のひとつであることが発明者らの調査によりわかってきた。これに対し、本発明ではリザーブ槽でめっき液の成分を精密に調整するために、その要因は除外することができ、めっき膜厚のばらつきを極めて小さくすることができる。

また、本実施の形態にかかるめっき処理装置１においては、リザーブ槽２０内でめっき液Ｂの温度調節および温度均一化のための攪拌が行われる。また、攪拌によってリザーブ槽２０内でめっき液Ｂの濃度およびｐＨについても好適に調整される。これにより、めっき槽１０に導入されるめっき液Ｂは温度・濃度・ｐＨ等の調整されためっきに適した条件に調整される。

めっき槽１０内におけるめっき液Ｂの流動については、図２（a）に示すようにめっき槽１０の側部四方にオーバーフロー部４０が設けられているため、めっき液Ｂはめっき槽１０上方外周部より全ての位置で均等にあふれ出ることになる。つまり、めっき槽１０内では、多孔管６０の吐出口６２から上方に吐出されためっき液がめっき槽１０上方外周部へ向かって均等に流動する。

上述したように温度・濃度・ｐＨが調整されためっき液Ｂをめっき槽１０内において均一に流動させることにより、ワーク３０には均一なめっき膜厚であるめっきが施されることになる。

以上、本発明の好ましい実施の形態の一例を説明したが、本発明は図示の形態に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に相到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、めっき槽１０内に設ける多孔管６０について、本実施の形態においてはＵ形管であるとし、その上部には３箇所ずつの吐出口６２が複数設けられることとしている。しかし、多孔管６０の形状はＵ形に限られるものではなく、めっき槽１０の下部からめっき槽１０内へ均等にめっき液Ｂを吐出させることができるような形状であれば足りる。また、吐出口６２についても多孔管６０より上方にめっき液Ｂを均等に吐出することができるような数であれば足りる。

また、温度やめっき液のサンプリングは、リザーブ槽のほかに、めっき槽のめっき液についても実施し、リザーブ槽のめっき液の温度および濃度と、めっき槽の温度および濃度との差について、めっき液自動制御手段において微調整させることも考えられる。これにより、より正確にめっき液の温度および組成を制御することができる。

前記最良の実施の形態（図１、図２）の装置において、めっきを実施した。ワークは１回のめっき処理で、約１０００個の銅張りセラミックス回路基板の銅板について、無電解Ｎｉ−Ｐめっきを施した。
銅張りセラミックス基板は、一個の大きさが長さ５０ｍｍ×幅２５ｍｍ×厚さ０．６ｍｍのセラミックス基板の両面に、長さ５０ｍｍ×幅２５ｍｍ×厚さ０．３ｍｍの銅板をろう材を介して真空中で接合し、接合後の銅板上に回路形状をマスキングし、エッチングにより不要な銅およびろう材を除去して所定の回路を形成したものである。
これについて、無電解Ｎｉ−Ｐめっきを４μｍ狙いで施し、２０個サンプリングところ、平均厚さ４．０μｍ、標準偏差が０．０９μｍであった。

比較例

めっき槽のオーバーフローが２辺であって、オーバーフローしためっき液をフィルタリングすることで不純物を除去する構成であり、且つリザーブ槽を設けずに、めっき槽の温度調整はめっき液中のヒーターと温度測定手段および自動温度調整手段により、まためっき液調節部をめっき槽に設けることでめっき液組成を調整すること以外は、実施例と同様の装置、方法で無電解Ｎｉ−Ｐめっきを実施した。
このとき、実施例と同様のサンプリングによると、めっきの平均厚さが４．１μｍ、標準偏差が０．２１μｍであり、実施例と比べ厚さの標準偏差が約２倍であった。

本発明は、ワーク等の被めっき物にめっきを施すめっき処理装置に適用できる。

めっき処理装置１を模式的に示した説明図である。 （a）図１におけるめっき槽１０の平面図である。 （b）図２（a）のＡ−Ａ断面図である。

符号の説明

１…めっき処理装置
１０…めっき槽
２０…リザーブ槽
３０…ワーク
４０…オーバーフロー部
５０…液補給ポンプ
６０…多孔管
７０…攪拌機
８０…ヒーター
９０…多孔質板

Claims (3)

1. ワークにめっきを施すめっき処理装置であって、
   ワークを浸漬させるめっき槽と、
   前記めっき槽の四方を囲むオーバーフロー部と、
   前記オーバーフロー部と連通するリザーブ槽と、
   前記リザーブ槽から前記めっき槽へ液体を補給する液補給ポンプとを備えることを特徴とする、めっき処理装置。
2. 前記リザーブ槽は、温度調節部と、めっき液調整部と、攪拌機とを備えることを特徴とする、請求項１に記載のめっき処理装置。
3. 前記液補給ポンプの液吐出部に多孔管を設け、前記めっき槽の内部において前記多孔管の上部に多孔質板を設けることを特徴とする、請求項１または２に記載のめっき処理装置。

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