JP2011074482A - メッキ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、表面に導電性を有する基材粒子に均一な厚みのメッキ層を効率的に形成可能なメッキ装置を提供することを目的としている。
【解決手段】本発明に係わるメッキ装置は、表面に導電性を有する基材粒子のメッキ装置であって、前記基材粒子が接触しつつ周回可能な底面とその底面の周縁に沿い立設した周壁面とを備え前記基材粒子を含む粒子群とメッキ液とを収納可能なメッキ室を有するメッキ槽と、前記メッキ室の底面より上方に開口する供給口を有し前記メッキ室の周壁面に沿い旋回するように前記供給口からメッキ液を供給するメッキ液供給管と、前記メッキ室に開口する排出口を有するメッキ液排出管と、前記メッキ室の底面に配置された前記基材粒子に接触する陰極と、前記メッキ室に収納されたメッキ液に浸漬する位置に配置された陽極と、前記陰極および陽極に接続された電源とを有するメッキ装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は、表面に導電性を有する基材粒子のメッキ装置に関する。

表面に導電性を有する基材粒子にメッキを施す技術の一例として、Ｃｕを主体としたコアボールの表面に半田をメッキして半田被覆Ｃｕコアボール（以下Ｃｕコアボールと略して記載する。）を形成する技術がある。なお、従来技術の問題点を明らかにするために、Ｃｕコアボールを例としてメッキ技術を説明するが、本発明はＣｕコアボールに限定されない。

近年の多ピッチ化・狭ピッチ化による高密度実装の進むＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｌｌａｙ）やＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｃａｌｅ Ｐａｃｋａｇｅ）などの半導体パッケージでは、入出力端子用バンプとして小径のＣｕコアボールが適用されている。Ｃｕコアボールは、そのコアボールがリフロー時に溶融しないため、半導体素子と基板との間に一定の距離を維持でき、半導体素子の起動・停止により生じる熱サイクル負荷等に対する接続信頼性を確保することができる。

Ｃｕコアボール製造技術として、メッキ液が流通可能な多数の開口を有するバレル内にコアボールを収納し、バレルをメッキ浴に配置し自転させることで半田を被覆するバレル電気メッキ法が周知である。しかしながら、特に直径が１００μｍ以下の小径のＣｕコアボールを製造する場合には、バレルの自転にともなうコアボールの転動によるコアボールの攪拌が不十分となる。その結果、コアボール同士がメッキ層を介して連結し凝集したり、メッキ層の表面が粗面化したり、メッキ層の厚みが部分的に不均一となり、歩留まりが低下するという問題が生じていた。

このバレル式電気メッキ法の問題を解消する技術の一例が特許文献１に記載されている。特許文献１には、充分かつ均一なメッキ層を短時間で得るため、「上端が開放した下開き椀形の樹脂ドームの外周部下面と、樹脂底板の外周部上面の間に被めっき物が回転中に押付けられるコンタクトリングと、処理液が流通飛散するポーラスリングを一体に結合してセルを形成し、上記セルを相対回転不能に支持しコンタクトリングと通電する導電ロータリープレートの中央部下面に垂直な導電駆動シャフトの上端を固定し、上記シャフトにコンタクトブラシを押圧してマイナス極に接続し、上記ドーム内に陽極バスケットを配置し、セルを覆うカバーを設けた」、小物の回転メッキ装置が記載されている。そして、かかる構成の回転メッキ装置によれば、セル内に収納された被メッキ物は、セルの回転により生ずる遠心力の作用によりコンタクトリングに強制的に押し付けられ、セルの回転と、停止又は減速を繰り返すことにより均一に混合され、被メッキ物の表面におけるメッキ液の更新も活発となり、均一な厚みのメッキ層を形成することができると記載されている。

しかしながら、特許文献１の回転メッキ装置は工業生産上効率の面での問題があった。すなわち、この回転メッキ装置は、被メッキ物を攪拌してその表面にメッキ液を充分に流通させるために、セルの回転、停止又は減速を繰り返す必要がある。そして、被メッキ物への実際のメッキ処理は、セルが回転し遠心力でコンタクトリングに被メッキ物が接触している間にのみ行われ、停止又は減速している間は行われないため、メッキ処理時間に比して全体の製造時間が長くなる。さらに、メッキ処理中にはボールの攪拌力が作用しないため、特に半導体パッケージに使用される直径が１００μｍ以下の小径のＣｕコアボールの場合には、セル内におけるコアボールの凝集が顕著となり、メッキ処理されたＣｕコアボールの表面の平滑性も劣化する。この凝集を解くためにセルの回転、停止又は減速を頻繁に繰り返す方法もあるがメッキ効率が更に低下するという問題が招来する。

また、バレル式電気メッキ法の問題を解消する技術の他の例が特許文献２に記載されている。特許文献２には、特に曲がり易い性質を持ったワークのメッキ時の変形等を防止することを目的とし、「上面開口としたメッキ槽と、そのメッキ槽の上面開口を閉塞する着脱蓋とを有し、前記メッキ槽の底面に陰極を備え、着脱蓋の裏面に陽極を備えるとともに、前記メッキ槽の底面沿いの周壁に、その周壁の内面方向に向けたメッキ液の噴射ノズルを備えていることを特徴とする」、メッキ装置が記載されている。そして特許文献２には、かかる構成を採用することにより、メッキ槽内に投入されたワークは噴射ノズルから噴射されるメッキ液とともにメッキ槽内を回り、その回転を伴いながらメッキ処理が施されるため、曲がりや変形を与える程の衝突等がなくなり、すべてのワークが原形を保持したままメッキ加工処理を終了できる、と記載されている。

しかしながら、かかる特許文献２のメッキ装置は均一な厚みのメッキ層を基材粒子に形成するという点では不十分である。すなわち、特許文献２のメッキ装置で基材粒子をメッキした場合、メッキ槽内を旋回するメッキ液で基材粒子は攪拌されながら旋回運動するが、粒子は液流に乗って移動するため、底面に配置された電極と粒子とが接触する確率が小さく、その確率も粒子毎に不均一となる。その結果、個々の基材粒子ごとにメッキ層の厚みが異なってしまうという問題が生じる可能性がある。

さらに、下記特許文献３には、粒径が０．１μｍ〜１０μｍの範囲の金属、無機物質などの微粉末の表面に金属を電気めっき法で均一にかつ高収率で被覆する装置として、「めっき液を収容する軸を縦方向にした筒状の容器と、この容器の底部に電導表面を横にして配した陰極板と、該めっき液の液面近く配した陽極と、該陰極板と陽極との間に所定の電位を付与する電源装置と、該陰極板と陽極との間の液中に吸込用開口を持つ吸込管と、該陰極板と陽極との間の液中に吐出用開口を持つ吐出管と、該吸込管から吐出管に通ずる流体の循環経路と、この循環経路に介装された流体循環用ポンプとからなり、該吐出管の吐出用開口を陰極板の電導表面の方向に向けて下向きに設置すると共に前記の吸込管の吸込用開口を陽極下端よりもさらに下方に設置し、被めっき品である粒径が０．１μｍから１０．０μｍの範囲の導電性微粉末をめっき液と共に前記の循環経路を循環させつつ該陰極板に連続的に衝突させるようにした微粉末の電気めっき装置」が開示されている。そして、かかるめっき装置によれば、電気めっき液中に微粉末が所定の懸濁濃度をもって懸濁し且つ所定の方向と速度をもった微粉末懸濁液をめっき液中に強制的に形成させ、微粉末懸濁流を陽極には実質的に接触させないで陰極板にだけ所定の速度成分をもって循環衝突させるので、微粉末の一粒づつの表面に均一かつ高収率で電気めっきすることが可能となると記載されている。

しかしながら、かかる特許文献３のめっき装置によっても、微粉末は微粉末懸濁流に乗って流動するのみであるため陰極板と接触する確率が微粉末間で不均一であり、特許文献２のメッキ装置と同様な理由から、均一な厚みのメッキ層を個々の基材粒子に形成するという点では不十分である。

特開平８−２３９７９９号公報 実開平７−６２６７号公報 特開平１−２７２７９２号公報

本発明は、上記従来技術の問題点を鑑みてなされた発明であり、表面に導電性を有する基材粒子に均一な厚みのメッキ層を効率的に形成可能なメッキ装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決する本発明に係わるメッキ装置は、表面に導電性を有する基材粒子のメッキ装置であって、前記基材粒子が接触しつつ周回可能な底面とその底面の周縁に沿い立設した周壁面とを備え前記基材粒子を含む粒子群とメッキ液とを収納可能なメッキ室を有するメッキ槽と、前記メッキ室の底面より上方に開口する供給口を有し前記メッキ室の周壁面に沿い旋回するように前記供給口からメッキ液を供給するメッキ液供給管と、前記メッキ室に開口する排出口を有するメッキ液排出管と、前記メッキ室の底面に配置された前記基材粒子に接触する陰極と、前記メッキ室に収納されたメッキ液に浸漬する位置に配置された陽極と、前記陰極および陽極に接続された電源とを有するメッキ装置である。

かかるメッキ装置は、次のような作用を奏する。すなわち、メッキ液供給管の供給口から供給されたメッキ液は、メッキ室の周壁面に沿い旋回しつつその底面側に向い流下する。そして、メッキ室がメッキ液で満たされると、メッキ室に開口する排出口を通じメッキ液排出管から排出され、メッキ液供給管から新たなメッキ液を供給することによりメッキ室は常に新鮮なメッキ液で満たされる。

メッキ室の底面に達した旋回流動するメッキ液は、メッキ室に収納された粒子群をメッキ室の底面に接触させつつ旋回運動させる。その底面において陰極に接触した基材粒子は、メッキ液に浸漬する位置に配置された陽極との間でメッキ処理され、メッキ層が基材粒子の表面に形成される。ここで、旋回流動するメッキ液により粒子群は分散することなく互いに混合されながら底面に接触して転動しつつ底面上を旋回運動する。よって、基材粒子の凝集が抑止されるとともに基材粒子の表面の各部位がメッキ液に触れる機会が均等となり、その結果均一な厚みのメッキ層が形成される。なお、一旦旋回運動を始めた粒子は浮遊することなく、底面に間欠的な接触を繰り返しながら旋回運動を継続する。

さらに、メッキ液の旋回流により基材粒子をメッキ室の底面に接触させつつ転動させるため、基材粒子は他の基材粒子と接触する確率が高まり、よって陰極と接触した基材粒子と高頻度で電気的に接続され、連続メッキに近い処理を行うことが可能となり、基材粒子に効率的にメッキ層を形成することができ、さらに基材粒子同士の接触により形成されたメッキ層が平滑化され、表面が極めて平滑でかつ均一な厚みのメッキ層を形成することができる。

上記説明のとおり、本発明に係るメッキ装置によれば、従来技術の問題を解決し、表面に導電性を有する基材粒子に表面が滑らかで均一な厚みのメッキ層を効率的に形成可能なメッキ装置を提供するという本発明の目的を達成することができる。なお、上記メッキ装置の好ましい態様及びその効果は以下で詳細に説明する。

本発明に係わる第１実施態様のメッキ装置の概略構成を示す図である。 図１のメッキ装置およびその好ましい態様のメッキ装置の平面図である。 図１のメッキ装置の別の好ましい態様のメッキ装置の部分拡大図である。 図１のメッキ装置の別の好ましい態様のメッキ装置の部分拡大図である。 図１のメッキ装置の別の好ましい態様のメッキ装置の正面図である。 図１のメッキ装置の別の好ましい態様のメッキ装置の拡大正面図である。 本発明に係わる第２実施態様のメッキ装置の斜視図である。 第２実施態様のメッキ装置の他の例の概略構成を示す図である。 本発明に係わる第３実施態様のメッキ装置の斜視図である。 本発明に係わる第４実施態様のメッキ装置の斜視図である。 図１０のメッキ装置の動作を説明する図である。 第４実施態様のメッキ装置の他の例の概略構成を示す図である。 本発明に係わる第５実施態様のメッキ装置の概略構成を示す図である。 コアボールのメッキ中の挙動を説明する図である。 図１のメッキ装置の実施例を説明する図である。 図１のメッキ装置の実施例を説明する別の図である。

以下、本発明に係るメッキ装置をその第１〜第５実施態様に基づき図面を参照しつつ説明する。下記の実施態様では、基材粒子であるＣｕを主体とした球形のコアボールの表面にＳｎを主体としたメッキ層を被覆するメッキ装置を例として説明するが、本発明はこれに限定されることなく例えば無電解メッキでニッケル等の導電性を有する金属層を表面に形成した樹脂又はセラミックス粒子その他表面に導電性を有する基材粒子の表面に金属被覆層を電気メッキ法で形成する場合に適用することができる。また、コアボールのように球状の基材粒子のみならず、例えば長軸と短軸を有する針状の基材粒子や形状的特徴のない不定形の基材粒子にも適用することができる。さらに、下記で説明するメッキ装置の各構成要素は、単独に又は適宜組み合わせて使用することができる。

［第１実施態様］
第１態様のメッキ装置の概略構成を示す正面図である図１及び図１の密閉蓋１Ｌを取り外した状態の平面図である図２（ａ）に示すように、メッキ装置１は、本体部１ａ、メッキ液供給管１ｅ及びメッキ液排出管１ｃを介して本体部１ａに接続されたメッキ液循環手段１ｂ、直流電源回路１ｈを基本的な構成として備え、さらに望ましい構成としてコアボール供給手段１ｇ、加振手段１ｉおよび磁力発生手段１ｓを備えている。

本体部１ａにおいて、符号１ｊは、円形状の底面１ｐとその底面１ｐに向かい縮径した円錐台形状の周壁面１ｑを有するメッキ室１ｍが形成されたメッキ槽である。メッキ液に対し耐食性を有する非導電性の絶縁物である樹脂等で構成されたメッキ槽１ｊは、上部が開口した碗型の容器１ｋと、上部開口を閉塞するように容器１ｋの上面に密着された密閉蓋１Ｌとを有している。この容器１ｋと密閉蓋１Ｌとで形成される空間がメッキ室１ｍを構成し、多数のコアボール９１を含むボール群（粒子群）９と所定量のメッキ液Ｌがメッキ室１ｍに収納される。

メッキ液供給管１ｅは、メッキ室１ｍの周壁面１ｑの接線方向にその軸心が沿い、メッキ室１ｍの上部にメッキ液供給口１ｆが開口するようにメッキ槽１ｊにその一端が水平に接続され、メッキ液排出管１ｃは、密閉蓋１Ｌの中央部においてメッキ室１ｍの軸芯と同軸にメッキ液排出口１ｄがメッキ室１ｍに開口するようにメッキ槽１ｊにその一端が接続され、それぞれの他端はメッキ液循環手段１ｂに接続されている。メッキ液循環手段１ｂは、図示しないメッキ液貯蔵タンク、メッキ液循環用ポンプ、メッキ液浄化用フィルタ及び流量制御弁等で構成されており、メッキ液循環手段１ｂから送り出されたメッキ液Ｌは、メッキ液供給管１ｅを流通してメッキ液供給口１ｆからメッキ室１ｍに供給され、図１、２（ａ）において破線ａで示すようにメッキ室１ｍの周壁面１ｑに沿い旋回流下する。また、メッキ液循環手段１ｂのメッキ液循環用ポンプや流量制御弁を調整してメッキ室１ｍに供給されるメッキ液Ｌの流速や流量を経時的に変化させることができる。なお、メッキ液循環手段１ｂは、メッキ液供給管１ｅを通じメッキ液Ｌを供給するだけではなく、メッキ液排出管１ｃを通じメッキ室１ｍからメッキ液Ｌを吸引可能なよう構成してもよい。さらに、上記メッキ液供給管１ｅを複数本設けてもよい。この場合、メッキ室１ｍの周壁面１ｑの同一円周上に例えば一定の角度ピッチで複数のメッキ液供給口１ｆが開口するようメッキ液供給管を配置してもよいし、図４（ｃ）に示すメッキ装置２２のように、旋回流下するメッキ液Ｌの螺旋状の流れａに沿い複数のメッキ液供給口２２ｆが開口するようメッキ液供給管２２ｅを配置してもよい。以上の構成によりメッキ液Ｌは、図１に示すように、下方に傾斜した周壁面１ｑに沿い旋回流動しつつ螺旋状に流下し、メッキ室１ｍの底面１ｐに達し、その後図において破線ｂで示すように上昇流となりメッキ液排出口１ｄを通じてメッキ液排出管１ｃから排出されメッキ液循環手段１ｂに戻る。

なお、コアボール９１は、密閉蓋１Ｌを開閉しメッキ室１ｍに都度供給してもよいが、図１に示すようにメッキ液供給管１ｅで構成される供給系の中に所定数のコアボール９１を切り出す供給手段１ｇを設け、メッキ液供給管１ｅの管路を通じコアボール９１をメッキ液Ｌとともにメッキ室１ｍに供給してもよい。この供給手段１ｇの具体的な構成は、第４態様のメッキ装置において詳細に説明する。

符号１ｎは、容器１ｋの底部に配置された円板状の陰極であり、陰極１ｎの上面がメッキ室１ｍの底面１ｐとなるよう構成されている。直流電源回路１ｈの負極に接続された陰極１ｎは、例えばステンレススチール、チタン、白金メッキされたチタン等で形成されている。ボール群９は、メッキ室１ｍを旋回流動するメッキ液Ｌにより、図において符号Ｃで示すように外周端から半径方向に所定の範囲の中で底面１ｐと接触しつつ旋回運動し、これによりコアボール９１は底面１ｐの上を攪拌されながら転動する。

ここで、図３（ａ）に示すようにメッキ室１ｍの底面３ｐの一部に露出するように陰極３ｎを配置しても、同図（ｂ）に示すように底面３ｐに配置されたコアボール９１に接するように陰極３ｍを配置してもよい。しかしながら、このように多数のコアボール９１ののうちのごく一部にのみ接するよう陰極３ｎ、３ｍを配した場合には、陰極３ｎ、３ｍに接しないコアボール９１は陰極３ｎ、３ｍに接するコアボール９１を介して通電されるため、コアボール９１同士の接触抵抗により陰極３ｎから離れた位置にあるコアボール９１の電位が低下して当該コアボール９１における電流密度が低くなり、メッキ効率が低下する可能性がある。したがって、平面視で見たとき、陰極はボール群９と十分な接触面積を有することが好ましく、本実施態様のように円板形状に形成しておくことが望ましい。この場合には、容器１ｋそのものを陰極材料で形成し、容器１ｋの側面に耐食性及び絶縁性のある樹脂被覆を施し、容器１ｋの底面が陰極１ｎとして作用するように構成してもよい。

一方で、図１および図２（ａ）に示すように、メッキ室１ｍの底面１ｐの全てを陰極１ｎで構成した場合には、メッキ層の形成速度が低下するおそれがある。すなわち、ボール群９は、旋回流動するメッキ液Ｌで底面１ｐ（陰極１ｎの上面）の外周縁部の所定の領域Ｃを旋回運動するため、ボール群９の存在しない陰極１ｎの上面の中央部にもメッキが無駄に析出してしまうからである。したがって、図２（ｂ）およびその中心線に沿う断面図である図２（ｃ）において符号２ｎで示すように、陰極は、ボール群９が旋回運動する領域に対応し底面２ｐの外周縁に円環状に設けておき、底面２ｐの中央部２ｚは電気的絶縁材で構成しておくことが好ましい。なお、図２（ｂ）（ｃ）の場合には、中央部２ｚは容器１ｋと一体に構成されているが、例えば中央部２ｚを絶縁性セラミックスなどで別体に形成し、容器１ｋに組み込むようにしてもよい。

さらに、図２（ｃ）に示すように、陰極２ｎは、その表面が底面２ｐと同一平面を形成するように露出する第１の陰極２ｙのみならず、その表面が周壁面１ｑと同一の内周面を形成するように露出する第２の陰極２ｘを容器１ｋの基端部に備えていてもよい。この陰極２ｘと２ｙは、図示するように、横断面がくの字状となるよう各々の一端において結合させた陰極２ｎとして容器１ｋに組み込むことができる。かかる第２の陰極２ｘを設けることによりボール群９が接触することが可能な陰極２ｎの面積を増加させることができ、高いメッキ効率を維持したまま均一なメッキ層をコアボール９１に形成することが可能となる。なお、陰極２ｎの表面におけるメッキの析出を防止しメッキ効率を高めるためには、図２（ｃ）に示すように、陰極２ｎは、ボール群９が旋回流動する範囲Ｃの中に含まれることが望ましい。また、図２（ｂ）で示す陰極２ｎは円周方向において連続的な円環形状に形成してあるが、一部に不連続部分があっても実質的に円環状に形成されていればよい。

さらに、コアボール９１の転動を助長することによりコアボール９１同士の表面に形成されたメッキ層の外周面を摺り合わせ、当該外表面の平滑性を向上するため、メッキ室１ｍの底面１ｐ（すなわち陰極１ｎの上面）を一定の粗面としておけばよい。一方で、メッキ室１ｍの底面１ｐと摩擦することにより生じるコアボール９１の表面またはメッキ層の表面の損傷を防止する観点からは、当該底面１ｐは平滑な面としておいてもよい。また、図３（ｃ）に示すように、メッキ室１ｍの底面１ｐの上におけるコアボール９１の旋回運動を安定化させるためには、メッキ液Ｌの旋回方向に沿い形成されコアボール９１を案内する円環状の案内溝４ｙが底面１ｐに形成されていることが望ましい。

図１において符号１ｏは、メッキ室１ｍの上部に陰極１ｎと相対して配置された錫を含む陽極である。陽極１ｏは、メッキ室１ｍを満たすメッキ液Ｌに浸漬する位置に位置するよう、ステンレススチール、チタン、白金メッキされたチタン等の支持部材１ｒを介して密閉蓋１Ｌに固定され、直流電源回路１ｈの正極に接続されている。

ここで、陽極の好ましい態様について以下説明する。多数のコアボール９１をメッキする場合には、全てのコアボール９１の表面積の和は非常に大きなものとなる。この多数のコアボール９１と陽極との間に一定の電流を流し、所定の電流密度（電流値をコアボール９１の表面積の和で除した値である）を確保することにより、コアボール９１に均一かつ効率的にメッキ層を形成するためには、陽極１ｏの下面と陰極１ｎの上面とが相対するよう配置し、陰極１ｎの上を旋回運動するボール群９の範囲Ｃを包含するよう円環形状に陽極１ｏを形成することが好ましい。さらに、本体部１ａの上部右側部分の正断面視である図４（ａ）に示すように、陰極と相対する陽極１４ｏの底面に凹凸を設けることにより、コアボール９１の表面積に応じた面積を陽極１４ｏに形成することができる。また、陽極の表面積をより増加させたい場合には、図４（ｂ）のように陽極部１５ｏを構成してもよい。この陽極部１５ｏは、直流電源回路の正極に接続された多数の導電性粒子１５ｙにより構成された陽極と、支持部材を介し密閉蓋１Ｌに固定され多数の導電性粒子１５ｙを収納する略円環形状の導電性粒子収納容器１５ｘを有している。好ましくは樹脂等の非導電性材料で構成されたメッシュ状をなす導電性粒子収納容器１５ｘは、導電性粒子１５ｙは通さずメッキ液は流通可能な開口を多数有し、図示しない陰極に底面が相対し、供給されるメッキ液の流れを阻害しないようメッキ液供給口１ｆよりも上方に配置されている。なお、導電性粒子収納容器１５ｘは、ステンレススチール、チタン、白金メッキされたチタン等の導電性材料で構成してもよい。導電性粒子収納容器１５ｘに収納する導電性粒子１５ｙはコアボールにメッキすべき材料により適宜選択されるが、例えばコアボールに錫をメッキする場合には、錫からなる粒子が選択される。この態様の陽極部１５ｏによれば、多数の導電性粒子１５ｙにより陽極を構成するので上記平板状の陽極の場合に比べコンパクトながら大きな表面積を有する陽極を形成することができ、さらに、導電性粒子１５ｙの個々の大きさや収納する個数を調整することにより陽極の表面積を自在に調整することができる。

図１において符号１ｉは、容器１ｋの底面側に配置された加振手段である。本発明に係わるメッキ装置の好ましい態様として組み込まれた加振手段１ｉは具体的には所定の周波数で容器１ｋに振動を付与する振動手段であり、この振動によりコアボール９１同士の付着や底面１ｐとコアボール９１の付着を予防するとともに付着したコアボール９１を分離し、コアボール９１の凝集を防止する。

符号１ｓは、メッキ槽１ｊの下方に配置された磁力発生手段である。磁力発生手段１ｓは、コアボール９１が磁性を有する場合またはコアボール９１に被覆されるメッキ層が例えばＮｉやＦｅなど磁性を有する場合に有効な構成要素であり、コアボール９１またはメッキ層が形成されたコアボール９１を磁力で下方に引き寄せ、メッキ室１ｍの底面１ｐ（陰極１ｎの上面）に接触させつつ旋回運動させるように構成されている。なお、磁力発生手段１ｓは、メッキ槽１ｊの下方外周に設けてもよい。さらに、旋回領域Ｃの中にボール群９を留めコアボール９１が分散することを防止するためには、磁力発生手段１ｓは、当該旋回範囲Ｃに対応する大きさの略円環形状の永久磁石などで構成することが好ましい。

上記メッキ装置１の動作を説明する。まず、準備工程である。準備工程では、密閉蓋１Ｌを開けて所定数のコアボール９１をメッキ室１ｍの底面１ｐ（陰極１ｎの上面）に載置し、メッキ液Ｌをメッキ液循環手段１ｂのメッキ液貯蔵タンクに格納する。なお、コアボール９１としては、酸洗処理し表面を清浄化したものを使用し、更に必要に応じ表面に下地層としてニッケルメッキ層を形成したものを使用してもよい。また、半田メッキするためのメッキ液は、例えばＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系の液組成を有する大和化成製の商品名「ＤＡＩＮ ＴＩＮＳＩＬ ＳＢＢ ２」やローム＆ハース製の商品名「ＳＯＬＤＥＲＯＮ ＢＰ ＳＡＣ５０００」等に添加剤を添加して、例えばホウフッ化浴など周知のメッキ浴に適宜調整して使用することができる。ボール群９を構成する粒子はコアボール９１に限定されず、例えばボール群９の攪拌を促進するための攪拌促進体として、例えば半田や鋼を主体とした導電性ダミーボール、樹脂やセラミックス等を主体とした非導電性ダミーボールを適量加えてもよい。

密閉蓋１Ｌを閉じてメッキ室１ｍを密閉空間にした後、メッキ装置１を作動させる。メッキ装置１は、メッキ液循環手段１ｂを作動させてメッキ液供給管１ｅを通じてメッキ室１ｍへ所定の流量でメッキ液Ｌを供給する。メッキ室１ｍがメッキ液Ｌで満たされると、メッキ液Ｌは、メッキ室１ｍの周壁面１ｑに沿い旋回するとともに周壁面１ｑの傾きに沿い底面１ｐに向い螺旋状に流下する旋回流ａとなる。なお、メッキ液Ｌの供給の初期段階ではメッキ液Ｌの流れが不安定であるため、不安定なメッキ液Ｌの流れに乗りメッキ室１ｍの外にコアボール９１が流出する場合がある。このコアボール９１の流出を防止するためには、準備工程においてメッキ室１ｍに予めメッキ液Ｌを満たしておき、その後メッキ室１ｍにメッキ液Ｌを供給するようにすれば好ましい。また、メッキ液Ｌの供給の初期段階ではメッキ液Ｌの流量を小さくしておき、徐々に所定の流量に増加するようにすれば好ましい。

下方に向い縮径する円錐台形状をなすメッキ室１ｍの周壁面１ｑに沿いメッキ室１ｍを旋回流下するメッキ液Ｌは底面１ｐに近づくに従い旋回速度が増加し、底面１ｐに達する。底面１ｐに達したメッキ液Ｌの旋回流ａは、底面１ｐに接触しているボール群９を当該底面１ｐに押し付けつつ旋回運動させる。ここで、ボール群９に含まれるコアボール９１は、底面１ｐ、すなわち直流電源回路１ｈの負極に接続された陰極１ｎの上面に接触しているので、陽極１ｏとの間でメッキ処理され、その表面にはメッキ層が形成される。そして、メッキ室１ｍの底面１ｐに達したメッキ液Ｌは、底面１ｐの中央部で上昇流ｂとなりメッキ液排出口１ｄを通じてメッキ液排出管１ｃから排出されメッキ液循環手段１ｂに戻るため、常に新鮮なメッキ液Ｌがメッキ室１ｍに供給され、メッキ室１ｍの中のメッキ液Ｌの状態を常に一定とすることができ、その結果コアボール９１の表面に均一な厚みのメッキ層が形成される。なお、メッキ室１ｍがメッキ液Ｌで満たされた後に、メッキ液排出管１ｃを通じてメッキ液Ｌを吸引するようにすれば、メッキ液Ｌの旋回流がより整流化され、コアボール９１の旋回運動が安定するので望ましい。

メッキ室１ｍの底面１ｐに接触しつつ旋回運動するコアボール９１は底面１ｐの上を転動し、コアボール９１同士が擦り合うように衝突するので、コアボール９１同士が付着しがたくコアボール９１の凝集が防止され、かつ転動によりコアボール９１の表面が底面１ｐに触れる機会が均等になるので、均一な厚みのメッキ層が形成される。ここで、メッキ処理の過程において、メッキ層は、直接的又は他のコアボール９１を介して間接的に陰極１ｎへ触れる毎に序々にコアボール９１の表面に形成されていくと推定される。そのため、メッキ処理の初期段階では表面の一部にのみメッキ層が形成されている状態となっている。コアボール９１の転動が充分ではない場合には、図１４（ａ）に示すように、突起したメッキ層ｍがコアボール９１に被覆された金平糖状のＣｕコアボールが形成される場合があった。このメッキ層の突起した部分は、初期にコアボール９１の表面の一部に形成されたメッキ層を起点として選択的にメッキ層が形成された結果であると想定される。しかしながら、コアボール９１を充分に転動させ、コアボール９１同士が擦り合うように衝突させることにより、図１４（ｂ）に示すように、コアボール９１ａの表面の一部に形成されたメッキ層ｍ１を、転動する他のコアボール９１ｂで擦り合わせて押し広げるというメッキ層の表面の平滑化効果が生じて表面の一部に選択的にメッキ層が形成されることを防止し、表面が極めて平滑でメッキ層の内部にボイドの少ない均一な厚みのメッキ層を形成することができる。このようなメッキ層を有し極めて真球度の高いＣｕコアボールは、フリップチップ用の接続部材として使用される場合に特に好適である。

なお、図１に示すコアボール供給手段１ｇを用いてコアボール９１をメッキ室１ｍに供給した場合には、コアボール９１は旋回流動するメッキ液Ｌにより旋回運動し、遠心力で周壁面１ｑに押し付けられつつ下降し、メッキ室１ｍの底面１ｐへ下降し、そこで安定した旋回運動を継続する。

上記の状態で所定時間、コアボール９１をメッキ処理し、所定厚みの半田メッキ層を有するＣｕコアボールが形成される。メッキ液循環手段１ｂのメッキ液循環用ポンプや流量調整弁を適宜調整し、メッキ処理中に供給されるメッキ液Ｌの流量や流速を経時的に変化させたり、容器１ｋを介して加振手段１ｉでボール群９１に振動を付与すれば、コアボール９１の凝集防止の観点から有利である。

上記メッキ装置１の更に好ましい態様のメッキ装置について図５及び６を参照して説明する。なお、図５及び６において、上記メッキ装置１と同一の構成要素については同一符号を付し、詳細な説明を省略する。

図５に示すメッキ装置５は、密閉蓋１Ｌの中央部を貫通しメッキ室１ｍの中に突き出た状態となるようメッキ液排出管５ｃを配置し、メッキ液排出口５ｄを軸芯方向においてメッキ室１ｍの中間部、具体的にはメッキ液排出口５ｄをメッキ液供給口１ｆよりも下方に位置させ、更にメッキ液排出管５ｃを矢印ｄで示すように軸心方向に沿い移動できるようにした態様である。図５に示すように、メッキ液排出管５ｃの外周面に陽極５ｏを配置する場合には、メッキ液排出管５ｃの外周面から突出しないように配置することが望ましい。かかるメッキ装置５によれば、メッキ液排出口５ｄはメッキ室１ｍの底面１ｐに近接しているので、メッキ液Ｌの上昇流ｂは底面１ｐの近くで排出され、上昇流ｂが旋回流ａに与える影響が抑制され、底面１ｐにおけるコアボール９１の旋回運動を安定させることが可能となる。更に、メッキ液Ｌの供給の初期段階においてメッキ室１ｍの旋回流ａが安定するまではメッキ液排出管５ｃの密閉蓋１Ｌからの突出長さを短くしておき、旋回流が安定した後にメッキ液排出管５ｃを下方に移動させて密閉蓋１Ｌからの突出長さを長くし所定位置に位置決めすることで、メッキ室１ｍへメッキ液Ｌを導入するメッキ処理前の段階からメッキ処理が完了するまで、メッキ室１ｍの外へのコアボール９１の流出を防止できる。なお、後述する第２〜第４態様のメッキ装置のように、メッキ室を旋回流動するメッキ液を整流化する構成やメッキ室へコアボールを供給する構成を備えたメッキ装置の場合には、メッキ液排出管５ｃは上下方向に移動せず、図示のごとく底面１ｐの上方近傍にメッキ液排出口５ｄが配置されるよう密閉蓋１Ｌに固定されていてもよい。

図６（ａ）に示すメッキ装置は、半径方向において中心部が周縁部に対し高くなるよう円錐形状に底面６ｐ（陰極６ｎの上面）をメッキ室１ｍに形成した態様である。かかる態様のメッキ装置によれば、ボール群９は、底面６ｐの高さの低い周縁部で安定して旋回運動することとなり、底面６ｐにおけるボールの濃度を向上させることができる。なお、同図（ｂ）に示すように、半径方向において中央部が周縁部に対し高くなるよう円柱状の突起７ｙを有する底面７ｐ（陰極７ｎの上面）をメッキ室１ｍに形成しても同様な作用効果を奏することができるが、この場合にはメッキ液Ｌの流動を阻害しなよう突起７ｙの上部周縁にテーパ面を形成しておくことが望ましい。

［第２実施態様］
以下第２態様のメッキ装置について図７および８に基づき説明する。なお、図７および８において、上記第１態様のメッキ装置１およびその好ましい態様のメッキ装置５等と同一の構成要素については同一符号を付しており、詳細な説明を省略する（以下第３〜第５態様のメッキ装置について同じ。）

図７（ａ）に示すように、第２態様のメッキ装置８は、第１態様と同様に形成されたメッキ室１ｍの中に案内手段８ｖを有する点で第１態様のメッキ装置１と相違している。図７（ａ）の案内手段８ｖは、メッキ液供給口１ｆを通じ供給されたメッキ液Ｌをメッキ室１ｍの底面１ｐに向い案内するように構成されている。すなわち、案内手段８ｖは、メッキ室１ｍの周壁面１ｑに沿い旋回しつつ底面１ｐに向い流下するメッキ液Ｌの流線ａに沿った方向に伸びる螺旋が形成された非導電性材料からなる案内板８ｗである。上部８ｘがメッキ液供給口１ｆの下方に、下部８ｙがメッキ室１ｍの底面１ｐと所定の間隙を介し配置された案内板８ｗは、密閉蓋１Ｌを縦方向に貫通するメッキ液排出管５ｃを中央に取り巻きつつその外周面が周壁面１ｑに密接している。なお、メッキ液Ｌを円滑にメッキ室１ｍから排出するためには、案内手段８ｘの下端は、メッキ液排出口より上方にあることが好ましい。

かかる案内板８ｗによれば、メッキ液供給口１ｆから供給されたメッキ液Ｌは、案内板８ｗ、メッキ液排出管５ｃの外周面およびメッキ室１ｍの周壁面１ｑにより区画された螺旋状の流通通路８ｚの中を破線ａで示すように上方から下方に向けて流動し、メッキ室１ｍの底面１ｐに案内される。ここで、案内板８ｗは、メッキ液供給口１ｆから供給され旋回流下するメッキ液Ｌの流線ａに沿って螺旋が形成されており、かつ、流通通路８ｚは一本の通路となるよう形成されているので、メッキ液供給口１ｆから供給されるメッキ液Ｌや流動するメッキ液Ｌの相互の干渉により旋回流下するメッキ液Ｌに乱流を生じせしめることなく、整流化されたメッキ液Ｌが底面１ｐに到達することとなる。さらに、図において符号ｂ２で示すように、メッキ液排出管５ｃから排出されるため上昇流としてメッキ液排出口に向うメッキ液Ｌの流れｂの一部がメッキ液排出管５ｃの外に存在する場合でも、その流れは案内板８ｗの下部８ｙで遮られるので、旋回流下するメッキ液Ｌの流れａを乱すことがない。その結果、底面１ｐにおけるボール群の旋回運動が安定し、均一なメッキ層を有するＣｕコアボールを形成することが可能となる。

なお、メッキ装置８の変形例である図７（ｂ）に示すメッキ装置１６のように、メッキ液Ｌが周壁面１ｑを旋回する態様により、案内板１６ｗは、メッキ液排出管５ｃの外周面との間に一定の間隙１６ｚが形成されるよう構成し、メッキ室１ｍに配置してもよい。

図８に示すメッキ装置１０は第２態様のメッキ装置の他の例であり、案内手段１０ｖとして案内体１０ｗを有している。底面１０ｚを有する略円錐台形状の非導電性材料からなる案内体１０ｗは、底面１ｐに向い縮径した略円錐形状のメッキ室１ｍの周壁面１ｑに倣う外周面１０ｘを有している。上部が密閉蓋１Ｌに接合された案内体１０ｗは、密閉蓋１Ｌに固定され縦方向に伸びるメッキ液排出管５ｃを中央部に有し、当該メッキ液排出管５ｃを外周面１０ｘが包囲している。そして、案内体１０ｗは、水平方向においては、その外周面１０ｘが一定寸法ｇの間隙１０ｙを介しメッキ室１ｍの周壁面１ｑと対向するようメッキ室１ｍの中に配置されている。また、縦方向においては、ボール群９がメッキ室１ｍの底面１ｐの上で旋回運動可能な領域を設けるため、案内体１０ｗの底面１０ｚがメッキ室１ｍの底面１ｐに対し所定の間隙を有するように配置されている。なお、本態様のメッキ装置１０では、錫を主体として構成された陽極１０ｏは、案内体１０ｗの底面１０ｚに設けられている。

上記案内手段としての案内体１０ｗをメッキ室１ｍの中央部に配置することにより、上記案内板８ｗと同様な作用を奏することができる。すなわち、メッキ液供給口１ｆから供給されたメッキ液Ｌは、案内体１０ｗの外周面１０ｘとメッキ室１ｍの周壁面１ｑとで形成された間隙１０ｙを破線ａで示すように上方から下方に向けて旋回流下し、メッキ室１ｍの底面１ｐに案内される。旋回流下するメッキ液Ｌは、案内体１０ｗの外周面１０ｘとメッキ室１ｍの周壁面１ｑとで囲まれた比較的狭い間隙１０ｙの中を流動するので、メッキ液供給口１ｆから供給されるメッキ液Ｌや流動するメッキ液Ｌの相互の干渉により旋回流下するメッキ液Ｌに乱流を生じせしめることなく、整流化されたメッキ液Ｌが底面１ｐに到達することとなる。さらに、図示ｂ２として示すようにメッキ液排出管５ｃから排出されるため上昇流としてメッキ液排出口５ｄに向うメッキ液Ｌの流れｂの一部がメッキ液排出管５ｃの外に存在する場合でも、その流れは案内体１０ｗの底面１０ｚで遮られるので、旋回流下するメッキ液Ｌの流れａを乱すことがない。その結果、底面１ｐにおけるボール群の旋回運動が安定し、均一なメッキ層を有するＣｕコアボールを形成することが可能となる。なお、上記案内体１０ｗと周壁面１ｑとの間隙１０ｙに上記案内板８ｗを組み込んでもよい。

また、図４（ｂ）を参照して説明した陽極部を上記案内体を有するメッキ装置に組み込むことができる。すなわち、図８（ｂ）のメッキ装置２１に示すように、メッシュ状の非導電性材料で構成された案内体２１ｗは、陽極部の導電性粒子収納容器を兼ねており、その内部に陽極を構成する多数の導電性粒子２１ｏを収納し、導電性粒子２１ｏは通さずメッキ液がわずかに流通可能な微小な開口を多数有している。なお、案内体２１ｗに設ける開口は、導電性粒子２１ｏの大きさ未満であり極めて小さくメッキ液が貫流する際の抵抗が大きいので、メッキ液の上昇流が流速を保ったまま案内体２１ｗを通過し、メッキ液の旋回流を乱すことはない。

［第３実施態様］
以下第３態様のメッキ装置及びその変形例について図９に基づき説明する。第３態様のメッキ装置は、第１態様と同様に形成されたメッキ室１ｍの中に整流手段を有する点で第１態様のメッキ装置１と相違している。以下、整流手段の各種態様について説明する。

図９（ａ）の整流手段１７ｖは、メッキ液供給口１ｆから供給され、メッキ室１ｍの周壁面１ｑに沿い旋回しつつ流下するメッキ液Ｌの流れを一定の方向に整えて整流する非導電性材料からなる板状部材１７ｗである。メッキ室１ｍの周壁面１ｑに沿い旋回流下するメッキ液Ｌの流線に沿った方向に伸びる螺旋が形成された板状部材１７ｗは、その上部１７ｘがメッキ液供給口１ｆの下方に、下部１７ｙがメッキ室１ｍの底面１ｐと所定の間隙を介し、外周面が周壁面１ｑに密接するように配置されている。かかる板状部材１７ｗによれば、メッキ室１ｍの周壁面１ｐに沿い旋回するようにメッキ液供給口１ｆから供給されたメッキ液Ｌは、その旋回流下する流れが板状部材１７ｗにより整流されつつ安定して維持され底面１ｐに至り、メッキ室１ｍの底面１ｐに接触しているボール群を当該底面１ｐに押し付けつつ旋回運動させる。

なお、上記整流手段１７ｖの変形例である図９（ｂ）に示すように、間隙部１８ｔを介しつつ複数のフィン状の板状部材１８ｑ、１８ｒ、１８ｓを上記板状部材１７ｗと同様にメッキ液Ｌの旋回流の流線沿い螺旋状に一列に配置して整流手段１８ｖを構成してもよい。また、図９（ｃ）に示すように、メッキ液Ｌの旋回流の流線に沿い螺旋状に一列に複数の板状部材１９ｑ〜１９ｒを配置するとともに、板状部材１９ｑ〜１９ｒの下方に、板状部材１９ｑ〜１９ｒ同士の間隙部１９ｕを埋めるように板状部材１９ｓ〜１９ｔを千鳥状に一列に配置することで２列の板状部材を有する整流手段１９ｖを構成してもよい。

［第４実施態様］
以下第４態様のメッキ装置及びその変形例について図１０〜１２に基づき説明する。第４態様のメッキ装置は、メッキ室にボール群を供給する供給手段と、そのボール群を回収する回収手段を有する点で第１態様のメッキ装置と相違している。以下供給手段および回収手段を中心に第４態様のメッキ装置を説明する。なお、供給手段と回収手段は各々単独にメッキ装置に組み込んでもよい。

まず、供給手段について説明する。図１０（ａ）に正面断面図、同図の容器１ｋから密閉蓋１Ｌを取り外した状態である平面図である同図（ｂ）に示すように、本態様の供給手段１１ｑは、メッキ室１ｍに供給すべき多数のコアボール９２を収納する収納部１１ｒと、各々の一端が収納部１１ｒに接続され他端がメッキ槽１ｊに接続されたメッキ液流入管１１ｕおよびボール供給管１１ｖとを有している。なお、図１０（ａ）においてＡ−Ａ線より上は、図１０（ｂ）に示すメッキ槽１ｊの中心線Ｅより上側を見たＢ矢視図、Ａ−Ａ線より下は中心線Ｅより下側を見たＣ矢視図である。

収納部１１ｒは、多数のコアボール９２を収納可能な容器１１ｓと、容器１１ｓの上部開口を閉塞する蓋１１ｔとで構成されており、蓋１１ｔを開閉することによりコアボール９２を容器１１ｓに供給する。その収納部１１ｒの側壁には、メッキ液流入管１１ｕの一端がバルブ１１ｗを介して接続されており、さらにメッキ液流入管１１ｕの他端はその開口（メッキ液流入口）１１ｙがメッキ室１ｍに開口するようメッキ槽１ｊに接続されている。ここで、メッキ液流入管１１ｕは、その軸心が、メッキ液供給管１ｅとほぼ同一線上、すなわちメッキ槽１ｊの上部であってメッキ室１ｍの周壁面１ｑの接線方向に沿い、そのメッキ液流入口１１ｙが旋回するメッキ液の流れａを迎え入れるように配置されている。これにより、平面視においてメッキ室１ｍの中心線Ｆを介しメッキ液流入口１１ｙとメッキ液供給口１ｆとは相対する状態となるので、図示破線ａで示すようにメッキ液供給口１ｆから周壁面１ｑに沿い旋回するように供給されたメッキ液は、メッキ液流入口１１ｙを通じメッキ液流入管１１ｕに流入する。

収納部１１ｒの底部には、ボール供給管１１ｖの一端が接続されており、ボール供給管１１ｖの他端はその開口（ボール供給口）１１ｚがメッキ室１ｍの底部に開口するようメッキ槽１ｊに接続されている。ここで、ボール供給管１１ｖは、図１０（ｂ）に示すように、平面視においてメッキ室１ｍの中心線Ｅを介しメッキ液流入管１１ｕと反対の位置に、その軸心がメッキ室１ｍの接線方向に沿い、そのボール供給口１１ｚが旋回するメッキ液の流れａに沿うように配置されている。これにより、メッキ液供給口１ｆから供給され周壁面１ｑに沿い流下し底面１ｐの上を旋回流動するメッキ液の流れａに円滑に乗るようにコアボール９２を供給することができる。なお、図において符号１１ｘは、供給すべきコアボール９２を収納部１１ｒの中に保持するための仕切り弁である。この仕切り弁１１ｘは、コアボール９２を自動的にメッキ室１ｍへ供給するために設けられた好適な構成であり、手動でコアボールを供給する場合には必ずしも必要ではない。

次に、メッキ処理後のコアボール９１を含むボール群９の回収手段１１ａについて説明する。本態様の陰極１１ｎは、回収手段１１ａの構成要素の一部をなしており、容器１ｋの下部に形成された円筒状部１１Ｌの内面に摺動可能に嵌め合いされ、円板状をなすその外周面にはメッキ液の漏出を防止するため不図示のＯリングが設けられている。そして、円筒状部１１Ｌの内面には、メッキ層が形成されたコアボールを含むボール群を回収するボール回収管１１ｂの一端の開口（ボール回収口）１１ｃが開口しており、ボール回収管１１ｂの他端は回収容器１１ｅに接続されている。なお、図１０（ｂ）に示すように、ボール回収管１１ｂは、平面視においてメッキ室１ｍの中心線Ｆを介し上記ボール供給管１１ｖと反対の位置に、その軸心がメッキ室１ｍの接線方向に沿い、そのボール回収口１１ｃが旋回するメッキ液の流れａを迎え入れるように配置されている。

ここで、陰極１１ｎは、エアシリンダー等の上下駆動部１１ｄにより符号ｈで示す上下方向に円筒状部１１Ｌの中を移動し、上昇端の位置においてメッキ室１ｍの周壁面１ｑの下端縁にその上面１１ｐ（メッキ室１ｍの底面ともなる。）が接するとともに、その外周面でボール回収口１１ｃを閉じ、下方端の位置においてボール回収口１１ｃを開くように構成されている。なお、本態様のメッキ装置１１では、陰極１１ｎをバルブの弁のごとく用い、陰極１１ｎを上下移動させることによりボール回収口１１ｃを開閉させているが、第１態様のメッキ装置１のようにメッキ室の底部に陰極を固定し、バルブを介してメッキ槽にボール回収管を接続するとともにボール回収口がメッキ室に直接開口するよう回収手段を構成し、バルブの開閉によりコアボールを回収するようにしてもよい。この場合には、メッキ室の底面を旋回するコアボールの運動を妨げないよう、ボール回収口は、メッキ室の底面より上方に配置することが好ましい。

上記供給手段１１ｑおよび回収手段１１ａを含むメッキ装置１１の動作について図１１を参照しつつ説明する。図１１（ａ）に示す収納部１１ｒの蓋１１ｔを開けて所定数のコアボール９２を容器１１ｓに供給し、その後蓋１１ｔを閉じる。この時、バルブ１１ｗおよび仕切り弁１１ｘは閉じられた状態である。また、上下駆動部１１ｄにより上昇された陰極１１ｎは上昇端の位置にあり、ボール回収口１１ｃは閉じられた状態となっている。

次いで、メッキ装置１１を作動させてメッキ液供給口１ｆからメッキ液Ｌを供給する。一定時間経過してメッキ室１ｍがメッキ液Ｌで満たされると、図１１（ａ）に示すように、メッキ液Ｌは、メッキ室１ｍの周壁面１ｑに沿い旋回するとともに周壁面１ｑの傾斜に沿い底面１１ｐに向い螺旋状に流下する安定した旋回流ａとなる。

メッキ液Ｌを供給し一定時間経過しメッキ室１ｍにおけるメッキ液Ｌの流動状態が安定した後、メッキ装置１１は、バルブ１１ｗを開き、図１１（ｂ）において矢印ｅのように旋回流動するメッキ液Ｌの一部をメッキ液流入管１１ｕから収納部１１ｒにメッキ液流入口１１ｙを通じて流入させるとともに、仕切り弁１１ｘを開く。すると、収納部１１ｒに収納されたコアボール９２は、流入したメッキ液Ｌにより収納部１１ｒから押出され、メッキ液Ｌとともにボール供給管１１ｖの管路の中を流れ、矢印ｆのようにボール供給口１１ｚから排出されメッキ室１ｍへ供給される。メッキ装置１１は、全てのコアボール９２がメッキ室１ｍへ供給された後、バルブ１１ｗおよび仕切り弁１１ｘを閉じる。ここで、ボール供給管１１ｖは上記のとおり配置されているので、ボール供給口１１ｚから供給されたコアボール９２はメッキ液Ｌの旋回流ａに乗り、その後メッキ室１ｍの底面１１ｐの上を円滑に旋回運動し、メッキ処理されることとなる。このように、メッキ液Ｌをメッキ室１ｍに供給してから一定時間経過し、メッキ室におけるメッキ液の旋回流動が安定化した後にコアボール９２をメッキ室１ｍへ供給するので、メッキ室１ｍからコアボール９１が流出することが少なく、高い歩留まりでコアボール９１にメッキすることが可能となる。

なお、手動でコアボール９２を供給する場合には、ボール供給管１１ｖの経路の中に仕切り弁１１ｘを設けず、メッキ液Ｌの流動状態が安定化した後、バルブ１１ｗを開き、メッキ液流入管１１ｕ、収納部１１ｒおよびボール供給管１１ｖの経路でメッキ液Ｌを流通させた後に、収納部１１ｒに所定数のコアボール９２を供給するようにすればよい。

次いで、図１１（ｃ）に示すように、メッキ装置１１が、上下駆動部１１ｄにより陰極１１ｎを下降端まで下降させボール回収口１１ｃを開くと、メッキ層が形成されたコアボール９１を含むボール群９はボール回収口１１ｃを通じて矢印ｉで示すようにボール回収管１１ｂに流れ込み、その後回収容器１１ｅに回収される。なお、メッキ液排出管５ｃにバルブを設けておき、陰極１１ｎの下降とともに当該バルブを絞るようにすれば、メッキ液Ｌの多くの部分はボール回収管１１ｂを通じて排出されるので、より円滑にボール群９を回収することができる。

図１２に示すメッキ装置１２は、第４態様のメッキ装置の他の例であり、メッキ液供給管１ｅの経路上に設けられた供給手段１２ｑを有している。すなわち、供給手段１２ｑのメッキ液流入管１１ｕの一端はメッキ液供給管１ｅの上流側に接続され、ボール供給管１１ｖの一端はメッキ液供給管１ｅの下流側に接続されており、それらの他端はバルブ１１ｗおよび仕切り弁１１ｘを介して収納部１１ｒに接続される構成となっている。かかる供給手段１２ｑによれば、メッキ室１ｍにおけるメッキ液Ｌの流動状態が安定した後にバルブ１１ｗおよび仕切り弁１１ｘを開くと、メッキ液供給管１ｅを流れるメッキ液Ｌの一部が、メッキ液流入管１１ｕを通じて収納部１１ｒに流入する。すると、収納部１１ｒに収納されているコアボール９２は、流入したメッキ液Ｌにより押し出され、ボール供給管１１ｖを通じてメッキ液供給管１ｅに流入し、メッキ液Ｌとともにメッキ液供給口１ｆからメッキ室１ｍに供給されることとなる。なお、供給手段１２ｑにおいてメッキ液を円滑に流通させるためには、メッキ液流入管１１ｕが接続されるメッキ液供給管１ｅの上流側の内径を太くし、ボール供給管１１ｖが接続される下流側の内径を上流側より細くすることが望ましい。さらに、供給手段１２ｑの中に滞留することなくコアボール９２をメッキ液供給管１ｅへ流入させるためには、収納部１１ｒの底面とメッキ液流入管１１ｕおよびボール供給管１１ｖとの底面との間には段差がないようにしておくことが好ましい。

［第５実施態様］
以下第５態様のメッキ装置について図１３を参照し説明する。なお、図１３（ａ）は、第５態様の一例であるメッキ装置の概略構成を示す正面断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＤ矢視図、図１３（ｃ）は、第５態様のメッキ装置の他の例の概略構成を示す正面断面図、同図（ｄ）は同図（ｃ）のＥ矢視図である。

上記第１〜第４態様のメッキ装置では、コアボールが接触しつつ周回可能なメッキ室の底面として円形状の底面と底面に向い縮径するように底面の周縁に立設した略円錐台形状の周壁面とを備えたメッキ室、断面円形状のメッキ室の接線方向に沿いメッキ液供給口が開口するよう軸心が水平に配置されたメッキ液供給管、メッキ室の軸心に沿い配置されたメッキ液排出管の各構成要素を有するメッキ装置について説明したが、本発明はこれら望ましい態様に限定されることなく、第５態様のメッキ装置でも実現することが可能である。

第５態様の一例であるメッキ装置１３は、図１３（ｂ）に示すように、コアボール９１が周回可能な底面として略楕円形状の底面１３ｐを有し、底面１３ｐの周縁に立設する周壁面１３ｑは縦方向において同一断面、すなわち直管状となるようメッキ室１３ｍは形成されている。さらに、メッキ室１３ｍにメッキ液Ｌを供給するメッキ液供給管１３ｅは、周壁面１３ｑに沿い旋回流下するメッキ液Ｌの流れを生じさせるため、その軸心を下方に向けた状態でメッキ槽１ｊに接続されている。なお、周壁面１３ｑに対する取付角度を自在に設定可能な継手などを介しメッキ液供給管１３ｅをメッキ槽１ｊに接続するよう構成すれば、メッキ処理すべきコアボールの大きさや数量などに応じメッキ液Ｌが旋回流下する角度を適宜設定できるので好ましい。また、メッキ室１３ｍからメッキ液Ｌを排出するメッキ液排出管１ｃは、メッキ液Ｌの上昇流ｂを円滑にメッキ室１３ｍから排出するためには第１態様のメッキ装置１と同様に密閉蓋１Ｌの中央部に設けられていることが好ましいが、メッキ液排出管の配置はこれに限定されることなく、図示破線で示すメッキ液排出管１３ｃのように密閉蓋１Ｌの外周よりに設けメッキ室１３ｍからオーバーフローするメッキ液Ｌを排出させてもよい。

上記メッキ装置１３の動作を説明する。メッキ室１３ｍの底面１３ｐにボール群９を載置し、その後密閉蓋１Ｌを閉じてメッキ室１３ｍを密閉空間にし、メッキ装置１３を作動させる。メッキ装置１３は、メッキ液供給管１３ｅを通じてメッキ室１３ｍへメッキ液Ｌを供給する。メッキ室１３ｍがメッキ液Ｌで満たされると、上記のように配置されたメッキ液供給管１３ｅから供給されるメッキ液Ｌは、メッキ室１３ｍの周壁面１３ｑに沿い螺旋状に旋回流下する旋回流ａとなる。旋回流下しつつ底面１３ｐに達したメッキ液Ｌは、底面１３ｐに接触しているボール群９を当該底面１３ｐに押し付けつつ旋回運動させ、コアボール９１の表面にメッキ層を形成させる。上記第１態様のメッキ装置１と同様に、メッキ室１３ｍの底面１３ｐに接触しつつ旋回運動するコアボール９１は底面１３ｐの上を転動するので、コアボール９１同士が付着しがたく凝集が防止され、かつ転動によりコアボール９１の表面が底面１３ｐに触れる機会が均等になるので、均一な厚みのメッキ層が形成される。メッキ室１３ｍに供給されたメッキ液Ｌは、メッキ液排出管１ｃから排出されるので、常に新鮮なメッキ液Ｌがメッキ室１３ｍに供給され、もって均一な厚みのメッキ層が形成される。

図１３（ｃ）（ｄ）に示す第５態様の他の例であるメッキ装置２０は、コアボール９１が周回可能な底面として円環状の底面２０ｐと、底面２０ｐの外周縁に沿い立設した外周壁面２０ｑと、内周縁に沿い立設した内周壁面２０ｘとを有するメッキ室２０ｍを有し、メッキ室２０ｍの断面は縦方向において同一となるようメッキ室２０ｍは形成されている。かかるメッキ装置２０においても基本的に上記メッキ装置１３と同様な動作でコアボール９１にはメッキ層が形成されるが、底面２０ｐを構成する陰極２０ｎ自体が円環状に形成されているので、図２（ｂ）（ｃ）を参照して説明した陰極構造と同様にメッキ効率を向上できるという作用効果を奏することができる。

［実施例］
第１態様のメッキ装置１に、直径５０μｍのコアボールを５０万個投入し、厚み２０μｍを目標値として、上記説明した方法により所定の条件でメッキ処理し、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系のメッキ層を形成したＣｕコアボールを得た。５０万個のコアボールおよびＣｕコアボールの中から６００個の標本を抽出し、測定した直径および真円度の分布を図１５に示す。また、第1態様のメッキ装置１でメッキした場合のＣｕコアボールおよび先行技術文献１のメッキ装置でメッキした場合のＣｕコアボールの外観写真および断面写真を図１６に示す。

図１５に示すように、コアボールの直径の平均値５０．４μｍに対しＣｕコアボールの直径の平均値はほぼ９０μｍで、目標値である２０μｍの厚みのメッキ層が形成された。また、Ｃｕコアボールの真円度は０．９９６５で、基材粒子であるコアボールの真円度０．９９６０を上回る高い真円度を有するＣｕコアボールが形成された。加えて、Ｃｕコアボールの直径および真円度の標準偏差は各々１．７７６、０．００１８で、コアボールの２．１０８、０．００７５よりも低く、直径および真円度のバラツキの少ないＣｕコアボールを得ることができた。

図１６（ａ）（ｂ）に示すように、第1態様のメッキ装置１でメッキ層が形成されたＣｕコアボールは、非常に表面が滑らかで平滑化され、かつコアボールの表面にメッキ層が均一に形成され、さらにメッキ層の内部にボイドが生じていない。一方で、同図（ｃ）（ｄ）に示すように、先行技術文献１のメッキ装置でメッキ層が形成されたＣｕコアボールは、ボイドの原因となる凹凸がメッキ層の表面に発生し、その凹凸のために真円度が低くかつ直径および真円度のバラツキも大きいということが確認された。

１（５、８、１０、１１、１２、１３、１６、１７，１８，１９、２０、２１、２２）：メッキ装置
１ａ（５ａ）：本体部
１ｊ：メッキ槽
１ｍ（１３ｍ、２０ｍ）：メッキ室
１ｎ（２ｎ、３ｎ、３ｍ、６ｎ、７ｎ、１１ｎ、１３ｎ、２０ｎ）：陰極
１ｏ（５ｏ、１０ｏ、１４ｏ、１５ｏ）：陽極
１ｂ：メッキ液循環手段
１ｃ（５ｃ、１３ｃ）：メッキ液排出管
１ｅ（１３ｅ、２２ｅ）：メッキ液供給管
１ｇ（１１ｑ、１２ｑ）：供給手段
１ｈ：直流電源回路
１ｉ：加振手段
１ｓ：磁気発生手段
８ｖ（１０ｖ、１６ｖ）：案内手段
８ｗ（１６ｗ）：案内板
１０ｗ：案内体
１１ａ：回収手段
１７ｖ（１８ｖ、１９ｖ）：整流手段
１７ｗ（１８ｗ、１９ｗ）：板状部材
９１：コアボール

Claims (21)

1. 表面に導電性を有する基材粒子のメッキ装置であって、前記基材粒子が接触しつつ周回可能な底面とその底面の周縁に沿い立設した周壁面とを備え前記基材粒子を含む粒子群とメッキ液とを収納可能なメッキ室を有するメッキ槽と、前記メッキ室の底面より上方に開口する供給口を有し前記メッキ室の周壁面に沿い旋回するように前記供給口からメッキ液を供給するメッキ液供給管と、前記メッキ室に開口する排出口を有するメッキ液排出管と、前記メッキ室の底面に配置された前記基材粒子に接触する陰極と、前記メッキ室に収納されたメッキ液に浸漬する位置に配置された陽極と、前記陰極および陽極に接続された電源とを有するメッキ装置。
2. 前記メッキ室の底面は円形状であるとともに前記メッキ室の周壁面は前記メッキ室の底面に向い縮径した円錐形状をなし、前記メッキ液排出管は前記メッキ室の軸芯と同軸に配置されている請求項１に記載のメッキ装置。
3. 前記排出口は前記供給口よりも下方に配置されている請求項２に記載のメッキ装置。
4. 前記メッキ液排出管は、前記メッキ室の軸芯方向に沿い移動可能に構成されている請求項２または３のいずれかに記載のメッキ装置。
5. 前記陰極は、前記メッキ室の底面の周縁部に略円環状に配置されている請求項２乃至４のいずれかに記載のメッキ装置。
6. 前記陰極は、前記メッキ室の周壁面の基端部に略円環状に配置されている請求項２乃至５に記載のメッキ装置。
7. 前記メッキ室の底面は、その半径方向において、その中心部が周縁部に対し高くなるように形成されている請求項２乃至６のいずれかに記載のメッキ装置。
8. 前記陽極は、前記電源に接続された多数の導電性粒子からなる請求項１乃至７のいずれかに記載のメッキ装置。
9. 前記メッキ液供給管の供給口から供給されたメッキ液を前記メッキ室の底面に向い案内する案内手段を前記メッキ室に有する請求項１乃至８のいずれかに記載のメッキ装置。
10. 前記案内手段は、螺旋状に設けられた案内板である請求項９に記載のメッキ装置。
11. 前記案内手段は、前記メッキ室の周壁面に倣い外周面が形成され、前記周壁面と前記外周面との間に所定の間隙を有する案内体である請求項９に記載のメッキ装置。
12. 前記メッキ液供給管の供給口から供給されたメッキ液を整流する整流手段を前記メッキ室に有する請求項１乃至１１のいずれかに記載のメッキ装置。
13. 前記整流手段は、前記メッキ室の周壁面に設けられた板状部材である請求項１２に記載のメッキ装置。
14. 前記メッキ液排出管の排出口からメッキ液を吸引可能に構成された請求項１乃至１３のいずれかに記載のメッキ装置。
15. 前記メッキ液供給管から供給されるメッキ液の流速又は流量が経時的に変化するよう構成されている請求項１乃至１４のいずれかに記載のメッキ装置。
16. 前記メッキ室の底面には、前記メッキ液供給管から供給されたメッキ液の旋回方向に沿い形成され前記粒子群を案内する案内溝が形成されている請求項１乃至１５のいずれかに記載のメッキ装置。
17. 前記メッキ槽に接続された加振手段を有する請求項１乃至１６のいずれかに記載のメッキ装置。
18. 前記メッキ室の下部または下方側部に配置された磁力発生手段を有し、軟磁性を有する前記基材粒子を前記磁力発生手段の磁力によりメッキ室の底面に引き付けるよう構成されている請求項１乃至１７のいずれかに記載のメッキ装置。
19. 直接的に又は前記メッキ液供給管を介して間接的に前記メッキ室に接続され、前記メッキ室に前記粒子群を供給する供給手段を有する請求項１乃至１８のいずれかに記載のメッキ装置。
20. 前記供給手段は、前記粒子群を収納する収納部と、一端が前記収納部に接続されるとともに前記メッキ室の周壁面であって前記底面側に他端が接続された基材粒子供給管と、一端が前記収納部に接続されるとともに前記メッキ室の周壁面であって前記基材粒子供給管の他端よりも上方に他端が接続されたメッキ液流入管を有する請求項１９に記載のメッキ装置。
21. 前記メッキ室に収納された前記粒子群を回収する回収手段を有する請求項１乃至２０のいずれかに記載のメッキ装置。