JP2018172729A

JP2018172729A - めっき装置

Info

Publication number: JP2018172729A
Application number: JP2017071654A
Authority: JP
Inventors: 田中　渉; Wataru Tanaka; 田中　　渉
Original assignee: Faltec Co Ltd
Current assignee: Faltec Co Ltd
Priority date: 2017-03-31
Filing date: 2017-03-31
Publication date: 2018-11-08

Abstract

【課題】被めっき品に均一な膜厚のめっき層を形成する。【解決手段】対向する一対の側壁を有すると共に内部にめっき液が貯留されるめっき槽２と、一方の上記側壁と他方の上記側壁との間に配置されるアノード電極３と、一方の上記側壁から他方の上記側壁に向かう方向と直交する水平方向にて上記アノード電極３と対向配置されると共に被めっき品Ｘを支持する保持部４とを備えるめっき装置１であって、上記アノード電極３は、一方の上記側壁と他方の上記側壁との中央位置に向かうに連れて上記保持部４側に向けて突出するように配置される。【選択図】図２

Description

本発明は、めっき装置に関するものである。

例えば、特許文献１には、ウエハ（被めっき品）表面に電解めっきによりめっき層を形成するめっき方法が開示されている。特許文献１に開示されためっき装置は、電解めっき液に浸漬されたウエハに対してアノード電極からめっき液を介して電流が流れることにより、ウエハにおいて還元反応が起こり、ウエハにめっき金属が析出することで、めっき処理を施している。上記めっき装置は、アノード電極とウエハとが対向するように配置されている。

特開平１１−２０９８８９号公報

上述のようなめっき液を介してアノード電極から被めっき品へと電流を流す電解めっき処理では、被めっき品において、めっき液が貯留されるめっき槽の側壁面の近傍に配置された部位のめっき層の膜厚が厚く、めっき槽の側壁面から離れた位置に配置された部位のめっき層の膜厚が薄くなる場合がある。これは、めっき槽の側壁面によりアノード電極からの電流が反射され、被めっき品の側壁面近傍の部位における電流量が大きくなり、めっき槽の側壁面から離れた位置に配置された部位における電流量が相対的に小さくなることが理由と考えられる。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、被めっき品に均一な膜厚のめっき層を形成することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため第１の手段として、対向する一対の側壁を有すると共に内部にめっき液が貯留されるめっき槽と、一方の上記側壁と他方の上記側壁との間に配置されるアノード電極と、一方の上記側壁から他方の上記側壁に向かう方向と直交する水平方向にて上記アノード電極と対向配置されると共に被めっき品を支持する保持部とを備えるめっき装置であって、上記アノード電極は、一方の上記側壁と他方の上記側壁との中央位置に向かうに連れて上記保持部側に向けて突出するように配置される、という構成を採用する。

第２の手段として、上記第１の手段において、上記アノード電極は、互いの表面が平行に配置されると共に前記保持部と平行に配置され、上記中央位置に向かうに連れて上記保持部に近接して配置される複数の電極板を備える、という構成を採用する。

第３の手段として、上記第２の手段において、上記隣接する上記電極板は、一方の上記側壁から他方の上記側壁に向かう方向と直交する水平方向から見て端部が重なるように配置されている、という構成を採用する。

第４の手段として、上記第１〜第３のいずれかの手段において、上記アノード電極の背面に配置される電流反射板を有し、上記電流反射板は、上記アノード電極の背面に沿って、一方の上記側壁と他方の上記側壁との中央位置に向かうに連れて上記保持部側に向けて突出した形状を有する、という構成を採用する。

第５の手段として、上記第１〜第４のいずれかの手段において、上記電流反射板は、上記めっき槽の壁部の一部により形成されている、という構成を採用する。

本発明によれば、アノード電極は、対向する２つの側壁の中央位置へと向かうに連れて保持部へと突出するように配置される。これにより、中央位置において被めっき品とアノード電極との間隔が狭く、側壁側において被めっき品とアノード電極との間隔が広く設定される。これにより、対向する２つの側壁の中央位置において、被めっき品へと流れる電流量が大きくなり、一方の上記側壁から他方の上記側壁に向かう方向において、被めっき品に流れる電流量を均一化することができる。したがって、被めっき品に均一な膜厚のめっき層を形成することができる。

本発明の一実施形態におけるめっき装置の側断面図である。本発明の一実施形態におけるめっき装置の上面図である。本発明の一実施形態の比較実験における被めっき品の配置を示す模式図である。本発明の一実施形態の比較実験において用いた被めっき品Ｘ１〜Ｘ８の構造を示す全体図である。本発明の一実施形態におけるめっき装置の変形例を示す上面図である。

以下、図面を参照して、本発明に係るめっき装置の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。

図１は、本実施形態におけるめっき装置１の側断面図である。また、図２は、本実施形態におけるめっき装置１の上面図である。
めっき装置１は、被めっき品Ｘに電解めっき処理を行う装置であり、図１に示すように、めっき槽２と、アノード電極部３と、ハンガー部４（保持部）とを備えている。なお、被めっき品Ｘは、不図示の電源装置のカソード側と接続された状態でめっき槽２に浸漬される。

めっき槽２は、底面から立設されると共に対向する平行な２つの側壁部を有しており、図２に示すように、アノード電極部３の通電方向の背後に設けられる側壁の一部である反射壁２ａ（電流反射板）が、対向する２つの側壁部の中間部（中央位置）を頂点として、アノード電極部３の配置に沿ってめっき槽２の内側に向けてＶ字状に屈曲されている。すなわち、めっき槽２は、上面から見て、５角形形状とされている。また、めっき槽２には、めっき液Ｙが内部に貯留されている。

アノード電極部３は、図２に示すように、５つの電極支持部３ａと、５つの電極板３ｂとを有している。電極支持部３ａは、電極台座１００からめっき槽２に向けて固定され、電極板３ｂを支持する長尺状部材である。電極支持部３ａは、１つの電極板３ｂに対して１つずつ設けられている。

電極板３ｂは、電極支持部３ａの先端に固定され、めっき槽２の内部に配置され、不図示の電源装置のアノード側に接続されることにより、被めっき品Ｘに対して電流を流す板状の部材である。５つの電極板３ｂは、めっき槽２対向する２つの側壁の間において、互いに平行かつ、ハンガー部４と平行に配置されている。さらに、５つの電極板３ｂは、めっき槽２の対向する一方の側壁部と他方の側壁部との中間部に向かうに連れて、ハンガー部４との距離が近接するように、鉛直方向と直交する方向において階段状に配置されている。これにより、５つの電極板３ｂは、めっき槽２の反射壁２ａの中間部が屈曲されることにより形成された傾斜に沿って設けられる。

ハンガー部４は、吊下部４ａと、４つの被めっき品固定部４ｂと、移動シャフト４ｃとを有している。吊下部４ａは、被めっき品固定部４ｂの上側に固定され、被めっき品固定部４ｂを移動シャフト４ｃに吊下げる部材である。４つの被めっき品固定部４ｂは、被めっき品Ｘを固定する部材であり、アノード電極部３の電極板３ｂと平行となるように電極板３ｂと対向配置されると共に、一列に配列される。なお、被めっき品固定部４ｂには、１つまたは複数の被めっき品Ｘが固定される。移動シャフト４ｃは、不図示の移動装置により上下方向及び左右方向に移動可能とされるシャフトである。被めっき品Ｘは、このようなハンガー部４に固定されることにより、めっき槽２への浸漬やめっき槽２からの移動が行われる。

電極台座１００は、めっき槽２に隣接して設けられ、アノード電極部３が固定される壁面である。

本実施形態のめっき装置１は、アノード電極部３から被めっき品Ｘめっき液Ｙを介して電流を流すことにより、被めっき品Ｘにおいて還元反応を発生させ、被めっき品のめっき処理を行う装置である。具体的には、無電解ニッケルめっき処理等の前処理が施された被めっき品Ｘが、ハンガー部４の被めっき品固定部４ｂに固定されてめっき槽２へと搬送される。そして、被めっき品Ｘは、めっき槽２へのめっき液Ｙへと浸漬されると、アノード電極部３から電流が流される。これにより、被めっき品Ｘにおいて還元反応が発生し、めっき液Ｙ中の金属イオンが還元されて被めっき品Ｘに表面において析出し、めっき層を形成する。

電流の流れについて詳述すると、電極板３ｂから被めっき品Ｘへと流れる電流は、電極板３ｂから被めっき品Ｘへの最短距離で流れる。また、電流の一部は、当該側壁面に反射し、当該側壁面近傍に配置される被めっき品Ｘに流れる。本実施形態のめっき装置１は、アノード電極部３の延在方向と直交する側壁面近傍の電極板３ｂが被めっき品Ｘから離れ、中間部に向かうに連れて電極板３ｂが被めっき品Ｘから近づくように配置されている。これにより、中間部において被めっき品Ｘへと電流が流れやすくなり、被めっき品Ｘの中間部における電流量が従来と比較して増加する。したがって、被めっき品Ｘに流れる電流が鉛直方向と直交する第１方向において均一となる。

続いて、従来配置のめっき装置と、本実施形態のめっき装置１とにおけるめっき膜厚の比較実験の結果を示す。図３は、本実験における被めっき品Ｘ１〜Ｘ８の配置を示す模式図である。また、図４は、本実験において用いた被めっき品Ｘ１〜Ｘ８の構造を示す全体図である。

本実験においては、１つの被めっき品固定部４ｂに対して２つずつ、８つの被めっき品Ｘ１〜Ｘ８を固定した。被めっき品Ｘ１〜Ｘ８は、それぞれ同一形状であり、図４に示すように長尺状の部材である。被めっき品Ｘ１〜Ｘ８は、被めっき品固定部４ｂに対して、長手方向が鉛直方向を向くように固定される。そして、側壁部と最も近い位置に固定される被めっき品Ｘ１と、側壁部から比較的離れた位置に固定される被めっき品Ｘ３とのめっき層の膜厚を計測した。また、被めっき品Ｘ１、Ｘ３においては、長手方向の複数位置ａ〜ｅにおいて膜厚を計測した。
なお、従来配置のめっき装置とは、電極板３ｂが一直線上に配列され、被めっき品Ｘ１〜Ｘ８との距離が均一なめっき装置を示している。

表１は、本実験の結果を示す表である。表１に示すように、従来配置のめっき装置においては、被めっき品Ｘ１のめっき膜厚が、被めっき品Ｘ３のめっき膜厚よりも平均的に厚いことがわかる。これに対して、本実施形態のめっき装置１においては、被めっき品Ｘ１のめっき膜厚と被めっき品Ｘ３のめっき膜厚とがほぼ変わらず、側壁部からの距離に依らず均一にめっき層が形成されていることがわかる。さらに、本実施形態のめっき装置１により処理された被めっき品Ｘ１、Ｘ３の双方において、長手方向におけるめっき膜厚が均一となっている。

本実施形態によれば、アノード電極部３は、対向する２つの側壁の中央位置へと向かうに連れてハンガー部４へと突出するように配置される。これにより、中央位置において被めっき品Ｘとアノード電極部３との間隔が狭く、両側壁側において被めっき品Ｘとアノード電極部３との間隔が広く設定される。これにより、従来においては電流量が小さかった対向する２つの側壁の中央位置において、被めっき品Ｘへと流れる電流量が大きくなり、一方の側壁から他方の上記側壁に向かう方向において、被めっき品Ｘに流れる電流量を均一化することができる。したがって、被めっき品Ｘに均一な膜厚のめっき層を形成することができる。

また、本実施形態によれば、アノード電極部３が有する電極板３ｂは、互いに平行かつハンガー部４と平行に配置されている。これにより、電極板３ｂから被めっき品Ｘへと電流が流れやすくなる。

また、本実施形態によれば、隣接する電極板３ｂがハンガー部４側から見て端部が重なるように配置されている。これにより、隣接する電極板３ｂ同士が隙間なく並べられるため、被めっき品Ｘに流れる電流量を均一化することができ、これによっても、被めっき品Ｘに均一な膜厚のめっき層を形成することができる。

また、本実施形態によれば、めっき槽２の壁部の一部が電極板３ｂの電流の流れる方向における背面に沿って突出する反射壁２ａとされている。これにより、各電極板３ｂと反射壁２ａとの距離がそれぞれ等しくなり、電極板３ｂの背面側に流れた電流を反射壁２ａにより均一に反射することができる。したがって、これによっても、被めっき品Ｘに均一な膜厚のめっき層を形成することができる。

また、めっき槽２の壁部の一部を反射壁２ａとすることにより、めっき槽２の容積を減少させることができ、めっき液Ｙの量を従来よりも減少させることができる。また、めっき槽２に別体の反射板を設ける必要がなく、めっき装置１の製造が容易となる。

以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

上記実施形態においては、ハンガー部４と電極板３ｂとが平行に設けられる構成を採用したが、本発明はこれ限定されない。図５は、本実施形態におけるめっき装置１の変形例を示す上面図である。この図に示すように、めっき装置１の電極板３ｂは、２つの対向する側壁部の中間部に向けて突出し、平面視において斜辺を形成してＶ字状となるように、一列に配置される構成とすることも可能である。この場合、反射壁２ａと電極板３ｂとは、略平行に配置される。

このような構成においても、対向する２つの側壁の中間部において、被めっき品Ｘへと流れる電流量が大きくなり、一方の側壁から他方の上記側壁に向かう方向において、被めっき品Ｘに流れる電流量を均一化することができる。したがって、被めっき品Ｘに均一な膜厚のめっき層を形成することができる。

また、めっき槽２が反射壁２ａを有さず、アノード電極部３の背面に沿って、中間部に向かうに連れてハンガー部４側に突出した電流反射板を別体として設ける構成を採用することも可能である。この場合、電流反射板は、中間部が鉛直方向に沿って折曲された板状部材であり、電極板３ｂの背後のめっき槽２の壁面と、電極板３ｂとの間に配置される。

また、アノード電極部３は、１枚の電極板と、電極支持部３ａとにより構成されるものとしてもよい。電極板は、対向する２つの側壁の中間部において折曲され、ハンガー部４に向けて突出した構成とする。この場合、アノード電極部３の構造が単純となり、アノード電極部３の設置が容易となる。

１めっき装置
２めっき槽
２ａ反射壁
３アノード電極部
３ａ電極支持部
３ｂ電極板
４ハンガー部

Claims

対向する一対の側壁を有すると共に内部にめっき液が貯留されるめっき槽と、一方の前記側壁と他方の前記側壁との間に配置されるアノード電極と、一方の前記側壁から他方の前記側壁に向かう方向と直交する水平方向にて前記アノード電極と対向配置されると共に被めっき品を支持する保持部とを備えるめっき装置であって、
前記アノード電極は、一方の前記側壁と他方の前記側壁との中央位置に向かうに連れて前記保持部側に向けて突出するように配置されることを特徴とするめっき装置。
前記アノード電極は、互いの表面が平行に配置されると共に前記保持部と平行に配置され、前記中央位置に向かうに連れて前記保持部に近接して配置される複数の電極板を備えることを特徴とする請求項１記載のめっき装置。
隣接する前記電極板は、一方の前記側壁から他方の前記側壁に向かう方向と直交する水平方向から見て、端部が重なるように配置されていることを特徴とする請求項２記載のめっき装置。
前記アノード電極の背面に配置される電流反射板を有し、
前記電流反射板は、前記アノード電極の背面に沿って、一方の前記側壁と他方の前記側壁との中央位置に向かうに連れて前記保持部側に向けて突出した形状を有する
ことを特徴とする請求項１〜３いずれか一項に記載のめっき装置。
前記電流反射板は、前記めっき槽の壁部の一部により形成されていることを特徴とする請求項４記載のめっき装置。