JP2019183223A - 表面処理装置、表面処理方法及びパドル - Google Patents

表面処理装置、表面処理方法及びパドル Download PDF

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Abstract

【課題】被めっき物近傍の表面処理液を均一に撹拌することでめっき厚を均一にし、かつ強度を向上させた表面処理装置及びパドルを提供すること、また、めっき厚を均一にし、かつパドルの強度を向上させ、長時間の撹拌が可能な表面処理方法を提供することを目的とする。【解決手段】被めっき物に対し往復移動させ、前記被めっき物近傍の表面処理液を撹拌するための少なくとも1つ以上の板状のパドルを表面処理槽に備えた表面処理装置であって、前記パドルは、前記被めっき物に沿って前記表面処理液の深さ方向に設けられた複数の角棒が一定の間隔で一体に形成されており、前記角棒は、該角棒の厚み方向の断面において、前記被めっき物に対して曲面が設けられていることを特徴とする。【選択図】図2

Description

本発明は、表面処理液を撹拌するためのパドルを備えた表面処理装置、表面処理液を撹拌するためのパドルを用いた表面処理方法及び表面処理液を撹拌するためのパドルに関する。
従来より、めっき又はめっき前後の表面処理を効果的に行うために、めっき液やめっき前処理液又はめっき後処理液などの表面処理液を撹拌する。
めっき液やめっき前後の表面処理液を撹拌することで、被めっき物のめっき厚を均一にすることができる。
例えば特許文献1では、被めっき面方向を向く板状の弾性体からなるフィンを用い、パドルの往復運動時のそれぞれの進行方向に対してその逆方向に湾曲させることで、湾曲したフィンに沿う処理液の流れを被めっき面近傍に向かわせる流れにし、めっき用処理液を撹拌している。
特許第4365143号
しかしながら、特許文献1の図1に示されるような従来の方法では、パドル34の上部だけをパドルシャフト32に取り付けており、フィンやパドルが独立しているので、表面処理液の撹拌が強い箇所と弱い箇所が生じ、均一に撹拌できず、めっき厚が均一にできない。さらに装置の強度的な問題もある。
そこで、本発明は被めっき物近傍の表面処理液を均一に撹拌することでめっき厚を均一にし、かつ強度を向上させた表面処理装置及びパドルを提供すること、また、めっき厚を均一にし、かつパドルの強度を向上させ、長時間の撹拌が可能な表面処理方法を提供することを目的とする。
本発明の一態様に係る表面処理装置は、被めっき物に対し往復移動させ、前記被めっき物近傍の表面処理液を撹拌するための少なくとも1つ以上の板状のパドルを表面処理槽に備えた装置であって、前記パドルは、前記被めっき物に沿って前記表面処理液の深さ方向に設けられた複数の角棒が一定の間隔で一体に形成されており、前記角棒は、該角棒の厚み方向の断面において、前記被めっき物に対して曲面が設けられていることを特徴とする。
このようにすれば、被めっき物近傍の表面処理液を均一に撹拌することでめっき厚を均一にし、かつ強度を向上させた表面処理装置を提供することができる。
このとき、本発明の一態様では、前記曲面は、前記被めっき物に対し、左向き及び右向きが交互に設けられても良い。
このようにすれば、パドルを往復移動させたとき、どちらの移動方向に対しても、表面処理液を捉えることができ、より均一に撹拌することができる。
また、本発明の一態様では、前記間隔は、10〜30mmに形成されても良い。
このようにすれば、被めっき物を遮蔽することなく、表面処理液を均一に撹拌し、めっき厚をより均一にできる。
また、本発明の一態様では、前記角棒は、5〜10mm角としても良い。
このようにすれば、表面処理液を撹拌するのに最適なサイズとなり、表面処理液をより均一に撹拌することでめっき厚を均一にし、かつ強度をより向上させることができる。
また、本発明の一態様では、前記曲面は、R3〜10mmとしても良い。
このようにすれば、最適なパドルの曲面となり、表面処理液をさらに効率的に捉え、より均一に撹拌することでめっき厚を均一にし、かつ強度をより向上させることができる。
また、本発明の一態様では、前記パドルと前記被めっき物との距離が10〜30mmとしても良い。
このようにすれば、パドルと被めっき物が接触する懸念性が低くなる。また、撹拌力が低下することを防止できる。
また、本発明の一態様では、移動速度が35〜600mm/s、ストロークが50〜200mmで前記パドルを往復移動させる動力手段をさらに備えても良い。
このようにすれば、表面処理液を撹拌するのに最適な移動速度及びストロークとなり、表面処理液をより均一に撹拌することでめっき厚を均一にし、かつ強度をより向上させることができる。
また、本発明の一態様では、前記パドルは、被めっき物の両側に設けられても良い。
このようにすれば、被めっき物の表裏面の表面処理液を均一に撹拌することで、被めっき物の表裏面のめっき厚を均一にすることができる。
また、本発明の他の態様は、被めっき物に対し往復移動させ、前記被めっき物近傍の表面処理液を撹拌するための少なくとも1以上の板状のパドルを用いた表面処理方法であって、前記パドルは、前記被めっき物に沿って前記表面処理液の深さ方向に設けられた複数の角棒が一定の間隔で一体に形成されており、前記角棒は、該角棒の厚み方向の断面において、前記被めっき物に対して曲面が設けられていることを特徴とする。
このようにすれば、被めっき物近傍の表面処理液を均一に撹拌することでめっき厚を均一にし、かつパドルの強度を向上させ、長時間の撹拌が可能な表面処理方法を提供することができる。
また、本発明の他の態様は、被めっき物に対し往復移動させ、前記被めっき物近傍の表面処理液を撹拌するための板状のパドルであって、前記パドルは、一方向に設けられた複数の角棒が一定の間隔で一体に形成されており、前記角棒は、該角棒の厚み方向の断面において、曲面が設けられていることを特徴とする。
このようにすれば、被めっき物近傍の表面処理液を均一に撹拌することでめっき厚を均一にし、かつ強度を向上することができるパドルを提供することができる。
以上説明したように本発明によれば、被めっき物近傍の表面処理液を均一に撹拌することでめっき厚を均一にし、かつ強度を向上させた表面処理装置及びパドルを提供することができる。また、めっき厚を均一にし、かつパドルの強度を向上させ、長時間の撹拌が可能な表面処理方法を提供することができる。
図1は、本発明の一実施形態に係る表面処理装置を上から見た概略図である。 図2は、本発明の一実施形態に係る表面処理装置を側面から見た概略図である。 図3は、本発明の一実施形態に係るパドルを側面から見た概略図である。 図4は、図3のA−A’断面図である。 図5は、図4の一部における拡大図である。 図6は、角棒に設けられた曲面のパラメータの追加例である。 図7は、本発明の他の実施形態に係るパドルを側面から見た概略図である。 図8は図7の断面図であり、図8(A)が図7のa−a’、図8(B)が図7のb−b’、図8(C)が図7のc−c’、図8(D)が図7のd−d’の断面図である。 図9は、貫通穴を千鳥状に設けたパドルを側面から見た概略図である。
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。本発明の一実施形態に係る表面処理装置、表面処理方法及びパドルについて、下記の順に説明する。
1.表面処理装置
2.パドル
3.表面処理方法
[1.表面処理装置]
本発明の一実施形態に係る表面処理装置100は、図1に示すように、被めっき物10に対し、矢印Cのように表面処理槽30の長手方向(X方向)に往復移動させ、上記被めっき物10近傍の表面処理液20を撹拌するための少なくとも1つ以上の板状のパドル50を表面処理槽30に備える。そして、上記パドルは、上記被めっき物に沿って上記表面処理液の深さ方向に設けられた複数の角棒が一定の間隔で一体に形成されており、上記角棒は、当該角棒の厚み方向の断面において、上記被めっき物に対して曲面が設けられていることを特徴とする。以下詳細に説明する。
上記パドル50は、例えば図1に示すような、固定具40により支柱41に固定され、支柱41を動かすための動力手段60と、軸受70とを備えても良い。また、上記パドル50は、被めっき物10とアノード80との間に設けられている。
上記パドル50は、静止状態で被めっき物10に対して平行に設けられることが好ましい。また、上記パドル50は、矢印Cのように表面処理槽30の長手方向(x方向)に往復移動させるが、被めっき物10に平行に往復移動することが好ましい。このようにすれば、被めっき物近傍の表面処理液20をより均一に撹拌できるからである。なお図1に示す表面処理槽30は、x方向が長手になっているが、y方向が長手になっている表面処理槽の場合には、パドル50は、表面処理槽の短手方向(x方向)に往復移動させる。つまり被めっき物10に対し平行に往復移動させる。
なお、パドル50による撹拌の他、バブリング装置を表面処理槽30に取り付け、バブリングによる撹拌と組み合わせても良い。このようにすれば、表面処理液中に酸素が必要であり、溶存酸素を高めたい場合に好適である。
また、図1では、被めっき物に対し、パドル50を片側に設けたが、被めっき物両側に設けても良い。このようにすれば、両側の撹拌が必要な場合において、効率よく撹拌をすることができる。また、被めっき物の片側又は両側にパドルを2以上設けても良い。表面処理槽の大きさ、被めっき物の処理数に応じて適宜パドル数を調整する。
次に、図2を用いて説明する。図2は、本発明の一実施形態に係る表面処理装置100を側面から見た概略図である。図2に示すように、表面処理装置100に備えたパドル50は、上記表面処理液の深さ方向(Z方向)に設けられた複数の角棒が一定の間隔で一体に形成されている。そうすることで、パドル50の強度を向上させることができる。
また、上述したが、パドル50は、例えば固定具40により支柱41に固定され、支柱41を動かすための動力手段60と、軸受70とを備えても良い。さらに動力手段60及び軸受70とを支えるフレーム90を設けても良い。
パドル50は、図2に示すように、矢印Cのように往復移動する。このとき、移動速度が35〜600mm/s、ストロークが50〜200mmで上記パドル50を往復移動させる動力手段60をさらに備えることが好ましい。動力手段60は例えば、モーターなどが挙げられ、公知の手段を用いればよい。それら動力手段を用いて、移動速度やストロークを調整すればよい。
さらに、被めっき物10は、パドル50の静止状態で、パドル50の端部(上部50U、右部50R、左部50L、下部50B)より内側に配置されることが好ましい。このようにすれば、被めっき物10の隅々における被めっき物近傍の表面処理液20をより均一に撹拌することができる。より好ましくは、作動状態でパドル50の端部(上部50U、右部50R、左部50L、下部50B)の内側に配置されることが好ましい。
本発明の一実施形態に係る表面処理装置100は、電解めっき、無電解めっきなどに適用でき、特にビアホールフィリング及び/又はスルホールフィリング用に適用することが好ましい。これは、ビアホールフィリングやスルホールフィリング用めっきにおいて、上記のように効率的に撹拌することにより、ブライトナーやレベラー等の添加剤が効率良く機能し、フィリングの性能が向上するからである。
その他、本発明の一実施形態に係る表面処理装置100は、めっき前処理、後処理にも適用できる。特に液の効率良い撹拌が要求される場面において好適である。よって、本発明の一実施形態に係る表面処理装置100は、上記のように効率良く撹拌することで、めっき液やめっき前後処理液等の表面処理液に含まれる添加剤の効果をより効率的に発揮することができる。
また、被めっき物10は、プリント基板などの板状のものや、凹凸がある被装飾物等が挙げられる。また、本発明の一実施形態に係る表面処理装置100は、被めっき物10にスルホールやビアホールなどの孔が設けられた仕様、特にアスペクト比が高いものや、凹凸のあるものに対し有効である。
以上より、本発明の一実施形態に係る表面処理装置100によれば、被めっき物10近傍の表面処理液20を均一に撹拌することができる。そして、撹拌を均一にすることで、被めっき物表面のイオン交換が均等になることで、めっき厚を均一にすることができる。また、強度を向上させた表面処理装置を提供することができる。
[2.パドル]
次に本発明の一実施形態に係る表面処理装置100に用いられるパドル50について説明する。本発明の一実施形態に係るパドル50は、被めっき物10に対し往復移動させ、上記被めっき物10近傍の表面処理液を撹拌するための板状のパドルである。図3に示すように、上記パドル50は、一方向に設けられた複数の角棒が一定の間隔で一体に形成されており、上記角棒は、当該角棒の厚み方向の断面において、曲面が設けられていることを特徴とする。
上記の本発明の一実施形態に係るパドル50の構造とすることで、表面処理液を均一に撹拌することができるほか、めっき時に遮蔽効果が生じさせないことも特徴である。パドルの形状によっては遮蔽効果が生じてしまうので、本発明の一実施形態に係る表面処理装置100に用いられるパドル50の形状とすることが良い。
また、図4にパドル50のA−A’断面図を示す。図4に示すように、角棒51、52、53、54(54以降の符号は省略)は、当該角棒の厚み方向の断面(A−A’断面)において、上記被めっき物10に対して曲面が設けられている。その曲面は、上記被めっき物10に対し、左向き及び右向きが交互に設けられていることが好ましい。つまり、図4に示すように、左向きの曲面を有する角棒51と、右向きの曲面を有する角棒52とが交互に設けられており、隣り合う角棒51、52、53、54の断面形状がそれぞれ左右対称である。そうすることによって、パドルを往復移動させたとき、X軸方向における左右どちらの移動方向に対しても、表面処理液を捉えることができ、より均一に撹拌することができる。
次に、図4の50Aで示した部分を拡大した図5を用いて、上記パドル50をより詳細に説明する。上記パドル50(50A)は、上記被めっき物10に沿って上記表面処理液の深さ方向に設けられた複数の角棒が一定の間隔で一体に形成されている。上記角棒51、52、53、54は、5〜10mm角であることが好ましい。図5の記号で示すと、四角形の4辺のうち、曲面が形成されていない辺A=5〜10mm、B=5〜10mmである。このようにすれば、表面処理液を撹拌するのに最適なサイズとなり、表面処理液をより均一に撹拌することでめっき厚を均一にし、かつ強度をより向上させることができる。さらに、パドルの強度も向上する。なお、C=2〜5mm、D=2〜5mmであることが好ましい。
上記角棒51、52、53、54の辺A及び/又はBが5mm未満となると、角棒が小さくなるので、撹拌力が低下する場合がある。一方、10mmより大きくなると、撹拌力は向上するが、装置の重量化が懸念される。
また、上記角棒における上記間隔は、10〜30mmに形成されていることが好ましい。図5の記号で示すと、E=10〜30mm、F=10〜30mmである。このようにすれば、パドル50が被めっき物10をアノード80に対して遮蔽することなく、アノード80から被めっき物10への通電が確保されるとともに、表面処理液を均一に撹拌し、めっき厚をより均一にできる。上記間隔が10mm未満となると、めっき時にアノード80に対する遮蔽効果が生じ、アノード80から被めっき物10への通電を確保できず、めっき厚を均一にすることが困難な場合もある。一方、30mmより大きくなると、パドル50に設ける上記角棒の本数自体が減少するため、被めっき物10近傍の表面処理液を効率よく撹拌することが困難な場合もある。
上記曲面は、R3〜10mmであることが好ましい。図5の記号で示すと、H=3〜10mmである。このようにすれば、最適なパドルの曲面となり、表面処理液をさらに効率的に捉え、より均一に撹拌することでめっき厚を均一にし、かつパドル50の強度をより向上させることができる。上記曲面のRが3mm未満となると、曲面の面積が減ることで、表面処理液をより効率的に捉えることができない場合がある。一方、10mmより大きくなるとパドル50の強度が低減する場合がある。
本発明の一実施形態に係る表面処理装置100に用いられるパドル50は、角棒が一定の間隔で一体に形成されており、曲面が設けられている。つまり、パドル50(50A)の断面形状は図5に示した角棒51〜54となる。ここで、表面処理液を撹拌する形状は、図5に示した断面形状ではなく、例えば、台形・ひし形、三角形、三日月型、単なるL時やT字など従来技術に示された形状も考えられるが、台形・ひし形、三角形はどれも表面処理液を効率的に捉えることに乏しく、撹拌を効果的に行うことが困難である。また、三日月型は強度的に懸念される。よって、図5に示した断面形状をしたパドルが最も効率的に表面処理液を撹拌することができ、かつパドル50ひいては装置100の強度を向上させることができる。
また、上記パドル50(50A)と上記被めっき物10との距離が10〜30mmであることが好ましい。図5の記号で示すと、G=10〜30mmである。上記の距離が10mm未満であると、パドルと被めっき物が接触する懸念性が高くなる。30mmより大きくなると、被めっき物10とパドル50との距離が離れるので、撹拌力が低下する場合がある。
さらに上記パドル50における曲面のパラメータの追加例としては、図6に示すように、A,B=5〜10、H=1〜15、J=−15〜15、K=−15〜15としてもよい(但し、J・Kは角棒55の外側を+、内側を−とする)。例えば図6(A)に示す角棒55の曲面のパラメータとしては、A=6、B=8、H=8、J=3、K=2となる。また、例えば図6(B)に示す角棒56の曲面のパラメータとしては、A=10、B=10、H=15、J=−15、K=5となる。なお、上記曲面は便宜上真円で示したが、図6(C)に示すように角棒57、57’に設けられた曲面は、楕円、放物線としてもよい。このように曲面を有すればよい。
以上より、本発明の一実施形態に係るパドル50によれば、被めっき物近傍の表面処理液を均一に撹拌することでめっき厚を均一にし、かつ強度を向上することができるパドルを提供することができる。
本発明の一実施形態に係るパドル50の他の実施形態としては、図3に示した格子状の他、図7に示した形状としても良い。図7に示すパドル150は、板状であって、左右及び上下方向の列に複数の貫通穴が設けられ、上記貫通穴が設けられた領域以外の領域に球状の複数のザグリ(凹)が設けられていることを特徴とする。また、上記ザグリは、上記貫通穴に隣り合う位置及び/又は上記貫通穴どうしが対角する位置に設けられてもよい。
図8(A)に図7のa−a’断面図、図8(B)にb−b’断面図、図8(C)にc−c’断面図、図8(D)にd−d’断面図を示す。図8(A)及び図8(C)に示すように、左右及び上下方向に貫通穴が設けられている列に、複数のザグリが設けられてもよい。また、図8(B)及び図8(D)に示すように、左右及び上下方向に貫通穴が設けられていない列にも、追加的に複数のザグリが設けられてもよい。上記のように左右及び上下方向の一直線上にザグリを設けた方が、より均一に撹拌できるし、ザグリ加工も容易である。また、ザグリは断面で見たときに真円でなく楕円などでもよく、曲面を有すればよい。
上記貫通穴は、四角形や円状でもよい。上記貫通穴の大きさは、10〜30mmが好ましい。上記ザグリの深さは3〜8mmでR=3〜8mmとしてもよい。上記パドルの板の厚みは5〜10mmが好ましい。
このようにすることで、図7におけるZ方向の撹拌も効果的に行うことができる。この場合、表面処理槽に対して長手又は短手方向に往復運動することが、スペースが狭いため不可能な場合に特に有効である。
また、図9に示すように、パドル200は貫通穴が千鳥状に設けられてもよい。このようにすれば、Z方向の撹拌も効果的に行うことができるほか、千鳥状に貫通穴を設けた方が、設けないときよりも、横桟部分が陽極に対して常に遮蔽になりにくいので、よりめっき厚を均一にすることができる。なお、好ましい貫通穴の形状や大きさ、ザグリの深さは上記の通りである。
[3.表面処理方法]
次に、本発明の一実施形態に係る表面処理方法について説明する。本発明の一実施形態に係る表面処理方法は、被めっき物に対し往復移動させ、前記被めっき物近傍の表面処理液を撹拌するための少なくとも1以上の板状のパドルを用いた方法である。
そして、上記パドルは、上記被めっき物に沿って上記表面処理液の深さ方向に設けられた複数の角棒が一定の間隔で一体に形成されており、上記角棒は、当該角棒の厚み方向の断面において、上記被めっき物に対して曲面が設けられていることを特徴とする。
本発明の一実施形態に係る表面処理方法に用いられるパドル50の特徴は上述した通りである。また、図7や図9に示したパドル150、200を用いても良い。本発明の一実施形態に係る表面処理方法は、めっき(電解めっき、無電解めっき)やめっき前処理、後処理における撹拌が必要な場合に適用可能である。また、適用できる又は好ましい被めっき物は上述した通りである。
本発明の一実施形態に係る表面処理方法は、パドルによる撹拌の他、バブリングによる撹拌と組み合わせても良い。このようにすれば、表面処理液中に酸素が必要であり、溶存酸素を高めたい場合に好適である。
本発明の一実施形態に係る表面処理方法によれば、被めっき物近傍の表面処理液を均一に撹拌することでめっき厚を均一にし、かつパドルの強度を向上させ、長時間の撹拌が可能な表面処理方法を提供することができる。
なお、上記のように本発明の各実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項及び効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは、当業者には、容易に理解できるであろう。従って、このような変形例は、全て本発明の範囲に含まれるものとする。
例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義又は同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また、表面処理装置、表面処理方法及びパドルの構成、動作も本発明の各実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。
10 被めっき物、20 被めっき物近傍の表面処理液、30 表面処理槽、40 固定具、41 支柱、
50 150 200 パドル、50R 50B 50L 50U パドルの端部、
51 52 53 54 55 56 57 57’角棒、60 動力手段、70 軸受、80 アノード、90 フレーム、100 表面処理装置

Claims (10)

  1. 被めっき物に対し往復移動させ、前記被めっき物近傍の表面処理液を撹拌するための少なくとも1つ以上の板状のパドルを表面処理槽に備えた表面処理装置であって、
    前記パドルは、前記被めっき物に沿って前記表面処理液の深さ方向に設けられた複数の角棒が一定の間隔で一体に形成されており、
    前記角棒は、該角棒の厚み方向の断面において、前記被めっき物に対して曲面が設けられていることを特徴とする表面処理装置。
  2. 前記曲面は、前記被めっき物に対し、左向き及び右向きが交互に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の表面処理装置。
  3. 前記間隔は、10〜30mmに形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の表面処理装置。
  4. 前記角棒は、5〜10mm角であることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の表面処理装置。
  5. 前記曲面は、R3〜10mmであることを特徴とする請求項4に記載の表面処理装置。
  6. 前記パドルと前記被めっき物との距離が10〜30mmであることを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の表面処理装置。
  7. 移動速度が35〜600mm/s、ストロークが50〜200mmで前記パドルを往復移動させる動力手段をさらに備えることを特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載の表面処理装置。
  8. 前記パドルは、被めっき物の両側に設けられていることを特徴とする請求項1〜7の何れか1項に記載の表面処理装置。
  9. 被めっき物に対し往復移動させ、前記被めっき物近傍の表面処理液を撹拌するための少なくとも1以上の板状のパドルを用いた表面処理方法であって、
    前記パドルは、前記被めっき物に沿って前記表面処理液の深さ方向に設けられた複数の角棒が一定の間隔で一体に形成されており、
    前記角棒は、該角棒の厚み方向の断面において、前記被めっき物に対して曲面が設けられていることを特徴とする表面処理方法。
  10. 被めっき物に対し往復移動させ、前記被めっき物近傍の表面処理液を撹拌するための板状のパドルであって、
    前記パドルは、一方向に設けられた複数の角棒が一定の間隔で一体に形成されており、
    前記角棒は、該角棒の厚み方向の断面において、曲面が設けられていることを特徴とするパドル。
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