JP2024013565A - 表面処理装置、表面処理方法及び排液流路形成部材 - Google Patents

Abstract

【課題】表面処理にかかる時間を短縮しつつ、表面処理の精度を向上できる表面処理装置、表面処理方法及び排液流路形成部材。
【解決手段】被処理物と対向して配置され、内部に液室を形成可能なハウジングと、前記ハウジング内に配された電極と、前記液室と前記被処理物との間に配置されたイオン伝導膜と、前記電極と前記被処理物との間に電圧を印加する電源部と、前記イオン伝導膜と前記被処理物との間に配置され、前記被処理物の非処理部分を被覆するための被覆部と、前記イオン伝導膜と前記被覆部との間に、前記イオン伝導膜を通過した液を排液させる排液流路を形成する排液流路形成手段とを備え、前記電極と前記被処理物との間に電圧を印加することで、前記イオン伝導膜を介した電気分解により前記被処理物の表面を処理する。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、表面処理装置、表面処理方法及び排液流路形成部材に関する。

従来、陽極と、陰極と、陽極と陰極との間に配置された固体電解質膜と、陽極と陰極との間に電圧を印加する電源部とを備え、陽極と陰極との間に電圧を印加して、固体電解質膜の内部に含有された金属イオンを陰極側に析出させることにより、金属被膜を基板の表面に成膜する成膜装置が知られている（例えば特許文献１）。

この成膜装置は、陽極と固体電解質膜との間に金属イオンを含む溶液を収容する溶液収容部を備えている。溶液収容部の底部には、開口が形成されており、開口を覆うように固体電解質膜が配置されている。また、溶液収容部の蓋部には、移動部が連結されている。移動部は、溶液収容部と共に固体電解質膜を基板に向かって移動させることにより、固体電解質膜を基板の成膜領域に加圧するものである。

特開２０１４－０５１７０１号公報

しかしながら、従来の成膜装置では、固体電解質膜を金属イオンだけでなく、溶液も微量に通過するため、例えば、固体電解質膜と基板の間に所定のパターンを有する被覆部を配置して所定パターンの金属被膜を形成する等の特殊な表面処理を行う場合に、通過した溶液の層（液層）が固体電解質膜と基板の間に形成されてしまい、固体電解質膜を加圧しても液層の圧力がハウジング内の電解液と等圧になり、被覆部と基板が密着せず、表面処理の精度が低下するおそれがあるという問題がある。

本発明はこのような課題に鑑みなされたものであり、表面処理の精度を向上できる表面処理装置、表面処理方法及び排液流路形成部材を提供することを目的とする。

本発明に係る表面処理装置は、被処理物と対向して配置され、内部に液室を形成可能なハウジングと、前記ハウジング内に配された電極と、前記液室と前記被処理物との間に配置されたイオン伝導膜と、前記電極と前記被処理物との間に電圧を印加する電源部と、前記イオン伝導膜と前記被処理物との間に配置され、前記被処理物の非処理部分を被覆するための被覆部と、前記イオン伝導膜と前記被覆部との間に、前記イオン伝導膜を通過した液を排液させる排液流路を形成する排液流路形成手段とを備え、前記電極と前記被処理物との間に電圧を印加することで、前記イオン伝導膜を介した電気分解により前記被処理物の表面を処理することを特徴とする。

本発明に係る表面処理装置において、前記排液流路形成手段は、網状に形成されてもよい。

本発明に係る表面処理装置において、前記被覆部は、前記排液流路に連通する排液孔を有し、前記排液流路を流れる液を前記排液孔を介して排液するよう構成されてもよい。

本発明に係る表面処理装置において、前記被覆部は、多孔部を有する支持体と、該支持体に取り付けられ、前記被処理物の前記非処理部分を被覆するマスク部材とを含むスクリーンマスクでもよい。

本発明に係る表面処理装置において、前記排液流路形成手段は、前記支持体の前記イオン伝導膜側に取り付けられてもよい。

本発明に係る表面処理装置は、前記排液流路形成手段と前記被処理物との隙間を調整する隙間調整手段を備えてもよい。

本発明に係る表面処理装置は、絶縁層と導体層を含む箔状部材を備え、前記箔状部材は、前記被処理物上に配置されてもよい。

本発明に係る表面処理方法は、電極と被処理物との間にイオン伝導膜を配置し、前記イオン伝導膜と前記被処理物との間に前記被処理物の非処理部分を被覆するための被覆部を配置し、前記電極と前記被処理物との間に電圧を印加することで、前記イオン伝導膜を介した液室内の溶液の電気分解により前記被処理物の表面を処理する表面処理方法であって、前記イオン伝導膜と前記被覆部との間に排液流路を形成し、該排液流路から前記イオン伝導膜を通過した前記溶液を排液することを特徴とする。

本発明に係る排液流路形成部材は、被処理物と対向して配置され、内部に液室を形成可能なハウジングと、前記ハウジング内に配された電極と、前記液室と前記被処理物との間に配置されたイオン伝導膜と、前記電極と前記被処理物との間に電圧を印加する電源部と、前記イオン伝導膜と前記被処理物との間に配置され、前記被処理物の非処理部分を被覆するための被覆部とを備え、前記電極と前記被処理物との間に電圧を印加することで、前記イオン伝導膜を介した電気分解により前記被処理物の表面を処理する表面処理装置に用いられる排液流路形成部材であって、前記イオン伝導膜と前記被覆部との間に、前記イオン伝導膜を通過した液を排液させる排液流路を形成可能に構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、表面処理にかかる時間を短縮しつつ、表面処理の精度を向上できる表面処理装置、表面処理方法及び排液流路形成部材を提供することが可能となる。

本発明の本実施形態に係る表面処理装置の型開き状態を示す概略図である。 本実施形態に係る表面処理装置の型閉じ状態を示す概略図である。 本実施形態に係る表面処理装置の型閉じ状態を示す概略図である。 本実施形態に係る被覆部を示す概略図である。 本実施形態に係るスクリーンマスクを示す概略図である。 本実施形態に係る排液流路形成手段を示す概略図である。 本実施形態に係る排液流路形成手段の断面の一部を拡大した図である。 本実施形態に係る排液流路形成手段の取り付け方法の変形例を示す図である。 本実施形態に係る排液流路形成手段及び隙間調整手段の断面図である。 本実施形態に係る箔状部材を示す概略図である。 本実施形態に係る表面処理装置の変形例の一例を示す図である。 本実施形態に係る表面処理方法の一例を示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための最良の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

［本実施形態に係る表面処理装置の全体構成］
まず、図１Ａ～図１Ｃを参照して、本発明の本実施形態に係る表面処理装置１を概説する。図１Ａ～図１Ｃに示すように、本実施形態に係る表面処理装置１は、例えば、金属イオンを還元することで金属を析出させて、金属からなる被膜を被処理物Ｃの表面Ｅに形成するめっき処理装置として用いられ得る。ただし、表面処理装置１は、これに限定されるものではなく、被処理物Ｃの表面Ｅを処理することができる装置であれば、種々のものに適用可能である。

なお、本実施形態において、被処理物Ｃは、金属材料などの導体であるものとして説明するが、これに限定されない。例えば、被処理物Ｃが、樹脂基材上に導体層が形成されている材料の場合、表面処理装置１は、導体層の表面を処理することもできる。

表面処理装置１は、被処理物Ｃと対向して配置され、内部に液室（閉鎖空間、密閉空間）３を形成可能なハウジング４と、ハウジング４内に配された電極２０と、液室３と被処理物Ｃとの間に配置されたイオン伝導膜６と、電極２０と被処理物Ｃとの間に電圧を印加する電源部７と、イオン伝導膜６と被処理物Ｃとの間に配置され、被処理物Ｃの非処理部分を被覆するための被覆部６０と、イオン伝導膜６と被覆部６０との間に、イオン伝導膜６を通過した液を排液させる排液流路７２を形成する排液流路形成手段７０とを備えている。被覆部６０は、排液流路形成手段７０と被処理物Ｃとの間に配置されている。被覆部６０と排液流路形成手段７０は、ハウジング４の下部（後述するクランプ部３９）に取り付けられている。

本実施形態において、イオン伝導膜６を通過した液は後述する電解液であるが、これに限定されない。また、本実施形態において、排液とは、イオン伝導膜６を通過した液を、イオン伝導膜６と被処理物Ｃとの間から排出することを意味する。排出した電解液は、廃液として廃棄してもよいし、再度液室３に循環させてもよい。

表面処理装置１は、被処理物Ｃを載置可能な載置基台２と、載置基台２及びハウジング４の少なくとも一方を他方に対して相対移動させる移動機構５と、液室３内に電解液を供給又は排出する溶液供給部（図示せず）と、イオン伝導膜６を保持する保持治具３５とを更に備えている。保持治具３５は、内枠膜治具３６と、内枠膜治具３６に係合する外枠膜治具３７とを含む。

本実施形態において、電解液は、例えば、被処理物Ｃの表面Ｅに析出される金属をイオンの状態で含有している液体であり、含有される金属は、例えば、銅、金、銀、ニッケル等が挙げられる。電解液は、これらの金属をイオン化したものであり、公知の各種の電解液を用いることができる。なお、電解液は、ここに例示したものに限定されるものではない。

載置基台２は、支持基台８とハウジング４との間に配置されており、被処理物Ｃをその表面に載置可能に構成されている。本実施形態では、表面処理装置１が、被処理物Ｃを嵌め込むことが可能なトレイ９を有すると共に、載置基台２がトレイ９を嵌め込むことが可能な凹部を有しているが、例えば、トレイ９を介さずに被処理物Ｃを載置基台２に嵌め込む構成や、被処理物Ｃを単に載置基台２上に載置させる構成等であってもよい。

載置基台２及びトレイ９は、被処理物Ｃを載置した際に、被処理物Ｃに接続する電極部（図示せず）を有する。載置基台２及びトレイ９の電極部、ひいては、被処理物Ｃは、電源部７の負極（－極）に接続されている。これにより、被処理物Ｃは、表面処理装置１における陰極を構成する。また、載置基台２及びトレイ９には、排液流路形成手段７０の排液流路７２と連通する載置基台側排液流路１０が設けられている。載置基台側排液流路１０の端部１０ａは、排液ポート（図示せず）を有する。端部１０ａは、大気に開放されていてもよいし、外部の真空ポンプ等に接続されていてもよい。また、端部１０ａは、後述する減圧流路４８に接続され、後述する開閉弁４７を開状態とすることで減圧してもよい。

ハウジング４は、載置基台２の鉛直方向の上方に配置されており、内部上面と内部側面とを有する液室３を構成する有底筒状（有底円筒状、有底角筒状等）に形成されている。有底筒状の開口部には、矩形状のイオン伝導膜６及びスクリーンマスク６１が取り付けられている。ハウジング４は、ハウジング４の壁面を貫通して形成され、液室３内の気体を排出可能な排出流路３１と、液室３に対して電解液を供給可能な供給流路４１と、ハウジング４を載置基台２に嵌合させるためのクランプ部３９とを含む。

また、ハウジング４は、排出流路３１の外壁面にハウジング４の側面から突出するように加圧機構３０が設けられている。さらに、ハウジング４には、供給流路４１を開閉させる流路開閉弁４０が設けられている。流路開閉弁４０は、給排ポートを有する。ハウジング４は、上記のように載置基台２と対向配置されると共に、例えば、移動機構５によって載置基台２側へ移動された状態のときに、載置基台２との間に閉鎖空間となる液室３を形成可能に構成されている。

加圧機構３０は、排出流路３１に接続されており、排出流路３１を開閉する開閉弁を有する。加圧機構３０は、排出流路３１を開閉可能に構成されると共に、液室３内に供給された電解液を加圧可能に構成されている。加圧機構３０は、載置基台２とハウジング４との間において開閉弁が閉じられたときに形成される液室３の閉鎖空間の容積を減少させ、閉鎖空間内ひいては電解液を加圧する。

クランプ部３９は、クランプ部３９と載置基台２とが嵌合した状態において、載置基台２とイオン伝導膜６との間の下方空間の空気を排気（好適には真空排気）するための排気手段が設けられている。排気手段は、上記の下方空間を減圧するために開閉される開閉弁４７を有する。開閉弁４７は、上記の下方空間に開口すると共にクランプ部３９の下方に連通する減圧流路４８の外側に配置されるように設けられている。また、クランプ部３９は、被覆部６０及び排液流路形成手段７０を取り付け可能に構成されている。

減圧流路４８は、液室３（イオン伝導膜６の上方空間）に連通する減圧流路、流路開閉弁及びバイパス流路（いずれも図示せず）を介して接続されている。バイパス流路は、減圧用の真空ポンプ等を有する減圧ユニット（図示せず）が接続されている。このような減圧系の回路は、加圧機構３０や流路開閉弁４０等の溶液供給系の回路とは別回路で設けられている。

電極２０は、金属板であり、任意の金属材料（例えば、銅等）で構成されている。電極２０は、ハウジング４の内部上面から吊り下げられており、電極２０の底部２３がイオン伝導膜６の直上に位置するように液室３内に配置されている。

電極２０は、ハウジング４を介して、電源部７の正極（＋極）に接続されている。このような構成を備えることにより、電極２０は、表面処理装置１における陽極を構成する。なお、電極２０は、金属板に限定されず、液室３内の電解液に浸かる位置に配置され得るものであれば、種々の構成（例えば、任意形状の金属が入っている籠状部材等）、配置態様を採用可能である。

電源部７は、陽極となる電極２０と陰極となる被処理物Ｃとの間に電圧を印加する。電源部７は、種々の公知の構成を採用可能である。

移動機構５は、図１Ｃに示すように、載置基台２及びハウジング４の少なくとも一方を他方に対して接近又は離間する方向に相対移動させる。具体的には、移動機構５は、直動ロッド５１を有し、直動ロッド５１によってハウジング４を昇降させることにより、ハウジング４を載置基台２に対して接近又は離間させるように構成されている。

また、移動機構５は、ハウジング４が載置基台２に対して最も離間された上昇端位置（原位置：図１Ａ参照）と、ハウジング４及び載置基台２の間に液室３を形成すると共に、該液室３及びイオン伝導膜６の下部に載置基台２とクランプ部３９とが嵌合して形成される下方空間の減圧を実行する減圧位置と、該減圧位置よりも更にハウジング４を載置基台２に接近させて表面処理を実行する処理位置（図１Ｂ参照）との少なくとも３か所において、ハウジング４を停止させることが可能に構成されている。

なお、本実施形態において、移動機構５は、ハウジング４を載置基台２に対して接近又は離間させるが、これに限定されない。また、移動機構５は、上述した直動ロッド５１を備える構成に限定されず、ハウジング４を載置基台２に対して接近又は離間させることが可能な構成であれば、任意の構成を採用することが可能である。

被覆部６０は、図２に示すように、例えば、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリオレフィン（ＰＯ）、ガラス織布入りエポキシ樹脂等の絶縁性及び耐薬品性を有する樹脂材料のシートにより構成されている。被覆部６０は、被処理物Ｃの表面Ｅの処理部分の形状に応じた形状の開口部６０ａを有し、この開口部６０ａが被処理物Ｃの処理部分上に配置されるように構成される。

また、被覆部６０は、排液流路７２に連通する排液孔６０ｂを有し、排液流路７２を流れる液を排液孔６０ｂを介して載置基台側排液流路１０に排液するよう構成されている。具体的には、被覆部６０は、被処理物Ｃと重ならない箇所、例えば、被覆部６０周縁部や、被処理物Ｃが複数個取りの場合、各被処理物Ｃの間等に１又は複数の排液孔６０ｂが設けられている。また、例えば、被処理物Ｃがロの字型やリング状などの内部に空間を有する形状の場合、該内部に排液孔６０ｂを設けてもよい。排液孔６０ｂは、載置基台２及びトレイ９の載置基台側排液流路１０と整合する位置に形成されており、図１Ｂに示すように、型閉じ状態において、排液流路形成手段７０が形成する排液流路７２と、載置基台２及びトレイ９の載置基台側排液流路１０とを連通するように構成されている。本実施形態において、排液孔６０ｂは円形であるが、これに限定されず、長孔や溝等の種々の任意の形状を採用可能である。

なお、被覆部６０は、上述した構成に限定されず、被処理物Ｃの非処理部分を被覆可能な構成であれば、種々の任意の構成を採用可能である。例えば、被覆部６０は、スクリーンマスク６１であってもよい。

スクリーンマスク６１は、図３に示すように、多孔部を有する支持体６２と、該支持体６２に取り付けられ、被処理物Ｃの非処理部分を被覆するマスク部材６３とを含む。支持体６２は、例えば、多孔部として機能する金属メッシュ、合成繊維メッシュ、あるいはマイクロシーブ等の多孔部材６２ａと、該多孔部材６２ａを支持する枠体６２ｂとを含む。多孔部材６２ａは、多孔部からイオン伝導膜６を通過した金属イオンを通過可能に構成されている。

マスク部材６３は、感光性の樹脂材料（乳剤）や、絶縁処理されたニッケル箔等で、支持体６２の多孔部材６２ａの被処理物Ｃ側の面に薄膜上に設けられている。マスク部材６３は、被処理物Ｃの表面Ｅの処理部分を選択的に表面処理するためのパターンが形成されている。

イオン伝導膜６は、数μｍ～数百μｍ（例えば、５～４５０μｍ）の膜厚で形成された枚葉状の薄膜部材である。イオン伝導膜６は、例えば、多孔質膜、固体電解質膜等が挙げられ、ポリエチレンや、ポリプロピレン、炭化水素系樹脂、フッ素系樹脂等の樹脂を用いることができる。なお、イオン伝導膜６は、液室３内に供給された電解液に接触することで、電解液中の金属イオンを含浸し、電源部７により電圧を印加した際に金属イオン由来の金属を被処理物Ｃの表面Ｅに析出可能なものであれば、これらに限定されない。

イオン伝導膜６は、図１Ａに示すように、保持治具３５の内枠膜治具３６及び外枠膜治具３７の間に挟持されている。イオン伝導膜６は、内枠膜治具３６及び外枠膜治具３７で挟持することにより、均一に張られた状態で保持されている。内枠膜治具３６及び外枠膜治具３７は、ハウジング４の下部に取り付けられており、イオン伝導膜６は、液室３内に配置された電極２０の直下に配置されている。なお、イオン伝導膜６の取り付けは、上述した構成に限定されず、イオン伝導膜６を弛みなく張ることができる構成であれば、種々の任意の構成を採用可能である。

排液流路形成手段７０は、図４に示すように、網状に形成されており、例えば、イオン伝導膜６と同形同大の枚葉状に構成されている。排液流路形成手段７０は、網目からイオン伝導膜６を通過した金属イオンを通過させることができる。排液流路形成手段７０としては、例えば、ステンレスメッシュ等の金属メッシュや、ポリエステルメッシュ等の合成繊維メッシュ等を採用可能である。なお、金属メッシュを排液流路形成手段７０に採用する場合、金属メッシュに絶縁処理をしたり、金属メッシュが電圧印加経路に接触しないようにしたりすることが好ましい。

排液流路形成手段７０は、図５に示すように、網目を形成する材料が立体的に交差することで生まれる空間と、排液流路形成手段７０の下面と接する被覆部６０及び被処理物Ｃの表面Ｅとによって排液流路７２を形成する。また、排液流路形成手段７０は、網目を形成する材料が立体的に交差することで生まれる空間と、イオン伝導膜６の下面との間においても排液流路７２を形成する。排液流路形成手段７０は、排液流路７２を通じて膜下の電解液を載置基台２及びトレイ９の載置基台側排液流路１０に排液するよう構成されている。

本実施形態において、膜下の電解液とは、イオン伝導膜６を通過した電解液を意味する。なお、排液流路形成手段７０は、図１Ａに示すように、該排液流路形成手段７０を支えるための枠体７４によって支持されると共に、該枠体７４がクランプ部３９に取り付けられてもよい。また、被覆部６０がスクリーンマスク６１である場合、排液流路形成手段７０は、図６に示すように、該スクリーンマスク６１の支持体６２のイオン伝導膜６側に取り付けられてもよい。

表面処理装置１は、排液流路形成手段７０と被処理物Ｃ又は被覆部６０との隙間が十分でない場合、図７に示すように、該隙間を調整する隙間調整手段８０を備えてもよい。隙間調整手段８０は、排液流路形成手段７０の被処理物Ｃ又は被覆部６０側の面に取り付けられる。隙間調整手段８０は、例えば、感光性の樹脂材料であり、排液流路形成手段７０の網状部分（メッシュ部分）の被処理物Ｃ側の面に薄膜状に塗布されている。なお、隙間調整手段８０は、排液流路形成手段７０と被処理物Ｃ又は被覆部６０との隙間を調整し、排液流路７２を拡大可能な構成であれば、種々の任意の構成を採用可能である。

表面処理装置１は、樹脂基材上に導体層が形成されている被処理物Ｃの導体層を表面処理する場合、図８に示すような、絶縁層９２と導体層９４を含む箔状部材９０を備えてもよい。箔状部材９０は、被処理物Ｃと重ならない箇所、例えば、箔状部材９０の周縁部や、被処理物Ｃが複数個取りの場合、各被処理物Ｃの間等に絶縁層９２と導体層９４を貫通する排液孔９０ａが設けられている。また、例えば、被処理物Ｃがロの字型やリング状などの内部に空間を有する形状の場合、該内部に排液孔９０ａを設けてもよい。さらに、箔状部材９０は、図９に示すように、被処理物Ｃ上に配置され、排液孔９０ａは、排液流路形成手段７０の排液流路７２と載置基台側排液流路１０を連通する。本実施形態において、排液孔９０ａは円形であるが、これに限定されず、長孔や溝等の種々の任意の形状を採用可能である。

絶縁層９２は、絶縁性及び耐薬品性を有する樹脂材料により構成されている。また、絶縁層９２は、被覆部６０の代わりに被処理物Ｃの非処理部分を保護可能に構成されている。具体的には、絶縁層９２は、被処理物Ｃの表面Ｅの処理部分の形状に応じた形状の貫通孔９２ａを有し、この貫通孔９２ａが処理部分上に配置されるように構成される。

導体層９４は、導電性を有する金属材料により構成されており、絶縁層９２の裏面に延在している。導体層９４は、絶縁層９２の貫通孔９２ａよりも僅かに大きな貫通孔９４ａを有するように形成される。なお、導体層９４の貫通孔９４ａは、絶縁層９２の貫通孔９２ａと同じ大きさであってもよい。また、箔状部材９０は、例えばＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）等の種々の公知の構成を採用可能であるため、その詳細な説明を省略する。

表面処理装置１は、箔状部材９０を備える場合、該箔状部材９０が被覆機能を果たすため被覆部６０を備えなくてもよい。なお、表面処理装置１は、被覆部６０と箔状部材９０を共に備えることでより複雑なパターンの表面処理をすることも可能である。

以上の構成を備える表面処理装置１は、電極２０と被処理物Ｃとの間に電圧を印加することで、イオン伝導膜６を介した電気分解により被処理物Ｃの表面Ｅを処理する。

［本実施形態に係る表面処理方法の説明］
本実施形態に係る表面処理装置１を用いた表面処理方法の一例について図１０を参照して説明する。図１０は、本実施形態に係る表面処理装置１を用いた表面処理手順の一例を示すフローチャートである。本実施形態に係る表面処理方法は、概略的には電極２０と被処理物Ｃとの間にイオン伝導膜６を配置し、イオン伝導膜６と被処理物Ｃとの間に被処理物Ｃの非処理部分を被覆するための被覆部６０を配置し、電極２０と被処理物Ｃとの間に電圧を印加することで、イオン伝導膜６を介した液室３内の溶液の電気分解により被処理物Ｃの表面Ｅを処理する表面処理方法であって、イオン伝導膜６と被覆部６０との間に排液流路７２を形成し、該排液流路７２からイオン伝導膜６を通過した溶液を排液する。

また、本実施形態に係る表面処理方法は、ハウジング４を載置基台２に接近させる接近工程と、イオン伝導膜６と被処理物Ｃの間の空間（下方空間）を減圧する減圧工程と、被覆部６０と被処理物Ｃの表面Ｅを接触させる当接工程と、液室３内を加圧する加圧工程と、加圧工程後に、膜下の電解液を排出する膜下排液工程と、膜下排液工程後に、電極２０と被処理物Ｃとの間に電圧を印加する電圧印加工程と、ハウジング４を載置基台２から離間させる離間工程とを備える。

また、表面処理方法は、液室３内に溶液を注入する給液工程と、液室３内の溶液を排出する排液工程とを更に備える。以下この方法について詳述する。なお、特に明記しない限り、表面処理装置１は、被覆部６０を備え、隙間調整手段８０及び箔状部材９０は備えないものとして説明するが、これに限定されない。また、溶液は、電解液であるものとして説明するが、これに限定されない。

まず、表面処理の前段階として、ハウジング４が載置基台２と離間した状態（原位置：図１Ａ参照）において、ユーザによって載置基台２上に、被処理物Ｃを載置したトレイ９がセットされ、ハウジング４に、イオン伝導膜６と、排液流路形成手段７０と、表面処理のパターンに合わせた被覆部６０とがセットされる。これにより表面処理装置１の準備が完了する。

準備完了後、移動機構５によって、ハウジング４を上記の減圧位置まで下降させると共に、ハウジング４のクランプ部３９と、載置基台２とを嵌合させる（図１０のＳ１：接近工程）。このとき、クランプ部３９と載置基台２との嵌合位置は、被覆部６０が被処理物Ｃの表面Ｅと可能な限り近づいた状態となる位置に設定される。被処理物Ｃは、載置基台２とイオン伝導膜６との間に形成される下方空間内に密閉され、液室３とは隔てられている。

なお、箔状部材９０を使用する場合、クランプ部３９と載置基台２との嵌合位置は、被覆部６０等を箔状部材９０と可能な限り近づいた状態となる位置に設定される。

次に、ハウジング４のクランプ部３９と、被処理物Ｃを載置した載置基台２とを嵌合させた状態で、クランプ部３９に設けられた開閉弁４７を開状態にすると共に、上述した減圧系の流路開閉弁を開状態にして、減圧流路４８と図示しない減圧流路をバイパス流路を介して連通させ、下方空間を減圧する（図１０のＳ３：減圧工程）。また、減圧工程において、排液流路７２と載置基台側排液流路１０とを通じて被覆部６０の開口部６０ａを減圧してもよい。これにより、被覆部６０と被処理物Ｃの表面Ｅが密着し、表面処理の精度を向上できる。

そして、減圧状態を継続したまま、ハウジング４のクランプ部３９を載置基台２に完全嵌合させるべく、移動機構５によってハウジング４を上述の処理位置（図１Ｂ参照）まで下降させ、被覆部６０を被処理物Ｃの表面Ｅに接触させる（図１０のＳ４：当接工程）。なお、被覆部６０を備えない場合、排液流路形成手段７０又は隙間調整手段８０を被処理物Ｃの表面Ｅに接触させる。また、箔状部材９０を使用する場合、被覆部６０等を箔状部材９０の絶縁層９２の表面に接触させる。

その後、外部の溶液供給部から供給流路４１を介して電解液を液室３内に注入する（図１０のＳ２：給液工程）。液室３の内部を電解液で満たしていくと、液室３の内部に残留している空気は、加圧機構３０の接続流路である排出流路３１から、溶液供給部に排気される。電解液の注入をさらに続けると、液室３の内部は常圧の電解液で完全に満たされる。

次に、ハウジング４の外部側面に設けられた加圧機構３０によって、液室３内の電解液を加圧する（図１０のＳ５：加圧工程）。その後、液室３内の電解液が加圧されている状態で、載置基台側排液流路１０の端部１０ａの排液ポートを開け、載置基台側排液流路１０を大気解放、又は真空ポンプ等により減圧することで、イオン伝導膜６の被処理物Ｃ側に染み出した電解液を排液流路７２と載置基台側排液流路１０とを通じて排液する（図１０のＳ６：膜下排液工程）。

この膜下排液工程により、排液流路形成手段７０が、排液機能を発揮し、被処理物Ｃの表面Ｅに被覆部６０が密着する。膜下排液後、液室３内の電解液が加圧されている状態で、電源部７によって、電極２０と被処理物Ｃとの間に電圧を印加する（図１０のＳ７：電圧印加工程）。これにより、被処理物Ｃの表面Ｅの処理部分に、金属イオンを析出させて金属の被膜を形成する表面処理を実行する。

本実施形態において、イオン伝導膜６と被処理物Ｃの表面Ｅとは直接接触しない可能性があるが、イオン伝導膜６の上方空間と下方空間の差圧により、イオン伝導膜６から電解液が染み出し、被処理物Ｃの表面Ｅ上を満たすことにより、被処理物Ｃの処理部分に金属被膜が形成される。

なお、ハウジング４に液室３の内部の圧力を計測可能な圧力センサを設置し、この計測値を基に、加圧機構３０による作動空気圧力を制御すれば、電解液を所望の圧力に加圧制御することが可能である。この状態を所定の時間保持し、所定の電圧印加時間が経過すれば、表面処理が完了する。

表面処理完了後、ハウジング４に開口部を有する供給流路４１から液室３内の電解液を排出する（図１０のＳ８：排液工程）。具体的には、流路開閉弁４０と加圧機構３０とを開状態にし、加圧機構３０から低圧の空気を送気して、流路開閉弁４０の給排ポートから電解液を排液する。

排液完了後、移動機構５によって、ハウジング４を原位置まで上昇させることで、ハウジング４を載置基台２から離間する（図１０のＳ９：離間工程）。ハウジング４が原位置に移動した後、被処理物Ｃが載置されたトレイ９を載置基台２から取り出す。以上の工程により、本実施形態に係る表面処理装置１による一連の表面処理方法が実行される。

［本実施形態に係る表面処理装置、表面処理方法及び排液流路形成部材の利点］
以上説明したように、本実施形態に係る表面処理装置１は、被処理物Ｃと対向して配置され、内部に液室３を形成可能なハウジング４と、ハウジング４内に配された電極２０と、液室３と被処理物Ｃとの間に配置されたイオン伝導膜６と、電極２０と被処理物Ｃとの間に電圧を印加する電源部７と、イオン伝導膜６と被処理物Ｃとの間に配置され、被処理物Ｃの非処理部分を被覆するための被覆部６０と、イオン伝導膜６と被覆部６０との間に、イオン伝導膜６を通過した液を排液させる排液流路７２を形成する排液流路形成手段７０とを備え、電極２０と被処理物Ｃとの間に電圧を印加することで、イオン伝導膜６を介した電気分解により被処理物Ｃの表面を処理する。

そして、本実施形態に係る表面処理装置１は、このような構成を備えることにより、膜下に生じる液層が排除されることでハウジング４内の電解液と膜下とで十分な差圧が発生し、イオン伝導膜６及び被覆部６０が被処理物Ｃに対して加圧されるため、被覆部６０と被処理物Ｃの表面Ｅが密着し、表面処理の精度を向上できるという利点を有している。

また、本実施形態に係る表面処理装置１は、箔状部材９０を備える場合、箔状部材９０と被処理物Ｃの表面Ｅが密着し、電極接続の安定化向上を図ることができるという利点を有している。

さらに、本実施形態に係る表面処理装置１において、排液流路形成手段７０は、網状に形成されている。このような構成を備えることにより、イオン伝導膜６と被覆部６０の間に薄く排液流路７２を形成することができるため、イオン伝導膜６を介した表面処理の利点である処理時間の短さを保ちつつ表面処理の精度を向上することができるという利点を有している。また、表面処理装置１を大型化及び複雑化することなく、簡素な部材で排液流路形成手段７０を実現することが可能となるため、設備コストを安価に抑えつつ、表面処理の精度を向上することができるという利点を有している。

またさらに、本実施形態に係る表面処理装置１において、被覆部６０は、排液流路７２に連通する排液孔６０ｂを有し、排液流路７２を流れる液を排液孔６０ｂを介して排液するよう構成されている。このような構成を備えることにより、ハウジング４のクランプ部３９と、載置基台２とを嵌合させ、加圧機構３０により液室３を加圧したまま排液することができるという利点を有している。

また、本実施形態に係る表面処理装置１は、被覆部６０は、多孔部を有する支持体６２と、該支持体６２に取り付けられ、被処理物Ｃの非処理部分を被覆するマスク部材６３とを含むスクリーンマスク６１である。このような構成を備えることにより、微細なマスクパターンにも対応することができるという利点がある。

さらに、本実施形態に係る表面処理装置１において、排液流路形成手段７０は、支持体６２のイオン伝導膜６側に取り付けられている。このような構成を備えることにより、排液流路形成手段７０をハウジング４に固定するための枠体等が不要になり、装置を小型化できると共に、設備コストを抑えることができるという利点がある。

またさらに、本実施形態に係る表面処理装置１は、排液流路形成手段７０と被処理物Ｃとの隙間を調整する隙間調整手段８０を備える。このような構成を備えることにより、排液流路形成手段７０が形成する排液流路７２の排液時の圧力損失を抑え、ハウジング４内の電解液にかかる圧力と膜下の電解液にかかる圧力の差圧を維持することができるという利点がある。

また、本実施形態に係る表面処理装置１は、絶縁層９２と導体層９４を含む箔状部材９０を備え、箔状部材９０は、被処理物Ｃ上に配置されている。このような構成を備えることにより、被処理物Ｃが、樹脂基材上に導体層が形成されている材料であっても、表面Ｅから電気的に接続することができるという利点がある。また、被覆部６０を使用せずに表面Ｅの所望の処理部分のみを選択的に表面処理することができるという利点がある。

［変形例］
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は、上述した実施形態に記載の範囲には限定されない。上述した実施形態には、多様な変更又は改良を加えることが可能である。

例えば、本実施形態において、排液流路形成手段７０は、網状に形成されているものとして説明したが、これに限定されず、排液流路形成手段７０は、イオン伝導膜６と被処理物Ｃとの間に、イオン伝導膜６を通過した液を排液させる排液流路７２を形成し、イオン伝導膜６を通過した液を排液可能な構成であれば、種々の任意の構成を採用可能である。例えば、排液流路形成手段７０は、多孔質膜、焼結体等の多孔質体であってもよい。また、排液流路形成手段７０は、被覆部６０のイオン伝導膜６側の面に直接設けられてもよい。

本実施形態において、被覆部６０は、排液流路７２に連通する排液孔６０ｂを有し、排液流路７２を流れる液を排液孔６０ｂを介して排液するよう構成されているものとして説明したが、これに限定されず、被覆部６０は、排液孔６０ｂを有さなくてもよい。また、箔状部材９０も同様に、排液孔９０ａを有さなくても良い。

本実施形態において、被覆部６０は、樹脂材料のシートや、多孔部を有する支持体６２と、該支持体６２に取り付けられ、被処理物Ｃの非処理部分を被覆するマスク部材６３とを含むスクリーンマスク６１であるものとして説明したが、これに限定されない。被覆部６０は、絶縁性及び耐薬品性を有するものであれば、種々の任意の構成を採用可能であり、例えば、感光性樹脂（ドライフィルム等）や、絶縁処理された金属材料（メタルマスク等）等であってもよい。

本実施形態において、排液流路形成手段７０は、支持体６２のイオン伝導膜６側に取り付けられているものとして説明したが、これに限定されず、排液流路形成手段７０は、支持体６２のイオン伝導膜６側に取り付けられなくてもよい。

本実施形態において、表面処理装置１は、排液流路形成手段７０と被処理物Ｃとの隙間を調整する隙間調整手段８０を備えるものとして説明したが、これに限定されず、表面処理装置１は、隙間調整手段８０を備えなくてもよい。

本実施形態において、表面処理装置１は、絶縁層９２と導体層９４を含む箔状部材９０を備え、箔状部材９０は、被処理物Ｃ上に配置されているものとして説明したが、これに限定されず、表面処理装置１は、箔状部材９０を備えなくてもよい。

本実施形態において、載置基台２及びトレイ９には、排液流路形成手段７０の排液流路７２と連通する載置基台側排液流路１０が設けられているものとして説明したが、これに限定されず、載置基台２及びトレイ９には、載置基台側排液流路１０が設けられていなくてもよい。載置基台側排液流路１０の代わりに、例えば、クランプ部３９等に排液流路が設けられており、排液流路形成手段７０の上方から膜下の電解液を排液してもよい。この場合においては、被覆部６０及び箔状部材９０に排液孔６０ｂ，９０ａが形成されない方がよい。

本実施形態において、被覆部６０は、ハウジング４のクランプ部３９に取り付けられるものとして説明したが、これに限定されず、被処理物Ｃの非処理部分を被覆可能な取付位置であれば、種々の任意の箇所に取付可能である。例えば、被覆部６０は、トレイ９に載置された被処理物Ｃの上に取り付けられてもよい。

本実施形態において、箔状部材９０は、被処理物Ｃ上に配置されるものとして説明したが、これに限定されず、箔状部材９０は、ハウジング４の下部に取り付けられてもよい。

１ 表面処理装置
２ 載置基台
３ 液室
４ ハウジング
５ 移動機構
６ イオン伝導膜
７ 電源部
８ 支持基台
９ トレイ
１０ 載置基台側排液流路
１０ａ 端部
２０ 電極
２３ 底部
３０ 加圧機構
３１ 排出流路
３５ 保持治具
３６ 内枠膜治具
３７ 外枠膜治具
３９ クランプ部
４０ 流路開閉弁
４１ 供給流路
４７ 開閉弁
４８ 減圧流路
５１ 直動ロッド
６０ 被覆部
６０ａ 開口部
６０ｂ 排液孔
６１ スクリーンマスク
６２ 支持体
６２ａ 多孔部材
６２ｂ 枠体
６３ マスク部材
７０ 排液流路形成手段
７２ 排液流路
７４ 枠体
８０ 隙間調整手段
９０ 箔状部材
９０ａ 排液孔
９２ 絶縁層
９２ａ 貫通孔
９４ 導体層
９４ａ 貫通孔
Ｃ 被処理物
Ｅ 表面

Claims (9)

1. 被処理物と対向して配置され、内部に液室を形成可能なハウジングと、
   前記ハウジング内に配された電極と、
   前記液室と前記被処理物との間に配置されたイオン伝導膜と、
   前記電極と前記被処理物との間に電圧を印加する電源部と、
   前記イオン伝導膜と前記被処理物との間に配置され、前記被処理物の非処理部分を被覆するための被覆部と、
   前記イオン伝導膜と前記被覆部との間に、前記イオン伝導膜を通過した液を排液させる排液流路を形成する排液流路形成手段と
   を備え、
   前記電極と前記被処理物との間に電圧を印加することで、前記イオン伝導膜を介した電気分解により前記被処理物の表面を処理する
   ことを特徴とする表面処理装置。
2. 前記排液流路形成手段は、網状に形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の表面処理装置。
3. 前記被覆部は、前記排液流路に連通する排液孔を有し、
   前記排液流路を流れる液を前記排液孔を介して排液するよう構成されている
   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. 前記被覆部は、多孔部を有する支持体と、該支持体に取り付けられ、前記被処理物の前記非処理部分を被覆するマスク部材とを含むスクリーンマスクである
   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。
5. 前記排液流路形成手段は、前記支持体の前記イオン伝導膜側に取り付けられている
   ことを特徴とする請求項４に記載の表面処理装置。
6. 前記排液流路形成手段と前記被処理物との隙間を調整する隙間調整手段を備える
   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。
7. 絶縁層と導体層を含む箔状部材を備え、
   前記箔状部材は、前記被処理物上に配置されている
   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。
8. 電極と被処理物との間にイオン伝導膜を配置し、前記イオン伝導膜と前記被処理物との間に前記被処理物の非処理部分を被覆するための被覆部を配置し、前記電極と前記被処理物との間に電圧を印加することで、前記イオン伝導膜を介した液室内の溶液の電気分解により前記被処理物の表面を処理する表面処理方法であって、
   前記イオン伝導膜と前記被覆部との間に排液流路を形成し、該排液流路から前記イオン伝導膜を通過した前記溶液を排液する
   ことを特徴とする表面処理方法。
9. 被処理物と対向して配置され、内部に液室を形成可能なハウジングと、前記ハウジング内に配された電極と、前記液室と前記被処理物との間に配置されたイオン伝導膜と、前記電極と前記被処理物との間に電圧を印加する電源部と、前記イオン伝導膜と前記被処理物との間に配置され、前記被処理物の非処理部分を被覆するための被覆部とを備え、前記電極と前記被処理物との間に電圧を印加することで、前記イオン伝導膜を介した電気分解により前記被処理物の表面を処理する表面処理装置に用いられる排液流路形成部材であって、
   前記イオン伝導膜と前記被覆部との間に、前記イオン伝導膜を通過した液を排液させる排液流路を形成可能に構成されている
   ことを特徴とする排液流路形成部材。
   

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