JP2024085643A - Metal film deposition equipment - Google Patents
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Abstract
【課題】金属皮膜を均一に成膜でき、かつ装置を小型化できる金属皮膜の成膜装置を提供することにある。
【解決手段】本発明の成膜装置は、不溶性の多孔質体からなる陽極と、陽極及び陰極となる基材の間に配置された電解質膜と、陽極及び電解質膜の間に金属イオンを含むめっき液を収容する収容室が設けられたハウジングと、を備え、電解質膜で基材を押圧しながら電圧を印加することで、電解質膜に含浸させた金属イオンを還元し、基材に金属皮膜を成膜する装置であって、陽極の陰極側を覆い、陽極の陰極側に接触するように取付けられた隔膜をさらに備え、隔膜は、水及び水素イオンを透過させ、かつ酸素ガスを透過させず、陽極は、陰極側が隔膜を介して収容室に露出し、かつ陰極側とは反対側が収容ハウジングの外部に露出するように、収容ハウジングの陰極側とは反対側の開口部を塞ぐように取付けられることを特徴とする。
【選択図】図1
The present invention provides a metal film forming apparatus capable of forming a uniform metal film and of reducing the size of the apparatus.
[Solution] The film forming apparatus of the present invention comprises an anode made of an insoluble porous body, an electrolyte membrane disposed between a substrate which serves as the anode and the cathode, and a housing having a storage chamber for storing a plating solution containing metal ions between the anode and the electrolyte membrane, and applies a voltage while pressing the substrate with the electrolyte membrane to reduce the metal ions impregnated in the electrolyte membrane and form a metal coating on the substrate. The apparatus further comprises a diaphragm which covers the cathode side of the anode and is attached so as to be in contact with the cathode side of the anode, the diaphragm being permeable to water and hydrogen ions but not to oxygen gas, and the anode is attached so as to block the opening on the side of the housing opposite the cathode side, with the cathode side exposed to the storage chamber via the diaphragm and the side opposite the cathode side exposed to the outside of the housing.
[Selected Figure] Figure 1
Description
本発明は、金属皮膜の成膜装置に関し、特に、基材の表面に金属皮膜を成膜することができる金属皮膜の成膜装置に関する。 The present invention relates to a metal film deposition device, and in particular to a metal film deposition device capable of depositing a metal film on the surface of a substrate.
従来から、めっき液に含まれる金属イオンを還元することで金属イオン由来の金属を析出させることにより、基材の表面に金属皮膜を成膜する成膜技術が知られている。このような成膜技術においては、近年、陽極と、陽極及び陰極となる基材の間に配置された電解質膜と、陽極及び基材(陰極)の間に電圧を印加する電源装置と、陽極及び電解質膜の間に金属イオンを含むめっき液を収容する収容室が設けられたハウジングと、めっき液を加圧する加圧装置と、を備え、めっき液の液圧により電解質膜で基材の表面を押圧しながら、陽極及び基材の間に電圧を印加することで、電解質膜に含有される金属イオンを還元することにより、基材の表面に金属皮膜を成膜する成膜装置が用いられている。 Conventionally, a film-forming technique has been known in which a metal coating is formed on the surface of a substrate by reducing metal ions contained in a plating solution to precipitate metal derived from the metal ions. In recent years, in such film-forming techniques, a film-forming device has been used that includes an anode, an electrolyte membrane arranged between the substrate serving as the anode and cathode, a power supply device that applies a voltage between the anode and the substrate (cathode), a housing having a storage chamber for storing a plating solution containing metal ions between the anode and the electrolyte membrane, and a pressure device that pressurizes the plating solution. The plating solution applies a voltage between the anode and the substrate while pressing the substrate surface with the electrolyte membrane by the hydraulic pressure of the plating solution, thereby reducing the metal ions contained in the electrolyte membrane to form a metal coating on the substrate surface.
このような成膜装置の中でも、陽極として不溶性の陽極が適用された金属皮膜の成膜装置が注目されている。しかしながら、不溶性の陽極が適用された成膜装置では、収容室内の陽極の表面でめっき液の水が電気分解し、酸素ガスが発生する。成膜時間が経過するに従って、酸素ガスの発生量が増加することで酸素ガスが凝集して陽極の表面に滞留する。上記のように金属皮膜の成膜時にめっき液の液圧により電解質膜で基材の表面を押圧する場合において、収容室内に酸素ガスが残留すると、酸素ガスはめっき液に比べて圧縮性が高いため、電解質膜で基材の表面を均一に押圧することが難しくなることがある。この結果、金属皮膜を均一に成膜できなくなるおそれがある。 Among such film forming devices, a metal film forming device using an insoluble anode as the anode has attracted attention. However, in a film forming device using an insoluble anode, the water in the plating solution is electrolyzed on the surface of the anode in the storage chamber, generating oxygen gas. As the film formation time passes, the amount of oxygen gas generated increases, causing the oxygen gas to condense and accumulate on the surface of the anode. When the electrolyte membrane presses against the surface of the substrate using the hydraulic pressure of the plating solution during the formation of the metal film as described above, if oxygen gas remains in the storage chamber, it may become difficult to uniformly press the electrolyte membrane against the surface of the substrate because oxygen gas is more compressible than the plating solution. As a result, there is a risk that the metal film cannot be formed uniformly.
このような問題に対応するために、例えば、特許文献1に記載された成膜装置が提案されている。特許文献1に記載された成膜装置では、ハウジングにおいて、第1電解液が収容される陽極側の第1収容室と、金属イオンを含む第2電解液(めっき液)が収容される電解質膜側の第2収容室とに、収容室を仕切る仕切部材が、陽極と電解質膜の間に配置されている。仕切部材は、多孔質体に陽イオン交換樹脂を含浸した隔膜である。第1収容室には、第1電解液に対して不溶性の陽極が収容されている。第2収容室は、電解質膜と仕切部材とにより、ハウジング内で第2電解液が封入される密閉空間を形成する。従って、成膜時に、第1収容室内の陽極の表面で第1電解液に含まれる水が電気分解し、酸素ガスが発生しても、陽極からの酸素ガスが第2収容室内の第2電解液(めっき液)に混入することがないので、第2収容室内に酸素ガスを残留させることなく、第2電解液を加圧できる。これにより、第2電解液の液圧が作用した電解質膜で基材の表面を均一に押圧でき、金属皮膜を均一に成膜できる。
In order to address such problems, for example, a film forming apparatus described in
しかしながら、例えば、特許文献1に記載された成膜装置のような構造では、めっき液が収容される一の収容室とは別に、当該一の収容室とは隔膜で仕切られた、不溶性の陽極が収容される他の収容室を設ける必要があるため、装置の小型化に限界があり、陽極及び基材の間の距離を数mm程度の短距離とする構造で使用することが難しい。さらに、めっき液を加圧するときに、めっき液が収容される一の収容室と、不溶性の陽極が収容される他の収容室との差圧が大きくなる場合には、隔膜が変形、破損し、隔膜としての機能を果たせないことがある。
However, for example, in a structure such as the film formation apparatus described in
本発明は、このような点を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、金属皮膜を均一に成膜でき、かつ装置を小型化できる金属皮膜の成膜装置を提供することにある。 The present invention was made in consideration of these points, and its purpose is to provide a metal film deposition device that can deposit a metal film uniformly and can be made compact.
上記課題を解決すべく、本発明の金属皮膜の成膜装置は、陽極と、上記陽極及び陰極となる基材の間に配置された電解質膜と、上記陽極及び上記電解質膜の間に金属イオンを含むめっき液を収容する収容室が設けられた収容ハウジングと、上記陽極及び上記基材の間に電圧を印加する電源装置と、上記収容室に収容されるめっき液を加圧する加圧装置と、を備え、上記電解質膜は、上記収容室に連通した上記収容ハウジングの上記陰極側の開口部を覆うように取付けられ、上記電解質膜で上記基材の表面を押圧しながら上記電圧を印加することで、上記電解質膜に含浸させた上記金属イオンを還元することにより、上記基材の表面に金属皮膜を成膜する成膜装置であって、上記成膜装置は、上記陽極の上記陰極側の面を覆い、上記陽極の上記陰極側の面に接触するように取付けられた隔膜をさらに備え、上記隔膜は、水及び水素イオンを透過させ、かつ酸素ガスを透過させない膜であり、上記陽極は、上記陰極側の面が上記隔膜を介して上記収容室に露出し、かつ上記陰極側とは反対側の面が上記収容ハウジングの外部に露出するように、上記収容室に連通した上記収容ハウジングの上記陰極側とは反対側の開口部を塞ぐように取付けられ、上記陽極は、上記めっき液に対して不溶性の多孔質体からなることを特徴とする。 In order to solve the above problem, the metal coating deposition device of the present invention comprises an anode, an electrolyte membrane disposed between a substrate serving as the anode and the cathode, a housing having a chamber for accommodating a plating solution containing metal ions between the anode and the electrolyte membrane, a power supply device for applying a voltage between the anode and the substrate, and a pressure device for pressurizing the plating solution accommodated in the chamber, the electrolyte membrane being attached so as to cover an opening on the cathode side of the housing that is connected to the chamber, and applying the voltage while pressing the surface of the substrate with the electrolyte membrane, thereby reducing the metal ions impregnated in the electrolyte membrane. , a film-forming apparatus for forming a metal film on the surface of the substrate, the film-forming apparatus further comprising a diaphragm attached so as to cover the cathode side surface of the anode and contact the cathode side surface of the anode, the diaphragm being a membrane that is permeable to water and hydrogen ions but not to oxygen gas, the anode is attached so as to block an opening on the side opposite the cathode side of the housing that is connected to the housing chamber, so that the cathode side surface is exposed to the housing chamber through the diaphragm and the surface opposite the cathode side is exposed to the outside of the housing, and the anode is made of a porous body that is insoluble in the plating solution.
本発明によれば、金属皮膜を均一に成膜でき、かつ装置を小型化できる。 The present invention makes it possible to deposit a uniform metal film and to miniaturize the device.
以下、本発明の金属皮膜の成膜装置に係る実施形態について説明する。
図1は、一の実施形態に係る金属皮膜の成膜装置を示す概略断面図である。以下、一の実施形態に係る金属皮膜の成膜装置を、図1を参照しながら説明する。
Hereinafter, an embodiment of the metal film forming apparatus of the present invention will be described.
1 is a schematic cross-sectional view showing a metal film forming apparatus according to one embodiment. Hereinafter, the metal film forming apparatus according to one embodiment will be described with reference to FIG.
図1に示すように、一の実施形態に係る金属皮膜の成膜装置1は、陽極11と、陽極11及び陰極となる基材Bの間に配置された電解質膜13と、収容室17が設けられた収容ハウジング15と、を備えている。収容室17は、陽極11及び電解質膜13の間に金属イオンを含むめっき液Lを収容する。成膜装置1は、陽極11及び基材B(陰極)の間に電圧を印加する電源装置16を備えている。成膜装置1は、収容室17に収容されるめっき液Lを加圧する加圧装置として、めっき液供給ポンプ21をさらに備えている。成膜装置1では、陽極11及び基材Bが対向する対向方向が鉛直方向と平行となっている。以下では、鉛直方向を下方向とし、その反対方向を上方向とする。
As shown in FIG. 1, a metal
基材Bは、陰極となる導体部B1が絶縁部B2の表面に部分的に設けられたものである。導体部B1は、例えば、銅、ニッケル、銀、鉄等からなる。絶縁部B2は、例えば、エポキシ樹脂等の高分子樹脂、セラミックスなどからなる。 The substrate B has a conductor B1, which serves as a cathode, partially provided on the surface of an insulating portion B2. The conductor B1 is made of, for example, copper, nickel, silver, iron, etc. The insulating portion B2 is made of, for example, a polymer resin such as epoxy resin, ceramics, etc.
電解質膜13は、収容室17に連通した収容ハウジング15の陰極側の開口部15hcを覆う。電解質膜13は、Oリング等のシール材19を介して収容ハウジング15に取付けられている。成膜装置1は、めっき液供給ポンプ21の吐出圧によりめっき液Lを加圧する。これにより、めっき液Lの液圧で電解質膜13を陰極側に押圧して、電解質膜13で基材Bの表面を押圧できる。成膜装置1は、このように電解質膜13で基材Bの表面を押圧しながら、電源装置16により、陽極11及び基材Bの間に電圧を印加する。これによって、電解質膜13に含浸させた金属イオンを還元することにより、金属イオン由来の金属を析出させることで、基材Bの表面(導体部B1の表面)に当該金属を含む金属皮膜を成膜する。
The
成膜装置1は、陽極11の陰極側の面11cを覆い、陽極11の陰極側の面11cに接触するように、Oリング等のシール材20を介して収容ハウジング15に取付けられた隔膜18をさらに備えている。隔膜18は、水(H2O)及び水素イオン(H+)を透過させ、かつ酸素ガス(O2)を透過させない陽イオン交換膜である。
The
陽極11は、収容室17に連通した収容ハウジング15の陰極側とは反対側の開口部15haを塞ぐように、収容ハウジング15に取付けられている。陽極11は、陰極側の面11cが隔膜18を介して収容室17に露出し、かつ陰極側とは反対側の面11aが収容ハウジング15の外部に露出する。陽極11は、めっき液Lに対して不溶性の平板状のメッシュ状部材(多孔質体)からなる。メッシュ状部材は、酸素ガスが透過可能である。
The
収容室17には、隔膜18及び電解質膜13にめっき液Lが接触するようにめっき液Lが収容されている。収容室17は、金属皮膜の成膜時にめっき液Lを安定して加圧できるように、収容ハウジング15並びに隔膜18及び電解質膜13により密閉されている。収容ハウジング15の材料は、めっき液Lに対する耐食性を有するものであれば特に限定されないが、例えば、ステンレス鋼等の金属材料などを挙げることができる。
The
めっき液Lは、金属イオンを含む酸性の水溶液であり、導電性を有する電解液である。陽極11及び基材B(陰極)の間に電圧を印加すると、めっき液Lには陽極11から基材Bに向かって成膜のための電界が形成される。すなわち、電気力線が、陽極11の陰極側の面11cから出発して、基材B側に向かい、基材Bの表面(導体部B1の表面)に至る。
The plating solution L is an acidic aqueous solution containing metal ions, and is a conductive electrolyte. When a voltage is applied between the
成膜装置1は、減圧装置30をさらに備えている。減圧装置30は、減圧用ハウジング31を有している。減圧用ハウジング31は、収容ハウジング15の陰極側とは反対側の開口部15haを収容ハウジング15の外部から覆い、収容ハウジング15の外部に減圧室33を形成する。減圧装置30は、減圧用ハウジング31の上部に設けられた排気管35と、排気管35に設けられた真空ポンプ37(減圧ポンプ)と、をさらに有している。減圧室33は、金属皮膜の成膜時に安定して減圧できるように、減圧用ハウジング31並びに収容ハウジング15及び隔膜18により密閉されている。排気管35は管内の流路が減圧室33に連通している。真空ポンプ37は、排気管35の流路を介して排気することで、減圧室33を減圧できる。
The
成膜装置1は、基材Bを載置する金属製の載置台40をさらに備えている。載置台40には、電源装置16の負極が接続されており、陽極11には、電源装置16の正極が接続されている。なお、載置台40と基材Bの成膜される導体部B1とは導通している。これにより、基材Bの導体部B1を陰極として機能させることができる。
The
成膜装置1は、めっき液供給ポンプ21の上流側に設けられた、めっき液Lを供給する供給源22と、供給源22及びめっき液供給ポンプ21を接続する供給管23と、めっき液供給ポンプ21及び収容室17を連通する連通管24と、をさらに備えている。成膜装置1は、収容室17に接続され、収容室17からめっき液Lを排水する排水管26と、排水管26に設けられた圧力調整弁27と、をさらに備えている。
The
成膜装置1では、圧力調整弁27により、収容室17の液圧を調整することができる。なお、成膜装置1では、圧力調整弁27の代わりに開閉弁を設けてもよい。そして、開閉弁を閉弁した状態でめっき液供給ポンプ21の吐出圧を調整することで、収容室17のめっき液Lの液圧を制御してもよい。排水管26は、供給源22に接続されていてもよい。この場合には、収容室17で利用しためっき液Lを排水管26経由で供給源22に戻し、成膜時に再利用できる。
In the
成膜装置1は、陽極11及び基材Bが対向する上下方向において、電解質膜13を収容ハウジング15及び陽極11と一緒に昇降させ、電解質膜13を位置決めする昇降装置28をさらに備えている。昇降装置28は、本体部28bと、可動部28mと、を有している。本体部28bは、上方の固定部50に固定されている。可動部28mは、上側が本体部28bに接続され、本体部28bに対して上下方向に可動する。可動部28mの下端は、収容ハウジング15に機械的に接続されている。昇降装置28では、成膜時において、可動部28mを本体部28bに対して下方向に移動させることで、電解質膜13を収容ハウジング15及び陽極11等と一緒に図1に示す待機位置から後述する図2に示す成膜位置まで下降させ、電解質膜13を基材Bの表面に接触させる。そして、電解質膜13が基材Bの表面に接触した時点で可動部28mを停止することで、電解質膜13を上下方向で位置決めし、電解質膜13の上下方向の位置を固定する。このようにして電解質膜13を基材Bの表面に接触させた状態とし、この状態において、基材Bの表面への金属皮膜の成膜を行う。成膜後において、可動部28mを本体部28bに対して上方向に移動させることで、電解質膜13を収容ハウジング15及び陽極11等と一緒に図2に示す成膜位置から図1に示す待機位置まで上昇させ、電解質膜13を基材Bの表面から離間させる。
The
図2は、一の実施形態に係る金属皮膜の成膜装置を使用して金属皮膜を成膜する成膜方法を説明するための概略断面図である。以下、一の実施形態に係る金属皮膜の成膜装置を使用した金属皮膜の成膜方法(以下、一の実施形態に係る金属皮膜の成膜方法と略す。)を、図1及び図2を参照しながら説明する。 Figure 2 is a schematic cross-sectional view for explaining a method for forming a metal film using a metal film forming apparatus according to one embodiment. Hereinafter, a method for forming a metal film using a metal film forming apparatus according to one embodiment (hereinafter, abbreviated as a method for forming a metal film according to one embodiment) will be explained with reference to Figures 1 and 2.
一の実施形態に係る金属皮膜の成膜方法では、まず、図1に示すように、一の実施形態に係る金属皮膜の成膜装置1において、基材Bの表面(導体部B1の表面)が電解質膜13に対向するように、基材Bを載置台40に載置する。
In the method for forming a metal film according to one embodiment, first, as shown in FIG. 1, in the metal
次に、図2に示すように、昇降装置28を用いて、可動部28mを本体部28bに対して下方向に移動させることで、電解質膜13を収容ハウジング15及び陽極11等と一緒に載置台40に向かって下降させることにより、電解質膜13を基材Bの表面(導体部B1の表面)に接触させる。そして、電解質膜13が基材Bの表面に接触した時点で可動部28mを停止することで、電解質膜13を上下方向で位置決めし、電解質膜13の上下方向の位置を固定する。このようにして電解質膜13を基材Bの表面に接触させた状態とする。
2, the lifting
次に、めっき液供給ポンプ21の吐出圧により、収容室17に収容されるめっき液Lを加圧する。この場合、収容室17に収容されるめっき液Lの圧力が、圧力調整弁27で設定された圧力まで増圧される。収容室17に収容されるめっき液Lの圧力が圧力調整弁27で設定された圧力まで増圧された時点でめっき液供給ポンプ21の駆動を停止してもよい。一方、収容室17に収容されるめっき液Lの圧力が圧力調整弁27で設定された圧力まで増圧された時点以降に、めっき液供給ポンプ21の駆動を継続する場合には、めっき液Lが供給源22から収容室17に供給され続け、収容室17に収容されるめっき液Lの圧力が、圧力調整弁27で設定された圧力に保持される。さらに、めっき液Lを加圧する際には、減圧装置30により、減圧室33を減圧する。
Next, the plating solution L contained in the
以上のように、電解質膜13を基材Bの表面に接触させた状態において、めっき液Lを加圧することでめっき液Lの液圧で電解質膜13を陰極側に押圧する。これにより、電解質膜13で基材Bの表面を均一に押圧することができる。また、この際には、めっき液Lに含まれる金属イオンを、電解質膜13に含浸させることができる。さらに、めっき液Lを加圧し、めっき液Lの液圧で隔膜18を陽極11側に押圧するとともに、減圧室33を減圧し、隔膜18を陽極11側に吸引することで、隔膜18を陽極11の陰極側の面11cに密着させることができる。
As described above, when the
次に、電解質膜13で基材Bの表面を押圧し、かつ隔膜18を陽極11の陰極側の面11cに密着させながら、電源装置16により、陽極11及び基材B(陰極)の間に電圧を印加することで、電解質膜13に含浸させた金属イオンを還元する。これにより、金属イオン由来の金属を析出させることで、基材Bの表面(導体部B1の表面)に金属皮膜Fを成膜する。
Next, the surface of the substrate B is pressed with the
図3は、一の実施形態に係る金属皮膜の成膜装置の作用効果の原理を説明するための概略断面図であり、陽極及びめっき液の間の構造を示す。以下、一の実施形態に係る金属皮膜の成膜装置1の作用効果を説明する。
Figure 3 is a schematic cross-sectional view for explaining the principle of the action and effect of the metal film deposition device according to one embodiment, and shows the structure between the anode and the plating solution. The action and effect of the metal
一の実施形態に係る金属皮膜の成膜装置1では、陽極11が、めっき液Lに対して不溶性のものである。このため、金属皮膜Fの成膜時において、隔膜18及び陽極11の界面(陽極11の陰極側の面11c)でめっき液Lに含まれる水が電気分解し、電気分解の反応(2H2O→4H++O2+4e-)により、酸素ガスが発生する。仮に、発生した酸素ガスが、めっき液Lに混入し、収容室17内に残留すると、問題が起こるおそれがある。すなわち、酸素ガスはめっき液Lに比べて圧縮性が高いので、めっき液Lを加圧することでめっき液Lの液圧により電解質膜13で基材Bの表面を均一に押圧することが難しくなる。この結果、金属皮膜Fを均一に成膜できなくなるおそれがある。
In the metal
しかしながら、成膜装置1では、水(H2O)及び水素イオン(H+)を透過させ、かつ酸素ガス(O2)を透過させない隔膜18が、陽極11の陰極側の面11cを覆い、陽極11の陰極側の面11cに接触するように取付けられている。陽極11は、収容室17に連通した収容ハウジング15の陰極側とは反対側の開口部15haを塞ぐように取付けられている。これにより、陽極11は、陰極側の面11cが隔膜18を介して収容室17に露出し、かつ陰極側とは反対側の面11aが収容ハウジング15の外部に露出する。陽極11は、酸素ガスを透過可能なメッシュ状部材からなる。さらに、成膜装置1では、金属皮膜Fの成膜時に、隔膜18を陽極11の陰極側の面11cに密着させる。
However, in the
従って、成膜装置1では、金属皮膜Fの成膜時において、図3に示すように、めっき液Lの成分のうちの水は、隔膜18を透過できるので、陽極11の陰極側の面11cに逐次供給される。よって、陽極11の陰極側の面11cにおける水の電気分解の反応により、酸素ガスが発生する。しかしながら、酸素ガスは隔膜18を透過できず、隔膜18は陽極11の陰極側の面11cに密着している。このため、酸素ガスは、陽極11のメッシュ状部材の孔を通過し、収容ハウジング15の外部へと排出される。これにより、酸素ガスが収容室17内に残留することを回避でき、酸素ガスが隔膜18及び陽極11の界面に溜まることを抑制できる。このため、電解質膜13で基材Bの表面を均一に押圧することが可能となり、金属皮膜を均一に成膜できる。さらに、隔膜18及び陽極11の界面に抵抗が生じることを抑制できる。加えて、電気分解の反応により同時に発生する水素イオンは、隔膜18を透過できるので、めっき液L中へ拡散する。このため、水素イオンが陽極11の周りで過多となることを抑制できる。これにより、陽極11及び基材Bの間に印加する電圧を安定化できる。
Therefore, in the
なお、めっき液Lは、金属イオンの他に有機添加成分等の添加剤を含んでいてもよいが、添加剤は、隔膜18(陽イオン交換膜)を透過できない。このため、添加剤は、陽極11に直接接触せず、陽極11での添加剤の酸化等による分解を低減できる。よって、めっき液Lの長寿命化が可能となる。また、電気分解の反応により発生する電子(e-)は、陽極11を通過して、電源装置16の正極まで流れる。
The plating solution L may contain additives such as organic additive components in addition to metal ions, but the additives cannot permeate the diaphragm 18 (cation exchange membrane). Therefore, the additives do not come into direct contact with the
さらに、例えば、特許文献1に記載された不溶性の陽極が適用された従来の成膜装置の構造では、めっき液が収容される収容室内に酸素ガスが残留することを防ぎ、金属皮膜を均一に成膜するためには、めっき液が収容される一の収容室とは別に、当該一の収容室とは隔膜で仕切られた、不溶性の陽極が収容される他の収容室を設ける必要がある。これに対して、一の実施形態に係る金属皮膜の成膜装置1では、不溶性の陽極11が収容される他の収容室を設けることなく、めっき液Lが収容される収容室17内に酸素ガスが残留することを防ぎ、金属皮膜Fを均一に成膜できる。よって、金属皮膜Fを均一に成膜でき、かつ成膜装置1を小型化できる。成膜装置1の小型化により、特に、陽極11及び基材Bの間の距離を数mm程度の短距離とする構造で装置を使用することが可能となる。これにより、基材Bの表面での電気力線の密度分布を均一にすることができるので、金属皮膜Fをさらに均一に成膜できる。加えて、上記の従来の成膜装置の構造とは異なり、一の収容室と、他の収容室との差圧が大きくなり、隔膜18が変形、破損することが、起こり得ない。
Furthermore, in the structure of a conventional film-forming device in which an insoluble anode as described in
以下、実施形態に係る金属皮膜の成膜装置の構成についてさらに詳細に説明する。 The configuration of the metal film deposition device according to the embodiment will be described in more detail below.
陽極は、めっき液に対して不溶性の多孔質体(めっき液Lに対して溶解しない多孔質体)からなるものであれば、特に限定されるものではない。陽極の多孔質体としては、酸素ガスを透過可能な不溶性のものであれば特に限定されず、例えば、メッシュ状部材でもよいし、メッシュ状部材以外の多孔質部材でもよい。陽極の多孔質体としては、陽極の陰極側の面に酸素ガスが流通可能な溝が設けられ、溝の内側から陽極の陰極側とは反対側の面まで貫通する孔が設けられたものでもよい。 The anode is not particularly limited as long as it is made of a porous body that is insoluble in the plating solution (a porous body that does not dissolve in the plating solution L). The porous body of the anode is not particularly limited as long as it is insoluble and permeable to oxygen gas, and may be, for example, a mesh-like member or a porous member other than a mesh-like member. The porous body of the anode may have a groove on the cathode side surface of the anode through which oxygen gas can flow, and may have holes penetrating from the inside of the groove to the surface of the anode opposite the cathode side.
陽極の多孔質体の材料としては、陽極を不溶性の陽極とするものであれば特に限定されないが、例えば、白金、酸化イリジウム等が好ましい。酸素過電圧が低く、低電圧での水の電気分解を可能とするからである。 The material of the porous anode is not particularly limited as long as it makes the anode insoluble, but for example, platinum, iridium oxide, etc. are preferable because they have a low oxygen overvoltage and enable water electrolysis at a low voltage.
隔膜は、水及び水素イオンを透過させ、かつ酸素ガスを透過させない膜であれば特に限定されるものではない。隔膜としては、陽イオン交換膜(カチオン交換膜)の他に、例えば、中性隔膜等が挙げられるが、陽イオン交換膜が好ましい。水素イオンの透過性能が高いからである。陽イオン交換膜中には、ナノスケールのチャネルが存在する。陽イオン交換膜は、ナノスケールのチャネルを介して、水及び水素イオンを選択的に透過させる。陽イオン交換膜としては、含水率が高いものが好ましく、具体的には、例えば、デュポン社製ナフィオン(Nafion)(登録商標)等が好ましい。陽極に多くの水を供給できるからである。中性隔膜は、イオン選択性のない中性の隔膜である。めっき液に添加剤が含まれない場合、めっき液に含まれる添加剤が分子量等次第により中性隔膜を透過しない場合などのように、添加剤が陽極で劣化する問題が起こらない場合には、隔膜として、中性隔膜を用いてもよい。中性隔膜としては、例えば、ユアサメンブレンシステム社製Y-9207TA等が好ましい。隔膜の厚さは、例えば、10μm~200μmが好ましい。なお、めっき液が、金属イオンを含む強アルカリ性の溶液である場合には、隔膜として、陰イオン交換膜(アニオン交換膜)を用いることもできる。 The diaphragm is not particularly limited as long as it is a membrane that allows water and hydrogen ions to pass through and does not allow oxygen gas to pass through. In addition to a cation exchange membrane, a neutral diaphragm is also an example of the diaphragm, but a cation exchange membrane is preferred. This is because it has high hydrogen ion permeability. Nanoscale channels exist in the cation exchange membrane. The cation exchange membrane selectively allows water and hydrogen ions to pass through the nanoscale channels. As the cation exchange membrane, one with a high water content is preferred, specifically, for example, Nafion (registered trademark) manufactured by DuPont is preferred. This is because a large amount of water can be supplied to the anode. A neutral diaphragm is a neutral diaphragm that has no ion selectivity. In cases where there is no problem of the additive deteriorating at the anode, such as when the plating solution does not contain additives or when the additive contained in the plating solution does not permeate the neutral diaphragm depending on the molecular weight, etc., a neutral diaphragm may be used as the diaphragm. A preferred neutral diaphragm is, for example, Y-9207TA manufactured by Yuasa Membrane Systems Co., Ltd. The thickness of the diaphragm is, for example, 10 μm to 200 μm. If the plating solution is a strongly alkaline solution containing metal ions, an anion exchange membrane can also be used as the diaphragm.
基材は、金属皮膜が成膜される表面部分が、陰極(導電性を有する表面部分)として機能するものであれば、特に限定されるものではない。基材は、例えば、一実施形態のように陰極となる導体部が絶縁部の表面に部分的に設けられたものでもよいし、全体がアルミニウム、鉄等の金属材料からなる基材でもよい。 The substrate is not particularly limited as long as the surface portion on which the metal film is formed functions as a cathode (a surface portion having electrical conductivity). For example, the substrate may be one in which a conductor portion acting as a cathode is partially provided on the surface of an insulating portion as in one embodiment, or the substrate may be entirely made of a metal material such as aluminum or iron.
電解質膜は、めっき液に接触させることでめっき液に含まれる金属イオンを含浸させることができ、陽極及び基材の間に電圧を印加することで基材の表面で金属イオン由来の金属を析出できるのであれば、特に限定されるものではない。電解質膜は、通常、可撓性を有する。電解質膜の厚さは、例えば、5μm~200μmである。電解質膜の材料としては、例えば、デュポン社製ナフィオン(登録商標)等のフッ素系樹脂、炭化水素系樹脂、ポリアミック酸樹脂、旭硝子社製セレミオン(CMV、CMD、CMF等)等のイオン交換機能を有する樹脂などを挙げることができる。 The electrolyte membrane is not particularly limited as long as it can be impregnated with metal ions contained in the plating solution by contacting it with the plating solution, and can deposit metal derived from the metal ions on the surface of the substrate by applying a voltage between the anode and the substrate. The electrolyte membrane is usually flexible. The thickness of the electrolyte membrane is, for example, 5 μm to 200 μm. Examples of materials for the electrolyte membrane include fluorine-based resins such as Nafion (registered trademark) manufactured by DuPont, hydrocarbon-based resins, polyamic acid resins, and resins with ion exchange functions such as Selemion (CMV, CMD, CMF, etc.) manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.
めっき液は、金属イオンを含む溶液である。より具体的には、金属皮膜に含まれる金属を金属イオンの状態で含む溶液である。めっき液は、金属イオンを含む溶液であれば特に限定されるものではなく、金属イオンの他に添加剤等を含むものでもよい。 The plating solution is a solution that contains metal ions. More specifically, it is a solution that contains the metal contained in the metal film in the form of metal ions. There are no particular limitations on the plating solution as long as it is a solution that contains metal ions, and it may contain additives in addition to the metal ions.
金属イオンの金属としては、例えば、銅、ニッケル、銀、鉄等が挙げられる。めっき液としては、例えば、これらの金属の少なくとも一種を、例えば、硫酸、硝酸、リン酸、コハク酸、ピロリン酸等の酸で溶解した水溶液などの溶液が挙げられる。具体的には、金属イオンの金属がニッケルである場合には、めっき液としては、例えば、硫酸ニッケル、硝酸ニッケル、リン酸ニッケル、コハク酸ニッケル、ピロリン酸ニッケル等の水溶液などの溶液が挙げられる。めっき液としては、酸性の溶液でもよいし、アルカリ性の溶液でもよい。 Examples of the metal of the metal ion include copper, nickel, silver, iron, etc. Examples of the plating solution include a solution such as an aqueous solution in which at least one of these metals is dissolved in an acid such as sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid, succinic acid, pyrophosphoric acid, etc. Specifically, when the metal of the metal ion is nickel, examples of the plating solution include a solution such as an aqueous solution of nickel sulfate, nickel nitrate, nickel phosphate, nickel succinate, nickel pyrophosphate, etc. The plating solution may be an acidic solution or an alkaline solution.
加圧装置は、収容室に収容されるめっき液を加圧できるものであれば、特に限定されるものではない。加圧装置としては、例えば、めっき液供給ポンプでもよいし、シリンダ及びピストンから構成される加圧装置でもよい。当該加圧装置は、めっき液が収容されるシリンダを収容室に連通するように収容ハウジングに接続した上で、ピストンをシリンダの中で前進及び後退させることで収容室のめっき液を加圧及び減圧できる。 The pressurizing device is not particularly limited as long as it can pressurize the plating solution contained in the storage chamber. The pressurizing device may be, for example, a plating solution supply pump or a pressurizing device composed of a cylinder and a piston. The pressurizing device can pressurize and depressurize the plating solution in the storage chamber by connecting the cylinder, which contains the plating solution, to the storage housing so that the cylinder communicates with the storage chamber, and moving the piston forward and backward within the cylinder.
金属皮膜の成膜装置は、隔膜を陽極の陰極側の面に密着させる装置をさらに備えるものが好ましい。隔膜及び陽極の界面に酸素ガス等が溜まり抵抗が生じることを抑制することで、陽極及び基材(陰極)の間に電流を安定して流せるので、金属皮膜の均一な成膜を実現できるからである。密着させる装置としては、隔膜を陽極の陰極側の面に密着できれば特に限定されないが、隔膜を陽極側に均一に押圧できる装置が好ましく、例えば、上記の加圧装置が好ましい。加圧装置によれば、めっき液を加圧し、めっき液の液圧で隔膜を陽極側に押圧することで、隔膜を陽極に密着させることができる。隔膜を陽極側に均一に押圧できる装置としては、例えば、陽極の陰極側とは反対側の面が露出する収容ハウジングの外部の空間を減圧する減圧装置が好ましい。減圧装置によれば、当該空間を減圧し、隔膜を陽極側に吸引することで、隔膜を陽極に密着させることができる。減圧装置としては、例えば、減圧用ハウジング、排気管、及び減圧ポンプから構成され、減圧室を減圧する装置等が挙げられる。成膜装置としては、密着させる装置として加圧装置及び減圧装置の両方を備えるものが好ましい。隔膜及び陽極の界面に酸素ガス等が溜まり抵抗が生じることを十分に抑制できるからである。なお、密着させる装置としては、収容室に収容されるめっき液に陰極側から陽極側に向かう流れを発生させる装置(例えば、プロペラ及びそれを回転させる駆動装置から構成される装置等)でもよい。 The metal coating forming apparatus preferably further includes a device for adhering the diaphragm to the cathode side surface of the anode. This is because by suppressing the accumulation of oxygen gas or the like at the interface between the diaphragm and the anode and the generation of resistance, a stable current can be passed between the anode and the substrate (cathode), thereby realizing uniform formation of the metal coating. The device for adhering is not particularly limited as long as it can adhere the diaphragm to the cathode side surface of the anode, but a device that can uniformly press the diaphragm to the anode side is preferable, for example, the above-mentioned pressure device is preferable. With the pressure device, the plating solution is pressurized and the diaphragm is pressed to the anode side by the liquid pressure of the plating solution, thereby making the diaphragm adhere to the anode. As a device that can uniformly press the diaphragm to the anode side, for example, a pressure reduction device that reduces the pressure of the space outside the housing where the surface of the anode opposite to the cathode side is exposed is preferable. With the pressure reduction device, the space is reduced in pressure and the diaphragm is sucked to the anode side, making the diaphragm adhere to the anode. The pressure reducing device may be, for example, a device that is composed of a pressure reducing housing, an exhaust pipe, and a pressure reducing pump, and that reduces the pressure in the pressure reducing chamber. As a film forming device, a device that is equipped with both a pressurizing device and a pressure reducing device as a device for bringing the two into contact is preferable. This is because it is possible to sufficiently prevent oxygen gas and the like from accumulating at the interface between the diaphragm and the anode, which causes resistance. The device for bringing the two into contact may be a device that generates a flow from the cathode side to the anode side in the plating solution contained in the container (for example, a device composed of a propeller and a drive device for rotating the propeller).
金属皮膜の成膜装置は、昇降装置をさらに備えてもよい。昇降装置は、陽極及び基材が対向する対向方向において、電解質膜を昇降させ、電解質膜を位置決めできれば特に限定されるものではない。昇降装置としては、例えば、シリンダ及びピストンから構成される油圧式又は空圧式のアクチュエータでもよいし、例えば、モータ等で昇降する電動式のアクチュエータでもよい。なお、成膜装置は、陽極及び基材が対向する対向方向において、電解質膜を昇降させ、電解質膜を位置決めできるのであれば、昇降装置を備えていなくてもよい。 The metal film forming apparatus may further include a lifting device. The lifting device is not particularly limited as long as it can raise and lower the electrolyte membrane and position the electrolyte membrane in the opposing direction in which the anode and the substrate face each other. The lifting device may be, for example, a hydraulic or pneumatic actuator composed of a cylinder and a piston, or an electric actuator that is raised and lowered by a motor or the like. Note that the film forming apparatus does not need to include a lifting device as long as it can raise and lower the electrolyte membrane and position the electrolyte membrane in the opposing direction in which the anode and the substrate face each other.
金属皮膜の成膜装置としては、特に限定されないが、陽極及び基材が対向する対向方向が鉛直方向と平行となるように、構成要素が配置されるものでもよい。金属皮膜の成膜装置としては、陽極及び基材が対向する対向方向が水平方向となるように、構成要素が配置されるものでもよい。金属皮膜の成膜装置としては、陽極及び基材が対向する対向方向が、鉛直方向に対して傾いた方向となるように、構成要素が配置されるものでもよい。 The metal film forming apparatus is not particularly limited, but may be one in which the components are arranged so that the direction in which the anode and the substrate face each other is parallel to the vertical direction. The metal film forming apparatus may be one in which the components are arranged so that the direction in which the anode and the substrate face each other is horizontal. The metal film forming apparatus may be one in which the components are arranged so that the direction in which the anode and the substrate face each other is inclined with respect to the vertical direction.
以下、参考例及び比較例を挙げて、実施形態に係る金属皮膜の成膜装置をさらに具体的に説明する。 The metal film deposition device according to the embodiment will be described in more detail below with reference examples and comparative examples.
[参考例1]
最初に、金属皮膜の成膜装置の試験系1を構築した。試験系1は、実施形態に係る金属皮膜の成膜装置を模擬するものである。図4は、金属皮膜の成膜装置の試験系1を示す概略断面図である。
[Reference Example 1]
First, a
試験系1では、図4に示すように、ハウジングの内部空間が、陽極及び隔膜により、収容室及び減圧室に仕切られている。収容室には、陰極となる基材が収容されている。また、収容室には、めっき液が収容されている。さらに、陽極及び基材(陰極)の間に電圧を印加する電源装置が設けられている。収容室に収容されるめっき液を加圧する加圧装置(図示せず)が設けられている。減圧室を減圧する減圧装置(図示せず)が設けられている。
In
隔膜は、陽極の陰極側の表面を覆い、陽極の陰極側の表面に接触するように、ハウジングに取り付けられている。隔膜は、水及び水素イオンを透過させ、かつ酸素ガスを透過させない陽イオン交換膜である。陽極は、陰極側の表面が隔膜を介して収容室に露出し、かつ陰極側とは反対側の表面が減圧室に露出するように、収容室及び減圧室を連通した連通部を塞ぐように、ハウジングに取付けられている。陽極は、めっき液に対して不溶性の平板状のメッシュ状部材からなる。メッシュ状部材は、酸素ガスが透過可能である。基材は、めっき液に浸漬されて接触している。基材は、全体が金属材料からなる。めっき液は、金属イオンを含む酸性の水溶液であり、導電性を有する電解液である。 The diaphragm is attached to the housing so as to cover the cathode side surface of the anode and to be in contact with the cathode side surface of the anode. The diaphragm is a cation exchange membrane that is permeable to water and hydrogen ions but not to oxygen gas. The anode is attached to the housing so as to block the communication part connecting the storage chamber and the reduced pressure chamber, with the cathode side surface exposed to the storage chamber through the diaphragm and the surface opposite the cathode side exposed to the reduced pressure chamber. The anode is made of a flat mesh member that is insoluble in the plating solution. The mesh member is permeable to oxygen gas. The substrate is immersed in the plating solution and is in contact with it. The substrate is entirely made of a metal material. The plating solution is an acidic aqueous solution containing metal ions, and is an electrolytic solution that has electrical conductivity.
続いて、試験系1を使用して、基材の表面に金属皮膜を成膜した。具体的には、加圧装置により、収容室に収容されるめっき液を加圧し、めっき液の液圧を一定とした。同時に、減圧装置により、減圧室を大気圧に対して-0.3気圧減圧した。以上の状態を維持しながら、電源装置により、陽極及び基材(陰極)の間に電流を定電流(10mA)で印加した。これにより、めっき液に含まれる金属イオンを還元することにより、基材の表面に金属皮膜を成膜した。
Next, using
[参考例2]
減圧室の減圧を行わない点を除いて参考例1と同様の条件で、試験系1を使用して、基材の表面に金属皮膜を成膜した。具体的には、加圧装置により、収容室に収容されるめっき液を加圧し、めっき液の液圧を一定とした。同時に、減圧室を減圧せずに大気圧のままにした。以上の状態を維持しながら、電源装置により、陽極及び基材(陰極)の間に電流を定電流(10mA)で印加した。これにより、めっき液に含まれる金属イオンを還元することにより、基材の表面に金属皮膜を成膜した。
[Reference Example 2]
A metal film was formed on the surface of the substrate using
[比較例]
最初に、金属皮膜の成膜装置の試験系2を構築した。試験系2は、実施形態とは異なり、隔膜を備えていない金属皮膜の成膜装置を模擬するものである。図5は、金属皮膜の成膜装置の試験系2を示す概略断面図である。
[Comparative Example]
First, a test system 2 of a metal film forming apparatus was constructed. Unlike the embodiment, the test system 2 is a simulation of a metal film forming apparatus that does not have a diaphragm. Fig. 5 is a schematic cross-sectional view showing the test system 2 of the metal film forming apparatus.
試験系2では、図5に示すように、試験系1と同一のハウジングの内部空間が、試験系1と同一の陽極により、2つの収容室に仕切られている。一方の収容室は、試験系1の収容室と同一であり、試験系1と同一の基材が収容されている。両方の収容室には、試験系1と同一のめっき液が収容されている。さらに、陽極及び基材(陰極)の間に電圧を印加する電源装置が設けられている。両方の収容室に収容されるめっき液を加圧する加圧装置(図示せず)が設けられている。陽極は、陰極側の表面が一方の収容室に露出し、かつ陰極側とは反対側の表面が他方の収容室に露出するように、両方の収容室を連通した連通部を塞ぐように、ハウジングに取付けられている。
In test system 2, as shown in FIG. 5, the internal space of the same housing as
続いて、試験系2を使用して、基材の表面に金属皮膜を成膜した。具体的には、加圧装置により、両方の収容室に収容されるめっき液を加圧し、めっき液の液圧を一定とした。この状態を維持しながら、電源装置により、陽極及び基材(陰極)の間に電流を定電流(10mA)で印加した。これにより、めっき液に含まれる金属イオンを還元することにより、基材の表面に金属皮膜を成膜した。 Next, using test system 2, a metal film was formed on the surface of the substrate. Specifically, the plating solution contained in both storage chambers was pressurized by a pressure device, and the liquid pressure of the plating solution was kept constant. While maintaining this state, a constant current (10 mA) was applied between the anode and the substrate (cathode) by a power supply device. This reduced the metal ions contained in the plating solution, forming a metal film on the surface of the substrate.
[評価]
参考例1及び2並びに比較例において、金属皮膜の成膜時に陽極及び基材の間の電圧(槽電圧)を測定し、金属皮膜の成膜時の定電流(10mA)での電圧の経時変化を評価した。図6は、参考例1及び2並びに比較例における金属皮膜の成膜時の定電流(10mA)での電圧の経時変化を示すグラフである。
[evaluation]
In Reference Examples 1 and 2 and the Comparative Example, the voltage (cell voltage) between the anode and the substrate was measured during the formation of the metal film, and the change in voltage over time at a constant current (10 mA) during the formation of the metal film was evaluated. Fig. 6 is a graph showing the change in voltage over time at a constant current (10 mA) during the formation of the metal film in Reference Examples 1 and 2 and the Comparative Example.
図6に示すように、参考例1では、電圧が、電流の印加を開始してから所定時間経過するまで上昇した後に一定となり、一定電圧において、電流を継続的に流すことができた。参考例1では、減圧室が減圧され、隔膜が陽極に十分に密着した結果、隔膜及び陽極の界面で空気や電気分解により発生した酸素ガスが溜まることなく、酸素ガスが、多孔質体の陽極の孔を通過し、減圧室へと排出されたと考えられる。これにより、隔膜及び陽極の界面で高抵抗が生じることを抑制できたと考えられる。このことから、参考例1の条件では、陽極の反応抵抗を抑制できるので、金属皮膜を高速で成膜できると考えられる。一方、参考例2では、電圧が、電流の印加を開始してから参考例1より速い速度で上昇し続け、電源の上限(20V)に到達した。最終的には、陽極及び基材の間の抵抗が高抵抗となり、電流を流せなくなった。参考例2では、参考例1とは異なり、減圧室が減圧されなかったために隔膜が陽極に十分に密着しなかった結果、隔膜及び陽極の界面で空気や酸素ガスが溜まることで高抵抗が生じたと考えられる。また、比較例では、電圧が、電流の印加を開始以後、当初は参考例1より穏やかな速度で上昇し、速度を速めながら上昇し続け、電源の上限(20V)に到達した。比較例では、陽極が酸素ガスで継続的に覆われていき、電圧の上昇が継続したと考えられる。 As shown in FIG. 6, in Reference Example 1, the voltage rose until a predetermined time had elapsed after the start of current application, and then became constant, and current could be continuously passed at a constant voltage. In Reference Example 1, the pressure reduction chamber was reduced, and the diaphragm was sufficiently attached to the anode, so that air and oxygen gas generated by electrolysis did not accumulate at the interface between the diaphragm and the anode, and the oxygen gas passed through the holes in the anode of the porous body and was discharged to the pressure reduction chamber. It is believed that this made it possible to suppress the occurrence of high resistance at the interface between the diaphragm and the anode. From this, it is believed that under the conditions of Reference Example 1, the reaction resistance of the anode can be suppressed, and therefore the metal film can be formed at a high speed. On the other hand, in Reference Example 2, the voltage continued to rise at a faster rate than in Reference Example 1 after the start of current application, and reached the upper limit of the power supply (20 V). Eventually, the resistance between the anode and the substrate became high, and current could no longer flow. In Reference Example 2, unlike Reference Example 1, the vacuum chamber was not decompressed, so the diaphragm did not adhere sufficiently to the anode, and it is believed that this resulted in high resistance due to air and oxygen gas accumulating at the interface between the diaphragm and the anode. In addition, in the Comparative Example, after the application of current began, the voltage initially rose at a slower rate than in Reference Example 1, and then continued to rise at an increasing rate until it reached the upper limit of the power supply (20 V). In the Comparative Example, it is believed that the anode was continuously covered with oxygen gas, causing the voltage to continue to rise.
以上、本発明の実施形態に係る金属皮膜の成膜装置について詳述したが、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。 The metal film deposition device according to the embodiment of the present invention has been described in detail above, but the present invention is not limited to the above embodiment, and various design modifications can be made without departing from the spirit of the present invention as described in the claims.
1:金属皮膜の成膜装置、11:陽極、13:電解質膜、15:収容ハウジング、16:電源装置、17:収容室、18:隔膜、21:めっき液供給ポンプ(加圧装置)、B:基材、L:めっき液、F:金属皮膜
1: Metal film forming device, 11: Anode, 13: Electrolyte membrane, 15: Housing, 16: Power supply device, 17: Storage chamber, 18: Diaphragm, 21: Plating solution supply pump (pressurizing device), B: Substrate, L: Plating solution, F: Metal film
Claims (1)
前記陽極及び陰極となる基材の間に配置された電解質膜と、
前記陽極及び前記電解質膜の間に金属イオンを含むめっき液を収容する収容室が設けられた収容ハウジングと、
前記陽極及び前記基材の間に電圧を印加する電源装置と、
前記収容室に収容されるめっき液を加圧する加圧装置と、を備え、
前記電解質膜は、前記収容室に連通した前記収容ハウジングの前記陰極側の開口部を覆うように取付けられ、
前記電解質膜で前記基材の表面を押圧しながら前記電圧を印加することで、前記電解質膜に含浸させた前記金属イオンを還元することにより、前記基材の表面に金属皮膜を成膜する成膜装置であって、
前記成膜装置は、前記陽極の前記陰極側の面を覆い、前記陽極の前記陰極側の面に接触するように取付けられた隔膜をさらに備え、
前記隔膜は、水及び水素イオンを透過させ、かつ酸素ガスを透過させない膜であり、
前記陽極は、前記陰極側の面が前記隔膜を介して前記収容室に露出し、かつ前記陰極側とは反対側の面が前記収容ハウジングの外部に露出するように、前記収容室に連通した前記収容ハウジングの前記陰極側とは反対側の開口部を塞ぐように取付けられ、
前記陽極は、前記めっき液に対して不溶性の多孔質体からなることを特徴とする金属皮膜の成膜装置。
An anode;
an electrolyte membrane disposed between the anode and cathode substrates;
a housing having a chamber between the anode and the electrolyte membrane for accommodating a plating solution containing metal ions;
a power supply device that applies a voltage between the anode and the substrate;
a pressurizing device for pressurizing the plating solution contained in the container;
the electrolyte membrane is attached so as to cover an opening on the cathode side of the accommodating housing that communicates with the accommodating chamber;
A film forming apparatus for forming a metal film on a surface of the substrate by applying the voltage while pressing the surface of the substrate with the electrolyte membrane, thereby reducing the metal ions impregnated in the electrolyte membrane,
the film forming apparatus further includes a diaphragm that covers a surface of the anode on the cathode side and is attached so as to be in contact with the surface of the anode on the cathode side;
The diaphragm is a membrane that is permeable to water and hydrogen ions but not permeable to oxygen gas,
the anode is attached to close an opening of the accommodating housing on an opposite side to the cathode side, the opening communicating with the accommodating chamber, such that a surface on the cathode side is exposed to the accommodating chamber via the diaphragm and a surface on the opposite side to the cathode side is exposed to an outside of the accommodating housing,
The metal film forming apparatus is characterized in that the anode is made of a porous body that is insoluble in the plating solution.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US18/482,323 US20240200221A1 (en) | 2022-12-15 | 2023-10-06 | Film formation device for metal film |
CN202311339484.8A CN118207608A (en) | 2022-12-15 | 2023-10-17 | Film forming device for metal film |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2024085643A true JP2024085643A (en) | 2024-06-27 |
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