JP3661657B2 - 電気めっき方法および電気めっき装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、2次元微小電極を用いた電気めっき方法および電気めっき装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
電気めっき法による金属の析出には、カソード電極すなわちめっき領域の表面電位が大きく影響する。たとえば、電気めっきでは、めっき領域の中心部と端部では竃流密度が異なるが、このとき電流密度が高くなるめっき領域端部では、めっき領域中心部に比べて表面電位が低くなっている。合金めっきでは、表面電位の違いによりめっき皮膜組成が影響されるため、めっき領域中心部と端部とで皮膜組成に違いが生じるといった問題があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
これまで、めっき領域表面での電流密度の大きさをコントロールする方法として、アノード電極とカソード電極の問に遮蔽板を設置する方法が用いられてきた。しかし、この方法では、局所的な表面電位をコントロールすることができないため、皮膜組成を完全に一定にすることができないとともに膜厚を一定にすることができないという問題があった。
【0004】
したがって、本発明の目的は、皮膜組成および膜厚をほぼ完全に一定にできる電気めっき方法および電気めっき装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の電気めっき方法は、アノード電極が複数の微小電極の配列で構成されており、めっき皮膜表面で電位測定電極(参照電極)を動かすことで皮膜表面全体の電位分布を測定し、その結果をもとに微小電極電流を個別に制御することで、カソード電極の表面電位を任意の値に一定にコントロールすることを特徴とする。
【0006】
本発明によれば、めっき中連続して表面電位を測定することで各微小電極に流す電流値をコントロールするため、常にめっき皮膜の表面電位を−定に保つことができる。これにより、めっき皮膜の組成を均一に保つことができる。また、表面電位を一定にすることで電流密度も−定になるため、膜厚も均一にコントロールすることが可能となる。
【0007】
また、上記課題を解決する本発明の電気めっき装置は、複数の微小電極を2次元配列され、微小電極の各々に独立して電流が供給されるアノード電極と、通電中カソード電極のめっき皮膜表面の電位分布を測定をする参照電極と、該参照電極で得られた電位分布に基づいてカソード電極のめっき皮膜の表面電位を一定にするように前記アノード電極の微小電極の各々に独立して電流を供給するように制御する制御手段と、を有することを特徴とする。
【0008】
本発明によれば、アノード電極は複数の2次元配列の微小電極に独立して電流が供給されるように構成されており、本発明で設けられた参照電極がカソード電極の皮膜表面の電位分布を測定し、制御手段が測定結果に基づいてカソード電極のめっき皮膜の表面電位を一定にするようにアノード電極の微小電極の各々に独立して電流を供給する。これにより、めっき皮膜の組成を均一に保つことができる。また、表面電位を一定にすることで電流密度も−定になるため、膜厚も均一にコントロールすることが可能となる。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明で用いられるめっき液は、電気めっきできる金属元素の組み合わせであれば、特に限定されない。
本発明で用いられるアノード電極も特に限定されないが、可溶性アノード電極では電極材料の取替えが必要となるので、不溶性アノードの方が望ましい。
【0010】
【実施例】
5×5cmの銅箔の表面を電解研磨で平滑にし、めっきサンプルとした。この銅箔に、下記の表1に記載しためっき液を用いて下記の表2のめっき条件で厚さ20μmのFe−Ni合金めっき皮膜を形成した。
【0011】
【表1】
【表2】
【0012】
図1に使用したアノード電極の概略図を示し、図2にめっき装置全体の概略図を示す。図1において、アノード電極10は、直径500μmの点電極10aを100×100個配列し、各点電極10a間を絶縁材料10bで絶縁し、各点電極10aで電流値を個別に(独立して)制御できるように構成した。また、図2のような、縦方向に10本並べた参照電極12をめっきサンプル14の表面で左右に移動させながら(図2の右図の矢印参照)通電を行い、測定した表面電位を元に、各点電極への電流量をコントロールして、めっきサンプル表面電位を−0.5Vに固定した。具体的には、左右方向の所定間隔で上下の電位値をサンプリングし、これらの値とめっきサンプル14における電位との差をそれぞれ電位差計16で検出して(A/D変換後)コンピュータ18に入力した。その後、整流器22を用い、例えば、抵抗器(図示せず)によって電流を分配することによって、アノード電極10の各微小電極10aに個別に電流を供給して、めっきサンプル表面電位を−0.5Vに固定した。この実施例では、10本の参照電極を用いたが、電極本数はこれに限定されず、表面全体の電位を測定できる構造であれば1本でもかまわない。
【0013】
得られたFe−Niめっき皮膜に対して皮膜中の組成比率を測定したところ、めっき皮膜の中心部、端部に関係なく、鉄含有量が61±0.3wt%となっており、均一組成のめっき皮膜を得ることができた。また、膜厚も20±μmと均一なめっき皮膜を得ることができた。
【0014】
一方、表1に記載のめっき液組成、表2に記載のめっき条件を用い、表面電位測定なしでめっきを行ったところ、皮膜組成が、中心部では55.3wt%、端部では70.1wt%と大きく異なっており、膜厚も、皮膜中心部で15μm、端部で30μmと大きなばらつきが生じていた。
【0015】
【発明の効果】
本発明を用いることで、めっき面の表面電位を一定に保つことができるので、合金めっき時の皮膜組成を均一にコントロールできる。また、めっき面の電流分布も一定になるため、膜厚を均−に制御することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明で用いるアノード電極の微小電極の配列を説明するための図である。
【図2】図2は本発明のめっき槽全体の概略図である。
【符号の説明】
10 アノード電極
12 参照電極
14 カソード電極
Claims (2)
- アノード電極が複数の2次元微小電極の配列で構成されており、通電中めっき皮膜表面で電位測定電極を動かすことで皮膜表面の電位分布を測定し、その結果をもとに電極電流を個別に制御することで、カソード電極のめっき皮膜の表面電位を任意の値に一定に制御すること特徴とする電気めっき方法。
- 複数の微小電極を2次元配列され、微小電極の各々に独立して電流が供給されるアノード電極と、通電中カソード電極のめっき皮膜表面の電位分布を測定をする参照電極と、該参照電極で得られた電位分布に基づいてカソード電極のめっき皮膜の表面電位を一定にするように前記アノード電極の微小電極の各々に独立して電流を供給するように制御する制御手段と、を有することを特徴とする電気めっき装置。
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