JP3884150B2

JP3884150B2 - 高速メッキ装置及び高速メッキ方法

Info

Publication number: JP3884150B2
Application number: JP32135997A
Authority: JP
Inventors: 鎗田　　聡明
Original assignee: Electroplating Engineers of Japan Ltd
Current assignee: Electroplating Engineers of Japan Ltd
Priority date: 1997-11-21
Filing date: 1997-11-21
Publication date: 2007-02-21
Anticipated expiration: 2017-11-21
Also published as: JPH11158686A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高速メッキ装置及び高速メッキ方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、噴射式の高速メッキ装置での、溶解性アノードは、一般的に用いられていなかった。これは通常アノードを取付けるメッキ槽と、被メッキ物（例えばリードフレーム）であるカソードとの間に、メッキ液を噴出させるための、ポンプ及び配管があるため、極間距離が長く、溶液抵抗が大きくなっており、液を被メッキ物に噴出させるノズルをアノードとした場合に比べて、大電流を必要とし、結果として、容量の大きな電源を用いなければならず、設備的にもランニングコストの面でも不利であったためである。
【０００３】
このような従来の技術に着目して、本発明者らは平成８年特許願第３１０３０４号に開示したように、溶解性アノードを使用した高速メッキが可能な装置及び高速メッキの可能な方法を提供してきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明者らが当該高速メッキ装置及び高速メッキ方法に関し更なる研究を進めた結果、より高速でのメッキを試みるに、メッキ厚の不均一が生じてきた。このメッキ厚の不均一は電流密度の不均一が発生することにより生ずるものであることが研究の結果判明してきた。
【０００５】
即ち、メッキ速度の増加は、カソードである被メッキ物へのイオン供給量を増やし、電流密度を上げることにより達成されるものである。ここでいう、イオン供給量を増やすためには、単純にノズルから被メッキ物表面へのメッキ液の噴射を強めることで簡単に解決が可能である。
【０００６】
これに対し、電流密度を上げることは、電流分布の変動をより大きくし、均一メッキを行うことを困難にする方向に作用するものである。特に、被メッキ物またはメッキ槽特有の形状効果が重畳的に作用すれば、メッキ厚の不均一が更に強調されることになる。平成８年特許願第３１０３０４号に開示した発明のアノードは、溶解性アノードから発生する微細なスラッジの被メッキ物表面への付着を防止するため、前記ノズルの周囲、即ちメッキ液のオーバーフロー流路に溶解性アノードを配した。このようにすれば、カソードである被メッキ物と正対する位置に配置されたものではないため、電流密度を上げると被メッキ物のエッジ部に電流集中を起こし、被メッキ物の周辺部のメッキ層が厚くなっていた。
【０００７】
そこで、本発明は、上述のような更なる技術開発の段階で生じた問題点に着目し、極めて高速でのメッキが可能で、しかも均一なメッキ層の形成の可能な高速メッキ装置及び高速メッキ方法を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る高速メッキ装置は、メッキ槽内のメッキ液をノズルから被メッキ物に対して噴射し、噴射後にノズルの周囲を流下するメッキ液をメッキ液回収槽内へ戻す構造の高速メッキ装置において、メッキ液を供給するための前記ノズル内に不溶性アノードを配すると共に、前記ノズルの周囲に溶解性アノードを配したことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の特徴である、アノードとして不溶性アノードと溶解性アノードのそれぞれを異なる位置に配置することで電流分布を均一化することができ、高電流密度でも均一メッキが可能となるのである。
【００１０】
この内、不溶性アノードは、メッキ液を供給するための前記ノズル内に配置する。即ち、不溶性アノードは、カソードである被メッキ物と正対する位置に置かれることになり、被メッキ物の中心部に均一な電流分布状態をつくり出す役割を果たすものとなる。このときの、不溶性アノードはメッキ液を供給するための前記ノズル内に配置するものであるから、メッキ液の流れに影響を与えることのないよう、メッシュタイプの不溶性アノードが用いられる。更に、ここに使用するアノードは不溶性のものでなければならない。溶解性アノードを使用すると微細なスラッジが発生し、被メッキ物表面への付着を防止することができないからである。
【００１１】
一方、溶解性アノードは、平成８年特許願第３１０３０４号に開示したように、溶解性アノードから発生する微細なスラッジの被メッキ物表面への付着を防止するため、前記ノズルの周囲、即ちメッキ液のオーバーフロー流路に配置されなければならない。溶解性アノードから発生する微細なスラッジの被メッキ物表面への付着を防止するためである。この、溶解性アノードをメッキ液のオーバーフロー流路に配置するにあたり、ノズルの周囲に流下するメッキ液の液溜まり部を設け、該液溜まり部内に配しても良い。メッキ液の液溜まり部を設け、オーバーフロー液との接触条件および電流条件を制御することで、溶解性アノードの溶解速度の制御を可能とするのである。この液溜まり部の形状は、目的とする溶解条件に合わせて、どのような形状でも選択可能である。
【００１２】
また、溶解性アノードから発生するアノードスラッジを処理するための、フィルター構造や、オーバーフロー構造を付加して、アノードスラッジ除去を行う。
【００１３】
この高速メッキ装置では、高速メッキが可能なメッキであれば、どのような種類のメッキでも行うことができるが、特に、アノードスラッジが発生し易い錫・錫合金メッキや、銀・銀合金メッキへの適用に好適である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
この実施形態は、銀の高速メッキ装置及びその方法を示すものである。メッキ液貯槽１内には非シアン系の銀メッキ液２が入っている。この非シアン系の銀メッキ液２は、以下のような組成である。
【００１５】
５，５−ジメチルヒダントイン２５０ｇ／リットル
水酸化カリウム１００ｇ／リットル
硝酸銀９４．５ｇ／リットル
浴温６０℃
【００１６】
メッキ液貯槽１の上部にはスパージャ３が配されている。スパージャ３の内部にはノズル４が上向きに設けられている。ノズル４の周囲には上部開放型の液溜まり部５が形成されている。この液溜まり部５の内部に板状で銀製の溶解性アノード６が配されている。スパージャ３の外部へ突出したリード部７が接触して配置されており、該リード部７にプラスの電気が負荷される。このリード部７は、スパージャ３の内部で不溶性アノード６ａを介して溶解性アノード６ｂと接続した。
【００１７】
ノズル４の下端部は曲折してスパージャ３の外部へ突出しており、該下端部にメッキ液２が送液管８を介してポンプ９より送られる。メッキ液貯槽１の内部はスパージャ３の真下のメッキ液回収槽１０と、その横の濾過メッキ液槽１１とを区切る仕切壁１２．設けられており、メッキ液回収槽１０から濾過メッキ液槽１１の上澄み液がオーバーフローする構造を構成している。
【００１８】
また、メッキ液貯槽１の底部において、メッキ液回収槽１０から濾過メッキ液槽１１へ、別の送液管１３を介してポンプ１４により回収メッキ液が送れる構造とし、送液管１３の途中にフィルター１５を設けて、回収メッキ液を濾過して濾過メッキ液槽１１に送るものとした。
【００１９】
次に、この実施形態の作用を説明する。メッキ液２は濾過メッキ液槽１１からノズル４へ送られ、ノズル４の上端にセットされたＩＣリードフレーム（被メッキ物）１６に対してメッキを行う。メッキ後のメッキ液２はノズル４の周囲を通ってメッキ液回収槽１０内に流下するが、ノズル４の周囲に液溜まり部５が形成されているため、メッキ液２はこの液溜まり部５内にいったん入った後に、下方のメッキ液回収槽１０内へ落ちる。ノズル４のメッキ液流路の途中に不溶性アノード６ａを配し、更に液溜まり部５内には溶解性アノード６ｂが配されているため、カソードであるＩＣリードフレーム１６に対して正対な位置にアノードが配されていることとなり、装置の構造上の影響を受けること無く、ＩＣリードフレーム１６に供給される電流が均一に分布し、均一なメッキ厚を達成することが可能であった。
【００２０】
また、溶解性アノード６ｂからはアノードスラッジが発生し、メッキ液回収槽１０内へ落下混入するが、メッキ液回収槽１０と濾過メッキ液槽１１の間にはフィルター１５が設けられているため、このフィルター１５によって濾過し除去される。更に、メッキ液２をメッキ液回収槽１０から濾過メッキ液槽１１へオーバーフローされることにより、アノードスラッジのメッキ液回収槽１０から濾過メッキ液槽１１への移動混入を完全に防止した。
【００２１】
【実施例】
本発明に係るメッキ装置を用いた場合、比較例１として溶解性アノード６ｂのみを取り付けた平成８年特許願第３１０３０４号に開示したメッキ装置を用いた場合、比較例２としてアノード１７（図１参照）をメッキ槽１中に吊り下げたのみの一般的装置の場合の３種の装置における電流密度と電圧との関係を調べてみた。メッキはそれぞれ１ｃｍ²のスポットに対して行った。
【００２２】
【表１】

【００２３】
結果は上記表１に示す如く、前記のメッキ装置を用いた場合と比較例１として溶解性アノード６ｂのみを取り付けた平成８年特許願第３１０３０４号に開示したメッキ装置を用いた場合の電圧が同程度であり、吊り下げアノード１７を使用した比較例よりも、電圧が少なくて済み、設備的にもランニングコスト的にも有利であることが判明した。
【００２４】
更に、前記のメッキ装置を用いた場合と比較例１として溶解性アノード６ｂのみを取り付けた平成８年特許願第３１０３０４号に開示したメッキ装置を用いた場合の被メッキ物のエッジ部と中心部のメッキ厚バラツキを比較した。このときの電流密度は５０Ａ／ｄｍ²、処理時間１０秒で、メッキ液には前述の非シアン系の銀メッキ液を使用してメッキを行った。そして、メッキ厚の測定にはケイ光Ｘ線方式の膜厚計を使用した。
【００２５】
【表２】

【００２６】
この結果、比較例１とした溶解性アノード６ｂのみを取り付けたメッキ装置を用いた場合のエッジ部と中心部のメッキ厚の差にくらべ、本願発明にかかるメッキ装置を使用した場合のエッジ部と中心部のメッキ厚の差は、格段に小さくなっている。
【００２７】
【発明の効果】
この発明によれば、アノードをメッキ槽中に配する場合に比べて、電圧が少なくて済み、設備的にもランニングコストの面でも有利であり、しかもエッジ部と中心部のメッキ厚のバラツキの格段に小さな安定したメッキ膜を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態に係る高速メッキ装置を示す概略側面図。
【図２】スパージャを示す平面図。
【図３】スパージャを示す一部破断の斜視図。
【符号の説明】
１メッキ液貯槽
２メッキ液
３スパージャ
４ノズル
５液溜まり部
６ａ不溶性アノード
６ｂ溶解性アノード
７リード部
８、１３送液管
９、１４ポンプ
１５フィルタ
１６ＩＣリードフレーム（被メッキ物）

Claims

めっき槽の上部に設けられたスパージャと、スパージャの内部に、被めっき物を上端に配置できるように設けられたノズルと、を備え、
ノズルの上端に配置された被めっき物下面に向けて、めっき槽のめっき液をノズルから噴射して、被めっき物下面のめっき処理を行い、被めっき物下面に噴射した後のめっき液をノズルの周囲に流下させてめっき槽へ回収するようになっている高速めっき装置において、
前記ノズルは、ノズル内に不溶性アノードを配すると共に、ノズルの周囲を流下するめっき液を溜めるための上部開放容器形状の液溜まり部が設けられ、該液溜まり部内に溶解性アノードを配置したことを特徴とする高速めっき装置。
めっき槽は上部にスパージャを配置した第１槽と、ノズルにめっき液を送液する第２槽とからなり、
第１槽から第２槽への送液管を備え、該送液管の途中にフィルターを設けた請求項１に記載のめっき装置。
第１槽と第２槽との間には、第１槽から第２槽へのオーバーフローを可能とする仕切り板が備えられている請求項２に記載のめっき装置。
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の高速めっき装置を用いて、銀または銀合金めっきを行う高速めっき方法。
非シアン系のめっき液を用いる請求項４記載の高速めっき方法。
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の高速めっき装置を用いて、錫又は錫合金めっきを行う高速めっき方法。