JP3979907B2 - プリント基板の電気メッキにおける揺動方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スルーホールを有するプリント基板の電気メッキにおける揺動方法に関し、詳しくは、スルーホールのアスペクト比の高いプリント基板のスルーホール内周に均一な膜厚の電気メッキを施すことができるプリント基板の電気メッキにおける揺動方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、スルーホールを有するプリント基板は、スルーホールの内周面にもスルーホールメッキが施されている。このようなスルーホール内周にメッキを施すには、プリント基板をメッキ槽に浸漬して揺動させて行っている。メッキ槽は、図７に示したように、メッキ槽１の両内側にアノード電極ａが設けられ、メッキ液２を満たされている。プリント基板３はキャリア４にセットされて、クランク機構６等によって揺れ動かす揺動バー５に支持され、アノード電極ａ，ａ間に浸漬されている。メッキ液２は、メッキ槽１の底部からのエアー撹拌又は噴流撹拌によって、一定方向の流れ７が与えられている。
【０００３】
従来、プリント基板３に均一にメッキを施すために行われる揺動方法には、図８（メッキ槽１の平面図）に示したように、アノード電極ａ，ａ間に平行に垂下させたプリント基板３をＸ（アノード電極に垂直な方向）方向或いはＹ（アノード電極に平行な方向）方向に揺動させる方法がある。また、他の揺動方法は、図９（メッキ槽１の平面図）に示したように、プリント基板３を水平面に対して平行にＸＹ方向に揺動させる揺動方法、或いは図１０（メッキ槽１の側面図）に示したように、Ｙ方向とＺ（垂直）方向に揺動させる揺動方法がある。
【０００４】
なお、プリント基板のスルーホール・メッキ方法には、例えば特許公開２００２−１２１６９４号公報がある。この従来例は、両面型プリント基板の表裏の銅メッキ層の厚みを任意にコントロールできるメッキ方法であり、この方法は、プリント基板の表裏のイオン流動性を異ならせることによって、銅メッキ層の厚みを制御するものであって、プリント基板の揺動によるスローイングパワー（均一電着性）の改善を示唆するものではない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、プリント基板の多層化が一般的であって、その厚さは１．６ｍｍ以上のもの、例えば５．４ｍｍ，６ｍｍといったものが多くなっており、スルーホールの穴径が０．３ｍｍのものもある。しかも、単位面積当たりのスルーホール数も増大しており、プリント基板に１つのスルーホール欠損が発生すれば、そのプリント基板は不良品となり、その発生の確率を零とする必要がある。このようなスルーホールのアスペクト比が高く、密度の高いプリント基板では、従来の揺動方法によりメッキを施した場合、メッキ液のスルーホール内への流動性が低下してスローイングパワが低下し、スルーホール欠損不良が発生し易い欠点があった。
【０００６】
上記従来例は、アスペクト比の高いスルーホールを有するプリント基板を電気メッキする際のスルーホール内周のスローイングパワーの低下を揺動方法により改善する方法は開示されていないし、プリント基板の揺動方法を改善することによって、スルーホール内周に安定した膜厚のメッキ層を施すことを示唆するものではない。
【０００７】
本発明は、上記のような課題に鑑みなされたものであり、アスペクト比が高いスルーホールを有するプリント基板のスルーホール内周にスローイングパワーの良好な電気メッキを施すことができるプリント基板の電気メッキにおける揺動方法を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述課題を達成したものであって、請求項１の発明は、アノード電極がメッキ槽の左右両内側に設けられ、かつメッキ液が底部から上方へと流れるメッキ槽でのスルーホールを有するプリント基板の電気メッキにおける揺動方法において、
プリント基板の基板面をメッキ槽のアノード電極に平行に投入された位置を初期位置とし、この初期位置からプリント基板を降下させながらプリント基板の下端を左方向に、プリント基板の上端を右方向へ移動させて、プリント基板を所定の傾斜角に達するまで傾斜させ、続いて、プリント基板の上端を左方向に略水平に移動させるとともに、プリント基板の下端を右方向に移動させてプリント基板を所定の傾斜角に達するまで傾斜させ、続いて、左傾斜したプリント基板を上昇させながらアノード電極に平行な初期位置に戻すことを繰り返すようにしたことを特徴とするプリント基板の電気メッキにおける揺動方法である。
【０００９】
請求項１の発明では、高アスペクト比のスルーホールを有するプリント基板を揺動させる際、メッキ槽内のメッキ液の流れ方向を考慮して、プリント基板を揺動させており、プリント基板の基板面がメッキ液の流れ方向を横切るような方向の動きを含んだ揺動として電気メッキをしている。プリント基板は、その基板面がメッキ液の流れ方向を横切る方向の動きを含んでいるため、メッキ液の流れ方向に対して傾斜し、プリント基板の両基板面のメッキ液の擾乱に差が生じて、スルーホール内へのメッキ液の流動性が改善される。しかも、プリント基板の揺動は繰り返し行われ、その際にプリント基板の両面が交互に傾斜して、両基板面には交互に緩慢な擾乱が発生し、スルーホール内へのメッキ液の流動性が改善され、高アスペクト比のスルーホール内周にスローイングパワーの良好なメッキ層を施すことができる作用を有する。
【００１２】
また、請求項２の発明は、アノード電極がメッキ槽の左右両内側に設けられ、かつメッキ液が底部から上方へと流れるメッキ槽でのスルーホールを有するプリント基板の電気メッキにおける揺動方法において、 プリント基板の基板面をメッキ槽のアノード電極に平行に投入された位置を初期位置とし、垂直方向にプリント基板を降下させた後、プリント基板が所定の傾斜角となるまで傾け、傾斜させた後、その角度を維持した状態で、メッキ液の流れ方向に対して抗する方向に降下させ、次に、プリント基板の上端と下端を互いに逆方向に移動させて、プリント基板が所定の傾斜角となるまで傾斜させ、この傾斜角を維持したまま、上方に移動させ、続いて初期位置に戻すことを繰り返すようにしたことを特徴とするプリント基板の電気メッキにおける揺動方法である。
【００２０】
なお、本発明のプリント基板の電気メッキにおける揺動方法は、例えば硫酸銅メッキを想定した場合、撹拌はエアー撹拌又は噴流撹拌の何れでもよいが、より効果な撹拌としては噴流撹拌が好ましい。そのメッキ液の流れ方向は、メッキ槽の底から上方への流れ又は横方向の流れの何れかである。
【００２１】
本発明における電気メッキの条件としては、電流密度が０．１〜１０Ａ／ｄｍ２、好ましくは０．５〜２．０Ａ／ｄｍ２、硫酸銅濃度が、１０〜２５０ｇ／Ｌ、好ましくは３０〜７０ｇ／Ｌ、硫酸濃度が、１０〜４００ｇ／Ｌ、好ましくは２００〜３００ｇ／Ｌ、塩素濃度が、１０〜１５０ｍｇ／Ｌ、好ましくは、３０〜８０ｍｇ／Ｌ、浴温が１５〜３５度、好ましくは２０〜３０度とする。また、プリント基板は、揺動のストロークが±１〜１００ｍｍ、好ましくは±５〜２０ｍｍ、揺動の速さが１０〜１００００ｍｍ／ｍｉｎ、好ましくは３００〜１０００ｍｍ／ｍｉｎとする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明におけるプリント基板の電気メッキにおける揺動方法の実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態では、アスペクト比の高いプリント基板を対象とする。なお、図１（ａ）は本発明に係るプリント基板の電気メッキにおける揺動方法の一実施形態を説明するためのメッキ槽の断面図、図１（ｂ）は他の実施形態の平面図、図２は他の実施形態を説明するための断面図、図３はスローイングパワーが改善される原理を説明するための説明図、図４はスルーホール内へのメッキ液の流れを示す説明図、図５は本発明の実施形態に用いられる揺動機構の概略斜視図、図６はスルーホールにおけるスローイングパワーを説明するための断面図である。
【００２３】
（実施形態１）
本実施形態は、図１（ａ）に示したように、プリント基板３の電気メッキにおける揺動方法に関する。メッキ槽１にはその両内側にアノード電極ａが設けられ、硫酸銅メッキ液等のメッキ液２が満たされ、アノード電極ａ間には、カソード電極を接続したプリント基板３の基板面がアノード電極ａに平行にメッキ液２に浸漬されている。メッキ液２は噴流撹拌が行われ、メッキ液２の流れる方向７を示したように、メッキ槽１の底部から上方へと流れが発生している。高アスペクト比のスルーホールが多数形成されたプリント基板３は、所定の冶具に固定されて、揺動機構に取り付けられて所定の周期で揺動してメッキが施されている。この揺動機構は、その一例が後記されているように、ＸＺ方向，ＸＹ方向，或いはＸＹＺ方向に自由に動作させることができる機構である。先に説明したが、Ｘ方向とはアノード電極ａに垂直な方向（プリント基板３面に直交する方向）、Ｙ方向はアノード電極ａに平行な方向（プリント基板３の面に平行な方向）、Ｚ方向はプリント基板３の面に沿う垂直方向である。
【００２４】
本実施形態のプリント基板の揺動は、メッキ槽１に投入されたプリント基板３を初期位置とし、この初期位置からプリント基板３を降下させながらプリント基板３の下端を左方向に、プリント基板３の上端を右方向へ移動させて、プリント基板３を傾斜角θａに達するまで傾斜させる。この揺動には、メッキ液２の流れ方向７に対して逆方向の動きと、プリント基板３の基板面がメッキ液２の流れ方向７を横切る方向の動きとを含んでいる。続いて、プリント基板３の上端を左方向に略水平に移動させるとともに、プリント基板３の下端を右方向に移動させてプリント基板３を傾斜角θｂに達するまで傾斜させる。この揺動には、プリント基板３の基板面がメッキ液２の流れ方向７を横切る方向の動きを含んでいる。続いて、左傾斜したプリント基板３を上昇させながらアノード電極ａに平行な初期位置に戻す。再び、プリント基板３は、先と同じように揺動させる。この揺動には、プリント基板３の基板面がメッキ液２の流れ方向７を横切る方向の動きを含んでおり、最初の傾斜揺動とは異なるプリント基板３の基板面で流れ方向７を横切っている。この揺動では、揺動機構のＸＺ方向への駆動によって、揺動させることができる。なお、Ｘ方向には互いに異なる方向へに移動を含む。
【００２５】
なお、傾斜角θａと傾斜角θｂとは略等しい角度であり、傾斜角θａ，θｂは、垂直方向のメッキ液２の噴流による流れ方向７に対して、５〜１５度の傾斜角が好ましいが、１〜４４度の角度まで傾斜させて電気メッキを施すことも可能である。また、メッキ液２の撹拌は、メッキ槽１の底部からエアー撹拌、メッキ槽の横から噴流であってもよい。最も好ましいメッキ液２の撹拌はメッキ槽１の底部から上部に向かう噴流撹拌である。
【００２６】
（実施形態２）
本実施形態について、図１（ｂ）の平面図を参照して説明する。本実施形態のプリント基板の電気メッキにおける揺動方法は、メッキ槽１の両側にアノード電極ａが設けられ、メッキ槽１の底部から上方にメッキ液２が噴流撹拌されている。本実施形態の揺動方法は、上記実施形態と類似する揺動方法であるが、上記実施形態が垂直方向の揺動とすれば、本実施形態の揺動は、向きを９０度異ならせた水平方向の揺動である。
【００２７】
プリント基板３は、アノード電極ａに平行に垂直方向に降下させてメッキ液２に浸漬し、この位置を初期位置とする。プリント基板３は、揺動機構によって、初期位置からプリント基板３を水平前方方向に揺動させながらプリント基板３の両側端部をそれぞれ両アノード電極ａ側に近づけるように右側に傾ける。プリント基板３が所定の傾斜角θａに達すると、プリント基板３の後方端を水平に左側へ戻しながらプリント基板３の前方端を左側に移動させて、プリント基板３をアノード電極ａに対して平行な位置に移動させて、さらにプリント基板３を水平後方方向に揺動させて、先の傾斜方向とは逆方向にプリント基板３の両側端部を傾斜角θｂに達するまで傾ける。このような動作を繰り返し行って、メッキ液２の流れ方向に対して、プリント基板３の基板面が流れを横切るように揺動させることによって、スルーホール内へのメッキ液２の流動性が改善され、スルーホール内周のスローイングパワーの低下を防止できる。この揺動は、揺動機構によるＸＹ方向の駆動でプリント基板３を揺動させることができる。
【００２８】
また、本実施形態では、メッキ液が水平方向に流れるように噴流（メッキ槽の横方向から噴流撹拌）させることによって、スルーホール内へのメッキ液の流動性が良好となり、一層スローイングパワーの低下を解消できる。また、メッキ液の撹拌は、底部からのエアー撹拌であってもよいが、最も好ましいメッキ液の撹拌はメッキ槽の横方向からの噴流撹拌である。
【００３１】
（実施形態３）
図２の実施形態は、図１（ａ）と類似してが、本実施形態では、垂直方向にプリント基板３１ を降下させた後、プリント基板３２ が傾斜角θａとなるまで傾斜させた後、その角度を維持した状態で、メッキ液２の流れ方向７に対して抗する方向（流れに向かう方向）に降下させ、プリント基板３３ の位置まで降下した後、プリント基板３３ の上端と下端を互いに逆方向に移動させて、プリント基板３４ が傾斜角θｂとなるまで傾斜させる。この傾斜角度θｂを維持したまま、上方（メッキ液２の流れ方向）に移動させて、再び初期位置に戻して、同様な揺動を繰り返す。
【００３２】
上述したように、本発明のプリント基板の電気メッキにおける揺動方法は、プリント基板がメッキ液の流れを横切るような動きを含む揺動方法であって、図３に示したように、メッキ液２の流れがプリント基板３の基板面３ａに直接曝されるのに対して、基板面３ｂにはメッキ液２の渦流が発生して僅かに擾乱される。プリント基板３の基板面３ａと基板面３ｂとには、交互にメッキ液２の流れの乱れが発生する。このようなメッキ液の擾乱を発生させることによって、図４に示したように、傾斜したプリント基板３に設けられたスルーホール９内へのメッキ液の流動性が改善されて、スルーホール９内周にスローイングパワーの良好な膜厚のメッキ層が形成される。なお、このメッキ槽１には、メッキ槽１の上方に噴流したメッキ液２がメッキ槽１の上部から外部に流れ出してメッキ槽１の底部に送り込まれる循環経路８が設けられている。
【００３３】
本実施形態のプリント基板の電気メッキにおける揺動は、図５に示した揺動機構によって、実施することができる。同図において、揺動機構１０は、メッキ槽１の上部に設けられ、Ｚ方向（上下方向）に可動するように架台１２に設置されている。プリント基板３はキャリア２０に固定され、フライトバー２１の両端部を支持してＸ方向（プリント基板の流れ方向）に摺動するようにＸ方向摺動部１１が設けられている。キャリア２０の下端部は、ロッド１４の先端部に設けられた受部１５に載置され、ロッド１４の他端部が揺動機構１０のＸ方向摺動部１３に連動するように設けられている。Ｘ方向摺動部１３は、Ｘ方向摺動部１１と同位置方向に摺動するよう構成され、或いはそれぞれが反対方向に摺動するように構成され、例えば二点鎖線で示したプリント基板３′のように傾斜させることができる。プリント基板３は、この傾斜させる動作と揺動機構１０の上下動とを組み合わせることにより、図１（ａ），（ｂ），図２に示した実施形態ようなプリント基板の揺動が可能である。なお、揺動機構はこの形態に限定するものではない。
【００３４】
【実施例】
本発明の実施例について、比較例との比較実験により説明する。この比較試験では、スルーホール内周の膜厚のスローイングパワーを求めて、その有効性を確認した。この比較試験では、プリント基板として、板厚が５．４ｍｍ、スルーホールの穴径が０．３ｍｍのものを用いて、電流密度が１Ａ／ｄｍ２ として低電流密度作業により、硫酸銅メッキを行った。このスルーホールのアスペクト比は１８である。硫酸銅メッキ液には、硫酸銅５０ｇ／Ｌ，硫酸３００ｇ／Ｌ，塩素４０ｍｇ／Ｌを混合し、添加剤として、荏原ユージライト（株）製のＣＵ−ＢＲＩＴＥ２１を加えた。また、比較例１〜３の揺動方法は、比較例１が揺動無し、比較例２が水平揺動、比較例３が垂直揺動とした。メッキ槽の浴温は２０度とした。
【００３５】
なお、スローイングパワー（均一電着性）の測定は、メッキが被着したスルーホールを示す図６を参照して説明すると、断面図からａ〜ｆの各膜厚（μｍ）を測定し、下記式１から求めた。なお、ａ，ｃ，ｄ，ｆはプリント基板表裏の膜厚、ｂ，ｅはスルーホール内周の膜厚である。
【００３６】
【数１】
【００３７】
（実施例１）
本実施例は、揺動方法が図１（ａ）の実施形態として、撹拌方法はメッキ槽の底部から上方へのエアー撹拌とし、その結果を表１に示した。
【００３８】
【表１】
【００３９】
（実施例２）
本実施例は、プリント基板の揺動方法を図１（ａ）の実施形態として、撹拌方法はメッキ槽の底部から下方への噴流撹拌とし、その結果を表２に示した。
【００４０】
【表２】
【００４１】
（実施例３）
本実施例は、プリント基板の揺動方法を図１（ａ）の実施形態とし、撹拌方法は横方向からの噴流撹拌として、その結果を表３に示した。
【００４２】
【表３】
【００４３】
上記結果から実施例１〜３では、メッキ槽底部から上方への噴流撹拌である液実施例２が最も良好なスローイングパワーが得られたが、横方向からの噴流撹拌した実施例３も良好であった。
【００４４】
（実施例４）
本実施例は、プリント基板の揺動方法を図１（ｂ）の実施形態にして、撹拌方法はエアー撹拌とし、その結果を表４に示した。
【００４５】
【表４】
【００４６】
（実施例５）
本実施例は、プリント基板の揺動方法を図１（ｂ）の実施形態にし、撹拌方法は底部から下方への噴流撹拌として、その結果を表５に示した。
【００４７】
【表５】
【００４８】
（実施例６）
本実施例では、プリント基板の揺動方法を図１（ｂ）の実施形態にし、撹拌方法は横方向からの噴流撹拌として、その結果を表６に示した。
【００４９】
【表６】
【００５０】
上記結果から実施例４〜６では、メッキ槽の側部から横方向への噴流撹拌である実施例６が最も良好なスローイングパワーが得られたが、底部から上方への噴流撹拌した実施例５も比較的良好な結果を得た。
【００６１】
【発明の効果】
上述のように、本発明によれば、少なくともプリント基板の基板面がメッキ液の流れを横切るようにプリント基板を揺動させることによって、プリント基板の両基板面が交互にメッキ液の流れを横切るようにプリント基板を揺動させることで、高アスペクト比のプリント基板であってもスローイングパワーを良好なもとするプリント基板の揺動方法が提供ができる効果を有する。
【００６２】
また、本発明によれば、上記揺動に加えて、メッキ液の流れに向かう方向の揺動を加えることによって、一層メッキ液とプリント基板との濡れ性が改善されて、スルーホール内へのメッキ液の流動性が良好となり、スローイングパワーの低下を一層優れたものとすることができる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （ａ）は本発明に係るプリント基板の電気メッキにおける揺動方法の一実施形態を説明するためのメッキ槽の断面図、（ｂ）は他の実施形態の平面図である。
【図２】 本発明の他の実施形態を説明するための断面図である。
【図３】 本発明の原理を説明するための説明図である。
【図４】 本発明におけるスルーホール内へのメッキ液の流れを示す説明図である。
【図５】 本発明の実施形態に用いられる揺動機構の概略斜視図である。
【図６】 スルーホール内周のスローイングパワーを説明するための断面図である。
【図７】 従来のプリント基板の揺動方法の一例を示す断面図である。
【図８】 従来のプリント基板の揺動方法の他の例を示す平面図である。
【図９】 従来のプリント基板の揺動方法の他の例を示す平面図である。
【図１０】 従来のプリント基板の揺動方法の他の例を示す断面図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、スルーホールを有するプリント基板の電気メッキにおける揺動方法に関し、詳しくは、スルーホールのアスペクト比の高いプリント基板のスルーホール内周に均一な膜厚の電気メッキを施すことができるプリント基板の電気メッキにおける揺動方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、スルーホールを有するプリント基板は、スルーホールの内周面にもスルーホールメッキが施されている。このようなスルーホール内周にメッキを施すには、プリント基板をメッキ槽に浸漬して揺動させて行っている。メッキ槽は、図７に示したように、メッキ槽１の両内側にアノード電極ａが設けられ、メッキ液２を満たされている。プリント基板３はキャリア４にセットされて、クランク機構６等によって揺れ動かす揺動バー５に支持され、アノード電極ａ，ａ間に浸漬されている。メッキ液２は、メッキ槽１の底部からのエアー撹拌又は噴流撹拌によって、一定方向の流れ７が与えられている。
【０００３】
従来、プリント基板３に均一にメッキを施すために行われる揺動方法には、図８（メッキ槽１の平面図）に示したように、アノード電極ａ，ａ間に平行に垂下させたプリント基板３をＸ（アノード電極に垂直な方向）方向或いはＹ（アノード電極に平行な方向）方向に揺動させる方法がある。また、他の揺動方法は、図９（メッキ槽１の平面図）に示したように、プリント基板３を水平面に対して平行にＸＹ方向に揺動させる揺動方法、或いは図１０（メッキ槽１の側面図）に示したように、Ｙ方向とＺ（垂直）方向に揺動させる揺動方法がある。
【０００４】
なお、プリント基板のスルーホール・メッキ方法には、例えば特許公開２００２−１２１６９４号公報がある。この従来例は、両面型プリント基板の表裏の銅メッキ層の厚みを任意にコントロールできるメッキ方法であり、この方法は、プリント基板の表裏のイオン流動性を異ならせることによって、銅メッキ層の厚みを制御するものであって、プリント基板の揺動によるスローイングパワー（均一電着性）の改善を示唆するものではない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、プリント基板の多層化が一般的であって、その厚さは１．６ｍｍ以上のもの、例えば５．４ｍｍ，６ｍｍといったものが多くなっており、スルーホールの穴径が０．３ｍｍのものもある。しかも、単位面積当たりのスルーホール数も増大しており、プリント基板に１つのスルーホール欠損が発生すれば、そのプリント基板は不良品となり、その発生の確率を零とする必要がある。このようなスルーホールのアスペクト比が高く、密度の高いプリント基板では、従来の揺動方法によりメッキを施した場合、メッキ液のスルーホール内への流動性が低下してスローイングパワが低下し、スルーホール欠損不良が発生し易い欠点があった。
【０００６】
上記従来例は、アスペクト比の高いスルーホールを有するプリント基板を電気メッキする際のスルーホール内周のスローイングパワーの低下を揺動方法により改善する方法は開示されていないし、プリント基板の揺動方法を改善することによって、スルーホール内周に安定した膜厚のメッキ層を施すことを示唆するものではない。
【０００７】
本発明は、上記のような課題に鑑みなされたものであり、アスペクト比が高いスルーホールを有するプリント基板のスルーホール内周にスローイングパワーの良好な電気メッキを施すことができるプリント基板の電気メッキにおける揺動方法を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述課題を達成したものであって、請求項１の発明は、アノード電極がメッキ槽の左右両内側に設けられ、かつメッキ液が底部から上方へと流れるメッキ槽でのスルーホールを有するプリント基板の電気メッキにおける揺動方法において、
プリント基板の基板面をメッキ槽のアノード電極に平行に投入された位置を初期位置とし、この初期位置からプリント基板を降下させながらプリント基板の下端を左方向に、プリント基板の上端を右方向へ移動させて、プリント基板を所定の傾斜角に達するまで傾斜させ、続いて、プリント基板の上端を左方向に略水平に移動させるとともに、プリント基板の下端を右方向に移動させてプリント基板を所定の傾斜角に達するまで傾斜させ、続いて、左傾斜したプリント基板を上昇させながらアノード電極に平行な初期位置に戻すことを繰り返すようにしたことを特徴とするプリント基板の電気メッキにおける揺動方法である。
【０００９】
請求項１の発明では、高アスペクト比のスルーホールを有するプリント基板を揺動させる際、メッキ槽内のメッキ液の流れ方向を考慮して、プリント基板を揺動させており、プリント基板の基板面がメッキ液の流れ方向を横切るような方向の動きを含んだ揺動として電気メッキをしている。プリント基板は、その基板面がメッキ液の流れ方向を横切る方向の動きを含んでいるため、メッキ液の流れ方向に対して傾斜し、プリント基板の両基板面のメッキ液の擾乱に差が生じて、スルーホール内へのメッキ液の流動性が改善される。しかも、プリント基板の揺動は繰り返し行われ、その際にプリント基板の両面が交互に傾斜して、両基板面には交互に緩慢な擾乱が発生し、スルーホール内へのメッキ液の流動性が改善され、高アスペクト比のスルーホール内周にスローイングパワーの良好なメッキ層を施すことができる作用を有する。
【００１２】
また、請求項２の発明は、アノード電極がメッキ槽の左右両内側に設けられ、かつメッキ液が底部から上方へと流れるメッキ槽でのスルーホールを有するプリント基板の電気メッキにおける揺動方法において、 プリント基板の基板面をメッキ槽のアノード電極に平行に投入された位置を初期位置とし、垂直方向にプリント基板を降下させた後、プリント基板が所定の傾斜角となるまで傾け、傾斜させた後、その角度を維持した状態で、メッキ液の流れ方向に対して抗する方向に降下させ、次に、プリント基板の上端と下端を互いに逆方向に移動させて、プリント基板が所定の傾斜角となるまで傾斜させ、この傾斜角を維持したまま、上方に移動させ、続いて初期位置に戻すことを繰り返すようにしたことを特徴とするプリント基板の電気メッキにおける揺動方法である。
【００２０】
なお、本発明のプリント基板の電気メッキにおける揺動方法は、例えば硫酸銅メッキを想定した場合、撹拌はエアー撹拌又は噴流撹拌の何れでもよいが、より効果な撹拌としては噴流撹拌が好ましい。そのメッキ液の流れ方向は、メッキ槽の底から上方への流れ又は横方向の流れの何れかである。
【００２１】
本発明における電気メッキの条件としては、電流密度が０．１〜１０Ａ／ｄｍ２、好ましくは０．５〜２．０Ａ／ｄｍ２、硫酸銅濃度が、１０〜２５０ｇ／Ｌ、好ましくは３０〜７０ｇ／Ｌ、硫酸濃度が、１０〜４００ｇ／Ｌ、好ましくは２００〜３００ｇ／Ｌ、塩素濃度が、１０〜１５０ｍｇ／Ｌ、好ましくは、３０〜８０ｍｇ／Ｌ、浴温が１５〜３５度、好ましくは２０〜３０度とする。また、プリント基板は、揺動のストロークが±１〜１００ｍｍ、好ましくは±５〜２０ｍｍ、揺動の速さが１０〜１００００ｍｍ／ｍｉｎ、好ましくは３００〜１０００ｍｍ／ｍｉｎとする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明におけるプリント基板の電気メッキにおける揺動方法の実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態では、アスペクト比の高いプリント基板を対象とする。なお、図１（ａ）は本発明に係るプリント基板の電気メッキにおける揺動方法の一実施形態を説明するためのメッキ槽の断面図、図１（ｂ）は他の実施形態の平面図、図２は他の実施形態を説明するための断面図、図３はスローイングパワーが改善される原理を説明するための説明図、図４はスルーホール内へのメッキ液の流れを示す説明図、図５は本発明の実施形態に用いられる揺動機構の概略斜視図、図６はスルーホールにおけるスローイングパワーを説明するための断面図である。
【００２３】
（実施形態１）
本実施形態は、図１（ａ）に示したように、プリント基板３の電気メッキにおける揺動方法に関する。メッキ槽１にはその両内側にアノード電極ａが設けられ、硫酸銅メッキ液等のメッキ液２が満たされ、アノード電極ａ間には、カソード電極を接続したプリント基板３の基板面がアノード電極ａに平行にメッキ液２に浸漬されている。メッキ液２は噴流撹拌が行われ、メッキ液２の流れる方向７を示したように、メッキ槽１の底部から上方へと流れが発生している。高アスペクト比のスルーホールが多数形成されたプリント基板３は、所定の冶具に固定されて、揺動機構に取り付けられて所定の周期で揺動してメッキが施されている。この揺動機構は、その一例が後記されているように、ＸＺ方向，ＸＹ方向，或いはＸＹＺ方向に自由に動作させることができる機構である。先に説明したが、Ｘ方向とはアノード電極ａに垂直な方向（プリント基板３面に直交する方向）、Ｙ方向はアノード電極ａに平行な方向（プリント基板３の面に平行な方向）、Ｚ方向はプリント基板３の面に沿う垂直方向である。
【００２４】
本実施形態のプリント基板の揺動は、メッキ槽１に投入されたプリント基板３を初期位置とし、この初期位置からプリント基板３を降下させながらプリント基板３の下端を左方向に、プリント基板３の上端を右方向へ移動させて、プリント基板３を傾斜角θａに達するまで傾斜させる。この揺動には、メッキ液２の流れ方向７に対して逆方向の動きと、プリント基板３の基板面がメッキ液２の流れ方向７を横切る方向の動きとを含んでいる。続いて、プリント基板３の上端を左方向に略水平に移動させるとともに、プリント基板３の下端を右方向に移動させてプリント基板３を傾斜角θｂに達するまで傾斜させる。この揺動には、プリント基板３の基板面がメッキ液２の流れ方向７を横切る方向の動きを含んでいる。続いて、左傾斜したプリント基板３を上昇させながらアノード電極ａに平行な初期位置に戻す。再び、プリント基板３は、先と同じように揺動させる。この揺動には、プリント基板３の基板面がメッキ液２の流れ方向７を横切る方向の動きを含んでおり、最初の傾斜揺動とは異なるプリント基板３の基板面で流れ方向７を横切っている。この揺動では、揺動機構のＸＺ方向への駆動によって、揺動させることができる。なお、Ｘ方向には互いに異なる方向へに移動を含む。
【００２５】
なお、傾斜角θａと傾斜角θｂとは略等しい角度であり、傾斜角θａ，θｂは、垂直方向のメッキ液２の噴流による流れ方向７に対して、５〜１５度の傾斜角が好ましいが、１〜４４度の角度まで傾斜させて電気メッキを施すことも可能である。また、メッキ液２の撹拌は、メッキ槽１の底部からエアー撹拌、メッキ槽の横から噴流であってもよい。最も好ましいメッキ液２の撹拌はメッキ槽１の底部から上部に向かう噴流撹拌である。
【００２６】
（実施形態２）
本実施形態について、図１（ｂ）の平面図を参照して説明する。本実施形態のプリント基板の電気メッキにおける揺動方法は、メッキ槽１の両側にアノード電極ａが設けられ、メッキ槽１の底部から上方にメッキ液２が噴流撹拌されている。本実施形態の揺動方法は、上記実施形態と類似する揺動方法であるが、上記実施形態が垂直方向の揺動とすれば、本実施形態の揺動は、向きを９０度異ならせた水平方向の揺動である。
【００２７】
プリント基板３は、アノード電極ａに平行に垂直方向に降下させてメッキ液２に浸漬し、この位置を初期位置とする。プリント基板３は、揺動機構によって、初期位置からプリント基板３を水平前方方向に揺動させながらプリント基板３の両側端部をそれぞれ両アノード電極ａ側に近づけるように右側に傾ける。プリント基板３が所定の傾斜角θａに達すると、プリント基板３の後方端を水平に左側へ戻しながらプリント基板３の前方端を左側に移動させて、プリント基板３をアノード電極ａに対して平行な位置に移動させて、さらにプリント基板３を水平後方方向に揺動させて、先の傾斜方向とは逆方向にプリント基板３の両側端部を傾斜角θｂに達するまで傾ける。このような動作を繰り返し行って、メッキ液２の流れ方向に対して、プリント基板３の基板面が流れを横切るように揺動させることによって、スルーホール内へのメッキ液２の流動性が改善され、スルーホール内周のスローイングパワーの低下を防止できる。この揺動は、揺動機構によるＸＹ方向の駆動でプリント基板３を揺動させることができる。
【００２８】
また、本実施形態では、メッキ液が水平方向に流れるように噴流（メッキ槽の横方向から噴流撹拌）させることによって、スルーホール内へのメッキ液の流動性が良好となり、一層スローイングパワーの低下を解消できる。また、メッキ液の撹拌は、底部からのエアー撹拌であってもよいが、最も好ましいメッキ液の撹拌はメッキ槽の横方向からの噴流撹拌である。
【００３１】
（実施形態３）
図２の実施形態は、図１（ａ）と類似してが、本実施形態では、垂直方向にプリント基板３１ を降下させた後、プリント基板３２ が傾斜角θａとなるまで傾斜させた後、その角度を維持した状態で、メッキ液２の流れ方向７に対して抗する方向（流れに向かう方向）に降下させ、プリント基板３３ の位置まで降下した後、プリント基板３３ の上端と下端を互いに逆方向に移動させて、プリント基板３４ が傾斜角θｂとなるまで傾斜させる。この傾斜角度θｂを維持したまま、上方（メッキ液２の流れ方向）に移動させて、再び初期位置に戻して、同様な揺動を繰り返す。
【００３２】
上述したように、本発明のプリント基板の電気メッキにおける揺動方法は、プリント基板がメッキ液の流れを横切るような動きを含む揺動方法であって、図３に示したように、メッキ液２の流れがプリント基板３の基板面３ａに直接曝されるのに対して、基板面３ｂにはメッキ液２の渦流が発生して僅かに擾乱される。プリント基板３の基板面３ａと基板面３ｂとには、交互にメッキ液２の流れの乱れが発生する。このようなメッキ液の擾乱を発生させることによって、図４に示したように、傾斜したプリント基板３に設けられたスルーホール９内へのメッキ液の流動性が改善されて、スルーホール９内周にスローイングパワーの良好な膜厚のメッキ層が形成される。なお、このメッキ槽１には、メッキ槽１の上方に噴流したメッキ液２がメッキ槽１の上部から外部に流れ出してメッキ槽１の底部に送り込まれる循環経路８が設けられている。
【００３３】
本実施形態のプリント基板の電気メッキにおける揺動は、図５に示した揺動機構によって、実施することができる。同図において、揺動機構１０は、メッキ槽１の上部に設けられ、Ｚ方向（上下方向）に可動するように架台１２に設置されている。プリント基板３はキャリア２０に固定され、フライトバー２１の両端部を支持してＸ方向（プリント基板の流れ方向）に摺動するようにＸ方向摺動部１１が設けられている。キャリア２０の下端部は、ロッド１４の先端部に設けられた受部１５に載置され、ロッド１４の他端部が揺動機構１０のＸ方向摺動部１３に連動するように設けられている。Ｘ方向摺動部１３は、Ｘ方向摺動部１１と同位置方向に摺動するよう構成され、或いはそれぞれが反対方向に摺動するように構成され、例えば二点鎖線で示したプリント基板３′のように傾斜させることができる。プリント基板３は、この傾斜させる動作と揺動機構１０の上下動とを組み合わせることにより、図１（ａ），（ｂ），図２に示した実施形態ようなプリント基板の揺動が可能である。なお、揺動機構はこの形態に限定するものではない。
【００３４】
【実施例】
本発明の実施例について、比較例との比較実験により説明する。この比較試験では、スルーホール内周の膜厚のスローイングパワーを求めて、その有効性を確認した。この比較試験では、プリント基板として、板厚が５．４ｍｍ、スルーホールの穴径が０．３ｍｍのものを用いて、電流密度が１Ａ／ｄｍ２ として低電流密度作業により、硫酸銅メッキを行った。このスルーホールのアスペクト比は１８である。硫酸銅メッキ液には、硫酸銅５０ｇ／Ｌ，硫酸３００ｇ／Ｌ，塩素４０ｍｇ／Ｌを混合し、添加剤として、荏原ユージライト（株）製のＣＵ−ＢＲＩＴＥ２１を加えた。また、比較例１〜３の揺動方法は、比較例１が揺動無し、比較例２が水平揺動、比較例３が垂直揺動とした。メッキ槽の浴温は２０度とした。
【００３５】
なお、スローイングパワー（均一電着性）の測定は、メッキが被着したスルーホールを示す図６を参照して説明すると、断面図からａ〜ｆの各膜厚（μｍ）を測定し、下記式１から求めた。なお、ａ，ｃ，ｄ，ｆはプリント基板表裏の膜厚、ｂ，ｅはスルーホール内周の膜厚である。
【００３６】
【数１】
（実施例１）
本実施例は、揺動方法が図１（ａ）の実施形態として、撹拌方法はメッキ槽の底部から上方へのエアー撹拌とし、その結果を表１に示した。
【００３８】
【表１】
（実施例２）
本実施例は、プリント基板の揺動方法を図１（ａ）の実施形態として、撹拌方法はメッキ槽の底部から下方への噴流撹拌とし、その結果を表２に示した。
【００４０】
【表２】
（実施例３）
本実施例は、プリント基板の揺動方法を図１（ａ）の実施形態とし、撹拌方法は横方向からの噴流撹拌として、その結果を表３に示した。
【００４２】
【表３】
上記結果から実施例１〜３では、メッキ槽底部から上方への噴流撹拌である液実施例２が最も良好なスローイングパワーが得られたが、横方向からの噴流撹拌した実施例３も良好であった。
【００４４】
（実施例４）
本実施例は、プリント基板の揺動方法を図１（ｂ）の実施形態にして、撹拌方法はエアー撹拌とし、その結果を表４に示した。
【００４５】
【表４】
（実施例５）
本実施例は、プリント基板の揺動方法を図１（ｂ）の実施形態にし、撹拌方法は底部から下方への噴流撹拌として、その結果を表５に示した。
【００４７】
【表５】
（実施例６）
本実施例では、プリント基板の揺動方法を図１（ｂ）の実施形態にし、撹拌方法は横方向からの噴流撹拌として、その結果を表６に示した。
【００４９】
【表６】
上記結果から実施例４〜６では、メッキ槽の側部から横方向への噴流撹拌である実施例６が最も良好なスローイングパワーが得られたが、底部から上方への噴流撹拌した実施例５も比較的良好な結果を得た。
【００６１】
【発明の効果】
上述のように、本発明によれば、少なくともプリント基板の基板面がメッキ液の流れを横切るようにプリント基板を揺動させることによって、プリント基板の両基板面が交互にメッキ液の流れを横切るようにプリント基板を揺動させることで、高アスペクト比のプリント基板であってもスローイングパワーを良好なもとするプリント基板の揺動方法が提供ができる効果を有する。
【００６２】
また、本発明によれば、上記揺動に加えて、メッキ液の流れに向かう方向の揺動を加えることによって、一層メッキ液とプリント基板との濡れ性が改善されて、スルーホール内へのメッキ液の流動性が良好となり、スローイングパワーの低下を一層優れたものとすることができる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （ａ）は本発明に係るプリント基板の電気メッキにおける揺動方法の一実施形態を説明するためのメッキ槽の断面図、（ｂ）は他の実施形態の平面図である。
【図２】 本発明の他の実施形態を説明するための断面図である。
【図３】 本発明の原理を説明するための説明図である。
【図４】 本発明におけるスルーホール内へのメッキ液の流れを示す説明図である。
【図５】 本発明の実施形態に用いられる揺動機構の概略斜視図である。
【図６】 スルーホール内周のスローイングパワーを説明するための断面図である。
【図７】 従来のプリント基板の揺動方法の一例を示す断面図である。
【図８】 従来のプリント基板の揺動方法の他の例を示す平面図である。
【図９】 従来のプリント基板の揺動方法の他の例を示す平面図である。
【図１０】 従来のプリント基板の揺動方法の他の例を示す断面図である。
Claims (2)
- アノード電極がメッキ槽の左右両内側に設けられ、かつメッキ液が底部から上方へと流れるメッキ槽でのスルーホールを有するプリント基板の電気メッキにおける揺動方法において、
プリント基板の基板面をメッキ槽のアノード電極に平行に投入された位置を初期位置とし、
この初期位置からプリント基板を降下させながらプリント基板の下端を左方向に、プリント基板の上端を右方向へ移動させて、プリント基板を所定の傾斜角に達するまで傾斜させ、
続いて、プリント基板の上端を左方向に略水平に移動させるとともに、プリント基板の下端を右方向に移動させてプリント基板を所定の傾斜角に達するまで傾斜させ、
続いて、左傾斜したプリント基板を上昇させながらアノード電極に平行な初期位置に戻す、
ことを繰り返すようにしたことを特徴とするプリント基板の電気メッキにおける揺動方法。 - アノード電極がメッキ槽の左右両内側に設けられ、かつメッキ液が底部から上方へと流れるメッキ槽でのスルーホールを有するプリント基板の電気メッキにおける揺動方法において、
プリント基板の基板面をメッキ槽のアノード電極に平行に投入された位置を初期位置とし、
垂直方向にプリント基板を降下させた後、プリント基板が所定の傾斜角となるまで傾け、
傾斜させた後、その角度を維持した状態で、メッキ液の流れ方向に対して抗する方向に降下させ、
次に、プリント基板の上端と下端を互いに逆方向に移動させて、プリント基板が所定の傾斜角となるまで傾斜させ、
この傾斜角を維持したまま、上方に移動させ、
続いて初期位置に戻す
ことを繰り返すようにしたことを特徴とするプリント基板の電気メッキにおける揺動方法。
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