JP4105633B2 - Plating electrode and plating apparatus - Google Patents
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Description
技術分野
本発明は、多孔質(ポーラス)に形成した材料を用いたメッキ電極に関する。より詳しくは、例えば金属粒或いは樹脂粒を用いて多孔質材を形成し、少なくともその表面に導電性を付与し、メッキ液との接触面積を増加させることにより電極効率を向上させたメッキ電極に関する。また、このような多孔質材を電極ケースとして用いるメッキ電極に関する。
背景技術
例えば、メッキ処理を行って作製される多層プリント基板に関して、高多層化、細線高密度化、小径化、及び低コスト化の要求が近年特に高くなっている。そして、特に重要な製造工程の一つであるスルーホールメッキ(THP)などでは、次ぎのような事項、例えば▲1▼メッキ厚が均一であること、▲2▼ハイ・スロイングパワーであること、▲3▼ピットレスであること等、がハイレベルで要求されるようになっている。
また、一般の金属防触メッキ、装飾メッキ等でも、形状の複雑化、コスト低減等への強い要求があり、低コストで、高品質なメッキ技術が求められている。
従来、用いられてきたメッキ用電極に係る技術としては、例えば図1〜5に示すものが知られている。
図1は、非溶解性のネット電極の概要を示した図である。この電極は金属製のネット材を耐触及び導電処理加工したネット電極2を、給電を兼ねる支持部材1に吊下げた状態にしたものである。電気メッキでは、電極の表面積が広い程、低い電圧で多くの電流を流すことができる。すなわち、メッキ液に接触できる表面積が大きい程、高効率に電気流を供給できる望ましい電極となる。
図1のように電極をネット状にすると、平板状の電極よりもメッキ液との単体体積当たりの接触面積が増加するので高効率な電極の1つとして使用されている。この図1のネット電極2を用いたメッキ装置では、さらに電極効率を上げるためにメッキ液を強制的に攪拌する循環手段を配設することについても提案がある。
図2及び図3は上記循環手段を配設したメッキ槽の従来例を示している。図2に示すメッキ槽では、メッキ液中でネット電極5、5の間にメッキされる被メッキ材4が配置され、エアノズル6から空気を排出しながら、噴流ノズル7でメッキ液の攪拌流を起こしてエア・バブリングを行うようにしている。また、図3に示すメッキ槽では、エアノズル6から空気を排出しながら、噴流ノズル8で被メッキ材4への攪拌流を起こすようにしている。図2及び図3で示したように、メッキ液を強制的に攪拌することで、メッキ液とネット電極との接触機会を増やし電極効率を向上させることができる。
また、図4は攪拌ノズルを内蔵したセル電極と称されるメッキ用電極について示している。図4(A)はセル電極の長手方向での断面、図4(B)はこの電極の横断面を示している。このセル電極はハウジング10内にノズルパイプ11が配置されたもので、このノズルパイプ11から外方へメッキ液を噴き出して攪拌するようになっている。ハウジング10は円弧状になっており、弦の部分がメッキ液を通過させるように形成した電極面12となっている。この電極面12は前述したと同様のネット材或いはパンチ孔が多数形成された板材で形成されている。このセル電極を用いた場合もメッキ液を強制的に攪拌できるので電極効率を向上させることができる。なお、図4では上側のセル電極を示しているが、実際のメッキ処理では上下一対のセル電極が電極面を向い合う様に配置され、その間に被メッキ材を配設してメッキ処理が実行される。
さらに、図5では従来の溶解型の電極15について示している。この電極15は、非溶解性の金属ネット16内に銅、金等を球状に形成したアノードボール17を収納しており、このアノードボール17を溶解(イオン化)させることで被メッキ材へのメッキ処理を行う。
しかしながら、前述した従来の複数のメッキ電極に関しては、以下に示すように多くの問題がある。
図1に示したネット電極は金属製のネット材に耐蝕及び導電処理加工しているのでネット材の間隔(ネットの目)をある程度大きく形成することが必要である。各ネット表面が電極として機能するので、ネット表面に接触せずネットの目を通過したメッキ液はメッキ処理に寄与しない。前述したようにネット電極は板状電極よりはメッキ液との接触面積が向上するものの、近年要求されている厳しいメッキ条件と比較すると電極効率をさらに向上させることが必要である。しかし、上記の様に耐蝕及び導電加工を施すことが必要であるので、ネットの間隔を小さくすることには限界があり、またネット材自体を細く形成することにも限界があるので、これ以上表面積を増加させることはできず生産効率を向上させることには限界がある。また、前述したようにメッキ液を循環させる循環手段を設けても生産効率を向上させることには限界がある。
そのため、上記ネット電極を用いて一定の生産量を確保しようとすると、メッキ装置が大型化してしまいリードタイム・メッキの時間が長くなる。その結果、加工時間が長くなるという問題が生じる。
また、図4に示したハウジング内にノズルを設けたセル電極では、電極自体が大型化すると共に、ノズルから噴出されるメッキ液流の制御が難しく噴流の撹拌ムラが発生してしまう。そして、電極面12は前述したと同様の問題を有している。よって、上記ネット電極を用いて一定の生産量を確保しようとすると、メッキ装置が大型化してしまい、やはり加工時間が長くなるという問題を生じる。
また、図5に示した電極ケースを用いる電極では、金属ネットの目から小さくなったアノードボールやチップが飛び出す場合がある。このようにネットの目から飛び出した小さなアノードボール等は被メッキ材に付着してピットの発生や表面がざらついたメッキを誘発する。さらに、ケース内部でのメッキ液の動きは悪く、電極効率も悪くなるという問題がある。
したがって、本発明の主な目的は電極効率が高く、均一なメッキ加工を実現できる電極を提供することである。
発明の開示
本発明は、多孔質部材を用いて電極を構成するという新規なメッキ技術に関するものである。メッキ電極には、図1及び図4に示したようにそれ自身は非溶解でありメッキ液中の金属イオンを被メッキ材にメッキする非溶解型のものと、図5で示した電極のようにケース内に収納したアノードボールを溶解して被メッキ材へメッキする溶解型のものがある。
上記非溶解型のメッキ電極として、少なくとも表面に導電性を有する非溶解性の材料を多孔質(ポーラス)に形成したプレート状のものを好適に用いることができる。このような多孔質なプレートは粒状の材料を加熱及び加圧することにより作製できる。この多孔質プレートに用いる材料、加熱条件、加圧条件、処理時間等を適宜調整することで、所望の多孔質材を形成することができる。
粒状の材料としては、例えばチタンのように耐蝕性の金属材料や金、白金のように耐蝕性及び導電性を備えた金属材料を好適に用いることができる。このような金属材料を用いて加熱及び加圧して作製された材料は、一般に焼結金属と称されるものである。上記チタンは導電性に劣るのが、その表面に銅、白金、イリジウム等の導電性のメッキを施すことで導電性を付与することができる。
また、粒状の材料として樹脂粒子を用いることもできる。一般に樹脂は導電性を有さないので、樹脂の場合についてもその表面に白金、イリジウム等の導電性のメッキを施すことで導電性を付与することができる。
粒状の材料として、導電性を付与するために表面へのメッキ処理が必要なチタン粒子、樹脂の粒子等を用いる場合には、加熱及び加圧して多孔質材を形成してからメッキ処理を施してもよいし、予め粒子にメッキ処理を施してから加熱及び加圧して多孔質材に形成してもよい。
上記のように多孔質で、非溶解かつ導電性を有するメッキ電極は、体積当たりの表面積が極めて大きくなるので、表面積に比例して流せる電流量を増すことができ電極効率のよい電極となる。
また、用いる材料の粒子径が異なるものを用いることで、比較的大きな間隙を有する多孔質材と、小さな間隙を有する多孔質材とが並存する形態に成形することもできる。このような形態を採用すると被メッキ材に対するメッキ処理を調整することができる。特に、被メッキ材の表面に凹凸や、湾曲した部分が存在するようなときにはメッキ液の供給もこれに応じて調整することが好ましいので、これに対処できるようになる。
上記非溶解性のメッキ電極はそのままメッキ液中に浸漬するという形態で用いてもよいが、この電極の多孔質部分をメッキ液が強制的に通過するように圧送するメッキ液圧送手段を付加することで、さらに電極効率を向上させることができる。例えば、メッキ液が圧入される中空のフレームを形成し、そのフレームの一部に前記多孔質電極を配設したノズル型のメッキ電極の形態とすることができる。
また、溶解型のメッキ電極とする場合には電極ケースを上記多孔質材で形成することが極めて有効である。この電極ケースは従来のネット材と比較して極めて小さな隙間であるので濾過能力が高い。よって、消費されて小さくなったアノードボールが外に飛び出すといった事態を抑制できる。そして、このような電極ケース内に圧力を付与したメッキ液を導入するようにすれば、さらに電極効率を向上させることができる。
また、アノードボールを収納するアノードケースとして外ケースとその内部に内ケースを設け、これらの間にアノードボールを配設した形態も採用できる。この外ケース及び内ケースの少なくとも一方を前述した非溶解かつ導電性を有する多孔質材で形成すると、アノードボールが外に飛び出すといった事態を抑制しつつ、メッキ液とアノードボールとの接触機会を向上させた溶解性のメッキ用電極を構成できる。このようなアノードケースについても、内部に向けメッキ液を圧送するようにすれば電極効率をさらに向上させることができる。
上記多孔質材は従来のネット材で形成したケースとは異なり、形成された無数の間隙(開孔)が小さく、均一性がある。よって、加圧されたメッキ液がこの多孔質材を通過した場合にはメッキ液を均一な状態で噴き出させることができる、という従来にない利点がある。
発明の実施をするための最良の形態
本発明で用いる多孔質の材料は例えば図6に示す工程により作製することが可能である。この図6(I)〜(III)では多孔質な焼結金属を製作する場合の例を示している。所望の粒径の金属粒子を準備し(I)、加熱及び加圧を行う(II)。金属粒子は所定の温度まで昇温すると軟化し、加圧することで互いに密着する性質がある。この性質を利用して焼結させる。このように焼結させることにより、(III)に示すような多孔質である金属プレートを得ることができる。用いる金属粒子、粒子径、加熱温度、加圧力、処理時間を調整して所望の間隙を無数有する金属の多孔質プレートを作製できる。なお、粒子径については5〜30mmの範囲から選択すると電極として用いるのに好ましい間隙を備えた多孔質プレートを作製できる。
上記金属粒子は一般に導電性を有しているので図6のように作製した、多孔質プレートはそのまま電極として採用することが可能である。図7に示すように電極を兼ねる導電性の支持部材11の下に上記金属製の多孔質プレートを固定することでメッキ用電極とすることができる。このような電極はメッキ液と接触する面積が極めて大きいので、単にメッキ液に浸漬した状態で用いても高効率なメッキ用電極となる。図7の右側に多孔質プレート10の一部を拡大して示すように各粒子材料の間には無数の隙間が存在している。この隙間をメッキ液が通過するので接触面積が著しく広くなることが容易に理解できる。
また、図8に示すように、中空のフレームの一辺に上記金属製の多孔質プレート10を採用するとノズル型のメッキ用電極とすることができる。このフレーム内に加圧したメッキ液PLを流し込むようにすると、多孔質プレート10の間隙をメッキ液が強制的に通過することになるのでメッキ効率をさらに向上させることができる。
さらに、上記多孔質プレート10と同様の材料を図9に示すようなメッキ液を噴き出すノズルに加工することもできる。図9に示すノズルはメッキ液攪拌用のノズルとして好適に用いることができる。多孔質プレート10は、図9(A)に示すような円筒形状、図9(B)に示すような角柱形状等の所望の形状に成形することも可能である。このように形成したノズルによると、図9(A)及び(B)に示すように、圧力を有して内部に導入されたメッキ液PLを外方へ均一に噴き出させることができる。
そして、このノズルは、アノードボールを収納する電極ケースとして用いることができる。このケースは従来のネット状の電極ケースとは異なり、間隙が極めて小さいので濾過機能が高い。よって、消費され小さくなったアノードボールが外部へ飛び出すという事態を生じない。また、アノードボールが溶解したイオンを図9の如く外方へ均一に噴き出すので、被メッキ材へのメッキを均一に行うことができる。
以下さらに、本発明の好ましいメッキ用電極の実施例を複数示す。
図10は第1実施例のノズル型のメッキ用電極について示した図である。図10(A)はノズル型のメッキ用電極20の全体斜視図、図10(B)は中央での断面を示した図である。このメッキ用電極20は、中空の直方体形状を成すフレーム21の一側面に前述した金属製の多孔質プレート10が嵌め込まれている。フレーム21の上部はメッキ液PLをフレーム21内に流し込むための管路22が設けられている。
このようなノズル型のメッキ用電極20によると、フレーム21内に所定圧を持ったメッキ液PLを導入すると多孔質プレート10の間隙を介して外側へ噴き出すようにすることができる。その際、電極となる多孔質プレート10は、単位体積当たりの表面積が大きいので、広い表面に接触しながらメッキ液が外方へ導かれる。よって、メッキ液へ十分な電気供給ができるため、確実に陽イオン(+)を被メッキ材に付着させることができる。さらにこのときには、メッキ液の攪拌が同時に行われている。よって、メッキの析出を早めることができ、高効率なメッキ電極となる。
図10に示す電極の深さHT及び幅WTは、板状、帯状等の形態を有する被メッキ材に対応するように適宜、設計すればよい。このようなメッキ用電極は、表面積が広いので電極効率が良く、被メッキ材と接近させた状態でのメッキ処理を実行しても均一な厚みを有するメッキが得られる。さらに、被メッキ材の全面に向けメッキ液が噴き出すように構成できるので、メッキ液の攪拌が十分なされ、メッキ槽内に浮遊物が存在していた場合にもメッキ表面への付着を抑制してピットの無いメッキ面を得ることができる。
図11は、前記第1実施例に関連した、第2実施例のノズル型のメッキ用電極について示した図である。図11(A)はノズル型のメッキ用電極25の全体斜視図、図11(B)は中央での断面を示した図である。
本実施例は、第1実施例の電極の変形例で、直方体形状フレームの四方の側面全てに上記金属製の多孔質プレート10−1〜10−4を嵌め込んだメッキ電極である。本実施例の電極では多孔質プレート10が四方にあるので、さらにメッキ液と接触する面積が増加している。よって、電極効率をより向上させたメッキ用電極となる。さらに、メッキ液を四方に向けて均一に噴き出すのでメッキ槽内のメッキ液の攪拌を促進することもできる。ここでは、四方の側面全てに上記金属製多孔質プレート10を採用する例を示しているが、必要に応じて対向する2面、隣接する2面、或いは3面を多孔質プレート10としてもよい。
なお、本第2実施例について示した図11及び、以下でさらに示す実施例の図では、前記第1実施例と同様である部位に同一符号を付すことで、重複する説明については省略する。
つぎの図12も、前記第1実施例に関連した、第3実施例のノズル型のメッキ用電極について示した図である。図12(A)はノズル型のメッキ用電極30の全体斜視図、図12(B)は中央での断面を示した図である。
本実施例も、第1実施例の電極の変形例で、直方体形状フレームの一面に設けた金属製多孔質プレート10のポーラスの形成状態に疎密を持たせたメッキ電極である。本実施例の多孔質プレート10は、中央に疎な状態の多孔質材10Loと、周辺に密な状態の多孔質材10Hiとを並存させた状態に形成している。このような、多孔質プレート10は、例えば図13〜20に示す工程で作製することができる。これらの図を用いて疎密を持たせた多孔質プレートの作製例を説明する。図13で示すように平板状の下型101上に枠型102をセットする。次ぎに、図14で示すように粒径の大きい金属材料と粒径の小さい金属材料とを区切るための中治具103を枠型102内にセットする。図14で示した中治具103はリング形状であるが形状は必要により適宜、変更すればよい。
そして、図15、図16に示すように中治具103の内側と外側に粒径の異なる粒状金属を装填する。ここで示す例は、先に示した図12に対応して、中治具103の外側には密である多孔質材を形成させるために粒径が小さい金属材料105を装填し、103の内側には疎である多孔質材を形成させるために粒径が大きい金属材料106を装填している。勿論、必要により粒径が大きい金属材料106を外側に、粒径が小さい金属材料105を内側としてもよい。この後、図17に示すように、中治具103を取出すと、金属材料105と106とを接触した状態できる。
そして、図18に示すように上記材料105及び106を枠型103に押し込む上型104を載せる。この状態で、図19に示すように加熱炉110内で加熱しながら加圧処理を施す。その後これを冷却して、図20に示すように、下型101、枠型102及び上枠104を外せば、互いに密着し中央に疎な状態の多孔質材10Loと、周辺に密な状態の多孔質材10Hiとを並存させた金属製の多孔質プレート10を得ることができる。
本実施例のメッキ用電極は、被メッキ材に向けて噴き出すメッキ液の状態を調整できるので、被メッキ材の形状等に応じて供給できる。よって、電極効率を向上させつつ、複雑な形状の被メッキ材にも均一なメッキを施すことができる。
なお、図12に示したメッキ電極30は、第1実施例の変形例に相当しており一面のみの多孔質プレート10に粗密がある例を示している。しかし、これに限らず、第2実施例の変形例として四側面に粗密がある多孔質プレート10を用いてもよい。また、四側面の内、選択した面のみに粗密がある多孔質プレート10を用いてもよい。
また、図12で示した多孔質プレート10では、中央部に疎な状態の多孔質材10Loと周辺部に密な状態の多孔質材10Hiを並存させた状態に形成されているが、これに限らず中央部に密な状態の多孔質材10Hiと周辺部に密な状態の多孔質材10Loを並存させた状態に形成してもよい。要するに、多孔質材10の疎と密の配置は、被メッキ材に所望のメッキを施すために適宜、変更すればよい。
さらに、図21から図23では、前述した多孔質プレート10を実際のメッキ用電極に形成した場合の例を複数示している。
図21(A)で示すものは、第1実施例の図10で示した電極と同様の構成を有している。この電極のフレーム21は導電性であり、支持部材を兼ねる電極23に固定されている。よって、部材23で支持した状態で、メッキ液槽に浸漬して使用される。なお、図21(A)のメッキ電極は所定圧のメッキ液PLが導入される管路22が2本を設けたものを例示しているが、3本以上としてもよい。
図21(B)は多孔質プレート10を環状とし、全体を筒状にしたメッキ用電極を示している。先に直方体形状の四面に多孔質プレート10を配設する図11を示したが、このように筒状にすると略全方位に万遍無くメッキ液を噴き出すことができる。この図21(B)で示す電極も、部材23で支持した状態で、メッキ液槽に浸漬して使用される。
図22は、図4で示したセル電極に本発明を適用して改良したメッキ電極について示した図である。図22(A)はセル電極50の正面図、図22(B)は横断面を示した図である。噴き出し部にある電極面に前述した金属製の多孔質プレート10を採用したものである。このセル電極によれば、電極面が多孔質材となっているので、図4に示した従来のセル電極と比較してメッキ液を均一に噴き出すことができるようになる。
さらに、図23(A)で示すものは、第3実施例の図12で示した電極と同様に粗密を有する構成を有している。この電極のフレーム21は導電性であり、支持部材を兼ねる電極23に固定されている。よって、部材23で支持した状態で、メッキ液槽に浸漬して使用される。図23(B)は粗密を有する多孔質プレート10をリング状に形成した場合を例示している。これらの図23で示す電極も、部材23で支持した状態で、メッキ液槽に浸漬して使用される。
図24は、メッキ層内でのメッキ用電極の配置例を示した図である。図24で参照符号APはメッキ用電極、EPは被メッキ材を示している。前述した所から明らかなように、前記多孔質プレート10は広い面積の電極として機能すると共に、メッキ液を外方に噴き出す口としても機能する。そして、例えば図11に示した構成のように、噴き出し面の数も必要により調整できる。
よって、上述した実施例のメッキ電極を用いると、図24のようにメッキ電極APを配置した場合に、電極に設ける多孔質プレート10の数や配置を調整して、メッキ液が効果的に攪拌できるように構成することができる。しかも、各電極は、厚さが均一でピットが無いメッキを被メッキ材EP上に高効率で形成できる。
以上示した実施例に係るメッキ用電極は非溶解性のものである。図25は、所定の圧でメッキ液を内部に導入し、これを噴き出すノズル型の非溶解性のメッキ電極を備えたメッキ装置例を示している。図25において、メッキ装置60ではメッキ槽61内に陽イオンを含んだメッキ液が満たされている。メッキ槽60の中央部にはメッキ処理を受ける被メッキ材APが配置されている。この被メッキ材APの両面に対向するようにノズル型のメッキ電極が配設されている。このメッキ電極として、図10で示した一面に金属製多孔質プレートを設けたメッキ電極10が採用されている。
メッキ槽61の上部でオーバーフローしたメッキ液は、戻り管63を介して陽イオン供給槽65に入り、例えば銅イオンがリッチな状態とされる。そして、メッキ液はメッキ液圧送手段としてのポンプ67によりメッキ電極10の内部に向け圧送される。
上記のようなメッキ装置によれば、高効率にメッキ工程を実行することができ、しかも均一な厚さを有するメッキ面を被メッキ材AP上に形成できる。
以下さらに、電極ケースを用いる溶解型のメッキ電極を、本発明の第4実施例として説明する。第1〜第3実施例では非溶解性の電極の例として、図10から図12に示す構成例を示した。しかし、これらの電極は電極ケースとして活用することもできる。すなわち、先の実施例ではメッキ液中に陽イオンが溶出していたが、これらを電極ケースとし扱いこの中に陽イオンを溶出させる銅、金等のアノードボールを収納すればそのまま溶解性のメッキ用電極とすることができる。なお、上記電極ケースに用いる多孔質材は、粒子径0.1〜30mmの範囲から選択したものを用いて作製しておくことが好ましい。
さらに、図26及び27では、第5実施例に係る改良した電極ケースを用いる溶解性のメッキ電極を示している。図26は外ケースの内側に内ケースを備えた2重構成である。図26(A)は外ケース71が円筒形状の電極70、図26(B)は外ケース71直方体形状の電極80の概要構成を示している。
図26で示すどちらの電極も、内ケース73、83を備え、内ケースと外ケースとの間の空間にアノードボールANが収納されている。
図27は、図26(A)に示した円筒形状の電極70の断面を示した図である。図26(B)に示した外ケース71直方体形状の電極80の断面も略同様である。
上記外ケース71及び内ケース73は共に、メッキ液を透過し得る材料で形成されている。好ましくは、外ケース71及び内ケース73を前述した多孔質材で形成することが好ましい。
そして、外ケース71、内ケース73のいずれか一方が導電性を有していることで、電極ケースとして機能させることができる。よって、例えば外ケース71が前述した金属性の多孔質プレートであれば、内ケース73は導電性を備えない樹脂粒子による多孔質材でもよい。
そして、内ケース73の内部には所定圧のメッキ液PLを導入するようにすると、メッキ液が内部深くまで達し、しかも全方位に向けて均一に流れ出る。よって、銅(Cu)等のアノードボールANに効率良く接触したメッキ液が外ケース71から噴き出されるので十分に陽イオンを含んだメッキ液を送り出すことができる。
この電極を用いると従来においては困難であったアノードボール間にメッキ液を送り込むことができるので電極効率を向上させることができる。また、従来のように小さくなったアノードボールが飛び出すといった事態を招くことも無く、最後までアノードボールを消費できるのでコストの低減を図ることもできる。
図26に示した電極ケースを用いる溶解型のメッキ用電極によっても、被メッキ材の全面に向けメッキ液が噴き出すように構成できるので、メッキ液の攪拌が十分なされ、メッキ槽内に浮遊物が存在していた場合にもメッキ表面への付着を抑制してピットの無いメッキ面を得ることができる。
上記実施例では焼結金属の多孔質プレート10を用いた場合を説明したが、樹脂粒子を用いて多孔質材を形成し、その表面を導電処理した多孔質プレートも同様に採用できる。先に示した図13〜図20では粒径の異なる金属粒子を用いて粗密のある多孔質プレート10を形成する工程を示したが、樹脂粒子を用いた場合も同様に粗密がある多孔質プレートを作製できる。但し、樹脂粒子の表面に導電性を付与するため、予め金属メッキを施した樹脂粒子を加圧加熱するか、多孔質プレートに成形した後に表面に金属メッキを施す処理が必要となる。
以上本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
以上詳述したところから明らかなように、本発明によれば導電性を備えた多孔質材を非溶解型のメッキ用電極として用いることにより、電極効率の向上、メッキ液攪拌を同時に実現して均一なメッキを効率的に行うことができる。
また、このような多孔質材を電極ケースとするとアノードボールの飛び出しを防止しつつ、均一なメッキを効率的に行うことができる溶解型電極を構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
図1は、従来の非溶解性のネット電極の概要を示した図である。
図2は、循環手段を配設したメッキ槽の従来例を示した図である。
図3は、循環手段を配設したメッキ槽の他の従来例を示した図である。
図4は、従来のセル電極について示した図である。
図5は、従来の溶解型の電極について示した図である。
図6は、多孔質な焼結金属を製作する場合の例を示した図である。
図7は、金属製の多孔質プレートをメッキ用電極に形成する様子を示した図である。
図8は、金属製の多孔質プレートをノズル型のメッキ用電極に適用した様子を示した図である。
図9は、金属製の多孔質プレートをメッキ液攪拌用のノズルに構成した場合について示した図である。
図10は、第1実施例のノズル型のメッキ用電極について示した図である。
図11は、第2実施例のノズル型のメッキ用電極について示した図である。
図12は、第3実施例のノズル型のメッキ用電極について示した図である。
図13〜20は、第3実施例の疎密を持たせた多孔質プレートを作製する工程例を示した図である。
図21は、多孔質プレートを実際のメッキ用電極に形成した場合の例を示した図である。
図22は、セル電極に本発明を適用し改良したメッキ用電極とした例を示した図である。
図23は、粗密を有する多孔質プレートを実際のメッキ用電極に形成した場合の例を示した図である。
図24は、本発明のメッキ用電極のメッキ層内での配置例を示した図である。
図25は、ノズル型の非溶解性のメッキ電極を備えたメッキ装置例を示した図である。
図26は、第5実施例の2重構成の電極ケースを用いた溶解性のメッキ用電極を示した図である。
図27は、図26(A)に示した円筒形状の電極の断面を示した図である。Technical field
The present invention relates to a plated electrode using a porous material. More specifically, the present invention relates to a plated electrode in which a porous material is formed using, for example, metal particles or resin particles, conductivity is imparted to at least the surface thereof, and electrode contact efficiency is improved by increasing a contact area with a plating solution. . The present invention also relates to a plating electrode using such a porous material as an electrode case.
Background art
For example, with respect to multilayer printed boards manufactured by plating, demands for higher multilayers, finer wire densities, smaller diameters, and lower costs have become particularly high in recent years. And in through hole plating (THP), which is one of the most important manufacturing processes, the following matters, for example, (1) plating thickness is uniform, and (2) high slinging power is required. (3) Pitless is required at a high level.
Further, even in general metal anti-corrosion plating, decorative plating, and the like, there is a strong demand for complicated shapes and cost reduction, and high-quality plating technology is required at low cost.
Conventionally, as a technique related to a plating electrode that has been used, for example, those shown in FIGS. 1 to 5 are known.
FIG. 1 is a view showing an outline of an insoluble net electrode. This electrode is obtained by suspending a
When the electrode is formed in a net shape as shown in FIG. 1, the contact area per unit volume with the plating solution is increased as compared with a plate-like electrode, so that it is used as one of highly efficient electrodes. In the plating apparatus using the
2 and 3 show a conventional example of a plating tank provided with the above circulating means. In the plating tank shown in FIG. 2, a material to be plated 4 to be plated is disposed between the
FIG. 4 shows a plating electrode called a cell electrode with a built-in stirring nozzle. 4A shows a cross section in the longitudinal direction of the cell electrode, and FIG. 4B shows a cross section of this electrode. This cell electrode has a
Further, FIG. 5 shows a conventional
However, the conventional plating electrodes described above have many problems as described below.
Since the net electrode shown in FIG. 1 is formed by subjecting a metal net material to corrosion resistance and conductive treatment, it is necessary to form the net material intervals (net eyes) large to some extent. Since each net surface functions as an electrode, the plating solution that does not contact the net surface and passes through the eyes of the net does not contribute to the plating process. As described above, although the net electrode has a larger contact area with the plating solution than the plate electrode, it is necessary to further improve the electrode efficiency as compared with the severe plating conditions required in recent years. However, since it is necessary to perform corrosion resistance and conductive processing as described above, there is a limit to reducing the interval between the nets, and there is also a limit to forming the net material itself narrowly. The surface area cannot be increased and there is a limit to improving the production efficiency. Further, there is a limit to improving the production efficiency even if a circulation means for circulating the plating solution is provided as described above.
For this reason, if a certain production amount is to be secured using the net electrode, the plating apparatus becomes larger and the lead time and plating time become longer. As a result, the problem that processing time becomes long arises.
Further, in the cell electrode in which the nozzle is provided in the housing shown in FIG. 4, the electrode itself is increased in size, and it is difficult to control the plating solution flow ejected from the nozzle, resulting in uneven stirring of the jet flow. The
Further, in the electrode using the electrode case shown in FIG. 5, a small anode ball or chip may protrude from the metal net eye. In this way, the small anode ball or the like that jumps out of the eyes of the net adheres to the material to be plated and induces the generation of pits or plating with a rough surface. Furthermore, there is a problem in that the movement of the plating solution inside the case is poor and the electrode efficiency is also deteriorated.
Therefore, the main object of the present invention is to provide an electrode with high electrode efficiency and capable of realizing uniform plating.
Disclosure of the invention
The present invention relates to a novel plating technique in which an electrode is configured using a porous member. As shown in FIGS. 1 and 4, the plating electrode itself is non-dissolvable, and is a non-dissolving type in which metal ions in the plating solution are plated on the material to be plated, and the electrode shown in FIG. 5. In addition, there is a melting type in which an anode ball housed in a case is melted and plated on a material to be plated.
As the non-dissolving type plating electrode, a plate-shaped one in which a non-dissolving material having conductivity at least on the surface is formed porous can be suitably used. Such a porous plate can be produced by heating and pressing a granular material. A desired porous material can be formed by appropriately adjusting the material used for the porous plate, heating conditions, pressurizing conditions, processing time, and the like.
As the granular material, for example, a corrosion-resistant metal material such as titanium, or a metal material having corrosion resistance and conductivity such as gold or platinum can be preferably used. A material produced by heating and pressing using such a metal material is generally called a sintered metal. Titanium is inferior in conductivity, but can be imparted with conductivity by applying a conductive plating such as copper, platinum or iridium on the surface thereof.
Resin particles can also be used as the granular material. In general, since a resin does not have conductivity, conductivity can be imparted by applying a conductive plating such as platinum or iridium to the surface of the resin.
When using titanium particles, resin particles, etc. that need to be plated on the surface to provide conductivity, apply a plating treatment after forming a porous material by heating and pressing. Alternatively, the particles may be plated in advance and then heated and pressurized to form a porous material.
As described above, the porous, non-dissolved and conductive plating electrode has a very large surface area per volume, so that the amount of current that can be flowed in proportion to the surface area can be increased, and the electrode has high electrode efficiency.
Further, by using materials having different particle diameters, it is possible to form a porous material having a relatively large gap and a porous material having a small gap. By adopting such a form, the plating process for the material to be plated can be adjusted. In particular, when irregularities or curved portions exist on the surface of the material to be plated, it is preferable to adjust the supply of the plating solution accordingly, so that this can be dealt with.
The non-soluble plating electrode may be used in the form of being immersed in the plating solution as it is. However, a plating solution pumping means for pumping the plating solution so as to pass through the porous portion of the electrode is added. As a result, the electrode efficiency can be further improved. For example, a hollow frame into which a plating solution is press-fitted is formed, and a form of a nozzle type plating electrode in which the porous electrode is disposed in a part of the frame can be used.
In the case of a dissolution type plating electrode, it is very effective to form the electrode case with the porous material. Since this electrode case has a very small gap compared to the conventional net material, the filtering ability is high. Therefore, it is possible to suppress a situation in which the anode ball that has been consumed and has become smaller jumps out. And if the plating solution which gave the pressure in such an electrode case is introduce | transduced, electrode efficiency can be improved further.
In addition, a form in which an outer case and an inner case are provided as an anode case for housing the anode ball, and the anode ball is disposed between them can be adopted. When at least one of the outer case and the inner case is formed of the aforementioned non-dissolving and conductive porous material, the chance of contact between the plating solution and the anode ball is improved while suppressing the situation where the anode ball jumps out. A soluble plating electrode can be formed. Also in such an anode case, the electrode efficiency can be further improved if the plating solution is pumped toward the inside.
Unlike the case of the conventional net material, the porous material has a small number of formed gaps (openings) and is uniform. Therefore, there is an unprecedented advantage that when the pressurized plating solution passes through the porous material, the plating solution can be ejected in a uniform state.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The porous material used in the present invention can be produced, for example, by the process shown in FIG. 6 (I) to 6 (III) show an example in the case of producing a porous sintered metal. Metal particles having a desired particle diameter are prepared (I), and heated and pressurized (II). The metal particles soften when heated to a predetermined temperature, and have a property of adhering to each other when pressurized. Sintering is performed using this property. By sintering in this way, a porous metal plate as shown in (III) can be obtained. A metal porous plate having innumerable desired gaps can be produced by adjusting the metal particles to be used, the particle diameter, the heating temperature, the applied pressure, and the treatment time. In addition, when the particle diameter is selected from the range of 5 to 30 mm, a porous plate having a preferable gap for use as an electrode can be produced.
Since the metal particles generally have conductivity, the porous plate produced as shown in FIG. 6 can be used as an electrode as it is. As shown in FIG. 7, the metal porous plate is fixed under the
Further, as shown in FIG. 8, when the metal
Furthermore, the same material as the
The nozzle can be used as an electrode case that houses the anode ball. Unlike the conventional net-like electrode case, this case has a very small gap and thus has a high filtering function. Therefore, a situation in which the anode ball that has been consumed and reduced jumps out does not occur. Further, since the ions dissolved in the anode ball are uniformly ejected outward as shown in FIG. 9, plating on the material to be plated can be performed uniformly.
Hereinafter, a plurality of preferred embodiments of the electrode for plating of the present invention will be shown.
FIG. 10 is a view showing the nozzle type plating electrode of the first embodiment. FIG. 10A is an overall perspective view of the nozzle-
According to such a nozzle-
The depth HT and the width WT of the electrode shown in FIG. 10 may be appropriately designed so as to correspond to the material to be plated having a plate shape, a belt shape, or the like. Since such a plating electrode has a large surface area, the electrode efficiency is good, and a plating having a uniform thickness can be obtained even when the plating process is performed in the state of being close to the material to be plated. Furthermore, since the plating solution can be sprayed toward the entire surface of the material to be plated, the plating solution is sufficiently agitated to prevent adhesion to the plating surface even when there are floating substances in the plating tank. A plated surface without pits can be obtained.
FIG. 11 is a diagram showing a nozzle-type plating electrode of the second embodiment related to the first embodiment. 11A is an overall perspective view of the nozzle-
This embodiment is a modification of the electrode of the first embodiment, and is a plating electrode in which the metal porous plates 10-1 to 10-4 are fitted on all four side surfaces of a rectangular parallelepiped frame. In the electrode of the present embodiment, since the
In addition, in FIG. 11 shown about this 2nd Example, and the figure of the Example further shown below, the same code | symbol is attached | subjected to the site | part similar to the said 1st Example, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
FIG. 12 is also a view showing the nozzle type plating electrode of the third embodiment related to the first embodiment. 12A is an overall perspective view of the nozzle-
This embodiment is also a modification of the electrode of the first embodiment, and is a plated electrode in which the porous formation state of the metal
Then, as shown in FIGS. 15 and 16, granular metals having different particle diameters are loaded inside and outside the
Then, as shown in FIG. 18, the
The plating electrode of this embodiment can be adjusted according to the shape of the material to be plated and the like because the state of the plating solution sprayed toward the material to be plated can be adjusted. Therefore, uniform plating can be applied to a material to be plated having a complicated shape while improving electrode efficiency.
The plating
Further, in the
Further, FIGS. 21 to 23 show a plurality of examples when the above-described
21A has the same configuration as the electrode shown in FIG. 10 of the first embodiment. The
FIG. 21B shows a plating electrode in which the
FIG. 22 is a view showing a plated electrode improved by applying the present invention to the cell electrode shown in FIG. 22A is a front view of the
Further, the structure shown in FIG. 23A has a structure having a coarse and dense structure, like the electrode shown in FIG. 12 of the third embodiment. The
FIG. 24 is a diagram showing an example of the arrangement of plating electrodes in the plating layer. In FIG. 24, reference symbol AP indicates an electrode for plating, and EP indicates a material to be plated. As is apparent from the above, the
Therefore, when the plating electrode of the above-described embodiment is used, when the plating electrode AP is arranged as shown in FIG. 24, the number and arrangement of the
The plating electrode according to the embodiment described above is insoluble. FIG. 25 shows an example of a plating apparatus provided with a nozzle-type non-dissolvable plating electrode that introduces a plating solution into the interior at a predetermined pressure and ejects the plating solution. In FIG. 25, in the
The plating solution overflowed from the upper part of the
According to the above plating apparatus, a plating process can be performed with high efficiency, and a plating surface having a uniform thickness can be formed on the material to be plated AP.
Hereinafter, a dissolution type plating electrode using an electrode case will be described as a fourth embodiment of the present invention. In the first to third embodiments, the configuration examples shown in FIGS. 10 to 12 are shown as examples of insoluble electrodes. However, these electrodes can also be used as an electrode case. That is, in the previous embodiment, the cation was eluted in the plating solution. However, if these are treated as electrode cases and an anode ball such as copper or gold that elutes the cation is accommodated in this case, the plating solution is dissolved as it is. Electrode. The porous material used for the electrode case is preferably prepared using a material selected from a particle diameter range of 0.1 to 30 mm.
Further, FIGS. 26 and 27 show a soluble plating electrode using the improved electrode case according to the fifth embodiment. FIG. 26 shows a double structure in which an inner case is provided inside an outer case. 26A shows a schematic configuration of an
Each of the electrodes shown in FIG. 26 includes
FIG. 27 is a view showing a cross section of the
Both the
And since either one of the
If the plating solution PL having a predetermined pressure is introduced into the
When this electrode is used, the plating solution can be sent between the anode balls, which has been difficult in the prior art, so that the electrode efficiency can be improved. Moreover, the anode ball can be consumed to the end without causing a situation in which the anode ball that has become smaller as in the prior art is popped out, so that the cost can be reduced.
The melting type plating electrode using the electrode case shown in FIG. 26 can also be configured such that the plating solution is ejected toward the entire surface of the material to be plated, so that the plating solution is sufficiently agitated and floating matter is left in the plating tank. Even if it exists, it is possible to suppress the adhesion to the plating surface and obtain a plated surface without pits.
Although the case where the sintered metal
Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to such specific embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. Is possible.
As is apparent from the above detailed description, according to the present invention, by using a porous material having conductivity as a non-dissolving type plating electrode, improvement in electrode efficiency and stirring of the plating solution can be realized at the same time. Uniform plating can be performed efficiently.
Further, when such a porous material is used as an electrode case, it is possible to constitute a dissolution type electrode capable of efficiently performing uniform plating while preventing the anode ball from jumping out.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an outline of a conventional insoluble net electrode.
FIG. 2 is a view showing a conventional example of a plating tank provided with a circulation means.
FIG. 3 is a view showing another conventional example of a plating tank provided with a circulation means.
FIG. 4 is a diagram showing a conventional cell electrode.
FIG. 5 is a view showing a conventional dissolution type electrode.
FIG. 6 is a diagram showing an example of manufacturing a porous sintered metal.
FIG. 7 is a diagram showing how a metal porous plate is formed on a plating electrode.
FIG. 8 is a diagram showing a state in which a metal porous plate is applied to a nozzle-type plating electrode.
FIG. 9 is a diagram showing a case in which a metal porous plate is configured as a nozzle for stirring a plating solution.
FIG. 10 is a view showing the nozzle-type plating electrode of the first embodiment.
FIG. 11 is a view showing a nozzle-type plating electrode of the second embodiment.
FIG. 12 is a view showing the nozzle-type plating electrode of the third embodiment.
13 to 20 are views showing an example of a process for producing a porous plate having a density according to the third embodiment.
FIG. 21 is a diagram showing an example in which a porous plate is formed on an actual plating electrode.
FIG. 22 is a diagram showing an example of a plating electrode improved by applying the present invention to a cell electrode.
FIG. 23 is a view showing an example in which a porous plate having coarse and dense is formed on an actual plating electrode.
FIG. 24 is a view showing an arrangement example of the plating electrode of the present invention in the plating layer.
FIG. 25 is a view showing an example of a plating apparatus provided with a nozzle-type insoluble plating electrode.
FIG. 26 is a diagram showing a soluble plating electrode using the double-structure electrode case of the fifth embodiment.
FIG. 27 is a view showing a cross section of the cylindrical electrode shown in FIG.
Claims (2)
該電極ケース内に収納したアノードボールとを含むメッキ用電極;及び
前記電極ケース内にメッキ液を圧送するメッキ液圧送手段;
を備えたメッキ装置。At least the surface formed by heating and pressurizing so that a part with a sparse state and a part with a dense gap coexist using a granular material having a particle diameter of 5 to 30 mm. An electrode case formed of a porous material made of a sintered metal having conductivity;
A plating electrode including an anode ball housed in the electrode case; and a plating solution pressure feeding means for feeding a plating solution into the electrode case;
Plating equipment with
前記内ケース及び外ケースの少なくとも一方を、粒子径が5〜30mmの粒状の材料として異なる粒子径のものを用い、間隙の状態が疎である部分と密である部分とが併存するように、加熱及び加圧して形成した、少なくとも表面に導電性を有する焼結金属よりなる多孔質な材料で形成したメッキ用電極;並びに
前記内ケース内にメッキ液を圧送するメッキ液圧送手段;
を備えたメッキ装置。A plating electrode having an anode case for housing an anode ball between an inner case and an outer case through which a plating solution can pass,
Using at least one of the inner case and the outer case as a granular material having a particle size of 5 to 30 mm and having a different particle size, so that a portion where the state of the gap is sparse and a portion where the gap is dense coexist, An electrode for plating formed of a porous material made of sintered metal having conductivity at least on the surface formed by heating and pressurizing; and a plating solution pumping means for pumping a plating solution into the inner case;
Plating equipment with
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