JP4416808B2 - 無電解メッキ装置及び無電解メッキ方法 - Google Patents

Description

本発明は、無電解メッキ装置及び無電解メッキ方法（Ａｐｐａｒａｔｕｓ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｅｌｅｃｔｒｏｌｅｓｓ ｐｌａｔｉｎｇ）に関する。

無電解メッキ（ｅｌｅｃｔｒｏｌｅｓｓ ｐｌａｔｉｎｇ）とは、電気を使用しないで化学反応を経て行われるメッキ方式を称する。一般的にメッキは電気を用いて行われる電解メッキを用いる場合が多いが、エポキシ（ｅｐｏｘｙ）やプラスチック類などのようなものには電気が通らないので電解メッキを行うことができない。このような場合、無電解メッキを用いてメッキをすることになる。無電解メッキ方式は、普通、（１）還元メッキ方式と（２）置換メッキ方式に分けられる。

還元メッキ方式とは、還元反応により金属が析出されるメッキ方式であり、置換メッキ方式とは、酸化/還元力の差を用いるメッキ方式である。置換メッキ方式の代表的な例としてはニッケル（Ｎｉ）／金（Ａｕ）メッキがある。

このような無電解メッキ方式は、印刷回路基板の製造において表面処理を行う一つの方法として適用できる。例えば、印刷回路基板の銅層に無電解ニッケルを約５ミクロンほどメッキし、０．０３ミクロンほどの金を無電解方式でニッケルの上にメッキすることにより印刷回路基板の表面処理をすることができる。

しかし、このように印刷回路基板に無電解ニッケルをメッキすることにおいて、ニッケルメッキ層の信頼性の不良が問題点として提起されている。不均一なメッキ条件によりニッケルメッキ層の信頼性が低下された場合、ニッケルメッキの後置換反応を用いて金メッキ層を形成する過程にて局部的なニッケル過置換が発生して金メッキ層の厚みを過剰管理することになり、これにより材料費の損失という問題が発生する。

図１は、従来技術による無電解メッキ装置を示す斜視図である。 図１を参照して、従来の無電解メッキ装置の作動に対して説明する。

メッキ液が二つのパイプ３０を介してメッキ槽１０の底に向かって噴射されると、メッキ液がバスケット（ｂａｓｋｅｔ）２０の内部に位置する基板（図示せず）にニッケルイオンを供給し、遮蔽膜５０を経て補助槽７０に向かって流出される。補助槽７０に向かって流出されるメッキ液は、メッキ槽１０の側面に位置する表面温度１１０℃の熱交換器４０を介してエネルギーの供給を受ける。

エネルギーを受けたメッキ液は、補助槽７０の排出口７２を介して流出されて、循環構造を経て再びパイプ３０に移動される。一方、熱交換器４０に隣接した位置には、熱拡散のためにエアブロア（Ａｉｒ ｂｌｏｗｅｒ）６０が設置される。

このような構造により作動する無電解メッキ装置においては、メッキ槽内の不合理な構造/運転条件によりメッキ条件の偏差が発生するが、側面に位置する熱交換器及びノズル近傍の温度が周辺に比して高いので偏差が発生した。

また、メッキ槽の底を向かって噴射されるノズルの構造上渦流が発生されて、これにより基板近傍のメッキ液の速度及び温度偏差が発生した。

これだけではなく、メッキ液が補助槽に流出されながらエネルギーの供給を受けて循環するので温度の損失が大きくて、熱交換器の表面温度を１１０℃以上に稼動しないと基板近傍におけるメッキ工程に必要な温度である８０℃を維持することができないし、熱交換器近傍の高い温度によりメッキ液の分解可能性が高いという問題があった。

よって、メッキ条件を均一化してメッキ層の信頼性を向上できる方法に対する必要性が提示されている。

本発明は、メッキ槽の構造を変更することにより、メッキ条件を均一化することができる無電解メッキ装置及び無電解メッキ方法を提供する。

本発明の一実施形態によれば、メッキ槽と、メッキ槽の底面に隣接するように配置される熱交換器と、熱交換器に隣接するように配置されてメッキ槽の内部にメッキ液を供給する供給部と、メッキ槽の内部に配置されてメッキ対象物を収容するバスケットと、を含む無電解メッキ装置が提供される。

メッキ槽の内部に供給されたメッキ液を供給部に再供給する循環部が追加に形成されることができる。

供給部は、熱交換器に向かってメッキ液を供給することができ、熱交換器の一端部に隣接するように配置されることができる。

一方、熱交換器は板形状からなり、供給部から供給されるメッキ液は熱交換器の面に沿って移動するようにできる。

供給部は複数のノズル部からなってもよい。例えば、熱交換器の上面に隣接して配置される第１ノズル部と、熱交換器の下面に隣接して配置される第２ノズル部からなるが、第１ノズル部から供給されるメッキ液は熱交換器の上面に沿って移動し、第２ノズル部から供給されるメッキ液は熱交換器の下面に沿って移動することができる。

熱交換器の表面温度は、９０℃ないし１００℃であってもよい。

本発明の他の実施形態によれば、対象物にメッキ液を提供して無電解メッキする方法であって、メッキ槽に対象物を提供する段階と、メッキ槽の底面からメッキ液を供給する段階と、メッキ液に熱を供給する段階と、及び熱が供給されたメッキ液を対象物に提供する段階と、を含む無電解メッキ方法が提供される。

熱の供給はメッキ槽の底面に配置される熱交換器により行われることができ、メッキ液は熱交換器に向かって供給できる。

メッキ液の供給は、熱交換器の上面に隣接するように配置される第１ノズル部と、熱交換器の下面に隣接するように配置される第２ノズル部を介して行われることができ、第１ノズル部から供給されるメッキ液は熱交換器の上面に沿って移動し、第２ノズル部から供給されるメッキ液は熱交換器の下面に沿って移動するようにすることができる。

上記した以外の他の実施形態、特徴、利点が以下の図面、特許請求の範囲及び発明の詳細な説明により明確になるだろう。

本発明の好ましい実施例によれば、熱交換器の位置をメッキ槽の底に位置させ、メッキ液の噴射方向を熱交換器に向かうようにすることで、メッキ条件を均一化でき、メッキ層の信頼性を向上させることができる。

以下、本発明による無電解メッキ装置及び無電解メッキ方法の好ましい実施例を添付図面を参照して詳しく説明するが、添付図面を参照して説明することにおいて、同一であるか対応する構成要素は同一な図面番号を付与し、これに対する重複される説明は略する。

図２は、本発明の第１実施例による無電解メッキ装置を示す斜視図である。図２を参照すると、メッキ槽１１０、溝を具備した隔壁１１２、バスケット１２０ａ及び１２０ｂ、供給部１３０、第１ノズル部１３１、第２ノズル部１３２、ノズル１３１a及び１３２a、熱交換器１４０、補助槽１７０、流出口１７２が示されている。

メッキ槽１１０はメッキ液を収容してメッキが行われる空間である。メッキ槽１１０の内部にはバスケット１２０ａ及び１２０ｂ、供給部１３０、熱交換器１４０など、上記した多くの構成要素が配置できる。

バスケット１２０ａ及び１２０ｂは、基板（図示せず）のようなメッキ対象物を収容するための手段である。図２には二つのバスケット１２０ａ及び１２０ｂが示されているが、バスケット１２０ａ及び１２０ｂの個数や形状はメッキ対象物に応じて多様に変更できる。

供給部１３０は、メッキ槽１１０の内部にメッキ液を供給する手段である。図２には供給部１３０として第１ノズル部１３１及び第２ノズル部１３２を提示した。供給部１３０として複数個のノズル部を用いることで、供給されるメッキ液の量、供給方向などを調節できる。このような供給部１３０は、メッキ槽１１０の内部の底面に配置されてメッキ液を供給することができる。

一方、供給部１３０から供給されるメッキ液に熱を供給するために、熱交換器１４０が供給部１３０に隣接するようにメッキ槽１１０の底面に配置されてもよい。熱交換器１４０はメッキ槽１１０の内部に供給されるメッキ液がメッキ工程に適正な温度となるようにメッキ液に熱を供給するための手段である。

このような熱交換器１４０が、供給部１３０に隣接するようにメッキ槽１１０の内部の底面に配置されることで、メッキ槽１１０の内部に供給されるメッキ液に直接熱を供給できるようになり、その結果、作動の効率を高めることができる。

また、メッキ液がメッキ工程に適正な温度となるように熱交換器１４０の表面温度を過度に高く設定する必要がなくなり、熱交換器１４０の近傍より発生し得るメッキ液の分解も防止できるようになる。

例えば、熱交換器１４０から熱を受けたメッキ液がメッキ対象物である基板（図示せず）の近傍においてメッキ工程の適正な温度である８０℃を維持できるように、熱交換器１４０の表面温度を９０℃ないし１００℃に設定することができる。

９０℃より低い温度に設定すると、メッキ液が基板の近傍において８０℃を維持することができなくなるのでメッキ工程が円滑に行われにくく、１００℃より高い温度に設定すると、熱交換器１４０の近傍においてメッキ液が分解される問題が発生し得るからである。

一方、供給部１３０は熱交換器１４０に向かってメッキ液を供給してもよい。熱交換器１４０に向かって直接メッキ液を供給することで、メッキ液が熱交換器１４０からより効率的に熱の供給を受けるようにするためである。

図２を参照して説明すると、供給部１３０が熱交換器１４０の側面から板形状の熱交換器１４０に向かってメッキ液を供給することで、メッキ液が熱交換器１４０の面に沿って移動できるようになり、メッキ液が熱交換器１４０と接触できる機会がより多くなる。その結果、熱交換器１４０からメッキ液への熱の伝達が効率的になされることになる。

それだけではなく、図３に示すように、第１ノズル部２３１と第２ノズル部２３２を含む供給部２３０が熱交換器１４０の上面から熱交換器１４０の面に垂直した方向にメッキ液を供給することもできる。図３の矢印はメッキ液の供給方向を示す。

その他にも、熱交換器に向かってメッキ液を直接供給する方法及びこれのための供給部の配置などを必要によって多様に変更することができる。

一方、供給部１３０として複数個のノズル部を用いる場合、図２に示されているように、第１ノズル部１３１は熱交換器１４０の上面に隣接するように配置し、第２ノズル部１３２は熱交換器１４０の下面に隣接するように配置して、それぞれ熱交換器１４０に向かって熱交換器１４０の面と平行な方向にメッキ液を供給することができる。図２の矢印はメッキ液の供給方向を示す。

これにより、第１ノズル部１３１により供給されたメッキ液は熱交換器１４０の上面に沿って移動できるようになり、第２ノズル部１３２により供給されたメッキ液は熱交換器１４０の下面に沿って移動できるようになるので熱伝達の効率を極大化させることができる。

一方、メッキ工程を行ったメッキ液のリサイクルのために、循環部を設置することができる。図２を参照すると、新しいメッキ液がメッキ槽１１０の底面にある供給部１３０を介して供給されるので、メッキ工程を行ったメッキ液は相対的にメッキ槽１１０の上部に移動することになる。

以後、メッキ液がメッキ槽１１０の内部にいっぱいになれば、メッキ槽１１０の上部のメッキ液はメッキ槽１１０の上部の一側面に形成されている、溝を具備した隔壁１１２により補助槽１７０に流れることになる。補助槽１７０に供給されたメッキ液は流出口１７２を介して流出され、流出されたメッキ液はパイプなどを介して供給部１３０に供給されて、再びメッキ工程に使用できる。

このような循環過程を経る間に、メッキ液に含まれている不純物などを除去するために再処理工程が行われることもできる。

次に、本発明の他の実施形態による無電解メッキ方法に対して図４を参照して説明する。図４は、本発明の他の実施形態による無電解メッキ方法を示す流れ図である。

先ず、段階Ｓ１０で、メッキ槽１１０に対象物を提供する。対象物はメッキ槽１１０に直接提供されてもよいし、対象物が供給部１３０、または熱交換器１４０などと接触されることを防止するために、メッキ槽１１０の内部のバスケット１２０ａ及び１２０ｂに収容されてメッキ槽１１０に提供されてもよい。メッキ槽１１０に対象物が提供される前にメッキ槽１１０の内部に所定のメッキ液が入っていることもよい。

次に段階Ｓ２０で、メッキ槽１１０の底面からメッキ液を供給し、段階Ｓ３０で、供給されたメッキ液に熱を供給する。メッキ液の供給と熱の供給は、上記の説明のように無電解メッキ装置の供給部１３０と熱交換器１４０により行われることができる。すなわち、図２に示されているように、メッキ槽１１０の底面に熱交換器１４０を配置し、熱交換器１４０の側面に供給部１３０を配置した後、熱交換器１４０に向かってメッキ液を供給することができる。

このようにメッキ槽１１０の内部に供給されるメッキ液に、メッキ工程を行う前に直接熱を供給することで熱効率を高めることができる。また、メッキ液がメッキ工程における適正な温度となるように熱交換器１４０の表面温度を過度に高く設定する必要がなくなり、熱交換器１４０の近傍から発生し得るメッキ液の分解も防止できるようになる。

例えば、熱交換器１４０から熱を受けたメッキ液が、メッキ対象物である基板の近傍にてメッキ工程に適正な温度である８０℃を維持できるように熱交換器１４０の表面温度を９０℃ないし１００℃に設定できることは上記の説明と同様である。

また、メッキ液を熱交換器１４０に向かって供給してもよい。熱交換器１４０に向かって直接メッキ液を供給することで、メッキ液が熱交換器１４０からより効率的に熱の供給を受けるようにするためである。

図２に示されているように、供給部１３０が熱交換器１４０の側面から板形状の熱交換器１４０に向かってメッキ液を供給することにより、メッキ液が熱交換器１４０の面に沿って移動できるようになり、熱交換器１４０からメッキ液への熱の伝達が効率的になされることは上記の説明と同様である。

段階Ｓ４０で、上記のように熱を受けたメッキ液を対象物に提供することで無電解メッキを行うことができる。

以上、本発明の好ましい実施例による無電解メッキ装置と無電解メッキ方法に対して説明したが、上記の実施例の以外にも多くの実施例が本発明の特許請求の範囲内に存在する。

従来技術による無電解メッキ装置を示す斜視図である。 本発明の第１実施例による無電解メッキ装置を示す斜視図である。 本発明の第２実施例による無電解メッキ装置を示す斜視図である。 本発明の他の実施形態による無電解メッキ方法を示す流れ図である。

符号の説明

１１０ メッキ槽
１２０ａ、１２０ｂ バスケット
１３０、２３０ 供給部
１３１、２３１ 第１ノズル部
１３２、２３２ 第２ノズル部
１４０ 熱交換器
１７０ 補助槽

Claims (7)

1. メッキ槽と、
   前記メッキ槽の底面に隣接するように配置される熱交換器と、
   前記熱交換器に隣接するように配置されて前記熱交換器に向かってメッキ液を供給する供給部と
   を含み、
   前記熱交換器は板形状からなり、
   前記供給部は前記熱交換器の上面に隣接して配置される第１ノズル部と、前記熱交換器の下面に隣接して配置される第２ノズル部を含み、
   前記第１ノズル部から供給されるメッキ液は前記熱交換器の上面に沿って移動し、前記第２ノズル部から供給されるメッキ液は前記熱交換器の下面に沿って移動することを特徴とする無電解メッキ装置。
2. 前記メッキ槽の内部に供給されたメッキ液を前記供給部に再供給する循環部をさらに含む請求項１に記載の無電解メッキ装置。
3. 前記メッキ槽の内部に配置されてメッキ対象物を収容するバスケットをさらに含むことを特徴とする請求項１または２に記載の無電解メッキ装置。
4. 前記供給部は、前記熱交換器の一端部に隣接するように配置されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の無電解メッキ装置。
5. 前記熱交換器の表面温度は、９０℃ないし１００℃であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の無電解メッキ装置。
6. 対象物にメッキ液を提供して無電解メッキを行う方法であって、
   メッキ槽に前記対象物を提供する段階と、
   前記メッキ槽の底面から前記メッキ液を供給する段階と、
   前記メッキ槽の底面に配置される熱交換器により前記メッキ液に熱を供給する段階と、
   及び
   熱の供給を受けた前記メッキ液を前記対象物に提供する段階と、
   を含み、
   前記メッキ液の供給は、
   前記熱交換器の上面に隣接するように配置される第１ノズル部と、前記熱交換器の下面に隣接するように配置される第２ノズル部により行われ、
   前記第１ノズル部から供給されるメッキ液は前記熱交換器の上面に沿って移動し、前記第２ノズル部から供給されるメッキ液は前記熱交換器の下面に沿って移動することを特徴とする無電解メッキ方法。
7. 前記熱交換器の表面温度は９０℃ないし１００℃であることを特徴とする請求項６に記載の無電解メッキ方法。