JP4457963B2 - バレルめっき装置 - Google Patents

Description

本発明は、被めっき物群をめっき液中で攪拌しながらめっき処理を行うバレルめっき装置に関する。

上述した分野に関連する技術として、例えば特許文献１に記載の電解バレルめっき装置がある。この従来の電解バレルめっき装置は、被めっき物である無数の電子部品とめっき液とを収容する回転自在なドラムを有し、このドラムの中心に配置されたセンタ棒には、当該センタ棒から斜め下方に延在するドロップ型のカソード電極が固定されている。
特開平９−１３７２９５号公報

しかしながら、上述したような従来の電解バレルめっき装置においては、以下の問題点が存在する。特許文献１に記載のバレルめっき装置では、ドラムが回転するのに対して、カソード電極は固定（静止）しているため、カソード電極自体によってドラム内の被めっき物群の流動が阻害され、カソード電極の表面付近に被めっき物の流動速度が低くなる領域が生じる。被めっき物の流動速度が低くなる領域では、被めっき物が滞留し易くなる。このため、流動速度が低く滞留している被めっき物がカソード電極の表面に接していると、当該カソード電極と被めっき物とにわたってめっきが形成され、被めっき物がカソード電極に付着してしまう。このような被めっき物の付着が生じると、カソード電極の表面付近での被めっき物の流動が一層阻害され、更なる被めっき物の付着が助長される。そして、かかる被めっき物の付着の進行により、ドラム内のめっき条件が変化してしまう結果、被めっき物個体間のめっき厚ばらつきが増大するおそれがある。

本発明は上記課題の解決のためになされたものであり、カソード電極表面への被めっき物の付着を低減させることができるバレルめっき装置を提供することを目的とする。

上記課題の解決のため、本発明に係るバレルめっき装置は、被めっき物群をめっき液中で攪拌しながらめっき処理を行うバレルめっき装置であって、めっき液を貯留するめっき槽と、被めっき物群を収容すると共に、めっき槽内に回転自在に設けられるバレルと、めっき槽内に配置されたアノード電極と、バレルの回転軸線方向に突出するようにバレル内に配置された棒状のカソード電極とを備え、カソード電極は、該カソード電極の中心軸回りに回転自在に設けられていることを特徴としている。

このバレルめっき装置では、バレル内に配置されるカソード電極がバレルの回転軸線方向に棒状に突出すると共に、軸回りに回転自在に設けられている。つまり、このバレルめっき装置では、バレルの回転とは独立に、バレル内でカソード電極を回転させることができる。これにより、バレル内で攪拌される被めっき物群とカソード電極表面との相対的な速度が高められるので、カソード電極と被めっき物とにわたるめっき形成が抑えられ、カソード電極表面への被めっき物の付着を低減させることができる。この結果、バレル内のめっき条件を変化させてしまうことも殆どなく、被めっき物個体間のめっき厚ばらつきを低減できる。さらには、カソード電極自体の回転によって、めっき液からカソード電極表面に析出する金属膜の膜厚が均一化されるので、カソード電極の断面形状が変化しにくい。したがって、長時間にわたってめっき処理を行った場合でも、めっき条件の変化を極力抑えることができる。

また、カソード電極は、断面円形状をなしていることが好ましい。この場合、カソード電極表面に金属膜が析出しても、カソード電極の断面形状がより変化しにくくなり、めっき条件の変化をより抑えることができる。

また、カソード電極は、断面楕円形状をなしていることが好ましい。かかる形状により、バレル内での被めっき物群の攪拌効率の向上が図られる。この結果、被めっき物個体間のめっき厚ばらつきをより低減させることが可能となる。

また、カソード電極は、バレル内に複数配置され、複数のカソード電極のうち、少なくとも一つは軸回りに回転自在に設けられていることが好ましい。このように、カソード電極をバレル内に複数配置することで、被めっき物群の攪拌効率を一層向上させることができる。また、このカソード電極のうちの少なくとも一つを軸回りに回転自在とすることで、攪拌効率の向上に加えて、カソード電極表面への被めっき物の付着を低減させることができる。

以上説明したように、本発明に係るバレルめっき装置では、カソード電極表面への被めっき物の付着を低減させることができる。

以下図面を参照しながら、本発明に係るバレルめっき装置の好適な実施形態について説明する。

図１は、本発明に係るバレルめっき装置の一実施形態を示す断面図である。図１に示すように、バレルめっき装置１は、めっき液２を貯留するめっき槽３と、被めっき物である電子部品群４を収容するバレル６と、アノード電極７及びカソード電極８とを備え、電子部品群４をめっき液２中で攪拌しながらめっき処理を行う装置として構成されている。

めっき槽３は、例えば絶縁樹脂によって直方体形状に形成され、上部が開口した有底容器である。このめっき槽３の内部は、めっき液２で満たされている。また、めっき槽３の外側には、バレル６に回転力を付与するための駆動部９が設置されている。この駆動部９の駆動軸１０は、めっき槽３の側壁３ａの下部を貫通してめっき槽３内に突出し、駆動軸１０の先端には駆動スプロケット１１が装着されている。

さらに、めっき槽３の底部には、直方体形状の基台１２が設けられており、めっき槽３の内側部には、左右一対の台座１３ａ，１３ｂが基台１２よりも上側でそれぞれ固定されている。基台１２の上面には、板状のアノード電極７が配置されている。このアノード電極７の端部から延びるリード線１４は、台座１３ａの内部を通ってめっき槽３の上方に引き出され、めっき槽３の外部に配置された整流器１６に接続されている。また、台座１３ａ，１３ｂには、めっき槽３内でバレル６を支持するための支持枠体１７が組み上げられている。この支持枠体１７は、台座１３ａ，１３ｂにそれぞれ立設される絶縁性の側板１８ａ，１８ｂと、めっき液２の液面から突出する側板１８ａ，１８ｂの上部間を連結する連結棒１９とによって構成されている。この側板１８ｂの略中央には、めっき槽３の内側に向かって水平に延在する固定軸２０の基端が固定されている。そして、固定軸２０の先端には、絶縁被覆が施された肉厚の固定円盤２１が鉛直に固定されている。

一方、バレル６は、絶縁樹脂によって形成され、側板１８ａ，１８ｂの間で水平に配置されている。このバレル６は、図１及び図２に示すように、有底の略円筒形状に形成されたバレル基部２２と、有底の六角柱状に形成された攪拌部２３とによって構成され、バレル基部２２の開口端部２２ａに攪拌部２３の開口端部２３ａが着脱自在に嵌め込まれている。また、バレル基部２２の底部２２ｂには、駆動スプロケット１１と噛合して固定軸２０の周りに回転する従動スプロケット２４が固定され、攪拌部２３の底部２３ｂの中央には、固定軸２０と同軸をなして側板１８ａに取り付けられた回転軸２６の先端が固定されている。したがって、バレル６は、駆動部９の駆動に伴う駆動スプロケット１１と従動スプロケット２４との協働により、固定軸２０及び回転軸２６に沿う回転軸線Ｌを中心として固定円盤２１の周りに回転可能となっている。

また、バレル基部２２の底部２２ｂの中央には固定軸２０が貫通しており、固定軸２０の先端に固定された固定円盤２１は、バレル基部２２の開口端部２２ａを液密に塞いでいる。これにより、バレル６の内部は固定円盤２１によって２つの空間に仕切られている。すなわち、バレル基部２２の内側には、後述するカソード電極駆動機構３０を収容する収容空間Ｓ１が形成され、攪拌部２３の内側には、電子部品群４を収容する収容空間Ｓ２が形成されている。さらに、攪拌部２３の各側面部２３ｃの中央には、絶縁樹脂によってメッシュ状に形成された窓部２７がそれぞれ形成されている（図４参照）。各窓部２７は、収容空間Ｓ２内の電子部品群４を外部に通さないようにブロックする一方、めっき槽３から収容空間Ｓ２内にめっき液２を流入させるようになっている。

また、バレル６の内部には、断面円形の棒状に形成されたカソード電極８が水平に配置されている。このカソード電極８は、固定円盤２１の下部に設けられた挿入孔２１ａに通されており、カソード電極８の基端側は収容空間Ｓ１内に位置し、カソード電極８の先端側は収容空間Ｓ２内に突出して攪拌部２３の底部２３ｂの近傍まで延在している。そして、カソード電極８の基端側から延びるリード線２８は、固定軸２０及び側板１８ｂの内部を通ってめっき槽３の上方に引き出され、めっき槽３の外部で整流器１６に接続されている。

さらに、カソード電極８の基端側には、図１に示すように、カソード電極駆動機構３０が設けられている。このカソード電極駆動機構３０は、収容空間Ｓ１内に収容された第1のスプロケット３１及び第２のスプロケット３２によって構成されている。第1のスプロケット３１は、バレル基部２２の底部２２ｂの中央に設けられ、バレル基部２２と一体的に固定軸２０の周りに回転する。また、第２のスプロケット３２は、カソード電極８の基端に同心に設けられ、第1のスプロケット３１に噛合している。そして、このカソード電極駆動機構３０は、駆動部９によってバレル基部２２が回転すると、第1のスプロケット３１及び第２のスプロケット３２の協働により、バレル６の回転方向と反対の方向にカソード電極８を回転させる。

なお、バレル６の収容空間Ｓ２に収容される電子部品群４の個体について、図３に例示する。図３に示す電子部品３３は、導電パターンが形成されたセラミック層を積層してなる本体部３３ａと、この本体部３３ａの両端にそれぞれ形成された外部電極３３ｂ，３３ｂとからなる、いわゆる積層型電子部品である。かかる電子部品３３としては、チップコンデンサ、チップバリスタ、チップインダクタ、チップビーズなどが挙げられる。

続いて、上述した構成を有するバレルめっき装置１の動作について説明する。

バレルめっき装置１を用いてめっき処理を行う場合、まず、バレル６の収容空間Ｓ２内に被めっき物である電子部品群４を収容し、このバレル６をめっき槽３内にセットする。このとき、めっき槽３に貯留されためっき液は、メッシュ状の窓部２７を通して収容空間Ｓ２内に流入し、電子部品群４がめっき液２に浸される。この状態で、アノード電極７及びカソード電極８に給電を行うと、めっき液２中の金属イオンがアノード電極７側からカソード電極８側に引き寄せられ、カソード電極８の表面にめっき金属が析出する。そして、このカソード電極８の表面と電子部品３３の外部電極３３ｂ，３３ｂとが接触して導通することにより、めっき金属が外部電極３３ｂ，３３ｂの表面を被膜する。また、アノード電極７及びカソード電極８への給電と共に駆動部９を駆動させると、図４に示すように、駆動スプロケット１１及び従動スプロケット２４の協働によってバレル６が軸回りに回転する。このバレル６の回転により、電子部品群４は、メッシュ状の窓部２７の内面に当たって掻き上げられながら収容空間Ｓ２内で攪拌される。

ここで、バレルめっき装置１では、バレル６内にカソード電極８が配置されているため、従来のバレルめっき装置のようにカソード電極８がバレル６内で固定されていると、カソード電極８自体によって電子部品群４の流動速度が低くなる領域が生じる場合がある。そうすると、カソード電極８の表面付近で電子部品群４の滞留が発生し易くなり、めっき液２中のめっき金属がカソード電極８表面及び電子部品３３の全体を覆うように析出し、カソード電極８表面に電子部品３３が付着する。かかる付着が進行すれば、バレル６内のめっき条件が変化し、電子部品群４の個体間のめっき厚ばらつきが増大してしまうおそれがある。

これに対して、バレルめっき装置１では、収容空間Ｓ１に収容されたカソード電極駆動機構３０によって、バレル６の回転とは独立に、バレル６内でカソード電極８を軸回りに回転させることができる。すなわち、バレル６が回転する際、バレル基部２２の底部２２ｂに設けられた第1のスプロケット３１によってカソード電極８の基端に設けられた第２のスプロケット３２が回転し、カソード電極８がバレル６の回転方向と反対方向に軸周りに回転するようになっている。

このようなカソード電極８の回転により、バレルめっき装置１では、バレル６内で攪拌される電子部品群４とカソード電極８表面との相対的な速度が高められるので、カソード電極８と電子部品３３とにわたるめっき形成が抑えられ、カソード電極８表面への電子部品３３の付着を低減させることができる。この結果、バレル６内のめっき条件を変化させてしまうことも殆どなく、電子部品群４における個体間のめっき厚ばらつきを低減できる。

さらに、バレルめっき装置１では、カソード電極８自体が回転することによって、めっき液２からカソード電極８表面に析出する金属膜の膜厚が均一化される。しかも、カソード電極８は断面円形の棒状に形成されているので、カソード電極８表面に金属膜が析出しても、カソード電極８の断面形状の変化を抑えることができる。したがって、長時間にわたってめっき処理を行った場合でも、めっき条件の変化を極力抑えることができ、電子部品群４における個体間のめっき厚ばらつきを好適に低減することができる。

続いて、上述したバレルめっき装置１におけるカソード電極８表面への電子部品３３の付着の低減効果を実証するために行った実験について説明する。

本実験は、バレルめっき装置１において、実際にカソード電極８を回転させながらめっき処理を所定時間行った場合のカソード電極８表面への電子部品３３の付着の様子を調べたものである。実験条件として、カソード電極８の直径は約７ｍｍとし、カソード電極８からバレル６の内側面までの距離は約７ｍｍとした。また、バレル６に収容する電子部品群４の個数は約３５万個とした。そして、めっき処理時間は６０分間とし、この間カソード電極８を約２０ｒｐｍで軸回りに回転させた。図５（ａ）は、その実験結果を示す図である。図５（ａ）に示すように、実験終了後、カソード電極８には電子部品３３の付着は見られず、この結果から付着の低減効果が十分に得られていることが確認された。

また、比較例として、カソード電極８の近傍に固定式のカソード電極３６を設け、カソード電極を回転させた場合と固定した場合とで電子部品３３の付着の様子にどの程度差異が生じるかについて検証した。実験条件は、上述の実験と同様とし、めっき処理の時間は３０分間とした。図５（ｂ）は、その実験結果を示す図である。図５（ｂ）に示すように、実験終了後、軸回りに回転させたカソード電極８には電子部品３３の付着が見られないのに対し、固定式のカソード電極３６には多数の電子部品３３が付着し、先端を除くほとんどの部分が電子部品３３で厚く覆われてしまっていることが確認された。

以上の実験結果から、バレル６の回転とは独立にバレル６内でカソード電極８を回転させることが、カソード電極８表面への電子部品３３の付着の低減に寄与していることが実証された。そして、このような付着の低減は、バレル６内のめっき条件の変化を抑制し、電子部品群４における個体間のめっき厚ばらつき低減を実現する。

なお、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、種々の変形を適用できる。例えば、上述した実施形態では、カソード電極８の回転方向はバレル６の回転方向と反対となっているが、スプロケットの設置数を変えたり、カソード電極８用の独立した駆動部を設けたりすることにより、バレル６の回転方向と同方向としてもよい。さらに、カソード電極８は断面円形の棒状としたが、この形状は、断面楕円形状の棒状としてもよい。なお、ここでいう断面楕円形状とは、長軸及び短軸を有している形状であればよく、図６に示すカソード電極３７のような、いわゆるトラック型形状を含む。かかる構成とすることにより、バレル６内での電子部品群４の攪拌効率の向上が図られ、この結果として、電子部品３３の個体間のめっき厚ばらつきをより低減させることが可能となる。

また、カソード電極８の設置本数は１本に限られず、図７に示すように、複数本（ここでは３本）としてもよい。このように、カソード電極８をバレル６内に複数配置することで、電子部品群４の攪拌効率を一層向上させることができると共に、電子部品群４とカソード電極８との接触面積が大きくなることにより、電子部品群４への通電効率を向上させることができる。このとき、複数のカソード電極８のうちの少なくとも一つに上述したカソード電極駆動機構３０を設けて軸回りに回転自在とすることで、攪拌効率及び通電効率の向上に加えて、カソード電極８表面への電子部品３３の付着を低減させることができる。

本発明に係るバレルめっき装置の一実施形態を示す断面図である。 バレル筒体を示す斜視図である。 バレル筒体に収容される電子部品の一例を示す斜視図である。 図２におけるＩＶ−ＩＶ線断面図である。 カソード電極表面への電子部品の付着の低減効果を検証する実験の結果を示した図である。 カソード電極の変形例を示す斜視図である。 カソード電極のさらに別の変形例を示す斜視図である。

符号の説明

１…バレルめっき装置、２…めっき液、３…めっき槽、４…電子部品群（被めっき物群）、６…バレル、７…アノード電極、８，３７…カソード電極、Ｌ…回転軸線。

Claims (7)

1. 被めっき物群をめっき液中で攪拌しながらめっき処理を行うバレルめっき装置であって、
   前記めっき液を貯留するめっき槽と、
   前記被めっき物群を収容すると共に、前記めっき槽内に回転自在に設けられるバレルと、
   前記めっき槽内に配置されたアノード電極と、
   前記バレルの回転軸線方向に突出するように前記バレル内に配置された棒状のカソード電極とを備え、
   前記カソード電極は、前記バレル内に複数配置され、
   前記複数のカソード電極のうち少なくとも一つは、該カソード電極の中心軸回りに回転自在に設けられていることを特徴とするバレルめっき装置。
2. 前記カソード電極は、断面円形状をなしていることを特徴とする請求項１記載のバレルめっき装置。
3. 前記カソード電極は、断面楕円形状をなしていることを特徴とする請求項２記載のバレルめっき装置。
4. 被めっき物群をめっき液中で攪拌しながらめっき処理を行うバレルめっき装置であって、
   前記めっき液を貯留するめっき槽と、
   前記被めっき物群を収容すると共に、前記めっき槽内に回転自在に設けられるバレルと、
   前記めっき槽内に配置されたアノード電極と、
   前記バレルの回転軸線方向に突出するように前記バレル内に配置された棒状のカソード電極とを備え、
   前記カソード電極は、前記バレルの回転方向と反対の向きに該カソード電極の中心軸回りに回転自在に設けられていることを特徴とするバレルめっき装置。
5. 前記カソード電極は、断面円形状をなしていることを特徴とする請求項４記載のバレルめっき装置。
6. 前記カソード電極は、断面楕円形状をなしていることを特徴とする請求項５記載のバレルめっき装置。
7. 前記カソード電極は、前記バレル内に複数配置され、
   前記複数のカソード電極のうち少なくとも一つは、前記バレルの回転方向と反対の向きに前記中心軸回りに回転自在に設けられていることを特徴とする請求項４〜６のいずれか一項記載のバレルめっき装置。
   

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