JP4635221B2 - 微小物の電解めっき装置及びめっき方法 - Google Patents

Description

本発明は、チップ状電子部品（セラミックコンデンサ、抵抗、インダクタ等）の端子部をはじめとする微小なめっき対象物の電解めっきに用いる電解めっき装置に関し、特に部品を損傷させることなく効率的にめっきが行え、電極やめっき液の劣化も少なく保守性に優れる電解めっき装置、及びこれを用いためっき方法に関する。

電子回路基板の小型化に伴ってチップ部品の利用が増えているが、こうしたチップ部品の端子部の配設にあたっては、金属端子を部品本体に物理的に取付けるのが困難であるため、通常めっきにより部品表面に端子部となる金属部分を生じさせていた。チップコンデンサを例に挙げると、その端子部形成においては、まずセラミックチップ端部に非電解めっきで導体としてのニッケルめっきを施された後、その上に電解めっきでスズめっきをなされるのが一般的である。

こうした小型のめっき対象物への電解めっきを行う装置としては、従来から、主にバレル方式のめっき装置が用いられていた。バレル方式は、多孔板製筒体からなるバレルをその筒軸が横向きとなる状態でめっき液を入れた処理槽内に回転可能に支持し、バレルの内部にカソード電極を配置する一方、バレル外側にアノード電極を配置し、バレル内にダミー（導電媒体の金属球）と共にめっき対象物を収納し、バレルを回転させてカソード電極とめっき対象物とを導通状態として、めっき対象物に電解めっきを行うものである。

しかし、近年チップ部品のさらなる微小化が進んでおり、バレル方式のめっき装置では、バレルの孔の大きさを細かくしなければチップ部品を保持できないが、チップ部品に合わせて孔の大きさを細かくするとめっき液の流通が確保できなくなり、適切にめっきを行うことが難しくなるという問題があった。また、チップ部品に対し相対的に大きくなるダミーへのめっき付着が無視できないものとなり、めっき液の劣化割合が大きくなる問題もあった。

このため、近年、チップ部品等微小なめっき対象物に適した電解めっき装置として、様々なものが提案されており、その一例として、特開平７−１１８８９６号公報、特開平８−２３２７９９号公報に開示されるものがある。
この従来の電解めっき装置は、駆動軸上端部に固定された底板と、中央に開口を有して底板との間に処理室を形成しつつ底板に固定される椀状又は円筒状のカバーと、底板とカバー外周との間に挟持される通電用の接触リングと、この接触リング近傍に配置される多孔体部と、カバー開口から挿入されてめっき液に接触する電極とを備える構成である。

上記従来の電解めっき装置では、供給管よりめっき液等をカバー開口を通じて供給され、底板、接触リング及びカバーの回転、停止又は減速を繰返して処理室内のめっき対象物を接触リングに適宜押付けて通電、めっきを行う一方、多孔体部から飛散しためっき液を前記供給管に循環させる仕組みとなっている。
特開平７−１１８８９６号公報 特開平８−２３２７９９号公報

従来の電解めっき装置は前記各特許文献に示される構成となっており、チップ部品等のめっき対象物を遠心力の作用で接触リングに押付けつつ回転と停止又は減速の繰返しで多数のめっき対象物を均一に混合して通電性を向上させられ、同時にめっき液の更新も促せるために、短時間で均一なめっき厚さを確保できると共に、めっき液管理を適切に行え、最適のめっき層が得られるものの、カソード側電極である接触リングのめっき対象物が接触していない部位にはめっきが進行する状態となり、めっき液が劣化するために更新、補充等の保守が必要であった。また、底板及びカバー等の回転で生じる遠心力によりめっき対象物を接触リングに付けるため、めっき対象物が回転する底板や接触リングと接触する際の衝撃に耐えきれず破損する危険性も高く、製品歩留りに悪影響を及すという課題を有していた。

本発明は前記課題を解消するためになされたもので、チップ部品等の微小なめっき対象物に衝撃を与えず破損を防止できると共に、めっき工程中に多数のめっき対象物とカソード側電極とを導通させられ、いずれの対象物においても確実なめっき状態が得られる微小物の電解めっき装置及び当該装置を用いる電解めっき方法を提供することを目的とする。

本発明に係る微小物の電解めっき装置は、めっき液を貯溜するめっき槽と、当該めっき槽内でめっき液中に少なくとも一部浸漬状態とされて支持され、内部に微小なめっき対象物及びめっき液の一部を収容する所定の中空容器と、前記めっき液に接触するアノード及びカソードの各電極とを少なくとも備え、前記めっき液中で、前記めっき対象物をカソード側の電極に導通する状態として電解めっきを行う微小物の電解めっき装置において、前記中空容器が、外部に開口する投入口部分を有すると共に、凸条状又は溝状に連続する一又は複数の凹凸部を形成される略円筒形状とされ、前記凹凸部を筒中心軸周りに螺旋状に連続させて容器内面を略雌ねじ状に形成され、筒中心軸を回動軸位置に略一致させて前記投入口が回動中心に位置し且つ前記凹凸部が回動中心に対し略対称配置となる状態で回動自在に支持されてなり、前記電極が、前記中空容器の内側から見て溝状となる部位に、中空容器の略円筒面に周方向に複数並べて配設され、多数の微小なめっき対象物及びめっき液を中空容器内に入れた状態で前記中空容器を回動させ、当該回動に伴って各めっき対象物を溝状部分内又は複数の溝状部分間で移動させ、カソード側電極と導通させてめっきを進行させ、且つ、中空容器の回動により容器下部に位置してめっき対象物が上に載った状態となる一又は複数の電極をカソードとする一方、残りの他の電極をアノードとする電極極性制御を容器の回動に合わせて行うものである。

このように本発明によれば、チップ部品等の微小なめっき対象物をめっき液と共に収容する中空容器を回転させ、対象物を常に容器内の下部の溝内に位置させつつ容器内面との接触状況を変化させ、各めっき対象物と電極との導通の機会をまんべんなく生じさせることにより、めっき対象物に衝撃等を与えることなくめっき状態を大きく改善することができ、適切な電解めっきが行える。

また、中空容器の凹凸部を略螺旋状に配設し、中空容器を回転させると、めっき対象物が凹凸の中間部分の斜面を連続的に滑り落ちる状態となって溝内をその連続する向きへ少しずつ進む過程を繰返し、筒軸方向のいずれかに移動させられることにより、めっき対象物と電極との電気的接触状態をさらに適切に変化させて確実にめっきを行えると共に、めっき中の移送も実現することとなり、装置の停止を伴わない連続的な工程も可能となり、前後の工程と連携して効率よくめっき工程を進められる。

また、中空容器の外周に配設された複数の電極のうち、容器下部に位置してめっき対象物が上に載っている状態の電極がカソードとされると共に、他の電極がアノードとされ、中空容器の回転に合わせて電極の極性が入れ替ることにより、電極のめっき対象物非接触部分でのめっき進行がカソードとなった電極のみで起る状態となり、電極自体へのめっきを必要最小限に抑えてめっき液の長寿命化が図れることに加え、同じ電極が中空容器の回転で移動してアノードに変ることで、電極で進行しためっき部分がエッチングにより除去されることとなり、電極へのめっきが確実に防止でき、保守の手間が省ける。また、アノード側電極を中空容器内に別途設ける必要が無く、構造が簡略となってコストダウンが図れる。

また、本発明に係る微小物の電解めっき方法は、所定の中空容器中に微小なめっき対象物及びめっき液を導入し、アノード及びカソードの各電極に接する前記めっき液中で、前記めっき対象物をカソード側の電極に導通する状態として電解めっきを行う微小物の電解めっき方法において、前記中空容器が、外部に開口する投入口部分を有する略円筒形状とされると共に、凸条状又は溝状部分が筒中心軸周りに螺旋状に連続する凹凸部を有してなり、前記投入口が回動中心に位置し且つ前記凹凸部が回動中心に対し略対称配置となるようにして筒中心軸を傾斜させた傾斜配置状態で回動自在に支持され、前記電極が、中空容器の内側から見て溝状となる部位に中空容器の略円筒面に周方向に複数並ぶ配置として配設され、多数の微小なめっき対象物及びめっき液を中空容器内に入れた状態で前記中空容器を回転させ、当該回転に伴って各めっき対象物を溝状部分で下方へ移動させつつ、中空容器の回転により容器下部に位置してめっき対象物が上に載った状態となる電極をカソードとし、他の電極をアノードとする制御を行い、めっき対象物をカソード側電極と導通させてめっきを進行させるものである。

このように本発明によれば、チップ部品等の小型対象物をめっき液と共に収容する中空容器を回転させ、めっき対象物を常に容器下部に位置させつつ中空容器内面に略螺旋状に配設した溝部を進ませ、容器内面との接触状況を変化させ、各めっき対象物と容器下部に位置する電極との導通の機会を多く与えることにより、めっき対象物に衝撃等を与えることなく電気的接触状態を適度に変化させられ、各めっき対象物をまんべんなく電極と導通させて確実に電解めっきが行えると共に、めっき対象物のめっき進行中の移送も行え、連続的な工程が可能となり、前後の工程と連携させて効率よくめっき工程を進められる。また、容器下部以外に位置する電極がアノードとされ、且つ中空容器の回転に合わせて電極の極性が入れ替ることから、電極のめっき対象物非接触部分でのめっき進行が容器下部の電極のみで起る状態となり、電極自体へのめっきを必要最小限に抑えてめっき液の長寿命化が図れることに加え、同じ電極が中空容器の回転で容器下部から移動してアノードに変ることで、電極で進行しためっき部分がエッチングにより除去されることとなり、電極の保守の手間も省ける。

以下、本発明の一実施の形態を図１ないし図５に基づいて説明する。図１は本実施の形態に係る電解めっき装置のめっき対象物投入可能状態説明図、図２は本実施の形態に係る電解めっき装置における中空容器の側面図及び正面図、図３は本実施の形態に係る電解めっき装置における中空容器の縦断面図及び溝部横断面図、図４は本実施の形態に係る電解めっき装置のめっき対象物移動状態説明図、図５は本実施の形態に係る電解めっき装置における中空容器内へのめっき液噴射状態説明図である。

前記各図において本実施の形態に係る電解めっき装置１は、めっき液５０を貯溜するめっき槽１０と、このめっき槽１０内でめっき液中に浸漬状態とされて支持され、内部にめっき対象物４０及びめっき液５０を収容する所定の中空容器２０と、この中空容器２０に一体化したアノード３１及びカソード３２となる各電極３０とを備える構成である。

前記めっき槽１０は、めっき対象物４０のめっきに必要十分な量のめっき液５０を貯溜するものであり、その内部には中空容器２０がめっき液５０に浸漬しつつ回転可能に配設されると共に、この中空容器２０を回転させる駆動手段１１並びに中空容器２０内にめっき液５０を導入する循環ポンプ１２も配設される構成である。また、めっき槽１０には、めっき槽１０内におけるめっき液量を調整する液量制御手段（図示を省略）も併設されており、めっき槽１０内のめっき液面位置を必要に応じて調整可能となっている。

前記中空容器２０は、外部に開口する投入口２１を端部に配置された略円筒形状とされると共に、溝部２２及びこれに隣接する凸条部分からなる凹凸部を螺旋状に連続させて容器内面を略雌ねじ状に形成されてなる構成であり、前記投入口２１及び円筒中心軸が回動の中心に位置し、且つ円筒中心軸が投入口２１側を上側にしつつ傾斜した傾斜配置状態でめっき槽１０内に回動可能に支持される仕組みである。ただし、中空容器２０の傾斜角度は、中に入れためっき対象物４０が中空容器２０の非回転状態で自然に下方へ移行しない程度の傾きとされる。この中空容器２０の周側面に一体化した状態で前記電極３０が配置される。

中空容器２０の投入口２１は、めっき対象物４０投入時以外には、めっき液５０のみを通すメッシュ体などの多孔質材からなる蓋体２３で閉塞され、めっき作業時におけるめっき対象物４０の容器外への飛散を生じさせない仕組みとなっている。また、この投入口２１周囲の中空容器２０上端部は先細形状（略円錐台状）となっており、めっき液５０が中空容器２０の下方から容器内に噴射されて導入された際に、この上端部の先細形状部分で適切に跳ね返らせて、容器内各部へめっき液やこれと一緒に取込まれて上昇しためっき対象物４０が適切に分散するようにしており、めっき対象物４０と電極３０との接触機会を増やすようにし、めっき対象物４０が電極３０との接触面を入替える割合が高くなるようにしている。

一方、中空容器２０の下端部所定範囲部分も先細形状となっており、中空容器２０内のめっき対象物４０をめっき液５０の容器内導入口部分に集めて、めっき液５０の容器内へ噴射、導入された際に、めっき対象物４０がめっき液５０の噴流に巻込まれて一緒に容器内上端部まで移動する状態を得やすくしている。この下端部の先細形状部分には溝部２２並びに電極３０は設けられず、この位置でめっき対象物４０のめっきが進行することはない。一方、この下端部の先細形状部分には、前記蓋体２３同様の多孔質材からなる部位が存在しており、中空容器２０内外でのめっき液５０の流通を促せるものとなっている。

前記電極３０は、中空容器２０の略円筒面に周方向に複数並べて配設され、外部のめっき用電源（図示を省略）と電気的に接続されると共に、容器内のめっき対象物４０及びめっき液５０に接触する構成である。これら電極３０は、中空容器２０の回転速度に同期させて行われる電極極性制御により、中空容器２０の回転により容器下部に位置してめっき対象物４０が上に載った状態となる電極３０をカソード３２とされる一方、残りの他の電極３０をアノード２２とされる仕組みである。

次に、本実施の形態に係る電解めっき装置を用いためっき工程について説明する。あらかじめ、めっき槽１０内にはめっき液５０が十分な量貯溜され、中空容器２０全体がめっき液５０中に浸漬すると共に、容器内がめっき液５０で満たされている状態にあるものとする。
まず、めっき槽１０内におけるめっき液５０の液面を、液量制御手段（図示を省略）により中空容器２０の投入口２１高さまで下げた後、投入口２１を覆う蓋体２３を外し、チップ部品等の微小なめっき対象物４０を所定量投入口２１から中空容器２０内に入れる。めっき対象物４０の投入後、蓋体２３を閉じ、再びめっき液５０の液面を上昇させて中空容器２０全体がめっき液５０中に浸漬する状態とする。

この時、めっき対象物４０は、その一部が傾斜した中空容器２０の下端部まで達しているため、容器下方の循環ポンプ１２を作動させ、めっき液５０を中空容器２０内に勢いよく噴射させて導入し、容器下端部に位置しているめっき対象物４０がめっき液５０の噴流に巻込まれて共に上昇する状態を得る。

容器下方からのめっき液５０導入でめっき対象物４０が容器上端部に達したら、循環ポンプ１２を一旦停止させ、中空容器２０を所定回転速度で容器内面の雌ねじの向きと同方向に回転させる（右ねじの場合は右回転）。この回転に伴い、各めっき対象物４０が雌ねじ状の溝部２２に沿って少しずつ移動すると共に、中空容器２０と一体化して内部に面している各電極３０と接する。

これと同時に、複数の電極３０のうち、中空容器２０の下部に位置してめっき対象物４０が載っている状態の電極３０がカソード３２、他の電極３０がアノード３１となるように電圧を印加すると、めっき液５０中でカソード３２となった電極３０に直接接触しためっき対象物４０や、こうしためっき対象物４０を介して電気的接続状態となっている他のめっき対象物４０において電解めっきが進行することとなる。

めっき対象物４０は、中空容器２０の回転に伴って一緒に回転しようとするものの、重力の影響により溝部２２間にある凸条部分に進行を遮られて凸条部分の斜面を連続的に滑り落ちる状態となり、溝部２２内をその連続する向きへ少しずつ進む過程を繰返し、容器下部をより下方へ移動していく。この移動により、めっき対象物４０を常に中空容器２０下部の溝部２２内に位置させつつ容器内面との接触状況を変化させ、各めっき対象物４０と電極３０との導通の機会をまんべんなく生じさせることができ、各めっき対象物４０に過大な衝撃等を与えることなく確実にめっきを進められる。

中空容器２０の回転で各電極３０の位置も変化するが、回転速度に合わせて電極３０の極性を変える制御を行っており、容器下部に達した電極３０はカソード３２へ変る一方、底部から離脱した電極３０はアノード３１に変わり、適切にめっきを継続進行させられる仕組みとなっている。

なお、カソード３２となっている電極３０では、めっき対象物４０非接触部分でめっきが進行することになるが、このめっき進行はこの容器下部に位置する電極３０のみで起る状態となり、電極自体へのめっきを必要最小限に抑えてめっき液の長寿命化が図れることに加え、同じ電極３０が中空容器２０の回転に伴い容器下部から上側へ移動してアノード３１に変ることで、電極３０で一旦進行しためっき部分がエッチングにより除去されることとなり、結果的に電極３０へのめっきが防止できる。

こうして中空容器２０の回転を継続してめっきを行い、所定時間経過又は所定数の回転を経て、容器内を移動するめっき対象物４０の大部分が容器下端部に達したら、一旦この段階で、めっきの各工程が所定回数繰返されて各めっき対象物４０に適切にめっきがなされたか否かを判定する。ここで、めっきの各工程の繰返し数が設定数に達していない場合には、新たに容器下方の循環ポンプ１２を作動させ、めっき液５０を中空容器２０内に勢いよく噴射させて導入し、容器下端部に達していためっき対象物４０をめっき液５０の噴流と共に上昇させて容器上端部に戻し、前記各工程を繰返すこととなる。

逆に、各工程があらかじめ設定された回数分繰返されて十分なめっきが得られている場合には、めっき作業完了となり、中空容器２０の回転を停止させ、めっき対象物４０を中空容器２０から取出し、必要に応じて洗浄等の後工程へ移送すればよい。

このように、本実施の形態に係る電解めっき装置においては、チップ部品等の微小なめっき対象物４０をめっき液５０と共に収容する中空容器２０を回転させ、めっき対象物４０を常に容器下部に位置させつつ中空容器２０内面に略螺旋状に配設した溝部２２内を進ませ、容器内面との接触状況を変化させ、各めっき対象物４０と容器下寄りに位置する電極３０との導通の機会を多く与えられることから、めっき対象物４０に衝撃等を与えることなく電気的接触状態を適度に変化させられ、各めっき対象物４０をまんべんなくカソード３２である電極３０と導通させて確実に電解めっきが行えると共に、めっき対象物４０のめっき進行中の移送も行え、連続的な工程が可能となり、前後の工程と連携させて効率よくめっき工程を進められる。また、中空容器２０に一体配設した複数の電極３０のうち、容器下部に位置する電極３０をカソード３２とすると共に、他の電極３０をアノード３１とする電極極性制御を行っていることから、各電極３０を有効利用でき、アノード側電極を中空容器２０内に別途設ける必要が無く、めっき装置としての構造を簡略化してコストダウンが図れる。

なお、前記実施の形態に係る電解めっき装置においては、中空容器２０を傾斜状態で回動可能に支持する構成としているが、これに限らず、中空容器２０の内面をめっき対象物４０がスムーズに動きうる表面性状とし、中空容器２０の回転のみでめっき対象物４０を容器筒軸方向へ移動させられるようにしつつ、中空容器２０を中心軸が水平向きとなる状態で支持する構成とすることもでき、めっき対象物４０を容器内で移動させる際の回転速度を速められ、めっき対象物４０とめっき液５０との攪拌状態をさらに高めて各めっき対象物４０と電極３０、めっき液５０との通電性を向上させられ、めっき形成速度を改善して、適切なめっき状態を確保しつつ、めっき工程にかかる時間を短縮できる。

また、前記実施の形態に係る電解めっき装置において、中空容器２０は溝部２２を螺旋状に配置して内面が略雌ねじ状となる形状として形成され、溝部２２を横断する向きの断面形状が滑らかな略正弦波状に連なる凹凸をなす構成としているが、これに限らず、この断面形状が三角波や矩形、方形波などの直線の組合せからなる波形状の凹凸や、曲線と直線の組合せが略波状に繰返す形状の凹凸をなすように溝部を形成する構成とすることもでき、溝部の端部に段差を生じさせた特殊な溝形状とすることで、中空容器２０の回転状態で一部又は全部のめっき対象物４０が隣合う溝部間を移る際に、高い側から低い側へ落下する状態となり、各めっき対象物４０の溝部における位置の入れ替りを促して電極３０にまんべんなく接触させられ、均等なめっきの進行が図れる。

また、前記実施の形態に係る電解めっき装置において、中空容器２０は一つの溝部２２を螺旋状に配置して内面が略雌ねじ状となる形状として形成される構成としているが、これに限らず、中空容器の円筒面に、筒中心軸に略平行又は所定角度傾いた状態となる複数の溝部を周方向に等間隔で並列させて配置した形状として中空容器を形成し、この中空容器を筒中心軸が略水平に近い傾きとなる状態で支持する構成とすることもでき、中空容器の回動によりめっき対象物４０を複数の溝部間で移動させ、容器内面との接触状況を変化させられることから、前記実施形態同様、めっき対象物４０に過大な衝撃等を与えることなく電極との電気的接触状態を適度に変化させられ、各めっき対象物４０をまんべんなくカソード側電極と導通させて確実に電解めっきが行える。

本発明の一実施の形態に係る電解めっき装置のめっき対象物投入可能状態説明図である。 本発明の一実施の形態に係る電解めっき装置における中空容器の側面図及び正面図である。 本発明の一実施の形態に係る電解めっき装置における中空容器の縦断面図及び溝部横断面図である。 本発明の一実施の形態に係る電解めっき装置のめっき対象物移動状態説明図である。 本発明の一実施の形態に係る電解めっき装置における中空容器内へのめっき液噴射状態説明図である。

符号の説明

１ 電解めっき装置
１０ めっき槽
１１ 駆動手段
１２ 循環ポンプ
２０ 中空容器
２１ 投入口
２２ 溝部
２３ 蓋体
３０ 電極
３１ アノード
３２ カソード
４０ めっき対象物
５０ めっき液

Claims (2)

1. めっき液を貯溜するめっき槽と、当該めっき槽内でめっき液中に少なくとも一部浸漬状態とされて支持され、内部に微小なめっき対象物及びめっき液の一部を収容する所定の中空容器と、前記めっき液に接触するアノード及びカソードの各電極とを少なくとも備え、前記めっき液中で、前記めっき対象物をカソード側の電極に導通する状態として電解めっきを行う微小物の電解めっき装置において、
   前記中空容器が、外部に開口する投入口部分を有すると共に、凸条状又は溝状に連続する一又は複数の凹凸部を形成される略円筒形状とされ、前記凹凸部を筒中心軸周りに螺旋状に連続させて容器内面を略雌ねじ状に形成され、筒中心軸を回動軸位置に略一致させて前記投入口が回動中心に位置し且つ前記凹凸部が回動中心に対し略対称配置となる状態で回動自在に支持されてなり、
   前記電極が、前記中空容器の内側から見て溝状となる部位に、中空容器の略円筒面に周方向に複数並べて配設され、
   多数の微小なめっき対象物及びめっき液を中空容器内に入れた状態で前記中空容器を回動させ、当該回動に伴って各めっき対象物を溝状部分内又は複数の溝状部分間で移動させ、カソード側電極と導通させてめっきを進行させ、
   且つ、中空容器の回動により容器下部に位置してめっき対象物が上に載った状態となる一又は複数の電極をカソードとする一方、残りの他の電極をアノードとする電極極性制御を容器の回動に合わせて行うことを
   特徴とする微小物の電解めっき装置。
2. 所定の中空容器中に微小なめっき対象物及びめっき液を導入し、アノード及びカソードの各電極に接する前記めっき液中で、前記めっき対象物をカソード側の電極に導通する状態として電解めっきを行う微小物の電解めっき方法において、
   前記中空容器が、外部に開口する投入口部分を有する略円筒形状とされると共に、凸条状又は溝状部分が筒中心軸周りに螺旋状に連続する凹凸部を有してなり、前記投入口が回動中心に位置し且つ前記凹凸部が回動中心に対し略対称配置となるようにして筒中心軸を傾斜させた傾斜配置状態で回動自在に支持され、
   前記電極が、中空容器の内側から見て溝状となる部位に中空容器の略円筒面に周方向に複数並ぶ配置として配設され、
   多数の微小なめっき対象物及びめっき液を中空容器内に入れた状態で前記中空容器を回転させ、当該回転に伴って各めっき対象物を溝状部分で下方へ移動させつつ、中空容器の回転により容器下部に位置してめっき対象物が上に載った状態となる電極をカソードとし、他の電極をアノードとする制御を行い、めっき対象物をカソード側電極と導通させてめっきを進行させることを
   特徴とする微小物の電解めっき方法。

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