JP4754840B2 - 誘電体基材上の導電性パターンの電解増厚方法と装置、及び誘電体基材 - Google Patents

Description

本発明は、誘電体の基材上の導電性パターンを電解法により増厚させる方法と装置に関する。

とりわけ、本発明による方法は、導電性パターンを表面に有する誘電体の基材を電解液に浸漬するステップと、基材を電解液に浸漬している間に、負に帯電した電極を電解液中で導電性パターンと電気的に接触させるステップとを有する。

本発明による装置は、より具体的には、電解液を入れる容器と、電解液中に導電性パターンを有する誘電体の基材を配置する第１の位置決め手段と、導電性パターンと電気的に接触させるための負に帯電した電極と、電極を電解液中で導電性パターンと電気的に接触するように配置する第２の位置決め手段とを備える。上記の方法と装置は公知である（例えば、特許文献１参照。）。

独国特許出願第１００６５６４３号

誘電体の基材上に導電性パターンを作成することは、特に電子工学用の種々の部品の製造に必要である。このような部品の例として、いわゆるＲＦＩＤラベル、可撓性電子回路、可撓性ケーブルハーネス、電子蛍光ディスプレイ、可撓性ソーラーパネルが挙げられる。

誘電体の基材上に導電性パターンを作成するために、グラビア印刷法を採用することは既知である。そこで、グラビア印刷法を用いて導電性インクが特定のパターンに従って誘電体の基材上に塗布され、塗布直後に、例えば電解メッキ法などの種々の技術を用いて、その導電性パターンを導電性材料でコートすることにより増厚する。誘電体の基材は薄膜状で、ドラムからグラビア印刷機械へ送られ、その後コーティング機械へ送られる。電解法が印刷パターンのコーティングに用いられる場合について、下記文献には、その目的のために電解液中に銅を用いることが示唆されており、これによって、２μｍ以上の導電性パターンの層厚が得られると主張されている（例えば、特許文献２参照。）。

国際公開公報第０２／０９６１６８号

上記特許文献２に記載された方法と装置の重大な欠点の１つは、グラビア印刷法において導電性粒子を含む印刷液を使用すると導電性粒子の連続した伝導性パターンを得ることができずに、そのため局所的な電気的断絶を生じ、その結果電解法の使用が困難となる危険性が存在することである。それに加えて、例えばＲＦＩＤラベルなどの平面アンテナの場合のように、形成する導電性パターンが比較的長い場合にはまさに電解法が容易には使えない。この場合、導電性パターンの抵抗が比較的高いためにその長さ全体の最初の部分にしか電子が移動せず、そこで陽イオンと結合して粒子となって導電性パターン上に沈着してしまい、その設計の最初の部分しかメッキされないであろう。さらに、達成される導電層の厚さにはかなり制限がある。もっと具体的には、例えば１０又は２０μｍの厚みは、工業的に堅実な方法で大規模に実現することができない。しかし、特殊な部品の特別な用途にそのような大きな厚みが必要な場合もある。これに関連して、数１０メートルの範囲で無線信号を傍受し伝送することを目的とする ＲＦＩＤラベル を考えてほしい。この出願の方法と装置のもう１つの欠点は、最終的な導電性パターンそのものだけでなく、所望の導電性パターンを電解過程で負に帯電した電極に連結するために、この導電性パターンに接続した補助導電路もまた必要となることである。補助導電路は、その上に電解過程で沈着した物質がある場合はそれと共に、結局は切取り作業などによって除去しなければならない。これは原材料の損失となる。

いわゆる自己触媒的コーティング法、すなわち、まず誘電体の基材上にパラジウムを含む溶液を吹き付け、その後に自己触媒沈着溶液中に置いて導電性粒子をパラジウム前駆体上に無電解沈着させることが、下記特許出願に開示されている（例えば、特許文献３参照。）。このような方法の重大な欠点は、沈着速度が限られているため、大規模な工業的利用に適さないことである。

国際公開公報第０２／０９９１６３号

表面に導電層を有する可撓性帯状絶縁体の基材の電気化学的処理装置及び方法が、下記特許出願に記載されている。導電層を有する基材は、完全に電解液に浸漬され、外側外周上に帯状の電極とその対向電極とが交互に配備された回転ドラム上を通過している。電極と対向電極はドラムの回転軸に少なくとも実質的に平行に延びている。電極はその外周が導電層に接触した部分を除いて絶縁されていて、ドラムの半径方向において対向電極よりもさらに延びている。その結果、小さな電解槽が、隣り合う２電極、それに挟まれて存在する対向電極、及び基材の間に形成され、電解槽内では対向電極は陽極として機能する。そして金属イオンが導電層に沈着してその増厚を引き起こす。この装置と方法は多くの欠点を持っている。重大な欠点の１つは、導電層と電極が互いに接触している箇所では導電層の増厚が起こり得ないという現象である。この欠点は、上記出願において認識されているが、そこで提案されている解決策では満足すべき結果は得られない。そこで多くのドラムを並べて配置して利用することと、非平行及び／又は交互に異なる大きさの電極及び／又は対向電極を利用することが提案されている。上記の解決策の主要な欠点は、導電層の増厚が不規則に起こることである。それに加えて、そのような解決策はふつう多数のドラムを用いることが必要であり、一方導電層の特定の場所の増厚が少ないか又は全く無い危険性は残っている。上記出願で述べたこの装置と方法のもう１つの重大な欠点は、基材と電極間の接触が無くなるとすぐに、金属イオンが電極に沈着し、それによって電極が汚染されることである。

独国特許出願第１００６５６４３号

以下は、「技術分野」に記載した装置及び方法を参照して読んで頂きたい。本発明の目的は、導入部の「技術分野」に記載したような装置及び方法であって、必要な場合には層厚を比較的大きくし、原材料の使用を極小にして、工業的に堅実な態様で、誘電体の基材上の導電性パターンに大規模な沈着を起こさせることを実現できる方法と装置を提供することである。より具体的には、本発明の目的は、まず第１に導電性パターンの厚みの増大が一様に起こるようにすることである。

上記の本発明の目的を達成するために、本発明による方法は、電解液中に誘電体の基材が浸漬されている間に、電極と基材上の導電性パターンとが電解液中で接触しながらの相対移動をするステップを有する。本発明の特長の一つは、本発明の方法を用いる場合は原則として導電性パタ-ンを有する基材に補助導電路が存在することは必要ではない。なぜならば、負に帯電した電極と導電性パターンとの接触は電解液中で実現されるからである。そして導電性パターンの比較的高い電気抵抗によって、必ずしも導電性パターンの最初の部分のみがメッキされ、その結果導電性パターンの厚みはその部分のみが増える、ということにはならない。その理由は、電極と導電性パターンの接触が導電性パターンの望ましい位置で、たぶん同時に複数カ所で起こるからである。もう一つの本発明の極めて特長的な点は、導電性パターンが電極と接触しているために導電性パターンの電極と接触している部分については電解的な増厚が起こらない、という状況を防ぐことが可能なこと、そのために一様な導電層の厚み分布と均等な層厚の成長とが得られることである。

電極と導電性パターン相互間の相対速度は、電極と導電性パターンが電気的に接触をしている間に、少なくとも導電性パターンの１つの繰り返し部分を電極が丁度通過する速さが望ましい。最適な相対速度はしたがって（部分的には）導電性パターンの形と寸法に依存するであろう。本発明の好ましい実施形態では、基材を電解液に浸漬させた時、導電性パターンの少なくとも一つの完全な繰り返し部分が負に帯電した電極の作用を受けること、すなわち電極は導電性パターンに接触しながら導電性パターンの少なくとも一つの完全な繰り返し部分を通過して（相対的に）動くということが達成されている。ＲＦＩＤ ラベルの場合、そのような導電性パターンの繰り返し部分は、典型的な場合は渦巻形のアンテナによって形成されている。一般に電極と導電性パターン間の相対速度は１〜５０ ｍｍ／秒の範囲が望ましく、導電性パターンの繰り返し部分について何の問題もない場合でさえも、３〜１２ｍｍ／秒の範囲がより望ましい。あまりに相対速度が速いと電解液が電極と導電性パターンの間に入り込み、これは両者の接触を悪くし、したがって導電性パターンの増厚速度にも悪い影響を与える。

電極が導電性パターン上を転がりながら動く場合、電極と導電性パターン間の接触相対移動についての大変有利な移動形態が得られる。移動形態は、接触相対移動中に負に帯電した電極が導電性パターン物質をこそぎ取ったり、押し剥がしたりする危険性を取り除くか、又は少なくとも著しく減少させる。

まさに工業的適用可能性の観点から、電極と導電性パターン間の接触相対移動中に導電性パターンを有する基材が基材移動経路上を動くことは大変望ましい。そうすれば、本発明の方法を経済的に最高に有利な態様で大規模に使用できるという重要な条件が満たされることは間違いない。

電極は、電極と導電性パターン間の接触相対移動中に基材移動経路の少なくとも一部に沿って動くことが望ましい。そうすれば、電極は導電性パターンに沿って動き、また同様に導電性パターンも電解液中を動く結果、電極と導電性パターン間の相対速度はある制限範囲内に留まることができる。

基材が電解液中を０．５〜２０ｍ／分の範囲の速度で、より好ましくは、１．５〜６ｍ／分の速度で動く場合、本発明による方法から生ずる操業上の要求と、もう一方の経済的な要求とを満足の行くように折衷させることができる。最終的な最適速度はどのような製造能力が要求されるかに強く依存する。これに関連して、製造能力は大きな電解槽を用いることだけでなく、多くの電解槽を並べて配置することによっても増大させることができることを指摘しておく。

基材移動経路は少なくとも部分的にはアーチ状であることが望ましい。アーチ状部分における基材の電解液中の移動は回転ドラムによって実現される。

電極は、さらに、その先に続く一定の循環する電極移動経路に沿って電解液に対して移動するのが望ましい。電極移動経路の少なくとも一部は、基材の電解液中の基材移動経路と一致するか平行に延びていることが望ましい。これに加えて、電極移動経路は電解液中に完全に浸漬している必要はない。後で明らかになるように、電極移動経路の一部は、むしろ電解液の上方に延びている方が有利である。特に電極に対して電極移動経路を使用すると工業的規模の製造が可能になる。その場合、電極と基材上の導電性パターンが接触した状態で移動する際に、電極の移動と導電性パターンの移動間に速度差を与えることができるが、この速度差は基材の膜が基材移動経路に沿って動く速度と、電極が電極移動経路に沿って動く速度とを別々に調整することによって調節できるであろう。

さらに、電極移動経路は円形であることが望ましい。円形の移動経路は比較的簡単な機械装置で実現できるからである。

特に電極上で金属イオンが成長するのを防止するためには、電極移動経路の一部は電解液に浸漬され、電極移動経路の一部は電解液の上方に延びていることが強く望まれる。電極移動経路の電解液の上方に延びている部分においては、導電性パターンと電極間の接触が無い場合でも、金属イオンは全く（あるいは、少なくとも著しく少ない量しか）電極上に沈着しないであろう。この利点は、基材が電解液中に浸漬されている間に電極と導電性パターン間の接触相対移動が起こらない場合にも失われない。上記によって、誘電体の基材上の導電性パターンを電解的に増厚する方法であって、表面に導電性パターンを有する基材を電解液に浸漬するステップと、基材を電解液に浸漬している間に電解液中で負に帯電した電極を導電性パターンに電気的に接触させるステップを有し、電極は一定の循環する電極移動経路に沿って電解液に対して移動し、電極移動経路の一部は電解液中にあり、また、一部は電解液の上方に延びているような方法が得られる。

電極移動経路の一部が電解液の上方に延びている電極移動経路を用いることのもう一つの重要な利点は、電極が、電解液の上方に延びている電極移動経路の一部を移動中に、この電極を別の電極に交換できることである。そのような方法の主な利点は製造過程が電極の交換のために中断されないことである。

基材の電極に面していない側の電解液の液面が、電極に面している側の液面よりも高い場合、基材上の導電性パターンを可能な限り高速で成長させるために必要な、導電性パターンと電極の良好な接触を達成できる。液圧差により基材に対して均一な電極方向の力が働くからである。

本発明は、特に導電性パタ-ンが少なくとも部分的に渦巻形である場合に有利である。このような渦巻形を用いる時は、電極は同時に複数カ所で渦巻形と電気的接触をする。

「技術分野」で既に述べた態様に加えて、本発明による装置は、さらに電極と導電性パターンが接触相対移動をするための移動手段を備える。このような装置は、本発明による方法と同じ利点を持つ、即ち、電解液中での負に帯電した電極と導電性パターンの接触によって、導電性パターンは負に帯電した電極と同時に数カ所で電気的接触をすることができ、その結果、導電性パターンの導電材が比較的高抵抗であって、その結果、電解法による厚みの成長が電極の近くでのみ起こること、は阻害要因にはならない。さらに補助導電路は必要でない。移動手段によってもたらされる電極と導電性パターン間の接触相対移動の結果、導電性パターンのどの部分も継続して電極と接触している必要はなくなる。継続的な接触がある場合、導電性パターンの増厚はその接触箇所では起こらないであろう。

「技術分野」に記載した第１の位置決め手段は、基材移動経路に沿って導電性パターンを有する基材を電解液に浸漬し、電解液中を移動させ、電解液から取り出す第一の移動手段を備えていることが望ましい。このようにして連続的な製造過程が実現できる。

さらに、「技術分野」に記載した第２の位置決め手段は電極を少なくとも電解液中で移動させる第２の移動手段を備えていることが望ましい。こうして電極と導電性パターン間の相互移動は導電性パターンを有する基材を電解液中で移動させる方法とは別の方法で達成することができる。

基材が電解液中に存在する時間を最もうまく利用するために、電極を少なくとも基材移動経路の一部に沿って動かすように第２の移動手段を設定する。

電極が円筒形で、その中心軸の周りに回転するとすれば、構造上非常に有利な実施形態が得られる。このようにすれば電極は基材上を、もっと具体的にはその表面にある導電性パターン上を転がることができ、さらに円筒の長さに亘って電極が導電性パターンの複数の位置（あるいは多数の隣接した導電性パターン）と接触できる。

もう１つの構造上有利な実施形態は、第１の移動手段が外周エレメントを備えており、導電性パタ-ンを有する基材が少なくとも外周エレメントの外周の一部に沿って通過するようになっている場合に得られる。

この場合は、多数の細長い電極が外周エレメントの外周に配置され、その電極の長手方向は少なくとも実質的に互いに平行に延びており、基材移動経路に垂直であることが望ましい。細長い電極は基材の帯幅全体に亘ることができる。

電極は基材移動経路の内側に配置されるのが望ましい。

外周エレメントは２つの環状の突縁を持ち、２つの突縁の間に基材移動経路が延びているのが望ましい。２つの突縁と基材は共同して閉包を作るので、基材の外側の電解液の液面は、基材の内側の液面に比べて高くなり、その結果、電解液からの内向きの力が基材を電極に圧し付けて接触させる。この利点は、装置が電極と導電性パターンが接触相対移動をする手段を備えていない状況下でも存在する。このようにして、電解液の容器と、導電性パターンを表面に有する誘電体の基材を電解液中に配置する第１の位置決め手段と、導電性パターンと電気的接触をするための負に帯電した電極と、電極が電解液中で導電性パターンと電気的に接触するように電極を配置する第２の位置決め手段を備えた、誘電体基材上の導電性パターンの電解増厚装置が得られよう。この装置では、第１の位置決め手段は基材移動経路に沿って導電性パターンを有する基材を電解液に浸漬し、電解液中を移動させ、電解液から取り出す第一の移動手段を備えている。そして、第１の移動手段は、導電性パタ-ンを有する基材を外周の少なくとも一部を通過させるための外周エレメントを備える。外周エレメントの外周部には多数の細長い電極が配置されており、電極の長手方向は少なくとも実質的に互いに平行に延びていて、基材移動経路に垂直である。外周エレメントは２つの環状の突縁を備え、突縁間に基材移動経路が延びている。

外周エレメントは第１の回転エレメントから構成されており、これは少なくとも１つの、例えば水平な第１の回転軸の周りを回転できるのが望ましい。したがって、第１の回転エレメントは、それを通過している基材と共に動くことができる。第１の回転エレメントは、円筒形のものでもよいし、２つの半円筒と、その間の真直な部分とからなっていて、そのため２つの回転軸が存在するものであってもよいことを強調しておく。

第２の移動手段は第２の回転エレメントを備えていて、第２の回転エレメントは少なくとも１つの、例えば水平な第２の回転軸の周りに回転可能であり、第２の回転エレメントの周辺に沿って複数の細長い電極が配置され、電極の長手方向は少なくとも実質的に互いに平行であることが好ましい。前述したように、細長い電極は基材上の導電性パターンの複数箇所の部分と同時に接触できるという利点がある。

さらに、可能な限り多く機能を統合するために、第１の回転エレメントと第２の回転エレメントは１つの共通の回転エレメントで構成されることが望ましい。同期化の問題はこの場合は問題にならないし、上記のようにすれば、第１の回転エレメントと第２の回転エレメントが占める空間部が小さくなる。

電極は円筒形であって、第二の回転エレメントの電極を除く部分に対して、各電極の中心軸の周りに回転できることが望ましい。前述したように、上記によって電極が導電性パターンに対して回転しながら相対移動するという利点が得られる。

構造上単純であるという理由から、第１の回転エレメント及び／又は第２の回転エレメントは、少なくとも実質的に円筒形であって、第１の回転エレメント及び／又は第２の回転エレメントはその中心軸の周りに回転できる。

電極と導電性パターン間の相対的な移動速度と、導電性パターンの絶対的な移動速度との間の適切な比率を実現するために、ある特定の速度伝達比に従って、一方で電極をその中心軸の周りに回転させ、もう一方で第２の回転エレメントを第２の回転軸の周りに回転させる伝達手段が配備されることが望ましい。

極めて好ましい実施形態においては、負に帯電した電極は遮蔽エレメントのキャビティ中に収容され、電極の一部だけがこの遮蔽エレメントの外に延びている。これによって、陽極物質が電極自体に沈着することをできる限り少なくでき、それにもかかわらず導電性パターンと電極との間の良好な接触が達成される。接触箇所においても陽極物質の沈着が起こらないことは当然である。

本発明は、上述した本発明の方法を用いて増厚された導電性パターンを表面に有する誘電体の基材にも関する。以下、図を参照しながら本発明の好ましい実施形態を記載することにより、本発明についてより詳細に説明する。

図１は、誘電体の基材膜４上に形成された導電性パターンを電解メッキする装置１を概略的に側面を示している。基材膜４上の導電性パターンは、電解メッキ装置１の処理を受ける前に、例えば国際公開公報第０２／０９６１６８号に記載されたグラビア印刷技術によって、又は国際公開公報第０２／０９９１６３号に記載された自己触媒的コーティング法によって形成することができる。

基材膜４は、繰り出しドラム２から繰り出され、巻取りドラム３の上に巻取られる。本実施形態においては、３台の電解メッキユニット５が繰り出しドラム２と巻取りドラム３の間に配置されている。各電解メッキユニット５は、その前方に前処理装置６を備えており、基材膜４上の導電性パターン上に存在しうる酸化皮膜を既知の方法によって除去する。各電解メッキユニット５は、その後に、後処理装置７を備えており、直前の電解メッキユニット５で処理された基材膜４を洗う。最後の電解メッキユニット５は、メッキされた導電性パターンに酸化防止膜を当てることもできる。２つの固定されかつ逆転可能なローラ８及び１つのダンサーローラ９からなるローラ・システムが、３つの電解メッキユニットの間と、最初の電解メッキユニットの前と、最後の電解メッキユニットの後に置かれており、基材膜４の適正な張力を維持する。

図２を参照して更に説明する。各電解メッキユニット５は４つの電極ドラム１０を備えており、電極ドラム１０の外周の下半分には、基材膜４が、その表面に形成された導電性パターンが電極ドラム１０の方を向くように、固定されかつ逆転可能なローラ１１を経由して通過する。電極ドラム１０及び固定され逆転可能なローラ１１は、枠組４２の一方の側に配置され、水平な回転軸の周りに回転可能である。枠組４２は、４つの長手軸線方向ガイド１４を備えている。容器１２は、このガイド１４に沿って、容器１２は対応する電極ドラム１０の下半分を十分に囲んでいる、上方位置（図２中右方の３つの電極ドラム１０）と、対応する電極ドラムは完全に容器１２から出ている、下方位置（図２中左方の電極ドラム１０）との間で移動可能である。枠組４２は、メッキ進行過程の監視者及び／又はその電解メッキユニット５について作業する者のための足場１３をさらに有している。

図３、４、６及び７は、電極ドラム１０（又はその部分）のより詳細な図である。電極ドラム１０は、互いに平行な円盤５３、５４の外周において、向い合う２つの突縁１５、１６を備えている。電極ドラム１０の電解液の流出路３７及び流入路２０が、それぞれ、突縁１５、１６と円盤５３、５４の中又は近傍にある。即ち、隣接する２つの電極１７の間に、２つの流入路２０と２つの流出路３７がある。容器１２の案内稜５０を嵌め込むための案内溝４９が突縁１５に設けられている。円盤５３と５４の間において、細長い円筒形の電極１７が等しい間隔を置いて延びている。電極１７は、その大部分において、細長い遮蔽エレメント１８のドラム外周に近い側に形成されたボア２１に収納されている。遮蔽エレメント１８は例えばゴムやプラスティックなどの絶縁体で作られている。フィルタ布１９が遮蔽エレメント１８の間に張られている。これは、内部からの固形不純物が、電極１７と、特に基材膜４とに達するのを防止するためである。遮蔽エレメント１８は、ピン６１を用いて位置決めされている。ボア２１の中心軸は、遮蔽エレメント１８のドラム外周に近い側に開口部ができるように位置決めされている。この開口部は、電極１７の外周の狭い部分で塞がれている。電極１７の狭い部分は、遮蔽エレメント１８の外周から少し突出しており、そのため、電極ドラム１０の下半分を通過する基材膜４の内側が電極１７の狭い部分に接触する。したがって、基材膜は電極１７に（電気的に）接触する。

電極１７は自己の長手軸線方向回転軸の周りに回転できる。電極１７を制御しながら回転させるために、電極１７は突縁１５の外側にある歯車２３に機械的に連結されており、歯車２３は主歯車２４と係合している。主歯車２４は歯車３１と堅く結合しており、そして主歯車２４及び歯車３１は、駆動軸２５の周りに自由に回転可能である。駆動軸２５は電極ドラム１０と堅く結合しており、その水平中心軸の周りに回転する。主歯車２４の電極ドラム１０に対する相対的回転、従って、歯車２３の電極ドラム１０に対する相対的回転は、係合している歯車２８、２９と係合している歯車３０、３１からなる伝達手段を介して起こる。この時、歯車２９と３０は連結軸３２を介して堅く連結している。上述の伝達手段を配置したことで、電極ドラム１０が回転する間に各電極１７も自己の中心軸の周りに回転する。その結果、基材膜４が電極ドラム１０の下半分に接触している間に、各電極１７は、基材膜４の電極ドラム１０向きの側の面上を転がることができる。電極の回転は、比較的に非常に遅い速度としうる。これを図５ａ〜５ｃに明瞭に例示する。

図５ａ〜５ｃは基材膜４の特定の部分の状況を経時的に示す。基材膜４上には、銅などの導電性材料でつくられたパターン４３がある。導電性パターン４３は、例えばＲＦＩＤラベルなどの平面アンテナに用いる渦巻形でもよい。国際公開公報第０２／０９６１６８号の図１はこの種の渦巻形の２つの例を示している。図５ａは、電極１７が上記の３つの導電性パターン４３からなる１つの列の上側に位置する様子を示している。基材膜４の前記部分が、電極ドラム１０の外周の下半分と共に移動する間に、電極１７は、基材膜４の上を、前記列の１列分だけ転がる。従って、図５ｂに示すように、前記部分がドラムの最下部に来た時、電極１７は前記列の中央にある。そして、前記部分が図５ｃの位置に来た時、電極１７は前記列を丁度通り過ぎた位置にある。電極１７が導電性パターン４３の表面に接触しながら相対移動をするため、導電性パターン４３が受ける機械的負荷は極小である。その理由はまさに、相対速度が遅くかつ転がり接触だからである。

陽極材料の球３４を収容するためのバスケット３３が電極ドラム１０の内部に設けられている。陽極材料は、また、例えば一つの固形ブロックや多くの小型ブロックなどの他の形状でもよい。端子２６によって、球３４を入れたバスケット３３に正電圧が与えられる。端子２６は電気接点円盤２７と係合しており、電気接点円盤２７は堅く駆動軸２５に結合されている。端子２６は、その端部において、整流器（図示せず）の正側に接続されている。半円形のブラシ４１が突縁１５の外面側に設けられている。ブラシ４１は、電極ドラム１０と共には回転せず、軸部４４と電気的に接触する。軸部４４は、これに対応した電極１７と電気的に接触している。ブラシ４１は、整流器の負側へ接続されている。

使用中、容器１２は電解液４５で満たされている。陽極材料の球３４を構成する物質は、電解液４５の中に例えば銅イオンなどのイオンとして溶解し、電極１７と、それと電気的に接触している導電性パターン４３とからなる陰極に引き寄せられる。電極１７は、ほとんど全体が遮蔽エレメント１８又は基材膜４によって被われているので、電極１７上にはイオンはほとんど沈着しない。イオンは、実際には、電極１７が接触している導電性パターン４３が電解液４５中にある間に、その導電性パターン４３の電極１７に被われていない部分上にのみ沈着する。このようにして、所望の層厚が得られるまで、導電性パターン４３の層厚を電解法によって連続的に増加させることができる。層厚を増加させるために、例えば電解塩溶液４５中での基材膜４の移動速度を下げたり、電解メッキユニット５の数及び／又は各電解メッキユニット中の電極ドラム１０の数を増加してもよい。一般原則として、基材膜４が電解液４５中に長く留まるほど導電性パターン４３の層厚は増加する。電極１７と導電性パターン４３の間で直接的接触がおこるため、種々の部分、例えば渦巻形導電性パターンの場合の巻線の種々の部分が、同時に電極１７と接触する。その結果、起こりうる、導電性パターン４３の高電気抵抗の場合でも導電性パターン４３の種々の部分間で層厚に実質的な差は生じないことは当業者にとって明らかであろう。

図７はポンプ装置（図示せず）が電解液４５を循環させる方法について示す。電解液４５は容器１２の底にある流入口３８を経て容器１２に入る。容器１２は液面３５まで満たされる。液面３５は容器１２中の垂直隔壁４６のオーバーフロー縁４０と同じ高さである。電解液４５がオーバーフロー縁４０を越えて流出すると、この流出した電解液４５は、垂直隔壁４６と容器１２の前壁４７の間の空間部を通り、次に容器１２の底にある流出路４８を通って容器１２から流出する。電解液４５は、流入路２０を経て突縁１５、１６と基材膜４の内側で囲まれる空間部内に流入する。電解液４５は、突縁１５にある流出路３７を経てこの空間部から出て行く。その後、電解液４５は、放出口３９を経て容器１２を出る。このような方法で、「新しい」電解液４５が導電性パターン４３の周囲に直接連続的に供給される。空間部中の電解液４５の液面３６は、流入路２０から流出路３７への流路が狭いため、空間部の外側の液面３５よりわずかに低い。そのため、基材膜４の外側から電極１７に向かって液圧がかかり、その結果、電極１７と基材膜４の内側面との間の接触が良くなる。

図４と図６に明確に示されるように、電極ドラム１０は、その一部、より詳しくは、その高さの約半分より上が、電解液４５の上方に延びている。このことの一つの重要な利点は、電解液４５より上にある電極１７は、基材膜４に被われていないにもかかわらず金属イオンの沈着を免れるということである。これは電極ドラム１０全体が電解液４５に浸漬されている場合とは対照的である。もう一つの重要な利点は、原則として、電極１７が電解液４５の上方に出たらすぐに、製造過程を中断せずに電極１７を他の電極と交換できることである。そのために、各電極１７は、歯車システムから離れた側に、関連する電極１７から絶縁されている結合部５１と、半径方向孔５２を備えており、半径方向孔５２にピンを通して電極１７を回して円盤５３から外すことができる。次にその電極１７をボア２１から長手方向に引き出し、交換する他の電極を再び円盤５３にねじ込む。

本発明の範囲は、上記の好ましい実施形態に限られず、「特許請求の範囲」によって定められる。例えば、上記の好ましい実施形態の変型として、基材が電解液中で負に帯電した電極と電気的に接触している間に基材が垂直方向に向いている状況も、本発明の範囲に含まれることを明確に強調しておく。また、基材が電解液中を直進して移動する間に基材と電極との接触が生じる状況もまた、本発明の有効範囲に含まれることも明確に指摘しておく。

誘電体の基材上の導電性パターンを増厚する製造ラインの概略側面図である。 図１に示した製造ラインの一部を形成している製造ユニットの斜視図である。 電極ドラムの斜視図である。 図３に示した電極ドラムの垂直断面図である。 基材膜の一部を、基材移動経路に沿って経時的に図４中に矢印ａで示した３つの位置の中の１つで、電極ドラムの半径方向から見た図である。 基材膜の一部を、基材移動経路に沿って経時的に図４中に矢印ｂで示した３つの位置の中の１つで、電極ドラムの半径方向から見た図である。 基材膜の一部を、基材移動経路に沿って経時的に図４中に矢印ｃで示した３つの位置の中の１つで、電極ドラムの半径方向から見た図である。 図４中の線で囲まれた部分の詳細図である。 図３の電極ドラムと容器の、垂直長手方向断面図である。

Claims (24)

1. 導電性パターン（４３）を表面に有する誘電体の基材（４）を電解液（４５）に浸漬するステップと、
   前記電解液（４５）中に前記基材（４）を浸漬している間に、負電荷を持つ円筒形の電極（１７）を前記電解液（４５）中で前記導電性パターン（４３）と電気的に接触させるステップとを備えている、誘電体基材（４）上の導電性パターン（４３）の電解増厚方法において、
   前記電解液（４５）中に基材（４）を浸漬している間に、前記電極（１７）と前記導電性パターン（４３）間の転がり接触相対移動を前記電解液（４５）中で行なわせるステップと、
   前記電極を前記電極の中心軸線回りで回転させるステップとを備え、
   前記電極（１７）と前記導電性パターン（４３）間の接触相対移動中に、前記導電性パターン（４３）を表面に有する基材（４）が電解液（４５）中を基材移動経路に沿って移動し、
   前記電極（１７）と前記導電性パターン（４３）間の接触相対移動中に、前記電極（１７）が電解液（４５）中を前記基材移動経路の少なくとも一部に沿って移動することを特徴とする誘電体基材（４）上の導電性パターン（４３）の電解増厚方法。
2. 前記電極（１７）と前記導電性パターン（４３）間の相対移動速度が、前記電極（１７）と導電性パターン（４３）の電気的接触中に電極（１７）が導電性パターン（４３）の少なくとも１つの繰り返し部分を通過するように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記電極（１７）は、外周エレメント（１０）の外周部に沿って配置されていることを特徴とする請求項１又２に記載の方法。
4. 前記基材（４）が前記電解液（４５）中を０．５〜２０ｍ／分の速度で移動することを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記基材移動経路がアーチ状であることを特徴とする請求項１又は４に記載の方法。
6. 前記電極（１７）が前記電解液（４５）に対して、一定の循環する電極移動経路に沿って移動することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記電極移動経路が円形であることを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 前記電極移動経路の一部は前記電解液（４５）中に浸漬し、前記電極移動経路の一部は電解液（４５）の上方に延びていることを特徴とする請求項６又は７に記載の方法。
9. 前記電極（１７）が前記電極移動経路の前記電解液（４５）の上方に延びている部分を移動中に、前記電極（１７）を別の電極（１７）と交換することを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 前記基材（４）の前記電極（１７）に面していない側の電解液（４５）の液面（３５）が、前記基材（４）の電極（１７）に面している側の液面（３６）に比べて高くなっていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
11. 前記導電性パターン（４３）が少なくとも一部は渦巻形であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 電解液（４５）を入れる容器と、
    導電性パターン（４３）を表面に有する誘電体の基材（４）を前記電解液（４５）中に配置する第１の位置決め手段（１０、２、３、８、９）と、
    前記導電性パターン（４３）と電気的に接触させるための負に帯電した電極（１７）と、
    前記電極（１７）を前記電解液（４５）中で前記導電性パターン（４３）と電気的に接触するように配置する第２の位置決め手段（１０、１８）とを備えた、誘電体基材（４）上の導電性パターン（４３）の電解増厚装置（１）において、
    前記電極（１７）は円筒形であり、
    電解増厚装置（１）は、前記電極（１７）と前記導電性パターン（４３）間の転がり接触相対移動を行なわせかつ前記電極（１７）を前記電極（１７）の中心軸線回りに回転させるための移動手段（２３、２４、３０、３１、３２、２８、２９、２５）をさらに備え、
    前記第１の位置決め手段（１０、２、３、８、９）が、前記導電性パターン（４３）を表面に有する基材（４）を基材移動経路に沿って前記電解液（４５）に浸漬し、前記電解液（４５）中を移動させ、前記電解液（４５）から取り出すための第１の移動手段（１０、２、３、８、９）を備え、
    前記第２の位置決め手段（１０、１８）が、前記電極（１７）を少なくとも電解液（４５）中を移動させるための第２の移動手段（１０、１８）を備え、
    前記電極（１７）を少なくとも前記基材移動経路の一部に沿って移動させるように前記第２の移動手段（１０、１８）が設定されていることを特徴とする誘電体基材（４）上の導電性パターン（４３）の電解増厚装置（１）。
13. 前記第１の移動手段が、前記導電性パターン（４３）を有する基材（４）を外周部の少なくとも１部に沿って通過させるための外周エレメント（１０）を備えていることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
14. 複数の細長い電極（１７）が前記外周エレメント（１０）の外周部に沿って配置され、前記電極（１７）の長手方向は少なくとも実質的に互いに平行で、かつ前記基材移動経路に垂直であることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
15. 前記電極（１７）が前記基材移動経路の内側に配置されていることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
16. 前記外周エレメントが２つの環状突縁を備え、その間を前記基材移動経路が延びていることを特徴とする請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の装置。
17. 前記外周エレメント（１０）が第１の回転エレメント（１０）から成り、前記第１の回転エレメントは少なくとも１つの第１の回転軸の周りに回転できることを特徴とする請求項１３〜１６のいずれか１項に記載の装置。
18. 前記第２の移動手段（１０、１８）が少なくとも１つの第２の回転軸の周りに回転できる第２の回転エレメント（１０）を備え、前記第２の回転エレメントの外周に沿って複数の前記細長い電極（１７）が配置され、前記電極（１７）は互いに長手方向に少なくとも実質的に平行であることを特徴とする請求項１２〜１７のいずれか１項に記載の装置。
19. 前記第２の移動手段（１０、１８）が少なくとも１つの第２の回転軸の周りに回転できる第２の回転エレメント（１０）を備え、前記第２の回転エレメントの外周に沿って複数の前記細長い電極（１７）が配置され、前記電極（１７）は互いに長手方向に少なくとも実質的に平行であり、前記第１の回転エレメント（１０）と第２の回転エレメント（１０）が共通の１の回転エレメント（１０）によって構成されていることを特徴とする請求項１７に記載の装置。
20. 前記電極（１７）が円筒形であり、前記電極（１７）が、前記第２の回転エレメントの前記電極（１７）を除く部分に対して、各前記電極（１７）の中心軸の周りに回転できることを特徴とする請求項１８又は１９に記載の装置。
21. 前記第２の移動手段（１０、１８）が少なくとも１つの第２の回転軸の周りに回転できる第２の回転エレメント（１０）を備え、前記第２の回転エレメントの外周に沿って複数の前記細長い電極（１７）が配置され、前記電極（１７）は互いに長手方向に少なくとも実質的に平行であり、前記第１の回転エレメント（１０）及び／又は前記第２の回転エレメント（１０）が少なくとも実質的には円筒形であり、第１の回転エレメント及び／又は第２の回転エレメントがそれぞれの回転エレメントの中心軸の周りに回転できることを特徴とする請求項１７に記載の装置。
22. 特定の伝達比に従って、一方で前記電極（１７）を前記電極（１７）の中心軸の周りに回転させ、もう一方で前記第２の回転エレメントを前記第２の回転軸の周りに回転させるための伝達手段（２３、２４、２５、２８、２９、３０、３１、３２）を備えることを特徴とする請求項１８又は２０に記載の装置。
23. 前記電極（１７）の大部分が遮蔽エレメントのキャビティ（２１）内に収容されており、前記電極（１７）の一部が前記遮蔽エレメント（１８）の外に延びていることを特徴とする請求項１２〜２２のいずれか１項に記載の装置。
24. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法によって増厚された導電性パターン（４３）を表面に有する誘電体基材（４）。

Images