JP5214898B2 - 給電方法、ウェブの連続電解めっき装置およびめっき膜付きプラスチックフィルムの製造方法 - Google Patents
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Description
近年、電子機器、電子部品および半導体パッケージ等で利用される様になってきたフレキシブル回路用基板として、ポリイミドフィルムあるいはポリエステルフィルムと銅箔とを合わせた形態の配線基板が注目されている。この基板には、ウェブに接着剤を介して銅箔を貼り合わせた、通称”3層型”と呼ばれるものと、ウェブに接着剤を介さないで金属被膜をめっき等で形成する、通称”2層型”と呼ばれるフレキシブル回路用基板がある。これらのうち、後者の2層型の方が、回路の配線ピッチの微細化の進行に伴ってより注目されている。
I:給電電極への投入電流値[A]
R:給電電極と前記導電面との接触抵抗値[Ω]
t:給電電極と前記導電面との接触部分の前記導電面の導電層厚み[mm]
Q:限界熱量係数[W/mm3]=5.5×103
また、本発明の別の形態によれば、少なくとも一方の表面に導電面を有するウェブを連続的に搬送しながらめっき処理槽内で電解めっきを施す電解めっき装置であって、前記導電面の幅方向片側端部のみに圧接可能なようにウェブを挟んで対向して配設された少なくとも2つの回転体を有し、前記2つの回転体の間に接触長さ1mmあたり2N以上100N以下の接触圧をかけられる押し圧付与手段を有し、前記2つの回転体のうち少なくとも1つが給電電極を構成するものであり、前記回転体が前記ウェブの搬送速度と略同速で回転可能であるウェブの連続電解めっき装置が提供される。
I:給電電極への投入電流値[A]
R:給電電極とウェブ導電面との接触抵抗値[Ω]
t:給電電極とウェブ導電面との接触部分の導電膜厚み[mm]
Q1:限界熱量係数[W/mm3]=5.5×103
I:給電電極への投入電流値[A]
R:給電電極とウェブ導電面との接触抵抗値[Ω]
t:給電電極とウェブ導電面との接触部分の導電膜厚み[mm]
Q2:限界熱量係数[W/mm3]=0.7×103
弾性体の材質としてはニトリルゴムやフッ素ゴム等のゴムやポリエステル等の樹脂が好適に用いられ、耐薬品性に優れるフッ素ゴムが特に好適である。弾性体のゴム硬度としては、JIS−A硬度で40°以上90°以下が好ましい。弾性体層厚さは何でも良いが、硬度が柔らかすぎてたわむのを防ぐために、接触幅よりも厚さを小さくするのが好適である。
給電端子144は、回転可能でかつ電気的に接続されている必要があり、金属電極を給電端子に接触させるような構造や、スリップリングやロータリーコネクタなどの接続端子が好適に用いられる。
B:給電電極の搬送方向長さ「mm」
I:電流密度[A/dm2]
W:ウェブ導電面の幅[mm]
L:めっき処理槽長さ[mm]
ρ:投入する導電膜付きフィルムの導電膜表面抵抗率[Ω/□]
t:給電電極とウェブ導電面とが接触する幅方向接触幅[mm]
N:給電電極係数(両端に配設の場合は2、片側のみ配設の場合は1)
式5は発明者らが鋭意検討の結果得られた知見をもとに導き出したものである。左の項はXの下限を示し、めっき処理槽外に設置するために物理的に給電部14とめっき液が当たらないための距離である。右の項はXの上限を示す。まず物体に通電するとジュール熱が発生するが、熱量に関して通電に影響の出ない範囲を実験的に求め、次に給電電極からめっき処理槽入り口までの膜抵抗と投入電流から発熱量を計算し、先に実験的に求めた通電に影響の出ない熱量以下となるようなXを導き出す。投入電流密度I及び導電膜表面抵抗率ρに反比例する。なお、500は実験的に求めた係数で、安全率等も考慮に入れている。
[実施例1]
給電部の装置構成は図1Bに示すとおりである。ベアリングケース1401、スライドガイド1403、ブラケット1402、ならびに押し圧付与用バネ143はステンレス鋼にて製作した。押し圧付与用バネ143のバネ定数は14.7N/mmのものを用いた。給電電極は図1Cに示す構造にてチタン製のものを用いた。フィルムとの接触部となる円板状部材は外径60mm、厚み10mmとし、両肩C1面取りを施しフィルムとの接触幅は8mmとした。接触面の算術平均粗さは、JIS B0601−2001に規定の算術平均粗さに準拠し、英国テーラーホブソン社製表面粗さ測定器“サートロニック25”を用いて測定したところ、4.7μmであった。なお軸端部には米国メルコタック社製“ロータリーコネクタMODEL1250−SC“を取り付け、回転しながら給電可能な構成とした。受け側回転体はステンレス鋼を用い、外径100mm、厚み12mmとし、両肩C1面取りを施しフィルムとの接触幅は10mmとした。
図3は給電電極とフィルム導電面との接触抵抗測定方法を示す概念図である。15mm幅のフィルムの幅方向端部から5mmの位置に給電電極ならびに受け側回転体の厚さ方向の中心を合わせるようにして、厚さ38μmのポリイミドフィルムの片面に銅を8.5μmめっきしたフィルムを挟み、電源の片側を給電端子に、もう片方をフィルム幅方向端部から12mmの位置で電極接触部近傍に接続し、図3に示すような回路を構成して抵抗値の測定を行った。直流電源31から0.5Aの定電流を投入し、電圧計32にて電圧を測定し、オームの法則より抵抗値を算出した。押し圧を変化させ、抵抗値の変化を測定した結果を図4に示す。この際に用いたフィルムの表面抵抗率は、JIS K7194−1994に準拠し、三菱化学製表面抵抗率測定器“ロレスタ−GP”MCP−T600を用いて測定した結果、1.92×10−3Ω/□であった。
厚さ38μmで520mm幅の長尺なポリイミドフィルムを用いて、フィルム片端部から5mmの位置に給電電極ならびに受け側回転体の厚さ方向の中心を合わせるようにして1カ所に給電部を設置し、接触幅1mmあたり10N/mm及び20N/mmの接触圧を付与してフィルムを2m/minの速度で搬送させた。結果、いずれの接触圧においてもフィルム張力により回転可能であり、蛇行やシワの発生はなく、また接触部以外では擦過キズの発生も認められなかった。
[実施例2]
実施例1と同様の給電部構成を用いて、受け側回転体を外径90mm、接触幅方向幅6.5mmとし、表層部に5mm厚のゴムを巻いたものを用いた。ゴムはJIS−A硬度で80°(板厚5mmのサンプル板で測定)のニトリルゴムを用いた。
[実施例3]
実施例1と同様の給電部構成を用いて、受け側回転体を外径90mm、接触幅方向幅12mmとし、表層部に5mm厚のゴムを巻いたものを用いた。ゴムは板厚5mmのサンプル板のJIS−A硬度で80°のニトリルゴムを用いた。
[実施例4]
実施例1と同様の給電部構成を用いて、受け側回転体を外径90mm、幅方向接触幅7mmとし、表層に5mm厚のゴムを巻いたものを用いた。ゴムは板厚5mmのサンプル板でJIS−A硬度40°のエチレンプロピレンゴムを用いた。この給電部を図1Aに示すめっき装置の給電部14に用い、電流値を170Aに設定して連続めっき実験を行った。基材には38μmポリイミドフィルム“カプトンEN”(東レデュポン株式会社製)の片側表面に導電膜として7μmの銅を製膜したものを用い、ニップ圧を5N/mmに設定した。このときの接触面積は200mm2であった。なお、接触抵抗値は30mΩで、式3に当てはめて計算すると接触面積範囲は22mm2≦A≦1000mm2となり、範囲内に入っている。
[比較例1]
従来のロール状電極において、実施例1と同様の測定を行った。ロール状電極はロール外径80mm、ロール面長580mmで、真鍮製軸に銅製ローラを取り付けた構成とし、ローラ面長の中央とフィルム幅方向中心を合わせるようにセッティングした。
[図4、図6、図9のまとめ]
・ 図4、図9:押し圧力と抵抗値の関係
(a)比較例1の給電方法においては、8.5μmめっき膜に対して抵抗値は120mΩであった。これに対して実施例1〜3においては図4に示す結果となった。比較例1(従来技術)並の給電能力を得るために抵抗値を比較例1の抵抗値(120mΩ)以下とするには、実施例1〜3いずれも2N/mm以上の押し圧を付与すればよいことがわかる。
・ 図6:フィルム幅方向位置と抵抗値の関係
(a)比較例は幅方向全面に電極が接触して給電しているが、実施例1〜3においては端部のみに接触して給電するため幅方向給電ムラが懸念されるので検証を行った。
111 プラスチックフィルム
112 導電膜
12 巻き出し部
13 前処理洗浄部
14 給電部
141 給電電極
142 受け側回転体
143 押し圧付与手段
144 給電端子
145 弾性体
146 導電性薄肉円筒導電層
147 電極
1401 ベアリングケース
1402 ブラケット
1403 スライドガイド
1404 ベアリング
15 めっき処理槽
151 陽極
152 シールユニット
16 めっき処理部
17 後処理部
18 巻き取り部
31 直流電源
32 電圧計
Claims (17)
- 表面に導電性を付与したウェブを連続的に搬送しながらめっき処理槽内で電解めっきを施す電解めっき方法であって、前記ウェブの幅方向片側端部または両側端部に前記ウェブを対向するように少なくとも2つの回転体により前記ウェブを挟持し、前記回転体のうち少なくとも1つを給電電極として用いて、前記ウェブに対して給電を施し、前記電極を前記ウェブの幅方向端部から0.5mm以上20mm以下の領域のみに幅方向接触幅1mmあたり2N以上100N以下の接触圧をもって圧接し、前記回転体を前記ウェブの搬送速度と略同速で回転させることを特徴とする電解めっき方法。
- 前記電極として前記めっき処理槽外に配設されたもののみを用い、前記めっき処理槽の搬送方向上流および/または下流でのみ前記ウェブのめっき対象部位において給電することを特徴とする請求項1に記載の電解めっき方法。
- 前記ウェブの幅方向が鉛直方向に沿うように向けて長手方向に搬送することを特徴とする請求項1または2に記載の電解めっき方法。
- 前記給電電極とともにウェブを挟持する受け側回転体として、該受け側回転体の表層部に弾性体を有するものを用いることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の電解めっき方法。
- 前記給電電極として、表層部に導電層を備え、該導電層の内側に弾性体層を有するものを用いることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の電解めっき方法。
- 前記受け側回転体のウェブとの幅方向接触幅が、前記給電電極のウェブとの幅方向接触幅より1mm以上15mm以下だけ広いことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の電解めっき方法。
- 前記受け側回転体のウェブとの幅方向接触幅が、前記給電電極のウェブとの幅方向接触幅より狭いことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の電解めっき方法。
- 少なくとも一方の表面に導電面を有するウェブを連続的に搬送しながらめっき処理槽内で電解めっきを施す電解めっき装置であって、前記導電面の幅方向片側端部のみに圧接可能なようにウェブを挟んで対向して配設された少なくとも2つの回転体を有し、前記2つの回転体の間に接触長さ1mmあたり2N以上100N以下の接触圧をかけられる押し圧付与手段を有し、前記2つの回転体のうち少なくとも1つが給電電極を構成するものであり、前記回転体が前記ウェブの搬送速度と略同速で回転可能であることを特徴とするウェブの連続電解めっき装置。
- 前記電極が前記めっき処理槽外にのみ配設されたことを特徴とする請求項9に記載のウェブの連続電解めっき装置。
- ウェブの幅方向が鉛直方向に沿うように向けて長手方向に搬送する搬送手段を有し、前記給電電極が前記ウェブの上端部のみに圧接するよう配設されたことを特徴とする請求項9または10に記載のウェブの連続電解めっき装置。
- 少なくとも一方の表面に導電面を有するウェブを連続的に搬送しながらめっき処理槽内で電解めっきを施す電解めっき装置であって、前記導電面の幅方向両側端部のみに圧接可能なようにウェブを挟んで対向して配設された少なくとも2つの回転体を有し、前記2つの回転体の間に接触長さ1mmあたり2N以上100N以下の接触圧をかけられる押し圧付与手段を有し、前記2つの回転体のうち少なくとも1つが給電電極を構成するものであり、前記回転体が前記ウェブの搬送速度と略同速で回転可能であることを特徴とするウェブの連続電解めっき装置。
- 前記給電電極とともにウェブを挟持する受け側回転体が、該受け側回転体の最表層に弾性体を有することを特徴とする請求項9〜12のいずれかに記載のウェブの連続電解めっき装置。
- 前記給電電極は、表層部に導電層を備え、該導電層の内側に弾性体層を有することを特徴とする請求項9〜13のいずれかに記載のウェブの連続電解めっき装置。
- 前記受け側回転体のウェブとの幅方向接触幅が、前記給電電極のウェブとの幅方向接触幅より1mm以上15mm以下だけ広いことを特徴とする請求項9〜14のいずれかに記載のウェブの連続電解めっき装置。
- 前記受け側回転体のウェブとの幅方向接触幅が、前記給電電極のウェブとの幅方向接触幅より狭いことを特徴とする請求項9〜14のいずれかに記載のウェブの連続電解めっき装置。
- 前記ウェブとしてプラスチックフィルムを用い、製造工程の少なくとも一部に請求項1〜8のいずれかに記載の給電方法または請求項9〜16のいずれかに記載の連続電解めっき装置を用いることを特徴とするめっき膜付きプラスチックフィルムの製造方法。
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