JP5598754B2 - めっき装置 - Google Patents

Description

本発明は、微小球へのめっきに好適なめっき装置に関するものである。

近年、半導体パッケージの高密度化に伴い、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）に代表されるエリアアレイ端子型パッケージの端子等に、はんだめっき層を形成した複合ボールが用いられるようになってきた。この用途においては、直径１０００μｍ以下のボールが要求されている。
このような微小球にめっき層を、めっき槽を用いて形成するためには、めっき処理中のボール同士の付着を防止するために、ボールの分散性を向上させる必要がある。

たとえば、特許文献１には、陰極をめっき槽内内周部に、陽極をめっき槽内中央部に配置し、垂直軸で水平方向に回転可能なめっき槽内に送入されためっき液を回転円周部より排出する構成を有しためっき槽を高速回転させることで、遠心力により被めっき物を陰極へ集め、めっきを行なう方法が開示されている。この方法においては、正転、逆転を周期的に繰り返すことで、ボールの分散性を向上させ、ボール同士の付着を防止している。

また、特許文献２には、特許文献１と基本構造が類似するめっき技術が開示されており、めっき処理室の周壁を形成するように配設された陰極の電流密度がほぼ均一な領域に被めっき物が接触するように、被めっき物を陰極へ誘導する案内壁を設け、被めっき物と陰極との接触機会を増すことで、均一なめっき層を形成することが提案されている。

特開平１１−９２９９４号公報 特開２００６−３７１８４号公報

本発明者の検討によると、上述したようなサイズの複数のボールにめっき層を形成するには、特許文献２のような案内壁を設けためっき槽を用いても、ボールと陰極との接触機会が十分に確保されず、均一で平滑なめっき層を形成するには問題があった。

本発明の目的は、垂直軸で水平回転可能なめっき槽を用いためっき装置において、めっき装置の複雑化を改善し、複数の被めっき物に均一な膜厚で良好な外観のめっき層を形成できるめっき装置を提供することである。

本発明者は、垂直軸で水平回転可能なめっき槽を用いたときに、めっき槽の内周部に所定の傾斜部を設け、且つ平板状の上蓋を設ける、という簡素な構成であっても、めっき液面の変動を抑制し、尚且つ複数の被めっき物の陰極への接触機会を増加させ、複数の被めっき物に均一な膜厚で良好な外観のめっき層が形成できることを見出し、本発明に到達した。

すなわち本発明は、垂直軸で水平回転可能なめっき槽と、該めっき槽内周部に配設された陰極と、前記めっき槽内中央部に陽極とを具備するめっき装置において、前記めっき槽の内周部は、円盤状の底部から前記底部を拡張するように続く傾斜部と、該傾斜部に接続する円筒部とでなり、めっき槽上面は、前記底部と平行な平板状の上蓋で覆われるめっき装置である。
前記円筒部は、前記傾斜部に接続し前記陰極を配置する第１円筒部と、該第１円筒部を縮小するように続く第２円筒部とにすることができる。
前記上蓋中央部には、開口部が形成され、該開口部には円筒部材が接続されることが好ましい。

本発明のめっき装置によれば、微小球のような小物に均一な膜厚で良好な外観のめっき層を形成することができる。

本発明めっき装置の一例を示す模式図である。 本発明めっき装置の別の例を示す模式図である。

上述したように本発明の重要な特徴は、めっき槽の円周部に、円盤状の底部から前記底部を拡張するように続く傾斜部と、該傾斜部に接続する円筒部とし、且つ平板状の上蓋を採用したことにある。これにより本発明は、複雑になりやすいめっき装置の構成の簡略化ができ、尚且つ複数の被めっき物に均一な膜厚で良好な外観のめっき層を形成が可能なめっき装置を提供できる。以下、本発明のめっき装置について、具体例を示す図を用いて詳しく説明する。

図１は、本発明のめっき装置の一例を示す模式図である。
本発明のめっき装置は、垂直軸１に支持された水平回転可能なめっき槽２の円周部が円盤状の底部２ａに接続し前記底部を拡張するように続く傾斜部２ｂと、該傾斜部２ｂに接続し陰極を配設する円筒部２ｃとでなり、めっき槽２の上面は、前記底部２ａと平行な平板状の上蓋６で覆われ、該円筒部２ｃに接続し、めっき槽中央部の上方には陽極３を配設しており、めっき槽２にはめっき液４を保持する。

本発明のめっき装置において、めっき槽２の上面は、底部と平行な平板状の上蓋６で覆われる。
上蓋がない場合や上蓋がめっき槽２中心に向かって上方に傾斜する形状の場合は、めっき槽２の高速回転時や反転時には、遠心力によりめっき槽２内周部に沿ってめっき液が上方に移動する。めっき液の移動に伴い、めっき槽２の中心部のめっき液面が下がり、めっき槽中心に配置された陽極３はめっき液から露出してしまい、陽極３とめっき液の接触面積が減少することにより、所定の電圧値よりも高くなり、均一な膜厚で良好な外観のめっき層が得られない。
本発明では、めっき槽２の上面を底部と平行な平板状の上蓋６で覆う。上蓋を、傾斜を有した形状ではなく、底部と平行な平板状とすることで、めっき装置の簡略化が容易となる。また、めっき槽２の上面を上蓋６で覆うことにより、めっき槽２の高速回転時における、めっき槽２中心部のめっき液面の変動を抑制することができる。これにより本発明のめっき装置は、陽極３がめっき液から露出することを防ぐことができるので、所定の電圧を一定に保ちながらの通電が可能となり、均一な膜厚で良好な外観のめっき層を形成することができる。

また、本発明のめっき装置は、上蓋６の中央部に、陽極３をめっき槽２内へ入れるための開口部が形成され、この開口部には、高速回転や反転によるめっき液の飛散防止のため、円筒部材８が接続されることが好ましい。円筒部材８の高さは、陽極３上端面より低く、高速回転直後やめっき液が流動している状態での反転時にめっき液が飛散しない高さが好ましい。また、円筒部材８の直径は、所定のめっき液量を確保できる直径が好ましい。

本発明のめっき装置において、めっき槽２の円周部は、円盤状の底部２ａに接続し前記底部２ａを拡張するような傾斜部２ｂを具備する。
例えば、単純な円筒形状のめっき槽を用いてめっきをする場合には、高速回転時に遠心力により被めっき物５がめっき槽２内周部の底部に溜まり、陰極に接触しない被めっき物５が出てくるため、全ての被めっき物５に均一なめっき層を形成することが困難になる。このため、本発明のめっき装置は、めっき槽２の内周部に傾斜部２ｂを設けることで、被めっき物５が遠心力を受けて内周部をせり上がるようにした。これにより、被めっき物５がめっき槽内周部の底部に溜まることを防ぎ、被めっき物５を容易に陰極に接触させることができる。
傾斜部２ｂの傾斜角αは、０°を超え９０°未満で、被めっき物の処理量やめっき槽２の回転速度等により適宜選択することができ、４５°とすることが好ましい。

本発明のめっき装置は、めっき槽２の円筒部２ｃに陰極を配設する。被めっき物５が陰極に接触したときに通電することでめっき層を形成する。めっき槽２の円筒部２ｃに配設する陰極には、例えばチタン、真ちゅう、ステンレス、銅などが使用できる。
被めっき物５は、めっき槽２の高速回転の遠心力により、めっき槽２内周部に移動していくと同時に、めっき槽２の内周部に沿ってめっき液４とともに被めっき物５が上方に移動し、めっき槽２の底面から離れてしまう。このため、本発明では高速回転時に被めっき物５が移動して溜まろうとする位置である、円筒部２ｃに陰極を配設することにより、被めっき物５の陰極への接触機会を増加させることができ、均一な膜厚で良好な外観のめっき層を形成することが可能となる。

めっき槽２の高速回転時に陰極が被めっき物５に覆われず、めっき液に接触した状態で通電が行われると、陰極自体にめっき皮膜が形成される。陰極がチタンやステンレスなどの場合、形成されためっき皮膜が剥がれるため、被めっき物５へ付着したり、被めっき物５のめっき層中に取り込まれたりすることで、めっき層の品質低下という問題を引き起こす場合がある。
このため、円筒部２ｃに配設する陰極は、円筒部２ｃの一部もしくは全部に配置し、めっき槽２の高速回転時に被めっき物５で覆われる構成とする。例えば、比重の軽い被めっき物５を少量めっき処理する場合には、めっき槽２の高速回転時において、被めっき物が円筒部２ｃの上方に移動するので、陰極を円筒部２ｃ上部に設置し、被めっき物５で覆うようにするとよい。また、大量の被めっき物をめっき処理する場合には、円筒部２ｃの全てを陰極にすることが好ましく、円筒部２ｃに配設する陰極の高さは適宜選択できる。

図１のめっき装置において、垂直軸１は、めっき槽底部２ａを支持しており、正回転と逆回転することができるようにしている。
めっき槽２には、めっき液に不活性な材料、例えばプラスチックやステンレス表面を樹脂加工したものなどを使用できる。本発明では、めっき槽２は、特許文献１や特許文献２でめっき槽に配設されるポーラスリングのような、めっき槽の円周部からめっき液を排出するための隙間をなくすことが好ましい。その理由は、装置構成の簡略化に加え、めっき処理中に、被めっき物を紛失せず、また、めっき液の排出をさせないことで、高価なめっき液を大量に使用することなくめっきを行なうためである。

本発明のめっき装置の別の例を図２に示す。
図２の円筒部は、傾斜部７ｂに接続し陰極を配置する第１円筒部７ｃと、この第１円筒部７ｃを縮小するように続く第２円筒部７ｄを有している。
これにより、例えば、表面積の小さい被めっき物５を少量でめっき処理する場合に、速やかに被めっき物５を第１円筒部７ｃに配設した陰極に移動させることができ、全ての被めっき物５に通電する機会が均等になり、めっき効率が改善され、均一な膜厚で良好な外観のめっき層を形成することができる。
また、第２円筒部７ｄの内径は、第１円筒部７ｃの内径よりも小さく、被めっき物５の処理量により適宜選択することができる。底部に接続した傾斜部７ｂの最小内径と同等の内径であることが好ましい。

１．垂直軸
２．めっき槽
２ａ．めっき槽底部
２ｂ．傾斜部
２ｃ．円筒部
３．陽極
４．めっき液
５．被めっき物
６．上蓋
７ａ．めっき槽底部
７ｂ．傾斜部
７ｃ．第１円筒部
７ｄ．第２円筒部
８．円筒部材
α．傾斜角度

Claims (2)

1. 垂直軸で水平回転可能なめっき槽と、該めっき槽内周部に配設された陰極と、前記めっき槽内中央部に陽極とを具備するめっき装置において、前記めっき槽の内周部は、円盤状の底部から前記底部を拡張するように続く傾斜部と、該傾斜部に接続する円筒部とでなり、めっき槽上面は、前記底部と平行な平板状の上蓋で覆われ、該上蓋の中央部には、開口部が形成され、該開口部には円筒部材が接続されることを特徴とするめっき装置。
2. 前記円筒部は、前記傾斜部に接続し前記陰極を配置する第１円筒部と、該第１円筒部を縮小するように続く第２円筒部でなることを特徴とする請求項１に記載のめっき装置。