JP6226229B2 - めっき装置及びこれを用いたセンサ装置 - Google Patents

Description

本発明は、被めっき物の表面に電解めっき又は無電解めっきを施すためのめっき装置及びこれを用いたセンサ装置に関する。

近年、めっき技術は各方面の技術分野で応用されており、例えば半導体の配線技術等にも用いられている。また、めっき製品の生産時のめっき条件を決定するために、生産開始前に例えば小型のめっき装置でめっき試験を行うことがある。
例えば、特許文献１には、少なくとも底板および側板を有して内部にめっき液が注入される水槽と、前記水槽のめっき液内で互いに対向して水平に配置される陰極板および陽極板とを備えた電気めっき試験器であって、陰極板および陽極板のうち被めっき物となる一方の板を他方の板の下側に配置し、水槽の側板には、陰極板および陽極板をそれぞれ水槽内に挿入するための開口を設けると共に、水槽には開口を閉塞するための閉塞板を着脱可能に設けたことを特徴とする電気めっき試験器が開示されている。この水槽の側板には、陰極板および陽極板のうち少なくともいずれかの板を水平状態に保持するための複数の溝部が設けられており、陰極板と陽極板の間隔を調整できるようになっている。

特開２００６−２９９３６７号公報（請求項１−３、図１）

しかしながら、特許文献１に記載のめっき装置は、陰極板及び陽極板を収容する水槽を用意すると共に水槽の側板に開口や溝部を設ける必要があるため、構造の大型化や複雑化を招き、製造コストや材料コストが増加するという問題がある。そのため、さらに簡素でコンパクトなめっき装置の開発が求められていた。

また、近年のめっき物の研究開発において、めっき中にめっき物の生成過程を高性能顕微鏡（例えばラマン顕微鏡）等で観察することができるめっき装置の開発が求められていた。

本発明は、前記の点に鑑みてなされたものであり、従来よりも簡素で小型化が容易なめっき装置及びこれを用いたセンサ装置を提供することを第１の課題とする。
また、本発明は、めっき物の生成過程を観察可能なめっき装置を提供することを第２の課題とする。

前記の目的を達成するために、本発明に係るめっき装置は、陰極となる被めっき物(W)を保持する保持部材(2)と、前記被めっき物(W)を囲う環状の第１シール部材(3)を介して前記保持部材(2)に積層され、前記被めっき物(W)を露出させるとともにめっき液を貯留する貫通部(45)を有するスペーサ(4)と、前記貫通部(45)を囲う環状の第２シール部材(5)を介して前記スペーサ(4)に積層され、前記貫通部(45)から露出する前記被めっき物(W)に対向して配置される陽極(62)を有する陽極部材(6)と、を備えることを特徴とする。
このような構成によれば、被めっき物(W)を保持する保持部材(2)とめっき液を貯留する貫通部(45)を有するスペーサ(4)と陽極を有する陽極部材(6)とを第１、第２シール部材(3,5)を介して単に積層するだけでめっき装置(1)を容易に構成することができる。そのため、例えば特許文献１に記載のめっき装置と比較して、複雑な構造の水槽が不要になるので、めっき装置(1)の簡素化と小型化を図ることができる。また、本発明によれば、スペーサ(4)を厚さ寸法の異なるものに交換することで陰極と陽極の間隔を容易に調節することができる。

また、前記スペーサ(4)は、絶縁体からなるスペーサ本体部(41)と、前記スペーサ本体部(41)の前記陽極部材(6)側の面に設けられた陽極側導電層(43)と、を有し、前記陽極部材(6)は、絶縁体からなる陽極部材本体部(61)と、前記陽極部材本体部(61)の前記スペーサ(4)側の面に設けられた前記陽極となる陽極層(62)と、を有し、前記第２シール部材(5)の内側で前記陽極側導電層(43)が前記陽極層(62)に接続され、前記第２シール部材(5)の外側で前記陽極側導電層(43)が電源装置(PW)に接続されることを特徴とする。
このような構成によれば、第２シール部材(5)の内側で陽極側導電層(43)が陽極層(62)に接続され、第２シール部材(5)の外側で陽極側導電層（43）が電源装置(PW)に接続されるので、スペーサ(4)と陽極部材(6)の間の水密性を保ちながら陽極層(62)に電気を供給することができる。

また、前記陽極部材本体部(61)は、前記貫通部(45)から露出する前記被めっき物(W)を観察するための透光性を有する窓部(64)を有し、前記陽極層(62)は、前記窓部(64)を避けて形成されているのが好ましい。
このような構成によれば、めっき中に窓部(64)を通して被めっき物(W)に生成されるめっき自体を観察（又は観測）することができる。

また、前記窓部(64)は、前記陽極部材本体部(61)の他の部位よりも厚さ寸法(t1)が小さいのが好ましい。
このような構成によれば、例えば観察に用いる顕微鏡(M)を陰極に近づけて配置することができる。その結果、めっき中における被めっき物(W)の状態を好適に観察することができる。

また、前記窓部(64)の厚さ寸法ｔ１は、０．０５ｍｍ≦ｔ１≦２ｍｍの範囲であるのが好ましい。
このような構成によれば、窓部(64)を透過する光の屈折や散乱を好適に抑制することができるので、窓部(64)の影響を軽減してめっき中における被めっき物(W)の状態を好適に観察することができる。

また、前記陽極部材本体部(61)は、前記窓部(64)の周囲に前記窓部(64)に向かって下り傾斜となるテーパ部(64a)を有するのが好ましい。
このような構成によれば、陽極部材本体部(61)は、窓部(64)の周囲に窓部(64)に向かって下り傾斜となるテーパ部(64a)を有するので、例えば顕微鏡(M)を用いて被めっき物(W)を観察する場合に、陽極部材(6)に顕微鏡(M)が接触することを抑制できる。

また、前記スペーサ(4)の厚さ寸法ｔ２は、０．０５ｍｍ≦ｔ２≦１ｍｍの範囲であるのが好ましい。
このような構成によれば、貫通部(45)に貯留されるめっき液の厚さ（深さ）が小さくなるので、例えばめっき液が着色されていても、被めっき物(W)の状態を観察することができる。また、極間距離を著しく近づけることにより、イオン濃度の拡散勾配を急峻にすることができる。

また、前記スペーサ(4)は、前記スペーサ本体部(41)の前記保持部材(2)側の面に設けられた陰極側導電層(42)を有し、前記第１シール部材(3)の内側で前記陰極側導電層(42)が前記被めっき物(W)に接続され、前記第１シール部材(3)の外側で前記陰極側導電層(42)が前記電源装置(PW)に接続される構成とするのが好ましい。
このような構成によれば、スペーサ(4)と保持部材(2)の間の水密性を保ちながら被めっき物(W)に電気を供給することができる。

また、前記スペーサ(4)は、前記スペーサ本体部(41)の前記陽極部材(6)側の面に前記陽極側導電層(43)と絶縁された参照極用導電層(44)を有し、前記陽極部材(6)は、前記陽極部材本体部(61)の前記スペーサ(4)側の面に前記陽極層(62)と絶縁された参照極層(63)を有し、前記第２シール部材(5)の内側で前記参照極用導電層(44)が前記参照極層(63)に接続され、前記第２シール部材(5)の外側で前記参照極用導電層(44)が計測装置に接続される構成とするのが好ましい。
このような構成によれば、スペーサ(4)と陽極部材(6)との間の水密性を保ちながら参照極層(63)を利用して陽極の電位を計測することができる。

また、前記保持部材(2)又は前記陽極部材(6)には、前記貫通部(45)にめっき液を供給するめっき液供給路(27)が設けられ、前記保持部材(2)又は前記陽極部材(6)には、前記貫通部(45)からめっき液を排出するめっき液排出路(28)が設けられているのが好ましい。
このような構成によれば、めっき液供給路(27)から貫通部(45)にめっき液を供給し、貫通部(45)からめっき液排出路(28)にめっき液を排出することで、貫通部(45)内のめっき液を好適な状態に維持することができる。

また、前記めっき液が無電解めっき液の場合は、前記電源装置(PW)に替えて計測装置を接続することで前記陽極と前記陰極の間の電位を計測するのが好ましい。
このような構成によれば、本発明に係るめっき装置(1)で無電解めっきを行うことができるとともに、電極間の電位差を計測することができる。

また、本発明は、前記めっき装置(1)を用いたセンサ装置であって、前記陽極側導電層(43)は、互いに絶縁された複数の陽極側導電層(43B)で構成され、前記陽極層(62)は、前記陽極側導電層(43B)と同数の互いに絶縁された陽極層(62B)で構成され、前記各陽極層(62B)の前記貫通部(45)から露出する部分(62Bb)には、互いに異なる反応基がそれぞれ修飾されていることを特徴とする。
このような構成によれば、例えば、複数の陽極層(62B)に異なる反応基を修飾することで、めっき装置(1)をセンサ装置として利用することができる。

本発明では、従来よりも簡素で小型化が容易なめっき装置及びこれを用いたセンサ装置を提供することができる。また、本発明では、めっき物の生成過程を観察可能なめっき装置を提供することができる。

第１実施形態に係るめっき装置の斜視図である。 第１実施形態に係るめっき装置の分解斜視図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視における分解断面図である。 図１のＩＶ−ＩＶ矢視における分解断面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視における組立断面図である。 （ａ）は保持部材の平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＶＩｂ−ＶＩｂ矢視断面図である。 （ａ）はスペーサの平面図であり、（ｂ）はスペーサの底面図である。 （ａ）は陽極部材の平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＶＩＩＩｂ−ＶＩＩＩｂ矢視断面図であり、（ｃ）は陽極部材の底面図である。 第２実施形態に係るめっき装置の分解断面図である。 めっき装置を用いたセンサ装置におけるスペーサの平面図である。 めっき装置を用いたセンサ装置における陽極部材の底面図である。

次に、本発明の第１実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。第１実施形態では、被めっき物Ｗに電解めっきを施す場合を例にとって説明する。なお、説明において方向を示す時は、図１に矢印で示される、「前後」、「上下」及び「左右」に基づいて説明する。

第１実施形態に係るめっき装置１は、単純な積層構造で構成される薄型のめっき装置である。めっき装置１は、例えばラマン顕微鏡等の特殊な顕微鏡を用いて、めっき中におけるめっき物の生成状態や固液界面の反応状態を観察することが可能である点を特徴としている。
図１、図２に示すように、めっき装置１は、被めっき物Ｗにめっきを施す装置であり、主な構成要素として、下側から順に、保持部材２と、第１シール部材３と、スペーサ４と、第２シール部材５と、陽極部材６と、を備えている。また、めっき装置１は、保持部材２の下側に、陰極側通電部材７と、絶縁部材８と、を備えている。さらに、めっき装置１は、陽極部材６の上側に、陽極側通電部材９を備えている。

図２に示すように、被めっき物Ｗは、めっきが施される対象物であり、例えば平面視で四角形状を呈する薄板部材で構成されている。被めっき物Ｗは、特に限定されるものではないが、例えば回路基板、半導体チップ及びデバイスパッケージをはじめとする種々の電子部品等を用いることができる。また、被めっき物Ｗは、単なる金属板等で構成された試験片を用いてもよい。図３に示すように、第１実施形態では、被めっき物Ｗは、絶縁基板Ｗ１と、絶縁基板Ｗ１上に積層された被めっき層Ｗ２とを有している。被めっき層Ｗ２は、電源装置ＰＷのマイナス極に接続されて陰極となる。

図１乃至図６（特に図６）に示すように、保持部材２は、被めっき物Ｗを保持する部材である。保持部材２は、例えばＰＥＥＫ樹脂（Poly Ether Ether Ketone）などの絶縁体で構成されている。保持部材２は、平面視で四角形状の底壁２１と、底壁２１の周囲の４辺から立ち上がる側壁２２と、を有している。図１、図２に示すように、この４つの側壁２２に囲まれた空間に、被めっき物Ｗ、第１シール部材３、スペーサ４、第２シール部材５及び陽極部材６が収容されている。

底壁２１の上面の中央部には、被めっき物Ｗを設置するための凹部２３が設けられている。また、底壁２１の上面には、第１シール部材３を設置するための環状の凹溝２４が凹部２３を囲うように設けられている。また、底壁２１は、凹溝２４の外側に、後記するプローブＰを挿通するための複数（第１実施形態では８つ）のプローブ挿通孔２５を有している。

さらに、底壁２１は、後記するスペーサ４の貫通部４５にめっき液を供給するためのめっき液供給路２７と、貫通部４５からめっき液を排出するためのめっき液排出路２８と、を有している。第１実施形態では、めっき液供給路２７の入口側の開口部２７ａは、底壁２１の右側面に突設された円筒部２７ｃの先端部に設けられており、めっき液供給路２７の出口側の開口部２７ｂは、底壁２１の上面であって凹部２３の前側かつ環状の凹溝２４よりも内側に設けられている。また、めっき液排出路２８の入口側の開口部２８ａは、底壁２１の上面であって凹部２３の後側かつ環状の凹溝２４よりも内側に設けられており、めっき液排出路２８の出口側の開口部２８ｂは、底壁２１の左側面に突設された円筒部２８ｃの先端部に設けられている。円筒部２７ｃ，２８ｃにはキャップ２７ｄ，２８ｄが取り付けられる。キャップ２７ｄ，２８ｄにより、円筒部２７ｃ，２８ｃに接続されためっき液通流パイプ（図示省略）の脱落が防止される。

図２乃至図５に示すように、第１シール部材３は、保持部材２とスペーサ４との間をシールする弾性部材であり、例えば平面視で円環状を呈するＯリングで構成されている。第１シール部材３は、底壁２１の凹溝２４に設置されている。第１シール部材３は、被めっき物Ｗを囲うように配置されている。また、第１シール部材３は、後記するスペーサ４の貫通部４５を囲うように配置されている。

図２乃至図５及び図７（特に図７）に示すように、スペーサ４は、被めっき物Ｗと後記する陽極との間隔を所定距離に保つための部材である。第１実施形態では、スペーサ４は、例えば平面視で四角形状を呈する薄板部材で構成されている。スペーサ４は、絶縁体からなるスペーサ本体部４１と、スペーサ本体部４１の保持部材２側の面に設けられた陰極側導電層４２と、スペーサ本体部４１の陽極部材６側の面に設けられた陽極側導電層４３及び参照極用導電層４４と、スペーサ４の中央部に貫通形成された貫通部４５と、を有している。

スペーサ本体部４１は、陰極側導電層４２と陽極側導電層４３とを絶縁する部位であり、例えばホウケイ酸ガラス等の絶縁体で構成されている。

陰極側導電層４２は、被めっき物Ｗに電気を供給するための導電層であり、例えば、白金などの金属材料で形成されている。陰極側導電層４２は、例えばスパッタリングや真空蒸着などの技法で形成されている。陰極側導電層４２は、第１シール部材３の内側で被めっき物Ｗに接続されているととともに、第１シール部材３の外側でプローブＰ及び陰極側通電部材７を介して電源装置ＰＷのマイナス極に接続されている（図１、図５参照）。

陽極側導電層４３は、後記する陽極層６２に電気を供給するための導電層であり、例えば、白金などの金属材料で形成されている。陽極側導電層４３は、例えばスパッタリングや真空蒸着などの技法で形成されている。陽極側導電層４３は、第２シール部材５の内側で後記する陽極層６２に接続されているととともに、第２シール部材５の外側でプローブＰ及び陽極側通電部材９を介して電源装置ＰＷのプラス極に接続されている（図１、図５参照）。

参照極用導電層４４は、後記する参照極層６３に電気的に接続される導電層であり、例えば、白金などの金属材料で形成されている。参照極用導電層４４は、例えばスパッタリングや真空蒸着などの技法で形成されている。参照極用導電層４４の両側（より詳しくは参照極用導電層４４と陽極側導電層４３との間）には、導電層が形成されていない部分が設けられており、陽極側導電層４３に対して絶縁されている。参照極用導電層４４は、第２シール部材５の内側で後記する参照極層６３に接続されているととともに、第２シール部材５の外側で後記するプローブＰを介して計測装置（図示省略）に接続されている。

貫通部４５は、被めっき物Ｗの一部を露出させるとともにめっき液を貯留するための開口であり、スペーサ４の略中央部に上下方向に貫通形成されている。貫通部４５は、平面視で左右方向よりも前後方向が長い略菱形状に形成されている。貫通部４５の前側の端部付近には、めっき液供給路２７の出口側の開口部２７ｂが露出している（図２参照）。また、貫通部４５の後側の端部付近には、めっき液排出路２８の入口側の開口部２８ａが露出している（図２参照）。これにより、開口部２７ｂから貫通部４５に流入しためっき液は、貫通部４５の内部を前から後に流れて、開口部２８ａから流出する。

スペーサ４の厚さ寸法ｔ２は、特に限定されるものではないが、０．０５ｍｍ≦ｔ２≦１ｍｍの範囲内であるのが好ましく、０．１０ｍｍ≦ｔ２≦０．２０ｍｍの範囲内であるのがさらに好ましい。第１実施形態では、スペーサ４の厚さ寸法ｔ２は、約０．１０ｍｍに形成されている。スペーサ４の厚さ寸法ｔ２を非常に小さくすることにより、めっき液の透明度が低い場合でも、後記する窓部６４から被めっき物Ｗを観察することができる。

なお、厚さ寸法ｔ２の異なるスペーサ４を予め複数用意しておき、用途に応じて交換して用いるようにしてもよい。例えば、めっき液の透明度が高い場合には、厚さ寸法ｔ２が比較的大きいスペーサ４を用いることができる。第一実施形態では、スペーサ４の厚さ寸法ｔ２を約０．１０ｍｍと極めて薄くしたことにより、固液界面の反応状態をより詳細に観察することが可能である。

図２乃至図５に示すように、第２シール部材５は、スペーサ４と陽極部材６の間をシールする弾性部材であり、例えば平面視で円環状を呈するＯリングで構成されている。第２シール部材５は、陽極部材６の下面に形成された凹溝６５に設置されている。第２シール部材５は、スペーサ４の貫通部４５を囲うように配置されている。また、第１シール部材３は、陽極部材６の窓部６４を囲うように配置されている。

図１乃至図５及び図８（特に図８）に示すように、陽極部材６は、陽極部材本体部６１と、陽極部材本体部６１の保持部材２側の面に設けられた陽極層６２及び参照極層６３と、陽極部材本体部６１の中央部に設けられた窓部６４と、陽極部材本体部６１の保持部材２側の面に設けられた凹溝６５と、を主に有している。陽極部材６は、スペーサ４の貫通部４５を上側から塞いでいる。

陽極部材本体部６１は、平面視で四角形状を呈する板状部材である。陽極部材本体部６１は、絶縁体からなり、例えば透明な（透光性を有する）石英ガラス等で構成されている。

陽極層６２は、電源装置ＰＷのプラス極に電気的に接続されて陽極となる部位であり、陽極部材本体部６１の保持部材２側の面のうち、後記する窓部６４と凹溝６５の間の範囲に形成されている。つまり、陽極層６２は、窓部６４を避けて形成されている。陽極層６２は、例えば、白金などの金属材料で形成されている。陽極層６２は、例えばスパッタリングや真空蒸着などの技法で形成されている。陽極層６２は、第２シール部材５の内側で陽極側導電層４３に接続されている。

参照極層６３は、図示しない計測装置に電気的に接続されて参照極となる部位である。参照極層６３は、参照極用導電層４４に対面する位置に設けられている。参照極層６３は、例えば、白金などの金属材料で形成されている。参照極層６３は、例えばスパッタリングや真空蒸着などの技法で形成されている。参照極層６３の両側（より詳しくは参照極層６３と陽極層６２との間）には、導電層が形成されていない部分が設けられており、陽極層６２に対して絶縁されている。参照極層６３は、第２シール部材５の内側で後記する参照極用導電層４４に接続されている。参照極層６３によって、作用極である陽極（陽極層６２）の電位を計測することができる。

窓部６４は、被めっき物Ｗを観察（又は観測）するための透明な観察窓である。窓部６４は、陽極部材本体部６１の中央部に設けられており、平面視で円形状に形成されている。窓部６４は、例えば陽極部材本体部６１と同一の素材である石英ガラスで構成されている。窓部６４の厚さ寸法ｔ１は、陽極部材本体部６１の他の部位（例えば陽極部材本体部６１の外周部位）の厚さ寸法よりも小さい。窓部６４の厚さ寸法ｔ１は、０．０５ｍｍ≦ｔ１≦２ｍｍの範囲内であるのがこのましく、０．１０ｍｍ≦ｔ２≦０．２０ｍｍの範囲内であるのがさらに好ましい。第１実施形態では、窓部６４の厚さ寸法ｔ１は、約０．１３ｍｍに形成されている。窓部６４の厚さ寸法ｔ１を極めて小さくすることにより、顕微鏡で観察したときに、窓部６４を透過する光の屈折や散乱を抑制することができ、対象物を精度よく観察することができる。

窓部６４の周囲には、窓部６４に向かって下り傾斜となる円錐台形状のテーパ部６４ａが設けられている。テーパ部６４ａによって、窓部６４に顕微鏡を配置したときに、顕微鏡と陽極部材本体部６１との干渉が抑制される。換言すれば、窓部６４の周囲にテーパ部６４ａが設けられているので、より大型の顕微鏡を窓部６４に近づけて配置することができる。

凹溝６５は、第２シール部材５を設置するための環状の溝であり、陽極部材本体部６１の下面に形成されている。凹溝６５は、窓部６４を囲うように設けられている。凹溝６５は、第２シール部材５の位置ずれを抑制するとともに、陽極層６２と陽極側導電層４３とを接触し易くする機能を有する。

また、陽極部材６は、凹溝６５の外側に、後記するプローブＰを挿通するための複数（第１実施形態では８つ）のプローブ挿通孔６６を有している。このうちの一つのプローブ挿通孔６６Ａは、参照極用導電層４４に対応する位置に形成されている（図７（ａ）参照）。

図１乃至図５に示すように、陰極側通電部材７は、陰極となる被めっき物Ｗに電流を供給するための部材である。陰極側通電部材７は、平面視で四角形状の金属板からなり、保持部材２の下側に積層されている。陰極側通電部材７は、各プローブＰを設置するための複数のプローブ設置孔７１を有している。また、陰極側通電部材７は、左側面に突設された突部７２を介して図示しない電源装置ＰＷのマイナス極に接続されている。これにより、電源装置ＰＷのマイナス極が、陰極側通電部材７とプローブＰと陰極側導電層４２とを介して被めっき物Ｗに電気的に接続された状態となる。

絶縁部材８は、めっき装置１の設置面（例えば床面）に対して陰極側通電部材７を絶縁状態にするための部材である。絶縁部材８は、例えばＰＥＥＫ樹脂（Poly Ether Ether Ketone）などの絶縁材料で構成されている。絶縁部材８は、平面視で四角形状の板体からなり、陰極側通電部材７の下面を被覆している。

陽極側通電部材９は、陽極層６２に電流を供給するための部材である。陽極側通電部材９は、平面視で円環状の金属板からなり、陽極部材６の上側に積層されている。陽極側通電部材９は、中央に開口部９１を有しており、この開口部９１から窓部６４が露出している。陽極側通電部材９は、各プローブＰを設置するための複数のプローブ設置孔９２を有している。また、陽極側通電部材９は、前側面に突設された突部９３を介して図示しない電源装置ＰＷのプラス極に接続されている。これにより、電源装置ＰＷのプラス極が、陽極側通電部材９とプローブＰと陽極側導電層４３とを介して陽極層６２に電気的に接続された状態となる。

プローブＰは、陰極側通電部材７と陰極側導電層４２とを、または、陽極側通電部材９と陽極側導電層４３とを、それぞれ電気的に接続するための金属製部材である。図３に示すように、プローブＰは、有底筒状のシリンダＰ１と、シリンダＰ１に出没自在に設けられたピストンＰ２と、を有している。シリンダＰ１は、ピストンＰ２を陰極側導電層４２又は陽極側導電層４３に向けた状態で、プローブ設置孔７１、９２に嵌合するとともに、プローブ挿通孔２５、６６に挿通されている。ピストンＰ２は、シリンダＰ１内に収容されたばね（図示省略）によって突出方向に付勢されており、陰極側導電層４２又は陽極側導電層４３に接触している。

なお、図示は省略するが、陽極側の８つのプローブＰのうち、参照極用導電層４４に対応する位置に配置された１つのプローブＰは、シリンダＰ１の周囲に絶縁体が配置されており、陽極側通電部材９と絶縁されている。この参照極用導電層４４に対応するプローブＰは、図示しない計測装置に接続されるとともに、ピストンＰ２が参照極用導電層４４に接触している。参照極用導電層４４は、第２シール部材５の内側で参照極層６３に接続している。これにより、参照極層６３の電位が計測装置で計測される。

図４に示すように、保持部材２、スペーサ４、陽極部材６、陰極側通電部材７、絶縁部材８、陽極側通電部材９は、それぞれ、各部材を積層状態で締結するボルトＢ（図１参照）を挿通するための複数（第１実施形態では８つ、陽極側通電部材９のみ４つ）のボルト挿通孔２６、４６，６７，７３，８１，９４を有している。絶縁部材８のボルト挿通孔８１の内周面にはボルトＢ（図１参照）と螺合する雌ねじが形成されている。

第１実施形態に係るめっき装置１は、基本的に以上のように構成されるものであり、次に、図１乃至図８（特に図５）を参照してめっき装置１の使用状態及び作用効果について説明する。

図５に示すように、第１実施形態に係るめっき装置１は、被めっき物Ｗを保持した保持部材２と、貫通部４５を有するスペーサ４と、陽極層６２を有する陽極部材６とが、第１シール部材３及び第２シール部材５を介して積層されている。これにより、貫通部４５を介して被めっき物Ｗと陽極層６２とが向かい合った状態になると共に、貫通部４５が水密に閉塞されてめっき液が貯留可能な状態になる。そのため、各部材を単に積層するだけでめっき装置１を容易に構成することができ、例えば特許文献１に記載のめっき装置と比較して、複雑な構造の水槽が不要になるので、めっき装置１の簡素化と小型化を図ることができる。また、第１実施形態に係るめっき装置１によれば、厚さ寸法ｔ２の異なるスペーサ４を予め複数用意しておき、めっき条件や試験条件応じて交換することで被めっき物Ｗと陽極層６２の間隔を容易に調節することができる。

また、第１実施形態に係るめっき装置１は、第２シール部材５の内側で陽極側導電層４３が陽極層６２に接続され、第２シール部材５の外側で陽極側導電層４３がプローブＰ及び陽極側通電部材９を介して電源装置ＰＷのプラス極に接続されるので、スペーサ４と陽極部材６の間の水密性を保ちながら陽極層６２に電気を供給することができる。

また、陽極部材本体部６１は、貫通部４５から露出する被めっき物Ｗを観察するための透光性を有する窓部６４を有し、陽極層６２は、窓部６４を避けて形成されている。そのため、図５に示すように、例えばラマン顕微鏡Ｍ等を用いて、窓部６４からめっき中の被めっき物Ｗの状態を観察（又は観測）することができる。

また、第１実施形態において、窓部６４の厚さ寸法ｔ１は例えば０．１３ｍｍと非常に薄く設定されているので、窓部６４を透過する光の屈折や散乱を好適に抑制して、ラマン顕微鏡Ｍの観察精度を向上することができる。

また、陽極部材６はテーパ部６４ａを有しており、陽極側通電部材９は開口部９１を有しているので、例えば陽極部材６及び陽極側通電部材９とラマン顕微鏡Ｍとの干渉を抑制しながら、ラマン顕微鏡Ｍを窓部６４に近接して配置することができる。

また、第１実施形態において、スペーサ４の厚さ寸法ｔ２は例えば０．１０ｍｍと非常に薄く設定されている。そのため、貫通部４５に貯留されるめっき液の厚さ（深さ）が小さくなるので、例えばめっき液が着色されていても、被めっき物Ｗの状態を観察することができる。また、第一実施形態では、スペーサ４の厚さ寸法ｔ２を約０．１０ｍｍと極めて薄くしたことにより、固液界面の反応状態をより詳細に観察することが可能である。

また、第１実施形態に係るめっき装置１は、第１シール部材３の内側で陰極側導電層４２が被めっき物Ｗに接続され、第１シール部材３の外側で陰極側導電層４２がプローブＰを介して電源装置ＰＷに接続されているので、スペーサ４と保持部材２の間の水密性を保ちながら被めっき物Ｗに電気を供給することができる。

また、保持部材２には、貫通部４５にめっき液を供給するめっき液供給路２７が設けられると共に、貫通部４５からめっき液を排出するめっき液排出路２８が設けられているので、めっき液供給路２７から貫通部４５にめっき液を供給し、貫通部４５からめっき液排出路２８にめっき液を排出することで、貫通部４５内のめっき液を好適な状態に維持することができる。

次に、第２実施形態に係るめっき装置１Ａについて、図９を参照して説明する。説明において、第１実施形態と同一の要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

図９に示すように、第２実施形態に係るめっき装置１Ａは、被めっき物ＷＡの下面にプローブＰが直接接触している点、及び、スペーサ４Ａが陰極側導電層４２を備えていない点が、前記した第１実施形態と主に異なっている。

第２実施形態に係るめっき装置１Ａに使用される被めっき物ＷＡは、保持部材２Ａ側となる下面（裏面）とめっきが施される上面（表面）とが電気的に導通されている部材であり、例えば単なる金属板等である。

保持部材２Ａにおいて、被めっき物ＷＡを設置するための凹部２３の底面には、環状の凹溝２３ａが形成されている。また、凹部２３の底面であって凹溝２３ａよりも内側には、プローブＰを挿通するためのプローブ挿通孔２３ｂが貫通形成されている。なお、陰極側通電部材７には、プローブ挿通孔２３ｂに対応する位置に、プローブＰを嵌め込むためのプローブ設置孔７４が貫通形成されている。

保持部材２Ａと被めっき物ＷＡの間には第３シール部材１０が配置されている。第３シール部材１０は、凹溝２３ａに沿って設置されている。第３シール部材１０によって、保持部材２Ａと被めっき物ＷＡとの間が水密に保たれるので、めっき液がプローブ挿通孔２３ｂやプローブ設置孔７４から漏出することを防止することができる。

スペーサ４Ａは、スペーサ本体部４１と、陽極側導電層４３と、を有しており、陰極側導電層４２（図３参照）を有していない。被めっき物ＷＡの下面にプローブＰが直接接触するからである。

第２実施形態に係るめっき装置１Ａによれば、被めっき物ＷＡの下面にプローブＰが直接接触しており、スペーサ４Ａの陰極側導電層４２が省略されているので、めっき装置１の構成の簡素化を図ることができる。

以上、本実施形態について図面を参照して詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、第１実施形態では、陽極部材６に窓部６４を設けたが、本発明はこれに限定されるものではなく、顕微鏡での観察を行わない場合には、窓部６４を設けなくてもよい。

また、第１実施形態では、陽極部材本体部６１と窓部６４を同一の材料（例えば石英ガラス）で形成したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、陽極部材本体部６１と窓部６４とを別部材で構成してもよい。この場合、窓部６４は透光性を有する材料で構成し、陽極部材本体部６１は不透明な材料で構成してもよい。

また、第１実施形態では、陽極部材本体部６１の下面に参照極層６３を設けると共に、スペーサ４の陽極部材６側の面に参照極用導電層４４を設けたが、本発明はこれに限定されるものではなく、参照極層６３及び参照極用導電層４４を省略してもよい。

また、第１実施形態では、保持部材２にめっき液供給路２７及びめっき液排出路２８を設けたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、陽極部材６にめっき液供給路２７及びめっき液排出路２８を設けてもよい。また、めっき液供給路２７及びめっき液排出路２８の一方を保持部材２及び陽極部材６の一方に設け、めっき液供給路２７及びめっき液排出路２８の他方を保持部材２及び陽極部材６の他方に設けてもよい。さらに、めっき液の交換（循環）が不要であれば、めっき液供給路２７及びめっき液排出路２８を省略してもよい。

また、第１実施形態では、陰極側通電部材７及び陽極側通電部材９をそれぞれ電源装置ＰＷに接続して電解めっきを行ったが、本発明はこれに限定されるものではなく、陰極側通電部材７及び陽極側通電部材９を電源装置ＰＷに替えて計測装置（図示省略）に接続し、貫通部４５にめっき液として無電解めっき液を供給するようにしてもよい。このようにすれば、めっき装置１で無電解めっきを行うことができると共に、計測装置を用いて無電解めっき中における被めっき物Ｗ及び陽極層６２の電位を計測することができる。

次に、前記しためっき装置を用いたセンサ装置について、図１０、図１１を参照して説明する。
図１０は、めっき装置を用いたセンサ装置におけるスペーサの平面図である。図１１は、めっき装置を用いたセンサ装置における陽極部材の底面図である。
センサ装置は、スペーサ４Ｂの陽極側導電層４３Ｂ及び陽極部材６Ｂの陽極層６２Ｂ以外の構成は、前記した第１実施形態と同一であるので、以下の説明においては、陽極側導電層４３Ｂ及び陽極層６２Ｂを中心に説明し、それ以外の構成の説明は省略する。

図１０に示すように、スペーサ４Ｂは、陽極部材６Ｂ側の面に放射状に配置された複数（この変形例では８つ）の陽極側導電層４３Ｂを有している。各陽極側導電層４３Ｂは互いに絶縁されている。各陽極側導電層４３Ｂの外端部４３Ｂａは、陽極部材６のプローブ挿通孔６６に対応する位置に設けられている。また、各陽極側導電層４３Ｂの内端部４３Ｂｂは、貫通部４５の周縁まで延設されている。

図１１に示すように、陽極部材６Ｂは、スペーサ４Ｂ側の面に放射状に配置された複数（この変形例では８つ）の陽極層６２Ｂを有している。各陽極層６２Ｂは、互いに絶縁されている。各陽極層６２Ｂは、陽極側導電層４３Ｂに対応した位置に設けられている。各陽極層６２Ｂの外端部６２Ｂａは凹溝６５の内周縁まで延設されており、組み立てられた状態で陽極側導電層４３Ｂに接触している。また、各陽極層６２Ｂの内端部６２Ｂｂは窓部６４の外周縁まで延設されており、貫通部４５から露出している。

各陽極層６２Ｂの内端部６２Ｂｂには、互いに異なる８種類の反応基がそれぞれ修飾されている。反応基は、センサ装置の貫通部４５（図２参照）に供給される試薬中に含まれる可能性がある物質に反応する物質である。試薬の例としては、電解質を含む液体（例えば血液等）が挙げられる。また、反応基の例としては、特異的結合レセプターをもつ自己組織化単分子層（ＳＡＭ：Self-Assembled Monolayer）等が挙げられる。例えば、自己組織化単分子層（SAM：Self-Assembled Monolayer）で各陽極層６２Ｂの内端部６２Ｂｂを修飾することにより、目的とする金属イオンや目的とする官能基をもつ物質と反応する。例えば、アミノプロピルトリエトキシシラン（3-aminopropyltriethoxy silane）で各陽極層６２Ｂの内端部６２Ｂｂを修飾することでPdイオンと反応する。

陽極部材６Ｂのプローブ挿通孔６６には、プローブＰがそれぞれ挿入されている。各プローブＰは、互いに絶縁された状態で図示しない計測装置にそれぞれ接続されている。

このようなセンサ装置によれば、陽極層６２Ｂの内端部６２Ｂｂに修飾された反応基と、試薬に含まれる物質と、が反応した際における陽極層６２Ｂの電位の変化を計測装置で計測することで、試薬に含まれる物質を検出することができる。例えば、センサ装置を電気化学測定器に接続し、陰極側を参照電極として使用することで２極式方式にて表面電位の変動を確認することができる。また、陰極側を対極とし８つのうち１つを参照電極とすることで、３極方式での測定も可能である。

１ めっき装置
２ 保持部材
２７ めっき液供給路
２８ めっき液排出路
３ 第１シール部材
４ スペーサ
４１ スペーサ本体部
４２ 陰極側導電層
４３ 陽極側導電層
４４ 参照極用導電層
４５ 貫通部
５ 第２シール部材
６ 陽極部材
６１ 陽極部材本体部
６２ 陽極層
６３ 参照極層
６４ 窓部
７ 陰極側通電部材
８ 絶縁部材
９ 陽極側通電部材
Ｐ プローブ
ＰＷ 電源装置
Ｗ 被めっき物

Claims (12)

1. 陰極となる被めっき物を保持する保持部材と、
   前記被めっき物を囲う環状の第１シール部材を介して前記保持部材に積層され、前記被めっき物を露出させるとともにめっき液を貯留する貫通部を有するスペーサと、
   前記貫通部を囲う環状の第２シール部材を介して前記スペーサに積層され、前記貫通部から露出する前記被めっき物に対向して配置される陽極を有する陽極部材と、を備え、
   前記スペーサは、絶縁体からなるスペーサ本体部と、前記スペーサ本体部の前記陽極部材側の面に設けられた陽極側導電層と、を有し、
   前記陽極部材は、絶縁体からなる陽極部材本体部と、前記陽極部材本体部の前記スペーサ側の面に設けられた前記陽極となる陽極層と、を有し、
   前記第２シール部材の内側で前記陽極側導電層が前記陽極層に接続され、
   前記第２シール部材の外側で前記陽極側導電層が電源装置に接続されることを特徴とするめっき装置。
2. 前記陽極部材本体部は、前記貫通部から露出する前記被めっき物を観察するための透光性を有する窓部を有し、
   前記陽極層は、前記窓部を避けて形成されていることを特徴とする請求項１に記載のめっき装置。
3. 前記窓部は、前記陽極部材本体部の他の部位よりも厚さ寸法が小さいことを特徴とする請求項２に記載のめっき装置。
4. 前記窓部の厚さ寸法ｔ１は、０．０５ｍｍ≦ｔ１≦２ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のめっき装置。
5. 前記陽極部材本体部は、前記窓部の周囲に前記窓部に向かって下り傾斜となるテーパ部を有することを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか１項に記載のめっき装置。
6. 前記スペーサの厚さ寸法ｔ２は、０．０５ｍｍ≦ｔ２≦１ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のめっき装置。
7. 前記スペーサは、前記スペーサ本体部の前記保持部材側の面に設けられた陰極側導電層を有し、
   前記第１シール部材の内側で前記陰極側導電層が前記被めっき物に接続され、
   前記第１シール部材の外側で前記陰極側導電層が前記電源装置に接続されることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のめっき装置。
8. 前記スペーサは、前記スペーサ本体部の前記陽極部材側の面に前記陽極側導電層と絶縁された参照極用導電層を有し、
   前記陽極部材は、前記陽極部材本体部の前記スペーサ側の面に前記陽極層と絶縁された参照極層を有し、
   前記第２シール部材の内側で前記参照極用導電層が前記参照極層に接続され、
   前記第２シール部材の外側で前記参照極用導電層が計測装置に接続されることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のめっき装置。
9. 前記保持部材又は前記陽極部材には、前記貫通部にめっき液を供給するめっき液供給路が設けられ、前記保持部材又は前記陽極部材には、前記貫通部からめっき液を排出するめっき液排出路が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のめっき装置。
10. 前記めっき液は、無電解めっき液であり、
    前記電源装置に替えて計測装置を接続することで前記陽極と前記陰極の間の電位を計測することを特徴とする請求項７に記載のめっき装置。
11. 請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のめっき装置を用いたセンサ装置であって、
    前記陽極側導電層は、互いに絶縁された複数の陽極側導電層で構成され、
    前記陽極層は、前記陽極側導電層と同数の互いに絶縁された陽極層で構成され、
    前記各陽極層の前記貫通部から露出する部分には、互いに異なる反応基がそれぞれ修飾されていることを特徴とするめっき装置を用いたセンサ装置。
12. 陰極となる被めっき物を保持する保持部材と、
    前記被めっき物を囲う環状の第１シール部材を介して前記保持部材に積層され、前記被めっき物を露出させるとともにめっき液を貯留する貫通部を有するスペーサと、
    前記貫通部を囲う環状の第２シール部材を介して前記スペーサに積層され、前記貫通部から露出する前記被めっき物に対向して配置される陽極を有する陽極部材と、を備え、
    前記陽極部材は、絶縁体からなる陽極部材本体部と、前記陽極部材本体部の前記スペーサ側の面に設けられた前記陽極となる陽極層と、を有し、
    前記陽極部材本体部は、前記貫通部から露出する前記被めっき物を観察するための透光性を有する窓部を有し、
    前記陽極層は、前記窓部を避けて形成されていることを特徴とするめっき装置。

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