JP6655145B1 - めっき装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 めっきの厚みが薄くなりすぎる部分の発生の抑制を図ることができるめっき装置を提供する。【解決手段】 めっき装置1は、めっき液3で満たされた第1のめっき槽11Aと、第1のめっき槽11A内で、被めっき体2に対向するように配置されたアノード14と、被めっき体2に給電するカソード12と、アノード14と被めっき体2の端部との間に介在する板状部151を有する遮蔽部材15と、を備え、アノード14は、アノード14の端部を覆うカバー部142を有しており、板状部151は、板状部151を貫通する開口153aを有している。【選択図】 図2

Description

本発明は、めっき装置に関するものである。
銅めっき工程において、搬送方向に少なくとも2つ以上に分割された遮蔽板によって、リ−ル状基材のリ−ル端面を陽極から遮蔽するめっき方法が知られている(例えば特許文献1参照)。このめっき方法では、電流集中が生じやすいリ−ル状基材の端面を遮蔽板により遮蔽することで、リ−ル状基材の端部におけるめっきの厚みの増大を抑制している。
特開2005−248279号公報
しかしながら、上記のめっき方法では、リ−ル状基材の縁におけるめっきの厚みの過度な増加を抑制できるものの、リ−ル状基材の縁より内側の部分で形成されるめっきの厚みが薄くなり過ぎてしまい、その後の回路形成の工程において基材が露出してしまう場合もあるという問題があった。
本発明が解決しようとする課題は、めっきの厚みが薄くなりすぎる部分の発生の抑制を図ることができるめっき装置を提供することである。
[1]本発明に係るめっき装置は、めっき液で満たされためっき槽と、前記めっき槽内に設けられ、被めっき体に対向するように配置されたアノードと、前記被めっき体に給電するカソードと、前記めっき槽内に設けられ、前記アノードと前記被めっき体の端部との間に介在する板状部を有する遮蔽部材と、を備え、前記アノードは、棒状の電極部と、前記電極部の端部を覆うカバー部と、を有しており、前記板状部は、前記板状部を貫通する開口を有するめっき装置である。
[2]上記発明において、前記カバー部の少なくとも一部は、前記開口と対向していてもよい。
[3]上記発明において、前記板状部は、複数の前記開口を有し、複数の前記開口は、前記被めっき体の長手方向に沿って配列されていてもよい。
[4]上記発明において、下記(1)式を満たしていてもよい。
<W … (1)
上記(1)式において、Wは、前記板状部において前記被めっき体と重複する領域の長さであり、Wは、前記板状部において前記被めっき体と重複していない領域の長さである。
[5]上記発明において、下記(2)式を満たしていてもよい。
×0.5>W … (2)
上記(2)式において、Wは、前記板状部において前記被めっき体と重複する領域の長さであり、Wは、前記板状部の一端から前記開口の中心までの距離である。
[6]上記発明において、前記遮蔽部材は、前記被めっき体が間に介在する一対の前記板状部と、一対の前記板状部同士を連結する連結部と、を含み、前記連結部は、前記連結部を貫通する貫通孔を有していてもよい。
本発明によれば、被めっき体においてアノードから遮蔽されてめっきの厚みが薄くなりやすい部分に、開口を介して適量の電流を流すことができるため、被めっき体の端部において、めっきの厚みが薄くなりすぎる部分が生じることがない。また、アノードの端部がカバー部によって覆われていることで開口部に過度に電流が集中することを抑制できる。
図1は、本発明の実施形態におけるめっき装置の一例を示す断面図である。 図2は、本発明の実施形態における第1のめっき槽の一例を示す平面図である。 図3は、図2のIII-III線に沿った断面図である。 図4は、図2のIV-IV線に沿った断面図である。 図5は、図4のV部分の拡大図である。 図6は、実施例における基材の遮蔽量とめっきの膜厚分布の関係を示すグラフである。 図7は、比較例における基材の遮蔽量とめっきの膜厚分布の関係を示すグラフである。 図8は、実施例3と比較例2の結果を対比するグラフである。
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
図1は本実施形態におけるめっき装置の一例を示す断面図であり、図2は本実施形態における第1のめっき槽の一例を示す平面図であり、図3は図2のIII-III線に沿った断面図であり、図4は図2のIV-IV線に沿った断面図であり、図5は図4のV部分の拡大図である。
図1に示すように、本実施形態のめっき装置1は、ロールトゥロール搬送方式の連続電解めっき装置であり、平板長尺状の被めっき体2に対してめっき処理を施し、セミアディティブ用途の銅張積層板(CCL)等の基板を製造するために用いられる。被めっき体2としては、例えば、シード層が形成されたポリイミドから成る基材などを挙げることができる。ただし、めっき装置は、これに限定されず、他の搬送方式を採用したものであってもよいし、あらゆる被めっき体をめっき処理することができる。
図1に示すように、めっき装置1は、第1及び第2のめっき槽11A,11Bと、複数のカソード12と、複数の搬送ロール13と、複数のアノード14と、複数の遮蔽部材15と、を備えている。なお、本実施形態におけるめっき装置1が本発明におけるめっき装置の一例に相当し、本実施形態におけるカソード12が本発明におけるカソードの一例に相当し、本実施形態におけるアノード14が本発明におけるアノードの一例に相当し、本実施形態における遮蔽部材15が本発明における遮蔽部材の一例に相当する。
第1及び第2のめっき槽11A,11Bは、内部にめっき液3を収容するための槽である。めっき処理工程において、この第1及び第2のめっき槽11A,11Bは、目的とするめっき処理の金属種に応じためっき液3で満たされ、例えば、銅めっきの場合は硫酸銅溶液で満たされる。
それぞれのカソード12は略円柱状の外形を有しているローラ給電用のカソードである。カソード12は、図1に示すように、第1及び第2のめっき槽11A,11Bの外部に配置されており、一対のカソード12が、第1及び第2のめっき槽11A,11Bの両側において、被めっき体2を上下から挟み込んでいる。それぞれのカソード12は、図示しない回転駆動部によって回転することが可能である。これらのカソード12は、被めっき体2に給電することで、当該被めっき体の電位をアノード14の電位に対してより低くする。
搬送ロール13、アノード14、及び遮蔽部材15は、第1及び第2のめっき槽11A,11Bの内部に収容されているとともに、めっき液3に浸漬されている。本実施形態では、第2のめっき槽11Bの内部に設けられた搬送ロール13、アノード14、及び遮蔽部材15の構成は、第1のめっき槽11Aと同様となっているため、以下では、第1のめっき槽11Aの内部における装置構成を代表して説明する。
それぞれの搬送ロール13は、図2及び図3に示すように、略円柱形状を有しており、搬送ロール13の軸方向が被めっき体2の短手方向(図中の±Y方向)と平行になるように配置されている。複数の搬送ロール13は、被めっき体2を複数箇所で上下から挟み込むように配置されている。
被めっき体2を上下から挟み込む一対の搬送ロール13は、被めっき体2の長手方向(図2中の±X方向)に沿って一列に並べられている。各搬送ロール13は、図示しない回転駆動部によって図3中の矢印方向に回転することができ、この回転によって被めっき体2を図3中の−X方向に搬送することができる。
搬送ロール13の材質は、めっき液への耐薬品性を有する樹脂材料等であることが好ましく、例えば、オレフィン系熱可塑性エラストマー等が挙げられる。
それぞれのアノード14は棒状の全体形状を有している。このアノード14は、図4に示すように、電極部141と、カバー部142と、を有している。電極部141は棒状の外形を有しており、電極部141の材質は、銅などの金属である。一方で、カバー部142は、電極部141の両端部を覆っており、略円筒状の外形を有している。このカバー部142は、樹脂材料等の電気的に絶縁を有する材料から構成されており、その材料の具体例としては、ポリ塩化ビニル(PVC)等を例示することができる。本実施形態における電極部141が本発明における電極部の一例に相当し、本実施形態におけるカバー部142が本発明におけるカバー部の一例に相当する。
電極部141の一方端部を覆うカバー部142から他方端部を覆うカバー部142までの距離D(図4参照)は240mmであり、言い換えれば、電極部141の被めっき体2に対向する部分の長さが240mmとなっている。この電極部141の被めっき体2に対向する部分の電位は、めっき処理時には、被めっき体2の電位よりも相対的に高電位となる。
図2に戻り、アノード14は、その軸方向が被めっき体2の短手方向(図2中の±Y方向)と平行になるように配置されている。それぞれのアノード14は、被めっき体2の進路に対向した位置に設けられており、本実施形態では、被めっき体2の長手方向(図2中の±X方向)に沿って並べられている。
アノード14は、図3に示すように、被めっき体2の上方と下方に複数設けられている。アノード14と被めっき体2との距離Dは11.5mmである。また、被めっき体2の上方に位置するアノード14と、被めっき体2の下方に位置するアノード14との距離Dは23mmである。なお、距離Dはアノード14と被めっき体2の対向面間の距離であり、距離Dはアノード14同士の対向面間の距離である。
それぞれのアノード14は、平面視において搬送ロール13と重複しないように、搬送ロール13の間で被めっき体2と対向している。本実施形態では、搬送ロール13の間の領域には、複数(一対)のアノードからなるアノード群14A,14Bが、被めっき体2の上下に配置されている。このアノード群14A(14B)内における、アノード14,14同士の距離Dは52mmである。また、アノード群14A(14B)同士の±X方向(被めっき体2の搬送方向)における距離Dは72mmである。なお、距離D,Dは、アノード14の中心軸間の距離である。
遮蔽部材15は、図4に示すように、被めっき体2の端部21とアノード14との間に少なくとも一部が介在している。一対の遮蔽部材15は、被めっき体2の両端部21,21に配置されており、被めっき体2の端部21の両面(上面及び下面)をアノード14から遮蔽している。本実施形態では、被めっき体2の幅方向に沿って相対する遮蔽部材15同士の距離Dが235mmとなっている。
それぞれの遮蔽部材15は、第1の板状部151aと、第2の板状部151bと、連結部152と、を有しており、第1の板状部151aと第2の板状部151bとが連結部152によって連結されたコの字状の断面形状を有している。なお、本実施形態における第1の板状部151aと第2の板状部151bが本発明における板状部の一例に相当し、本実施形態における連結部152が本発明における連結部の一例に相当する。
第1の板状部151aは、上側のアノード14と被めっき体2の端部21との間に介在している。すなわち、この第1の板状部151aは、透過平面視(めっき装置1を上方又は下方から透過して見た場合の平面視)において、上側のアノード14及び被めっき体2の端部21と重複しており、被めっき体2の端部21を上側のアノード14から遮蔽している。
一方で、第2の板状部151bは、下側のアノード14と被めっき体2の端部21との間に介在している。すなわち、この第2の板状部151bは、透過平面視において、下側のアノード14及び被めっき体2の端部21と重複しており、被めっき体2の端部21を下側のアノード14から遮蔽している。
本実施形態では、第1の板状部151aと被めっき体2との距離Dは6mmとなっている。第2の板状部151bと被めっき体2との距離もDと同じ距離であり、第2の板状部151bは被めっき体2から6mm離して配置されている。
本実施形態では、第1の板状部151aと電極部141との距離Dは6mmとなっている。第2の板状部151bと電極部141との距離もDと同じ距離である。
第1の板状部151aにおいて被めっき体2と重複する領域の長さWは、本実施形態では、7.5mmとなっている。第2の板状部151bにおいて被めっき体2と重複する領域の長さも7.5mmとなっている。なお、以下では、被めっき体2が第1及び第2の板状部151a,151bと重複する領域のことを「遮蔽領域」と呼称し、上記の長さWを「遮蔽量」と呼称することもある。
この遮蔽量Wは、5mm以上10mm以下であることが好ましく(5mm≦W≦10mm)、6mm以上9mm以下であることがより好ましく(6mm≦W≦9mm)、7mm以上8mm以下であることが特に好ましい(7mm≦W≦8mm)。遮蔽量Wが5mm以上であることで、被めっき体2の縁21aにおけるめっきの厚みの過度な増大をより抑制することができる。また、遮蔽量Wが10mm以下であることで、膜厚調整のために必要な開口(後述)の大きさを小さく設定できるため、遮蔽部材15の強度をより向上することができる。
一方で、第1及び第2の板状部151a,151bにおいて被めっき体2と重複していない領域(遮蔽領域ではない領域)の長さWは、7mm以上12mm以下であることが好ましく(7mm≦W≦12mm)、8mm以上11mm以下であることがより好ましく(8mm≦W≦11mm)、9mm以上10mm以下であることが特に好ましい(9mm≦W≦10mm)。本実施形態では、この長さWは9.5mmとなっている。
また、上記の遮蔽量Wは、下記(1)式のように、第1及び第2の板状部151a,151bと被めっき体2が重複していない領域の長さWよりも短いことが好ましい。下記(1)式を満たすことで、遮蔽量Wが大きくなりすぎることがないため、被めっき体の端部において、めっきの厚みが薄くなりすぎる部分がより生じ難くなる。
<W … (1)
第1の板状部151aは、第1の板状部151aを厚み方向(図4中の±Z方向)に貫通する開口153aを有している。この開口153aは、図2の平面視に示すように、第1の板状部151aに複数設けられているとともに、被めっき体2の長手方向(図2中の±X方向)に沿って一列に並べられている。複数の開口153aを、被めっき体2の長手方向(被めっき体2の搬送方向)に沿って並べることで、被めっき体2のめっきの厚みが薄く形成されやすい部分に、複数の開口153aから連続的に電流を供給することができる。よって、当該部分におけるめっきの厚みをより十分な厚みとすることができる。
それぞれの開口153aは、丸穴形状を有しており、その直径は3mmとなっている。なお、本実施形態では、開口153aの形状は、加工の容易性の観点から、丸穴形状としているが、これに限定されない。開口153aの形状は矩形、スリット形状、メッシュ形状等であってもよい。
第1の板状部151aにおける開口面積Sは、平面視における第1の板状部151aの面積Sに対して10%以上25%以下とすることが好ましい(10%≦S/S≦25%)。開口面積を10%以上とすることで、被めっき体2のめっきの厚みが薄くなりやすい部分により多くの電流を流すことができるため、当該部分におけるめっきの厚みをより十分な厚みとすることができる。また、開口面積を25%以下とすることで、被めっき体2の縁21aにおけるめっきの厚さの増大抑制効果を十分に得ることができる。
図5に示すように、それぞれの開口153aは、被めっき体2の端部21と対向する位置に形成されている。また、開口153aの中心から端面154a(第1の板状部151aの先端)までの距離Wは、下記(2)式のように、上記の遮蔽量Wの半分未満となっている。
×0.5>W … (2)
従来のように、開口153aを備えていない遮蔽板をめっき装置に設けた場合、遮蔽領域の中点付近(すなわち、遮蔽板の端面からの長さが遮蔽領域の長さの半分である点の付近)において、めっきの厚みが最も薄くなる傾向がある(後述の比較例の図7参照)。
これに対し、本発明者は、上記(2)式を満たすように開口153aを形成する(すなわち、開口153aの中心Cを遮蔽領域の中点Cよりも端面154aに近づく側にずれた位置に形成する)ことで、めっきの厚みが最も薄くなりやすい部分において、めっきの厚みを効果的に増加させられることを見出した。すなわち、上記(2)式を満たすことで、めっきの厚みが薄くなりすぎる部分の発生をより抑制できることを見出した。
特にこのとき、遮蔽量Wは、6mmより大きく、10mm以下であることが好ましい(6mm<W≦10mm)。遮蔽量Wがこのような範囲であれば、上記(2)式を満たすことによる効果がより顕著に得られる。
また、これらの開口153aは、第1の板状部151aの端面154aから3mm以上離れた位置に中心Cが位置するように形成されている。つまり、図5における端面154aから開口153aの中心Cまでの距離Wが3mm以上となっている(W≧3mm)。このように開口153aを端面154aから3mm以上離すことで、被めっき体2の縁21aに回り込む電流を第1の板状部151aによってより低減でき、被めっき体2の縁21aにおけるめっきの厚みをより低減できる。
また、開口153aの一部は、カバー部142の一部と対向している。これにより、開口部に過度に電流が集中することを抑制するという効果を得ることができる。
第2の板状部151bは、第1の板状部151aと同様の形状を有している。また、第2の板状部151bは、第1の板状部151aと同様の位置に、開口153bが形成されている。この開口153bの形状や位置も上記の開口153aと同様である。
連結部152は、第1の板状部151aと第2の板状部151bを連結している。本実施形態では、連結部152は、第1の板状部151aと第2の板状部151bと一体的に形成されている。
この連結部152は、連結部152を貫通する貫通孔155を有している。貫通孔155はめっき液3の流路であり、この貫通孔155によって、めっき液3の流れをより良くすることができる。これにより、めっきに必要な銅イオンを安定して供給する効果を得ることができる。液流れが悪い場合、局所的に銅イオンの不足が生じ、「焼け」と呼ばれる表面の荒れた品質の悪いめっき被膜が形成される。
また、めっき装置1は、めっき前の被めっき体2に前処理を施すことができる脱脂手段、水洗手段、及び酸活性手段等を有していてもよい。同様に、めっき後の被めっき体2に後処理を施すことができる水洗手段、乾燥手段等を有していてもよい。
以上のような本実施形態のめっき装置1であれば、被めっき体2の端部において、従来からめっきの厚みが薄くなりやすかった部分に、開口153a,153bから適量の電流を流すことができるため、被めっき体の端部において、めっきの厚みが薄くなりすぎる部分が生じることがない。また、アノードの端部がカバー部によって覆われていることで開口部に過度に電流が集中することを抑制できる。
なお、以上に説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
例えば、上記の実施形態では、めっき装置1は2つのめっき槽11A,11Bを備えているが、めっき装置1は1つ又は3つ以上のめっき槽を備えていてもよい。
また、上記の実施形態では、被めっき体2の両面にめっき処理を施しているがこれに限定されず、片面のみにめっき処理を施してもよい。片面のみにめっき処理を施す場合、被めっき体2の上方又は下方のみに、カソード12、アノード14、板状部151aを配置すればよい。
(実施例1)
上記のめっき装置1を用いて基材に銅めっき処理を行った。めっきの目標の厚さは2μmとした。その他の、主なめっき条件は下記の通りである。
基材: カプトン100EN(東レ・デュポン株式会社製)
基材の厚み: 25μm
基材のシード層: Ni10nm/Cu25nm(スパッタで形成)
めっき液: Cu−BRITE VT−28(株式会社JCU製)
第1のめっき槽における電流密度: 3.9A/dm
第1のめっき槽における処理時間: 37秒
第2のめっき槽における電流密度: 9.3A/dm
第1のめっき槽における処理時間: 37秒
遮蔽量W: 2.5mm
上記の条件でめっき処理を行った後、基材に形成された銅めっきの膜厚分布を測定した。なお、膜厚は、SEMによる断面観察で測定した。
(実施例2)
遮蔽量Wを5.0mmとしたこと以外は、実施例1と同様の条件で、上記のめっき装置1を用いて基材に銅めっき処理を行った。
(実施例3)
遮蔽量Wを7.5mmとしたこと以外は、実施例1と同様の条件で、上記のめっき装置1を用いて基材に銅めっき処理を行った。
(実施例4)
遮蔽量Wを10.0mmとしたこと以外は、実施例1と同様の条件で、上記のめっき装置1を用いて基材に銅めっき処理を行った。
(実施例5)
遮蔽量Wを12.5mmとしたこと以外は、実施例1と同様の条件で、上記のめっき装置1を用いて基材に銅めっき処理を行った。
(比較例1)
遮蔽部材を設けなかったこと以外は、実施例1と同様の条件で基材に銅めっき処理を行った。
(比較例2)
遮蔽部材に開口を設けなかったこと以外、実施例3と同様の条件で基材に銅めっき処理を行った。
図6は実施例における基材の遮蔽量とめっきの膜厚分布の関係を示すグラフであり、図7は比較例における基材の遮蔽量とめっきの膜厚分布の関係を示すグラフであり、図8は図6及び図7のグラフから実施例3と比較例2の実施結果を取り出して対比したグラフである。図6〜図8のグラフでは、縦軸が銅めっきの膜厚[μm]、横軸が基材の端面からの距離[mm]を示している。
図6及び図7からわかるように、比較例1では、遮蔽部材を設けなかったため、基材の縁の銅めっきの膜厚が4μm程度まで増大した。一方で、実施例1〜実施例5では、基材の縁の銅めっきの膜厚は3.5μm以下に抑制できた。すなわち、実施例1〜5では、基材の縁における銅めっきの膜厚の過度な増加を防止できることが確認された。
また、図8からわかるように、遮蔽量Wが同じ実施例3と比較例2とを比べた場合、実施例3では、基材の端面からの距離が3mm〜5mmの領域で、銅めっきの膜厚を増加させられることが確認できた。特に、実施例3では、膜厚を、全体にわたって、2±0.4μm(±20%)の範囲内とすることができた。
また、図6に示すように、特に、5.0mm≦W≦10.0mmの範囲において、銅めっきの膜厚を1.4μm以上2.8μm以下とすることができた。すなわち、遮蔽量Wをこの範囲内とすることで、目標の値からのずれを特に小さく抑えられることが確認できた。
1…めっき装置
11A…第1のめっき槽
11B…第2のめっき槽
12…カソード
13…搬送ロール
14…アノード
141…電極部
142…カバー部
15…遮蔽部材
151,151a,151b…板状部
152…連結部
153a,153b…開口
154a…端面
155…貫通孔
2…被めっき体
21…端部
21a…縁
3…めっき液

Claims (6)

  1. めっき液で満たされためっき槽と、
    前記めっき槽内に設けられ、被めっき体に対向するように配置されたアノードと、
    前記被めっき体に給電するカソードと、
    前記めっき槽内に設けられ、前記アノードと前記被めっき体の端部との間に介在する板状部を有する遮蔽部材と、を備え、
    前記アノードは、
    棒状の電極部と、
    前記電極部の端部を覆うカバー部と、を有しており、
    前記板状部は、前記板状部を貫通する開口を有しており、
    前記カバー部の少なくとも一部は、前記開口と対向しており、
    前記カバー部の内側端部は、前記板状部と重複しているめっき装置。
  2. 請求項1に記載のめっき装置であって、
    前記被めっき体の端部は、前記内側端部よりも外側に位置しているめっき装置。
  3. 請求項1又は2に記載のめっき装置であって、
    前記板状部は、複数の前記開口を有し、
    複数の前記開口は、前記被めっき体の長手方向に沿って配列されているめっき装置。
  4. 請求項1〜3の何れか一項に記載のめっき装置であって、
    下記(1)式を満たすめっき装置。
    <W … (1)
    上記(1)式において、Wは、前記板状部において前記被めっき体と重複する領域の長さであり、Wは、前記板状部において前記被めっき体と重複していない領域の長さである。
  5. 請求項1〜4の何れか一項に記載のめっき装置であって、
    下記(2)式を満たすめっき装置。
    ×0.5>W … (2)
    上記(2)式において、Wは、前記板状部において前記被めっき体と重複する領域の長さであり、Wは、前記板状部の前記被めっき体と重複する側の一端から前記開口の中心までの距離である。
  6. 請求項1〜5の何れか一項に記載のめっき装置であって、
    前記遮蔽部材は、
    前記被めっき体が間に介在する一対の前記板状部と、
    一対の前記板状部同士を連結する連結部と、を含み、
    前記連結部は、前記連結部を貫通する貫通孔を有しており、
    前記貫通孔は、前記開口と繋がっていないめっき装置。
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