JP6732261B2

JP6732261B2 - めっき装置

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Publication number: JP6732261B2
Application number: JP2018558637A
Authority: JP
Inventors: 渡山本; 仁子小岩; 秋山　勝徳; 勝徳秋山; 正純石黒; 芳明星野
Original assignee: Yamamoto MS Co Ltd
Current assignee: Yamamoto MS Co Ltd
Priority date: 2016-12-28
Filing date: 2016-12-28
Publication date: 2020-07-29
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Description

本発明は、例えばハーリングセル試験等に用いられるめっき装置に関する。

従来、めっき性能を評価する手法として、ハーリングセル試験が知られている。ハーリングセル試験では、一対の陰極間に陽極を配置してめっきを行い、一対の陰極に析出するめっきの均一電着性を評価する。

電気めっきにおいて、電流密度とめっき（金属）析出量とには、基本的には比例関係が成立する。しかし、広範囲の電流密度に対して析出量にそれほど差が生じない条件が得られれば、複雑な形状の製品に対して一定膜厚のめっき成膜が可能となる。このように、電流密度に関わらず均一なめっき膜厚が得られる性能を均一電着性とよぶ。

均一電着性には電流分布が大きく関与しており、電流分布には、大きく分けて一次電流分布と二次電流分布とがある。一次電流分布は、めっき浴、めっき条件等に関係なく、めっき槽内の幾何学的条件（被めっき物の形状、めっき槽の形状、電極配置等）によって決まり、数学的な計算等で求めることが可能である。めっき分布の大部分は、かかる一次電流分布によって決まる。

しかし、実際にめっきを行うと、陰極界面において分極現象が生じ、新たな電流分布すなわち二次電流分布が発生する。二次電流分布は、陰極における分極、めっき浴の伝導度等といった電気化学的特性によって決まるものであり、めっき浴の種類、添加剤の種類及び量等によって変化する。

ここで、ハーリングセル試験における一対の陰極と陽極との間を電気抵抗とみなした回路の一例について説明する。図６（ａ）に示すように、理想的な系においては、陽極１１２と陰極１１３Ｘとの間の距離と、陽極１１２と陰極１１３Ｙとの間の距離との比が１：２に設定されており、系全体にめっき電流３Ａを流した場合には、陰極１１３Ｘには電流２［Ａ］が流れるとともに陰極１１３Ｙには電流１［Ａ］が流れ、陽極１１２と陰極１１３Ｘ，１１３Ｙとの間の抵抗１１５Ｘ，１１５Ｙには、それぞれ電圧２００［ｍＶ］がかかる。

一方、図６（ｂ）に示すように、現実の系においては、配線抵抗、クリップの接触抵抗等といった抵抗成分１１６Ｘ，１１６Ｙが存在するため、めっき電流の配分比は２：１にはならず、電流分布に乱れが生じる。また、陽極１１２と陰極１１３Ｘ，１１３Ｙとの間の電位差も、１８０［ｍＶ］と２４０［ｍＶ］というように異なる値となる。かかる事項は、陰極１１３Ｘ，１１３Ｙに流れる電流値を計測する電流計によっても生じてしまう。

すなわち、現実の系においては、二次電流分布に関しての正確な計測が、配線抵抗、クリップの接触抵抗等によって乱されてしまう。

本発明は、前記の点に鑑みてなされたものであり、ハーリングセル試験において電流分布の乱れ及び一対の陰極の電位のずれを防止することが可能なめっき装置を提供することを課題とする。

前記した課題を解決するために、本発明のめっき装置は、めっき槽内に設けられる陽極及び一対の陰極と、前記陽極と前記一対の陰極との間に電流を流すためのめっき電源と、前記一対の陰極に流れる電流の合計値が一定に保たれた状態で、一方の前記陰極の電位と他方の前記陰極の電位とを一致させるフィードバック回路と、を備えることを特徴とする。

本発明によると、めっき装置において電流分布の乱れを防止するとともに、一対の陰極に流れる電流の合計値を一定に保った状態で一対の陰極の電位のずれを防止することができる。

本発明の実施形態に係るめっき装置を示す模式図である。本発明の第一の実施形態に係るめっき装置を示す回路図である。本発明の第二の実施形態に係るめっき装置を示す回路図である。（ａ）はフィードバック回路による電位補正を行わなかった場合の陰極の電流値及び電圧値の経時変化を示すグラフ、（ｂ）はフィードバック回路による電位補正を行った場合の陰極の電流値及び電圧値の経時変化を示すグラフである。（ａ）はフィードバック回路による電位補正を行った場合の電流配分比の経時変化示すグラフ、（ｂ）はフィードバック回路による電位補正を行った場合の電解電圧の経時変化を示すグラフである。（ａ）はハーリングセル試験における理想的な系を示す回路図、（ｂ）はハーリングセル試験における現実の系を示す回路図である。

本発明の実施形態について、本発明のめっき装置をハーリングセル試験用のめっき試験器に適用した場合を例にとり、図面を参照して詳細に説明する。説明において、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

＜実施形態＞
図１に示すように、本発明の実施形態に係るめっき装置１は、一対の陰極１３Ｘ，１３Ｙに対して同時にめっきを行い、析出しためっきの重量に基づいて均一電着性を評価するハーリングセル試験を行うためのめっき試験器である。めっき装置１は、例えば定電流電解及び定電圧電解のいずれか（本実施形態では、一対の陰極１３Ｘ，１３Ｙに流れる電流の合計が一定値（一定電流）の定電流で、かつ、定電圧電解）によってめっきを行う。めっき装置１は、めっき槽１１と、陽極１２と、一対の陰極１３（１３Ｘ，１３Ｙ）と、めっき電源（整流器）１４と、回路部２０と、制御部３１と、操作部３２と、表示部３３と、を備える。

≪めっき槽≫
めっき槽１１内には、めっき浴２が貯留される。めっき浴２としては、硫酸銅めっき（一般浴、ハイスロー浴）等が挙げられる。

≪陽極≫
陽極１２は、めっき槽１１内の一対の陰極１３Ｘ，１３Ｙ間でめっき浴２に浸かるように設けられる金属板である。陽極１２は、一対の陰極１３Ｘ，１３Ｙとの距離を変更可能である。すなわち、陽極１２は、一対の陰極１３Ｘ，１３Ｙ間において、一方の陰極１３Ｘに近づけたり（すなわち、他方の陰極１３Ｙから遠ざけたり）、他方の陰極１３Ｙに近づけたり（すなわち、一方の陰極１３Ｘから遠ざけたり）することができる。

≪陰極≫
一対の陰極１３Ｘ，１３Ｙは、互いに離間しており、めっき槽１１内において陽極１２を間に挟んだ状態でめっき浴２に浸かるように設けられる金属板である。なお、陰極１３Ｘ，１３Ｙの少なくとも一方は、実際にめっきが施された加工品となる金属製のめっき対象物であってもよい。

なお、陽極１２と一対の陰極１３Ｘ，１３Ｙとの配置関係は、前記したものに限定されない。例えば、一対の陰極１３Ｘ，１３Ｙは、陽極１２の一方側にそれぞれ異なる距離で配置されていてもよい。

≪めっき電源（整流器）≫
めっき電源（整流器）１４は、一対の陰極１３Ｘ，１３Ｙにめっき電流を供給する。めっき電源１４は、回路部２０を介して陽極１２及び一対の陰極１３Ｘ，１３Ｙと電気的に接続されており、一対の陰極１３Ｘ，１３Ｙにめっきを析出させるためのめっき電流を流す直流電源である。本実施形態において、めっき電源１４は、定電流電源であり、陰極１３Ｘに流れる電流と陰極１３Ｙに流れる電流との合計値を一定にする。

≪回路部≫
回路部２０は、陽極１２、一対の陰極１３Ｘ，１３Ｙ及びめっき電源１４とともに電気回路を構成する。回路部２０は、フィードバック回路２１と、電流計測回路２２と、電圧計測回路２３と、を備える。

≪フィードバック回路≫
フィードバック回路２１は、陽極１２及び陰極１３Ｘ，１３Ｙの電圧（電位）に基づいて、一対の陰極１３Ｘ，１３Ｙの一方の電位を他方の電位に一致させるようにフィードバック制御を行う。換言すると、フィードバック回路２１は、陽極１２及び陰極１３Ｘ，１３Ｙの電圧（電位）に基づいて、陽極１２と陰極１３Ｘとの間の電位差と、陽極１２と陰極１３Ｙとの間の電位差と、を一致させるようにフィードバック制御を行う。かかるフィードバック制御は、陰極１３Ｘに流れる電流と陰極１３Ｙに流れる電流との合計値が一定に維持された定電流の状態で行われる。なお、かかる定電流の状態は、めっき電源１４の性能によって実現されてもよく、回路部２０の回路構成によって実現されてもよい。

≪電流計測回路≫
電流計測回路２２は、一対の陰極１３Ｘ，１３Ｙのそれぞれに流れる電流値を計測し、計測された電流値を制御部３１へ出力する。

≪電圧計測回路≫
電圧計測回路２３は、一対の陰極１３Ｘ，１３Ｙの電位すなわち電圧値を計測し、計測された電圧値を制御部３１へ出力する。なお、電圧値の計測が不要な場合には、電圧計測回路２３は省略可能である。

≪制御部≫
制御部３１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read-Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入出力回路等によって構成されている。制御部３１は、操作部３１から出力された陽極１２と一対の陰極１３Ｘ，１３Ｙとの距離（又はその比）を、実際の試験前に予め記憶している。または、制御部３１は、各種パラメータの算出前に、制御部３１は、操作部３１から出力された陽極１２と一対の陰極１３Ｘ，１３Ｙとの距離（又はその比）を取得し、取得された距離（又はその比）に基づいて各種パラメータを算出する。電流計測回路２２によって計測された一対の陰極１３Ｘ，１３Ｙの電流値を取得し、表示部３３へ出力する。また、制御部３１は、電圧計測回路２３によって計測された一対の陰極１３Ｘ，１３Ｙの電圧値を取得し、表示部３３へ出力する。

また、制御部３１は、電流計測回路２２（詳細には、後記する第一の電流計２２Ｘ及び第二の電流計２２Ｙ）によって計測された一対の陰極１３Ｘ，１３Ｙの電流値に基づいて、一対の陰極１３Ｘ，１３Ｙに流れる電流の比である電流配分比を算出し、表示部３３へ出力することができる。

また、制御部３１は、一対の陰極１３Ｘ，１３Ｙの電流値（積算電流値）に基づいて、一対の陰極１３Ｘ，１３Ｙにおけるめっきの析出量（理論析出量）を算出し、表示部３３へ出力することができる。めっきの理論析出量Ａ［ｇ］は、陰極１３に流れる電流Ｉ［Ａ］、通電時間ｔ［ｓ］、ファラデー定数Ｆ［Ｃ／ｍｏｌ］、並びに、めっきとして析出する金属の原子量Ｍ［ｇ／ｍｏｌ］及びイオン価数ｚを用いて、下記式によって算出される。
Ａ＝Ｉ・ｔ・Ｍ／（ｚ・Ｆ）
ここで、ファラデー係数Ｆは、制御部３１に予め記憶されている。電流Ｉは、電流計測回路２２によって計測されている。通電時間ｔは、制御部３１によって計測されている。原子量Ｍ及びイオン価数ｚは、利用者による操作部３２の操作によって制御部３１に入力されているか、利用者による操作部３２の操作によって、予め制御部３１に記憶された値から選択されている。

また、制御部３１には、陰極１３に流れる電流の値とめっきの実際の析出量との関係性、すなわち、過去の実験に基づいて、陰極１３に流れる電流の値と、当該電流の値によって単位時間あたりに実際に析出するめっきの析出量と、が陰極１３Ｘ，１３Ｙごとに関連付けてマップ等として記憶されている。利用者は、めっき前の陰極１３Ｘ，１３Ｙの重量と、めっき後の陰極１３Ｘ，１３Ｙの重量（めっき付き）と、を重量計を用いて計測し、これらの差から各陰極１３Ｘ，１３Ｙに析出しためっきの析出量（実測析出量）を得る。そして、利用者は、操作部３２を操作することによって、かかる実測析出量と一対の陰極１３Ｘ，１３Ｙの電流値（電流計２２Ｘ、２２Ｙの計測値）と、に基づく前記関係性を、制御部３１に記憶させる。制御部３１は、電流計２２Ｘ，２２Ｙの計測結果（一対の陰極１３Ｘ，１３Ｙに流れる電流の値）を用いて前記関係性を参照するとともに、通電時間ｔを考慮することによって、めっきの析出量（推定析出量）を算出し、表示部３３へ出力することができる。

また、制御部３１は、予め記憶された陽極１２と一対の陰極１３Ｘ，１３Ｙそれぞれとの距離と、算出された一対の陰極１３Ｘ，１３Ｙの推定析出量と、に基づいて、均一電着指数Ｔ_Ａを算出し、表示部３３へ出力することができる。ここで、陽極１２に近い陰極１３と陽極１２との距離をｄ_１、陽極１２から遠い陰極１３と陽極１２との距離をｄ_２、陽極１２に近い陰極１３の推定析出量をＡ_１、陽極１２から遠い陰極１３の推定析出量をＡ_２とすると、均一電着指数Ｔ_Ａ［％］は、下記式によって算出可能である。
Ｔ_Ａ＝｛（ｄ_２／ｄ_１）−（Ａ_１／Ａ_２）｝／｛（ｄ_２／ｄ_１）＋（Ａ_１／Ａ_２）−２｝×１００
ここで、推定析出量Ａ_１，Ａ_２は、前記した電流値と実際の析出量（事前実験での実測析出量）との関係性を用いて算出されている。極間距離ｄ_１，ｄ_２は、めっき槽１１に設けられた目盛（距離比を示す目盛、又は、単に距離を示すメジャー。図示せず）を見た利用者による操作部３２の操作によって制御部３１に入力されているか、利用者による操作部３２の操作によって、予め制御部３１に記憶された値から選択されている。

均一電着指数Ｔ_Ａ［％］は、一対の陰極１３Ｘ，１３Ｙに析出するめっきの均一性の度合いを示すパラメータである。均一電着指数Ｔ_Ａは、およそ±１００％の範囲内で推移する値であり、一対の陰極１３Ｘ，１３Ｙへの電流配分比が極間距離比ｄ_２／ｄ_１と一致する場合に、０［％］となる。また、均一電着指数Ｔ_Ａは、一対の陰極１３Ｘ，１３Ｙの析出量が等しい場合に、極間距離比ｄ_２／ｄ_１に関わらず、１００［％］となる。すなわち、均一電着指数Ｔ_Ａは、１００［％］に近い値を示すほど、一対の陰極１３Ｘ，１３Ｙに均一に電着していることを示す。

また、制御部３１は、各陰極１３Ｘ，１３Ｙに実際に流れる電流値を用いて均一電着指数Ｔ_Ｂを算出し、表示部３３へ出力することもできる。ここで、陽極１２に近い陰極１３に流れる電流の値をＩ_１、陽極１２から遠い陰極１３に流れる電流の値をＩ_２とすると、均一電着指数Ｔ_Ｂ［％］は、下記式によって算出可能である。
Ｔ_Ｂ＝｛（Ｉ_１／Ｉ_２）−（Ａ_１／Ａ_２）｝／｛（Ｉ_１／Ｉ_２）＋（Ａ_１／Ａ_２）−２｝×１００
ここで、推定析出量Ａ_１，Ａ_２は、前記した電流値と実際の析出量（事前実験での実測析出量）との関係性を用いて算出されている。電流値Ｉ_１，Ｉ_２は、電流計測回路２２によって計測されている。

極間距離ｄ_１，ｄ_２を用いた均一電着指数Ｔ_Ａは、比較的、理論に近い値であるのに対し、実際に流れる電流の値Ｉ_１，Ｉ_２（電流配分比Ｉ_１／Ｉ_２）を用いた均一電着指数Ｔ_Ｂは、実際のめっき浴２の性能（例えば、添加剤の性能）に近い値である。利用者は、均一電着指数Ｔ_Ａ，Ｔ_Ｂを比較したり、電流の値Ｉ_１，Ｉ_２（電流配分比Ｉ_１：Ｉ_２、Ｉ_１／Ｉ_２等）の変化に伴う均一電着指数Ｔ_Ｂの値の変化を見たりすることによって、めっき浴２の性能及び状態（例えば、添加剤の性能及びバランス）を知ることができる。

なお、制御部３１は、理論析出量を用いて均一電着指数Ｔ_Ａ，Ｔ_Ｂを算出し、表示部３３へ出力することもできる。この場合には、推定析出量に基づく均一電着指数Ｔ_Ａ，Ｔ_Ｂと理論析出量Ｔ_Ａ，Ｔ_Ｂに基づく均一電着指数とを利用者に比較させることができる。

また、制御部３１は、推定析出量及び理論析出量に基づいて電流効率を算出し、表示部３３へ出力することができる。電流効率とは、陰極１３Ｘ，１３Ｙに流れる電流がどれだけ効率よくめっきの析出に用いられたかを示すパラメータである。
電流効率［％］＝（推定析出量／理論析出量）×１００
電流効率としては、陰極１３Ｘ，１３Ｙの合計析出量に基づく総合的な電流効率に加え、各陰極１３Ｘ，１３Ｙごとの電流効率も算出可能である。

また、めっき装置１，１Ａ，１Ｂの利用者は、陰極１３Ｘ，１３Ｙに析出しためっきの析出量（実測析出量）を、重量計を用いて実際に計測するとともに、操作部３２を操作することによって実測析出量を制御部３１に入力させることができる。
この場合には、制御部３１は、操作部３２から出力された実測析出量を取得し、取得された実測析出量と、算出された理論析出量と、に基づいて、電流効率を算出し、表示部３３へ出力することができる。
電流効率［％］＝（実測析出量／理論析出量）×１００
かかる電流効率は、一対の陰極１３Ｘ，１３Ｙの全体の析出量に関して算出されてもよく、陰極１３Ｘ，１３Ｙごとの個別の析出量に関して算出されてもよい。

また、制御部３１は、均一電着指数Ｔ_Ａ，Ｔ_Ｂ及び電流効率を、陰極１３Ｘ，１３Ｙの電流密度ごとに算出し、電流密度と均一電着指数Ｔ_Ａ，Ｔ_Ｂ及び電流効率とを関連付けて表示部３３へ出力することができる。ここで、電流密度は、陰極１３Ｘに流れる電流値Ｉ_Ｘ、陰極１３Ｙに流れる電流値Ｉ_Ｙ、陰極１３Ｘの有効表面積（めっき浴２内のめっきが析出可能な表面積）Ｓ_Ｘ、陰極１３Ｙの有効表面積（めっき浴２内のめっきが析出可能な表面積）Ｓ_Ｙを用いた下記式によって算出される。
一対の陰極１３Ｘ，１３Ｙの平均電流密度［Ａ／ｍ^２］＝（Ｉ_Ｘ＋Ｉ_Ｙ）／（Ｓ_Ｘ＋Ｓ_Ｙ）
陰極１３Ｘの電流密度［Ａ／ｍ^２］＝Ｉ_Ｘ／Ｓ_Ｘ
陰極１３Ｙの電流密度［Ａ／ｍ^２］＝Ｉ_Ｙ／Ｓ_Ｙ
ここで、陰極１３Ｘ，１３Ｙの有効表面積Ｓ_Ｘ，Ｓ_Ｙは、予め制御部３１に記憶されているか、電流密度の算出前に利用者による操作部３２の操作によって制御部３１に入力される。本実施形態では、陰極１３Ｘ及び陰極１３Ｙは、同一形状に形成されており、有効表面積Ｓ_Ｘ及び有効表面積Ｓ_Ｙは、同一の値に設定されている。なお、本発明は、陰極１３Ｘ及び陰極１３Ｙが異なる形状に形成されていたり、有効表面積Ｓ_Ｘ及び有効表面積Ｓ_Ｙが異なる値に設定されていたりする場合にも適用可能である。

≪操作部≫
操作部３２は、キーボード、マウス等によって構成されている。操作部３２は、利用者による操作結果を制御部３１へ出力する。例えば、操作部３２は、利用者による操作に基づいて、陽極１２と一対の陰極１３Ｘ，１３Ｙとのそれぞれの距離（又は距離の比）を制御部３１へ出力する。

≪表示部≫
表示部３３は、モニタによって構成されている。表示部３３は、制御部３１から出力された電流値、電圧値等の経時変化をグラフ表示する。

＜第一の実施形態＞
図２は、めっき槽１１内の構成すなわち陽極１２及び一対の陰極１３Ｘ，１３Ｙを、陽極１２及び陰極１３Ｘによって構成される抵抗１５Ｘと、陽極１２及び陰極１３Ｙによって構成される抵抗１５Ｙと、に模して記載した回路図である。図２に示すように、本発明の第一の実施形態に係るめっき装置１Ａは、一対の陰極１３Ｘ，１３Ｙに流れる電流の合計が一定値（一定電流）に維持される定電流の状態における定電流電解でめっきを行う。めっき装置１Ａは、電気回路として、めっき電源１４と、一対の抵抗１５Ｘ，１５Ｙと、一対の電流計２２Ｘ，２２Ｙと、フィードバック回路２１と、定電圧回路２４と、を備える。かかる回路において、抵抗１５Ｘ、電流計２２Ｘ及び定電圧回路２４は、直列に接続されており、抵抗１５Ｙ、電流計２２Ｙ及びフィードバック回路２１は、直列に接続されている。また、抵抗１５Ｘ、電流計２２Ｘ及び定電圧回路２４の組み合わせと、抵抗１５Ｙ、電流計２２Ｙ及びフィードバック回路２１の組み合わせとは、めっき電源１４に対して互いに並列に設けられている。

≪めっき電源≫
本実施形態において、めっき電源１４の正極は、陽極１２と電気的に接続されており、めっき電源１４の負極は、一対の陰極１３Ｘ，１３Ｙと電気的に接続されている。

≪抵抗≫
抵抗１５Ｘは、陽極１２と陰極１３Ｘとの間の電位差を表すセル抵抗である。抵抗１５Ｙは、陽極１２と陰極１３Ｙとの間の電位差を表すセル抵抗である。

≪電流計≫
電流計測回路２２の一つである電流計２２Ｘは、抵抗１５Ｘすなわち陰極１３Ｘに流れる電流値を計測する。電流計測回路２２の一つである電流計２２Ｙは、抵抗１５Ｙすなわち陰極１３Ｙに流れる電流値を計測する。

≪フィードバック回路≫
フィードバック回路２１は、基準となる陰極１３Ｘの電位に陰極１３Ｙの電位を一致させる（陰極１３Ｘと陰極１３Ｙとの間の電位差をゼロとする）制御を行う。フィードバック回路２１は、図示したＦＥＴ（Field Effect Transistor）に限定されず、バイポーラトランジスタ、半導体素子等によっても具現化可能である。

≪定電圧回路≫
回路部２０の一つである定電圧回路２４は、陰極１３Ｙの電位をフィードバック回路２１の制御可能な電圧範囲に入れるために、陰極１３Ｘの電位を高くするための回路である。なお、めっき装置１Ａは、定電圧回路２４に代えて、当該定電圧回路２４と同様の作用効果を奏するダイオード又は抵抗を備える構成であってもよい。

かかる電気回路を構成するに際して、電流値及び電圧値の計測用の信号入力線ｂ１〜ｂ３（図１参照）及び信号入力線ｂ１〜ｂ３と各極１２，１３Ｘ，１３Ｙとをそれぞれ接続するクリップ（図示せず）は、各極１２，１３Ｘ，１３Ｙの通電用の信号入力線ａ１〜ａ３（図１参照）及び信号入力線ａ１〜ａ３と各極１２，１３Ｘ，１３Ｙとをそれぞれ接続するクリップ（図示せず）とは別に設けられている（共用されていない）。

＜第二の実施形態＞
本発明の第二の実施形態に係るめっき装置の回路図について、第一の実施形態に係るめっき装置１Ａとの相違点を中心に説明する。図３に示すように、本発明の第二の実施形態に係るめっき装置１Ｂは、一対の陰極１３Ｘ，１３Ｙに流れる電流の合計が一定値（一定電流）に維持される定電流の状態における定電流電解でめっきを行う。めっき装置１Ｂは、電気回路として、定電圧回路２４に代えて、補助電源２５を備える。

≪補助電源及びめっき電源≫
回路部２０の一つである補助電源（整流器）２５は、陰極１３Ｙに対してめっき電流を供給する直流電源である。本実施形態において、補助電源２５は、定電流電源であり、めっき電源１４及び補助電源２５の組み合わせは、陰極１３Ｘに流れる電流と陰極１３Ｙに流れる電流との合計値を一定にする。補助電極２５の正極は、陽極１２と電気的に接続されており、負極は、陰極１３Ｙと電気的に接続されている。

また、本実施形態において、めっき電源１４は、陰極１３Ｘに対してめっき電流を供給する。めっき電源１４の正極は、陽極１２と電気的に接続されており、負極は、陰極１３Ｘと電気的に接続されている。

かかる電気回路において、陰極１３Ｘには、めっき電源１４からのめっき電流が流れ、陰極１３Ｙには、補助電源２５からのめっき電流が流れ、陽極１２には、陰極１３Ｘ，１３Ｙの合計めっき電流が流れる。

補助電源２５の負極の電位は、めっき電源１４の負極の電位よりも所定範囲（例えば、数百［ｍＶ］〜数［Ｖ］）だけ低くなるように設定されている。これは、陰極１３Ｙの電位をフィードバック回路２１の制御可能な電圧範囲に入れるための措置である。また、補助電源２５は、陰極１３Ｙに流れるめっき電流を十分に供給することが可能な能力を有する。

本発明の実施形態に係るめっき装置１，１Ａ，１Ｂは、陰極１３Ｘ，１３Ｙに流れる電流の合計値が一定に維持された状態においてフィードバック回路２１が陰極１３Ｘ，１３Ｙの電位を一致させるので、配線抵抗、接触抵抗等といった回路中に入り得る抵抗成分の影響を排除し、本来の二次電流配分によるハーリングセル試験を行うことができる。
また、めっき装置１，１Ａ，１Ｂは、本来の二次電流配分に基づいて、再現性及び信頼性の高いめっきの析出量及び（電流密度、より詳細には、一対の陰極１３Ｘ，１３Ｙの平均電流密度ごとの）均一電着指数Ｔ_Ｂを測定することができる。
また、めっき装置１，１Ａ，１Ｂは、電流計２２Ｘ，２２Ｙの影響を排除したハーリングセル試験を行うことができる。
また、めっき装置１，１Ａ，１Ｂは、電流計２２Ｘ，２２Ｙの計測結果を用いることによって、陰極１３Ｘ，１３Ｙに流れる電流の電流配分比（Ｉ_１：Ｉ_２、Ｉ_１／Ｉ_２等）を正確に算出することができる。
また、めっき装置１，１Ａ，１Ｂの利用者は、めっき装置１，１Ａ，１Ｂによって算出された陰極１３Ｘ，１３Ｙにおけるめっきの推定析出量及び理論析出量に基づいて、陰極１３Ｘ，１３Ｙの（電流密度、より詳細には、一対の陰極１３Ｘ，１３Ｙの平均電流密度、又は、各電極陰極１３Ｘ，１３Ｙの個別の電流密度ごとの）電流効率（すなわち、一対の陰極１３Ｘ，１３Ｙ全体又は個別の陰極電流効率）を知ることができる。
電流配分比、電流効率及び均一電着指数Ｔ_Ｂはめっき浴２の組成によって大きく変わるため、利用者は、電流配分比、電流効率及び均一電着指数Ｔ_Ｂの経時変化を調べることによって、めっき浴２の特性及び状態の経時変化を知ることができる。

＜実施例１＞
硫酸銅めっきを一般浴、添加剤無しで実施した。電気回路における全電流を１．２［Ａ］、極間距離比（陽極１２と陰極１３Ｘとの距離：陽極１２と陰極１３Ｙとの距離）を１：５に設定した。めっき装置１Ａにおいてフィードバック回路２１による電位補正を行わなかった場合（比較例）の陰極１３Ｘ，１３Ｙの電流値及び電圧値の経時変化を図４（ａ）に示し、めっき装置１Ａにおいてフィードバック回路２１による電位補正を行った場合（実施例）の陰極１３Ｘ，１３Ｙの電流値及び電圧値の経時変化を図４（ｂ）に示す。

図４（ａ）に示すように、電位補正を行わなかった場合には、めっき開始後１０００［秒］後において、一対の陰極１３Ｘ，１３Ｙの電位には、約１６０［ｍＶ］の電位差が生じた。また、配線抵抗等の影響によって、電流配分比（陰極１３Ｘに流れる電流値：陰極１３Ｙに流れる電流値）は、１：３．０５と低めの値となった。これは、配線抵抗等の存在が、一対の陰極１３Ｘ，１３Ｙに流れる電流値を均一化する方向に影響するためである。そのため、推定析出量による均一電着指数Ｔ_Ｂは、３０．９［％］と高めの値となった。

これに対し、図４（ｂ）に示すように、電位補正を行った場合には、一対の陰極１３Ｘ，１３Ｙの電位は、測定誤差の範囲内で完全に一致した。また、配線抵抗等の影響が除去されることによって、電流配分比は、１：４．１２となった。そのため、推定析出量による均一電着指数Ｔ_Ｂは、１０．５［％］と劇的に小さくなった。すなわち、実施例１で用いられためっき浴２の推定析出量による均一電着指数Ｔ_Ｂは、実際には１０．５［％］であることがわかった。

＜実施例２＞
めっき装置１Ａを用いて、硫酸銅めっきを添加剤無しで実施した。電気回路における全電流を１．２［Ａ］、極間距離比を１：５に設定した。フィードバック回路２１による電位補正を行い、一般浴及びハイスロー浴のそれぞれでめっきを行った。かかる場合における電流配分比の経時変化を図５（ａ）に示し、電解電圧の経時変化を図５（ｂ）に示す。

図５（ａ）に示すように、めっき浴２の種類によって、電流配分比に明確な違いが生じた。一般浴の推定析出量による均一電着指数Ｔ_Ｂは１１［％］であり、ハイスロー浴の推定析出量による均一電着指数Ｔ_Ｂは３３［％］であった。

また、図５（ｂ）に示すように、ハイスロー浴において、陽極１２上に皮膜（ブラックフィルム）が形成された状態（系列２〜５）と皮膜が形成されていない状態（系列１）とで、電解開始時の電解電位の挙動に違いが生じた。また、めっき開始時に見られる電解電圧の上昇は、陰極１３Ｘ，１３Ｙ近傍の銅イオンの減少による濃度過電圧の上昇を示している。このように、陰極１３Ｘ，１３Ｙに流れる電流の合計値を一定に維持した定電流の状態で陰極１３Ｘ，１３Ｙの電位をフィードバック制御によって一致させることで、めっきの些細な変化を測定することが可能となる。

１，１Ａ，１Ｂめっき装置
２めっき浴
１１めっき槽
１２陽極
１３，１３Ｘ，１３Ｙ陰極
１４めっき電源（整流器）
１５Ｘ，１５Ｙ抵抗
２０回路部
２１フィードバック回路
２２電流計測回路
２２Ｘ，２２Ｙ電流計
２３電圧計測回路
２４定電圧回路
２５補助電源

Claims

めっき槽内に設けられる陽極及び一対の陰極と、
前記陽極と前記一対の陰極との間に電流を流すためのめっき電源と、
前記一対の陰極に流れる電流の合計値が一定に保たれた状態で、一方の前記陰極の電位と他方の前記陰極の電位とを一致させるフィードバック回路と、
を備えることを特徴とするめっき装置。
一方の前記陰極に流れる電流値を計測する第一の電流計と、
他方の前記陰極に流れる電流値を計測する第二の電流計と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のめっき装置。
前記第一の電流計及び前記第二の電流計の計測結果に基づいて、前記一対の陰極のそれぞれのめっきの推定析出量を算出する制御部を備え、
前記制御部は、前記陰極に流れる電流の値とめっきの実際の析出量との関係性を記憶しており、前記第一の電流計及び前記第二の電流計の計測結果を用いて前記関係性を参照することによって、めっきの前記推定析出量を得る
ことを特徴とする請求項２に記載のめっき装置。
前記制御部は、前記第一の電流計及び前記第二の電流計の計測結果に基づいて、前記一対の陰極のそれぞれのめっきの理論析出量を算出し、前記推定析出量及び前記理論析出量に基づいて、前記一対の陰極の電流効率を算出する
ことを特徴とする請求項３に記載のめっき装置。
前記制御部は、前記陽極と一方の前記陰極との距離、前記陽極と他方の前記陰極との距離、及び、前記一対の陰極のそれぞれのめっきの前記推定析出量に基づいて、均一電着指数を算出する
ことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のめっき装置。
前記第一の電流計及び前記第二の電流計の計測結果に基づいて、前記一対の陰極に流れる電流の比である電流配分比を算出する制御部を備える
ことを特徴とする請求項２に記載のめっき装置。