JP7107215B2 - 電解めっき装置および銅張積層板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電解めっき装置および銅張積層板の製造方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、基材の両面にめっき被膜を成膜する電解めっき装置、およびその電解めっき装置を用いた銅張積層板の製造方法に関する。

液晶パネル、ノートパソコン、デジタルカメラ、携帯電話などには、樹脂フィルムの表面に配線パターンが形成されたフレキシブルプリント配線板が用いられる。フレキシブルプリント配線板は、例えば、銅張積層板から製造される。

銅張積層板の製造方法としてメタライジング法が知られている。メタライジング法による銅張積層板の製造は、例えば、つぎの手順で行なわれる。まず、樹脂フィルムの表面にニッケルクロム合金からなる下地金属層を形成する。つぎに、下地金属層の上に銅薄膜層を形成する。つぎに、銅薄膜層の上に銅めっき被膜を形成する。銅めっきにより、配線パターンを形成するのに適した膜厚となるまで導体層を厚膜化する。メタライジング法により、樹脂フィルム上に直接導体層が形成された、いわゆる２層基板と称されるタイプの銅張積層板が得られる。

銅めっき被膜は電解めっき装置を用いて成膜される。電解めっき装置として、ロールツーロールにより長尺帯状の基材を搬送しつつ、基材に対して電解めっきを行なう装置が知られている（例えば、特許文献１）。この種の電解めっき装置は複数のクランプが設けられた上下一対のエンドレスベルトを有する。基材はその幅方向が鉛直方向に沿う懸垂姿勢となり、両縁が上下のクランプに把持される。エンドレスベルトの動作により基材はめっき槽内を搬送される。上側のエンドレスベルトに設けられたクランプを介して基材に電流を流すことで、基材の表面にめっき被膜を成膜できる。

特開２０１５－６７８５２号公報

前記電解めっき装置で基材の両面にめっき被膜を成膜したところ、一方の面に成膜されためっき被膜の厚さが、他方の面に成膜されためっき被膜の厚さよりも薄いことが確認された。

本発明は上記事情に鑑み、両面のめっき被膜の厚さの差異を小さくできる電解めっき装置を提供することを目的とする。また、本発明は、両面の銅めっき被膜の厚さの差異が小さい銅張積層板の製造方法を提供することを目的とする。

第１発明の電解めっき装置は、薄膜状の基材の両面にめっき被膜を成膜する電解めっき装置であって、前記基材が浸漬されるめっき液が貯留されためっき槽と、前記基材を把持するクランプと、前記クランプを介して前記基材に給電する給電装置と、を備え、前記クランプは、前記給電装置と接続し、前記基材の第１面と接触する本体部と、前記本体部に設けられ、前記基材の第２面と接触する可動部と、前記本体部と前記可動部とを電気的に接続する連結ケーブルと、を備え、前記連結ケーブルは、導電性を有する線材と、前記線材の両端に固定された一対の端子と、前記端子の前記線材との接続部と前記線材とを覆う被覆と、を備え、前記端子の前記接続部は、ブラスト処理された後、プライマーが塗布されており、前記被覆はディップコーティングにより形成されていることを特徴とする。
第２発明の電解めっき装置は、第１発明において、前記線材は、ブラスト処理およびプライマー塗布がなされていないことを特徴とする。
第３発明の電解めっき装置は、第１または第２発明において、前記被覆は軟質塩化ビニルで形成されていることを特徴とする。
第４発明の銅張積層板の製造方法は、第１～第３発明のいずれかの電解めっき装置を用いて、前記基材の両面に銅めっき被膜を成膜して銅張積層板を得ることを特徴とする。

第１発明によれば、クランプの本体部と可動部とが連結ケーブルで接続されているので、給電装置と基材の第１面との間の電気抵抗と、給電装置と基材の第２面との間の電気抵抗との差異を小さくできる。電流を基材の両面に均等に供給できるため、両面のめっき被膜の厚さの差異を小さくできる。また、端子の接続部がブラスト処理された後、プライマーが塗布されているので、端子と被覆との密着性が高い。そのため、連結ケーブルの防水性が高い。
第２発明によれば、線材にはブラスト処理およびプライマー塗布がなされていないので、線材と被覆とは密着性が低い。そのため、連結ケーブルの柔軟性が高い。
第３発明によれば、被覆が軟質塩化ビニルで形成されているので、連結ケーブルの柔軟性が高い。
第４発明によれば、電流を基材の両面に均等に供給できるため、両面の銅めっき被膜の厚さの差異が小さい銅張積層板を製造できる。

本発明の一実施形態に係る電解めっき装置の斜視図である。 めっき槽の平面図である。 クランプの側面図である。 クランプの正面図である。 連結ケーブルの平面図である。 銅張積層板の断面図である。 図（Ａ）は実施例１における銅めっき被膜の厚さの測定結果を示すグラフである。図（Ｂ）は比較例１における銅めっき被膜の厚さの測定結果を示すグラフである。

つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
（電解めっき装置）
図１に示すように、本発明の一実施形態に係る電解めっき装置１は、ロールツーロールにより長尺帯状の基材ＢＭを搬送しつつ、基材ＢＭに対して電解めっきを行なう装置である。基材ＢＭは薄膜状であり、その両面にめっき被膜が成膜される。

電解めっき装置１はロール状に巻回された基材ＢＭを繰り出す供給装置１１と、めっき後の製品をロール状に巻き取る巻取装置１２とを有する。また、電解めっき装置１は基材ＢＭを搬送する上下一対のエンドレスベルト１３（下側のエンドレスベルト１３は図示省略）を有する。各エンドレスベルト１３には基材ＢＭを把持する複数のクランプ２０が設けられている。供給装置１１から繰り出された基材ＢＭは、その幅方向が鉛直方向に沿う懸垂姿勢となり、両縁が上下のクランプ２０に把持される。基材ＢＭはエンドレスベルト１３の動作により電解めっき装置１内を周回した後、クランプ２０から開放され、巻取装置１２で巻き取られる。

基材ＢＭの搬送経路には、前処理槽１４、めっき槽１５、および後処理槽１６が配置されている。基材ＢＭはめっき槽１５内を搬送されつつ、電解めっきによりその表面にめっき被膜が成膜される。

図２に示すように、めっき槽１５は基材ＢＭの搬送方向に沿った横長の槽である。基材ＢＭはめっき槽１５の中心に沿って搬送される。めっき槽１５にはめっき液が貯留されている。めっき槽１５内を搬送される基材ＢＭは、その全体がめっき液に浸漬されている。

めっき槽１５の内部には、基材ＢＭの搬送方向に沿って複数のアノード１７が配置されている。また、後述のごとく、上側のエンドレスベルト１３に設けられたクランプ２０は基材ＢＭに電流を供給する給電端子としての機能も有する。基材ＢＭとアノード１７との間に電流を流すことで、基材ＢＭの表面にめっき被膜を成膜できる。

めっき槽１５には、基材ＢＭの表裏両側にアノード１７が配置されている。したがって、両面が導電性を有する基材ＢＭを用いれば、基材ＢＭの両面にめっき被膜を成膜できる。

図３に示すように、クランプ２０は本体部２１と可動部２２とからなるバネクランプである。可動部２２はヒンジ部２３を介して本体部２１に設けられている。したがって、可動部２２はヒンジ部２３を中心として本体部２１に対して回動可能である。本体部２１の下端には基材ＢＭと接触する接触部２１ａが設けられている。また、可動部２２の下端には基材ＢＭと接触する接触部２２ａが設けられている。可動部２２が本体部２１に対して回動することにより、本体部２１の接触部２１ａと可動部２２の接触部２２ａとの間が開閉する。

ヒンジ部２３には図示しないねじりコイルバネが設けられている。ねじりコイルバネにより接触部２１ａと接触部２２ａとの間が閉まる方向に付勢されている。接触部２１ａと接触部２２ａとの間を閉じることで、基材ＢＭを把持できる。また、接触部２１ａと接触部２２ａとの間を開くことで、把持していた基材ＢＭを開放できる。

基材ＢＭは薄膜状である。基材ＢＭの一方の主面を第１面Ｓ１とし、第１面Ｓ１と反対側の主面を第２面Ｓ２とする。また、本体部２１の接触部２１ａが第１面Ｓ１と接触し、可動部２２の接触部２２ａが第２面Ｓ２と接触するとする。

本体部２１の上端には略水平に配置された板状のスライダ２１ｂが設けられている。スライダ２１ｂは後述の給電装置３０と接触し、給電装置３０から電流の供給を受ける。本体部２１および可動部２２は、それぞれ金属などの導電体で形成されている。また、本体部２１と可動部２２とはヒンジ部２３で接触しており、導通している。給電装置３０から供給された電流は、本体部２１および可動部２２を流れて、基材ＢＭに供給される。

図４に示すように、上側のエンドレスベルト１３には、上記構成のクランプ２０が複数並んで設けられている。クランプ２０の本体部２１の上部がエンドレスベルト１３に固定されている。

めっき槽１５の上方には給電装置３０が設けられている。給電装置３０は基材ＢＭの搬送経路に沿って略水平に設けられたブスバー３１を有する。ブスバー３１は図示しない整流器に接続されている。ブスバー３１の下方には複数の給電ブラシ３２が並べて配置されている。各給電ブラシ３２は圧縮バネ３３を介してブスバー３１に取り付けられている。圧縮バネ３３の付勢により給電ブラシ３２は本体部２１のスライダ２１ｂに押し付けられている。

エンドレスベルト１３の動作にともない、複数のクランプ２０は略水平方向に移動する。この際、クランプ２０のスライダ２１ｂは給電装置３０の給電ブラシ３２に順次接触する。整流器から供給された電流は、ブスバー３１および給電ブラシ３２を介して各クランプ２０に供給される。また、各クランプ２０から基材ＢＭに電流が供給される。このように、給電装置３０はクランプ２０を介して基材ＢＭに給電する。

なお、めっき槽１５に貯留されためっき液の液位は、基材ＢＭの上側の縁より上であり、クランプ２０の下端部（ヒンジ部２３よりも下方の部分）のみがめっき液に浸かる程度である。

このような構成の電解めっき装置１を用いれば、薄膜状の基材ＢＭの両面Ｓ１、Ｓ２にめっき被膜を成膜できる。ところが、本願発明者は、基材ＢＭの両面Ｓ１、Ｓ２に成膜されるめっき被膜の厚さに差異が生じるとの知見を得た。具体的には、クランプ２０の本体部２１に接触している第１面Ｓ１に成膜されためっき被膜は厚く、可動部２２に接触している第２面Ｓ２に成膜されためっき被膜は薄い場合がある。

この現象はクランプ２０の本体部２１側と可動部２２側との電気抵抗の差異に起因すると考えられる。すなわち、本体部２１側（給電装置３０と第１面Ｓ１との間）の電気抵抗が低く、可動部２２側（給電装置３０と第２面Ｓ２との間）の電気抵抗が高いことから、第１面Ｓ１に電流が多く流れ、第１面Ｓ１側のめっき被膜が厚くなると考えられる。

そこで、図３に示すように、本実施形態のクランプ２０は、本体部２１と可動部２２とを電気的に接続する連結ケーブル４０を有する。連結ケーブル４０は導電性を有するケーブルであれば特に限定されない。また、連結ケーブル４０の取り付け方法は特に限定されない。連結ケーブル４０の一端を本体部２１にビスで固定し、他端を可動部２２にビスで固定すればよい。図３に示す例では、連結ケーブル４０はヒンジ部２３の上方においてＵ字形に曲げられた状態で取り付けられている。連結ケーブル４０の一端は本体部２１の上下中央付近に固定されており、他端は可動部２２の上部に固定されている。

クランプ２０の本体部２１と可動部２２とが連結ケーブル４０で接続されているので、給電装置３０と基材ＢＭの第１面Ｓ１との間の電気抵抗と、給電装置３０と基材ＢＭの第２面Ｓ２との間の電気抵抗との差異を小さくできる。電流を基材ＢＭの両面Ｓ１、Ｓ２に均等に供給できるため、両面Ｓ１、Ｓ２のめっき被膜の厚さの差異を小さくできる。

なお、別の連結ケーブルを用いて、隣り合うクランプ２０、２０を接続してもよい。そうすれば、各クランプ２０から基材ＢＭに供給される電流のばらつきを低減でき、一部のクランプ２０から基材ＢＭに瞬間的に過大な電流が流れることを防止できる。

（連結ケーブル）
つぎに、連結ケーブル４０を説明する。
前述のごとく、連結ケーブル４０の構成は特に限定されないが、以下の構成とすることが好ましい。

連結ケーブル４０はめっき液の液面より上方に配置される。そのため、通常の操業状態において連結ケーブル４０がめっき液に長時間浸漬されることはない。しかし、連結ケーブル４０はめっき液の液面近くに配置されるため、めっき液が掛かることは頻繁にある。また、めっき液は硫酸を含むことがあり腐食性が高い。連結ケーブル４０の防水性が低いと、侵入しためっき液により腐食し、断線する恐れがある。そのため、防水性の高い連結ケーブル４０が求められる。

図５に示すように、本実施形態の連結ケーブル４０は、主として導電性を有する線材４１からなる。線材４１は特に限定されないが、銅の撚線が好適に用いられる。線材４１の両端には一対の端子４２、４２が固定されている。端子４２はクランプ２０の本体部２１または可動部２２に固定される部材である。端子４２は特に限定されないが、圧着端子が好適に用いられる。

端子４２のうち線材４１と接続する部分を接続部４２ａと称する。端子４２として圧着端子を用いる場合、接続部４２ａは線材４１の端部が挿入されるスリーブである。両端子４２、４２の接続部４２ａ、４２ａと線材４１とは樹脂などの絶縁体で形成された被覆４３で覆われている。この被覆４３により連結ケーブル４０の防水性が確保されている。

端子４２の接続部４２ａと被覆４３との密着性が弱いと、それらの間からめっき液が侵入することがある。そこで、つぎの処理をすることが好ましい。
まず、線材４１の両端に端子４２、４２を固定する。つぎに、各端子４２の接続部４２ａにブラスト処理を施す。端子４２はステンレス鋼などの金属製であり、その表面は酸化被膜で覆われている。ブラスト処理により接続部４２ａの表面の酸化被膜を除去する。つぎに、接続部４２ａにプライマーを塗布する。プライマーとしては、端子４２の素材である金属と被覆４３の素材である樹脂との密着性を高めるものを選択する。その後、線材４１および接続部４２ａをコーティング液に浸漬した後、引き上げるディップコーティングにより被覆４３を形成する。

このように、端子４２の接続部４２ａにブラスト処理を施した後、プライマーを塗布することで、端子４２と被覆４３との密着性が高くなる。そのため、端子４２と被覆４３との間からめっき液が侵入しにくくなり、連結ケーブル４０の防水性が高くなる。

ただし、線材４１にはブラスト処理およびプライマー塗布を施さない方が好ましい。線材４１にブラスト処理およびプライマー塗布を行なうと、線材４１と被覆４３とが強固に密着し、連結ケーブル４０の柔軟性が低くなる。これに対して、線材４１にブラスト処理およびプライマー塗布を行なわなければ、線材４１と被覆４３との密着性が低くなり、連結ケーブル４０の柔軟性が高くなる。要するに、連結ケーブル４０を曲げやすくなる。

また、被覆４３を軟質塩化ビニルで形成することが好ましい。そうすれば、被覆４３自体の柔軟性も高くなり、連結ケーブル４０の柔軟性が高くなる。

図３に示すように、連結ケーブル４０はヒンジ部２３の上方においてＵ字形に曲げられた状態で取り付けられる。したがって、クランプ２０を開閉するたびに、連結ケーブル４０の曲げ伸ばしが行なわれる。連結ケーブル４０の柔軟性が高ければ、クランプ２０の開閉を阻害することがない。

なお、以上に説明した構成の連結ケーブル４０は、クランプ２０の本体部２１と可動部２２とを接続するのに用いられるほか、隣り合うクランプ２０、２０を接続するのに用いてもよい。

（銅張積層板）
前記の電解めっき装置１を用いて基材ＢＭの両面Ｓ１、Ｓ２に銅めっき被膜を成膜すれば、銅張積層板を得ることができる。なお、電解めっき装置１は銅張積層板を製造するのに限定されず、種々の製品を製造するのに用いられる。

図６に示すように、銅張積層板５０は、基材ＢＭと、基材ＢＭの両面Ｓ１、Ｓ２に成膜された銅めっき被膜５４、５４とからなる。

基材ＢＭは絶縁性を有するベースフィルム５１の両面に金属層が形成されたものである。ベースフィルム５１としてポリイミドフィルムなどの樹脂フィルムを用いることができる。金属層は、例えば、スパッタリング法により形成される。金属層は下地金属層５２と銅薄膜層５３とからなる。下地金属層５２と銅薄膜層５３とはベースフィルム５１の表面にこの順に積層されている。一般に、下地金属層５２はニッケル、クロム、またはニッケルクロム合金からなる。特に限定されないが、下地金属層５２の厚さは５～５０ｎｍが一般的であり、銅薄膜層５３の厚さは５０～４００ｎｍが一般的である。銅めっき被膜５４は銅薄膜層５３の表面に形成されている。特に限定されないが、銅めっき被膜５４の厚さは１～３μｍが一般的である。

前記の電解めっき装置１を用いれば、電流を基材ＢＭの両面Ｓ１、Ｓ２に均等に供給できるため、両面Ｓ１、Ｓ２の銅めっき被膜５４、５４の厚さの差異が小さい銅張積層板５０を製造できる。

（膜厚試験）
連結ケーブル４０の効果を確認するため、銅張積層板５０の両面の銅めっき被膜５４、５４の厚さを測定する試験を行なった。

・実施例１
前記の構成の電解めっき装置１を用いて、基材ＢＭの両面に銅めっき被膜５４、５４を成膜して銅張積層板５０を製造した。ここで、クランプ２０の本体部２１と可動部２２とを連結ケーブル４０で接続した。また、銅めっき被膜５４の設定厚さを３μｍとした。

得られた銅張積層板５０の両面の銅めっき被膜５４、５４の厚さを測定した。測定には蛍光Ｘ線膜厚計を用いた。その結果を図７（Ａ）に示す。図７（Ａ）のグラフの横軸は基材ＢＭの幅方向の位置を示す。０ｍｍは基材ＢＭの上縁であり、５２４ｍｍは基材ＢＭの下縁である。０ｍｍ側の縁が給電装置３０に接続されたクランプ２０に把持されている。縦軸は銅めっき被膜５４の厚さを示す。図７（Ａ）のグラフより、両面の銅めっき被膜５４、５４の厚さにはほとんど差異がないことが確認できる。

・比較例１
実施例１と同様の条件で銅張積層板５０を製造した。ただし、クランプ２０の本体部２１と可動部２２とは連結ケーブル４０で接続しなかった。得られた銅張積層板５０の両面の銅めっき被膜５４、５４の厚さを測定した。

その結果を図７（Ｂ）に示す。図７（Ｂ）のグラフより、両面の銅めっき被膜５４、５４の厚さは、特に下縁に近づくほど、差異が生じることが確認できる。両面の銅めっき被膜５４、５４の厚さの差異は最大で１μｍ程度である。

以上より、クランプ２０の本体部２１と可動部２２とを連結ケーブル４０で接続することで、両面のめっき被膜の厚さの差異を小さくできることが確認できた。

（連結ケーブル試験）
つぎに、種々の手順で連結ケーブルを試作し、防水性および柔軟性を確認した。

・試料１
銅の撚線の両端に圧着端子を固定した。圧着端子のスリーブにブラスト処理を施した後、プライマーを塗布した。撚線にはブラスト処理およびプライマー塗布を行なわなかった。その後、撚線および圧着端子のスリーブに対して、ディップコーティングにより被覆を形成した。被覆の素材として軟質塩化ビニルを用いた。得られた連結ケーブルを試料１とする。

・試料２
銅の撚線の両端に圧着端子を固定した。圧着端子のスリーブにブラスト処理を施した後、プライマーを塗布した。撚線にはブラスト処理およびプライマー塗布を行なわなかった。その後、撚線および圧着端子のスリーブに対して、ディップコーティングにより被覆を形成した。被覆の素材として硬質塩化ビニルを用いた。得られた連結ケーブルを試料２とする。

・試料３
銅の撚線の両端に圧着端子を固定した。圧着端子のスリーブおよび撚線にブラスト処理を施した後、プライマーを塗布した。その後、撚線および圧着端子のスリーブに対して、ディップコーティングにより被覆を形成した。被覆の素材として軟質塩化ビニルを用いた。得られた連結ケーブルを試料３とする。

・試料４
銅の撚線の両端に圧着端子を固定した。ブラスト処理およびプライマー塗布は行なわなかった。撚線および圧着端子のスリーブに対して、ディップコーティングにより被覆を形成した。被覆の素材として軟質塩化ビニルを用いた。得られた連結ケーブルを試料４とする。

・試料５
銅の撚線の両端に圧着端子を固定した。撚線の全体を軟質塩化ビニル製のチューブに挿入し、チューブの両端を熱収縮チューブで封止した。得られた連結ケーブルを試料５とする。

・試料６
銅の撚線の両端に圧着端子を固定した。撚線の全体を軟質塩化ビニル製のチューブに挿入し、チューブの両端をＰＴＦＥ製のテープで巻き締めた後、熱収縮チューブで封止した。得られた連結ケーブルを試料６とする。

得られた試料１～６に対して防水性の評価を行なった。防水性の評価は、連結ケーブルをＵ字形に曲げた状態で硫酸銅を主成分とするめっき液に２４時間浸漬し、撚線への水分の侵入の有無を確認することで行なった。

また、得られた試料１～６に対して柔軟性の評価を行なった。柔軟性の評価は、手作業で連結ケーブルを曲げ伸ばしした時の人間の感覚に基づき行なった。

その結果を表１に示す。なお、表１中、防水性の評価において○は撚線への水分の侵入がないことを示し、×は撚線への水分の侵入があることを示す。また、柔軟性の評価において○は軟らかいことを示し、×は硬いことを示す。

表１より、ブラスト処理およびプライマー塗布をした後に、ディップコーティングにより被覆を形成すれば、連結ケーブルの防水性が高くなることが分かる。また、被覆の素材として軟質塩化ビニルを用いれば、硬質塩化ビニルを用いる場合よりも連結ケーブルの柔軟性が高くなることが分かる。また、撚線にはブラスト処理およびプライマー塗布を行なわない方が、連結ケーブルの柔軟性が高くなることが分かる。

１ 電解めっき装置
１５ めっき槽
２０ クランプ
２１ 本体部
２２ 可動部
２３ ヒンジ部
３０ 給電装置
４０ 連結ケーブル
４１ 線材
４２ 端子
４３ 被覆

Claims (4)

1. 薄膜状の基材の両面にめっき被膜を成膜する電解めっき装置であって、
   前記基材が浸漬されるめっき液が貯留されためっき槽と、
   前記基材を把持するクランプと、
   前記クランプを介して前記基材に給電する給電装置と、を備え、
   前記クランプは、
   前記給電装置と接続し、前記基材の第１面と接触する本体部と、
   前記本体部に設けられ、前記基材の第２面と接触する可動部と、
   前記本体部と前記可動部とを電気的に接続する連結ケーブルと、を備え、
   前記連結ケーブルは、
   導電性を有する線材と、
   前記線材の両端に固定された一対の端子と、
   前記端子の前記線材との接続部と前記線材とを覆う被覆と、を備え、
   前記端子の前記接続部は、ブラスト処理された後、プライマーが塗布されており、
   前記被覆はディップコーティングにより形成されている
   ことを特徴とする電解めっき装置。
2. 前記線材は、ブラスト処理およびプライマー塗布がなされていない
   ことを特徴とする請求項１記載の電解めっき装置。
3. 前記被覆は軟質塩化ビニルで形成されている
   ことを特徴とする請求項１または２記載の電解めっき装置。
4. 請求項１～３のいずれかに記載の電解めっき装置を用いて、前記基材の両面に銅めっき被膜を成膜して銅張積層板を得る
   ことを特徴とする銅張積層板の製造方法。

Images