JP7421302B2 - 保持治具 - Google Patents

Description

本発明は、背面部材と、該背面部材に対向し且つ開口部を有する正面部材との間に配置される板状被処理物に電気めっきを施すための板状被処理物用保持治具に関する。

板状の被処理物に電気めっきを施す際には、例えば、板状被処理物を固定する保持治具を用い、該保持治具に固定した板状被処理物を液浴に浸漬し、該板状被処理物と陽極電極とを対向して配置した後、板状被処理物と陽極電極との間に電流を通電することによって電気めっきが行われる。板状被処理物を固定する保持治具としては、例えば、背面部材と、該背面部材に対向し且つ開口部を有する正面部材とを有する保持治具が用いられ、上記板状被処理物は、背面部材と正面部材との間に配置される。

電気めっきで形成するめっき膜の厚さは、均一であることが求められる。しかし、めっき膜の厚さは、板状被処理物と陽極電極との間の電場分布に影響を受け、特に、板状被処理物に接触している陰極電極の近傍は、他の部分に比べてめっき膜が厚くなる傾向がある。めっき膜の膜厚を均一化する方法として、電流の流れを制御して電場分布を均一化するために、板状被処理物と陽極電極との間に遮蔽板を配置することが知られている。

遮蔽板付き基板保持具が特許文献１に開示されている。この基板保持具は、開閉自在の前後の基板押さえ板を有しており、基板保持具に遮蔽板を設けると共に、前後の押さえ板を非導電性樹脂で構成すると共に押さえ板内に導通バーを埋設し、これと接続される通電ピンを前後の押さえ板の内側当接面に向かって設け、更に、前後の押さえ板のクランプ機構を設けている。

特開２００２－１６１３９８号公報

上記特許文献１に記載の遮蔽板付き基板保持具を用いることによってめっき膜の膜厚を均一にできるが、板状被処理物の辺縁部にめっきが付着することがあった。

本発明は上記の様な事情に着目してなされたものであって、その目的は、板状被処理物に電気めっきを施す際に用いる保持治具であって、板状被処理物の辺縁部に付着するめっき量を低減できる保持治具を提供することにある。また、本発明の他の目的は、前記保持治具を用いて板状被処理物に電気めっきする方法を提供することにある。

本発明は、以下の発明を含む。
［１］ 背面部材と、該背面部材に対向し且つ開口部を有する正面部材との間に配置される板状被処理物に電気めっき処理を施すための板状被処理物用保持治具であって、前記正面部材には、前記板状被処理物の幅方向における辺縁部を覆う複数の電極と、前記板状被処理物の幅方向における辺縁部を覆う複数の第１絶縁部が形成されており、前記板状被処理物の幅方向における辺縁の長さと、前記開口部の幅であって前記板状被処理物の幅方向における辺縁に平行なものの長さとを比べ、短い方の長さを１００としたとき、前記板状被処理物の幅方向における辺縁の長さのうち８０以上の部分が、前記第１絶縁部または前記電極で覆われる保持治具。
［２］ 前記第１絶縁部は、前記背面部材に対して凸である凸部を有する［１］に記載の保持治具。
［３］ 前記凸部は、前記第１絶縁部の幅方向全体にわたって設けられている［２］に記載の保持治具。
［４］ 前記電極の前記板状被処理物と接触する側は、該板状被処理物に向かって曲げられている曲部を、電極の幅方向にわたって有している［１］～［３］のいずれかに記載の保持治具。
［５］ 前記正面部材は、第２絶縁部を有しており、前記第１絶縁部および／または前記電極は、前記第２絶縁部で覆われている［１］～［４］のいずれかに記載の保持治具。
［６］ 前記第２絶縁部は、前記開口部における周囲端部に、前記背面部材に対して凸である凸部を有する［５］に記載の保持治具。
［７］ 前記第１絶縁部は、前記板状被処理物の辺縁部に接触する［１］～［６］のいずれかに記載の保持治具。
［８］ 前記第１絶縁部と前記電極は、前記板状被処理物の辺縁に沿って交互に配置されている［１］～［７］のいずれかに記載の保持治具。
［９］ 前記第１絶縁部と前記電極は、前記板状被処理部の辺縁に沿って交互に互いに接触して配置されている［１］～［８］のいずれかに記載の保持治具。
［１０］ 前記電極は、前記板状被処理物との接点以外の部分に絶縁皮膜を有する［１］～［９］のいずれかに記載の保持治具。
［１１］ ［１］～［１０］のいずれかに記載の保持治具を用いて板状被処理物に電気めっきする方法であって、前記電極とめっき液とを接触させた状態で電気めっきを行う電気めっき方法。

本発明の保持治具は、背面部材と正面部材との間に板状被処理物を配置したときに、板状被処理物の幅方向における辺縁部の所定の範囲が、複数の電極と複数の第１絶縁部で覆われる。その結果、電流の流れが適切に制御され、電場分布が均一になり、板状被処理物の辺縁部に電流が回り込みにくくなり、板状被処理物の辺縁部に付着するめっき量を低減できる。

図１は、本発明に係る保持治具の実施形態の一例を示す斜視図であり、背面部材と正面部材とを閉じた状態を示している。 図２は、本発明に係る保持治具の実施形態の一例を示す斜視図であり、背面部材と正面部材とを開いた状態を示している。 図３は、本発明に係る保持治具の実施形態の一例について、背面部材と正面部材とを閉じた状態における背面部材と正面部材との接続部分を示した斜視図（一部断面図）である。 図４は、本発明に係る保持治具の実施形態の一例について、背面部材と正面部材とを開いた状態における背面部材と正面部材との接続部分を示した斜視図である。 図５（ａ）は、図３に示した保持治具におけるＡ－Ａ位置の断面図を示し、図５（ｂ）は、図３に示した保持治具におけるＢ－Ｂ位置の断面図を示す。 図６は、保持治具の背面部材と正面部材との間に板状被処理物を配置した状態を説明するための模式図であり、図６（ａ）は、板状被処理物の長さよりも開口部の幅の長さの方が短い場合を示し、図６（ｂ）は、板状被処理物の長さの方が開口部の幅の長さよりも短い場合を示している。

本発明に係る保持治具は、背面部材と、該背面部材に対向し且つ開口部を有する正面部材との間に配置される板状被処理物に電気めっきを施すための板状被処理物用保持治具であり、前記正面部材には、前記板状被処理物の幅方向における辺縁部を覆う複数の電極と、前記板状被処理物の幅方向における辺縁部を覆う複数の第１絶縁部が形成されており、前記板状被処理物の幅方向における辺縁の長さと、前記開口部の幅であって前記板状被処理物の幅方向における辺縁に平行なものの長さとを比べ、短い方の長さを１００としたとき、前記板状被処理物の幅方向における辺縁のうち８０以上の部分が、前記電極または前記第１絶縁部で覆われる点に特徴を有する。

以下、本発明に係る保持治具について図面を参照しつつ具体的に説明するが、本発明は図示例に限定される訳ではなく、前記および後記の趣旨に適合し得る範囲で変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。

図１および図２は、本発明に係る保持治具１の実施形態の一例を示す斜視図である。図１は、背面部材１１と、該背面部材１１に対向し且つ開口部１２を有する正面部材１３とを閉じた状態を示しており、図２は、上記背面部材１１と上記正面部材１３とを開いた状態を示している。背面部材１１と正面部材１３との間に板状被処理物を配置することによって、板状被処理物を保持治具１で保持できる。なお、図１および図２では、板状被処理物は図示していない。

上記保持治具１の正面部材１３には、板状被処理物の幅方向における辺縁部を覆う複数の電極と、該板状被処理物の幅方向における辺縁部を覆う複数の第１絶縁部が形成されている。

上記電極は、配線および電源に接続されており、板状被処理物に接触することによって通電できる。

上記第１絶縁部は、電流が板状被処理物の辺縁部に回り込まないように遮蔽する部材であり、正面部材に第１絶縁部を形成することによって、板状被処理物の辺縁部に付着するめっき量を低減できる。

上記電極の数は、複数、即ち、２以上であれば特に限定されず、保持治具１の大きさや板状被処理物の大きさ、電場分布等を考慮して決定すればよい。上記電極の数が多いほど、電流の集中を抑制できるため、めっき膜の膜厚を均一にできる。上記電極の数は、例えば、４以上が好ましく、より好ましくは６以上である。上記電極の数の上限は、例えば、１０以下である。

上記第１絶縁部の数は、複数、即ち、２以上であれば特に限定されず、保持治具１の大きさや板状被処理物の大きさ、電場分布等を考慮して決定すればよい。上記第１絶縁部の数が多いほど、電流の集中を抑制できるため、めっき膜の膜厚を均一にできる。上記第１絶縁部の数は、例えば、４以上が好ましく、より好ましくは６以上である。上記第１絶縁部の数の上限は、例えば、１０以下である。

上記電極の数と上記第１絶縁部の数は同じであってもよいが、異なっていることが好ましく、上記電極の数よりも上記第１絶縁部の数の方が多い方がより好ましい。第１絶縁部の数を多くすることによって、電流が板状被処理物の辺縁部に回り込むことを抑制できるため、板状被処理物の辺縁部に付着するめっき量を低減できる。

正面部材１３に形成されている電極と第１絶縁部について図３～図５を用いて詳細に説明する。

図３は、上記図１と同様、背面部材１１と正面部材１３とを閉じた状態の保持治具１を示しており、保持治具１における上記背面部材１１と上記正面部材１３との接続部分を示した斜視図（一部断面図）である（正面部材１３は図示せず）。一方、図４は、上記図２と同様、背面部材１１と正面部材１３とを開いた状態の保持治具１を示しており、保持治具１における上記背面部材１１と上記正面部材１３との接続部分を示した斜視図である。上記図面と同じ箇所には同一の符号を付して重複説明を避ける。

図３および図４に示すように、上記正面部材１３には、上記背面部材１１との接続部分近傍に、第１絶縁部３１と電極３２が、図示しない板状被処理物の辺縁に沿って配置されている。なお、図３、図４に示した背面部材１１と正面部材１３の接続部分は、上記保持治具１を重力方向に立てたときにおける保持治具１の上部に配置されており、この上部における正面部材１３に、上記第１絶縁部３１と上記電極３２が図示しない板状被処理物の幅方向に配置されている。一方、上記保持治具１を重力方向に立てたときにおける保持治具１の下部にも、上記第１絶縁部３１と上記電極３２が正面部材１３に、図示しない板状被処理物の辺縁に沿って配置されている。

図３に示した保持治具１において、正面部材１３に第１絶縁部３１を形成した位置（Ａ－Ａ位置）の断面図を図５（ａ）に示し、正面部材１３に電極３２を形成した位置（Ｂ－Ｂ位置）の断面図を図５（ｂ）に示す。

図５（ａ）に示すように、背面部材１１の上方に板状被処理物４１が配置されている。第１絶縁部３１は、板状物を図５（ａ）に示すように屈曲させたものであり、第１絶縁物３１の一方は正面部材１３にボルトで固定されており、固定されていない側は、背面部材１１の面方向に対して凸である凸部３１ａを有している。この凸部３１ａは、板状被処理物４１に接している。

図５（ｂ）においても、背面部材１１の上方に板状被処理物４１が配置されている。電極３２は、板状物を図５（ｂ）に示すように屈曲させたものであり、電極３２の一方は正面部材１３に配置された通電部材１５にボルトで固定されており、固定されていない側は、板状被処理物４１に向かって曲げられている曲部３２ａを有している。この曲部３２ａは、板状被処理物４１に接している。

本発明の保持治具は、上記板状被処理物の幅方向における辺縁の長さと、上記開口部の幅であって上記板状被処理物の幅方向における辺縁に平行なものの長さとを比べ、短い方の長さを１００としたとき、上記板状被処理物の幅方向における辺縁の長さのうち８０以上の部分が、上記第１絶縁部または上記電極で覆われているところに特徴がある。板状被処理物の幅方向における辺縁の長さのうち８０以上の部分が、上記第１絶縁部３１または上記電極３２で覆われることによって、電流が板状被処理物４１の辺縁部へ回りにくくなるため、板状被処理物４１の辺縁部に付着するめっき量を低減できる。

上記第１絶縁部３１または上記電極３２で覆われている部分は、上記板状被処理物４１の幅方向における辺縁のうち９０以上の部分であることが好ましく、より好ましくは９５以上の部分であり、最も好ましくは１００の部分である。

上記第１絶縁部３１または上記電極３２で覆われている部分の長さは、上記板状被処理物の幅方向における辺縁の長さと、上記開口部の幅であって上記板状被処理物の幅方向における辺縁に平行なものの長さとを比べ、短い方の長さを１００としている。

即ち、保持治具１の背面部材１１と正面部材１３との間に板状被処理物４１を配置する際には、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、板状被処理物４１の幅方向における辺縁の長さ４１ａと、上記正面部材１３に設けられた開口部１２の幅であって上記板状被処理物４１の幅方向における辺縁に平行なものの長さ１２ａとが一致せず、板状被処理物４１の長さ４１ａよりも開口部１２の幅の長さ１２ａの方が短くなることや、板状被処理物４１の長さ４１ａの方が開口部１２の幅の長さ１２ａよりも短くなることがある。

そこで、本発明では、上記第１絶縁部３１または上記電極３２で覆われている部分の長さは、上記板状被処理物４１の幅方向における辺縁の長さ４１ａと、上記開口部１２の幅であって上記板状被処理物４１の幅方向における辺縁に平行なものの長さ１２ａとを比べ、短い方の長さを１００としている。従って、図６（ａ）では、開口部１２の幅の長さ１２ａが長さの基準（１００）となり、図６（ｂ）では、板状被処理物４１の幅方向における辺縁の長さ４１ａが長さの基準（１００）となる。

上記第１絶縁部３１と上記電極３２は、上記板状被処理物の辺縁に沿って交互に配置されていることが好ましい。第１絶縁部３１と電極３２を交互に配置することによって、電極３２付近における電場分布が均一になるため、めっき膜の膜厚を均一にできる。上記第１絶縁部３１と上記電極３２は、互いに接触して配置されていてもよいし、離間して配置されていてもよい。

上記第１絶縁部３１と上記電極３２は、上記板状被処理部の辺縁に沿って交互に互いに接触して配置されていることがより好ましい。第１絶縁部３１と電極３２を互いに接触して配置することによって第１絶縁部３１と電極３２との間の隙間が無くなるため、電流が板状被処理物４１の辺縁部に回り込みにくくなる。その結果、板状被処理物４１の辺縁部に付着するめっき量を一層低減できる。

上記図５（ｂ）に示したように、上記電極３２の上記板状被処理物４１と接触する側は、該板状被処理物４１に向かって曲げられている曲部３２ａを有することが好ましい。また、上記曲部３２ａは、電極３２の幅方向にわたって設けられていることが好ましい。

電極３２の一端部に曲部３２ａを形成することによって、曲部３２ａに板ばねのように弾性が付与されるため、該曲部３２ａと板状被処理物４１とを確実に接触させることができ、確実に通電できる。また、曲部３２ａを電極３２の幅方向にわたって有することによって電流が板状被処理物４１の辺縁部へ回り込みにくくなるため、板状被処理物４１の辺縁部に付着するめっき量を低減できる。曲部３２ａの形状は、湾曲した形状や屈曲した形状が挙げられる。

上記電極３２は、上記板状被処理物４１との接点以外の部分に、図示しない絶縁皮膜を有することが好ましい。接点以外を絶縁皮膜で被覆することによって、電極３２自体に付着するめっき量を低減できる。

上記絶縁皮膜の種類は特に限定されず、例えば、絶縁性を有する樹脂フィルムが挙げられる。絶縁性を有する樹脂フィルムとしては、例えば、塩化ビニルフィルム、ポリイミドフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルムなどが挙げられる。

上記図５（ａ）に示したように、上記第１絶縁部３１は、上記背面部材１１の面方向に対して凸である凸部３１ａを有することが好ましい。第１絶縁部３１の一端部に凸部３１ａを形成することによって、第１絶縁部３１に受けた応力が凸部３１ａに集中するため、凸部３１ａで板状被処理物４１を背面部材１１側へ確実に押さえ込むことができる。その結果、第１絶縁部３１に応力を受けても第１絶縁部３１と板状被処理物４１との接触状態を維持できるため、板状被処理物４１の辺縁部にめっき液が存在していても、電流が板状被処理物４１の辺縁部へ回り込みにくくなり、板状被処理物４１の辺縁部に付着するめっき量を低減できる。なお、めっき液が板状被処理物４１の辺縁部に存在することによって、電気めっき時に発熱しても放熱されやすくなるため、電気抵抗を下げることができる。

上記凸部３１ａの形状は特に限定されず、図５（ａ）に示すように、背面部材１１の面方向に対して垂直方向に延びる突起でもよいし、球状でもよい。また、図５（ｂ）に示すように、板状被処理物４１に向かって曲げられている曲部３２ａを有してもよい。

上記凸部３１ａは、上記第１絶縁部３１の幅方向全体にわたって（即ち、板状被処理物４１の幅方向における辺縁部を覆う方向全体にわたって）設けられていることが好ましい。凸部３１ａを第１絶縁部３１の幅方向にわたって有することによって電流が板状被処理物４１の辺縁部へ回り込みにくくなるため、板状被処理物４１の辺縁部に付着するめっき量を低減できる。

上記第１絶縁部３１は、上記板状被処理物４１に接触しなくてもよいが、上記板状被処理物４１の辺縁部に接触することが好ましい。第１絶縁部３１を板状被処理物４１に接触させることによって、電流が板状被処理物４１の辺縁部へ回り込みにくくなるため、板状被処理物４１の辺縁部に付着するめっき量を一層低減できる。

上記第１絶縁部３１の素材は、絶縁性であれば特に限定されず、例えば、塩化ビニル、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレートなどが挙げられる。上記第１絶縁部３１の素材は、更に弾性を有していることが好ましい。

上記正面部材１３は、図５に示すように、第２絶縁部３３を有しており、上記電極３２および／または上記第１絶縁部３１は、前記第２絶縁部３３で覆われていることが好ましい。電極３２および／または第１絶縁部３１が第２絶縁部３３で覆われていることによって、第２絶縁部３３による電流遮蔽効果が期待できるため、板状被処理物４１の辺縁部に付着するめっき量を一層低減できる。本発明の保持治具１は、上記電極３２および上記第１絶縁部３１の両方が第２絶縁部３３で覆われていることがより好ましい。

上記第２絶縁部３３は、上記開口部１２における辺縁部に、上記背面部材１１の面方向に対して凸である凸部（例えば、堰）を有することが好ましい。上記第２絶縁部３３の一端部に、上記背面部材１１の面方向に対して凸である凸部を形成することによって、電流が板状被処理物４１の辺縁部へ一層回り込みにくくなるため、板状被処理物４１の辺縁部に付着するめっき量を一層低減できる。

特に、電気めっきとしてＣｕめっきを行う際には、正面部材１３に上記第２絶縁部３３を設けた保持治具を用いることが好ましく、上記開口部１２における辺縁部に、上記背面部材１１の面方向に対して凸である凸部（例えば、堰）を形成することがより好ましい。

上記正面部材１３と上記第２絶縁部３３は、一体構造とすることができるが、図５に示したように、正面部材１３に別部材として第２絶縁部３３を形成することが好ましい。正面部材１３と第２絶縁部３３とを別部材とすることによって、第２絶縁部３３の大きさや形状を容易に交換できる。

本発明には、本発明に係る保持治具を用いて板状被処理物に電気めっきする方法であって、電極とめっき液とを接触させた状態で電気めっきを行う方法も含まれる。電極とめっき液とを接触させた状態で電気めっきを行うことによって、通電および放熱しやすくなるため、電気抵抗が低下し、めっきしやすくなる。

本発明に係る保持治具を用いて板状被処理物に電気めっきを施すには、まず、図２に示したように、背面部材１１と正面部材１３を開き、背面部材１１の正面部材１３との対向面上に、板状被処理物を配置した後（図示せず）、図１に示すように、背面部材１１と正面部材１３とを閉じ、開閉ロック１４ａと１４ｂを用いて背面部材１１と正面部材１３が開かないようにする。次に、板状被処理物を配置した保持治具１を、例えば、処理槽内のめっき液に浸漬し、電気めっきを行う。電気めっき後は、保持治具１に板状被処理物を保持したまま保持治具１ごと洗浄し、開閉ロック１４ａと１４ｂを解除し、背面部材１１と正面部材１３を開き、板状被処理物を保持治具から取り外す。

＜その他＞
上記板状被処理物４１の辺縁部には、絶縁皮膜を形成してもよい。

絶縁皮膜の種類は特に限定されず、例えば、絶縁性を有する樹脂フィルムが挙げられる。絶縁性を有する樹脂フィルムとしては、例えば、塩化ビニルフィルム、ポリイミドフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルムなどが挙げられる。

絶縁皮膜を形成する幅は特に限定されないが、例えば、５～１５ｍｍ程度が好ましい。絶縁皮膜は、板状被処理物４１の辺縁端を含む領域に形成することが好ましい。

上記開閉ロック１４ａと１４ｂは、背面部材１１と正面部材１３が電気めっき中に開かないように構成すればその種類は特に限定されず、例えば、嵌合する凸部と凹部を設ける構成や、磁力を用いる構成などが挙げられる。

上記保持治具１の下方には、ガイド２１を設けることが好ましく、該ガイド２１を、電気めっきを行う処理槽内に設けられたガイドサポートに装入することによって、保持治具１を処理槽に固定できる。

１ 保持治具
１１ 背面部材
１２ 開口部
１２ａ 開口部１２の幅であって板状被処理物４１の幅方向における辺縁に平行なものの長さ
１３ 正面部材
１４ａ、１４ｂ 開閉ロック
１５ 通電部材
２１ ガイド
３１ 第１絶縁部
３１ａ 凸部
３２ 電極
３２ａ 曲部
３３ 第２絶縁部
４１ 板状被処理物
４１ａ 板状被処理物４１の幅方向における辺縁の長さ

Claims (10)

1. 背面部材と、該背面部材に対向し且つ開口部を有する正面部材との間に配置される板状被処理物に電気めっき処理を施すための板状被処理物用保持治具であって、
   前記正面部材には、前記板状被処理物の幅方向における辺縁部を覆う複数の電極と、前記板状被処理物の幅方向における辺縁部を覆う複数の第１絶縁部が形成されており、
   前記第１絶縁部は、前記板状被処理物の辺縁部に接触し、
   前記板状被処理物の幅方向における辺縁の長さと、前記開口部の幅であって前記板状被処理物の幅方向における辺縁に平行なものの長さとを比べ、短い方の長さを１００としたとき、
   前記板状被処理物の幅方向における辺縁の長さのうち８０以上の部分が、前記第１絶縁部または前記電極で覆われることを特徴とする保持治具。
2. 前記第１絶縁部は、前記背面部材に対して凸である凸部を有する請求項１に記載の保持治具。
3. 前記凸部は、前記第１絶縁部の幅方向全体にわたって設けられている請求項２に記載の保持治具。
4. 前記電極の前記板状被処理物と接触する側は、該板状被処理物に向かって曲げられている曲部を、電極の幅方向にわたって有している請求項１～３のいずれかに記載の保持治具。
5. 前記正面部材は、第２絶縁部を有しており、前記第１絶縁部および／または前記電極は、前記第２絶縁部で覆われている請求項１～４のいずれかに記載の保持治具。
6. 前記第２絶縁部は、前記開口部における周囲端部に、前記背面部材に対して凸である凸部を有する請求項５に記載の保持治具。
7. 前記第１絶縁部と前記電極は、前記板状被処理物の辺縁に沿って交互に配置されている請求項１～６のいずれかに記載の保持治具。
8. 前記第１絶縁部と前記電極は、前記板状被処理物の辺縁に沿って交互に互いに接触して配置されている請求項１～７のいずれかに記載の保持治具。
9. 前記電極は、前記板状被処理物との接点以外の部分に絶縁皮膜を有する請求項１～８のいずれかに記載の保持治具。
10. 請求項１～９のいずれかに記載の保持治具を用いて板状被処理物に電気めっきする方法であって、
    前記電極とめっき液とを接触させた状態で電気めっきを行うことを特徴とする電気めっき方法。

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