JPH01240668A - 無電解めっきの開始を判定する方法及び無電解めっき装置 - Google Patents

無電解めっきの開始を判定する方法及び無電解めっき装置

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JPH01240668A
JPH01240668A JP63233839A JP23383988A JPH01240668A JP H01240668 A JPH01240668 A JP H01240668A JP 63233839 A JP63233839 A JP 63233839A JP 23383988 A JP23383988 A JP 23383988A JP H01240668 A JPH01240668 A JP H01240668A
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マーリン・エドワード・マイナー
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ルボミー・テーラース・ロマンキイー
Steven F Starcke
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 A、産業上の利用分野 この発明は無電解めっきの分野に関するもので、特に、
混合電位法及びめっきされる物体上での無電解めっきの
開始を検出する装置に関するものである。めっき開始の
正確な検出を利用して、その後にめっき工程を終了させ
、これによりめっき層の厚さを正確に制御する。この発
明は、たとえば薄膜ディスク等1、硬質磁気記録ディス
クなどの磁気記録媒体の製造中にコバルト磁気記録層を
めっきする際に使用される。
B、従来技術及びその問題点 この発明で用いる混合電位という化学現象は周知のもの
であり、2つの化学反応によって生ずる電位である。
磁気記録層の厚みは、厳密に制御する必要があることが
知られている。これは、磁気記録の諸現象がこの層の厚
みに依存するためである。めっき工程を用いて磁気記録
層を形成することも知られている。
無電解めっきは、溶液中での金属塩と還元剤との相互作
用により、連続した金属皮膜を制御された自触媒作用で
付着させる方法である。このめっき工程で還元に使用さ
れる電子は、浴の還元剤によって供給される。その結果
、無電解めっき溶液には常に還元剤と金属塩とが存在し
、すぐに反応しやすいため、熱力学的に不安定である。
めっきすべき物体をめっき浴に入れた後、無電解めっき
は通常しばらく経ってから開始する。めっきの始まる時
間は不定で、めっき浴の温度、浴の組成、めっきされる
表面の性質等、多くのめっきパラメータの関数である。
温度や組成のように比較的一定に保つことができるパラ
メータもあるが、めっきされる物体の表面の性質は予期
することができず、物体の事前の取扱いすなわち物体の
前歴によって大幅に変わることが知られている。
たとえば、無電解めっきの開始は、めっきすべき物体を
めっき浴に入れてから0ないし45秒後に起きることが
わかった。極端な場合には、物体をめっき浴に入れた後
、45分も経過してからめっきの開始が起きることもあ
る。
めっき層の最大厚みが重要でない場合は、物体が何時間
めっきされるかには関係なく、最小の層の厚みが得られ
るまで、十分長時間めっきすることができる。しかしこ
の製造方法は、費用が高くなる。
磁気記録媒体を製造する場合、磁気層を厳密に制御され
た厚みにめっきする必要がある。
無電解めっき法固有の性質のため、特に多数の物体を続
けてめっきする連続生産の場合には、めっき層の厚みを
制御することは困難である。
他にもこの種の問題解決のための方法が提案されている
。たとえば、米国特許第4!558845号明細書には
、めっきする物体と同時に、うず電流プローブに無電解
めっきを施す方法が開示されている。プローブの検出面
にめっきされた導電層の厚みが増大するにつれて、この
めっき層中を流れるうず電流が増大する。このうず電流
の増加を物体にめっきされた層の厚みの間接的尺度とし
て用いる。
米国特許第4477484号明細書には、無電解めっき
における他の間接測定法が開示されている。上記の特許
では、めっきすべき物体を、この物体と構造が非常に類
似した「試験片」とともにめっきする。この試験片は、
めっきされる絶縁領域で分離された電気回路導体を含ん
でいる。めっきが開始されると、これらの導体の両端間
で測定した抵抗の減少を、めっきすべき物体で起きる無
電解めっきの開始、進行状況及び品質の間接的尺度とし
て使用する。
C1問題点を解決するための手段 この発明は、めっき液とめっきされる表面との境界での
電位の変化、すなわちめっきされている表面に直接関連
する電位に直接応答する、混合電位検出手段を使用して
、無電解めっきの開始を直接判定する方法及び装置を提
供する。
混合電位とは、2つの化学反応によって発生する電位で
、この場合は(1)めっきされる物体と、めっき浴との
境界面での反応、及び(2)基準電極とめっき浴との境
界面での反応によって発生する電位である。
詳細にいえば、この発明では、基準電極、たとえば銀/
塩化銀標準電極またはカロメル標準電極等の電位出力を
、めっきされる物体の表面での電位の変化と比較する。
この発明では、この混合電位を、一定の大きさの基準電
位と比較する。この比較の結果が所定の値に達すると、
物体の表面への無電解めっきの開始を示す信号が発生す
る。この信号を使って、たとえばタイマを始動させる。
所定の時間が経過すると、タイマでめっき工程を終了さ
せる。その結果、厚みが正確に制御された均一な層が物
体にめっきされる。
この発明は、薄膜ディスクの形の磁気記録媒体にコバル
ト合金の層をめっきするのに用いられる。
無電解コバルトめっき浴の開始時間は、通常Oないし4
5秒、特別な条件下では45分にもなることがある。必
要な金属の厚みを得るための全めっき時間は約3分であ
るため、めっき浴の開始時間のばらつきは、従来技術に
よる薄膜ディスクのめっき手段を用いた場合、コバルト
の付着量にばらつきの出る主要な原因である。この発明
は、めっきの開始を検出し、めっき工程用タイマを始動
させるのに使用する電気信号を発生させることにより、
この問題を解決する。その結果、この発明を用いれば、
金属の付着厚みをずっと厳密に制御することができる。
D、実施例 この発明を、薄膜磁気記録媒体上にコバルト合金層をめ
っきする場合について説明する。しかし、この発明は、
物体をめっき浴に浸漬してから、その物体に金属が付着
し始めるまでの間に本来的に時間差がある、すべての無
電解めっき工程に使用することができる。
この発明は、最も広い態様では、めっき開始時に起きる
混合電位のジャンプすなわち急激な遷移を検出する回路
手段を提供する。この発明の範囲内で、この電位のジャ
ンプは、いくつかの回路手段で検出することができる。
その2つの例として、電圧レベル検出器の使用と、変化
速度または勾配検出器の使用がある。
第1図は、この発明の第1の実施例を示す図で、検出回
路は、電圧比較回路10の形のレベル検出器を有する。
無電解めっき工程は、コバルト無電解めっき液工2の入
ったタンクエ1内で行なわれる。基準電極13、たとえ
ば銀/塩化銀型の基準電極を、図に示すように、浴中に
吊す。標準電極は接地電位に14で接続する。
必要ならば、基準電極13を別のコバルトめっき浴中に
入れ、この浴をソフト、・ブリッジを眉いてタンク11
に接続してもよい。この発明によれば、上記のソルト・
ブリッジの実施例は、めっきされる物体と同じめっき浴
中に基準電極を入れたものと見なされる。
めっきされる物体1弓、たとえばコバルト・リンの層で
約850人の厚みにめっきすべきニッケル・リンの層を
有する硬質磁気記録ディスクも、浴12中に吊す。図に
示すように、物体15は、高インピーダンス・バッファ
増幅器17により比較器10の入力16に接続するのが
好ましい。
物体15は、この発明の開示の範囲内で、どのような形
状のものでもよいが、めっきすべき物体の表面の電位と
、基準電極13の電位とからなる混合電位を比較器10
の入力に接続しやすくするために、導電性きするかまた
はこの物体上に電気回路を設けなければならない。
直流基準電圧源18は、比較器10の他の入力19に接
続する。この電圧源は調節可能で、ミリボルトの範囲、
たとえば600ないし900mVの出力電位を与える。
比較器10の出力はタイマ手段20に接続する。
タイマ手段20は、多くの異なる形態をとることができ
、唯一の必要条件は、比較器10が導体21上で導体2
2に対する所定の電圧を検出すると、タイマ手段20が
始動して物体15の表面上でめっきが開始したことを示
すことである。
タイマ手段20は、たとえばめっき浴から物体を取り出
すことにより、物体15の表面でのめっきを終了させる
のに用いる。これは、手動で行なっても、また図示され
ていない手段を使って自動で行なってもよい。
第2図は、上記の混合電位(すなわち第1図の導体23
上の電位)の変動を、物体15を浴12中に入れた後の
経過時間の関数として示したグラフである。この電位と
時間の関数は、様々な形をとることができる。しかし、
すべての曲線は第2図に示すような一般形のもので、す
べて急激なジャンプすなわち遷移部分25の後に、めっ
きが開始したことを示す高電位の部分26がある。
この代表的な混合電位曲線では、電位は最初レベル24
、たとえば約400mVまで急速に上昇する。この時物
体15表面上で化学反応が起きるが、めっきはまだ開始
していない。しかし、たとえば40秒経過後に、混合電
位曲線は25で示す部分で急激に上昇し、26の部分で
示すように、約800mVまで上昇する。この高水準の
混合電位26が基準電位18(第1図)と比較され、比
較器10の出力がタイマ手段20を始動させる。
実用上は、電圧源18の電位は下記の方法で設定される
。物体15をめっき浴12中に入れ、チャート・レコー
ダ27をバッファ増幅器17の出力側に接続する。チャ
ート・レコーダ27の出力は第2図と同様の曲線となり
、観測されためっき開始電位26を用いて、電圧源18
の強さを設定する。具体的にいえば、電圧源18の強さ
は電位ジャンプ25のほぼ中間になるように設定する。
電圧源18の強さを設定した後、多数の物体15を異な
る時間間隔(すなわち、電圧源18の設定された強さに
対して、混合電位部分25−2θの検出から測定された
異なる時間間隔)を用いてめっきする。得られためっき
された金属層の様々な厚みを測定する。めっき工程は全
く直線的であることが知られているため、タイマ手段2
0は、所要のめっき厚み、たとえば850人の厚みをも
たらすめっき時間を与えるように設定する。
発明者らは、所要のめっき厚み(たとえば850人)の
コバルトを繰り返し得るための実際のめっき時間(たと
えば3分)が可変でないことを見出した。しかし、物体
15を浴12に浸漬してから、めっきが開始するまでの
時間間隔は予測困難であり、主として各物体の前歴(す
なわち取扱い、貯蔵等)に依存すると見られる。この発
明は、この予測不可能な時間間隔に伴う不確実さを除去
する方法と装置を提供する。
発明者らはまた、めっき浴の種類によって電圧源18の
強さを変更する必要があることを見出した。しかし、た
とえばあるコバルト無電解めっき浴から、同じ組成の別
の浴に変えるとき、電圧源18の強さを変える必要はな
い。
第3図は、この発明の電圧レベルの検出に基づく第2の
実施例を示す。この実施例では、めっきすべき物体15
は、導体30に接続した後、接地電位に31で接続する
基準電極13は、導体33に接続した後、複合高インピ
ーダンス・バッファ増幅器の入力側、及び353型J 
FETデュアル演算増幅器34の形の電位検出器に接続
する。
直流ディジタル電圧計32を、増幅器34の出力側に接
続する。この電圧計の出力により、めっき中に第2図の
曲線を動的に観察することができる。スイッチ36は、
第3図に示した位置から別の位置に切り換えると、基準
電圧源37を所要の直流電圧に設定することができ、こ
の電圧の大きさは電圧計32に表示される。
増幅器34からの出力導体35はトランジスタ38に接
続され、このトランジスタが導通状態になると、直流リ
レー39を付勢する。リレー39が付勢されると、タイ
マ20を始動させる。このタイマは、所定のめっき時間
が経過した後、めっき工程を終了させる。
発光ダイオード40が、リレー39が付勢されたこと、
及びめっき時間が開始したことをオペレータに示す。
前記の2つの実施例は、電圧検出器を使用したこの発明
の実施態様を示すものである。他の特定の回路の実施例
も当業者には自明であり、この発明の範囲は、上述の特
定の実施例に限定されるものではない。
この発明の他の実施例は、第4図に示すように、遷移、
変化率、または勾配の検出器を用いたものである。この
実施例では、増幅器50の1つの入力が、強さが一定の
直流基準電圧を電位差計51から受は取る。この基準電
圧は、動作中第1図の基準電圧源18に対応する。導体
52は、めっき浴からの混合電位、たとえば第1図の高
インピーダンス増幅器17の出力を受ける。コンデンサ
53は、たとえば第2図のジャンプ25等の混合電位波
形の急激な変化だけを増幅器50の第2の入力へ伝える
。このようにして、増幅器50の出力54は、混合電位
曲線が、電圧源51の強さに比較して十分に高い電圧を
発生する大きさをもつ急激な遷移を経験した時だけ、第
1図のタイマ20等のタイマを始動させ、めっきが開始
したことを示す。
E1発明の効果 めっきされる物体表面の前歴によって変動しつる実際の
めっき開始時点の正確な検出を利用したことにより、無
電解めっきにおける金属の付着厚みを厳密に制御するこ
とができた。
【図面の簡単な説明】
第1図は、電圧レベルの検出に基づくこの発明の実施例
を示す図、第2図は、この発明の実施によって得られる
種類の混合電位曲線の例を示す図。 第3図は、電圧レベルの検出に基づくこの発明の第2の
実施例を示す図、第4図は、変化速度または勾配の検出
に基づくこの発明の実施例を示す図である。 10・・・・電圧比較回路、11・・・・めっきタンク
、12・・・・無電解めっき液、13・・・・基準電極
、15・・・・めっきすべき物体、17・・・・高イン
ピーダンス・バッファ増幅器、18・・・・直流基準電
圧源、20・・・・タイマ。 出願人  インターナショナル・ビジネス・マシーンズ
ーコーポレーション 復代理人 弁理士  篠  1) 文  雄゛+ 1 
実 施イ勿」 第1図 ;       : 変化車の種Jね巻 第4図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)無電解めっき浴を用意し、 上記浴中に基準電極を入れ、 上記浴中にめっきされるべき物体を入れ、 上記基準電極と上記のめっきされるべき物体との間の混
    合電位を測定し、 上記混合電位の大きさに基づいて無電解めっきの開始を
    判定する方法。
  2. (2)基準電極を有し、無電解めっきされるべき物体を
    浸漬しうる、無電解めっき浴と、混合電位測定装置と、 上記無電解めっき浴の溶液を挿間して形成される、上記
    無電解めっきされるべき物体及び上記基準電極の直列接
    続を、上記混合電位測定装置の第1の入力へ電気的に接
    続する手段と、 上記混合電位測定装置の第2の入力へ接続される基準電
    位源と、 上記混合電位測定装置の出力に接続されて、上記混合電
    位測定装置の第1の入力及び第2の入力間に予定の比較
    結果が発生したとき、時間信号を与えるタイミング手段
    と、 上記タイミング手段が予定の時間期間を計測したときめ
    っき処理を打ち切るように作動する手段と、を備えた無
    電解めっき装置。
JP63233839A 1987-11-04 1988-09-20 無電解めっきの開始を判定する方法及び無電解めっき装置 Pending JPH01240668A (ja)

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US07/117,164 US4842886A (en) 1987-11-04 1987-11-04 Method for electroless plating

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JP (1) JPH01240668A (ja)

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