JPH02298297A - メッキ装置 - Google Patents

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】 ［発明の目的１ （産業上の利用分野） この発明は、基盤表面にメッキ層を形成するメッキ装置
に関する。

（従来の技術） 一般に、メッキ装置、例えば、電気メツキ装置のメツキ
ラインにおいて、被加工物としての基盤は、前処理工程
、電気メツキ工程、後処理工程を経た後、メッキ装置か
ら排出される。電気メツキ工程において、形成されるメ
ッキ層の膜厚は、印加電流の電流密度および印加時間を
、１１整することによって制御される。形成されたメッ
キ層の膜厚７ＮＰ１定は、メッキ装置から排出された被
加工物の一部を破断し、その破断面を光学顕微鏡等によ
って観察することにより行なわれる。

（発明が解決する課題） しかしながら、上記のように、被加工物の一部を破断し
てメッキ層の膜厚を測定する場合、測定に時間が掛かる
。そのため、測定されたメッキ層の膜厚をメツキライン
の電気メツキ工程に敏速にフィードバックすることがで
きず、形成されるメッキ層の膜厚を細かく制御すること
が難しい。したがって、所望の膜厚を有するメッキ層を
効率良く形成することは困難となっている。、この発明
は以上の点に鑑み成されたもので、その目的は、メッキ
装置本体により形成されたメッキ層の膜厚を敏速に測定
するができ、測定された膜厚に応じてメッキ装置本体の
メッキ動作を高精度で制御することのできるメッキ装置
を提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、この発明のメッキ装置は、メ
ッキ液内に浸漬された被加工物の表面にメッキ層を形成
するメッキ装置本体と、上記メッキ装置本体により上記
被加工物表面に形成された上記メッキ層の膜厚を測定す
る膜厚ｎ１定装置と、上記メッキ装置本体により形成さ
れるメッキ層の膜厚が所定の値となるように、上記膜厚
測定装置によってａｐｌ定された膜厚に応じて上記メッ
キ装置本体の動作を制御する制御手段と、を備えている
。

そして、上記膜厚測定装置は、上記メッキ装置本体によ
り形成された上記メッキ層に超音波伝達媒体を通して所
定の入射角にて超音波を照射する超音波照射手段と、上
記メッキ層ご反射した超音波を受信する受信手段と、上
記受信手段によって受信された超音波から上記被加工物
の反射波スペクトルを形成するスペクトル形成手段と、
反射波スペクトルに反射強度極小部を生じない基準基板
の反射波スペクトルを上記被加工物の反射波スペクトル
から減算し相対スペクトルを形成する減算手段と、上記
相対スペクトル上の反射強度極小部の周波数の周波数を
検出する検出手段と、上記検出された周波数から上記メ
ッキ層の膜厚を算出する算出手段と、を備えている。

上記のように構成されたメッキ装置によれば、メッキ装
置本体により形成されたメッキ層を膜厚測定装置によっ
て敏速に測定することができる。

そして、測定された膜厚を制御手段にフィードバックし
てメッキ装置本体の動作を制御することにより、以後の
メッキ工程を精度良く行なうことが可能となる。

（実施例） 以下、図面を参照しながらこの発明の実施例について詳
細に説明する。

第２図は、この発明の一実施例に係るメッキ装置全体を
概略的に示している。このメッキ装置は、搬送レール１
０を有する搬送機構１２を備え、この搬送レールに沿っ
て、基盤収容部１４、メッキ装置本体１６、基盤洗浄部
１８、膜厚測定装置２０、基盤乾燥部２２、不良品収容
部２４、および良品収容部２６が順に設けられている。

基盤収容部１４には、被加工物としての基盤２８が複数
収容されている。基盤２８としては、例えば、複数の貫
通孔を有するガラスエポキシ板が使用されている。また
、各基盤２８は、表面研磨、脱孔等の前処理が施された
状態となっている。

搬送機構１２は、搬送レール１０から吊り下げられた複
数の搬送アーム３０と、これらの搬送アームを搬送レー
ルに沿って移動させる駆動部３２と、を備え、駆動部の
動作は後述する制御装置°３４によって制御される。そ
して、基盤収容部１４内に収容された基盤２８は、搬送
アーム３０により１枚づつ取り出され、メッキ装置本体
１６、基盤洗浄部１８、膜厚測定装置２０、基盤乾燥部
２２へ順次搬送される。

メッキ装置本体１６は、メッキ液３６、例えば、硫酸調
水溶液を収容したメッキ槽３８を備えている。メッキ槽
３８内には、・一対の平行なアノード４０が浸漬されて
いる。そして、搬送アーム３０によりメッキ装置本体１
６に搬送されメッキ液３６内に浸漬された基盤２８はカ
ソードとして作用し、この基盤２８とアノード４０との
間には電源駆動回路４２により直流電流が印加される。

７１Ｓ源駆動回路４２の動作、つまり、印加電流の電流
密度および印加時間は、制御手段としての制御装置３４
によって制御される。

基盤洗浄部１８は、互いに平行に設けられた洗浄水噴出
部１８ａを有している。基盤洗浄部１８に搬送された基
盤２８の両表面は、噴出部１８ａから噴出された洗浄水
によって洗浄される。使用後の洗浄水は、受は皿４４に
より回収され所定の部位へ排出される。

第１図ないし第４図に示すように、膜厚測定装置２０は
、超音波伝達媒体としての水４６を収容した水ｔ！４８
を備え、搬送アーム３０により搬送された基盤２８は、
水槽内に水平に配置される。

水槽４８の底には、厚い銅板からなる基準基盤４７、第
１の較正板５１、および第２の較正板５３が浸漬されて
いる。第１の較正板５１は、例えば、ガラスエポキシ板
上に３５μＩの銅薄を形成してなり、第２の較正板５３
はガラスエポキシ板上に１７．５μ−の銅薄を形成して
構成されている。

また、膜厚７１＄３定装置２０は、第１および第２のト
ランスデユーサ５０．５２、およびこれらを支持した姿
勢制御装置５４を有する測定ヘッド５６を備え、この測
定ヘッドは、ＸＹ駆動機構５８により基盤２８表面に沿
ってＸ方向およびＹ方向に移動される。ＸＹ駆動機構５
８は、支持ボスト６１によって支持された一対のガイド
レール６０を有し、これらのガイドレールは水槽４６の
上方に、かつ、水槽の長辺と平行に配設されている。

また、水槽４６の上方には、ガイドレール６０と直交し
て伸びる支持レール６２が配設されている。

支持レール６２の両端部は、それぞれガイドレール６０
によりガイドレールの軸方向に沿って移動自在に支持さ
れている。各ガイドレール６０と平行に駆動ベルト６４
が設けられており、各駆動ベルトは支持ボスト６１の上
端に取り付けられたプーリー６３間に掛は渡されている
。そして、支持レール６２の両端は、それぞれ対応する
駆動ベルト６４に連結されている。したがって、支持ボ
スト６１の上端に設けられたモータ６５によってプーリ
ー６３を回転させることにより、支持レール６２は駆動
ベルト６４と一体的にガイドレール６０に沿ってＸ方向
に移動される。

支持レール６２には、支持レールの軸方向に沿って摺動
自在に移動台６６が取り付けられている。

支持レール６２と平行に送りねじ６７が設けられ、移動
台６６と係合している。したがって、支持レール６２の
一端に設けられたモータ６８によって送りねじ６７を回
転させることにより、移動台６６は支持レールに沿って
Ｙ方向に移動される。

また、移動台６６からは、伸縮ａラド７０からなる昇降
機構を介して測定ヘッド５６が吊り下げられている。

上記のように構成されたＸＹ駆動機横５８および昇降機
構は、ＸＹＺ駆動回路７１によって駆動され、測定ヘッ
ド５６を水槽４８内の任意の位置へ移動させる。

第１図に示すように、測定ヘッド５６の第１および第２
のトランスデユーサ５０．５２は、姿勢制御装置１５４
により、基盤２８表面に形成されたメッキ層７２に対す
る角度を調整可能に支持されている。第１のトランスデ
ユーサ５０には、パルス発信機７４、クロック発生機７
６が順に接続されている。そして、パルス発信機７４は
、クロック発生機７６により発生されたクロックに応じ
て高周波パルスを発信し第１のトランスデユーサ５０に
印加する。それにより、第１のトランスデユーサ５０は
高帯域の平面波超音波を発信し、この平面波超音波は水
４６を介して基盤２８上のメッキ層７２に入射角θにて
照射される。このように、第１のトランスデユーサ５０
、パルス発信機７４およびクロック発生機７６は、この
発明における超音波照射手段を構成している。

受信手段としての第２のトランスデユーサ５２には、増
幅器７７、ゲート７８、スペクトラムアナライザー８０
、コントローラ８２が順に接続されている。また、ゲー
ト７８は遅延回路８３を介してクロック発生機７６に接
続されている。そして、第２のトランスデユーサ５２は
、第１のトランスデユーサ５０から発信され基盤２８の
メッキ層７２で反射した超音波を受信し、この反射超音
波を電気信号に変換する。そして、この電気信号は、増
幅器７７によって増幅される。

一方、遅延回路８３は、クロック発生器７６から発生さ
れたクロックを所定時間だけ発生タイミングを遅らせて
ゲート７８に送り、この遅延された発生タイミングに応
じて所定の時間幅だけゲートを開放する。それにより、
ゲート７８は、増幅器７７によって増幅された電気信号
から所望の反射波の波形だけを取り出してスペクトラム
アナライザ８０へ送る。そして、スペクトラムアナライ
ザ８０は入力された波形のスペクトルを形成する。

なお、後述するように、スペクトラムアナライザ８０に
は、予め、基準基盤４７から得られた基準スペクトルが
入力されている。そして、コントローラ８２は、基盤２
８の反射波スペクトルから基準スペクトルを差し引く命
令をスペクトラムアナライザー８０に出力するとともに
、スペクトラムアナライザーの最小値検索機能を機能さ
せて、上記減算によって得られた新しい反射波スペクト
ル上の反射強度極小部の周波数を検出させる。コントロ
ーラ８２は、検出された周波数からメッキ層７２の膜厚
ｄを算出し、ディスプレー８４に表示するとともに、Ｘ
Ｙブロック−８５によって印字する。また、コントロー
ラ８２は、算出した膜厚ｄをメッキ装置の制御装置３４
に入力する。なお、ディスプレー８４には、入力装置、
例えば、キーボード８７が接続されている。

このように、スペクトラムアナライザー８０は、この発
明におけるスペクトル形成手段、減算手段および検出手
段を構成している。また、コントローラ８２は、この発
明における算出手段を構成している。

上記のように構成された膜厚測定装置２０によりメッキ
層の膜厚が測定された基盤２８は、第２図に示すように
、基盤乾燥部２２へ送られる。基盤乾燥部２２において
、基盤２８の両面は、熱風噴射部８６から噴射された熱
風により乾燥される。

基盤乾燥部２２を通過した基盤２８の内、所望の膜厚お
よび膜厚分布に形成されたメッキ層７２を有する基盤は
、搬送アーム３０により良品収容部２６へ搬送されて収
容される。また、所定の値以外の膜厚および膜厚分布に
形成されたメッキ層を有する基盤２８は、搬送アーム３
０により不良品収容部２４内へ搬送される。

次に、以上のように構成されたメッキ装置の動作につい
て説明する。

まず、メッキ工程に先立ち、メッキの施される基盤２８
の種類、メッキ厚目標ｆｆ１ｍ５膜厚上限Ｓｕｓ膜厚下
限Ｓｔ、等の加工情報がキーボード８７により制御装置
３４に入力される。そして、制御装置３４は、入力され
た加工情報に応じてメッキ装置本体１６の電源駆動回路
４２の動作を制御する。

基盤収容部１４からメッキ装置本体１６のメッキ槽３８
内に搬送された基盤２８とアノード４０との間には、電
源駆動回路４２から所定の電流密度の直Ｉｌ電流が所定
時間印加される。それにより、ＩＡ盤２８表面に銅メッ
キ層７２が形成される。メッキ層７２が形成された基盤
２８は基盤洗浄部１８を通過した後、膜厚測定装置２０
の水槽４８内に搬送され、ここで、メッキ層７２の膜厚
が測定される。

以下、膜厚測定について説明する。

第５図ないし第７図に示すように、膜厚測定に先立ち、
測定条件の指定および初期条件設定が行なわれる。つま
り、測定条件の指定においては、キーボード８７を介し
て膜厚ｎ１定装置２０のコントローラ８２に、測定され
る基盤２８の種類が前の基盤と同一が否かが入力される
。そして、基盤２８が前の基盤と異なる場合、コントロ
ーラ２０に、測定される基盤の名前、Ｊｌ定位置１１メ
ッキ厚目Ｓ値ｍ、膜厚上限Ｓ　ＬＪ　ｓおよび膜厚下限
ＳＬが入力される。基ｆｆ１２８が前の基盤と同一の場
合には、前回と同様の測定条件が指定される。

初期条件設定は以下のように行なわれる。まず、コント
ローラ８２の制御に基づき、ＸＹＺ駆動回路７１により
ＸＹ駆動機構５８および昇降機構が駆動され、測定ヘッ
ド５６が基準基盤４７の上方に移動される。そして、第
１のトランスデユーサ５０は、２！準基盤４７表面に対
する超音波の入射角が所定の角度θとなるように、第２
のトランスデユーサ５２は、基準基盤表面で反射した超
音波を受信できるように、それぞれ姿勢制御装置５４に
よって角度調整される。この状態で、第１のトランスデ
ユーサ５０から水４６を介して基準基盤４７表面に超音
波が照射される。そして、スペクトラムアナライザー８
０は、第２のトランスデユーサ５２で受信した反射超音
波に基づき基準基盤４７の反射波スペクトル、つまり、
基準スペクトルＳｎ　　（ｆ）を形成する。第８図に示
すように、基準スペクトルＳＲ（ｆ）は反射強度極小部
を持たない。この基準スペクトルＳＲ（ｆ）は、スペク
トラムアナライザー８０のチャンネル２に記憶される。

続いて、測定ヘッド５６は、ＸＹ駆動機構５８により較
正板５１の上方に移動され、この較正板から上記と同様
の操作により較正板の反射波スペクトルＳｃ　（ｆ）が
形成される。この反射波スペクトル５ｃ（ｆ）はスペク
トラムアナライザー８０のチャンネル１に記憶される。

そして、スペクトラムアナライザー８０は、コントロー
ラ８２からの減算指令に応じて、反射波スペクトルＳ。

（ｆ）から基準スペクトルＳＲ（ｆ）を減算しスペクト
ルの規格化を行なう。また、スペクトラムアナライザー
８０はコントローラ８２からの指令に応じて、最小値検
索機能により、規格化されたスペクトル上の反射極小部
の周波数ｆを検出する。

ここで、較正板５１の銅薄の膜厚ｄ　（３５，０μｍ）
は予めコントローラ８２に記憶されており、コントロー
ラは、この膜厚ｄおよび検出された周波数ｆからｆｄ値
を決定する。そして、決定されたｆｄ値はコントローラ
８２に記憶される。

上記の初期条件設定後、第１０図に示すように、基盤２
８表面に形成されたメッキ層７２の膜厚分布測定が開始
される。第９図に示すように、メッキ層７２の測定点が
例えば１２個に設定されている場合、Δｐ１定ヘッド５
６はＸＹ駆動機構５８により測定点１の上方に移動され
る。続いて、第１のトランスデユーサ５０からメッキ層
７２に入射角θにて超音波を照射し、その反射超音波か
らスペクトラムアナライザー８０により第１１図に示す
ような基盤２８の反射波スペクトルＳＴ　　（ｆ）を形
成する。得られた反射波スペクトルＳＴ　　（ｆ）はス
ペクトラムアナライザー８０のチャンネル１に記憶され
る。スペクトラムアナライザー８０は、コントローラ８
２からの減算指令に応じて、反射波スペクトルＳｔ（、
ｆ）からチャンネル２に記憶されている基準スペクトル
Ｓｎ　　（ｆ）を減算し、第１２図に示すような新しい
スペクトル、つまり、相対スペクトルＳＮ　（ｆ）を形
成する。得られた相対スペクトルｓＮ　（ｆ）はスペク
トラムアナライザー５０のチャンネル１に記憶される。

第１２図から分かるように、相対スペクトルｓＮ　（ｆ
）は反射波スペクトルＳＴ　（ｆ）に比較して、反射強
度極小部を強調して示すことができる。

続いて、スペクトラムアナライザー８０は、コントロー
ラ８２からの指令に応じて、最小値検索機能により相対
スペクトルＳｓ　　（ｆ）上の反射強度極小部の周波数
ｆ１を検出する。そして、コントローラ８２は、検出さ
れた周波数ｆｉおよび予め記憶されているｆｄ値から基
盤２８のメッキ層７２の膜厚ｄｉ−ｆｄ／ｆｉを算出す
る。続いて、上記と同様の操作により、測定点２〜１２
におけるメッキ層７２の膜厚が算出される。算出された
これらの膜厚ｄｉは、ＸＹプロッター８５により所定の
用紙に印字されるとともに、制御装置３４に人力される
。なお、１つの測定点の膜厚測定は、約０．２５秒で行
なわれる。

上記の工程により、基盤２８表面に形成されたメッキ層
７２の膜厚分布測定が終了する。その後、基盤２８が反
転され、基盤の裏面に形成されたメッキ層７２の膜厚分
布測定が上記度量様の工程で行なわれる。

一方、制御装置３４は、人力された膜厚ｄｉからメッキ
層７２の平均膜厚りおよび標準偏差σｎ−ｉを検出し、
これらの平均膜厚および標準偏差、並びに、予め入力さ
れている加工条件に応じてメッキ装置本体１６の動作、
特に、電源駆動回路４２の動作をフィードバック制御す
る。同時に、制御装置３４は、膜厚測定装置２０によっ
て測定されたメッキ層の膜厚に基づき、メッキ処理後の
基盤を不良品と良品とに選別する。

例えば、平均膜厚Ｄ＞　（ｍ＋Ｓ　　）／２の場合、制
御装置３４は、源流密度が１０％減少するように電源駆
動回路４２の動作を変更する。また、Ｄ　＜　（ｍ　十
Ｓ　ｔ　）　／　２の場合、制御装置３４は、電流密度
が１０％増加するように電源駆動回路４２の動作を変更
する。更に、メッキ工程の工程管理指数ＣＰをＣＰ−（
Ｓ　　−８Ｌ）　　／６　・σｎ−１と仮定すると、Ｃ
Ｐ≧４／３の場合、制御装置３４は電源駆動回路４２の
動作状態を変更することなくメッキ工程を続行する。ま
た、４／３＞ＣＰ≧１の場合、制御装置３４は、操作者
に注意信号を発信する。そして、１＞ｃｐの場合、制御
装置３４はメッキ装置の運転を直ちに停止する。この場
合、操作者は、ＸＹプロッター８５により打ち出された
膜厚分布状態を参照し、例えば、メッキ槽３８内に配設
されているアノード４０の位置を変更したり、あるいは
、メッキ槽内にダミー板を浸漬することにより、膜厚分
布が一定となるようにメッキ条件を変更する。

一方、複数のｎ１定点から測定されたメッキ槽の膜厚に
、１つでもｄｉ　＞Ｓｕあるいはｄｉ　＜ＳＬが含まれ
ている場合、制御装置３４はその基盤２８を不良品と判
断し、不良品収容部２４へ搬送する。そして、上記以外
の基盤２８は、良品収容部２６へ搬送される。

以上のように構成されたメッキ装置によれば、メッキ装
置本体１６によって形成されたメッキ層の膜厚分布を膜
厚測定装置２０により敏速に測定することができる。そ
のため、測定結果をメッキ装置本体の動作制御に直ちに
フィードバックすることができ、メッキ工程の細かな制
御が可能となる。したがって、メッキ層を所望の膜厚に
精度良く形成することができるとともに、メッキ作業を
効率よく行なうことができる。

なお、この発明は上述した実施例に限定されることなく
、この発明の範囲内で種々変形可能である。

例えば、メッキ装置本体は、電気メツキ装置に限らず、
無電解メッキ装置を用いてもよい。この場合、メッキ層
の膜厚制御は、被加工物をメッキ液に浸漬する時間を調
整することによって行なわれる。また、被加工物の基盤
の材質、およびメッキ層の材質は、必要に応じて種々変
形可能である。

［発明の効果］ 以上のように、この発明のメッキ装置によれば、メッキ
装置本体により形成されたメッキ層の膜厚を膜厚測定装
置により敏速に測定するができ、測定された膜厚を次の
メッキ工程に直ちに応用することができる。したがって
、メッキ装置本体のメッキ動作を高精度で制御すること
のできるメッキ装置を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第１２図は、この発明の位置実施例に係る
メッキ装置を示し、 第１図は、上記メッキ装置の膜厚測定装置を示す一部破
断側面図、第２図は上記メッキ装置全体を概略的に示す
側面図、第３図はＸＹ駆動機構の平面図、第４図は、Ｘ
Ｙ駆動機構の側面図、第５図は、膜厚測定時の動作全体
を示すフローチャート、第６図は、測定条件指定動作を
示すフローチャート、第７図は、初期条件設定動作を示
すフローチャート、第８図は、基準基盤の反射波スペク
トルを示す図、第９図ぼ、基盤のΔ−１定点を示す平面
図、第１０図は、膜厚分布測定動作を示すフローチャー
ト、第１１図は、被加工物の反射波スペクトルを示す図
、第１２図は、相対スペクトルを示す図である。 １６・・・メッキ装置本体、２０・・・膜厚測定装置、
２８・・・基盤、３４・・・制御装置、４２・・・電源
駆動回路、４７・・・基準基盤、５０・・・第１のトラ
ンスデユーサ、５２・・・第２のトランスデユーサ、８
０・・・スペクトラムアナライザー、８２・・・コント
ローラ。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第４　図 ＺＳ　　図　　　　　　　　４第　６［Ｍ７図　　　第
９図 ａｌｌ　　　　　　第８　図 ア冒１シ！　Ｂ　　　　　　（ＭＨ２）箪１１　７ 周　還？！　　　　　（ＭＨｚ） 第１２　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 メッキ液を収容したメッキ槽を有し、上記メッキ液内に
   浸漬された被加工物の表面にメッキ層を形成するメッキ
   装置本体と、 上記メッキ装置本体により形成された上記メッキ層に超
   音波伝達媒体を通してに所定の入射角にて超音波を照射
   する超音波照射手段と、上記メッキ層で反射した超音波
   を受信する受信手段と、上記受信手段によって受信され
   た超音波から上記被加工物の反射波スペクトルを形成す
   るスペクトル形成手段と、反射波スペクトルに反射強度
   極小部を生じない基準基板の反射波スペクトルを上記被
   加工物の反射波スペクトルから減算し相対スペクトルを
   形成する減算手段と、上記相対スペクトル上の反射強度
   極小部の周波数の周波数を検出する検出手段と、上記検
   出された周波数から上記メッキ層の膜厚を算出する算出
   手段と、を有し、上記メッキ装置本体により上記被加工
   物表面に形成された上記メッキ層の膜厚を測定する膜厚
   測定装置と、 上記メッキ装置本体により形成されるメッキ層の膜厚が
   所定の値となるように、上記膜厚測定装置によって測定
   された膜厚に応じて上記メッキ装置本体の動作を制御す
   る制御手段と、を備えたメッキ装置。