JPH04152261A - 無電解めっき析出速度測定装置 - Google Patents

無電解めっき析出速度測定装置

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JPH04152261A
JPH04152261A JP2278006A JP27800690A JPH04152261A JP H04152261 A JPH04152261 A JP H04152261A JP 2278006 A JP2278006 A JP 2278006A JP 27800690 A JP27800690 A JP 27800690A JP H04152261 A JPH04152261 A JP H04152261A
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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】 (産業上の利用分野) 本発明は、無電解めっき液の析出速度を測定する装置に
関するものである。
(従来の技術) 従来、印刷配線板の製造工程において1.無電解銅めっ
き工程は重要な位置を占めており、アディティブ法の発
展に伴い、その重要さが一層増大している。その理由は
、めっき厚が最適値に設定されないときは品質面で欠陥
が生ずるからである。
例えば、めっき厚が大きい場合には、その後のパターン
形成工程においてエツチング残りの問題が発生する。こ
れに対し、逆にめっき厚が薄い場合には、クラックの発
生などの問題が生じ、スルーホール信頼性を低下させる
原因になる。
このような不具合を防止するためには、めっき厚を最適
値にコントロールする必要がある。めっき厚をコントロ
ールするための測定方法としては、ある一定時間例えば
30分〜60分間に析出しためっき銅の重量を測定する
重量法がある。しかし、この測定方法は、定期的に銅の
重量を検出しなければならないため、測定の連続化およ
び装置化が困難になるという欠点がある。
そこで、この欠点を除去する技術として、近年、分極抵
抗法により無電解めっき液の析出速度を測定する方法が
特公昭58−11437号公報などで提案されている。
これは、無電解めっき液において、銅電極上にて無電解
銅めっき反応が電位Epi析出速度1plの条件下で進
行しているとき、次の関係式(1)に従って外部から一
定電流Δ■を与え、それによって引き起こされた外部分
極ΔEを測定することを特徴とする方法である。
1p1=に、q±        (1)ΔE ただし、△Eは外部分極 ΔIは外部電流 には反応条件で定まる定数 (発明が解決しようとする課題) しかしながら、この方法では、装置が複雑化し高価にな
るばかりでなく、溶解した金属表面が酸化されやすいの
で、電極表面にめっきがされにくく、正しい測定を行な
うことが困難になるなどの問題点がある。
実際に、本発明者が実験を行なったところ、測定値の変
動が2日で±2096以上になる、という結果が得られ
た。
なお、この実験では、日立化成工業銖製の無電解銅めっ
き液L−59を使用した。
上記のように、測定値の変動が±20%以」二になると
、正しいめっき厚をコントロールすることができなくな
り、印刷配線板の製造工程において、エツチング残りや
クラックが発生し、スルーホール信頼性を著しく低下さ
せることになる。
本発明は、上記の課題を解決するもので、測定値とCu
などの金属箔上での析出速度の差が小さく、しかも測定
値の変動が小さい無電解めっき析出速度測定装置を提供
するものである。
(課題を解決するための手段) 上記のような目的を達成するため、請求項1の発明は、
互いに対向する1組の電極対と、この電極対に周期的に
電圧を印加し、印加時には電極対間の分極抵抗を測定し
、非印加時には電極対に無電解めっきを析出させる切換
スイッチ部と、 この切換スイッチ部を内蔵し、上記分極抵抗を電圧とし
て出力させる電気回路と、 この電気回路からの出力電圧をデジタル信号に変換する
A/D変換部と、 デジタル変換された前記出力電圧の値に基づいて非印加
時に析出した無電解めっき成分の析出速度を算出する演
算部と、 算出された析出速度を表示する表示部と、から構成した
ことを特徴とする。
また、請求項2の発明は、請求項1の無電解めっき析出
速度測定装置において、上記電極対は、導電面と非導電
面が互いに表裏反対側に形成された電極対であり、かつ
上記導電面が銅、金、白金。
パラジウム等の貴金属オA料よりなり、非導電面がエポ
キシ樹脂、ガラス基材エポキシ樹脂等の耐アルカリ性非
導T、、材料よりなることを特徴とする。
(作用) 請求項1の発明において、切換スイッチ部より電極対に
周期的な電圧を印加し、電圧が加わるときに電極対間の
分極抵抗を測定する一方、加わらないときには電極対に
無電解めっきを析出させる。
そして、上記分極抵抗は電気回路により電圧値として出
力してA/D変換部でデジタル信号に変換する。次いで
、この変換出力を用いて′R電解めっき成分の析出速度
を演算部で算出し、その結果を表示部にて表示する。
このように本発明では、電極対間の分極抵抗を基にして
析出速度を算出・表示するので、析出速度の正確な連続
測定が可能となり、実際の析出速度と測定値との差が極
力小さくなる。
また、請求項2の発明では、電極対の導電面を、イオン
化列の小さいAu、Pt等の貴金属材料で形成したため
、金属表面の酸化が防止され、結果として電極表面のめ
っきが円滑に進行し、より精度の高い析出速度測定が可
能となる。
請求項2の電極対構造について述べると、電極対の内側
対向面に金属材料を形成した場合と、外側面に形成した
場合とでは、前者の方がめつき液の拡散状態がより均一
になり、後者はめつき液の拡散状態が不均一になる傾向
にある。このため、内側対向面に金属材料を形成した構
造の方が、外側に形成した構造のものよりも、測定値と
Cu箔上の析出速度の差がより小さくなり、しかも測定
値の変動も小さくなる。
また、非導電面をエポキシ樹脂材などの耐アルカリ性非
導電祠料で形成することにより、非導電面の劣化が少な
くなり、加えて電極対のリサイクル利用が図られ、電極
対の寿命も大幅に延びる。
(実施例) 以下に本発明の実施例および比較例を説明する。
実施例 表1に示す成分を含む無電解銅めっき液に、電極対を浸
漬した。
表1 この電極対としては、第1図に示すように、1組の対向
面側にAu2を形成するとともに、その反対側にガラス
布エポキシ樹脂1を形成した電極と、これを支持固着す
るエポキシ樹脂3と、エポキシ樹脂3を貫通して先端が
Au2に接続された電極対6を用いた。
このめっき処理時において、Cuの析出速度を本発明の
測定装置により測定した。
本装置には、上記電極対6に対して周期的に電圧を加え
て電極対6間の分極抵抗を測定し、かつ電圧がかからな
いときは電極対6に無電解Cuめっきを析出させるため
の切換スイッチ部と、この切換スイッチ部を内蔵し、か
つ電極対6間の分極抵抗を電圧として出力させるための
電気回路が具備されている。
そして、電気回路には、上記出力電圧をデジタル信号に
変換するA/D変換部と、デジタル変換された出力電圧
の値を用いて、電極対6に電圧をかけなかったときに析
出した無電解Cuめっき成分の析出速度を算出する演算
部と、算出された析出速度を表示する表示部が接続され
ている。
このほかに、本システムは上記演算部などの各動作シー
ケンス制御を実行するためのCPU [日立製作所■製
、商品名HL−6309E]を有している。このCPU
には、時間計測用のタイマ部[日立製作所棟製、商品名
HL−IC6340]と、警報等の出力手段として機能
する接点出力部[日立製作所■製、商品名HL−632
1]と、CPUへのデータの入出力を表示するパネル入
出力部[日本電気株制、商品名pPc8279c]と、
レコーダー用信号を作るD/A変換部[マキシム■製、
商品名MT−7528]と、電極部のリレーを制御する
リレー駆動部[ジェルシステム■製、商品名SSR,A
2P/202A]と、アナログデータをデジタルに変換
してCPUに伝送するA/D変換部[マキシム■製、商
品名CICL−7109] と、コンダクタンスを測定
するコンダクタンス測定部[ナショナルコンダクタ−■
製、商品名LF−13741]などが接続されている。
次に、実施例の測定動作を第4図に従って説明する。
この測定装置では、まずタイマ部をオンにして測定を開
始すると(Sl)、めっき液中に浸した電極対6は、測
定を開始した後から6秒間は切換スイッチ部がオフであ
り(S2)、6秒間経過してから初めて切換スイッチ部
がオンになる(S3)次に、電極対6に電圧を印加した
後(S4)、分極コンダクタンス(分極抵抗値の逆数)
を測定しくS5)、この測定したアナログデータをデジ
タルに変換する(S6)。そして、この変換データをC
PUに転送し、メモリ部に格納する(S7゜8)。この
後、切換スイッチ部がオフに切換わることにより(S9
)、析出速度の測定が終了するという動作を繰り返す。
このとき電気回路によって得られる出力電圧は、次のよ
うに変化する。すなわち、両型極対6の表面にめっきを
行なって電圧を印加させると、電極対6間に分極コンダ
クタンス(抵抗)が生じる。
このとき生じた分極抵抗により」二記電圧が変化し、電
圧の変化を測定する。ここで、めっき速度は、分極コン
ダクタンスに対して、次の関係式(2)が成立している
ため、比例関係にある。
Ipl=K 、L         (2)RP ただし、 1p1はめっき速度。
Kは定数。
また、電圧は分極コンダクタンスに対して次の関係式(
3)があるため、比例関係にある。
EO=Es−Rf−1(3) RP ただし、EOは出力電圧、Rfは帰還抵抗。
RPは分極抵抗 このため、上記電圧を測定することにより、めっき速度
を測定できる。
本装置による測定結果を表2に示す。
比較例 実施例と同じめっき液に電極対を浸漬した。この電極対
としては、第3図に示すように、長方体の部月5をポリ
プロピレンにより形成した電極対8を用いた。
このめっき処理時において、めっきの析出速度を実施例
と同様に測定した。
その測定結果を、表2に併せて示す。
表2 上記実施例および比較例では、測定値の変動は、10分
間隔毎の変動値を調べた。また、析出速度は、1時間当
たりのめっき厚の変化に基づいて調べた。
表2から明らかなように、比較例では測定値の変動、お
よび測定値とCu箔の析出速度との差は、双方ともに1
日稼働しただけで±10%以上になったのに対し、実施
例では双方ともに6日連続稼働しても±10%未満にな
るという良好な結果が得られた。
また、電極対6は、その非導電面をエポキシ樹脂材で形
成したため、本装置のリサイクル使用が可能になった。
なお、前述の析出速度測定動作では、測定周期が10秒
と短く、上記電極に対する電圧の印加時間4秒、無電解
めっき処理時間6秒を交互に繰り返したことにより、リ
アルタイムに近付けることができ、しかも電極に電圧を
印加する際、電極のコンデンサ成分に対する充電時間を
なくすために、電圧を印加してから2秒経過後にコンダ
クタンスデータの読み込みを開始することができる。
この無電解めっき析出速度測定装置において、電極対の
構造および材質は、第1図〜第3図に示すように、電極
対6〜8などの種々のタイプのものが考えられたが、実
験によれば、後二者の電極対7.8よりも前者の電極対
6を用いる方が、良好な結果が得られた。すなわち、電
極対6を使用することにより、測定値とCu箔」ニとの
析出速度の差が小さくなること、および測定値の変動が
小さくなることがわかった。しかも、導電面に一定のC
uが析出した後、このCuを除去すれば再度使用するこ
とができること、つまり電極部のりすイクル使用が容易
になることがわかった。
このような電極対6と7による測定結果の差は、現時点
では不明であるが、本発明者によればおそらく電極表面
におけるめっき液の拡散状態による化学反応の差である
と考えられる。
また、電極対6と8による測定結果の差は、高温、高ア
ルカリに浸漬させると、導通面とテフロン材との密着力
が低下するためにリークが発生し、導通面とリード線の
接触部において徐々にCuが析出し、これにより測定値
とCu箔上とで析出速度の差が大きくなり、加えて測定
値の変動も大きくなるものと考えられる。
(発明の効果) 以上説明したように、請求項1の発明によれば、電極対
間の分極抵抗に基づいて非印加時の析出速度を演算・表
示する構成としたため、析出速度の測定を連続して正確
に行なうことができ、測定値と実際の析出速度との差を
従来に比べて小さくすることができる。
したがって、印刷配線板の製造で本発明装置を用いれば
、めっき厚の制御を正確に行なえるので、エツチング残
りやクラック発生をなくしスルーホール信頼性を向上さ
せることができる。
特に、請求項2の発明によれば、電極対の導電面を貴金
属、非導電面を耐アルカリ性材料でそれぞれ構成したた
め、無電解めっきが円滑に進行し、測定値の変動幅を従
来のものより小さくすることができるとともに、長期間
にわたって電極対の劣化を少なくしてリサイクル利用を
図ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第3図はそれぞれ本発明に係る電極対を示す斜
視図、第4図は本発明の析出速度測定動作を示すフロー
チャートである。 1・・・ガラス布エポキシ樹脂 2・・・Au(導電面) 3・・・エポキシ樹脂(非導電面) 6・・・電極対 の

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.互いに対向する1組の電極対と、 この電極対に周期的に電圧を印加し、印加時には電極対
    間の分極抵抗を測定し、非印加時には電極対に無電解め
    っきを析出させる切換スイッチ部と、 この切換スイッチ部を内蔵し、上記分極抵抗を電圧とし
    て出力させる電気回路と、 この電気回路からの出力電圧をデジタル信号に変換する
    A/D変換部と、 デジタル変換された前記出力電圧の値に基づいて非印加
    時に析出した無電解めっき成分の析出速度を算出する演
    算部と、 算出された析出速度を表示する表示部と、 から構成したことを特徴とする無電解めっき析出速度測
    定装置。
  2. 2.上記電極対は、導電面と非導電面が互いに表裏反対
    側に形成された電極対であり、かつ上記導電面が銅,金
    ,白金,パラジウム等の貴金属材料よりなり、非導電面
    がエポキシ樹脂,ガラス基材エポキシ樹脂等の耐アルカ
    リ性非導電材料よりなることを特徴とする請求項1記載
    の無電解めっき析出速度測定装置。
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