JPH04263090A - 金属を電着させるための装置とその装置に使用される陽極アセンブリおよび陽極 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属を電着させる技術
に関する。詳しくは、金属箔を電気鋳造するための装置
に関する。本発明は、特にプリント回路板の製造におい
て使用するための銅箔の形成に適用し得るので、以下、
特にこの適用に関連して説明する。当然ながら、本発明
は他の金属箔の電鋳および金属の電着に適用しても有益
であることは明かである。

【０００２】

【従来の技術】電着箔を形成するに際して用いられる基
本的な技術は、幾年もの間それほど変化していない。こ
の点に関して、電着銅箔の形成は、一般には、銅イオン
を含有する電解溶液中に、回転しているドラム陰極を浸
漬させることにより行われる。この電解溶液に、導電性
材料よりなる１つ以上の弓型部により形成される陽極を
浸漬して、これら電極間の間隔が規定されるようにドラ
ム陰極に隣接して配置する。電解溶液の制限電流密度よ
り低い電流密度の電流を陽極および陰極に印可すること
により、回転ドラム陰極上に銅箔が形成される。連続し
た箔の生成が可能になるように、箔がドラム陰極から連
続して取り出されので電着箔が電解溶液から連続して溶
出する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】高品質で均一な厚さの
沈着箔を形成するとき、いくつかのパラメータが重要で
あることは当業者には既知である。例えば、ドラム陰極
と陽極との間に均一で正確な間隔を維持することは箔の
製造にとって極めて重要である。この点において、陽極
と陰極との間の間隔が、部分によって異なれば、間隔が
大きい部分ほど陰極の電流密度は小さくなり、このため
この部分での金属の堆積は減少する。

【０００４】いくつかの例では、生成する箔に所望の特
性を与えるための設計的な選択として、電極間の間隙を
変動させている。例えば、Ｐａｒｔｈａｓａｒａｔｈｉ
による米国特許第４，６９２，２２１号は、電極間の間
隙が様々に異なるメッキ領域を有しており、これにより
、新たに生成される箔に樹枝状結晶が生成可能であるよ
うにした装置を開示している。同様の結果をもたらすた
めに（すなわち金属箔のもとの位置での表面処理を行う
ために）、Ｌｕｃｅ他による米国特許第４，８９８，６
４７号は、第１と第２の陽極をもち、電極間の間隔がほ
ぼ均一である装置を開示している。第１および第２陽極
が第１および第２領域を規定し、ここで第１領域より第
２領域の電流密度を大きくすると箔に突起が生成される
。これらの装置および他の電鋳装置にとって重要なこと
は、設計された電極間の間隔を均一にまた一定に維持す
る必要があるということである。

【０００５】陽極と陰極との間の間隔を均一に維持する
ことは、可溶の陽極の場合は溶解が不均一となり得るた
め、不溶の陽極の場合の方が容易である。金属箔の電鋳
には鉛の陽極が広く使用されている。鉛陽極は、一般に
「不溶」陽極とされているが、真に不溶ではなく、また
永久のものでもない。この点において、陽極に使用され
るときは陽極の表面に二酸化鉛が生成され、酸素が、鉛
の表面においてよりも酸化鉛の表面から開放される。連
続して使用すると、二酸化鉛は、ほぼ溶解して剥がれ、
陽極と陰極との間の間隔を増大させて、一定の電流密度
または全浸漬領域に対する全体的な電流を維持するため
には、電圧を大きくすることが必要となる。

【０００６】鉛陽極に関連するもう１つの問題は、通常
の寿命を終えたあとの廃棄に関するものである。鉛およ
び鉛の副産物の適切な廃棄は、時間と経費を要する工程
となっている。従って、電極間の間隙を均一に維持する
ためには、電解溶液と反応しない陽極材料を、また、好
ましくは鉛陽極に伴う廃棄問題を生じさせることもない
材料を利用することが望ましい。

【０００７】チタニウム、ステンレススチール、クロミ
ウム、コロンビウム、タンタルなどのいくつかの金属、
またはこれらの合金は、通常は電解液と反応せず、所望
のサイズとなるように安定である。しかし、これらの材
料は鉛と比べると導電性が低く、既知の陽極設計ではこ
れらの材料は役立たず、返ってこれら金属の低い導電特
性が誇張されるだけである。既知の陽極は、ほぼ平らな
または湾曲した形状をもつ細長い棒として設計される。 このような陽極が前述の金属により形成されると、該棒
の陰極に対向する表面に沿った電流分布は鉛に比較して
低下する。

【０００８】本発明は、金属の電着を行うための装置に
おいて、電極間の間隙を正確に均一に維持するという課
題を克服するため、電解溶液と反応しない大きさの安定
した金属を使用し得る陽極設計を提供し、また、このよ
うな金属の相対的に低い導電特性を克服し、これにより
電極間の間隙を極めて正確で均一にしてこれを維持する
と共に、陽極の耐用期間を向上させる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、陽極ア
センブリと、めっき表面をもつ移動陰極とを備えた、金
属を電着させるための装置が提供される。該陽極アセン
ブリと該陰極とは離れて位置しており、これらの電極間
に間隙を規定する。該陽極アセンブリは、該陰極に対向
する一定の輪郭の非導電性表面を有する陽極架台と、ほ
ぼ均一な厚さの複数の変形可能な金属陽極とを備えてい
る。該陽極は、該陽極架台の表面の輪郭にほぼ一致する
形状をもつ。この変形可能な陽極は、該陽極が該陽極架
台の該非導電性表面と接合するように変形して該表面の
一定の輪郭に一致するように、該陽極架台に固定される
。該陽極は電源に接続される。

【００１０】本発明の別の面によれば、外部めっき表面
をもち、ほぼ平行な軸の回りを回転可能であるドラム陰
極を備えた、金属箔を生成する装置が提供される。非導
電性材料によりなる半円柱表面をもつ陽極架台が、該ド
ラム陰極に対向して提供され、該架台は、該ドラム陰極
のめっき表面から離れ、これら電極間にほぼ均一な間隙
が規定されるような大きさとされる。通常は変形可能な
複数の薄いチタニウム陽極が該陽極架台の表面に取り付
けられ、陽極は陽極架台の表面の輪郭に一致する。陽極
は、それぞれ個別の電源に接続可能である。２つの陽極
の間に形成された入口ポートにより、電解液が該入口ポ
ートを通って、該ドラム陰極と陽極との間で規定された
間隙に流入する。

【００１１】本発明の別の面によれば、堆積させる金属
イオンを一定濃度含有する電解質を含むセルを備えた、
金属を電着させるための装置が提供される。陰極は少な
くとも一部が該電解質に浸漬される。非導電性表面をも
つ陽極キャリアを備えた陽極アセンブリが、該陰極に対
向して提供され、これらの間に電解液が位置される。該
陽極キャリアは該セルの少なくとも一部を形成し、貫通
して該セルへ延びる複数の穴部を有する。一方の側方に
延びるコネクタ手段をもつ、少なくとも１つの変形可能
な、ほぼ平坦な金属陽極が提供される。該コネクタ手段
は、電源に接続可能であり、該陽極キャリアの穴部と一
致しまた該穴部を貫通する大きさにされる。締付手段が
、該陽極を該キャリアに固定し、該陽極を変形させて該
陽極が該キャリアの該非導電性表面の輪郭となるように
作用する。

【００１２】本発明の別の面によれば、円柱状ドラムと
共に使用するための陽極アセンブリが提供される。該ド
ラムは、表面に金属を電着させるため、ほぼ水平な軸の
回りを回転可能である。該陽極アセンブリには、該ドラ
ムに対向する、半円柱状で非導電性の表面をもつ陽極架
台を含む。該架台は、該ドラムの下に一定の距離をあけ
て配置され、該ドラムと該非導電性表面との間に環状の
間隔を形成する大きさである。細長いほぼ長方形の複数
の陽極プレートが、該ドラムの外周の該間隙内に完全に
配置される。陽極プレートは、該ドラムの軸にほぼ平行
な長手方向に配向される。取付手段が、該陽極プレート
を該陽極架台の該非導電性表面に固定するために提供さ
れる。接続手段が該陽極プレートを電源に接続する。

【００１３】本発明の別の手段によれば、表面に金属を
電着させるための、ほぼ水平な軸の回りを回転可能な円
柱状ドラムと共に使用するための陽極が提供される。該
陽極は、ほぼ細長い薄い金属プレートであり、該ドラム
の長さに対応する長さと、該ドラムの一定の円周部に等
しい幅と、該プレートを規定された程度だけ変形可能と
する厚さとをもつ。該陽極は、側部間において該ドラム
の湾曲半径より大きい湾曲半径をもつように形成される
。該ドラムに隣接してプレートを取り付けるための複数
の取付ピンが該プレートの一方の側部から延長する。

【００１４】

【作用】本発明では、金属箔の電鋳、または現存する金
属の上に金属を電着させる際に、回転するドラムと、該
ドラムの外周に配置された陽極アセンブリとの間の間隙
が極めて正確に均一であり、長期間使用した後でも均一
さが維持される。電極間の間隙の電解質をさらに制御お
よび監視することが可能となる。

【００１５】また、陽極アセンブリは、支持体表面の形
状に一致するような大きさの変形可能な複数の薄い金属
ストリップを備えており、大きさの安定した陽極（ＤＳ
Ａ、ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｌｙ　ｓｔａｂｌｅ　ａｎ
ｏｄｅ）が提供される。

【００１６】複数の陽極は、それぞれが個別に異なった
電源に接続され得るため、陽極間における印加電圧を容
易に変更し得る。

【００１７】陽極は、大きさが安定しており、耐用期間
が長く、またメンテナンスが少なくて済む。しかも、電
解液と反応せず、鉛より環境への危害が少ない金属を利
用し得る。陽極は、チタニウムまたは他の非反応性金属
材料よりなり、電源に接続されると十分な電流密度を提
供する。

【００１８】

【実施例】図１は、本発明の１つの好適な実施態様であ
る、金属箔を電気鋳造するための電鋳装置１０を示す。 本発明は特に銅箔を形成するために適用され、ここでは
この適用に関連して述べるが、本発明は、他の金属箔を
形成するために、または現存する金属表面に金属を電着
させるためにも適用し得ることは明かであろう。

【００１９】広い意味で述べると、電鋳装置１０は、通
常は、ドラム陰極１２と、図面において１４で示される
陽極アセンブリとからなる。陽極アセンブリ１４は、陽
極架台１６と、これに固定された複数の陽極１８とを有
する。陽極アセンブリ１４はドラム陰極１２の下に配置
されており、ドラム陰極１２から一定の距離だけ離れて
位置するような寸法とされている。ここで、陽極１８は
ドラム陰極１２の回りに均一な距離だけ離れた状態で配
置されており、これらの間に環状の間隙２０が規定され
ている。陽極アセンブリ１４の最下部には、電解質供給
導管２２が配置されており、間隙２０に電解液を供給す
る。重要なことは、本発明によれば、陽極アセンブリは
電解液を間隙２０に閉じ込めるように機能し得ることで
ある。つまり、陽極アセンブリ１４は、陽極１８をドラ
ム陰極１２に隣接して支持および配置することに加えて
、本質的には電解液を保持するためのタンクである。 このため、陽極アセンブリ１４は、ドラム陰極１２の約
半分が間隙２０の電解溶液に浸漬されるような寸法とさ
れる。ハウジング２４（図１に仮想線で示す）は、ドラ
ム陰極１２、陽極アセンブリ１４、および電鋳装置１０
の他の構成要素のための取付プラットフォームとして提
供される。ハウジング２４は、電鋳装置１０により生成
される電鋳金属箔が巻き取られる巻取ローラ２６と中間
引っ張りローラ２８とを支持する。電力分配ネットワー
ク３０がハウジング２４内に納められており、後に詳述
する方法によりドラム１２と陽極アセンブリ１４とに電
源が供給される。

【００２０】ドラム陰極１２は、ほぼ円柱形状であり、
適切な従来の手段によりハウジング２４に取り付けられ
ていて、ほぼ水平な軸の回りを回転する。図示した実施
態様においては、ドラム陰極１２は軸３２の回りを回転
し、軸３２は両端部をピローブロック軸受３４（図１お
よび２に仮想線で示す）により支持されている。軸受３
４はハウジング２４の水平面に固定される。ドラム陰極
１２は、鉛、ステンレススチール、コロンビウム、タン
タル、チタニウム、またはこれらの合金を含む適切な導
電性金属または金属合金により形成され得る。本発明に
よれば、ドラム陰極１２は、好ましくは、磨かれためっ
き表面３６をもつステンレススチールよりなる。このめ
っき表面はチタニウム、クロミウム、コロンビウム、タ
ンタルまたはこれらの合金により形成され得る。ドラム
陰極１２は、当業者には既知の適切なモーター駆動装置
（図示せず）により回転され得る。ドラム陰極１２の回
転速度は、好ましくは、めっき表面３６が所望の箔厚を
得るのに十分な期間にわたって、間隙２０の電解液との
接触を維持できるような周速とする。

【００２１】ドラム陰極１２の両端部には、図７に示す
密封装置４０が配備されている。密封装置４０は、通常
は環状リング４４と４６との間に配置された密封要素４
２を有している。密封要素４２は、リング４４と４６と
の間で規定されるほぼ長方形の部分４８と、ドラム陰極
１２のめっき表面３６を越えて延びる大きさの外部延長
アーム５０とを有している。外部リング４４は従来の締
付具により内部リング４６に締め付けられ、これらの間
に密封要素４２を支持して規定する。

【００２２】次に図２を参照すると、陽極アセンブリ１
４は、上述のように、陽極架台１６と細長いほぼ長方形
の複数の陽極１８とを有している。陽極架台１６は、陰
極ドラム１２を収容し得る大きさのほぼ半円柱状のタン
クである。この点において、陽極架台１６は、本質的に
は、図面で１６Ａ、１６Ｂとして示す２つの架台部より
なる。架台部１６Ａおよび１６Ｂは、ほぼ相互に対称に
なっている。従って、以下には１つの架台部のみを詳細
に述べるが、これは他の架台部にも同等に適用される。 図２に示される陽極架台部１６Ａは、湾曲構造のプレー
ト５４とこれに固定される複数の補強リブ５６とよりな
る。プレート５４は好ましくは、ドラム陰極１２のめっ
き表面３６の湾曲半径に一致する。リブ５６はプレート
５４から外側に放射状に延びており、また架台部１６Ａ
の端部から端部まで縦方向に延びている。プレート５４
は上縁部６０と下縁部６２とを有している。ほぼ長方形
の樋部６４（特に図１２に示す）がプレート５４の上縁
部６０近くから外側に延びている。樋部６４はプレート
５４に固定されて、陽極架台１６の一方の端部から他方
の端部へと延びている。樋部６４は、上縁部６０よりあ
ふれ出る間隙２０からの電解液を回収する大きさとされ
る。樋部６４は、あふれ出る電解液を回収するための電
解液貯蔵部（図示せず）に接続可能なドレインポート６
６を有している。陽極架台プレート５４の下縁部６２は
、該下縁部に固定された複数の構造部材よりなる取付構
造６８を有する。取付構造６８は、陽極架台１６を電解
質供給導管２２に接続させる際に使用する取付パッド７
０を有している。タンクとして完成させるために、陽極
プレート５４の両端部が、特に図７に示すように、ほぼ
垂直な端部プレート７２に固定される。図７に示すよう
に、端部プレート７２に接着する部分である湾曲架台プ
レート５４の端部は、凹部７４を有しており、ドラム陰
極１２の各端部に取り付けられた密封要素４２を収容す
る。陽極架台部１６Ａ、１６Ｂのプレート５４と端部プ
レート７２とによって半円柱状のタンクが形成され、こ
れは上述のようにドラム陰極１２を内部に収容する大き
さである。この点において、湾曲プレート５４と端部プ
レート７２とにより形成されるタンクは、ドラム陰極１
２の軸に対してほぼ対称である。

【００２３】本発明によれば、湾曲架台プレート５４は
複数の細長いスロット７６（特に図８に示す）を有して
おり、スロット７６は、プレート５４の一方の端部から
他方の端部にまでほぼ延びている。スロット７６は陽極
１８を陽極架台１６へ取り付けるために設けられており
、プレート５４内をドラム陰極１２の軸に対してほぼ平
行に延びている。この点において、スロット７６は互い
に平行であり、好ましくは、架台プレート５４の上縁部
６０と下縁部６２との間で、間隔が等しくされる。

【００２４】上述の陽極架台１６を形成する構成要素は
、好ましくは金属により形成され、また好ましくは締め
付けられて一体構造とされる。図示した実施態様では、
各構成要素は熱間圧延鋼製プレートにより形成され、従
来の溶接方法により溶接して一体化されている。

【００２５】本発明によれば、金属陽極架台構造の外側
表面全体が、硬質の導電性材料による層８０により覆わ
れている。図示した実施態様では、層８０は厚さが１／
８インチから３／１６インチの間で変化する半硬質（硬
度９０−９７デュロメーター）のゴムよりなる。ゴム塗
膜の目的は鋼製架台の溶接部を酸性の電解溶液から保護
するためであることは明かであろう。

【００２６】重要なことは、陽極架台１６の内部の凹部
側、すなわち陽極架台１６のドラム陰極１２に対向する
側の層８０は、好ましくは機械加工された陽極１８を取
り付けるための滑らかな円柱状の取付表面８２である。 この点において、陽極架台１６の内側の層８０は、好ま
しくはドラム陰極１２の軸の回りを回転する切削具（図
示せず）により機械加工されて、可能な限り正確で精密
な円柱状の取付表面８２を提供する。このような方法で
取付表面８２を機械加工することにより、取付表面８２
とドラム陰極１２のメッキ表面３６との間に規定される
環状間隙はきわめて正確に、しかも均一となる。

【００２７】細長くほぼ長方形の複数の陽極１８が陽極
架台１６に取り付けられている。図８〜１０に示すよう
に、陽極１８は、ほぼ一致した間隔をあけられた複数の
取付ピン９２を一方の側部に固定してもつ陽極プレート
９０からなる。取付ピン９２はプレート９０上にこれに
沿って整列した状態で配置されており、陽極架台１６の
スロット７６内に収容される。

【００２８】陽極プレート９０は基本的には、図３およ
び４に示すような直線の端部９６と横方向の側縁部９８
とを有する導電性材料の薄い長方形プレートである。図
示した実施例では、陽極プレート９０は突合せライン１
０４に沿って当接する２つの整合した陽極部１００、１
０２により形成される。陽極プレート９０は好ましくは
１つの連続体として形成されるが、図示されるように分
割して形成され、これにより装置１０およびプレート９
０自体のサイズにより、形成、塗膜または組立が容易に
なる。陽極プレート９０は鉛またはその合金などの当業
者には既知の適切な導電性金属により形成され得るが、
好ましくは、電解液中にて大きさが正確で安定し、また
鉛または鉛合金材料に伴う環境問題を生じさせないよう
な金属により形成される。この点において、陽極９０は
チタニウム、クロミウム、コロンビウム、タンタル、プ
ラチナ、ステンレススチール、またはこれらの合金によ
り形成され得る。

【００２９】本発明によれば、陽極プレート９０は横方
向の側部間において僅かに湾曲した輪郭をもつ。この点
において、陽極プレート９０の側部間の湾曲半径は、陽
極架台１６の取付表面８２の湾曲半径より僅かに大きい
。つまり、陽極プレート９０を取付表面８２上に長手方
向に沿って陽極プレート９０がその軸にほぼ平行に延び
るように配置すると、陽極プレート９０は図５Ａに示す
ように取付表面８２上に両側縁部９８を支柱として横た
わる。図５Ａにおいて、陽極プレート９０と表面８２と
の湾曲半径の相違は明確化のために誇張されている。 陽極プレート９０は均一な一定の厚さをもつ。この点に
おいて、陽極プレート９０の湾曲半径とその厚さは、一
般には、プレート９０を形成している材料の物理特性に
関係する。１つの好適な実施例についての以下のさらな
る説明により、陽極プレート９０の厚さは好ましくは、
取付ピン９２の軸に沿って力が負荷されるとき、陽極プ
レート９０が限定された程度だけ変形可能であるような
厚さであることは明かであろう。

【００３０】取付ピン９２はほぼ円柱形状であり、陽極
プレート９０の凸部側に固定されていて、該陽極プレー
ト９０にほぼ垂直な方向に延びている。取付ピン９２は
適切な導電性材料により形成されており、相互に通電し
得る方法で陽極プレート９０に固定されている。図示し
た実施態様においては、取付ピンは陽極プレート９０を
形成している材料と同じ金属材料、すなわちチタニウム
により形成され、これに溶接されている。取付ピン９２
は陽極架台１６のスロット７６を貫通するような大きさ
とされている。取付ピンの自由端部９２はネジ切り部１
０６を備えている。

【００３１】次に図６および図８〜１０を参照すると、
各陽極１８には導電性材料により形成される接合バー１
１０が接続されており、陽極１８を電源に接続する。接
合バー１１０は好ましくは銅またはその合金により形成
される。接合バー１１０は陽極１８に固定され、また陽
極架台１６のスロット７６内に収容されるような大きさ
とされている。この点において、接合バー１１０は、第
１端部１１２および第２端部１１４をもつ断面がほぼ長
方形の細長いバーである。端部１１２は陽極プレートの
凸部側および第２端部１１４と導電接触するように形成
される。陽極プレート９０と接合バー１１０との間の良
好な電気接触が促進されるように、接触バーの端部１１
２は、好ましくは、陽極プレート９０が陽極架台１６に
取り付けられるときに陽極プレート９０の湾曲半径と同
じ湾曲半径をもつように形成される。つまり、端部１１
２は、通常は、取付表面８２の湾曲半径に等しい湾曲半
径をもつ。陽極プレート９０と接合バー１１０との間の
電気接続を高めるために、接合バー１１０の端部１１２
または陽極プレート９０の凸部表面が、金、銀、または
プラチナでめっきされる。接合バー１１０は複数の穴部
１１６を有しており、これらは接合バー１１０に沿って
陽極１８上の取付ピン９２と一致して配置される。穴部
１１６は内部に取付ピンを収容し得るような大きさであ
り、このため、穴部１１６は端部１１２に沿って円錐型
に広がり、図６および７に示すように、取付ピン９２が
陽極プレート９０に接合される溶接部を収容可能にされ
ている。接合バー１１０は、図７に示すように、従来の
ワッシャおよびネジ切り締付具により陽極１８に接続さ
れている。

【００３２】接合バー１１０は、図１０に示すように接
合バー１１０の端部１１４に固定された１つ以上の電気
ケーブル１１８により電源に接続されている。電気ケー
ブル１１８は取付突出部１２０を備えており、該取付突
出部１２０を貫通してネジ切り穴部１２２に延びる従来
通りにネジ切りされた締付具により接合バー１１０に固
定されている。１つ以上の電気ケーブル１２０は、図６
に示すように接合バー１１０に沿って配置される。１つ
以上の電気ケーブル１１８が接合バー１１０に取り付け
られるとき、このようなケーブル１１８は、好ましくは
接合バー１１０に沿って間隔をあけて配置され、陽極プ
レート９０に電流を均一に均等に分配する。電気ケーブ
ル１１８は、図１に示す電力分配ネットワーク３０から
電力を接合バー１１０に供給する。

【００３３】図示した実施態様では、電力分配ネットワ
ーク３０は複数のメインバスバー１２４よりなる格子状
の装置であり、メインバスバー１２４はこれらの間を延
びるるバスバークロス部材１２６により接続されている
。メインバスバー１２４の上端部はＵ形状のバスバーコ
ネクタ１２８に接続されており、コネクタ１２８は電源
（図示せず）に接続されている。電力分配ネットワーク
３０の配列は、本質的には、それ自体は本発明にとって
は重要ではなく、ネットワーク３０は装置１０の電力お
よび分配の必要条件を満たす十分な電流供給容量をもつ
ものであることのみが重要である。

【００３４】陽極１８および接合バー１１０は、特に図
６および７に示すように、１つ以上のクランプ１３０お
よびスペーサ１３２により陽極架台１６に固定されてい
る。陽極架台１６を覆う材料により形成される一段高く
されたパッド１３４が陽極架台１６のスロット７６の両
側に沿って形成されている。各スペーサ１３２はパッド
１３４に対向して配置されるような大きさの薄いほぼ平
らな金属プレートであり、架台１６のスロット７６に一
致する大きさの細長い開口部１３６を有している。図示
した実施態様では、クランプ１３０はほぼＵ形状であり
、１つ以上の取付ピン９２を貫通させる１つ以上の穴部
１３８を有しており、いくつかの異なる長さで使用され
る。取付ピン９２のネジ切り部１０６には、従来のネジ
切り締付具およびワッシャが取り付けられており、図９
に示すように陽極１８を陽極架台１６に固定する。この
点において、陽極プレート９０の湾曲半径は取付表面８
２の湾曲半径より大きいため、取付ピン９２のネジ切り
部１０６に締付具を締め付けると陽極プレート９０が変
形して、取付表面８２の輪郭にほぼ一致する。陽極プレ
ート９０と取付表面８２との間の液体密封を確実にする
ために、プレート９０の下面には好ましくは密封材料の
塗膜が形成される。図示した実施態様では、純シリコン
接着剤の均一な薄層（約１／３２インチ）が使用される
。

【００３５】重要なことは、陽極プレート９０は、それ
ぞれ一定の均一な厚さをもつため、取付表面８２に取り
付けられると、陽極１８はドラム陰極１２のめっき表面
３６と共に既知の大きさのきわめて正確な電極間環状間
隙２０を規定することである。本発明によれば、陽極１
８は好ましくは実質的には陽極架台１６の取付表面８２
を覆う大きさとされる。重要なことは、隣接した陽極プ
レート９０の横方向側部９８同士は、近接しているが互
いに接着していないことである。この点において、図２
および図６に示すように、隣接した陽極プレート９０の
横方向側部９８の間には小さな間隙１４２が規定される
。上述のように、陽極架台１６のスロット７６は、ドラ
ム陰極１２の軸に整合されて平行に延びている。この結
果、陽極プレート９０はドラム陰極１２の軸にほぼ平行
になっている。

【００３６】次に図１１を参照して、電解質供給導管２
２について述べる。導管２２は通常はダクトアセンブリ
１４６およびノズル１４８よりなる。ノズル１４８は、
陽極架台部１６Ａ、１６Ｂの下縁部６２の間に配置され
た隣合った傾斜プレート１５０、１５２を有する。プレ
ート１５０、１５２は好ましくはチタニウムなどの非侵
食性材料により形成される。プレート１５０、１５２は
、上端部で間隙２０と連通する入口ポート１５６をもつ
くさび形状の穴部１５４を規定する。入口ポート１５６
はドラム陰極１２のほぼ全長にわたって延びる。ダクト
アセンブリ１４６は、通常はダクト１５８よりなる。 ダクト１５８は、断面が長方形で取付フランジ１６０、
１６２の間に延びている。一対の補強プレート１６４、
１６６がダクト１５８に沿って配置されており、ダクト
１５８を構造的に支持している。第１取付フランジ１６
０は従来の締付具により陽極架台１６のパッド７０に締
め付けられている。第２取付フランジ１６２は電解液供
給パイプ（図１１に仮想線で示す）に接続され、該パイ
プは電解液貯蔵部と電解液を環状間隙２０に吸入し得る
ポンプ（図示せず）に接続可能である。

【００３７】次に装置１０の操作に関して、各陽極１８
は電力分配ネットワーク３０を介して電源に接続される
。当業者に既知の適切な電源が使用され得る。上述のよ
うに、図示した実施態様では、陽極１８は導電性が比較
的低いチタニウムにより形成されるが、この問題は、複
数の間隔をあけた電気接続を表面にもつ薄いプレートを
提供する本発明により解決する。陽極上に多数の電気接
続を設けると、プレートに沿って十分な電力分配が提供
されるため、チタニウムの本来の低い電気特性が克服さ
れる。同時に、チタニウムの非反応特性により陽極１８
の大きさが安定すること、および機械加工された円柱状
表面に取り付けられることにより陽極プレート９０がド
ラム陰極１２の回りに正確に位置決めされることにより
、電極間の均一な間隙２０が提供され、この均一性は長
期にわたる使用の後でも維持される。

【００３８】装置１０が動作している間、電解液は貯蔵
部（図示せず）から、陽極１８と制御された速度で回転
しているドラム陰極１２との間の電極間の間隙２０へ連
続的に吸入される。陽極１８へ電流を印可すると、電解
質からの金属がドラム陰極１２のめっき表面３６に堆積
する。電解溶液は電解質供給導管２２から間隙２０へ吸
入され、陽極架台１６の上縁部６０をあふれ出ると、樋
部６４により回収される。形成された金属箔は、当業者
には既知の適切な方法によりドラム陰極１２から取り出
される。例えば、処理された箔をドラム陰極から剥すた
めにナイフブレード（図示せず）が使用され、これが巻
取ロール２６に巻き取られる。

【００３９】重要なことは、装置１０は、箔形成に影響
を及ぼすパラメータの監視および制御がこれまで以上に
可能であることである。間隙２０は基本的には陽極１８
、めっき表面３２、ドラム陰極１２、およびドラム陰極
１２の端部に配備された密封要素４２により規定される
。この点において、一定の識別可能な既知容積の間隙が
規定される。電解液の濃度および電解液が間隙２０を通
過する流量を監視することにより、箔の生成が最適化さ
れるように箔形成工程を監視および制御することが可能
である。特に、既知のイオン濃度をもつ電解液の一定の
流速は、陽極１８とドラム陰極１２の回転において確立
された電流レベルに関連して確立され得る。

【００４０】本発明は共通の電源により充電される複数
の陽極をもつものとして述べられているが、各陽極を個
別の電源に接続してドラム陰極１２の通路に沿って様々
な異なる電流密度を確立し得る。例えば選択的にいくつ
かの陽極のベース電流密度を制限電流密度より低くして
、めっき表面３６に均一な厚さをもつ比較的滑らかな金
属堆積を形成し、他の方向（ドラム陰極１２の方向）に
それに続く陽極には、制限電流密度より大きい第２電流
密度を生じさせる別の電源により第２電流を印可して、
銅箔上に突起または樹枝性結晶を形成させ得る。このよ
うに、本発明による装置は、金属箔の形成に影響を及ぼ
すパラメータの監視および制御を向上させるのみでなく
、このような箔の処理においても柔軟性を提供する。

【００４１】本発明は金属箔の電鋳に関連して述べたが
、本発明により開示される陽極構造は、現存する金属箔
での処理、すなわちその上に金属層を堆積させる場合に
も適用可能であることも明かである。

【００４２】従って、本発明は好適な実施態様に関連し
て述べたが、本明細書を読み理解すれば他の者にも修正
および変更は可能である。このような修正および変更は
すべて、クレームされた特許またはその均等物の範囲内
である限り包含されるものとされる。

【００４３】

【発明の効果】本発明の装置は、このように、電極間の
間隙を正確に、且つ均一に維持し得る。従って、陽極は
、電解溶液と反応しない大きさの安定した金属を使用し
得て、陽極の態様期間を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１つの好適な実施態様を示す、電鋳銅
箔のための装置の部分断面端面図である。

【図２】本発明の別の面を示す陰極−陽極セルの、図１
に示す装置の部分拡大断面図である。

【図３】図１に示す装置に使用される陽極切片の拡大平
面図である。

【図４】図に示す装置で使用される陽極プレートを形成
する２つの陽極切片の平面図である。

【図５】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ陽極切片を図
１の装置に取り付ける方法を誇張して示した断面図であ
る。

【図６】図２の６−６線に沿った側面図である。

【図７】図２の７−７線に沿った拡大断面図である。

【図８】陽極切片を装置に取り付ける方法を示す拡大断
面図である。

【図９】陽極切片を装置に取り付ける方法を示す拡大断
面図である。

【図１０】陽極切片に取り付けられる電気コネクタの拡
大断面図である。

【図１１】電解質供給導管を示す拡大断面図である。

【図１２】電解溶液のオーバーフロートラフの拡大断面
図である。

【符号の説明】

１０　　電鋳装置 １２　　ドラム陰極 １４　　陽極アセンブリ １６　　陽極架台 １８　　陽極 ２０　　間隙 ２２　　電解質供給導管 ３０　　電力分配ネットワーク ３２　　軸 ３６　　めっき表面 ４０　　密封装置

Claims (36)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　金属箔を生成させて該金属を電着する
   ための装置であり、電解溶液を保持するための半円柱状
   内周面をもつタンク手段と、該タンク手段の該内周面に
   取り付けられた非導電性ライニングと、めっき表面を有
   しており、該めっき表面と該タンク手段とのライニング
   との間にほぼ均一な間隙を規定するように該タンク手段
   内に取り付けられた陰極ドラムと、該タンク手段の非導
   電性ライニング上に該ライニングの輪郭に一致するよう
   に、またそれぞれが該陰極ドラムから均一な距離だけ離
   れるように配置されており、該陰極ドラムの外周の該間
   隙内で該タンク手段に取り付けられている、変形可能な
   複数の金属陽極と、該陽極のそれぞれを、１つのまたは
   それ以上の個別の電源に接続する手段と、電解溶液を該
   間隙に導入する手段と、を備えた装置。
2. 【請求項２】　　前記陽極が、前記ドラムにほぼ平行に
   延びる、細長くてほぼ長方形の金属のプレートである、
   請求項１に記載の装置。
3. 【請求項３】　　前記陽極が、前記ライニングの長手方
   向に沿ったいくつかの地点で電源に接続可能である、請
   求項２に記載の装置。
4. 【請求項４】　　前記陽極が、前記プレートの一方の端
   部から延びる取付手段を有しており、前記タンク手段が
   、前記取付手段を収容する大きさの１つ以上の貫通穴を
   有する湾曲プレートを備えている、請求項２に記載の装
   置。
5. 【請求項５】　　前記取付手段が、前記陽極プレートに
   固定されたピンである、請求項４に記載の装置。
6. 【請求項６】　　前記陽極が、側部間における湾曲半径
   が前記タンク手段の前記内周面の半径よりも大きい、細
   長くてほぼ長方形の金属プレートである、請求項１に記
   載の装置。
7. 【請求項７】　　前記陽極が、前記プレートの一方の端
   部から延びる複数の取付ピンを有しており、前記タンク
   手段が、該取付ピンを収容する大きさの少なくとも１つ
   の貫通穴を有する湾曲プレートを備えている、請求項６
   に記載の装置。
8. 【請求項８】　　前記間隙からの過剰の電解液を収容し
   得るように該間隙の両端部に配置された容器手段をさら
   に備えた、請求項１に記載の装置。
9. 【請求項９】　　金属箔を生成して該金属を電着するた
   めの装置であり、外側にめっき表面を有しており、ほぼ
   水平な軸の回りに回転可能になっている陰極ドラムと、
   該陰極ドラムとの間にほぼ均一な間隙を規定するような
   大きさとなるように該陰極ドラムのめっき表面から間隔
   をあけて該陰極ドラムに対向して配置されており、非導
   電性材料よりなる半円柱状表面をもつ陽極架台と、該陽
   極架台の該半円柱状表面に、該表面の輪郭に一致するよ
   うに取り付けられており、それぞれが１つまたはそれ以
   上の個別の電源に接続可能である、変形可能な薄い複数
   の陽極と、２つの陽極の間に形成される入口ポートと、
   該入口ポートを通って電解液を該間隙に流入させる手段
   と、を備えた装置。
10. 【請求項１０】　　前記陽極のいくつかの部分が前記陽
    極架台を貫通し、その部分が前記電源に接続可能である
    、請求項９に記載の装置。
11. 【請求項１１】　　前記陽極架台が、非導電性材料の塗
    膜が設けられた湾曲する金属プレートを備えており、ま
    た、前記陽極が該陽極架台を貫通する取付ピンを有する
    、請求項１０に記載の装置。
12. 【請求項１２】　　前記間隙からあふれ出る過剰の電解
    液を収容する手段をさらに備えた、請求項９に記載の装
    置。
13. 【請求項１３】　　前記陽極が、前記ドラムにほぼ平行
    に長手方向に延びるほぼ細長い薄いプレートであり、該
    プレートのそれぞれが該プレートの長手方向に沿ったい
    くつかの地点で電源に接続可能である、請求項９に記載
    の装置。
14. 【請求項１４】　　前記プレートが、側部間において前
    記陽極架台の半円柱の湾曲半径より大きい湾曲半径を有
    する、請求項１３に記載の装置。
15. 【請求項１５】　　前記陽極架台が、外部がほぼ均一な
    非導電性ライニングで覆われて半円柱形状に形成された
    、ほぼ平坦な金属プレートである、請求項９に記載の装
    置。
16. 【請求項１６】　　金属を電着させるための装置であり
    、陽極と、めっき表面をもつ移動陰極とを備え、該陽極
    と該陰極とは離れて位置してこれらの間に間隙を限定し
    ており、該陽極は、該陰極に対向する一定の輪郭の非導
    電性表面を有する陽極架台と、該陽極架台の表面の該輪
    郭にほぼ一致する形状を有するほぼ均一な厚さの複数の
    変形可能な金属要素と、該金属要素を電源に接続する手
    段と、該金属要素を該非導電性表面の一定の輪郭に一致
    するように接続して該金属要素を該陽極架台に固定する
    固定手段と、を備えている、装置。
17. 【請求項１７】　　前記陰極が、ほぼ水平な軸の回りに
    回転可能な円柱状のドラムであり、前記陽極架台が、該
    陰極にほぼ一致する半円柱形状であり、さらに、前記金
    属要素が、該陰極の軸にほぼ平行になった細長いほぼ長
    方形のストリップである、請求項１６に記載の装置。
18. 【請求項１８】　　前記金属要素を前記架台に固定する
    固定手段が、該金属要素の一方の側部から該架台を貫通
    して延びるネジ切りされたロッドを備えている、請求項
    １７に記載の装置。
19. 【請求項１９】　　前記陽極架台が、外部をほぼ均一な
    非導電性ライニングにより覆われている半円柱形状に形
    成された、ほぼ平坦な金属プレートである、請求項１６
    に記載の装置。
20. 【請求項２０】　　前記金属要素が、チタニウム、プラ
    チナ、クロミウム、タンタル、コロンビウム、ステンレ
    ススチール、またはこれらの合金よりなるグループの１
    つである金属により形成されており、一方の側部に延び
    る１つ以上の取付ピンを有し、さらに、前記陽極架台が
    、該取付ピンを収容する大きさの複数の貫通穴を有する
    、請求項１６に記載の装置。
21. 【請求項２１】　　金属を電着させるための装置であり
    、堆積させる金属イオンを一定濃度含有する電解質を含
    むセルと、少なくとも一部が該電解質に浸漬される陰極
    と、陽極と、を有しており、該陽極が、該陰極および該
    電解液に対向しており、該セルの少なくとも一部を形成
    するように貫通して該セルへ延びる複数の穴部を有する
    、非導電性表面の陽極キャリアと、電源に接続可能であ
    って、該穴部と一致して該穴部を挿通する大きさになっ
    た、一方の側方に延びるコネクタ手段を有する、少なく
    とも１つの変形可能な、ほぼ平坦な金属陽極と、該金属
    陽極を該陽極キャリアに固定し、該金属陽極を変形させ
    て該金属陽極が該非導電性表面の輪郭となるようにする
    締付手段と、を有する、装置。
22. 【請求項２２】　　前記陰極が、ほぼ平行な軸の回りに
    回転可能なドラムであり、前記陽極キャリアが半円柱状
    のタンクであり、該ドラムと該タンクがこれらの間に環
    状の間隙を規定する、請求項２１に記載の装置。
23. 【請求項２３】　　加圧下の電解液を前記間隙に導入す
    る手段をさらに有する、請求項２２に記載の装置。
24. 【請求項２４】　　前記電解液を前記間隙内に封じ込め
    る手段をさらに有する、請求項２３に記載の装置。
25. 【請求項２５】　　前記封じ込める手段が、前記ドラム
    の両端部の環状シールを有しており、該シールは前記陽
    極キャリアと密封状態で係合している、請求項２４に記
    載の装置。
26. 【請求項２６】　　前記金属陽極が、チタニウム、プラ
    チナ、クロミウム、タンタル、コロンビウム、ステンレ
    ススチール、またはこれらの合金よりなるグループの１
    つである金属により形成されている、請求項２１に記載
    の装置。
27. 【請求項２７】　　前記コネクタ手段が前記金属陽極に
    固定されたピンであり、該ピンは前記陽極キャリアの前
    記穴部を貫通する、請求項２１に記載の装置。
28. 【請求項２８】　　表面に金属を電着させるための、ほ
    ぼ水平な軸の回りを回転可能な円柱状ドラムと共に使用
    するための陽極アセンブリであり、該ドラムに対向する
    半円柱状で非導電性の表面を有しており、該ドラムと該
    非導電性表面との間に環状の間隔を形成するように該ド
    ラムの下に一定の距離を開けて配置された陽極架台と、
    該ドラムの外周の該間隙内に完全に配置されており、該
    ドラムの軸にほぼ平行な長手方向に配向された、細長い
    ほぼ長方形の複数の陽極プレートと、該陽極プレートを
    該陽極架台の該非導電性表面に固定するための取付手段
    と、該陽極プレートを電源に接続するための接続手段と
    、を備えた陽極アセンブリ。
29. 【請求項２９】　　前記陽極プレートが、通常は前記ド
    ラムの長さに等しい長さと、該陽極プレートが僅かに変
    形され得るような一定の厚さ、および側部間において前
    記非導電性表面の湾曲半径より僅かに大きい湾曲半径を
    有しており、また、前記接続手段が、該非導電性表面の
    湾曲に一致させるように該陽極プレートを変形させる、
    請求項２８に記載の陽極アセンブリ。
30. 【請求項３０】　　前記取付手段が、前記陽極プレート
    から前記非導電性表面を通って延びる１つ以上のピンを
    有しており、前記接続手段が、該陽極プレートを該非導
    電性表面と接合させて該プレートを該表面に一致させる
    ように作用する、請求項２９に記載の陽極アセンブリ。
31. 【請求項３１】　　前記陽極架台が、前記間隙と交差す
    るように該架台を貫通して延びる複数の穴部を有してお
    り、前記陽極プレートが、一方の側方に延長するように
    、該穴部を貫通する大きさであって該穴部と一致して配
    置された複数の取付ピンを有し、前記取付手段が、電解
    液を前記間隙に保持するように、密封可能な方法で該陽
    極プレートを前記非導電性表面に取り付ける、請求項２
    ８に記載の陽極アセンブリ。
32. 【請求項３２】　　前記取付ピンが電源に接続可能であ
    る、請求項３１に記載の陽極アセンブリ。
33. 【請求項３３】　　前記陽極プレートが、側部有間にお
    いて、前記陽極架台の前記非導電性表面の湾曲半径より
    大きい湾曲半径と、該プレートを規定された程度だけ変
    形可能とする厚さとを有しており、前記取付手段が、該
    陽極プレートを変形させて該プレートを前記非導電性表
    面の湾曲半径とする、請求項２８に記載の陽極アセンブ
    リ。
34. 【請求項３４】　　前記取付手段が、前記陽極プレート
    から前記非導電性表面を通って延びる１つ以上のピンを
    有しており、前記接続手段が、該陽極プレートを該非導
    電性表面と接合させて該プレートを該表面と一致させる
    ように作用する、請求項３３に記載の陽極アセンブリ。
35. 【請求項３５】　　表面に金属を電着させるための、ほ
    ぼ水平な軸の回りに回転可能な円柱状ドラムと共に使用
    するための陽極であり、該ドラムの長さに対応する長さ
    と、該ドラムの一定の円周部に等しい幅と、該プレート
    を規定された程度だけ変形可能とする厚さとを有してお
    り、側部間において該ドラムの湾曲半径より大きい湾曲
    半径を有するように形成された、ほぼ細長い薄い金属プ
    レートと、該金属プレートの一方の側部から延びる複数
    の取付ピンと、を備えた陽極。
36. 【請求項３６】　　前記金属プレートが、チタニウム、
    プラチナ、クロミウム、タンタル、コロンビウム、ステ
    ンレススチール、またはこれらの合金よりなるグループ
    の１つである金属により形成される、請求項３５に記載
    の陽極。