JPH0573840B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、金属材料等への電気メツキをするに
際し、部分的な電流密度の集中現象に起因するメ
ツキ厚さの不均一を解消し、メツキ面全体におい
て均一厚さのメツキを可能にすると共に、気泡の
停滞に起因するメツキ不良の発生を防止できる改
良された電気メツキ法に関するものである。

［従来の技術と問題点］ 例えば第１９図に示すようにメツキ槽３のメツ
キ液４中にメツキすべき材料である陽極２と当該
メツキ材料がメツキされる被メツキ材１である陰
極とを配置し、被メツキ材１を第２０図に示すよ
うに一定方向（この場合図中矢印方向）に移動せ
しめつつ電極間に電流を流していわゆる電気メツ
キを行なつた場合、電流密度の相違から被メツキ
材１のメツキ端部のメツキ厚さが他のメツキ面よ
り異常に厚くなる現象がみられ、そのことについ
ては当業者間において従来から問題視されてき
た。

第２３図はそのようなメツキ結果の一例を示す
ものであつて、厚さ0.5mm、幅70mmの銅条のＡ，
Ｂ両面にニツケルを全面メツキした場合の、銅条
の幅方向におけるメツキ厚さの分布を示したもの
である。両面ともに幅方向の端部側では異常に厚
いメツキが形成される様子がわかる。

また、第２４図は、第２３図同様の幅70mmの銅
条に両側に厚さ0.04mmのプラスチツクテープを、
それぞれ端部より15mm幅のところまで貼り付けて
マスキングし、幅方向内側に40mm幅の露出メツキ
面を形成し、幅40mmのいわゆるストライプメツキ
を行なつた結果における、Ａ，Ｂ両面のメツキ厚
分布を示す線図である。この場合も、マスキング
の有無にほとんど関係なく、端部となるメツキ境
界部（マスキングテープにより区切られた部分）
近傍ではメツキ厚さが極端に厚くなつている様子
がわかる。

上記のようなメツキ端部あるいはマスキング境
界部近傍での極端なメツキ厚さの増大を防止しよ
うとする目的で、メツキする際に、第２１図ある
いは第２２図に示すように電流に対する遮へい体
５１，５１を配置し、それぞれ幅ｄだけ電気的に
目隠し遮へいをして端部近傍における電流密度の
集中を防止しようとする試みもなされているが、
期待するほどの効果はみられない。

すなわち、第２５図は、上記目隠し遮へいをし
た例におけるメツキ厚分布を示したものである。
前記同様に、0.5mm厚、幅70mmの銅条を用い、こ
れに厚さ４mmの絶縁体を、第２５図イに実寸法を
もつて示したような位置に配置し、電気的遮へい
を行なつたが、遮へいのないものと比べて余り有
意差がないばかりか、メツキ面そのもの凹陥部が
生じたり厚さ分布に大きな乱れを生ずる結果とな
つたりしており、決して好ましい結果と言い得る
ものではない。

上記は、一例として、銅条にニツケルをメツキ
する場合を例示したものであるが、上記の傾向
は、メツキ材や被メツキ材が異なつても、また被
メツキ材が短尺物であつても結果において大差の
ない傾向を有することが知られており、これの解
決は当業界の年来の課題とされてきたものであつ
た。

ところで、近年エレクトロニクス分野へのメツ
キ材の進出はめざましく、高精度かつ高品質のメ
ツキ材に対する要請はとみにきびしさを増しつつ
あり、メツキ材のメツキ厚さが全面的に均一で高
品質の材料が強く求められるようになりつつあ
る。

［発明の目的］ 本発明は、上記のような実情にかんがみてなさ
れたものでありメツキ面の中央部分からメツキ境
界部分にまできわめて均一な厚さを有するメツキ
層を高品質に形成せしめることを可能とする均一
電気メツキ法を提供しようとするものである。

［発明の概要］ すなわち、本発明の要旨とするところは、メツ
キ槽中に被メツキ材である陰極と陽極をそれぞれ
間隔をおいて向い合わせた状態に垂直に配置し、
且つ、前記被メツキ材である陰極のメツキ面の境
界部より陽極側に向つて伸び、それによりメツキ
面を区画する電気絶縁材よりなる仕切り壁面を配
置しておいてメツキする方法であつて、前記仕切
り壁面が被メツキ材である陰極のメツキ面の境界
部より陽極側に向つて上向きに10゜以下の傾斜角
をもつて傾斜していることを特徴とする均一電気
メツキ法にあり、この仕切り壁面が電流密度のメ
ツキ面近傍における均一化に大きく寄与し、きわ
めて均一な厚さのメツキを可能とすると共に、若
干の傾斜を有することにより、気泡の停滞に起因
するメツキ不良の発生を防止し高品質のメツキを
実施可能としたものである。

［実施例］ 以下に本発明を参考例および実施例に基いて順
次詳細に説明する。

第１図は本発明の参考例を示す説明図であり、
被メツキ材１の両端部には、絶縁材よりなる電流
遮へい体５が配置され、当該電流遮へい体５の被
メツキ材１側は陽極２に向つて伸び、メツキ面を
区画する仕切り壁面５ａとして形成されている。

第１４図は、第１図の構成により、すでに先に
示した従来例によつて行なつたと同じ0.5mm厚で
幅70mmの銅条にＡ，Ｂ両面への全面ニツケルメツ
キを行ない、そのメツキ厚さ分布を測定した結果
を示す線図である。上記の電流遮へい体５の構成
は、第１４図ａにその実寸法を示したように、絶
縁体よりなる遮へい体５の厚さ10mm、メツキ面よ
り伸びる仕切り壁面５ａの長さｈ＝30mmであつ
た。

第１４図より一見明白な通り、この参考例によ
ればメツキ厚さは、Ａ，Ｂ両面ともに中央近傍か
ら端部まできわめて均一なメツキ厚さを形成して
いることが端的にわかるであろう。

第２図は、本発明の他の参考例を示す説明図で
ある。第１図と相違するところは、遮へい体５が
被メツキ材１に直接接触しておらず、凹所５ｂに
より離間されていることである。しかし、この場
合遮へい体５の仕切り壁面５ａは第２図の円内拡
大図である第３図に示すように、被メツキ材１の
メツキ端部と仕切り壁面５ａとを結ぶ位置がほぼ
同一仮想線上（勿論厳密に同一線上というのでは
なく１mm程度の誤差はあつてもよい。）にあるよ
うに構成されている。このような同一仮想線上に
あるように配置することが、メツキ特性上大切な
ことといえるのである。

第２図のように凹所５ｂを介して遮へい体５を
配置するのは、とくに被メツキ材１がリードフレ
ーム材のような長尺帯状体であつて、これをメツ
キ槽中に連続走行移動せしめつつメツキする場合
にとくに有効な方法である。

また、第４図は、電流遮へい体５の厚さを極端
に厚くした本発明の他の参考例を示すものである
が、仕切り壁面５ａの配置さえ適切であれば、遮
へい体５の厚さはほとんど関係のないものであ
り、むしろ問題とされるべきは仕切り壁面の長さ
であつて、それについては後述される。

第５，７，８、および９図に示した本発明の他
の参考例は、上記の全面メツキと異なり、被メツ
キ材１，１にマスキングテープ６，６を貼着し、
いわゆるストライプメツキを行なう場合に上記方
法を適用した例を示すものであり、第５図は電流
遮へい体５，５がマスキングテープ６，６に接触
配置されている例であり、第７図はかかるマスキ
ングテープ６と遮へい体５との接触をせしめない
でメツキする例であり、第８図はストライプメツ
キ部が両側に２条あり、それぞれのマスキングテ
ープ６，６に対し、電流遮へい体５，５が配置さ
れた例であり、第９図は、ストライプメツキ面が
片側のみであつて、非メツキ部分全面にマスキン
グテープ６が貼着されたものに対し、適用してい
る例がそれぞれ示されている。

上記マスキングテープを用いたストライプメツ
キにおいても、重要なことは、第６図に示すよう
に、被メツキ材１のマスキングテープ６により規
制されたメツキ境界と電流遮へい体５の仕切り壁
面５ａとがほぼ同一仮想線上にあるように構成す
ることである。（もつともこの場合も前記同様厳
密に同一線上というのではなく１mm以内程度の誤
差は許される。） 第１０図は、メツキ中のメツキ液に気泡が存在
ないし発生する場合に有利な本発明の一実施例で
あり、電流遮へい体５の仕切り壁面５ａは、すで
にみた各参考例におけるようにメツキ面に対して
垂直ではなく上方に角度θを有する傾斜面に構成
されている。このように上方に向う傾斜角θが形
成されていれば、気泡はこの傾斜に沿つて上方に
逃げ、気泡の停滞に起因するメツキ不良の発生が
防止できるものである。しかし、この傾斜角θが
あまり大きくては本発明の有する本来の効果を損
うおそれがあり、種々なる実験ならびに計算結果
からすると、この傾斜角θは10゜以下に抑えてお
くことが望まれるのである。

第２８図は一つの実験例であり、傾斜角θに対
するめつき厚比（中央部／端部）をみたものであ
る。これによれば、直角壁の効果については、傾
斜角10゜くらいまでは直角壁の場合とほぼ同様の
効果を奏することがわかる。なお、第２８図の曲
線は、理論的には0゜と90゜で水平となる３次曲線
となる。

また、第１１図は、被メツキ材１に図に示すよ
うな円形部分メツキ（あるいはスポツトメツキ）
１ａを行つた場合の本発明の参考例を示す見取図
である。この場合には、第１２図に示すような円
筒形の遮へい体５を使用し、第１３図の断面図に
示されるように、非メツキ部分にはマスキングテ
ープ６によりマスキングを行なつて、メツキを行
なえば、均一厚さのきれいな円形スポツトメツキ
が可能となるのである。このようなメツキパター
ン形成のためのメツキとしては、第１１図のよう
な円形パターンに限るものではなく、如何なるパ
ターンであつても、遮へい体５の構造をそのパタ
ーンに合致させた仕切り壁面を有するものを用い
ることで、つねに全面に均一厚さのメツキ層を有
するメツキパターンを形成せしめることができる
のである。

つぎに、遮へい体を用いるメツキ法がそれまで
の従来例（遮へい体を用いないメツキ法）に比較
して、きわめて均一なメツキを可能とする理由に
ついて、その電流密度分布の解析に基き、従来例
との対比により説明する。

電流密度分布の解析に使用した具体例は、従来
例については第１９図および第２１図、遮へい体
を用いるメツキ法の例については第１図の場合で
ある。解析はそれぞれの図における上下左右４分
割した右上部すなわち第１象限での解析によつ
た。

第２６図は従来例である第１９図の、第２７図
は従来例である第２１図の、そして第１７図は遮
へい体を用いるメツキ法の例に係る第１図の、そ
れぞれの場合のメツキ液内における等電位曲線を
示すものであり、それぞれの横軸に示される０〜
100の数値は、陽極の電位を100とし、被メツキ体
（陰極）の電位を０とした場合の両電極間の電位
の割合を示すものである。

第２６図には各部の主要寸法が示されている
が、この寸法は第１７図および第２７図において
も同じである。そしてまた、第１７図における電
流遮へい体５と被メツキ体１の関係は第１４図ａ
に示したものと同じであり、第２７図に示した電
流遮へい体５１と被メツキ体１との関係は第２５
図イに示したものと同じである。

そしてまた、上記それぞれの等電位線図におい
て、電流は等電位線に対して直角方向に流れ、か
つ等電位線の間隔の密な部分程電流密度の大きい
ことを示している。

第１９図の従来例を解析した第２６図の場合に
は、メツキ面近傍での等電位線密度は被メツキ体
１の端部（上部）において非常に密となつてお
り、この部分での電流密度が大きいことを端的に
示しており、このメツキ面での電位勾配からメツ
キ電流密度分布を求めると、先にみた第２３図の
メツキ厚分布とまさに同様の結果を示しているこ
とがわかつた。

また、従来例である第２１図の解析結果である
第２７図の等電位線密度は、確かに上記第２６図
の場合に比較して被メツキ体の端部（上部）での
密度は疎になつており、電流密度が減少している
ことがわかるが、その端部より多少中央部側（図
中下側）寄りのところでの等電位線密度は非常に
疎なものとなつており、中央部側に比較しても電
流密度が小さくなることを示している。このよう
な電流密度分布の解析は、まさに前記した第２５
図のメツキ厚分布と等しい結果を示すものであ
り、メツキ厚分布に凹部が乱れの生ずる理由が端
的に教示されていることがわかる。

一方、第１７図の等電位線分布をみるに、等電
位線はメツキ面分域にわたつて平行かつ等間隔に
整然と整列していることがわかる。これは、まさ
に電流遮へい体５の仕切り壁面５ａが陽極２に向
つて伸びていることに起因される固有の挙動であ
つて、この等電位線の平行かつ等間隔の整列挙動
によつて、メツキ面全域の電流密度が均一化さ
れ、前記第１４図に示すようなメツキ面全域での
均一なメツキ厚を実現せしめるものである。

上記等電位線密度の解析により、本発明に係る
等電位線が、陽極に向つて伸びる仕切り壁面５ａ
の存在により平行かつ等間隔に整然と整列され、
それが均一メツキ厚をもたらすことがわかつた
が、上記仕切り壁面５ａの壁面高さ（あるいは長
さというべきか幅というべきか）すなわち第１５
図におけるｈは如何なる値であつてもよいという
ものでないことは、直感的に肯けるところであろ
う。

いま、第１５図に示すように、遮へい体を用い
てメツキを行う場合の典型的構成において、それ
ぞれ、メツキ面の端部をＡ，Ａ部のメツキ厚さを
ａ、メツキ面の中央部Ｂ，Ｂ部のメツキ厚さを
ｂ、前記仕切り壁面５ａの高さをｈ、メツキ厚の
比ａ／ｂすなわちメツキの均一度をα（完全に均
一メツキであればα＝１となる。）メツキ部の長
さをＷとし、仕切り壁面の高さｈが及ぼすαへの
影響について調査した。

第１６図は、Ｗ＝70mmにおける前記ｈとαの関
係を示した線図である。

メツキ厚さ比αについては、1.5以下であれば
実用上余り問題となることがないことを経験則が
教えているが、それよりすると、仕切り壁面の高
さｈはすくなくとも５mm以上必要であることが第
１６図よりわかる。

上記第１６図はＷ＝70mmの場合の実験結果であ
るため、つぎにＷが他のサイズの場合においても
適用可能な普遍性のあるデータを得るために、
ｈ／Ｗなる無次元化された数値を基礎とし、前記
メツキ厚比αとの関係を求めた。

第１８図はその結果を示す線図である。これよ
りすると、電流遮へい体５の存在しないｈ／Ｗ＝
０では、αが７程度と非常にメツキ厚にバラツキ
がみられたが、ｈ／Ｗ＝0.1程度すなわち仕切り
壁面高さｈがメツキ部の長さＷに対して10％程度
になると、αは1.5程度に激減し、メツキ厚が均
一化される様子がよくわかる。

すなわち、ｈ／Ｗ≧0.1という関係でメツキを
行なうことが、遮へい体を用いてメツキを行う場
合とくに有効であることがわかるのである。

メツキを行なうに際し、適正なメツキ結晶状態
を得るためには、メツキ電流密度を必要以上に大
きくすることができない。このため、全体のメツ
キ電流値の上限は、メツキ面内における電流密度
の最大値により制限を受け、従来例にみたように
局部的に電流密度が大きく集中する部分が存在す
ると、それだけでメツキ電流が制限されてしま
い、メツキ速度が制約されてしまうのである。

しかし、本発明の実施例および参考例の場合、
メツキ面内において局部的な電流密度の集中する
ところが存在せず、全体に均一平行した密度を有
するから、総体的な電流値は全体面の総和とな
り、トータル値を大幅に増大できることとなる。
その結果平均電流密度は大きく上昇せしめられ、
メツキ速度をそれだけ上昇せしめ得て、高速高能
率に高品質の均一メツキを経済的に実施できると
いう一大特徴を発揮できることになるのである。

［発明の効果］ 以上詳記の通り、本発明に係るメツキ方法によ
れば、遮へい体を用いない従来例のようなメツキ
端部ないしメツキ境界部近傍の極端なメツキ厚さ
の増大現象を完全に阻止可能とし、メツキ面全体
にきわめて均一なメツキ厚さをもつてメツキする
ことができるものであり、かかる全体的な均一メ
ツキを可能にする電流密度の均一性により、結果
的に平均電流密度を大幅に増大せしめることが可
能となり、それだけ高速メツキを実行できること
になる上、気泡の停滞に起因するメツキ不良の発
生を防止し、メツキ層の高品質化を図るというの
みならず経済上の省力化という大きな長所をも併
せ有するものであり、エレクトロニクス業界のよ
うな高品質製品の要請に加えるに原価低減が強く
叫ばれている分野に適用して格別の効用を発揮で
きることとなる。

【図面の簡単な説明】

第１〜９図は本発明の各参考例、第１０図は本
発明の一実施例を示す説明図であり、その中第３
図は第２図のそして第６図は第５図のそれぞれ円
内部分の拡大図であり、第１１図は円形部分メツ
キの例を示す見取図、第１２図そのための遮へい
体を用いたメツキ法を適用する様子を示す説明
図、第１３図は第１２図の断面図、第１４図は遮
へい体を用いたメツキ法によりメツキしたメツキ
部分のメツキ厚分布を示す線図、第１４図ａは第
１４図のメツキを行なつた場合の電流遮へい体の
寸法関係を示す説明図、第１５図は遮へい体を用
いた典型的メツキ法における各部の構成ないしデ
イメンシヨンを示す説明図、第１６図は遮へい体
を用いたメツキ法における仕切り壁面高さｈとメ
ツキ厚比αとの関係を示す線図、第１７図は遮へ
い体を用いたメツキ法における等電位線図、第１
８図は遮へい体を用いたメツキ法における仕切り
壁面高さｈとメツキ面の幅Ｗの比とメツキ厚さα
との関係を示す線図、第１９〜２２図は従来のメ
ツキ法を示すそれぞれの説明図、第２３〜２５図
は上記従来のメツキ法によりメツキしたメツキ厚
さの分布状況を示す線図、第２６図および第２７
図は従来のメツキ法における等電位線図である。
第２８図は第１０図の実施例において傾斜角θと
めつき厚比（中央部／端部）との関係を示す線図
である。 １：被メツキ材、２：陽極、３：メツキ槽、
４：メツキ液、５：電流遮へい体、５ａ：仕切り
壁面、６：マスキングテープ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ メツキ槽中に被メツキ材である陰極と陽極を
   それぞれ間隔をおいて向い合わせた状態に垂直に
   配置し、且つ、前記被メツキ材である陰極のメツ
   キ面の境界部より陽極側に向つて伸び、それによ
   りメツキ面を区画する電気絶縁材よりなる仕切り
   壁面を配置しておいてメツキする方法であつて、
   前記仕切り壁面が被メツキ材である陰極のメツキ
   面の境界部より陽極側に向つて上向きに10゜以下
   の傾斜角をもつて傾斜していることを特徴とする
   均一電気メツキ法。 ２ メツキ面境界部に配置される仕切り壁面の陽
   極方向に伸びている部分の長さがメツキ面のメツ
   キ幅の10％以上である特許請求の範囲第１項に記
   載の均一電気メツキ法。