JPH0671544B2

JPH0671544B2 - 液槽における液体の攪拌方法および装置

Info

Publication number: JPH0671544B2
Application number: JP2073360A
Authority: JP
Inventors: 龍晋大政
Original assignee: Nihon Techno KK
Current assignee: Nihon Techno KK
Priority date: 1990-03-26
Filing date: 1990-03-26
Publication date: 1994-09-14
Anticipated expiration: 2009-09-14
Also published as: JPH03275130A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、液槽における液体の撹拌方法および装置に関
するものである。本発明は特にめっき槽、洗浄槽（たと
えばめっき用洗浄槽）、表面処理槽（たとえば電着塗装
の処理槽）等における処理液や洗浄液の撹拌方法および
装置に関する。

従来の技術よく知られているようにめっき、表面処理、洗浄等の操
作の場合には、被処理物と処理液または洗浄液等の液体
とを具合よく接触させなければならず、そのために従来
はエアレーション手段が用いられていた。また、被処理
物を液中で揺動させることも公知である。

めっきには電解めっきと無電解めっきの両者があるが、
いずれの場合においても、被処理物を薬液とよく接触さ
せて均質な皮膜を生成させることが非常に重要である。
現在では、ボルト、ナット等の複雑な形状の物品の場合
には該物品を揺動装置で揺動させて皮膜の均質化を図っ
ているが、なお10−20％程度の不良品の発生は避けられ
ないといわれている。また、電子部品であるプリント基
板の銅めっきやハードデイスクの無電解ニッケルめっき
を行う場合には極めて高度の品質が要求され、従来は、
ピンホール、ノヂュールおよびめっき層の不均一等によ
り20％程度の不良品がでることは致し方ないとされてい
た。さらに、めっき槽中のハードデイスク等の配置間隔
が狭く、たとえば20mm程度であるので、従来慣用の塩ビ
パイプによるエアレーションを行えば気泡によりハード
デイスクどうしが糊付け状態になり易くなる心配があっ
た。上記ピンホールの原因は、めっきによりガスが発生
して表面に付着するためである。

発明が解決しようとする課題本発明者はめっき、表面処理、洗浄等の処理において不
良品の発生を皆無にし、処理時間を短縮し、かつ薬品等
の使用量の節減を図ることを目標として検討を加え、す
なわち、これらの操作における液槽中の薬液または洗浄
液（以下では“処理液”と総称する）の撹拌の重要性に
着目し、種々の研究を行った結果、液槽中の処理液を、
後で述べられる特定の条件下に適度に振動撹拌させるこ
とによって前記の目標が実質的に達成できることを見出
した。

発明の構成本発明の第１は、実質的に静止状態の液槽中の液体を攪
拌するにさいし、液槽を実質的に振動させることなく該
液体を振動攪拌する方法において、液槽中の振動板の振
動幅が８〜20mm、振動数が200〜600vtmとすることを特
徴とする液槽中の攪拌方法に関する。

本発明の第２は、実質的に静止状態の液槽と、該液槽中
に配置された振動板による振動攪拌手段と、該振動攪拌
手段のため液槽から独立して設けられた駆動手段とを備
え、液槽を実質的に振動させることなく液槽中の液体を
振動攪拌するようにした攪拌装置において、前記振動数
が200〜600vtmに、前記振動幅を８〜20mmに、それぞれ
調整できるインバータを設けたことを特徴とする液槽中
の液体の攪拌装置に関する。

前記液槽としては、通常めっき槽、洗浄槽または表面処
理槽などをあげることができる。

本発明においては、振動幅８〜20mm、振動数200〜600vt
m（振動数／分）とすることにより、実用に充分価する
流動攪拌が発生し、実施例で後述するように穴のあいた
プリント配線用基板の穴のなかのめっきや洗浄も極めて
短時間に、かつ完全にめっきあるいは洗浄することがで
きるものであり、本発明の攪拌効果は顕著である。

振動数が60〜120vtmにといった振動数では、振動幅を20
cm前後の大きなものにしなければ攪拌はおこらず、攪拌
が発生しても穴のあいたプリント基板の穴のなかまでき
れいに、かつ短時間に洗浄することはできず、また、こ
のような振動を与えるためにはモーターの負荷が極めて
大きく、本発明のモーターに較べて10倍位の出力を必要
とするため、到底実用化には至らないものである。

好ましい実施態様の記述本発明の好ましい実施態様について添付図面参照下に詳
細に説明する。

第１図は、本発明の撹拌装置を備えた銅めっき装置の平
面図、第２図はその断面図、第３図は側面図である。該
銅めっき装置は、基台（２）上に静置されためっき槽す
なわち液槽（１）を備え、液槽の底部（他の場所でもよ
い）に振動板（８）が連結棒たとえば吊アーム（７）に
よって大体水平に懸架される。吊アーム（７）の上端部
は、液槽（１）の近傍に配置された振動モータ（11）に
接続される。振動モータ（11）は、台（10）上に固定さ
れ、振動速度はインバータ（13）で調節される。振動モ
ータ（11）が作動すると、その振動が吊アーム（７）を
介して振動板（８）に伝達され、振動板（８）が振動
し、その振動によって液槽（１）中の液体が振動撹拌さ
れる。この撹拌方法によれば液体のみが振動撹拌され、
液槽（１）は振動しない。

上記のごとく、液槽（１）を振動させずにその中の液体
のみを振動撹拌するのが本発明の必須条件である。振動
板上にフラスコ等を載置して振動させる技術、すなわち
液槽とその中の液体とを共に振動させる技術は公知であ
るが、これは本発明とは全く別に技術である。

振動板（８）は任意の寸法および形状を有するものであ
ってよく、たとえば四角形、多角形、円形、菱形等であ
ってよく、振動板の片面または両面は、平行縞模様の凹
凸とその他波形等の形状に形成してもよい。

振動板（８）の振動数は、200〜600vtm（振動数／
分）、振動幅は８〜20mmの範囲で適宜状況に応じて設定
するが、とくに振動数が300〜500vtm、振動幅が10〜15m
mの範囲で設定すると、一層安定かつ充分な攪拌効果を
奏する。この振動数並び振動幅の特定範囲を選択するこ
とによって初期の目的を完全に全うすることができる。
振動数が200vtm（振動数／分）未満であると、攪拌が不
十分であることからメッキに時間を要し、効率が悪くな
る。また、600vtmを越えるとメッキ厚さに変わりがない
ので、メッキ効率が極めて悪い。また、振動板も振動幅
が８〜20mm、振動数が200〜600vtmになる素材を選択す
るのが好ましい。

第１図の液槽（１）中のメッキ液すなわち液体の中に被
処理物（被めっき体）を懸架し、めっき用電極（12）に
通電し、前記の振動を行いながら常法に従ってめっき操
作を行う。めっき自体は周知であるので、その詳細な説
明は省略する。

本発明の撹拌方法を利用して第１図のめっき装置を用い
た場合には高速めっきが可能であり、操作効率が著しく
向上することが見出された。たとえば、従来の技術によ
って膜厚25ミクロンのめっき操作を行った場合には、温
度25℃において電流密度2.5A/dm²、所要時間55分であっ
たが、本発明の場合には同温度において電流密度３ない
し5A/dm²、所要時間は30ないし35分に短縮され、めっき
層の品質は非常に良好である。

前記のめっき操作の場合に、振動操作と共に、被処理物
の揺動操作を行うのが好ましく、さらにまた、特願平１
−204578号明細書（出願日平成１年８月９日）に記載の
特定の形状の多孔質散気筒を使用してエアレーションを
行うのが一般にこのましく、これによって、めっきの所
要時間がさらに短縮できる。

前記の多孔質散気筒の一例を第４図に示す。第４図に記
載の散気筒（16）は円筒形であって、アランダム質の砥
粒を骨材とした高温焼成セラミック体である。上記散気
筒（16）は散気筒架台（15）上に支持されている。散気
筒（16）の片方の末端部に表蓋（31）を取り付け、他方
の末端部に裏蓋（33）を取り付ける。裏蓋（33）には、
空気および／またはめっき液供給用導管（35）を取り付
ける。表蓋（31）および裏蓋（33）はシャフト（37）に
固定する。散気筒（16）の４種の具体例A,B,CおよびＤ
の寸法および物理的特性を第１表に示す。散気筒（16）
は、従来の塩ビパイプの場合と同様な使用方法に従って
使用できる。

図面において符号（３）は振動撹拌装置架台、（４）は
スプリング座、（５）はラバースプリング、（６）は振
動撹拌ベース、（９）は吊棒、（14）は配線、（17）は
揺動振動装置モータ台、（18）は被処理物の揺動装置モ
ータ、（19）は駆動デノスク、（20）は駆動ピン、（2
1）は揺動フレーム、（22）は揺動フレーム架台、（2
3）は揺動フレーム支えコロ、（24）はワーク受部分で
ある。揺動装置モータ（18）、揺動フレーム（21）、揺
動フレーム架台（22）、揺動フレーム支えコロ（23）、
ワーク受部分（24）等からなる揺動機構は被処理物（例
えば実施例における被めっき物）を揺動させるためのも
のである。

この揺動機構により被メッキ物を揺動させるとともに前
記振動板（８）による液槽（１）内の液の振動撹拌をお
こなってもよい。

次に、洗浄操作の一例として、めっき後の物品の洗浄操
作について説明する。めっき後の物品には酸、塩基また
は塩類等の電導性物質が残留しているから、これを除去
するために洗浄しなければならない。めっき工場では、
経験に基づき、めっき処理の後に１槽から４槽くらいの
水洗槽を設置して被処理物すなわち被めっき体の水洗を
行っていた。水洗効率を良くするために被処理物を揺動
させたり、あるいはシャワーによる水洗が行われた。し
かしながら従来は、充分な水洗のためにかなりの時間を
要した。

この洗浄を本発明に従って洗浄液の振動撹拌装置の付い
た洗浄槽で行うと洗浄時間がかなり短縮され、洗浄液の
使用量も節減できることが見出された。洗浄によって除
去される物質が電導性物質である場合には、特願平１−
262951号（出願日平成１年10月11日）の方法に従って洗
浄液の電導度を測定することによって洗浄の終了時を簡
単に知ることができる。洗浄槽内の液の振動撹拌操作
は、前記のめっき処理の場合の振動撹拌操作のときと同
様な方法で実施できる。振動撹拌操作は、他の洗浄促進
操作（たとえば前述のごとき被処理物の揺動および散気
筒を用いるエアレーション等）と併せて行うと、より良
好な結果が得られることが多い。

物品の電着塗装のごとき表面処理操作の場合にも、本発
明に従って処理液を振動撹拌することによって、既述の
めっきの場合と同様に非常に良い結果が得られる。

発明の効果前記の説明および後記の実施例の記載から明らかなよう
に、本発明によれば、めっき操作、めっき体の洗浄操
作、表面処理操作等の種々の操作において液槽中の液体
を前記条件下に振動撹拌することによって、操作時間が
予想外に大きく短縮でき、たとえば高速めっきが容易に
実施でき、めっき不良品、洗浄不良品、加工不良品が著
しく減少し、被処理物相互の糊付け現象等の面倒な事態
は全く起こらないという顕著な効果が得られる。とく
に、穴あきプリント基板など、微小な穴や凹凸を持つ物
品の洗浄やめっきにおいては、従来法による攪拌手段に
較べると本発明の攪拌効果は顕著であり、このような物
品の処理不良率を著しく低減することができる。かよう
に本発明は大なる実用的効果を奏するものである。

（実施例）次に、本発明の実施例を示す例１スルーホール基板（穴あき基板）であるプリント回路基
板（寸法Ａ−１判:610×800mm）の銅めっき操作を、第
１図ないし第７図に記載の振動撹拌装置の付いた液槽で
行った。液槽の寸法は600mm×1000mm×1000mmであり、
液槽内の振動板は長方形の板でその寸法は400mm×850mm
×15mmであった。めっき液は常法に従って調製し、その
組成は次の通りである。

硫酸銅 100g/l 硫酸 190g/l 光沢剤適量塩素イオン 50ml/l めっき温度は25℃、電流密度は5A/dm²、であり、振動板
の振動数は400vtm、振動幅は約10mmであった。通電時間
30分の後に厚み25ミクロンのめっき層が形成された。

別に、比較実験として、振動撹拌操作を行わずに従来の
方法に従って前記のめっき操作を行った。この場合に
は、厚み25ミクロンのめっき層を形成させるのに55分を
要し、電流密度は2.5A/dm²であった。

得られためっき層の厚みを試料の各部分について測定し
た。第８図は、比較実験におけるスルーホール基板の片
面のめっき層の厚み（ミクロン）のデータである。

第９図は、本発明に従って振動操作を行いながらめっき
操作を行ったときのスルーホール基板の片面のめっき層
の厚みのデータである。

第８図と第９図とのスルーホール試料のデータの比較か
ら明らかなように、比較実験の試料（第８図）では各部
分で厚みが不均質であり、また、やけの発生も認められ
た。さらに、ホール内のめっきが不均質で導通性が悪
く、めっき不良品の割合は約20％に達した。これに対し
本発明に係る試料（第９図）ではめっき層の厚みは実質
的に均質であり、やけはなく、ホールにおける導通性も
良く、品質が非常に良好であって、めっき不良品は皆無
であった。

さらに別の実験を行った。この実験では、第１図ないし
第７図に記載の振動撹拌装置付きのめっき層に、第４図
に記載の散気筒（16）を取り付けエアレーションを行っ
た。散気筒（16）は、アランダムからなる円筒形で、長
さは500mm、内径は50mmであり、その気孔率は約35％、
気孔径は約55ミクロン、空気抵抗は約400kg、かさ比重
は約2.4、空気透過量は約1200l/mであった。めっき所要
時間はさらに短縮され、25ないし30分で25ミクロンの厚
みのめっき層が生成した。めっき層の品質は非常に良好
であった。

例２ 3.5インチハードデイスク（厚み1.1mm）の無電解ニッケ
ルめっき操作を、第１図ないし第７図に記載のめっき槽
と同様な振動撹拌装置付めっき槽で行った。ただし本例
では電極は勿論使用せず、常法に従って加熱用の蒸気コ
イルおよび循環めっき液吐出管を設け、かつ、例１記載
の散気筒を使用した。

めっき槽の中央部に常法に従ってハードデイスク枠を設
け、モータ駆動によって該枠をその軸の周りに回転でき
るようにして、前記被めっき体を揺動した。

めっき槽に硫酸ニッケル５−6g/l、次亜りん酸ナトリウ
ム15g/lおよび適量のくえん酸ナトリウムを含有する溶
液を入れ、約90℃に加熱した。

めっきすべきハードデイスクを前記の揺動枠の中に入
れ、常法に従って水洗、酸洗、脱脂、活性化処理等の予
備処理を行った後に、前記のめっき液に入れ、めっき液
を振動させながらめっきを行った。めっき時間は45分で
あった。非常に良好な、厚み15ミクロンのめっき槽が形
成された。めっき層の厚みは実質的に一様であり、ふく
れやピンホール等の欠陥部は皆無であった。

比較実験として、振動撹拌操作を行わずに前記めっき操
作を繰り返した。この比較実験の場合にも散気筒による
エアレーションによってかなり良いめっき層が形成され
たが、めっき所要時間が、前記の本発明に従って振動撹
拌操作を行った場合に比して多少長く、約１時間であっ
た。

別の比較実験として、振動操作および散気筒の使用を省
略して、従来の技術によってめっき操作を行った。めっ
き時間はさらに長くなり、１時間30分を要し、しかもめ
っき不良品の数が約20％に達した。

例３ 3.5インチのハードデイスク（厚み1.1mm）の無電解ニッ
ケルめっき工程における水洗操作を、第１図ないし第７
図に記載の槽に類似の形態の振動装置付き洗浄槽におい
て行った。

めっき後のハードデイスクの所定数を枠に入れて揺動さ
せ、水洗した。水洗の度合は、洗液の電気伝導度の測定
値に基づいて判定した。本発明に従って振動撹拌操作を
行いながら水洗した場合には、従来の方法に従って水洗
した場合に比して所要時間がはるかに短く、かつ洗浄水
の所要量も非常に少なくなることが確認された。なお、
振動撹拌装置と共に、前記の散気筒を用いるエアレーシ
ョンを行えば、洗浄効率はさらに向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る振動装置を備えた液槽の平面図、
第２図は第１図中の線Ｘ−Ｘに沿った部分の断面図、第
３図は第１図の液槽の側面図、第４図は、エアレーショ
ン用散気筒の一例の縦断面図、第５図は液槽のみの平面
図、第６図は第５図Ｙ−Ｙの縦断面図、第７図は第５図
の右側面図、第８図，第９図は、実施例１に記載のプリ
ント基板試料のめっき層の厚みの測定結果を示す図表で
ある。１……めっき槽である液槽;2……液槽の基台;3……振動
装置の架台;4……スプリング座;5……ラバースプリン
グ;6……振動ベース;7……吊りアーム;8……振動板;9…
…吊棒;10……振動モータ台;11……振動モータ;12……
電極;13……インバータ;30……エアレーション用散気
筒;31……表蓋;33……裏蓋;35……空気および／または
メッキ液供給用導管;37……シャフト。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】実質的に静止状態の液槽中の液体を攪拌す
るにさいし、液槽を実質的に振動させることなく該液体
を振動攪拌する方法において、液槽中の振動板の振動幅
が８〜20mm、振動数が200〜600vtmとすることを特徴と
する液槽中の液体の攪拌方法。
【請求項２】液槽がめっき槽、洗浄槽または表面処理用
槽である請求項１記載の液槽中の液体の攪拌方法。
【請求項３】散気筒を用いたエアレーションおよび／ま
たは被処理物の揺動手段を併用する請求項１または２記
載の液槽中の液体の攪拌方法。
【請求項４】実質的に静止状態の液槽と、該液槽中に配
置された振動板による振動攪拌手段と、該振動攪拌手段
のため液槽から独立して設けられた駆動手段とを備え、
液槽を実質的に振動させることなく液槽中の液体を振動
攪拌するようにした攪拌装置において、前記振動数が20
0〜600vtmに、前記振動幅を８〜20mmに、それぞれ調整
できるインバータを設けたことを特徴とする液槽中の液
体の攪拌装置。
【請求項５】振動板が連結棒によって駆動手段に連結さ
れており、駆動手段からの駆動力が該連結棒を介して振
動板に伝達されて振動板が振動し液体が攪拌されるよう
に構成した請求項４記載の液槽中の液体の攪拌装置。
【請求項６】散気筒を用いるエアレーション手段および
被処理物の揺動手段の何れか一方または双方を備えた請
求項４または５記載の液槽中の液体の攪拌装置。