JPH09157858A - 無電解ニッケルメッキ方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】プラスチック等の非電導性被メッキ体の表
面上に、無電解メッキする方法に於て、還元液とニッケ
ルメッキ液を別々の容器で常温で保存し、被メッキ体へ
の滴下又は噴霧する前に、配管及びノズル内で混合し、
常温で被メッキ体表面を無電解ニッケルメッキする方
法。 【効果】 本発明によれば、無電解メッキ所要時間は、
従来の無電解実施時間をかなり短縮し得た他、メッキ用
溶液の混合による弊害も無くメッキの為のメッキ液の保
温も必要でなくなり、作業が簡単になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術的分野】本発明は、一般的にプラス
チックなどの非電導性被メッキ体表面に、無電解でニッ
ケル等をメッキする方法に関するものであり、特に光デ
ィスク等の高密度情報記録担体製造用原盤に電鋳をする
場合の導電層の形成や、記録層自体の形成に使用可能な
無電解ニッケルメッキ方法及び装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】絶縁物上に金属被膜を形成する際に使用
される方法として、無電解メッキは周知のものである
が、光ディスク等の高密度情報記録担体製造用原盤には
一般的に真空蒸着や真空スパッタを使用している。しか
し、真空蒸着及び真空スパッタ方法は装置が高価である
ことや、真空に到着するまで時間がかかり作業効率が悪
い等の問題があり、最近では無電解ニッケルメッキ方法
が注目されるようになってきた。

【０００３】しかし、従来周知の無電解ニッケルメッキ
方法とは、一般的に浸漬方法でメッキ液を５０〜７０℃
に加熱した状態で作業を行うため、作業効率及びメッキ
液の濃度管理に問題が多い。例えば、真空蒸着及び真空
スパッタ法の工程と所要時間は； と時間がかかる欠点があった。

【０００４】また、従来の無電解ニッケルメッキ法は、
浴槽に被メッキ体を浸漬する方法をとっており、メッキ
工程と概略の所要時間は； であって、特に最終の無電解メッキ液の温度は５０〜７
０℃に保ちながら無電解メッキを行うことが必要であ
り、作業効率の悪さやメッキ液の濃度と温度管理に煩わ
しさが残る。

【０００５】さらに、オランダ国のフィリップス・アン
ド・デュ・ポン・オプティカルカンパニー社は、「金属
層の無電解堆積方法および装置」としてターンテーブル
上に被メッキ体を載せ、被メッキ面を底面とした浅い皿
状の液槽を構成し、この液槽に無電解金属化液を貯えて
金属層の無電解堆積を行わせる方法と装置を提案してい
る（特開平４−２１８６７６）。ところが、メッキを行
う金属化液の温度と被メッキ体の温度を、堆積を行う前
に室温以上（金属化液は５１℃に、被メッキ体は５７
℃）に加熱する必要性を条件としている。何れにせよ無
電解メッキ液の温度が不安定であれば、析出する金属
（ここではニッケル）粒子の大きさが均一でないことは
明白で、サブミクロンオーダーの均一なメッキ層をつく
ることが極めて難しいことは言うまでもない。

【０００６】従って本発明の目的は、高価で作業効果の
悪い真空蒸着法や真空スパッタ法によらず、又、無電解
メッキ溶液の濃度と温度管理の煩わしい金属堆積法やあ
るいは一般の無電解ニッケルメッキ法に代わって、常温
でしかも短い時間でメッキの行える、新しい無電解ニッ
ケルメッキの技術を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明はすなわち、プラ
スチックなどの非電導性被メッキ体の表面上に、無電解
メッキする方法に於て、還元液とニッケルメッキ液を、
別々の容器で常温で保存し、被メッキ体へ滴下又は噴霧
する前に配管及びノズル内で混合し、常温で被メッキ体
表面を無電解ニッケルメッキする方法である。本発明に
おいては、還元液とニッケルメッキ液を被メッキ体へ滴
下又は噴霧する直前まで、別々の容器で保存すること、
および保存温度が常温であることを特徴としている。

【０００８】プラスチックやガラス等の非電導性被メッ
キ体の表面上に、無電解ニッケルメッキを施すにあたっ
て、回転速度を調整できるスピードモーターを備えたタ
ーンテーブル上に、被メッキ体を載せて被メッキ体を上
にして軽く固定する。ターンテーブルの直上には、被メ
ッキ面にメッキ前処理液やメッキ溶液、あるいは被メッ
キ面を洗浄するための純水を噴霧（または滴下）する複
数のノズルを備えたノズルアームが設置されている。

【０００９】被メッキ体の表面を調整するタンニン酸、
過マンガン酸カリ、あるいは被メッキ体の表面に感応性
を付与する塩化スズなどのセンシタイザー、又アクチベ
ーターとしての塩化パラジウム、さらにメッキＡ液とし
て水素化ホウ素ナトリウムとアンモニア水の混合液、あ
るいはジメチルアミンボラン、メッキＢ液として塩酸ニ
ッケルと塩酸アンモニウムの混合液、または硫酸ニッケ
ルと硫酸アンモニウムの混合した各溶液を、それぞれ常
温で独立したタンクに保管する。被メッキ体のメッキ膜
厚測定は、通常、タ−ンテ−ブルがド−ナツ状受皿の底
に停止着床し、メッキ液の中からメッキ金属が析出して
いる中に、レ−ザ−光線を発射して行う。そしてメッキ
膜厚が所定の厚みに達した時は、次工程に移るべく制御
装置が指令を発信する。

【００１０】そのうえ、清浄化され圧力を所定圧に調整
された圧縮空気の一部は、各独立タンク内のメッキ用溶
液を常に加圧する様にしているので、前処理液ライン又
はメッキ液ラインに通じる出口のフロー操作バルブを必
要に応じて開いてやれば、直ちにメッキノズルからメッ
キ用溶液が噴霧（あるいは滴下）する仕組みになってい
る。従って、各メッキ用溶液は通常この独立したタンク
内に保管されている為、各溶液の混合や濃度の低下など
の問題は生じない。

【００１１】洗浄用純水は、供給源から流量計とフィル
ターを通った２方向に枝分かれし、一方は電磁バルブ、
ニードルバルブを経て直接ターンテーブル上の洗浄ノズ
ルに導かれている。他方は別の電磁バルブ、ニードルバ
ルブを経て、メッキ用溶液の通過した後の配管内の洗浄
用水として、メッキ用溶液ライン（前処理液ラインとメ
ッキ液ライン）に通じている。必要な時期に所定量のメ
ッキ用溶液を前処理液ライン若しくはメッキ液ラインに
送り出した後、タンク出口のフロー操作バルブを閉じ、
洗浄用純水の電磁弁を開いて、噴霧（または滴下）ノズ
ルに至るメッキ用溶液ラインを洗浄する。

【００１２】無電解ニッケルメッキに使用するメッキ用
溶液の種類、要求されるメッキ層の膜厚、被メッキ面の
状態などの条件毎に、定められたターンテーブルの回転
数が調整されてターンテーブル上の被メッキ体が回転を
始めると、先ず洗浄用純水で被メッキ面が洗浄され、次
いで工程順に前処理液がノズルから噴霧（または滴下）
される。

【００１３】次に純水でライン配管内が洗浄され、表面
調整剤が、次に管内洗浄が・・・と続いてアクチベータ
ー溶液の通過した後の管内洗浄が終わると、メッキ液ラ
インに還元液とニッケルメッキ液が同時に放出され、被
メッキ面に噴霧（または滴下）される。常温の還元液と
ニッケルメッキ液は、メッキ液ラインで混合されると酸
化・還元作用が始まり、被メッキ面の上に金属としての
ニッケルの堆積が行われ、均一な厚みをもったニッケル
メッキ膜が成長する。

【００１４】メッキ前処理液やメッキ溶液、あるいは被
メッキ面を洗浄する為の純水を噴霧（または滴下）する
複数のノズルとその配管を固定したノズルアームは、上
下流体シリンダーによってノズルスタンドを上下動か
し、ノズル先端と被メッキ面の距離を調整することがで
きる。又、ノズルアームはノズルスタンドの柱の回り
を、水平に旋回できる構造を備えていて、４５度揺動流
体シリンダーで駆動され、被メッキ面に対するノズルの
噴出口の位置を変更することができる。メッキ面を流れ
るメッキ用溶液の廃液は、ターンテーブルの回転によっ
てメッキ面より周囲に振り落とされる。この時、リスト
モーターを補助的に作動させて、廃液の受皿との落差を
調整すれば、前処理などの廃液と重金属を含むメッキ廃
液を区別して、別個に廃液回収することができる。

【００１５】複数のメッキ用溶液タンクから、被メッキ
面への噴霧（または滴下）ノズルまでここに配管する
と、被メッキ面上でノズルが輻輳して必要な被メッキ面
上の位置に溶液の噴霧（または滴下）が行われない場合
が生じる。これを避ける為には、被メッキ面上でのノズ
ルとその配管の数を、できるだけ少なくシンプルにする
事が肝要である。本発明においては、少なくとも２本
（前処理液ラインとメッキ液ライン）か、洗浄用純水ラ
インを独立ラインとした３本にし、各溶液を流す毎に電
磁弁を切り替え純水で配管内を洗浄する方法をとってい
る。

【００１６】メッキ層の厚さを測定する為に、ヘリウム
−ネオン・レーザー光線か半導体レーザー鋼線を使う。
メッキ膜圧測定の指示で照射されたレーザー光線は、ビ
ームサンプルミラー（第２図 Ｍ１）にて反射光とミラ
ー透過光に分けられる。ミラー反射光は被メッキ体を透
過した後、光検知器（第２図 ＰＤ２）にてその光度を
検出される。一方、ミラーを透過したレーザー光は光検
知器（第２図 ＰＤ１）にて光度を検出され、それぞれ
の光検知器で検出された透過光と反射光は、増幅器とア
ナログ／デジタル変換器にかけられてマイクロプロセッ
サーに入力され、被メッキ体を透過したレーザー光線の
減衰率からメッキ膜厚を計算し、必要とするメッキ膜厚
として入力された数値と比較し、メッキ作業をコントロ
ールする。被メッキ体のメッキ膜厚測定において、通
常、レーザー光線はターンテーブル回転中に照射を行
う。

【００１７】ターンテーブル上に被メッキ体を着脱し易
いように、ターンテーブルを上下動させるリフトモータ
ーと、ノズルアームを移動させる上下流体シリンダー及
び４５度揺動流体シリンダーを操作して、ターンテーブ
ル上の障害になるノズルアームを移動させ、人為的ある
いはロボットハンドなどで自動的に被メッキ体を、ター
ンテーブル載置面に着脱し易いようにすることができ
る。ノズルアームの上下・旋回動には、エアーシリンダ
ーに代わって油圧シリンダーやリニアモーターを用いる
こともできる。またターンテーブルの上下動を油圧シリ
ンダーに置き換えてもよい。（停止位置の正確さを要求
される場合は、エアー作動式よりも油圧式の方が良い）

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、無電解メッキ所要時間
は、従来の無電解実施時間をかなり短縮し得た他、メッ
キ用溶液の混合による弊害も無くメッキの為のメッキ液
の保温も必要でなくなり、作業が簡単になる。

【００１９】図１から４を用いて本発明をさらに説明す
る。 （図１）無電解メッキに必要な溶液（前処理液、タンニ
ン液、センシタイザー、アクチベーター、還元液、ニッ
ケルメッキ液）は、常温で各々独自のタンクで保管す
る。フィルター、圧力調製器を通じて乾燥し所定圧に調
製された加圧空気は、各々タンク内の溶液を加圧する一
方、溶液が導管を経てメッキノズルへ供給するタンク出
口のフローコントロールバルブ（ＡＥＶ１）ｉに通じて
いる。また、同じ加圧空気はターンテーブルの上下動用
と、ノズルの４５度揺動用のエアーシリンダーの三方電
磁弁（ＡＥＶ２）１、及び（ＡＥＶ２）２にエアー配管
で結ばれている。

【００２０】さらに、ターンテーブルを備えたメッキブ
ースに置いて、メッキ用各溶液の飛沫冠液でスピードモ
ーターや電装品が腐食するのを保護する為に、モーター
室に圧縮空気を送って室内を加圧する。各種洗浄に使用
する純水の配管は、水源から瞬間流量計（ＦＭ）と中空
フィルターを経て電磁弁（ＥＶ１）と（ＥＶ２）ｉに接
続されている。電磁弁（ＥＶ１）を出た純水は、流量調
製用のニードルバルブ（ＮＶ１）を経て、ターンテーブ
ル上のノズルに通じ、もっぱら被メッキ体の洗浄用水と
して使われる。

【００２１】電磁弁（ＥＶ２）１及びニードルバルブ
（ＮＶ２）を経た純水は、電磁弁（ＥＶ２）２〜（ＥＶ
２）７にて行く手を遮られていて、何れかのメッキ用液
が通過した後の前処理液ライン又はメッキ液ラインの配
管内の洗浄の為、空気用電磁弁（ＡＥＶ１）ｉが閉じら
れた後、電磁弁（ＥＶ２）２〜（ＥＶ２）７の何れかが
解放され洗浄作業が行われる。各メッキ用溶液タング出
口のエアー操作バルブ（ＡＯＶ）の下流には、ミクロフ
ィルターとニードルバルブ（ＮＶ３）１〜（ＮＶ３）６
が連結されていて、１階の溶液供給量に応じてその流量
が調製されている。 （図２）

【００２２】無電解ニッケルメッキ装置のターンテーブ
ルの作動機構と、レーザー光線による皮膜厚測定の機構
を、模擬的に説明する図面である。ターンテーブルの中
央部に順次滴下された、メッキ前処理用液、還元液とニ
ッケルメッキ液の混合液、洗浄水は、所定の速度で回転
するプラスチック（又はガラス）ディスクの原盤の上を
均一な層流として流れ、ディスクの周端から振り落とさ
れる。この時ターンテーブルの回転数を変えると、不要
になった溶液の飛び散る距離に差ができて、容易に前処
理液や純水と還元液とニッケルメッキ液の廃液を区別回
収することができる。

【００２３】滴下される直前に混合された還元液とニッ
ケルメッキ液は、プラスチック（又はガラス）ディスク
の原盤の上を均一な層流として流れる間に、２液が反応
を起こしてディスク上に堆積し、均一な厚みを持ったニ
ッケル薄膜として成長する。ターンテーブル上にセット
されるプラスチック（又はガラス）ディスク原盤の装着
は、人手ないしはロボットハンドなどでおこなわれる
が、上下左右の装置が邪魔するので、装着・取り出しが
便利なようにエアーシリンダーを使ってターンテーブル
を上下動させたり、メッキノズルや膜厚測定器のアーム
を移動させることができる構造としている。

【００２４】ディスク原盤上に堆積固着したニッケル薄
膜の厚みを測定する為に、レーザー光線が使われる。本
体装置の制御装置よりの指令で発射されたレーザー光線
は、鏡（Ｍ１）で透過光と反射光に分かたれる。鏡（Ｍ
１）を透過した光は光検知器（ＰＤ１）にて補足され、
適切な時定数を持つ増幅器と、Ａ／Ｄ変換器を経てマイ
クロコンピューターに送られる。

【００２５】一方、鏡（Ｍ１）で反射された光は、ニッ
ケル薄膜を透過し光検知器（ＰＤ１）にて補足され、適
切な時定数をもつ増幅器と、Ａ／Ｄ変換器を経てマイク
ロコンピューターに送られる。この反射光は、プラスチ
ック（又はガラス）ディスクの原盤をも同時に透過して
いるので減衰率も大きい。マイクロコンピューターはこ
の２つの鋼線の数値変換された量を比較し、ニッケル薄
膜の厚みを割り出してメッキ作業を続けるかどうかの判
断を下す。ここで使用されるレーザーとしては、Ｈｅ−
Ｎｅレーザーないしは半導体レーザーが適当とされる。

【００２６】（図３）無電解ニッケルメッキ装置を移動
可能な台車に設備したものの、ターンテーブルを含む模
擬断面図である。 （図４）上記した図２とは別異の、無電解ニッケルメッ
キ装置のターンテーブルの作動機構と、レーザー光線に
よる皮膜厚測定の機構を、模擬的に説明する図面であ
る。

【００２７】プラスチック等の非電導性被メッキ体の被
メッキ体の被メッキ面を、水平且つ回転可能なタ−ンテ
−ブル上に支持し、タ−ンテ−ブルの上昇限で回転させ
ながら、被メッキ面上に「表面調整剤」、「感応性付与
剤」、「活性化剤」などの前処理液と洗浄液の滴下また
は噴霧を行った後、タ−ンテ−ブルの回転を停止させて
タ−ンテ−ブルの底面をド−ナツ状の受皿の上に着床さ
せる。

【００２８】次にこの状態でニッケルめっき液と還元液
を同時に滴下し、その液体層が５〜１０ｍｍの深さのま
ゝ１〜２分間保持し、被メッキ面上に析出するメッキ層
が所定の厚みに達した時、タ−ンテ−ブルを中間位置ま
で上昇させて、過剰のニッケルめっき液と還元液を受皿
から排出させ回収する。液体層が５ｍｍ未満または液体
層が１０ｍｍを越えると良好な品質のメッキ層が得られ
ない恐れがある。また保持時間は１〜２分間程度でよ
く、長すぎると良好な品質のメッキ層が得られない恐れ
がある。更に、タ−ンテ−ブルを回転（好ましくは３０
ｒｐｍ以上）させながら、被メッキ面を水洗する。タ−
ンテ−ブルの回転が３０ｒｐｍ未満では回収するメッキ
液に洗浄液が混じる恐れがある。

【００２９】ニッケルめっき液と還元液の完全回収を行
った後に、タ−ンテ−ブルを再び上昇限まで上げて、テ
−ブルを１００ｒｐｍ程度に回転させながら、純水を滴
下して完全に被メッキ面の洗浄を行う。最後は、テ−ブ
ルを２５０ｒｐｍ程度に回転させ水きり乾燥（２〜３分
間）を行う。

【００３０】

【実施例】次に本発明による実施例を挙げる。 実施例１ 回転数とはターンテーブルの回転数を指す。

【００３１】実施例２

【００３２】実施例３ ＊ めっき液体層：約 ６mm ,23℃ で膜厚約 300 Å

【００３３】実施例４ ＊ めっき層：２０℃ で膜厚約２00 Å

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる無電解メッキ装置のフローシー
トを示す。

【図２】無電解ニッケルメッキ装置のターンテーブルと
ノズルアームの作動機構、及びレーザー光線によるメッ
キ皮膜厚測定の機構を、模擬的に説明した図面である。
ターンテーブルの下部チェンバーには、メッキ廃液の飛
沫冠液により機器が腐食するのを防ぐ為、乾燥した加圧
空気を常に室内に送っている。

【図３】無電解ニッケルメッキ装置を移動可能な台車に
設備したものを、ターンテーブルを含む縦断面の模擬図
面である。

【図４】別異の、無電解ニッケルメッキ装置のターンテ
ーブルとノズルアームの作動機構、及びレーザー光線に
よるメッキ皮膜厚測定の機構を、模擬的に説明した図面
である。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラスチック等の非電導性被メッキ体の
   表面上に、無電解メッキする方法に於て、還元液とニッ
   ケルメッキ液を別々の容器で常温で保存し、被メッキ体
   への滴下又は噴霧する前に、配管及びノズル内で混合
   し、常温で被メッキ体表面を無電解ニッケルメッキする
   方法。
2. 【請求項２】 プラスチックなどの非電導性被メッキ体
   の被メッキ面を、水平且つ回転可能なターンテーブル上
   に支持し、被メッキ体の回転中心部付近の直上ノズルか
   らメッキ用溶液を滴下又は噴霧し、必要に応じてターン
   テーブルの回転数を調整することにより、均一な厚みを
   もったニッケルメッキ層を、被メッキ体の上に形成する
   無電解ニッケルメッキ装置。
3. 【請求項３】 メッキ用溶液を滴下又は噴霧するノズル
   は、これを支えるアーム「上下用流体シリンダー」によ
   って上下させてノズル噴出口と被メッキ面との距離を調
   節し、又、「４５度揺動流体シリンダー」を作動させ
   て、ノズルと被メッキ面の相対位置関係を変えることの
   できる補助機構を備えた請求項２記載の装置。
4. 【請求項４】 メッキ廃液より重金属を回収する為に、
   回転する被メッキ体を載せたターンテーブルの回転数を
   調整することにより、あるいは、リフトモーター（３ポ
   ジション選択機能）を駆動し、ターンテーブルの高さを
   変えることによって、被メッキ体上に残る用済液の落下
   位置を変え、表面活性に用いた触媒液を含む水洗液と、
   ニッケルを含む還元液を分離してそれぞれ別々に分離回
   収する様にした請求項２記載の装置。
5. 【請求項５】メッキ用溶液の各タンクから噴霧ノズルに
   通じる配管の一部を共通にし、各溶液を必要量通過させ
   た後エアー操作バルブを閉じ、各溶液タンクに設けた純
   水専用の電磁弁を開いて純水を流して配管内を洗浄し、
   洗浄の終わった後は再び純水専用の電磁弁を閉じて次の
   溶液の選択を行う。こうした操作の繰り返しによって各
   溶液の混合を防止する請求項２記載の装置。
6. 【請求項６】メッキ用溶液の中、還元液及び、ニッケル
   メッキ液のタンクから噴霧ノズルに通じる配管の一部を
   共通にし、他のメッキ用溶液の各タンクから噴霧ノズル
   に通じる配管の一部は、これとは別に共通にした２系統
   と、洗浄用純水ラインを加えた３系統のメッキ噴霧ライ
   ンをもつ請求項５記載の装置。
7. 【請求項７】照射する輻射線ビームの一部を、析出する
   無電解ニッケルメッキ層を透過させ、本線ビームと透過
   線ビームを比較して、透過による減衰率の違いからメッ
   キ層の皮膜の厚みを測定し、皮膜の厚みを定量的にコン
   トロールする請求項２記載の装置。
8. 【請求項８】 ターンテーブル載置面を上下動させるこ
   とのできるリフトモーターを駆使して、被メッキ体を人
   為的に又はロボットハンドなどで自動的にターンテーブ
   ル上に着脱し易い様にした請求項４記載の装置。
9. 【請求項９】 被メッキ体を人為的にあるいはロボット
   ハンド等で自動的にターンテーブル上に着脱し易い様
   に、補助機構として備えつけられた上下動用流体シリン
   ダーと、４５度揺動流体シリンダーを駆使して、メッキ
   用溶液の滴下・噴霧用ノズルと、これを支えるアーム
   を、ターンテーブルの上方で被メッキ体着脱作業の邪魔
   にならない位置に停止させることができるようにした請
   求項４記載の装置。
10. 【請求項１０】 プラスチックなどの非電導性被メッキ
    体の表面が、レジスト硬化面であることを特徴とする請
    求項１記載の方法。
11. 【請求項１１】 上記レジスト硬化面が、高密度情報記
    録担体製造用原盤表面であることを特徴とする請求項８
    記載の方法。
12. 【請求項１２】 プラスチックなどの非電導性被メッキ
    体の被メッキ体の被メッキ面を、水平且つ回転可能なタ
    −ンテ−ブル上に支持し、タ−ンテ−ブルの上昇限で回
    転させながら、被メッキ面上に「表面調整剤」、「感応
    性付与剤」、「活性化剤」などの前処理液と洗浄液の滴
    下または噴霧を行った後、タ−ンテ−ブルの回転を停止
    させてタ−ンテ−ブルの底面をド−ナツ状の受皿の上に
    着床させ、ニッケルめっき液と還元液を同時に滴下し、
    その液体層が５〜１０ mm の深さのまゝ保持し、被メッ
    キ面上に析出するメッキ層が所定の厚みに達した時、タ
    −ンテ−ブルを中間位置まで上昇させて、過剰のニッケ
    ルめっき液と還元液を受皿から排出させ回収し、更に、
    タ−ンテ−ブルを回転させながら、被メッキ面を水洗
    し、ニッケルめっき液と還元液の回収を行った後に、タ
    −ンテ−ブルを再び上昇限まで上げて、テ−ブルを回転
    させながら、水を滴下して完全に被メッキ面の洗浄を行
    い、テ−ブルを回転させ水きり乾燥を行う常温で被メッ
    キ体表面を無電解ニッケルメッキする方法。