JPS6021240B2 - 堆積される銅をメッキ液に補給する方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は消耗されることのない、即ち一般に不溶性アノ
ードと云われているタイプのアノードを用いるメッキ技
術に関し、殊に、銅〆ッキの実行によって堆積された銅
〆ツキ液に補給するための方法及びその装置に関する。

特に、本発明に係る方法及び装置は連続的にメッキない
いま竜銭を行なう装置、例えば米国特許第４０５３３７
び号や同じく米国特許第４１１９５１６号において記述
されたタイプの装置に関連して有用性を有するものであ
る。例えば上述した米国特許第４１１９５１６号は、ス
テンレス鋼又はニッケルのような導電性材料から成る連
続した帯状体の表面にプリント回路の製造に用いる金属
箔や回路パターンの製造に有用なメッキ装置を提案して
いる。その装置は、その下面を連続的な帯状体が摺接し
ながらかつカソード化されながら送行されるカソードと
、該カソードの下方に配置された不落性アノードとを備
えており、カソードの下を送行される導電性帯状体とア
／−ドとの間に電極間間隙が形成される。上述の特許装
置に使用されるメッキ液は母着される銅を含んでいる。

メッキ液は、電極間間隙を乱流状態で流れることによっ
て、順番に並んだアノードの上方を連続的に送行される
導電性帯状体の下面に遠かにかつ一様に金属を堆積させ
る。尚、回路パターンを形成する場合は導電性帯状体の
下面にレジスト剤により予めマスキングを施さなければ
ならないが、箔の製造にはそのようなマスキングを必要
としない。メッキが進むに従って浴中の銅含有量は次第
に少なくなって行く。

それ故に、時々メッキ格の補充を行なし、浴中の銅濃度
を所定の範囲内に保つ必要がある。そのために、メッキ
業者は溶解性の銅化合物を購入し、その溶液をメッキ浴
中に入れるようにしている。例えば酸性鋼メッキ格の場
合には、銅は、硫酸鋼を騒入しその溶液の形で補給され
ている。しかしながら、このような方法は以下の■〜■
に掲げる問題があり不都合である。■ 硫酸鋼溶液の形
で銅を補充することは格の過度の増大を招き、しかも、
これは不溶性アノードを用いるときはきわめて顕著とな
る。そして、最終的には、このメッキ液を廃棄しなけれ
ばならない問題が生ずる。■ 不落性アノードを用いた
場合は、硫酸イオンが増加し、硫酸鋼の溶解度を減少さ
せるので、硫酸鋼の再結晶化が生じ、それがメッキタン
クの底部に沈毅する結果となる。

■ 硫酸鋼溶液の形で補充することは鉄、ニッケル、亜
鉛又はクロムのようなカチオン不純物を混入させること
になり堆積鋼の内部応力が増大し、伸銭性や展性を減少
させ強度その他の特性を損う。

■ 硫酸鋼は思ったより安くなく経済的でない。

本発明は、不溶性ァ／一ドを用いた場合に堆積によって
メッキ液中から消耗された銅を従釆用いられていた方法
や装置よりはるかに経済的に補給するための方法及び装
置を提供しようとするものである。又、本発明は、銅を
補給してもメッキ液の量が増大することのない方法及び
装置を提供しようとするものである。

更に、この発明は、電解によってメッキ容器内に発生す
るガスを容器外に逃がして作業環境を害する代りに、こ
のガスを利用する銅の補給方法及び装置を提供しようと
するものである。

更に又、本発明はメッキ液回収システムと適合する銅の
補給方法及び装置を提供しようとするものである。

本発明は、堆積により消耗された銅を固体状態の銅を用
いてメッキ液中に補給するものである。

このような固体状態のものとしてはスクラップ鋼ワイヤ
一を用いるのが手に入れ易いこと、安価であること、早
く溶解すること、の諸点から考えて好ましい。スクラッ
プ鋼を溶かすために、メッキタンク内のメッキ液とメッ
キによりタンク内に発生した酸素とをスクラップ鋼が収
容されている囲まれた空間内に導びき入れる。酸性鋼〆
ッキ浴を用いる場合においては、スクラップ鋼ワイヤ−
は溶解されて硫酸鋼溶液となり、加温された後、メッキ
格の中に導入される。硫酸鋼溶液は浴内に導入される前
に力姉益されるために、囲まれた空間からそれと運通し
ている予熱タンク内へ導びき入れられる。

子熱タンクは、硫酸鋼溶液を加温することと、その中に
含まれている固形物を沈降させることとの２つの目的を
有するものである。又、好ましい実施例においては硫酸
鋼溶液は予熱タンクからメッキタンクヘオーバーフロー
される。以下の本発明の説明は、その適応可能な一例と
して、酸性鋼〆ツキ浴を用いた銅箔ないいまプリント回
路パターンを連続的に製造する装置に関して行なう。

そして〜その格は本発明方法及び装置によって銅の補給
が為される。第１図に示された装置は、これをメッキ手
段と補給手段とに明確に区別することができる。

メッキ手段は、酸性鋼メッキ液１が収容されているタン
クないいま容器２を含んでいる。補給手段はスクラップ
鋼３を溶融して硫酸鋼メッキ液を作る補給タンク４と、
該硫酸鋼溶液をメッキタンク２に導入する前に所要温度
になるまで加熱するための子熱タンク５とを含んでいる
。メッキタンク２内にはカソード６とその下方に空間を
あげて配置された不溶性アノード７とを含んでいる。

カソード６の下面にはいくつかの凹部８が形成されてお
り、これらの凹部８はカソード６を垂直方向に貫通して
いる各別の通路９と蓮通されている。これらの通路９は
導管１０によって真空ポンプ１１と連結されている。表
面に銅箔又は回路パターンが析出される導母性材料から
成る帯状体１２はカソード６の下側を水平にかつ第２図
に矢印で示された方向又は第１図の紙背から紙面側へ向
う方向へ通過していく。

第１図に１３で示される部分が導電性帯状体１２のタン
ク２内への入口となっている。導亀性帯状体１２がタン
ク２内を通過する間真空ポンプ１１によってカソードの
凹部８内が局部的に真空とされ、これによって導電・性
帯状体１２に吸引力が作用する。しかして、導霧性帯状
体１２は、カソード６の下面と摺接する状態で送行され
、よってカソードとの間に十分な電気的接触が得られカ
ソード化される。不溶性アノード７とカソード６の下側
を送行する導電性帯状体１２との間には適当な電極間間
隙１４が形成される。

メッキタンク２内に収容されている酸性鋼メッキ液１の
液面は電極間間隙１４よりかなり下方にあるようにされ
ている。不溶性ア／ード７の一端（導電Ｉ性帯状体１２
の予め定められた送行方向における上手側）に接してメ
ッキ液供Ｖ給口１５を有するメッキ液供聯合ブロック１
６が配置されている。

メッキ液１は供総合口１５から電極間間隙１４内に流入
し、そして、そこを乱流状態となって導電性帯状体１２
に沿って通過する。メッキ液供Ｖ給口１５は導管１７及
び１８を介して液供給ポンプ１９と連結されている。液
供艶篭ポンプ１９は導入管２０を有しており、これによ
って、メッキタンク２の内部とその中にあるメッキ液１
の液面より下方で連絡されている。拡散板２１がメッキ
液供給ロー５内に固定されている。拡散板２１にはメッ
キ液が通過する無数の小孔が形成されており、電極間間
隙１４を通過して行くメッキ液の乱流の程度を導電性帯
状体１２の幅方向において一様にする機能を有する。メ
ッキ液供孫台ブロック１６の上方に覆い被さるように遮
蔽ブロック２２が配置されており、これによって導電性
帯状体１２に漏洩電流による早すぎる銅の堆積が起るの
を防止する。遮蔽ブロック２２は電極間間隙１４の両側
端に互いに平行を為すように間隔を空けて配置された一
対の封止村２３，２３とその上手側端間に架け渡される
ようにして一体に成形されている。一対の封止杵２３，
２３の上端面は曲面にされており、導電性帯状体１２の
下面両側端縁と実用上水密に接しかつ摺動可能なように
されている。遮蔽ブロック２２と姿止杵２３，２３とか
ら成るＵ字状ユニットは弾性材料から成る押し上げ管２
４を介して不落性アノード７及びメッキ液供給ブロック
１６の上に戦直される。

押し上げ管２４は導管２５を介してコンブレッサー（図
示しない）と連結される。押し上げ管２４内に圧搾空気
が送入されると、その直径が増大しＵ字形ユニットを押
し上げ、封止村２３，２３が導電性帯状体１２と水密に
かつ摺動可能に接するようになる。このように、封止村
２３，２３が電極間間隙１４の両側端を限定しかつここ
を封止しているので、メッキ液の流れ方向は導電性帯状
体１２の長手方向にのみ限定されることとなる。補給タ
ンク４は、メッキタンク２と同じように取り外すことの
できる上部カバー２６を有しており、内面にポリ塩化ビ
ニル（ＰＶＣ）のような耐酸性合成材料から成る被覆２
７を有する銅で形成されている。

補給タンク４は溶解されメッキタンク２内のメッキ液１
に加えられるスクラップ鋼３を収容するための囲まれた
空間を提供している。スクラップ鋼３が十分に溶解され
るためには、その表面積が重量に比較してできるだけ大
きい方が良い。このような要求を満たすに足るスクラッ
プ鋼３の形状はワイヤ−及び薄板ないいま箔状のもので
ある。ワイヤ一、特に直径３肋以下のものが好ましく、
又、スクラップワイヤ一は入手し易いという利点も備え
ている。このようなスクラップ鋼線３は補給タンク４の
底部に形成されたフィルター２８の上に戦遣されている
。フィルター２８は多数の紬孔を有しており、溶解され
た銅の通過は許容するが溶解が進むことによって生じた
ワイヤ一の細片の通過は阻止するようになっている。ス
クラップ銅線３の溶解にはメッキ液１と酸素の充分にあ
る雰囲気とが必要でありり、この両者ともメッキタンク
２から得ることができる。

この目的のために、補給タンク４は導通系２９及び３０
を経由してメッキタンク２と連結されている。導通系２
９はポンプ３１とオンーオフバルブ３２とを備えている
。従って、バルブ３２が開かれるとメッキ液１はメッキ
タンク２から補給タンク４へ給送される。導通系２９は
補給タンク４の上部カバー２６の内側に適宜に取り付け
られたスプレーノズル組立体３３と連結されている。

スプレーノズル組立体３３は、ＰＶＣから成り適宜に配
列されて導通系２９と連絡されたパイプ３４とこのパイ
プ３４に取り付けられた多数のスプレーノズル３５とを
備えている。スプレーノズル３５はフイルタ−２８の上
に戦遣されたスクラップ鋼３にメッキタンク２から送ら
れてきたメッキ液が方遠なくスプレ−されるような位置
に配置される。上述の導通系３０はメッキの実行によっ
てメッキタンク２内に発生した酸素や他のガスをそこか
ら引き出すための組み込まれたブロアー３６を有してい
る。

上記のようなガスはブロアー３６によつて補給タンク４
内に送り込まれる。この導超系３０は鋼の堆積が行なわ
れる電極間間隙１４の附近でメッキタンク２と接続され
ている。補給タンク４の底部におけるフィルター２８の
下側にはフィルターで渡過されたスクラップ鋼線３の溶
融液を集めて下方へ導び〈ジョーゴ３７が配置されてい
る。

ジョーゴ３７の下端はメッキタンク２内のメッキ液１の
液面よりいくらか高い位置にあるようにされている。子
熱タンク５はＬ字型の導管３８によって補給タンク４と
蓮通されている。

この導管は一端がジョーゴ３７と連結されており、他端
がメッキタンク２内のメッキ液１の液面しベルより上の
位置で予熱タンク５と連結されている。しかして、スク
ラップ鋼ワイヤ‐３を溶融しそして猿過された溶液は重
力によって補給タンク４から予熱タンク５へ流れる。又
、予熱タンク５はオーバーフロー管３９を介してメッキ
タンク２と連結されており、スクラップ鋼溶液をメッキ
タンク２へオーバーフローさせるようになっている。そ
れ故に、子熱タンク５内の液面とメッキタンク２内の液
面とは略同じになっている。直立した仕切板４０が子熱
タンク５内を上流側（補給タンク４側）空間４１と下流
側（メッキタンク２側）空間４２とに区画している。

この仕切板４０の上端は予熱タンク５内の液面より上方
にあるようにされ、又、下端は子熱タンク５の底から離
れて位置されている。従って、液は仕切板４０の下を通
って上流側空間４１から下流側空間４２へと流れること
ができる。予熱タンク５及び仕切板４０共にＰＶＣで被
覆された鋼で出来ている。子熱タンク５の上流側空間４
１には液をそれがメッキタンク２内へオーバーフローさ
れる前に予め温めておくためのヒーターが配置されてい
る。

この実施例においてはそのためのヒーターとして水晶管
の中に配置された電熱ヒーター４３が用いられている。
尚、この子熱タンク５には電熱ヒーターの代りにスチー
ムヒーターを組み込んで用いることもできる。導通系４
４は予熱タンク５と２つのミスト分離器４５との間を連
結している。

導通系４４はブロア−４６によって、ミストを含有して
いるガスを予熱タンク５から２つのミスト分離器４５へ
強制的に送るようになっている。そして、このミスト分
離器はメッキ液の回収系を構成している。第１図及び第
２図に示したメッキ菱直によって銅箔又は回路パターン
を製造するには、先ず、導母性帯状体１２がカソード６
と摺接しながらメッキタンク２を矢印で示された方向へ
通過するように一定の速度で送行される。そして、回路
パターンを製造する場合には、導軍性帯状体１２の下面
にレジスト剤により予めマスキングを施しておく。尚、
箔を製造する場合にはこのようなマスキングを必要とし
ないことは勿論である。ポンプ１９によってメッキ液１
がメッキ液供Ｖ給口１５へ給送され、更にそこから電極
間間隙１４へ給送される。

そして、不落性アノード７を適して直流電流が加えられ
、それによってカソード６の下を送行されている導電性
帯状体１２の下面に銅の堆積が行なわれる。メッキ液１
が電極間間隙１４を乱流状態、で流れることは、導電性
帯状体１２に近接した位置での銅イオン濃度の極端な減
少を有効に防止することになり、又、このことによって
帯状体１２への銅の堆積速度が向上される。メッキ又は
蟹銭が進むにつれてメッキ液１は酸素や硫酸ガスを含む
ガスを放出する。このガスは生物にとっては毒性が高く
かつ刺激の強いものである。これらのガスが本発明にお
けるように若し補給タンク４へ導びかれないとすると、
これらはメッキタンク２の入口１３等を通って外へ出る
ことになり作業環境を著しく汚すものである。又、これ
らのガスは役に立つ面も有しているため、経済的な観点
からもこれらのガスを逃がしてしまうことは好ましくな
い。本発明は、これらのガスを導通系３０を通して補給
タンク４に導入することによってスクラップ鋼ワイヤ‐
３を溶解するのに役立てている。オンーオフバルブ３２
が開かれてメッキ液１が導通系２９を通して補給タンク
４内に給送されると、スクラップ鋼ワイヤ‐３が溶解さ
れ始める。

補給タンク４内にメッキタンク２からのガスが存在して
いる状態でメッキ液がスプレーレズル組立体３３によっ
てスプレーされると、スクラップ鋼ワイヤ‐３は次の化
学変化により硫酸鋼溶液の形に溶融される。Ｃｕ十＆Ｓ
０４十１／幻２趣麹ＣｕＳ０４十日２ｏこの反応のため
に必要な熱は、メッキタンク２内において通常６０〜６
５℃の範囲にあるメッキ液の液温によって得られる。

そして、スプレーされるメッキ液の液温が高い程、又、
スクラップ鋼の重量に対する表面積が大きい程、スクラ
ップ鋼の溶解速度が遠くなる。第３図は線径１肌の鋼ワ
イヤ一の溶解速度とそれにスプレーされるメッキ液の温
度との関係をグラフで示すものである。

ここで溶解速度は１時間当りにスクラップ鋼ワイヤ一の
表面積１平方メートルに対して溶解される重量をグラフ
で表わし亀ｒ′で／ｈで）、温度は摂氏（００）で表わ
している。補給タンク４内で作られた硫酸鋼溶液はフィ
ルター２８によって櫨過されてジョーゴ３７で集められ
、そして、導管３８で予熱タンク５へ送られる。予熱タ
ンク５へ流入した溶液はその温度が６０〜６ｙＣという
必要な温度範囲以下に下がっているので、上流側空間４
１を通過する間にヒーター４３によって急加熱される。
子熱タンク５内の仕切板４０は補給タンク４のフィルタ
ー２８を通り抜けて来てしまったスクラップ鋼の微小片
を溶液がメッキタンク２に入る前に子熱タンク５の底部
に沈澱させる。加熱されかつ微４・片を取り除かれた硫
酸鋼溶液は下流側空間４２へ仕切板４０の下側から流入
し、更にそこからオーバーフロー管３９を通じてメッキ
タンク２へオーバーフローされる。

このようにして、導電性帯状体１２の表面に堆積される
銅が必要に応じてメッキ液１に補充される。以上に本発
明の最も実用的でかつ好ましいと思われる実施例によっ
て本発明を説明したが、これは単なる一例にすぎず、別
の型でも実施できることは勿論である。それ故に、本発
明は上述したものに限定されるものではなく、特許請求
の範囲に記載された事項から逸脱することのないあらゆ
る形態による実施を包含するものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図は本発明
装置の全体を要部を破断して示す正面図、第２図はカソ
ード、アノード等から成るメッキ部を示す拡大した縦断
面図、第３図はスクラップ鋼ワイヤ一の溶解速度と該ワ
イヤ一にスプレーされる酸性鋼メッキ液の温度との関係
をグラフで示す図である。 符号の説明、１…メッキ液、２…メッキタンク、３・・
・スクラップワイヤ一、４・・・補給タンク、５・・・
予熱タンク、２８・・・フィルター、２９・・・メッキ
液を補給タンクに導入する手段、３０・・・酸素を補給
タンクに導入する手段、３５・・・スプレーノズル、４
０・・・仕切板、４１・・・上流側空間、４２・・・下
流側空間、４３・・・ミストガス分離機。 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 堆積される銅を含んでいるメツキ液を用いてメツキ
   タンク内にて電気メツキを行なう方法において、特定の
   区画された空間内に堆積される銅の固形物を用意し、メ
   ツキの進行によつてメツキタンク内に生ずる酸素を上記
   特定空間内に導入し、更にメツキタンク内のメツキ液の
   一部を上記特定空間内に導入し、該導入したメツキ液を
   上記特定空間内に用意された銅にスプレーすることによ
   り、該銅を溶解し、そして、この銅を溶解したメツキ液
   を加温した後、メツキタンク内に戻すようにしたことを
   特徴とする堆積される銅をメツキ液に補給する方法２
   銅を溶解したメツキ液をそれがメツキタンク内に戻され
   る前に濾過するようにしたことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の堆積される銅をメツキ液に補給する方
   法３ 特定空間内に用意される銅がスクラツプワイヤー
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２
   項記載の堆積される銅をメツキ液に補給する方法４ 堆
   積される銅を含んでいるメツキ液を用いて電気メツキを
   行なうメツキタンクと、堆積される銅の固形体を収容し
   ている補給タンクと、メツキの進行に伴つてメツキタン
   ク内に発生する酸素を補給タンク内に導入する手段と、
   メツキタンク内にあるメツキ液の一部を補給タンク内に
   導入する手段と、補給タンク内に導入されたメツキ液を
   そこに収容されている銅にそれを溶解するために供給す
   る手段と、銅を溶解したメツキ液を加温するための予熱
   タンクと、加温されたメツキ液をメツキタンクに導入す
   る手段と、メツキにより発生したミストガスを分離する
   ミスト分離機とから成り、銅にメツキ液を供給する前記
   手段が補給タンク内に配置されメツキ液を銅にスプレー
   するようにされたスプレーノズルであるとともに、前記
   ミストガスは前記予熱タンクからミスト分離機に導びか
   れるようにされたことを特徴とする堆積される銅をメツ
   キ液に補給する装置５ 銅を溶解したメツキ液を濾過す
   るためのフイルターを補給タンク内に設けたことを特徴
   とする特許請求の範囲第４項記載の堆積される銅をメツ
   キ液に補給する装置６ フイルターが補給タンクの底部
   に設けられかつそのフイルターの上に銅固形体が載置さ
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の
   堆積される銅をメツキ液に補給する装置７ 予熱タンク
   内にこれを補給タンクに連通している上流側空間とメツ
   キタンクに連通している下流側空間とを区画しかつ両空
   間がタンクの底部の方で連通されるように仕切板を設け
   、銅を溶解したメツキ液が上流側空間から下流側空間へ
   向つて流れるようにしたことを特徴とする特許請求の範
   囲第４項記載の堆積される銅をメツキ液に補給する装置
   ８ 銅を溶解したメツキ液が予熱タンクの下流側空間か
   らメツキタンクへオーバーフローされるようにしたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第７項記載の堆積される銅
   をメツキ液に補給する装置９ 補給タンク内に収容され
   る銅がスクラツプワイヤーであることを特徴とする特許
   請求の範囲第４項、第５項、第６項、第７項又は第８項
   記載の堆積される銅をメツキ液に補給する装置