JPS62274098A - 均一電気メツキ法 - 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】 ３、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ッキをするに際し、部
分的な電流密度の集中現象に起因するメッキ厚さの不均
一を解消し、メッキ面全体において均一厚さのメッキを
可能にする改良された電気メッ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図に示すようにメッキ槽３のメッキ液４中
にメッキすべき材料で必る陽極２と当該メッキ材料がメ
ッキされる被メッキ材１でおる陰極とを配置し、被メッ
キ材１を第２０図に示すように一定方向くこの場合図中
矢印方向）に移動せしめつつ電極間に電流を流していわ
ゆる電気メッキを行なった場合、電流薄度の相違から被
メッキ材１のメッキ端部のメッキ厚さが他のメッキ面よ
り異常に厚くなる現像がみられ、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図はそのようなメッキ結果の一例を示すものであ
って、厚さ０．５ＩｒＩＩｎ、巾７０姻の銅条のＡ、８
両面にニッケルを全面メッキした場合の、銅条の巾方向
におけるメッキ厚さの分布を示したものである。両面と
もに巾方向の端部側では異常に厚いメッキが形成される
様子がわかる。

また、第２４図は、第２３図同様の巾７０ｍの銅条に両
側に厚さ０．０４ｍのプラスチックテープを、それぞれ
端部より１５ｍ巾のところまで貼り付けてマスキングし
、巾方向内側に４０ｍ巾の露出メッキ面を形成し、巾４
０ｍのいわゆるストライプメッキを行なった結果におけ
る、Ａ、８両面のメッ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
なるメッキ境界部（マスキングテープにより区切られた
部分）近傍ではメッキ厚さが極端に厚くなっている様子
がわかる。

上記のようなメッキ端部あるいはマスキング境界部近傍
での極端なメッキ厚さの増大を防止しようとする目的で
、メッキする際に、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
れの巾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実施例
におけるメッキ厚分布を示したものである。前記同様に
、０．５ｍｍ厚、巾７０ｍｍの銅条を用い、これに厚さ
４ｍの絶縁体を、第２５図イに実寸法をもって示したよ
うな位置に配置し、電気的遮へいを行なったが、遮へい
のないものと比べて余り有意差がないばかりか、メッキ
面そのものに凹陥部が生じたり厚さ分布に大きな乱れを
生ずる結果となったりしており、決して好ましい結果と
言い得るものではない。

上記は、実施例として、銅条にニッケルをメッキする場
合を例示したものであるが、上記゛の傾向は、メッキ材
や被メッキ材が異なっても、また被メッキ材が短尺物で
あっ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
きたものであった。

ところで、近年エレクトロニクス分野へのメッキ材の進
出はめざましく、高精度かつ高品質のメッキ材に対する
要請はとみにぎびしざを増しつつあり、メッキ材のメッ
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。

［発明の目的コ 本発明は、上記のような実情にかんがみてなされたもの
でありメッキ面の中央部分からメッキ境界部分にまでき
わめて均一な厚さを有するメッキ覗を高品質に形成せし
めることを可能とする画期的ともいえる電気メッキ法を
提供しようとするものである。

［発明の概要コ すなわち、本発明の要旨とするところは、被メッキ材で
ある陰極のメッキ面の境界部から陽極側に向って伸びる
絶縁材よりなる仕切り壁面を配置してメッキするメッキ
法にあり、この仕切り壁面が電流密度のメッキ面近傍に
おける均一化に大きく奇与し、きわめて均一な厚さの高
品質のメッキを実施可能としたものである。

［実施例］ 以下に本発明の実施例に基いて順次詳細に説明する。

第１図は本発明に係る代表的な実施例を示す説明図であ
り、被メッキ材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の被メッキ材
１側は陽極２に向って伸び、メッ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
来例によって行なったと同じ０．５ｍ厚で巾７０ＩｎＩ
ｒ１の銅条にＡ、８両面への全面ニッケルメッキを行な
い、そのメッキ厚さ分布を測定した結果を示す線図で必
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、メッキあった。

第１４図より一見明白な通り、本発明に係るメッキ法に
よるメッキ厚さは、Ａ、８両面ともに中央近傍から端部
まできわめて均一なメッ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、本発明に係る別な実施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が被メッキ材
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
、被メッキ材１のメッ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１＃程度の誤差はあってもよい。）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、メッ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、とくに被メッキ材１がリードフレーム材のような
長尺帯状体であって、これをメッキ槽中に連続走行移動
せしめつつメッ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
さであって、それについては後述される。

第５．７．８、および９図に示した実施例は、上記の全
面メッキと異なり、被メッキ材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ッキを行なう
場合に本発明を適用したそれぞれ４様の実施例を示すも
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
ないでメッキする例であり、第８図はストライプメッキ
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、ストライプメッキ面が片側のみであって、
非メッ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、本発明を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ッキにおい
ても、重要なことは、第６図に示すように、被メッキ材
１のマスキングテープ６により規制されたメッキ境界と
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１＃以内程
度の誤差は許される。） ざらに、第１０図は、メッキ中のメッキ液に気泡が存在
ないし発生する場合を想定した実施例であり、電流遮へ
い体５の仕切り壁面５ａは、すでにみた各実施例におけ
るようにメッ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って
上方に逃げ、気泡の停滞に起因するメッキネ良の発生が
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。

また、第１１図は、被メッキ体１に図に示すような円形
部分メッキ（あるいはスポットメッキ）１ａを行った例
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、非メッ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って、メッキを行なえば、均一
厚さのきれいな円形スポットメッキが可能となるのであ
る。このようなメッキパターン形成のためのメッキとし
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っても、遮へい休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ッキ層を有する
メッ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、本発明に係るメッキ法が従来例に比較して、き
わめて均一なメッ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、本発明については第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象限での解析によった。

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図は本発明に係る第１
図の、それぞれの場合のメッ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Ｏ〜１０
０の数値は、陽極の電位を１００とし、被メッキ体（陰
極）の電位をＯ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と被メッキ
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と被メッキ体１と
の関係は第２５Ｎｄ）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、メッ
キ面近傍での等電位線密度は被メッキ体１の端部（上部
）において非常に密となっており、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、このメッキ面での
電位勾配からメッキ電流密度分イ１を求めると、先にみ
た第２３図のメッキ厚分布とまさに同様の結果を示して
いることがわかった。

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
て被メッキ体の端部（上部）での密度は疎になっており
、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〉奇りのところでの等電位線
密度は非常に疎なものとなっており、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
な電流音度分布の解析は、まさに前記した第２５図のメ
ッキ厚分布と等しい結果を示すものであり、メッキ厚分
イ［に凹部や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、本発明に係る第１７図の等電位線分布をみるに、
等電位線はメッキ面分域にわたっ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、まさに本発明に係る電流遮へい体５の仕切り壁
面５ａが陽４４ｊ２に向って伸びていることに起因され
る固有の挙動であって、この等電位線の平行かつ等間隔
の整列挙動によって、メッキ面全域の電流密度が均一イ
ヒされ、前記第１４図に示すようなメッキ面全域での均
一なメッ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、陽極に向っ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、それが均一メッキ厚を
もたらすことがわかったが、上記仕切り壁面５ａの壁面
高さくあるいは長さというべきか巾というべきか）すな
わら第１５図におけるｈは如何なる値であってもよいと
いうものでないことは、直感的に向けるところであろう
。

いま、第１５図に示すように、本発明に係る典型的構成
において、それぞれ、メッキ面の端部をＡ、Ａ部のメッ
キ厚さをａ、メッキ面の中央部をＢ、８部のメッキ厚さ
をｂ、前記仕切り壁面５ａの高さをｈ、メッキ厚の比ａ
／ｂすなわらメッキの均一度をα（完全に均一メッキで
あればα＝１となる。）メッキ部の艮ざをＷとし、仕切
り壁面の高ざｈが及ぼすαへの影響について調査した。

第１６図は、Ｗ＝７０ｍにおける前記りとαの関係を示
した線図である。

メッキ厚さ比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、仕切り壁面の高ざｔｌ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、前記メッキ厚比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程度と非常にメッ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ざｈがメッキ
部の長ざＷに対して１０％程度になると、αは１．５程
度に激減し、メッ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という関係でメッキを行なう
ことが、本発明の場合とくに有効であることがわかるの
である。

メッキを行なうに際し、適正なメッキ結晶状態を得るた
めには、メッ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、全体のメッキ電流値の上限は、
メッ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、それだけでメッキ電流が制限され
てしまい、メッキ速度が制約されてしまうのである。

しかし、本発明の場合、メッ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、トータル値を大巾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、メッキ速度
をそれだけ上昇せしめ得て、高速高能率に高品質の均一
メッ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、本発明に係るメッキ方法によれば、従
来例のようなメッキ端部ないしメッキ境界部近傍の極端
なメッキ厚さの増大現象を完全に阻止可能とし、メッキ
面全体にきわめて均一なメッキ厚さをもってメッキする
ことができるものであり、かかる全体的な均一メッキを
可能にする電流密度の均一性により、結果的に平均電流
密度を大巾に増大せしめることが可能となり、それだけ
高速メッキを実行できることから、メッキ層の高品質化
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為本発明の
意義は”きわめて高く評価ざるべきものがある。

【図面の簡単な説明】

第１〜１０図は本発明に係るメッキ法を実施しているそ
れぞれの実施例を示す説明図であり、その中筒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図は円形部分メッキの例を示す見取図
、第１２図そのための本発明に係るメッキ法を適用する
様子を示す説明図、第１３図は第１２図の断面図、第１
４図は本発明に係るメッキ法によりメッキしたメッキ部
分のメッキ厚分イｆを示す線図、第１４図（ａ）は第１
４図のメッキを行なった場合の電流遮へい体の寸法関係
を示す説明図、第１５図は本発明に係る典型的メッキ法
における各部の構成ないしディメンションを示す説明図
、第１６図は本発明に係るメッキ法における仕切り壁面
高ざｈとメッキ厚比αとの関係を示す線図、第１７図は
本発明に係るメッキ法における等電位線図、第１８図は
本発明に係るメッキ法における仕切り壁面高ざｈとメッ
キ面の巾Ｗの比とメッキ厚ざαとの関係を示す線図、第
１９〜２２図は従来のメッキ法を示すそれぞれの説明図
、第２３〜２５図は上記従来のメッキ法によりメッキし
たメッキ厚さの分布状況を示す線図、第２６および第２
７図は従来のメッキ法における等電位線図である。 １・・・被メッキ材、 ２・・・陽極、 ３・・・メッキ槽、 ４・・・メッキ液、 ５・・・電流遮へい体、 ５ａ・・・仕切り壁面、 ６・・・マスキングテープ、 ？＋１！］ １′−３の ７′２　　口 ｆ５［ Ｆ７Ｉ！Ｉ　　　　　　　　　　　７ｔｏｇ３１−ａ１
２］１’９の ”ｒ’ｔｌｒＤ　　　　　　　７ｔｚ１２Ｉｒｔ３ｆＪ
Ａ　　：　　４４　ｉツ平４＠＊ｊａ＋４ｐ（ｘ＋ａ　
メツ４ｐＬ３１＋’）８：　ネ厳−Ｖキ４奪＃Ｉ？麦傷
ｐ（に幡メッキ中穴Ｉ甲すｔＩ　ｗ−！−：　メ”／＋
　ｌ　ｃｔＷ、メ・ＩキＩＦ４２ ７１７囚 ｆｉ−／’ｅ　４ｍ’５４　　！　ｔ　　＆２　ｃＬ　
　Ｉ／。 才？５　囚 〒２４　ｆ） 一伽−メ・１午１ｚ（メａ＋）　　　　　ＢｆｌＪ＊　
ｌｔ’ｒ／９ｇ（）Ｉｎ）〒２シロ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）被メッキ材である陰極のメッキ面の境界部より陽
   極側に向って伸び、それによりメッ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ッキする
   均一電気メッキ法。
2. （２）仕切り壁面がメッキ面に対し直角方向に伸びてい
   る特許請求の範囲第１項記載のメッキ法。
3. （３）仕切り壁面がメッキ面に対して幾分傾斜している
   特許請求の範囲第１項記載のメッキ法。
4. （４）メッ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ッキ面のメッキ巾の１０
   ％以上である特許請求の範囲第１から３項のいずれかに
   記載のメッキ法。
5. （５）メッキ面の境界部と仕切り壁面とがほぼ同一仮想
   線上にあるように配置されている特許請求の範囲第１か
   ら４項のいずれかに記載のメッキ方法。
6. （６）被メッキ材がマスキングされたものであって、仕
   切り壁面とマスキング材の端部とがほぼ同一仮想線上に
   配置されている特許請求の範囲第１から４項のいずれか
   に記載のメッキ法。