WO2024070236A1 - めっき装置 - Google Patents
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Classifications
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D17/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells for electrolytic coating
- C25D17/16—Apparatus for electrolytic coating of small objects in bulk
- C25D17/28—Apparatus for electrolytic coating of small objects in bulk with means for moving the objects individually through the apparatus during treatment
-
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- C25D21/00—Processes for servicing or operating cells for electrolytic coating
- C25D21/10—Agitating of electrolytes; Moving of racks
Definitions
- the present invention relates to a plating device.
- Patent Document 1 JP Patent Publication No. 2021-138999 discloses a jet-type plating equipment.
- the plating apparatus disclosed in Patent Document 1 is equipped with a plating tank.
- the plating tank contains a metal tube (cathode) which is the first electrode, a partition tube made of an insulating material, and a second electrode (anode).
- the partition tube has multiple small holes formed in it that allow the plating solution to pass through but not the object to be plated or media.
- a metal tube is placed inside the partition tube, and a plating formation portion is formed between the inside of the partition tube and the outside of the metal tube.
- the plating formation portion refers to the area (space) where plating is applied to the object to be plated.
- a second electrode is placed outside the partition tube.
- an injection section that has an injection port that injects plating solution.
- the injection section is intended to generate an upward flow of plating solution inside the metal tube.
- the injection port of the injection section is usually provided with a mesh member to prevent the plated object or media from falling into the injection section when injection is stopped.
- a plating solution is stored in a plating tank.
- the object to be plated, conductive media, and, if necessary, insulating balls are added to the plating tank containing the plating solution.
- the plating solution may be added to the plating tank after the object to be plated, media, and insulating balls are added.
- the media is used to electrically connect between the metal tube, which is the first electrode, and the plating formation area on the surface of the object to be plated (area where the base electrode, etc. are formed) when plating the object to be plated in the plating formation section.
- the insulating balls are used to increase the fluidity of the object to be plated as it circulates through the plating apparatus.
- the workpiece, media, and insulating balls ride the rising current of plating solution inside the metal tube, which is generated by the injection from the injection section, and rise inside the metal tube, are ejected from the top end of the metal tube, and are agitated in the plating solution.
- the stirred object to be plated, media, and insulating balls are then deposited on the upper side of the plating formation section.
- other object to be plated, media, and insulating balls are already deposited in the plating formation section.
- the object to be plated, media, and insulating balls that have deposited on the upper side of the plating formation section then gradually descend inside the plating formation section.
- a current is applied between the metal tube, which is the first electrode, and the second electrode, forming a plating film in the plating formation area on the surface of the object to be plated.
- the plated object, media, and insulating balls on which the plating film has been formed are pushed out from the bottom end of the plating formation section, and once again ride the rising current of plating solution generated inside the metal tube, rising inside the metal tube, and being ejected from the top end of the metal tube and stirred.
- the stirred plated object, media, and insulating balls are then piled up on the top side of the plating formation section, just like the previous time, and then gradually descend inside the plating formation section, and as they descend, a plating film is formed on the plated object.
- the object to be plated may circulate through the plating equipment several to several thousand times before the plating film reaches a predetermined thickness and the plating process is completed.
- the plating of the object to be plated must satisfy the following (a) and (b).
- (a) A plating film having a thickness equal to or greater than a predetermined thickness is formed on each object to be plated.
- (b) The variation in thickness of the plating film formed among multiple objects plated simultaneously is small (within a predetermined tolerance).
- the thickness of the plating film formed on each object to be plated will be approximately the same even if the time required for the object to be plated to pass through the plating formation section once and the number of times the object to be plated passes through the plating formation section are changed. This is because the thickness of the plating film formed on the object to be plated depends on the total time each object to be plated passes through the plating formation section (the time required to pass through the plating formation section once x the number of times passed).
- the total plating time is constant, if the time required for the object to be plated to pass through the plating formation section once is extended, the number of times the object to be plated passes through the plating formation section will decrease, and if the time required for the object to be plated to pass through the plating formation section once is shortened, the number of times the object to be plated passes through the plating formation section will increase.
- the thickness of the plating film formed (grown) on the objects to be plated each time they pass through the plating formation section varies depending on conditions such as whether the objects to be plated pass near the metal tube, near the partition tube, or near the middle between the metal tube and the partition tube, so by increasing and leveling out the number of passes, the variation in the thickness of the plating film formed can be reduced.
- the total plating time is short.
- the flow rate of the plating solution sprayed from the spray section can be increased, and the flow rate of the plating solution sprayed from the spray section can be increased, for example, by increasing the output of the pump connected to the spray section.
- the object to be plated is discharged out from the top end of the metal tube together with the media and insulating balls in order to agitate them, but if the momentum is too high and the object to be plated rises to a high position in the plating solution stored in the plating tank, defects may occur in the object to be plated.
- the present invention aims to provide a plating device that prevents the object to be plated from rising too high in the stored plating solution, even when the flow rate of the plating solution sprayed from the spray section is increased, thereby suppressing the occurrence of defects in the object to be plated.
- a plating apparatus is provided with a plating tank that stores a plating solution containing an object to be plated, and an injection part formed in the plating tank that injects the plating solution, and the object to be plated contained in the plating solution is agitated by the plating solution injected from the injection part.
- the injection part is an inner cylindrical shape having a bottom surface that extends horizontally, an inner wall that extends in the height direction from the bottom surface, and an opening formed at the upper end of the inner wall.
- the opening is a first injection port that injects plating solution into the plating tank, a mesh member is provided at the first injection port, a second injection port that injects plating solution into the injection part is provided at the bottom surface, a flow rate control plate having a plurality of holes formed therein is provided midway in the height direction of the injection part and parallel to the bottom surface, and the flow rate control plate has a central portion and a peripheral portion provided outside the central portion when viewed in a planar direction, and a plurality of holes are formed in each of the central portion and the peripheral portion, and a cylindrical member having a hollow portion is provided between the flow rate control plate and the mesh member of the first injection port.
- the speed of plating solution passing through the center can be reduced compared to the speed of plating solution passing through the peripheral area by adjusting the size of each opening area of the holes formed in the center and the holes formed in the peripheral area, the total opening area per unit area of the multiple holes, and the number of holes per unit area.
- a plating apparatus for example, when a cylindrical metal tube with a hollow portion is placed directly above the injection part, the speed at which the plating solution passes through the center of the metal tube is suppressed, so that even if the flow rate of the plating solution injected from the injection part is increased, the object to be plated does not rise too high in the stored plating solution, and the occurrence of defects in the object to be plated is suppressed.
- the following is a supplementary explanation.
- the speed at which the plating solution passes (rises) inside the metal tube, which is the first electrode, is not uniform across the entire cross section of the metal tube; it is faster in the center of the metal tube and slower in the peripheral areas closer to the inner wall of the metal tube. This is because resistance (frictional resistance) occurs to the flow of the plating solution in the peripheral areas closer to the inner wall of the metal tube, suppressing the speed of the plating solution.
- an inner cylindrical injection part is provided on the bottom surface of the plating tank of the plating device, a first injection port is provided above the injection part, and a second injection port is provided on the bottom surface of the injection part for injecting plating solution into the injection part, and the diameter of the second injection port is smaller than the inner diameter of the metal tube, this may also cause the plating solution to flow faster in the center of the metal tube and slower in the peripheral area closer to the inner wall of the metal tube.
- the speed of the plating solution passing through the center of the flow rate control plate is suppressed.
- the speed of the plating solution passing through the inside of the metal tube is suppressed at the center of the metal tube. Therefore, even if the flow rate of the plating solution injected from the injection section is increased, the object to be plated does not rise too high in the stored plating solution, and defects in the object to be plated are suppressed.
- FIG. 1 is a cross-sectional view of a plating apparatus 100 according to a first embodiment.
- 2 is a cross-sectional view of the plating apparatus 100, showing the portion indicated by the dashed dotted arrows A-A in FIG. 1 is a cross-sectional view of a main portion of a plating apparatus 100.
- FIG. FIG. 2 is a perspective view of a main portion of the plating apparatus 100.
- Fig. 5(A) is a plan view of the flow rate control plate 8 and the cylindrical member 10 of the plating apparatus 100.
- Fig. 5(B) is a plan view of a flow rate control plate 8' which is a modified example of the flow rate control plate 8 of the plating apparatus 100, and the cylindrical member 10.
- Fig. 5(A) is a plan view of the flow rate control plate 8 and the cylindrical member 10 of the plating apparatus 100.
- Fig. 5(B) is a plan view of a flow rate control plate 8' which is a modified example of the
- FIG. 6(A) is a plan view showing a mesh member 7' which is a modified example of the mesh member 7 of the plating apparatus 100.
- Fig. 6(B) is a plan view showing a mesh member 7" which is a modified example of the mesh member 7 of the plating apparatus 100.
- FIG. 11 is a plan view of a main portion of a plating apparatus 200 according to a second embodiment.
- each embodiment is an illustrative example of how the present invention can be implemented, and the present invention is not limited to the contents of the embodiment. It is also possible to combine the contents described in different embodiments, and the implementation in such cases is also included in the present invention.
- the drawings are intended to aid in understanding the specification, and may be drawn diagrammatically, and the dimensional ratios of the depicted components or between the components may not match the dimensional ratios of those components described in the specification. Components described in the specification may be omitted in the drawings, or the number of components may be omitted when drawn.
- FIG. 1 is a cross-sectional view of the plating apparatus 100.
- FIG. 2 is also a cross-sectional view of the plating apparatus 100, showing the A-A portion indicated by the dashed-dotted arrow in FIG. 1.
- FIG. 3 is a cross-sectional view of the main part of the plating apparatus 100.
- FIG. 4 is a perspective view of the main part of the plating apparatus 100, showing the injection unit 6.
- FIG. 5(A) is a plan view of the flow rate control plate 8 and the cylindrical member 10 of the plating apparatus 100.
- FIG. 5(B) is a plan view of the flow rate control plate 8', which is a modified example of the flow rate control plate 8, and the cylindrical member 10.
- the plating apparatus 100 is equipped with a plating tank 1.
- the plating tank 1 is open at the top.
- the plating tank 1 is used to store a mixture 19 of plating solution, objects to be plated, media, and insulating balls, which will be described later. However, the insulating balls can be omitted if not necessary.
- the plating apparatus 100 includes a cylindrical metal tube 2 inside a plating tank 1.
- the metal tube 2 has a hollow portion 2a.
- the metal tube 2 is a first electrode, and in this embodiment, it is a cathode electrode.
- the metal tube 2 is cylindrical.
- the metal tube 2 may also be polygonal cylindrical.
- the material of the metal tube 2 is arbitrary, and various metals can be used.
- the dimensions of the metal tube 2, such as the outer diameter, inner diameter, and length, are arbitrary and can be set as appropriate.
- two rod-shaped conductive support parts 2b are formed integrally with the metal tube 2 at the top of the metal tube 2.
- the number of support parts 2b is arbitrary and is not limited to two.
- the plating apparatus 100 includes a partition tube 3 made of an insulating material inside the plating tank 1.
- the partition tube 3 has a hollow portion 3a.
- the partition tube 3 is cylindrical.
- the partition tube 3 may be a polygonal tube.
- the partition tube 3 has a plurality of small holes 3b formed therein that allow the plating solution to pass through but not the object to be plated, the media, and the insulating balls. When a current is applied between the metal tube 2, which is the first electrode, and the second electrode 5, the holes 3b pass the current through the plating solution.
- the partition tube 3 may be made of any material, and may be made of, for example, various resins.
- the dimensions of the partition tube 3, such as the outer diameter, inner diameter, and length, may be any dimension and may be set as appropriate.
- the inner diameter of the partition tube 3 is larger than the outer diameter of the metal tube 2.
- the metal tube 2 is disposed within the hollow portion 3a of the partition tube 3.
- a plating formation portion 4 is formed between the inside of the partition tube 3 and the outside of the metal tube 2.
- the plating formation portion 4 is the area (space) where plating is applied to the object to be plated. Note that in Figures 1, 2, and 3, the plating formation portion 4 is depicted as a cross-hatched portion.
- the plating formation portion 4 is the area between the outer diameter of the metal tube 2 and the inner diameter of the partition tube 3.
- the length and other dimensions of the plating formation portion 4 are arbitrary and can be set as appropriate.
- the object to be plated, the media, and the insulating balls are accumulated inside the plating forming section 4 and gradually descend downward. During this descent, plating is applied to the surface of the object to be plated.
- the plating apparatus 100 is equipped with a second electrode 5 inside the plating tank 1.
- the second electrode 5 is an anode electrode.
- the second electrode 5 is made of a cylindrical metal.
- the second electrode 5 is disposed on the outside of the partition tube 3.
- the material of the second electrode 5 is arbitrary, and various metals can be used.
- the plating apparatus 100 when viewed in a planar direction, the plating apparatus 100 has the metal tube 2, the partition tube 3, and the second electrode 5 arranged concentrically so that their central axes coincide. Therefore, in the plating apparatus 100, a current is applied uniformly between the metal tube 2 (the first electrode) and the second electrode 5 in any region of the plating formation section 4, suppressing variation in the thickness of the plating film that is formed.
- the plating device 100 is provided with an injection unit 6 below the metal tube 2.
- the injection unit 6 is for generating an upward flow of plating solution inside the metal tube 2.
- the injection unit 6 is an inner tube having a bottom surface that extends horizontally, an inner wall that extends in the height direction from the bottom surface, and an opening formed at the upper end of the inner wall.
- the inner tube shape of the injection unit 6 is an inner cylinder shape.
- the inner tube shape of the injection unit 6 is not limited to an inner cylinder shape and may be other shapes.
- the dimensions of the inner diameter, depth, etc. of the injection unit 6 are arbitrary and can be set appropriately.
- the inner diameter dimension of the injection unit 6 is preferably the same as the inner diameter dimension of the metal tube 2, but there is no problem if they are different.
- the first injection nozzle 6a is formed in an opening formed at the upper end of the injection part 6.
- the shape and dimensions of the first injection nozzle 6a are arbitrary, but in this embodiment it is circular with a diameter of 28 mm.
- a second injection nozzle 6b is formed on the bottom surface of the injection part 6. Plating solution is injected from the second injection nozzle 6b into the injection part 6. Plating solution is injected from the first injection nozzle 6a into the plating tank 1.
- the opening area of the second injection nozzle 6b is smaller than the opening area of the first injection nozzle 6a.
- the diameter of the second injection port 6b is smaller than the inner diameter of the metal tube 2. This also causes the plating solution to flow faster in the center of the metal tube 2, so measures to suppress the plating solution flow in the center of the metal tube 2 are required.
- a mesh member 7 is provided at the first injection port 6a of the injection unit 6.
- the mesh member 7 is provided to prevent the plated object, media, insulating balls, etc. from falling into the injection unit 6 when the injection of the injection unit 6 is stopped.
- the mesh member 7 is also circular when viewed in a planar direction.
- the mesh member 7 is entirely made of a single layer of mesh with a mesh size of 900 ⁇ m.
- the mesh member may be made of a central mesh portion 7a and a peripheral mesh portion 7b provided on the outside of the central mesh portion 7a, with the central mesh portion 7a made of multiple layers (for example, two layers) of mesh and the peripheral mesh portion 7b made of a single layer of mesh.
- the shape and dimensions of the central mesh portion 7a are the same as those of the central portion 8a of the flow rate control plate 8 described later and the shape and dimensions of the inner diameter of the cylindrical member 10 described later, but there is no problem if they are different.
- the central mesh portion 7a of the mesh member 7' is circular, while the central mesh portion 7a of the mesh member 7" is rectangular.
- the "opening" of a mesh is the distance between adjacent lines in a mesh in which vertical and horizontal lines intersect (not including wire diameter).
- the opening is sometimes called the opening (OP) or opening dimension.
- OP opening
- the opening generally refers to the opening of one layer of mesh, but in the present application documents, when multiple meshes are stacked, it may refer to the overall opening of the multiple meshes.
- the mesh openings in the central mesh portion 7a are smaller than those in the peripheral mesh portion 7b. Therefore, in the mesh members 7' and 7", the speed of the plating solution passing through the central mesh portion 7a is slower than the speed of the plating solution passing through the peripheral mesh portion 7b.
- the mesh that constitutes the mesh members 7, 7', and 7" may be made of any material, but nylon, for example, may be used.
- the meshes may be joined, for example, with an adhesive, or may be overlapped and the ends fixed.
- the plating device 100 is provided with a flow rate control plate 8 halfway up the height of the injection unit 6, parallel to the bottom surface of the injection unit 6.
- the flow rate control plate 8 has a central portion 8a and a peripheral portion 8b provided outside the central portion 8a when viewed in a planar direction.
- the shape and dimensions of the flow rate control plate 8 are arbitrary, but in this embodiment it is a disk shape with a diameter of 28 mm.
- the shape and dimensions of the central portion 8a are also arbitrary, but in this embodiment it is a circle with a diameter of 20 mm.
- the material of the flow rate control plate 8 is arbitrary, but for example, polyvinyl chloride can be used.
- the flow rate control plate 8 has a number of holes 9 (9a, 9b) formed through both main surfaces.
- the shape of the holes 9 (9a, 9b) is arbitrary, but in this embodiment, they are circular when viewed in the planar direction. If the holes 9 (9a, 9b) are circular, they can be easily formed by irradiating them with laser light or by drilling them with a drill.
- the opening area of each of the holes 9a formed in the central portion 8a is smaller than the opening area of each of the holes 9b formed in the peripheral portion 8b.
- the diameter of each of the holes 9a formed in the central portion 8a is 1.2 mm
- the diameter of each of the holes 9b formed in the peripheral portion 8b is 3.0 mm.
- the pattern shape of the central portion 8a where the holes 9a are formed and the pattern shape of the peripheral portion 8b where the holes 9b are formed are similar. More specifically, multiple holes 9a with a diameter of 1.2 mm are formed in the central portion 8a in a matrix shape (checkerboard shape) with a predetermined interval. Then, while maintaining the shape, the hole diameter, including the hole spacing, is enlarged until it reaches a diameter of 3.0 mm, and holes 9b are formed in the peripheral portion 8b using the enlarged hole spacing and the enlarged hole diameter. Therefore, in this embodiment, the total opening area of the multiple holes 9a per unit area in the central portion 8a is equal to the total opening area of the multiple holes 9b per unit area in the peripheral portion 8b.
- the total opening area of the holes 9a per unit area does not necessarily have to be equal to the total opening area of the holes 9b per unit area in the peripheral portion 8b.
- the total opening area of the holes 9a per unit area in the central portion 8a is smaller than the total opening area of the holes 9b per unit area in the peripheral portion 8b.
- the opening area of each of the holes 9a formed in the central portion 8a is smaller than the opening area of each of the holes 9b formed in the peripheral portion 8b, so the resistance to the plating solution passing through the central portion 8a is greater than the resistance to the plating solution passing through the peripheral portion 8b. Therefore, the speed of the plating solution passing through the central portion 8a is suppressed.
- the smaller the opening area of the hole the greater the resistance to the fluid, and the larger the opening area of the hole, the smaller the resistance to the fluid.
- the speed of the plating solution passing through the central portion 8a can be suppressed compared to the speed of the plating solution passing through the peripheral portion 8b.
- the total opening area of the holes 9a per unit area in the central portion 8a is equal to the total opening area of the holes 9b per unit area in the peripheral portion 8b.
- the total opening area of the holes 9a per unit area in the central portion 8a may be smaller than the total opening area of the holes 9b per unit area in the peripheral portion 8b.
- the distance between the centers of the holes 9a formed in the central portion 8a is the same as the distance between the centers of the holes 9b formed in the peripheral portion 8b, and the diameter of the holes 9a is 1.2 mm and the diameter of the holes 9b is 3.0 mm.
- the total opening area of the multiple holes 9a per unit area in the central portion 8a be the same as or smaller than the total opening area of the multiple holes 9b per unit area in the peripheral portion 8b. Even if the total opening area of the multiple holes 9a per unit area in the central portion 8a is larger than the total opening area of the multiple holes 9b per unit area in the peripheral portion 8b, as long as the opening area of each of the holes 9a formed in the central portion 8a is sufficiently smaller than the opening area of each of the holes 9b formed in the peripheral portion 8b, the speed of the plating solution passing through the central portion 8a can be suppressed compared to the speed of the plating solution passing through the peripheral portion 8b.
- the plating device 100 has a hollow cylindrical member 10 between the flow rate control plate 8 and the mesh member 7 of the first injection port 6a.
- the shape and dimensions of the cylindrical member 10 are arbitrary, but it is preferable that they are the same as the shape and dimensions of the central portion 8a of the flow rate control plate 8. However, there is no problem if they are different.
- the cylindrical member 10 is cylindrical with an inner diameter of 20 mm.
- FIG. 5(A) when the flow rate control plate 8 and the cylindrical member 10 are viewed in a planar direction, the central portion 8a of the flow rate control plate 8 is located inside the cylindrical member 10, and the peripheral portion 8b of the flow rate control plate 8 is located outside the cylindrical member 10.
- the cylindrical member 10 is provided to maintain the difference between the speed of the plating solution passing through the central portion 8a (slow) and the speed of the plating solution passing through the peripheral portion 8b (fast), which is generated by the flow rate control plate 8, up to the first injection port 6a of the injection unit 6 where the mesh member 7 is provided.
- the lower end of the tubular member 10 is preferably in contact with the flow rate control plate 8. However, there is no problem if a gap is left between the lower end of the tubular member 10 and the flow rate control plate 8. Also, it is preferable that the upper end of the tubular member 10 is in contact with the mesh member 7. However, there is no problem if a gap is left between the upper end of the tubular member 10 and the mesh member 7.
- the plating apparatus 100 is equipped with a circulation line 11 formed of a pipe. One end of the circulation line 11 is connected to a suction port 12 formed in the plating tank 1. The other end of the circulation line 11 is connected to a second injection port 6b of the injection unit 6. A pump 13 and a filter 14 are provided midway along the circulation line 11. When the pump 13 is driven, the circulation line 11 sucks up plating solution through the suction port 12 and injects the plating solution from the second injection port 6b.
- the plating apparatus 100 is provided with a mixing section 15 below the metal tube 2 and the partition tube 3 and above the injection section 6.
- the mixing section 15 is an area where the plating solution injected from the first injection port 6a of the injection section 6 is mixed with the plated object, media, and insulating balls that have descended through the plating formation section 4.
- the mixing section 15 is made of an insulating material, and has an inverted truncated cone-shaped excavation formed on the upper surface. Note that an inverted truncated cone is a truncated cone whose upper base is larger than its lower base.
- the shape of the excavation is arbitrary, and it may be a mortar shape instead of an inverted truncated cone shape.
- the first nozzle 6a of the injection unit 6 is disposed on the bottom surface of the mixing section 15. As described above, a mesh member 7 is provided at the first nozzle 6a of the injection unit 6. Because the mesh member 7 is provided at the first nozzle 6a, the object to be plated, media, insulating balls, etc. do not fall into the injection unit 6 even when the injection of the injection unit 6 is stopped.
- the plating device 100 is provided with an induction section 16 above the metal tube 2 and the partition tube 3.
- the induction section 16 is an area where the plated object, media, and insulating balls, which rise on the upward flow of plating solution formed inside the hollow section 2a of the metal tube 2 by the injection from the first injection port 6a of the injection section 6 and are ejected (discharged) from the upper opening of the hollow section 2a of the metal tube 2, are stirred and then guided to the plating formation section 4.
- the induction section 16 is made of an insulating material and has an inverted truncated cone shape in this embodiment.
- the upper end of the metal tube 2 protrudes from the bottom surface of the induction section 16.
- the upper end of the hollow section 2a of the metal tube 2 opens at the bottom surface of the induction section 16.
- the bottom surface of the induction section 16 is connected to the partition tube 3.
- the plating device 100 is equipped with an insulating reflector 17 above the opening of the plating tank 1.
- the reflector 17 is sometimes called a deflector.
- the reflector 17 plays a role in preventing the plating solution from scattering.
- the support part 2b of the metal tube 2 is attached to the underside of the reflector 17.
- a cylindrical suppression plate 17a is formed on the underside of the reflector 17.
- the suppression plate 17a is disposed within the induction section 16. The plating solution may overflow from the upper edge of the induction section 16, but the suppression plate 17a ensures that only the plating solution overflows from the induction section 16, preventing the plated object, media, and insulating balls from overflowing.
- the plating apparatus 100 is equipped with a power supply 18.
- One line of the power supply 18 is connected to the support portion 2b of the metal tube 2, which is the first electrode, and the other line is connected to the second electrode 5.
- the power supply 18 applies a current between the metal tube 2, which is the first electrode, and the second electrode 5.
- the plating device 100 which has the above structure, is provided with a flow rate control plate 8 and a cylindrical member 10, so that the speed of the plating solution sprayed from the first nozzle 6a of the spray unit 6 is controlled (adjusted). Specifically, the speed of the plating solution that passes through the center 8a of the flow rate control plate 8, then passes inside the cylindrical member 10, and is sprayed from the first nozzle 6a of the spray unit 6 is suppressed (slowed down) compared to the speed of the plating solution that passes through the peripheral portion 8b of the flow rate control plate 8, then passes outside the cylindrical member 10, and is sprayed from the first nozzle 6a of the spray unit 6.
- the speed at which the plating solution rises inside the first electrode, the metal tube 2 is faster in the center of the metal tube 2 and slower in the peripheral areas closer to the inner wall of the metal tube 2. Furthermore, when the flow rate of the plating solution sprayed from the spray unit 6 is increased, it is believed that of the objects to be plated that are sprayed out from the upper end of the metal tube 2 and rise to a high position in the plating solution stored in the plating tank, these are primarily objects that rise all the way up through the center of the metal tube 2, where the plating solution moves at a faster rate.
- the speed at which the plating solution passes through the inside of the tubular member 10 and is sprayed from the first nozzle 6a of the spray unit 6 is slower than the speed at which the plating solution passes through the outside of the tubular member 10 and is sprayed from the first nozzle 6a of the spray unit 6, so the speed at which the plating solution rises in the center of the metal tube 2 is suppressed. More specifically, when the amount of plating solution sprayed from the spray unit 6 is constant, the plating apparatus 100 can reduce the speed at which the plating solution rises in the center of the metal tube 2 compared to when the flow rate control plate 8 and the tubular member 10 are not provided.
- the plating apparatus 100 increases the amount of plating solution sprayed from the spray unit 6, shortens the time it takes for the object to pass through the plating formation unit 4 once, and increases the number of times the object to be plated circulates through the plating apparatus, but the object to be plated does not rise too high in the stored plating solution. Therefore, the plating apparatus 100 prevents defects such as cracks, chips, and peeling of the plating film on the object to be plated caused by the object to rise to a high position in the stored plating solution.
- the object to be plated, media, and insulating balls are introduced into the induction section 16 in the plating tank 1.
- the order of introduction of the plating solution and the object to be plated, media, and insulating balls may be reversed.
- the introduced object to be plated, media, and insulating balls are deposited in the plating formation section 4.
- the pump 13 is driven to spray the plating solution from the first nozzle 6a of the spray section 6.
- an upward flow of plating solution is generated inside the metal tube 2.
- some of the objects to be plated, media, and insulating balls that had accumulated inside the plating formation section 4 are taken out from the lower end of the plating formation section 4 to the mixing section 15, where they mix with the sprayed plating solution and ride the upward flow upward inside the metal tube 2.
- the plated object, media, and insulating balls that rise inside the metal tube 2 are ejected from the top end of the metal tube 2 and agitated.
- stirred objects to be plated, media, and insulating balls are deposited on top of other objects to be plated, media, and insulating balls that are already deposited in the plating formation section 4.
- the newly accumulated plated objects, media, and insulating balls gradually descend as some of the plated objects, media, and insulating balls that had accumulated in the plating formation section 4 are removed from the lower end of the plating formation section 4 to the mixing section 15. As a result, the plated objects, media, and insulating balls circulate inside the plating device 100.
- the power supply 18 is driven to apply a current between the first electrode, the metal tube 2, and the second electrode 5. As a result, plating of the object to be plated begins in the plating formation section 4.
- the power source 18 is turned off, and plating on the object to be plated is stopped.
- the pump 13 is turned off, and the object to be plated, media, and insulating balls stop circulating inside the plating device 100.
- the plating process is completed by removing the objects to be plated, media, and insulating balls from plating tank 1 and sorting the objects to be plated.
- the plating apparatus 100 used in Example 1 and the plating apparatus 100 used in Example 2 differ in the diameter dimension of the central portion 8a of the flow rate control plate 8 and the inner diameter dimension of the tubular member 10. Furthermore, unlike the plating apparatus of the present invention used in Comparative Example 1, the plating apparatus does not include the flow rate control plate 8 and the tubular member 10, unlike the plating apparatus 100.
- the plating apparatus 100 of Example 1, the plating apparatus 100 of Example 2, and the plating apparatus of Comparative Example 1 have the same configuration except for the flow rate control plate 8 and the cylindrical member 10.
- the length of the plating formation section 4 is 220 mm in each case.
- Example 1 was carried out.
- the flow rate control plate 8 was made circular with a diameter of 28 mm, and the central portion 8a of the flow rate control plate 8 was made circular with a diameter of 15 mm.
- the tubular member 10 was made cylindrical with an inner diameter of 15 mm.
- the plating apparatus 100 used in Example 1 formed multiple holes 9a with a diameter of 1.2 mm in the central portion 8a of the flow rate control plate 8, and multiple holes 9b with a diameter of 3.0 mm in the peripheral portion 8b of the flow rate control plate 8.
- the pattern shape of the central portion 8a where the holes 9a are formed and the pattern shape of the peripheral portion 8b where the holes 9b are formed are similar to each other.
- the pattern shape of the peripheral portion 8b where the holes 9b are formed is the pattern shape of the central portion 8a where the holes 9a are formed, enlarged until the diameter of the holes, including the spacing between the holes, is 3.0 mm.
- the plating solution was placed in the plating tank 1 of the plating device 100.
- the object to be plated, media, and insulating balls were placed in the induction section 16 in the plating tank 1 of the plating device 100.
- the total amount of the object to be plated, media, and insulating balls was 1720cc.
- the mixing ratio was 1376cc (80% by volume) of the object to be plated, 86cc (5% by volume) of media, and 258cc (15% by volume) of insulating balls.
- the pump 13 was driven at low power to inject the plating solution from the first injection port 6a of the injection section 6, and the plated object, media, and insulating balls were circulated in the order of the mixing section 15, the hollow section 2a of the metal tube 2, the induction section 16, the plating formation section 4, and the mixing section 15.
- the output of the pump 13 was gradually increased to increase the circulation speed of the plated object, media, and insulating balls. Then, when the plated object discharged from the upper end of the hollow section 2a of the metal tube 2 and the object that rose relatively high (erupted) in the stored plating solution reached a predetermined height, the output of the pump 13 was stopped from being increased and the output of the pump 13 was made constant.
- the power source 18 was driven to apply a current between the first electrode (metal tube 2) and the second electrode 5, and plating of the object to be plated was started in the plating formation section 4.
- Example 1 the amount of plating solution sprayed from the first nozzle 6a of the spray unit 6 was 39 L/min. Also, the time required for each plated object to pass through the plating formation unit 4 once was 10.5 seconds.
- Example 2 was carried out.
- the plating apparatus 100 used in Example 2 had a flow rate control plate 8 that was circular with a diameter of 28 mm, a central portion 8a of the flow rate control plate 8 that was circular with a diameter of 20 mm, and a tubular member 10 that was cylindrical with an inner diameter of 20 mm.
- Example 2 Furthermore, in the plating apparatus 100 used in Example 2, similar to Example 1, multiple holes 9a with a diameter of 1.2 mm were formed in the central portion 8a of the flow rate control plate 8, and multiple holes 9b with a diameter of 3.0 mm were formed in the peripheral portion 8b of the flow rate control plate 8. Note that the pattern shape of the central portion 8a where the holes 9a are formed and the pattern shape of the peripheral portion 8b where the holes 9b are formed are similar to each other, similar to Example 1.
- Example 2 plating solution was placed in the plating tank 1 of the plating device 100 under the same conditions as in Example 1.
- Example 2 the object to be plated, media, and insulating balls were placed in the induction section 16 in the plating tank 1 of the plating device 100 under the same conditions as in Example 1.
- Example 2 under the same conditions as in Example 1, the pump 13 was driven at low output, and then the output of the pump 13 was gradually increased until the object to be plated, which was discharged from the top end of the hollow portion 2a of the metal tube 2 and rose relatively high in the stored plating solution, reached half the height between the top end of the metal tube 2 and the liquid level of the plating solution contained in the plating tank 1, at which point the output of the pump 13 was made constant.
- the power source 18 was driven to apply a current between the first electrode, the metal tube 2, and the second electrode 5, and plating of the object to be plated was started in the plating formation section 4.
- Example 2 the amount of plating solution sprayed from the first nozzle 6a of the spray unit 6 (flow rate of plating solution) was measured in this state. In addition, the time required for each plated object to pass through the plating formation unit 4 once was measured in this state.
- Example 2 the amount of plating solution sprayed from the first nozzle 6a of the spray unit 6 was 40 L/min. Also, the time required for each plated object to pass through the plating formation unit 4 once was 6.1 seconds.
- Comparative Example 1 was carried out. As described above, the plating apparatus used in Comparative Example 1 did not include the flow rate control plate 8 and the cylindrical member 10. The other configurations of the plating apparatus used in Comparative Example 1 were the same as those of the plating apparatus 100.
- Comparative Example 1 the object to be plated, media, and insulating balls were placed in the induction section 16 in the plating tank 1 of the plating device 100 under the same conditions as in Examples 1 and 2.
- Comparative Example 1 the amount of plating solution sprayed from the first nozzle 6a of the spray unit 6 was 34 L/min. Also, the time required for each plated object to pass through the plating formation unit 4 once was 16.7 seconds.
- Example 1 and Example 2 had a higher flow rate of the plating solution and a shorter time required for the object to be plated to pass through the plating formation section 4 once than Comparative Example 1.
- Example 2 in which the diameter of the central portion 8a of the flow rate control plate 8 and the inner diameter of the tubular member 10 are larger, has a higher flow rate of plating solution and a shorter time required for the plated object to pass through the plating formation section 4 once than Example 1, in which the diameter of the central portion 8a of the flow rate control plate 8 and the inner diameter of the tubular member 10 are smaller.
- the flow rate of plating solution can be increased and the time required for the plated object to pass through the plating formation section 4 once can be shortened by relatively increasing the diameter of the central portion 8a of the flow rate control plate 8 and the inner diameter of the tubular member 10, which suppress the speed of the plating solution.
- the present invention can reduce the variation in thickness of the plating film formed by increasing the flow rate of the plating solution and increasing the number of times the plated object circulates through the plating device while suppressing the occurrence of defects in the plated object.
- Fig. 7 shows a plating apparatus 200 according to the second embodiment.
- Fig. 7 is a plan view of a main part of the plating apparatus 200.
- Fig. 7 is a plan view of the flow rate control plate 28 and the cylindrical member 10 of the plating apparatus 200.
- the plating apparatus 200 according to the second embodiment is a modification of the plating apparatus 100 according to the first embodiment described above. The modifications are described below.
- the opening area of each of the holes 9a formed in the central portion 8a is smaller than the opening area of each of the holes 9b formed in the peripheral portion 8b.
- the opening area of each of the holes 29a formed in the central portion 28a is the same as the opening area of each of the holes 29b formed in the peripheral portion 28b.
- the number of holes 29a formed per unit area in the central portion 28a is smaller than the number of holes 29b formed per unit area in the peripheral portion 28b.
- the other configurations of the plating apparatus are the same as those of the plating apparatus 100.
- the total opening area per unit area of the multiple holes 29a formed in the central portion 28a is smaller than the total opening area per unit area of the multiple holes 29b formed in the peripheral portion 28b.
- the speed of the plating solution passing through the central portion 28a of the flow rate control plate 28, passing through the inside of the cylindrical member 10, and being sprayed from the first nozzle 6a of the spray unit 6 is suppressed (slowed down) compared to the speed of the plating solution passing through the peripheral portion 28b of the flow rate control plate 28, passing through the outside of the cylindrical member 10, and being sprayed from the first nozzle 6a of the spray unit 6.
- the plating apparatus 200 even if the amount of plating solution sprayed from the spray unit 6 is increased to reduce the time required for the plated object to pass through the plating formation unit 4 once, and the number of times the plated object circulates through the plating apparatus is increased, for the purpose of suppressing the variation in the thickness of the plating film, the plated object is less likely to be defective.
- the mesh member 7 is composed of a single layer of mesh throughout, but as shown in FIG. 6(A), the mesh member 7' may be composed of a central mesh portion 7a and a peripheral mesh portion 7b provided on the outside of the central mesh portion 7a, with the central mesh portion 7a composed of multiple layers of mesh and the peripheral mesh portion 7b composed of a single layer of mesh.
- the speed of the plating solution passing through the central mesh portion 7a in the mesh member 7' can also be reduced to be lower than the speed of the plating solution passing through the peripheral mesh portion 7b, further enhancing the effect of the present invention.
- the plating apparatus according to one embodiment of the present invention is as described in the "Means for solving the problems" section.
- the opening area of each of the holes formed in the central portion is smaller than the opening area of each of the holes formed in the peripheral portion.
- the resistance to the plating solution passing through each of the holes formed in the central portion is greater than the resistance to the plating solution passing through each of the holes formed in the peripheral portion, so the speed of the plating solution passing through the central portion can be suppressed compared to the speed of the plating solution passing through the peripheral portion.
- the total opening area per unit area of the multiple holes formed in the central portion is the same as or smaller than the total opening area per unit area of the multiple holes formed in the peripheral portion. In this case, the speed of the plating solution passing through the central portion can be further suppressed.
- each of the holes formed in the central portion is the same as that of each of the holes formed in the peripheral portion, but the number of holes formed in the central portion per unit area is smaller than the number of holes formed in the peripheral portion per unit area. In this case, the speed of the plating solution passing through the central portion can be suppressed compared to the speed of the plating solution passing through the peripheral portion.
- the total opening area per unit area of the multiple holes formed in the central portion is smaller than the total opening area per unit area of the multiple holes formed in the peripheral portion. In this case, the speed of the plating solution passing through the central portion can be suppressed compared to the speed of the plating solution passing through the peripheral portion.
- the center of the flow rate control plate is disposed inside the cylindrical member, and the peripheral portion of the flow rate control plate is disposed outside the cylindrical member.
- the difference in speed of the plating solution passing through the center portion and the plating solution passing through the peripheral portion, which is generated by the flow rate control plate can be maintained as is up to the first injection port of the injection unit.
- the holes formed in the center and the holes formed in the peripheral area are each circular. In this case, it becomes easier to form holes in the flow rate control plate.
- the mesh member When viewed in a planar direction, the mesh member has a central mesh portion and a peripheral mesh portion provided outside the central mesh portion, and it is also preferable that the mesh opening in the central mesh portion is smaller than the mesh opening in the peripheral mesh portion. In this case, the speed of the plating solution passing through the central mesh portion can also be reduced in the mesh member to be slower than the speed of the plating solution passing through the peripheral mesh portion. In this case, it is also preferable that the mesh member in the peripheral mesh portion is made of a single layer of mesh, and the mesh member in the central mesh portion is made of multiple layers of mesh.
- the speed at which the plating solution rises inside the metal tube can be controlled, and in particular, the flow of plating solution that rises quickly through the center of the inside of the metal tube can be suppressed (slowed down).
- the plating apparatus comprises a partition tube made of an insulating material, tubular with a hollow portion and having a plurality of holes formed therein that allow the plating solution to pass through but not the object to be plated, and a second electrode, the metal tube being the first electrode, the metal tube, the partition tube, and the second electrode being each contained in a plating tank, the metal tube being disposed within the hollow portion of the partition tube, a plating formation portion being formed between the inside of the partition tube and the outside of the metal tube, the second electrode being disposed on the outside of the partition tube, the spray portion being provided below the metal tube, the object to be plated being carried by the upward flow of plating solution sprayed by the spray portion, rising within the hollow portion of the metal tube, being discharged from the upper end of the hollow portion of the metal tube, being agitated within the plating solution, and then descending within the plating formation portion, and during the descent, a current is applied between the metal tube, which is the first electrode, and the second electrode,
- the first electrode is, for example, a cathode electrode
- the second electrode is, for example, an anode electrode.
- Plating tank 2 Metal tube (first electrode; cathode) 2a: hollow portion 2b: support portion 3: partition tube 3a: hollow portion 3b: hole 4: plating forming portion 5: second electrode (anode) 6: Injection section 6a: first injection port 6b: second injection port 7, 7', 7": mesh member 7a: mesh central portion 7b: mesh peripheral portion 8, 28: flow rate control plate 8a, 28a: central portion 8b, 28b: peripheral portion 9, 29: holes 9a, 29a: holes (formed in central portion 8a) 9b, 29b...holes (formed in the peripheral portion 8b) 10: Cylindrical member 11: Circulation line 12: Suction port 13: Pump 14: Filter 15: Mixing section 16: Guiding section 17: Reflector (deflector) 17a: Suppression plate 18: Power source
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Abstract
噴射部から噴射されるめっき液の流量を増やしても、被めっき物が貯留されためっき液の中の高い位置まで上昇し過ぎず、被めっき物に不良が発生することが抑制された、めっき装置を提供する。 被めっき物が含まれためっき液を貯留するめっき槽と、めっき槽に形成された、めっき液を噴射する噴射部と、を備え、噴射部から噴射されためっき液によって、めっき液に含まれた被めっき物が攪拌される、めっき装置であって、噴射部は、水平方向に拡がる底面と、底面から高さ方向に伸びる内壁と、内壁の上端に形成された開口とを有する内筒状であり、開口は、めっき槽にめっき液を噴射する第1噴射口であり、第1噴射口にメッシュ部材が設けられ、底面に、噴射部にめっき液を噴射する第2噴射口が設けられ、噴射部の高さ方向の途中に、底面と平行に、複数の孔が形成された流速制御板が設けられ、流速制御板は、平面方向に見たとき、中央部と、中央部の外側に設けられた周辺部と、を有し、中央部に形成された孔の各開口面積が、周辺部に形成された孔の各開口面積よりも小さく、流速制御板と、第1噴射口のメッシュ部材との間に、中空部を有する筒状部材が設けられたものとする。
Description
本発明は、めっき装置に関する。
電子部品の外部電極の形成などに、いわゆる噴流式のめっき装置が広く使用されている。特許文献1(特開2021-138999号公報)に、噴流式のめっき装置が開示されている。
特許文献1に開示されためっき装置は、めっき槽を備えている。めっき槽の中に、第1電極である金属管(カソード)と、絶縁性の材質で作製された隔壁管と、第2電極(アノード)とが収容されている。なお、隔壁管には、めっき液は通過させるが、被めっき物やメディアなどは通過させない、複数の小さな孔が形成されている。
隔壁管の内部に金属管が配置され、隔壁管の内側と金属管の外側との間に、めっき形成部が形成されている。めっき形成部は、被めっき物にめっきが施される領域(空間)をいう。隔壁管の外に、第2電極が配置されている。
金属管の下方に、めっき液を噴射させる噴射口を有する噴射部が設けられている。噴射部は、金属管の内部に、めっき液の上昇流を発生させるためのものである。なお、特許文献1のめっき装置には開示されていないが、通常、噴射部の噴射口には、噴射が停止しているときに、被めっき物やメディアが噴射部の中に落ちないように、メッシュ部材が設けられる。
特許文献1に開示されためっき装置は、めっき槽に、めっき液が収容される。続いて、めっき液が収容されためっき槽に、被めっき物と、導電性のメディアと、必要に応じて絶縁ボールとが投入される。ただし、めっき槽に、被めっき物、メディア、絶縁ボールを投入した後に、めっき槽に、めっき液を収容してもよい。なお、メディアは、めっき形成部における被めっき物へのめっきにおいて、第1電極である金属管と、被めっき物の表面のめっき形成領域(下地電極などが形成されている領域)との間を、電気的に接続するためのものである。絶縁ボールは、めっき装置の中を循環する被めっき物の流動性を高めるためのものである。
被めっき物、メディア、絶縁ボールは、噴射部の噴射によって発生した、金属管の内部のめっき液の上昇流に乗って、金属管の内部を上昇し、金属管の上端から外に噴出され、めっき液の中で攪拌される。
攪拌された被めっき物、メディア、絶縁ボールは、次に、めっき形成部の上側に堆積する。このとき、めっき形成部内には、既に別の被めっき物、メディア、絶縁ボールが堆積している。めっき形成部の上側に堆積した被めっき物、メディア、絶縁ボールは、続いて、めっき形成部の中を徐々に降下する。このとき、第1電極である金属管と、第2電極との間に電流が印加されることによって、被めっき物の表面のめっき形成領域に、めっき膜が形成される。
めっき膜が形成された被めっき物、メディア、絶縁ボールは、めっき形成部の下端から押出され、再び、金属管の内部に発生しためっき液の上昇流に乗り、金属管の内部を上昇し、金属管の上端から外に噴出され、攪拌される。そして、攪拌された被めっき物、メディア、絶縁ボールは、前回と同様に、めっき形成部の上側に堆積し、続いて、めっき形成部の中を徐々に降下し、降下中に、被めっき物にめっき膜が形成される。
被めっき物は、めっき膜が予め定められた厚さに達し、めっき工程が終了するまでに、めっき装置の中を、数回~数千回、循環する場合がある。
被めっき物へのめっきは、次の(a)、(b)を満たす必要がある。
(a)各被めっき物に、予め定めた厚さ以上の厚さのめっき膜が形成されること。
(b)同時にめっきされた複数の被めっき物の間において、形成されためっき膜の厚さのばらつきが小さいこと(予め定めた許容値内であること)。
(a)各被めっき物に、予め定めた厚さ以上の厚さのめっき膜が形成されること。
(b)同時にめっきされた複数の被めっき物の間において、形成されためっき膜の厚さのばらつきが小さいこと(予め定めた許容値内であること)。
1回(1ロット)のめっき工程において、めっきを開始してから、めっきを終了するまでの時間を「総めっき時間」と定義したとき、総めっき時間が一定であれば、被めっき物がめっき形成部を1回通過するのに要する時間と、被めっき物がめっき形成部を通過する回数とを変化させても、各被めっき物に形成されるめっき膜の厚さは、ほぼ同じになる。なぜなら、被めっき物に形成されるめっき膜の厚さは、各被めっき物がめっき形成部を通過している合計の時間(めっき形成部を1回通過するのに要する時間×通過した回数)に依存するからである。なお、当然のことながら、総めっき時間が一定であるとき、被めっき物がめっき形成部を1回通過するのに要する時間を長くすると、被めっき物がめっき形成部を通過する回数は少なくなり、被めっき物がめっき形成部を1回通過するのに要する時間を短くすると、被めっき物がめっき形成部を通過する回数は多くなる。
一方、総めっき時間が一定であるとき、被めっき物がめっき形成部を1回通過するのに要する時間を短くし、被めっき物がめっき装置を循環する回数を増やした場合の方が、被めっき物がめっき形成部を1回通過するのに要する時間を長くし、被めっき物がめっき装置を循環する回数を減らした場合よりも、複数の被めっき物の間において、形成されためっき膜の厚さのばらつきが小さくなる。すなわち、めっき形成部を被めっき物が1回通過する毎に、被めっき物に形成される(成長する)めっき膜の厚さは、被めっき物が、金属管の近くを通過するか、隔壁管の近くを通過するか、金属管と隔壁管の中間の近くを通過するかなどの条件によって変化するため、通過する回数を増やして平準化することによって、形成されるめっき膜の厚さのばらつきを小さくすることができるのである。
めっき工程の生産性を考慮すると、総めっき時間は短いことが好ましい。限られた総めっき時間において、被めっき物がめっき形成部を通過する回数を増やすためには、噴射部から噴射されるめっき液の流量を増やせばよく、噴射部から噴射されるめっき液の流量を増やすためには、たとえば、噴射部に接続されたポンプの出力を大きくすればよい。
しかしながら、噴射部から噴射されるめっき液の流量を増やすと、被めっき物に「割れ」や「欠け」が発生したり、被めっき物に形成されためっき膜に「剥がれ」が発生したりするなど、被めっき物に不良が発生する場合がある。これは、噴射部から噴射されるめっき液の流量を増やすと、第1電極である金属管を上昇する被めっき物の速度が速くなり過ぎ、金属管の上端から外に噴出された被めっき物が、めっき槽に貯留されためっき液の中の高い位置まで上昇してしまい、デフレクタと呼ばれる反射板に衝突したり、あるいは、めっき液の中の高い位置からの降下(沈降)するときに、めっき槽の内壁に衝突したり、他の被めっき物と衝突したりすることが原因であると考えられる。すなわち、被めっき物を、メディアや絶縁ボールとともに、金属管の上端から外に排出するのは、これらを攪拌するためであるが、このとき、勢いが付き過ぎ、被めっき物が貯留されためっき液の中の高い位置まで上昇してしまうと、被めっき物に不良が発生してしまう場合があった。
そこで、本件発明は、噴射部から噴射されるめっき液の流量を増やしても、被めっき物が貯留されためっき液の中の高い位置まで上昇し過ぎず、被めっき物に不良が発生することが抑制されためっき装置を提供することを目的とする。
本発明の一実施態様にかかるめっき装置は、上記従来の課題を解決するため、被めっき物が含まれためっき液を貯留するめっき槽と、めっき槽に形成された、めっき液を噴射する噴射部と、を備え、噴射部から噴射されためっき液によって、めっき液に含まれた被めっき物が攪拌される、めっき装置であって、噴射部は、水平方向に拡がる底面と、底面から高さ方向に伸びる内壁と、内壁の上端に形成された開口とを有する内筒状であり、開口は、めっき槽にめっき液を噴射する第1噴射口であり、第1噴射口にメッシュ部材が設けられ、底面に、噴射部にめっき液を噴射する第2噴射口が設けられ、噴射部の高さ方向の途中に、底面と平行に、複数の孔が形成された流速制御板が設けられ、流速制御板は、平面方向に見たとき、中央部と、中央部の外側に設けられた周辺部と、を有し、中央部および周辺部に、それぞれ、複数の孔が形成され、流速制御板と、第1噴射口のメッシュ部材との間に、中空部を有する筒状部材が設けられたものとする。
本発明の一実施態様にかかるめっき装置は、中央部に形成された孔と、周辺部に形成された孔とにおいて、各開口面積の大きさや、複数の孔の単位面積当たりの総開口面積や、単位面積当たりの孔の数などを調整することにより、中央部を通過するめっき液の速度を、周辺部を通過するめっき液の速度よりも、抑制することができる。
この結果、本発明の一実施態様にかかるめっき装置は、たとえば、噴射部の直上に、中空部を有する筒状の金属管を配置したとき、金属管の中心部を通過するめっき液の速度が抑制されるため、噴射部から噴射されるめっき液の流量を増やしても、被めっき物が貯留されためっき液の中の高い位置まで上昇し過ぎず、被めっき物に不良が発生することが抑制される。以下に、説明を補足する。
たとえば第1電極である金属管の内部を通過する(上昇する)めっき液の速さは、金属管の断面の全域において均一であるわけではなく、金属管の中心部ほど速く、金属管の内壁に近い周辺部ほど遅い。金属管の内壁に近い周辺部では、めっき液の流れに抵抗(摩擦抵抗)が発生し、めっき液の速度が抑制されるからである。
また、めっき装置のめっき槽の底面に内筒状の噴射部が設けられ、噴射部の上側に第1噴射口が設けられ、噴射部の底面に、噴射部内にめっき液を噴射する第2噴射口が設けられた場合であって、金属管の内径に比べて、第2噴射口の径が小さい場合も、金属管の中心部ほどめっき液が速くなり、金属管の内壁に近い周辺部ほどめっき液が遅くなる原因になる場合がある。
一方、噴射部から噴射されるめっき液の流量を増やしたとき、金属管の上端から外に噴出された全ての被めっき物が、めっき槽に貯留されためっき液の中の高い位置まで上昇するわけではない。めっき槽に貯留されためっき液の中の高い位置まで上昇する被めっき物は、主に、めっき液の速度が速い金属管の中心部を、一気に通過(上昇)した被めっき物であると考えられる。
本発明の一実施態様にかかるめっき装置は、流速制御板の中央部を通過するめっき液の速度が抑制されており、たとえば、噴射部の直上に、中空部を有する筒状の金属管を配置したとき、金属管の内部を通過するめっき液の速さが、金属管の中心部において抑制されるため、噴射部から噴射されるめっき液の流量を増やしても、被めっき物が貯留されためっき液の中の高い位置まで上昇し過ぎず、被めっき物に不良が発生することが抑制される。
以下、図面とともに、本発明を実施するための形態について説明する。
なお、各実施形態は、本発明の実施の形態を例示的に示したものであり、本発明が実施形態の内容に限定されることはない。また、異なる実施形態に記載された内容を組合せて実施することも可能であり、その場合の実施内容も本発明に含まれる。また、図面は、明細書の理解を助けるためのものであって、模式的に描画されている場合があり、描画された構成要素または構成要素間の寸法の比率が、明細書に記載されたそれらの寸法の比率と一致していない場合がある。また、明細書に記載されている構成要素が、図面において省略されている場合や、個数を省略して描画されている場合などがある。
[第1実施形態]
図1、図2、図3、図4(A)、(B)に、第1実施形態にかかるめっき装置100を示す。ただし、図1はめっき装置100の断面図である。図2もめっき装置100の断面図であり、図1の一点鎖線矢印で示したA-A部分を示している。図3は、めっき装置100の要部断面図である。図4は、めっき装置100の要部斜視図であり、噴射部6を示している。図5(A)は、めっき装置100の流速制御板8と筒状部材10の平面図である。図5(B)は、流速制御板8の変形例である流速制御板8’と、筒状部材10の平面図である。
図1、図2、図3、図4(A)、(B)に、第1実施形態にかかるめっき装置100を示す。ただし、図1はめっき装置100の断面図である。図2もめっき装置100の断面図であり、図1の一点鎖線矢印で示したA-A部分を示している。図3は、めっき装置100の要部断面図である。図4は、めっき装置100の要部斜視図であり、噴射部6を示している。図5(A)は、めっき装置100の流速制御板8と筒状部材10の平面図である。図5(B)は、流速制御板8の変形例である流速制御板8’と、筒状部材10の平面図である。
めっき装置100は、めっき槽1を備えている。めっき槽1は、上方が開口している。めっき槽1は、後述する、めっき液と、被めっき物と、メディアと、絶縁ボールとの混合物19を貯留するためのものである。ただし、絶縁ボールは、必要なければ省略することも可能である。
めっき装置100は、めっき槽1の内部に、筒状の金属管2を備えている。金属管2は、中空部2aを有している。金属管2は、第1電極であり、本実施形態においては、カソード電極である。本実施形態においては、金属管2は円筒状である。ただし、金属管2は、多角形の筒状であってもよい。金属管2の材質は任意であり、種々の金属を使用することができる。金属管2の外径、内径、長さなどの寸法は任意であり、適宜、設定することができる。
本実施形態においては、金属管2の上部に、金属管2と一体的に、2本の棒状の導電性の支持部2bが形成されている。ただし、支持部2bの本数は任意であり、2本には限られない。
めっき装置100は、めっき槽1の内部に、絶縁性の材質で作製された、隔壁管3を備えている。隔壁管3は、中空部3aを有している。本実施形態においては、隔壁管3は円筒状である。ただし、隔壁管3は、多角形の筒状であってもよい。隔壁管3には、めっき液は通過させるが、被めっき物と、メディアと、絶縁ボールとは通過させない複数の小さな孔3bが形成されている。孔3bは、第1電極である金属管2と、第2電極5との間に電流が印加されたときに、めっき液を媒介にして電流を通す。隔壁管3の材質は任意であり、たとえば、種々の樹脂を使用することができる。隔壁管3の外径、内径、長さなどの寸法は任意であり、適宜、設定することができる。
隔壁管3の内径は、金属管2の外径よりも大きい。隔壁管3の中空部3a内に、金属管2が配置されている。隔壁管3の内側と金属管2の外側との間に、めっき形成部4が形成されている。めっき形成部4は、被めっき物にめっきが施される領域(空間)である。なお、図1、図2、図3においては、めっき形成部4を、網掛状に描写している。金属管2の外径と、隔壁管3の内径との間が、めっき形成部4になる。めっき形成部4の長さなどの寸法は任意であり、適宜、設定することができる。
被めっき物と、メディアと、絶縁ボールとは、めっき形成部4の内部に堆積し、徐々に下方に降下する。この降下の途中に、被めっき物の表面にめっきが施される。
めっき装置100は、めっき槽1の内部に、第2電極5を備えている。本実施形態においては、第2電極5は、アノード電極である。本実施形態においては、第2電極5は、円筒状の金属からなる。第2電極5は、隔壁管3の外側に配置されている。第2電極5の材質は任意であり、種々の金属を使用することができる。
めっき装置100は、図2に示すように、平面方向にみたとき、金属管2と隔壁管3と第2電極5とが、それぞれの中心軸が一致するように、同心円状に配置されている。そのため、めっき装置100は、めっき形成部4のどの領域においても、第1電極である金属管2と、第2電極5との間に、均質に電流が印加されるため、成膜されるめっき膜の厚さばらつきが抑制されている。
めっき装置100は、金属管2の下方に、噴射部6を備えている。噴射部6は、金属管2の内部に、めっき液の上昇流を発生させるためのものである。本実施形態においては、噴射部6は、水平方向に拡がる底面と、底面から高さ方向に伸びる内壁と、内壁の上端に形成された開口とを有する内筒状である。本実施形態においては、噴射部6の上記内筒状は、内円筒状である。ただし、噴射部6の上記内筒状は、内円筒状には限られず、他の形状であってもよい。噴射部6の内径や深さなどの寸法は任意であり、適宜、設定することができる。なお、噴射部6の内径の寸法は、金属管2の内径の寸法と、同じであることが好ましいが、異なっていても問題はない。
噴射部6の上端に形成された開口に、第1噴射口6aが形成されている。第1噴射口6aの形状および寸法は任意であるが、本実施形態においては、直径28mmの円形とした。
噴射部6の底面に、第2噴射口6bが形成されている。第2噴射口6bから、噴射部6の中に、めっき液が噴射される。第1噴射口6aから、めっき槽1の中に、めっき液が噴射される。本実施形態においては、第2噴射口6bの開口面積が、第1噴射口6aの開口面積よりも小さい。
また、金属管2の内径と、第2噴射口6bの径とを比較した場合、第2噴射口6bの径が、金属管2の内径よりも小さい。このことも、金属管2の中心部のめっき液の速度が速くなる原因になるので、金属管2の中心部のめっき液の速度を抑制する対策が必要になる。
噴射部6の第1噴射口6aに、メッシュ部材7が設けられている。メッシュ部材7は、噴射部6の噴射が停止しているときに、被めっき物、メディア、絶縁ボールなどが噴射部6の中に落ちないように設けられている。本実施形態においては、噴射部6の第1噴射口6aが円形であるので、メッシュ部材7も、平面方向に見て、円形である。
本実施形態においては、メッシュ部材7は、全体が、目開きが900μmの1層のメッシュで構成されている。ただし、図6(A)に示すメッシュ部材7’や、図6(B)に示すメッシュ部材7”のように、メッシュ部材を、メッシュ中央部7aと、メッシュ中央部7aの外側に設けられたメッシュ周辺部7bとで構成し、メッシュ中央部7aを複数層(たとえば2層)のメッシュで構成し、メッシュ周辺部7bを1層のメッシュで構成してもよい。この場合、メッシュ中央部7aの形状、寸法は、後述する流速制御板8の中央部8aの形状、寸法や、後述する筒状部材10の内径の形状、寸法と同じであることが好ましいが、違っていても問題はない。メッシュ部材7’は、メッシュ中央部7aが円形であり、メッシュ部材7”は、メッシュ中央部7aが矩形である。
メッシュの「目開き」とは、縦方向の線と、横方向の線とが交差されたメッシュにおいて、隣接する線と線との間の寸法である(線径は含まない)。目開きは、オープニング(OP)や、オープニング寸法と呼ばれる場合がある。目開きといったとき、一般的には、1層のメッシュの目開きをいうが、本件出願書類においては、複数のメッシュが重ねられた場合には、複数のメッシュの総合的な目開きをいう場合がある。1層のメッシュの目開きと、そのメッシュを2層重ねた場合の目開き(あるいはそのメッシュと別のメッシュとを重ねた場合の目開き)とを比較した場合、後者の方が、前者よりも、小さい(細かい)ことになる。
メッシュ部材7’、7”においては、メッシュ中央部7aの目開きが、メッシュ周辺部7bの目開きよりも小さい。そのため、メッシュ部材7’、7”においては、メッシュ中央部7aを通過するめっき液の速度が、メッシュ周辺部7bを通過するめっき液の速度よりも、抑制される。
メッシュ部材7、7’、7”を構成するメッシュの材質は任意であるが、たとえばナイロンを使用することができる。メッシュを複数層に重ねて使用する場合には、メッシュとメッシュとを、たとえば、接着剤によって接合するか、あるいは、重ね合わせたうえで端部を固定すればよい。
めっき装置100は、噴射部6の高さ方向の途中に、噴射部6の底面と平行に、流速制御板8が設けられている。流速制御板8は、特に図5(A)から分かるように、平面方向に見たとき、中央部8aと、中央部8aの外側に設けられた周辺部8bと、を有している。
流速制御板8の形状および寸法は任意であるが、本実施形態においては、直径28mmの円板状とした。また、中央部8aの形状および寸法も任意であるが、本実施形態においては、直径20mmの円形とした。
流速制御板8の材質は任意であるが、たとえば、塩化ビニールを使用することができる。
流速制御板8には、両主面間を貫通して、複数の孔9(9a、9b)が形成されている。孔9(9a、9b)の形状は任意であるが、本実施形態においては、平面方向に見て円形にした。なお、孔9(9a、9b)が円形であれば、レーザ光の照射や、ドリルによる穿孔よって、孔9(9a、9b)を容易に形成することができる。
本実施形態においては、中央部8aに形成された孔9aの各開口面積が、周辺部8bに形成された孔9bの各開口面積よりも小さい。具体的には、中央部8aに形成された孔9aの直径は、それぞれ1.2mmであり、周辺部8bに形成された孔9bの直径は、それぞれ3.0mmである。
なお、本実施形態においては、孔9aが形成された中央部8aのパターン形状と、孔9bが形成された周辺部8bのパターン形状とが、相似形になっている。より具体的には、中央部8aに所定の間隔を空けてマトリックス状(碁盤の目状)に複数の直径1.2mmの孔9aを形成した。そして、その形状を維持したまま、孔の間隔も含めて、孔の径が直径3.0mmになるまで拡大し、拡大した孔の間隔と、拡大した孔の直径を用いて、周辺部8bに孔9bを形成した。したがって、本実施形態においては、中央部8aにおける、単位面積あたりの複数の孔9aの総開口面積と、周辺部8bにおける、単位面積あたりの複数の孔9bの総開口面積とは等しい。
ただし、単位面積あたりの複数の孔9aの総開口面積と、周辺部8bにおける、単位面積あたりの複数の孔9bの総開口面積とは、必ずしも等しい必要はない。中央部8aを通過するめっき液の速度を、より効果的に抑制するためには、中央部8aにおける、単位面積あたりの複数の孔9aの総開口面積が、周辺部8bにおける、単位面積あたりの複数の孔9bの総開口面積よりも、小さいことが好ましい。ただし、逆に、中央部8aにおける、単位面積あたりの複数の孔9aの総開口面積が、周辺部8bにおける、単位面積あたりの複数の孔9bの総開口面積より大きくても、中央部8aに形成された孔9aの各開口面積が、周辺部8bに形成された孔9bの各開口面積よりも、十分に小さければ、周辺部8bを通過するめっき液の速度に比べて、中央部8aを通過するめっき液の速度を抑制することができる。
本実施形態のめっき装置100の流速制御板8は、中央部8aに形成された孔9aの各開口面積が、周辺部8bに形成された孔9bの各開口面積よりも小さいため、中央部8aを通過するめっき液にかかる抵抗が、周辺部8bを通過するめっき液にかかる抵抗よりも大きい。そのため、中央部8aを通過するめっき液の速度が抑制されている。すなわち、めっき液などの流体が孔を通過するとき、孔の開口面積が小さいほど流体にかかる抵抗は大きく、孔の開口面積が大きいほど流体にかかる抵抗は小さい。周辺部8bに形成された孔9bの各開口面積をできるだけ大きくし、中央部8aに形成された孔9aの各開口面積をできるだけ小さくすることにより、周辺部8bを通過するめっき液の速度に比べて、中央部8aを通過するめっき液の速度を抑制することができる。
なお、図5(A)に示すめっき装置100の流速制御板8は、中央部8aにおける単位面積あたりの複数の孔9aの総開口面積と、周辺部8bにおける単位面積あたりの複数の孔9bの総開口面積とが等しくなっているが、図5(B)に示す変形例の流速制御板8’のように、中央部8aにおける単位面積あたりの複数の孔9aの総開口面積を、周辺部8bにおける単位面積あたりの複数の孔9bの総開口面積より、小さくしてもよい。すなわち、変形例の流速制御板8’は、中央部8aに形成された複数の孔9aの中心どうしの間隔と、周辺部8bに形成された複数の孔9bの中心どうしの間隔とを同じ寸法にしたうえで、孔9aの直径を1.2mmにし、孔9bの直径を3.0mmにした。
図5(B)の変形例の流速制御板8’は、(I)中央部8aに形成された孔9aの各開口面積が、周辺部8bに形成された孔9bの各開口面積よりも小さいことと、(II)中央部8aにおける単位面積あたりの複数の孔9aの総開口面積が、周辺部8bにおける単位面積あたりの複数の孔9bの総開口面積よりも小さいことの、相乗効果によって、中央部8aを通過するめっき液の速度が、更に抑制されている。
ただし、繰り返しになるが、中央部8aにおける、単位面積あたりの複数の孔9aの総開口面積が、周辺部8bにおける、単位面積あたりの複数の孔9bの総開口面積と、同じであるか、または、小さいことは、必須の構成ではない。中央部8aにおける、単位面積あたりの複数の孔9aの総開口面積が、周辺部8bにおける、単位面積あたりの複数の孔9bの総開口面積より大きくても、中央部8aに形成された孔9aの各開口面積が、周辺部8bに形成された孔9bの各開口面積よりも、十分に小さければ、周辺部8bを通過するめっき液の速度に比べて、中央部8aを通過するめっき液の速度を抑制することができる。
めっき装置100は、流速制御板8と、第1噴射口6aのメッシュ部材7との間に、中空部を有する筒状部材10が設けられている。筒状部材10の形状および寸法は任意であるが、流速制御板8の中央部8aの形状、寸法と同じであることが好ましい。ただし、違っていても問題はない。本実施形態においては、筒状部材10を、内径20mmの円筒形にした。本実施形態においては、図5(A)に示すように、流速制御板8と筒状部材10とを平面方向に見たとき、筒状部材10の内側に流速制御板8の中央部8aが配置され、筒状部材10の外側に流速制御板8の周辺部8bが配置されている。
筒状部材10は、流速制御板8で発生させた、中央部8aを通過しためっき液の速度(遅い)と、周辺部8bを通過しためっき液の速度(速い)との差を、メッシュ部材7が設けられた噴射部6の第1噴射口6aまで、そのまま維持させるために設けられている。すなわち、筒状部材10がなければ、中央部8aを通過した速度の遅いめっき液と、周辺部8bを通過した速度の速いめっき液とが途中で混ざってしまい、メッシュ部材7が設けられた噴射部6の第1噴射口6aにおいて、第1噴射口6aの中央部から噴射されるめっき液の速度を、第1噴射口6aの周辺部から噴射されるめっき液の速度よりも、遅くするという効果が弱まってしまうからである。
筒状部材10の下端は、流速制御板8と接していることが好ましい。しなしながら、筒状部材10の下端と流速制御板8との間に、隙間が空いていても問題はない。また、筒状部材10の上端は、メッシュ部材7と接していることが好ましい。しかしながら、筒状部材10の上端とメッシュ部材7との間に、隙間が空いても問題はない。
めっき装置100は、パイプで形成された循環ライン11を備えている。循環ライン11の一端が、めっき槽1に形成された吸液口12に接続されている。循環ライン11の他端が、噴射部6の第2噴射口6bに接続されている。循環ライン11の途中に、ポンプ13と、フィルタ14とが設けられている。循環ライン11は、ポンプ13が駆動されると、吸液口12からめっき液を吸液し、第2噴射口6bからめっき液を噴射する。
めっき装置100は、金属管2および隔壁管3の下方、噴射部6の上方に、混合部15を備えている。混合部15は、噴射部6の第1噴射口6aから噴射されためっき液と、めっき形成部4を下降してきた被めっき物、メディア、絶縁ボールとが混合される領域である。混合部15は、本実施形態においては、絶縁性の材料からなり、上面に、逆円錐台状の掘り込みが形成されている。なお、逆円錐台とは、上底面が下底面よりも大きい円錐台をいう。ただし、掘り込みの形状は任意であり、逆円錐台状に代えて、すり鉢状などであってもよい。
混合部15の底面に、噴射部6の第1噴射口6aが配置されている。上述したとおり、噴射部6の第1噴射口6aに、メッシュ部材7が設けられている。第1噴射口6aにメッシュ部材7が設けられているため、噴射部6の噴射が停止しているときも、被めっき物、メディア、絶縁ボールなどは、噴射部6の中に落ちない。
めっき装置100は、金属管2および隔壁管3の上方に、誘導部16を備えている。誘導部16は、噴射部6の第1噴射口6aからの噴射により、金属管2の中空部2aの内部に形成された、めっき液の上昇流に乗って上昇し、金属管2の中空部2aの上側の開口から噴出(排出)された、被めっき物、メディア、絶縁ボールが、攪拌され、攪拌された後に、めっき形成部4に誘導される領域である。誘導部16は、絶縁性の材料からなり、本実施形態においては、逆円錐台状をしている。誘導部16の底面から、金属管2の上端が突出している。誘導部16の底面に、金属管2の中空部2aの上端が開口している。誘導部16の底面が、隔壁管3に接続されている。
めっき装置100は、めっき槽1の開口の上方に、絶縁性の反射板17を備えている。反射板17は、デフレクタと呼ばれる場合がある。反射板17は、めっき液の飛散を抑制するなどの役割を果たす。また、反射板17の下面には、金属管2の支持部2bが取付けられている。また、反射板17の下面には、円筒状の抑制板17aが形成されている。抑制板17aは、誘導部16内に配置されている。めっき液は誘導部16の上縁から外に溢れ出す場合があるが、抑制板17aは、誘導部16からめっき液のみが溢れ出すようにし、被めっき物、メディア、絶縁ボールが溢れ出すのを抑制している。
めっき装置100は、電源18を備えている。電源18は、一方のラインが第1電極である金属管2の支持部2bに接続され、他方のラインが第2電極5に接続されている。電源18は、第1電極である金属管2と、第2電極5との間に、電流を印加する。
以上の構造からなる第1実施形態にかかるめっき装置100は、流速制御板8と筒状部材10とを設けたことにより、噴射部6の第1噴射口6aから噴射されるめっき液の速度が、制御されている(調整されている)。具体的には、流速制御板8の中央部8aを通過し、更に筒状部材10の内側を通過し、噴射部6の第1噴射口6aから噴射されるめっき液の速度が、流速制御板8の周辺部8bを通過し、更に筒状部材10の外側を通過し、噴射部6の第1噴射口6aから噴射されるめっき液の速度よりも、抑制されている(減速されている)。
上述したとおり、第1電極である金属管2の内部を上昇するめっき液の速さは、金属管2の中心部ほど速く、金属管2の内壁に近い周辺部ほど遅い。また、噴射部6から噴射されるめっき液の流量を増やしたとき、金属管2の上端から外に噴出された被めっき物のうち、めっき槽に貯留されためっき液の中の高い位置まで上昇する被めっき物は、主に、めっき液の速度が速い金属管2の中心部を、一気に上昇した被めっき物であると考えられる。
めっき装置100では、筒状部材10の内側を通過して噴射部6の第1噴射口6aから噴射されるめっき液の速度が、筒状部材10の外側を通過して噴射部6の第1噴射口6aから噴射されるめっき液の速度よりも遅いため、金属管2の中心部を上昇するめっき液の速度が抑制されている。より具体的には、めっき装置100は、噴射部6から噴射されるめっき液の噴射量が一定のとき、流速制御板8および筒状部材10を設けない場合に比べて、金属管2の中心部を上昇するめっき液の速度を小さくすることができる。
したがって、めっき装置100は、噴射部6から噴射されるめっき液の噴射量を増やし、被めっき物がめっき形成部4を1回通過するのに要する時間を短くし、被めっき物がめっき装置を循環する回数を増やしても、被めっき物が貯留されためっき液の中の高い位置まで上昇し過ぎない。そのため、めっき装置100は、被めっき物が貯留されためっき液の中の高い位置まで上昇することに起因して、被めっき物に、割れや、欠けや、めっき膜の剥がれなどの、不良が発生することが抑制されている。
(めっき装置100の使用例)
以下に、めっき装置100を使用した、めっき工程の一例を示す。
以下に、めっき装置100を使用した、めっき工程の一例を示す。
まず、めっき槽1に、所望のめっき液を投入する。
次に、めっき槽1内の誘導部16に、それぞれ、所望の形状、所望の寸法、所望の個数からなる、被めっき物、メディア、絶縁ボールを投入する。めっき液の投入と、被めっき物、メディア、絶縁ボールの投入とは、順番を入れ替えてもよい。投入された被めっき物、メディア、絶縁ボールは、めっき形成部4内に堆積する。
次に、ポンプ13を駆動させて、噴射部6の第1噴射口6aからめっき液を噴射させる。この結果、金属管2の内部に、めっき液の上昇流が発生する。そして、めっき形成部4内に堆積していた、被めっき物、メディア、絶縁ボールの一部が、めっき形成部4の下端から混合部15に取り出され、噴射されためっき液と混ざり、上昇流に乗って、金属管2の内部を上昇する。
金属管2の内部を上昇した、被めっき物、メディア、絶縁ボールは、金属管2の上端から外に噴出され、攪拌される。
攪拌された被めっき物、メディア、絶縁ボールは、既に、めっき形成部4に堆積している、別の被めっき物、メディア、絶縁ボールの上側に堆積する。
新たに堆積した被めっき物、メディア、絶縁ボールは、めっき形成部4に堆積していた被めっき物、メディア、絶縁ボールの一部が、めっき形成部4の下端から混合部15に取り出されることによって、徐々に下降する。以上により、被めっき物、メディア、絶縁ボールが、めっき装置100の内部を循環する。
次に、電源18を駆動し、第1電極である金属管2と、第2電極5との間に、電流を印加する。この結果、めっき形成部4において、被めっき物へのめっきが開始される。
所定の時間が経過し、被めっき物に所望の厚さのめっき膜が形成されたところで、電源18を停止させ、被めっき物へのめっきを停止する。続いて、ポンプ13を停止させ、被めっき物、メディア、絶縁ボールが、めっき装置100の内部を循環するのを停止させる。
めっき槽1から、被めっき物、メディア、絶縁ボールを取り出し、被めっき物を選別することにより、めっき工程が完了する。
(実験)
本願発明の有効性を確認するために、以下の実験を実施した。具体的には、上述しためっき装置100を使用して実施例1、実施例2を実施し、本発明のめっき装置以外のめっき装置を使用して比較例1を実施した。なお、本実験においては、流速制御板8の中央部8aの直径の寸法や、筒状部材10の内径の寸法などが異なっていても、流速制御板8と筒状部材10とを備えていれば、そのめっき装置は、めっき装置100に属するものとする。
本願発明の有効性を確認するために、以下の実験を実施した。具体的には、上述しためっき装置100を使用して実施例1、実施例2を実施し、本発明のめっき装置以外のめっき装置を使用して比較例1を実施した。なお、本実験においては、流速制御板8の中央部8aの直径の寸法や、筒状部材10の内径の寸法などが異なっていても、流速制御板8と筒状部材10とを備えていれば、そのめっき装置は、めっき装置100に属するものとする。
実施例1に使用しためっき装置100と、実施例2に使用しためっき装置100とでは、流速制御板8の中央部8aの直径の寸法、および、筒状部材10の内径の寸法が異なっている。また、比較例1に使用した本発明のめっき装置以外のめっき装置は、めっき装置100とは異なり、流速制御板8と筒状部材10とを備えていない。
実施例1のめっき装置100、実施例2のめっき装置100、比較例1のめっき装置は、流速制御板8、筒状部材10以外の構成については共通しており、たとえば、めっき形成部4の長さは、いずれも220mmである。
まず、実施例1を実施した。実施例1に使用しためっき装置100は、流速制御板8を直径28mmの円形にし、流速制御板8の中央部8aを直径15mmの円形にした。また、実施例1に使用しためっき装置100は、筒状部材10を内径15mmの円筒形にした。
また、実施例1に使用しためっき装置100は、流速制御板8の中央部8aに直径1.2mmの複数の孔9aを形成し、流速制御板8の周辺部8bに直径3.0mmの複数の孔9bを形成した。なお、孔9aが形成された中央部8aのパターン形状と、孔9bが形成された周辺部8bのパターン形状とは、相似形になっている。すなわち、孔9bが形成された周辺部8bのパターン形状は、孔9aが形成された中央部8aのパターン形状を、孔と孔の間の間隔も含めて、孔の径が直径3.0mmになるまで拡大したものである。
めっき装置100のめっき槽1に、めっき液を収容した。
めっき装置100のめっき槽1内の誘導部16に、被めっき物、メディア、絶縁ボールを投入した。被めっき物、メディア、絶縁ボールの総配合量は、1720ccとした。配合比は、被めっき物を1376cc(80体積%)、メディアを86cc(5体積%)、絶縁ボールを258cc(15体積%)とした。
ポンプ13を低出力で駆動させて、噴射部6の第1噴射口6aからめっき液を噴射させ、被めっき物、メディア、絶縁ボールを、混合部15、金属管2の中空部2a、誘導部16、めっき形成部4、混合部15の順番に循環させた。徐々にポンプ13の出力を上げ、被めっき物、メディア、絶縁ボールの循環する速度を上げた。そして、金属管2の中空部2aの上端から排出された被めっき物のうち、貯留されためっき液の中で、比較的、高く上昇するもの(噴き上がる)ものが、所定の高さになったとろで、ポンプ13の出力を上げるのを止め、ポンプ13の出力を一定にした。具体的には、金属管2の中空部2aの上端から排出された被めっき物のうち、貯留されためっき液の中で、比較的、高く上昇するものが、金属管2の上端と、めっき槽1に収容されためっき液の液面との間の1/2の高さになったところで、ポンプ13の出力を一定にした。
次に、電源18を駆動し、第1電極である金属管2と、第2電極5との間に電流を印加し、めっき形成部4において、被めっき物へのめっきを開始した。
この状態で、噴射部6の第1噴射口6aから噴射されるめっき液の噴射量(めっき液の流量)を測定した。また、この状態で、各被めっき物が、めっき形成部4を1回通過するのに要する時間を測定した。
実施例1において、噴射部6の第1噴射口6aから噴射されるめっき液の噴射量は、39L/分であった。また、各被めっき物が、めっき形成部4を1回通過するのに要する時間は、10.5秒であった。
次に、実施例2を実施した。実施例2に使用しためっき装置100は、流速制御板8を直径28mmの円形にし、流速制御板8の中央部8aを直径20mmの円形にし、筒状部材10を内径20mmの円筒形にした。
また、実施例2に使用しためっき装置100も、実施例1と同様に、流速制御板8の中央部8aに直径1.2mmの複数の孔9aを形成し、流速制御板8の周辺部8bに直径3.0mmの複数の孔9bを形成した。なお、孔9aが形成された中央部8aのパターン形状と、孔9bが形成された周辺部8bのパターン形状とは、実施例1と同様に、相似形になっている。
実施例2においても、実施例1と同じ条件で、めっき装置100のめっき槽1に、めっき液を収容した。
実施例2においても、実施例1と同じ条件で、めっき装置100のめっき槽1内の誘導部16に、被めっき物、メディア、絶縁ボールを投入した。
実施例2においても、実施例1と同じ条件で、ポンプ13を低出力で駆動させ、続いて、徐々にポンプ13の出力を上げ、金属管2の中空部2aの上端から排出された被めっき物のうち、貯留されためっき液の中で、比較的、高く上昇するものものが、金属管2の上端と、めっき槽1に収容されためっき液の液面との間の、1/2の高さになったところで、ポンプ13の出力を一定にした。続いて、電源18を駆動し、第1電極である金属管2と、第2電極5との間に電流を印加し、めっき形成部4において、被めっき物へのめっきを開始した。
実施例2においても、この状態で、噴射部6の第1噴射口6aから噴射されるめっき液の噴射量(めっき液の流量)を測定した。また、この状態で、各被めっき物が、めっき形成部4を1回通過するのに要する時間を測定した。
実施例2において、噴射部6の第1噴射口6aから噴射されるめっき液の噴射量は、40L/分であった。また、各被めっき物が、めっき形成部4を1回通過するのに要する時間は、6.1秒であった。
次に、比較例1を実施した。比較例1に使用しためっき装置は、上述したとおり、流速制御板8と筒状部材10とを備えていない。比較例1に使用しためっき装置のその他の構成は、めっき装置100と同じにした。
比較例1においても、実施例1、2と同じ条件で、めっき装置100のめっき槽1に、めっき液を収容した。
比較例1においても、実施例1、2と同じ条件で、めっき装置100のめっき槽1内の誘導部16に、被めっき物、メディア、絶縁ボールを投入した。
比較例1においても、実施例1、2と同じ条件で、ポンプ13を低出力で駆動させ、続いて、徐々にポンプ13の出力を上げ、金属管2の中空部2aの上端から排出された被めっき物のうち、貯留されためっき液の中で、比較的、高く上昇するものものが、金属管2の上端と、めっき槽1に収容されためっき液の液面との間の、1/2の高さになったところで、ポンプ13の出力を一定にした。続いて、電源18を駆動し、第1電極である金属管2と、第2電極5との間に電流を印加し、めっき形成部4において、被めっき物へのめっきを開始した。
比較例1においても、この状態で、噴射部6の第1噴射口6aから噴射されるめっき液の噴射量(めっき液の流量)を測定した。また、この状態で、各被めっき物が、めっき形成部4を1回通過するのに要する時間を測定した。
比較例1において、噴射部6の第1噴射口6aから噴射されるめっき液の噴射量は、34L/分であった。また、各被めっき物が、めっき形成部4を1回通過するのに要する時間は、16.7秒であった。
表1から分かるように、金属管2の中空部2aの上端から排出された被めっき物のうち、貯留されためっき液の中で、比較的、高く上昇するものものが、金属管2の上端と、めっき槽1に収容されためっき液の液面との間の、1/2の高さになったところでポンプ13の出力を一定にする(維持する)という条件下において、実施例1、実施例2は、いずれも、比較例1よりも、めっき液の流量が多く、かつ、被めっき物がめっき形成部4を1回通過するのに要する時間が短かった。
また、実施例1と実施例2とを比較した場合、流速制御板8の中央部8aの直径、および、筒状部材10の内径の寸法が大きい実施例2の方が、流速制御板8の中央部8aの直径、および、筒状部材10の内径の寸法が小さい実施例1よりも、めっき液の流量が多く、かつ、被めっき物がめっき形成部4を1回通過するのに要する時間が短かった。本発明を実施する場合、めっき液の速度が抑制される、流速制御板8の中央部8aの直径の寸法、および、筒状部材10の内径の寸法を、比較的、大きくした方が、めっき液の流量を多くでき、かつ、被めっき物がめっき形成部4を1回通過するのに要する時間を短くできるものと考えられる。
以上より、本発明によれば、被めっき物の不良発生を抑制しつつ、めっき液の流量を増やし、被めっき物がめっき装置を循環する回数を増やすことによって、形成されるめっき膜の厚さばらつきを抑制できることができることが分かった。
[第2実施形態]
図7に、第2実施形態にかかるめっき装置200を示す。ただし、図7は、めっき装置200の要部平面図である。具体的には、図7は、めっき装置200の流速制御板28と筒状部材10との平面図である。
図7に、第2実施形態にかかるめっき装置200を示す。ただし、図7は、めっき装置200の要部平面図である。具体的には、図7は、めっき装置200の流速制御板28と筒状部材10との平面図である。
第2実施形態にかかるめっき装置200は、上述した第1実施形態にかかるめっき装置100の構成の一部に変更を加えた。以下に、その変更点について説明する。
第1実施形態にかかるめっき装置100の流速制御板8は、中央部8aに形成された孔9aの各開口面積が、周辺部8bに形成された孔9bの各開口面積よりも小さかった。これに対し、第2実施形態にかかるめっき装置200の流速制御板28は、中央部28aに形成された孔29aの各開口面積が、周辺部28bに形成された孔29bの各開口面積と同じになっている。ただし、めっき装置200の流速制御板28は、中央部28aに形成された孔29aの単位面積あたりの数が、周辺部28bに形成された孔29bの単位面積あたりの数よりも少なくなっている。めっき装置のその他の構成は、めっき装置100と同じにした。
第2実施形態にかかるめっき装置200の流速制御板28は、中央部28aに形成された、複数の孔29aの単位面積当たりの総開口面積が、周辺部28bに形成された、複数の孔29bの単位面積当たりの総開口面積よりも小さい。
第2実施形態にかかるめっき装置200においても、流速制御板28の中央部28aを通過し、更に筒状部材10の内側を通過し、噴射部6の第1噴射口6aから噴射されるめっき液の速度が、流速制御板28の周辺部28bを通過し、更に筒状部材10の外側を通過し、噴射部6の第1噴射口6aから噴射されるめっき液の速度よりも、抑制される(減速される)。したがって、めっき装置200においても、めっき膜の厚さのばらつきを抑制するなどの目的で、噴射部6から噴射されるめっき液の噴射量を増やし、被めっき物がめっき形成部4を1回通過するのに要する時間を短くし、被めっき物がめっき装置を循環する回数を増やしても、被めっき物に不良が発生しにくい。
以上、第1実施形態および第2実施形態にかかるめっき装置について説明した。しかしながら、本願発明が上述した内容に限定されることはなく、発明の趣旨に沿って種々の変更をなすことができる。
たとえば、上記実施形態では、メッシュ部材7が、全体にわたって1層のメッシュで構成されていたが、たとえば、図6(A)に示すように、メッシュ部材7’を、メッシュ中央部7aと、メッシュ中央部7aの外側に設けられたメッシュ周辺部7bとで構成し、メッシュ中央部7aを複数層のメッシュで構成し、メッシュ周辺部7bを1層のメッシュで構成してもよい。この場合には、メッシュ部材7’においても、メッシュ中央部7aを通過するめっき液の速度を、メッシュ周辺部7bを通過するめっき液の速度よりも抑制することができ、本発明の効果を更に高めることができる。
本発明の一実施態様にかかるめっき装置は、「課題を解決するための手段」の欄に記載したとおりである。
このめっき装置において、中央部に形成された孔の各開口面積が、周辺部に形成された孔の各開口面積よりも小さいことも好ましい。この場合には、中央部に形成された各孔を通過するめっき液にかかる抵抗が、周辺部に形成された各孔を通過するめっき液にかかる抵抗よりも大きくなるため、周辺部を通過するめっき液の速度に比べて、中央部を通過するめっき液の速度を抑制することができる。この場合において、中央部に形成された複数の孔の単位面積当たりの総開口面積が、周辺部に形成された複数の孔の単位面積当たりの総開口面積と同じか、または、小さいことも好ましい。この場合には、中央部を通過するめっき液の速度を更に抑制することができる。
また、中央部に形成された孔の各開口面積と周辺部に形成された孔の各開口面積とは同じであるが、中央部に形成された孔の単位面積あたりの数が、周辺部に形成された孔の単位面積あたりの数よりも少ないことも好ましい。この場合には、周辺部を通過するめっき液の速度に比べて、中央部を通過するめっき液の速度を抑制することができる。
中央部に形成された複数の孔の単位面積当たりの総開口面積が、周辺部に形成された複数の孔の単位面積当たりの総開口面積よりも小さいことも好ましい。この場合には、周辺部を通過するめっき液の速度に比べて、中央部を通過するめっき液の速度を抑制することができる。
これらのめっき装置において、流速制御板と筒状部材とを、平面方向に見たとき、筒状部材の内側に、流速制御板の中央部が配置され、筒状部材の外側に、流速制御板の周辺部が配置されることも好ましい。この場合には、流速制御板で発生させた、中央部を通過しためっき液の速度と、周辺部を通過しためっき液の速度との差を、噴射部の第1噴射口まで、そのまま維持させることができる。
流速制御板を、平面方向に見たとき、中央部に形成された孔、および、周辺部に形成された孔が、それぞれ、円形であることも好ましい。この場合には、流速制御板への孔の形成が容易になる。
メッシュ部材は、平面方向に見たとき、メッシュ中央部と、メッシュ中央部の外側に設けられたメッシュ周辺部と、を有し、メッシュ中央部の目開きが、メッシュ周辺部の目開きよりも、小さいことも好ましい。この場合には、メッシュ部材においても、メッシュ中央部を通過するめっき液の速度を、メッシュ周辺部を通過するめっき液の速度よりも抑制することができる。この場合において、メッシュ周辺部のメッシュ部材が1層のメッシュからなり、メッシュ中央部のメッシュ部材が複数層のメッシュからなることも好ましい。
噴射部の直上に、中空部を有する筒状の金属管が設けられることも好ましい。この場合には、金属管の内部を上昇するめっき液の速さを制御することができ、特に、金属管の内部の中心部を上昇する速度の速いめっき液の流れを抑制させる(減速させる)ことができる。
絶縁性の材質で作製され、中空部を有する筒状で、めっき液は通過させるが被めっき物は通過させない複数の孔が形成された隔壁管と、第2電極と、を備え、金属管は、第1電極であり、金属管と、隔壁管と、第2電極とは、それぞれ、めっき槽に収容され、隔壁管の中空部内に、金属管が配置され、隔壁管の内側と金属管の外側との間に、めっき形成部が形成され、隔壁管の外側に、第2電極が配置され、噴射部は、金属管の下方に設けられ、被めっき物は、噴射部が噴射させためっき液の上昇流に乗って、金属管の中空部の中を上昇し、金属管の中空部の上端から外に排出されて、めっき液の中で攪拌された後に、めっき形成部の中を降下し、降下中に、第1電極である金属管と、第2電極との間に、電流が印加されることによって、めっきされることも好ましい。この場合には、金属管の内部を上昇するめっき液の速さを制御することができ、特に、金属管の内部の中心部を上昇する速度の速いめっき液の流れを抑制させる(減速させる)ことができる。なお、第1電極は、たとえば、カソード電極であり、第2電極は、たとえば、アノード電極である。
1・・・めっき槽
2・・・金属管(第1電極;カソード)
2a・・・中空部
2b・・・支持部
3・・・隔壁管
3a・・・中空部
3b・・・孔
4・・・めっき形成部
5・・・第2電極(アノード)
6・・・噴射部
6a・・・第1噴射口
6b・・・第2噴射口
7、7’、7”・・・メッシュ部材
7a・・・メッシュ中央部
7b・・・メッシュ周辺部
8、28・・・流速制御板
8a、28a・・・中央部
8b、28b・・・周辺部
9、29・・・孔
9a、29a・・・孔(中央部8aに形成されたもの)
9b、29b・・・孔(周辺部8bに形成されたもの)
10・・・筒状部材
11・・・循環ライン
12・・・吸液口
13・・・ポンプ
14・・・フィルタ
15・・・混合部
16・・・誘導部
17・・・反射板(デフレクタ)
17a・・・抑制板
18・・・電源
2・・・金属管(第1電極;カソード)
2a・・・中空部
2b・・・支持部
3・・・隔壁管
3a・・・中空部
3b・・・孔
4・・・めっき形成部
5・・・第2電極(アノード)
6・・・噴射部
6a・・・第1噴射口
6b・・・第2噴射口
7、7’、7”・・・メッシュ部材
7a・・・メッシュ中央部
7b・・・メッシュ周辺部
8、28・・・流速制御板
8a、28a・・・中央部
8b、28b・・・周辺部
9、29・・・孔
9a、29a・・・孔(中央部8aに形成されたもの)
9b、29b・・・孔(周辺部8bに形成されたもの)
10・・・筒状部材
11・・・循環ライン
12・・・吸液口
13・・・ポンプ
14・・・フィルタ
15・・・混合部
16・・・誘導部
17・・・反射板(デフレクタ)
17a・・・抑制板
18・・・電源
Claims (12)
- 被めっき物が含まれためっき液を貯留するめっき槽と、
前記めっき槽に形成された、前記めっき液を噴射する噴射部と、を備え、
前記噴射部から噴射された前記めっき液によって、前記めっき液に含まれた前記被めっき物が攪拌される、めっき装置であって、
前記噴射部は、水平方向に拡がる底面と、前記底面から高さ方向に伸びる内壁と、前記内壁の上端に形成された開口とを有する内筒状であり、
前記開口は、前記めっき槽に前記めっき液を噴射する第1噴射口であり、
前記第1噴射口にメッシュ部材が設けられ、
前記底面に、前記噴射部に前記めっき液を噴射する第2噴射口が設けられ、
前記噴射部の前記高さ方向の途中に、前記底面と平行に、複数の孔が形成された流速制御板が設けられ、
前記流速制御板は、平面方向に見たとき、中央部と、前記中央部の外側に設けられた周辺部と、を有し、
前記中央部および前記周辺部に、それぞれ、複数の前記孔が形成され、
前記流速制御板と、前記第1噴射口の前記メッシュ部材との間に、中空部を有する筒状部材が設けられた、
めっき装置。 - 前記中央部に形成された前記孔の各開口面積が、前記周辺部に形成された前記孔の各開口面積よりも小さい、
請求項1に記載されためっき装置。 - 前記中央部に形成された複数の前記孔の単位面積当たりの総開口面積が、前記周辺部に形成された複数の前記孔の単位面積当たりの総開口面積と同じか、または、小さい、
請求項2に記載されためっき装置。 - 前記中央部に形成された前記孔の各開口面積と前記周辺部に形成された前記孔の各開口面積とは同じであるが、前記中央部に形成された前記孔の単位面積あたりの数が、前記周辺部に形成された前記孔の単位面積あたりの数よりも少ない、
請求項1に記載されためっき装置。 - 前記中央部に形成された複数の前記孔の単位面積当たりの総開口面積が、前記周辺部に形成された複数の前記孔の単位面積当たりの総開口面積よりも小さい、
請求項1に記載されためっき装置。 - 前記流速制御板と前記筒状部材とを、平面方向に見たとき、
前記筒状部材の内側に、前記流速制御板の前記中央部が配置され、
前記筒状部材の外側に、前記流速制御板の前記周辺部が配置された、
請求項1ないし5のいずれか1項に記載されためっき装置。 - 前記流速制御板を、平面方向に見たとき、
前記中央部に形成された前記孔、および、前記周辺部に形成された前記孔が、それぞれ、円形である、
請求項1ないし6のいずれか1項に記載されためっき装置。 - 前記メッシュ部材は、平面方向に見たとき、メッシュ中央部と、前記メッシュ中央部の外側に設けられたメッシュ周辺部と、を有し、
前記メッシュ中央部の目開きが、前記メッシュ周辺部の目開きよりも、小さい、
請求項1ないし7のいずれか1項に記載されためっき装置。 - 前記メッシュ周辺部の前記メッシュ部材が1層のメッシュからなり、
前記メッシュ中央部の前記メッシュ部材が複数層のメッシュからなる、
請求項8に記載されためっき装置。 - 前記噴射部の直上に、中空部を有する筒状の金属管が設けられた、
請求項1ないし9のいずれか1項に記載されためっき装置。 - 絶縁性の材質で作製され、中空部を有する筒状で、前記めっき液は通過させるが前記被めっき物は通過させない複数の孔が形成された隔壁管と、
第2電極と、を備え、
前記金属管は、第1電極であり、
前記金属管と、前記隔壁管と、前記第2電極とは、それぞれ、前記めっき槽に収容され、
前記隔壁管の前記中空部内に、前記金属管が配置され、前記隔壁管の内側と前記金属管の外側との間に、めっき形成部が形成され、
前記隔壁管の外側に、前記第2電極が配置され、
前記噴射部は、前記金属管の下方に設けられ、
前記被めっき物は、
前記噴射部が噴射させた前記めっき液の上昇流に乗って、前記金属管の前記中空部の中を上昇し、
前記金属管の前記中空部の上端から外に排出されて、前記めっき液の中で攪拌された後に、
前記めっき形成部の中を降下し、
前記降下中に、前記第1電極である前記金属管と、前記第2電極との間に、電流が印加されることによって、めっきされる、
請求項10に記載されためっき装置。 - 前記第1電極が、カソード電極であり、
前記第2電極が、アノード電極である、
請求項11に記載されためっき装置。
Applications Claiming Priority (2)
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Citations (1)
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WO2017217216A1 (ja) * | 2016-06-16 | 2017-12-21 | 株式会社村田製作所 | めっき装置およびめっき方法 |
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2023
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Patent Citations (1)
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WO2017217216A1 (ja) * | 2016-06-16 | 2017-12-21 | 株式会社村田製作所 | めっき装置およびめっき方法 |
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