(57)【要約】【課題】めっきの膜厚分布が測定できる電気めっき装置を提供する。【解決手段】本発明に係る電気めっき装置は、電気めっき処理用のめっき液９を湛えるめっき処理槽１と、電源８と、電源８の負極８ｂに接続され、被めっき物７が設置される陰極７ｂと、めっき液９に浸漬され、電源８の正極８ａに接続され、電気めっき処理時にめっき液９に溶解する材料からなる可溶性陽極４と、めっき液９に浸漬され、可溶性陽極４に直列接続され、可溶性陽極４を介して電源８の正極８ａに接続され、被めっき面７ａに沿うように被めっき物７に対向配置され、めっき液９に対して不溶性材料からなる２つ以上に分割された不溶性陽極２と、各不溶性陽極２に流れる電流である陽極電流をそれぞれ測定する電流計５と、各陽極電流を用いて、予め記録された陽極電流と被めっき物のめっき膜厚との関数関係に基づき、被めっき物７のめっきの膜厚分布を算出する記録処理部６とを備える。【選択図】    図１
2020132983.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被めっき物を電気めっき処理するめっき液を湛えるめっき処理槽と、
電気めっき処理用の電源と、
前記電源の負極に電気的に接続され、前記被めっき物が設置される陰極と、
前記めっき液に浸漬され、前記電源の正極に電気的に接続され、電気めっき処理時に前記めっき液に溶解する材料からなる可溶性陽極と、
前記めっき液に浸漬され、前記可溶性陽極に直列接続され、前記可溶性陽極を介して前記電源の正極に電気的に接続され、前記被めっき物の被めっき面に沿うように前記被めっき物に対向配置され、前記めっき液に対して不溶性材料からなる２つ以上に分割された不溶性陽極と、
前記各不溶性陽極に流れる電流である陽極電流をそれぞれ測定する電流計と、  
前記各陽極電流を用いて、予め記録された陽極電流と被めっき物のめっき膜厚との関数関係に基づき、前記被めっき物のめっきの膜厚分布を算出する記録処理部と、
を備える電気めっき装置。
【請求項２】
前記陽極電流と被めっき物のめっき膜厚との関数関係は、前記陽極電流、および、前記各不溶性陽極に対向配置されたデータ蓄積処理用の被めっき物の各部分の表面におけるめっき膜厚を用いて導出されたものであることを特徴とする請求項１に記載の電気めっき装置。
【請求項３】
前記電流計は、前記不溶性陽極と前記可溶性陽極との間に接続されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電気めっき装置。
【請求項４】
前記電源の正極と前記不溶性陽極との間に電気的に接続され、前記可溶性陽極が設置されるとともに、前記可溶性陽極から前記めっき液へのイオン補給が可能な可溶性陽極設置用冶具を備え、
前記可溶性陽極設置用冶具は、前記被めっき物に対して、前記不溶性陽極より遠方に設置されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電気めっき装置。
【請求項５】
前記可溶性陽極設置用冶具は、網目を有するカゴ状の金属製の容器であり、前記可溶性陽極は前記網目のサイズよりも大きいことを特徴とする請求項４に記載の電気めっき装置。
【請求項６】
前記可溶性陽極設置用冶具は、複数個あり、それぞれ前記可溶性陽極が設置されることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の電気めっき装置。
【請求項７】
前記可溶性陽極設置用冶具は、前記可溶性陽極と接触することにより電気的に接続され、前記被めっき物に面する部分において表面絶縁処理が施されたことを特徴とする請求項
４から請求項６のいずれか１項に記載の電気めっき装置。
【請求項８】
前記電流計は、前記めっき液に浸漬して前記可溶性陽極と不溶性陽極との間に設置され、表面絶縁処理が施されたことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の電気めっき装置。
【請求項９】
前記不溶性陽極と前記可溶性陽極との間に、表面側と裏面側のめっき液が互いに流動できる開口部が設けられた電界遮蔽板を備えることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の電気めっき装置。
【請求項１０】
前記陽極電流と被めっき物のめっき膜厚との関数関係に基づき、所望のめっき膜厚に応じて、前記各不溶性陽極に流れる陽極電流をそれぞれ制御する制御部を備えることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の電気めっき装置。      
【請求項１１】
被めっき物を電気めっき処理するめっき液を湛えるめっき処理槽に、
電気めっき処理用の電源の負極に電気的に接続された陰極に前記被めっき物を設置し、前記めっき液に浸漬させるステップと、
前記めっき処理槽において、前記被めっき物の被めっき面に沿うように対向配置され、前記めっき液に対して不溶性の材料からなる２つ以上に分割された不溶性陽極が、電気めっき処理時に前記めっき液に溶解する材料からなる可溶性陽極を介して前記電源の正極に電気的に接続されるように、前記可溶性陽極を前記電源の正極と前記不溶性陽極との間に電気的に直列接続するステップと、
前記可溶性陽極に通電しつつ前記各不溶性陽極と前記被めっき物との間に電圧を印加することで、前記可溶性陽極から前記めっき液にイオン補給を行いつつ、前記被めっき物にめっきを形成するステップと、
前記各不溶性陽極に流れる電流である陽極電流をそれぞれ測定するステップと、
予め記録された陽極電流と被めっき物のめっき膜厚との関数関係に基づき、測定した前記各陽極電流から、前記各不溶性陽極に対応する前記被めっき物のめっき膜厚の分布を求めるステップと、
を含むめっき方法。
【請求項１２】
前記陽極電流と被めっき物のめっき膜厚との関数関係は、
前記陽極電流、および、前記各不溶性陽極の設置位置に対向配置されたデータ蓄積処理用の被めっき物の各部分の表面におけるめっき膜厚を用いて導出されたことを特徴とする請求項１１に記載のめっき方法。
【請求項１３】
前記直列接続するステップは、
前記可溶性陽極を前記めっき液へのイオン補給が可能な可溶性陽極設置用冶具に設置し、前記可溶性陽極設置用冶具との間に接触によって電気的に接続させることで、前記不溶性陽極を前記可溶性陽極設置用冶具および前記可溶性陽極を介して前記電源の正極に電気的に接続することを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載のめっき方法。
【請求項１４】
前記陽極電流と被めっき物のめっき膜厚との関数関係に基づき、所望のめっき膜厚となるように、前記各不溶性陽極に流れる陽極電流をそれぞれ制御するステップをさらに含む請求項１１から請求項１３のいずれか１項に記載のめっき方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、めっきの膜厚分布が測定できる電気めっき装置およびこの電気めっき装置を用いためっき方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属材料からなる被めっき物のめっき膜を形成する場合に、電気めっき法が用いられている。電気めっきを評価する重要な指標の一つは被めっき物表面におけるめっき膜厚の分布である。一般的に、めっき膜厚を測定する方法として、蛍光Ｘ線式膜厚測定装置を用いて被めっき物の表面において複数位置のめっき膜厚を測定する方法が知られている。この膜厚測定方法では、高価な蛍光Ｘ線式膜厚測定装置が必要であり、成膜する度に被めっき物に対して複数回のめっき膜厚測定を実施し、めっきの膜厚分布を求めるため、作業時間がかかるという課題があった。
この課題を解決するため、めっき液中に複数の陽極を配置することにより、陽極に流れる電流量とめっき膜厚の関係をデータベース化しておき、電気めっきを成膜しながら、めっき処理時に得られた各陽極の電流量からリアルタイムでめっき膜厚分布を求めるシステムおよび方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかし、特許文献１に記載の発明では、電気めっき処理用の陽極に不溶性陽極（電気めっき処理時にめっき液に溶解しない陽極）を用いるため、成膜とともにめっき液の液組成が変化するため、データベースの膨大化およびめっき液の液組成の変化による短寿命化を引き起こすという問題点がある。
【０００３】
一方、陽極の一部に可溶性陽極（電気めっき処理時にめっき液に溶解する陽極）を用い、めっき液中のイオンを補給して液組成を維持する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。しかし、特許文献２に記載の発明では、被めっき物の膜厚分布をデータベース化を利用した方法によって得られず、めっき処理する度に蛍光Ｘ線式膜厚測定装置などを用いて各々の被めっき物表面のめっき膜厚の分布を測定しないといけない課題が依然として残る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００７−５０７６１５号公報
【特許文献２】特開２００３−３２１７９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上述のような問題を解決するためになされたもので、電気めっき処理用の陽極として不溶性陽極に可溶性陽極を電気的に接続させたことで、電流分布に影響を与える陽極の変形、およびめっき液の短寿命化を防ぐとともに、陽極に流れる電流量とめっき膜厚のデータベースを用いて被めっき物のめっき膜厚および膜厚分布を得られる電気めっき装置およびこの電気めっき装置を用いためっき方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る電気めっき装置は、被めっき物を電気めっき処理するめっき液を湛えるめっき処理槽と、電気めっき処理用の電源と、電源の負極に電気的に接続され、被めっき物が設置される陰極と、めっき液に浸漬され、電源の正極に電気的に接続され、電気めっき処理時にめっき液に溶解する材料からなる可溶性陽極と、めっき液に浸漬され、可溶性陽極に直列接続され、可溶性陽極を介して電源の正極に電気的に接続され、被めっき物の被めっき面に沿うように被めっき物に対向配置され、めっき液に対して不溶性の材料からなる２つ以上に分割された不溶性陽極と、各不溶性陽極に流れる電流である陽極電流をそれぞれ測定する電流計と、各陽極電流を用いて、予め記録された陽極電流と被めっき物のめっき膜厚との関数関係に基づき、被めっき物のめっき膜厚分布を算出する記録処理部とを備える。
本発明に係るめっき方法は、被めっき物を電気めっき処理するめっき液を湛えるめっき処理槽に、電気めっき処理用の電源の負極に電気的に接続された陰極に被めっき物を設置し、めっき液に浸漬させるステップと、めっき処理槽において、被めっき物の被めっき面に沿うように対向配置され、めっき液に対して不溶性材料からなる２つ以上に分割された不溶性陽極が、電気めっき処理時にめっき液に溶解する材料からなる可溶性陽極を介して電源の正極に電気的に接続されるように、可溶性陽極を電源の正極と不溶性陽極との間に電気的に直列接続するステップと、可溶性陽極に通電しつつ各不溶性陽極と被めっき物との間に電圧を印加することで、可溶性陽極からめっき液にイオン補給を行いつつ、被めっき物にめっきを形成するステップと、各不溶性陽極に流れる電流である陽極電流をそれぞれ測定するステップと、予め記録された陽極電流と被めっき物のめっき膜厚との関数関係に基づき、測定した各陽極電流から、各不溶性陽極に対応する被めっき物のめっき膜厚の分布を求めるステップとを含む。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る電気めっき装置およびこの電気めっき装置を用いためっき方法によれば、電流量が測定される陽極が不溶性陽極であるため、陽極の形状が変化せず、陽極電流とめっき膜厚との関係をデータベース化する方法が適用できる。データベース化された陽極電流とめっき膜厚との関数関係に基づき、成膜時に測定された２つ以上に分割された不溶性陽極に流れる陽極電流の分布から被めっき物のめっき膜厚の分布を得ることができる。また、不溶性陽極に電気的に接続された可溶性陽極から金属イオンが溶出するため、めっき液の液組成の変化およびこの変化に伴うめっき液の短寿命化を防き、データベースの膨大化も防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電気めっき装置の斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る電気めっき装置の正面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る電気めっき装置の変形例の正面図である。
【図４】本発明に係る電気めっき装置で得られる膜厚と陽極電流の関係を示すグラフの一例である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る電気めっき装置を示す斜視図である。
【図６】本発明の実施の形態３に係る電気めっき装置を示す斜視図である。
【図７】本発明の実施の形態４に係る電気めっき装置を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、同様の構成要素については同一の符号を付している。
【００１０】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る電気めっき装置の斜視図である。図２は実施の形態１に係る電気めっき装置の正面図である。
電気めっき装置は、被めっき物７を電気めっき処理するめっき液９を湛えるめっき処理槽１、不溶性陽極２、可溶性陽極設置用冶具３、可溶性陽極４、電流計５、記録処理部６、電気めっき処理用の電源８を有する。
【００１１】
被めっき物７は、めっき液９中に浸漬し、陰極７ｂに設置され、電源８の負極８ｂに電気的に接続される。被めっき物７の設置位置を固定するため、陰極用冶具を設けることができる。
めっき液９を湛えるめっき処理槽１は、めっき液９によって反応しない材質、例えば塩化ビニルを主成分とする材質で構成される。めっき液９は従来公知の電気めっきに用いられるめっき液が用いられ、成膜対象となるめっきの種類に応じて選択することができる。例えば、硫酸ニッケルを２００〜３００ｇ／Ｌ、塩化ニッケルを１０〜５０ｇ／Ｌ、およびほう酸を１０〜５０ｇ／Ｌ用いて建浴したニッケルめっき液などを使用できる。めっき液９の均一性を向上するため、撹拌などの手段を用いることができる。
【００１２】
不溶性陽極２は、可溶性陽極設置用冶具３を通して可溶性陽極設置用冶具３に設置された可溶性陽極４に直列接続され、さらに可溶性陽極設置用冶具３および可溶性陽極４を介して、電源８の正極８ａに電気的に接続される。
また、不溶性陽極２は、めっき処理槽内に被めっき物７の形状に沿って対向配置される。膜厚分布均一化を図るため、不溶性陽極２は、被めっき物７の被めっき面７ａに沿うように配置し、被めっき物７の被めっき面７ａより合計面積が大きいことが望ましい。
さらに、不溶性陽極２は、成膜対象となるめっき液９に溶解しない不溶性材料、または溶解し難い材料で構成されている。例えば、白金（Ｐｔ）、チタン−白金（Ｔｉ−Ｐｔ）、チタン−酸化イリジウム（Ｔｉ−ＩｒＯ２）、ステンレス（ＳＵＳ）、カーボン（Ｃ）等で構成されている。めっき膜厚の測定のみが目的である場合、不溶性陽極２は１つで良いが、めっき膜厚分布の測定が目的である場合、２つ以上に分割された不溶性陽極２を設置する。
【００１３】
可溶性陽極設置用冶具３は、めっき液９に対して不溶性の導電性材料からなり、可溶性陽極４と電気的に接続できる構造を有する。さらに、可溶性陽極４とめっき液９とのイオン交換を可能にする構造である。例えば、網目を有するカゴ状の金属製の容器を可溶性陽極設置用冶具３として用いて、可溶性陽極４をかごの中に投入する方法、あるいは、金属製フックを可溶性陽極設置用冶具３として用いて、穴の開いた可溶性陽極４をフックに引っ掛ける方法などを使用できる。
可溶性陽極４は、可溶性陽極設置用冶具３に設置され、可溶性陽極設置用冶具３と接触することにより電気的に接続される。可溶性陽極４は、可溶性陽極設置用冶具３を通して、電源８の正極８ａと不溶性陽極２との間に電気的に直列接続されている。可溶性陽極４は、電気めっき処理時にめっき液９に溶解する材料からなり、めっき液９に合わせて構成材料を選択する。例えば、ニッケルめっき液に対しては金属ニッケルを、銀めっき液に対しては、金属銀を用いることができる。
図１および図２では、可溶性陽極４が投入された可溶性陽極設置用冶具３と不溶性陽極２との間の接続方法について、分割された複数の不溶性陽極２が１つの可溶性陽極設置用冶具３に接続されている。また、図３の実施の形態１に係る電気めっき装置の変形例の正面図に示すように、不溶性陽極２の数と同数の可溶性陽極設置用冶具３があり、１つの不溶性陽極２が１つの可溶性陽極設置用冶具３に対応してそれぞれ接続してから電源の正極８ａに接続している構成でも良い。さらに、例えば、１つの不溶性陽極２に可溶性陽極４が設置された可溶性陽極設置用冶具３を複数個接続してもよい。可溶性陽極設置用冶具３の個数に制限はない。
【００１４】
電流計５は、不溶性陽極２に流れる電流である陽極電流を測定する。不溶性陽極２が２つ以上に分割された場合は、各不溶性陽極に対して電流計５をそれぞれ接続し、各不溶性陽極に流れる陽極電流をそれぞれ測定する。また、図１、図２および図３において、電流計５はめっき液９内に設置されているが、各不溶性陽極に流れる陽極電流を測定できるのであれば、めっき液外部に設置した電流計本体からめっき液９内に導入する絶縁被覆された導線を通して不溶性陽極２に流れる陽極電流を測定しても良い。あるいは、無線にて電流量を測定する方法を用いてもよい。
記録処理部６は、電流計５に接続されている。記録処理部６は各電流計５に測定された陽極電流の値を記録できるようになっている。また、記録処理部６は、無線にて各電流計が測定した電流値を読み取る方法を用いてもよい。
【００１５】
次に実施の形態１に係る電気めっき装置を用いためっき方法について説明する。ここで、汎用性が高い銅合金上への電気銀めっきを例として説明するが、本発明に係る電気めっき装置を用いためっき方法は銀めっきに限らない。
【００１６】
本発明に係る電気めっき装置を用いためっき方法では、被めっき物７のめっき膜の膜厚分布を成膜しながらリアルタイムで測定する前の準備段階として、陽極電流値と被めっき物のめっき膜厚の関係をデータベース化する。先にデータ蓄積処理用被めっき物７１を用いてデータベースの蓄積工程を実施してから、めっき膜厚分布を測定するための実測用の被めっき物７の電気めっき処理を実施する。
【００１７】
まず、データベースの蓄積工程について説明する。
予め膜厚分布を実測用の被めっき物７と同形状銅合金材および同銅合金材のデータ蓄積処理用被めっき物７１を準備する。製造規格に応じて、電気めっき処理前に脱脂処理、酸活性処理などの工程により前処理を実施する。被めっき物の表面の付着物や酸化膜が電流分布を変化させる可能性があるため、データ蓄積処理用被めっき物７１は実測用の被めっき物７と同じ前処理工程を経ることが望ましい。
電気銀めっき処理工程に用いる銀めっき液は、公知の銀めっき液が使用できる。例えば、金属塩として１〜５ｗｔ％の銀イオン、３０〜４０ｗｔ％のヨウ化カリウム、および１〜５ｗｔ％のメタンスルホン酸を用いて建浴しためっき液、または、金属塩として０．１〜５ｗｔ％の銀イオンおよび３０〜５０ｗｔ％のシアン化カリウムを用いて建浴しためっき液等が使用できる。
電気銀めっき処理の条件については、所望の膜厚の銀めっき皮膜が得られるようにめっき処理時間と液温を設定する。例えば、液温３０〜５０℃、電流密度３Ａ／ｄｍ２、めっき時間５分とする電気銀めっき処理条件で８μｍの銀めっき皮膜が得られる。銀めっき処理を行う場合は、上記温度範囲で用いることが好ましいが、銅合金材の状態、銀めっき液の液組成にあわせて液温を調整して実施する。
【００１８】
前処理工程完了後、データ蓄積処理用被めっき物７１を用いて、データベースの蓄積を目的とした電気銀めっき処理を行う。
図１および図２に示すように、データ蓄積処理用被めっき物７１をめっき処理槽１中に浸漬し、電源８の負極８ｂ側に接続される陰極７ｂに設置する。この時、データ蓄積処理用被めっき物７１は、実際にめっき膜厚分布を測定する対象である被めっき物７と同じ幾何配置でめっき処理槽１中に設置する。異なる幾何配置で設置した場合、電流分布が変化するため、蓄積したデータをめっき膜厚分布の算出に利用できなくなる。また、電気めっき処理に印加される電圧または電流についても、データ蓄積処理工程時と実測工程時とは同じ値にする。以上のように、データベース蓄積時の成膜工程におけるめっき処理条件は、実測する被めっき物の成膜工程とは同じにする。被めっき物の形状、材料、前処理工程、幾何配置状態、および印加電圧（電流）の再現性が必要である。
【００１９】
不溶性陽極２はデータ蓄積処理用被めっき物７１に対向配置される。電流分布の測定精度を確保するため、データ蓄積処理用被めっき物７１の形状に沿って極間距離が１〜１０ｍｍ程度になるように不溶性陽極２を配置することが望ましいが、めっき反応を阻害せず、電流分布の測定精度を確保できれば、極間距離についての範囲はこの限りではない。不溶性陽極２は、電流計５および可溶性陽極４が設置された網目を有するカゴ状の金属製のカゴ状の可溶性陽極設置用冶具３に直列接続され、可溶性陽極４および可溶性陽極設置用冶具３を介して電源８の正極８ａに接続される。
めっき膜厚分布を測定するため、不溶性陽極２は２つ以上に分割している。分割数が多いほど分割数に対応する電流を測定でき、電流と膜厚分布の関係に関する精度が向上できる。電流計５は、分割された複数の不溶性陽極の数に対応して、不溶性陽極２と同数に準備して不溶性陽極２に接続される。
【００２０】
図１に示すように、可溶性陽極設置用冶具３は、網目を有するカゴ状の金属製の容器であるため、めっき処理槽１中に浸漬する時に、めっき液９がカゴの内部と外部を往来できるため、可溶性陽極からめっき液へのイオン補給ができる。可溶性陽極設置用冶具３の内部に可溶性陽極４である金属銀を設置する。可溶性陽極４である金属銀はカゴ状の可溶性陽極設置用冶具３と接触し、電気的に接続されている。また、一定のめっき処理期間内に、可溶性陽極４である金属銀がカゴの網目の隙間から外部に漏れないように、網目のサイズより十分に大きいサイズの金属銀を投入することが望ましい。
【００２１】
以上のめっき処理装置の設置が完了した後、めっき処理用の電源８が可溶性陽極４に通電しつつ不溶性陽極２とデータ蓄積処理用被めっき物７１との間に電圧を印加し、電気めっき処理を行う。電気めっき処理を開始すると、可溶性陽極４からめっき液９にイオン補給を行いつつ、めっき液９を通じて、不溶性陽極２とデータ蓄積処理用被めっき物７１間に電流が流れてデータ蓄積処理用被めっき物７１の表面にめっき膜を形成する。電流計５は電気めっき処理時に各不溶性陽極に流れる陽極電流をそれぞれ測定する。また、記録処理部６を電流計５に接続し、電流計５で測定された各陽極電流値を記録する。
【００２２】
所定のめっき処理時間が経過して電気めっき処理を終了した後、銀めっきが施されたデータ蓄積処理用被めっき物７１を取り出し、データ蓄積処理用被めっき物７１表面の銀めっきの膜厚を測定する。膜厚測定方法は公知の膜厚分布測定手法、例えば蛍光Ｘ線式膜厚測定装置、およびマイクロメーターを用いた測定方法を利用することができる。データ蓄積処理用被めっき物７１の表面において、分割された各不溶性陽極の設置位置に対向配置された各部分の表面の中心部におけるめっき膜厚を測定することが望ましい。あるいは、電気めっき処理時の幾何配置、あるいは膜厚を測定したい箇所に合わせて測定してもよく、膜厚分布の影響が陽極に流れる電流分布に現れる箇所であればよい。また、各不溶性陽極に対応するデータ蓄積処理用被めっき物７１の各部分の表面において数ヶ所を測定しても良く、膜厚測定箇所の数は製造規格などに応じて調整し、陽極の個数と一致しなくても良い。
【００２３】
最後に、測定されたデータ蓄積処理用被めっき物７１のめっき膜厚分布の結果を用い、電気めっき処理時に記録された各不溶性陽極に流れた陽極電流値との関数関係を導出して記録処理部６に記録する。例えば、図４に示す本発明に係る電気めっき装置で得られる陽極電流と膜厚の関係を示すグラフの一例のように、近似曲線を算出することで陽極電流値と膜厚との関係式を求めることができる。
【００２４】
被めっき物に流れる電流分布は一様ではなく、被めっき物の幾何配置によって流れる電流が多い個所と少ない個所が存在する。電気めっき膜の膜厚は流れる電流値に対して関数関係を持ち、流れる電流が多いほどめっき膜厚が厚く、流れる電流が少ないほどめっき膜厚が薄くなる。また、極間距離が近い箇所ほど電流値が小さく、極間距離が大きい箇所ほど電流値が大きくなる。陰極である被めっき物７だけでなく、不溶性陽極２に関しても同じ現象が起こる。
すなわち、被めっき物の電流が多く流れる箇所に対向配置されている不溶性陽極に流れる電流の値は大きく、被めっき物の電流が少なく流れる箇所に対向配置されている不溶性陽極に流れる電流の値は小さくなる。各不溶性陽極に流れる電流値は、被めっき物表面に成膜されるめっき膜厚の分布を反映した値である。このため、各不溶性陽極に流れる電流の値を記録し、各不溶性陽極の電流値および各不溶性陽極の設置位置による電流値の分布から、対向配置される被めっき物の電流値および電流分布、延いては被めっき物の各部分の表面におけるめっき膜厚およびめっき膜厚の分布を予測することができる。
【００２５】
上記のデータ蓄積工程は最低１つのデータ蓄積処理用被めっき物７１を用いて実施すればよいが、データ蓄積量が多いほど精度が向上するため、複数回の実施、例えば１０回以上実施することが望ましい。データ蓄積工程を複数回実施する場合、平均値で陽極電流値と膜厚との関係式を求めることができる。
なお、被めっき物が同じ形状、材質、および同じめっき膜のものに対して、電気めっき処理の度にデータ蓄積工程を実施する必要はなく、過去に蓄積したデータを流用することができる。ただし、この際は電気めっき処理時のめっき条件、めっき時間、幾何配置等を変更しなく、再現性のあるように電気めっき処理を実施する。
【００２６】
次に、被めっき物７の電気めっき処理について説明する。
データ蓄積工程で陽極電流値と膜厚の関係式が得られた後、膜厚分布を測定する対象である実測用の被めっき物７の成膜工程を実施する。
データ蓄積工程と同じ形状の銅合金材である被めっき物７を準備して、同じ前処理を実施した後、同じ幾何配置でめっき処理槽１内に設置し、電源８の負極側に接続された陰極７ｂに接続する。不溶性陽極２および可溶性陽極４の幾何配置条件もデータ蓄積工程と同じようにめっき処理槽１内に設置する。不溶性陽極２は、可溶性陽極４が設置された可溶性陽極設置用冶具３に直列接続し、可溶性陽極４および可溶性陽極設置用冶具３を介して電源８の正極側に接続する。
この後、データ蓄積工程と同じ処理条件で電源８から電圧を印加して、電気めっき処理を行う。電気めっき処理を開始すると、可溶性陽極４からめっき液９にイオン補給を行いつつ、めっき液９を通じて、不溶性陽極２と実測用の被めっき物７間に電流が流れて被めっき物７の表面にめっき膜を形成する。電気めっき処理の時間もデータ蓄積工程と一致させる。電気めっき処理時に各不溶性陽極２に流れる陽極電流値を電流計５によってそれぞれ測定され、記録処理部６に送信される。
記録処理部６は、データ蓄積工程で得られた陽極電流と膜厚の関数関係から、各陽極電流値からめっき膜の膜厚を算出し、被めっき物の表面におけるめっき膜の膜厚分布を求める。これにより、リアルタイムで被めっき物表面の膜厚分布を得られるめっき処理を実現できる。また、被めっき物表面に成膜された膜厚が所望の膜厚と異なる場合、電流を停止させるなどの処置を実施することができる。
【００２７】
実施の形態１に係る電気めっき装置およびこの電気めっき装置を用いためっき方法によれば、金属銀である可溶性陽極４が酸化されてイオン化することによりめっき液９の銀イオンが補填され、めっき液９の液組成が一定に保たれるため、最初に蓄積された陽極電流とめっき膜厚との関係をデータベース化する方法を適用でき、データベースの膨大化も防ぐことができる。さらに、データベース化された陽極電流とめっき膜厚との関数関係に基づき、成膜時に測定された２つ以上に分割された不溶性陽極に流れる陽極電流の分布からリアルタイムで実測用の被めっき物のめっき膜厚の分布が得られる。これにより、電気めっき成膜処理の製造現場で、電気めっき処理する度に被めっき物の膜厚分布を蛍光Ｘ線式膜厚測定装置などで測定する必要がなく、経費削減および工程時間の短縮が実現できる。
【００２８】
実施の形態２．
図５は実施の形態２に係る電気めっき装置を示す斜視図である。実施の形態２では、本発明の実施の形態１と相違する部分について説明し、同一または対応する部分についての説明は省略する。
【００２９】
実施の形態２に係る電気めっき装置では、実施の形態１と同様に、被めっき物７を電気めっき処理するめっき液９を湛えるめっき処理槽１、不溶性陽極２、可溶性陽極設置用冶具３、可溶性陽極４、電流計５、記録処理部６、電気めっき処理用の電源８を有する。さらに、不溶性陽極２と電流計５および可溶性陽極設置用冶具３の間に電界遮蔽板１０が設置される。電流計５、可溶性陽極４および可溶性陽極設置用冶具３は、被めっき物に対して、不溶性陽極２より遠方に設置される。
なお、電界遮蔽板１０の表面側と裏面側のめっき液９が互いに流動することを可能にする。例えば、電界遮蔽板１０の大きさをめっき処理槽１の大きさより小さくして、電界遮蔽板１０とめっき処理槽１の内壁の隙間を確保する。あるいは、めっき液９が流動でき、電界遮蔽板１０の一部に電界遮蔽を大きく阻害しない程度の開口部を設ける方法がある。
【００３０】
実施の形態２に係る電気めっき装置を用いためっき方法は、実施の形態１と同じである。データベースの蓄積工程を実施してから、実測用の被めっき物７を用いて電気めっき処理および膜厚分布測定工程を実施する。データ蓄積および実測用電気めっき処理時のめっき条件、めっき時間、幾何配置等を変更せず、再現性のあるように電気めっき処理を実施する。
【００３１】
実施の形態２に係る電気めっき装置およびこの電気めっき装置を用いためっき方法によれば、実施の形態１と同様の機能および効果を奏すると同時に、電界遮蔽板１０によって電流計５、可溶性陽極４、可溶性陽極設置用冶具３へのめっき液中の電気力線の漏洩を低減でき、不溶性陽極２に電流を集中させることができるため、電流分布の再現性に対する誤差要因が減少して膜厚測定の精度を向上させることができる。
【００３２】
実施の形態３．
図６は実施の形態３に係る電気めっき装置を示す斜視図である。実施の形態３では、本発明の実施の形態１または実施の形態２と相違する部分について説明し、同一または対応する部分についての説明は省略する。
【００３３】
実施の形態３に係る電気めっき装置では、実施の形態１と同様に、被めっき物７を電気めっき処理するめっき液９を湛えるめっき処理槽１、不溶性陽極２、可溶性陽極設置用冶具３、可溶性陽極４、記録処理部６、電気めっき処理用の電源８を有するが、実施の形態１における電流計５の代わりに、表面絶縁処理が施された電流計５１を設置し、さらに、実施の形態１における可溶性陽極設置用冶具３の代わりに、被めっき物に面する部分において表面絶縁処理が施された可溶性陽極設置用冶具３１を設置する。なお、表面絶縁処理が施された可溶性陽極設置用冶具３１は可溶性陽極４に接触する部分は導通できるようにしておく。また、実施の形態１と同様に、可溶性陽極４のめっき液９にイオン補給ができるようにする。例えば、外表面のみ、または被めっき物に面する外表面部分に絶縁処理を施した網目を有するカゴ状の金属製の容器などを用いる。  
【００３４】
実施の形態３に係る電気めっき装置を用いためっき方法は、実施の形態１または実施の形態２と同じである。データベースの蓄積工程を実施してから、実測用の被めっき物７を用いて電気めっき処理および膜厚分布測定工程を実施する。データ蓄積および実測用電気めっき処理時のめっき条件、めっき時間、幾何配置等を変更せず、再現性のあるように電気めっき処理を実施する。
【００３５】
実施の形態３に係る電気めっき装置およびこの電気めっき装置を用いためっき方法によれば、実施の形態１または実施の形態２と同様の機能および効果を奏すると同時に、実施の形態２における電界遮蔽板１０を設置するのが困難なめっき装置においても、表面絶縁処理が施された電流計５１および表面絶縁処理が施された可溶性陽極設置用冶具３１へのめっき液中の電気力線の漏洩を低減でき、不溶性陽極２に電流を集中させることができるため、電流分布の再現性に対する誤差要因が減少して膜厚測定の精度を向上させることができる。
【００３６】
実施の形態４．
図７は実施の形態４に係る電気めっき装置を示す斜視図である。実施の形態４では、本発明の実施の形態１、実施の形態２または実施の形態３と相違する部分について説明し、同一または対応する部分についての説明は省略する。
【００３７】
実施の形態４に係る電気めっき装置では、実施の形態１と同様に、被めっき物７を電気めっき処理するめっき液９を湛えるめっき処理槽１、不溶性陽極２、可溶性陽極設置用冶具３、可溶性陽極４、電流計５、記録処理部６、電気めっき処理用の電源８を有し、さらに実施の形態１に係る電気めっき装置における記録処理部６に加え、制御部１１を設置し、各不溶性陽極２に接続する。
制御部１１は、記録処理部６で測定した各電流分布が所望の電流分布ではなかった場合、実際の電流分布が所望の電流分布となるように、各不溶性陽極２に対して電流あるいは電圧を制御する。
【００３８】
実施の形態４に係る電気めっき装置を用いためっき方法は、実施の形態１、実施の形態２、または実施の形態３と同じである。データベースの蓄積工程を実施してから、実測用の被めっき物７を用いて電気めっき処理および膜厚分布測定工程を実施する。データ蓄積および実測用電気めっき処理時のめっき条件、めっき時間、幾何配置等を変更せず、再現性のあるように電気めっき処理を実施する。
【００３９】
実施の形態４に係る電気めっき装置およびこの電気めっき装置を用いためっき方法によれば、実施の形態１と同様の機能および効果を奏し、さらに、陽極電流を制御できるため、電気めっき処理中に陽極電流を測定しながら、各陽極電流をそれぞれ制御して所望の膜厚分布を有するめっき膜を得ることができる。
なお、本発明は、発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせること、および、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１  めっき処理槽、２  不溶性陽極、３  可溶性陽極設置用冶具、４  可溶性陽極、５  電流計、６  記録処理部、７  被めっき物、８  電源、９  めっき液、１０  電界遮蔽板、１１  制御部、３１  表面絶縁処理が施された可溶性陽極設置用冶具、５１  表面絶縁処理が施された電流計、７１  データ蓄積処理用被めっき物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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