(57)【要約】【課題】ＦＰＣ等の基板に対して高速めっきを行う際に、基板や給電ローラーを効率的に冷却するめっき装置用冷却装置および高速連続めっき処理装置を提供する。【解決手段】水を補給する水補給槽、水補給槽より水を吸水する毛細管吸水体、毛細管吸水体の一端に接触して設けられて、毛細管吸水体に吸水された水を霧化して冷却対象に噴霧させる超音波振動素子、超音波振動素子に超音波振動を付与する超音波振動発信器を備えるめっき処理装置用冷却装置。めっき処理装置用冷却装置が、給電部とめっき槽との間に基板および／または給電部と対向して配置されている１０Ａ／ｄｍ２を超える電流密度でめっきを行う高速連続めっき処理装置。【選択図】図１
2010202961.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却用の水を補給する水補給槽と、
前記水補給槽より水を吸水する毛細管吸水体と、
前記毛細管吸水体の一端に接触して設けられて、前記水補給槽から前記毛細管吸水体に吸水された水を霧化して、めっき処理装置の冷却対象に噴霧させる超音波振動素子と、
前記超音波振動素子に超音波振動を付与する超音波振動発信器と
を備えていることを特徴とするめっき処理装置用冷却装置。
【請求項２】
１０Ａ／ｄｍ２を超える電流密度で基板へのめっきを行う高速連続めっき処理装置であって、
銅イオン供給部、めっき槽、給電部を備えており、
前記めっき槽は、銅イオン噴流部および不溶性陽極部を備えており、
前記銅イオン供給部は、めっき液に酸化銅粉を溶解する酸化銅粉溶解槽を備えており、
前記銅イオン噴流部は、前記銅イオン供給部において調製された前記めっき液を基板面に向けて噴出させてめっき槽に供給する噴流ポンプを備えており、
さらに、請求項１に記載のめっき処理装置用冷却装置が、前記給電部と前記めっき槽との間に、前記基板および／または前記給電部と対向して配置されている
ことを特徴とする高速連続めっき処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はめっき処理装置用冷却装置および高速連続めっき処理装置に関し、特に高速連続めっき処理時にメッキ液や基板の温度が上昇することを抑制するめっき処理装置用冷却装置およびこのようなめっき処理装置用冷却装置を備えた高速連続めっき処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フレキシブルプリント回路（以下ＦＰＣという）等の基板の電気回路は、一般に基板の表面に電気銅めっき等のめっきを施すことによって形成される。具体的な方法としては、従来より、ロール状の基板を負に帯電させた巻き出し側の給電ローラーと巻き取り側の給電ローラーの回転によりめっき槽中のアノード（陽極）の間を高速で搬送させつつ、めっき液の噴流を基板に向けて噴出させると共に、高電流を基板に印加することによりめっきを行う方法が広く採用されている。
【０００３】
しかし、このように高速でめっきを行うこと、即ち、高電流を薄い基板に印加することは、めっき液や基板の温度上昇を招いてしまうため、均一なめっき層の形成が阻害されたり、めっき面が酸化されたりするという問題があった。
【０００４】
このような問題に対処するために、基板に直接水を吹き付けたり、給電ローラーに水冷ジャケットを入れたりして、基板や給電ローラーを冷却することが行われており、具体的には、めっき装置にラミナーフローノズルを配設し、基板の表裏両面に水などを吹き付けることなどが示されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００１−２８８５８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、近年、１０Ａ／ｄｍ２を超える大きな電流密度を用いたさらなる高速めっきの要請がなされており、めっき液や基板の温度上昇が一層大きくなるため、冷却に大量の水が必要となり、コストの増加のみならず、めっき液の濃度管理が困難になると言う問題が発生していた。
【０００７】
そこで、本発明は、ＦＰＣ等の基板に対して高速めっきを行う際に、大量の水を用いることなく基板や給電ローラーを効率的に冷却することができるめっき装置用冷却装置およびこのようなめっき装置用冷却装置を備えた高速連続めっき処理装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、鋭意検討の結果、以下に示す各請求項の発明により、上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
請求項１に記載の発明は、
冷却用の水を補給する水補給槽と、
前記水補給槽より水を吸水する毛細管吸水体と、
前記毛細管吸水体の一端に接触して設けられて、前記水補給槽から前記毛細管吸水体に吸水された水を霧化して、めっき処理装置の冷却対象に噴霧させる超音波振動素子と、
前記超音波振動素子に超音波振動を付与する超音波振動発信器と
を備えていることを特徴とするめっき処理装置用冷却装置である。
【００１０】
本請求項の発明においては、超音波振動素子の超音波振動を毛細管吸水体に伝えることにより、毛細管吸水体に含まれた水が霧化して、基板や給電ローラーなどの冷却対象に噴霧されるため、少ない水の量で効率的に基板や給電ローラーなどを冷却して、メッキ液や基板の温度が上昇することを抑制できる。その結果、ＦＰＣ等の基板に対して高速めっきを行う場合であっても、冷却用水の使用量を大幅に減少させ、コストを抑制することができる。さらに、基板表面に付着する水量が少ないため、めっき液の濃度管理が容易となる。
【００１１】
超音波振動素子および超音波振動発信器としては、毛細管吸水体を介して水を霧化して、噴霧するために充分なエネルギーを与えることができるものであればよく、めっき処理装置の運転状況に応じて適宜選択することができる。
【００１２】
毛細管吸水体とは、毛細管機能を備えた吸水体を指し、一端を水補給槽へ浸漬した際、毛細管現象により吸水する特性を有する材料であれば、種類は限定されない。具体的には、脱脂綿を棒状に成形したものや、フェルト、連続気泡を有する合成樹脂の多孔質体などを好ましく用いることができる。
【００１３】
水補給槽は、前記の超音波振動により霧化、噴霧された水を毛細管吸水体に補給するために設けられており、容量は霧化に伴う消費量を考慮して、適宜定めることができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、
１０Ａ／ｄｍ２を超える電流密度で基板へのめっきを行う高速連続めっき処理装置であって、
銅イオン供給部、めっき槽、給電部を備えており、
前記めっき槽は、銅イオン噴流部および不溶性陽極部を備えており、
前記銅イオン供給部は、めっき液に酸化銅粉を溶解する酸化銅粉溶解槽を備えており、
前記銅イオン噴流部は、前記銅イオン供給部において調製された前記めっき液を基板面に向けて噴出させてめっき槽に供給する噴流ポンプを備えており、
さらに、請求項１に記載のめっき処理装置用冷却装置が、前記給電部と前記めっき槽との間に、前記基板および／または前記給電部と対向して配置されている
ことを特徴とする高速連続めっき処理装置である。
【００１５】
上記の構成のような１０Ａ／ｄｍ２を超える電流密度で基板へのめっきを行う高速連続めっき処理装置の場合、めっき液の噴流によるめっき液の抵抗や基板の高速搬送などにより、短時間にめっき液や基板の温度が上昇し易く、温度上昇を抑制するためには、大量の水を冷却対象に放出させる必要があるが、前記のめっき装置用冷却装置を採用することにより、少ない水の量で効率的にめっき液や基板の温度上昇を抑制することができ、冷却用水の使用量を大幅に減少させることができる。さらに、基板表面に付着する水量が少ないため、めっき液の濃度管理が容易となる。
【００１６】
めっき処理装置用冷却装置の配置は、めっき槽の手前でも後でもよく、また両方であってもよい。めっき槽の手前に基板や給電ローラーと対向して配置される場合には、めっき前の基板を冷却した状態でめっき槽に搬入することができるため、めっき液の温度上昇を抑制することができ、均一なめっきを行うことができる。
【００１７】
また、めっき槽の後に基板や給電ローラーと対向して配置される場合には、めっき後の基板をめっき槽から搬出された時点で直ちに冷却することができるため、めっき面が酸化されることがない。
【００１８】
また、めっき処理装置用冷却装置は、基板に対向させて基板を直接に冷却してもよく、給電部に対向させて給電部を冷却してもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明により、ＦＰＣ等の基板に対して高速めっきを行う場合であっても、少ない水の量で効率的に基板や給電ローラーなどを冷却して、メッキ液や基板の温度が上昇することを抑制することができ、コストの増加を抑制することができる。さらに、基板表面に付着する水量が少ないため、めっき液の濃度管理が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態の冷却装置の要部を概念的に示す模式図である。
【図２】本発明の実施の形態の冷却装置を採用する高速連続めっき処理装置の要部を、概念的に示す模式図である。
【図３】本発明の実施の形態におけるめっき液の温度変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を実施の形態に基づいて説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、以下の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。
【００２２】
１．冷却装置
最初に、本実施の形態における冷却装置につき、図１を用いて説明する。図１は、冷却装置の要部を概念的に示す模式図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。
【００２３】
図１において、３０は超音波発信器、３１はノズル状の超音波振動素子である。そして、４０は水補給槽、４１は毛細管吸水体である。また、４３は毛細管吸水体４１から霧化された微小な水滴である。
【００２４】
水補給槽４０には水４２が入っており、毛細管吸水体４１の一端が浸漬されている。毛細管吸水体４１は、毛細管現象によって水４２を吸い上げ、保持している。なお、本実施の形態においては、毛細管吸水体４１として外径１０ｍｍ、長さ８０ｍｍの大きさの脱脂綿を用い、水４２として純水を用いている。
【００２５】
図１に示すように、超音波発信器３０で出力された超音波が、超音波振動素子３１のノズル先端から毛細管吸水体４１に伝達される。これにより、毛細管吸水体４１に含まれていた水４２は霧化されて微小な水滴４３となり、図示しない基板や給電ローラーに向けて、黒塗り矢印の方向に噴霧される。
【００２６】
噴霧された水滴４３により、近傍の温度が低下し、また、基板や給電ローラーに水滴４３が付着することにより、基板や給電ローラーが冷却される。
【００２７】
２．高速連続めっき処理装置
次に、前記の冷却装置を採用する高速連続めっき処理装置につき、図２を用いて説明する。図２は、高速連続めっき処理装置の要部を概念的に示す模式図である。
【００２８】
図２に示すように、本実施の形態における高速連続めっき処理装置は、銅イオン供給部９０、めっき槽７０および給電ローラー５１、５２からなる給電部を備えており、めっき槽７０は銅イオン噴流部８０および不溶性陽極部６０を備えている。
【００２９】
銅イオン供給部９０は、めっき槽７０中のめっき液に銅イオンを供給するものであり、酸化銅粉溶解槽９１、銅イオン補給槽９２、溶存酸素低減槽９３および濾過器９４より構成されている。
【００３０】
酸化銅粉溶解槽９１には、所定濃度のめっき液が貯えられている。めっき液に酸化銅粉を投入し、攪拌して酸化銅粉を溶解させる。酸化銅粉が溶解して銅イオンとなることにより、銅イオンがめっき液中に供給される。
【００３１】
溶解後のめっき液の上澄みが、銅イオン補給槽９２に送られた後、さらに溶存酸素低減槽９３に送られ、窒素ガスなどの不活性ガスが吹き込まれる（バブリング）ことにより溶存酸素が低減される。そして、濾過器９４で濾過された後、銅イオン噴流部８０に送られる。
【００３２】
銅イオン噴流部８０は、配管パイプ８１、噴流ポンプ８２および噴流ノズル８３より構成されている。配管パイプ８１を経由して送られてきためっき液は、噴流ポンプ８２により加圧されて、噴流ポンプ８２の先端に設けられた噴流ノズル８３の噴出口より基板１０に向けて所定の噴流速度で噴出される。
【００３３】
噴流ポンプ８２（および噴流ノズル８３）は、基板１０の表面および裏面に対向して交互にずれた位置に配置されている。このように、表裏で交互にずれた位置に配置することにより、基板の近傍に乱流が発生することがない。さらに、基板１０がたわむなどの変形が殆ど発生しない。
【００３４】
給電部は、巻き出し側の給電ローラー５１と巻き取り側の給電ローラー５２により構成されている。給電ローラー５１、５２は、基板１０を負に帯電させて、めっき槽７０内を走行させる。基板１０が負に帯電されているため、その表面にめっき液中の銅イオンが電着して、銅めっきが行われる。
【００３５】
３．実施例
図２の矢印Ａの上下２箇所および矢印Ｂの上下２箇所の計４箇所に、基板の上下方向から前記の冷却装置を基板に対向させて配置して、本実施例の高速連続めっき処理装置を作製した。そして、この高速連続めっき処理装置を用いて、厚さ２０μｍのポリイミド層１１の表裏両面に厚さ９μｍ程度の銅層が形成され、さらに直径１００μｍ程度のスルーホールが適宜形成された幅１２５ｍｍの銅貼り基板（長さ：１００ｍ）に対して、２５Ａ／ｄｍ２の電流密度、３時間のめっき処理を行った。
【００３６】
なお、噴流ノズルからのめっき液の噴出は、噴流速度５０ｋｍ／ｈで噴出量２０Ｌ／分（２ｄｍ２当たりの流量）とし、不溶性陽極と基板との距離は１５ｍｍに設定した。そして、各冷却装置からの水の噴霧量が各々１５０ｍｌ／ｈとなるように、超音波の出力（８５ｋＨｚ、３Ｗ／ｍ２）を調整した。
【００３７】
以上の構成によりめっき処理を行い、ＦＰＣの基板中央で給電ローラーから２０ｃｍ離れた場所と、給電ローラーの表面温度を測定した。結果を表１に示す。
【００３８】
４．比較例
冷却装置を組み込まなかった以外は、実施例と同様にして、めっき処理を行った。同様に、基板および給電ローラーの表面温度を測定した。結果を表１に示す。
【００３９】
【表１】
2010202961.tif 000003
【００４０】
表１に示すように、本実施の形態の冷却装置を組み込むことにより、従来の冷却方法においては冷却効果が殆ど期待できなかった１５０ｍｌ／ｈという極微量の冷却水で、５℃を超える基板温度の低下を得ることができた。なお、本実施例では、基板面に対して冷却水の噴霧を行ったため、給電ローラーでは、若干の冷却効果に留まっている。
【００４１】
５．めっき液の温度変化
また、前記実施例について、めっき処理の進行に伴うめっき液の温度変化を測定した。測定結果を、図３のグラフに示す。図３に示すように、めっき液の温度は、３０℃弱（めっき開始時）から徐々に上昇して行ったが、２時間経過後は、５０℃程度で安定しそれ以上の上昇は見られなかった。この結果、本発明の冷却装置を用いることにより、少ない量の水によってもめっき処理装置に必要な冷却効果が得られることが確認できた。
【００４２】
そして、本実施例によるめっきの状態を観察したところ、均一なめっき面が形成されていることが確認できた。
【００４３】
このように、本実施の形態によれば、高速連続めっき処理時であっても、１５０ｍｌ／ｈと極微量の冷却水で、メッキ液や基板の温度が上昇することを抑制できることが分かる。
【符号の説明】
【００４４】
１０                フレキシブル配線基板
３０                超音波発信器
３１                超音波振動素子
４０                水補給槽
４１                毛細管吸水体
４２                水
４３                水滴
５１、５２          給電ローラー
６０                不溶性陽極部
６１                発泡抵抗体
６２                不溶性陽極本体
６３                セラミックコート層
７０                めっき槽
８０                銅イオン噴流部
８１                配管パイプ
８２                噴流ポンプ
８３                噴流ノズル
９０                銅イオン供給部
９１                酸化銅粉供給槽
９２                銅イオン補給槽
９３                溶存酸素低減槽
９４                濾過器
【図１】
2010202961.tif 000004
【図２】
2010202961.tif 000005
【図３】
2010202961.tif 000006