(57)【要約】【課題】高電流密度で生産効率を上げるとともに、添加剤の消耗を防ぎ、しかも高精度で液管理を行ってめっき品質を確保できるフィルム状物の連続銅めっき装置を提供する。【解決手段】長尺のフィルム状ワーク３を陰極として連続的に銅めっきするめっき槽１と、上記めっき槽１に隣接して不溶性陽極４を存在させる陽極槽２とを備え、上記めっき槽１と陽極槽２との間が、水素イオンを透過させて銅イオンを透過させないイオン交換膜６で隔てられ、めっき槽１のめっき液と陽極槽２の陽極液とが独立して存在するよう構成され、上記めっき槽１に付帯して、上記陽極液とは独立させてめっき槽１中のめっき液を循環させるとともにめっき液の一部を管理するめっき液管理槽７を設け、上記陽極槽２に付帯して、上記めっき液とは独立させて陽極槽２中の陽極液を循環させるとともに陽極液の一部を管理するための陽極液管理槽８を設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺のフィルム状物を陰極として連続的に銅めっきするめっき槽と、上記めっき槽に隣接して不溶性陽極を存在させる陽極槽とを備え、
上記めっき槽と陽極槽との間が、水素イオンを透過させて酸素イオンを透過させないイオン交換膜で隔てられ、めっき槽のめっき液と陽極槽の陽極液とが独立して存在するよう構成され、
上記めっき槽に付帯して、上記陽極液とは独立させてめっき槽中のめっき液を循環させるとともにめっき液の一部をリザーブするためのめっき液リザーブ槽が設けられ、
上記陽極槽に付帯して、上記めっき液とは独立させて陽極槽中の陽極液を循環させるとともに陽極液の一部をリザーブするための陽極液リザーブ槽が設けられていることを特徴とするフィルム状物の連続銅めっき装置。
【請求項２】
上記陽極槽は、陽極反応で発生したガスを大気放出しない密封型のセルとして存在するとともに、上記陽極液リザーブ槽は気液分離手段としての機能を有し、
上記密閉型セルの陽極槽から上記ガスと陽極液とが混合状態で取り出されて陽極液リザーブ槽に導入され、上記気液分離手段で上記ガスと陽極液を気液分離し、分離された陽極液を陽極槽に還流させるようになっている請求項１記載のフィルム状物の連続銅めっき装置。
【請求項３】
上記めっき液リザーブ槽に設けられてめっき液の銅イオンとなる銅源粉末を循環させるめっき液中に投入する粉末投入手段と、不溶性陽極とフィルム状物に印加した電流の電流積算値を積算する積算手段と、上記粉末投入手段を、上記積算手段で積算された電流積算値に応じて算出された銅イオンの消費量に対応した量の銅源粉末を投入するように制御する制御手段をさらに備えている請求項１または２記載のフィルム状物の連続銅めっき装置。
【請求項４】
上記制御手段は、上記積算手段で積算された電流積算値に応じて算出された銅イオンの消費量に対応した量よりも加減した銅源粉末を投入するよう制御する請求項３記載のフィルム状物の連続銅めっき装置。
【請求項５】
長尺のフィルム状物を陰極として連続的に銅めっきするめっき槽と、上記めっき槽に隣接して不溶性陽極を存在させる陽極槽とを準備し、
上記めっき槽と陽極槽との間を、水素イオンを透過させて酸素イオンを透過させないイオン交換膜で隔て、めっき槽のめっき液と陽極槽の陽極液とを独立して存在させ、
上記めっき槽に付帯して設けられためっき液リザーブ槽により、上記陽極液とは独立させてめっき槽中のめっき液を循環させるとともにめっき液の一部をリザーブし、
上記陽極槽に付帯して設けられた陽極液リザーブ槽により、上記めっき液とは独立して陽極槽中の陽極液を循環させるとともに陽極液の一部をリザーブすることを特徴とするフィルム状物の連続銅めっき方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＦＰＣ（フレキシブルプリント配線板）等に用いられるフィルム状物への連続銅めっき装置および方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ノートパソコンや携帯電話等の電子機器の普及から、ＦＰＣ（フレキシブル配線板）の需要が大幅に伸びている。また、これらの電子機器の小型化と高性能化が急激に進んでおり、ＦＰＣに対する品質要求もますます厳しいものとなっている。
【０００３】
従来のＦＰＣは、ポリイミド等の基材フィルムに圧延銅箔を接着剤で積層したものが主流であり、銅箔の厚みが３５μｍ以上あり、回路のパターン幅も１００〜２００μｍ以上のものが用いられていた。ところが、複雑な回路を高密度で形成するため、回路幅を狭くするファインパターン化が進んでおり、キャスティング法によるＦＰＣや、さらにはめっき法によって基材フィルムに銅膜を形成させるＦＰＣの生産方法が開示されている（例えば下記の特許文献１）。
【特許文献１】特開平８−３５０９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１の方法では、Ｔｉバスケットにブロック状の含りん銅を充填したものを陽極とし、含りん銅から溶解させた銅イオンを基材フィルムに析出させて銅めっきを行っている。このため、含りん銅の溶解により含りん銅に含まれる不純物がスラッジとなって浮遊し、めっき品質を低下させる問題があった。溶解で消耗した含りん銅をめっき槽内のＴｉバスケットに補充しなければならず、そのメンテナンス作業にコストがかかっていた。さらに、めっきに必要な銅イオンは、含リン銅の溶解によってのみ供給されるため、めっき液の銅イオン濃度のコントロールが困難で、濃度調節のためにめっき液を補充したり廃棄したりする必要があり、作業が煩雑であるうえ、環境負荷も問題である。
【０００５】
また、銅めっきのめっき浴には、光沢剤等の添加剤が不可欠であるが、この添加剤は陽極反応で生成する酸素ガスによって分解されるために消耗が激しく、ランニングコストを上げる要因となっていた。また電流密度を上げて効率化を図ろうとしても、電流密度を上げると、銅の溶解効率が低下するとともに酸素ガスの発生量が増加してしまい、添加剤のさらなる消耗をまねいてしまい、効率をあげるのにも限界があった。一方、電流密度を上げて効率化を図ろうとした場合、酸素ガスの発生量が増加することから、支燃性ガスである酸素ガスを安全に処理する安全対策も必要となる。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、高電流密度で生産効率を上げるとともに、添加剤の消耗を防ぎ、しかも安全に高精度で液管理を行ってめっき品質を確保できるフィルム状物の銅めっき装置および方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明のフィルム状物の連続銅めっき装置は、長尺のフィルム状物を陰極として連続的に銅めっきするめっき槽と、上記めっき槽に隣接して不溶性陽極を存在させる陽極槽とを備え、上記めっき槽と陽極槽との間が、水素イオンを透過させて酸素イオンを透過させないイオン交換膜で隔てられ、めっき槽のめっき液と陽極槽の陽極液とが独立して存在するよう構成され、上記めっき槽に付帯して、上記陽極液とは独立させてめっき槽中のめっき液を循環させるとともにめっき液の一部をリザーブするためのめっき液リザーブ槽が設けられ、上記陽極槽に付帯して、上記めっき液とは独立させて陽極槽中の陽極液を循環させるとともに陽極液の一部をリザーブするための陽極液リザーブ槽が設けられていることを要旨とする。
【０００８】
また、本発明のフィルム状物の連続銅めっき装置方法は、長尺のフィルム状物を陰極として連続的に銅めっきするめっき槽と、上記めっき槽に隣接して不溶性陽極を存在させる陽極槽とを準備し、上記めっき槽と陽極槽との間を、水素イオンを透過させて酸素イオンを透過させないイオン交換膜で隔て、めっき槽のめっき液と陽極槽の陽極液とを独立して存在させ、上記めっき槽に付帯して設けられためっき液リザーブ槽により、上記陽極液とは独立させてめっき槽中のめっき液を循環させるとともにめっき液の一部をリザーブし、上記陽極槽に付帯して設けられた陽極液リザーブ槽により、上記めっき液とは独立して陽極槽中の陽極液を循環させるとともに陽極液の一部をリザーブすることを要旨とする。
【発明の効果】
【０００９】
すなわち、本発明によれば、めっき槽と陽極槽との間が、水素イオンを透過させて酸素イオンを透過させないイオン交換膜で隔てられ、めっき槽のめっき液と陽極槽の陽極液とが独立して存在するよう構成されていることから、陽極反応で発生した酸素ガスは、陽極液の中だけで存在してめっき液には接触しない。したがって、めっき液中の添加剤の酸素ガスによる分解がほとんど起こらなくなるため、添加剤の消耗を考慮することなく、電流密度を上げた状態での操業が可能となり、めっき効率を飛躍的に向上させることができる。また添加剤の消耗も大幅に減少し、添加剤にかかるランニングコストを大幅に節減することができる。
【００１０】
また、上記めっき槽に付帯して、上記陽極液とは独立させてめっき槽中のめっき液を循環させるとともにめっき液の一部をリザーブするためのめっき液リザーブ槽が設けられ、上記陽極槽に付帯して、上記めっき液とは独立させて陽極槽中の陽極液を循環させるとともに陽極液の一部をリザーブするための陽極液リザーブ槽が設けられていることから、上述したように独立して存在しているめっき液と陽極液を、めっき液はめっき液だけで循環させて管理し、陽極液は陽極液だけで循環させて管理する。このように、それぞれ独立した管理を行うのである。そして、支燃性ガスである酸素ガスを発生させる陽極液を単独で取り扱うことにより、酸素ガスを安全に処理する安全対策が容易になる。また、めっき品質に重要な銅イオンを含むめっき液を単独で取り扱うことにより、めっき液の銅イオン濃度やスラッジ等の管理を単独で行ってめっき品質の確保を行いやすくなる。このように、安全に高精度で液管理を行ってめっき品質を確保できるようになる。
【００１１】
本発明において、上記陽極槽は、陽極反応で発生したガスを大気放出しない密封型のセルとして存在するとともに、上記陽極液リザーブ槽は気液分離手段としての機能を有し、上記密閉型セルの陽極槽から上記ガスと陽極液とが混合状態で取り出されて陽極液リザーブ槽に導入され、上記気液分離手段で上記ガスと陽極液を気液分離し、分離された陽極液を陽極槽に還流させるようになっている場合には、陽極反応で発生した酸素ガスを密閉型の陽極槽でそのまま大気開放せず、陽極液リザーブ槽に導入して気液分離することにより、支燃性の酸素ガスを常に通電が行われているめっき槽や陽極槽と離れた陽極液リザーブ槽で陽極液と分離して放出するため、極めて安全な操業が担保される。特に、電流密度を上げて効率化を図ろうとした場合、酸素ガスの発生量が増加することから、支燃性ガスである酸素ガスを安全に処理する安全性向上の効果が顕著となる。
【００１２】
本発明において、上記めっき液リザーブ槽に設けられてめっき液の銅イオンとなる銅源粉末を循環させるめっき液中に投入する粉末投入手段と、不溶性陽極とフィルム状物に印加した電流の電流積算値を積算する積算手段と、上記粉末投入手段を、上記積算手段で積算された電流積算値に応じて算出された銅イオンの消費量に対応した量の銅源粉末を投入するように制御する制御手段をさらに備えている場合には、従来の含りん銅の溶解と異なって溶解効率が低下することがないため、電流密度を大幅に向上させた操業が可能となり、めっき効率を飛躍的に向上させることができる。また、めっきで消費された銅イオンは、酸化銅粉末等の銅源粉末の投入によって補われることから、従来のように、含りん銅の溶解により不純物がスラッジとなってめっき品質を低下させたりスラッジ除去のメンテナンスコストがかかったりする問題が解消する。また、めっき液リザーブ槽に粉末が自動投入されることから、従来のようにめっき槽内のＴｉバスケットに含りん銅を補充するようなメンテナンス作業が不用になる。しかも、銅イオンの消費量に対応した量の銅源粉末を投入するため、めっき液の銅イオン濃度のコントロールも自動的に行われ、煩雑な作業を行うことなく高精度な濃度管理を行うことができ、めっき品質も安定化する。
【００１３】
本発明において、上記制御手段は、上記積算手段で積算された電流積算値に応じて算出された銅イオンの消費量に対応した量よりも加減した銅源粉末を投入するよう制御する場合には、銅源粉末の投入量を加減する制御により、めっき液の銅イオン濃度のコントロールを自動的に行うことができる。このため、濃度調節のためにめっき液を補充したり廃棄したりする作業の必要がなくなるうえ、環境負荷の面でも優れたものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
つぎに、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は、本発明のフィルム状物の銅めっき装置の一実施例を示す構成図であり、本発明のめっき方法を実現するものである。
【００１６】
このフィルム状物の銅めっき装置は、ＦＰＣ等の長尺状のフィルム状物であるワーク３に対して銅めっきを行うものであり、上記ワーク３を陰極として連続的に銅めっきするためのめっき槽１と、上記めっき槽１に隣接して不溶性陽極４を存在させる陽極槽２とを備えている。
【００１７】
上記めっき槽１は、槽内の底部近傍の中央部にシンクロール１５が配置され、めっき槽１の上部に配置された２本の給電ロール５とシンクロール１５にワーク３を掛け渡して搬送とめっきを行うようになっている。ワークは、図示の左側から供給されて上流側の給電ロール５、シンクロール１５、下流側の給電ロール５と掛け渡されて図示の右側に向かって搬送される。ワーク３は、めっき槽１内を上下に１往復する間にめっきされる。
【００１８】
上記ワーク３は、この例ではポリイミドの基材フィルムの一面に、スパッタ処理により厚み０．１〜０．２μｍ程度の銅皮膜をシード層として形成したものを使用している。上記シード層側の面が給電ロール５に接触するように供給し、めっき槽１の外側を向いた面にめっきを行うようになっている。
【００１９】
上記めっき槽１には、この例では、めっき液として、銅めっきに用いられる硫酸銅水溶液が収容されており、すなわち、上記めっき液は、硫酸銅（ＣｕＳＯ４）、硫化水素（Ｈ２ＳＯ４）、水（Ｈ２Ｏ）の混合溶液を主体とするものになっている。上記硫酸銅水溶液の好ましい濃度範囲はＣｕＳＯ４・５Ｈ２Ｏとして１５０〜３００ｇ／Ｌであり、Ｈ２ＳＯ４としては４０〜７０ｇ／Ｌである。また、上記めっき液には、銅めっきの光沢剤・平滑剤・濡れ性改良剤等を主成分とする添加剤が添加される。
【００２０】
上記陽極槽２は、この例では、ワーク３の外側を向いた面（めっき面）と対面するように設けられている。この例では、２本の給電ロール５から給電を受けてめっき槽１の両側でめっきを行うようにめっき槽１の両側に２つ設けられている。上記各陽極槽２内には、それぞれ不溶性陽極４が収容されている。上記不溶性陽極４は板状でワーク３のめっき面と平行に対面するよう配置されている。
【００２１】
上記不溶性陽極４は、チタン板を基材とし、上記ワーク３のめっき面と対面する面に、酸化イリジウムを主成分とした被覆剤を被覆した陽極を好ましく用いることができる。被覆層の密着性の点からは酸化イリジウムに酸化タンタル、酸化チタン、酸化スズなどを混合した混合酸化物の被覆剤が好適である。特に酸化タンタルと混合した酸化イリジウムが長時間の使用が可能である点で最も望ましい。また、陽極反応は酸素発生反応が主であるため水素イオンが発生し、酸性度が増大してチタン板の腐食が生じやすいため、チタン板と混合酸化物被膜の間に酸性電解液に耐食性の強いタンタル金属薄膜の中間層をスパッタリング等の方法で形成し、チタン板の腐食を防止するのが好ましい。
【００２２】
上記陽極槽２には、陽極液が収容される。上記陽極液としては、酸性電解液が用いられ、上記不溶性陽極４上で酸素ガスを発生させる電解液であれば、特に限定するものではなく、硫酸水溶液やりん酸水溶液等を用いることができるが、めっき液の酸性成分と合致させるのが好ましく、硫酸水溶液を好適に用いることができる。すなわち、上記陽極液は、硫化水素（Ｈ２ＳＯ４）、水（Ｈ２Ｏ）の混合溶液を主体とするものになっている。ここで、好ましい酸性電解液の濃度範囲は４０〜１５０ｇ／Ｌである。
【００２３】
また、詳しくは後述するが、上記陽極槽２は、陽極反応で発生した酸素ガスを大気放出しない密封型のセルになっている。
【００２４】
上記めっき槽１と陽極槽２との間は、水素イオンを透過させて酸素イオンを透過させないイオン交換膜６で隔てられ、めっき槽１のめっき液と陽極槽２の陽極液とが独立して存在するよう構成されている。上記イオン交換膜６は、炭化水素系のカチオン交換膜やパーフルオロカーボンのカチオン交換膜等のカチオン交換膜を好適に用いることができる。炭化水素系のカチオン交換膜としては、例えば旭硝子製のセレミオンやトクヤマ製のネオセプタなどをあげることができ、パーフルオロカーボンのカチオン交換膜としては、例えばデュポン社製のナフィオンなどをあげることができる。
【００２５】
上記イオン交換膜６を隔ててめっき液と陽極槽２の陽極液とを分離した状態で、不溶性陽極４の陽極反応で発生した水素イオンは陽極液からめっき液の方に透過してめっきの反応に寄与するが、めっき液中の銅イオンは、プラスに帯電しているので通電している限り不溶性陽極４の存在する陽極液の方に透過せず、銅イオンはめっき液中だけに存在することとなる。このようなイオン交換膜６と電気的な作用により、硫化水素水溶液である陽極液と硫酸銅・硫化水素水溶液であるめっき液との独立性が確保されている。
【００２６】
上記めっき槽１と陽極槽２において、つぎのようにしてめっきが行われる。
【００２７】
図２に示すように、めっき槽１には、めっき液として硫酸銅・硫化水素水溶液すなわちＣｕＳＯ４、Ｈ２ＳＯ４、Ｈ２Ｏの混合液が満たされており、陰極としてワーク３が存在している。一方、陽極槽２には、陽極液として硫化水素水溶液すなわちＨ２ＳＯ４、Ｈ２Ｏの混合液が満たされており、不溶性陽極４が存在している。そして、めっき槽１と陽極槽２の間はイオン交換膜６で隔てられ、めっき液と陽極液は上記イオン交換膜６を介して互いに混じり合うことなく独立して存在している。
【００２８】
上記陰極であるワーク３と不溶性陽極４の間に直流電圧が印加されると、不溶性陽極４の表面では陽極反応として下記（１）の水の電気分解反応が生じ、酸素ガスＯ２が発生するとともに、水素イオンＨ＋が発生する。
Ｈ２Ｏ→１／２Ｏ２＋２Ｈ＋    （１）
【００２９】
上記水素イオンＨ＋はイオン交換膜６を透過してめっき液側に移り、めっき反応に寄与する。すなわち、めっき槽１では、めっき液中の硫酸銅が下記（２）のように電離し、電離した銅イオンＣｕ２＋がワーク表面に銅めっき層として析出する。そして、硫酸イオンＳＯ４２−は、イオン交換膜６を透過してきた水素イオン２Ｈ＋とともに下記（３）のように硫化水素を構成する。
ＣｕＳＯ４→Ｃｕ２＋＋ＳＯ４２−    （２）
ＳＯ４２−＋２Ｈ＋→Ｈ２ＳＯ４    （３）
【００３０】
以上の反応が繰り返されて連続的にめっきが進行する。したがって、めっき液では銅イオンが消費されるため、後述するように、硫酸銅粉末をめっき液中に投入することにより消費された銅イオンを補ってめっき液を管理することが行われる。また、陽極液では、硫化水素は反応に寄与せず、電気分解と蒸発で消費した水を陽極液中に補充することにより陽極液の管理を行っている。
【００３１】
つぎに、めっき液と陽極液の管理について説明する。
【００３２】
本発明の装置は（図１に戻る）、上記めっき槽１に付帯して、上記陽極液とは独立させてめっき槽１中のめっき液を循環させるとともにめっき液の一部をリザーブして管理するためのめっき液管理槽（めっき液リザーブ槽）７が設けられている。また、上記陽極槽２に付帯して、上記めっき液とは独立させて陽極槽２中の陽極液を循環させるとともに陽極液の一部をリザーブして管理するための陽極液管理槽（陽極液リザーブ槽）８が設けられている。
【００３３】
まず、上記陽極液管理槽８による陽極液の管理について説明する。
【００３４】
上述したように、上記陽極槽２は、陽極反応で発生した酸素ガスを大気放出しない密封型のセルになっている。そして、上記密閉型セルの陽極槽２の上部に接続された陽極液取出路２２から、上記酸素ガスと陽極液とが混合状態で取り出されて陽極液管理槽８に導入されるようになっている。なお、図では２つ示した陽極槽２のうち一方の陽極槽２について循環路を示しているが、当然双方の陽極槽２の陽極液を循環させるよう図示しない配管が設けられている。
【００３５】
上記陽極液管理槽８は、気液分離手段としての機能を有し、陽極液管理槽８に導入された酸素ガスと陽極液は、この陽極液管理槽８内で酸素ガスが槽内の上部に溜まり陽極液が槽内の下部に溜まり、気液分離される。そして、気液分離された陽極液は、陽極液管理槽８の下部と陽極槽２の低部に接続された陽極液還流路２３により陽極槽２に還流され、陽極液は陽極槽２と陽極液管理槽８との間で循環するようになっている。
【００３６】
このとき、還流される陽極液をポンプ２０で陽極槽２内に圧送することにより、この圧送圧力により陽極槽２内の陽極液と新しく発生した酸素ガスとが上部の陽極液取出路２２から押出される。このように、還流液の圧送圧力を利用することにより、連続的に発生し続ける酸素ガスと陽極液とをともに陽極液取出路２２から取出して陽極液管理槽８に導入して気液分離しうるようになっている。
【００３７】
一方、気液分離された酸素ガスは、陽極液管理槽８上部に接続されたガス流路２９を介してミスト分離装置２１に導入される。上記気液分離されたばかりの酸素ガスは、硫化水素水溶液のミストを含む。ミスト分離装置２１では、上記ミストを含む酸素ガスをフィルタおよび水のシャワー内を通過させて気液接触させることによりミストを分離除去する。ミストが除去された酸素ガスは酸素ガス放出路２６から安全な場所で大気放出され、分離されたミストはドレン２７から排出される。
【００３８】
上記陽極液管理槽８は、陽極液８の循環量を管理する機能を有している。すなわち、上記陽極液管理槽８は、陽極槽２からの陽極液と酸素ガスが導入されて上述した気液分離を行う分離室３０と、上記分離室３０からオーバーフローした陽極液を所定の液面高さでリザーブして滞留させるリザーブ室３１とを有している。上記リザーブ室３１には、液面高さを検知する液面検知器３２が設けられており、循環する陽極液が陽極反応による電気分解、蒸発ならびにミストの持ち出し等で水（Ｈ２Ｏ）が減少し、上記液面検知器３２が所定の液面高さ以下になった場合、減少分の純水を純水補給路２８から補給して、所定の循環量を保つように管理するようになっている。
【００３９】
陽極液中の硫化水素（Ｈ２ＳＯ４）は反応に寄与しないためほとんど減少することはないが、若干ミストの持ち出しがあるので、陽極液管理槽８内の水素イオン濃度等を適宜測定し、上記持ち出し分は適宜補充することにより、陽極液を管理することが行われる。
【００４０】
ついで、上記めっき液管理槽７によるめっき液の管理について説明する。
【００４１】
上記めっき槽１に接続されためっき液取出路２４から、めっき液が取り出されてめっき液管理槽７に導入され、めっき液管理槽７内のめっき液はめっき液還流路２５を介してめっき液管理槽７からめっき槽１に還流され、めっき槽１とめっき液管理槽７との間で循環するようになっている。
【００４２】
上記めっき液管理槽７には、めっき液の銅イオンとなる銅源粉末を、循環させるめっき液中に投入する粉末投入装置（粉末投入手段）１１が設けられている。ここで、上記銅源粉末としては、酸化銅粉末（ＣｕＯ）が好適に用いられる。上記酸化銅粉末は、溶解性の面から平均粒径３０〜６０μｍのものが好ましい。
【００４３】
上記めっき液管理槽７は、粉末投入装置１１から酸化銅粉末が投入されて溶解するための溶解室として機能する。上記めっき液管理槽７では、図示しない攪拌装置により、室内のめっき液を攪拌して投入された酸化銅粉末を速やかに溶解する。
【００４４】
めっき液管理槽７で酸化銅粉末が溶解されためっき液は、ポンプ１４で圧送されてポンプ１４の下流側に設けられたフィルタ室１０に送られる。上記フィルタ室１０には、めっき液管理槽７で酸化銅粉末が溶解されためっき液をろ過するフィルタが収容されている。上記フィルタ室１０では、めっき液管理槽７で溶け残った酸化銅粉末をフィルタで捕捉し、未溶解の酸化粉末がめっき槽１内に侵入してめっき品質を低下させるのを防止する。フィルタ室１０で未溶解の酸化銅粉末がろ過されためっき液は、フィルタ室１０とめっき槽１を接続するめっき液還流路２５を通り、めっき液還流路２５に設けられたポンプ１４で圧送されてめっき槽に還流される。上記フィルタに捕捉された未溶解の酸化銅粉末は、フィルタ室１０内を常に循環して流れるめっき液と接触することによりある程度の時間で溶解する。
【００４５】
上記粉末投入装置１１は、投入するための酸化銅粉末を受け入れて収容するホッパ３３と、ホッパ３３に受け入れた酸化銅粉末を徐々に押出してめっき液管理槽７に投入するスクリュ１３と、上記スクリュ１３を回転させるモータ１２とを備えて構成されている。そして、本装置では、後述するように、上記スクリュの回転数や回転速度を制御することにより、めっき液への酸化銅粉末の投入量やその加減を制御し、めっき液の管理を行うようになっている。
【００４６】
ここで、図において、１６は給電ロール５および不溶性陽極４に対して所定の電流密度で電流を印加する電源装置１６であり、１７は不溶性陽極４とワーク３に印加した電流の電流積算値を積算する積算装置１７である。そして、１８は上記積算装置１７で積算された電流積算値に応じて算出された銅イオンの消費量に対応した量の酸化銅粉末を投入するよう、上記粉末投入手段を制御する制御装置１８である。
【００４７】
このような構成により、めっきでワーク３表面に銅めっきとして析出して消費される銅イオン量は、不溶性陽極４とワーク３に印加した電流の電流積算値により正確に算出されるので、補充すべき酸化銅粉末の量も正確に算出できる。したがって、上記積算装置１７で積算された電流積算値に応じて算出される必要な酸化粉末量を粉末投入装置１１により投入すればよいことになる。
【００４８】
具体的には、上記制御装置１８は、積算装置１７で積算される電流積算値が、あらかじめ設定された一定値に達するごとに、設定された所定の回転スピードで所定回数だけモータ１２を回転させるよう制御する。このとき、設定された回転スピードと回転の回数は、上記一定値に対応した量の酸化銅粉末をスクリュ１３が押出す分だけの回転スピードと回転の回数である。このようにして、めっきで消費された銅イオンを補う分だけの酸化銅粉末が正確に投入されることになる。
【００４９】
また、上記制御装置１８は、上記積算装置１７で積算された電流積算値に応じて算出された銅イオンの消費量に対応した量よりも加減した酸化銅粉末を投入するよう制御するようになっている。すなわち、めっき槽１中のめっき液の銅イオン濃度は、設定値を中心として上下一定の数値幅内に入るよう管理する必要がある。そこで、めっき液中の銅イオン濃度が薄くなったときには、電流積算値に基づいて投入される酸化銅粉末量を計算値よりも多めに投入することにより、徐々にめっき液の銅イオン濃度が濃くなるように制御することができる。反対に、めっき液中の銅イオン濃度が濃くなったときには、電流積算値に基づいて投入される酸化銅粉末量を計算値よりも少なめに投入することにより、徐々にめっき液の銅イオン濃度が薄くなるように制御することができる。
【００５０】
具体的には、電流積算値が一定値に達するごとにモータ１２すなわちスクリュ１３を所定の回数だけ回転させるが、このときの回転スピードが早めになるよう制御することにより、計算値よりも多めに酸化銅粉末を投入でき、反対に回転スピードが遅めになるよう制御することにより、計算値よりも少なめに酸化銅粉末を投入できる。したがって、めっき液中の銅イオン濃度が薄くなったときには、上記制御装置１８は、モータ１２の回転スピードが早めになるよう制御して計算値よりも多めに酸化銅粉末を投入し、徐々にめっき液の銅イオン濃度が濃くなるように制御する。反対に、めっき液中の銅イオン濃度が濃くなったときには、上記制御装置１８は、モータ１２の回転スピードが遅めになるよう制御して計算値よりも少なめに酸化銅粉末を投入し、徐々にめっき液の銅イオン濃度が薄くなるように制御する。
【００５１】
このとき、めっき液の銅イオン濃度を、めっき槽１に備えた銅イオン濃度計１９で検知して、その検知信号を制御装置１８に送信し、上記検知信号を受信した制御装置１８が上述した制御を行うようにすることができる。また、めっき液の銅イオン濃度を、手動の銅イオン濃度測定で検知して、上述した制御を行うように制御装置１８を調節してもよい。    
【００５２】
以上のように、本発明では、めっき槽１と陽極槽２との間がイオン交換膜６で隔てられ、めっき液と陽極液とが独立して存在していることから、陽極反応で発生した酸素ガスは、陽極液の中だけで存在してめっき液には接触しない。したがって、めっき液中の添加剤の酸素ガスによる分解がほとんど起こらなくなるため、添加剤の消耗を考慮することなく、電流密度を上げた状態での操業が可能となり、めっき効率を飛躍的に向上させることができる。また添加剤の消耗も大幅に減少し、添加剤にかかるランニングコストを大幅に節減することができる。
【００５３】
また、本発明では、独立して存在しているめっき液と陽極液を、めっき液はめっき液だけで循環させて管理し、陽極液は陽極液だけで循環させて管理する。このように、それぞれ独立した管理を行うのである。そして、支燃性ガスである酸素ガスを発生させる陽極液を単独で取り扱うことにより、酸素ガスを安全に処理する安全対策が容易になる。また、めっき品質に重要な銅イオンを含むめっき液を単独で取り扱うことにより、めっき液の銅イオン濃度やスラッジ等の管理を単独で行ってめっき品質の確保を行いやすくなる。このように、安全に高精度で液管理を行ってめっき品質を確保できるようになる。
【００５４】
さらに、上記陽極槽２は、陽極反応で発生した酸素ガスを大気放出しない密封型のセルとして存在するとともに、上記陽極液管理槽８は気液分離手段としても機能し、上記密閉型セルの陽極槽２から上記酸素ガスと陽極液とが混合状態で取り出されて陽極液管理槽８に導入され、上記気液分離手段で上記酸素ガスと陽極液を気液分離し、分離された陽極液を陽極槽に還流させるようになっているため、陽極反応で発生した酸素ガスを密閉型の陽極槽でそのまま大気開放せず、陽極液管理槽８に導入して気液分離することにより、支燃性の酸素ガスを常に通電が行われているめっき槽１や陽極槽２と離れた陽極液管理槽で陽極液と分離して放出するため、極めて安全な操業が担保される。特に、電流密度を上げて効率化を図ろうとした場合、酸素ガスの発生量が増加することから、支燃性ガスである酸素ガスを安全に処理する安全性向上の効果が顕著となる。
【００５５】
また、上記めっき液管理槽７に設けられてめっき液の銅イオンとなる酸化銅粉末を循環させるめっき液中に投入する粉末投入装置１１と、不溶性陽極４とワーク３に印加した電流の電流積算値を積算する積算装置１７と、上記粉末投入装置１１を、上記積算装置１７で積算された電流積算値に応じて算出された銅イオンの消費量に対応した量の酸化銅粉末を投入するように制御する制御装置１８をさらに備えているため、従来の含りん銅の溶解と異なって溶解効率が低下することがないため、電流密度を大幅に向上させた操業が可能となり、めっき効率を飛躍的に向上させることができる。また、めっきで消費された銅イオンは、酸化銅粉末の投入によって補われることから、従来のように、含りん銅の溶解により不純物がスラッジとなってめっき品質を低下させたりスラッジ除去のメンテナンスコストがかかったりする問題が解消する。また、めっき液管理層に酸化銅粉末が自動投入されることから、従来のようにめっき槽内のＴｉバスケットに含りん銅を補充するようなメンテナンス作業が不用になる。しかも、銅イオンの消費量に対応した量の酸化銅粉末を投入するため、めっき液の銅イオン濃度のコントロールも自動的に行われ、煩雑な作業を行うことなく高精度な濃度管理を行うことができ、めっき品質も安定化する。
【００５６】
さらに、上記制御装置１８は、上記積算装置１７で積算された電流積算値に応じて算出された銅イオンの消費量に対応した量よりも加減した酸化銅粉末を投入するよう制御するため、酸化銅粉末の投入量を加減する制御により、めっき液の銅イオン濃度のコントロールを自動的に行うことができる。このため、濃度調節のためにめっき液を補充したり廃棄したりする作業の必要がなくなるうえ、環境負荷の面でも優れたものとなる。
【００５７】
なお、上記実施例では、めっき槽１を１つ示して説明したが、必要に応じて図示しためっき槽１と陽極槽２の組を複数並べてめっきを行うこともできる。また、本めっきに上記構成のめっき装置を適用することはもちろんのこと、ストライクめっきに上記構成の装置を採用することもできる。また、説明は省略したが、必要に応じて酸洗い等の前処理設備や防錆処理等の後処理設備を付帯させることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の銅めっき装置を示す構成図である。
【図２】めっき液と陽極液の反応状態を説明する模式図である。
【符号の説明】
【００５９】
１      めっき槽
２      陽極槽
３      ワーク
４      不溶性陽極
５      給電ロール
６      イオン交換膜
７      めっき液管理槽
８      陽極液管理槽
１０      フィルタ室
１１      粉末投入装置
１２      モータ
１３      スクリュ
１４      ポンプ
１５      シンクロール
１６      電源装置
１７      積算装置
１８      制御装置
１９      銅イオン濃度計
２０      ポンプ
２１      ミスト分離装置
２２      陽極液取出路
２３      陽極液還流路
２４      めっき液取出路
２５      めっき液還流路
２６      酸素ガス放出路
２７      ドレン
２８      純水補給路
２９      ガス流路
３０      分離室
３１      リザーブ室
３２      液面検知器
３３      ホッパ
【図１】
2006206961.tif 000003
【図２】
2006206961.tif 000004