(57)【要約】【課題】バレル容器内の被めっき物表面の電流密度分布を均一化し、被めっき物のめっき膜厚のばらつきを小さくすることができるバレルめっき装置を提供する。【解決手段】バレル容器１の側壁部３に複数の開口部４ａ〜４ｄを形成し、各開口部をめっき液を通過させるメッシュ５で覆い、当該メッシュを開口部を取り囲む枠部６ａ，６ｂによって保持する。バレル容器１をめっき浴中に浸漬し、端壁部の軸心部を水平支持して回転させながら、バレル容器内に収容された被めっき物に電解めっきを行う。バレル容器１の両端壁部近傍を除く軸方向の任意の点において、開口部４ａ〜４ｄと枠部６ａ，６ｂとのバレル容器の回転方向長さの比率を実質的に一定とした。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向両端部に端壁部を有しかつ両端壁部の間に側壁部を持つ筒状に形成されたバレル容器を備え、上記バレル容器の側壁部に複数の開口部が形成され、各開口部はめっき液を通過させるメッシュで覆われ、当該メッシュは上記開口部を取り囲む枠部によって保持され、上記バレル容器をめっき浴中に浸漬し、上記端壁部の軸心部を水平支持して回転させながら、バレル容器内に収容された被めっき物に電解めっきを行うバレルめっき装置において、
上記バレル容器の両端壁部近傍を除く軸方向の任意の点において、上記開口部と枠部とのバレル容器の回転方向長さの比率が実質的に一定であることを特徴とするバレルめっき装置。
【請求項２】
上記バレル容器は多角筒形に形成され、
上記バレル容器の各側壁部に複数の開口部が形成され、
上記開口部の間を通る枠部がバレル容器の回転方向に対して斜め方向に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のバレルめっき装置。
【請求項３】
上記バレル容器は多角筒形に形成され、
上記バレル容器の各側壁部に複数の開口部が形成され、
上記開口部の間を通る枠部がバレル容器の回転方向に対して直交方向に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のバレルめっき装置。
【請求項４】
上記バレル容器は多角筒形に形成され、
上記バレル容器の各側壁部には四角形状の開口部がバレル容器の軸方向に一定間隔で並ぶように形成され、かつバレル容器の回転方向に隣合う側壁部の開口部はバレル容器の軸方向に互いにずらして配置されていることを特徴とする請求項１に記載のバレルめっき装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はバレルめっき装置、特に小型の被めっき物のめっき処理に適した電解めっき用バレル容器の構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、チップ型電子部品の外部電極をめっき加工する場合、低コストで大量に処理できる電解バレルめっき法が主流となっている。電解バレルめっき法は、バレル容器の中に導電性メディアと被めっき物とを収容し、バレル容器をめっき浴に浸漬させる。そして、バレル容器内に陰極端子を、バレル容器外のめっき浴中に陽極を配置し、バレル容器を回転させながら通電し、被めっき物にめっきを行う方法である。
【０００３】
バレル容器の形状は、一般に多角筒形が多い。例えば六角筒形の場合には、２つの端壁部と６つの側壁部とを持ち、両端壁部間の略中心部を結ぶ線が回転軸となっている。側壁部には、めっき液が自在に通過できるように、多数の通液穴が形成されている。
【０００４】
近年、家電、通信、産業用電子機器などのダウンサイジング化に伴い、チップ型電子部品の小型化及び薄型化が著しく、例えば０．４×０．２×０．２ｍｍのような微小部品もある。このように被めっき物の小型化が進むと、バレル容器の側壁部の通液穴も当然ながら小さくする必要がある。側壁部に小さい通液穴を多数形成することは、ドリルやレーザなどによる孔加工では困難である。そこで、バレル容器の側壁部にメッシュを張る方法がある。
【０００５】
特許文献１には、微小部品をめっきするためのバレルめっき装置であって、多角筒形のバレル容器の側壁部一面につき複数の開口部を形成し、各開口部にメッシュを取り付けた構造が開示されている。このように複数の開口部を設けるのは、側壁部全面に１つの開口部を形成し、この開口部に１枚のメッシュを張る構造では、開口面積が大きいために強度が低下し、被めっき物の重量によってメッシュが撓むからである。各開口部は長方形状であり、メッシュを保持するために開口部の周囲に設けられた枠部は、強度確保上、所定の幅寸法を有している。
【０００６】
図１４は特許文献１に示されたバレル容器の一例を示す。このバレル容器４０は六角筒形に形成され、軸方向両端部に端壁部４１を持ち、両端壁部４１の間に胴部を構成する６つの側壁部４２が設けられている。各側壁部４２には複数の開口部４３が形成され、この例では、１つの側壁部４２に２個の四角形状の開口部４３が軸方向に並ぶように形成されている。各開口部４３にはメッシュ４４が張られており、これらメッシュ４４を保持するため開口部４３の周囲にはバレル容器４０と一体に枠部４５が設けられている。このような構造のバレル容器４０の場合、バレル容器４０の回転方向（矢印Ｒ方向）に枠部４５が連続することになるため、枠部４５がバレル容器内部の被めっき物に対して、めっきのための電流を遮蔽するという問題がある。つまり、バレル容器４０の回転している間、枠部４５が常に被めっき物と外部のめっき浴との間を遮る形となるので、枠部４５の背後に位置する被めっき物に電流が届きにくく、めっきが妨げられ易いからである。特に、被めっき物に対する軸方向の攪拌力が弱い場合にこの傾向が顕著になる。その結果、バレル容器４０内の位置によって被めっき物のめっき膜厚にばらつきが生じるという問題があった。
【特許文献１】特開２００２−２４１９９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、バレル容器内の被めっき物表面の電流密度分布を均一化し、被めっき物のめっき膜厚のばらつきを小さくすることができるバレルめっき装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明は、軸方向両端部に端壁部を有しかつ両端壁部の間に側壁部を持つ筒状に形成されたバレル容器を備え、上記バレル容器の側壁部に複数の開口部が形成され、各開口部はめっき液を通過させるメッシュで覆われ、当該メッシュは上記開口部を取り囲む枠部によって保持され、上記バレル容器をめっき浴中に浸漬し、上記端壁部の軸心部を水平支持して回転させながら、バレル容器内に収容された被めっき物に電解めっきを行うバレルめっき装置において、上記バレル容器の両端壁部近傍を除く軸方向の任意の点において、上記開口部と枠部とのバレル容器の回転方向長さの比率が実質的に一定であることを特徴とするバレルめっき装置を提供する。
【０００９】
バレル容器の側壁部には複数の開口部が形成され、各開口部はめっき液を通すメッシュで覆われている。メッシュは開口部を取り囲む枠部によって保持されている。バレル容器の両端壁部近傍を除く軸方向の任意の点において、開口部と枠部との回転方向長さの比率が実質的に一定、つまり、バレル容器の１回転当たりの開口面積比が軸方向において略均一に設定されている。ここで、開口部の形状や個数は限定されない。枠部の背後に位置している被めっき物は、バレル容器の回転に伴って開口部つまりメッシュの背後へと移動するため、被めっき物に与えられる電流密度の時間的変化は、バレル容器内の軸方向のどの部分においてもほぼ均一となる。よって、被めっき物に与えられる積算電流量が均一化され、めっき膜厚ばらつきを小さくすることができる。なお、開口部と枠部との回転方向長さの比率は、軸方向において厳密に一定である必要はなく、±１０％程度のばらつきがあっても、効果に大差はない。
【００１０】
バレル容器の両端壁部近傍、つまり側壁部の長さ方向両端部には枠部が設けられ、この枠部は必然的にバレル容器の回転方向に連続するため、被めっき物への電流を遮蔽する場合がある。この場合に、この枠部の幅をできるだけ狭くすることで、両端壁近傍における被めっき物への電流密度の低下を抑制することができる。なお、側壁部の長さ方向両端部の枠部をバレル容器の両端壁部内に埋没するように形成してもよい。本発明において、開口部にメッシュだけを張ってもよいが、開口部内に格子状の桟を設け、この桟によってメッシュを補強してもよい。この場合には、開口部の大きさが多少大きくなっても、メッシュの強度を確保しやすい。
【００１１】
好ましい実施形態によれば、上記バレル容器は多角筒形に形成され、上記バレル容器の各側壁部に複数の開口部が形成され、上記開口部の間を通る枠部がバレル容器の回転方向に対して斜め方向に形成されている構成とするのがよい。一般に、バレル容器は円筒形状に比べて多角形状の方が回転方向の攪拌力が大きい。このような多角形状のバレル容器を用いた場合、各側壁部は長方形の板状に形成されるが、これら側壁部に複数の開口部を形成し、開口部の間を通る枠部をバレル容器の回転方向に対して斜め方向に形成すること、つまり開口部を少なくとも１つの斜辺を持つような形状とすることで、枠部が被めっき物と外部のめっき浴との間を連続的に遮ることがなく、被めっき物に与えられる電流を遮る期間が短くなる。そのため、めっき生成がより効率よく行える。開口部の形状としては、例えば三角形や平行四辺形とすることができる。開口部の間を通る枠部の回転方向に対する傾斜角は２０〜８０°の範囲が好ましい。
【００１２】
好ましい実施形態によれば、上記バレル容器は多角筒形に形成され、上記バレル容器の各側壁部に複数の開口部が形成され、上記開口部の間を通る枠部がバレル容器の回転方向に対して直交方向に形成されている構成としてもよい。この場合には、側壁部のほぼ全長にわたって延びる長孔状の複数の開口部がバレル容器の回転方向（側壁部の短辺方向）に並列に形成されることになるが、各開口部がバレル容器の回転方向に一様に並ぶので、被めっき物に与えられる電流密度がバレル容器の軸方向においてほぼ均一化される。
【００１３】
好ましい実施形態によれば、上記バレル容器は多角筒形に形成され、上記バレル容器の各側壁部には四角形状の開口部がバレル容器の軸方向に一定間隔で並ぶように形成され、かつバレル容器の回転方向に隣合う側壁部の開口部はバレル容器の軸方向に互いにずらして配置された構成としてもよい。この場合には、隣合う側壁部の開口部がバレル容器の軸方向に互いにずれているので、バレル容器の１回転当たりの開口面積比が軸方向に均一化され、軸方向のすべての位置で被めっき物に与えられる積算電流量がほぼ均一化される。
【発明の効果】
【００１４】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、バレル容器の側壁部に複数の開口部を形成し、各開口部にバレル容器の内外に連通させるメッシュを設け、メッシュを開口部を取り囲む枠部によって保持するとともに、バレル容器の両端壁部近傍を除く軸方向の任意の点において、開口部と枠部との回転方向長さの比率を実質的に一定としたので、バレル容器の１回転当たりの開口面積比が軸方向に均一化される。そのため、被めっき物に与えられる積算電流量はバレル容器内のどの部分においてもほぼ均一となり、めっき膜厚ばらつきを小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は本発明にかかるバレル容器１の一例を示す。このバレル容器１は、２つの端壁部２と６つの側壁部３とを持つ六角筒形に形成されており、このバレル容器１の内部に被めっき物が収容されている。バレル容器１は従来と同様にめっき浴中に浸漬され、端壁部２の軸心部を水平支持して回転させながら、被めっき物に電解めっきを行うものである。６つの側壁部３はそれぞれバレル容器１の各面を構成しており、各側壁部３はバレル容器１の軸方向に長辺を持つ長方形状に形成されている。
【００１７】
図２に示すように、各側壁部３には４個の開口部４ａ〜４ｄが形成されている。各開口部４ａ〜４ｄはそれぞれメッシュ５で覆われており、これらメッシュ５の外周部は開口部４ａ〜４ｄを取り囲む枠部６によって保持されている。この実施例では、図３に示すように、枠部６の内面側にメッシュ５が連続的に固定されているが、開口部内に格子状の桟を設け、この桟の上にメッシュを張ることで、メッシュを補強してもよい。メッシュ５の網目サイズは、めっき液を容易に通過させ、かつ被めっき物が外部へ脱落しない大きさに設定されている。この実施例では、中央部の２つの開口部４ｂ，４ｃは底辺が側壁部３の長辺と平行で、斜辺が側壁部３の長辺に対して傾斜した二等辺三角形であり、両端の２つの開口部４ａ，４ｄは略直角三角形状である。枠部６は、側壁部３の外周を取り囲む枠部６ａと、開口部４ａ〜４ｄの間を斜め方向に横切る筋交い状の枠部６ｂとで構成されている。この実施例では、枠部６ｂのバレル容器の回転方向に対する傾斜角は約４５°とされているが、２０°〜８０°の範囲であればよい。外周を取り囲む枠部６ａのうち、側壁部３の長さ方向両端部の枠部６ａは、バレル容器１の回転の間、常に被めっき物を遮蔽することになるので、強度を確保しうる範囲でできるだけ細幅とするのがよい。
【００１８】
図４に示すように、側壁部３の長さ方向位置Ａ，Ｂ，Ｃにおいて、開口部４ａ〜４ｄと遮蔽部（枠部６）の周方向長さ（回転方向長さ）をそれぞれＬ１〜Ｌ１１で表したとき、位置Ａ，Ｂ，Ｃにおける開口部と遮蔽部のそれぞれの周方向長さは次式で与えられる。
位置Ａ：開口部＝Ｌ２＋Ｌ４、遮蔽部＝Ｌ１＋Ｌ３＋Ｌ５
位置Ｂ：開口部＝Ｌ７、遮蔽部＝Ｌ６＋Ｌ８
位置Ｃ：開口部＝Ｌ１０、遮蔽部＝Ｌ９＋Ｌ１１
【００１９】
本バレル容器１では、それぞれの開口部と遮蔽部の周方向長さの比率は同じであり、
開口部／遮蔽部＝（Ｌ２＋Ｌ４）／（Ｌ１＋Ｌ３＋Ｌ５）
＝Ｌ７／（Ｌ６＋Ｌ８）
＝Ｌ１０／（Ｌ９＋Ｌ１１）
に設定されている。
−本発明−
【００２０】
次に、上記構造のバレル容器１を用いて電解めっきを実施した際の電流密度分布を解析した結果を示す。ここでは、六角筒形のバレル容器１を用い、その内寸対角Ｄを１７０ｍｍφ、軸方向内寸Ｌを２５０ｍｍとした。１枚の側壁部３の大きさを２５０ｍｍ×８５ｍｍとし、各開口部４ａ〜４ｄの寸法を図５のように設計した。バレル容器１内にバレル容積に対して２５％の容積の被めっき物を充填したときの、被めっき物表面の電流密度分布を有限要素法によって解析した。
【００２１】
図６はバレル容器の軸方向内寸（２５０ｍｍ）を横軸とし、バレル容器内の被めっき物の各部分の表面の電流密度の平均値を示し、図７はバレル容器内の被めっき物の各部分（１）〜（４）を示す。図６の（１）はバレル容器内部空間に面している部分（１）の電流密度、図６の（２）はバレル容器の１つの側壁部に接している部分（２）の電流密度、図６の（３）は（２）より回転方向側の隣の側壁部に接している部分（３）の電流密度、図６の（４）は（３）より回転方向側の隣の側壁部に接している部分の電流密度である。図６に示すように、被めっき物表面の電流密度の平均値はバレル容器の軸方向においてほぼ一定であり、バレル容器内のどの部分においてもほぼ均一化されていることがわかる。なお、バレル容器両端部への電流集中は、バレル形状に起因するものである。
−比較例−
【００２２】
図８は、比較例である従来公知のバレル容器の一例を示す。このバレル容器５０は六角筒形であり、その内寸対角Ｄ、軸方向内寸Ｌは図１に示すバレル容器１と同様である。また、側壁部５１の外寸は２５０ｍｍ×８５ｍｍであり、図９に示すように３個の長方形状の開口部５２が側壁部５１の長手方向に並んで形成されている。各開口部５２はメッシュ５３によって覆われ、メッシュ５３は開口部５２を取り囲む枠部５４によって保持されている。各開口部５２の寸法は図９に示す通りである。そして、図８のバレル容器内にバレル容積に対して２５％の容積の被めっき物を充填したときの、被めっき物表面の電流密度分布を有限要素法によって解析した。
【００２３】
図１０は、上記比較例におけるバレル容器１０の軸方向内寸（２５０ｍｍ）を横軸とし、バレル容器内の被めっき物のバレル容器の各側壁面に接している上面の電流密度の平均値を示す。図１０の（１）〜（４）は図７に示す（１）〜（４）と同じ箇所を示す。メッシュ５３を支持している枠部（遮蔽部）５４では、被めっき物表面の電流密度は極端に低くなっており、バレル容器の軸方向に不均一であることがわかる。
【００２４】
図６，図１０から明らかなように、本発明のバレル容器では、比較例に比べて被めっき物表面の電流密度が軸方向に均一化されていることが分かる。その結果、被めっき物の膜厚ばらつきが小さくなる。
【実施例２】
【００２５】
図１１は本発明にかかるバレル容器の第２実施例、特に側壁部を示す。この側壁部１０には、合計１１個の開口部１１ａ〜１１ｋが形成されている。各開口部１１ａ〜１１ｈはそれぞれメッシュ（図示せず）で覆われており、メッシュは開口部１１ａ〜１１ｈを取り囲む枠部１２によって保持されている。中央部の３つの開口部１１ａ〜１１ｃは側壁部１０の長辺に対して約４５°傾斜した斜辺を持つ菱形ないし平行四辺形であり、コーナ部の４つの開口部１１ｄ，１１ｅ，１１ｆ，１１ｇは直角三角形、側壁部１０の長辺の中央部に位置する４つの開口部１１ｈ〜１１ｋは側壁部１１の長辺に沿った底辺を持つ二等辺三角形である。なお、各開口部１１ａ〜１１ｋのコーナ部は適宜面取りしてもよい。
【００２６】
この実施例の場合も、開口部の間を通る枠部１２がバレル容器の回転方向（側壁部１０の短辺方向）に対して傾斜し、かつ開口部と枠部との回転方向長さの比率がほぼ一定しているので、第１実施例と同様の効果を発揮できる。なお、開口部の大きさにばらつきがあるため、開口面積の大きな開口部（例えば１１ａ〜１１ｃ）には上述の格子状の桟を設け、この桟によってメッシュを補強してもよい。
【実施例３】
【００２７】
図１２は本発明にかかるバレル容器の第３実施例を構成する側壁部を示す。この側壁部２０には、側壁部２０の長辺とほぼ同長の長辺を持つ長方形の開口部２１ａ〜２１ｄが、側壁部２０の短辺方向に複数個並列に形成されている。ここでは、４個の開口部２１ａ〜２１ｄが形成されている。各開口部２１ａ〜２１ｄにはメッシュ（図示せず）で覆われ、このメッシュは開口部２１ａ〜２１ｄを取り囲む枠部２４によって保持されている。開口部の間を通る枠部２４はバレル容器の回転方向（側壁部２０の短辺方向）と直交している。
【００２８】
この実施例では、長孔状の開口部２１ａ〜２１ｄがバレル容器の回転方向に規則的に並ぶことになるので、第１実施例と同様にバレル容器の１回転当たりの開口面積比が軸方向において均一となり、バレル容器内に収容される被めっき物の位置に関係なく、被めっき物に与えられる電流密度を均一化できる。この実施例の場合も、開口部の中に適宜格子状の桟を設けてメッシュを補強してもよい。
【実施例４】
【００２９】
図１３は本発明にかかるバレル容器の第４実施例を示す。この実施例では、多角筒形のバレル容器の側面を構成する側壁部３０，３１，３２に、開口部が異なるパターンで形成されている。第１の側壁部３０には、３個の正方形状開口部３０ａ〜３０ｃが側壁部３０の長さ方向に等間隔で並ぶように形成され、開口部３０ａ〜３０ｃの周囲を枠部３０ｄが取り囲んでいる。第２の側壁部３１には、上記開口部３０ａ〜３０ｃと同一形状の開口部３１ａ，３１ｂと、開口部３１ａ，３１ｂに比べて側壁部３１の長さ方向の寸法が半分の四角形状の開口部３１ｃとが等間隔で形成されている。開口部３１ａ〜３１ｃの周囲を枠部３１ｄが取り囲んでいる。第３の側壁部３２には、上記開口部３０ａ〜３０ｃと同一形状の開口部３２ａ，３２ｂと、開口部３２ａ，３２ｂに比べて側壁部３２の長さ方向の寸法が半分の四角形状の開口部３２ｃとが等間隔で形成されている。開口部３２ａ〜３２ｃの周囲を枠部３２ｄが取り囲んでいる。第２の側壁部３１と第３の側壁部３２とは長さ方向において反転された形状となっている。つまり、長さの短い開口部３１ｃと３２ｃとが対称位置に形成されている。なお、上記開口部にはメッシュ（図示せず）が張られ、このメッシュは枠部３０ｄ，３１ｄ，３２ｄによって支持されている。
【００３０】
上記３種類の側壁部３０，３１，３２がバレル容器の周面に順に設けられ、バレル容器の周方向に隣合う側壁部３０，３１，３２の開口部が側壁部の長さ方向に互いにずらして配置されている。その結果、バレル容器の長さ方向において、開口部と枠部との回転方向長さの比率が一定になり、バレル容器内に収容された被めっき物に与えられる電流密度を均一化できる。
【００３１】
本発明が対象とする被めっき物Ｗとしては、セラミックチップのような小型で薄型の部品に限るものではないが、このような小型薄型部品のめっき処理には好適である。
また、バレル容器の形状は六角筒型に限らず、円筒形、六角以外の多角筒型など如何なる形状であってもよい。
バレル容器に形成される開口部の形状およびパターンは図示された実施例に限るものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明にかかるバレルめっき装置で用いられるバレル容器の第１実施例の側面図である。
【図２】図１に示すバレル容器の一側壁部の正面図である。
【図３】図２のIII −III 線拡大断面図である。
【図４】図２に示す側壁部の回転方向の開口部および枠部の寸法比を示す図である。
【図５】図２に示す側壁部の各部分の寸法を示す図である。
【図６】本発明にかかるバレル容器を用いた電流密度分布を示す図である。
【図７】バレル容器内の被めっき物の各位置を示す断面図である。
【図８】比較例のバレル容器を示す側面図である。
【図９】図９に示すバレル容器の一側壁部の正面図である。
【図１０】図９に示すバレル容器を用いた電流密度分布を示す図である。
【図１１】本発明の第２実施例における側壁部の正面図である。
【図１２】本発明の第３実施例における側壁部の正面図である。
【図１３】本発明の第４実施例における側壁部の正面図である。
【図１４】従来のバレル容器の一例の側面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１          バレル容器
２          端壁部
３          側壁部
４ａ〜４ｄ  開口部
５          メッシュ
６，６ａ，６ｂ    枠部
Ｗ          被めっき物
【図１】
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【図２】
2008202077.tif 000004
【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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【図８】
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【図９】
2008202077.tif 000011
【図１０】
2008202077.tif 000012
【図１１】
2008202077.tif 000013
【図１２】
2008202077.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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