(57)【要約】【課題】被メッキ材を複数のブロックに分割し、メッキ導体間のギャップやメッキ導体の厚みに着目して、メッキ導体形状をリアルタイムにモニタリングすること。【解決手段】メッキ槽１内に、陽極電極２とメッキ液噴流ノズル３を取り付け、陽極電極２とメッキ液噴流ノズル３は複数のブロックに分割して個別に制御する。メッキ槽１内に被メッキ材５を投入し、被メッキ材５の垂直方向あるいは平行方向にメッキ槽１の外側からメッキ厚みとギャップ検出用センサ６をブロック毎に設置する。検出用センサ６により検出された出力値は、ブロック別配線８と集合配線９を通じて制御部１０に送られ、陽極電極のブロック毎に電流密度を制御するか、噴流速度を制御するか、ブロック毎の電流密度および噴流速度の両方を制御する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被メッキ材を複数のブロックに分割してブロック毎にメッキ導体間ギャップを検出し、該ギャップの値に応じて前記ブロック毎の電気メッキ条件を制御することを特徴とする電気メッキの制御方法。
【請求項２】
前記電気メッキ条件として電流密度を制御することを特徴とする請求項１に記載の電気メッキの制御方法。
【請求項３】
前記電気メッキ条件としてメッキ液の噴流速度を制御することを特徴とする請求項１に記載の電気メッキの制御方法。
【請求項４】
被メッキ材を複数のブロックに分割してブロック毎にメッキ導体間ギャップ及びメッキ導体厚みを検出し、該ギャップ及び厚さの値に応じて前記ブロック毎の電気メッキ条件を制御することを特徴とする電気メッキの制御方法。
【請求項５】
前記電気メッキ条件として電流密度を制御することを特徴とする請求項４に記載の電気メッキ方法。
【請求項６】
前記電気メッキ条件としてメッキ液の噴流速度を制御することを特徴とする請求項４に記載の電気メッキ方法。
【請求項７】
被メッキ材を複数のブロックに分割してブロック毎にメッキ導体間ギャップを検出するセンサと、該センサにより検出されたギャップの値に応じて前記ブロック毎の電気メッキ条件を制御する制御ユニットを備えたことを特徴とする電気メッキ装置。
【請求項８】
前記電気メッキ条件として電流密度を制御する制御ユニットを備えたことを特徴とする請求項７に記載の電気メッキ装置。
【請求項９】
前記電気メッキ条件としてメッキ液の噴流速度を制御する制御ユニットを備えたことを特徴とする請求項７に記載の電気メッキ装置。
【請求項１０】
被メッキ材を複数のブロックに分割してブロック毎にメッキ導体間ギャップ及びメッキ導体厚みを検出するセンサと、該センサにより検出されたギャップ及び厚さの値に応じて前記ブロック毎の電気メッキ条件を制御する制御ユニットとを備えたことを特徴とする電気メッキ装置。
【請求項１１】
前記電気メッキ条件として電流密度を制御する制御ユニットを備えたことを特徴とする請求項１０に記載の電気メッキ装置。
【請求項１２】
前記電気メッキ条件としてメッキ液の噴流速度を制御する制御ユニットを備えたことを特徴とする請求項１０に記載の電気メッキ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気メッキの制御方法及び電気メッキ装置に関し、より詳細には、被メッキ材を複数のブロックに分割してブロック毎にメッキ導体間ギャップやメッキ導体厚みに着目して、その値に応じてブロック毎の電気メッキ条件を制御するようにした電気メッキの制御方法及び電気メッキ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電気メッキ装置においては、メッキ膜厚を均一化するための工夫が主として実施されてきている。例えば、メッキ液中の金属イオンの変化をメッキ電流の変化として検出し、金属イオンの投入制御をメッキ電流の積算値によりフィードフォワード的に実施することでメッキ膜厚の均一化を図ることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、両面メッキにおいて電極間距離を精度よく測定し、電極間距離を適切に調整することで表裏面のメッキ膜厚の均一化を図ることが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
また、めっき厚み、ライン速度、メッキ電流、メッキ液温を同時に検出し、その値に応じて各パラメータを修正することによりメッキ厚みの均一制御を行うことが提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００５】
また、被メッキ部材と一体または別体に設けたメッキ膜厚測定用メッキ部に被着されるメッキ膜の電気抵抗を、メッキ工程中に測定することにより、メッキ膜厚をリアルタイムで測定しながら制御する方法が提案されている（例えば、特許文献４参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特公平３−３３８００号公報
【０００７】
【特許文献２】
特公平１−２１２３９号公報
【０００８】
【特許文献３】
特開昭６３−２４７４００号公報
【０００９】
【特許文献４】
特開平３−２０２４９９号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの公報に記載のものは、メッキ膜厚の均一化あるいは合金メッキ組成の均一化を実現することのみに着目しており、実際形成されるメッキ導体の形状を制御する方法については記載されていない。
【００１１】
例えば、プリントコイルを電気メッキにおいて製造する場合、メッキ膜厚が均一であっても、導体間ギャップが所望の範囲の外であったり、また導体厚みが所望の範囲の外であったりした場合、コイルの特性あるいは収率に影響を与える。
【００１２】
そのため、このように導体形状がデバイスの特性に大きく影響を与える場合は、メッキ導体厚みの均一性だけでなく、メッキ導体形状の均一性も精密に制御する必要がある。またこのことは、消費電力を抑制するために、低抵抗の配線パターンが要求されるデバイスにおいても同様である。
【００１３】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、被メッキ材を複数のブロックに分割してブロック毎にメッキ導体間ギャップやメッキ導体厚みに着目することにより、メッキ導体形状をリアルタイムにモニタリングすることを可能にする電気メッキの制御方法及び電気メッキ装置を提供することにある。
【００１４】
また、ギャップや厚みセンサをブロック毎に分割して設置することにより、メッキ導体形状の面内分布の情報もリアルタイムにモニタリングすることを可能にする電気メッキの制御方法及び電気メッキ装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、被メッキ材を複数のブロックに分割してブロック毎にメッキ導体間ギャップを検出し、該ギャップの値に応じて前記ブロック毎の電気メッキ条件を制御することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記電気メッキ条件として電流密度を制御する。
【００１７】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記電気メッキ条件としてメッキ液の噴流速度を制御することを特徴とする。
【００１８】
また、請求項４に記載の発明は、被メッキ材を複数のブロックに分割してブロック毎にメッキ導体間ギャップ及びメッキ導体厚みを検出し、該ギャップ及び厚さの値に応じて前記ブロック毎の電気メッキ条件を制御することを特徴とする。
【００１９】
また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記電気メッキ条件として電流密度を制御することを特徴とする。
【００２０】
また、請求項６に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記電気メッキ条件としてメッキ液の噴流速度を制御することを特徴とする。
【００２１】
また、請求項７に記載の発明は、被メッキ材を複数のブロックに分割してブロック毎にメッキ導体間ギャップを検出するセンサと、該センサにより検出されたギャップの値に応じて前記ブロック毎の電気メッキ条件を制御する制御ユニットを備えたことを特徴とする。
【００２２】
また、請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、前記電気メッキ条件として電流密度を制御する制御ユニットを備えたことを特徴とする。
【００２３】
また、請求項９に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、前記電気メッキ条件としてメッキ液の噴流速度を制御する制御ユニットを備えたことを特徴とする。
【００２４】
また、請求項１０に記載の発明は、被メッキ材を複数のブロックに分割してブロック毎にメッキ導体間ギャップ及びメッキ導体厚みを検出するセンサと、該センサにより検出されたギャップ及び厚さの値に応じて前記ブロック毎の電気メッキ条件を制御する制御ユニットとを備えたことを特徴とする。
【００２５】
また、請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の発明において、前記電気メッキ条件として電流密度を制御する制御ユニットを備えたことを特徴とする。
【００２６】
また、請求項１２に記載の発明は、請求項１０に記載の発明において、前記電気メッキ条件としてメッキ液の噴流速度を制御する制御ユニットを備えたことを特徴とする。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の電気メッキ方法を説明するための図で、電気メッキ装置を被メッキ材の平行方向から見た断面図である。図中符号１はメッキ槽、２は陽極電極、３はメッキ液噴流ノズル、４はメッキ液噴流ポンプ、５は被メッキ材、６はメッキ導体ギャップおよび厚み検出センサ、８はセンサ検出用ブロック別配線、９はセンサ検出用集合配線、１０は制御部（制御ユニット）、１１は電流密度制御用集合配線、１２は電流密度制御用ブロック別配線、１３は噴流速度制御用集合配線、１４は噴流速度制御用ブロック別配線、１５はポンプ制御用配線を示している。
【００２８】
メッキ槽１内に、図３に示すような、陽極電極２及びメッキ液噴流ノズル３を備えたアノード板を取り付け、陽極電極２およびメッキ液噴流ノズル３は複数のブロックに分割して個別に制御する。メッキ液流量は、メッキ液噴流ポンプ４により調節される。メッキ槽１内に被メッキ材５を投入し、さらに、被メッキ材５の垂直方向あるいは平行方向にメッキ槽１の外側からメッキ厚みおよびギャップ検出用のセンサ６をブロック毎に設置する。
【００２９】
上述したセンサ６は、所望のメッキ導体間ギャップおよびメッキ導体厚みを計測できるものならどのようなものでもよいが、例えば、超音波センサやレーザーセンサ、ＣＣＤカメラセンサなどを用いることができる。
【００３０】
図２は、電気メッキ装置を被メッキ材の垂直方向から見た断面図で、図中符号７はテストパターンを示している。図２に示すとおり、被メッキ材５の一部に検出用センサ６に対して垂直方向にテストパターン７を設けることによりメッキ厚み検出が可能になり、また、検出用センサ６に対して平行方向にテストパターン７を設けることによりメッキギャップ検出が可能となる。
【００３１】
検出用センサ６により検出された出力値は、ブロック別配線８および集合配線９を通じて制御部１０に送られ、そこで予めインプットされた制御式に従って、集合配線１１、ブロック別配線１２を通して陽極電極のブロック毎に電流密度を制御するか、あるいは集合配線１３、ブロック別配線１４を通してブロック毎の噴流速度を制御するか、さらには、ブロック毎の電流密度および噴流速度の両方を制御する。
【００３２】
つまり、本発明は、被メッキ材５を複数のブロックに分割してブロック毎にメッキ導体間ギャップを検出し、このギャップの値に応じてブロック毎の電気メッキ条件を制御する。また、被メッキ材を複数のブロックに分割してブロック毎にメッキ導体間ギャップ及びメッキ導体厚みを検出し、このギャップ及び厚さの値に応じてブロック毎の電気メッキ条件を制御する。
【００３３】
本発明の陽極電極２は、可溶性電極でも不溶性電極でもどちらでも可能であるが、銅の補給の手間を考えると不溶性電極を用いた方がより好ましい。また、噴流装置については、図１に示すように、メッキ液噴流ノズル３の開口率を制御することで噴流量を調整するか、あるいはブロック毎にポンプ４を分けて噴流量を調節してもよい。
【００３４】
本発明の電気メッキ装置は、被メッキ材５を複数のブロックに分割してブロック毎にメッキ導体間ギャップを検出するセンサ６と、このセンサ６により検出されたギャップの値に応じてブロック毎の電気メッキ条件を制御する制御部１０とを備えている。また、被メッキ材５を複数のブロックに分割してブロック毎にメッキ導体間ギャップ及びメッキ導体厚みを検出するセンサ６と、このセンサ６により検出されたギャップ及び厚さの値に応じてブロック毎の電気メッキ条件を制御する制御部１０とを備えている。
【００３５】
このように構成された電気メッキ装置において、銅基板にレジストパターン形成後電気メッキを実施すると、検出用センサ６により検出された値が所望の値と差がある場合、制御部１０から制御信号が出力され、陽極電極２の各ブロックあるいはメッキ液噴流ノズル３の各ブロックあるいはメッキ液噴流ポンプ４に送られる。
【００３６】
制御部１０からの信号は、陽極電極２の各ブロックのみあるいはメッキ液噴流ノズル３の各ブロックのみに送ることも可能であり、陽極電極２の各ブロックおよびメッキ液噴流ノズル３の各ブロックの両方に送ることも可能である。これにより被メッキ材５の全面に渡って、メッキ導体間ギャップが均一に制御されたあるいはメッキ導体間ギャップおよびメッキ導体厚みの両方が均一に制御されたメッキ導体パターンが形成される。
【００３７】
［実施例］
本発明による実施例を図１に基づいて説明する。
基板サイズ横３５０ｍｍ、縦６００ｍｍの被めっき材に予めフォトリソグラフィーによりレジスト厚８ミクロン、レジスト幅５２ミクロン、レジスト間ギャップ１４ミクロンのレジストパターンが形成された銅基板５を、両側の陽極電極２より等距離に設置した。メッキ液組成は、硫酸銅濃度１５０ｇ／Ｌ、硫酸濃度１３０ｇ／Ｌ、塩素濃度５５ｐｐｍとし、メッキ液温度は、３５℃に調整した後、メッキ液噴流速度を１ノズル当たり１０Ｌ／分で固定して、電流密度３．２Ａ／ｄｍ２、電流値１３３Ａでメッキを開始した。
【００３８】
積算電気量が１８９４Ａ分に達した後に電流値を２２６Ａに上げ、さらに、積算電気量が３２５２Ａ分に達した後に電流値を３０６Ａに上げ、積算電気量が４５９１Ａ分に達した後に電流値を３９５Ａに上げ、常に限界電流密度の７５％以上で積算電気量１５０００Ａ分までメッキ処理を実施した。その間周囲１２カ所に設けたセンサ６によりメッキ導体間ギャップおよびメッキ厚をモニタリングし、常に１２カ所のギャップが１０ミクロン±２０％になるように、またメッキ厚については１２カ所のメッキ厚分布が±１０％以内になるように電流密度および噴流速度をブロック毎に制御した。
【００３９】
その結果、平均導体間ギャップ１０ミクロン、平均メッキ厚１７９ミクロン、平均導体幅５６ミクロン、平均導体アスペクト比３．２のメッキ導体を得ることができ、また、それぞれの基板内分布も導体間ギャップ±２０％、メッキ厚±１０％、導体幅±３％の範囲内に制御することができた。
【００４０】
［比較例］
基板サイズ横３５０ｍｍ、縦６００ｍｍの被めっき材である予めフォトリソグラフィーによりレジスト厚８ミクロン、レジスト幅５２ミクロン、レジスト間ギャップ１４ミクロンのレジストパターンが形成された銅基板５を、両側の陽極電極２より等距離に設置した。メッキ液組成は、硫酸銅濃度１５０ｇ／Ｌ、硫酸濃度１３０ｇ／Ｌ、塩素濃度５５ｐｐｍとし、メッキ液温度は、３５℃に調整した後、メッキ液噴流速度を１０Ｌ／分で固定して、電流密度３．２Ａ／ｄｍ２、電流値１３３Ａでメッキを開始した。
【００４１】
積算電気量が１８９４Ａ分に達した後に電流値を２２６Ａに上げ、さらに、積算電気量が３２５２Ａ分に達した後に電流値を３０６Ａに上げ、積算電気量が４５９１Ａ分に達した後に電流値を３９５Ａに上げ、常に限界電流密度の７５％以上で積算電気量１５０００Ａ分までメッキ処理を実施した。その間ギャップおよびメッキ厚のモニタリングを停止し、電流密度および噴流速度のブロック毎の制御も停止した。
【００４２】
その結果、平均導体間ギャップ１５ミクロン、平均メッキ厚１１５ミクロン、導体幅５１ミクロン、平均導体アスペクト比２．３のメッキ導体が得られたが、それぞれの基板内分布は、導体間ギャップ±１００％、メッキ厚±５７％、導体幅±３０％であり、本発明による実施例よりも分布がかなり広いものになった。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、メッキ槽内あるいはメッキ槽外にメッキ導体間ギャップ検出用センサのみ、あるいはメッキ導体間ギャップ検出用センサおよびメッキ導体厚み検出用センサを設置することにより、メッキ導体形状をリアルタイムにモニタリングすることが可能になる。さらに、センサをブロック毎に分割して設置することによりメッキ導体形状の面内分布の情報もリアルタイムにモニタリングすることが可能になる。
【００４４】
また、検出された値により、予めインプットされた制御式に基づきメッキ条件を制御することにより、被メッキ材の全面に渡って均一なメッキ導体形状を形成することが可能となり、導体の抵抗分布を均一にすることが可能となる。
【００４５】
さらに、平面コイル等のように抵抗スペックが定められたスペックの歩留まりを飛躍的に向上させることが可能であるとともに、有機ＥＬ配線等低抵抗化が必要なデバイスの導体形状を精密に制御することが可能となり、プリント配線板業界に与える効果は絶大なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電気メッキ方法を説明するための図で、電気メッキ装置を被メッキ材の平行方向から見た断面図である。
【図２】電気メッキ装置を被メッキ材の垂直方向から見た断面図である
【図３】アノード板の構成図である。
【符号の説明】
１  メッキ槽
２  陽極電極
３  メッキ液噴流ノズル
４  メッキ液噴流ポンプ
５  被メッキ材
６  メッキ導体ギャップおよび厚み検出センサ
７  テストパターン
８  センサ検出用ブロック別配線
９  センサ検出用集合配線
１０  制御部
１１  電流密度制御用集合配線
１２  電流密度制御用ブロック別配線
１３  噴流速度制御用集合配線
１４  噴流速度制御用ブロック別配線
１５  ポンプ制御用配線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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