(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にアノードが配置され、かつ密閉された第１の槽と、
該第１の槽に隣接して設けられ、内部にカソードが配置された第２の槽と、
前記第１の槽にめっき液を圧送するポンプと、
前記第１の槽と第２の槽との間の仕切り壁に設けられ、平行な多数本の所要長さを有する筒体からなり、第１の槽に送り込まれためっき液を該筒体を通じて第２の槽に送り込み、第２の槽のめっき液中に液流を生じさせるノズルとを具備し、
前記アノードは、前記仕切り壁と対向する第１の槽の対向壁面に面する一方の面から、該一方の面と反対側の他方の面に向けてめっき液が通流可能な構造に形成され、
前記対向壁面と前記アノードとの間に、前記ポンプからめっき液が送り込まれる噴き出しユニットが配置され、該噴き出しユニットは、複数本の噴出しパイプを備え、該噴き出しパイプに、めっき液を前記対向壁面に向けて噴出する多数の小穴が設けられていることを特徴とする電解めっき槽。
【請求項２】
前記ノズルを備えた仕切り壁が着脱可能に設けられていることを特徴とする請求項１記載の電解めっき槽。
【請求項３】
アノードとカソードの間に、複数本の棒状体を有し、該棒状体間を電気力線が通過することにより電気力線が曲げられ、もって電気力線の経路を長くする遮蔽手段が設けられ、
前記棒状体が複数列設けられ、各列の各棒状体が隣接する列の棒状体間に位置することを特徴とする電解めっき槽。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電解めっき槽に関し、さらに詳細には均一な厚さのめっきを施したり、めっき厚の制御が可能な電解めっき槽に関する。
【０００２】
【背景技術】
【０００３】
図２３は、最も一般的なめっき槽１０を示す概略図である。
１２はアノード、１３はカソードである。めっき液は循環ろ過機（図示せず）により循環され、またろ過される。１４はめっき液の噴き出し口であり、矢印方向にめっき液が供給される。アノード１２とカソード１３との間には遮蔽板１５が挿入されることもある。この遮蔽板１５には、図２４に示すように多数の通孔１６（図の黒丸部分）が設けられている。
また、めっき液の撹拌には、図２５に示されるように、槽内下部に、エアレーション用パイプ１７が配設される。
【０００４】
図２６は、他の方式の装置であって、噴流式めっき装置を示す。
このめっき装置の場合には、上下方向に設けためっき液の噴出パイプ１８から、めっき液をカソード１３に保持した被めっき物に向けて噴出し、被めっき物にめっきを施すようにしている。アノード（図示せず）は網状もしくはリング状に形成されて、噴出パイプ１８の先端内部に取りつけられている。この噴流式めっき装置は開放系、すなわち、空気中にめっき液を噴出するようになっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図２３に示す電解めっき槽の場合、めっき液は、めっき槽の側壁に沿って上方に流れ、アノード１２の背後から槽１０の中央方向に流れる。しかしながら、めっき液の被めっき物に対する液流の速度は小さなものであり、また液の流れが均一でないことから、めっき厚が不均一になりやすいという課題がある。そのために、図２５に示すようにエアレーションを行う場合が多いが、液圧が相違することから、槽の上部と下部とで状況が相違し、均一な撹拌が行えず、そのために均一な膜厚が得られないという課題がある。また被めっき物の凹部にエアーが溜まりやすく、無めっき等の不具合も発生する。
また、図２４のような遮蔽板１５を用いると、その開孔率は２０％程度なので、液の流れ抵抗が大きく、めっき速度、めっき効率が落ちるという課題がある。さらに遮蔽板１５を用いる目的は、電気力線の制御にあるが、図２７に示すように遮蔽板１５裏面側への電気力線の回り込みを必ずしも回避できず、十分な遮蔽効果が得られない。通孔１６の径を小さくすれば電気力線の回り込みは回避できるが、めっき効率が著しく落ちることになる。
また、図２６に示す噴流式めっき装置の場合、開放系であるから、遮蔽板を用いることができず、膜厚制御が困難である。さらに、部分めっきには適するが、広い面積にめっきを施すのには不向きである。
【０００６】
そこで本発明は上記課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、均一な厚さのめっきを施したり、めっき厚の制御が可能な電解めっき槽を提供するにある。
さらに本発明は、電気力線の制御ができ、均一な厚さのめっきを施すことが可能で、装置の小型化も図れる電解めっき槽を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明に係る電解めっき槽は、内部にアノードが配置され、かつ密閉された第１の槽と、該第１の槽に隣接して設けられ、内部にカソードが配置された第２の槽と、前記第１の槽にめっき液を圧送するポンプと、  前記第１の槽と第２の槽との間の仕切り壁に設けられ、平行な多数本の所要長さを有する筒体からなり、第１の槽に送り込まれためっき液を該筒体を通じて第２の槽に送り込み、第２の槽のめっき液中に液流を生じさせるノズルとを具備し、前記アノードは、前記仕切り壁と対向する第１の槽の対向壁面に面する一方の面から、該一方の面と反対側の他方の面に向けてめっき液が通流可能な構造に形成され、前記対向壁面と前記アノードとの間に、前記ポンプからめっき液が送り込まれる噴き出しユニットが配置され、該噴き出しユニットは、複数本の噴出しパイプを備え、該噴き出しパイプに、めっき液を前記対向壁面に向けて噴出する多数の小穴が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
多数本の筒体からめっき液を第２の槽に送り込むようにしたので、電気力線の回り込みを防止でき、均一な厚さのめっき皮膜を得ることができる。
また、筒体の径、長さ、本数、配置などを変えることでめっき厚の制御も可能となる。
また、めっき液が密閉された第１の槽内でアノードの背後からアノードに接触しつつ流れるので、イオン濃度が高くなり、単位時間に供給されるイオン量を多くでき、めっき速度が向上する。
また、噴き出しユニットを配置することで、槽全体に均一な乱流状態が生成され、アノードとの接触効率がさらに高まる。
また撹拌効率が高まるので、エアレーションの必要がなく、無めっき等の不具合を解消できる。
また、前記ノズルを備えた仕切り壁を着脱可能に設けると好適である。
これにより、径、長さ、本数や配置を被めっき物の性状に合わせて変更した種種のノズルを選択して装着できて好適である。
【０００９】
また、本発明に係る電解めっき槽では、アノードとカソードの間に、複数本の棒状体を有し、該棒状体間を電気力線が通過することにより電気力線が曲げられ、もって電気力線の経路を長くする遮蔽手段が設けられ、前記棒状体が複数列設けられ、各列の各棒状体が隣接する列の棒状体間に位置することを特徴とする。
これによりカソードに到達する電気力線が平行に近くなり、均一なめっき皮膜を得ることができる。ブラインドビア内のめっきにも有効である。
またそれだけ装置の小型化も図れる。
前記棒状体を複数列設け、各列の各棒状体が隣接する列の棒状体間に位置するようにしたので、電気力線が蛇行し、電気力線の経路を長くすることができる。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１によれば、多数本の筒体からめっき液を第２の槽に送り込むようにしたので、電気力線の回り込みを防止でき、均一な厚さのめっき皮膜を得ることができる。
また、筒体の径、長さ、本数、配置などを変えることでめっき厚の制御も可能となる。
また、めっき液が密閉された第１の槽内でアノードの背後からアノードに接触しつつ流れるので、イオン濃度が高くなり、単位時間に供給されるイオン量を多くでき、めっき速度が向上する。
また、噴き出しユニットを配置することで、槽全体に均一な乱流状態が生成され、アノードとの接触効率がさらに高まる。
また撹拌効率が高まるので、エアレーションの必要がなく、無めっき等の不具合を解消できる。
請求項２によれば、径、長さ、本数や配置を被めっき物の性状に合わせて変更した種種のノズルを選択して装着できて好適である。
請求項３によれば、カソードに到達する電気力線が平行に近くなり、均一なめっき皮膜を得ることができる。ブラインドビア内のめっきにも有効である。
またそれだけ装置の小型化も図れる。
また、電気力線が蛇行し、電気力線の経路を長くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づき詳細に説明する。
図１は、電解めっき槽２０の概略的な平面図である。
２１は密閉された第１の槽（チャンバー）であり、内部に上下方向に伸びる複数本のアノード２２が配置されている。隣接するアノード２２の間隙からめっき液がアノード２２の表裏に通流可能である。
アノード２２は連結バー（図示せず）によって連結されるとともに、図示しない給電装置に接続される。
第１の槽２１は図示しない蓋体によって密閉可能となっている。
【００１２】
第１の槽２１に隣接して（水平横方向に隣接）第２の槽２４が設けられている。この第２の槽２４内にはカソード２５が配置されている。カソード２５は図示しない給電装置に接続される。
第２の槽２４内のめっき液は、循環ポンプ２６により配管２７を通じて第１の槽２１内に圧送される。この送り込み流量は、槽の大きさによって適宜変更される。
【００１３】
３０はノズルであり、第１の槽２１と第２の槽２４との間の仕切り壁３１に設けられ、平行な多数本の所要長さを有する筒体３２からなる。このノズル３０により、第１の槽２１に送り込まれためっき液を筒体３２を通じて第２の槽２４に送り込み、第２の槽２４のめっき液中に液流を生じさせる。
筒体３２の配置例を図２に示す。
仕切り壁３１を槽に対して着脱自在に設けて、被めっき物の種類に応じて、筒体３２の径、長さ、本数や配置等を変更した種々のノズル３０に交換できるようにすると好適である。
【００１４】
めっき液は、ポンプ２６により単に第１の槽２１内に圧送するのでもよいが、図３に示すような、噴き出しユニット３３を通じて第１の槽２１中に噴出させるようにすると好適である。
この噴き出しユニット３３は、仕切り壁３１と対向する第１の槽２１の対向壁面２１ａとアノード２２との間に配置される。
この噴き出しユニット３３は、両端が連通パイプ３４に接続された複数本の噴出しパイプ３５を備えており、この噴き出しパイプ３５に、めっき液を上記対向壁面２１ａに向けてほぼ垂直に噴出する多数の小穴３６が設けられている。
【００１５】
続いて、上記電解めっき槽２０の動作について説明する。
噴き出しユニット３３からめっき液は勢いよく上記対向壁面２１ａに向かって噴出され、対向壁面２１ａにぶつかって撹拌され、乱流となる。噴き出しユニット３３の小穴３６はほぼ均一に分布して設けられていることから、液流の状態がどこもほぼ同じとなって、アノード２２間を通過する。このように、めっき液は、密閉された第１の槽２１内に配置されたアノード２２間の間隙を通過してから筒体３２を通じて第２の槽２４内に導入されることから、イオン濃度の高い、かつ均一な液流となり、これによりめっき効率がよくなるとともに、均一な膜圧のめっき皮膜が得られる。
【００１６】
図４は、アノード２２表面近くの拡散二重層の説明図である。図のように、アノード２２の直近ではほとんどプラスイオンであるが、アノード２２から離れるにしたがってマイナスイオンが増加し、ついには異符号の電荷の濃度が等しくなって電気的中性の状態となる。この、電荷のアンバランスな領域は拡散二重層と呼ばれる。
拡散二重層の厚さが薄い程、イオンの供給がスムーズとなり、したがって、めっき速度が上がり、また均一な膜圧となる。
本実施の形態では、均一な流れの状態のめっき液がアノード２２の背後からアノード２２に均一、かつ高速で接触して通過することから、拡散二重層が薄くなり、めっき効率がよく、また均一な膜圧が得られるのである。
【００１７】
また、図５に示すように、めっき液はノズル３０の筒体３２を通過する。このように筒体３２を配置することによって、電気力線が遮断され、電気力線が仕切り壁３１の背後に回り込む程度が小さくなり、遮蔽効果が大きくなる。したがって、無理に開口面積（筒体の径）を小さくする必要はなく、めっき効率を落とすことなく遮蔽効果を大きくすることができる。
また、めっき液は、筒体３２を通じて、ある程度の流速をもって被めっき物に供給され、これによっても、めっき速度の向上、均一膜圧のめっき皮膜を得ることが可能となる。
【００１８】
図６（正面図）、図７（平面図）、図８（側面図）は筒体３２の配列、長さの一例を示す。この例では、筒体３２を仕切り壁３１に均一に配置し、また長さも等しくした。
図９（正面図）、図１０（平面図）、図１１（側面図）は筒体３２の配列、長さの他の一例を示す。この例では、仕切り壁３１の中央のエリアに位置する筒体３２の長さを周辺の筒体３２の長さよりも長くなるようにした。このようにすると、被めっき物の中央部のめっき厚を大きくすることができる。
【００１９】
図１２（正面図）、図１３（平面図）、図１４（側面図）は筒体３２の配列、長さのさらに他の一例を示す。この例では、上段、中段、下段の筒体３２をこの順に長くなるように設定した。この例では、カソード２５付近（第２の槽２４のコーナー付近）におけるめっき液の流速が下部側程大きくなる（上段側は液抵抗によってめっき液の流速が低くなる）ので、第２の槽２４の壁面付近において下方から上方への液流が生じる。したがって、第２の槽２４のコーナー部付近に滞留しやすいごみを巻き上げて、ろ過装置に送り込んで除去することができる。また、一般的には、被めっき物の下部側のめっき厚が薄くなる傾向にあるが、この例によれば、被めっき物に均等の厚さでめっきを施すことができる。
【００２０】
仕切り壁３１を槽に着脱自在に設けて（例えば第１の槽２１から上方に引き抜けるようにする）、図６〜図８、図９〜図１１、図１２〜図１４等に示す筒体３２を配列した仕切り壁３１を選択して装着することによって、被めっき物の形状等に応じて最適なめっき厚を得ることができる。すなわち、めっき厚のコントロールが可能となる。
【００２１】
図１５（正面図）、図１６（平面図）、図１７（側面図）はノズル３０のさらに他の一例を示す。この例のものでは、仕切り壁３１の内側に適宜配列で孔をあけた遮蔽板（図示せず）を配置し、所要部位の筒体３２の入口を閉塞するようにした（図１５の太い黒丸部分が閉塞された筒体を示す）。
あるいは、遮蔽板の孔径を小さくすることによって、筒体３２の孔径の調整もできる。
図１５〜図１７のものによっても、容易にめっき厚のコントロールが行える。
【００２２】
図１に示す装置の実験装置を作成し、めっき厚の測定をした。
全体の大きさを、図１で１００ｍｍ四方とし、深さを９０ｍｍとした。仕切り板３１の位置は対向壁面からおよそ４０ｍｍとした。仕切り板３１の厚さを２ｍｍ、筒体３２の長さを２ｍｍとした。したがって、筒体３２の実質長は４ｍｍである。また筒体３２の内径は５ｍｍとした。噴き出しパイプ３５の内径を８ｍｍ、小穴３６は１ｍｍの径とした。ポンプ２６によって、毎分３リットルのめっき液を第１の槽２１に圧送した。第２の槽２４の液深は６０ｍｍとなった。
【００２３】
めっき液の組成を次に示す。
適正値
硫酸（９８％）        180〜260g／l        220 g／l
硫酸銅・５水          60〜80 g／l          70 g／l
塩素イオン            30〜80ppm            50ppm
電流密度              １〜３A／d            ２A／d
温度                  20〜30℃              25℃
【００２４】
上記適量のめっき液の組成で電解銅めっきを施した際のめっき厚の分布を表１の実施例１に示す。被めっき物のめっき厚の測定個所は図１８に示す。
【表１】
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なお、従来例は、図２３の全く一般的な銅めっき槽を用いた（めっき槽の大きさは実験装置とほぼ同じにした）。
表１から明らかなように、実施例１の方が、従来例の場合よりもめっき厚が均一であることがわかる。
【００２５】
図１９はさらに他の実施の形態の電解めっき槽４０を示す。
本実施の形態では、アノード２２とカソード２５との間に電気力線を制御（電気力線の経路を長くする）可能な遮蔽ユニット（遮蔽手段）４１を配置した。
この遮蔽ユニット４１は、図２０に示すように、上下に配置した連結板４２、４２に上下方向に平行に伸びる複数本の棒状体４３を固定したものである。
棒状体４３の配列の一例を図２１に示す。
この例では、両アノード２２間が約１００ｍｍのめっき槽において、幅約２０ｍｍの連結板４２に、直径約１ｍｍのＰＶＣ製丸棒４３を１５列に千鳥状に配置した。すなわち、各列の各棒状体４３が隣接する列の棒状体４３の間に位置するようにした。上記の場合各丸棒４３間の間隔は約１ｍｍである。
【００２６】
このようにすることで、図２２に示すように、電気力線は絶縁体である棒状体４３を回避して進行するため、電気力線の経路が長くなる。上記大きさの槽で上記遮蔽ユニット４１を挿入することで、アノード２２とカソード２５間の電気力線の経路が約１０％長くなることが計算上確認された。
一般に、極間距離が長くなる程、あるいはめっき液の液抵抗が大きくなる程、電気力線は平行になり、均一なめっき厚を得ることができる。しかしながら、極間距離を大きくすればめっき槽が大きくなってしまう。めっき液の液抵抗は、めっき液組成に規制され、調整はほとんどできない。
【００２７】
この点、本実施の形態では、遮蔽ユニット４１を用いることで、同じ大きさのめっき槽でそれだけ電気力線の経路を長くすることができ、したがって、均一なめっき厚を得ることができる。また、それだけ、めっき槽の小型化も図れる。
また、図２４に示すような遮蔽板では、開口率が２０％程度になってしまい、液の流れに対する抵抗が大きいという課題については既に述べたが、本実施の形態では、棒状体４３が間隔をおいて平行に存するだけなので、実質的に開口率は１００％であり、めっき効率にはほとんど影響を与えない。
上記実験装置でめっき厚を測定した結果を前記の表１の実施例２に示した。なお、めっき液は前記組成の電解銅めっき液を用いた。
実施例２から明らかなように、従来例よりも均一な厚さのめっき皮膜が得られた。
【００２８】
上記実施の形態では、遮蔽ユニット４１の棒状体４３は上下方向に平行に伸びるように配置したが、横方向に平行に伸びるように配置してもよい。
また棒状体４３の配置、本数、径等の条件は、被めっき物等のめっき条件にしたがって適宜変更できることはもちろんである。
遮蔽ユニット４１は、図１等に示すノズル３０の前方に配置すれば、さらに均一なめっき厚を得ることが期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】  図１はカバーを取り去った状態のめっき槽の平面図であり、
【図２】  図２は、ノズルの正面図であり、
【図３】  図３は、噴き出しユニットの正面図であり、
【図４】  図４は、拡散二重層の説明図であり、
【図５】  図５は、筒体による電気力線の回り込み抑止効果を示す説明図であり、
【図６】  図６は、第１の槽の正面図であり、
【図７】  図７は、第１の槽の平面図であり、
【図８】  図８は、第１の槽の側面図であり、
【図９】  図９は、他の実施形態における第１の槽の正面図であり、
【図１０】  図１０は、図９の平面図であり、
【図１１】  図１１は、図９の側面図であり、
【図１２】  図１２は、さらに他の実施形態における第１の槽の正面図であり、
【図１３】  図１３は、図１２の平面図であり、
【図１４】  図１４は、図１２の側面図であり、
【図１５】  図１５は、またさらに他の実施形態における第１の槽の正面図であり、
【図１６】  図１６は、図１５の平面図であり、
【図１７】  図１７は、図１５の側面図であり、
【図１８】  図１８は、被めっき物のめっき厚測定個所を示す説明図であり、
【図１９】  図１９は、さらに他の実施形態を示すめっき槽の平面図であり、
【図２０】  図２０は、遮蔽ユニットの正面図であり、
【図２１】  図２１は、遮蔽ユニットの棒状体の配列を示す説明図であり、
【図２２】  図２２は、電気力線の蛇行状態を示す説明図であり、
【図２３】  図２３は、従来の一般的な電解めっき槽の説明図であり、
【図２４】  図２４は、遮蔽板の正面図であり、
【図２５】  図２５は、エアレーションパイプを設けた状態の説明図であり、
【図２６】  図２６は、噴流式めっき装置の説明図であり、
【図２７】  図２７は、遮蔽板を用いた場合の電気力線の回り込み状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３０】
２０  電解めっき槽
２１  第１の槽
２１ａ  対向壁面
２２  アノード
２４  第２の槽
２５  カソード
２６  循環ポンプ
３０  ノズル
３１  仕切り壁
３２  筒体
３３  噴き出しユニット
３５  噴き出しパイプ
３６  小穴
４１  遮蔽ユニット
４３  棒状体
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
0003924537.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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