第1章

めっきの基礎知識

我々の身の回りにはめっき製品がたくさんあって、それぞれの製品でめっきは重要な役割を果たしている。めっきはどのようなところに使われ、どのような役割を果たしているのか。さらにめっきの原理、めっきに必要な化学と電気化学の基礎、めっき設備、めっき工程のあらましとめっきの前処理、水洗工程、後処理、めっき剥離法など、めっきの基礎知識について学ぶ。

1.1
日常生活に使われているめっき技術

めっき技術は我々の日常生活で、あらゆる場所に使われ、重要な役割を果たしている。代表的なめっき技術の応用例を、身の回りに探してみよう。

1.1.1

自動車

図 1.1 は、自動車に使われる代表的なめっき部品の例を示す。これらの使用例で、めっき技術は次のような役割を果たしている。
エンジン、ブレーキなどメカ部品
バックミラーエンブレム

ドアハンドルラジエータグリル
図 1.1

バンパー

自動車に使われるめっき部品（ 1 ）表面を美しく見せるための外装部品用装飾めっき
見た目に美しい金属光沢を与えるめっきを装飾めっきという。クローム外観のエンブレム（マーク）やラジエータグリルまたはバックミラーは、金属部品のように見えるが、実際にはプラスチック（ABS 樹脂）上に無電解めっきした上に銅 ニッケル クロムの順に重ねて電気めっきされている。同様に、クローム外観のドアハンドルは、亜鉛ダイカスト（ダイカストは射出鋳造品の意味）上に銅 ニッケル クロムめっきが施してある。また、クローム
外観のバンパーは、プレス成形した鉄鋼素材上にニッケル クロムめっきしたものである。
室内で使用される内装部品と区別して、自動車の室外で使用される部品を外装部品というが、外装部品は工業地帯での酸性雨や寒冷地区の凍結防止用
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第1章

めっきの基礎知識に散布された塩類を含む土砂など、厳しい環境に長期間耐える必要があるた
めに、外装用のめっきには特に高耐食性のめっき仕様が適用されている。
なお、エンブレムやラジエータグリル、バックミラーなどの部品には、以前は銅合金や亜鉛ダイカストが使用されたが、東京オリンピック（1964）後の 1960 年代後半から、ABS 樹脂にめっきした部品が使用されるようになった。金属の銅（8.96 g/cm3）や亜鉛（7.3 g/cm3）に比べて ABS 樹脂の密度（1.05 g/cm3）はほぼ水（1 g/cm3）と同じで、材料費も安いので、自動車の軽量化とコスト低減に貢献しただけでなく、プラスチックは成形加工性に優れるために、より斬新なデザインが可能になった。
（ 2 ）摩耗を防ぐ硬質めっき
エンジンのピストンリングやシリンダ内壁には硬質クロムと言って、厚いクロムめっきが施してある。ピストンは激しい往復運動を行うので、相手材との摩擦によって摩耗しないことが望ましい。クロムめっきはめっきの中でも一番硬いめっきである。
前述の外装部品用のクロムめっきでは、外観の装飾が目的なので薄いめっきが用いられるが、ピストンのように耐摩耗性が要求される場合には、厚い硬質クロムめっきが施される。耐摩耗の目的で、硬質クロムめっきに次いで採用されるのが無電解ニッケルめっきで、ブレーキ部品など耐摩耗性の必要な部品に用いられている。
（ 3 ）サビ止めのための各種防錆めっき
自動車の構造材料の中で、最も多く使われる材料は鉄鋼材料である。鉄材の特徴は、強度が高くしかも値段が安いことであるが、サビやすいという欠点がある。鉄鋼材のサビ止めには亜鉛めっきが多く使用される。亜鉛という金属は価格も安く、鉄鋼材のサビ止めに有効なので、亜鉛めっきは防錆めっきと呼ばれる。自動車のボディには、表面処理鋼板といって、製鉄会社で亜鉛めっきされた鋼板が自動車会社に供給され、プレス加工ののちに美しく塗装仕上げされる。このほか、ボルト、ナット、チューブなどの自動車内部の鉄鋼製機構部品にはサビ止めの目的で必ず亜鉛めっきが施してある（図1.2）。

7図 1.2

1.1.2

亜鉛めっき部品

コンピュータ

もはや日常生活や業務に欠かせないパソコンや携帯電話でも、めっき部品が多く使われている。図 1.3 は（a）ノートパソコン、（b）ノートパソコン内部の電子部品を搭載したプリント配線板、（c）
はプリント配線板の断面図である。
これらを見ながら、コンピュータにどのようなめっきが使われているかを説明しよう。
（ 1 ）電磁波シールド用のめっき
コンピュータの筐体（収容する容器）にはプラスチックが使用されるが、プラスチックは外部からの電磁波に対して無防備なので、ノイズ発生や誤動作などの、いわゆる電磁波障害を受けるおそれがある。電磁波障害を防止するためには、プラスチック筐体を電導性にすれば、外部からの電磁波を吸収または反射することができる。
電磁波シールドの 1 つの方法として、電導性の良い 1 μm 程度の無電解銅めっきが行われる。その上に防食のための薄い無電解ニッケルめっきを行い、最後に外装塗装される。
（ 2 ）プリント配線板用のめっき
図 1.3（b）はノートパソコンに内蔵されているプリント配線板で、ガラスエポキシという合成樹脂上に印刷配線された銅回路上に IC や抵抗、コンデンサなどの電子部品がびっしり搭載されている。プリント配線板は、絶縁体上に銅の回路を印刷して電気回路をつくる。電子部品とプリント配線板の関係を同図（c）に示した。
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第1章（a）ノート型パソコン

めっきの基礎知識（b）部品を搭載したプリント配線板
部品

リードはんだランド
プリント配線板

スルーホールめっき（c）プリント配線板の断面図（4層基板に部品をリード挿入、はんだ付け）
図 1.3

ノートパソコンとプリント配線板、およびプリント配線板概念図

このプリント配線板は、4 層の回路を持つ多層プリント配線板で、同図（c）
は例えば IC のような電子部品のリード線を基板上にあけられた貫通穴（スルーホール）に挿入し、下からはんだを噴き上げてはんだ付け固定している。
部品を搭載する前のプリント配線板は、めっき技術とエッチング技術を利用して製造される。出発材料は銅張り積層板である。
スルーホールめっきとは、穴あけ直後の樹脂表面に銅めっきすることで、無電解銅めっきと酸性電気銅めっきが使用される。銅は電導性に優れた金属なので、電子部品の回路形成には無電解銅めっきと電気銅めっきは重要な役割を果たす。最近はビルドアップという工法が採用されているが、要求されるめっき技術は同じである。リード挿入による部品の装着法（図 1.4（a））のほかに、表面実装法という部品装着方法では、スルーホールを使わずに、基板表面のはんだ付け用パッドを利用して部品を貼り付ける（同図（b））。これらの実装用パッドには、はんだ付け性を与える目的で無電解スズめっきや9樹脂モールドICチップ
IC

基板

リードフレーム（a）リード挿入方式
図 1.4

パッド

IC

（b）表面実装方式

IC とリードフレーム、実装方式の関係

図 1.5

めっきされたリードフレーム類

無電解金めっきが行われている。
（ 3 ）半導体および半導体パッケージングのためのめっき
プリント配線板の上に搭載される IC にも銅めっきが応用される。IC 半導体上の金属回路は、以前はアルミニウム蒸着法で作製していたが、IC 回路の超高密度化につれて、アルミニウムよりも電導性の良い銅回路が採用されるようになった。これを銅ダマシン法といい、酸性電気銅めっきで行われる。
また、半導体を電子回路に接続するためのリード部分は、図 1.5 のような一連のリードフレームとしてめっき工場で電気めっきされる。半導体チップを搭載するパッド部分には銀めっきが、リード部分にははんだめっきやスズめっきが行われる。リードフレーム全体をパラジウムめっきすることもある。
（ 4 ）接点、コネクタのためのめっき
コンピュータと電源の接続や電子部品間の電気接続には接点やコネクタがあり、銅素材上に金めっきやスズ合金めっきが行われる。接点、コネクタ部
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