JP4458057B2 - めっき装置及びめっき方法 - Google Patents

Description

本発明は、めっき装置及びめっき方法に関する。

めっき装置の一例としてバレルめっき装置がある（例えば、下記特許文献１参照）。このバレルめっき装置は、被めっき物、通電媒介物およびめっき液を収納し回転するドラムと、このドラムの中心に設けられたセンター棒と、このセンター棒に取り付けられるカソードとを備えている。
特開平９−１３７２９５号公報

従来のバレルめっき装置においては、被めっき物が小さくなればなるほど、めっきが不完全に施される被めっき物が増加する傾向にある。また、ドラムの内壁には、被めっき物を効果的に攪拌するための凹凸が設けられる場合があり、被めっき物がこの凹凸に入り込んでしまう場合もある。また、回転するドラムの内壁によって被めっき物が掻き上げられるため、被めっき物に必要以上の外力が加わる場合も想定される。

そこで本発明では、被めっき物に発生する不具合を効果的に低減できるめっき装置及びめっき方法を提供することを目的とする。

本発明者らは上記目的を達成するために、バレル内における被めっき物の挙動についてより詳細に検討を行った。その結果、バレル内に配された被めっき物周辺に気泡が残留し、この残留した気泡がめっき処理中にも消滅しないために不完全めっきが発生する可能性が高まっていることを見出した。本発明はこの知見に基づいてなされたものである。

本発明に係るめっき装置は、めっき液を貯留するめっき槽内に配されるポッドに、被めっき物を収容してめっき処理を行うめっき装置であって、ポッドは、めっき液を通過させ、被めっき物を実質的に通過させない少なくとも一対の篩部材を有し、一対の篩部材のいずれか一方を介してポッド内からめっき液を流出させる液流動手段を備えることを特徴とする。

本発明に係るめっき装置によれば、めっき槽内に配されたポッドが有する一対の篩部材のいずれか一方を介してめっき液を流出させるので、その流出に応じて他方の篩部材を介してめっき液がポッド内に流入する。従って、ポッド内には液流が発生し、その液流によって被めっき物が舞い上げると共に、被めっき物近傍に存在する気泡が除去される。また、被めっき物は液流によって舞い上がるので、被めっき物に必要以上に外力を加えずに攪拌きる。

また本発明に係るめっき装置では、めっき槽内であって前記ポッド外にアノードを配し、前記ポッド内にカソードを配することも好ましい。ポッド内にカソードを配しポッド外にアノードを配しているので、ポッド内の被めっき物をカソードにのみ接触させて通電できる。

また本発明に係るめっき装置では、めっき液を流出させる方向を軸としてポッドを自転させる回転機構を備えることも好ましい。めっき液を流出させる方向を軸としてポッドを
自転させるので、その軸周りに渦流が発生して被めっき物を舞い上げることができる。

また本発明に係るめっき装置では、液流動手段は、めっき液が流出する際に通過した篩部材を介してポッド内にめっき液を流入させることも好ましい。めっき液が流出する際に通過した篩部材を介してポッド内にめっき液を流入させるので、液流を逆方向に向けることが出来、舞い上げられた被めっき物を沈降させることができる。

また本発明に係るめっき装置では、一対の篩部材は、鉛直線方向において対向配置されていることも好ましい。一対の篩部材が鉛直線方向において対向配置されているので、ポッド内に発生する液流の方向を鉛直線方向とすることができ、舞い上げられた被めっき物が沈降した場合に下方の篩部材上に集めることができる。

本発明に係るめっき方法は、めっき液を貯留するめっき槽内に配されるポッドに、被めっき物を収容してめっき処理を行うめっき方法であって、ポッド内からめっき液を流出させる液流動工程と、めっき液に通電して被めっき物にめっき処理するめっき工程と、を備えることを特徴とする。

本発明に係るめっき方法によれば、めっき槽内に配されたポッド内からめっき液を流出させるので、その流出に応じてめっき液がポッド内に流入する。従って、ポッド内には液流が発生し、その液流によって被めっき物近傍に存在する気泡が除去される。また、被めっき物は液流によって舞い上げられるので、被めっき物に必要以上に外力を加えずに攪拌することができる。

また本発明に係るめっき方法では、めっき液が流出する際に通過した篩部材を介して、ポッド内にめっき液を流入させる流入工程を液流動工程の後に備えることも好ましい。めっき液が流出する際に通過した篩部材を介してポッド内にめっき液を流入させるので、液流を逆方向に向けることが出来、舞い上げられた被めっき物を沈降させることができる。

また本発明に係るめっき方法では、流入工程に合わせて前記めっき工程を行うことも好ましい。舞い上げられた被めっき物を沈降させるのと合わせてめっきを行うので、被めっき物が複数ある場合に、被めっき物同士を接触させてめっきできる。

本発明によれば、ポッド内には液流が発生し、その液流によって被めっき物近傍に存在する気泡が除去される。また、被めっき物は液流によって舞い上げられるので、被めっき物に必要以上に外力を加えずに攪拌できる。従って、被めっき物に発生する不具合を効果的に低減できるめっき装置を提供できる。

本発明の知見は、例示のみのために示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解することができる。引き続いて、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

本発明の実施形態であるめっき装置について説明する。図１は、本発明の実施形態であるめっき装置１の断面図である。図１に示すように、めっき装置１は、めっき液Ｆを貯留するめっき槽１０と、めっき槽１０内に配されるポッド１２と、ポッド１２をその内部に配するシリンダ１４とを備えている。めっき槽１０内であってポッド１２外にはアノード２２が、ポッド１２内にはカソード１８がそれぞれ配されている。また、めっき槽１０とシリンダ１４とは２系統の管路によって接続されており、それぞれの管路には第１ポンプ
Ｐ１と第２ポンプＰ２とが設けられている。

めっき槽１０は、樹脂といった絶縁材料によって直方体形状に形成され、上部が開口した有底容器である。めっき槽１０の内部はめっき液Ｆによって満たされている。めっき槽１０の底を貫通するように棒状のカソード１８が設けられている。

カソード１８がめっき槽１０の底から延出する部分には、アノード２２が設けられている。アノード２２はリング状の電極であって、カソード１８を囲繞するように設けられている。

カソード１８は、その軸線周りに回転可能なように構成されている。カソード１８及びアノード２２は、図示しない直流電圧印加手段（直流電源、整流器）によって電圧が印加されて、それぞれ陰極及び陽極として機能している。

シリンダ１４は、めっき槽１０の開口からめっき液Ｆに没入されている。シリンダ１４は、その一端がめっき槽１０の底部に当接するまでめっき液Ｆに没入されても、他端はめっき液Ｆの外に突出するように十分な長さが確保されている。また、シリンダ１４のめっき槽１０に没入されない方の端部は閉じられており、シリンダ１４内部はめっき液Ｆによって満たされている。

第１ポンプＰ１が設けられている管路は、めっき槽１０から第１ポンプＰ１を経由してシリンダ１４へとめっき液Ｆを循環させることができる。従って、第１ポンプＰ１を作動させている場合には、シリンダ１４内においては、図１の上方から下方へとめっき液Ｆが流動する。

第２ポンプＰ２が設けられている管路は、シリンダ１４から第２ポンプＰ２を経由してめっき槽１０へとめっき液Ｆを循環させることができる。従って、第２ポンプＰ２を作動させている場合には、シリンダ１４内においては、図１の下方から上方へとめっき液Ｆが流動する。

シリンダ１４は、その内部にポッド１２を収納するように配置されている。ポッド１２について図２を参照しながら説明する。図２は、ポッド１２の分解斜視図である。ポッド１２は、筒１２１と、一対のメッシュ１２３（篩部材）とから構成されている。筒１２１は円筒形状を成している。メッシュ１２３は、筒１２１の両端に配されるものである。一方のメッシュ１２３にはカソード１８が取り付けられており、メッシュ１２３を筒に配した場合に、カソード１８が筒１２１内部に突出するように形成されている。

メッシュ１２３は網状の部材であって、ポッド１２内に配されるワークＷ（被めっき物）が実質的に通過しないように構成されている。例えば、メッシュ１２３の網の目を個々のワークＷよりも小さく構成したり、網状部材を複数積層させることでワークＷが通過できないように構成したりしてもよい。また、メッシュ１２３の代わりに、シート状部材や板状部材にレーザ加工などによって微細孔を形成して同様の機能を果たす部材を用いてもよい。尚、ワークＷとしては、チップコンデンサ、チップバリスタ、チップインダクタ、チップビーズといった積層型電子部品が用いられる。

カソード１８は一方のメッシュ１２３に固定されている。従って、図示しないモータ等（回転機構）によってカソード１８（回転機構）をその軸線周りに回転させると、ポッド１２もその回転に応じて自転する。ポッド１２内のめっき液Ｆには、この回転に応じて渦流が発生する。

本実施形態においては、第１ポンプＰ１及び第２ポンプＰ２を交互に作動させることで、シリンダ１４内及びポッド１２内のめっき液Ｆを上下方向に交互に流動させることができる。この場合、めっき液Ｆは、メッシュ１２３の一方を介してポッド１２から流出し、そのメッシュ１２３を介してポッド１２内に流入するので、第１ポンプＰ１が設けられた管路及び第２ポンプＰ２が設けられた管路が液流動手段として機能する。

液流動手段としては図１に示した第１ポンプＰ１と第２ポンプＰ２との組み合わせ以外にも様々なものが採用可能である。液流動手段を変更する観点からの本実施形態の変形例を図３及び図４を参照しながら説明する。図３は第１の変形例を示す図であり、図４は第２の変形例を示す図である。

図３に示す第１の変形例に係るめっき装置２は、めっき液Ｆを貯留するめっき槽１０と、めっき槽１０内に配されるポッド１２と、ポッド１２をその内部に配するシリンダ１４とを備えている。めっき槽１０内であってポッド１２外にはアノード２２が、ポッド１２内にはカソード１８がそれぞれ配されている。また、めっき槽１０とシリンダ１４とは１系統の管路によって接続されている。

めっき槽１０、ポッド１２、シリンダ１４、アノード２２については既に説明した通りである。めっき槽１０の底を貫通するようにシャフト２０が設けられており、カソード１８は、このシャフト２０の先端に設けられている。

シャフト２０には、スクリュー２０１が設けられている。スクリュー２０１は、シリンダ１４内に位置するように設けられている。スクリュー２０１はシャフト２０の回転に応じて回転し、その回転方向に応じてシリンダ１４内におけるめっき液Ｆを図３の上下方向に流動させることができる。シリンダ１４内はめっき液Ｆで満たされており、シリンダ１４とめっき槽１０とは管路で接続されているので、めっき液Ｆはめっき装置２内を循環する。従って、スクリュー２０１と管路が液流動手段として機能する。

図４に示す第２の変形例に係るめっき装置２は、めっき液Ｆを貯留するめっき槽１０と、めっき槽１０内に配されるポッド１２と、ポッド１２をその内部に配するシリンダ１４とを備えている。めっき槽１０内であってポッド１２外にはアノード２２が、ポッド１２内にはカソード１８がそれぞれ配されている。

めっき槽１０、ポッド１２、カソード１８、アノード２２については既に説明した通りである。シリンダ１４は、図示しない上下動手段によって図４の上下方向に往復運動が可能なように構成されている。シリンダ１４内には、ポッド１２が浸漬可能な程度にめっき液Ｆが満たされている。シリンダ１４の上下方向への往復運動に応じて、シリンダ１４内のめっき液Ｆが図４の上下方向に流動する。従って、シリンダ１４と上下動手段が液流動手段として機能する。

引き続いて、めっき装置１〜３を用いるめっき方法について説明し、併せてめっき装置１〜３の動作についても説明する。図５は、めっき方法の手順を示す図である。図１〜５を適宜参照しながら説明する。

まず、ポッド１２を準備し（図２参照）、ポッド１２の筒１２１内部にワークＷを収容する。続いて、シリンダ１４の内部にポッド１２を収容し、カソード１８とシャフト２０とを固定する（図１参照）。ポッド１２及びシリンダ１４をめっき槽１０内に配した状体で、めっき槽１０にめっき液Ｆを貯留する（図５の準備工程Ｓ０１）。

ステップＳ０１の準備段階から、シリンダ１４内のめっき液を流動させる（図５の液流
動工程Ｓ０２）。図１に示しためっき装置１では、第２ポンプＰ２を作動させて、シリンダ１４内のめっき液Ｆを図１の上方向に流動させ、ワークＷを舞い上げる。また、図３に示しためっき装置２では、スクリュー２０１を順回転させて、シリンダ１４内のめっき液Ｆを図３の上方向に流動させ、ワークＷを舞い上げる。また、図４に示しためっき装置３では、シリンダ１４を図４の上方向に動かして、ワークＷを舞い上げる。

その後、ポッド１２内に舞い上がったワークＷを沈降させる。具体的には、図１に示しためっき装置１では、第２ポンプＰ２を停止させ、第１ポンプＰ１を作動させて、シリンダ１４内のめっき液Ｆを図１の下方向に流動させ、ワークＷを沈降させる。また、図３に示しためっき装置２では、スクリュー２０１を逆回転させて、シリンダ１４内のめっき液Ｆを図３の下方向に流動させ、ワークＷを沈降させる。また、図４に示しためっき装置３では、シリンダ１４を図４の下方向に動かして、ワークＷを沈降させる。

このように、ポッド１２内にめっき液Ｆが流入し、収容されているワークＷがポッド１２の底部に沈降してカソード１８と接触する。この状態で、カソード１８及びアノード２２に所定の電圧を印加し、ワークＷに対するめっき処理を行う（図５の流入工程、めっき工程Ｓ０３）。このように、ワークＷが沈降堆積した状態でめっき処理を行うので、めっき処理時にカソード１８にワークＷが的確に接触する。従って、通電効率を向上させることが可能となり、めっき効率が向上する。また、カソード１８にめっき膜が形成されてしまうことを抑制できる。

本実施形態では電気めっきについて例示したけれども、無電解めっき法によってめっきを行ってもよい。また、本実施形態ではポッド１２内にメディア（導電性媒体）を用いていないけれども、必要に応じてこのようなメディアをワークＷと共にポッド１２内に投入してもよい。

本実施形態によれば、めっき槽１０内に配されたポッド１２が有する一対のメッシュ１２３の内、上方に配置されているメッシュ１２３を介してめっき液Ｆをポッド１２内から流出させるので、その流出に応じて下方のメッシュ１２３を介して代わりのめっき液Ｆがポッド１２内に流入する。従って、ポッド１２内には液流が発生し、その液流によってワークＷが舞い上げると共に、ワークＷ近傍に存在する気泡が除去される。また、ポッド１２内のめっき液Ｆは入れ替えられるので、ポッド１２内における金属イオン濃度の減少を抑制できる。また、ポッド１２を構成する筒１２１の両端に一対のメッシュ１２３を設けているので、ポッド１２をめっき液Ｆに投入する際にポッド１２内の気泡を容易に抜くことが可能となる。また、ポッド１２をめっき液Ｆから取り出す際には、メッシュ１２３を介してポッド１２内のめっき液Ｆを抜き取ることができるので、めっき槽１０外へのめっき液Ｆの持ち出しをより少なくできる。

また、ワークＷは液流によって舞い上がるので、ワークＷに必要以上に外力を加えずに攪拌きる。特に、スクリュー２０１の回転や、ポッド１２の自転によってポッド１２内に渦流を発生させる場合には、より効果的にワークＷを攪拌して舞い上げることができる。

本発明の実施形態であるめっき装置の構成を説明するための図である。 図１に示すポッドの分解構成図である。 図１に示すめっき装置の変形例を示す図である。 図１に示すめっき装置の変形例を示す図である。 図１に示すめっき装置を用いるめっき方法の手順を示す図である。

符号の説明

１…めっき装置、１０…めっき槽、１２…ポッド、１４…シリンダ、１８…カソード、２０…シャフト、２２…アノード、１２１…筒、１２３…メッシュ、Ｆ…めっき液、Ｗ…ワーク。

Claims (7)

1. めっき液を貯留するめっき槽内に配されるポッドに、被めっき物を収容してめっき処理を行うめっき装置であって、
   前記めっき槽内に配されると共に前記ポッドを内部に配するシリンダと、
   前記めっき槽内であって前記ポッド外に配されるアノードと、
   前記ポッド内に配されるカソードと、
   前記シリンダ内においてめっき液を流動させる液流動手段と、を備え、
   前記ポッドは、前記めっき液を通過させ、前記被めっき物を実質的に通過させない少なくとも一対の篩部材を有すると共に、前記一対の篩部材の対向方向が前記シリンダの長手方向と平行になるように前記シリンダの内部に配されており、
   前記液流動手段は、前記ポッド内のめっき液を前記一対の篩部材の一方の篩部材を介して前記ポッド外に流出させ、前記ポッド外のめっき液を前記一対の篩部材の他方の篩部材を介して前記ポッド内に流入させて、前記ポッド内に前記他方の篩部材側から前記一方の篩部材側へ向かう液流を発生させることを特徴とするめっき装置。
2. 前記めっき液を流出させる方向を軸として前記ポッドを自転させる回転機構を備えることを特徴とする請求項１に記載のめっき装置。
3. 前記液流動手段は、前記めっき液が流出する際に通過した篩部材を介して前記ポッド内にめっき液を流入させることを特徴とする請求項１又は２に記載のめっき装置。
4. 前記一対の篩部材は、鉛直線方向において対向配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のめっき装置。
5. めっき液を貯留するめっき槽内に配されるポッドに、被めっき物を収容してめっき処理を行うめっき方法であって、
   前記ポッドをシリンダの内部に配し、前記ポッド内のめっき液を前記ポッドの一方側から前記ポッド外に流出させ、前記ポッド外のめっき液を前記ポッドの他方側から前記ポッド内に流入させて、前記ポッド内に前記他方側から前記一方側へ向かう液流を発生させる液流動工程と、前記めっき液に通電して前記被めっき物にめっき処理するめっき工程と、を備えることを特徴とするめっき方法。
6. 前記めっき液が流出する際に通過した篩部材を介して、前記ポッド内にめっき液を流入させる流入工程を前記液流動工程の後に備えることを特徴する請求項５に記載のめっき方法。
7. 前記流入工程に合わせて前記めっき工程を行うことを特徴とする請求項６に記載のめっき方法。

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