めっき方法および装置

【課題】導電性シート上に金属めっき膜を形成する電解めっき方法において、厚み制御がしやすく、厚み分布が均一で、めっき液量が少量ですむめっき方法および装置。
【解決手段】導電性シートと前記導電性シート表面から間隔をおいて設置された回転ローラーとの間に、めっき液を保持しながらめっきをおこなう。また前記回転ローラーは表面に凹凸を有し、前記導電性シートと前記ローラー間の間隔を調整する機構を有することで、上記課題が解決する。

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はシート上へめっき膜を被覆形成する方法ならびに装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
TAB(Tape Automated Bonding)、FPC(Flexible Printed Circuit)、プリント配線板などの各種配線用基板、電磁波シールド部材、超音波発振用基材、複写機の転写ベルトなどの製造には、各種の電解めっきや無電解めっき法が用いられている。具体的には、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ガラスエポキシなどのプラスチック基板に予めスパッタリング法や真空蒸着法などで銅などの金属下地膜形成をおこない、この基板上に次工程で電解めっきにより厚膜化するというものである。下地膜の形成には無電解めっき法を用いる場合もあるが、厚膜化は電解めっきでおこなうのが一般的である。厚膜化に際しては、めっき液が蓄えられた浴槽にアノードと導電性基板を対向設置し、両極に通電することでおこなわれる。
【0003】
また、材料としては導電性に優れた銅が多く用いられる。従って、以下では主として無電解および電解銅めっきについて記述するが、本発明には銅以外の金属めっき、例えばニッケルめっき、電解クロムめっき、無電解金めっき、あるいはめっき浴に微粒子を分散させてめっきをおこなう複合めっきなども用いることができる。
【0004】
無電解めっき
無電解銅めっきは、銅化合物と錯化剤が含まれるアルカリ溶液に還元剤を加えて金属銅を析出させる方法である。析出した金属銅はそのまま自己触媒となって、連続的に析出反応が進行する。析出反応が進行すると、めっき液中の銅イオン、ホルムアルデヒド、水酸イオンが不足するため、これらの反応種については常に濃度分析と消耗分の補給をおこなうことで、析出速度を一定に保っている。
【0005】
電解銅めっき
電解銅めっき法は、さらに硫酸銅めっきやシアン化銅めっきなどに分類されるが、ここでは主として硫酸銅めっきについて述べる。
硫酸銅めっきのめっき液は、主成分として硫酸と硫酸銅を混合溶解させ、この中に添加剤および塩素を添加させた溶液である。硫酸銅めっき浴中では、硫酸銅が電離して2価の銅イオンが生成されており、通電が開始されると銅イオンは電子を受け取り(還元されて)陰極に析出する。陽極(銅アノード)では銅が電子を失って(酸化されて)2価の銅イオンとなり浴中に溶解することで、銅イオンが補充される。添加剤は膜のレベリングのために導入されるもので、スルホプロピルジスルフィドなどの有機硫黄化合物、アゾ色素などの有機窒素化合物、ポリエチレングリコールなどの高分子界面活性剤などが組み合わせて用いられる。
【0006】
これら電解・無電解めっきにおいて、溶液を管理して一定状態に保つことは、めっき品質を維持する上で非常に重要であり、そのための管理方法について種々の提案がなされている。また、電解銅めっき時に発生するアノードスライムを除去するための常時濾過設備、分極による通電阻害を防止するための攪拌設備などが用意される。
基板の前処理、後処理は良質のめっき膜を得るために重要である。基板の前処理として、脱脂、水洗などがおこなわれるほか、無電解銅めっきの場合はブラスト処理やパラジウム活性化が必要である。後処理として、水洗、防錆処理、乾操などの一連の工程が用意される。
【0007】
本発明は電解めっきに関するものであるが、無電解めっきに対しても有効であるので敢えて上記に説明した。以下では、電解めっきにおける問題点について記述する。
なお、電子部品や電磁波シールド材料として供するために、パターニング(配線加工)が施される。パターニングの方法としてはアディティブ法ならびにサブトラクト法などが一般によく用いられている。
【0008】
導体フィルムの連続めっき法としては、メッキ液の入ったメッキ槽に導体フィルムを通す方法がある(例えば、特許文献1参照。)。その他、導体フィルムにめっき液を吹きつける方法がある(例えば、特許文献2参照。)。
【0009】
【特許文献1】特開2000−192289号公報(発明の実施の形態)
【特許文献2】特開平7−238394号公報(特許請求の範囲)
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電解めっきにおける大きな課題として、めっき厚みの面内ばらつきがあった。ばらつきが生じる原因は、陽極−陰極間に通電した際に、めっき浴中に電流分布の不均一が生じるためである。そこで、めっき槽構造の最適化や、陽極−陰極間に電流遮蔽板を導入することで、電流分布を均一化させることがおこなわれている。
【0011】
電解めっきにおける厚み制御は、電流−時間積の管理によっておこなわれる。電解硫酸銅めっきの場合、原理上ではほぼ100%の電流効率が得られるが、製品以外の箇所にも析出するために実質上の電流効率は低下する。そこで、製品以外の箇所に付着するのを防止するための防着加工もおこなわれる。
【0012】
用いられるめっき槽の規模は様々であるが、通常は、製品サイズと比してかなり大きな浴槽が用意される。例えば、90cm幅の連続した導電性シートにめっき加工をおこなう場合、小さめに見積もって、幅100cm、シート長手方向に20cm、深さ100cmのめっき槽を用意したとすると、この場合でもめっき液量は200リットルにもなる。そのため、常時ろ過設備や攪拌設備も大規模にならざるを得なかった。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため請求項1のめっき方法は、導電性シート上に金属めっき膜を形成する電解めっき方法において、前記導電性シートと前記導電性シート表面から間隔をおいて設置された回転ローラーとの間に、めっき液を保持しながらめっきをおこなうことを特徴とする。
【0014】
請求項2のめっき方法は、前記回転ローラーは表面凹凸を有することを特徴とする。
【0015】
請求項3のめっき方法は、前記導電性シートが連続した導電性シートであることを特徴とする。
【0016】
請求項4のめっき装置は、導電性シート上に金属めっき膜を形成する電解めっき装置において、前記導電性シート表面と前記導電性シート表面から間隔をおいて設置された回転ローラーとの間にめっき液を保持しながらめっきをおこなうことを特徴とする。
【0017】
請求項5のめっき装置は、前記導電性シートと前記ローラー間の間隔を調整する機構を有することを特徴とする。
【0018】
【実施の形態】
次に本発明を添付図面に基づいて説明する。
【0019】
図1は、本発明の一実施例で、連続した導電性シート4の導電性側は給電ローラー6により電源7の負極側に接続されている。一方、液パン8の中にはアノード5が設置されている。めっき液9は下側ローラー1の回転により汲み出され、下側ローラー1の頂上部と導電性シート4の間に液溜り3が形成される。電流が、液溜り3を介してアノード5から導電性シート4に向かって流れることにより、導電性シート4上にめっき膜が形成される。
【0020】
めっき厚みのコントローラーは、電流量と導電性シートの搬送速度により調整されるが、電流量には最適値が存在する。電流量が低い場合はめっき膜の光沢が得られず、高い場合は分極による通電阻害、電気分解による水素ガスの発生が生じる。さらに結晶粒の局部的な成長により、めっき膜もざらついたものとなってしまう。電解硫酸銅めっきの場合、電流量は添加剤により最適値が設けられるが、0.005〜0.04A/cm程度である。従って実際には、電流量を固定して、導電性シートの搬送速度によりめっき膜厚を調整することが好ましい。
【0021】
また導電性シートとして、ポリエチレンテレフタレートやポリイミドなどのプラスチックフィルム上に、銅などの金属をスパッタリングや真空蒸着により形成したものなどが例示できるが、導電性であれば特に制限はない。ここでプラスチックフィルムの材質としては上記した2つ以外にも特に制限はなく、さらに織物であっても構わない。
【0022】
下側ローラー1の表面
下側ローラー1の表面に設けられる凹凸形状や加工方法について特に制限は無い。下側ローラー1の表面への凹凸の付与は、機械的なパンチングや押し込み、レーザーなどを用いておこなわれる。形状として、斜線型、カップ型、亀甲型など各種形状が例示される。凹凸形状のサイズについても特に制限はない。しかし、めっきに必要な電流は、下側ローラー1表面のめっき液に沿って流れる。十分な電流量を確保するため、凹凸形状やサイズが適宜選択される。
【0023】
間隔調整
シート表面と回転ローラーの間隔は、非常に重要なパラメーターである。この間隔は少なくともめっき液が、シート表面とローラー間に保持されるためにある程度のサイズ以下に設定しなければならない。このサイズはめっき液の表面張力や粘度によって決められる。間隔を調整するためには、図1の上側ローラー2あるいは図2のガイドローラー10を上下方向に可動にしておけばよい。
【0024】
図2は、本発明の他の実施例で、連続した導電性シート4を2つのガイドローラー10で支えている。連続した導電性シート4へのめっき膜形成に関する装置構成例について2つを例示したが、導電性シートが板状の場合でも本発明は有効である。その場合、装置構成などが図1、図2と異なることになるが、板状導電性シートの表面から間隔をおいて設置された回転ローラーとの間に、めっき液を保持しながらめっきをおこなうめっき方法であれば全ての場合が含まれる。
【0025】
本発明におけるめっき方法においては、導電性シートの液溜りに接触する箇所のみがめっきされる。従って、めっき以外に消費される電流はほぼゼロと出来るので電流効率は100%に近づく。また、シート幅方向(図1の奥行き方向)に厚みばらつきを生じせしめるような電流分布が生じないため、厚みばらつきが抑えられる。さらに、装置構成上、使用するめっき液量は従来のめっき槽と比較して非常に少ない。このため、ろ過設備や廃液処理設備なども小規模となり、便宜性が高まる。また、めっき液は下側ローラーの回転により常に攪拌されているため、攪拌設備も小規模となる。
【0026】
なお図1の導電性シート4は、通常前処理ならびに後処理をおこなう。これらの設備については公知なものが適用できる。
【0027】
【実施例】
以下、実施例によって詳細を示す。
[実施例1]
【0028】
めっき液1リットル当り、硫酸銅80g、硫酸200g、塩素イオン60mg、添加剤(奥野製薬工業株式会社製トップルチナH−380)2.5mlを純水に加え、めっき液を作製した。
【0029】
下側ロールとして、表面形状が間隔0.5mmおきに斜線が刻まれたロールを用いた。斜線部の深さは0.5mmとした。めっき液を液パンに入れ、下側ロールを表面速度15m/minで回転始動した。なお該ローラーの直径は150mmである。
【0030】
連続した導電性シートして、厚さ125μmのポリエチレンテレフタレートフィルム表面にスパッタリング法により厚み0.3μmの銅を形成したシートを用いた。このシートの表面抵抗は約1Ω/□であった。
【0031】
この導電性シートを回転始動した下側ロールにタッチさせ、速度3cm/minにて送りを開始した。
【0032】
次に、電流密度0.04A/cmとなるように電流量をコントロールして通電を開始した。得られた銅膜の厚みは、スパッタ膜を含めて約1μmであった。
【0033】
【発明の効果】
本発明は、従来のめっき浴方式と異なり、厚み制御がしやすく、厚み分布が均一で、めっき液量が少量ですむ効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るめっき装置の一実施例を示す概略図。
【図2】本発明に係るめっき装置の他の実施例を示す概略図。
【符号の説明】
1 下側ローラー
2 上側ローラー
3 液溜り
5 アノード
4 連続導電性シート
6 給電ローラー
7 電源
8 液パン
9 めっき液
10 ガイドローラー

【特許請求の範囲】
【請求項1】
導電性シート上に金属めっき膜を形成する電解めっき方法において、前記導電性シートと前記導電性シート表面から間隔をおいて設置された回転ローラーとの間に、めっき液を保持しながらめっきをおこなうことを特徴とするめっき方法。
【請求項2】
前記回転ローラーは表面凹凸を有することを特徴とする請求項1に記載のめっき方法。
【請求項3】
前記導電性シートが連続した導電性シートであることを特徴とする請求項1〜2のいずれかに記載のめっき方法。
【請求項4】
導電性シート上に金属めっき膜を形成する電解めっき装置において、前記導電性シート表面と前記導電性シート表面から間隔をおいて設置された回転ローラーとの間にめっき液を保持しながらめっきをおこなうことを特徴とするめっき装置。
【請求項5】
前記導電性シートと前記ローラー間の間隔を調整する機構を有することを特徴とする請求項4に記載のめっき装置。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2004−300538(P2004−300538A)
【公開日】平成16年10月28日(2004.10.28)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2003−95945(P2003−95945)
【出願日】平成15年3月31日(2003.3.31)
【出願人】(000001339)グンゼ株式会社 (919)
【Fターム(参考)】