合金めっき方法および合金めっき装置
【課題】 可溶性陽極のみを用いて標準電極電位が異なる合金の電解めっきが可能な合金めっき方法および装置を提供する。
【解決手段】 めっき槽１内のめっき液２中に、被めっき材を陰極３に接続し、陰極３と標準電極電位が貴の金属からなる可溶性陽極４との間に整流器ａ１を、陰極３と標準電極電位が卑の金属からなる可溶性陽極５との間に整流器ａ２を接続する。可溶性陽極４と可溶性陽極５とに交互に電流を供給する。
【解決手段】 めっき槽１内のめっき液２中に、被めっき材を陰極３に接続し、陰極３と標準電極電位が貴の金属からなる可溶性陽極４との間に整流器ａ１を、陰極３と標準電極電位が卑の金属からなる可溶性陽極５との間に整流器ａ２を接続する。可溶性陽極４と可溶性陽極５とに交互に電流を供給する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合金の電解めっき方法とそれを実施するための合金めっき装置に関し、特に、半導体装置用リードフレームの外装めっき、半導体ウェハ上へのバンプめっきやプリント配線板などのパターンめっき等における鉛フリーめっきに代表される合金めっきの方法とそれを実施するための電解めっき装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境保全への関心の高まりに伴い、電子部品の表面処理に従来使用されてきたＳｎ−Ｐｂはんだめっきは今後廃止される傾向にあり、これに代わって、Ｓｎ−Ｚｎ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ合金などの鉛フリーはんだめっきが主流となってきている。従来のＳｎ−Ｐｂ（はんだ）めっきである場合、所定の組成比に調合した合金自体を可溶性陽極として電解めっきを行う方法や、Ｓｎ、Ｐｂそれぞれの純物質からなる可溶性陽極を個別に使用し、それぞれの陽極に目的とする合金組成に対応した電流を流してめっきを行う方法が用いられてきた。Ｓｎ−Ｐｂ（はんだ）めっきの場合はＳｎ、Ｐｂの標準電極電位がほぼ等しいため、上記のいずれの方法を用いても合金めっきが可能である。
【０００３】
しかしながら、鉛フリーはんだめっきをはじめ殆どの合金において、合金を構成する金属それぞれの標準電極電位は異なっており、その結果、上記のような方法ではいずれの方法を用いても標準電極電位が卑な金属が優先的にめっき液中に溶解し、標準電極電位が貴な金属は殆ど溶出しないため、被めっき材に対して目的とする組成で合金を析出させることができないという問題が発生する。このため、従来、標準電極電位が卑である（標準電極電位が低い）金属のみを純金属にて供給し、標準電極電位が貴である金属は化合物の溶液として供給する方法がとられている（第１の従来例：例えば、特許文献１、２参照）。あるいは、標準電極電位が貴である（標準電極電位が高い）金属は電解槽において純金属の陽極にて供給し、標準電極電位が卑である金属は別に設けられた電解槽ないし溶解槽において純金属にて供給しそれぞれの槽にて生成された溶液を混合して作製されためっき液が用いられる（第２の従来例：例えば、特許文献３、４参照）。
【特許文献１】特開平１０−２８８０００号公報
【特許文献２】特開２００１−１４４２４０号公報
【特許文献３】特開２００３−５５７９８号公報
【特許文献４】特開２００３−１６０９００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
第１の従来例の方法では、可溶性陽極を使用していない標準電極電位が貴な金属のイオンは陽極の溶出により自動的に補給されることがないため、めっきにより金属イオンが消費されるとめっき液中の濃度が減少してしまう。このため、標準電極電位が貴な金属のイオンの薬液を用意しておき、めっき品質を一定に保つため、金属イオン濃度を監視して頻繁に標準電極電位が貴な金属のイオンを補給して溶液の濃度管理を行う必要があり、管理コストが増大してしまうという問題が発生する。
一方、第２の従来例の方法では、複数の電解槽を用意しておきそれらの間で薬液を循環させなければならず、多くのスペースを必要とするほか薬液循環システムの構築が必要になるなど装置の大規模化、複雑化を伴い、装置が高価なものになってしまう。
本発明の課題は、上述した従来技術の問題点を解決することであって、その目的は、鉛フリーはんだ等の合金めっきを、大規模で複雑な装置を必要とすることなく、かつ、管理コストの増大を招くことなく行い得るようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するため、本発明によれば、電解めっき法にて被めっき対象に合金をめっきする合金めっき方法であって、合金を構成する全ての金属元素を個別の可溶性固体陽極として同一のめっき槽内に配置し、それぞれの可溶性固体陽極に間欠的に電流を供給することを特徴とする合金めっき方法、が提供される。
【０００６】
また、上記の目的を達成するため、本発明によれば、電解めっき法にて被めっき対象に合金をめっきする合金めっき方法であって、合金を構成する全ての金属元素を個別の可溶性固体陽極として同一のめっき槽内に配置し、標準電極電位の高い金属元素の可溶性固体陽極には相対的に高い電圧を印加し標準電極電位の低い金属元素の可溶性固体陽極には相対的に低い電圧を印加することを特徴とする合金めっき方法、が提供される。
【０００７】
また、上記の目的を達成するため、本発明によれば、電解めっき法にて被めっき対象に合金をめっきする合金めっき装置であって、合金を構成する全ての金属元素を個別の可溶性固体陽極として同一のめっき槽内に配置し、それぞれの可溶性固体陽極に間欠的に電流を供給することができる電源装置を具備したことを特徴とする合金めっき装置、が提供される。
【０００８】
また、上記の目的を達成するため、本発明によれば、電解めっき法にて被めっき対象に合金をめっきする合金めっき装置であって、合金を構成する各金属元素よりそれぞれ構成された可溶性固体陽極が同一のめっき槽内に配置され、標準電極電位の高い金属元素の可溶性固体陽極には相対的に高い電圧の電源が接続され標準電極電位の低い金属元素の可溶性固体陽極には相対的に低い電圧の電源が接続されていることを特徴とする合金めっき装置、が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明による合金めっき方法は、各可溶性陽極に時間分離して独立に電流を供給するものであるので、あるいは各可溶性陽極にそれぞれの標準電極電位に応じた電圧印加するものであるので、電解槽（めっき槽）は１個のみで済ますことが可能になり、めっき装置を大幅に小型化、簡素化することが可能になる。また、本発明によれば、標準電極電位が貴な金属も化合物の溶液として供給する必要がなくなり、めっき液の管理が飛躍的に容易になる。よって、本発明によれば、容易にかつ低コストにて合金めっきを行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態のめっき装置の概略構成図であって、本実施の形態は、二元合金のめっき装置に係るものである。説明に先立ち、目的とする合金を構成する金属をM、Nとし、構成金属Mの方が、構成金属Nよりも標準電極電位が貴であるものとする。
めっき槽1内には、目的とするめっき合金に対応しためっき液2が満たされており、めっき液2の中には、被めっき材からなる陰極3、合金を構成する金属のうち標準電極電位が貴な方の金属Ｍの純物質からなる可溶性陽極4、および、合金を構成する金属のうち標準電極電位が卑な方の金属Ｎの純物質からなる可溶性陽極5が浸漬されている。陰極3と可溶性陽極4、陰極3と可溶性陽極5の間にはそれぞれ独立して整流器a1、a2が配置されている。
【００１１】
ここで、整流器a1、a2は、制御極付き整流器であって、それぞれの可溶性陽極4、5に対して任意の波形の電流を供給することが可能となっている。そして、それぞれの可溶性陽極に対し、目的とする合金の組成に対応した積算電流値で電流を供給するために、電流値および通電時間を任意に制御することが可能である。また、整流器a1、a2は、互いに同期を取りながら各可溶性陽極に電流を供給することができるものである。
上記のめっき装置を用いて、合金めっきを行う場合にそれぞれの可溶性陽極に供給する電流が同時に重なることがないよう制御することにより、同時に複数の可溶性陽極に電流が供給されることを防止することができる。このように、各可溶性陽極に独立して電流を供給することにより、標準電極電位が貴な金属と、標準電極電位が卑な金属を任意の割合でめっき液中に溶出させることが可能となる。
本実施の形態により、合金を構成する金属材料M、Nそれぞれの供給を全て可溶性陽極にて行うことが可能となる。合金めっき皮膜生成に消費された金属イオンは可溶性陽極の溶出により補われ、化合物の溶液として補給せずともめっき液中の金属イオン濃度はほぼ一定に保たれるため、めっき液管理は格段に容易になる。また、本発明によれば、一つのめっき槽1内において、両方の金属イオンを供給することができるため、めっき装置を極めて簡素に構成することができる。よって、本発明によれば、合金めっきに係る装置コストおよびランニングコストを大幅に削減することができる。
【００１２】
図２は、図１に示した第１の実施の形態のめっき装置に対する電流供給の一例を示す電流プロファイルである。同図に示されるように、可溶性陽極4および可溶性陽極5それぞれに電流が供給される時間が重複しないように整流器a1、a2が制御されており、かつ、可溶性陽極4と可溶性陽極5にはそれぞれ貴な金属Ｍと卑な金属Nとの組成比に従った時間幅の電流が供給されている。
図２に示した例では矩形波を各陽極に印加していたが、可溶性陽極4および可溶性陽極5に供給する電流プロファイルは矩形波に限らず任意の曲線で表される波形に変更してもよい。また、供給する電流は必ずしも１方向のみに流れる必要はなく、一時的にマイナス方向に流れる場合があってもよい。また、本実施の形態においては、それぞれの可溶性陽極に供給する電流が時間的に重なることがないようにすることが基本であるが、若干の時間両方の電極へ同時に電流の供給が行われることを排除するものではない。この場合に、複数の電極に同時に電流が供給されている時間の合計が、一の電極にのみ電流を供給している時間の合計の１／１０以下とすることが望ましい。また、電流供給の切り換えは同期して行うことが基本であるが、若干の時間いずれの陽極に対しても電流が供給されることがないように制御してもよい。
【００１３】
図３は、本発明の第２の実施の形態の二元合金めっき装置の概略構成図である。図３において、図１に示した第１の実施の形態の装置と同等の部分には同一の参照記号が付せられているので、重複する説明は省略する。本実施の形態においては、陰極3と可溶性陽極4との間には電源ｂ１とスイッチｓ１が、また陰極3と可溶性陽極5との間には電源ｂ２とスイッチｓ２が接続されている。ここで、スイッチｓ１とｓ２とは相補的に動作する。従って、可溶性陽極4と可溶性陽極５に供給される電流のプロファイルは図２に示す通りである。
【００１４】
図４は、本発明の第３の実施の形態の二元合金めっき装置の概略構成図である。図４において、図１に示した第１の実施の形態の装置と同等の部分には同一の参照記号が付せられているので、重複する説明は省略する。本実施の形態においては、陰極3と可溶性陽極4および可溶性陽極５との間には電源ｂ１とスイッチｓ３が共通に接続されている。ここで、スイッチｓ３の可動接点は可溶性陽極4と可溶性陽極５とのいずれかに選択的に接続されるように構成されている。従って、可溶性陽極4と可溶性陽極５に供給される電流のプロファイルは図２に示す通りである。
【００１５】
図５は、本発明の第４の実施の形態の二元合金めっき装置の概略構成図である。図５において、図１に示した第１の実施の形態の装置と同等の部分には同一の参照記号が付せられているので、重複する説明は省略する。本実施の形態においては、陰極3と可溶性陽極4との間には電源ｂ１とスイッチｓ１が、また陰極3と可溶性陽極5との間には電源ｂ１とスイッチｓ２が接続されている。すなわち、電源ｂ１は、可溶性陽極4と可溶性陽極５の両方に共通に接続されている。ここで、スイッチｓ１とｓ２とは相補的に動作する。従って、可溶性陽極4と可溶性陽極５に供給される電流のプロファイルは図２に示す通りである。
図３〜図５に示される実施の形態では、陰極3−陽極４、５間の電流の供給は直流電源によって行っていたが、これを整流器に置き換えてもよい。この場合、必ずしも制御極付きの整流器を用いなくてもよい。
【００１６】
図６は、本発明の第５の実施の形態のめっき装置の概略構成図であって、本実施の形態は、三元合金のめっき装置に係る。ここで、三元合金は金属Ｍ、Ｒ、Ｎにより構成されており、この内Ｍが標準電極電位が最も貴な金属であり、Ｎが標準電極電位が最も卑な金属である。そして、ＲはＭより卑でＮより貴な金属である。めっき槽1内には、金属Ｍ、Ｒ、Ｎのイオンを含むめっき液2が満たされており、めっき液2の中には、被めっき材からなる陰極3、合金を構成する金属のうち標準電極電位が最も貴な金属Ｍの純物質からなる可溶性陽極4、合金を構成する金属のうち標準電極電位が最も卑な金属Ｎの純物質からなる可溶性陽極5、および、合金を構成する金属のうち標準電極電位がＭより卑でＮより貴の金属Ｒの純物質からなる可溶性陽極６が浸漬されている。陰極3と可溶性陽極4、陰極3と可溶性陽極5、および、陰極3と可溶性陽極６の間にはそれぞれ整流器a1、a2、a３が配置されている。
【００１７】
ここで、整流器a1、a2およびa３は、制御極付き整流器であって、それぞれの可溶性陽極4、５および６に対して任意の波形の電流を供給することが可能となっている。そして、それぞれの可溶性陽極に対し、目的とする合金の組成に対応した積算電流値で電流を供給するために、電流値および通電時間を任意に制御することが可能である。また、各整流器a1〜a３は、互いに同期を取りながら各可溶性陽極に電流を供給することができるものである。
【００１８】
図７は、図６に示した第５の実施の形態のめっき装置に対する電流供給の一例を示す電流プロファイルである。同図に示されるように、可溶性陽極4、可溶性陽極5および可溶性陽極６それぞれに電流が供給される時間が重複しないように整流器a1、a2、a３が制御されており、かつ、可溶性陽極4と可溶性陽極5と可溶性陽極６にはそれぞれ金属Ｍと金属Nと金属Ｒとの組成比に従った時間幅の電流が供給されている。
図７に示した例では矩形波を各陽極に印加していたが、可溶性陽極4ないし可溶性陽極６に供給する電流プロファイルは矩形波に限らず任意の曲線で表される波形に変更してもよい。また、供給する電流は必ずしも１方向のみに流れる必要はなく、一時的にマイナス方向に流れる場合があってもよい。また、本実施の形態においては、それぞれの可溶性陽極に供給する電流が時間的に重なることがないようにすることが基本であるが、若干の時間両方の電極へ同時に電流の供給が行われることを排除するものではない。この場合に、複数の電極に同時に電流が供給されている時間の合計が、一の電極にのみ電流を供給している時間の合計の１／１０以下とすることが望ましい。また、電流供給の切り換えは同期して行うことが基本であるが、若干の時間いずれの陽極に対しても電流が供給されることがないように制御してもよい。
【００１９】
図８は、本発明の合金めっき方法の他の一例を示す電流プロファイルである。この電流供給形態では、標準電極電位が卑な金属Nの可溶性陽極表面に標準電極電位が貴な金属Mが置換析出するのを抑えるため、標準電極電位が卑な金属Nからなる可溶性陽極5にはめっきのための電流供給を行っていない時にも微弱な電流を供給する。そして、可溶性陽極４への電流の供給が行われないときに可溶性陽極５へのめっきのための電流の供給が行われる。図８に示される電流プロファイルは、例えば図１に示されるめっき装置において、整流器ａ２と並列に微弱電流を流す直流電源を接続することによって実現が可能である。
【００２０】
図９は、本発明の第６の実施の形態の二元合金めっき装置の概略構成図である。本実施の形態のめっき装置は、図８に示される電流プロファイルを実現するための、上述した第１の実施の形態の変更例とは異なる構成の装置である。図９において、図１に示した第１の実施の形態の装置と同等の部分には同一の参照記号が付せられているので、重複する説明は省略する。本実施の形態においては、陰極３と可溶性陽極4との間には電源ｂ１とスイッチｓ１が接続されている。そして、陰極３と可溶性陽極5との間には、電源ｂ２とスイッチｓ２との直列回路と微弱電流を供給するための電源ｂ３とが並列に接続されている。ここで、スイッチｓ１とｓ２とは相補的に動作する。
【００２１】
図１０は、本発明の第７の実施の形態の二元合金めっき装置の概略構成図である。本実施の形態のめっき装置は、図８に示される電流プロファイルを実現するための別の構成の装置である。図１０において、図１に示した第１の実施の形態の装置と同等の部分には同一の参照記号が付せられているので、重複する説明は省略する。本実施の形態においては、陰極３と可溶性陽極４との間には電源ｂ１とスイッチｓ１が接続されている。そして、陰極３と可溶性陽極５との間には、電源ｂ２と、スイッチｓ２と抵抗Ｒとからなる並列回路と、の直列回路が接続されている。ここで、抵抗Ｒの回路は、可溶性陽極5に常時微弱電流を供給するためのものである。また、スイッチｓ１とスイッチｓ２とは相補的に動作する。
【００２２】
図１１は、本発明の第８の実施の形態の二元合金めっき装置の概略構成図である。本実施の形態のめっき装置は、図８に示される電流プロファイルを実現するための更に別の構成の装置である。図１１において、図１に示した第１の実施の形態の装置と同等の部分には同一の参照記号が付せられているので、重複する説明は省略する。本実施の形態においては、陰極３には、電源ｂ１の負極側が接続されている。そして、電源ｂ１の正極側と可溶性陽極４との間にはスイッチｓ１が接続されている。また、電源ｂ１の正極側と可溶性陽極5との間には、スイッチｓ２と抵抗Ｒとからなる並列回路が接続されている。ここで、抵抗Ｒの回路は、可溶性陽極5に常時微弱電流を供給するためのものである。また、スイッチｓ１とスイッチｓ２とは相補的に動作する。
図９〜図１１に示される実施の形態では、陰極3−陽極４、５間の電流の供給は直流電源によって行っていたが、これを整流器に置き換えてもよい。この場合、必ずしも制御極付きの整流器を用いなくてもよい。
【００２３】
図１２は、本発明の第９の実施の形態の二元合金めっき装置の概略構成図である。図１２において、図１に示した第１の実施の形態の装置と同等の部分には同一の参照記号が付せられているので、重複する説明は省略する。
被めっき物が半導体リードフレームのように表裏がありしかも比較的面積が広い場合、可溶性陽極4および可溶性陽極5が１個ずつの第１の実施の形態のめっき装置では、均一の合金組成を実現することが困難になる。本実施の形態は、これに対処したものであって、貴な金属用の可溶性陽極および卑な金属用の可溶性陽極を、それぞれ可溶性陽極４１〜４６および可溶性陽極5１〜５６の６個ずつの陽極に分割し、それらを交互に配置しかつ陰極３を中心としてこれを取り囲むように陽極群を配置さする。このように構成することにより、被めっき物の部位による合金めっきの品質のばらつきを抑えることができる。なお、本実施の形態において可溶性陽極の分割数や形状などは、被めっき物の形状等に応じて適宜変更できるものである。また、可溶性陽極の供給方式も適宜に変更できるものである。例えば、チタンケースにボール状の可溶性陽極を入れ、ケース側に整流器を接続することにより間接的に陽極に電流を供給するようにしてもよい。この点は、他の実施の形態についても同様である。
【００２４】
図１３は、本発明の第１０の実施の形態の二元合金めっき装置の概略構成図である。図１３において、図１２に示した第９の実施の形態の装置と同等の部分には同一の参照記号が付せられているので、重複する説明は省略する。
合金を構成するそれぞれの金属からなる陽極に交互に電流を印加する場合、電気が流れていない側（電気回路的に浮いている電極）には電流が流れている側から溶出した金属が析出してしまう場合がある（すなわち、陽極間で電流が流れてしまう）。連続的にこの現象が続くと、本来純物質からなるはずの陽極が２種の金属の合金と同じような状態となり、液中の金属濃度を安定に保つことができなくなる。この対策として、本実施の形態のめっき装置では、合金を構成するそれぞれの金属からなる可溶性陽極４１〜４６および可溶性陽極5１〜５６の間にそれぞれ絶縁壁７を配置し、陽極同士の間で電流が流れ別の金属が析出するのを防止する。
【００２５】
図１４は、本発明の第１１の実施の形態の二元合金めっき装置の概略構成図である。図１４において、図１３に示した第１０の実施の形態の装置と同等の部分には同一の参照記号が付せられているので、重複する説明は省略する。
図１４に示されるように、本実施の形態においては、陰極3と可溶性陽極4１〜４６との間には電源ｂ１とスイッチｓ１が、また陰極3と可溶性陽極5１〜５６との間には電源ｂ２とスイッチｓ２が接続されている。可溶性陽極を構成する２種の金属の標準電極電位差が大きい場合、標準電極電位が貴な金属側にはより高い電圧を印加することが望ましい。そこで、本実施の形態では、貴な金属の可溶性陽極4１〜４６に電流を供給する電源ｂ１の電源電圧の方が、卑な金属の可溶性陽極５１〜５６に電流を供給する電源ｂ２の電源電圧より高く設定されている。スイッチｓ１とｓ２とは相補的に動作させてもよい。また、両方のスイッチを閉成させておくこともできる。更には、一方のスイッチのみを開・閉動作させるようにしてもよい(他方のスイッチは連続閉成)。
スイッチｓ１を常時閉成させるように動作させる場合、貴な金属の可溶性陽極4１〜４６と卑な金属の可溶性陽極５１〜５６とを同一の配置構成とすると、所望の組成比の合金が得られない可能性がある。この点に対処には、可溶性陽極4１〜４６−陰極間の抵抗を可溶性陽極５１〜５６−陰極間のそれより高くして電流を調整するようにすればよい。具体的方策としては、下記の（ａ）、（ｂ）のいずれかあるいは両方の手段を講じることが考えられる。
（ａ）図１４に示されるように、可溶性陽極４１〜４６を囲むように絶縁壁を設ける。
（ｂ）可溶性陽極４１〜４６の形状や分割個数を可溶性陽極５１〜５６のそれとは異ならせる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の合金めっき装置の第１の実施の形態を示す構成図。
【図２】本発明の第１の実施の形態のめっき装置の一例の電流プロファイル。
【図３】本発明の合金めっき装置の第２の実施の形態を示す構成図。
【図４】本発明の合金めっき装置の第３の実施の形態を示す構成図。
【図５】本発明の合金めっき装置の第４の実施の形態を示す構成図。
【図６】本発明の合金めっき装置の第５の実施の形態を示す構成図。
【図７】本発明の第５の実施の形態のめっき装置の一例の電流プロファイル。
【図８】本発明のめっき方法の他の一例の電流プロファイル。
【図９】本発明の合金めっき装置の第６の実施の形態を示す構成図。
【図１０】本発明の合金めっき装置の第７の実施の形態を示す構成図。
【図１１】本発明の合金めっき装置の第８の実施の形態を示す構成図。
【図１２】本発明の合金めっき装置の第９の実施の形態を示す構成図。
【図１３】本発明の合金めっき装置の第１０の実施の形態を示す構成図。
【図１４】本発明の合金めっき装置の第１１の実施の形態を示す構成図。
【符号の説明】
【００２７】
１ めっき槽
２ めっき液
３ 被めっき物からなる陰極
４、４１〜４６ 標準電極電位が貴な金属Mからなる可溶性陽極
５、５１〜５６ 標準電極電位が卑な金属Nからなる可溶性陽極
６ 標準電極電位が中間的な金属Ｒからなる可溶性陽極
７ 絶縁壁
a１〜a３ 整流器
ｂ１〜ｂ３ 電源
ｓ１〜ｓ３ スイッチ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合金の電解めっき方法とそれを実施するための合金めっき装置に関し、特に、半導体装置用リードフレームの外装めっき、半導体ウェハ上へのバンプめっきやプリント配線板などのパターンめっき等における鉛フリーめっきに代表される合金めっきの方法とそれを実施するための電解めっき装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境保全への関心の高まりに伴い、電子部品の表面処理に従来使用されてきたＳｎ−Ｐｂはんだめっきは今後廃止される傾向にあり、これに代わって、Ｓｎ−Ｚｎ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ合金などの鉛フリーはんだめっきが主流となってきている。従来のＳｎ−Ｐｂ（はんだ）めっきである場合、所定の組成比に調合した合金自体を可溶性陽極として電解めっきを行う方法や、Ｓｎ、Ｐｂそれぞれの純物質からなる可溶性陽極を個別に使用し、それぞれの陽極に目的とする合金組成に対応した電流を流してめっきを行う方法が用いられてきた。Ｓｎ−Ｐｂ（はんだ）めっきの場合はＳｎ、Ｐｂの標準電極電位がほぼ等しいため、上記のいずれの方法を用いても合金めっきが可能である。
【０００３】
しかしながら、鉛フリーはんだめっきをはじめ殆どの合金において、合金を構成する金属それぞれの標準電極電位は異なっており、その結果、上記のような方法ではいずれの方法を用いても標準電極電位が卑な金属が優先的にめっき液中に溶解し、標準電極電位が貴な金属は殆ど溶出しないため、被めっき材に対して目的とする組成で合金を析出させることができないという問題が発生する。このため、従来、標準電極電位が卑である（標準電極電位が低い）金属のみを純金属にて供給し、標準電極電位が貴である金属は化合物の溶液として供給する方法がとられている（第１の従来例：例えば、特許文献１、２参照）。あるいは、標準電極電位が貴である（標準電極電位が高い）金属は電解槽において純金属の陽極にて供給し、標準電極電位が卑である金属は別に設けられた電解槽ないし溶解槽において純金属にて供給しそれぞれの槽にて生成された溶液を混合して作製されためっき液が用いられる（第２の従来例：例えば、特許文献３、４参照）。
【特許文献１】特開平１０−２８８０００号公報
【特許文献２】特開２００１−１４４２４０号公報
【特許文献３】特開２００３−５５７９８号公報
【特許文献４】特開２００３−１６０９００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
第１の従来例の方法では、可溶性陽極を使用していない標準電極電位が貴な金属のイオンは陽極の溶出により自動的に補給されることがないため、めっきにより金属イオンが消費されるとめっき液中の濃度が減少してしまう。このため、標準電極電位が貴な金属のイオンの薬液を用意しておき、めっき品質を一定に保つため、金属イオン濃度を監視して頻繁に標準電極電位が貴な金属のイオンを補給して溶液の濃度管理を行う必要があり、管理コストが増大してしまうという問題が発生する。
一方、第２の従来例の方法では、複数の電解槽を用意しておきそれらの間で薬液を循環させなければならず、多くのスペースを必要とするほか薬液循環システムの構築が必要になるなど装置の大規模化、複雑化を伴い、装置が高価なものになってしまう。
本発明の課題は、上述した従来技術の問題点を解決することであって、その目的は、鉛フリーはんだ等の合金めっきを、大規模で複雑な装置を必要とすることなく、かつ、管理コストの増大を招くことなく行い得るようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するため、本発明によれば、電解めっき法にて被めっき対象に合金をめっきする合金めっき方法であって、合金を構成する全ての金属元素を個別の可溶性固体陽極として同一のめっき槽内に配置し、それぞれの可溶性固体陽極に間欠的に電流を供給することを特徴とする合金めっき方法、が提供される。
【０００６】
また、上記の目的を達成するため、本発明によれば、電解めっき法にて被めっき対象に合金をめっきする合金めっき方法であって、合金を構成する全ての金属元素を個別の可溶性固体陽極として同一のめっき槽内に配置し、標準電極電位の高い金属元素の可溶性固体陽極には相対的に高い電圧を印加し標準電極電位の低い金属元素の可溶性固体陽極には相対的に低い電圧を印加することを特徴とする合金めっき方法、が提供される。
【０００７】
また、上記の目的を達成するため、本発明によれば、電解めっき法にて被めっき対象に合金をめっきする合金めっき装置であって、合金を構成する全ての金属元素を個別の可溶性固体陽極として同一のめっき槽内に配置し、それぞれの可溶性固体陽極に間欠的に電流を供給することができる電源装置を具備したことを特徴とする合金めっき装置、が提供される。
【０００８】
また、上記の目的を達成するため、本発明によれば、電解めっき法にて被めっき対象に合金をめっきする合金めっき装置であって、合金を構成する各金属元素よりそれぞれ構成された可溶性固体陽極が同一のめっき槽内に配置され、標準電極電位の高い金属元素の可溶性固体陽極には相対的に高い電圧の電源が接続され標準電極電位の低い金属元素の可溶性固体陽極には相対的に低い電圧の電源が接続されていることを特徴とする合金めっき装置、が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明による合金めっき方法は、各可溶性陽極に時間分離して独立に電流を供給するものであるので、あるいは各可溶性陽極にそれぞれの標準電極電位に応じた電圧印加するものであるので、電解槽（めっき槽）は１個のみで済ますことが可能になり、めっき装置を大幅に小型化、簡素化することが可能になる。また、本発明によれば、標準電極電位が貴な金属も化合物の溶液として供給する必要がなくなり、めっき液の管理が飛躍的に容易になる。よって、本発明によれば、容易にかつ低コストにて合金めっきを行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態のめっき装置の概略構成図であって、本実施の形態は、二元合金のめっき装置に係るものである。説明に先立ち、目的とする合金を構成する金属をM、Nとし、構成金属Mの方が、構成金属Nよりも標準電極電位が貴であるものとする。
めっき槽1内には、目的とするめっき合金に対応しためっき液2が満たされており、めっき液2の中には、被めっき材からなる陰極3、合金を構成する金属のうち標準電極電位が貴な方の金属Ｍの純物質からなる可溶性陽極4、および、合金を構成する金属のうち標準電極電位が卑な方の金属Ｎの純物質からなる可溶性陽極5が浸漬されている。陰極3と可溶性陽極4、陰極3と可溶性陽極5の間にはそれぞれ独立して整流器a1、a2が配置されている。
【００１１】
ここで、整流器a1、a2は、制御極付き整流器であって、それぞれの可溶性陽極4、5に対して任意の波形の電流を供給することが可能となっている。そして、それぞれの可溶性陽極に対し、目的とする合金の組成に対応した積算電流値で電流を供給するために、電流値および通電時間を任意に制御することが可能である。また、整流器a1、a2は、互いに同期を取りながら各可溶性陽極に電流を供給することができるものである。
上記のめっき装置を用いて、合金めっきを行う場合にそれぞれの可溶性陽極に供給する電流が同時に重なることがないよう制御することにより、同時に複数の可溶性陽極に電流が供給されることを防止することができる。このように、各可溶性陽極に独立して電流を供給することにより、標準電極電位が貴な金属と、標準電極電位が卑な金属を任意の割合でめっき液中に溶出させることが可能となる。
本実施の形態により、合金を構成する金属材料M、Nそれぞれの供給を全て可溶性陽極にて行うことが可能となる。合金めっき皮膜生成に消費された金属イオンは可溶性陽極の溶出により補われ、化合物の溶液として補給せずともめっき液中の金属イオン濃度はほぼ一定に保たれるため、めっき液管理は格段に容易になる。また、本発明によれば、一つのめっき槽1内において、両方の金属イオンを供給することができるため、めっき装置を極めて簡素に構成することができる。よって、本発明によれば、合金めっきに係る装置コストおよびランニングコストを大幅に削減することができる。
【００１２】
図２は、図１に示した第１の実施の形態のめっき装置に対する電流供給の一例を示す電流プロファイルである。同図に示されるように、可溶性陽極4および可溶性陽極5それぞれに電流が供給される時間が重複しないように整流器a1、a2が制御されており、かつ、可溶性陽極4と可溶性陽極5にはそれぞれ貴な金属Ｍと卑な金属Nとの組成比に従った時間幅の電流が供給されている。
図２に示した例では矩形波を各陽極に印加していたが、可溶性陽極4および可溶性陽極5に供給する電流プロファイルは矩形波に限らず任意の曲線で表される波形に変更してもよい。また、供給する電流は必ずしも１方向のみに流れる必要はなく、一時的にマイナス方向に流れる場合があってもよい。また、本実施の形態においては、それぞれの可溶性陽極に供給する電流が時間的に重なることがないようにすることが基本であるが、若干の時間両方の電極へ同時に電流の供給が行われることを排除するものではない。この場合に、複数の電極に同時に電流が供給されている時間の合計が、一の電極にのみ電流を供給している時間の合計の１／１０以下とすることが望ましい。また、電流供給の切り換えは同期して行うことが基本であるが、若干の時間いずれの陽極に対しても電流が供給されることがないように制御してもよい。
【００１３】
図３は、本発明の第２の実施の形態の二元合金めっき装置の概略構成図である。図３において、図１に示した第１の実施の形態の装置と同等の部分には同一の参照記号が付せられているので、重複する説明は省略する。本実施の形態においては、陰極3と可溶性陽極4との間には電源ｂ１とスイッチｓ１が、また陰極3と可溶性陽極5との間には電源ｂ２とスイッチｓ２が接続されている。ここで、スイッチｓ１とｓ２とは相補的に動作する。従って、可溶性陽極4と可溶性陽極５に供給される電流のプロファイルは図２に示す通りである。
【００１４】
図４は、本発明の第３の実施の形態の二元合金めっき装置の概略構成図である。図４において、図１に示した第１の実施の形態の装置と同等の部分には同一の参照記号が付せられているので、重複する説明は省略する。本実施の形態においては、陰極3と可溶性陽極4および可溶性陽極５との間には電源ｂ１とスイッチｓ３が共通に接続されている。ここで、スイッチｓ３の可動接点は可溶性陽極4と可溶性陽極５とのいずれかに選択的に接続されるように構成されている。従って、可溶性陽極4と可溶性陽極５に供給される電流のプロファイルは図２に示す通りである。
【００１５】
図５は、本発明の第４の実施の形態の二元合金めっき装置の概略構成図である。図５において、図１に示した第１の実施の形態の装置と同等の部分には同一の参照記号が付せられているので、重複する説明は省略する。本実施の形態においては、陰極3と可溶性陽極4との間には電源ｂ１とスイッチｓ１が、また陰極3と可溶性陽極5との間には電源ｂ１とスイッチｓ２が接続されている。すなわち、電源ｂ１は、可溶性陽極4と可溶性陽極５の両方に共通に接続されている。ここで、スイッチｓ１とｓ２とは相補的に動作する。従って、可溶性陽極4と可溶性陽極５に供給される電流のプロファイルは図２に示す通りである。
図３〜図５に示される実施の形態では、陰極3−陽極４、５間の電流の供給は直流電源によって行っていたが、これを整流器に置き換えてもよい。この場合、必ずしも制御極付きの整流器を用いなくてもよい。
【００１６】
図６は、本発明の第５の実施の形態のめっき装置の概略構成図であって、本実施の形態は、三元合金のめっき装置に係る。ここで、三元合金は金属Ｍ、Ｒ、Ｎにより構成されており、この内Ｍが標準電極電位が最も貴な金属であり、Ｎが標準電極電位が最も卑な金属である。そして、ＲはＭより卑でＮより貴な金属である。めっき槽1内には、金属Ｍ、Ｒ、Ｎのイオンを含むめっき液2が満たされており、めっき液2の中には、被めっき材からなる陰極3、合金を構成する金属のうち標準電極電位が最も貴な金属Ｍの純物質からなる可溶性陽極4、合金を構成する金属のうち標準電極電位が最も卑な金属Ｎの純物質からなる可溶性陽極5、および、合金を構成する金属のうち標準電極電位がＭより卑でＮより貴の金属Ｒの純物質からなる可溶性陽極６が浸漬されている。陰極3と可溶性陽極4、陰極3と可溶性陽極5、および、陰極3と可溶性陽極６の間にはそれぞれ整流器a1、a2、a３が配置されている。
【００１７】
ここで、整流器a1、a2およびa３は、制御極付き整流器であって、それぞれの可溶性陽極4、５および６に対して任意の波形の電流を供給することが可能となっている。そして、それぞれの可溶性陽極に対し、目的とする合金の組成に対応した積算電流値で電流を供給するために、電流値および通電時間を任意に制御することが可能である。また、各整流器a1〜a３は、互いに同期を取りながら各可溶性陽極に電流を供給することができるものである。
【００１８】
図７は、図６に示した第５の実施の形態のめっき装置に対する電流供給の一例を示す電流プロファイルである。同図に示されるように、可溶性陽極4、可溶性陽極5および可溶性陽極６それぞれに電流が供給される時間が重複しないように整流器a1、a2、a３が制御されており、かつ、可溶性陽極4と可溶性陽極5と可溶性陽極６にはそれぞれ金属Ｍと金属Nと金属Ｒとの組成比に従った時間幅の電流が供給されている。
図７に示した例では矩形波を各陽極に印加していたが、可溶性陽極4ないし可溶性陽極６に供給する電流プロファイルは矩形波に限らず任意の曲線で表される波形に変更してもよい。また、供給する電流は必ずしも１方向のみに流れる必要はなく、一時的にマイナス方向に流れる場合があってもよい。また、本実施の形態においては、それぞれの可溶性陽極に供給する電流が時間的に重なることがないようにすることが基本であるが、若干の時間両方の電極へ同時に電流の供給が行われることを排除するものではない。この場合に、複数の電極に同時に電流が供給されている時間の合計が、一の電極にのみ電流を供給している時間の合計の１／１０以下とすることが望ましい。また、電流供給の切り換えは同期して行うことが基本であるが、若干の時間いずれの陽極に対しても電流が供給されることがないように制御してもよい。
【００１９】
図８は、本発明の合金めっき方法の他の一例を示す電流プロファイルである。この電流供給形態では、標準電極電位が卑な金属Nの可溶性陽極表面に標準電極電位が貴な金属Mが置換析出するのを抑えるため、標準電極電位が卑な金属Nからなる可溶性陽極5にはめっきのための電流供給を行っていない時にも微弱な電流を供給する。そして、可溶性陽極４への電流の供給が行われないときに可溶性陽極５へのめっきのための電流の供給が行われる。図８に示される電流プロファイルは、例えば図１に示されるめっき装置において、整流器ａ２と並列に微弱電流を流す直流電源を接続することによって実現が可能である。
【００２０】
図９は、本発明の第６の実施の形態の二元合金めっき装置の概略構成図である。本実施の形態のめっき装置は、図８に示される電流プロファイルを実現するための、上述した第１の実施の形態の変更例とは異なる構成の装置である。図９において、図１に示した第１の実施の形態の装置と同等の部分には同一の参照記号が付せられているので、重複する説明は省略する。本実施の形態においては、陰極３と可溶性陽極4との間には電源ｂ１とスイッチｓ１が接続されている。そして、陰極３と可溶性陽極5との間には、電源ｂ２とスイッチｓ２との直列回路と微弱電流を供給するための電源ｂ３とが並列に接続されている。ここで、スイッチｓ１とｓ２とは相補的に動作する。
【００２１】
図１０は、本発明の第７の実施の形態の二元合金めっき装置の概略構成図である。本実施の形態のめっき装置は、図８に示される電流プロファイルを実現するための別の構成の装置である。図１０において、図１に示した第１の実施の形態の装置と同等の部分には同一の参照記号が付せられているので、重複する説明は省略する。本実施の形態においては、陰極３と可溶性陽極４との間には電源ｂ１とスイッチｓ１が接続されている。そして、陰極３と可溶性陽極５との間には、電源ｂ２と、スイッチｓ２と抵抗Ｒとからなる並列回路と、の直列回路が接続されている。ここで、抵抗Ｒの回路は、可溶性陽極5に常時微弱電流を供給するためのものである。また、スイッチｓ１とスイッチｓ２とは相補的に動作する。
【００２２】
図１１は、本発明の第８の実施の形態の二元合金めっき装置の概略構成図である。本実施の形態のめっき装置は、図８に示される電流プロファイルを実現するための更に別の構成の装置である。図１１において、図１に示した第１の実施の形態の装置と同等の部分には同一の参照記号が付せられているので、重複する説明は省略する。本実施の形態においては、陰極３には、電源ｂ１の負極側が接続されている。そして、電源ｂ１の正極側と可溶性陽極４との間にはスイッチｓ１が接続されている。また、電源ｂ１の正極側と可溶性陽極5との間には、スイッチｓ２と抵抗Ｒとからなる並列回路が接続されている。ここで、抵抗Ｒの回路は、可溶性陽極5に常時微弱電流を供給するためのものである。また、スイッチｓ１とスイッチｓ２とは相補的に動作する。
図９〜図１１に示される実施の形態では、陰極3−陽極４、５間の電流の供給は直流電源によって行っていたが、これを整流器に置き換えてもよい。この場合、必ずしも制御極付きの整流器を用いなくてもよい。
【００２３】
図１２は、本発明の第９の実施の形態の二元合金めっき装置の概略構成図である。図１２において、図１に示した第１の実施の形態の装置と同等の部分には同一の参照記号が付せられているので、重複する説明は省略する。
被めっき物が半導体リードフレームのように表裏がありしかも比較的面積が広い場合、可溶性陽極4および可溶性陽極5が１個ずつの第１の実施の形態のめっき装置では、均一の合金組成を実現することが困難になる。本実施の形態は、これに対処したものであって、貴な金属用の可溶性陽極および卑な金属用の可溶性陽極を、それぞれ可溶性陽極４１〜４６および可溶性陽極5１〜５６の６個ずつの陽極に分割し、それらを交互に配置しかつ陰極３を中心としてこれを取り囲むように陽極群を配置さする。このように構成することにより、被めっき物の部位による合金めっきの品質のばらつきを抑えることができる。なお、本実施の形態において可溶性陽極の分割数や形状などは、被めっき物の形状等に応じて適宜変更できるものである。また、可溶性陽極の供給方式も適宜に変更できるものである。例えば、チタンケースにボール状の可溶性陽極を入れ、ケース側に整流器を接続することにより間接的に陽極に電流を供給するようにしてもよい。この点は、他の実施の形態についても同様である。
【００２４】
図１３は、本発明の第１０の実施の形態の二元合金めっき装置の概略構成図である。図１３において、図１２に示した第９の実施の形態の装置と同等の部分には同一の参照記号が付せられているので、重複する説明は省略する。
合金を構成するそれぞれの金属からなる陽極に交互に電流を印加する場合、電気が流れていない側（電気回路的に浮いている電極）には電流が流れている側から溶出した金属が析出してしまう場合がある（すなわち、陽極間で電流が流れてしまう）。連続的にこの現象が続くと、本来純物質からなるはずの陽極が２種の金属の合金と同じような状態となり、液中の金属濃度を安定に保つことができなくなる。この対策として、本実施の形態のめっき装置では、合金を構成するそれぞれの金属からなる可溶性陽極４１〜４６および可溶性陽極5１〜５６の間にそれぞれ絶縁壁７を配置し、陽極同士の間で電流が流れ別の金属が析出するのを防止する。
【００２５】
図１４は、本発明の第１１の実施の形態の二元合金めっき装置の概略構成図である。図１４において、図１３に示した第１０の実施の形態の装置と同等の部分には同一の参照記号が付せられているので、重複する説明は省略する。
図１４に示されるように、本実施の形態においては、陰極3と可溶性陽極4１〜４６との間には電源ｂ１とスイッチｓ１が、また陰極3と可溶性陽極5１〜５６との間には電源ｂ２とスイッチｓ２が接続されている。可溶性陽極を構成する２種の金属の標準電極電位差が大きい場合、標準電極電位が貴な金属側にはより高い電圧を印加することが望ましい。そこで、本実施の形態では、貴な金属の可溶性陽極4１〜４６に電流を供給する電源ｂ１の電源電圧の方が、卑な金属の可溶性陽極５１〜５６に電流を供給する電源ｂ２の電源電圧より高く設定されている。スイッチｓ１とｓ２とは相補的に動作させてもよい。また、両方のスイッチを閉成させておくこともできる。更には、一方のスイッチのみを開・閉動作させるようにしてもよい(他方のスイッチは連続閉成)。
スイッチｓ１を常時閉成させるように動作させる場合、貴な金属の可溶性陽極4１〜４６と卑な金属の可溶性陽極５１〜５６とを同一の配置構成とすると、所望の組成比の合金が得られない可能性がある。この点に対処には、可溶性陽極4１〜４６−陰極間の抵抗を可溶性陽極５１〜５６−陰極間のそれより高くして電流を調整するようにすればよい。具体的方策としては、下記の（ａ）、（ｂ）のいずれかあるいは両方の手段を講じることが考えられる。
（ａ）図１４に示されるように、可溶性陽極４１〜４６を囲むように絶縁壁を設ける。
（ｂ）可溶性陽極４１〜４６の形状や分割個数を可溶性陽極５１〜５６のそれとは異ならせる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の合金めっき装置の第１の実施の形態を示す構成図。
【図２】本発明の第１の実施の形態のめっき装置の一例の電流プロファイル。
【図３】本発明の合金めっき装置の第２の実施の形態を示す構成図。
【図４】本発明の合金めっき装置の第３の実施の形態を示す構成図。
【図５】本発明の合金めっき装置の第４の実施の形態を示す構成図。
【図６】本発明の合金めっき装置の第５の実施の形態を示す構成図。
【図７】本発明の第５の実施の形態のめっき装置の一例の電流プロファイル。
【図８】本発明のめっき方法の他の一例の電流プロファイル。
【図９】本発明の合金めっき装置の第６の実施の形態を示す構成図。
【図１０】本発明の合金めっき装置の第７の実施の形態を示す構成図。
【図１１】本発明の合金めっき装置の第８の実施の形態を示す構成図。
【図１２】本発明の合金めっき装置の第９の実施の形態を示す構成図。
【図１３】本発明の合金めっき装置の第１０の実施の形態を示す構成図。
【図１４】本発明の合金めっき装置の第１１の実施の形態を示す構成図。
【符号の説明】
【００２７】
１ めっき槽
２ めっき液
３ 被めっき物からなる陰極
４、４１〜４６ 標準電極電位が貴な金属Mからなる可溶性陽極
５、５１〜５６ 標準電極電位が卑な金属Nからなる可溶性陽極
６ 標準電極電位が中間的な金属Ｒからなる可溶性陽極
７ 絶縁壁
a１〜a３ 整流器
ｂ１〜ｂ３ 電源
ｓ１〜ｓ３ スイッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解めっき法にて被めっき対象に合金をめっきする合金めっき方法であって、合金を構成する全ての金属元素を個別の可溶性固体陽極として同一のめっき槽内に配置し、それぞれの可溶性固体陽極に間欠的に電流を供給することを特徴とする合金めっき方法。
【請求項２】
複数の可溶性固体陽極に同時に間欠的電流が供給されている時間の和は、一つの可溶性固体陽極にのみ間欠的電流が供給されている時間の和の１／１０以下であることを特徴とする請求項１に記載の合金めっき方法。
【請求項３】
一つの可溶性固体陽極には、常時微弱電流が流されており、この微弱電流に重畳されて間欠的電流が供給されることを特徴とする請求項１または２に記載の合金めっき方法。
【請求項４】
標準電極電位の高い金属元素の可溶性固体陽極には相対的に高い電圧を印加し標準電極電位の低い金属元素の可溶性固体陽極には相対的に低い電圧を印加することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の合金めっき方法。
【請求項５】
電解めっき法にて被めっき対象に合金をめっきする合金めっき方法であって、合金を構成する全ての金属元素を個別の可溶性固体陽極として同一のめっき槽内に配置し、標準電極電位の高い金属元素の可溶性固体陽極には相対的に高い電圧を印加し標準電極電位の低い金属元素の可溶性固体陽極には相対的に低い電圧を印加することを特徴とする合金めっき方法。
【請求項６】
めっきされる合金が鉛フリー半田であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の合金めっき方法。
【請求項７】
めっきされる合金がＳｎ−Ｂｉ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕの中のいずれかであることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の合金めっき方法。
【請求項８】
電解めっき法にて被めっき対象に合金をめっきする合金めっき装置であって、合金を構成する全ての金属元素を個別の可溶性固体陽極として同一のめっき槽内に配置し、それぞれの可溶性固体陽極に間欠的に電流を供給することができる電源装置を具備したことを特徴とする合金めっき装置。
【請求項９】
前記電源装置が、陰極と各可溶性固体陽極との間に接続された制御極付整流器により、または、整流器とその整流器の接続を各可溶性固体陽極に切り換えるスイッチにより構成されていることを特徴とする請求項８に記載の合金めっき装置。
【請求項１０】
前記電源装置が、各可溶性固体陽極毎に設けられた直流電源、または、全可溶性固体陽極に共通に設けられた直流電源と、その直流電源の各可溶性固体陽極への接続を制御するスイッチを備えていることを特徴とする請求項８に記載の合金めっき装置。
【請求項１１】
一つの可溶性固体陽極には、常時微弱電流を流す電源が備えられていることを特徴とする請求項８から１０のいずれかに記載の合金めっき方法。
【請求項１２】
各可溶性固体陽極間には、可溶性固体陽極相互間に流れる電流を抑制する絶縁壁が配置されていることを特徴とする請求項８から１１のいずれかに記載の合金めっき装置。
【請求項１３】
電解めっき法にて被めっき対象に合金をめっきする合金めっき装置であって、合金を構成する各金属元素よりそれぞれ構成された可溶性固体陽極が同一のめっき槽内に配置され、標準電極電位の高い金属元素の可溶性固体陽極には相対的に高い電圧の電源が接続され標準電極電位の低い金属元素の可溶性固体陽極には相対的に低い電圧の電源が接続されていることを特徴とする合金めっき装置。
【請求項１４】
各可溶性固体陽極の形状および大きさ並びに各可溶性固体陽極と陰極との間に配置される絶縁壁の形状を調整することにより各可溶性固体陽極に流れる電流が調整されることを特徴とする請求項１３に記載の合金めっき装置。
【請求項１５】
各可溶性固体陽極が複数に分割されていることを特徴とする請求項８から１４のいずれかに記載の合金めっき装置。
【請求項１６】
陰極を囲むように複数に分割された可溶性固体陽極が配置されていることを特徴とする請求項８から１５のいずれかに記載の合金めっき装置。
【請求項１】
電解めっき法にて被めっき対象に合金をめっきする合金めっき方法であって、合金を構成する全ての金属元素を個別の可溶性固体陽極として同一のめっき槽内に配置し、それぞれの可溶性固体陽極に間欠的に電流を供給することを特徴とする合金めっき方法。
【請求項２】
複数の可溶性固体陽極に同時に間欠的電流が供給されている時間の和は、一つの可溶性固体陽極にのみ間欠的電流が供給されている時間の和の１／１０以下であることを特徴とする請求項１に記載の合金めっき方法。
【請求項３】
一つの可溶性固体陽極には、常時微弱電流が流されており、この微弱電流に重畳されて間欠的電流が供給されることを特徴とする請求項１または２に記載の合金めっき方法。
【請求項４】
標準電極電位の高い金属元素の可溶性固体陽極には相対的に高い電圧を印加し標準電極電位の低い金属元素の可溶性固体陽極には相対的に低い電圧を印加することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の合金めっき方法。
【請求項５】
電解めっき法にて被めっき対象に合金をめっきする合金めっき方法であって、合金を構成する全ての金属元素を個別の可溶性固体陽極として同一のめっき槽内に配置し、標準電極電位の高い金属元素の可溶性固体陽極には相対的に高い電圧を印加し標準電極電位の低い金属元素の可溶性固体陽極には相対的に低い電圧を印加することを特徴とする合金めっき方法。
【請求項６】
めっきされる合金が鉛フリー半田であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の合金めっき方法。
【請求項７】
めっきされる合金がＳｎ−Ｂｉ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕの中のいずれかであることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の合金めっき方法。
【請求項８】
電解めっき法にて被めっき対象に合金をめっきする合金めっき装置であって、合金を構成する全ての金属元素を個別の可溶性固体陽極として同一のめっき槽内に配置し、それぞれの可溶性固体陽極に間欠的に電流を供給することができる電源装置を具備したことを特徴とする合金めっき装置。
【請求項９】
前記電源装置が、陰極と各可溶性固体陽極との間に接続された制御極付整流器により、または、整流器とその整流器の接続を各可溶性固体陽極に切り換えるスイッチにより構成されていることを特徴とする請求項８に記載の合金めっき装置。
【請求項１０】
前記電源装置が、各可溶性固体陽極毎に設けられた直流電源、または、全可溶性固体陽極に共通に設けられた直流電源と、その直流電源の各可溶性固体陽極への接続を制御するスイッチを備えていることを特徴とする請求項８に記載の合金めっき装置。
【請求項１１】
一つの可溶性固体陽極には、常時微弱電流を流す電源が備えられていることを特徴とする請求項８から１０のいずれかに記載の合金めっき方法。
【請求項１２】
各可溶性固体陽極間には、可溶性固体陽極相互間に流れる電流を抑制する絶縁壁が配置されていることを特徴とする請求項８から１１のいずれかに記載の合金めっき装置。
【請求項１３】
電解めっき法にて被めっき対象に合金をめっきする合金めっき装置であって、合金を構成する各金属元素よりそれぞれ構成された可溶性固体陽極が同一のめっき槽内に配置され、標準電極電位の高い金属元素の可溶性固体陽極には相対的に高い電圧の電源が接続され標準電極電位の低い金属元素の可溶性固体陽極には相対的に低い電圧の電源が接続されていることを特徴とする合金めっき装置。
【請求項１４】
各可溶性固体陽極の形状および大きさ並びに各可溶性固体陽極と陰極との間に配置される絶縁壁の形状を調整することにより各可溶性固体陽極に流れる電流が調整されることを特徴とする請求項１３に記載の合金めっき装置。
【請求項１５】
各可溶性固体陽極が複数に分割されていることを特徴とする請求項８から１４のいずれかに記載の合金めっき装置。
【請求項１６】
陰極を囲むように複数に分割された可溶性固体陽極が配置されていることを特徴とする請求項８から１５のいずれかに記載の合金めっき装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００６−２５７４９２（Ｐ２００６−２５７４９２Ａ）
【公開日】平成１８年９月２８日（２００６．９．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−７６３５６（Ｐ２００５−７６３５６）
【出願日】平成１７年３月１７日（２００５．３．１７）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月２８日（２００６．９．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月１７日（２００５．３．１７）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
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