JPS625236B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は非浸漬型ジエツトを用いて選択的電気
メツキを行なう方法、更に具体的には該方法のた
めのマスキング技術の改良に係る。

〔従来技術〕

非浸漬型ジエツトを用いる電気メツキの原理及
びそれに付随する選択的メツキの可能性及び高速
性等の利点は例えばJournal of the
Electrochemical Society、Vol.129、No.11、
November 1982の第2424頁〜第2432頁に示され
るR.C.Alkire等の“High−Speed Selective
Electroplating with Single Circular Jets”と題
する論文に示されている。

公知の装置に於いては、電気メツキ溶液のジエ
ツトがノズルから放出されて、メツキすべき加工
片の所定領域に指向される。ジエツトは非浸漬状
態で放出される。即ちジエツトはノズルから放出
される場合、電気メツキ溶液よりもずつと粘性が
低い例えば空気の様な媒体を通過する。その様な
ジエツトは、メツキ液と同じ周囲の媒体内にジエ
ツトが噴出される他のジエツト装置（浸漬型ジエ
ツト装置と称せられる）と区別するためにフリ
ー・ジエツト装置もしくは非浸漬型装置と称せら
れる。フリー・ジエツト装置は装置のアノード
（ノズルの上流部に配置される）及び外部の加工
片（装置のカソードとなる）の間に電流路を形成
する。結果として、選択的なモードで且つ高い速
度で加工片の衝撃領域及びそのまわりの隣接領域
に於いて電着が行なわれる。

上記文献に開示される様に、通常の技術に於い
ては、加工片に対してマスクを用いる事なくその
メツキを実施すべき領域に直接ジエツトが指向さ
れる。一方、マスクが用いられる場合には、固体
マスクが用いられた。しかしながら、これらの例
に於いては夫々のケースに付随する問題、不利
点、有害な効果が存在する。

例えば、マスクを用いない場合、衝撃ジエツト
からの電気メツキ溶液の流出もしくは跳ね返りか
ら生じる外部からの電気メツキ溶液によつて、メ
ツキすべきでない加工片の部分にメツキ材料が電
着される。結果として、従来技術に於いては所望
の領域のみならず、所望されない他の領域にも材
料がメツキされた。所望されない領域へのメツキ
を以下に於いてバツクグランド・メツキと称す
る。このバツクグランド・メツキは、例えば選択
的にメツキされた高精度の電気的素子あるいは装
飾品の製造に於ける加工品の所望のメツキされた
領域の機能もしくは審美性に関して有害である。
更に、マスクを用いない場合、所望されない領域
がメツキされる結果、メツキ材の付随的浪費を伴
なう。この無駄によつて、用いられる材料が金の
様な貴金属である場合は特に顕著に、プロセス及
び製品がコスト高となる。不所望の領域からメツ
キされた材料を回収する事が望ましく、実用的で
ある場合に於いても、プロセスは複雑となつてや
はりコスト高となる。

同様に、固体マスクを用いる場合、マスクの形
成、塗布、除去によつてコスト高となり、プロセ
スが複雑となる。更に、固体マスクは、マスクす
べき加工片の部分がプロセス的に手が屈かない即
ち接近し難い場合には、塗布、除去のプロセスが
かならずしも容易ではない。

〔目的及び発明の概要〕

本発明の目的は非浸漬型のジエツトを用いて選
択的に電気メツキするための改良された方法を提
供する事にある。

本発明の他の目的は実施が容易、簡単且つ経済
的な上記のタイプの選択的電気メツキ法を提供す
る事にある。

本発明の更に他の目的は固体マスクを用いない
マスク技法を用いる前記のタイプの選択的電気メ
ツキ法を提供する事にある。

本発明の他の目的はダイナミツク・マスキング
技法を用いる前記のタイプの選択的電気メツキ法
を提供する事にある。

本発明の他の目的はマスキング技法が複数の機
能を与える、即ちリンス、回収ないしリサイクル
の如き機能の少くとも１つとマスク機能とを組合
わせる機能を有する前記のタイプの選択的電気メ
ツキ法を提供する事にある。

本発明の一局面に於いて、加工片の選択された
領域に対してメツキ液の非浸漬型ジエツトを衝撃
させ、同時に加工片の選択された領域に隣接する
部分を電気メツキ液に対してマスクするため該部
分に所定の流体の低導電率の層を設ける事によつ
て、上記領域を電気メツキすることによつて加工
片を選択的にメツキするための方法が提供され
る。

本発明の他の局面に於いて、上記の低導電率の
層が衝撃ジエツトが指向されない場合には選択さ
れた領域の上にも隣接して存在し、ジエツトが指
向される時に選択された領域を衝撃して、その電
気メツキを行なうためにその領域を露出させる様
に上記層をジエツトが貫通する様な技法が提供さ
れる。

本発明の更に他の技法に於いては、前記の低導
電率の層が加工片の選択された領域に隣接する部
分に於いて連続的に流れ、及びもしくは層の流動
状態が液体によつて与えられ、及びもしくは上記
層が脱イオン水である様な方法が提供される。

〔実施例〕

第１図及び第２図に於いて、本発明の方法を実
施するための選択的メツキ装置を示す。第１図及
び第２図の装置に関連して示す本発明の実施例に
於いては、第１図ないし第７図の加工片Ｗは、複
数の矩形の平坦部材Ｍ、上方及び下方の平行な縁
部キヤリヤ条片S1及びS2並びに相互接続リンク
部Ｌよりなる一体的な導電材として例示されてい
る。加工片Ｗ及びその成分Ｍ、S1、S2及びＬは
公知の技法によつてロール状の平坦なリボン状の
材料から予じめ打ち抜かれる事によつて形成され
る。

第１図、第２図の装置は非浸漬タイプの電気メ
ツキ・ジエツト装置即ち所定の形状の放出開口２
を有する電気メツキ・ジエツト・ノズル１を備え
ている。開口２は円筒型のジエツトを放出するタ
イプの円形の開口である事が好ましい。中空ノズ
ルの上流部分には電気メツキのアノードであるら
線状の電極が配置される。第２図に示す様にノズ
ル１には電解質の様な電気メツキ液Ｅの供給部５
に対して管４の様な手段が接続されており、供給
部５は電解質供給タンク６及び適当なポンプ７、
弁８からなつている。

ノズル１は電気メツキ・プロセス・セルの前壁
部９に設けられ明確に図示する為に、第２図に於
いては前壁部９及び平行な背後の後壁部１０のみ
を示す。ノズル１は壁部９を通してセル内へ突出
し、その中心軸１１が加工片Ｗの面に対して所定
の角度Ａ１をなす様に設けられる。角度A1は第
１図、第２図に示す様に加工片Ｗの面に垂直な90
゜の角度であるのが好ましい。更に、中心軸１１
は矢印１２で示される方向（以下単に方向１２と
いう）に部材Ｍが運ばれる際に部材Ｍの中心Ｃに
よつて画成される軌跡と交差する様に整列され
る。

加工片Ｗは、公知の技法に従つて条片S1、S2
のインデツクス穴１３及び非導電性のピン等の図
示しない適当な外部インデツクス移動手段との共
働作用によつてセルの図示しない側壁内の適当な
空間内を通つて方向１２へ移送される。管４、こ
れに対する接続手段及び供給部５はセルの外部に
設けられる。図示しない外部の調節可能な電気メ
ツキ用電源の正端子１５及びアノード３の間の電
気的接続部１４も同様である。同様にして、他方
の電気メツキ電極即ちカソード（加工片Ｗ）は外
部の電気結線１６によつて上記電源の負端子１７
へ接続される。明瞭に示すために、結線１６は第
１図、第２図では破線で示すが、電気メツキ・セ
ルの外部に設けた条片S1、S2の一方もしくは両
方に接触する図示しない少くとも１個のブラシも
しくはローラであつてもよい。

更に、第１図、第２図の装置に於いては、放出
開口１９を有するノズル１８を含む電気メツキ・
マスキング手段が設けられている。ノズル１８は
管２０を介して所定の流体状の低導電率流体Ｆの
外部供給部２１へ接続されている。一実施例に於
いては、流体Ｆは脱イオン水であつて流動状態に
あるものである。供給部２１は流体Ｆのための供
給タンク２２、ポンプ２３及び弁２４からなる。

ノズル１８は、方向１２に関してノズル１より
も上流の位置に配置され、メツキ・セルの前壁部
９に取りつけられる。ノズル１８は、開口１９か
ら流体Ｆが放出され、流出体が加工片Ｗに交わる
時に、放出体からの流体Ｆが加工片Ｗの移動とほ
ぼ同じ方向１２に加工片Ｗに沿つて流れる様に、
加工片Ｗの面に対して所定の傾斜した角度A2を
なす様に配置されるのが好ましい。

更に、ノズル１８は開口１９から外方へ拡がる
平坦な放出形状を呈するタイプのものであるのが
好ましい。更に、平坦な放出体の面２５（第２
図）が加工片Ｗの面に対して45゜の角度A2をな
す事、面２５と上記加工片Ｗの面とのなす交差線
が方向１２に対してほぼ直角である事並びに放出
体の中心軸２６（第１図）が、部材Ｍの移動に伴
つてその中心Ｃの画成する前記の軌跡と実質的に
交差する事、よつて条片S1及ぼS2の上部及び下
部の端部が放出体の対応する上部及び下部の端部
２７及び２８の間に於いて対称的に配置される様
にノズル１８が壁部９に取りつけられる事が好ま
しい。

説明の都合上、ノズル１に対面する部材Ｍの前
面の領域に対してのみ第１図、第２図の特定の加
工片Ｗの選択的電気メツキを施こす場合を仮定す
る。本発明の原理に従つて、特定の部材Ｍの前面
の選択された表面領域に対してノズル１から非浸
漬型の電気メツキ・ジエツトを衝撃させると同時
に、加工片Ｗの選択された領域に隣接する部分を
電気メツキ溶液からマスクする様に、部材Ｍの前
面の選択された表面領域に隣接する加工片Ｗの部
分に対して低導電率の流体Ｆの流体層２９を与え
る事によつて選択的電気メツキを行なう方法が実
施される（第１図、第５図、第７図参照）。層２
９は、その低導電率の故に、電気メツキ液のジエ
ツトによつて与えられる電気メツキ電流に対する
高抵抗障壁として働らく。その結果、層２９はジ
エツト及びもしくは任意の電気メツキ液と層２９
によつてマスクされた加工片の部分との間の電気
メツキ反応を実質的に抑制する。

流体層２９は、電気メツキのマスク機能を提供
する事に加えて、電気メツキ液の余剰量を搬送す
るためのキヤリヤ機能をも提供し、よつて電気メ
ツキ液の余剰量の再循環及びもしくはそのメツキ
材の再生が促進される。キヤリヤ流体Ｆからの電
気メツキ液の余剰量の再循環は例えば流体蒸発さ
せる事によつて簡単に実現させる事が可能であ
る。更に、本発明に於いてはバツクグランドに付
着したメツキ材が容易に剥離されるので、メツキ
材の再生もしくは回収を促進させることができ
る。更に、メツキ・マスク層２９は例えば熱風乾
燥、蒸発等によつて加工片Ｗを第６図に示す様な
状態にする、通常の除液乾燥プロセスによつて容
易に除去することができる。実施例に於いて、電
気メツキされる特定の領域に隣接する加工片Ｗの
部分の上に静的な層２９を用いて本発明を実施し
うるが、層２９は特定の領域に隣接する加工片Ｗ
の部分の上に於いて断えず流動する様に動的状態
であるのが好ましい。

更に、層２９が静的もしくは動的である場合の
いずれに於いても、衝撃する電気メツキ・ジエツ
トが存在しない場合には、層２９が前面の選択さ
れた表面領域Ｍの上に接触して存在する事（第４
図）並びに電気メツキ・ジエツトが存在する場合
には、層２９が貫通される事によつて領域Ｍが露
出され、よつて該領域に対する衝撃及び電気メツ
キが行なわれる事（第５図及び第７図）が好まし
い。前述の様に、流体層２９は脱イオン水Ｆであ
つて、液体の状態にあるものが好ましい。適切な
動作態様で動作させるために、加工片はセル内に
於いて連続的もしくは断続的な給送速度でインデ
ツクス移動される。給送速度及びもしくは滞在時
間（断続的給送が用いられる場合）は、所望の厚
さのメツキ層を形成するためのメツキ・プロセ
ス・パラメータと相関される。加工片Ｗの任意の
部材Ｍは、ノズル１８からの脱イオン水の放出体
と交差する位置まで前進される前に於いては、第
３図に示す様に裸の状態にある。

特定の部材Ｍが脱イオン水の放出体と交わる位
置に達すると、脱イオン水Ｆは第４図に示す様に
選択された領域Ｍ、リンクＬ、キヤリヤ条片S1
及びS2の上に形状に沿つて隣接した状態の連続
移動層２９を与える。層２９は隣接する部材Ｍ及
びそれらの特定のリンクＬよりなる部分の間のキ
ヤリヤ条片S1及びS2の上にも接している事に注
目されたい。更に、この時点に於いて、層２９は
そのマスク機能を開始している事、部材Ｍの予備
リンス機能を実行しつつあり、よつて後の電気メ
ツキ付着を促進させる事にも注目されたい。

次に、特定のマスクされた部材Ｍはノズル１か
らの電気メツキ液Ｅのジエツトへ向つてインデツ
クス移動されて、該ジエツトと交差する。そこで
ジエツトは部材Ｍ上に被覆されている脱イオン水
層２９を貫通し、よつて下方の部材Ｍの表面領域
が露出されて衝撃される（第１図、第５図、第７
図）。結果としてメツキ液Ｅにおけるメツキ材が
部材Ｍの前面の表面領域上に層３０として電着さ
れる。同時に、上記の様にして貫通された脱イオ
ン水の層２９は、第７図の流れパターン３１によ
つて示す様に或るパターン状を呈して表面領域Ｍ
の両側部に於いて加工片Ｗ上を隣接した状態で流
れ続ける。同時に、層２９は、所望でない加工片
の部分即ち部分S1、S2、Ｌ並びにマスクしなか
つた場合のメツキ液の跳ね返りもしくは流出の結
果としてメツキ材でもつてバツクグランド・メツ
キされる事が必要でない部分を実質的にマスクす
る。更に、メツキされるべき部分に隣接する部分
に層２９が断えず流動状態に維持される動的な層
を用いる場合に於いて、動的層２９の流動によつ
て層２９の前述したマスキング機能が促進され
る。すなわち流動の結果として、層２９には新鮮
な流体が連続して供給され、所望の流体マスク層
２９の有する低導電率特性が損なわれない。これ
は、メツキされるべき選択された領域をとりまく
マスクされた加工片Ｗの部分から層２９が連続し
て除去され、新鮮な流体Ｆでもつて置換されるに
つれて、層２９の部分の内側に包囲された外部か
らのメツキ材による層２９の流体の濃縮化及びも
しくは飽和化が流動によつて緩和もしくは阻止さ
れる事による。更に上記流動はメツキ液の余剰分
を連続的に搬送するので、前述のキヤリヤ機能を
高め、よつて前述の再循環もしくは再生の機能が
促進される。

第８図及び第９図を参照すると、例えば銅もし
くは銅合金（例えば２％Be−98％Cu）からなる
他の導電性加工片W′が用いられている。加工片
W′は複数のM′（単一の条片Ｓからぶら下つてい
る）を有する。各々の部材M′は例えばコネクタ
の様な電気的な素子であつて、その長い幹部３２
の上端部の一側が条片Ｓの矩形部３３に対して直
角に接続されている。２つの矩形の平行部３４は
幹部３２の下端部において夫々直角をなす様に接
続されている。部分３４の底部には、下方端部３
６に於いて一対の電気的スプリング接点のメス部
を構成する様に長い伸長部３５が設けられてい
る。メツキ後、部材M′は条片Ｓから除去され、
個々の幹部３２の前記上端部を図示しないプリン
ト回路板のメツキされた導電性のバイアの１つに
挿入し、公知の方法によつてバイアのメツキされ
た壁部に幹部３２を半田付けする。その結果、部
材M′が回路板にとりつけられ、突出する伸長部
はそのコンタクト部３５の間に、図示しないプラ
グ接続可能な集積回路の入力／出力ピンの様な適
合しうるオス型コンタクト部あるいは他のタイプ
のオス型のスライドしうるコンパクト部を受け容
れる準備ができた状態を呈する。下端部３６の内
部表面３７を本発明によつてメツキするものと仮
定する。電気的な接触を良くし、コンタクト部の
表面３７の寿命を長くするために、適当な特定の
メツキ材が選択される。メツキ材としては金が好
ましいが、この場合には、コンタクト部の表面３
７は、周知の如く金をメツキする前に銅もしくは
銅合金に対する金の拡散を促進するためにその上
にNiをメツキする事によつて処理される。Niな
どの拡散層のメツキは加工片W′全体にメツキし
てもよく、あるいはまた金が表面３７に選択的に
メツキされる後述のプロセスと同様のプロセスに
よつて、本発明の原理を用いてコンタクト部の表
面３７に対して選択的にメツキされてもよい。

明瞭に示すために、第８図、第９図に於いては
電気メツキ・ジエツト及びマスキング系の装置は
省略されている。実施例に於いては、低抵抗率の
流体Ｆ（液体状の脱イオン水が好ましい）が図示
されない単一のノズルから方向３８に加工片
W′の上部へ塗布される。その平坦な放出体の面
は対称的に直角をなす２つの平行な部材３４の間
に配置された中心面を横切る。この方向（方向３
８）に於いては、流体Ｆは端部３６の外側に曲が
つた下方部に於ける表面３７の部分及び端部３６
の内側に曲つた上方部の表面３７の部分を除い
て、加工片W′の外部表面及び内部表面の大部分
が流体Ｆによつてカバーされる。

代替的な実施例に於いては、夫々平坦なスプレ
ー３９及び４０を与える図示されない２つの対称
的に、傾斜をもたせて配置されたノズルによつて
加工片W′の対向側部に流体Ｆが塗布される。流
体Ｆは加工片W′の外側表面をカバーするが、図
示される様に、部材３４及び３５の内部表面のほ
とんどは流体Ｆから遮蔽され、そして方向１２′
に関して、伸長部３２の先行する表面もまた流体
Ｆから遮蔽される。

図示しないノズルからの電気メツキ溶液の円筒
型の非浸漬型ジエツト（矢印１１′で図式的に示
す）が、２つの部材３６の間に対称的に加工片
W′の底部へ加えられる。その結果、加工片W′が
流体Ｆでマスクされ、方向１２′にインデツクス
送りされたのち、流体Ｆの層２９′が選択された
内側表面３７に隣接する加工片の部分を電気的メ
ツキ液からマスクした状態で、端部３６の内側表
面３７がジエツトによつて電気メツキされる。更
に、層２９′が方向３８からの流体Ｆの印加によ
つて塗布される実施例の場合、端部３６の上方部
の内側表面３７、更には場合によつては、端部３
６の下方部の内側表面３７を被覆する層２９′の
みがジエツト１１′によつて貫通される様に、ジ
エツト１１′のパラメータが適当に選択される事
を理解されたい。同様に、他の実施例に於いて、
もしも万一表面３７が層２９′で被覆されたなら
ば、ジエツト１１′は表面３７のみを露出させる
べく層２９′を貫通する様調整する事ができる。
しかしながら、この最後に述べた実施例の場合、
表面３７は通常層２９′によつて被覆されておら
ず、よつてジエツト１１′それ自体による貫通は
行なわれず、ジエツト１１′は、層２９′が表面３
７に隣接する加工片W′をマスクしている状態
で、その衝撃作用及び電気メツキ作用を表面３７
上に制限する様制御される。

本発明は自動化されたプロセスとして容易に実
施しうる。更に、連続的に電気メツキ・ジエツ
ト、流体放出体を付与する代りに、セルを通る加
工片の移動を電気的に制御された弁（たとれば弁
８、弁２４）のオン／オフサイクルと同期させ、
選択的電気メツキを更に促進させ、電気メツキ
液、マスキング流体を経済的に用いる事ができ
る。更に、本発明に於いては、メツキすべき特定
の領域に於いてメツキが行なわれた後、メツキさ
れた領域が更にメツキされない様に保護するため
に、流体層によつてその領域をマスクする事も可
能である。これは例えば、ジエツトが衝撃する位
置に於けるメツキすべき領域まわりに発散して拡
がる流体の流れでもつてメツキ作用を行なわしめ
（第７図）、続いて、メツキされた領域上に於いて
その流れを再収束させる事によつて実現させる事
ができる。代替案として、電気メツキ衝撃位置の
下流に流体Ｆを放出する補助的ノズルを配置する
事が可能である。いずれの場合も、更にメツキが
行なわれる事が抑制される。これは、均一な、高
精度のメツキ厚さが要求される場合には重要であ
る。

一例として、第１図ないし第７図の加工片の形
状と同様の形状を有する加工片の部材Ｍの前面の
表面が、本発明の原理に従つて第１図及び第２図
に示されるものと同様な装置を用いて金を選択的
に電気メツキされた。裸の加工片Ｗはニツケル・
メツキされた銅であつて、部材Ｍはおよそ0.254
cm×0.127cm（0.100インチ×0.050インチ）であつ
た。市販のステンレス・スチール製等のノズル部
（電気メツキ溶液を円筒型ジエツトとして放出す
るための直径0.64mmの円形開口を有する）を用い
た。白金線のら線状アノードを収容した円筒型の
ポリプロピレン部材にノズル部を取り付けた。市
販の直径0.28mmの開口を有するステンレス・スチ
ール製ノズル部によつて液状の脱イオン水の平坦
な放出体即ちスプレーを生ぜしめた。これらのノ
ズルはガラスの様な適当な材料からなる電気メツ
キ・セルの正面の透明な壁部に取りつけられた。
それらの放出開口はほぼ共面関係にあり、相互に
Ｘ軸方向におよそ2.54cm離れて配置され、加工片
ＷからＹ軸方向におよそ6.4mm離された。更に、
電気メツキ・ジエツト及び脱イオン水ジエツトは
加工片に関してA1＝90゜、A2＝45゜をなす様に
配置された。所望のメツキ層のメツキ速度及び品
質に依存して、10ないし50ボルト（直流）の電気
メツキ電源が用いられた。好ましい範囲はおよそ
DC20−25ボルトであつた。電気メツキ電圧は所
望の厚さのメツキ層を得る為の適当な時間サイク
ルと相関された。電気メツキ液として金の酸シア
ン化物溶液を用いた。電気メツキ液を予じめ65℃
に加熱し、ジエツト・ノズルから500ml／分の割
合で放出させた。脱イオン水はノズルから250
ml／分の割合で放出させた。所望ならば、第１
図、第２図の装置に加工片Ｗの裏面をマスクする
ために上流にもう一つの脱イオン水放出手段を設
ける事ができる事に注目されたい。しかしなが
ら、加工片Ｗの前面のシールド効果（加工片の前
面が裏面を流体から遮蔽する効果）と協働する単
一の脱イオン水放出手段が加工片Ｗの裏面をマス
クするのに有効である事が分つた。

以上に於いては、マスクの為の低導電率流体と
して脱イオン水が好ましいものであると説明した
が、他の適合しうる低導電率の流体を用いうる事
は云うまでもない。更に、液状のものが流体マス
クのために好ましいが、他の流体、例えばガス、
霧状を呈するもの、蒸気、水蒸気等を用いる事も
可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は加工片をマスク処理及び電
気メツキ処理するための装置を説明する図、第３
図ないし第５図は夫々第１図のα−α、β−β及
びγ−γに沿う断面図、第６図はメツキ処理後の
加工片を示す図、第７図は加工片の前面を示す
図、第８図は他の加工片に処理を施すプロセスを
示す図、第９図は第８図のδ−δに沿う断面図で
ある。 第２図において、１，１８……ノズル、２，１
９……放出開口、５，２１……供給部、６，２２
……タンク、７，２３……ポンプ、８，２４……
弁、９……前壁部、１０……後壁部、１１……中
心軸、１２……移動方向、１５……正端子、１７
……負端子、２５……放出体の面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 下記工程を含む、電気メツキ液のジエツトに
   よる加工片の選択的電圧メツキ方法。 (イ) 上記加工片の選択された領域に隣接する部分
   を少なくとも含む領域に、上記ジエツトが貫通
   しうる低導電率のメツキ・マスク流体層を施す
   工程。 (ロ) 上記選択された領域に上記ジエツトを当てて
   この領域を電気メツキする工程。