专利名称：筒镀装置与设计方法
技术领域：
本发明涉及筒镀装置与设计方法，尤其是涉及利用与被镀对象物形状的关系决定装于筒内的电极形态，减少或防止筒内被镀对象物流动状态的偏倚或停留，可确保被镀对象物形成均匀厚度镀膜的筒镀装置与设计方法。
背景技术：
对电子元件等的被镀对象物实施镀时使用的装置有一种筒镀装置。这种镀装置人们早已熟知其形态，该镀装置至少一部分由通过电镀液的金属网等的材料构成，在内部配置着阴极电极的筒内，收容例如电子元件等的被镀对象物、和接通被镀对象物与阴极电极用的例如钢球等的接触媒体(也称介质)后，把筒浸渍在电镀槽内的电镀液中，边在配设于电镀槽内的阳极电极与阴极电极之间通电、边使筒在电镀浴中旋转，通过利用接触媒体使被镀对象物与阴极电极和电镀液接触，对被镀对象物的表面进行电镀。
然而，以往的筒镀装置，采用筒旋转的方法，虽然内部的被镀对象物与接触媒体成流动的状态，但由于起筒内导入阴极电极作用的阴极导入部是略水平状，故筒旋转时被镀对象物也会集中在阴极导入部的附近，有时产生被镀对象物间的电镀厚度发生不可忽略的偏差问题。
为了解决这样的问题，特开平9-119000号公报(特许文献1)提出了在筒内两端的一部配置作为搅拌板的整流体，可使片状部件与导电性媒体不分离而在中央侧圆滑地移动的筒镀装置，因此，可以用比较短的时间制造电镀膜厚偏差少的元件。
另外，特开2001-279498号公报(特许文献2)，提出了在筒内的两端安装圆锥状或角锥状的部件，减少或防止被镀对象物在筒内流动状态的偏倚或停留，确保在被镀对象物上形成均匀厚度镀膜的要点。
然而，上述特许文献1与2的提案，由于形成在筒内的两端安装既定部件的构成，故装置本身的结构变得复杂，还存在减少筒容量的倾向，不利于实现装置的小型化。
此外，上述特许文献1与特许文献2的提案使用的这种被镀对象物是小物形状且镀膜厚2μm左右的薄膜，估计基本上不产生本发明者所认识的被镀对象物重叠的这种问题，在以往公开的被镀对象物范围内更不需要考虑改进筒镀装置的特别的设定规格。
发明内容
本发明是在这种实际状况的基础上改进的发明。其目的当然是采用简单的结构实现装置的小型化，本申请目的是提供利用与所使用的特别的被镀对象物形状的关系决定装于筒内的电极形态，减少或防止被镀对象物在筒内流动状态的偏移或停留，可确保被镀对象物形成均匀厚度的镀膜，且可抑制龟裂或破裂问题的筒镀装置与其设计方法。此外，还提供尽量使被镀对象物的流动状态接近理想的状态，从而可提高电镀速度，可以降低电镀用电流值的筒镀装置及其设计方法。
为了解决这样的课题，本发明采用长轴长度为5～60mm、长轴长度a与短轴长度b(单位mm)的比(a/b)的值是1.2以上、厚度c(单位mm)比短轴长度b小的平板形状物作为被镀对象进行筒镀用筒镀装置，该筒镀装置构成是大致筒状体、可旋转，具有内部收容被镀对象物的筒、和在前述筒相对的两侧的端面板侧从与筒旋转轴大约同心轴的位置分别向筒内导入的棒状阴极电极体，前述棒状的阴极电极体有其顶端露出的阴极电极部、和被绝缘材料被覆一直到前述阴极电极部的棒状阴极导入部，前述棒状的阴极导入部、导入筒内后有距离L的水平部，利用与被镀对象物的长轴长度a的关系、设定该距离L使L/a≤0.9。
另外，作为本发明的优选方案，前述棒状的阴极导入部、其构成要有导入筒内后经距离L的水平部、然后垂下的结构，使阴极电极部配置在中央附近。
此外，作为本发明的优选方案，其构成使前述筒的容量为0.5～24升。
另外，作为本发明的优选方案，其构成是前述被镀对象物为永久磁体。
此外，作为本发明的优选方案，其构成是前述永久磁体为稀土类永久磁体。
另外，作为本发明的优选方案，其构成是对前述被镀对象物实施的电镀为含Ni、Cu、Zn、Sn至少1种的金属镀。
此外，作为本发明的优选方案，其操作要使对前述被镀对象物实施的镀膜厚为5μm以上。
本发明的永久磁体电镀的形成方法，其构成是使用前述筒镀装置进行永久磁体的电镀。
本发明的筒镀装置的设计方法，是长轴长度a为5～60mm、长轴长度a与短轴长度b(单位mm)的比(a/b)的值为1.2以上、厚度c(单位mm)比短轴长度b小的平板形状物作为被镀对象物进行筒镀用筒镀装置，该筒镀装置其构成是略筒状体可旋转，具有内部收容被镀对象物的筒、和在前述筒相对两侧的端面板侧从与筒旋转轴大约同心轴的位置分别向筒内导入的棒状阴极电极体，前述棒状的阴极电极体有其顶端露出的阴极电极部、和被绝缘材料被覆、一直到前述阴极电极部的棒状阴极导入部，前述棒状的阴极导入部导入筒内后有距离L的水平部，利用与被镀对象物的长轴长度a的关系，设定该距离L使L/a≤0.9。
图1是模式地表示本发明筒镀装置的一种实施方案的图。
图2是表示用于筒镀装置的筒的简略外观形状一个例子的侧视图。
图3(a)是表示作为被镀对象物形状的长方体平板形状物的图，图3(b)是表示作为被镀对象物形状的平面扇形形状的平板形状物的图。
图4是模式地表示筒镀后对被镀对象物被覆的镀膜状态的图。
实施发明的最佳方案以下，对本发明筒镀装置的实施方案详细地进行说明。
图1是模式地表示本发明筒镀装置的一种实施方案的图，图2是表示用于筒镀装置的筒其简略外观形状一个例子的侧视图。
本发明的筒镀装置1有筒状的筒30。筒30有位于轴支该旋转轴侧的相对(对置)的端面板31、35，和构成外周侧面的筒板38。通常，在筒板38上形成许多贯通孔(省略图面上的表示)使电镀液可以通过筒的内外。
本实施方案中筒30的形态，可列举截面形状6角的6角(棱)柱体作为一个例子，但不限定于此形状，例如，截面形状也可以是8角的8角柱筒体等或其他截面多角形形状的角柱体。虽然可成为有圆筒状形状的圆柱体，但在提高搅拌效果进行均匀电镀处理方面最好是截面多角形(边)形状的筒。
如图1所示，利用配置于筒30的两端面的端面板31、35封闭筒状筒的端部。端面板31、35与筒板38可分别分别形成，也可以一体地形成。
构成筒30的材质优选使用有绝缘性的树脂材料。这种树脂材料成型性好、重量轻、价格也便宜。
这样的筒30，其构成是与没有图示出的马达等驱动源连接，该筒30的中心轴100作为旋转轴可旋转。
在配置于筒30的两端面的端面板31、35的中心分别形成插入孔32、36，在这些的插入孔32、36中分别插入利用没有图示的轴承件固定各自本身不转动的2根棒状的阴极电极体10、20。
一边的棒状阴极电极体10，如图1所示，有其顶端露出的阴极电极部15、和被绝缘材料被覆、一直到阴极电极部15的棒状阴极导入部11、12、13。位于与电极部15相反侧的阴极导入部的端部，与筒30的外侧没有图示的负电位相连接。本实施方案中的棒状阴极导入部，插进插入孔32并导入筒内后大致沿筒的中心轴稍前伸(形成导入部11)，在符号α处一次朝下方按大约90度的角下降弯曲(形成导入部12)，再在符号β处再弯成大约90度形成与筒的底面成略平行的水平部分(形成导入部13)。
同样地另一边的阴极电极体20，如图1所示，有其顶端露出的阴极电极部25、和被绝缘材料被覆、一直到阴极电极部25的棒状阴极导入部21、22、23。位于与电极部25相反侧的阴极导入部的端部，与筒外侧没有图示的负电位相连接。本实施方案中的棒状阴极导入部，插进插入孔36同时又导入筒内后大致沿筒的中心轴稍前伸(形成导入部21)、在符号α处一次朝下方按大约90度的角下降弯曲(形成导入部22)，再在符号β处再弯成大约90度形成与筒的底面成略平行的水平部分(形成导入部23)。此外，一直到阴极电极部15或25的棒状阴极导入部11、12、13或21、22、23的截面形状可以是圆形，但菱形形状等的多角形可以发挥效果。
本发明这种筒镀装置的主要部分在于利用与被镀对象物形状的关系决定装于筒内的棒状阴极电极体的最佳形态。
即，本发明把被镀对象物70做成如图3(a)表示的长方体的平板形状物、或如图3(b)表示的平面扇形(类梯形)形状的平板形状物。而且，长轴长度a为5～60mm(优选5～50mm)，长轴长度a与短轴长度b(单位mm)的比(a/b)值为1.2以上(优选1.5～20的范围)、厚度c(单位mm)比短轴长度b小(尤其是，c≤0.5b)的平板形状物作为被镀对象物。如图3(b)表示的平面扇形形状的场合，长轴长度a是使外周弯曲部的角71与72之间近似成直线后取该长度为a。
本发明的被镀对象物70的长轴长度a的值未满5mm、且(a/b)的值未满1.2的小型近似正方形的对象物，在筒镀中的电镀操作期间基本上不产生被镀对象彼此的重叠、几乎不出现阻障形成均匀镀膜的现象。因此，不需要再改进装置，用原来的装置即可，本发明要解决的课题成为其他对象。即，没有设定筒镀装置中的棒状阴极电极最佳形态的必要性。
而，长轴长度a超过60mm的大型被镀对象物没有进行筒镀的这种优点。即，长轴长度a超过60mm时装入筒容器的数量减少成本增高，而且，长轴长度a超过60mm、(a/b)的值未满1.2的面积宽的样品很难利用筒镀生成均匀的膜、产生针孔等的缺陷，或者被镀对象物因搅拌导致产生龟裂。破裂，很难维持可耐实用的质量。所以，长轴长度a超过60mm的大型被镀对象物，采用所谓的<涂漆镀法>进行处理才是理想的方策。
对这样的本发明被镀对象物进行筒镀时，本发明中的棒状阴极导入部，如图1所示导入筒内后有距离L的水平部，利用与被镀对象物的长轴长度a的关系、设定该距离L使L/a≤0.9，优选L/a≤0.6。距离L是导入筒30内后到最初弯曲部α的导入部11、21的部分长度。而，本发明所说的所谓<水平部>是意味着实际上的水平部分，包括±20％左右的角度误差范围。例如，需要考虑导入部11、21因自重等而挠曲的缘故。
L/a的值超过0.9时，由于与上述被镀对象物的关系，被镀对象物在筒内的流动状态的偏倚或停留等急剧增大，很难在被镀对象物上形成均匀厚度的镀膜。
向本发明的筒30中投入平板状形状物的被镀对象物与介质，然后将其浸渍在电镀液中进行电镀。筒30的容量为0.5～24升，优选为5～14升。
作为具体的被镀对象物是永久磁体、具体是稀土类永久磁体等。更具体地、例如可列举加工成平板状形状的R-TM-B系永久磁体(R表示至少含Y的稀土类元素1种以上、TM表示Fe为主要成分的过渡元素、B表示硼)、Sm-Co系永久磁体之类具有10-4～10-8Ωm范围电阻值的金属烧结材料、或铁素体之类的氧化物烧结材料。当然，这些都是满足上述本发明设定形状尺寸必要条件的被镀对象物形状。
在被镀对象物的外表面形成镀膜时，为了辅助对被镀对象物外表面的通电而导入介质。介质由钢球等的导电性材料、或其表面被导电性材料被覆的材料构成。
使用本发明的装置实施电镀的场合，首先向筒30内投入被镀对象物、介质，将该筒30浸渍在贮存有电镀液41的电镀槽40内。然后，以筒30的旋转轴100为中心使筒30旋转。再者，旋转速度为3～20r.p.m，优选4～9r.p.m。通过筒的旋转筒中的被镀对象物与介质被搅拌、混合。此期间，对配置于筒外电镀液中的阳极电极50、与阴极电极15、25之间通电进行电镀处理。此外，本发明筒镀装置的棒状阴极导入部，导入筒内后有距离L的水平部，该距离L利用与被镀对象物的长轴长度a的关系，由于其构成使L/a≤0.9，故可以减少或防止被镀对象物在筒内流动状态的偏倚或停留，可以确保在被镀对象物上形成均匀厚度的镀膜。
此外，在前述被镀对象物上形成的镀膜最好为含Ni、Cu、Zn、Sn至少一种的金属镀膜。另外，电镀操作使前述被镀对象物上形成的镀膜厚为5μm以上，最好为5～60μm。
以下，列举实施例更详细地说明本发明。
使用如图1表示的筒镀装置，在以下的条件下对被镀对象物进行镀Ni。
(1)电镀装置规格·筒外观形状6角柱形状
·筒容量12升·棒状阴极导入部的距离L的值参照下述表1·从筒水平底面到旋转轴的距离H0100mm·从筒水平底面到最深的导入部13的距离与从筒水平底面到旋转轴的距离H0的比(H1/H0)0.1(2)电镀准备方法·介质使用直径3.0mm的钢球15kg·被镀对象物的形状如表1所示；a/b＝1.0、1.5、2.0与5.0的四种类型，各类型a＝3mm、5mm、20mm、45mm、60mm的5种尺寸样品另外，c的值如表1所示。
·被镀对象物的材料由Nd(14)-Dy(1)-B(7)-Fe(78)组成构成的磁体材料(括弧内数值为原子％)·被镀对象物的总投入量3kg·Ni电镀液瓦特液(3)电镀操作条件·阴极电流密度镀Ni时的阴极电流密度0.43A/dm2·电镀时间适当调节作为被镀对象物的(a/2)位置中心部的电镀厚度为15μm·筒旋转数6r.p.m在这种筒镀的具体实验中，目视确认在筒镀中被镀对象物彼此是否产生重叠。把结果示于下述表1。表1中，用<○>表示一定时间没出现重叠的场合，用<×>表示一定时间可出现重叠的场合。若被镀对象物彼此产生重叠，则产生不能确保形成均匀厚度镀膜的这种不良现象。
另外，求如图4所示的电镀处理后被镀对象物70的长轴长度a端部的厚度方向尺寸为d2、(a/2)位置的厚度方向尺寸为d1时的(d2-d1)/2的值(单位μm)(样品数N＝50)，把该平均值示于表1中的括弧()内。图4中的符号77表示镀膜。()内的数值越小电镀厚度越小形成均匀性良好的镀膜。再者，使用千分尺进行d2与d1的测定。另外，本实验在本发明范围内的结果，由于不产生重叠等不良现象，故即使相同时间形成相同膜厚，在低电流值下也可确认有相同效果，该电流值的降低效果可确认节电约20％(若电流相同则相当于缩短约20％的时间)。
表1
○…筒镀中被镀对象物不重叠×...筒镀中被镀对象物重叠由上述的结果看出本发明的效果。即，本发明的筒镀装置是长轴长度为5～60mm、长轴长度a与短轴长度b(单位mm)的比(a/b)的值为1.2以上，厚度c(单位mm)比短轴长度b小的平板形状物为被镀对象物进行筒镀用的筒镀装置，其构成是棒状阴极导入部导入筒内后有距离L的水平部，该距离L利用与被镀对象物的长轴长度的关系成为L/a≤0.9。
因此，采用筒镀即使是有障碍的平板形状的被镀对象物，也可以减少或防止被镀对象物在筒内流动状态的偏倚或停留，可确保被镀对象物形成均匀厚度的镀膜、且可抑制龟裂或破裂的不良现象。
产业上利用的可能性本发明是对电子元件等的被镀对象物实施电镀时使用的筒镀装置，一般用于电镀产业。
权利要求
1.筒镀装置，其特征在于是长轴长度(a)为5～60mm、长轴长度(a)与短轴长度(b)(单位mm)的比(a/b)的值为1.2以上，厚度(c)(单位mm)比短轴长度(b)小的平板形状物为被镀对象物进行筒镀用的筒镀装置，前述筒镀装置，其构成是大致筒状体可旋转，内部有收容被镀对象物的筒、和在前述筒的相对两侧的端面板侧，从与筒的旋转轴大致为同心的位置分别导入筒内的棒状阴极电极体，前述棒状阴极电极体有其顶端露出的阴极电极部、和被绝缘材料被覆而一直到前述阴极电极部的棒状阴极导入部。前述棒状阴极导入部导入筒内后有距离(L)的水平部，利用与被镀对象物的长轴长度(a)的关系设定该距离使(L/a)≤0.9。
2.权利要求1所述的筒镀装置，其特征在于前述棒状阴极导入部有导入筒内后经距离(L)的水平部，然后下垂的结构，使阴极电极部配置在中央附近。
3.权利要求1所述的筒镀装置，其特征在于前述筒的容量是0.5～24升。
4.权利要求1所述的筒镀装置，其特征在于前述被镀对象物是永久磁体。
5.权利要求4所述的筒镀装置，其特征在于前述永久磁体是稀土类永久磁体。
6.权利要求1所述的筒镀装置，其特征在于在前述被镀对象物上形成的电镀是含Ni、Cu、Zn、Sn至少1种的金属电镀。
7.权利要求6所述的筒镀装置，其特征在于进行操作使前述被镀对象物上形成的镀膜厚为5μm以上。
8.永久磁体镀的形成方法，其特征在于是使用筒镀装置进行永久磁体电镀的永久磁体镀的形成方法，前述永久磁体是长轴长度(a)为5～60mm、长轴长度(a)与短轴长度(b)(单位mm)的比(a/b)的值为1.2以上，厚度(c)(单位mm)比短轴长度(b)小的平板形状物被镀对象物，前述筒镀装置，其构成是大致筒状体可旋转，内部有收容被镀对象物的筒、和在前述筒的相对两侧的端面板侧，从与筒的旋转轴大致为同心的位置分别导入筒内的棒状阴极电极体，前述棒状阴极电极体有其顶端露出的阴极电极部、和被绝缘材料被覆而一直到阴极电极部的棒状阴极导入部，前述棒状阴极导入部导入筒内后有距离L的水平部，利用与被镀对象物的长轴长度(a)的关系，设定该距离使(L/a)≤0.9。
9.筒镀装置的设计方法，其特征在于是长轴长度(a)为5～60mm、长轴长度(a)与短轴长度(b)(单位mm)的比(a/b)的值为1.2以上，厚度(c)(单位mm)比短轴长度(b)小的平板形状物为被镀对象物进行筒镀用的筒镀装置的设计方法，作为该设计对象的筒镀装置，其构成是大致筒状体可旋转、内部有收容被镀对象物的筒、和在前述筒的相对的两端面侧、从与筒的旋转轴大致为同心位置分别导入筒内的棒状阴极电极体，前述棒状的阴极电极体、有顶端部露出的阴极电极部、和被绝缘材料被覆而一直到阴极电极部的棒状阴极导入部，前述棒状的阴极导入部导入筒内后有距离(L)的水平部，利用与被镀对象物的长轴长度(a)的关系、设定该距离使(L/a)≤0.9。
全文摘要
本发明的筒镀装置是长轴长度(a)为5～60mm、长轴长度(a)与短轴长度(b)(单位mm)的比(a/b)的值为1.2以上，厚度(c)(单位mm)比短轴长度(b)小的平板形状物为被镀对象物进行筒镀用的筒镀装置，由于其构成是棒状的阴极导入部导入筒内后有距离(L)的水平部，利用与被镀对象物的长度(a)的关系，设定该距离使(L/a)≤0.9，所以即使是筒镀中有障碍的平板形状的被镀对象物，也可以减少或防止被镀对象物在筒内流动状态的偏倚或停留，可确保被镀对象物形成均匀厚度的镀膜、且可抑制龟裂或破裂的不良现象。
文档编号C25D17/16GK1572915SQ20041004468
公开日2005年2月2日 申请日期2004年5月20日 优先权日2003年5月20日
发明者中山靖之, 坂本健, 岩井达洋, 山本智实 申请人:Tdk株式会社