JP4826496B2 - 電解メッキ用アノード電極取付構造 - Google Patents

Description

本発明は、電解メッキ槽内に設けられる電解メッキ用アノード電極取付構造に係り、特に、アノード電極に電源を効果的に供給できるようにしたアノード電極取付構造に関する。

従来、例えば、ＬＳＩ（半導体集積回路）の半導体基板上に配線材料としての銅（Ｃu）の薄膜を形成するときには、電解メッキ法が採用されている（特許文献１参照）。この銅の薄膜を形成するための電解メッキ装置は、メッキ槽内の上部にカソード電極が配置されるとともに、そのメッキ槽内の下部に銅電極からなるアノード電極が配置されている。
そして、半導体基板は、カソード電極に接続された状態を保って、かつ、その半導体基板に形成されている導電膜の面が電解液に浸漬されるようにして設けられている。

前記構成からなる電解メッキ装置において、カソード電極とアノード電極との間に電源を接続して通電すると、半導体基板の導電膜面上には、銅の薄膜（メッキ膜）が形成される。
上述のアノード電極の材質は、メッキ膜の性質によって決められる。このため、半導体基板上にハンダの突起電極であるバンプを電解メッキ法で形成するときには、ハンダ合金のアノード電極が用いられる。
このアノード電極に電源を接続する構造としては、単に電源に連なる金属製の給電部の上にアノード電極を載置したもの、あるいは、アノード電極本体をなす金属製ボディに電源に連なる金属製電極シャフトを植設したものが知られている（特許文献２参照）。
特開２００６−２１９６９７号公報 特表２００５−５０３４８５号公報

しかしながら、前記従来のアノード電極取付構造のうち、電源に連なる金属製の給電部の上にアノード電極を載置したものは、給電部とアノード電極との間に電解液が浸透しやすく、電解液が浸透すると、アノード電極の給電部に接触する部分も電解により侵食して、メッキ電圧を上昇させてしまい、その結果、アノード電極を使い切らないうちにメッキできなくなってしまうという問題があった。
また、アノード電極本体をなす金属製ボディに金属製電極シャフトを植設したものは、金属製ボディの剛性が低いために細心の注意を払って製造する必要があり、さらに、金属製電極シャフトがメッキ槽壁に接触するとアノード電極本体への給電に悪影響を与えてしまうとともに、アノード電極本体を変形させてしまうという問題があった。

そこで、本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、アノード電極に安定して電源を供給することができるとともに、電解液の浸透を防止して耐久性を向上させ、しかも、アノード電極の設置が容易な電解メッキ用アノード電極取付構造を提供することにある。

本発明に係る電解メッキ用アノード電極取付構造は、上面に突起部を有する給電プレートと、該給電プレートの上面に前記突起部を食い込ませた状態で載置されたアノード電極とを備えることを特徴とする。
前記構成からなる電解メッキ用アノード電極構造は、給電プレートの上面にアノード電極が載置されると、給電プレートの突起部がアノード電極に食い込み、給電プレートとアノード電極とが電気的に一体化される。そして、その食い込んでいる部分では、電解液の接触による侵食が防止される。

また、本発明に係る電解メッキ用アノード電極取付構造において、前記突起部が、給電プレートの上面にリング状に設けられている構成としてもよい。
前記構成からなる電解メッキ用アノード電極取付構造は、リング状の突起部に囲まれた領域内への電解液の浸入が防止され、給電をより確実にすることができる。
さらに、本発明に係る電解メッキ用アノード電極取付構造において、前記突起部が、給電プレートの上面に互いに間隔を保って点状に複数個設けられている構成としてもよく、突起部を点状に複数設けたことにより、これら突起部が食い込む個所が複数に増えることから、電解液の浸入防止をより確実にすることができる。

また、本発明に係る電解メッキ用アノード電極取付構造において、前記給電プレートとアノード電極との間に直径の異なる複数のリング状のシール部材が設けられ、これらシール部材の間に前記突起部が配置されている構成としてもよい。
前記構成からなる電解メッキ用アノード電極構取付造は、アノード電極に食い込まれている給電プレートの突起部の部分がシール部材で囲まれた状態となるので、これらシール部材によって食い込み部分を電解液から確実に隔離することができる。

また、本発明に係る電解メッキ用アノード電極取付構造において、前記アノード電極の中心部には、電解液を通過させる通液孔が設けられている。
この場合、アノード電極には給電プレートの突起部が食い込んでいるので、通液孔に電解液を通過させても食い込み部に電解液が浸入することを確実に防止することができる。
そして、本発明に係る電解メッキ用アノード電極取付構造において、前記給電プレートは不溶性電極材からなり、前記アノード電極はハンダ合金からなる構成とすればハンダバンプを電界メッキで形成することができ、その際にアノード電極は硬度が低いので、給電プレートの突起部を自重等によって簡単に食い込ませることができる。

本発明に係る電解メッキ用アノード電極取付構造によれば、給電プレートの突起部がアノード電極に食い込んだ状態でこれら給電プレートとアノード電極とが電気的に一体化されるので、給電プレートとアノード電極との接合部分への電解液の浸透を防止することができる。したがって、アノード電極に安定して電源を供給することができ、効率よくメッキ処理を行うことができるとともに、アノード電極を最後まで使い切ることができる。しかも、給電プレートにアノード電極を載置するだけの簡単な構造であり、アノード電極の設置も容易である。

以下、本発明の電解メッキ用アノード電極取付構造の実施形態について、図面に基づいて説明する。
図１は本発明の第一の実施形態に係る電解メッキ用アノード電極取付構造を適用した電解メッキ装置１の概略構成を示す断面図である。
この電解メッキ装置１は、上部が開口した所定の容積を有するメッキ槽２の上端部に、該メッキ槽２に架け渡すように半導体基板３を搭載するカソード電極４が設けられ、そのメッキ槽１内の下部に、円板状の給電プレート５と、その給電プレート５上に載置される円板状のアノード電極６とが積み重ね状態に設けられている。

前記カソード電極４は、メッキ槽２の壁の上端部の複数個所に突起状に設けられており、その上端部との間にわずかな隙間を介して半導体基板３を搭載することにより、メッキ槽１からオーバーフローする硫酸等を含む電解液Ｌの液面上に半導体基板３のメッキ面を浸漬させた状態に保持できるようになっている。

前記給電プレート５は、剛性を有するチタン又はチタン合金、白金、あるいはチタンやチタン合金に白金をコーティングした電極材等の不溶性電極材からなり、容易に変形しないように所定の厚さを有して構成されている。そして、この給電プレート５の中心部には、電解液Ｌを供給するための給液管１１を挿通させる貫通孔１２が形成されている。また、この給電プレート５の上面の外周側には、先端が鋭角に形成されたリング状の突起部１３が一体に形成されている。

前記アノード電極６は、その平面形状は前記給電プレート５と同じか、それより大径の円板状に形成されるが、給電プレート５よりも硬度の低い金属によって構成され、その材質はメッキの性質によって決められる。例えば、そのメッキが半導体基板３上にハンダバンプを形成するときには、ハンダ合金のアノード電極が用いられる。また、半導体基板３上に配線材料としての銅（Ｃu）の薄膜を形成するときには、銅合金のアノード電極が用いられる。その他、このアノード電極の材料としては、給電プレートがチタン又はチタン合金からなる場合は、Ｓｎ，ＳｎＡｇ，ＳｎＡｇＣｕ，ＰｂＳｎ，Ｐｂであれば問題なく採用することができる。そして、このアノード電極６の中心部には、給電プレート５の給液管１１に対向するように、電解液Ｌを通過させるための通液孔１４が形成されている。

また、前記給電プレート５とアノード電極６との間には、直径の異なる二つのリング状のシール部材１５，１６が設けられており、このうちの一方のシール部材１５は、給電プレート５の上面に設けられている突起部１３の外側に位置できるように大きさが決められ、他方のシール部材１６は、その突起部１３の内側に位置できるように大きさが決められている。つまり、これらシール部材１５，１６の間に給電プレート５の突起部１３が配置される構成である。
なお、この図１中、符号１７は、メッキ槽１の外側に設けられた外槽で、メッキ槽２の上端壁から溢流してくる電解液Ｌを受け入れることができるように構成されている。そして、その外槽１７に受け入れた電解液Ｌは、前記給液管１１を介してメッキ槽２の下部から供給できるように構成されている。

このように構成した電解メッキ装置１において、給電プレート５にアノード電極６が載置されると、アノード電極６の重量により給電プレート５の突起部１３がアノード電極６の裏面に食い込み、図２に示すようにアノード電極６と給電プレート５とが突起部１３の頂部において一体化される。したがって、この食い込んでいる突起部１３の頂部においては、その接触部分への電解液Ｌの浸透が防止される。

この場合、アノード電極６はハンダ合金からなり、給電プレート５に比べて硬度が低いので、アノード電極６を給電プレート５に載置するだけで、給電プレート５の突起部１３に食い込んだ状態とすることができる。
そして、この突起部１３が食い込んでいる部分は、２つのシール部材１５，１６で突起部１３が囲まれた状態となっているので、両シール部材１５，１６の間に電解液Ｌが侵入することが防止され、電解液Ｌの浸透を効果的に防止することができる。

このような構成の電解メッキ装置１において、カソード電極４に電源Ｅの陰極を接続するとともに、アノード電極６に電源Ｅの陽極を接続し、給電プレート５の給液管１１から電解液Ｌを流通させながら両電極３，６間に通電すると、半導体基板３の電解液Ｌに浸漬されている面上に薄膜のメッキ膜が形成される。このとき、前記したように、給電プレート５とアノード電極６との接触部分には電解液Ｌが浸透しないので、アノード電極６に安定して電源を供給することができ、半導体基板３に高品質でメッキすることができるものである。

一方、図3及び図4は本発明の第二の実施形態に係るアノード電極取付構造を示したものである。この実施形態における給電プレート２１には、複数個の突起部２２が互いに間隔を保って点状に設けられているとともに、給電プレート２１とアノード電極６との間の内周部と外周部とにそれぞれシール部材１５，１６が設けられ、これらシール部材１５，１６の間の領域に各突起部２２が配置されるように構成されている。その他の構成は、上述した第一の実施形態の構造と同じである。

このような電極取付構造においても、給電プレート２１にアノード電極６が載置されると、アノード電極６の重量により給電プレート２１の突起部２２がアノード電極６の裏面に食い込み、アノード電極６と給電プレート２１とが一体化される。したがって、アノード電極２１に安定して電源を供給することができる。また、突起部２２が食い込んでいる部分は、二つのシール部材１５，１６で電解液から隔絶されるので、電解液の浸透を効果的に防止することができる。

なお、上述の両実施形態におけるアノード電極取付構造では、給電プレート５，２１上にアノード電極６を載置するだけの構造であるが、必要であれば、給電プレート５，２１上にアノード電極６を載置した状態で両者をクリップ機構等を用いて挟持するなどにより、若干アノード電極６を上方から押圧して給電プレート５の突起部１３，２２に食い込ませるようにしてもよい。
また、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において変更可能である。例えば、突起部の付近を電解液からシールするためのシール部材を二つ設けたが、三つ以上設けてもよいし、点状に突起部を配置する場合は各突起部を囲むように設けてもよい。また、突起部がアノード電極に食い込んで電解液の浸透を防止する効果があるので、シール部材を省略することも可能である。

本発明の第一の実施形態に係るアノード電極取付構造を適用した電解メッキ装置の概略構成を示す断面図である。 図1における給電プレート及びアノード電極の要部の拡大断面図である。 本発明の第二の実施形態に係るアノード電極取付構造における給電プレート及びアノード電極の断面図である。 図3におけるＡ−Ａ線に沿う矢視図である。

符号の説明

１ 電解メッキ装置
２ メッキ槽
３ 半導体基板
４ カソード電極
５ 給電プレート
６ アノード電極
１１ 給液管
１２ 貫通孔
１３ 突起部
１４ 通液孔
１５，１６ シール部材
１７ 外槽
２１ 給電プレート
２２ 突起部
Ｌ 電解液
Ｅ 電源

Claims (6)

1. 上面に突起部を有する給電プレートと、該給電プレートの上面に前記突起部を食い込ませた状態で載置されたアノード電極とを備えることを特徴とする電解メッキ用アノード電極取付構造。
2. 前記突起部は、前記給電プレートの上面にリング状に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電解メッキ用アノード電極取付構造。
3. 前記突起部は、前記給電プレートの上面に互いに間隔を保って点状に複数個設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電解メッキ用アノード電極取付構造。
4. 前記給電プレートとアノード電極との間に直径の異なる複数のリング状のシール部材が設けられ、これらシール部材の間に前記突起部が配置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電解メッキ用アノード電極取付構造。
5. 前記アノード電極の中心部には、電解液を通過させる通液孔が設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の電解メッキ用アノード電極取付構造。
6. 前記給電プレートは不溶性電極材からなり、前記アノード電極はハンダ合金からなることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の電解メッキ用アノード電極取付構造。

Images