DE102021123519A1 - Filmbildungsverfahren und filmbildungsapparat eines metall-plattierungsfilms - Google Patents

Filmbildungsverfahren und filmbildungsapparat eines metall-plattierungsfilms Download PDF

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Abstract

Es werden ein Filmbildungsverfahren und ein Filmbildungsapparat für einen Metall-Plattierungsfilm bereitgestellt, welche ermöglichen, eine Beschädigung eines porösen Films zu unterdrücken. Das Filmbildungsverfahren der vorliegenden Erfindung ist zur Bildung eines Metall-Plattierungsfilms auf einer Oberfläche eines Metall-Substrats durch ein stromloses Plattierungsverfahren vom Feststoff-Substitutions-Typ. Das Filmbildungsverfahren umfasst das Herstellen des Filmbildungsapparats, umfassend ein Gehäuse, welches mindestens eine Bodenwand und eine die Bodenwand umgebende Seitenwand umfasst und innen mit einem Gehäuseraum vorgesehen ist, das Metall-Substrat, welches auf der Bodenfläche im Inneren des Gehäuses angeordnet ist, den porösen Film, welcher auf der Oberfläche des Metall-Substrats angeordnet ist, und eine Lösung für stromloses Plattieren, welche im Gehäuseraum untergebracht ist; und Verwenden des Filmbildungsapparats, Reduzieren der im porösen Film enthaltende Lösung für stromloses Plattieren stammende Metall-Ionen, und Abscheiden der Metall-Ionen auf der Oberfläche des Metall-Substrats, um den Metall-Plattierungsfilm auf der Oberfläche des Metall-Substrats zu bilden.

Description

  • HINTERGRUND
  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Filmbildungsverfahren und ein Filmbildungsapparat eines Metall-Plattierungsfilms bzw. Metall-Beschichtungsfilms, welcher ein Metall-Plattierungsfilm auf einer Oberfläche eines Metall-Substrats durch stromloses Abscheidungs- bzw. Beschichtungs- bzw. Plattierungsverfahren vom Feststoff-Substitutions-Typ bildet.
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • In letzter Zeit weist ein Verfahren, welches einen Metall-Plattierungsfilm auf einer Oberfläche eines zu plattierenden bzw. zu beschichtenden Gegenstands, wie ein Metall-Substrat und eine Verdrahtung einer elektronischen Industriekomponente, bildet, ein Problem bei der Verwendung einer großen Menge einer Plattierungslösung und einer Abfallflüssigkeit der Plattierungslösung auf. Hinsichtlich dessen werden, von Aspekten der Herstellungskosten und der Umweltbelastung, Festphasen-Verfahren, wie ein Feststoff-Elektroabscheidungsverfahren („Solid Electro Deposition“, SED) und ein stromloses Feststoffabscheidungsverfahren („Solid Electroless Deposition“, SELD) verwendet.
  • Das Feststoff-Elektrolytabscheidungsverfahren ist ein Verfahren, welches einen porösen Film, wie eine Feststoff-Elektrolytmembran, zwischen einer Anode und einem Substrat, welches als eine Kathode dient, abscheidet, den porösen Film in Kontakt mit der Oberfläche des Substrats bringt, eine Spannung zwischen der Anode und dem Substrat anlegt, und im porösen Film auf der Oberfläche des Substrats enthaltene Metall-Ionen abscheidet, um einen Metall-Plattierungsfilm aus einem Metall auf der Oberfläche des Substrats zu bilden. Andererseits umfasst das stromlose Feststoffabscheidungsverfahren ein stromloses Plattierungsverfahren vom Feststoff-Substitutions-Typ und ein stromloses Plattierungsverfahren vom Feststoff-Reduktions-Typ. Das stromlose Plattierungsverfahren vom Feststoff-Substitutions-Typ bringt einen porösen Film zwischen einer Lösung für stromloses Plattieren vom Substitutions-Typ, welche erste Metall-Ionen enthält, und einem zweiten Metall, dessen Ionisationstendenz bzw. Ionisierungsneigung höher ist als jene des ersten Metalls (oder ein zweites auf einem Metall-Substrat plattiertes Metall), an. In dieser Konfiguration bewirken die ersten Metall-Ionen, welche den porösen Film passierten, eine Redox-Reaktion, welche aus einer Differenz in der Ionisationstendenz zwischen den Metallen abgeleitet ist, mit dem zweiten Metall als ein zugrundeliegendes bzw. darunterliegendes Metall. Somit wird durch Abscheiden der ersten Metall-Ionen auf der Oberfläche des zweiten Metalls ein Metall-Plattierungsfilm aus dem ersten Metall auf der Oberfläche des zweiten Metalls gebildet. Alternativ bringt das stromlose Plattierungsverfahren vom Feststoff-Reduktions-Typ einen porösen Film zwischen einer Lösung für stromloses Plattieren vom Reduktions-Typ, welche Metall-Ionen enthält, und einem Metall-Substrat an. In dieser Konfiguration bewirken die Metall-Ionen, welche den porösen Film passierten, eine Redox-Reaktion mit einem Reduktionsmittel, welches in der Lösung für stromloses Plattieren vom Reduktions-Typ enthalten ist. Dieses Verfahren bildet einen Metall-Plattierungsfilm auf der Oberfläche des Metall-Substrats durch Abscheiden der Metall-Ionen auf der Oberfläche des Metall-Substrats.
  • Die Festphasen-Verfahren, wie das Feststoff-Elektrolytabscheidungsverfahren und das stromlose Feststoffabscheidungsverfahren, verwenden eine kleine Menge einer Plattierungslösung und eine kleine Menge einer Abfallflüssigkeit der Plattierungslösung, und deshalb können Herstellungskosten und Umweltbelastung verringert werden. Zum Beispiel kann, wie im Filmbildungsverfahren eines Metall-Plattierungsfilms, welches in beschrieben JP 2016-23338 A ist, in dem herkömmlichen Festphasen-Verfahren ein Fall auftreten, in welchem ein Filmbildungsapparat eine Struktur aufweist, in welcher ein poröser Film, wie eine Feststoff-Elektrolytmembran, montiert bzw. befestigt ist, um ein Öffnungsende eines Gehäuses, welches eine Plattierungslösung beherbergt, zu versiegeln bzw. abzudichten, und der poröse Film ist durch das Gehäuse angepasst bzw. montiert bzw. eingebaut.
  • KURZFASSUNG
  • Im Filmbildungsapparat, welcher die vorstehend beschriebene Struktur aufweist, welcher im herkömmlichen Festphasen-Verfahren verwendet wird, wird der poröse Film möglicherweise aufgrund der Anpassung bzw. Einpassung bzw. Montage durch das Gehäuse beschädigt bzw. zerstört. Außerdem wird, aufgrund des Eigengewichts der Plattierungslösung, möglicherweise der poröse Film beschädigt bzw. zerstört. Die Beschädigung bzw. Zerstörung des porösen Films bewirkt ein Leck bzw. ein Austreten der Plattierungslösung, wodurch die Bildung des Metall-Plattierungsfilms misslingt. Dieses Problem wird in einem großen bzw. groß-dimensionierten Filmbildungsapparat beachtlich.
  • Die vorliegende Erfindung wurde hinsichtlich des Punktes gemacht, und die vorliegende Erfindung stellt ein Filmbildungsverfahren und einen Filmbildungsapparat eines Metall-Plattierungsfilms bereit, welche es ermöglichen, die Beschädigung bzw. bzw. Verschlechterung bzw. Zerstörung eines porösen Films zu unterdrücken.
  • Um das Problem zu lösen, dient das Filmbildungsverfahren eines Metall-Plattierungsfilms gemäß der vorliegenden Erfindung zur Bildung eines Metall-Plattierungsfilms auf einer Oberfläche eines Metall-Substrats durch stromloses Plattierungsverfahren vom Feststoff-Substitutions-Typ. Das Filmbildungsverfahren umfasst das Herstellen eines Filmbildungsapparats, umfassend ein Gehäuse, welches mindestens eine Bodenwand und eine die Bodenwand umgebende Seitenwand umfasst und welches innen mit einem Gehäuseraum vorgesehen ist, ein Metall-Substrat, welches auf der Bodenoberfläche bzw. Bodenfläche im Inneren des Gehäuses angeordnet ist, einen porösen Film, welcher auf der Oberfläche des Metall-Substrats angeordnet ist, und eine Lösung für stromloses Plattieren, welche im Gehäuseraum untergebracht ist; und Verwenden des Filmbildungsapparats, Reduzieren der im porösen Film enthaltenen Lösung für stromloses Plattieren stammende Metall-Ionen, und Abscheiden der Metall-Ionen auf der Oberfläche des Metall-Substrats, um den Metall-Plattierungsfilm auf der Oberfläche des Metall-Substrats zu bilden.
  • Gemäß dem Filmbildungsverfahren des Metall-Plattierungsfilms der vorliegenden Erfindung kann die Zerstörung bzw. Beschädigung des porösen Films unterdrückt werden.
  • Ferner dient ein Filmbildungsapparat gemäß der vorliegenden Erfindung zur Bildung eines Metall-Plattierungsfilms auf einer Oberfläche eines Metall-Substrats durch ein stromloses Plattierungsverfahren vom Feststoff-Substitutions-Typ. Der Filmbildungsapparat umfasst ein Gehäuse, welches mindestens eine Bodenwand und eine die Bodenwand umgebende Seitenwand enthält und innen mit einem Gehäuseraum versehen ist, ein Metall-Substrat, welches auf der Bodenfläche im Inneren des Gehäuses angeordnet ist, einen porösen Film, welcher auf der Oberfläche des Metall-Substrats angeordnet ist; und eine Lösung für stromloses Plattieren, welche im Gehäuseraum untergebracht ist.
  • Gemäß dem Filmbildungsapparat der vorliegenden Erfindung kann die Beschädigung bzw. Verschlechterung bzw. Zerstörung des porösen Films unterdrückt werden.
  • WIRKUNG
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Beschädigung bzw. Verschlechterung des porösen Films unterdrückt werden.
  • Figurenliste
    • Die 1A bis 1C sind schematische Prozess-Querschnittsansichten, welche ein Filmbildungsverfahren eines Metall-Plattierungsfilms gemäß einer ersten Ausführungsform darstellen;
    • die 2A und 2B sind schematische Prozess-Querschnittsansichten, welche ein Filmbildungsverfahren eines Metall-Plattierungsfilms gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellen;
    • 3 ist eine schematische Querschnittsansicht, welche einen Filmbildungsapparat gemäß einer dritten Ausführungsform darstellt;
    • die 4A bis 4C sind schematische Prozess-Querschnittsansichten, welche ein Filmbildungsverfahren eines Metall-Plattierungsfilms gemäß Beispiel 1 darstellen;
    • 5 ist ein Graph, welcher Mittelwerte von Gewichtsänderungen zwischen vor und nach der Filmbildung von 60 Metall-Substraten in Beispiel 1 (es wird ein Gehäuse aus PTFE verwendet und ein poröser Film liegt vor) und Vergleichsbeispiel 1 (es wird das Gehäuse aus PTFE verwendet und der poröse Film liegt nicht vor), und Beispiel 2 (es wird ein Gehäuse aus Aluminium verwendet und der poröse Film liegt vor), und Vergleichsbeispiel 2 (es wird das Gehäuse aus Aluminium verwendet und der poröse Film liegt nicht vor) darstellt; und
    • 6 ist ein Graph, welcher Mittelwerte von Oberflächenrauigkeiten Ra von Gold-Plattierungsfilmen der 60 Metall-Substrate in Beispiel 1 (es wird das Gehäuse aus PTFE verwendet und ein poröser Film liegt vor) und Vergleichsbeispiel 1 (es wird das Gehäuse aus PTFE verwendet und der poröse Film liegt nicht vor), und Beispiel 2 (es wird das Gehäuse aus Aluminium verwendet und der poröse Film liegt vor), und Vergleichsbeispiel 2 (es wird das Gehäuse aus Aluminium verwendet und der poröse Film liegt nicht vor) darstellt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Nachstehend werden Ausführungsformen gemäß einem Filmbildungsverfahren und ein Filmbildungsapparat eines Metallplattierungsfilms gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Zuerst werden Ausführungen des Filmbildungsverfahrens und des Filmbildungsapparats eines Metall-Plattierungsfilms gemäß den Ausführungsformen mit einer ersten Ausführungsform und einer zweiten Ausführungsform als Beispiele beschrieben.
  • (Erste Ausführungsform)
  • Ein Filmbildungsverfahren des Metall-Plattierungsfilms gemäß der ersten Ausführungsform ist ein Verfahren zur Bildung eines Metall-Plattierungsfilms auf einer Oberfläche eines Metall-Substrats durch ein stromloses Plattierungsverfahren vom Feststoff-Substitutions-Typ und ein Filmbildungsapparat gemäß der ersten Ausführungsform ist ein Filmbildungsapparat, welcher konfiguriert ist, um das Filmbildungsverfahren gemäß der ersten Ausführungsform zu verwenden. Die 1A bis 1C sind schematische Prozess-Querschnittsansichten, welche das Filmbildungsverfahren des Metall-Plattierungsfilms gemäß der ersten Ausführungsform darstellen.
  • Das Filmbildungsverfahren des Metall-Plattierungsfilms gemäß der ersten Ausführungsform stellt zuerst einen Filmbildungsapparat 1 gemäß der ersten Ausführungsform, wie in 1A (ein Herstellungsschritt) dargestellt, her. Der Filmbildungsapparat 1 umfasst ein Gehäuse 2, welches eine Bodenwand 2bw und eine die Bodenwand 2bw umgebende Seitenwand 2sw enthält und welches innen mit einem Gehäuseraum 2S, welcher eine Prisma-Gestalt mit einer rechteckigen Bodenfläche 2bs aufweist, vorgesehen ist, ein flaches plattenförmiges Metall-Substrat 4, welches auf der Bodenfläche 2bs im Inneren des Gehäuses 2 angeordnet ist, einen porösen Film 6, welcher eine in einer Draufsicht rechteckige Gestalt aufweist und auf einer Oberfläche 4s des Metall-Substrats 4 angeordnet ist, ein flaches plattenförmiges Schwimmelement 8, welches eine in einer Draufsicht rechteckige Gestalt aufweist und auf einer Oberfläche 6s des porösen Films 6 angeordnet ist, und eine Lösung L für stromloses Gold-Plattieren (eine Lösung für stromloses Plattieren), welches im Gehäuseraum 2S untergebracht ist. Der Filmbildungsapparat 1 umfasst ferner einen Deckel 10, welcher eine Öffnung 2h gegenüber der Bodenwand 2bw des Gehäuses 2 bedeckt. Das Metall-Substrat 4, der poröse Film 6, und das Schwimmelement 8 sind auf der Bodenfläche 2bs im Inneren des Gehäuses 2 in der Reihenfolge in der vertikalen bzw. senkrechten Richtung angeordnet, im Gehäuseraum 2S des Gehäuses 2 untergebracht, und in der Lösung L für stromloses Gold-Plattieren eingetaucht. Im Metall-Substrat 4 wird ein Nickel-Plattierungsfilm 4n auf einer Oberfläche eines Kupfer-Substrats 4c durch stromloses Plattieren gebildet. Der poröse Film 6 ist nirgendwo gesichert, aber auf einer Oberfläche 4ns (die Oberfläche 4s des Metall-Substrats 4) des Nickel-Plattierungsfilms 4n des Metall-Substrats 4 angeordnet. Die Lösung für stromloses Gold-Plattieren enthält mindestens eine Gold-Verbindung und ein Komplexierungsmittel bzw. Komplexierungsagens. Das Schwimmelement 8 weist eine Dichte vom 1,09-fachen oder mehr und 1,65-fachen oder weniger einer Dichte der Lösung L für stromloses Gold-Plattieren auf, und das Schwimmelement 8 weist ein größeres Gewicht als ein Gewicht des porösen Films 6 auf. Das Gehäuse 2 ist aus Aluminium (ein Metall, welches als eine Opferanode dient) hergestellt. Der Deckel bzw. die Klappe 10 ist aus demselben Material wie das des Gehäuses 2 hergestellt.
  • Als nächstes, wie in 1B dargestellt, wird der Filmbildungsapparat 1 in einer bei 80 °C gehaltenen Luft-Atmosphäre im Inneren 20N eines thermostatischen Ofens 20 beschickt bzw. beladen. Dementsprechend erwärmt gleichmäßiges Erwärmen des Gehäuses 2 im Filmbildungsapparat 1 die Lösung L für stromloses Gold-Plattieren und erzeugt Wärmekonvektion bzw. Wärmeströmung in der Lösung L für stromloses Gold-Plattieren.
  • Als nächstes, wie in 1C dargestellt, werden unter Verwendung des Filmbildungsapparates 1, während die Wärmekonvektion in der Lösung L für stromloses Gold-Plattieren erzeugt wird, von der im porösen Film 6 enthaltene Lösung L für stromloses Gold-Plattieren stammende Gold-Ionen (Metall-Ionen) reduziert, um auf der Oberfläche 4ns (die Oberfläche 4s des Metall-Substrats 4) des Nickel-Plattierungsfilms 4n des Metall-Substrats 4 abgeschieden zu werden. Dies bildet einen Gold-Plattierungsfilm M (einen Metall-Plattierungsfilm) auf der Oberfläche 4ns des Nickel-Plattierungsfilms 4n des Metall-Substrats 4 (ein Filmbildungsschritt).
  • Gemäß der ersten Ausführungsform ermöglichen die Reduktion und die Abscheidung der Gold-Ionen, welche von der im nicht durch das Gehäuse 2 befestigten porösen Film 6 enthaltenen Lösung L für stromloses Gold-Plattieren stammen, die Bildung des Gold-Plattierungsfilms M. Dies ermöglicht, die Beschädigung bzw. Verschlechterung des porösen Films 6, welcher in dem stromlosen Plattierungsverfahren vom Feststoff-Substitutions-Typ verwendet wird, zu unterdrücken.
  • Entsprechend der ersten Ausführungsform umfasst der Filmbildungsapparat 1 ferner das Schwimmelement 8. Die Dichte des Schwimmelements 8 ist das 1,09-fache oder mehr und 1,65-fache oder weniger der Dichte der Lösung L für stromloses Gold-Plattieren (die Lösung für stromloses Plattieren) und das Gewicht des Schwimmelements 8 ist größer als das Gewicht des porösen Films 6. In dieser Hinsicht kann, wenn die Gold-Ionen auf der Oberfläche 4ns des Nickel-Plattierungsfilms 4n des Metall-Substrats 4 durch Reduzieren der Gold-Ionen, welche von der im porösen Film 6 enthaltenen Lösung L für stromloses Gold-Plattieren stammen, abgeschieden werden, während das Schwimmelement 8 in Kontakt mit einer Seitenoberfläche 2ss im Inneren des Gehäuses 2 durch Wärmekonvektion der Lösung L für stromloses Gold-Plattieren gebracht wird, bewirkt werden, dass das Schwimmelement 8 eine einfache, harmonische Bewegung mit einer Amplitude von 0,2 mm oder weniger in der senkrechten Richtung durchführt. Insbesondere wird bewirkt, dass das Schwimmelement 8 die einfache, harmonische Bewegung, welche die Amplitude von 0,2 mm oder weniger in der senkrechten Richtung bei einer von der Oberfläche 6s des porösen Films 6 entfernten Position mit einem Abstand der Amplitude von 0,2 mm oder weniger in der senkrechten Richtung als das Zentrum der Bewegung aufweist, durchführt, und somit kann das Schwimmelement 8 die Oberfläche 6s des porösen Films 6 wiederholt berühren bzw. in Kontakt gelangen und sich absondern bzw. separieren. Dementsprechend werden in einem Zustand, in welchem der poröse Film 6 nicht im engen Kontakt mit der Oberfläche 4ns des Nickel-Plattierungsfilms 4n des Metall-Substrats 4 ist, aber sich der Oberfläche 4ns annähert, die Gold-Ionen, welche von der im porösen Film 6 enthaltenen Lösung L für stromloses Gold-Plattieren stammen, reduziert, um die Abscheidung der Gold-Ionen auf der Oberfläche 4ns des Nickel-Plattierungsfilms 4n des Metall-Substrats 4 zu ermöglichen. Deshalb kann zusätzlich dazu, dass ermöglicht wird, die Beschädigung des porösen Films 6 zu unterdrücken, zusammen mit dem engen Kontakt mit dem Metall-Substrat 4 der gleichmäßige Gold-Plattierungsfilm M gebildet werden.
  • Ferner ist, gemäß der ersten Ausführungsform, das Gehäuse 2 aus Aluminium (welches ein Metall ist, welches als eine Opferanode dient) hergestellt. Hinsichtlich dessen befindet sich, wenn die Gold-Ionen, welche von der im porösen Film 6 enthaltenen Lösung L für stromloses Gold-Plattieren stammen, reduziert werden, um auf der Oberfläche 4ns des Nickel-Plattierungsfilms 4n des Metallsubstrats 4 abgeschieden zu werden, eine Rückseite 4cr (welches eine Rückseite 4r des Metall-Substrats 4 ist) des Kupfer-Substrats 4c, wo der Nickel-Plattierungsfilm 4n nicht abgeschieden ist, in einem Zustand, welcher in Kontakt mit der Bodenfläche 2bs des aus Aluminium hergestellten Gehäuses 2, dessen Ionisationstendenz höher als die des Kupfers oder Nickels ist, gebracht wurde. Dies bildet eine lokale Zelle zwischen dem Nickel-Plattierungsfilm 4n und dem Gehäuse 2, und diese lokale Zelle verursacht eine lokale Anodenreaktion des Gehäuses 2. Als ein Ergebnis der durch diese Reaktion erzeugten Elektronen, welche vom Gehäuse 2 zum Nickel-Plattierungsfilm 4n über das Kupfer-Substrat 4c strömen bzw. fließen, wird eine lokale Kathodenreaktion der Gold-Ionen auf der Oberfläche 4ns des Nickel-Plattierungsfilms 4n induziert bzw. veranlasst. In Verbindung damit wird eine Substitutionsreaktion zwischen dem Gold und dem Nickel auf der Oberfläche 4ns des Nickel-Plattierungsfilms 4n beschleunigt, wodurch Filmbildung des gleichmäßigeren, dicken Gold-Plattierungsfilms M ermöglicht wird. Außerdem umfasst der Filmbildungsapparat 1 ferner den Deckel 10, welcher die Öffnung 2h im Gehäuse 2 bedeckt, und der Deckel 10 ist aus Aluminium hergestellt. Dies beschleunigt die Substitutionsreaktion zwischen dem Gold und dem Nickel deutlich und ermöglicht die Bildung des viel gleichmäßigeren, dicken Gold-Plattierungsfilms M.
  • (Zweite Ausführungsform)
  • Ein Filmbildungsverfahren eines Metall-Plattierungsfilms gemäß der zweiten Ausführungsform ist ein Verfahren zur Bildung eines Metall-Plattierungsfilms auf einer Oberfläche eines Metall-Substrats durch ein stromloses Plattierungsverfahren vom Feststoff-Substitutions-Typ, und ein Filmbildungsapparat gemäß der zweiten Ausführungsform ist ein Filmbildungsapparat, welcher konfiguriert ist, um das Filmbildungsverfahren gemäß der zweiten Ausführungsform zu verwenden. Die 2A und 2B sind schematische Prozess-Querschnittsansichten, welche das Filmbildungsverfahren des Metall-Plattierungsfilms gemäß der zweiten Ausführungsform darstellen.
  • Das Filmbildungsverfahren des Metall-Plattierungsfilms gemäß der zweiten Ausführungsform stellt zuerst den Filmbildungsapparat 1 gemäß der zweiten Ausführungsform, wie in 2A dargestellt, her (der Herstellungsschritt). Der Filmbildungsapparat 1 umfasst das Gehäuse 2, welches die Bodenwand 2bw und die Bodenwand 2bw umgebende Seitenwand 2sw umfasst und welches innen mit dem Gehäuseraum 2S, welcher die Prisma-Gestalt mit der rechteckigen Bodenfläche 2bs aufweist, vorgesehen bzw. ausgestattet ist, das flache plattenförmige Metall-Substrat 4, welches auf der Bodenfläche 2bs im Inneren des Gehäuses 2 angeordnet ist, den porösen Film 6, welcher in der Draufsicht die rechteckige Gestalt aufweist und auf der Oberfläche 4s des Metall-Substrats 4 angeordnet ist, und die Lösung L für stromloses Gold-Plattieren (die Lösung für stromloses Plattieren), welche in dem Gehäuseraum 2S untergebracht ist. Der Filmbildungsapparat 1 umfasst ferner den Deckel 10, welcher die Öffnung 2h gegenüber der Bodenwand 2bw des Gehäuses 2 bedeckt. Das Metall-Substrat 4 und der poröse Film 6 sind auf der Bodenfläche 2bs im Inneren des Gehäuses 2 in der Reihenfolge in der senkrechten Richtung angeordnet, untergebracht im Gehäuseraum 2S des Gehäuses 2, und in der Lösung L für stromlose Gold-Plattierung eingetaucht. Im Metall-Substrat 4 wird der Nickel-Plattierungsfilm 4n auf der Oberfläche des Kupfer-Substrats 4c durch stromloses Plattieren gebildet. Der poröse Film 6 ist nirgends gesichert bzw. befestigt, aber auf der Oberfläche 4ns (die Oberfläche 4s des Metall-Substrats 4) des Nickel-Plattierungsfilms 4n des Metall-Substrats 4 angeordnet. Die Lösung für stromloses Gold-Plattieren enthält mindestens eine Gold-Verbindung und ein Komplexierungsmittel. Eine Temperatur der Lösung für stromloses Gold-Plattieren ist auf 80 °C eingestellt. Das Gehäuse 2 ist aus Polytetrafluorethylen (PTFE) hergestellt. Der Deckel 10 ist aus demselben Material wie das des Gehäuses hergestellt.
  • Als nächstes werden, wie in 2B dargestellt, unter Verwendung des Filmbildungsapparats 1 die Gold-Ionen (die Metall-Ionen), welche von der im porösen Film 6 enthaltenen Lösung L für stromloses Gold-Plattieren stammen, reduziert, um auf der Oberfläche 4ns (welches die Oberfläche 4s des Metall-Substrats 4 ist) des Nickel-Plattierungsfilms 4n des Metall-Substrats 4 abgeschieden zu werden. Dies bildet den Gold-Plattierungsfilm M (der Metall-Plattierungsfilm) auf der Oberfläche 4ns des Nickel-Plattierungsfilms 4n des Metall-Substrats 4 (der Filmbildungsschritt).
  • Gemäß der zweiten Ausführungsform ermöglichen die Reduktion und die Abscheidung der Gold-Ionen, welche von der im nicht am Gehäuse 2 gesicherten porösen Film 6 enthaltenen Lösung L für stromloses Gold-Plattieren stammen, die Bildung des Gold-Plattierungsfilms M. Dies ermöglicht, eine Beschädigung bzw. Verschlechterung des porösen Films 6, welcher im stromlosen Plattierungsverfahren vom Feststoff-Substitutions-Typ verwendet wird, zu unterdrücken.
  • Anschließend werden Details der Konfigurationen des Filmbildungsverfahrens für den Metall-Plattierungsfilm und des Filmbildungsapparats gemäß der Ausführungsform beschrieben.
  • 1. Filmbildungsverfahren des Metall-Plattierungsfilms
  • Das Filmbildungsverfahren des Metall-Plattierungsfilms gemäß der Ausführungsform ist ein Filmbildungsverfahren des Metall-Plattierungsfilms zur Bildung des Metall-Plattierungsfilms auf der Oberfläche des Metall-Substrats durch das stromlose Plattierungsverfahren vom Feststoff-Substitutions-Typ und umfasst den Herstellungsschritt und den Filmbildungsschritt. Nachstehend werden der Herstellungsschritt und der Filmbildungsschritt im Detail beschrieben.
  • (1) Herstellungsschritt
  • Im Herstellungsschritt wird der Filmbildungsapparat hergestellt. Der Filmbildungsapparat umfassend ein Gehäuse, welches mindestens die Bodenwand und die Bodenwand umgebende Seitenwand umfasst und welches innen mit dem Gehäuseraum ausgestattet bzw. vorgesehen ist, ein Metall-Substrat, welches auf der Bodenfläche im Inneren des Gehäuses angeordnet ist, einen porösen Film, welcher auf der Oberfläche des Metall-Substrats angeordnet ist, und eine Lösung für stromloses Plattieren, welche im Gehäuseraum untergebracht bzw. aufbewahrt ist.
  • a. Gehäuse
  • Ein Material, welches das Gehäuse bildet, ist nicht besonders beschränkt, und kann zum Beispiel ein Metall oder ein Harz, oder ähnliches sein. Das Gehäuse ist aus einem Metall hergestellt, welches in einigen Ausführungsformen als die Opferanode dient, da dies die Bildung eines gleichmäßigeren, dicken Metall-Plattierungsfilms ermöglicht. Solange ein Metall, dessen Ionisationstendenz größer ist als jene des Metalls, welches das Metall-Substrat bildet, verwendet wird, ist das Metall, welches als die Opferanode dient, nicht besonders beschränkt. Zum Beispiel ist in einem Fall, in welchem das Metall-Substrat ein Kupfer-Substrat mit einer Oberfläche, auf welcher ein Nickel-Plattierungsfilm angeordnet ist, umfasst, das Metall, welches als die Opferanode dient, in einigen Ausführungsformen Aluminium, Eisen, oder ähnliches.
  • Man beachte, dass, da eine nachstehend beschriebene Lösung für stromloses Plattieren im Gehäuseraum im Inneren des Gehäuses untergebracht bzw. aufbewahrt ist, die Oxidation der Plattierungslösung unterdrückt werden kann. Deshalb muss kein Oxidationsinhibitor zur Lösung für stromloses Plattieren zugegeben werden. Ferner ermöglicht das Dichten bzw. Versiegeln der Lösung für stromloses Plattieren mit dem Gehäuse das Vereinfachen der Erzeugung von Wasserstoff-Mitabscheidung („hydrogen co-deposition“) im Plattierungsfilm, und folglich kann die Lot-Benetzbarkeit bzw. Lötmetall-Benetzbarkeit verbessert werden.
  • Der Filmbildungsapparat, welcher ferner den Deckel, welcher die Öffnung des Gehäuses bedeckt, umfasst, wird in einigen Ausführungsformen verwendet. Ferner ist in einem Fall, in welchem das Gehäuse aus dem Metall hergestellt ist, welches als die Opferanode dient, der Deckel in einigen Ausführungsformen aus demselben Material wie das des Gehäuses hergestellt. Dies liegt daran, da der Deckel als die Opferanode zusammen mit dem Gehäuse funktioniert, und deshalb kann der gleichmäßigere, dicke Gold-Plattierungsfilm gebildet werden.
  • Die Gestalt bzw. Form des Gehäuseraumes im Gehäuse ist nicht besonders beschränkt, und Beispiele desselben umfassen ein Prisma mit einer rechteckigen Bodenfläche und eine Säule mit einer kreisförmigen Bodenfläche. Die Größe der Bodenfläche des Gehäuseraumes ist nicht besonders beschränkt und zum Beispiel ist bei der Bodenfläche, welche die rechteckige Gestalt aufweist, in einigen Ausführungsformen die Längsgröße 1 cm oder mehr und 100 cm oder weniger und die seitliche Größe ist 1 cm oder mehr und 100 cm oder weniger. Bei der Bodenfläche, welche die kreisförmige Gestalt aufweist, ist in einigen Ausführungsformen der Durchmesser 1 cm oder mehr und 100 cm oder weniger. Dies liegt daran, dass die Größe der Bodenfläche des Gehäuseraumes innerhalb des Bereichs Filmbildung des gleichmäßigen Metall-Plattierungsfilms erleichtert, wenn der Filmbildungsapparat das Schwimmelement umfasst. Eine Tiefe des Gehäuseraumes kann auf eine Tiefe, welche benötigt wird, um die Lösung für stromloses Plattieren zu beherbergen, bei einer Tiefe, welche zur Filmbildung der gewünschten Metall-Plattierungsfilme benötigt wird, eingestellt sein.
  • Hier ist 3 eine schematische Querschnittsansicht, welche einen Filmbildungsapparat gemäß einer dritten Ausführungsform darstellt. Wie in 3 dargestellt, umfasst der Filmbildungsapparat ferner eine Dichtung bzw. ein Siegel 12, welches in einigen Ausführungsformen im Inneren des Gehäuses 2 angeordnet ist. Wie in 3 dargestellt, ist die Dichtung 12 in einigen Ausführungsformen innen in Kontakt mit der Seitenfläche 2ss im Inneren des Gehäuses 2 und außen in Kontakt mit einer Oberfläche, wie einer äußeren Umfangsoberfläche 4p des Metall-Substrats 4. Eine Menge der Auflösung der Metall-Ionen des Bestandsmaterials (welches das Metall ist, welches als die Opferanode aus Aluminium oder ähnlichem dient) des Gehäuses 2 zur Lösung L für stromloses Gold-Plattieren (welches ein Bad für stromloses Gold-Plattieren vom Substitutions-Typ ist), welche zwischen den Seitenflächen 2ss des Gehäuses 2 und der äußeren Umfangsfläche 4p des Metall-Substrats 4 eingeschoben bzw. angeordnet ist, ist größer als eine Menge der Auflösung der Metall-Ionen des Bestandsmaterials des Gehäuses 2 zur Lösung L für stromloses Gold-Plattieren auf einer Oberseite einer Oberfläche 8s des Schwimmelements 8. Hinsichtlich dessen ist eine Verschlechterungsrate der Lösung L für stromloses Gold-Plattieren, welche zwischen der Seitenfläche 2ss des Gehäuses 2 und der äußeren Umfangsfläche 4p des Metall-Substrats 4 angeordnet ist, höher bzw. schneller als jene der Lösung L für stromloses Gold-Plattieren auf der Oberseite der Oberfläche 8s des Schwimmelements 8. Wenn die Metall-Ionen des Bestandsmaterials des Gehäuses 2 in einer Flüssigkeit L2, wie Ionen-ausgetauschtes Wasser (ein Bad für stromloses Gold-Plattieren vom Nicht-Substitutions-Typ), gelöst bzw. aufgelöst sind, welches in einen Bereich gefüllt wurde, welcher von der Seitenfläche 2ss im Inneren des Gehäuses 2, der Dichtung 12, und der äußeren Umfangsfläche 4p des Metall-Substrats 4, anstatt von der Lösung L für stromloses Gold-Plattieren, umgeben ist, kann der Gold-Plattierungsfilm M auf dem Metall-Substrat 4 gebildet werden. Hinsichtlich dessen umfasst, wie in 3 dargestellt, der Filmbildungsapparat in einigen Ausführungsformen ferner die Dichtung 12, und die Flüssigkeit L2, wie das Ionen-ausgetauschte Wasser, wird in den Bereich gefüllt, welcher von der Seitenfläche 2ss im Inneren des Gehäuses 2, der Dichtung 12, und der äußeren Umfangsfläche 4p des Metall-Substrats 4 umgeben ist. Dies ermöglicht die Verringerung der Verwendungs- bzw. Anwendungsmenge der Lösung L für stromloses Gold-Plattieren.
  • Das Bestandsmaterial der Dichtung 12 ist nicht besonders beschränkt, und ist zum Beispiel in einigen Ausführungsformen ein Elastomer, ein flexibles Polymer, und ein Polymerschaum.
  • b. Lösung für stromloses Plattieren
  • Die Lösung für stromloses Plattieren ist eine Plattierungslösung, welche im stromlosen Plattierungsverfahren vom Substitutions-Typ verwendet wird. Zum Beispiel enthält die Lösung für stromloses Plattieren eine Metall-Verbindung und ein Komplexierungsmittel und kann bei Bedarf ein Additiv enthalten. Beispiele des Additivs umfassen einen pH-Puffer und einen Stabilisator. Die handelsübliche Plattierungslösung kann verwendet werden. Die Lösung für stromloses Plattieren ist zum Beispiel eine Lösung für stromloses Gold-Plattieren. Nachstehend wird die Lösung für stromloses Gold-Plattieren im Detail beschrieben.
  • Die Lösung für stromloses Gold-Plattieren enthält mindestens eine Metall-Verbindung und ein Komplexierungsmittel und kann nach Bedarf ein Additiv enthalten.
  • Während die Gold-Verbindung nicht besonders beschränkt ist, umfasst die Gold-Verbindung zum Beispiel ein Cyanid-Gold-Salz oder ein Nicht-Cyanid-Gold-Salz. Das Cyanid-Gold-Salz umfasst Goldcyanid, Goldkaliumcyanid, Goldnatriumcyanid, Ammoniumgoldcyanid, oder ähnliches. Das Nicht-Cyanid-Gold-Salz umfasst zum Beispiel ein Goldsulfit-Salz, ein Goldthiosulfat-Salz, ein Chloraurat, ein Goldthiomalat, oder ähnliches. Eine Art von Gold-Salz kann allein verwendet werden, oder zwei oder mehr Arten desselben können zusammen verwendet werden. Als das Gold-Salz wird, hinsichtlich des Aspekts der Handhabung, Umwelt, und Toxizität, in einigen Ausführungsformen das Nicht-Cyanid-Gold-Salz verwendet, und unter den Nicht-Cyanid-Gold-Salzen wird in einigen Ausführungsformen das Goldsulfit-Salz verwendet. Das Goldsulfit-Salz kann zum Beispiel Ammoniumgoldsulfit, Kaliumgoldsulfit, Goldnatriumsulfit, Methansulfonsäuregold-Salz, oder ähnliches umfassen.
  • Der Gehalt der Gold-Verbindung in der Lösung für stromloses Plattieren ist als Gold in einigen Ausführungsformen 0,5 g/L oder mehr und 2,5 g/L oder weniger, und in einigen Ausführungsformen 1,0 g/L oder mehr und 2,0 g/L oder weniger. Die jeweiligen oberen Grenzwerte und unteren Grenzwerte dieser Zahlenbereiche können frei kombiniert werden, um einen passenden Bereich zu spezifizieren. Wenn der Gold-Gehalt 0,5 g/L oder mehr ist, kann eine Gold-Abscheidungsreaktion verbessert werden. Wenn der Gold-Gehalt 2,5 g/L oder weniger ist, kann die Stabilität der Plattierungslösung verbessert werden.
  • Das Komplexierungsmittel bietet eine Wirkung, um Gold-Ionen (Au+) stabil zu komplexieren, um das Auftreten einer Disproportionierungsreaktion von Au+ (3Au+ → Au3+ + 2Au) zu verringern, wodurch die Stabilität der Flüssigkeit verbessert wird. Eine Art des Komplexierungsmittels kann alleine verwendet werden, oder zwei oder mehr Arten desselben können zusammen verwendet werden.
  • Das Komplexierungsmittel umfasst zum Beispiel ein Cyanid-Komplexierungsmittel, oder ein Nicht-Cyanid-Komplexierungsmittel. Das Cyanid-Komplexierungsmittel umfasst zum Beispiel Natriumcyanid oder Kaliumcyanid. Das Nicht-Cyanid-Komplexierungsmittel umfasst zum Beispiel Sulfit, Thiosulfat, Thiomalat, Thiocyanat, Mercaptobernsteinsäure, Mercaptoessigsäure, 2-Mercaptopropionsäure, 2-Aminoethanthiol, 2-Mercaptoethanol, Glucosecystein, 1-Thioglyzerin, Natriummercaptopropansulfonat, N-Acetylmethionin, Thiosalizylsäure, Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA), oder Pyrophosphorsäure. Als das Komplexierungsmittel wird in einigen Ausführungsformen, hinsichtlich des Aspekts der Handhabung, Umwelt, und Toxizität, das Nicht-Cyanid-Komplexierungsmittel verwendet, und in einigen Ausführungsformen wird das Sulfit unter den Nicht-Cyanid-Komplexierungsmitteln verwendet.
  • Der Gehalt des Komplexierungsmittels in der Lösung für stromloses Gold-Plattieren ist in einigen Ausführungsformen 1 g/L oder mehr und 200 g/L oder weniger, und ist in einigen Ausführungsformen 20 g/L oder mehr und 50 g/L oder weniger. Die jeweiligen oberen Grenzwerte und unteren Grenzwerte dieser Zahlenbereich können frei kombiniert werden, um einen passenden Bereich zu spezifizieren. Wenn der Gehalt des Komplexierungsmittels 1 g/L oder mehr ist, wird eine Gold-Komplexierungsfähigkeit erhöht, um Verbesserung der Stabilität der Plattierungslösung zu ermöglichen. Wenn der Gehalt des Komplexierungsmittels 200 g/L oder weniger ist, kann die Erzeugung der Rekristallisation in der Plattierungslösung unterdrückt werden.
  • Die Lösung für stromloses Gold-Plattieren kann nach Bedarf ein Additiv enthalten. Das Additiv umfasst zum Beispiel einen pH-Puffer oder einen Stabilisator.
  • Der pH-Puffer kann eine Abscheidungsrate auf einen gewünschten Wert einstellen, und kann den pH-Wert der Plattierungslösung konstant halten. Eine Art des pH-Puffers kann alleine verwendet werden, oder zwei oder mehr Arten desselben können zusammen verwendet werden. Der pH-Puffer umfasst zum Beispiel Phosphat, Acetat, Carbonat, Borat, Citrat, oder Hydrosulfat.
  • Der pH-Wert der Lösung für stromloses Gold-Plattieren ist in einigen Ausführungsformen 5,0 oder mehr und 8,0 oder weniger, in einigen Ausführungsformen 6,0 oder mehr und 7,8 oder weniger, oder in einigen Ausführungsformen 6,8 oder mehr und 7,5 oder weniger. Die jeweiligen oberen Grenzwerte und die unteren Grenzwerte dieser Zahlenbereiche können frei kombiniert werden, um einen passenden Bereich zu spezifizieren. Wenn der pH-Wert 5,0 oder mehr ist, neigt die Stabilität der Plattierungslösung dazu, verbessert zu werden. Wenn der pH-Wert 8,0 oder weniger ist, kann Korrosion des Metall-Substrats als das darunterliegende bzw. zugrundeliegende Metall unterdrückt werden. Der pH-Wert kann zum Beispiel durch Zugeben von Kaliumhydroxid, Natriumhydroxid, und Ammoniumhydroxid eingestellt werden.
  • Der Stabilisator kann die Stabilität der Plattierungslösung verbessern. Der Stabilisator umfasst zum Beispiel eine Thiazol-Verbindung, eine Bipyridyl-Verbindung, oder eine Phenanthrolin-Verbindung.
  • Eine handelsübliche Lösung für stromloses Gold-Plattieren kann verwendet werden. Das handelsübliche Produkt umfasst zum Beispiel EPITHAS TDS-25 (hergestellt von C. Uyemura & Co., Ltd.), EPITHAS TDS-20 (hergestellt von C. Uyemura & Co., Ltd.), oder FLASH GOLD (hergestellt von OKUNO CHEMICAL INDUSTRIES CO., LTD.).
  • Eine Tiefe der Lösung für stromloses Plattieren, welche in dem Gehäuseraum im Gehäuse untergebracht ist, ist nicht besonders beschränkt, aber ist in einigen Ausführungsformen 0,5 cm oder mehr und 100 cm oder weniger. Es liegt daran, dass die Tiefe der Lösung für stromloses Plattieren innerhalb des Bereiches das Bilden des gleichmäßigen Metall-Plattierungsfilms erleichtert, wenn der Filmbildungsapparat das Schwimmelement umfasst.
  • c. Metall-Substrat
  • Das Metall-Substrat ist aus einem Metall hergestellt, dessen Ionisationstendenz bzw. Ionisierungsneigung höher ist als jene des Metalls, welches den Metall-Plattierungsfilm bildet, sodass der Metall-Plattierungsfilm auf der Oberfläche des Metall-Substrats durch das stromlose Plattierungsverfahren vom Feststoff-Substitutions-Typ gebildet werden kann. Solange das Metall, welches das Metall-Substrat bildet, das vorstehend beschriebene Metall ist, ist das Metall, welches das Metall-Substrat bildet, nicht besonders beschränkt. Zum Beispiel, wenn das Metall, welches den Metall-Plattierungsfilm bildet, Gold ist, umfassen Beispiele des Metalls, welches das Metall-Substrat bildet, Kupfer, Nickel, Kobalt, Palladium, und eine Legierung, welche mindestens zwei Arten von diesen enthält. Unter diesen wird in einigen Ausführungsformen Nickel, eine Nickel-Legierung, oder ähnliches verwendet. Es liegt daran, dass das Nickel oder die Nickel-Legierung eine Erleichterung der Bildung des Gold-Plattierungsfilms ermöglicht. Solange das Metall-Substrat das vorstehend beschriebene Metall-Substrat ist, ist das Metall-Substrat nicht besonders beschränkt. Zum Beispiel umfassen, wenn das Metall, welches den Metall-Plattierungsfilm bildet, Gold ist, Beispiele des Metall-Substrats ein Metall-Substrat, in welchem ein Nickel-Plattierungsfilm auf der Oberfläche des Kupfer-Substrats abgeschieden bzw. angeordnet ist.
  • Das Metall-Substrat kann jegliche Gestalt aufweisen. Beispiele der Gestalt des Metall-Substrats umfassen eine Plattenform, wie eine flache Plattenform oder eine gekrümmte Plattenform, eine Stabform, oder eine runde Gestalt bzw. Kugelform. Das Metall-Substrat kann ein Gegenstand sein, auf welchem feine Bearbeitung, wie eine Nut bzw. Rille und ein Loch, durchgeführt wird, und kann zum Beispiel eine Verdrahtung für eine elektronische Industriekomponente, wie eine (gedruckte) Leiterplatte, ein ITO-Substrat, und ein keramisches IC-Packungssubstrat sein. Das Metall-Substrat kann ein Plattierungsfilm sein, welcher auf einem Harz-Produkt, einem Glas-Produkt, oder einem Produkt, wie einer keramischen Komponente, gebildet ist.
  • d. Poröser Film
  • Solange der poröse Film, welcher innen die Lösung für stromloses Plattieren enthalten kann und den Metall-Ionen ermöglicht, auf der Oberfläche des Metall-Substrats durch Reduzieren der Metall-Ionen, welche von der im porösen Film enthaltenen Lösung für stromloses Plattieren stammen, abgeschieden zu werden, ist der poröse Film nicht besonders beschränkt, aber in einigen Ausführungsformen wird der poröse Film, welcher eine ionische Gruppe aufweist, verwendet. Der poröse Film, welcher die ionische Gruppe aufweist, ermöglicht der anionischen Gruppe, die vom Metall-Substrat aufgelösten Metall-Ionen einzufangen. Dies ermöglicht eine Verschlechterung der Lösung für stromloses Plattieren durch die Metall-Ionen (zum Beispiel Nickel-Ionen), welche von dem Metall-Substrat stammen, zu unterdrücken. Ferner ist, da der poröse Film, welche die anionische Gruppe aufweist, hydrophil ist, die Benetzbarkeit des porösen Films verbessert. Hinsichtlich dessen kann bei dem porösen Film, welcher die anionische Gruppe aufweist, die Lösung für stromloses Plattieren leicht benetzen, und die Lösung für stromloses Plattieren kann sich gleichmäßig auf der Oberfläche des Metall-Substrats verteilen. Folglich bietet der poröse Film, welcher die ionische Gruppe aufweist, ebenso eine Wirkung, dass das Bilden des gleichmäßigen Metall-Plattierungsfilms ermöglicht wird.
  • Während die anionische Gruppe nicht besonders beschränkt ist, ist die anionische Gruppe zumindest eine Art, ausgewählt aus, zum Beispiel Sulfonat-Gruppe, Thiosulfonsäure-Gruppe (-S2O3H), Carboxyl-Gruppe, Phosphat-Gruppe, Phosphonat-Gruppe, Hydroxy-Gruppe, Cyano-Gruppe, und Thiocyano-Gruppe. Diese anionischen Gruppen können Metall-Ionen, welche positive elektrische Ladungen aufweisen, einfangen. Diese anionischen Gruppen können dem porösen Film die Hydrophilie bzw. hydrophile Eigenschaft verleihen. Die anionische Gruppe umfasst in einigen Ausführungsformen eine Sulfonat-Gruppe oder eine Carboxyl-Gruppe. Insbesondere kann die anionische Gruppe in einigen Ausführungsformen eine Sulfonat-Gruppe (Sulfo-Gruppe) umfassen, da Nickel-Ionen wirksam eingefangen werden können.
  • Als ein Material des porösen Films, welcher die anionische Gruppe aufweist, kann ein anionisches Polymer verwendet werden. Das heißt, der poröse Film, welcher die anionische Gruppe aufweist, umfasst das anionische Polymer. Das anionische Polymer weist die anionische Gruppe (zum Beispiel wie vorstehend beschrieben, die Sulfonat-Gruppe, die Thiosulfonsäure-Gruppe, die Carboxyl-Gruppe, die Phosphat-Gruppe, die Phosphonat-Gruppe, die Hydroxyl-Gruppe, die Cyano-Gruppe, oder die Thiocyano-Gruppe) auf. Das anionische Polymer kann eine Art der anionischen Gruppen alleine aufweisen, oder kann zwei Arten oder mehr der anionischen Gruppen zusammen aufweisen. Die anionische Gruppe ist in einigen Ausführungsformen die Sulfonat-Gruppe.
  • Während das anionische Polymer nicht besonders beschränkt ist, kann das anionische Polymer zum Beispiel ein Polymer umfassen, welches ein Monomer mit der anionischen Gruppe enthält.
  • Repräsentativ umfassen die Beispiele des anionischen Polymers zum Beispiel ein Polymer, aufweisend eine Carboxyl-Gruppe [zum Beispiel ein (Meth)acrylsäure-Polymer (zum Beispiel ein Copolymer aus (Meth)acrylsäure und einem weiteren copolymerisierbaren Monomer, wie Poly(meth)acrylsäure), oder ein Fluor-basiertes Harz, aufweisend eine Carboxyl-Gruppe (zum Beispiel ein Perfluorcarboxylsäure-Harz)], ein Styrolbasiertes Harz, aufweisend eine Sulfonat-Gruppe [zum Beispiel Polystyrolsulfonsäure], und ein sulfiertes Polyarylether-Harz [zum Beispiel sulfoniertes Polyetherketon-Harz, sulfoniertes Polyethersulfon-Harz].
  • Unter den porösen Filmen, welche die anionischen Gruppen aufweisen, wird in einigen Ausführungsformen eine Feststoff-Elektrolytmembran, welche ionische Leitfähigkeit bzw. Ionenleitfähigkeit aufweist, verwendet. Die Feststoff-Elektrolytmembran weist innen eine Ionen-Cluster-Struktur auf, und die Plattierungslösung wird in das Innere der Ionen-Cluster-Struktur imprägniert. Da die Metall-Ionen, wie Gold-Ionen, in der Plattierungslösung an die anionische Gruppe in der Feststoff-Elektrolytmembran koordiniert sind, sind die Metall-Ionen in der Feststoff-Elektrolytmembran wirksam bzw. effektvoll verteilt. Deshalb ermöglicht die Verwendung der Feststoff-Elektrolytmembran die Bildung des gleichmäßigen Plattierungsfilms.
  • Die Feststoff-Elektrolytmembran weist eine poröse Struktur auf (das heißt, eine Ionen-Cluster-Struktur), und die Poren der porösen Struktur sind sehr klein und weisen einen mittleren Porendurchmesser von zum Beispiel 0,1 µm oder mehr und 100 µm oder weniger auf. Durch Anlegen eines Drucks kann die Lösung für stromloses Plattieren in die Feststoff-Elektrolytmembran imprägniert werden. Die Feststoff-Elektrolyt-Membran kann zum Beispiel ein Fluor-basiertes Harz, wie Nation (eingetragene Handelsmarke), hergestellt von DuPont de Nemours, Inc., ein Kohlenwasserstoff-Harz, ein Polyamidsäure-Harz, und ein Harz, welches eine Ionenaustausch-Funktion aufweist, wie Selemion (CMV-, CMD-, CMF-Serien) hergestellt von AGC Inc., umfassen, aber die Feststoff-Elektrolytmembran ist nicht besonders auf diese beschränkt. Die Feststoff-Elektrolytmembran ist in einigen Ausführungsformen das Fluor-basierte Harz, welches die Sulfonat-Gruppe aufweist. Das Fluor-basierte Harz, welches die Sulfonat-Gruppe aufweist, weist einen hydrophoben Teil eines fluorierten Kohlenstoff-Gerüsts und einen hydrophilen Teil eines Seitenketten-Teils, welcher die Sulfonat-Gruppe aufweist, auf, und diese Teile bilden den Ionen-Cluster. Die Metall-Ionen in der Plattierungslösung, welche in das Innere des Ionen-Clusters imprägniert wurden, sind an die Sulfonat-Gruppe der Feststoff-Elektrolytmembran koordiniert, und verteilen sich gleichmäßig in der Feststoff-Elektrolytmembran. Da die Feststoff-Elektrolytmembran, welche die Sulfonat-Gruppe aufweist, leicht durch die Plattierungslösung aufgrund der hohen Hydrophilie und der ausgezeichneten Benetzbarkeit benetzbar ist, kann die Plattierungslösung gleichmäßig auf der Oberfläche des Metall-Substrats verteilt werden. Deshalb ermöglicht die Verwendung des Fluor-basierten Harzes, welches die Sulfonat-Gruppe aufweist, die Bildung des gleichmäßigen Plattierungsfilms. Die Verwendung des Fluor-basierten Harzes, welches die Sulfonat-Gruppe aufweist, erhöht die dielektrische Polarisation, welche an einer zwischen der Feststoff-Elektrolytmembran und dem Metall-Substrat vorliegenden Diffusionsschicht aufgrund des Maxwell-Wagner-Effekts erzeugt wird, wodurch eine hohe Transportgeschwindigkeit der Metall-Ionen ermöglicht wird. Ein derartiges Fluor-basiertes Harz ist zum Beispiel als eine Serie eines Produktnamens „Nafion“ von DuPont de Nemours, Inc. erhältlich.
  • Das Äquivalenzgewicht („equivalent weight“, EW) der Feststoff-Elektrolytmembran ist in einigen Ausführungsformen 850 g/mol oder mehr und 950 g/mol oder weniger, und ist in einigen Ausführungsformen 874 g/mol oder mehr und 909 g/mol oder weniger. Die jeweiligen oberen Grenzwerte und unteren Grenzwerte dieser Zahlenbereiche können frei kombiniert werden, um einen passenden Bereich zu spezifizieren. Hier bedeutet Äquivalenzgewicht eine Trockenmasse der Feststoff-Elektrolytmembran pro Äquivalent einer Ionenaustausch-Gruppe. Wenn das Äquivalenzgewicht der Feststoff-Elektrolytmembran in diesem Bereich ist, kann die Gleichmäßigkeit des Metall-Plattierungsfilms verbessert werden.
  • Während ein Einstellungsverfahren des Äquivalenzgewichts der Feststoff-Elektrolytmembran nicht besonders beschränkt ist, kann zum Beispiel in dem Fall eines Perfluorkohlenstoffsulfonsäure-Polymers, die Einstellung durch Ändern eines Polymerisationsverhältnisses zwischen einer fluorierten Vinylether-Verbindung und einem fluorierten Olefin-Monomer durchgeführt werden. Insbesondere kann zum Beispiel durch Erhöhen des Polymerisationsverhältnisses der fluorierten Vinylether-Verbindung das zu erhaltende Äquivalenzgewicht der Feststoff-Elektrolytmembran verringert werden. Das Äquivalenzgewicht kann unter Verwendung eines Titrationsverfahrens gemessen werden.
  • Die Dichte des porösen Films ist nicht besonders beschränkt, aber ist in einigen Ausführungsformen das 0,005-fache oder mehr und 0,9-fache oder weniger der Dichte der Lösung für stromloses Plattieren, und ist insbesondere in einigen Ausführungsformen das 0,01-fache oder mehr und 0,8-fache oder weniger der Dichte der Lösung für stromloses Plattieren. Dies liegt daran, dass dies wirksam ermöglicht, dass der poröse Film nahe an die Oberfläche des Metall-Substrats durch das Schwimmelement gebracht wird, ohne festen Kontakt.
  • Der poröse Film weist in einigen Ausführungsformen eine Dicke von 10 µm oder mehr und 200 µm oder weniger, und in einigen Ausführungsformen 20 µm oder mehr und 160 µm oder weniger auf. Die jeweiligen oberen Grenzwerte und unteren Grenzwerte dieser Zahlenbereiche können frei kombiniert werden, um einen geeigneten Bereich zu spezifizieren. Wenn die Dicke des porösen Films 10 µm oder mehr ist, wird der poröse Film weniger wahrscheinlich gerissen und weist eine ausgezeichnete Beständigkeit auf. Die Dicke des porösen Films von 200 µm oder weniger ermöglicht das Verringern eines Drucks, welcher dafür benötigt wird, dass die Lösung für stromloses Plattieren den porösen Film passiert.
  • Während die Gestalt und die Größe des porösen Films in der Draufsicht nicht besonders beschränkt sind, wenn zum Beispiel die Gestalt des Gehäuseraumes im Gehäuse das Prisma mit der rechteckigen Bodenfläche ist, ist in einigen Ausführungsformen die Gestalt des porösen Films in der Draufsicht eine rechteckige Gestalt, ist die Längsgröße des porösen Films in der Draufsicht (die Längsgröße der Bodenfläche des Gehäuseraumes - 10 mm) oder mehr und gleich oder weniger als die Längsgröße der Bodenfläche des Gehäuseraumes, und die Seitengröße des porösen Films in der Draufsicht (die Seitengröße der Bodenfläche des Gehäuseraumes - 10 mm) oder mehr und gleich oder weniger als die Seitengröße der Bodenfläche des Gehäuseraumes. Es liegt daran, dass die senkrechte Bewegung des Schwimmelements, während das Schwimmelement in Kontakt mit der Seitenfläche im Inneren des Gehäuses gebracht wird, die Bildung des gleichmäßigen Metall-Plattierungsfilms erleichtert. Ein Beispiel der Größe des porösen Films umfasst eine Größe von längs 190 mm × seitlich 280 mm × Dicke 51 µm. Als die Gestalt und die Größe des porösen Films in der Draufsicht, wenn zum Beispiel die Gestalt des Gehäuseraumes im Gehäuse eine Säule mit einer kreisförmigen Bodenfläche ist, ist die Gestalt des porösen Films in der Draufsicht in einigen Ausführungsformen eine kreisförmige Gestalt, und eine Größe eines Durchmessers des porösen Films in der Draufsicht ist (der Durchmesser der Bodenfläche des Gehäuseraumes - 10 mm) oder mehr und gleich oder weniger als der Durchmesser der Bodenfläche des Gehäuseraumes. Es liegt daran, dass die senkrechte Bewegung des Schwimmelements, während das Schwimmelement mit der Seitenfläche im Inneren des Gehäuses in Kontakt gebracht wird, die Bildung des gleichmäßigen Metall-Plattierungsfilms erleichtert.
  • Ein Wasser-Kontaktwinkel des porösen Films ist 15° oder weniger in einigen Ausführungsformen, 13° oder weniger in einigen Ausführungsformen, und 10° oder weniger in einigen Ausführungsformen. Der Wasser-Kontaktwinkel des porösen Films innerhalb des Bereichs ermöglicht das Verbessern der Benetzbarkeit des porösen Films.
  • e. Schwimmelement
  • Der Filmbildungsapparat umfasst ferner das Schwimmelement, welches auf der Oberfläche des porösen Films angeordnet ist, die Dichte des Schwimmelements ist das 1,09-fache oder mehr und 1,65-fache oder weniger der Dichte der Lösung für stromloses Plattieren, und das Gewicht des Schwimmelements ist in einigen Ausführungsformen größer als das Gewicht des porösen Films. In dem Fall, in welchem ferner das Schwimmelement bereitgestellt wird, wenn die Metall-Ionen, welche von der im porösen Film enthaltenen Lösung für stromloses Plattieren stammen, reduziert werden, um auf der Oberfläche des Metall-Substrats abgeschieden zu werden, nähert sich der poröse Film, zusammen mit der Bewegung des Schwimmelements durch Wärmekonvektion der Lösung für stromloses Plattieren, der Oberfläche des Metall-Substrats an, ohne festen Kontakt des porösen Films mit der Oberfläche des Metall-Substrats. Dementsprechend kann durch Bilden einer ausreichenden Diffusionsschicht zwischen dem Metall-Substrat und dem porösen Film, ein Gas, wie Wasserstoff, welches in der Abscheidung der Metall-Ionen erzeugt wird, zwischen dem Metall-Substrat und dem porösen Film freigesetzt werden, und deshalb kann der gleichmäßige Metall-Plattierungsfilm gebildet werden. Hier bezieht sich „fester Kontakt des porösen Films mit der Oberfläche des Metall-Substrats“ auf einen Fall, in welchem angenommen wird, dass eine gesamte Wechselwirkungsenergie (eine Summe einer elektrischen Doppelschicht-Abstoßungskraft und van-der-Waals-Anziehung) zwischen den Oberflächen des porösen Films und des Nickel-Plattierungsfilms in der Lösung für stromloses Gold-Plattieren eine Funktion ist, welche den Abstand zwischen den Oberflächen als ein Argument aufweist, wird der Abstand zwischen den Oberflächen gleich oder weniger als ein Abstand (gewöhnlich der Abstand von 1 nm oder mehr und 4 nm oder weniger), bei welchem die gesamte Wechselwirkungsenergie der Wert des lokalen Maximums (eine Energiebarriere) wird (Derjaguin, B. V. und Landau, L. (1941). Acta Physicochim. URSS14, 633-662). Eine elektrostatische Doppelschicht-Abstoßungskraft zwischen zwei geladenen Oberflächen, welche durch ein ein Gegenion enthaltendes Lösungsmittel getrennt sind, wie ein Bad für stromloses Gold-Plattieren, wird durch einen Kontaktwertsatz bzw. -theorem angegeben. Wenn sich die zwei Oberflächen einander annähern, um die Dichte der Lösung für stromloses Gold-Plattieren auf den Oberflächen zu ändern, wird ein Solvatationsdruck erzeugt (Evans, R. und Parry, A. O. (1990). J. Phys.: Condens. Matter. 2, SA15-SA32). Der Solvatationsdruck ist eine oszillierende Funktion, welche die Dichte der Lösung für stromloses Gold-Plattieren auf den Oberflächen als ein Argument aufweist, wobei der Abstand zwischen den Oberflächen ein Vielfaches einer Distanz eines molekularen Durchmessers überspannt. In einem Fall, in welchem der Abstand zwischen den Oberflächen erheblich klein ist, nimmt der Solvatationsdruck einen negativen finiten Wert an, und wird zu einer Befestigungskraft. Deshalb wird, wenn der Abstand zwischen den Oberflächen zwischen dem porösen Film und dem Metall-Substrat verringert wird, der Solvatationsdruck oszillierend. Da das Schwimmelement eine natürliche kreisförmige Oszillation durch Wärmekonvektion durchführt, kann die Befestigungskraft der Kontaktflächen konstant sein, solange der Solvatationsdruck mit der eigenen natürlichen Schwingungszeit bzw. Periode des Schwimmelements synchron verläuft.
  • In einem Fall, in welchem die Dichte des Schwimmelements kleiner als der untere Grenzwert des Bereichs ist, wenn die Metall-Ionen, welche von der im porösen Film enthaltenen Lösung für stromloses Plattieren stammen, reduziert werden, um auf der Oberfläche des Metall-Substrats abgeschieden zu werden, schwimmt das Schwimmelement von der Oberfläche des porösen Films durch die Wärmekonvektion der Lösung für stromloses Plattierung, und dies erzeugt möglicherweise einen Teil bzw. Abschnitt, auf welchem der Metall-Plattierungsfilm nicht gebildet ist. In einem Fall, in welchem die Dichte des Schwimmelements den oberen Grenzwert des Bereichs übersteigt, wenn die Metall-Ionen, welche von der im porösen Film enthaltenen Lösung für stromloses Plattieren stammen, reduziert werden, um auf der Oberfläche des Metall-Substrats abgeschieden zu werden, ist das Schwimmelement trotz der Wärmekonvektion der Lösung für stromloses Plattieren, in festem Kontakt mit dem porösen Film. Dies bringt den porösen Film in festen bzw. engen Kontakt mit der Oberfläche des Metall-Substrats, und deshalb wird die ausreichende Diffusionsschicht zwischen dem Metall-Substrat und dem porösen Film nicht gebildet, möglicherweise schlägt es fehl, den gleichmäßigen Metall-Plattierungsfilm zu bilden. Außerdem wird es schwierig, in einem Fall, in welchem das Gewicht des Schwimmelements gleich oder weniger als das Gewicht des porösen Films ist, wenn die Metall-Ionen, welche von der im porösen Film enthaltenen Lösung für stromloses Plattieren stammen, auf der Oberfläche des Metall-Substrats abgeschieden werden, den porösen Film durch das Schwimmelement nahe an die Oberfläche des Metall-Substrats zu bringen, wodurch möglicherweise misslingt, den gleichmäßigen Plattierungsfilm zu bilden.
  • Solange das Bestandsmaterial des Schwimmelements einen chemischen Widerstand bzw. eine chemische Beständigkeit gegenüber der Lösung für stromloses Plattieren aufweist, ist das Bestandsmaterial nicht besonders beschränkt, und kann ein organisches Material oder ein anorganisches Material sein, aber ein organisches Material, wie ein Harz, wird in einigen Ausführungsformen verwendet. Es liegt daran, dass ein derartiges organisches Material einen hohen chemischen Widerstand aufweist. Das organische Material des Schwimmelements ist nicht besonders beschränkt und ist, abhängig von der Art der Lösung für stromloses Plattieren, verschieden. Beispiele des organischen Materials des Schwimmelements umfassen PA66 (Nylon 66), ein Phenol-Harz, Polyethylenterephthalat (PET), oder Polyvinylidenchlorid (PVDC), wenn die Lösung für stromloses Plattieren EPITHAS TDS-25, hergestellt von C. Uyemura & Co., Ltd., oder ähnliches ist.
  • Solange der gleichmäßige Metall-Plattierungsfilm gebildet werden kann, ist die Gestalt des Schwimmelements nicht besonders beschränkt, und ist eine Plattenform, wie eine flache Plattenform oder eine gekrümmte Plattenform. Das Schwimmelement, welches kein Loch, wie ein Durchgangsloch, aufweist, welches möglicherweise die Bewegung des Schwimmelements unregelmäßig macht, wenn sich das Schwimmelement aufgrund der Wärmekonvektion der Lösung für stromloses Plattieren bewegt, und möglicherweise die Bildung des gewünschten, gleichmäßigen Metall-Plattierungsfilms blockiert, wird in einigen Ausführungsformen verwendet. Das Loch weist einen Porendurchmesser von zum Beispiel 1 µm oder mehr auf.
  • Die Dicke des Schwimmelements ist in einigen Ausführungsformen 0,5 mm oder mehr und 10 mm oder weniger und ist in einigen Ausführungsformen 1,0 mm oder mehr und 5,0 mm oder weniger. Die jeweiligen oberen Grenzwerte und unteren Grenzwerte dieser Zahlenbereiche können frei kombiniert werden, um einen geeigneten Bereich zu spezifizieren. Dies liegt daran, wenn die Dicke des Schwimmelements der untere Grenzwert oder mehr dieser Zahlenbereiche ist, kann es unterdrückt werden, dass das Schwimmelement übermäßig leicht ist, und dies macht es schwierig, den porösen Film durch das Schwimmelement nahe an die Oberfläche des Metall-Substrats zu bringen. Dies liegt dran, wenn die Dicke des Schwimmelements der obere Grenzwert oder weniger dieser Zahlenbereiche ist, kann es unterdrückt werden, dass das Schwimmelement übermäßig schwer ist und der poröse Film und das Metall-Substrat in festen Kontakt sind. Deshalb senkt die Dicke des Schwimmelements innerhalb der Zahlenbereiche das Schwimmelement in die Flüssigkeit, und das Schwimmelement kann vibrieren, ohne den festen Kontakt des porösen Films mit dem Metall-Substrat zu bewirken. Die Gestalt des Schwimmelements ist in einigen Ausführungsformen eine flache Plattenform, eher als eine gekrümmte Plattenform. Dies liegt dran, dass in der Plattierungslösung eine Kraft, welche auf die Oberfläche des flachen plattenförmigen Schwimmelements wirkt, gleich einem Produkt aus einem Druck am Zentrum der Schwerkraft der Oberfläche des Schwimmelements und einer Fläche der Oberfläche des Schwimmelements ist, und senkrecht auf die Oberfläche des Schwimmelements wirkt. Dementsprechend wird der gleichmäßige Metall-Plattierungsfilm leicht gebildet.
  • Die Gestalt und die Größe des Schwimmelements in der Draufsicht sind nicht besonders beschränkt, wenn das Schwimmelement und der poröse Film in einer Draufsicht sind, werden in einigen Ausführungsformen die Gestalt und die Größe, bei welcher der Bereich des porösen Films innerhalb des Bereichs des Schwimmelements fällt, verwendet. Als die Gestalt und die Größe des Schwimmelements in der Draufsicht ist in einigen Ausführungsformen, wenn zum Beispiel die Gestalt des Gehäuseraumes in dem Gehäuse das Prisma mit der rechteckigen Bodenfläche ist, die Gestalt des Schwimmelements in der Draufsicht eine rechteckige Gestalt, ist die Längsgröße des Schwimmelements in der Draufsicht (die Längsgröße der Bodenfläche des Gehäuseraumes - 10 mm) oder mehr und gleich oder weniger als die Längsgröße der Bodenfläche des Gehäuseraumes, und die Seitengröße des Schwimmelements in der Draufsicht ist (die Seitengröße der Bodenfläche des Gehäuseraumes - 10 mm) oder mehr und gleich oder weniger der Seitengröße der Bodenfläche des Gehäuseraumes. Es liegt daran, dass die senkrechte Bewegung des Schwimmelements, während das Schwimmelement in Kontakt mit der Seitenfläche im Inneren des Gehäuses gebracht wird, die Bildung des gleichmäßigen Metall-Plattierungsfilms erleichtert wird. Ein Beispiel der Größe des Schwimmelements umfasst eine Größe von längs 195 mm × seitlich 282 mm × Dicke 2 mm. Als die Gestalt und die Größe des Schwimmelements in der Draufsicht, wenn zum Beispiel die Gestalt des Gehäuseraumes im Gehäuse eine Säule mit einer kreisförmigen Bodenfläche ist, ist in einigen Ausführungsformen die Gestalt des Schwimmelement in der Draufsicht eine kreisförmige Gestalt, ist eine Größe eines Durchmessers des Schwimmelements in der Draufsicht (der Durchmesser der Bodenfläche des Gehäuseraumes - 10 mm) oder mehr und gleich oder weniger als der Durchmesser der Bodenfläche des Gehäuseraumes. Es liegt daran, dass die senkrechte Bewegung des Schwimmelements, während das Schwimmelement in Kontakt mit der Seitenfläche im Inneren des Gehäuses gebracht wird, die Bildung des gleichmäßigen Metall-Plattierungsfilms erleichtert.
  • f. Andere
  • Der Filmbildungsapparat, bei dem die Lösung für stromloses Gold-Plattieren Goldsulfit-Salz als eine Gold-Verbindung und/oder Sulfit-Salz als ein Komplexierungsmittel enthält, und der poröse Film eine Feststoff-Elektrolytmembran, welche die Sulfonat-Gruppe als eine anionische Gruppe aufweist, ist, wird in einigen Ausführungsformen verwendet. Das Goldsulfit-Salz und das Sulfit-Salz werden leicht in die Feststoff-Elektrolytmembran, welche die Sulfonat-Gruppe aufweist, imprägniert, und ferner ist das Gold-Ion an die Sulfonat-Gruppe koordiniert, um in der Feststoff-Elektrolytmembran wirksam bzw. effektiv verteilt zu werden. Deshalb wird das Gold-Ion am Filmbildungsabschnitt ausreichend bereitgestellt, um ein gleichmäßiges Bilden des Plattierungsfilms zu ermöglichen.
  • Der Filmbildungsapparat, bei dem die Lösung für stromloses Gold-Plattieren eine Carboxyl-Gruppe-enthaltende Verbindung als ein Komplexierungsmittel enthält, und der poröse Film eine Feststoff-Elektrolytmembran, welche eine Carboxyl-Gruppe als eine anionische Gruppe aufweist, ist, wird in einigen Ausführungsformen verwendet. Die Carboxyl-Gruppe-enthaltende Verbindung umfasst zum Beispiel Mercaptobernsteinsäure, Acetylcystein, oder Cystein zusätzlich zu den vorstehend aufgeführten Verbindungen. Die Carboxyl-Gruppe-enthaltende Verbindung kann einen stabilen Komplex mit Gold-Ionen bilden. Durch Kombinieren der Feststoff-Elektrolytmembran, welche eine Carboxyl-Gruppe aufweist, und der Gold-Plattierungslösung, welche die Carboxyl-Gruppe-enthaltende Verbindung enthält, kann die Plattierungslösung stabil bei einer milden Azidität gehalten werden, wodurch die Bildung des gleichmäßigen Plattierungsfilms ermöglicht wird. Die Carboxyl-Gruppe-enthaltende Verbindung wird leicht in die Feststoff-Elektrolytmembran, welche eine Carboxyl-Gruppe aufweist, imprägniert, und ferner ist das Gold-Ion an die Carboxyl-Gruppe koordiniert, um in der Feststoff-Elektrolytmembran wirksam bzw. effektiv verteilt zu werden. Deshalb wird das Gold-Ion am Filmbildungsabschnitt ausreichend bereitgestellt, um die gleichmäßige Bildung des Plattierungsfilms zu ermöglichen.
  • (2) Filmbildungsschritt
  • Im Filmbildungsschritt werden unter Verwendung des Filmbildungsapparats die Metall-Ionen, welche von der im porösen Film enthaltenen Lösung für stromloses Plattieren stammen, reduziert, um auf der Oberfläche des Metall-Substrats abgeschieden zu werden, wodurch der Metall-Plattierungsfilm auf der Oberfläche des Metall-Substrats gebildet wird.
  • Eine Plattierungstemperatur (eine Temperatur zum stromlosen Plattieren, wenn der Metall-Plattierungsfilm gebildet wird) ist zum Beispiel 50 °C oder mehr und 95 °C oder weniger, und ist in einigen Ausführungsformen 60 °C oder mehr und 90 °C oder weniger. Die jeweiligen oberen Grenzwerte und unteren Grenzwerte dieser Zahlenbereiche können frei kombiniert werden, um einen geeigneten Bereich zu spezifizieren. Die Plattierungstemperatur von 50 °C oder mehr ermöglicht das Verbessern der Abscheidungsrate des Metall-Plattierungsfilms. Die Plattierungstemperatur von 95 °C oder weniger ermöglicht die Zersetzung der Komponente in der Plattierungslösung zu unterdrücken. Eine Plattierungszeit hängt von der Plattierungstemperatur ab, ein Beispiel derselben ist von 1 bis 60 Minuten.
  • Im Filmbildungsschritt werden in einigen Ausführungsformen die Metall-Ionen, welche von der im porösen Film enthaltenen Lösung für stromloses Plattieren stammen, durch Beladen bzw. Positionieren des Filmbildungsapparats in das Innere des thermostatischen Ofens, während die Wärmekonvektion in der Lösung für stromloses Plattieren erzeugt wird, reduziert, um auf der Oberfläche des Metall-Substrats abgeschieden zu werden. Es liegt daran, dass dies ermöglicht, eine starke Wärmekonvektion, wenn die Lösung für stromloses Plattieren erwärmt wird, zu unterdrücken, und die Bildung des gleichmäßigen Metall-Plattierungsfilms zu erreichen. Als der thermostatische Ofen wird in einigen Ausführungsformen zum Beispiel ein thermostatischer Ofen, welcher im Inneren desselben unter der Luftatmosphäre ist, wobei die Temperatur bei der vorstehend beschriebenen Plattierungstemperatur gehalten wird, verwendet.
  • 2. Filmbildungsapparat
  • Der Filmbildungsapparat gemäß der Ausführungsform umfasst ferner das Schwimmelement, welches auf der Oberfläche des porösen Films angeordnet ist, die Dichte des Schwimmelements ist das 1,09-fache oder mehr und 1,65-fache oder weniger der Dichte der Lösung für stromloses Plattieren, und das Gewicht des Schwimmelements ist in einigen Ausführungsformen größer als das Gewicht des porösen Films. In einigen Ausführungsformen wird der Filmbildungsapparat, in welchem das Gehäuse aus dem Metall hergestellt ist, welches als die Opferanode dient, verwendet. Unter den Filmbildungsapparaten wird der Filmbildungsapparat, welcher ferner den Deckel, welcher die Öffnung des Gehäuses bedeckt, umfasst, verwendet, und der Deckel ist in einigen Ausführungsformen aus demselben Material wie das Gehäuse hergestellt. Außerdem kann der Deckel des Gehäuses mit der Mitte der Schwerkraft des Schwimmelements mit einer Feder verbunden sein, eine natürliche Kreisfrequenz, wenn das Schwimmelement in der Lösung für stromloses Gold-Plattieren suspendiert ist, kann kleiner als eine natürliche Kreisfrequenz in reinem Wasser eingestellt sein, und es kann bewirkt werden, dass das Schwimmelement eine natürliche Kreis-Oszillation in einem Bad für stromlose Gold-Plattierung durchführt.
  • [Beispiele]
  • Das Nachstehende beschreibt diese Ausführungsform mit Beispielen, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Beispiele beschränkt.
  • [Beispiel 1]
  • Es wurde ein Filmbildungsverfahren, welches Gold-Plattierungsfilme (Metall-Plattierungsfilme) auf den Oberflächen von 60 Metall-Substraten durch das stromloses Plattierungsverfahren vom Feststoff-Substitutions-Typ bildete, durchgeführt. Die 4A bis 4C sind schematische Prozess-Querschnittsansichten, welche das Filmbildungsverfahren des Metall-Plattierungsfilms gemäß Beispiel 1 darstellen.
  • Dieses Filmbildungsverfahren des Gold-Plattierungsfilms stellte zuerst den Filmbildungsapparat 1, wie in 4A dargestellt, her (der Herstellungsschritt). Der Filmbildungsapparat 1 umfasst das Gehäuse 2. Das Gehäuse 2 umfasst die Bodenwand 2bw, die Seitenwand 2sw, welche die Bodenwand 2bw umgibt, und die Öffnung 2h, welche der Bodenwand 2bw gegenüberliegt, und stellt innen den Prisma-förmigen Gehäuseraum 2S mit der rechteckigen Bodenfläche 2bs bereit. Der Filmbildungsapparat 1 umfasst die 60 flachen plattenförmigen Metall-Substrate 4, welche auf der Bodenfläche 2bs im Inneren des Gehäuses 2 angeordnet sind, den porösen Film 6, welcher die rechteckige Gestalt in der Draufsicht aufweist, welcher auf den Oberflächen 4s der 60 Metall-Substrate 4 angeordnet ist, das flache plattenförmige Schwimmelement 8, welches die rechteckige Gestalt in der Draufsicht aufweist, welches auf der Oberfläche 6s des porösen Films 6 angeordnet ist, und die Lösung L für stromloses Gold-Plattieren (die Lösung für stromloses Plattieren), welche in dem Gehäuseraum 2S im Gehäuse 2 untergebracht ist. Der Filmbildungsapparat 1 umfasst ferner den Deckel 10, welcher die Öffnung 2h bedeckt. Die Metall-Substrate 4, der poröse Film 6, und das Schwimmelement 8 sind auf den Bodenflächen 2bs im Inneren des Gehäuses 2 in der Reihenfolge in der vertikalen bzw. senkrechten Richtung angeordnet, untergebracht im Gehäuseraum 2S des Gehäuses 2, und eingetaucht in der Lösung L für stromloses Gold-Plattieren. Im Metall-Substrat 4 wird der Nickel-Plattierungsfilm 4n auf einer Oberfläche des Kupfer-Blocksubstrats 4c durch stromloses Plattieren gebildet. Der poröse Film 6 ist nirgends gesichert, aber auf den Oberflächen 4ns (die Oberflächen 4s des Metall-Substrats 4) des Nickel-Plattierungsfilms 4n der 60 Metallsubstrate 4 angeordnet. Die Lösung für stromloses Gold-Plattieren umfasst mindestens eine Gold-Verbindung und ein Komplexierungsmittel. Man beachte, dass die 60 Metall-Substrate 4 in 4 Reihen × 15 Spalten auf der Bodenfläche 2bs im Inneren des Gehäuses 2 in der Draufsicht angeordnet sind, und die 4A bis 4C stellen die 15 Metall-Substrate 4, welche in einer Reihe angeordnet sind, dar. Das Nachstehende beschreibt die Konfigurationen der jeweiligen Elemente und die im Filmbildungsapparat 1 verwendete Lösung für stromloses Gold-Plattieren.
  • (Gehäuse)
  • Bestandsmaterial: Polytetrafluorethylen (PTFE)
  • Größe des Gehäuseraums: Längs bzw. longitudinal 200 mm × seitlich bzw. lateral 284 mm × Tiefe 9,2 mm
  • (Metall-Substrat)
  • Konfiguration: Nickel-Plattierung Kupfer-Block, wobei ein Nickel-Plattierungsfilm auf der Oberfläche des Kupfer-Blocksubstrats durch stromloses Plattieren gebildet ist
  • Größe des Kupfer-Blocksubstrats: Längs 18 mm × seitlich 34,5 mm × Dicke 3 mm Dicke des Nickel-Plattierungsfilms: 80 nm
  • Filmbildungsbedingungen des Nickel-Plattierungsfilms:
    • • Nickel-Plattierungslösung: Top Nicoron TOM-LF (hergestellt von OKUNO CHEMICAL INDUSTRIES CO., LTD.)
    • • Plattierungstemperatur: 90 °C
    • • Filmbildungszeit: 15 Minuten
  • (Poröser Film)
  • Bestandsmaterial: Nafion (eingetragene Handelsmarke) NRE-212 (hergestellt von DuPont de Nemours, Inc.)
    Größe: Längs 190 mm × seitlich 280 mm × Dicke 51 µm [die Größe ist gleich oder kleiner als die Größe des Gehäuseraumes]
    Dichte: 0,01 g/cm3 [die Dichte ist kleiner als die des Schwimmelements]
    Gewicht: 5,3 g [das Gewicht ist kleiner als das des Schwimmelements]
  • (Schwimmelement)
  • Bestandsmaterial: PA66 (Nylon 66)
    Größe: Längs 195 mm × seitlich 282 mm × Dicke 2 mm [die Größe ist gleich oder kleiner als die Größe des Gehäuseraumes]
    Dichte: 1,13 g/cm3 [die Dichte ist höher als die des porösen Films]
    Gewicht: 124 g [das Gewicht ist höher als das des porösen Films]
    Durchgangsloch: keines
  • (Lösung für stromloses Gold-Plattieren)
  • Typ: EPITHAS TDS-25 (hergestellt von C. Uyemura & Co., Ltd.)
    Dichte: 1,04 g/cm3
    Tiefe: 9,2 mm [Das Innere des Gehäuses wurde mit einem Bad für stromloses Gold-Plattieren befüllt.]
    * EPITHAS TDS-25 enthält TDS-25-M (eine Mischung aus Oxalat, Alkylaminophosphonsäure, Alkylaminophosphonsäure-Salz, und Wasser), TDS-25-A (eine Mischung aus Sulfit und Wasser), und eine Goldnatriumsulfit-Lösung.
  • Als nächstes, wie in 4B dargestellt, wurde im Filmbildungsverfahren des Gold-Plattierungsfilms der Filmbildungsapparat 1 in das Innere 20N des thermostatischen Ofens 20 unter der Luftatmosphäre, welche bei 80 °C gehalten wurde, geladen. Durch gleichmäßiges Erwärmen des Gehäuses 2 im Filmbildungsapparat 1, wurde die Lösung L für stromloses Gold-Plattieren erwärmt, um die Wärmekonvektion in der Lösung L für stromloses Gold-Plattieren zu erzeugen.
  • Als nächstes wurden, wie in 4C dargestellt, unter Verwendung des Filmbildungsapparats 1, während die Wärmekonvektion in der Lösung L für stromloses Plattieren erzeugt wurde, die Gold-Ionen (die Metall-Ionen), welche von der im porösen Film 6 enthaltenen Lösung L für stromloses Gold-Plattieren stammen, reduziert, um auf den Oberflächen 4ns der Nickel-Plattierungsfilme 4n der 60 Metall-Substrate 4 (die Oberflächen 4s der Metall-Substrate 4) abgeschieden zu werden. Somit wurden die Gold-Plattierungsfilme M (die Metall-Plattierungsfilme) auf den Oberflächen 4ns der Nickel-Plattierungsfilme 4n der 60 Metall-Substrate 4 (der Filmbildungsschritt) gebildet. In dieser Hinsicht wurde die Filmbildungszeit auf 15 Minuten eingestellt, und die Filmbildungsfläche eines jeden Metall-Substrats 4 wurde auf längs 18 mm × seitlich 34.5 mm eingestellt. Folglich war es möglich, die Gold-Plattierungsfilme M zu bilden, ohne den porösen Film 6 zu beschädigen.
  • [Beispiel 2]
  • Außer, dass ein Gehäuse, in welchem ein Bestandsmaterial wie folgt geändert wurde, als das Gehäuse verwendet wurde, wurde das Filmbildungsverfahren, welches die Gold-Plattierungsfilme auf den Oberflächen der 60 Metall-Substrate bildete, ähnlich zu Beispiel 1 durchgeführt. Folglich war es möglich, die Gold-Plattierungsfilme zu bilden, ohne den porösen Film zu beschädigen.
  • (Gehäuse)
  • Bestandsmaterial: Aluminium (A1050)
  • [Beispiel 3]
  • Außer, dass ein Schwimmelement, in welchem ein Bestandsmaterial, eine Dichte und ein Gewicht wie folgt geändert wurden, als das Schwimmelement verwendet wurde, wurde das Filmbildungsverfahren, welches die Gold-Plattierungsfilme auf den Oberflächen der 60 Metall-Substrate bildete, ähnlich zu Beispiel 2 durchgeführt. Folglich war es möglich, die Gold-Plattierungsfilme zu bilden, ohne den porösen Film zu beschädigen.
  • (Schwimmelement)
  • Bestandsmaterial: Polytetrafluorethylen (PTFE)
    Dichte: 2,14 g/cm3 [die Dichte ist höher als die des porösen Films]
    Gewicht: 235 g [das Gewicht ist höher als das des porösen Films]
  • [Beispiel 4]
  • Außer, dass ein Schwimmelement, in welchem ein Bestandsmaterial, eine Dichte und ein Gewicht wie folgt geändert wurden, als das Schwimmelement verwendet wurde, wurde das Filmbildungsverfahren, welches die Gold-Plattierungsfilme auf den Oberflächen der 60 Metall-Substrate bildete, ähnlich zu Beispiel 2 durchgeführt. Folglich war es möglich, die Gold-Plattierungsfilme zu bilden, ohne den porösen Film zu beschädigen.
  • (Schwimmelement)
  • Bestandsmaterial: Polypropylen (PP)
    Dichte: 0,90 g/cm3 [die Dichte ist höher als die des porösen Films]
    Gewicht: 99,0 g [das Gewicht ist höher als das des porösen Films]
  • [Beispiel 5]
  • Außer, dass ein Schwimmelement, in welchem ein Bestandsmaterial, eine Dichte und ein Gewicht wie folgt geändert wurden, als das Schwimmelement verwendet wurde, wurde das Filmbildungsverfahren, welches die Gold-Plattierungsfilme auf den Oberflächen der 60 Metall-Substrate bildete, ähnlich zu Beispiel 2 durchgeführt. Folglich war es möglich, die Gold-Plattierungsfilme zu bilden, ohne den porösen Film zu beschädigen.
  • (Schwimmelement)
  • Bestandsmaterial: Phenolharz
    Dichte: 1,21 g/cm3 [die Dichte ist höher als die des porösen Films]
    Gewicht: 133 g [das Gewicht ist höher als das des porösen Films]
  • [Beispiel 6]
  • Außer, dass ein Schwimmelement, in welchem ein Bestandsmaterial, eine Dichte und ein Gewicht wie folgt geändert wurden, als das Schwimmelement verwendet wurde, wurde das Filmbildungsverfahren, welches die Gold-Plattierungsfilme auf den Oberflächen der 60 Metall-Substrate bildete, ähnlich zu Beispiel 2 durchgeführt. Folglich war es möglich, die Gold-Plattierungsfilme zu bilden, ohne den porösen Film zu beschädigen.
  • (Schwimmelement)
  • Bestandsmaterial: Polyethylenterephthalat (PET)
    Dichte: 1,34 g/cm3 [die Dichte ist höher als die des porösen Films]
    Gewicht: 147 g [das Gewicht ist höher als das des porösen Films]
  • [Beispiel 7]
  • Außer, dass ein Schwimmelement, in welchem ein Bestandsmaterial, eine Dichte und ein Gewicht wie folgt geändert wurden, als das Schwimmelement verwendet wurde, wurde das Filmbildungsverfahren, welches die Gold-Plattierungsfilme auf den Oberflächen der 60 Metall-Substrate bildete, ähnlich zu Beispiel 2 durchgeführt. Folglich war es möglich, die Gold-Plattierungsfilme zu bilden, ohne den porösen Film zu beschädigen.
  • (Schwimmelement)
  • Bestandsmaterial: Polyvinylidenchlorid (PVDC)
    Dichte: 1,72 g/cm3 [die Dichte ist höher als die des porösen Films]
    Gewicht: 189 g [das Gewicht ist höher als das des porösen Films]
  • [Vergleichsbeispiel 1]
  • Zuerst wurde der Filmbildungsapparat 1 ähnlich zu dem des Beispiels 1 hergestellt, außer, dass der poröse Film 6 nicht bereitgestellt wurde, das Schwimmelement 8 auf den Oberflächen 4s der 60 Metall-Substrate 4 ohne über den porösen Film 6 angeordnet wurde, und die Metall-Substrate 4 und das Schwimmelement 8 auf der Bodenfläche 2bs im Inneren des Gehäuses 2 in der Reihenfolge in den senkrechten Richtungen angeordnet, in dem Gehäuseraum 2S im Gehäuse 2 untergebracht, und in die Lösungen L für stromloses Gold-Plattieren eingetaucht wurden (der Herstellungsschritt).
  • Als nächstes wurde der Filmbildungsapparat 1 in das Innere 20N des thermostatischen Ofens 20 unter der Luftatmosphäre, welche bei 80 °C gehalten wurde, beladen. Durch gleichmäßiges Erwärmen des Gehäuses 2 im Filmbildungsapparat 1, wurde die Lösung L für stromloses Gold-Plattieren erwärmt, um die Wärmekonvektion in der Lösung L für stromloses Gold-Plattieren zu erzeugen.
  • Als nächstes wurden, unter Verwendung des Filmbildungsapparats 1, während die Wärmekonvektion in der Lösung L für stromloses Gold-Plattieren erzeugt wurde, die Gold-Ionen (die Metall-Ionen), welche von der ohne über die porösen Filme bereitgestellten Lösung L für stromloses Gold-Plattieren stammen, reduziert, um auf den Oberflächen 4ns der Nickel-Plattierungsfilme 4n der 60 Metall-Substrate 4 (die Oberflächen 4s der Metall-Substrate 4) abgeschieden zu werden. Somit wurden die Gold-Plattierungsfilme M (die Metall-Plattierungsfilme) auf den Oberflächen 4ns der Nickel-Plattierungsfilme 4n der 60 Metall-Substrate 4 gebildet (der Filmbildungsschritt). In dieser Hinsicht wurde die Filmbildungszeit und die Filmbildungsfläche eines jeden Metall-Substrats ähnlich zu diesen des Beispiels 1 eingestellt. Folglich war es möglich, die Gold-Plattierungsfilme M zu bilden.
  • [Vergleichsbeispiel 2]
  • Außer, dass ein Gehäuse, in welchem ein Bestandsmaterial wie folgt geändert wurde, als das Gehäuse verwendet wurde, wurde das Filmbildungsverfahren, welches die Gold-Plattierungsfilme auf den Oberflächen der 60 Metall-Substrate bildete, ähnlich zu Beispiel 1 durchgeführt. Folglich war es möglich, die Gold-Plattierungsfilme zu bilden.
  • (Gehäuse)
  • Bestandsmaterial: Aluminium (A1050)
  • «Auswertungen zum Einfluss des Bestandsmaterials des Gehäuses und der Anwesenheit/Abwesenheit der Anordnung des zur Filmbildung zugegebenen porösen Films»
  • Im Verfahren für stromloses Plattieren vom Substitutions-Typ, in einem Fall, in welchem der Metall-Plattierungsfilm auf der Oberfläche des Metall-Substrats mit dem Metall-Substrat, welches mit einem Material einer anderen Art in Kontakt gebracht wird, gebildet wird, ändert sich eine Stromdichte entsprechend einer zwischen dem Metall-Substrat und dem Material der anderen Art gebildeten elektromotorischen Kraft der lokalen Zelle, und dies beeinflusst die Filmbildung. Die Stromdichte hängt von der Art, der berührten Fläche bzw. Kontaktfläche, und dem Gewicht des Materials der anderen Art, mit dem das Metall-Substrat in Kontakt gebracht wird, ab. Hinsichtlich dessen ändert sich in den Filmbildungsverfahren der Gold-Plattierungsfilme gemäß den Beispielen und den Vergleichsbeispielen die Stromdichte abhängig von der Art des Bestandsmaterials des Gehäuses, mit welchem die Metall-Substrate während der Filmbildung in Kontakt gebracht werden, und dies beeinflusst die Filmbildung. Das Nachstehende beschreibt die Ergebnisse des Einflusses des Bestandsmaterials des Gehäuses, mit welchem die zur Filmbildung gegebenen Metall-Substrate während der Filmbildung in Kontakt gebracht werden, zusammen ausgewertet mit dem Einfluss der Anwesenheit/Abwesenheit der Anordnung des porösen Films in den Filmbildungsverfahren der Gold-Plattierungsfilme gemäß den Beispielen und Vergleichsbeispielen.
  • [Auswertungen zu Konfigurationen der Gold-Plattierungsfilme]
  • Die Konfigurationen der Gold-Plattierungsfilme, welche auf den Oberflächen der Nickel-Plattierungsfilme der 60 Metall-Substrate gebildet wurden, von Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1, und Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel 2 wurden unter Verwendung eines digitalen Mikroskops (VH-8000 hergestellt von KEYENCE CORPORATION) ausgewertet. Als ein Ergebnis wurde herausgefunden, dass es viele Teile bzw. Abschnitte gab, an welchen die Gold-Plattierungsfilme auf den 60 Metall-Substraten in Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1 unter Verwendung der aus PTFE hergestellten Gehäuse nicht gebildet wurden. Andererseits waren die Teile bzw. Abschnitte, an welchen die Gold-Plattierungsfilme auf den 60 Metall-Substraten nicht gebildet wurden, in Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel 2 unter Verwendung der aus Aluminium hergestellten Gehäuse wenig bzw. gering. Ferner wurde in einem Vergleich zwischen Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel 2 herausgefunden, dass es in Beispiel 2, in welchem der poröse Film auf den Oberflächen der Metall-Substrate angeordnet wurde, und das Schwimmelement auf der Oberfläche des porösen Films angeordnet wurde, möglich war, den gleichmäßigen Metall-Plattierungsfilm auf jeden Metall-Substrat zu bilden. Man beachte, dass, solange der gleichmäßige Metall-Plattierungsfilm in einem Prozess gebildet werden kann, eine Ausbeute verbessert werden kann und geringe Kosten möglich sind.
  • [Auswertungen zu Gewichten der Gold-Plattierungsfilme]
  • In Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1, und Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel 2 wurden die Gewichte der 60 Metall-Substrate vor und nach der Filmbildung gemessen, um die Gewichte der Gold-Plattierungsfilme hinsichtlich der Gewichtsänderungen zwischen vor und nach der Filmbildung auszuwerten. Ferner wurden die Mittelwerte der Gewichtsänderungen zwischen vor und nach der Filmbildung der 60 Metall-Substrate berechnet, um die Mittelwerte der Gewichte bzw. mittleren Gewichte der Gold-Plattierungsfilme hinsichtlich den Mittelwerten der Gewichtsänderungen zwischen vor und nach der Filmbildung auszuwerten. 5 ist ein Graph, welcher die Mittelwerte der Gewichtsänderungen zwischen vor und nach der Filmbildung der 60 Metall-Substrate in Beispiel 1 (es wird das aus PTFE hergestellte Gehäuse verwendet und der poröse Film liegt vor) und Vergleichsbeispiel 1 (es wird das aus PTFE hergestellte Gehäuse verwendet und der poröse Film liegt nicht vor), und Beispiel 2 (es wird das aus Aluminium hergestellte Gehäuse verwendet und der poröse Film liegt vor) und Vergleichsbeispiel 2 (es wird das aus Aluminium hergestellte Gehäuse verwendet und der poröse Film liegt nicht vor) darstellt.
  • Wie in 5 dargestellt, werden die Mittelwerte der Gewichtsänderungen zwischen vor und nach der Filmbildung in Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel 2, unter Verwendung der aus Aluminium hergestellten Gehäuse, größer als die Mittelwerte der Gewichtsänderungen zwischen vor und nach der Filmbildung in Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1 unter Verwendung der aus PTFE hergestellten Gehäuse. Ferner wurde in einem Vergleich zwischen Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1, unter Verwendung der aus PTFE hergestellten Gehäuse, der Mittelwert der Gewichtsänderung in Beispiel 1, in welchem der poröse Film angeordnet war, kleiner als der Mittelwert der Gewichtsänderung zwischen vor und nach der Filmbildung in Vergleichsbeispiel 1, in welchem der poröse Film nicht angeordnet war. In einem Vergleich zwischen Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel 2, unter Verwendung der aus Aluminium hergestellten Gehäuse, wurde der Mittelwert der Gewichtsänderung in Beispiel 2, in welchem der poröse Film angeordnet war, kleiner als der Mittelwert der Gewichtsänderung zwischen vor und nach der Filmbildung von Vergleichsbeispiel 2, in welchem der poröse Film nicht angeordnet war.
  • Von den vorstehend beschriebenen Ergebnissen wird berücksichtigt, dass in Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel 2, in welchen die aus Aluminium hergestellten Gehäuse verwendet wurden, das Aluminium, welches die Gehäuse bildet, als die Opferanoden funktionierte, um die Stromdichten zu erhöhen. Dies beschleunigte die Substitutionsreaktion zwischen dem Gold und dem Nickel und erhöhte die Gewichte der Gold-Plattierungsfilme. Außerdem wird berücksichtigt, dass im Vergleichsbeispiel 1 und im Vergleichsbeispiel 2, in welchen die porösen Filme nicht angeordnet wurden, eine große Menge der Lösungen für stromloses Plattieren den Oberflächen der Nickel-Plattierungsfilme der Metall-Substrate durch Wärmekonvektion zugeführt bzw. bereitgestellt wurden. Dementsprechend trat die Substitutionsreaktion zwischen dem Gold und dem Nickel deutlich auf, und die Gewichte der Gold-Plattierungsfilme wurden erhöht. Man beachte, dass, wenn das Gewicht des Metall-Plattierungsfilms, wie der Gold-Plattierungsfilm, zunimmt, kann Massenproduktion von Produkten, welche die Metall-Plattierungsfilme verwenden, in einer kurzen Zeitspanne erreicht werden, da die Filmbildungsrate des Metall-Plattierungsfilms verbessert ist.
  • [Auswertungen zur Oberflächenrauigkeit der Gold-Plattierungsfilme]
  • In Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1 und Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel 2, wurden die Oberflächenrauigkeiten bzw. Oberflächenrauheit Ra der Gold-Plattierungsfilme, welche auf den Oberflächen der Nickel-Plattierungsfilme der 60 Metall-Substrate gebildet wurden, aus gekrümmten Querschnittslinien der Oberflächen der Gold-Plattierungsfilme unter Verwendung einer Oberflächenrauigkeits-Messmaschine (SURFCOM 1400G25 hergestellt von TOKYO SEIMITSU CO., LTD.) gemessen. Ferner wurden die Mittelwerte der Oberflächenrauigkeiten Ra der Gold-Plattierungsfilme der 60 Metall-Substrate berechnet. 6 ist ein Graph, welcher die Mittelwerte der Oberflächenrauigkeiten Ra der Gold-Plattierungsfilme der 60 Metall-Substrate in Beispiel 1 (das aus PTFE hergestellte Gehäuse wird verwendet und der poröse Film liegt vor) und Vergleichsbeispiel 1 (das aus PTFE hergestellte Gehäuse wird verwendet und der poröse Film liegt nicht vor), und Beispiel 2 (das aus Aluminium hergestellte Gehäuse wird verwendet und der poröse Film liegt vor) und Vergleichsbeispiel 2 (das aus Aluminium hergestellte Gehäuse wird verwendet und der poröse Film liegt nicht vor) darstellt.
  • Wie in 6 dargestellt, wiesen die Oberflächenrauigkeiten Ra der Gold-Plattierungsfilme in Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel 2, welche die aus Aluminium hergestellten Gehäuse verwenden, eine Tendenz auf, kleiner als die Oberflächenrauigkeiten Ra der Gold-Plattierungsfilme in Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1, welche aus PTFE hergestellte Gehäuse verwenden, zu sein. In einem Vergleich zwischen Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1, welche die aus PTFE hergestellten Gehäuse verwenden, war die Oberflächenrauigkeit Ra des Gold-Plattierungsfilms im Beispiel 1, in welchem der poröse Film angeordnet war, kleiner als die Oberflächenrauigkeit Ra des Gold-Plattierungsfilms in Vergleichsbeispiel 1, in welchem der poröse Film nicht angeordnet war. In einem Vergleich zwischen Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel 2, welche die aus Aluminium hergestellten Gehäuse verwenden, war die Oberflächenrauigkeit Ra des Gold-Plattierungsfilms in Beispiel 2, in welchem der poröse Film angeordnet war, kleiner als die Oberflächenrauigkeit Ra des Gold-Plattierungsfilms in Vergleichsbeispiel 2, in welchem der poröse Film nicht angeordnet war.
  • Von den vorstehend beschriebenen Ergebnissen wird berücksichtigt bzw. geschlossen, dass in Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel 2, in welchen die aus Aluminium hergestellten Gehäuse verwendet wurden, das Aluminium, welches die Gehäuse bildet, als die Opferanoden fungiert, um die Stromdichten zu erhöhen. Dies bewirkte gleichmäßig die Substitutionsreaktion zwischen dem Gold und dem Nickel und bildete gleichmäßig den Gold-Plattierungsfilm. Dementsprechend wird berücksichtigt bzw. geschlossen, dass in Vergleichsbeispiel 1 und Vergleichsbeispiel 2, in welchen der poröse Film nicht angeordnet war, eine große Menge der Lösungen für stromloses Gold-Plattieren den Oberflächen der Nickel-Plattierungsfilme der Metall-Substrate durch Wärmekonvektion zugeführt bzw. bereitgestellt wurde. Dementsprechend trat die Substitutionsreaktion zwischen dem Gold und dem Nickel nicht gleichmäßig auf und die Gold-Plattierungsfilme wurden nicht gleichmäßig gebildet. Man beachte, dass, wenn die Oberflächenrauigkeit des Metall-Plattierungsfilms, wie der Gold-Plattierungsfilm, verringert ist, kann die Verringerung der Anzahl an anfänglichen Störungen bzw. Zusammenbrüchen der elektronischen Komponenten, welche den Metall-Plattierungsfilm verwenden, erreicht werden, da die Benetzbarkeit des Lötmetalls gegenüber bzw. an der Oberfläche des Metall-Plattierungsfilms verbessert ist.
  • <<Auswertungen zum Einfluss der Konfigurationen der Schwimmelemente, welche zur Filmbildung zugegeben werden»
  • Die Einflüsse der Konfigurationen der zur Filmbildung zugegebenen Schwimmelemente durch Filmbildungsverfahren der Gold-Plattierungsfilme gemäß Beispiel 2 bis Beispiel 7 wurden ausgewertet. Insbesondere wurden in den Filmbildungsverfahren der Gold-Plattierungsfilme gemäß Beispiel 2 bis Beispiel 7 die Bewegungen und die Wirkungen der Schwimmelemente im Filmbildungsschritt ausgewertet, und die Konfigurationen der Gold-Plattierungsfilme, welche auf den Oberflächen der Nickel-Plattierungsfilme der 60 Metallsubstrate gebildet wurden, wurden unter Verwendung des digitalen Mikroskops (VH-8000 hergestellt von KEYENCE CORPORATION) ausgewertet. Hinsichtlich der Auswertungsergebnisse wurden die Einflüsse der Konfigurationen der zur Filmbildung zugegebenen Schwimmelemente ausgewertet.
  • Im Filmbildungsschritt im Filmbildungsverfahren gemäß Beispiel 2, während das Schwimmelement (das Bestandsmaterial: PA66, die Dichte: 1,13 g/cm3) in Kontakt mit der Seitenflächen im Inneren des Gehäuses durch Wärmekonvektion der Lösung für stromloses Gold-Plattieren war, führte das Schwimmelement eine einfache harmonische Bewegung mit einer Ampitude von 0,2 mm in der senkrechten Richtung bei einer durch einen Abstand der Amplitude von 0,2 mm in der senkrechten Richtung als sein Oszillationszentrum von der Oberfläche des porösen Films getrennten Position durch, und somit wiederholte das Schwimmelement den Kontakt mit und die Trennung bzw. Separation von der Oberfläche des porösen Films. In Verbindung damit näherte sich der poröse Film den Oberflächen der Nickel-Plattierungsfilme der 60 Metall-Substrate ohne festen bzw. engen Kontakt an. Dies bildete eine Diffusionsschicht, genug um ein zwischen den Metall-Substraten und dem porösen Film durch die Abscheidung der Metall-Ionen erzeugtes Gas, wie Wasserstoff, freizusetzen. Deshalb wurden die gleichmäßigen Gold-Plattierungsfilme auf den Oberflächen der Nickel-Plattierungsfilme der 60 Metall-Substrate gebildet.
  • Im Gegensatz dazu, war im Filmbildungsschritt im Filmbildungsverfahren gemäß Beispiel 3, trotz der Wärmekonvektion der Lösung für stromloses Gold-Plattieren, das Schwimmelement (das Bestandsmaterial: PTFE, die Dichte: 2,14 g/cm3) mit dem porösen Film fester bzw. enger in Kontakt. Der feste Kontakt des porösen Films mit den Oberflächen der Nickel-Plattierungsfilme der 60 Metall-Substrate schlug in Verbindung damit fehl, die ausreichende Diffusionsschicht zwischen den Metall-Substraten und dem porösen Film zu bilden. Außerdem wurden Blasen-Markierungen bzw. Blasen-Male („bubble marks“) in einem Teil bzw. Abschnitt des auf den Oberflächen der Nickel-Plattierungsfilme der 60 Metall-Substrate gebildeten Gold-Plattierungsfilms gebildet. Andererseits wird in dem Filmbildungsschritt im Filmbildungsverfahren gemäß Beispiel 4 das Schwimmelement (das Bestandsmaterial: PP, die Dichte: 0,90 g/cm3) von der Oberfläche des porösen Films aufgrund der Wärmekonvektion der Lösung für stromloses Gold-Plattieren geflutet. Teile bzw. Abschnitte, an welchem die Gold-Plattierungsfilme nicht gebildet wurden, wurden auf den Oberflächen der Nickel-Plattierungsfilme der 60 Metall-Substrate erzeugt.
  • Ferner führten bei den Filmbildungsschritten im Filmbildungsverfahren gemäß den Beispielen 5 bis 7, während alle von dem Schwimmelement des Beispiels 5 (das Bestandsmaterial: Phenol-Harz, die Dichte: 1,21 g/cm3), dem Schwimmelement des Beispiels 6 (das Bestandsmaterial: PET, die Dichte: 1,34 g/cm3), und dem Schwimmelement des Beispiels 7 (das Bestandsmaterial: PVDC, die Dichte: 1,72 g/cm3) in Kontakt mit den Seitenflächen im Inneren der Gehäuse durch die Wärmekonvektion der Lösungen für stromloses Gold-Plattieren waren, die Schwimmelemente eine einfache, harmonische Bewegung mit Amplituden von 0,2 mm oder weniger in den senkrechten Richtungen an Positionen durch, weg von den Oberflächen der porösen Filme durch Abstände von Amplituden von 0,2 mm oder weniger in den senkrechten Richtungen als ihre Oszillationszentren, und somit wiederholten die Schwimmelemente den Kontakt mit und die Trennung bzw. Separation von den Oberflächen der porösen Filme. In Verbindung damit näherten sich die porösen Filme den Oberflächen der Nickel-Plattierungsfilme der 60 Metall-Substrate ohne festen Kontakt an. Dies bildete ausreichende Diffusionsschichten zwischen den Metall-Substraten und den porösen Filmen. Somit wurden die gleichmäßigen Gold-Plattierungsfilme auf den Oberflächen der Nickel-Plattierungsfilme der 60 Metall-Substrate gebildet.
  • Die vorstehend beschriebenen Ergebnisse haben bestätigt, dass das Schwimmelement, welches die Dichte von 1,13 g/cm3 oder mehr und 1,72 g/cm3 oder weniger aufweist, ein größeres Gewicht als das des porösen Films aufweist, und kein Durchgangsloch aufweist, in einigen Ausführungsformen verwendet wird. Es wird berücksichtigt bzw. geschlossen, dass die Abwesenheit des Durchgangslochs im Schwimmelement einen Widerstand durch die Lösung für stromloses Gold-Plattieren auf dem Schwimmelement gleichmäßig anlegt, und deshalb kann das Schwimmelement eine einfache harmonische Bewegung durchführen.
  • Während Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vorstehend im Detail beschrieben wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, und kann verschiedenen Arten von Änderungen im Design unterzogen werden, ohne vom Konzept der vorliegenden Erfindung, welches in den Ansprüchen beschrieben wird, abzuweichen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Filmbildungsapparat
    2
    Gehäuse
    2S
    Gehäuseraum
    2h
    Öffnung
    4
    Metall-Substrat
    4c
    Kupfer-Substrat (Kupfer-Blocksubstrat)
    4n
    Nickel-Plattierungsfilm
    6
    Poröser Film
    8
    Schwimmelement
    10
    Deckel bzw. Klappe
    12
    Dichtung bzw. Siegel
    20
    Thermostatischer Ofen
    L
    Lösung für stromloses Gold-Plattieren (Lösung für stromloses Plattieren)
    L2
    Flüssigkeit
    M
    Gold-Plattierungsfilm (Metall-Plattierungsfilm)
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2016023338 A [0004]

Claims (8)

  1. Filmbildungsverfahren eines Metall-Plattierungsfilms zur Bildung eines Metall-Plattierungsfilms auf einer Oberfläche eines Metall-Substrats durch ein stromloses Plattierungsverfahren vom Feststoff-Substitutions-Typ, wobei das Filmbildungsverfahren umfasst: Herstellen eines Filmbildungsapparats, umfassend ein Gehäuse, welches zumindest eine Bodenwand und eine die Bodenwand umgebende Seitenwand umfasst und welches innen mit einem Gehäuseraum vorgesehen ist, ein Metall-Substrat, welches auf der Bodenfläche im Inneren des Gehäuses angeordnet ist, einen porösen Film, welcher auf der Oberfläche des Metall-Substrats angeordnet ist, und eine Lösung, welche für stromloses Plattieren im Gehäuseraum untergebracht ist; und Verwenden des Filmbildungsapparats, Reduzieren der im porösen Film enthaltenen Lösung für stromloses Plattieren stammende Metall-Ionen, und Abscheiden der Metall-Ionen auf der Oberfläche des Metall-Substrats, um den Metall-Plattierungsfilm auf der Oberfläche des Metall-Substrats zu bilden.
  2. Filmbildungsverfahren des Metall-Plattierungsfilms nach Anspruch 1, wobei der Filmbildungsapparat ferner ein auf einer Oberfläche des porösen Films angeordnetes Schwimmelement umfasst, wobei das Schwimmelement eine Dichte vom 1,09-fachen oder mehr und 1,65-fachen oder weniger einer Dichte der Lösung für stromloses Plattieren aufweist, und wobei das Schwimmelement ein größeres Gewicht als ein Gewicht des porösen Films aufweist.
  3. Filmbildungsverfahren des Metall-Plattierungsfilms nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Gehäuse aus einem Metall hergestellt ist, welches als eine Opferanode dient.
  4. Filmbildungsverfahren des Metall-Plattierungsfilms nach Anspruch 3, wobei der Filmbildungsapparat ferner einen Deckel umfasst, welcher eine Öffnung des Gehäuses bedeckt, und wobei der Deckel aus demselben Material wie das Material des Gehäuses hergestellt ist.
  5. Filmbildungsapparat zur Bildung eines Metall-Plattierungsfilms auf einer Oberfläche eines Metall-Substrats durch ein stromloses Plattierungsverfahren vom Feststoff-Substitutions-Typ, wobei der Filmbildungsapparat umfasst: ein Gehäuse, welches zumindest eine Bodenwand und eine die Bodenwand umgebende Seitenwand umfasst und welches innen mit einem Gehäuseraum vorgesehen ist; ein Metall-Substrat, welches auf der Bodenfläche im Inneren des Gehäuses angeordnet ist; einen porösen Film, welcher auf der Oberfläche des Metall-Substrats angeordnet ist, und eine Lösung für stromloses Plattieren, welche im Gehäuseraum untergebracht ist.
  6. Filmbildungsapparat nach Anspruch 5, ferner umfassend ein Schwimmelement, welches auf einer Oberfläche des porösen Films angeordnet ist, wobei das Schwimmelement eine Dichte vom 1,09-fachen oder mehr und 1,65-fachen oder weniger einer Dichte der Lösung für stromloses Plattieren aufweist, und wobei das Schwimmelement ein größeres Gewicht als ein Gewicht des porösen Films aufweist.
  7. Filmbildungsapparat nach Anspruch 5 oder 6, wobei das Gehäuse aus einem Metall hergestellt ist, welches als eine Opferanode dient.
  8. Filmbildungsapparat nach Anspruch 7, ferner umfassend einen Deckel, welcher eine Öffnung des Gehäuses bedeckt, wobei der Deckel aus demselben Material wie das Material des Gehäuses hergestellt ist.
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