DE102021131921A1

DE102021131921A1 - Schichtbildungsvorrichtung und schichtbildungsverfahren für metallplattierungsschicht

Info

Publication number: DE102021131921A1
Application number: DE102021131921.8A
Authority: DE
Inventors: Yuki Sato
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2020-12-15
Filing date: 2021-12-03
Publication date: 2022-06-15
Also published as: CN114635123B; US20220186378A1; JP2022094460A; JP7472770B2; CN114635123A; US11674228B2

Abstract

Es werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bilden einer Metallplattierungsschicht mit einer dicken Schichtdicke durch ein Metallabscheidungsverfahren ohne äußere Stromquelle mit festem Substitutionstyp bereitgestellt. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schichtbildungsvorrichtung zum Bilden einer Schicht aus einem ersten Metall auf einer Plattierungsschicht aus einem zweiten Metall durch ein Metallabscheidungsverfahren ohne äußere Stromquelle mit festem Substitutionstyp, die Folgendes aufweist: eine leitfähige Montagebasis; ein drittes Metall; ein Isoliermaterial; eine mikroporöse Membran; eine Beschichtungsbadkammer; und eine Presseinheit, wobei das dritte Metall eine Ionisierungstendenz aufweist, die größer ist als die Ionisierungstendenzen des ersten Metalls und des zweiten Metalls, und wobei das Isoliermaterial zwischen einem Basismaterial und dem dritten Metall so installiert ist, dass es die jeweiligen Materialien des Basismaterials und des dritten Metalls berührt, wenn das Basismaterial mit der Plattierungsschicht des zweiten Metalls installiert ist.

Description

HINTERGRUND
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schichtbildungsvorrichtung und ein Schichtbildungsverfahren für eine Metallplattierungsschicht bzw. einen metallischen Plattierungsfilm bzw. eine metallische Plattierungsschicht (in dieser Beschreibung auch einfach als „Schicht“ oder dergleichen bezeichnet).
Beschreibung des Standes der Technik
Im Allgemeinen wird ein Verfahren zur Beschichtung durch Reduktion von Metallionen in einem Beschichtungsbad (hier wird das „Beschichtungsbad“ auch als „Beschichtungslösung“ bezeichnet) grob in ein galvanisches Verfahren, das einen externen Strom verwendet, und in ein Metallabscheidungsverfahren ohne äußere Stromquelle unterteilt, das keinen externen Strom verwendet. Letzteres Metallabscheidungsverfahren ohne äußere Stromquelle wird weiter grob unterteilt in (1) ein Metallabscheidungsverfahren ohne äußere Stromquelle vom Substitutionstyp, bei dem Metallionen in einer Lösung durch Elektronen, die durch Auflösung eines zu beschichtenden Gegenstands freigesetzt werden, reduziert und auf dem zu beschichtenden Gegenstand abgeschieden werden, und (2) ein Metallabscheidungsverfahren ohne äußere Stromquelle vom autokatalytischen Reduktionstyp, bei dem Metallionen in einer Lösung durch Elektronen, die bei Oxidation eines in der Lösung enthaltenen Reduktionsmittels freigesetzt werden, als Metallschicht abgeschieden werden. Da das Metallabscheidungsverfahren ohne äußere Stromquelle eine gleichmäßige Abscheidung auch auf einer Oberfläche mit komplizierter Gestalt ermöglicht, wird das Metallabscheidungsverfahren ohne äußere Stromquelle in vielen Bereichen verwendet.
Bei der Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle vom Substitutionstyp wird eine Differenz in der Ionisierungstendenz zwischen einem Metall in einem Plattierungsbad und einem darunter liegenden Metall verwendet, um eine Metallplattierungsschicht zu bilden. Wenn beispielsweise bei einem Vergoldungsverfahren ein Substrat, auf dem ein darunter liegendes Metall gebildet ist, in ein Plattierungsbad eingetaucht wird, wird das darunter liegende Metall, das eine hohe Ionisierungstendenz aufweist, zu Ionen, die im Plattierungsbad aufgelöst werden, und Goldionen im Plattierungsbad werden auf dem darunter liegenden Metall als Metall abgeschieden, um eine Goldplattierungsschicht zu bilden. Die Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle vom Substitutionstyp wird vor allem zur Oxidationsverhinderung eines darunter liegenden Materials und als Grundlage für eine autokatalytische Plattierung verwendet.
JP 2005-307309 A offenbart zum Beispiel ein Bad zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp, das das Verfahren der Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle vom Substitutionstyp verwendet. JP 2005-307309 A offenbart ein Bad zur Goldabscheidung ohne äußere Stromquelle, um eine Goldplattierungsschicht auf einer Nickelplattierungsschicht ohne äußere Stromquelle zu bilden, und das Bad zur Goldabscheidung ohne äußere Stromquelle weist (a) eine wasserlösliche Goldverbindung, (b) ein leitfähiges Salz, das eine saure Substanz mit einer Säuredissoziationskonstante (pKa) von 2,2 oder weniger enthält, und (c) einen Oxidationsinhibitor, der eine heterocyclische aromatische Verbindung mit zwei oder mehr Stickstoffatomen in einem Molekül enthält, als wesentliche Komponenten auf.
JP 2011-42831 A offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleitergeräts, das ein Metallabscheidungsverfahren ohne äußere Stromquelle verwendet. In JP 2011 - 42831 A beinhaltet das Verfahren zur Herstellung des Halbleitergeräts mit einer Oberflächenelektrode auf einem Halbleitersubstrat einen Schritt zur Bildung einer Metallelektrodenschicht auf einer Oberfläche des Halbleitersubstrats und einen Schritt zur Bildung einer Plattierungsschicht zur Bildung einer Nickelschicht auf einer Oberfläche der Metallelektrodenschicht durch einen Vorgang der Nickelabscheidung ohne äußere Stromquelle. Die Konzentration der Elemente Natrium und Kalium, die auf der Oberfläche der Metallelektrodenschicht vor dem Schritt der Bildung der Plattierungsschicht verbleiben, beträgt insgesamt 9,20 × 10¹⁴ Atome/cm² oder weniger, und die Konzentration der Elemente Natrium und Kalium, die in einem Bad zur Nickelabscheidung ohne äußere Stromquelle enthalten sind, das für den Vorgang der Nickelabscheidung ohne äußere Stromquelle verwendet wird, beträgt insgesamt 3400 Gew.-ppm bzw. Millionstel oder weniger.
KURZFASSUNG
Die Bildung der Metallplattierungsschicht durch ein galvanisches Verfahren weist den Vorteil auf, dass sich die Schichten schnell bilden. Andererseits ist bei der Bildung der Metallplattierungsschicht durch das galvanische Verfahren eine gleichmäßige Metallschichtbildung schwierig. Um beispielsweise eine Goldplattierungsschicht auf Nickel zu bilden, erzeugt eine Substitutionsreaktion zwischen Nickel und Gold eine lokale Korrosion, so dass die Bildung einer gleichmäßigen Goldschicht schwierig ist, was zu einer reduzierten Benetzbarkeit des Lots führt.
Die Bildung der Metallplattierungsschicht durch das Metallabscheidungsverfahren ohne äußere Stromquelle weist einen Vorteil auf, der die gleichmäßige Bildung der Metallschicht ermöglicht. Andererseits ist bei der Bildung der Metallplattierungsschicht durch das Metallabscheidungsverfahren ohne äußere Stromquelle die Geschwindigkeit der Schichtbildung langsam, so dass es schwierig ist, eine dicke Schicht zu erhalten, was zu hohen Kosten führt. Dies liegt daran, dass beim Abdecken eines Fundaments mit einem Metall durch das Metallabscheidungsverfahren ohne äußere Stromquelle eine Abscheidungsreaktion des Metalls aufhört und die maximale Schichtdicke nur etwa 0,2 µm beträgt.
Deshalb wird heute im Metallabscheidungsverfahren ohne äußere Stromquelle ein Verfahren der festen Phase angewendet, das es ermöglicht, die Metallplattierungsschicht mit hoher Geschwindigkeit zu bilden.
Ein Metallabscheidungsverfahren ohne äußere Stromquelle (englisch SELD) beinhaltet ein Metallabscheidungsverfahren ohne äußere Stromquelle mit festem Substitutionstyp und eine Metallabscheidungsverfahren ohne äußere Stromquelle vom festen Reduktionstyp. Das Metallabscheidungsverfahren ohne äußere Stromquelle mit festem Substitutionstyp ist ein Verfahren, bei dem eine mikroporöse Membran, wie eine Festelektrolytmembran, zwischen einem Bad zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp, das Ionen eines ersten Metalls enthält, und einem zweiten Metall mit einer größeren Ionisierungstendenz als die des ersten Metalls (oder des zweiten Metalls, das auf einem metallischen Basismaterial abgeschieden ist) installiert wird und das erste Metall auf einer Oberfläche des zweiten Metalls abgeschieden wird, indem eine Redoxreaktion ausgelöst wird, die von einer Differenz in der Ionisierungstendenz zwischen den Metallen abgeleitet ist, bei denen es sich um das erste Metall in einem ionischen Zustand, das die mikroporöse Membran durchquert hat, und das zweite Metall als darunter liegendes Metall handelt, eine aus dem ersten Metall gefertigte Metallplattierungsschicht auf der Oberfläche des zweiten Metalls bildet. Das Metallabscheidungsverfahren ohne äußere Stromquelle vom festen Reduktionstyp ist ein Verfahren, bei dem eine mikroporöse Membran zwischen einem Bad zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit festem Reduktionstyp, das Ionen eines zweiten Metalls enthält, und einem metallischen Basismaterial installiert wird und das zweite Metall auf einer Oberfläche des metallischen Basismaterials abgeschieden wird, indem eine Redoxreaktion zwischen den Ionen des zweiten Metalls, die die mikroporöse Membran durchquert haben, und einem in dem Bad zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Reduktionstyp enthaltenen Reduktionsmittel bewirkt wird, um eine Plattierungsschicht des zweiten Metalls auf der Oberfläche des metallischen Basismaterials zu bilden.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bilden einer Metallplattierungsschicht mit einer dicken Schichtdicke durch ein Verfahren der festen Phase bereit, insbesondere ein Metallabscheidungsverfahren ohne äußere Stromquelle mit festem Substitutionstyp.
Als Ergebnis intensiver Untersuchungen hat der Erfinder folgendes festgestellt. Beim Bilden einer Schicht eines ersten Metalls auf einer Plattierungsschicht eines zweiten Metalls durch ein Metallabscheidungsverfahren ohne äußere Stromquelle mit festem Substitutionstyp wird eine Schichtbildungsvorrichtung verwendet. Die Schichtbildungsvorrichtung beinhaltet eine leitfähige bzw. leitende Montagebasis, ein drittes Metall, ein Isoliermaterial, eine mikroporöse Membran, eine Beschichtungsbadkammer und eine Presseinheit. Die leitfähige Montagebasis ist geeignet, ein Basismaterial (Substrat) zu installieren, das die Plattierungsschicht des zweiten Metalls aufweist. Das dritte Metall ist auf der leitfähigen Montagebasis installiert. Das dritte Metall weist eine Ionisierungstendenz auf, die größer ist als die Ionisierungstendenz des ersten und des zweiten Metalls. Das Isoliermaterial ist auf der leitfähigen Montagebasis installiert. Wenn das Basismaterial mit der Plattierungsschicht des zweiten Metalls installiert ist, ist das Isoliermaterial zwischen dem Basismaterial und dem dritten Metall installiert, so dass es die jeweiligen Materialien des Basismaterials und des dritten Metalls berührt [das heißt, das Basismaterial (Oberfläche des Basismaterials, auf der die Plattierungsschicht des zweiten Metalls nicht gebildet ist) und das dritte Metall]. Die mikroporöse Membran ist geeignet, mit einem Bad zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp, der Ionen des ersten Metalls enthält, imprägniert zu werden. Das Bad zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp, das die Ionen des ersten Metalls enthält, wird über die mikroporöse Membran an die Plattierungsschicht des zweiten Metalls auf dem Basismaterial abgegeben. Die Beschichtungsbadkammer ist mit einem offenen Abschnitt bereitgestellt, in dem die mikroporöse Membran installiert ist. Die Beschichtungsbadkammer ist geeignet, das Bad zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp aufzunehmen, das die Ionen des ersten Metalls enthält. Die Presseinheit ist geeignet, die Beschichtungsbadkammer und das Basismaterial relativ gegeneinander zu drücken, nachdem die mikroporöse Membran und die Plattierungsschicht des zweiten Metalls auf dem Basismaterial miteinander in Berührung gebracht wurden. Durch die Verwendung der Schichtbildungsvorrichtung bewirkt eine lokale Anodenreaktion des dritten Metalls eine lokale Kathodenreaktion des ersten Metalls, und eine Substitutionsreaktion zwischen dem ersten Metall und dem zweiten Metall wird gefördert, wodurch die Plattierungsschicht des ersten Metalls mit der dicken Schichtdicke gebildet werden kann. Auf diese Weise hat der Erfinder die vorliegende Erfindung erzielt.
Das heißt, die vorliegende Erfindung hat folgenden Kern.

(1) Schichtbildungsvorrichtung zum Bilden einer Schicht aus einem ersten Metall auf einer Plattierungsschicht eines zweiten Metalls durch ein Metallabscheidungsverfahren ohne äußere Stromquelle mit festem Substitutionstyp. Die Schichtbildungsvorrichtung weist eine leitfähige Montagebasis, ein drittes Metall, ein Isoliermaterial, eine mikroporöse Membran, eine Beschichtungsbadkammer und eine Presseinheit auf. Die leitfähige Montagebasis ist geeignet, ein Basismaterial zu installieren, das die Plattierungsschicht des zweiten Metalls aufweist. Das dritte Metall ist auf der leitfähigen Montagebasis installiert. Das Isoliermaterial ist auf der leitfähigen Montagebasis installiert. Die mikroporöse Membran ist geeignet, um mit einem Bad zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp, das Ionen des ersten Metalls enthält, imprägniert zu werden. Das Bad zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp, das die Ionen des ersten Metalls enthält, wird über die mikroporöse Membran an die Plattierungsschicht des zweiten Metalls auf dem Basismaterial abgegeben. Die Beschichtungsbadkammer ist bzw. wird mit einem offenen Abschnitt bereitgestellt, in dem die mikroporöse Membran installiert ist. Die Beschichtungsbadkammer ist geeignet, das Bad zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp aufzunehmen, das die Ionen des ersten Metalls enthält. Die Presseinheit ist geeignet, die Beschichtungsbadkammer und das Basismaterial relativ gegeneinander zu drücken, nachdem die mikroporöse Membran und die Plattierungsschicht des zweiten Metalls auf dem Basismaterial miteinander in Berührung gebracht wurden. Das dritte Metall weist eine Ionisierungstendenz auf, die größer ist als die Ionisierungstendenzen des ersten Metalls und des zweiten Metalls. Das Isoliermaterial ist zwischen dem Basismaterial und dem dritten Metall so installiert, dass es die jeweiligen Materialien des Basismaterials und des dritten Metalls berührt, wenn das Basismaterial mit der Plattierungsschicht des zweiten Metalls installiert ist bzw. wird.
(2) In der Schichtbildungsvorrichtung nach (1), wenn das Basismaterial mit der Plattierungsschicht des zweiten Metalls installiert ist, weisen das Basismaterial mit der Plattierungsschicht des zweiten Metalls, das dritte Metall und das Isoliermaterial eine gleiche Höhe auf und werden bündig.
(3) In der Schichtbildungsvorrichtung nach (1) oder (2) weist die leitfähige Montagebasis einen vorspringenden Abschnitt an einer Position auf, an der das dritte Metall installiert ist, wobei der vorspringende Abschnitt eine Breite (Breite ist hier eine Länge in einer Richtung, in der das Basismaterial, das Isoliermaterial und das dritte Metall angeordnet sind) hat, die gleich einer Breite des dritten Metalls ist, und das dritte Metall ist auf dem vorspringenden Abschnitt der leitfähigen Montagebasis installiert.
(4) In der Schichtbildungsvorrichtung nach einem der Punkte (1) bis (3) ist das dritte Metall Aluminium oder Eisen.
(5) In der Schichtbildungsvorrichtung nach einem der Punkte (1) bis (4) enthält das Isoliermaterial ein isolierendes Polymer.
(6) In der Schichtbildungsvorrichtung gemäß einem der Punkte (1) bis (5) ist das Basismaterial ein Kupferbasismaterial, das erste Metall ist Gold, und das zweite Metall ist Nickel.
(7) Verfahren zum Bilden einer Schicht aus einem ersten Metall auf einer Plattierungsschicht aus einem zweiten Metall durch ein Metallabscheidungsverfahren ohne äußere Stromquelle mit festem Substitutionstyp. Das Verfahren weist folgende Schritte auf: (i) Installieren bzw. Aufbringen eines Basismaterials mit der Plattierungsschicht des zweiten Metalls auf einer leitfähigen Montagebasis, so dass eine Oberfläche des Basismaterials, die einer Oberfläche gegenüberliegend angeordnet ist, auf der die Plattierungsschicht des zweiten Metalls gebildet ist, die leitfähige Montagebasis berührt; (ii) Installieren eines dritten Metalls auf der leitfähigen Montagebasis, wobei das dritte Metall eine Ionisierungstendenz aufweist, die größer ist als die Ionisierungstendenzen des ersten Metalls und des zweiten Metalls; (iii) Installieren eines Isoliermaterials zwischen dem Basismaterial und dem dritten Metall auf der leitfähigen Montagebasis, so dass das Isoliermaterial die jeweiligen Materialien des Basismaterials und des dritten Metalls berührt; (iv) Installieren einer mikroporösen Membran derart, dass die mikroporöse Membran die Plattierungsschicht des zweiten Metalls auf dem Basismaterial berührt; (v) Installieren eines Bades zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp, das Ionen des ersten Metalls enthält, derart, dass das Bad zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp, das die Ionen des ersten Metalls enthält, die mikroporöse Membran berührt; und (vi) relatives Pressen einer Beschichtungsbadkammer und des Basismaterials gegeneinander, wobei die Beschichtungsbadkammer das Bad zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp, das die Ionen des ersten Metalls enthält, aufnimmt.
(8) Bei dem Verfahren nach (7) ist das dritte Metall Aluminium oder Eisen.
(9) Bei dem Verfahren nach (7) oder (8) ist das Basismaterial ein Kupferbasismaterial, das erste Metall ist Gold, und das zweite Metall ist Nickel.

Technische Effekte
Die vorliegende Erfindung stellt die Vorrichtung und das Verfahren zur Bildung der Metallplattierungsschicht mit der dicken Schichtdicke durch das Metallabscheidungsverfahren ohne äußere Stromquelle mit festem Substitutionstyp bereit.
Figurenliste

1 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch einen Zustand des Durchführens eines Metallabscheidungsverfahrens ohne äußere Stromquelle mit festem Substitutionstyp unter Verwendung einer beispielhaften Schichtbildungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
2 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils, der in 1 durch eine gestrichelte Linie angegeben ist;
3 ist eine Zeichnung, die die beweglichen Elektronen im Metallabscheidungsverfahren ohne äußere Stromquelle mit festem Substitutionstyp der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, wobei eine weiter vergrößerte Ansicht eines Teils verwendet wird, das durch eine gestrichelte Linie in 2 angegeben ist; und
4 ist eine Fotografie einer durch Beispiel 1 gebildeten Goldplattierungsschicht.

Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen
Im Folgenden werden geeignete Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben.
In dieser Beschreibung werden die Merkmale der vorliegenden Erfindung mit Verweisen auf die Zeichnung beschrieben, soweit dies erforderlich ist. In der Zeichnung sind die Maße und Gestalten der jeweiligen Komponenten zur Verdeutlichung übertrieben dargestellt, und die tatsächlichen Maße und Gestalten sind nicht genau veranschaulicht. Dementsprechend ist der technische Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung nicht auf die Maße und die formgebenden Gestalten der jeweiligen in der Zeichnung veranschaulichten Bauteile beschränkt. Zu beachten ist, dass eine Schichtbildungsvorrichtung und ein Schichtbildungsverfahren für eine Metallplattierungsschicht nach der vorliegenden Erfindung nicht auf die nachstehenden Ausführungsformen beschränkt sind und in verschiedenen Ausführungsformen durchgeführt werden können, wobei Änderungen, Verbesserungen und dergleichen, die ein Fachmann herstellen kann, angegeben sind, ohne vom Kern der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schichtbildungsvorrichtung zum Bilden einer Schicht aus einem ersten Metall auf einer Plattierungsschicht aus einem zweiten Metall durch ein Metallabscheidungsverfahren ohne äußere Stromquelle mit festem Substitutionstyp. Die Schichtbildungsvorrichtung weist eine leitfähige Montagebasis, ein drittes Metall, ein Isoliermaterial, eine mikroporöse Membran, eine Beschichtungsbadkammer und eine Presseinheit auf. Die leitfähige Montagebasis ist geeignet, ein Basismaterial zu installieren, das die Plattierungsschicht des zweiten Metalls aufweist. Das dritte Metall ist auf der leitfähigen Montagebasis installiert. Das Isoliermaterial ist auf der leitfähigen Montagebasis installiert. Die mikroporöse Membran ist geeignet, um mit einem Bad zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp, der Ionen des ersten Metalls enthält, imprägniert zu werden. Das Bad zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp, das die Ionen des ersten Metalls enthält, wird über die mikroporöse Membran an die Plattierungsschicht des zweiten Metalls auf dem Basismaterial abgegeben. Die Beschichtungsbadkammer ist bzw. wird mit einem offenen Abschnitt bereitgestellt, in dem die mikroporöse Membran installiert ist. Die Beschichtungsbadkammer ist geeignet, das Bad zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp aufzunehmen, das die Ionen des ersten Metalls enthält. Die Presseinheit ist geeignet, die Beschichtungsbadkammer und das Basismaterial relativ gegeneinander zu drücken, nachdem die mikroporöse Membran und die Plattierungsschicht des zweiten Metalls auf dem Basismaterial miteinander in Berührung gebracht wurden. Das dritte Metall weist eine Ionisierungstendenz auf, die größer ist als die Ionisierungstendenzen des ersten Metalls und des zweiten Metalls. Das Isoliermaterial ist zwischen dem Basismaterial und dem dritten Metall so installiert, dass es die jeweiligen Materialien des Basismaterials und des dritten Metalls berührt, wenn das Basismaterial mit der Plattierungsschicht des zweiten Metalls installiert ist.
Im Folgenden werden die Materialien, aus denen die Schichtbildungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung besteht, im Einzelnen beschrieben.
(Montagebasis)
Die Montagebasis ist eine Basis, die geeignet ist, das Basismaterial mit der Plattierungsschicht des zweiten Metalls zu installieren, und die eine Eigenschaft der Leitfähigkeit aufweist bzw. leitfähig ist. Die Montagebasis ist nicht beschränkt, solange die Montagebasis aus einem Material gefertigt ist, das die Eigenschaft der Leitfähigkeit aufweist. So sind beispielsweise Montagebasen aus Titan und aus rostfreiem Stahl beinhaltet.
Da die Montagebasis die Eigenschaft der Leitfähigkeit aufweist, können die vom dritten Metall abgegebenen Elektronen über die Montagebasis zum Basismaterial und zur Plattierungsschicht des zweiten Metalls, die auf dem Basismaterial gebildet wird, wandern, wodurch die Schichtbildung des ersten Metalls auf der Plattierungsschicht des zweiten Metalls gefördert wird.
Die Montagebasis kann an Abschnitten, auf denen das dritte Metall installiert ist, vorspringende Abschnitte beinhalten, die jeweils die gleiche Breite wie eine Breite des dritten Metalls aufweisen (hier ist die Breite eine Länge in einer Richtung, in der das Basismaterial, das Isoliermaterial und das dritte Metall angeordnet sind), und zum Beispiel weisen die vorspringenden Abschnitte normalerweise eine Höhe von 0,1 mm bis 10 mm und in einigen Ausführungsformen 1 mm bis 2 mm auf, obwohl sie nicht beschränkt sind.
Da die Montagebasis den vorspringenden Abschnitt aufweist, wird die Verschließleistung der Montagebasis mit dem Isoliermaterial und dem dritten Metall verbessert, wodurch ein Durchsickern des Bades zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp in die Schichtbildungsvorrichtung vermieden werden kann. Da die Montagebasis die vorspringenden Abschnitte aufweist, kann außerdem die Menge des zu verwendenden dritten Metalls reduziert werden.
(Drittes Metall)
Das dritte Metall ist ein Metall, das mit der Plattierungsschicht des zweiten Metalls auf dem Basismaterial über die leitfähige Montagebasis eine lokale Zelle bildet, die auf der leitfähigen Montagebasis installiert ist und im Vergleich zum ersten Metall und zum zweiten Metall eine große Ionisierungstendenz aufweist. Das dritte Metall beinhaltet eine Legierung, die zwei oder mehr Metalle enthält.
Das Standardelektrodenpotential (Z) [V gegen NHE] des dritten Metalls beträgt in der Regel -3,045 V < Z < -0,277 V und kann -2,714 V ≤ Z < -0,338 V betragen.
Beispiele für das dritte Metall beinhalten Magnesium, Beryllium, Aluminium, Titan, Zirkon, Mangan, Zink und Eisen. Unter dem Gesichtspunkt der einfachen Beschaffung und Verarbeitung kann das dritte Metall Aluminium oder Eisen sein. Das dritte Metall kann Aluminium sein.
Das dritte Metall kann entfernbar auf der leitfähigen Montagebasis installiert werden. Da das dritte Metall entfernbar ist, kann, selbst wenn das dritte Metall durch das Durchführen des Metallabscheidungsverfahrens ohne äußere Stromquelle mit festem Substitutionstyp abgetragen bzw. abgenutzt ist, das abgetragene bzw. abgenutzte dritte Metall leicht durch das neue dritte Metall ersetzt werden.
Das dritte Metall ist so installiert, dass es mindestens eines, beispielsweise zwei, Isoliermaterialien berührt, die auf der leitfähigen Montagebasis mit dem Basismaterial in Kontakt gebracht werden sollen. Das dritte Metall kann so installiert werden, dass es in engem Kontakt mit dem Isoliermaterial steht.
Das dritte Metall kann jede Gestalt aufweisen, die der Gestalt der leitfähigen Montagebasis und der Gestalt des Isoliermaterials entspricht. Die Gestalt des dritten Metalls beinhaltet z. B. ein plattenförmiges Objekt, wie eine flache oder eine gebogene Plattenform.
Handelt es sich bei dem dritten Metall um ein plattenförmiges Objekt, so beträgt die mittlere Dicke (Höhe) des dritten Metalls in der Regel 0,1 mm bis 10 mm und kann 1 mm bis 5 mm betragen, ist aber nicht beschränkt. Obwohl nicht beschränkt, beträgt die Breite des dritten Metalls (hier ist die Breite eine Länge in der Richtung, in der das Basismaterial, das Isoliermaterial und das dritte Metall angeordnet sind) normalerweise 2 mm bis 10 mm. Obwohl nicht beschränkt, ist eine Tiefe des dritten Metalls (hier ist die Tiefe eine Länge in einer Richtung senkrecht zur Breite) normalerweise um 0 mm bis 5 mm kürzer als die Länge der Tiefe des Basismaterials. Das dritte Metall kann die gleiche Höhe aufweisen wie die Höhen des Isoliermaterials und des Basismaterials mit der Plattierungsschicht des zweiten Metalls, wenn das Basismaterial mit der Plattierungsschicht des zweiten Metalls in der Schichtbildungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung installiert ist. Zu beachten ist, dass, wenn die leitfähige Montagebasis den vorspringenden Abschnitt beinhaltet, der die gleiche Breite aufweist (hier ist die Breite eine Länge in der Richtung, in der das Basismaterial, das Isoliermaterial und das dritte Metall angeordnet sind) wie die Breite des dritten Metalls an dem Abschnitt, an dem das dritte Metall installiert ist, das dritte Metall die gleiche Höhe einschließlich der Höhe des vorspringenden Abschnitts aufweisen kann, wie die Höhen des Isoliermaterials und des Basismaterials mit der Plattierungsschicht des zweiten Metalls, wenn das Basismaterial mit der Plattierungsschicht des zweiten Metalls in der Schichtbildungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung installiert ist. Da das dritte Metall eine solche Höhe hat, berührt die mikroporöse Membran, wenn sie nicht nur die Plattierungsschicht des zweiten Metalls auf dem Basismaterial, sondern auch das Isoliermaterial, das in Kontakt mit dem Basismaterial installiert ist, und das dritte Metall, das in Kontakt mit dem Isoliermaterial installiert ist, berührt, die Plattierungsschicht des zweiten Metalls auf dem Basismaterial, das Isoliermaterial und das dritte Metall, die so angeordnet sind, dass sie gegenseitig in Kontakt stehen und die gleiche Höhe haben, so dass sie bündig sind, wodurch sie eine Oberfläche zwischen der mikroporösen Membran und diesen Materialien ohne Unebenheiten aufweist. Die berührende Oberfläche zwischen der mikroporösen Membran und diesen Materialien ohne Unebenheiten ermöglicht es, die Beschädigung der mikroporösen Membran zu unterdrücken. Außerdem wird durch das Durchführen des Verfahrens der vorliegenden Erfindung möglicherweise nur die Oberfläche, die die mikroporöse Membran mit diesen Materialien berührt, verunreinigt, wodurch auch die Reinigung erleichtert wird.
(Isoliermaterial)
Das Isoliermaterial ist ein Material, das installiert wird bzw. ist, um eine Korrosion eines Abschnitts zu vermeiden, die möglicherweise dadurch verursacht wird, dass das Basismaterial und das dritte Metall direkt miteinander in Kontakt gebracht werden, insbesondere eine Korrosion, die möglicherweise in erheblichem Maße dadurch verursacht wird, dass eine flüssige Komponente, wie z. B. ein Galvanisierungsbad, in den Abschnitt eindringt. Das Isoliermaterial ist auf der leitfähigen Montagebasis so installiert, dass es mit dem dritten Metall berührt wird und in einigen Ausführungsformen in engem Kontakt mit dem dritten Metall steht. Wenn das Basismaterial mit der Plattierungsschicht des zweiten Metalls installiert ist, ist das Isoliermaterial zwischen dem Basismaterial (der Oberfläche des Basismaterials, auf der die Plattierungsschicht des zweiten Metalls nicht gebildet ist) und dem dritten Metall so installiert, dass es in Bezug auf die jeweiligen Materialien [das heißt, das Basismaterial (die Oberfläche des Basismaterials, auf der die Plattierungsschicht des zweiten Metalls nicht gebildet ist) und das dritte Metall] in Kontakt steht. Das heißt, das Isoliermaterial ist so installiert, dass das Basismaterial, das Isoliermaterial und das dritte Metall auf der leitfähigen Montagebasis in der Reihenfolge Basismaterial-Isoliermaterial-drittes Metall, drittes Metall-Isoliermaterial-Basismaterial oder drittes Metall-Isoliermaterial-Basismaterial-Isoliermaterial-drittes Metall so angeordnet sind, dass sie sich gegenseitig berühren und in einigen Ausführungsformen gegenseitig in engem Kontakt stehen.
Während das Isoliermaterial nicht besonders beschränkt ist, solange die isolierende Eigenschaft bereitgestellt wird, kann zum Beispiel ein isolierendes Polymer verwendet werden. Das isolierende Polymer ist ein Polymer, das keine Elektrizität leitet. Obwohl nicht besonders beschränkt, beinhalten Beispiele für isolierende Polymere Polyolefin, wie Polypropylen (PP) und Polytetrafluorethylen (PTFE), technische Kunststoffe, wie Polyamid (PA), Polyphenylensulfid (PPS) und Polyetheretherketon (PEEK), Elastomere, wie Fluorkautschuk und Silikonkautschuk, und wärmehärtende Harze, wie ungesättigte Polyester. Da es sich bei dem Isoliermaterial um ein isolierendes Polymer handelt, wird die Installation auf der leitfähigen Montagebasis erleichtert, und im Falle einer Beschädigung ist der Austausch einfach.
Das Isoliermaterial kann mit der leitfähigen Montagebasis durch einen Kleber oder dergleichen verbunden und/oder durch Verarbeiten oder dergleichen mit der leitfähigen Montagebasis zusammengebaut werden. Wenn das Isoliermaterial mit der Montagebasis verklebt und/oder zusammengebaut ist, wird die Dichtungsleistung zwischen der Montagebasis und dem Isoliermaterial verbessert, so dass ein Durchsickern des Bades zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp in die Vorrichtung vermieden werden kann.
Das Isoliermaterial kann jede Gestalt aufweisen, die der Gestalt des Basismaterials und der Gestalt des dritten Metalls entspricht. Das Isoliermaterial ist ein plattenförmiger Gegenstand, der z.B. eine flache oder eine gekrümmte Gestalt aufweist.
Wenn es sich bei dem Isoliermaterial um ein plattenförmiges Objekt handelt, ist die mittlere Dicke (Höhe) des Isoliermaterials zwar nicht beschränkt, beträgt aber in der Regel 0,1 mm bis 20 mm und kann 1 mm bis 7 mm betragen. Obwohl nicht beschränkt, beträgt eine Breite des Isoliermaterials (hier ist die Breite eine Länge in der Richtung, in der das Basismaterial, das Isoliermaterial und das dritte Metall angeordnet sind) normalerweise 1 mm bis 5 mm. Obwohl nicht beschränkt, ist eine Tiefe des Isoliermaterials (hier ist die Tiefe eine Länge in der Richtung senkrecht zur Breite) normalerweise um 0 mm bis 5 mm länger als die Länge der Tiefe des Basismaterials. Das Isoliermaterial kann die gleiche Höhe aufweisen wie die Höhen des dritten Metalls und des Basismaterials mit der Plattierungsschicht des zweiten Metalls, wenn das Basismaterial mit der Plattierungsschicht des zweiten Metalls in der Schichtbildungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung installiert ist. Da das Isoliermaterial eine solche Höhe hat, berührt die mikroporöse Membran, wenn sie nicht nur die Plattierungsschicht des zweiten Metalls auf dem Basismaterial, sondern auch das Isoliermaterial, das in Kontakt mit dem Basismaterial installiert ist, und das dritte Metall, das in Kontakt mit dem Isoliermaterial installiert ist, berührt, die mikroporöse Membran die Plattierungsschicht des zweiten Metalls auf dem Basismaterial, das Isoliermaterial und das dritte Metall, die so angeordnet sind, dass sie in gegenseitigem Kontakt stehen und die gleiche Höhe haben, so dass sie bündig sind, wodurch sie eine Oberfläche zwischen der mikroporösen Membran und diesen Materialien ohne Unebenheit bzw. Kontaktfläche aufweist. Die berührende Oberfläche zwischen der mikroporösen Membran und diesen Materialien ohne Unebenheit bzw. Kontaktfläche ermöglicht es, die Beschädigung der mikroporösen Membran zu unterdrücken. Außerdem wird beim Durchführen des Verfahrens der vorliegenden Erfindung möglicherweise nur die Oberfläche zwischen der mikroporösen Membran und diesen Materialien verunreinigt, wodurch auch die Reinigung erleichtert wird.
Wenn das Basismaterial beispielsweise ein säulenförmiger Körper ist und die Plattierungsschicht des zweiten Metalls auf einer der unteren Oberflächen des Basismaterials aufweist, ist das Isoliermaterial so installiert, dass es mit mindestens einem Teil der seitlichen Oberfläche des Basismaterials in Berührung ist. Wenn das Basismaterial beispielsweise eine rechtwinklige Parallelepiped-Form hat und die Plattierungsschicht des zweiten Metalls auf einer seiner Oberflächen aufweist, ist das Isoliermaterial so installiert, dass es mindestens eine Oberfläche berührt, beispielsweise zwei gegenüberliegende der vier Oberflächen mit Ausnahme der Oberfläche, auf der die Plattierungsschicht des zweiten Metalls gebildet ist, und der ihr gegenüberliegend angeordneten Oberfläche des Basismaterials. Das Isoliermaterial kann so installiert werden bzw. sein, dass es in engem Kontakt mit der Oberfläche des Basismaterials ist, auf der die Plattierungsschicht des zweiten Metalls nicht gebildet ist, wenn das Basismaterial mit der Plattierungsschicht des zweiten Metalls installiert ist.
Das Isoliermaterial kann so installiert werden, dass es das dritte Metall sandwichartig umgibt, das heißt, in der Reihenfolge -Isoliermaterial-drittes Metall-Isoliermaterial-.
(Mikroporöse Membrane)
Die mikroporöse Membran ist eine poröse Schicht, die geeignet ist, mit dem Bad zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp, das die Ionen des ersten Metalls enthält, imprägniert zu werden. Das Bad zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp, das die Ionen des ersten Metalls enthält, wird über die mikroporöse Membran an die Plattierungsschicht des zweiten Metalls auf dem Basismaterial abgegeben. Die mikroporöse Membran ist im offenen Abschnitt der unten beschriebenen Beschichtungsbadkammer installiert. Die mikroporöse Membran kann über den Kontakt mit dem Bad zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp, der die Ionen des ersten Metalls enthält, und durch Anlegen eines Drucks mit dem Bad zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp, der die Ionen des ersten Metalls enthält, innen imprägniert werden. Die mikroporöse Membran ist nicht besonders beschränkt, solange das Bad zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp, das die Ionen des ersten Metalls enthält, zur Oberfläche der Plattierungsschicht des zweiten Metalls im Metallabscheidungsverfahren ohne äußere Stromquelle mit festem Substitutionstyp durchdringen kann.
Die mikroporöse Membran kann eine schichtartige Membran, wie ein Separator sein, und kann aus einer Faser, wie einem Vliesstoff, gebildet werden. Der Lochdurchmesser der mikroporösen Membran ist zwar nicht beschränkt, beträgt jedoch in der Regel 0,01 µm bis 100 µm und in einigen Ausführungsformen 0,1 µm bis 100 µm.
Die mikroporöse Membran kann eine anionische Gruppe aufweisen. Wenn die mikroporöse Membran die anionische Gruppe aufweist, kann die anionische Gruppe die Ionen des zweiten Metalls, die aus dem zweiten Metall gelöst sind, und die Ionen des dritten Metalls, die aus dem dritten Metall gelöst sind, aufnehmen bzw. einfangen. Daher kann die Verschlechterung des Bades zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp aufgrund der Ionen des zweiten Metalls (z.B. Nickelionen), die von dem zweiten Metall stammen, und der Ionen des dritten Metalls (z.B. Aluminiumionen oder Eisenionen), die von dem dritten Metall stammen, unterdrückt werden. Da die mikroporöse Membran, die die anionische Gruppe aufweist, hydrophil ist, wird die Benetzbarkeit verbessert. Da die mikroporöse Membran mit der anionischen Gruppe leicht durch das Bad zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp benetzbar ist, kann das Bad zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp gleichmäßig auf dem zweiten Metall verteilt werden. Folglich weist die mikroporöse Membran mit der anionischen Gruppe auch die Wirkung auf, dass die gleichmäßige Metallplattierungsschicht gebildet werden kann.
Während die anionische Gruppe nicht besonders beschränkt ist, ist die anionische Gruppe mindestens eine Art, die zum Beispiel aus einer Sulfonsäuregruppe, einer Thiosulfonsäuregruppe (-S₂O₃H), einer Carboxylgruppe, einer Phosphorsäuregruppe, einer Phosphonsäuregruppe, einer Hydroxylgruppe, einer Cyanogruppe oder einer Thiocyanogruppe ausgewählt ist. Diese anionischen Gruppen können Metallionen aufnehmen bzw. einfangen, die positive elektrische Ladungen aufweisen. Diese anionischen Gruppen können der mikroporösen Membran Hydrophilie verleihen. Die anionische Gruppe kann eine Sulfonsäuregruppe oder eine Carboxylgruppe sein. Insbesondere kann es sich bei der anionischen Gruppe um eine Sulfonsäuregruppe (Sulfogruppe) handeln, da Nickelionen effektiv eingefangen werden können.
Als Material der mikroporösen Membran, die die anionische Gruppe aufweist, kann ein anionisches Polymer verwendet werden. Das heißt, die mikroporöse Membran mit der anionischen Gruppe enthält das anionische Polymer. Das anionische Polymer weist die oben beschriebene anionische Gruppe auf (zum Beispiel die Sulfonsäuregruppe, die Thiosulfonsäuregruppe, die Carboxylgruppe, die Phosphorsäuregruppe, die Phosphonsäuregruppe, die Hydroxylgruppe, die Cyanogruppe oder die Thiocyanogruppe). Das anionische Polymer kann eine Art der anionischen Gruppe allein aufweisen oder zwei oder mehr Arten der anionischen Gruppen in Kombination aufweisen. Bei der anionischen Gruppe kann es sich um eine Sulfonsäuregruppe handeln.
Das anionische Polymer ist zwar nicht besonders beschränkt, kann aber beispielsweise ein Polymer enthalten, das ein Monomer mit einer anionischen Gruppe aufweist.
Das anionische Polymer beinhaltet z.B. ein Polymer mit der Carboxylgruppe [z.B. ein (Meth)acrylsäure-Polymer (z.B. ein Copolymer aus (Meth)acrylsäure, wie Poly(meth)acrylsäure, und einem anderen copolymerisierbaren Monomer), oder ein Harz auf Fluorbasis mit der Carboxylgruppe (Perfluorcarbonsäureharz)], ein Harz auf Styrolbasis mit der Sulfonsäuregruppe [zum Beispiel Polystyrolsulfonsäure] und ein sulfoniertes Harz auf Polyarenetherbasis [zum Beispiel sulfoniertes Polyetherketonharz und sulfoniertes Polyethersulfonharz].
Die mikroporöse Membran kann eine Festelektrolytmembran sein, die eine Ionenleitfähigkeit aufweist. Die Festelektrolytmembran weist im Inneren eine Clusterstruktur auf, und diese Clusterstruktur ist im Inneren mit dem Bad zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp imprägniert. Wenn die Festelektrolytmembran die anionische Gruppe aufweist, werden, da die Ionen des ersten Metalls, wie z. B. Goldionen, in dem Bad zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp an die anionische Gruppe in der Festelektrolytmembran koordiniert sind, die Ionen des ersten Metalls effektiv in die Festelektrolytmembran diffundiert. Daher ermöglicht die Verwendung der Festelektrolytmembran eine gleichmäßige Bildung der Metallplattierungsschicht.
Die Festelektrolytmembran weist eine poröse Struktur (das heißt eine Clusterstruktur) auf, und die Poren der porösen Struktur sind sehr klein und weisen einen mittleren Porendurchmesser von üblicherweise 0,1 µm bis 100 µm auf. Durch Anlegen eines Drucks kann das Bad zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp in die Festelektrolytmembran imprägniert werden.
Die Festelektrolytmembran kann ein Harz auf Fluorbasis sein, das eine Sulfonsäuregruppe aufweist. Das Harz auf Fluorbasis mit der Sulfonsäuregruppe weist einen hydrophoben Teil eines fluorierten Kohlenstoffgerüsts und einen hydrophilen Teil eines Seitenkettenteils mit der Sulfonsäuregruppe auf, und diese Teile bilden den Ionencluster. Die Ionen des ersten Metalls in dem Bad zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp, das in das Innere des Ionenclusters imprägniert ist, werden an die Sulfonsäuregruppe der Festelektrolytmembran koordiniert und diffundieren gleichmäßig in die Festelektrolytmembran. Da die Festelektrolytmembran mit der Sulfonsäuregruppe durch das Bad zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp aufgrund der hohen Hydrophilie und der hervorragenden Benetzbarkeit leicht benetzbar ist, kann das Bad zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp gleichmäßig auf dem zweiten Metall verteilt werden. Daher ermöglicht die Verwendung des auf Fluor basierenden Harzes mit der Sulfonsäuregruppe die Bildung der gleichmäßigen Metallplattierungsschicht. Darüber hinaus erhöht die Verwendung des Harzes auf Fluorbasis, das die Sulfonsäuregruppe aufweist, die dielektrische Polarisation, die an einer zwischen der Festelektrolytmembran und dem zweiten Metall vorhandenen Diffusionsschicht aufgrund der Maxwell-Wagner-Wirkung erzeugt wird, und ermöglicht so einen Hochgeschwindigkeitstransport der Ionen des ersten Metalls. Ein solches auf Fluor basierendes Harz ist z.B. unter dem Produktnamen „Nafion“ von DuPont erhältlich.
Das Äquivalentgewicht (EW) der Festelektrolytmembran liegt in der Regel zwischen 850 g/mol und 950 g/mol, kann aber auch zwischen 874 g/mol und 909 g/mol liegen. Die jeweiligen oberen und unteren Grenzen dieser numerischen Bereiche können nach Bedarf miteinander kombiniert werden, um einen geeigneten Bereich festzulegen. Unter dem Äquivalentgewicht ist hier die Trockenmasse der Festelektrolytmembran pro Äquivalent einer Ionenaustauschergruppe zu verstehen. Wenn das Äquivalentgewicht der Festelektrolytmembran in diesem Bereich liegt, kann die Gleichmäßigkeit der Metallplattierungsschicht verbessert werden.
Ein Verfahren zur Einstellung des Äquivalentgewichts der Festelektrolytmembran ist zwar nicht besonders beschränkt, aber im Falle eines Perfluorkohlenstoffsulfonsäurepolymers kann die Einstellung beispielsweise durch Änderung des Polymerisationsverhältnisses zwischen einer fluorierten Vinyletherverbindung und einem fluorierten Olefinmonomer durchgeführt werden. Insbesondere kann zum Beispiel durch Erhöhen des Polymerisationsverhältnisses der fluorierten Vinyletherverbindung das Äquivalentgewicht der zu erhaltenden Festelektrolytmembran verringert werden. Das Äquivalentgewicht kann unter Verwendung eines Titrierungsverfahrens gemessen werden.
Die Schichtdicke der mikroporösen Membran liegt in der Regel zwischen 10 µm und 200 µm und kann zwischen 20 µm und 160 µm betragen. Die jeweiligen oberen und unteren Grenzen dieser numerischen Bereiche können nach Bedarf miteinander kombiniert werden, um einen geeigneten Bereich festzulegen. Wenn die Schichtdicke der mikroporösen Membran 10 µm oder mehr beträgt, ist die mikroporöse Membran nicht leicht zu brechen und weist eine ausgezeichnete Haltbarkeit auf. Wenn die Schichtdicke der mikroporösen Membran 200 µm oder weniger beträgt, kann der Druck reduziert werden, der erforderlich ist, damit das Bad zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp die mikroporöse Membran durchquert.
Der Wasserkontaktwinkel der mikroporösen Membran beträgt in der Regel 15° oder weniger, kann 13° oder weniger und kann 10° oder weniger betragen. Wenn der Wasserkontaktwinkel der mikroporösen Membran in diesem Bereich liegt, kann die Benetzbarkeit der mikroporösen Membran verbessert werden.
Während die mikroporöse Membran (einschließlich der Festelektrolytmembran) beispielsweise ein Harz auf Fluorbasis, wie POREFLON (eingetragenes Warenzeichen) WPW-045-80, hergestellt von Sumitomo Electric Industries, Ltd., und Nafion (eingetragenes Warenzeichen), hergestellt von DuPont, ein Harz auf Kohlenwasserstoffbasis, ein Polyamidsäureharz und ein Harz mit einer Ionenaustauschfunktion, wie Selemion (CMV, CMD, CMF-Serie), hergestellt von AGC Inc., beinhalten kann, ist die mikroporöse Membran nicht auf diese beschränkt.
Während die mikroporöse Membran nur eine Größe aufweisen muss, die ausreicht, um die Plattierungsschicht des zweiten Metalls auf dem Basismaterial abzudecken, kann die mikroporöse Membran eine Größe aufweisen, die ausreicht, um das Isoliermaterial, das in Kontakt mit dem Basismaterial installiert wird, und das dritte Metall, das in Kontakt mit dem Isoliermaterial installiert wird, abzudecken.
(Beschichtungsbadkammer)
Die Beschichtungsbadkammer ist ein Behälter, der geeignet ist, das Bad zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp aufzunehmen, das die Ionen des ersten Metalls enthält. Die Beschichtungsbadkammer wird aus einem metallischen Material, einem Harzmaterial oder dergleichen gefertigt und ist mit einem offenen Abschnitt bereitgestellt, um das Bad zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp und die mikroporöse Membran miteinander in Berührung zu bringen. Dementsprechend ist die mikroporöse Membran in dem offenen Abschnitt der Beschichtungsbadkammer installiert. Zu beachten ist, dass die Oxidation des Bades zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp unterdrückt werden kann, da das Bad zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp in einem Raum untergebracht ist, der durch die Beschichtungsbadkammer und die mikroporöse Membran definiert ist. Daher muss dem Bad zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp kein Oxidationsinhibitor zugesetzt werden. Außerdem kann durch das Verschließen des Bades zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp mit der Beschichtungsbadkammer und der mikroporösen Membran die Eutektoide von Wasserstoff in der Plattierungsschicht erleichtert und dadurch die Benetzbarkeit des Lots verbessert werden.
(Presseinheit)
Die Presseinheit ist eine Einheit, die geeignet ist, die Beschichtungsbadkammer relativ gegen das Basismaterial zu pressen, nachdem sie die mikroporöse Membran und die Plattierungsschicht des zweiten Metalls auf dem Basismaterial miteinander in Berührung gebracht hat. Die Presseinheit ist auch eine Einheit, die die mikroporöse Membran mit dem Bad zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp, das die Ionen des ersten Metalls enthält, imprägniert und ferner das imprägnierte Bad zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp, das die Ionen des ersten Metalls enthält, an die Plattierungsschicht des zweiten Metalls abgibt. Während die Presseinheit nicht beschränkt ist, solange die Einheit einen Druck vom Bad zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp in Richtung der mikroporösen Membran und der Plattierungsschicht des zweiten Metalls auf dem Basismaterial anlegt, kann die Presseinheit beispielsweise eine Presseinheit beinhalten, die einen Flüssigkeitsdruck verwendet.
Während der Druck, der von der Presseinheit angelegt werden kann, nicht beschränkt ist, solange der Druck die mikroporöse Membran mit dem Bad zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp imprägnieren und das Bad zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp an die Plattierungsschicht des zweiten Metalls auf dem Basismaterial abgeben kann, liegt der Druck normalerweise zwischen 0,1 MPa und 3 MPa und kann zwischen 0,2 MPa und 1 MPa betragen.
Durch Betreiben der Presseinheit wird das Bad zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp, das die in der Beschichtungsbadkammer aufgenommenen Ionen des ersten Metalls enthält, in die mikroporöse Membran imprägniert, die Ionen des ersten Metalls durchqueren die mikroporöse Membran und berühren die Oberfläche der Plattierungsschicht des zweiten Metalls, das in Kontakt mit der mikroporösen Membran steht, auf dem Basismaterial, wodurch die Bildung der Plattierungsschicht des ersten Metalls durch das Metallabscheidungsverfahren ohne äußere Stromquelle mit festem Substitutionstyp bewirkt wird.
Als nächstes wird ein Verfahren zur Bildung einer Schicht des ersten Metalls auf der Plattierungsschicht des zweiten Metalls des Basismaterials mit der Plattierungsschicht des zweiten Metalls durch das Metallabscheidungsverfahren ohne äußere Stromquelle mit festem Substitutionstyp unter Verwendung der Schichtbildungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Erstens ist in der Schichtbildungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung das Basismaterial mit der Plattierungsschicht des zweiten Metalls auf der leitfähigen Montagebasis so installiert, dass die Oberfläche des Basismaterials, auf der die Plattierungsschicht des zweiten Metalls nicht gebildet ist, die leitfähige Montagebasis und das Isoliermaterial berührt, und ferner berührt die mikroporöse Membran die Plattierungsschicht des zweiten Metalls, wenn die mikroporöse Membran installiert ist.
Dabei weist das Basismaterial die Plattierungsschicht des zweiten Metalls auf der Oberfläche auf. Das Basismaterial ist ein Gegenstand, auf dem die Plattierungsschicht gebildet wird bzw. ist, und kann ein Kupferbasismaterial sein. Das Basismaterial aus Kupfer ist ein Material, das aus Kupfer oder einer kupferhaltigen Legierung gefertigt ist. Das Basismaterial kann eine beliebige Gestalt aufweisen. Die Gestalt des Basismaterials beinhaltet beispielsweise ein plattenförmiges Objekt, wie eine flache Plattenform (rechteckige Parallelepipedform) oder eine gebogene Plattenform, ein stabförmiges Objekt oder ein kugelförmiges Objekt. Bei dem Basismaterial kann es sich um ein Objekt handeln, auf dem eine Feinbearbeitung, wie z. B. eine Rille bzw. Nut und ein Loch, durchgeführt wird, z. B. eine Verkabelung für eine elektronische Industriekomponente, wie eine gedruckte Leiterplatte, ein ITO-Substrat und ein keramisches IC-Gehäusesubstrat. Das Basismaterial kann eine Plattierungsschicht sein, die auf einem Harzprodukt, einem Glasprodukt oder einem Produkt, wie z. B. einem Keramikbauteil, gebildet wird. Das Basismaterial kann ein Kupfersubstrat sein, das aus Kupfer gefertigt ist.
Wenn das Basismaterial ein plattenförmiges Objekt ist, beträgt die mittlere Dicke des Basismaterials in der Regel 0,1 mm bis 20 mm und kann 1 mm bis 7 mm betragen, einschließlich der Dicke der Plattierungsschicht aus dem zweiten Metall. Obwohl nicht beschränkt, beträgt die Breite (hier ist die Breite eine Länge in der Richtung, in der das Basismaterial, das Isoliermaterial und das dritte Metall angeordnet sind) normalerweise 2 mm bis 20 mm. Obwohl nicht beschränkt, beträgt die Tiefe (hier ist die Tiefe eine Länge in der Richtung senkrecht zur Breite) gewöhnlich von 2 mm bis 20 mm. Das Basismaterial kann die gleiche Höhe aufweisen wie die Höhen des dritten Metalls und des Isoliermaterials, wenn das Basismaterial in der Schichtbildungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung installiert ist. Da das Basismaterial eine solche Höhe aufweist, berührt die mikroporöse Membran, wenn sie nicht nur die Plattierungsschicht des zweiten Metalls auf dem Basismaterial, sondern auch das Isoliermaterial, das in Kontakt mit dem Basismaterial installiert ist, und das dritte Metall, das in Kontakt mit dem Isoliermaterial installiert ist, berührt, die Plattierungsschicht des zweiten Metalls auf dem Basismaterial, das Isoliermaterial und das dritte Metall, die so angeordnet sind, dass sie in gegenseitigem Kontakt sind und die gleiche Höhe aufweisen, so dass sie bündig sind, wodurch sie eine Kontaktfläche zwischen der mikroporösen Membran und diesen Materialien ohne Unebenheiten aufweist. Die berührende Kontaktfläche zwischen der mikroporösen Membran und diesen Materialien ohne Unebenheiten ermöglicht es, die Beschädigung der mikroporösen Membran zu unterdrücken. Außerdem wird durch das Durchführen des Verfahrens der vorliegenden Erfindung möglicherweise nur die berührende Kontaktfläche zwischen der mikroporösen Membran und diesen Materialien verunreinigt, wodurch auch die Reinigung erleichtert wird.
Das zweite Metall weist eine größere Ionisierungstendenz als das erste Metall und eine geringere Ionisierungstendenz als das dritte Metall auf.
Das Standardelektrodenpotential (Y) [V gegen NHE] des zweiten Metalls beträgt normalerweise -0,277 V ≤ Y < 0,337 V und kann -0,257 V ≤ Y < 0,337 V betragen.
Beispiele für das zweite Metall beinhalten Blei, Zinn und Nickel. Unter dem Gesichtspunkt der Grundierung, das heißt, einer Sperrschicht, in einem elektronischen Bauteil kann das zweite Metall Nickel sein.
In der vorliegenden Erfindung ist das Verfahren zum Bilden der Plattierungsschicht des zweiten Metalls durch Abscheiden des zweiten Metalls auf der Oberfläche des Basismaterials, wie z. B. des Kupferbasismaterials, nicht beschränkt, und die im technischen Bereich bekannte Technik, wie z. B. ein galvanisches Verfahren und ein Metallabscheidungsverfahren ohne äußere Stromquelle, ist verwendbar. Das Verfahren zur Bildung der Plattierungsschicht des zweiten Metalls durch Abscheidung des zweiten Metalls auf der Oberfläche des Basismaterials kann ein Verfahren der festen Phase, ein Verfahren der festen Elektroabscheidung oder ein Verfahren der festen Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle sein. Das Feststoffabscheideverfahren (Solid Electro Deposition, SED) ist ein Verfahren zum Herstellen einer aus einem Metall gefertigten Metallplattierungsschicht auf einer Oberfläche eines Basismaterials durch Installieren einer mikroporösen Membran, wie z. B. einer Festelektrolytmembran, zwischen einer Anode und dem als Kathode dienenden Basismaterial, Inkontaktbringen der mikroporösen Membran mit dem Basismaterial und Anlegen einer Spannung zwischen der Anode und dem Basismaterial und Abscheiden des Metalls auf der Oberfläche des Basismaterials aus Metallionen, die in der mikroporösen Membran enthalten sind. Die Verwendung des Verfahrens der festen Phase, insbesondere des Verfahrens der festen Elektroabscheidung oder des Verfahrens der festen Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle, z.B. des Metallabscheideverfahrens ohne äußere Stromquelle vom festen Reduktionstyp, ermöglicht die Bildung der Metallplattierungsschicht mit einer hohen Schichtdicke bei hoher Geschwindigkeit.
Eine mittlere Schichtdicke des zweiten Metalls, das auf das Basismaterial aufgebracht wird, beträgt in der Regel 2 µm bis 50 µm und kann 5 µm bis 30 µm betragen. Zu beachten ist, dass die mittlere Schichtdicke ein Wert ist, der durch Mittelung der Schichtdicken an 10 Positionen ermittelt wird, die z. B. mit einem Mikroskopbild gemessen wurden.
Anschließend wird die Beschichtungsbadkammer, die mit dem offenen Abschnitt bereitgestellt wird, in dem die mikroporöse Membran installiert ist, um das Bad zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp, das die Ionen des ersten Metalls enthält, aufzunehmen, so installiert, dass die Plattierungsschicht des zweiten Metalls auf dem Basismaterial und die mikroporöse Membran miteinander in Kontakt gebracht werden.
Zu beachten ist, dass die mikroporöse Membran zwar nur die Plattierungsschicht des zweiten Metalls auf dem Basismaterial abzudecken braucht, die mikroporöse Membran aber auch das Isoliermaterial, das in Berührung mit dem Basismaterial installiert ist, und das dritte Metall, das in Berührung mit dem Isoliermaterial installiert ist, abdecken kann.
Die Beschichtungsbadkammer nimmt das Bad zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp auf, das die Ionen des ersten Metalls enthält. Das Bad zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp kann jederzeit aufgenommen werden, solange es vor dem Durchführen des Metallabscheidungsverfahrens ohne äußere Stromquelle mit festem Substitutionstyp liegt.
Dabei weist das erste Metall eine geringere Ionisierungstendenz auf als das zweite und das dritte Metall.
Das Standardelektrodenpotential (X) [V gegen NHE] des ersten Metalls beträgt normalerweise 0,337 V < X ≤ 1,830 V.
Beispiele für das erste Metall beinhalten Gold, Palladium, Rhodium und Silber. Unter dem Gesichtspunkt des Fehlens einer oberflächenoxidierten Schicht als grundlegender Zustand für das Montieren, der leichten Verformbarkeit aufgrund seiner Flexibilität und der einfachen Vermeidung eines Hohlraums in der Schnittstelle kann das erste Metall Gold sein.
Das Bad zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp ist eine Beschichtungslösung, die im Metallabscheidungsverfahren ohne äußere Stromquelle vom Substitutionstyp verwendet wird. Das Bad zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp enthält zum Beispiel eine Metallverbindung, die die Ionen des ersten Metalls und einen Komplexbildner enthält, und kann gegebenenfalls ein Additiv enthalten. Beispiele für das Additiv sind ein pH-Puffermittel oder ein Stabilisator. Es kann ein handelsübliches Bad zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp verwendet werden.
Das Bad zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp ist z. B. ein Bad zur Goldabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp, bei dem das erste Metall Gold ist. Nachfolgend wird das Bad zur Goldabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp im Detail beschrieben.
Das Bad zur Goldabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp enthält mindestens eine Goldverbindung und einen Komplexbildner und kann bei Bedarf ein Additiv enthalten. Zu beachten ist, dass, da das Bad zur Goldabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp kein Reduktionsmittel enthält, die Handhabung und der Vorgang des Bades vergleichsweise einfach sind.
Die Goldverbindung ist zwar nicht besonders beschränkt, aber die Goldverbindung beinhaltet beispielsweise ein cyanidisches Goldsalz oder ein nicht-cyanidisches Goldsalz. Das cyanidische Goldsalz beinhaltet ein Goldcyanid, ein Goldkaliumcyanid, ein Goldnatriumcyanid, ein Goldammoniumcyanid oder dergleichen. Das nicht-cyanidische Goldsalz beinhaltet ein Goldsulfit-Salz, ein Goldthiosulfat-Salz, ein Chloroaurat, ein Goldthiomalat oder ähnliches. Eine Art von Goldsalz kann allein verwendet werden, oder zwei oder mehr Arten können in Kombination verwendet werden. Als das Goldsalz kann unter dem Gesichtspunkt der Handhabung, der Umweltverträglichkeit und der Toxizität das nicht-cyanidische Goldsalz verwendet werden, und unter den nicht-cyanidischen Goldsalzen kann auch das Goldsulfit-Salz verwendet werden. Das Goldsulfitsalz kann zum Beispiel ein Goldammoniumsulfit, ein Goldkaliumsulfit, ein Goldnatriumsulfit, ein Methansulfonsäure-Goldsalz oder Ähnliches beinhalten.
Der Gehalt der Goldverbindung im Bad zur Goldabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp als Gold liegt in der Regel zwischen 0,5 g/L und 2,5 g/L und kann zwischen 1,0 g/L und 2,0 g/L liegen. Die jeweiligen oberen und unteren Grenzen dieser numerischen Bereiche können bei Bedarf miteinander kombiniert werden, um einen geeigneten Bereich festzulegen. Wenn der Gehalt des Goldes 0,5 g/L oder mehr beträgt, kann die Abscheidungsreaktion des Goldes verbessert werden. Wenn der Gehalt des Goldes 2,5 g/L oder weniger beträgt, kann zusätzlich die Stabilität des Bades zur Goldabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp verbessert werden.
Das Komplexierungsmittel stellt Wirkungen bereit, um Goldionen (Au⁺) stabil zu komplexieren und das Auftreten einer Disproportionierungsreaktion von Au⁺ (3 Au⁺ → Au³⁺ + 2 Au) zu verringern, wodurch die Stabilität des Bades zur Goldabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp verbessert wird. Eine Art des Komplexbildners kann allein verwendet werden, oder es können zwei oder mehr Arten in Kombination verwendet werden.
Der Komplexbildner beinhaltet z. B. einen Cyanidkomplexbildner oder einen Nicht-Cyanidkomplexbildner. Der Cyanidkomplexbildner beinhaltet z. B. Natriumcyanid oder Kaliumcyanid. Der Nicht-Cyanid-Komplexbildner beinhaltet z. B. Sulfit, Thiosulfat, Thiomalat, Thiocyanat, Mercaptobernsteinsäure, Mercaptoessigsäure, 2-Mercaptopropionsäure, 2-Aminoethanethiol, 2-Mercaptoethanol, Glucosecystein, 1-Thioglycerin, Natriummercaptopropansulfonat, N-Acetylmethionin, Thiosalicylsäure, Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA) und Pyrophosphorsäure. Als Komplexbildner können unter den Gesichtspunkten der Handhabung, der Umweltverträglichkeit und der Toxizität nicht-cyanidische Komplexbildner verwendet werden, und unter den nicht-cyanidischen Komplexbildnern können auch Sulfite verwendet werden.
Der Gehalt des Komplexbildners im Bad zur Goldabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp liegt in der Regel zwischen 1 g/L und 200 g/L und kann zwischen 20 g/L und 50 g/L liegen. Die jeweiligen oberen und unteren Grenzwerte dieser numerischen Bereiche können untereinander kombiniert werden, um einen geeigneten Bereich festzulegen. Wenn der Gehalt des Komplexbildners 1 g/L oder mehr beträgt, wird die Goldkomplexierungsfähigkeit erhöht, um die Stabilität des Bades zur Goldabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp zu verbessern. Wenn der Gehalt des Komplexbildners 200 g/L oder weniger beträgt, kann das Auftreten einer Rekristallisation im Bad zur Goldabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp unterdrückt werden.
Das Bad zur Goldabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp kann das Additiv nach Bedarf enthalten. Das Additiv beinhaltet z.B. ein pH-Puffermittel oder einen Stabilisator.
Das pH-Puffermittel kann eine Ablagerungsrate auf einen gewünschten Wert einstellen und den pH-Wert des Bades zur Goldabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp konstant halten. Eine Art des pH-Puffermittels kann allein verwendet werden, oder zwei oder mehr Arten können in Kombination verwendet werden. Das pH-Puffermittel beinhaltet z.B. Phosphat, Acetat, Carbonat, Borat, Citrat oder Sulfat.
Der pH-Wert des Bades zur Goldabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp liegt in der Regel zwischen 5,0 und 8,0, kann zwischen 6,0 und 7,8 liegen und kann zwischen 6,8 und 7,5 liegen. Die jeweiligen oberen und unteren Grenzwerte dieser numerischen Bereiche können untereinander kombiniert werden, um einen geeigneten Bereich festzulegen. Bei einem pH-Wert von 5,0 oder mehr wird die Stabilität des Bades zur Goldabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp tendenziell verbessert. Bei einem pH-Wert von 8,0 oder weniger kann die Korrosion des metallischen Basismaterials als darunter liegendes Metall unterdrückt werden. Der pH-Wert kann durch Zugabe von z.B. Kaliumhydroxid, Natriumhydroxid und Ammoniumhydroxid eingestellt werden.
Der Stabilisator kann die Stabilität des Bades zur Goldabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp verbessern. Der Stabilisator beinhaltet z.B. eine Thiazolverbindung, eine Bipyridylverbindung oder eine Phenanthrolinverbindung.
Es kann ein handelsübliches Bad zur Goldabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp verwendet werden. Das Handelsprodukt beinhaltet beispielsweise EPITHAS TDS-25, TDS-20 (hergestellt von C. Uyemura & Co., Ltd.) oder FLASH GOLD (hergestellt von OKUNO CHEMICAL INDUSTRIES CO., LTD.).
Nachdem das Basismaterial mit der Plattierungsschicht des zweiten Metalls und das Bad zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp in der Schichtbildungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung installiert sind, werden die Beschichtungsbadkammer, die das Bad zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp aufweist, und das Basismaterial durch die Presseinheit relativ gegeneinander gepresst, wodurch das Metallabscheidungsverfahren ohne äußere Stromquelle mit festem Substitutionstyp beginnt.
Durch relatives Gegeneinanderpressen der Beschichtungsbadkammer und des Basismaterials wird das Bad zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp, das die Ionen des ersten, in der Beschichtungsbadkammer aufgenommenen Metalls enthält, in die mikroporöse Membran imprägniert, die Ionen des ersten Metalls die mikroporöse Membran durchqueren und die Plattierungsschicht des zweiten Metalls, das in Kontakt mit der mikroporösen Membran steht, auf dem Basismaterial berühren, wodurch die Bildung der Plattierungsschicht des ersten Metalls durch das Metallabscheidungsverfahren ohne äußere Stromquelle mit festem Substitutionstyp bewirkt wird.
Bei dem Metallabscheidungsverfahren ohne äußere Stromquelle mit festem Substitutionstyp der vorliegenden Erfindung beträgt die Reaktionstemperatur (Temperatur der Beschichtungsbadkammer) gewöhnlich 20 °C bis 95 °C und kann 70 °C bis 90 °C betragen, die Reaktionszeit (Beschichtungszeit) beträgt gewöhnlich 30 Sekunden bis 1 Stunde und kann 1 Minute bis 30 Minuten betragen, und ein Druck, der zwischen der Beschichtungsbadkammer, die das Bad zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp, das die Ionen des ersten Metalls enthält, und dem Basismaterial oder dem Isoliermaterial angelegt wird, in der Regel von 0. 1 MPa bis 3 MPa und kann von 0,2 MPa bis 1 MPa betragen. Das Einstellen der reaktiven Zustände in den Bereichen ermöglicht die Schichtbildung mit einer geeigneten Abscheidungsrate und erlaubt es, die Zersetzung von Bestandteilen im Beschichtungsbad zu unterdrücken.
Dementsprechend bezieht sich die vorliegende Erfindung ferner auf ein Verfahren zur Bildung einer Schicht aus einem ersten Metall auf einer Plattierungsschicht eines zweiten Metalls durch ein Metallabscheidungsverfahren ohne äußere Stromquelle mit festem Substitutionstyp. Das Verfahren beinhaltet: (i) Installieren eines Basismaterials mit der Plattierungsschicht des zweiten Metalls auf einer leitfähigen Montagebasis, so dass eine Oberfläche des Basismaterials, die einer Oberfläche gegenüberliegend angeordnet ist, auf der die Plattierungsschicht des zweiten Metalls gebildet ist, die leitfähige Montagebasis berührt; (ii) Installieren eines dritten Metalls auf der leitfähigen Montagebasis, wobei das dritte Metall eine Ionisierungstendenz aufweist, die größer ist als die Ionisierungstendenzen des ersten Metalls und des zweiten Metalls; (iii) Installieren eines Isoliermaterials zwischen dem Basismaterial und dem dritten Metall auf der leitfähigen Montagebasis, so dass das Isoliermaterial die jeweiligen Materialien des Basismaterials und des dritten Metalls berührt; (iv) Installieren einer mikroporösen Membran derart, dass die mikroporöse Membran die Plattierungsschicht des zweiten Metalls auf dem Basismaterial berührt; (v) Installieren eines Bades zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp, das Ionen des ersten Metalls enthält, derart, dass das Bad zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp, das die Ionen des ersten Metalls enthält, die mikroporöse Membran berührt; und (vi) relatives Pressen einer Beschichtungsbadkammer und des Basismaterials gegeneinander, wobei die Beschichtungsbadkammer das Bad zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp, das die Ionen des ersten Metalls enthält, aufnimmt.
Die Prozessfolge von (i) bis (v) ist nicht beschränkt, solange eine relative Position zwischen der leitfähigen Montagebasis, dem Basismaterial mit der Plattierungsschicht des zweiten Metalls, dem dritten Metall, dem Isoliermaterial, der mikroporösen Membran und dem Bad zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp, das die Ionen des ersten Metalls enthält, eine ist, wie sie bei der Schichtbildungsvorrichtung und dem Schichtbildungsverfahren der vorliegenden Erfindung beschrieben ist.
Es wird gefolgert, dass eine unten beschriebene Reaktion in der vorliegenden Erfindung auftritt. Infolgedessen kann die Wirkung der vorhandenen Erfindung erhalten werden. Zu beachten ist, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die folgende Schlussfolgerung beschränkt ist.
Wenn die mikroporöse Membran, die das Bad zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp enthält, das die Ionen des ersten Metalls enthält, mit der Plattierungsschicht des zweiten Metalls, das eine größere Ionisierungstendenz als das erste Metall aufweist, in Berührung gebracht wird, wird die Plattierungsschicht des zweiten Metalls zu Ionen und wird in dem Bad zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp gelöst. Indes wird in einer Reaktion, in der die Ionen des ersten Metalls, die aus dem Bad zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp stammen, reduziert und auf der Oberfläche der Plattierungsschicht des zweiten Metalls abgelagert werden, um die Plattierungsschicht des ersten Metalls zu bilden, die Oberfläche, auf der die Plattierungsschicht des zweiten Metalls nicht aus dem Basismaterial gebildet wird, auf dem die Plattierungsschicht des zweiten Metalls gebildet wird, mit der leitfähigen Montagebasis in Kontakt gebracht, die Montagebasis und das dritte Metall werden miteinander in Kontakt gebracht, und das Basismaterial und das dritte Metall werden durch das Isoliermaterial getrennt, wodurch eine lokale Zelle zwischen dem zweiten Metall und dem dritten Metall über die leitfähige Montagebasis gebildet wird. Infolgedessen läuft eine lokale Anodenreaktion des dritten Metalls ab und die durch die Reaktion erzeugten Elektronen induzieren eine lokale Kathodenreaktion des ersten Metalls auf dem zweiten Metall über die leitfähige Montagebasis. Assoziiert damit wird die Substitutionsreaktion zwischen dem ersten und dem zweiten Metall, das heißt, die Schichtbildung des ersten Metalls auf der Plattierungsschicht des zweiten Metalls, gefördert, wodurch die Plattierungsschicht des ersten Metalls, die die dicke Schichtdicke aufweist, gleichmäßig gebildet werden kann.
1 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch einen Zustand des Durchführens eines Metallabscheidungsverfahrens ohne äußere Stromquelle mit festem Substitutionstyp unter Verwendung einer beispielhaften Schichtbildungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. 2 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils, der in 1 durch eine gestrichelte Linie angegeben ist.
Die in 1 veranschaulichte Schichtbildungsvorrichtung beinhaltet ein rechteckiges parallelepipedisches Basismaterial 1 mit einer Plattierungsschicht aus einem zweiten Metall und einem Bad zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp 2, das Ionen eines ersten Metalls enthält. Die Schichtbildungsvorrichtung von 1 beinhaltet eine leitfähige Montagebasis 3, das Basismaterial 1 mit der Plattierungsschicht des zweiten Metalls, zwei rechteckige parallelepipedische Isoliermaterialien 4, zwei rechteckige parallelepipedisches dritte Metalle 6, zwei rechteckige parallelepipedisches zusätzliche Isoliermaterialien 7, eine mikroporöse Membran 8, Haltevorrichtungen 9 zum Halten der mikroporösen Membran 8, das Bad zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp 2, das so angeordnet ist, dass es mit der mikroporösen Membran 8 in Berührung kommt, eine Beschichtungsbadkammer 10 und eine Presseinheit (nicht veranschaulicht). Das Basismaterial 1 ist auf der leitfähigen Montagebasis 3 installiert, während es die Plattierungsschicht des zweiten Metalls nach oben aufweist. Die beiden Isoliermaterialien 4 sind so installiert, dass sie mit zwei seitlichen Oberflächen des Basismaterials 1 in engem Kontakt stehen. Die beiden dritten Metalle 6 sind auf vorspringenden bzw. auskrangenden Abschnitten 5 der leitfähigen Montagebasis 3 so installiert, dass sie in engem Kontakt mit den beiden Isoliermaterialien 4 stehen. Die beiden zusätzlichen Isoliermaterialien 7 werden außerhalb der beiden dritten Metalle 6 installiert, so dass sie in engem Kontakt mit den beiden dritten Metallen 6 stehen. Die mikroporöse Membran 8 ist so installiert, dass sie mit der Plattierungsschicht des zweiten Metalls auf dem Basismaterial 1, den beiden Isoliermaterialien 4, den beiden dritten Metallen 6 und den beiden zusätzlichen Isoliermaterialien 7 in Berührung steht. Die Beschichtungsbadkammer 10 nimmt das Bad zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp 2 auf. Die Presseinheit ist geeignet, die Beschichtungsbadkammer 10 und das Basismaterial 1 relativ gegeneinander zu drücken. In der in 1 veranschaulichten Schichtbildungsvorrichtung wird durch Betreiben der Presseinheit ein Druck 11 auf die mikroporöse Membran 8 vom Bad zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp 2 in Richtung des Basismaterials 1 angelegt, und das Bad zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp 2 wird an die Plattierungsschicht des zweiten Metalls auf dem Basismaterial 1 abgegeben, wodurch das Schichtbildungsverfahren der vorliegenden Erfindung eingeleitet wird.
Wenn beispielsweise Gold als erstes Metall und Nickel als zweites Metall verwendet werden und ein Kupfersubstrat 1' als Basismaterial 1 verwendet wird, wird ein Bad zur Goldabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp 2' als Bad zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp 2 verwendet, das die Ionen des ersten Metalls enthält, eine Titan-Montagebasis 3' als leitfähige Montagebasis 3 verwendet wird, ein PEEK 4' als Isoliermaterial 4 verwendet wird und eine Aluminiumplatte 6' als drittes Metall 6 verwendet wird, werden die bewegenden Elektronen bzw. Bewegungen der Elektronen im Metallabscheidungsverfahren ohne äußere Stromquelle mit festem Substitutionstyp der vorliegenden Erfindung unter Verwendung von 3 veranschaulicht, die eine weitere vergrößerte Ansicht eines Teils wiedergibt, der in 2 durch eine gestrichelte Linie angegeben ist.
Wenn die mikroporöse Membran 8, die das Bad zur Goldabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp 2' enthält, mit einer Nickelplattierungsschicht 12 in Berührung gebracht wird, die eine größere Ionisierungstendenz als das Gold aufweist, wird die Nickelplattierungsschicht 12 in Ionen umgewandelt und in dem Bad zur Goldabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp 2' aufgelöst. Indes wird in einer Reaktion, in der die aus dem Bad zur Goldabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp 2' stammenden Goldionen reduziert und auf der Oberfläche der Nickelplattierungsschicht 12 abgeschieden werden, um eine Goldplattierungsschicht 13 zu bilden, die Oberfläche, auf der die Nickelplattierungsschicht 12 nicht aus dem Kupfersubstrat 1' gebildet ist, auf dem die Nickelplattierungsschicht 12 gebildet wird, mit der Montagebasis 3' aus Titan in Berührung gebracht, die Titan-Montagebasis 3' (vorspringende Abschnitte 5' der Titan-Montagebasis 3') und die Aluminiumplatte 6' miteinander in Kontakt gebracht werden, und das Kupfersubstrat 1' und die Aluminiumplatte 6' durch das PEEK 4' abgetrennt werden, wodurch eine lokale Zelle zwischen dem Nickel und dem Aluminium über die Titan-Montagebasis 3' gebildet wird. In der lokalen Zelle tritt eine lokale Anodenreaktion der Aluminiumplatte 6' auf, und die durch die Reaktion erzeugten Elektronen strömen von der Aluminiumplatte 6' über die Titan-Montagebasis 3' und das Kupfersubstrat 1' zur Nickelplattierungsschicht 12, wodurch sich ein Teil der Zufuhr der Elektronen zur Nickelplattierungsschicht 12 erhöht. Dadurch wird eine lokale Kathodenreaktion des Goldes auf dem Nickel induziert, und in Verbindung damit wird die Substitutionsreaktion zwischen dem Gold und dem Nickel, das heißt die Schichtbildung der Goldplattierungsschicht 13 auf der Nickelplattierungsschicht 12, gefördert, wodurch eine gleichmäßige Bildung der Goldplattierungsschicht 13 mit der dicken Schichtdicke ermöglicht wird.
[Substitutionsreaktion] Au⁺ + e^- → Au (+1,830 V) Ni → Ni²⁺ + 2e^- (-0,257 V)
[Lokale Kathodenreaktion] Au⁺ + e^- → Au (+1,830 V)
[Lokale Anodenreaktion] Al →Al³⁺ + 3e^- (-1,680 V)
Zu beachten ist, dass in der lokalen Zelle aufgrund der Differenz in der Ionisierungstendenz zwischen den beiden Metallarten der edle (höhere) Teil des elektrischen Potenzials (kleine Ionisierungstendenz) zur Kathode und der unedle (niedrigere) Teil des elektrischen Potenzials (große Ionisierungstendenz) zur Anode wird, und somit ein Strom fließt. Zu beachten ist, dass zum Beispiel eine Differenz in der Größe der Dehnung oder der Größe der Metallkristallkörner, eine Differenz in der Ausrichtung der Kristalle oder ein Gewichtsverhältnis ebenfalls zu einer Ursache der lokalen Zelle wird, eben nicht nur die Differenz in der Größe der Ionisierungstendenz der gegenseitigen Metalle. Da sich die lokale Zelle in einem Zustand des Kurzschlusses durch Metallphasen befindet, strömt der lokale Strom.
Die mittlere Schichtdicke des ersten Metalls, das auf das zweite Metall aufgebracht wird bzw. ist, liegt in der Regel zwischen 0,01 µm und 25 µm und kann zwischen 0,2 µm und 2,5 µm liegen. Zu beachten ist, dass es sich bei der mittleren Schichtdicke um einen Wert handelt, der durch Mittelung der Schichtdicken an 10 Positionen ermittelt wird, die beispielsweise mit einem Mikroskopbild oder einem REM-Bild gemessen wurden.
Um das erste Metall auf der Oberfläche des zweiten Metalls abzuscheiden, das durch das Metallabscheidungsverfahren ohne äußere Stromquelle mit festem Substitutionstyp auf das Basismaterial abgeschieden wird, und die Plattierungsschicht des ersten Metalls zu bilden, stellt die Verwendung der Schichtbildungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung eine Wirkung bereit, dass die Metallplattierungsschicht durch die Verwendung einer kleinen Menge des Plattierungsbades gebildet werden kann. Das heißt, das herkömmliche Metallabscheidungsverfahren ohne äußere Stromquelle weist im Allgemeinen das Eintauchen eines zu beschichtenden Objekts in das Beschichtungsbad auf, um eine Plattierungsschicht auf dem zu beschichtenden Objekt zu bilden. Zum Eintauchen des zu beschichtenden Gegenstandes in das Beschichtungsbad kann eine vergleichsweise große Menge an Beschichtungsbad verwendet werden. Indes handelt es sich bei der in der Schichtbildungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung zu verwendenden Menge an Plattierungsbad tatsächlich nur um die in die mikroporöse Membran imprägnierte Menge, so dass die Menge geringer ist als die herkömmliche Menge, die zum Eintauchen des zu beschichtenden Objekts verwendet wird. Daher ermöglicht das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung das Bilden der Metallplattierungsschicht durch die Verwendung der geringen Menge des Beschichtungsbades.
Darüber hinaus ist in der Schichtbildungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung das dritte Metall, das beim Durchführen des Metallabscheidungsverfahrens ohne äußere Stromquelle mit festem Substitutionstyp möglicherweise abgetragen wird, durch das Isoliermaterial abzutrennen und parallel zum Basismaterial auf der Montagebasis anzuordnen, die der leitfähigen Montagebasis entspricht, auf der das Basismaterial installiert ist, und nicht auf der Oberfläche des Basismaterials, auf der die Plattierungsschicht des zweiten Metalls nicht gebildet ist. Durch die Anordnung des dritten Metalls auf diese Weise kann das dritte Metall, selbst wenn es durch das Durchführen des Metallabscheidungsverfahrens ohne äußere Stromquelle mit festem Substitutionstyp abgetragen wird, leicht ersetzt werden. Selbst wenn das dritte Metall zu Ionen wird und sich herauslöst, kann die mikroporöse Membran leicht entfernt und gereinigt werden.
Ein Plattierungsschichtkörper, der das Basismaterial, die auf dem Basismaterial gebildete Schicht des zweiten Metalls und die auf dem zweiten Metall gebildete Schicht des ersten Metalls beinhaltet, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden, kann beispielsweise als obere Elektrode eines Stromelements verwendet werden.
[Beispiel]
Die vorliegende Erfindung wird zwar anhand des nachstehenden Beispiels näher beschrieben, doch ist der technische Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt.
Beispiel 1
Unter Verwendung der mit 1 bis 3 beschriebenen Schichtbildungsvorrichtung wurde Gold als erstes Metall auf einer Oberfläche des Nickels als zweites Metall durch das Metallabscheidungsverfahren ohne äußere Stromquelle mit festem Substitutionstyp unter den folgenden Bedingungen abgeschieden, um eine Goldplattierungsschicht zu bilden.
<Bedingungen der Schichtbildung durch Metallabscheidungsverfahren ohne äußere Stromquelle mit festem Substitutionstyp mit Gold>
Bad zur Goldabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp: TDS-25 (hergestellt von C. Uyemura & Co., Ltd.)
Mikroporöse Membran: POREFLON WPW-045-80 (hergestellt von Sumitomo Electric Industries, Ltd.)

Basismaterial: Nickelplattierungsschicht/Kupfersubstrat
Drittes Metall: Aluminiumplatte
Isoliermaterial: PEEK
Temperatur: 70 °C
Zeit der Schichtbildung: 6 Minuten
Verfahren zur Druckbeaufschlagung: hydraulische Presse
Druck: etwa 0,2 MPa

4 veranschaulicht ein Foto der erhaltenen Goldplattierungsschicht. Wie in 4 veranschaulicht, ermöglichte die Verwendung der Schichtbildungsvorrichtung und des Schichtbildungsverfahrens der vorliegenden Erfindung das normale Bilden der Goldplattierungsschicht auf der Nickelplattierungsschicht auf dem Kupfersubstrat.
Bezugszeichenliste

1: Basismaterial, das eine Plattierungsschicht aus einem zweiten Metall aufweist
1': Kupfersubstrat mit Nickelplattierungsschicht
2: Bad zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp, der Ionen des ersten Metalls enthält
2': Bad zur Goldabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp
3: Leitfähige Montagebasis
3': Montagebasis aus Titan
4: Isoliermaterial
4': PEEK
5: Vorspringender Abschnitt der leitfähigen Montagebasis
5': Vorspringender Abschnitt der Montagebasis aus Titan
6: Drittes Metall
6': Aluminiumplatte
7: Zusätzliches Isoliermaterial
8: Mikroporöse Membran
9: Halterung
10: Beschichtungsbadkammer
11: Druck
12: Nickelplattierungsschicht
13: Goldplattierungsschicht

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2005307309 A [0004]
JP 2011042831 A [0005]
JP 2011 [0005]
JP 42831 A [0005]

Claims

Schichtbildungsvorrichtung zum Bilden einer Schicht aus einem ersten Metall auf einer Plattierungsschicht aus einem zweiten Metall durch ein Metallabscheidungsverfahren ohne äußere Stromquelle mit festem Substitutionstyp, wobei die Schichtbildungsvorrichtung aufweist: eine leitfähige Montagebasis, die geeignet ist, ein Material mit der Plattierungsschicht des zweiten Metalls zu installieren; ein drittes Metall, das auf der leitfähigen Montagebasis installiert ist; ein isolierendes Material, das auf der leitfähigen Montagebasis installiert ist; eine mikroporöse Membran, die geeignet ist, mit einem Bad zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp, das Ionen des ersten Metalls enthält, imprägniert zu werden, wobei das Bad zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp, das die Ionen des ersten Metalls enthält, über die mikroporöse Membran an die Plattierungsschicht des zweiten Metalls auf dem Basismaterial abgegeben wird; eine Beschichtungsbadkammer, die mit einem offenen Abschnitt bereitgestellt wird, in dem die mikroporöse Membran installiert ist, wobei die Beschichtungsbadkammer geeignet ist, das Bad zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp, das die Ionen des ersten Metalls enthält, aufzunehmen; und eine Presseinheit, die geeignet ist, die Beschichtungsbadkammer und das Material relativ gegeneinander zu pressen, nachdem die mikroporöse Membran und die Plattierungsschicht des zweiten Metalls auf dem Material in Kontakt miteinander gebracht wurden; wobei das dritte Metall eine Ionisierungstendenz aufweist, die größer ist als die Ionisierungstendenzen des ersten Metalls und des zweiten Metalls, und wobei das Isoliermaterial zwischen dem Basismaterial und dem dritten Metall installiert ist, so dass es die jeweiligen Materialien des Basismaterials und des dritten Metalls berührt, wenn das Basismaterial mit der Plattierungsschicht des zweiten Metalls installiert ist.
Schichtbildungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei, wenn das Basismaterial mit der Plattierungsschicht des zweiten Metalls installiert ist, das Basismaterial mit der Plattierungsschicht des zweiten Metalls, das dritte Metall und das Isoliermaterial eine gleiche Höhe aufweisen und bündig sind.
Schichtbildungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die leitfähige Montagebasis einen vorspringenden Abschnitt an einer Position aufweist, an der das dritte Metall installiert ist, der vorspringende Abschnitt eine Breite aufweist, die gleich einer Breite des dritten Metalls ist, und das dritte Metall an dem vorspringenden Abschnitt der leitfähigen Montagebasis installiert ist, wobei eine Breite eine Länge in einer Richtung, in der das Basismaterial, das Isoliermaterial und das dritte Metall angeordnet sind, ist.
Schichtbildungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das dritte Metall Aluminium oder Eisen ist.
Schichtbildungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Isoliermaterial ein isolierendes Polymer enthält.
Schichtbildungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Basismaterial ein Kupferbasismaterial ist, das erste Metall Gold und das zweite Metall Nickel ist.
Verfahren zum Bilden einer Schicht aus einem ersten Metall auf einer Plattierungsschicht eines zweiten Metalls durch ein Metallabscheidungsverfahren ohne äußere Stromquelle mit festem Substitutionstyp, wobei das Verfahren aufweist: (i) Installieren eines Basismaterials mit der Plattierungsschicht des zweiten Metalls auf einer leitfähigen Montagebasis, so dass eine Oberfläche des Basismaterials, die einer Oberfläche gegenüberliegend angeordnet ist, auf der die Plattierungsschicht des zweiten Metalls gebildet ist, die leitfähige Montagebasis berührt; (ii) Installieren eines dritten Metalls auf der leitfähigen Montagebasis, wobei das dritte Metall eine Ionisierungstendenz aufweist, die größer ist als die Ionisierungstendenzen des ersten Metalls und des zweiten Metalls; (iii) Installieren eines Isoliermaterials zwischen dem Basismaterial und dem dritten Metall auf der leitfähigen Montagebasis, so dass das Isoliermaterial die jeweiligen Materialien des Basismaterials und des dritten Metalls berührt; (iv) Installieren einer mikroporösen Membran, so dass die mikroporöse Membran die Plattierungsschicht des zweiten Metalls auf dem Basismaterial berührt; (v) Installieren eines Bades zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp, das Ionen des ersten Metalls enthält, so dass das Bad zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp, das die Ionen des ersten Metalls enthält, die mikroporöse Membran berührt; und (vi) Relatives Pressen einer Beschichtungsbadkammer und des Basismaterials gegeneinander, wobei die Beschichtungsbadkammer das Bad zur Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle mit Substitutionstyp aufnimmt, das die Ionen des ersten Metalls enthält.
Verfahren nach Anspruch 7 wobei das dritte Metall Aluminium oder Eisen ist.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei das Basismaterial ein Kupferbasismaterial ist, das erste Metall Gold und das zweite Metall Nickel ist.