JP2001348684A - アルミニウムまたはアルミニウム合金の表面粗化剤およびそれを用いる表面粗化法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コンベア方式による連続処理が可能で、か
つ廃液処理が容易でありアルミニウムまたはアルミニウ
ム合金の表面を粗化する表面粗化剤、ならびに前記表面
粗化剤を用いる表面粗化方法を提供すること。 【解決手段】 無機酸５〜３０重量％、第二鉄イオン源
を鉄イオンとして１．５〜９重量％、マンガンイオン源
をマンガンイオンとして０．０２〜１．５重量％および
第二銅イオン源を銅イオンとして０．０５〜１重量％を
含有する水溶液からなるアルミニウムまたはアルミニウ
ム合金の表面粗化剤。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウムまた
はアルミニウム合金の表面を樹脂で被覆する際の前処理
などに有用なアルミニウムまたはアルミニウム合金の表
面粗化剤および表面粗化法に関する。

【０００２】

【従来の技術】アルミニウム表面は塗料との接着性に劣
るため、塗装する場合は前処理として一般に陽極酸化が
行なわれている。この処理によりアルミニウム表面に多
孔質の酸化アルミニウム層が形成され、塗料との接着性
が向上する。前記陽極酸化は、硫酸水溶液中で電解を行
なう処理法であり、コンベア方式による連続処理が行な
えず、生産性を向上させることが困難な方法である。

【０００３】また、米国特許第５８９５５６３号明細書
には、２価の鉄イオン含有化合物、フッ化物イオン含有
化合物および水素イオン含有化合物を含む組成物を用い
てアルミニウム表面を処理し、多孔質にする方法が開示
されている。しかしながら、前記組成物はフッ化物イオ
ンを含むので、アルミニウムを処理した後の液には安定
なフッ化アルミニウムが溶解しており、それを廃棄する
場合にフッ化アルミニウムを除去することが困難であ
る。そこで、コンベア方式による連続処理が可能で、か
つ廃液処理が容易な処理液によるアルミニウム表面の粗
化方法が求められている。

【０００４】一方、電子機器に搭載されるプリント配線
板のうち、放熱性が要求される用途には、アルミコアプ
リント配線板という特殊なプリント配線板が使用されて
いる。一般のプリント配線板は絶縁層（ガラス布基材エ
ポキシ樹脂含浸材など）と導電層（銅）との積層体であ
るが、アルミコアプリント配線板はその積層体の中にア
ルミニウム板が配置されたものであり、アルミニウムの
高熱伝導性によって実装部品が発する熱を拡散させるこ
とができる。前記アルミニウム板は絶縁層を構成する樹
脂と接しているため、表面を陽極酸化によって樹脂との
接着性の向上させることが行なわれている。

【０００５】前記アルミコアプリント配線板の製造にお
いても、陽極酸化にかわる表面処理法が求められてい
る。また、アルミコアプリント基板の絶縁層の耐熱性を
向上させるため、樹脂としてガラス転移温度の高いポリ
イミドやポリエーテルエーテルケトンなどを使用する場
合があるが、そのような樹脂に対しては、陽極酸化では
充分な接着性が得られない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明は
従来の欠点を克服し、コンベア方式による連続処理が可
能で、かつ廃液処理が容易でありアルミニウムまたはア
ルミニウム合金の表面を粗化しうる表面粗化剤、ならび
に前記表面粗化剤を用いる表面粗化方法を提供すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】以下に、本発明について
詳細に説明する。本発明は、無機酸５〜３０％（重量
％、以下同様）、第二鉄イオン源を鉄イオンとして１．
５〜９％、マンガンイオン源をマンガンイオンとして
０．０２〜１．５％および第二銅イオンを銅イオンとし
て０．０５〜１％を含有する水溶液からなるアルミニウ
ムまたはアルミニウム合金の表面粗化剤、ならびに前記
表面粗化剤を用いる表面粗化法に関する。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の表面粗化剤における無機
酸は後述の第二鉄イオンにより酸化されたアルミニウム
を溶解させる成分である。前記無機酸としては、塩酸、
硫酸、硝酸、リン酸、過塩素酸、スルファミン酸などが
あげられる。前記無機酸のうちでは、硫酸が臭気がほと
んどなく、安価である点から好ましい。

【０００９】前記無機酸の濃度は５〜３０％、好ましく
は７〜２５％、さらに好ましくは１２〜１８％である。
前記濃度が５％未満ではアルミニウムの粗化速度（溶解
速度）が遅くなり、３０％を超えると液温が低下した際
にアルミニウム塩の結晶が生じやすく、スプレーノズル
を詰まらせるなど、作業性を低下させるおそれが生じ
る。

【００１０】本発明の表面粗化剤における第二鉄イオン
はアルミニウムを酸化する成分である。前記第二鉄イオ
ン源としては、硝酸第二鉄、硫酸第二鉄、塩化第二鉄な
どがあげられる。前記第二鉄イオン源のうちでは、塩化
第二鉄が溶解性に優れ、安価であるという点から好まし
い。

【００１１】前記第二鉄イオン源の濃度は、鉄イオン濃
度として１．５〜９％、好ましくは２．５〜７％、さら
に好ましくは４〜６％である。前記濃度が１．５％未満
ではアルミニウムの粗化速度（溶解速度）が遅くなり、
９％を超えると粗化速度が速くなり過ぎて均一な粗化を
行なうことが困難になる。

【００１２】本発明の表面粗化剤におけるマンガンイオ
ン源は、アルミニウム表面をむらなく一様に粗化し、か
つ少ない溶解量で表面に深い凹凸を形成するための成分
である。前記マンガンイオン源としては、硫酸マンガ
ン、塩化マンガン、酢酸マンガン、フッ化マンガン、硝
酸マンガンなどがあげられる。前記マンガンイオン源の
うちでは、硫酸マンガンや塩化マンガンが安価であるな
どの点から好ましい。

【００１３】マンガンイオン源の濃度は、マンガンイオ
ン濃度として０．０２〜１．５％、好ましくは０．０６
〜０．６％、さらに好ましくは０．１〜０．５％であ
る。前記濃度が０．０２％未満では、マンガンイオン源
を添加する効果が充分発揮されず、また１．５％を超え
て添加しても添加量の増加に見合う効果の増大が得られ
ない。

【００１４】本発明の表面粗化剤における第二銅イオン
源は、処理前のアルミニウム表面に形成されている酸化
膜を速やかに除去するための成分である。前記第二銅イ
オン源としては、硫酸第二銅、塩化第二銅、硝酸第二
銅、水酸化第二銅などがあげられる。前記第二銅イオン
源のうちでは、硫酸第二銅が安価であるという点から好
ましい。

【００１５】第二銅イオン源の濃度は、銅イオン濃度と
して０．０５〜１％、好ましくは０．１〜０．８％、さ
らに好ましくは０．１５〜０．４％である。前記濃度が
０．０５％未満では酸化物層の除去が困難になり、、ま
た１％を超えて添加すると金属銅がアルミ二ウム表面に
置換析出しやすくなる。

【００１６】本発明の表面粗化剤には、指紋などの表面
汚染物による粗化のむらを防ぐために界面活性剤を添加
してもよく、必要に応じて他の添加剤を添加してもよ
い。

【００１７】本発明の表面粗化剤は、前記の各成分をイ
オン交換水などに溶解させることにより容易に調製する
ことができる。

【００１８】つぎに、前記表面粗化剤を用いる本発明の
表面粗化法を説明する。アルミニウム表面が機械油など
の著しい汚染がある場合は脱脂を行なった後、本発明の
表面粗化剤による処理を行なう。前記処理としては、浸
漬、スプレーなどによる処理があげられる。処理温度は
２０〜３０℃が好ましく、処理時間は３０〜３００秒間
程度が好ましい。前記処理により、アルミニウム表面が
深い凹凸を有する形状に粗化される。この際のアルミニ
ウム溶解量は、溶解したアルミニウムの、重量、比重お
よび表面積から算出した場合、通常５〜１５μｍであ
る。前記処理後は、通常水洗、乾燥が行なわれる。

【００１９】前記の粗化されたアルミニウム表面の凹凸
が細かすぎて強度が弱く、取り扱いにくい場合は、濃度
１〜５％程度の水酸化ナトリウム水溶液で細かすぎる部
分のみを溶解させて除去すればよい。この場合、水酸化
ナトリウム水溶液で処理した後、表面に残るスマット
を、希硝酸で溶解除去するのが好ましい。アルミニウム
を粗化した後の表面粗化剤は、水酸化ナトリウム、水酸
化カルシウムなどを加えて中和することにより溶解して
いるアルミニウムを容易に凝集、沈殿させることができ
るので、廃液処理が容易である。

【００２０】前記処理によりアルミニウムまたはアルミ
ニウム合金の表面が、深く入り組んだ凹凸形状になり、
樹脂との接着性が向上する。本発明の処理によりえられ
る粗化表面は、従来からアルミコアプリント配線板にひ
ろく用いられているエポキシ樹脂のみならず、従来の陽
極酸化で得られる表面では充分な接着性がえられないポ
リイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレ
ンエーテル、ビスマレイミド・トリアジン樹脂などの高
耐熱性熱可塑性樹脂に対しても優れた接着性を有する。
したがって本発明の表面粗化剤および粗化法は、日用
品、光学機器、電子機器、建築材料などのアルミニウム
製品の塗装前処理などにひろく使用することができる。

【００２１】

【実施例】表１〜２に示す組成の水溶液を調製した。得
られた水溶液（２５℃）中に、ＪＩＳＨ４０００に規定
された合金番号５０５２のアルミニウム板（厚さ０．８
ｍｍ）を浸漬して揺動させ、深さ方向に７μｍ（アルミ
ニウムの減少した重量から算出）溶解させた後、水洗、
乾燥した。各水溶液がアルミニウム板を７μｍ溶解させ
るのに要した時間を表１〜２に示す。次に３％の水酸化
ナトリウム水溶液（２５℃）中に浸漬して３０秒間揺動
させ、水洗、乾燥した。次に２５％の硝酸水溶液（２５
℃）中に浸漬して３０秒間揺動させ、水洗、乾燥した。
比較例５として、１５％の硫酸中にて２２℃、１．２Ａ
／ｄｍ²、３０分間の陽極酸化を行ったアルミニウム板
を準備した。処理後のアルミニウム板の表面を電子顕微
鏡により観察した結果を表３に示す。

【００２２】次に、得られたアルミニウム板の両面に、
ガラス布基材エポキシ樹脂含浸プリプレグ（ＦＲ−４グ
レード）またはガラス布基材ポリイミド含浸プリプレグ
を重ね合わせてプレスした後、周辺部を切り取り、試験
片を作製した。得られた試験片に、プレッシャークッカ
ーにて１２１℃、１００％ＲＨ、２気圧、４時間の負荷
を与えた後、ＪＩＳ Ｃ ６４８１に準じて溶融はんだ中
に１分間浸漬した。その後、アルミニウム板からプリプ
レグを引き剥がし、プリプレグのアルミニウム板に接す
る部分がちぎれてアルミニウム板に残ったか否かで、ア
ルミニウム板とプリプレグとの接着状態を評価した。結
果を表３に示す。

【００２３】表中、○は、アルミニウム板の全面にプリ
プレグの一部が接着したまま残っていた。△は、アルミ
ニウム板のほとんどの面にプリプレグの一部が接着した
まま残っていたが、わずかにアルミニウム板とプリプレ
グとの界面で剥がれている部分があった。×は、アルミ
ニウム板とプリプレグとの界面で剥がれている部分が多
かった。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【表２】

【００２６】

【表３】

【００２７】表３より、実施例１〜６は、比較例１〜３
に比べて処理後のアルミニウム板はむらなく一様に深い
凹凸が形成されており、樹脂との接着状態も良好であっ
た。比較例４は、樹脂との接着状態は良好であったが、
アルミニウムの溶解速度が非常に遅かった。比較例５は
ポリイミドとの接着性に劣っていた。

【００２８】

【発明の効果】本発明は、コンベア方式による連続処理
が可能で、かつ廃液処理が容易でありアルミニウムまた
はアルミニウム合金の表面を粗化する表面粗化剤、なら
びに前記表面粗化剤を用いる表面粗化方法を提供するこ
とができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 東嶋 豊恵 兵庫県尼崎市東初島町１番地 メック株式 会社内 Ｆターム(参考） 4K057 WA05 WB05 WE01 WE02 WE03 WE04 WE08 WE17 WE25 WE30 WG03 WH07 WK07 WM19 5E315 AA01 BB03 CC16 DD05 GG14

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 無機酸５〜３０重量％、第二鉄イオン源
   を鉄イオンとして１．５〜９重量％、マンガンイオン源
   をマンガンイオンとして０．０２〜１．５重量％および
   第二銅イオン源を銅イオンとして０．０５〜１重量％を
   含有する水溶液からなるアルミニウムまたはアルミニウ
   ム合金の表面粗化剤。
2. 【請求項２】 アルミニウムまたはアルミニウム合金の
   表面を、無機酸５〜３０重量％、第二鉄イオン源を鉄イ
   オンとして１．５〜９重量％、マンガンイオン源をマン
   ガンイオンとして０．０２〜１．５重量％および第二銅
   イオン源を銅イオンとして０．０５〜１重量％を含有す
   る水溶液で処理することを特徴とする表面粗化法。