JP2011231382A - 高分子繊維のめっき液並びにこれを用いた高分子繊維のめっき方法及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】高分子繊維のめっき液は、(1)導電性皮膜として形成される金属を含有する成分としてCuSO4・5H2Oを所定量と、(2)キレート剤としてEDTA−4Naを所定量と、(3)pH調整剤としてNaOHを所定量と、(4)還元剤としてHCHOを所定量と、(5)界面活性剤としてノニオン系界面活性剤又はポリエチレングリコールを所定量と、(6)分解抑制剤としてKCN、0−フェナントロリン、ネオクプロイン又は2,2−ビピリジルを所定量と、(7)添加剤としてNiSO4・6H2O、CoSO4・7H2O、ZnSO4・7H2O、SnSO4、及び、Na2O3Sn・3H2Oから選ばれるいずれか一種又は二種以上を所定量とからなる。
【選択図】なし
Description
一方、特許文献2に記載のめっき技術は、プリント配線板作製用の導電性皮膜に関する技術である。このめっき技術は、皮膜中のニッケル量をある所定範囲とすることにより、ポリイミド樹脂に対する密着性の特性を高めるものである。Niを皮膜中含有による電気抵抗率の増加が懸念される。
(1)CuSO4・5H2Oを7〜15g/Lと、
(2)EDTA−4Naを20〜35g/Lと、
(3)NaOHを5〜15g/Lと、
(4)HCHOを5〜15cc/Lと、
(5)ノニオン系界面活性剤を0.005〜0.015g/Lと、
(6)KCN、0−フェナントロリン、ネオクプロイン又は2,2−ビピリジルを0.05〜0.15g/Lと、
(7)NiSO4・6H2O、CoSO4・7H2O、ZnSO4・7H2O、SnSO4、及び、Na2O3Sn・3H2Oから選ばれるいずれか一種又は二種以上を0超〜0.020mol/Lと、からなることを要旨とする。
必要に応じて高分子繊維をアルカリ性溶液に所定時間浸漬するアルカリ処理工程と、
前記アルカリ処理工程を経た又は当該アルカリ処理工程が省略された高分子繊維Aを表面調整剤に所定時間浸漬する表面調整処理工程と、
前記表面調整処理工程を経た高分子繊維BをPdとSnのコロイド溶液に所定時間浸漬するSn−Pd触媒浸漬工程と、
前記Sn−Pd触媒浸漬工程を経た高分子繊維Cを120〜300℃に所定時間保持する熱処理工程と、
前記熱処理工程を経た高分子繊維Dを酸溶液に所定時間浸漬するアクセレーター処理工程と、
前記アクセレーター処理工程を経た高分子繊維Eを本発明に係る高分子繊維の無電解銅めっき液に所定時間浸漬する無電解銅めっき工程と、を備えたことを要旨とする。
本発明の一実施形態に係る無電解銅めっき液を用いて本発明の一実施形態に係るめっき方法が適用される高分子繊維としては、高融点(150℃以上)の有機高分子繊維、例えば、ポリアリレート樹脂(例えば、ベクトラン(登録商標))、ポリ(パラフェニレンベンゾビスオキサゾール)(例えば、ザイロン(登録商標))、ポリパラフェニレンテレフタルアミド(例えば、ケブラー(登録商標))、ポリエーテルイミド、高密度ポリエチレン繊維(例えば、ダイニーマ(登録商標))が挙げられる(表1A〜表1F参照)。
高分子繊維は、1本のフィラメントが1〜6デシテックス(dtex)でその直径が10〜30μmのものを数十本〜数千本集めて繊維束にしたものが用いられる。その繊維束の断面形状は、特に限定されず、めっき後の導電性皮膜付き高分子繊維の用途に応じて選択すればよい。
本実施形態に係る無電解銅めっきは、触媒活性の高い金属触媒(例えば、Pd,Ag,Au,Pt等)の表面で、無電解銅めっき液に含まれる還元剤(例えば、HCHO)が酸化されるときに放出される電子により、無電解銅めっき液に含まれる「導電性皮膜となる金属イオン」を還元し、これを均一な厚みで被めっき物に導電性皮膜として析出させる技術である。
本実施形態に係る無電解銅めっき液は、以下の(1)〜(7)の成分を全て含むものからなるめっき液が好ましいが(表2A〜表2D参照)、これに限定されず、これらのうちのいずれかに代えて又はこれらに追加して他の添加剤を含有してもよい。
(1)導電性皮膜として形成されるCu又はCuイオンを含む水和物、錯体その他の化合物として、例えば、CuSO4・5H2Oを7〜15g/L。
(2)アルカリ性めっき液中においても、導電性皮膜として析出させるべき金属を金属イオンとしてめっき液中に存在させるキレート剤として、例えば、EDTA−4Naを20〜35g/L、又は、導電性皮膜として形成されるCu又はCuイオンを含む水和物、錯体その他の化合物に含まれるCu(又はCuイオン)と当モル以上。
(3)めっき液をアルカリ性にし、これを維持するpH上昇剤として、例えば、NaOHを5〜15g/L、又は、めっき液のpHを8以上に維持しうる量。
(4)導電性皮膜として析出させるべき金属を含む金属イオンを還元する還元剤として、例えば、HCHOを5〜15cc/L。
(5)めっき液の表面張力を下げて反応ガスを抜けやすくする界面活性剤として、例えば、ノニオン系界面活性剤を0.005〜0.015g/L。
(6)めっき液の分解を抑制する分解抑制剤として、例えば、KCN、0−フェナントロリン、ネオクプロイン又は2,2−ビピリジルを0.05〜0.15g/L。
(7)密着性を向上させる添加剤として、Niイオン(Ni2+),Coイオン(Co2+),Znイオン(Zn2+)及びSnイオン(Sn2+、Sn4+)から選ばれるいずれか一種又は二種以上を含む添加剤として、例えば、NiSO4・6H2O、CoSO4・7H2O、ZnSO4・7H2O、SnSO4、及び、Na2O3Sn・3H2Oから選ばれるいずれか一種又は二種以上を0超〜0.020mol/L。
本発明の一実施形態に係る高分子繊維のめっき方法は、その工程順に、(1)アルカリ処理、(2)表面調整処理、(3)Sn−Pd触媒浸漬、(4)熱処理、(5)アクセレーター処理、(6)無電解銅めっきの各工程からなる(表3A〜表3D参照)。
以下、これらの各工程について説明する。
図1(a)は、アルカリ処理工程後の被めっき繊維の状態を示す。表面の汚れが除去されていることがわかる。尚、初めから被めっき繊維の汚れが除去されている場合には、アルカリ処理工程は省略してもよい。
図1(b)は、表面調整処理工程後の被めっき繊維の状態を示す。被めっき繊維の表面がカチオン化され、触媒金属が付着しやすくなっていることがわかる。
図1(c)は、Sn−Pd触媒浸漬工程後の被めっき繊維の状態を示す。表面調整処理で触媒が付着しやすくなった被めっき繊維の表面にPdとSnとからなるアニオンが吸着・結合していることがわかる。この吸着・結合は、ファンデルワールス力(分子間の相互作用による引力)とクーロン力(正負の電荷の相互作用)によるものと考えられる。
(高分子繊維の無電解銅めっき)
各実施例及び各比較例について、表1A〜表1Fに示す高分子繊維に対して表2A〜表2Fに示す無電解銅めっき液を用いて、表3A〜表3Fに示す工程を実施し、導電性皮膜付き高分子繊維を製造した。表4A〜表4Fに示すめっき厚は、この無電解銅めっき後の厚さを示す。尚、被めっき繊維(高分子繊維)は、表1A〜表1Fに示すフィラメントを撚らずに同表に示すフィラメント数束ねたものであり、めっき工程を経る間にローラー等で巻き取り・送り出しが繰り返される結果、その断面は扁平形状となり、その状態で導電性皮膜が形成される。表1A〜1Fに示す直径総和は、各フィラメントが1本ずつ全て並列に並ぶまで扁平にされた状態を想定したものである。
上記のようにして得られた導電性皮膜付き高分子繊維を密着性試験用の試験片として密着性試験を実施した。密着性試験は、市販のセロハンテープを試験片に貼った後、これを剥がし、「テープ貼付前のめっき面積」に対する「テープ剥離後のめっき面積」の割合を目視にて観察することにより実施した。表4A〜表4Fにその結果を併せて示す。
添加剤として何を用いるかによって密着性に差異が生じるが、比較例のうち添加剤を全く添加しない場合には高い剥離率を示すが、実施例(添加剤を所定範囲で添加した場合)には、剥離率が顕著に低下することがわかる。特に、添加剤の微量添加が密着性向上に極めて効果があることが確認できた。一方、添加剤の多量添加もまた密着性を低下させることがわかった。その理由はCuに比べイオン化傾向の高い添加剤量の増加により、析出速度が極度に増加しめっき膜の緻密性が低下するためと考えられる。
無電解銅めっき工程で形成される導電性皮膜の密着性は、30%未満が好ましく、25%未満が更に好ましく、20%未満が更に好ましく、15%未満が更に好ましく、10%未満が更に好ましい。従って、これらの要求特性を満たすように添加剤の量を適宜選択すればよい。尚、製品としては更に電気銅めっきがなされるため、無電解銅めっきの段階では30%程度の密着性があればよい。
密着性試験で用いる試験片に電気銅めっきを行い、これを抵抗値測定用の試験片とした。抵抗値測定は、図2のように冶具に取り付けた端子に導電性皮膜付きめっき繊維を接触させ、市販の抵抗計HIOKI製を用い4端子法にて測定を行った。抵抗値の測定長さは30cmとした。表4A〜表4Fにその結果を併せて示す。
添加剤として何を用いるかによって抵抗値に差異が生じるが、比較例(添加剤を全く添加しない場合や、添加剤が多すぎる場合)に比べると、実施例(添加剤を所定範囲で添加した場合)は、同じ添加剤を用いたもの同士との比較では、相対的に低抵抗値を達成できることがわかった。このことから、実施例で確認された密着性(剥離率にして20%)を満たせば所望の抵抗値を得ることができることがわかった。
また、同じ添加剤を用いたもの同士との比較において実施例が比較例に比べて相対的に低抵抗値を達成した理由についてであるが、実施例は比較例に比べて密着性が高いため、その上に電気銅めっきを施した場合に、部分的な剥がれ等が少なく導電性を確保しうるためと考えられる。また密着性が高い緻密な膜であるため転位や結晶粒界などの欠陥が少なく抵抗率が低下した可能性も考えられる。尚、比較例において添加剤を全く添加しない場合に密着性が極めて悪いにも拘わらず相対的に低い抵抗値を示したのは、電気抵抗率の高い添加剤を含有しないためと考えられる。
Claims (3)
- (1)CuSO4・5H2Oを7〜15g/Lと、
(2)EDTA−4Naを20〜35g/Lと、
(3)NaOHを5〜15g/Lと、
(4)HCHOを5〜15cc/Lと、
(5)ノニオン系界面活性剤を0.005〜0.015g/Lと、
(6)KCN、0−フェナントロリン、ネオクプロイン又は2,2−ビピリジルを0.05〜0.15g/Lと、
(7)NiSO4・6H2O、CoSO4・7H2O、ZnSO4・7H2O、SnSO4、及び、Na2O3Sn・3H2Oから選ばれるいずれか一種又は二種以上を0超〜0.020mol/Lと、からなることを特徴とする高分子繊維の無電解銅めっき液。 - 必要に応じて高分子繊維をアルカリ性溶液に所定時間浸漬するアルカリ処理工程と、
前記アルカリ処理工程を経た又は当該アルカリ処理工程が省略された高分子繊維Aを表面調整剤に所定時間浸漬する表面調整処理工程と、
前記表面調整処理工程を経た高分子繊維BをPdとSnのコロイド溶液に所定時間浸漬するSn−Pd触媒浸漬工程と、
前記Sn−Pd触媒浸漬工程を経た高分子繊維Cを120〜300℃に所定時間保持する熱処理工程と、
前記熱処理工程を経た高分子繊維Dを酸溶液に所定時間浸漬するアクセレーター処理工程と、
前記アクセレーター処理工程を経た高分子繊維Eを本発明に係る高分子繊維の無電解銅めっき液に所定時間浸漬する無電解銅めっき工程と、を備えたことを特徴とする高分子繊維のめっき方法。 - 請求項2に記載の高分子繊維のめっき方法を使用することを特徴とする高分子繊維の製造方法。
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