JP2014159535A - 表面改質めっき基板、複合成型体、及びこれらの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】水酸基と反応して共有結合を形成する官能基又は水酸基と水素結合を形成する官能基を少なくとも含む樹脂からなる接着剤2により、接着対象物3に接着させて用いられる表面改質めっき基板1の製造方法において、めっき基板4の表面に、Ni、Si、Ti、S、SiO2、及びTiO2から選ばれる少なくとも1種又は2種以上の混合物からなる皮膜原料5を付着させる原料付着工程と、上記めっき基板に付着させた上記皮膜原料にレーザー照射により、上記めっき基板の表面に、上記皮膜原料からなると共に表面に水酸基を有する皮膜5を形成する照射工程とを有することを特徴とする表面改質めっき基板1の製造方法。
【選択図】図1
Description
めっき基板の表面に、Ni、Si、Ti、S、SiO2、及びTiO2から選ばれる少なくとも1種又は2種以上の混合物からなる皮膜原料を付着させる原料付着工程と、
上記めっき基板に付着させた上記皮膜原料にレーザーを照射することにより、上記めっき基板の表面に、上記皮膜原料からなると共に表面に水酸基を有する皮膜を形成する照射工程とを有することを特徴とする表面改質めっき基板の製造方法にある(請求項1)。
上記製造方法によって得られた表面改質めっき基板の上記皮膜と上記接着対象物との間に、水酸基と反応して共有結合を形成する官能基又は水酸基と水素結合を形成する官能基を少なくとも含む樹脂からなる上記接着剤を塗布し、該接着剤を硬化させることにより、上記表面改質めっき基板と上記接着対象物とを接着させて上記複合成型体を得る接着工程を行うことを特徴とする複合成型体の製造方法にある(請求項6)。
原料付着工程においては、めっき基板の表面に皮膜原料を付着させる。皮膜原料としては、Ni、Si、Ti、S、SiO2、及びTiO2から選ばれる少なくとも1種又は2種以上の混合物を用いる。
次いで、上記照射工程においては、めっき基板に付着させた皮膜原料にレーザーを照射する。これにより、めっき基板の表面に、皮膜原料からなると共に表面に水酸基を有する皮膜を形成する。上記照射工程においては、上記レーザー照射による皮膜形成時に、上記皮膜原料と空気中のO2、H2Oとが反応し、上述のごとく表面に水酸基を有する皮膜を形成させることができる。
このようにして、上記めっき基板と、その表面に形成された上記皮膜とを有する表面改質めっき基板を得ることができる。
上記複合成型体においては、上記表面改質めっき基板が上記皮膜に塗布された接着剤を介して上記接着対象物に接着されている。そして、上記表面改質めっき基板は、上記のごとく接着剤と優れた接着力で接着する。そのため、上記複合成型体において上記表面改質めっき基板と上記接着対象物とが高い接着力で接着し、上記複合成型体は、例えば電子デバイスなどの技術分野において、高い接着信頼性を確保することができる。
上記表面改質めっき基板は、上記のごとく原料付着工程と照射工程とを行うことにより製造することができる。
上記原料付着工程においては、めっき基板の表面に皮膜原料を付着させる。ここで、めっき基板は、金属めっきが施された基板を意味する。金属めっきは、無電解めっき、電解めっきなどにより形成することができる。好ましくは、無電解めっきがよい。金属めっきとしては、例えばニッケルめっき、銅めっき、スズめっき、金めっき、銀めっき、銀金めっき、銀パラジウムめっき、銀コバルトめっき等がある。これらの中でも、無電解ニッケルめっき、電解ニッケルめっき、粗化めっき等のニッケルめっきが好ましい。即ち、上記めっき基板は、Niめっき基板であることが好ましい(請求項4)。Niめっき基板の中でも、無電解ニッケルめっき基板がより好ましい。この場合には、ワイヤボンディング性、耐腐食性に優れるため、上記表面改質めっき基板が電子部品として好適になる。
上記めっき基板への皮膜原料の付着は、例えば粉末状の皮膜原料をめっき基板上に供給することにより行うことができる。また、皮膜原料を溶媒に分散させて原料スラリーを作製し、この原料スラリーをめっき基板に塗布することにより、皮膜原料をめっき基板に付着させることもできる。原料スラリーを用いる場合には、溶媒として、例えば水、アルコール等を用いることができる。また、原料スラリーを用いる場合には、原料付着工程後に溶媒を蒸発させる乾燥工程を行った後に照射工程を行うことが好ましい。一方、上述のように粉末状の皮膜原料をそのままめっき基板上に供給する場合には、乾燥工程が必要なくなるため、製造工程を簡略化できると共に、製造コストを削減することができる。
上記照射工程は、皮膜原料を所定量供給した後に行うことができる(バッチ処理)。また、皮膜原料を一定速度で供給しながらレーザーを照射してもよい(連続法)。即ち、原料付着工程を行いながら照射工程を行うこともできる。
上記表面改質めっき基板は、上記皮膜の水酸基と反応して共有結合を形成する官能基又は上記水酸基と水素結合を形成する官能基を少なくとも含む樹脂からなる接着剤による接着に好適である。好ましくは、繰り返し構造中、即ちモノマー単位中に上記官能基を含む接着剤がよい。
エポキシ樹脂系接着剤は、酸素原子を含むエポキシ基を有し、シリコーン樹脂系接着剤は、酸素原子を含むシロキサン結合を有する。そのため、エポキシ樹脂系接着剤又はシリコーン樹脂系接着剤は、上記表面改質めっき基板の水酸基を有する上記皮膜と優れた接着性を示す。したがって、接着剤として、エポキシ樹脂系接着剤又はシリコーン樹脂系接着剤を用いることにより、上記表面改質めっき基板の接着力をより確実に向上させることができる。
エポキシ樹脂系接着剤に用いられる硬化剤としては、例えば変性脂肪族ポリアミン、ビスフェノール系、フェノールノボラック系、アルキルフェノールノボラック系、ビフェノール系、ナフトール系、レゾルシノール系などのフェノールベースの化合物がある。また、脂肪族、環状脂肪族、不飽和脂肪族などの骨格をベースとしてエポキシ化されたエポキシ樹脂がある。また、脂肪族、環状脂肪族、不飽和脂肪族などの骨格をベースとしたイソシアネート化合物がある。また、エポキシ樹脂系接着剤には必要に応じて硬化促進剤等が含有されても良い。
上記硬化性シリコーン樹脂系接着剤としては、末端反応性ポリジオルガノシロキサンをベース樹脂として縮合反応により硬化するもの、付加反応により硬化するもの、紫外線により硬化するもの、有機過酸化物のラジカル反応により硬化するもの等がある。
また、上記硬化性シリコーン変性有機樹脂系接着剤としては、硬化性シリコーン変性エポキシ樹脂系接着剤、硬化性シリコーン変性フェノール樹脂系接着剤、硬化性シリコーン変性ポリイミド樹脂系接着剤などがある。
また、上記熱可塑性シリコーン変性有機樹脂系接着剤としては、ポリイミドシリコーン樹脂系接着剤などがある。
これらの中でも、硬化性シリコーン変性エポキシ樹脂系接着剤が、硬化性及びコストの観点から好ましい。
上記接着対象物としては、種々の物体を用いることができるが、上記表面改質めっき基板を用いることもできる。この場合には、表面改質めっき基板同士を接着することになり、該表面改質めっき基板の優れた接着性をいかして、接着強度に優れた複合成型体を得ることができる。
次に、表面改質めっき基板及びこれを用いた複合成型体の実施例について説明する。
図2及び図3に示すごとく、本例の表面改質めっき基板1は、めっき基板4と、その表面41に形成された皮膜5とを有する。図1に示すごとく、表面改質めっき基板1は、水酸基と反応して共有結合を形成する官能基又は水酸基と水素結合を形成する官能基を少なくとも含む樹脂からなる接着剤2により、接着対象物3に接着させて複合成型体6を得るために用いられる。本例において、接着対象物3としては、表面改質めっき基板1を用いる。即ち、表面改質めっき基板1同士を接着させて複合成型体6を製造する。
原料付着工程においては、図4に示すごとく、めっき基板4の表面41に、皮膜原料50を付着させる。また、照射工程においては、図5に示すごとく、めっき基板4に付着させた皮膜原料50にレーザー8を照射する。これにより、めっき基板4の表面41に、皮膜原料からなると共に表面に水酸基を有する皮膜5を形成する(図2及び図3参照)。
まず、Ni粉末とS粉末とをエタノール中で混合し、皮膜原料のスラリー(原料スラリー)を作製した。NiとSとエタノールとの配合割合は質量比で0.5:0.75:2.75(Ni:S:EtOH)とした。
次いで、りん青銅(Sn:6質量%、P:0.1質量%、Cu:残部)に無電解Niめっきを施した板状のめっき基板4(長さ:100mm、幅:10mm、厚さ:1mm)の長手方向の一方の端部に原料スラリーを塗布した。なお、原料スラリーは、基板の端部における10×10mmの範囲に、約100μmの厚さで塗布した(図4参照)。塗布後、乾燥させ、図4に示すごとく、皮膜原料50をめっき基板4の表面41に付着させた(原料付着工程)。
具体的には、まず、レーザー照射装置80の真空容器81内の試料台82にめっき基板4を配置した。本例のレーザー照射装置80において、試料台82は、鉛直方向に設けられており、真空ポンプ83により試料台82を所定速度でスライドできる構成になっている。
このようにして、めっき基板4の表面41に、皮膜原料からなると共に表面に水酸基を有する皮膜5を形成し、表面改質めっき基板1を得た(図2及び図3参照)。これを試料1とする。
また、これら試料2〜7の比較用として、上記原料付着工程及び照射工程を行っていないめっき基板を準備した。これを試料8とする。
試料1〜8の作製に用いた皮膜原料スラリーの組成を表1に示す。
本例においては、接着対象物として、表面改質めっき基板を用いる。即ち、各試料1〜7の表面改質めっき基板同士をそれぞれ接着させて複合成型体6を得る。また、試料8については、試料8のめっき基板同士を接着させて複合成型体6を得る。
このようにして、各試料の基板同士を接着させて複合成型体6を得た(図1参照)。
引張せん断試験による接着強度の測定は、引っ張り試験機としてインストロン社製の5566型試験機を用い、試験温度:室温(25℃)、引っ張り速度:5mm/minという条件で行なった。その結果を図6に示した。
本例は、照射工程におけるレーザー照射条件を変更して表面改質めっき基板を作製し、その接着強度を比較する例である。
具体的には、まず、実施例1の試料1と同様にして、皮膜原料をめっき基板の表面に付着させた。皮膜原料中のNiとSとの配合割合は、上記試料1と同様に質量比で0.5:0.75である。
2 接着剤
3 接着対象物
4 めっき基板
5 皮膜
6 複合成型体
Claims (7)
- 水酸基と反応して共有結合を形成する官能基又は水酸基と水素結合を形成する官能基を少なくとも含む樹脂からなる接着剤(2)により、接着対象物(3)に接着させて用いられる表面改質めっき基板(1)の製造方法において、
めっき基板(4)の表面(41)に、Ni、Si、Ti、S、SiO2、及びTiO2から選ばれる少なくとも1種又は2種以上の混合物からなる皮膜原料(50)を付着させる原料付着工程と、
上記めっき基板(4)に付着させた上記皮膜原料(50)にレーザー(8)を照射することにより、上記めっき基板(4)の表面(41)に、上記皮膜原料(50)からなると共に表面に水酸基を有する皮膜(5)を形成する照射工程とを有することを特徴とする表面改質めっき基板(1)の製造方法。 - 請求項1に記載の製造方法において、上記照射工程においては、上記レーザー(8)として照射強度6〜0.06GW/cm2のNd−YAGレーザーを照射することを特徴とする表面改質めっき基板(1)の製造方法。
- 請求項1又は2に記載の製造方法において、上記接着剤(2)は、エポキシ樹脂系接着剤又はシリコーン樹脂系接着剤であることを特徴とする表面改質めっき基板(1)の製造方法。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の製造方法において上記めっき基板(4)はNiめっき基板であることを特徴とする表面改質めっき基板(1)の製造方法。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の製造方法によって得られることを特徴とする表面改質めっき基板(1)。
- 表面改質めっき基板(1)と、該表面改質めっき基板(1)に接着剤(2)を介して接着された接着対象物(3)とからなる複合成型体(6)の製造方法において、
請求項5に記載の上記表面改質めっき基板(1)の上記皮膜(5)と上記接着対象物(3)との間に、水酸基と反応して共有結合を形成する官能基又は水酸基と水素結合を形成する官能基を少なくとも含む樹脂からなる上記接着剤(2)を塗布し、該接着剤(2)を硬化させることにより、上記表面改質めっき基板(1)と上記接着対象物(3)とを接着させて上記複合成型体(6)を得る接着工程を行うことを特徴とする複合成型体(6)の製造方法。 - 請求項6に記載の製造方法によって得られることを特徴とする複合成型体(6)。
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