JP5281732B2 - アルミニウム材又はアルミニウム合金材の表面加工方法及び該方法により加工された表面を有するアルミニウム材又はアルミニウム合金材 - Google Patents
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Description
本件発明はアルミニウム材又はアルミニウム合金材の粗化面の形成方法であって、以下の工程を含むことを特徴とするアルミニウム材又はアルミニウム合金材の粗化面の形成方法を提供する。
a.遷移金属である銅、鉄、ニッケルの塩化物又は硫酸を用いてこれらを溶解させ、銅イオンを必須成分とし、鉄イオン及びニッケルイオンを任意成分として含む塩酸酸性浴である表面加工溶液であって、フリー塩酸濃度が0.1mol/l〜5.0mol/l、遷移金属イオンである銅イオンと鉄イオンとニッケルイオンの合計濃度が0.01mol/l〜1.0mol/lであり、pHがアルミニウム又はアルミニウム合金の溶解が可能な酸性領域にある表面加工溶液を、アルミニウム材又はアルミニウム合金材と接触させることにより当該遷移金属イオンと前記アルミニウム材又はアルミニウム合金材の構成成分との置換反応を起こさせて前記アルミニウム材又はアルミニウム合金材表面に遷移金属被膜を形成する工程。
b.アルミニウム又はアルミニウム合金の構成成分を侵蝕しにくく、遷移金属である銅、鉄、ニッケル成分を優先的に溶解する選択エッチング液である過硫酸塩系溶液で析出した遷移金属被膜を溶解する工程。
a.遷移金属である銅、鉄、ニッケルの塩化物又は硫酸塩を用いてこれらを溶解させ、必須成分としての銅イオンと、任意成分としての鉄イオン及びニッケルイオンと、キレート剤とを含む表面加工溶液であって、キレート剤濃度が0.01mol/l〜1.0mol/l、遷移金属イオンである銅イオンと鉄イオンとニッケルイオンの合計濃度が0.01mol/l〜0.05mol/lであり、pHがアルミニウム又はアルミニウム合金の溶解が可能なアルカリ性領域にある表面加工溶液と、アルミニウム材又はアルミニウム合金材とを接触させることにより当該遷移金属イオンと前記アルミニウム材又はアルミニウム合金材の構成成分との置換反応を起こさせて前記アルミニウム材又はアルミニウム合金材表面に遷移金属被膜を形成する工程。
b.アルミニウム又はアルミニウム合金の構成成分を侵蝕しにくく、銅、鉄及びニッケルの遷移金属成分を優先的に溶解する選択エッチング液である過硫酸塩系溶液で析出した遷移金属被膜を溶解する工程。
本件発明は、前記アルミニウム(合金)材の粗化面に、絶縁樹脂基材を張り合わせて得られる金属張積層板を提供する。
本件発明は前記アルミニウム(合金)材の粗化面を絶縁樹脂を介して機能部品に張り合わせた構造を有する回路基板を提供する。
本件発明はアルミニウム材又はアルミニウム合金材の粗化面の形成方法であって、以下の工程を含むことを特徴とするアルミニウム材又はアルミニウム合金材の粗化面の形成方法を提供する。
a.遷移金属である銅、鉄、ニッケルの塩化物又は硫酸塩を用いてこれらを溶解させ、銅イオンを必須成分とし、鉄イオン及びニッケルイオンを任意成分として含む塩酸酸性浴である表面加工溶液と前記アルミニウム材又はアルミニウム合金材とを接触させることにより各遷移金属イオンと前記アルミニウム材又はアルミニウム合金材の構成成分との置換反応を起こさせて前記アルミニウム材又はアルミニウム合金材表面に遷移金属被膜を形成する工程。
b.アルミニウム又はアルミニウム合金の構成成分を侵蝕しにくく、遷移金属である銅、鉄、ニッケル成分を優先的に溶解する選択エッチング液である過硫酸塩系溶液で析出した遷移金属成分を溶解する工程。
本件発明は、前記アルミニウム材又はアルミニウム合金材の粗化処理方法により得られた粗化面を備えるアルミニウム(合金)材であって、当該粗化面は遷移金属である銅を必須成分とし、鉄及びニッケルを任意成分とする遷移金属被膜を含むことを特徴とするアルミニウム材又はアルミニウム合金材を提供する。前記工程aで得られたアルミニウム(合金)材表面上には遷移金属である銅、鉄、ニッケルがポーラスに置換析出しており、例えばエポキシ樹脂であれば十分な接着強度が得られる粗化状態を有しているのである。
そして本件発明は、本件発明に係る表面加工溶液を用いて加工されたアルミニウム(合金)材を絶縁樹脂基材と張り合わせて得られるアルミニウム(合金)材張り積層板を提供する。この積層板はアルミニウム(合金)材の接着面の表面状態やプロファイルが適用対象とする樹脂系、例えばポリイミドなどの耐熱樹脂等との接着力に合わせて設計されているものとなっているため、作成された配線板の信頼性及び歩留まりの向上に寄与できるのである。また、従来用途である金属基板に用いても熱伝導性の改善されたフィラー含有樹脂の適用や絶縁層厚みの低減が容易になるなどの効果が得られるのである。
さらに本件発明は、本件発明に係る表面加工溶液を用いて加工されたアルミニウム(合金)材を樹脂を介して機能部品と接着した構造を有する回路基板を提供する。例えばヒートシンクの接着面のみを処理することにより熱伝導性の改善されたフィラー入り接着剤を用いたり又は接着面の絶縁層厚さを低下させることが出来るために、従来品と外観は変わらず放熱機能及び絶縁信頼性の向上した回路基板を製造することが出来るのである。
実施例−1:イオン交換水で1.2mol/lとした塩酸に硫酸銅5水塩を0.04mol/l溶解したものを用いた。
実施例−2:一般的なプリント配線板製造工程に使用する少なくとも銅を含む塩化第二鉄エッチング液をイオン交換水で100倍に希釈したものを用いた。
実施例−3:イオン交換水に硫酸銅として0.01mol/l及び硫酸ニッケルとして0.04mol/lになるよう溶解した水溶液にグリシンを0.15mol/l添加し、苛性ソーダにてpHを9.0に調整したものを用いた。
対象としたアルミニウム(合金)材としてA1100、A1080、A5052の各t1.0mmを試料サイズ80mm×200mmにした試験片を準備し、表面の圧延油や取扱中に付着した皮脂類及び酸化被膜を除去するために苛性ソーダ濃度0.25mol/l水溶液にて50℃×1分間のアルカリ処理を実施した。その後、実施例−1及び実施例−2では50℃×1分間の粗化処理を実施し、実施例−3では70℃×10分間の粗化処理を実施後それぞれを30℃のイオン交換水で温水洗浄し、風乾した。
前記により得られた遷移金属被膜が表面に置換析出している試験片を、選択エッチング液として過硫酸ナトリウム濃度0.2mol/lの水溶液を用い、溶解時間40℃×1分間として処理し、その後30℃のイオン交換水で温水洗浄し、風乾した。このようにして得られた試験片の評価結果はアルミニウム(合金)材の品番によらず同等の結果が得られたので、外観観察結果についてはヒートシンク向けとして採用の多いA5052材に対して実施した表面形状のSEM観察結果のみを実施例−1〜実施例−3について図2〜図4に示した。
表面加工された前記試験片の接着性評価用の樹脂として2種類を用いた。第一の樹脂は一般的な銅張り積層板用のエポキシ系プリプレグであるGEA67N(日立化成(株)製t0.06mm)であり、第二の樹脂は高熱伝導率接着シートGF3701(日立化成(株)製t0.08t)である。
比較例では処理対象にアルミニウム合金材であるA5052材を選択し、薬品処理の手法に限定して実施した。採用した液系は次の通りである。
比較例−1:苛性ソーダ濃度0.25mol/lの水溶液
比較例−2:1.2mol/l塩酸
比較例−3:ヒドラジン濃度1.25mol/lの水溶液(特許文献5のトレース) そして処理条件は各例共通で50℃×1分間処理とした。
従来技術である比較例で得られた表面状態は図5〜図7に見られるように粗化されていることは確認できても最大でも1μmを超えない粒子が表面に存在している状態に過ぎない。しかし図2〜図4に見られる実施例の表面状態は使用した表面加工液により形状の違いはあるにせよ明らかに深く掘り込まれていることが見て取れ、この形状の違いが表3に示す樹脂との接着性の違いとなって現われている事が明白である。
Claims (13)
- アルミニウム材又はアルミニウム合金材の粗化面の形成方法であって、以下の工程を含むことを特徴とするアルミニウム材又はアルミニウム合金材の粗化面の形成方法。
a.遷移金属である銅、鉄、ニッケルの塩化物又は硫酸塩を用いてこれらを溶解させ、銅イオンを必須成分とし、鉄イオン及びニッケルイオンを任意成分として含む塩酸酸性浴である表面加工溶液であって、フリー塩酸濃度が0.1mol/l〜5.0mol/l、遷移金属イオンである銅イオンと鉄イオンとニッケルイオンの合計濃度が0.01mol/l〜1.0mol/lであり、pHがアルミニウム又はアルミニウム合金の溶解が可能な酸性領域にある表面加工溶液を、アルミニウム材又はアルミニウム合金材と接触させることにより、当該遷移金属イオンと前記アルミニウム材又はアルミニウム合金材の構成成分との置換反応を起こさせて前記アルミニウム材又はアルミニウム合金材表面に遷移金属被膜を形成する工程。
b.アルミニウム又はアルミニウム合金の構成成分を侵蝕しにくく、遷移金属である銅、鉄、ニッケル成分を優先的に溶解する選択エッチング液である過硫酸塩系溶液で析出した遷移金属被膜を溶解する工程。 - アルミニウム材又はアルミニウム合金材の粗化面の形成方法であって、以下の工程を含むことを特徴とするアルミニウム材又はアルミニウム合金材の粗化面の形成方法。
a.遷移金属である銅、鉄、ニッケルの塩化物又は硫酸塩を用いてこれらを溶解させ、必須成分としての銅イオンと、任意成分としての鉄イオン及びニッケルイオンと、キレート剤とを含む表面加工溶液であって、キレート剤濃度が0.01mol/l〜1.0mol/l、遷移金属イオンである銅イオンと鉄イオンとニッケルイオンの合計濃度が0.01mol/l〜0.05mol/lであり、pHがアルミニウム又はアルミニウム合金の溶解が可能なアルカリ性領域にある表面加工溶液と、アルミニウム材又はアルミニウム合金材とを接触させることにより当該遷移金属イオンと前記アルミニウム材又はアルミニウム合金材の構成成分との置換反応を起こさせて前記アルミニウム材又はアルミニウム合金材表面に遷移金属被膜を形成する工程。
b.アルミニウム又はアルミニウム合金の構成成分を侵蝕しにくく、遷移金属である銅、鉄、ニッケル成分を優先的に溶解する選択エッチング液である過硫酸塩系溶液で析出した遷移金属被膜を溶解する工程。 - 前記工程aで用いる表面加工溶液のキレート剤は、グリシン、EDTA又はクエン酸から選択された1種又は2種以上であることを特徴とする請求項2に記載のアルミニウム材又はアルミニウム合金材の粗化面の形成方法。
- 前記工程aで用いる表面加工溶液を液温30℃〜80℃として、この溶液と前記アルミニウム材又はアルミニウム合金材の表面とを30秒間〜20分間接触させることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載のアルミニウム材又はアルミニウム合金材の粗化面の形成方法。
- 前記工程bにおいて前記遷移金属被膜の溶解に用いる前記過硫酸塩系溶液は、過硫酸ナトリウム水溶液であることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の粗化面の形成方法。
- 前記過硫酸ナトリウム水溶液は、該過硫酸ナトリウム濃度0.2mol/lの水溶液である請求項5に記載の粗化面の形成方法。
- 請求項1〜請求項6いずれか一項に係るアルミニウム材又はアルミニウム合金材の粗化処理方法により得られる粗化面を備えたアルミニウム材又はアルミニウム合金材であって、
当該粗化面は遷移金属である銅を必須成分とし、鉄及びニッケルを任意成分として含むことを特徴とするアルミニウム材又はアルミニウム合金材。 - 前記遷移金属被膜の厚みが100Å〜20000Åであることを特徴とする請求項7に記載のアルミニウム材又はアルミニウム合金材。
- 請求項1〜請求項6のいずれか一項に係るアルミニウム材又はアルミニウム合金材の粗化処理方法により得られる粗化面を備えたアルミニウム材又はアルミニウム合金材であって、
前記アルミニウム材又はアルミニウム合金材表面の粗化面に含まれる遷移金属である銅、鉄、ニッケル成分を溶解除去したことを特徴とする粗化面を備えるアルミニウム材又はアルミニウム合金材。 - 前記粗化面は、直径0.2μm〜5.0μm、深さが0.2μm〜5.0μmの複数のマイクロポアを備えるものであることを特徴とする請求項7〜請求項9のいずれか一項に記載の粗化面を備えたアルミニウム材又はアルミニウム合金材。
- 前記マイクロポアは、前記アルミニウム材又はアルミニウム合金材の表面から蛇行経路を持って深さ方向に分布していることを特徴とする請求項10に記載の粗化面を備えたアルミニウム材又はアルミニウム合金材。
- 請求項7〜請求項11のいずれか一項に記載のアルミニウム材又はアルミニウム合金材の粗化面に、絶縁樹脂基材を張り合わせて得られる金属張積層板。
- 請求項7〜請求項11のいずれか一項に記載のアルミニウム材又はアルミニウム合金材の粗化面を絶縁樹脂を介して機能部品に張り合わせた構造を有する回路基板。
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