JP6350351B2 - Metal substrate surface treatment method - Google Patents

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本発明は、シランカップリング剤による金属基材の表面処理方法に関する。   The present invention relates to a method for surface treatment of a metal substrate with a silane coupling agent.

金属基材と樹脂との接合体は、電気・自動車分野を中心に幅広い産業分野で使用されている。このような金属基材と樹脂との接合体としては、例えば、電子部品に用いられる半導体パッケージのリードフレームや、自動車に用いられるパワーカードがある。   A joined body of a metal substrate and a resin is used in a wide range of industrial fields mainly in the electric and automobile fields. Examples of such a joined body of a metal substrate and a resin include a lead frame of a semiconductor package used for an electronic component and a power card used for an automobile.

樹脂との接合体に用いられる金属基材として、金属めっきを施したものが広く用いられている。そして、金属めっきには、性質が異なる2種類以上の金属を併用する場合があり、例えば、表面に官能基を有さない金等の金属と、表面に水酸基等の官能基を有する、ニッケルやアルミニウムのような金属が併用される。   As a metal base material used for a joined body with a resin, those subjected to metal plating are widely used. In metal plating, two or more kinds of metals having different properties may be used in combination, for example, a metal such as gold that does not have a functional group on the surface and a nickel or metal having a functional group such as a hydroxyl group on the surface. A metal such as aluminum is used in combination.

表面に水酸基等の官能基を有する金属めっきを有する金属基材を樹脂と接合する際には、金属基材をシランカップリング剤で表面処理して樹脂と接合する方法が広く用いられている。この方法では、シランカップリング剤の水酸基が金属基材表面の水酸基等の官能基と結合することで、金属基材表面にシランカップリング剤の有する官能基が付与され、このシランカップリング剤を介して、金属基材と樹脂が接合される。例えば、特許文献1には、金属部品がインサートされた樹脂複合成形品を製造する方法であって、予め金属部品表面をシランカップリング剤で処理した後、フェノール樹脂成形材料を用いて成形することを特徴とする金属インサート樹脂複合成形品の製造方法が記載されている。   When a metal substrate having a metal plating having a functional group such as a hydroxyl group on the surface is bonded to the resin, a method in which the metal substrate is surface-treated with a silane coupling agent and bonded to the resin is widely used. In this method, the hydroxyl group of the silane coupling agent is bonded to a functional group such as a hydroxyl group on the surface of the metal substrate, so that the functional group of the silane coupling agent is imparted to the surface of the metal substrate. The metal base material and the resin are bonded to each other. For example, Patent Document 1 discloses a method of manufacturing a resin composite molded product in which a metal part is inserted, and the metal part surface is previously treated with a silane coupling agent and then molded using a phenol resin molding material. A method for producing a metal insert resin composite molded product characterized by the above is described.

一方、表面に官能基を有さない金等の金属では、金属材料と樹脂との接合に上記のシランカップリング剤による表面処理方法を用いることは難しい。金等の金属は表面に官能基を有さないため、シランカップリング剤のシラノール基と結合することができず、得られる接合体の接合強度が低くなってしまうためである。   On the other hand, in the case of a metal such as gold that does not have a functional group on the surface, it is difficult to use the above-described surface treatment method using a silane coupling agent for joining a metal material and a resin. This is because a metal such as gold does not have a functional group on the surface, and therefore cannot be bonded to the silanol group of the silane coupling agent, and the bonding strength of the obtained bonded body is lowered.

表面に官能基を有さない金等の金属めっきを有する金属基材を樹脂と十分な強度で接合するためには、金属めっき表面にアミノ基等の官能基を導入する必要がある。金めっきの表面に官能基を導入する方法としては、金と結合しやすいメルカプト基を有するアルカンチオール誘導体を用いる方法が知られている(特許文献2)。   In order to join a metal substrate having a metal plating such as gold having no functional group on the surface with a sufficient strength, it is necessary to introduce a functional group such as an amino group on the surface of the metal plating. As a method for introducing a functional group onto the surface of gold plating, a method using an alkanethiol derivative having a mercapto group that easily binds to gold is known (Patent Document 2).

金属基材と樹脂との接合体が用いられる電子部品や自動車部品等の中には、表面に官能基を有さない金等の金属めっき部分と、表面に水酸基等の官能基を有する金属めっき部分の両方を有する金属基材を樹脂と接合するために表面処理する際に、その形状や製造工程上、各金属めっき部分を別々に処理することが困難なものもある。例えば、自動車部品のパワーカードでは、金めっき銅板とニッケルめっき銅板が、エポキシ樹脂等のモールド樹脂に包み込まれた構造をしており、金めっき部分とニッケルめっき部分を別々に処理することは難しい。このため、このような部品では、金めっき部分の処理にアルカンチオール誘導体を用い、表面に水酸基等の官能基を有する金属めっき部分の処理にシランカップリング剤を用いて別々の表面処理工程で表面処理することは困難である。   In electronic parts and automobile parts, etc., in which a joined body of a metal substrate and a resin is used, a metal plating part such as gold having no functional group on the surface and a metal plating having a functional group such as a hydroxyl group on the surface When a surface treatment is performed to join a metal base material having both portions to a resin, it is difficult to treat each metal plating portion separately due to its shape and manufacturing process. For example, a power card for automobile parts has a structure in which a gold-plated copper plate and a nickel-plated copper plate are wrapped in a mold resin such as an epoxy resin, and it is difficult to separately process the gold-plated portion and the nickel-plated portion. For this reason, in such parts, the surface of the gold-plated portion is treated in a separate surface treatment step using an alkanethiol derivative and the surface of a metal-plated portion having a functional group such as a hydroxyl group using a silane coupling agent. It is difficult to process.

特開2009−126126号公報JP 2009-126126 A 特開2001−152363号公報JP 2001-152363 A

上記のように、従来の金属基材の表面処理方法では、金めっき部分と、表面に官能基を有する、金以外の金属めっき部分とを表面に有する金属基材を、同種の表面処理工程で表面処理して、官能基を金属基材表面に付与することは難しかった。それ故、本発明は、金めっき部分と、表面に官能基を有する、金以外の金属めっき部分を表面に有する金属基材に同種の表面処理工程によって官能基を付与することができる表面処理方法を提供することを目的とする。   As described above, in the conventional metal substrate surface treatment method, a metal substrate having a gold-plated portion and a metal-plated portion other than gold having a functional group on the surface is used in the same surface treatment step. It was difficult to impart a functional group to the surface of the metal substrate by surface treatment. Therefore, the present invention provides a surface treatment method capable of imparting a functional group to a metal substrate having a gold plating portion and a metal plating portion other than gold on the surface and having a functional group on the surface by the same kind of surface treatment process. The purpose is to provide.

本発明者らは、上記課題を解決するための手段を種々検討した結果、チオール基を有するシランカップリング剤で金属基材を処理し、次に、特定の官能基を有するシランカップリング剤で金属基材を処理することにより、金めっき部分と、表面に官能基を有する、金以外の金属めっき部分を表面に有する金属基材に同種の表面処理工程によって官能基を付与することができることを見出し、本発明を完成した。   As a result of various studies on means for solving the above problems, the present inventors treated a metal substrate with a silane coupling agent having a thiol group, and then treated with a silane coupling agent having a specific functional group. By treating the metal substrate, the functional group can be imparted to the metal substrate having a gold-plated portion and a metal-plated portion other than gold on the surface by the same surface treatment process. The headline and the present invention were completed.

すなわち、本発明の要旨は以下の通りである。
(1)金と、表面に水酸基を有する、金以外の金属とを表面に有する金属基材をシランカップリング剤で表面処理する方法であって、メルカプト基を有するシランカップリング剤で金属基材を処理する第1工程と、ビニル基、エポキシ基、スチリル基、メタクリル基、アクリル基、アミノ基、ウレイド基、メルカプト基、スルフィド基及びイソシアネート基から選ばれる少なくとも1種の官能基を有するシランカップリング剤を含む水溶液で金属基材を処理する第2工程とを含む表面処理方法。
(2)金以外の金属が、ニッケル、アルミニウム、鉄、銅、亜鉛、スズ、マグネシウム、ステンレス鋼及びそれらの合金から選ばれる少なくとも1種である(1)の表面処理方法。
(3)第2工程で用いるシランカップリング剤の官能基が、エポキシ基、メタクリル基、アクリル基及びアミノ基から選ばれる少なくとも1種である(1)又は(2)の表面処理方法。
(4)第1工程において、シランカップリング剤の水溶液で金属基材を処理する(1)〜(3)のいずれかの表面処理方法。
(5)第1工程において、シランカップリング剤の原液又は非水溶液で金属基材を処理する(1)〜(3)のいずれかの表面処理方法。
That is, the gist of the present invention is as follows.
(1) A method of surface-treating a metal substrate having gold and a metal other than gold having a hydroxyl group on the surface with a silane coupling agent, wherein the metal substrate is made of a silane coupling agent having a mercapto group And a silane cup having at least one functional group selected from vinyl group, epoxy group, styryl group, methacryl group, acrylic group, amino group, ureido group, mercapto group, sulfide group and isocyanate group And a second step of treating the metal substrate with an aqueous solution containing a ring agent.
(2) The surface treatment method according to (1), wherein the metal other than gold is at least one selected from nickel, aluminum, iron, copper, zinc, tin, magnesium, stainless steel, and alloys thereof.
(3) The surface treatment method according to (1) or (2), wherein the functional group of the silane coupling agent used in the second step is at least one selected from an epoxy group, a methacryl group, an acrylic group, and an amino group.
(4) The surface treatment method according to any one of (1) to (3), wherein the metal substrate is treated with an aqueous solution of a silane coupling agent in the first step.
(5) The surface treatment method according to any one of (1) to (3), wherein in the first step, the metal substrate is treated with a stock solution or a non-aqueous solution of a silane coupling agent.

本発明により、金めっき部分と、表面に官能基を有する、金以外の金属めっき部分を表面に有する金属基材に同種の表面処理工程によって官能基を付与することができる表面処理方法を提供することが可能となる。   According to the present invention, there is provided a surface treatment method capable of imparting a functional group to a gold-plated portion and a metal substrate having a functional group on the surface and having a metal plated portion other than gold on the surface by the same surface treatment step. It becomes possible.

図1(A)は、実施例1、2と比較例1−3のAuめっきリードフレーム材とエポキシ樹脂との接合体の接合強度を示す図である。図1(B)は、実施例1、2と比較例1−3のNiめっきリードフレーム材とエポキシ樹脂との接合体の接合強度を示す図である。FIG. 1A is a diagram illustrating the bonding strength of a bonded body of an Au-plated lead frame material and an epoxy resin in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1-3. FIG. 1B is a diagram showing the bonding strength of the joined body of the Ni-plated lead frame material of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1-3 and an epoxy resin.

以下、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.

本発明は、金と、金以外の金属とを表面に有する金属基材をシランカップリング剤で表面処理する方法に関する。本発明の表面処理方法は、メルカプト基を有するシランカップリング剤で金属基材を処理する第1工程と、所定の官能基を有するシランカップリング剤を含む水溶液で金属基材を処理する第2工程とを含む。本発明の表面処理方法では、2段階の同種の表面処理工程により、金と、金以外の金属の両方の表面に官能基を付与することができる。   The present invention relates to a method of surface-treating a metal substrate having gold and a metal other than gold on the surface with a silane coupling agent. The surface treatment method of the present invention includes a first step of treating a metal substrate with a silane coupling agent having a mercapto group, and a second step of treating the metal substrate with an aqueous solution containing a silane coupling agent having a predetermined functional group. Process. In the surface treatment method of the present invention, functional groups can be imparted to the surfaces of both gold and a metal other than gold by the same kind of two-step surface treatment process.

金属基材は、金と、金以外の金属を表面に有する。金属基材は、少なくともその表面に金部分と、金以外の金属部分とを有していればよい。金属基材は、金と、金以外の金属のみから構成されていてもよい。金属基材は、好ましくは、ニッケル、鉄、銅、亜鉛、コバルト、スズ、クロム及びそれらの合金等から選択される金属層の上に、金めっき部分と、金以外の金属めっき部分を有するものである。   The metal substrate has gold and a metal other than gold on the surface. The metal base material should just have a gold part and metal parts other than gold | metal | money on the surface at least. The metal substrate may be composed only of gold and a metal other than gold. The metal substrate preferably has a gold-plated portion and a metal-plated portion other than gold on a metal layer selected from nickel, iron, copper, zinc, cobalt, tin, chromium, and alloys thereof. It is.

金以外の金属は、表面に水酸基を有する。本発明の表面処理方法では、金以外の金属表面の水酸基が、シランカップリング剤の水酸基と結合することで、金属表面に官能基を付与することができる。表面に水酸基を有する、金以外の金属としては、特に限定されずにニッケル、アルミニウム、鉄、銅、亜鉛、スズ、マグネシウム、ステンレス鋼及びそれらの合金等を挙げることができる。   Metals other than gold have hydroxyl groups on the surface. In the surface treatment method of the present invention, a hydroxyl group on a metal surface other than gold is bonded to a hydroxyl group of a silane coupling agent, whereby a functional group can be imparted to the metal surface. Examples of metals other than gold having a hydroxyl group on the surface include nickel, aluminum, iron, copper, zinc, tin, magnesium, stainless steel, and alloys thereof without being particularly limited.

I.第1工程
第1工程では、メルカプト基を有するシランカップリング剤で金属基材を処理する。
第1工程で用いるシランカップリング剤は、例えば、ジアルキルアルコキシシリル基、アルキルジアルコキシシリル基、又はトリアルコキシシリル基等の加水分解してシラノール基を生成する基と、メルカプト基とを有する化合物である。
I. First Step In the first step, the metal substrate is treated with a silane coupling agent having a mercapto group.
The silane coupling agent used in the first step is, for example, a compound having a mercapto group and a group that generates a silanol group by hydrolysis, such as a dialkylalkoxysilyl group, an alkyldialkoxysilyl group, or a trialkoxysilyl group. is there.

第1工程で用いるシランカップリング剤としては、特に限定されずに、例えば、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、3−メルカプトプロピルジエトキシメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリプロポキシシラン、3−メルカプトプロピルジプロポキシメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリブトキシシラン、3−メルカプトプロピルジブトキシメトキシシラン、3−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3−メルカプトプロピルジメチルメトキシシラン、3−メルカプトプロピルメチルジエトキシシラン、3−メルカプトプロピルジメチルエトキシシラン、3−メルカプトプロピルメチルジプロポキシシラン、3−メルカプトプロピルプロポキシジメチルシラン、3−メルカプトプロピルメチルジイソプロポキシシラン、3−メルカプトプロピルイソプロポキシジメチルシラン、3−メルカプトプロピルメチルジブトキシシラン、3−メルカプトプロピルジメチルブトキシシラン、2−メルカプトエチルトリメトキシシラン、2−メルカプトエチルトリエトキシシラン、メルカプトメチルトリメトキシシラン、メルカプトメチルトリエトキシシラン等が挙げられる。3−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシランが好ましく、3−メルカプトプロピルトリメトキシシランがより好ましい。シランカップリング剤は1種類を単独で用いても2種類以上を併用しても構わない。   The silane coupling agent used in the first step is not particularly limited. For example, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltriethoxysilane, 3-mercaptopropyldiethoxymethoxysilane, 3-mercaptopropyltrisilane. Propoxysilane, 3-mercaptopropyl dipropoxymethoxysilane, 3-mercaptopropyltributoxysilane, 3-mercaptopropyldibutoxymethoxysilane, 3-mercaptopropylmethyldimethoxysilane, 3-mercaptopropyldimethylmethoxysilane, 3-mercaptopropylmethyl Diethoxysilane, 3-mercaptopropyldimethylethoxysilane, 3-mercaptopropylmethyldipropoxysilane, 3-mercaptopropylpropoxydimethylsilane 3-mercaptopropylmethyldiisopropoxysilane, 3-mercaptopropylisopropoxydimethylsilane, 3-mercaptopropylmethyldibutoxysilane, 3-mercaptopropyldimethylbutoxysilane, 2-mercaptoethyltrimethoxysilane, 2-mercaptoethyltriethoxy Examples include silane, mercaptomethyltrimethoxysilane, mercaptomethyltriethoxysilane, and the like. 3-mercaptopropylmethyldimethoxysilane and 3-mercaptopropyltrimethoxysilane are preferable, and 3-mercaptopropyltrimethoxysilane is more preferable. A silane coupling agent may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together.

第1工程で用いるシランカップリング剤として、市販されているものを用いてもよく、例えば、信越シリコーン社製のKBM−803(3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン)及びKBM−802(3−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン)等を用いることができる。   As the silane coupling agent used in the first step, commercially available ones may be used, for example, KBM-803 (3-mercaptopropyltrimethoxysilane) and KBM-802 (3-mercaptopropyl) manufactured by Shin-Etsu Silicone. Methyldimethoxysilane) and the like can be used.

第1工程において、シランカップリング剤による金属基材の処理は、特に限定されずに、金属基材をシランカップリング剤と接触させることで行うことができる。金属基材のシランカップリング剤との接触は、例えば、金属基材をシランカップリング剤の溶液又は原液に浸漬させることで行うことができる。金属基材をシランカップリング剤の溶液又は原液に浸漬させる場合、浸漬温度は、通常、0〜50℃であり、浸漬時間は、用いるシランカップリング剤溶液又は原液の濃度に応じて選択することができるが、通常、10秒〜24時間である。また、金属基材のシランカップリング剤との接触は、スプレー又はロール被覆によって行うこともできる。   In the first step, the treatment of the metal substrate with the silane coupling agent is not particularly limited, and can be performed by bringing the metal substrate into contact with the silane coupling agent. The contact of the metal substrate with the silane coupling agent can be performed, for example, by immersing the metal substrate in a solution or stock solution of the silane coupling agent. When the metal substrate is immersed in a solution or stock solution of the silane coupling agent, the immersion temperature is usually 0 to 50 ° C., and the immersion time is selected according to the concentration of the silane coupling agent solution or stock solution used. Usually, it is 10 seconds to 24 hours. The contact of the metal substrate with the silane coupling agent can also be performed by spraying or roll coating.

シランカップリング剤で処理した金属基材は、そのまま第2工程に供してもよいが、乾燥工程や、後処理工程を行った後に第2工程に供してもよい。処理した金属基材を乾燥する場合、例えば、室温(25℃)〜50℃の温度で乾燥させることができるが、エアーを金属基材に吹き付けることによって乾燥させてもよい。後処理としては、例えば、金属基材に、通常、100〜200℃の温度で、通常、30分〜2時間熱処理を施す。   The metal base material treated with the silane coupling agent may be used for the second step as it is, but may be used for the second step after the drying step or the post-treatment step. When drying the treated metal substrate, for example, it can be dried at a temperature of room temperature (25 ° C.) to 50 ° C., but may be dried by blowing air onto the metal substrate. As the post-treatment, for example, the metal base is usually heat-treated at a temperature of 100 to 200 ° C., usually for 30 minutes to 2 hours.

本発明の方法では、第1工程において、シランカップリング剤処理を複数回行ってもよい。   In the method of the present invention, the silane coupling agent treatment may be performed a plurality of times in the first step.

II.第2工程
第2工程では、所定の官能基を有するシランカップリング剤を含む水溶液で金属基材を処理する。
II. Second Step In the second step, the metal substrate is treated with an aqueous solution containing a silane coupling agent having a predetermined functional group.

第2工程で用いるシランカップリング剤が有する官能基は、ビニル基、エポキシ基、スチリル基、メタクリル基、アクリル基、アミノ基、ウレイド基、メルカプト基、スルフィド基及びイソシアネート基から選ばれる少なくとも1種である。   The functional group of the silane coupling agent used in the second step is at least one selected from vinyl group, epoxy group, styryl group, methacryl group, acrylic group, amino group, ureido group, mercapto group, sulfide group and isocyanate group. It is.

第2工程で用いるシランカップリング剤は、例えば、ジアルキルアルコキシシリル基、アルキルジアルコキシシリル基、又はトリアルコキシシリル基等の加水分解してシラノール基を生成する基と、ビニル基、エポキシ基、スチリル基、メタクリル基、アクリル基、アミノ基、ウレイド基、メルカプト基、スルフィド基及びイソシアネート基から選ばれる少なくとも1種の基とを有する化合物である。   The silane coupling agent used in the second step is, for example, a group that hydrolyzes a silanol group such as a dialkylalkoxysilyl group, an alkyldialkoxysilyl group, or a trialkoxysilyl group, a vinyl group, an epoxy group, or a styryl. A compound having at least one group selected from a group, a methacryl group, an acrylic group, an amino group, a ureido group, a mercapto group, a sulfide group and an isocyanate group.

ビニル基を有するシランカップリング剤としては、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン等が挙げられる。   Examples of the silane coupling agent having a vinyl group include vinyltrimethoxysilane and vinyltriethoxysilane.

エポキシ基を有するシランカップリング剤としては、例えば、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。   Examples of the silane coupling agent having an epoxy group include 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3- Examples thereof include glycidoxypropylmethyldiethoxysilane and 3-glycidoxypropyltriethoxysilane.

スチリル基を有するシランカップリング剤としては、例えば、p−スチリルトリメトキシシラン等が挙げられる。   Examples of the silane coupling agent having a styryl group include p-styryltrimethoxysilane.

メタクリル基を有するシランカップリング剤としては、例えば、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。   Examples of the silane coupling agent having a methacryl group include 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, and 3-methacryloxypropyltriethoxysilane. Is mentioned.

アクリル基を有するシランカップリング剤としては、例えば、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。   Examples of the silane coupling agent having an acrylic group include 3-acryloxypropyltrimethoxysilane.

アミノ基を有するシランカップリング剤としては、例えば、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−トリエトキシシリル−N−(1,3−ジメチル−ブチリデン)プロピルアミン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(ビニルベンジル)−2−アミノエチル−3−アミノプロピルトリメトキシシランの塩酸塩等が挙げられる。   Examples of the silane coupling agent having an amino group include N-2- (aminoethyl) -3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N-2- (aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, and 3-amino. Propyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-triethoxysilyl-N- (1,3-dimethyl-butylidene) propylamine, N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, N- (vinylbenzyl) ) -2-aminoethyl-3-aminopropyltrimethoxysilane hydrochloride and the like.

ウレイド基を有するシランカップリング剤としては、例えば、3−ウレイドプロピルトリアルコキシシラン等が挙げられる。   Examples of the silane coupling agent having a ureido group include 3-ureidopropyltrialkoxysilane.

メルカプト基を有するシランカップリング剤としては、例えば、第1工程で用いたものが挙げられる。   Examples of the silane coupling agent having a mercapto group include those used in the first step.

スルフィド基を有するシランカップリング剤としては、例えば、ビス(トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド等が挙げられる。   Examples of the silane coupling agent having a sulfide group include bis (triethoxysilylpropyl) tetrasulfide.

イソシアネート基を有するシランカップリング剤としては、例えば、3−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。   Examples of the silane coupling agent having an isocyanate group include 3-isocyanatopropyltriethoxysilane.

シランカップリング剤としては、市販されているものを用いてもよく、例えば、上記のシランカップリング剤は、信越シリコーン社から市販されている。   A commercially available silane coupling agent may be used. For example, the above silane coupling agent is commercially available from Shin-Etsu Silicone.

第2工程で用いるシランカップリング剤の官能基としては、樹脂との接着性の観点から、ビニル基、エポキシ基、スチリル基、メタクリル基、アクリル基、アミノ基及びイソシアネート基が好ましく、汎用性の観点から、エポキシ基、メタクリル基、アクリル基及びアミノ基がより好ましい。   As a functional group of the silane coupling agent used in the second step, a vinyl group, an epoxy group, a styryl group, a methacryl group, an acrylic group, an amino group, and an isocyanate group are preferable from the viewpoint of adhesiveness with a resin. From the viewpoint, an epoxy group, a methacryl group, an acrylic group, and an amino group are more preferable.

例として、アミノ基を有するシランカップリング剤としては、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシランが好ましく、これは、信越シリコーン社からKBM−603として市販されている。   As an example, as the silane coupling agent having an amino group, N-2- (aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane is preferable, which is commercially available as KBM-603 from Shin-Etsu Silicone.

第2工程において、シランカップリング剤は水溶液として用いる。水溶液中では、シランカップリング剤は、加水分解により生成した水酸基(シラノール基中の水酸基)を有している。シランカップリング剤水溶液の溶媒としては、水が好ましいが、シランカップリング剤の溶解性を上げるために、有機溶媒を水と併用してもよい。有機溶媒としては、特に限定されずに、例えば、メタノール、エタノール、ブタノール、ヘキサノール等のアルコール類、アセトン、ブタノン等のケトン類等が挙げられる。有機溶媒を水と併用する場合、溶媒中の有機溶媒の割合は、シランカップリング剤が加水分解する限りにおいて、例えば、1〜70重量%であり、好ましくは、5〜30重量%である。   In the second step, the silane coupling agent is used as an aqueous solution. In the aqueous solution, the silane coupling agent has a hydroxyl group (hydroxyl group in the silanol group) generated by hydrolysis. The solvent for the aqueous silane coupling agent solution is preferably water, but an organic solvent may be used in combination with water in order to increase the solubility of the silane coupling agent. The organic solvent is not particularly limited, and examples thereof include alcohols such as methanol, ethanol, butanol, and hexanol, and ketones such as acetone and butanone. When the organic solvent is used in combination with water, the proportion of the organic solvent in the solvent is, for example, 1 to 70% by weight and preferably 5 to 30% by weight as long as the silane coupling agent is hydrolyzed.

第2工程のシランカップリング剤水溶液の濃度は、通常、0.01重量%〜30重量%であり、好ましくは、0.1重量%〜20重量%である。第2工程のシランカップリング剤水溶液の濃度は、第1工程でシランカップリング剤水溶液を用いる場合には、第1工程のシランカップリング剤水溶液の濃度よりも高いことが好ましい。第2工程のシランカップリング剤水溶液の濃度を第1工程のものよりも高くすることで、第1工程において、金以外の金属表面に結合した第1工程のシランカップリング剤を効率的に第2工程のシランカップリング剤で置換することができる。   The density | concentration of the silane coupling agent aqueous solution of a 2nd process is 0.01 to 30 weight% normally, Preferably, it is 0.1 to 20 weight%. The concentration of the aqueous silane coupling agent solution in the second step is preferably higher than the concentration of the aqueous silane coupling agent solution in the first step when the aqueous silane coupling agent solution is used in the first step. By making the concentration of the aqueous solution of the silane coupling agent in the second step higher than that in the first step, in the first step, the silane coupling agent in the first step bonded to the metal surface other than gold can be efficiently added. It can be replaced with a two-step silane coupling agent.

第2工程において、シランカップリング剤による金属基材の処理は、特に限定されずに、金属基材をシランカップリング剤水溶液と接触させることで行うことができる。金属基材のシランカップリング剤水溶液との接触は、例えば、金属基材をシランカップリング剤水溶液に浸漬させることで行うことができる。金属基材をシランカップリング剤水溶液に浸漬させる場合、浸漬温度は、通常、0〜50℃であり、浸漬時間は、用いるシランカップリング剤溶液又は原液の濃度に応じて選択することができ、通常、10秒〜24時間である。また、金属基材のシランカップリング剤水溶液との接触は、スプレー又はロール被覆によって行うこともできる。   In the second step, the treatment of the metal substrate with the silane coupling agent is not particularly limited, and can be performed by bringing the metal substrate into contact with the silane coupling agent aqueous solution. The contact of the metal substrate with the silane coupling agent aqueous solution can be performed, for example, by immersing the metal substrate in the silane coupling agent aqueous solution. When the metal substrate is immersed in the silane coupling agent aqueous solution, the immersion temperature is usually 0 to 50 ° C., and the immersion time can be selected according to the concentration of the silane coupling agent solution or stock solution used, Usually, it is 10 seconds to 24 hours. The contact of the metal substrate with the aqueous silane coupling agent solution can also be performed by spraying or roll coating.

本発明では、第2工程の後に、乾燥工程や、後処理工程を行ってもよい。処理した金属基材を乾燥する場合、例えば、室温(25℃)〜50℃の温度で乾燥させることができるが、エアーを金属基材に吹き付けることによって乾燥させてもよい。後処理としては、例えば、金属基材に、通常、100〜200℃の温度で、通常、30分〜2時間熱処理を施す。   In this invention, you may perform a drying process and a post-processing process after a 2nd process. When drying the treated metal substrate, for example, it can be dried at a temperature of room temperature (25 ° C.) to 50 ° C., but may be dried by blowing air onto the metal substrate. As the post-treatment, for example, the metal base is usually heat-treated at a temperature of 100 to 200 ° C., usually for 30 minutes to 2 hours.

本発明の表面処理方法では、第1工程において、金属基材は、好ましくは、シランカップリング剤の水溶液で処理されるか、又は、シランカップリング剤の原液若しくは非水溶液で処理される。金属基材の処理に用いる第1工程のシランカップリング剤の形態は、用いる金属基材及びシランカップリング剤の種類に応じて選択することができる。第1工程において、シランカップリング剤の原液又は非水溶液を用いると、金めっき表面に第1工程のシランカップリング剤が選択的に結合することができ、第1工程で用いるシランカップリング剤の量を少なくすることができ、また、第2工程の反応時間を短縮することもできるため、製造効率の観点から好ましい。本発明の表面処理方法の第1工程において、シランカップリング剤の水溶液を用いる場合と、シランカップリング剤の原液又は非水溶液を用いる場合の反応を以下で詳細に説明する。   In the surface treatment method of the present invention, in the first step, the metal substrate is preferably treated with an aqueous solution of a silane coupling agent, or treated with a stock solution or a non-aqueous solution of a silane coupling agent. The form of the silane coupling agent of the 1st process used for a process of a metal base material can be selected according to the kind of metal base material and silane coupling agent to be used. In the first step, when a stock solution or non-aqueous solution of a silane coupling agent is used, the silane coupling agent in the first step can be selectively bonded to the gold plating surface, and the silane coupling agent used in the first step Since the amount can be reduced and the reaction time of the second step can be shortened, it is preferable from the viewpoint of production efficiency. In the first step of the surface treatment method of the present invention, the reaction in the case of using an aqueous solution of a silane coupling agent and the case of using a stock solution or non-aqueous solution of a silane coupling agent will be described in detail below.

(1)第1工程にシランカップリング剤の水溶液を用いる場合
本発明の表面処理方法の第1工程において、金属基材をシランカップリング剤の水溶液で処理する場合、シランカップリング剤水溶液の溶媒としては、水が好ましいが、シランカップリング剤の溶解性を上げるために、有機溶媒を水と併用してもよい。有機溶媒としては、特に限定されずに、例えば、メタノール、エタノール、ブタノール、ヘキサノール等のアルコール類、アセトン、ブタノン等のケトン類等が挙げられる。有機溶媒を水と併用する場合、溶媒中の有機溶媒の割合は、例えば、1〜70重量%であり、好ましくは、5〜30重量%である。また、シランカップリング剤水溶液は、pH調整剤として、硫酸、塩酸、硝酸、酢酸、水酸化カリウム等の水酸化物、アンモニア等を含んでいてもよい。シランカップリング剤水溶液の濃度は、例えば0.01〜20重量%、好ましくは0.1〜10重量%、より好ましくは0.5〜5重量%である。水溶液中では、シランカップリング剤は、加水分解により生成した水酸基を有している。
(1) When using an aqueous solution of a silane coupling agent in the first step In the first step of the surface treatment method of the present invention, when treating a metal substrate with an aqueous solution of a silane coupling agent, a solvent for the aqueous solution of the silane coupling agent As water, water is preferable, but an organic solvent may be used in combination with water in order to increase the solubility of the silane coupling agent. The organic solvent is not particularly limited, and examples thereof include alcohols such as methanol, ethanol, butanol, and hexanol, and ketones such as acetone and butanone. When using an organic solvent with water, the ratio of the organic solvent in a solvent is 1 to 70 weight%, for example, Preferably, it is 5 to 30 weight%. The aqueous silane coupling agent solution may contain a hydroxide such as sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, acetic acid and potassium hydroxide, ammonia, etc. as a pH adjuster. The concentration of the silane coupling agent aqueous solution is, for example, 0.01 to 20% by weight, preferably 0.1 to 10% by weight, and more preferably 0.5 to 5% by weight. In an aqueous solution, the silane coupling agent has a hydroxyl group generated by hydrolysis.

第1工程にシランカップリング剤水溶液を用いると、第1工程において、金の表面では、シランカップリング剤のメルカプト基が金と配位結合し、金以外の金属表面では、金属表面の水酸基とシランカップリング剤の水酸基又はメルカプト基が水素結合すると考えられる。次の第2工程では、第1工程で、金と配位結合したシランカップリング剤の水酸基と、第2工程のシランカップリング剤の水酸基が水素結合することで、第2工程のシランカップリング剤の置換基が金の表面に付与されると考えられる。一方、金以外の金属表面では、第1工程で、金属表面に水素結合した第1工程のシランカップリング剤が、第2工程のシランカップリング剤で置換されて、第2工程のシランカップリング剤の官能基が金属表面に付与されると考えられる。   When an aqueous silane coupling agent solution is used in the first step, in the first step, the mercapto group of the silane coupling agent is coordinated with gold on the gold surface, and on the metal surface other than gold, the hydroxyl group on the metal surface It is considered that the hydroxyl group or mercapto group of the silane coupling agent is hydrogen bonded. In the next second step, the hydroxyl group of the silane coupling agent coordinated with gold in the first step and the hydroxyl group of the silane coupling agent in the second step are hydrogen bonded, so that the silane coupling in the second step is performed. It is considered that the substituent of the agent is imparted to the gold surface. On the other hand, on the metal surface other than gold, in the first step, the silane coupling agent in the first step hydrogen bonded to the metal surface is replaced with the silane coupling agent in the second step, so that the silane coupling in the second step. It is considered that the functional group of the agent is imparted to the metal surface.

(2)第1工程にシランカップリング剤の原液又は非水溶液を用いる場合
第1工程において、金属基材は、シランカップリング剤の原液又は非水溶液で処理することもできるが、製造コストの観点から、シランカップリング剤の非水溶液で処理することが好ましい。シランカップリング剤の非水溶液の溶媒としては、特に限定されずに、例えば、メタノール、エタノール、ブタノール、ヘキサノール等のアルコール類、アセトン、ブタノン等のケトン類等の有機溶媒が挙げられる。シランカップリング剤水溶液の濃度は、例えば0.01〜20重量%、好ましくは0.1〜10重量%、より好ましくは0.5〜5重量%である。シランカップリング剤原液又は非水溶液では、シランカップリング剤は加水分解せず、水酸基を有していない。
(2) When using a stock solution or non-aqueous solution of a silane coupling agent in the first step In the first step, the metal substrate can be treated with a stock solution or non-aqueous solution of a silane coupling agent. Therefore, it is preferable to treat with a non-aqueous solution of a silane coupling agent. The solvent of the non-aqueous solution of the silane coupling agent is not particularly limited, and examples thereof include organic solvents such as alcohols such as methanol, ethanol, butanol and hexanol, and ketones such as acetone and butanone. The concentration of the silane coupling agent aqueous solution is, for example, 0.01 to 20% by weight, preferably 0.1 to 10% by weight, and more preferably 0.5 to 5% by weight. In the silane coupling agent stock solution or non-aqueous solution, the silane coupling agent is not hydrolyzed and does not have a hydroxyl group.

第1工程にシランカップリング剤の原液又は非水溶液を用いると、第1工程において、金の表面では、シランカップリング剤のメルカプト基が金と配位結合し、金以外の金属表面では、金属とシランカップリング剤は結合しないと考えられる。次の第2工程では、第1工程で、金と配位結合したシランカップリング剤の水酸基と、第2工程のシランカップリング剤の水酸基が水素結合することで、第2工程のシランカップリング剤の置換基が金の表面に付与されると考えられる。一方、金以外の金属表面では、金属表面の水酸基と、第2工程のシランカップリング剤の水酸基が水素結合することで、第2工程のシランカップリング剤の置換基が金の表面に付与されると考えられる。   When the stock solution or non-aqueous solution of the silane coupling agent is used in the first step, in the first step, the mercapto group of the silane coupling agent is coordinated with gold on the gold surface, and the metal surface other than gold is metal on the metal surface. It is considered that the silane coupling agent does not bind. In the next second step, the hydroxyl group of the silane coupling agent coordinated with gold in the first step and the hydroxyl group of the silane coupling agent in the second step are hydrogen bonded, so that the silane coupling in the second step is performed. It is considered that the substituent of the agent is imparted to the gold surface. On the other hand, on a metal surface other than gold, a hydroxyl group on the metal surface and a hydroxyl group on the silane coupling agent in the second step are hydrogen-bonded, so that a substituent of the silane coupling agent on the second step is imparted to the gold surface. It is thought.

本発明は、上記の表面処理方法で処理された金属基材も含む。本発明の表面処理方法で処理された金属基材は、第2工程のシランカップリング剤の官能基が表面に付与されている。   The present invention also includes a metal substrate treated by the surface treatment method described above. In the metal substrate treated by the surface treatment method of the present invention, the functional group of the silane coupling agent in the second step is imparted to the surface.

本発明は、上記の表面処理方法によって表面処理された金属基材と、樹脂とを接合した接合体も含む。   The present invention also includes a joined body obtained by joining a metal base material surface-treated by the above surface treatment method and a resin.

接合体に用いる樹脂としては、特に限定されずに、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂のいずれも用いることができる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ナイロン樹脂、ウレタン樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂、ポリブチレンテレフタレート(PBT)樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS)樹脂等が挙げられる。熱硬化性樹脂としては、例えば、メラミン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、ジアリルフタレート樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フラン樹脂等が挙げられる。   The resin used for the joined body is not particularly limited, and any of a thermoplastic resin and a thermosetting resin can be used. Examples of the thermoplastic resin include polyethylene resin, polypropylene resin, polystyrene resin, acrylic resin, polyvinyl chloride resin, polycarbonate resin, nylon resin, urethane resin, polyethylene terephthalate (PET) resin, polybutylene terephthalate (PBT) resin, and acrylonitrile. -Butadiene-styrene copolymer (ABS) resin etc. are mentioned. Examples of the thermosetting resin include melamine resin, phenol resin, epoxy resin, urethane resin, polyimide resin, diallyl phthalate resin, unsaturated polyester resin, furan resin and the like.

接合体に用いる樹脂は、第2工程で用いたシランカップリング剤の官能基に応じて選択することができ、例えば、第2工程で用いたシランカップリング剤の官能基がメタクリル基の場合には、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ABS樹脂及び不飽和ポリエステル樹脂が好ましく、第2工程で用いたシランカップリング剤の官能基がアクリル基の場合には、ABS樹脂及び不飽和ポリエステル樹脂が好ましく、第2工程で用いたシランカップリング剤の官能基がアミノ基の場合には、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ナイロン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂及びフラン樹脂が好ましい。第2工程で用いたシランカップリング剤の官能基と、樹脂との組み合わせとしては、アミノ基とエポキシ樹脂の組み合わせが、得られる接合体の接合強度の観点から、最も好ましい。   The resin used for the joined body can be selected according to the functional group of the silane coupling agent used in the second step. For example, when the functional group of the silane coupling agent used in the second step is a methacryl group. Is preferably a polyethylene resin, a polypropylene resin, a polystyrene resin, an ABS resin and an unsaturated polyester resin. When the functional group of the silane coupling agent used in the second step is an acrylic group, the ABS resin and the unsaturated polyester resin are Preferably, when the functional group of the silane coupling agent used in the second step is an amino group, polystyrene resin, acrylic resin, polyvinyl chloride resin, nylon resin, epoxy resin, urethane resin, and furan resin are preferable. As a combination of the functional group of the silane coupling agent used in the second step and the resin, a combination of an amino group and an epoxy resin is most preferable from the viewpoint of the bonding strength of the obtained bonded body.

以下、実施例を用いて本発明をさらに具体的に説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれら実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the technical scope of the present invention is not limited to these examples.

(実施例1)
金属基材として、金(Au)めっきを施した銅製リードフレーム材(以下、「Auめっきリードフレーム材」と称する)及びニッケル(Ni)めっきを施した銅製リードフレーム材(以下、「Niめっきリードフレーム材」と称する)を用いた。また、第1工程のシランカップリング剤として、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン(信越シリコーン社製:KBM−803)の水溶液(酢酸水)を用い、第2工程のシランカップリング剤として、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン(信越シリコーン社製:KBM−603)の水溶液を用いた。
Example 1
As a metal base material, a copper lead frame material (hereinafter referred to as “Au plated lead frame material”) subjected to gold (Au) plating and a copper lead frame material (hereinafter referred to as “Ni plated lead”) subjected to nickel (Ni) plating. Called “frame material”). In addition, an aqueous solution (acetic acid water) of 3-mercaptopropyltrimethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Silicone: KBM-803) is used as the silane coupling agent in the first step, and N- An aqueous solution of 2- (aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd .: KBM-603) was used.

Auめっきリードフレーム材を、3−メルカプトプロピルトリメトキシシランの水溶液(酢酸水)に、室温(25℃)で1時間浸漬させた後、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシランの水溶液に、室温で1時間浸漬させた。処理したAuめっきリードフレーム材に、エポキシ樹脂を175℃、7MPaの条件にて、トランスファー成形して接合して、Auめっきリードフレーム材とエポキシ樹脂との接合体を得た。   After immersing the Au-plated lead frame material in an aqueous solution of 3-mercaptopropyltrimethoxysilane (acetic acid water) at room temperature (25 ° C.) for 1 hour, N-2- (aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxy It was immersed in an aqueous solution of silane for 1 hour at room temperature. An epoxy resin was transfer-molded and joined to the treated Au-plated lead frame material under the conditions of 175 ° C. and 7 MPa to obtain a joined body of the Au-plated lead frame material and the epoxy resin.

同様に、Niめっきリードフレーム材を、3−メルカプトプロピルトリメトキシシランの水溶液(酢酸水)に、室温で1時間浸漬させた後、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシランの水溶液に、室温で1時間浸漬させた。処理したNiめっきリードフレーム材に、エポキシ樹脂を175℃、7MPaの条件にて、トランスファー成形して接合して、Niめっきリードフレーム材とエポキシ樹脂との接合体を得た。   Similarly, a Ni-plated lead frame material was immersed in an aqueous solution of 3-mercaptopropyltrimethoxysilane (acetic acid water) at room temperature for 1 hour, and then N-2- (aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane. In the aqueous solution at room temperature for 1 hour. An epoxy resin was transfer-molded and joined to the treated Ni-plated lead frame material under the conditions of 175 ° C. and 7 MPa to obtain a joined body of the Ni-plated lead frame material and the epoxy resin.

(実施例2)
第1工程のシランカップリング剤として、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン(信越シリコーン社製:KBM−803)の水溶液(酢酸水)に代えて、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン(信越シリコーン社製:KBM−803)のエタノール溶液を用いた以外は、実施例1と同様にして、Auめっきリードフレーム材と、Niめっきリードフレーム材をそれぞれ処理して、Auめっきリードフレーム材とエポキシ樹脂との接合体と、Niめっきリードフレーム材とエポキシ樹脂との接合体を得た。
(Example 2)
As a silane coupling agent in the first step, instead of an aqueous solution (acetic acid water) of 3-mercaptopropyltrimethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Silicone: KBM-803), 3-mercaptopropyltrimethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Silicone): Except for using an ethanol solution of KBM-803), the Au plated lead frame material and the Ni plated lead frame material were respectively treated in the same manner as in Example 1 to join the Au plated lead frame material and the epoxy resin. And a joined body of the Ni-plated lead frame material and the epoxy resin were obtained.

(比較例1)
Auめっきリードフレーム材をN−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン(信越シリコーン社製:KBM−603)の水溶液に、室温で1時間浸漬させた。処理したAuめっきリードフレーム材を、実施例1と同様にしてエポキシ樹脂と接合して、Auめっきリードフレーム材とエポキシ樹脂との接合体を得た。
(Comparative Example 1)
The Au plating lead frame material was immersed in an aqueous solution of N-2- (aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd .: KBM-603) for 1 hour at room temperature. The treated Au-plated lead frame material was bonded to an epoxy resin in the same manner as in Example 1 to obtain a bonded body of the Au-plated lead frame material and the epoxy resin.

同様に、Niめっきリードフレーム材をN−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン(信越シリコーン社製:KBM−603)の水溶液に、室温で1時間浸漬させた。処理したNiめっきリードフレーム材を、実施例1と同様にしてエポキシ樹脂と接合して、Niめっきリードフレーム材とエポキシ樹脂との接合体を得た。   Similarly, the Ni-plated lead frame material was immersed in an aqueous solution of N-2- (aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd .: KBM-603) for 1 hour at room temperature. The treated Ni-plated lead frame material was bonded to an epoxy resin in the same manner as in Example 1 to obtain a bonded body of the Ni-plated lead frame material and the epoxy resin.

(比較例2)
Auめっきリードフレーム材を3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン(信越シリコーン社製:KBM−803)の水溶液(酢酸水)に、室温で1時間浸漬させた。処理したAuめっきリードフレーム材を、実施例1と同様にしてエポキシ樹脂と接合して、Auめっきリードフレーム材とエポキシ樹脂との接合体を得た。
(Comparative Example 2)
The Au-plated lead frame material was immersed in an aqueous solution (acetic acid water) of 3-mercaptopropyltrimethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd .: KBM-803) for 1 hour at room temperature. The treated Au-plated lead frame material was bonded to an epoxy resin in the same manner as in Example 1 to obtain a bonded body of the Au-plated lead frame material and the epoxy resin.

同様に、Niめっきリードフレーム材を3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン(信越シリコーン社製:KBM−803)の水溶液(酢酸水)に、室温で1時間浸漬させた。処理したNiめっきリードフレーム材を、実施例1と同様にしてエポキシ樹脂と接合して、Niめっきリードフレーム材とエポキシ樹脂との接合体を得た。   Similarly, the Ni-plated lead frame material was immersed in an aqueous solution (acetic acid water) of 3-mercaptopropyltrimethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd .: KBM-803) for 1 hour at room temperature. The treated Ni-plated lead frame material was bonded to an epoxy resin in the same manner as in Example 1 to obtain a bonded body of the Ni-plated lead frame material and the epoxy resin.

(比較例3)
Auめっきリードフレーム材を3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン(信越シリコーン社製:KBM−803)のエタノール溶液に、室温で1時間浸漬させた。処理したAuめっきリードフレーム材を、実施例1と同様にしてエポキシ樹脂と接合して、Auめっきリードフレーム材とエポキシ樹脂との接合体を得た。
(Comparative Example 3)
The Au plating lead frame material was immersed in an ethanol solution of 3-mercaptopropyltrimethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd .: KBM-803) for 1 hour at room temperature. The treated Au-plated lead frame material was bonded to an epoxy resin in the same manner as in Example 1 to obtain a bonded body of the Au-plated lead frame material and the epoxy resin.

同様に、Niめっきリードフレーム材を3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン(信越シリコーン社製:KBM−803)のエタノール溶液に、室温で1時間浸漬させた。処理したNiめっきリードフレーム材を、実施例1と同様にしてエポキシ樹脂と接合して、Niめっきリードフレーム材とエポキシ樹脂との接合体を得た。   Similarly, the Ni-plated lead frame material was immersed in an ethanol solution of 3-mercaptopropyltrimethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd .: KBM-803) for 1 hour at room temperature. The treated Ni-plated lead frame material was bonded to an epoxy resin in the same manner as in Example 1 to obtain a bonded body of the Ni-plated lead frame material and the epoxy resin.

実施例1、2及び比較例1−3で得られた、Auめっきリードフレーム材とエポキシ樹脂との接合体及びNiめっきリードフレーム材とエポキシ樹脂との接合体について、接合強度の指標となるせん断強度を圧縮試験機にて測定した。接合体のせん断強度は3回測定し、3回の測定値の平均を求め、接合体の接合強度を3段階で判定した。   For the joined body of the Au plated lead frame material and the epoxy resin and the joined body of the Ni plated lead frame material and the epoxy resin obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1-3, shear serving as a bond strength index The strength was measured with a compression tester. The shear strength of the joined body was measured three times, the average of the three measurements was obtained, and the joint strength of the joined body was determined in three stages.

結果を表1、図1に示す。図1(A)は、Auめっきリードフレーム材とエポキシ樹脂との接合体の接合強度を示す。図1(B)は、Niめっきリードフレーム材とエポキシ樹脂との接合体の接合強度を示す。表1には、3回測定した、接合体の接合強度の各測定値(n=1、n=2、n=3)及び平均値を示し、接合強度を3段階(○、△、×)で示した。   The results are shown in Table 1 and FIG. FIG. 1A shows the bonding strength of a bonded body of an Au plated lead frame material and an epoxy resin. FIG. 1B shows the bonding strength of a bonded body of a Ni-plated lead frame material and an epoxy resin. Table 1 shows each measured value (n = 1, n = 2, n = 3) and average value of the bonding strength of the bonded body measured three times, and the bonding strength in three stages (◯, Δ, ×). It showed in.

Figure 0006350351
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表1、図1(A)及び図1(B)より、比較例1では、Niめっきリードフレーム材を用いた場合には接合体の接合強度は高かったが、金属基材としてAuめっきリードフレーム材を用いた場合には、接合体の接合強度は低かった。比較例2及び3では、Niめっきリードフレーム材及びAuめっきリードフレーム材を用いたいずれの場合においても、接合体の接合強度は非常に低かった。比較例1−3に対し、実施例1及び2では、Niめっきリードフレーム材及びAuめっきリードフレーム材を用いたいずれの場合においても、接合体の接合強度は20MPaを超えており、非常に高かった。ここで、めっき表面のアミノ基の量と、接合体の接合強度にはある程度正の相関があると考えられるため、実施例1及び2では、比較例1−3と比較して、金属基材のめっき表面に、より多くのアミノ基が付与されたことが示された。   From Table 1, FIG. 1 (A) and FIG. 1 (B), in Comparative Example 1, when the Ni-plated lead frame material was used, the joint strength of the joined body was high, but the Au-plated lead frame as the metal substrate When the material was used, the joint strength of the joined body was low. In Comparative Examples 2 and 3, the bonding strength of the joined body was very low in any case using the Ni-plated lead frame material and the Au-plated lead frame material. Compared with Comparative Example 1-3, in Examples 1 and 2, in any case where the Ni-plated lead frame material and the Au-plated lead frame material were used, the joint strength of the joined body exceeded 20 MPa, which was very high. It was. Here, since it is considered that there is a certain positive correlation between the amount of amino groups on the plating surface and the bonding strength of the bonded body, in Examples 1 and 2, compared to Comparative Example 1-3, the metal substrate It was shown that more amino groups were imparted to the plating surface.

本発明の表面処理方法は、電子部品や自動車部品に用いる、金属基材と樹脂との接合体の金属基材の表面処理に用いることができる。   The surface treatment method of this invention can be used for the surface treatment of the metal base material of the joined body of a metal base material and resin used for an electronic component or a motor vehicle part.

Claims (5)

めっき部分と、表面に水酸基を有する、金以外の金属めっき部分とを表面に有する金属基材をシランカップリング剤で表面処理する方法であって、
メルカプト基を有するシランカップリング剤で金属基材を処理する第1工程と、
ビニル基、エポキシ基、スチリル基、メタクリル基、アクリル基、アミノ基、ウレイド基、メルカプト基、スルフィド基及びイソシアネート基から選ばれる少なくとも1種の官能基を有するシランカップリング剤を含む水溶液で金属基材を処理する第2工程とを含む表面処理方法。
And gold-plated portion, having a hydroxyl group on the surface, and a metal plating portions other than gold to a method for surface treating a metal substrate with a silane coupling agent having a surface,
A first step of treating a metal substrate with a silane coupling agent having a mercapto group;
Metal group in an aqueous solution containing a silane coupling agent having at least one functional group selected from vinyl group, epoxy group, styryl group, methacryl group, acrylic group, amino group, ureido group, mercapto group, sulfide group and isocyanate group A surface treatment method comprising: a second step of treating the material.
金以外の金属が、ニッケル、アルミニウム、鉄、銅、亜鉛、スズ、マグネシウム、ステンレス鋼及びそれらの合金から選ばれる少なくとも1種である請求項1に記載の表面処理方法。 The surface treatment method according to claim 1 , wherein the metal other than gold is at least one selected from nickel, aluminum, iron, copper, zinc, tin, magnesium, stainless steel, and alloys thereof. 第2工程で用いるシランカップリング剤の官能基が、エポキシ基、メタクリル基、アクリル基及びアミノ基から選ばれる少なくとも1種である請求項1又は2に記載の表面処理方法。 The surface treatment method according to claim 1 or 2 , wherein the functional group of the silane coupling agent used in the second step is at least one selected from an epoxy group, a methacryl group, an acrylic group, and an amino group. 第1工程において、シランカップリング剤の水溶液で金属基材を処理する請求項1〜3のいずれか1項に記載の表面処理方法。 In the first step, a surface treatment method according to claim 1, for processing a metal substrate with an aqueous solution of a silane coupling agent. 第1工程において、シランカップリング剤の原液又は非水溶液で金属基材を処理する請求項1〜3のいずれか1項に記載の表面処理方法。 The surface treatment method according to any one of claims 1 to 3, wherein in the first step, the metal substrate is treated with a stock solution or a non-aqueous solution of a silane coupling agent.
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