JP6779557B1 - 被膜形成用組成物、表面処理金属部材の製造方法、および金属‐樹脂複合体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の被膜形成用組成物は、金属表面への被膜形成に用いられる。被膜形成用組成物は、シランカップリング剤、金属イオン、およびハロゲン化物イオンを含む、pH2.8〜6.2の溶液である。以下、被膜形成用組成物に含まれる各成分について説明する。
シランカップリング剤は、被膜の主成分となる材料であり、下記一般式(I)で表される化合物である。
ハロゲン化物イオンは、金属表面への被膜形成を促進する成分であり、塩化物イオン、臭化物イオンおよびヨウ化物イオンから選択される1種以上が好ましい。ハロゲン化物イオンの中でも、被膜形成性、被膜の均一性および樹脂との接着性の観点から、塩化物イオンおよび臭化物イオンが好ましく、臭化物イオンが特に好ましい。被膜形成用組成物中には2種以上のハロゲン化物イオンが含まれていてもよい。
金属イオンは、上記のハロゲン化物イオンとともに、金属表面への被膜形成を促進する成分である。金属イオンとしては、銅イオンが挙げられる。銅イオンは、第一銅イオンおよび第二銅イオンのいずれでもよい。銅イオン源としては、塩化銅、臭化銅等のハロゲン化銅;硫酸銅、硝酸銅等の無機酸塩;ギ酸銅、酢酸銅等の有機酸塩;水酸化銅;酸化銅等が挙げられる。前述のように、ハロゲン化銅は、ハロゲン化物イオン源と銅イオン源の両方の作用を有する。
上記の各成分を溶媒に溶解することにより、被膜形成用組成物が調製される。溶媒は、上記各成分を溶解可能であれば特に限定されず、水、エタノールやイソプロピルアルコール等のアルコール類、エステル類、エーテル類、ケトン類、芳香族炭化水素等を用いることができる。水としては、イオン性物質や不純物を除去した水が好ましく、例えばイオン交換水、純水、超純水等が好ましく用いられる。
本発明の被膜形成用組成物には、上記以外の成分が含まれていてもよい。他の成分としては、錯化剤、界面活性剤、安定化剤、窒素原子を含まないシランカップリング剤、pH調整剤等が挙げられる。窒素原子を含まないシランカップリング剤と銅イオンおよびハロゲン化物イオンとを含む溶液で金属表面を処理した場合は、表面にスマットが形成され、シランカップリング剤による被膜が形成され難い。一方、窒素原子を含むシランカップリング剤と窒素原子を含まないシランカップリング剤とを併用した場合は、窒素原子を含むシランカップリング剤のみを用いる場合と同様に、金属表面に短時間で被膜が形成される。
金属部材の表面に上記の被膜形成用組成物を接触させ、必要に応じて溶媒を乾燥除去することにより、図1に示すように、金属部材11の表面に被膜12が形成される。被膜12は、樹脂との接着性向上用被膜であり、金属部材の表面に被膜が設けられることにより、金属部材と樹脂との接着性が向上する。
まず、酸等により、金属部材の表面を洗浄する。次に、上記の被膜形成用組成物に金属表面を浸漬し、2秒〜5分間程度浸漬処理をする。この際の溶液の温度は、10〜50℃程度が好ましく、より好ましくは15〜35℃程度である。浸漬処理では、必要に応じて搖動を行ってもよい。その後、乾燥または洗浄等により、金属表面に付着した溶液を除去することにより、金属部材11の表面に被膜12を有する表面処理金属部材10が得られる。
表面処理金属部材10の被膜12形成面上に、樹脂部材20を接合することにより、図2に示す金属‐樹脂複合体50が得られる。なお、図2では、板状の金属部材11の片面にのみ被膜12を介して樹脂部材(樹脂層)20が積層されているが、金属部材の両面に樹脂部材が接合されてもよい。
電解銅箔(三井金属鉱業社製 3EC-III、厚み35μm)を100mm×100mmに裁断し、常温の6.25重量%硫酸水溶液に20秒間浸漬揺動して除錆処理を行った後、水洗・乾燥したものを試験用銅箔(テストピース)として使用した。
表1および表2に示す成分を所定の配合量(濃度)となるようにイオン交換水に溶解した後、表1および表2に示すpHとなるように、1.0N塩酸または1.0N水酸化ナトリウム水溶液を加えて、溶液を調製した。
シランカップリング剤A:3−アミノプロピルジメトキシメチルシラン
シランカップリング剤B:3−アミノプロピルトリメトキシシラン
シランカップリング剤C:3−(2−アミノエチルアミノ)プロピルジメチルメトキシシラン
シランカップリング剤D:3−アミノプロピルメチルジエトキシシラン
シランカップリング剤E:3−(2−アミノエチルアミノ)プロピルトリメトキシシラン
シランカップリング剤F:トリメトキシ[3−(フェニルアミノ)プロピル]シラン
シランカップリング剤G:3−[2−(2−アミノエチルアミノ)エチルアミノ]プロピルトリメトキシシラン
シランカップリング剤H:[3−(6−アミノヘキシルアミノ)プロピル]トリメトキシシラン
シランカップリング剤I:3−ウレイドプロピルトリメトキシシラン
シランカップリング剤J:3−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン
シランカップリング剤K:3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン
シランカップリング剤L:下記式で表されるベンゾトリアゾール系シランカップリング剤(N−(3−トリメトキシシリルプロピル)ベンゾトリアゾール―1−カルボキサミド)
表1および表2の溶液(25℃)中に、テストピースを60秒間摺動浸漬した後、テストピースを溶液から取り出し、直後に水洗を行い、その後室温で乾燥を行った。テストピースの赤外線吸収スペクトルにおける1110cm−1付近のSi−Oのピーク面積、および外観の目視から、被膜形成性を評価した。
赤外線吸収スペクトルは、FT−IR分析装置(サーモフィッシャーサイエンティフィック製「NICOLET380」を用い、反射吸収法(RAS法)により、検出器:DLaTGS/KBr、アクセサリー:RAS、分解能:8cm−1、積算回数:16回、入射角:75°の条件で測定した。波数を横軸、吸光度を縦軸とするIRスペクトルにおいて、波数1180cm−1の測定点と波数1070cm−1の測定点とを結ぶ直線をベースラインとして、このベースラインとスペクトルの曲線とで囲まれた領域の面積を、Si−Oのピーク面積とした。なお、比較例1〜10では、1110cm−1付近にピークが確認されなかったため、ピーク面積を0とした。
目視により、下記の基準で評価した。
A:銅箔の光沢を保持していたもの
B:銅箔の表面が粗化されて光沢を失っていたもの
C:銅箔の表面にスマットが析出して光沢を失っていたもの
上記の被膜形成処理を行ったテストピースを、大気下で130℃60分間加熱して熱劣化させた後、テストピース上に、ビルドアップフィルム(味の素ファインテック製「ABF」を真空ラミネートし、推奨条件で加熱してフィルムを熱硬化させた。テストピースのフィルム積層面と反対側から、銅箔に、幅10mm×長さ60mmの切り込みを入れ、銅箔の先端をつかみ具で把持して、JIS C6481に準拠して50mm/分の剥離速度で60mmの長さにわたって90°剥離試験を行い、剥離強度を測定した。
Claims (6)
- 銅または銅合金の表面に、樹脂との接着性向上用被膜を形成するための被膜形成用組成物であって、
第一級アミノ基または第二級アミノ基を有するシランカップリング剤、銅イオン、およびハロゲン化物イオンを含む溶液であり、
銅イオン濃度が、0.1〜60mMであり、
溶液中のCuの量に対するSiの量がモル比で30以下であり、
pHが2.8〜6.2である、
被膜形成用組成物。 - 銅または銅合金の表面に、樹脂との接着性向上用被膜を形成するための被膜形成用組成物であって、
末端に−NH 2 基を有するシランカップリング剤、銅イオン、およびハロゲン化物イオンを含む溶液であり、
銅イオン濃度が、0.1〜60mMであり、
溶液中のCuの量に対するSiの量がモル比で30以下であり、
pHが2.8〜6.2である、
被膜形成用組成物。 - 溶液中のCuの量に対するSiの量がモル比で0.3以上である、請求項1または2に記載の被膜形成用組成物。
- ハロゲン化物イオン濃度が0.3mM以上である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の被膜形成用組成物。
- 銅または銅合金の金属部材の表面に、請求項1〜4のいずれか1項に記載の被膜形成用組成物を接触させることにより、金属部材の表面に被膜が形成される、表面処理金属部材の製造方法。
- 請求項5に記載の方法により銅または銅合金の金属部材の表面に被膜を形成後、前記被膜上に樹脂部材を接合する、金属‐樹脂複合体の製造方法。
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