JP7285370B2

JP7285370B2 - Ｐｃｂアルミニウム基板孔内の金属層及び非金属層を同期して金属化する方法

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Publication number: JP7285370B2
Application number: JP2022515939A
Authority: JP
Inventors: 亞鋒張; 國偉夏; 湛昌潘; 濤陳; 斌王; ▲啓▼祥趙; 光輝胡; 輝王; 世坤施; 子雅崔
Original assignee: 勝宏科技（惠州）股▲分▼有限公司; 廣東工業大學
Priority date: 2020-11-17
Filing date: 2020-12-08
Publication date: 2023-06-01
Anticipated expiration: 2040-12-08
Also published as: WO2022104942A1; JP2023505921A; CN112469209B; CN112469209A

Description

本発明は、プリント回路基板の分野に関し、具体的には、ＰＣＢアルミニウム基板孔内の金属層及び非金属層を同期して金属化する方法に関する。

ＰＣＢ回路基板は、プリント回路基板と呼ばれ、電子部品の電気接続のプロバイダである。プリント回路基板は、単層プリント配線板から両面プリント配線板、多層プリント配線板及びフレキシブルプリント配線板へ発展し、且つ高精度、高密度、高信頼性の方向に絶えず発展し、体積を絶えず縮小し、コストを削減し、性能を向上させる。軽量、薄型、小型、高密度、多機能の電子製品の開発に伴い、プリント回路基板の部品組み立て密度及び集積度も高くなり、消費電力も大きくなるため、ＰＣＢ基板の放熱性に対する要件が非常に差し迫り、ＰＣＢ基板の放熱性が良くないと、回路基板上の部品が過熱し、機器全体の性能に悪影響を与える。

ユニークな金属ベースの銅張積層板としてのアルミニウム基板は、熱伝導性、電気絶縁性、耐圧性、耐曲げ加工性、耐機械加工性などに優れたので、アビオニクス、自動車、通信、医療、オーディオなどの業界で広く使用される。しかし、アルミニウムは活性の高い金属元素の１つであり、標準電極電位が低く、空気中で酸化して軟らかい酸化皮膜を形成しやすく、耐食性、硬度、耐摩耗性に劣った。ＰＣＢアルミニウム基板の過程において、金属アルミニウムの活性が高いため、銅を直接堆積させる場合、銅堆積溶液が強アルカリ溶液になり、アルミニウムの基板と反応し、銅を正常に堆積させることができない。この研究では、特許文献１の技術的解決手段により、上記の問題を首尾よく解決し、無電解ニッケルめっきによってアルミニウム合金を金属化し、次に銅の堆積を行うことができる。

しかし、ＰＣＢアルミニウム基板の構造は、エポキシ樹脂－アルミニウム合金－エポキシ樹脂であるため、アルミニウム基板孔内には、エポキシ樹脂層とアルミニウム合金層、即ち非金属層と金属層が同時に存在する。従来のアルミニウム合金の金属化処理は、亜鉛浸漬法を使用し、亜鉛層が無電解ニッケルめっき液中のニッケルイオンと置換することにより、無電解ニッケルめっきを行い、ニッケルめっき層を取得するが、該方法は樹脂上で化学反応を実現できないため、樹脂上で金属化が完了できず、金属層及び非金属層を同期して金属化することを実現できない。特許文献１は、イオン性パラジウム活性化液を使用して基材を活性化し、アルミニウム合金層の金属化の問題を十分に解決することができるが、活性化する時にエポキシ樹脂などの非金属層はイオン性パラジウム活性化液を吸着できないため、無電解ニッケルめっきを実現できず、従って、ＰＣＢアルミニウム基板孔内の金属層及び非金属層を同期して金属化することを実現できず、それは、孔壁の後続のめっき層の結合力に深刻な影響を与える。

ＦＲ－４銅張積層板などの従来のＰＣＢ基板について、その孔の金属化プロセスは、脱脂→孔壁調整→粗大化→プリプレグ→コロイド状パラジウムの活性化→解膠→化学的銅堆積であり、しかし、該プロセスは、ＰＣＢアルミニウム基板孔の金属化に適せず、主な原因は、コロイド状パラジウムの活性化が酸性環境で行われ、ＰＣＢアルミニウム基板を活性化液に入れると、孔内の非金属層（エポキシ樹脂）の表面がパラジウムコロイドを吸着し得るが、金属層（アルミニウム合金）の標準電極電位が低いため、酸中で反応しやすく、それによって得られたパラジウム層が軟らかくなり、後続の金属化プロセスでめっき層の性能に悪影響を与え、次に、コロイダル状パラジウムの活性化を行った後、解膠処理を行う必要があり、解膠が十分ではない場合、触媒活性のあるパラジウム層が露出せず、めっきの欠落現像を引き起こし、解膠液が通常に酸又はアルカリであることにより、アルミニウム層を腐食し、後続の金属めっき層の結合力に悪影響を与え、最後、該プロセスが複雑であり、且つ多数のステップが強酸又は強アルカリ環境で反応するため、アルミニウム合金層の過度のエッチングを引き起こし、アルミニウム層を不均一にし、それによって後続のめっき層の不均一性を引き起こし、大量生産に不利であることである。

要約すると、ＰＣＢアルミニウム基板孔の金属化を実現する方法はまだ開示されず、従来の基板孔の金属化プロセスは多くの欠陥があり、プロセスが複雑であり、現在の企業の要件を満たすことができない。従って、工業的な大量生産に適し、プロセスが容易であり、環境にやさしいＰＣＢアルミニウム基板孔内の金属層及び非金属層を同期して金属化する技術の研究開発は、当業者の研究の重点となる。

特許ＣＮ１０９８９８１１５Ａ

プロセスが複雑であり、めっきの欠落が発生し、めっき層が不均一であり、及び孔内の金属層及び非金属層を同期して金属化できないなどの従来技術の欠点及び欠陥を克服するために、本発明は、ＰＣＢアルミニウム基板孔内の金属層及び非金属層を同期して金属化する方法を提供する。

ＰＣＢアルミニウム基板孔内の金属層及び非金属層を同期して金属化する方法であって、
Ｓ１、アルミニウム基板をアルカリ脱脂液中に置き、アルミニウム基板孔内に対して脱脂処理を行い、孔内金属層表面の酸化皮膜を除去するステップと、
Ｓ２、ステップＳ１で処理されたアルミニウム基板をアルカリエッチング液に入れてエッチングするステップと、
Ｓ３、ステップＳ２で処理されたアルミニウム基板をシラン液に入れてシラン化するステップと、
Ｓ４、ステップＳ３で処理されたアルミニウム基板をオーブンに入れてベーク硬化するステップと、
Ｓ５、ステップＳ４で処理されたアルミニウム基板を活性化液に入れて活性化するステップと、
Ｓ６、ステップＳ５で処理されたアルミニウム基板をニッケルめっき液に入れて金属化し、ニッケルめっき製品を取得するステップとを含み、
前記シラン液は、質量比が１～５：０．１～１０：０．１～１であるシランカップリング剤、安定剤及び助触媒を備える。

本発明では、まず上記ステップの間に脱イオン水で処理されたアルミニウム基板を洗浄してから、次のステップを行い、それによって次のステップに溶液汚染を引き起こすことを回避する。

選択可能には、前記助触媒は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア水、酢酸ナトリウム、炭酸ナトリウム及び重炭酸ナトリウムのうち一種以上である。
選択可能には、前記安定剤は、アルコール及び／又は界面活性剤であり、前記安定剤の濃度は１～１００ｍｌ／Ｌである。

選択可能には、前記アルコールは、メタノール、エタノール及びプロパノールの一種であり、前記界面活性剤は、ポリエチレングリコール、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル及びラウリル硫酸ナトリウムのうち一種である。

選択可能には、前記シラン液の温度は０～７０℃であり、シラン化時間は１０～１２０秒間であり、それは、シラン化の効果を改善することに役立つ。

選択可能には、前記アルカリ脱脂液は、リン酸ナトリウムと、炭酸ナトリウムと、水酸化ナトリウムとを備え、前記リン酸ナトリウムの濃度は１０～５０ｇ／Ｌであり、前記炭酸ナトリウムの濃度は１０～５０ｇ／Ｌであり、前記水酸化ナトリウムの濃度は５～１０ｇ／Ｌであり、アルカリ脱脂液は、アルミニウム基板の表面や孔内の油汚れを除去し、後続に形成されためっき層の結合力を向上させることに役立つ。

選択可能には、前記アルカリエッチング液は水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムの一種又は二種であり、前記アルカリエッチング液の濃度は１０～１００ｇ／Ｌであり、エッチングは、後続のニッケルめっきの効果を改善し、めっき層の品質を確保することに役立つ。

選択可能には、前記活性化液は、塩化パラジウムと、塩酸と、塩化アンモニウムとを備え、塩化パラジウムの濃度は３０～５００ｐｐｍであり、塩酸の濃度は１～１００ｍｌ／Ｌであり、塩化アンモニウムの濃度は１０～１０００ｐｐｍであり、後続のニッケルめっきの効果を改善し、電気めっき効率を高めることに役立つ。

選択可能には、前記アルカリ脱脂液の温度は３０～８０℃であり、前記脱脂処理時間は３～６分間であり、前記アルカリエッチング液の温度は２０～８０℃であり、前記エッチング時間は１０～１００秒間であり、前記活性化液の温度は２０～５０℃で、活性化時間は３０～１２０秒間であり、前記化学的ニッケルめっき液の温度は７０～９０℃であり、ニッケルめっき時間は５～１５分間であり、前記ベーク硬化温度は５０～１２０℃であり、前記ベーク硬化時間は１～５分間である。

選択可能には、前記ニッケルめっき液は、質量比が（１５～３０）：（２０～３０）：（５～１５）：（１０～２０）：（５～１０）：（６～１２）：（５～１０）であるニッケル塩、次亜リン酸ナトリウム、酢酸ナトリウム、クエン酸系化合物、リンゴ酸、乳酸及びコハク酸ナトリウムを備える。

従来技術に比べ、本発明は以下の効果を有し、

１．本発明は、シラン化処理を行い、次に活性化し、アルミニウム基板孔内の金属層及び非金属層は、ニッケルめっき液中に活性中心を形成し、活性中心と２つの表面は強い吸着能力を有するため、めっきの欠落の問題を十分に回避でき、且つ無電解ニッケルめっきと活性化の効率を大幅に高めることができ、めっきは迅速に開始され、めっき層は均一で緻密である。

２．アルミニウム合金に金属化する従来方法は、亜鉛浸漬法であり、それは、樹脂に金属化することを実現でき、従来の基板孔の金属化方法は、孔内のアルミニウム層の深刻な腐食を引き起こし、それによって後続のめっき層の結合力に悪影響を与え、それに比べ、本方法は、プロセスが容易であり、コロイド状パラジウムの活性化及び解膠プロセスが不要であり、生産コストを削減し、ＰＣＢアルミニウム基板孔内の金属層及び非金属層を同期して金属化することを実現することができ、得られためっき層と孔壁は良好な結合力を有する。

３．本方法は、ＰＣＢアルミニウム基板のアルミニウム合金層への腐食性が低いため、金属めっき層が優れた平坦性を有することを確保する。

本発明によって提供されたＰＣＢアルミニウム基板孔内の金属層及び非金属層を同期して金属化する方法のプロセスフロー図である。

以下、具体的な実施例を参照しながら、本発明の内容を更に説明する、本発明の保護範囲を制限することを意味するものではない。

ＰＣＢアルミニウム基板孔内の金属層及び非金属層を同期して金属化することをよりよく示すために、以下の実施例１～５は、アルミニウム合金層及びエポキシ樹脂層を使用し、アルミニウム基板孔内の金属層及び非金属層構造をそれぞれ表し、そのプロセスフロー図は、図１に示される。
（実施例１）

以下の溶液の調製、
１．アルカリ脱脂液の調製について、アルカリ性脱脂液は、水酸化ナトリウムと、炭酸ナトリウムと、リン酸ナトリウムとを備え、水酸化ナトリウム１０ｇ、炭酸ナトリウム２０ｇ、リン酸ナトリウム１０ｇを水に溶解した後、均一に混合して撹拌し、１リットルのアルカリ脱脂液として調製する。

２．アルカリエッチング液の調製について、５０ｇの水酸化ナトリウムを量り、５００ｍｌの脱イオン水に加え、加えながら撹拌し、それらの全てを加えた後、均一に撹拌し、最後に脱イオン水を加えて１Ｌに定容し、アルカリ性エッチング液が得られる。

３．シラン液の調製について、シラン液は、質量比が１～５：０．１～１０：０．１～１であるシランカップリング剤、安定剤及び助触媒を備え、安定剤はアルコール又は／及び界面活性剤であり、安定剤の濃度は１～１００ｍｌ／Ｌである。本実施例において、シランカップリング剤の濃度は３０ｍｌ／Ｌであり、安定剤は５０ｍｌ／Ｌのエタノールであり、助触媒は２ｍｌ／Ｌのアンモニア水である。

４．活性化液の調製について、活性化液は、３０～５０ｐｐｍの塩化パラジウム、１～１００ｍｌ／Ｌの塩酸及び１０～１０００ｐｐｍの塩化アンモニウムを備え、本実施例において、５０ｍｇの塩化パラジウム、１ｍｌの塩酸（３７％濃度）及び１０ｍｇの塩化アンモニウムを水に溶解した後、均一に混合し、１リットルの活性化液として調製する。

５．ニッケルめっき液の調製について、ニッケルめっき液は、質量比が（１５～３０）：（２０～３０）：（５～１５）：（１０～２０）：（５～１０）：（６～１２）：（５～１０）であるニッケル塩、次亜リン酸ナトリウム、酢酸ナトリウム、クエン酸系化合物、リンゴ酸、乳酸及びコハク酸ナトリウムを備え、ニッケル塩は、硫酸ニッケル、塩化ニッケル、次亜リン酸ニッケル、又は硝酸ニッケルの一種以上であり、クエン酸系化合物は、クエン酸又は／及びクエン酸のナトリウム塩である。本実施例において、２０ｇ／Ｌの硫酸ニッケル、２０ｇ／Ｌの次亜リン酸ナトリウム、５ｇ／Ｌの無水酢酸ナトリウム、６ｍｌ／Ｌの乳酸、１０ｇ／Ｌのクエン酸ナトリウム、５ｇ／Ｌのリンゴ酸及び５ｇ／Ｌのコハク酸ナトリウムを使用する。

本実施例において、本発明の方法は順次、
（１）アルミニウム基板をアルカリ脱脂液に置き、即ち、金属層及び非金属層を同時にアルカリ脱脂液に置き、アルミニウム基板孔内に脱脂処理を行い、孔内の金属層の表面の酸化皮膜を除去し、脱脂処理が５分間であり、アルカリ脱脂液の温度が５０℃であり、その後に脱イオン水で十分に洗浄するステップと、
（２）脱脂後のアルミニウム基板をアルカリエッチング液に入れてエッチングし、エッチング時間が３０秒間であり、エッチング液の温度が５０℃であり、その後に脱イオン水で十分に洗浄するステップと、
（３）アルミニウム基板をシラン液に入れてシラン化し、シラン化時間が６０秒間であり、シラン液の温度が５０℃であり、その後に脱イオン水で十分に洗浄するステップと、
（４）シラン化後のアルミニウム基板をオーブンに入れてベーク硬化し、ベーク硬化時間が２分間であり、ベーク硬化温度が８０℃であり、その後に脱イオン水で十分に洗浄するステップと、
（５）ベーク硬化後のアルミニウム基板を活性化液に入れて活性化し、活性化時間が６０秒間であり、活性化液の温度が２５℃であり、その後に脱イオン水で十分に洗浄するステップと、
（６）活性化後のアルミニウム基板をニッケルめっき液に入れて金属化し、ニッケルめっき反応時間が１０分間であり、ニッケルめっき液の温度が８０℃であり、ニッケルめっき製品を取得し、金属層及び非金属層を同期して金属化することを実現するステップとを含む。
（実施例２）

以下の溶液の調製、
１．アルカリ脱脂液の調製について、水酸化ナトリウム２０ｇ、炭酸ナトリウム２０ｇ、リン酸ナトリウム８ｇを水に溶解した後、均一に混合して撹拌し、１リットルのアルカリ脱脂液として調製する。

２．アルカリエッチング液の調製について、４０ｇの水酸化ナトリウムを量り、５００ｍｌの脱イオン水に加え、加えながら撹拌し、それらの全てを加えた後、均一に撹拌し、最後に脱イオン水を加えて１Ｌに定容し、アルカリ性エッチング液が得られる。

３．シラン液の調製について、シラン液は、質量比が１～５：０．１～１０：０．１～１であるシランカップリング剤、安定剤及び助触媒を備え、安定剤はアルコール又は／及び界面活性剤であり、安定剤の濃度は１～１００ｍｌ／Ｌである。本実施例において、シランカップリング剤の濃度は２０ｍｌ／Ｌであり、安定剤は４０ｍｌ／Ｌのエタノール及び１ｍｌ／Ｌのポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル（ＯＰ－１０）であり、助触媒は０．２ｇ／Ｌの水酸化ナトリウムである。

４．活性化液の調製について、活性化液は、３０～５０ｐｐｍの塩化パラジウム、１～１００ｍｌ／Ｌの塩酸及び１０～１０００ｐｐｍの塩化アンモニウムを備え、本実施例において、４０ｍｇの塩化パラジウム、１ｍｌの塩酸（３７％濃度）及び１０ｍｇの塩化アンモニウムを水に溶解した後、均一に混合し、１リットルの活性化液として調製する。

５．ニッケルめっき液の調製について、ニッケルめっき液は、質量比が（１５～３０）：（２０～３０）：（５～１５）：（１０～２０）：（５～１０）：（６～１２）：（５～１０）であるニッケル塩、次亜リン酸ナトリウム、酢酸ナトリウム、クエン酸系化合物、リンゴ酸、乳酸及びコハク酸ナトリウムを備え、ニッケル塩は、硫酸ニッケル、塩化ニッケル、次亜リン酸ニッケル、又は硝酸ニッケルの一種以上であり、クエン酸系化合物は、クエン酸又は／及びクエン酸のナトリウム塩である。本実施例において、２５ｇ／Ｌの硫酸ニッケル、２５ｇ／Ｌの次亜リン酸ナトリウム、７ｇ／Ｌの無水酢酸ナトリウム、８ｍｌ／Ｌの乳酸、１２ｇ／Ｌのクエン酸ナトリウム、５ｇ／Ｌのリンゴ酸及び７ｇ／Ｌのコハク酸ナトリウムを使用する。

本実施例において、本発明の方法は順次、
（１）アルミニウム基板をアルカリ脱脂液に置き、即ち、金属層及び非金属層を同時にアルカリ脱脂液に置き、アルミニウム基板孔内に脱脂処理を行い、孔内の金属層の表面の酸化皮膜を除去し、脱脂処理が３分間であり、アルカリ脱脂液の温度が６０℃であり、その後に脱イオン水で十分に洗浄するステップと、
（２）脱脂後のアルミニウム基板をアルカリエッチング液に入れてエッチングし、エッチング時間が６０秒間であり、エッチング液の温度が６０℃であり、その後に脱イオン水で十分に洗浄するステップと、
（３）アルミニウム基板をシラン液に入れてシラン化し、シラン化時間が９０秒間であり、シラン液の温度が６０℃であり、その後に脱イオン水で十分に洗浄するステップと、
（４）シラン化後のアルミニウム基板をオーブンに入れてベーク硬化し、ベーク硬化時間が５分間であり、ベーク硬化温度が１００℃であり、その後に脱イオン水で十分に洗浄するステップと、
（５）ベーク硬化後のアルミニウム基板を活性化液に入れて活性化し、活性化時間が６０秒間であり、活性化液の温度が２５℃であり、その後に脱イオン水で十分に洗浄するステップと、
（６）活性化後のアルミニウム基板をニッケルめっき液に入れて金属化し、ニッケルめっき反応時間が１０分間であり、ニッケルめっき液の温度が８０℃であり、ニッケルめっき製品を取得し、金属層及び非金属層を同期して金属化することを実現するステップとを含む。
（実施例３）

以下の溶液の調製、
１．アルカリ脱脂液の調製について、アルカリ性脱脂液は、水酸化ナトリウムと、炭酸ナトリウムと、リン酸ナトリウムとを備え、水酸化ナトリウム１５ｇ、炭酸ナトリウム１５ｇ、リン酸ナトリウム５ｇを水に溶解した後、均一に混合して撹拌し、１リットルのアルカリ脱脂液として調製する。

２．アルカリエッチング液の調製について、３０ｇの水酸化ナトリウムを量り、５００ｍｌの脱イオン水に加え、加えながら撹拌し、それらの全てを加えた後、均一に撹拌し、最後に脱イオン水を加えて１Ｌに定容し、アルカリ性エッチング液が得られる。

３．シラン液の調製について、シラン液は、質量比が１～５：０．１～１０：０．１～１であるシランカップリング剤、安定剤及び助触媒を備え、安定剤はアルコール又は／及び界面活性剤であり、安定剤の濃度は１～１００ｍｌ／Ｌである。本実施例において、シランカップリング剤の濃度は３０ｍｌ／Ｌであり、界面活性剤は１０ｍｌ／Ｌのポリエチレングリコールであり、助触媒は０．１ｇ／Ｌの水酸化ナトリウムである。

４．活性化液の調製について、活性化液は、３０～５０ｐｐｍの塩化パラジウム、１～１００ｍｌ／Ｌの塩酸及び１０～１０００ｐｐｍの塩化アンモニウムを備え、本実施例において、５０ｍｇの塩化パラジウム、１ｍｌの塩酸（３７％濃度）及び２０ｍｇの塩化アンモニウムを水に溶解した後、均一に混合し、１リットルの活性化液として調製する。

５．ニッケルめっき液の調製について、ニッケルめっき液は、質量比が（１５～３０）：（２０～３０）：（５～１５）：（１０～２０）：（５～１０）：（６～１２）：（５～１０）であるニッケル塩、次亜リン酸ナトリウム、酢酸ナトリウム、クエン酸系化合物、リンゴ酸、乳酸及びコハク酸ナトリウムを備え、ニッケル塩は、硫酸ニッケル、塩化ニッケル、次亜リン酸ニッケル、又は硝酸ニッケルの一種以上であり、クエン酸系化合物は、クエン酸又は／及びクエン酸のナトリウム塩である。本実施例において、２０ｇ／Ｌの硫酸ニッケル、２５ｇ／Ｌの次亜リン酸ナトリウム、５ｇ／Ｌの無水酢酸ナトリウム、８ｍｌ／Ｌの乳酸、１０ｇ／Ｌのクエン酸ナトリウム、５ｇ／Ｌのリンゴ酸及び５ｇ／Ｌのコハク酸ナトリウムを使用する。

本実施例において、本発明の方法は順次、
（１）アルミニウム基板をアルカリ脱脂液に置き、即ち、金属層及び非金属層を同時にアルカリ脱脂液に置き、アルミニウム基板孔内に脱脂処理を行い、孔内の金属層の表面の酸化皮膜を除去し、脱脂処理が５分間であり、アルカリ脱脂液の温度が７０℃であり、その後に脱イオン水で十分に洗浄するステップと、
（２）脱脂後のアルミニウム基板をアルカリエッチング液に入れてエッチングし、エッチング時間が２０秒間であり、エッチング液の温度が５０℃であり、その後に脱イオン水で十分に洗浄するステップと、
（３）アルミニウム基板をシラン液に入れてシラン化し、シラン化時間が１２０秒間であり、シラン液の温度が５０℃であり、その後に脱イオン水で十分に洗浄するステップと、
（４）シラン化後のアルミニウム基板をオーブンに入れてベーク硬化し、ベーク硬化時間が２分間であり、ベーク硬化温度が１００℃であり、その後に脱イオン水で十分に洗浄するステップと、
（５）ベーク硬化後のアルミニウム基板を活性化液に入れて活性化し、活性化時間が３０秒間であり、活性化液の温度が２５℃であり、その後に脱イオン水で十分に洗浄するステップと、
（６）活性化後のアルミニウム基板をニッケルめっき液に入れて金属化し、ニッケルめっき反応時間が１５分間であり、ニッケルめっき液の温度が８０℃であり、ニッケルめっき製品を取得し、金属層及び非金属層を同期して金属化することを実現するステップとを含む。
（実施例４）

以下の溶液の調製、
１．アルカリ脱脂液の調製について、アルカリ性脱脂液は、水酸化ナトリウムと、炭酸ナトリウムと、リン酸ナトリウムとを備え、水酸化ナトリウム５０ｇ、炭酸ナトリウム１０ｇ、リン酸ナトリウム５ｇを水に溶解した後、均一に混合して撹拌し、１リットルのアルカリ脱脂液として調製する。

２．アルカリエッチング液の調製について、３０ｇの水酸化ナトリウム及び１０ｇの水酸化カリウムを量り、５００ｍｌの脱イオン水に加え、加えながら撹拌し、それらの全てを加えた後、均一に撹拌し、最後に脱イオン水を加えて１Ｌに定容し、アルカリ性エッチング液が得られる。

３．シラン液の調製について、シラン液は、質量比が１～５：０．１～１０：０．１～１であるシランカップリング剤、安定剤及び助触媒を備え、安定剤はアルコール又は／及び界面活性剤であり、安定剤の濃度は１～１００ｍｌ／Ｌである。本実施例において、シランカップリング剤の濃度は３０ｍｌ／Ｌであり、安定剤は２０ｍｌ／Ｌのメタノール及び２０ｍｌ／Ｌのプロパノールであり、助触媒は８ｇ／Ｌの炭酸ナトリウム及び１０ｇ／Ｌの重炭酸ナトリウムである。

本実施例において、本発明の方法は順次、
（１）アルミニウム基板をアルカリ脱脂液に置き、即ち、金属層及び非金属層を同時にアルカリ脱脂液に置き、アルミニウム基板孔内に脱脂処理を行い、孔内の金属層の表面の酸化皮膜を除去し、脱脂処理が６分間であり、アルカリ脱脂液の温度が３０℃であり、その後に脱イオン水で十分に洗浄するステップと、
（２）脱脂後のアルミニウム基板をアルカリエッチング液に入れてエッチングし、エッチング時間が１０秒間であり、エッチング液の温度が８０℃であり、その後に脱イオン水で十分に洗浄するステップと、
（３）アルミニウム基板をシラン液に入れてシラン化し、シラン化時間が１０秒間であり、シラン液の温度が７０℃であり、その後に脱イオン水で十分に洗浄するステップと、
（４）シラン化後のアルミニウム基板をオーブンに入れてベーク硬化し、ベーク硬化時間が５分間であり、ベーク硬化温度が５０℃であり、その後に脱イオン水で十分に洗浄するステップと、
（５）ベーク硬化後のアルミニウム基板を活性化液に入れて活性化し、活性化時間が１００秒間であり、活性化液の温度が５０℃であり、その後に脱イオン水で十分に洗浄するステップと、
（６）活性化後のアルミニウム基板をニッケルめっき液に入れて金属化し、ニッケルめっき反応時間が１２分間であり、ニッケルめっき液の温度が７０℃であり、ニッケルめっき製品を取得し、金属層及び非金属層を同期して金属化することを実現するステップとを含む。
（実施例５）

以下の溶液の調製、
１．アルカリ脱脂液の調製について、アルカリ性脱脂液は、水酸化ナトリウムと、炭酸ナトリウムと、リン酸ナトリウムとを備え、水酸化ナトリウム２５ｇ、炭酸ナトリウム５０ｇ、リン酸ナトリウム１０ｇを水に溶解した後、均一に混合して撹拌し、１リットルのアルカリ脱脂液として調製する。

２．アルカリエッチング液の調製について、４０ｇの水酸化カリウムを量り、５００ｍｌの脱イオン水に加え、加えながら撹拌し、それらの全てを加えた後、均一に撹拌し、最後に脱イオン水を加えて１Ｌに定容し、アルカリ性エッチング液が得られる。

３．シラン液の調製について、シラン液は、質量比が１～５：０．１～１０：０．１～１であるシランカップリング剤、安定剤及び助触媒を備え、安定剤はアルコール又は／及び界面活性剤であり、安定剤の濃度は１～１００ｍｌ／Ｌである。本実施例において、シランカップリング剤の濃度は２５ｍｌ／Ｌであり、安定剤は３０ｍｌ／Ｌのラウリル硫酸ナトリウムであり、助触媒は０．２ｇ／Ｌの水酸化カリウム及び０．３ｇ／Ｌの酢酸ナトリウムである。

４．活性化液の調製について、活性化液は、３０～５０ｐｐｍの塩化パラジウム、１～１００ｍｌ／Ｌの塩酸及び１０～１０００ｐｐｍの塩化アンモニウムを備え、本実施例において、３０ｍｇの塩化パラジウム、１ｍｌの塩酸（３７％濃度）及び１５ｍｇの塩化アンモニウムを水に溶解した後、均一に混合し、１リットルの活性化液として調製する。

５．ニッケルめっき液の調製について、ニッケルめっき液は、質量比が（１５～３０）：（２０～３０）：（５～１５）：（１０～２０）：（５～１０）：（６～１２）：（５～１０）であるニッケル塩、次亜リン酸ナトリウム、酢酸ナトリウム、クエン酸系化合物、リンゴ酸、乳酸及びコハク酸ナトリウムを備え、ニッケル塩は、硫酸ニッケル、塩化ニッケル、次亜リン酸ニッケル、又は硝酸ニッケルの一種以上であり、クエン酸系化合物は、クエン酸又は／及びクエン酸のナトリウム塩である。本実施例において、２２ｇ／Ｌの硫酸ニッケル、２５ｇ／Ｌの次亜リン酸ナトリウム、６ｇ／Ｌの無水酢酸ナトリウム、８ｍｌ／Ｌの乳酸、１１ｇ／Ｌのクエン酸ナトリウム、５ｇ／Ｌのリンゴ酸及び６ｇ／Ｌのコハク酸ナトリウムを使用する。

本実施例において、本発明の方法は順次、
（１）アルミニウム基板をアルカリ脱脂液に置き、即ち、金属層及び非金属層を同時にアルカリ脱脂液に置き、アルミニウム基板孔内に脱脂処理を行い、孔内の金属層の表面の酸化皮膜を除去し、脱脂処理が４分間であり、アルカリ脱脂液の温度が８０℃であり、その後に脱イオン水で十分に洗浄するステップと、
（２）脱脂後のアルミニウム基板をアルカリエッチング液に入れてエッチングし、エッチング時間が１００秒間であり、エッチング液の温度が２０℃であり、その後に脱イオン水で十分に洗浄するステップと、
（３）アルミニウム基板をシラン液に入れてシラン化し、シラン化時間が１１０秒間であり、シラン液の温度が０℃であり、その後に脱イオン水で十分に洗浄するステップと、
（４）シラン化後のアルミニウム基板をオーブンに入れてベーク硬化し、ベーク硬化時間が１分間であり、ベーク硬化温度が１２０℃であり、その後に脱イオン水で十分に洗浄するステップと、
（５）ベーク硬化後のアルミニウム基板を活性化液に入れて活性化し、活性化時間が１２０秒間であり、活性化液の温度が２０℃であり、その後に脱イオン水で十分に洗浄するステップと、
（６）活性化後のアルミニウム基板をニッケルめっき液に入れて金属化し、ニッケルめっき反応時間が５分間であり、ニッケルめっき液の温度が９０℃であり、ニッケルめっき製品を取得し、金属層及び非金属層を同期して金属化することを実現するステップとを含む。

上記実施例１～５の方法で得られたニッケルめっき製品について、その孔内の断面を観察する金属顕微鏡からの画像により、孔内の樹脂層とアルミニウム合金層の両方にニッケルめっき層が設けられ、ニッケルめっき層には欠落や破損の現象が発生しないことを発見し、それは、孔壁上のニッケルめっき層とアルミニウム基板との結合力に優れ、ＰＣＢアルミニウム基板孔内の金属層及び非金属層を同期して金属化することを実現することを示す。

ＧＢ－５２７０－８５金属基板における金属被覆層（電気めっき層及び無電解めっき層）の付着強度試験方法に従って、スクラッチ試験法で上記プロセスで得られたニッケルめっき製品を３回試験し、且つ熱衝撃試験を行い、試験結果は以下の表のとおりであり、

アルミ基板に対して脱脂処理を行う目的は、アルミ基板表面の有機グリースと孔内のアルミニウム合金層の酸化皮膜を除去することであり、有機グリースは、生産及び輸送中にアルミニウム基板の表面に付着したエンジン油、又は労働者の残留指紋などであり得、有機グリースは、後続のめっき層とアルミニウム基板との間の結合力に悪影響を与えるため、ニッケルめっき液に入れる前に完全に除去する必要があり、表面酸化皮膜は、アルミニウムが空気中で容易に酸化して軟らかい酸化皮膜を形成しやすい特殊性に起因し、アルミニウム基板の耐食性が低下し、めっき層の性能に深刻な影響を与える。

本発明は、アルミニウム基板に対してシラン化処理を行うことにより、アルミニウム基板孔内の金属層及び非金属層の表面にシラン膜を生成し、次に活性化液に入れて活性化処理を行い、その後に無電解ニッケルめっきを行い、それによって孔内の金属層及び非金属層を同期して金属化することを実現し、緻密なニッケルめっき層を取得する。その主な原理は、シラン溶液がシランカップリング剤を含有し、シランカップリング剤分子が２つの異なる反応基を含有し、その化学構造がＹ－Ｒ－ＳｉＸ_３で表され得、ＸとＹが異なる反応特性を有し、Ｘが加水分解によってシラノール基（Ｓｉ－ＯＨ）を生成できるシリコン原子に結合した基であり、Ｙがアミノ基、エポキシ基、ビニル基、スルフヒドリル基などの有機官能基であり、それが一部の金属イオンと錯体を形成し得るため、金属イオンを表面に吸着させることである。アルミニウム合金とエポキシ樹脂をシラン液に入れる場合、シラン液中のシランカップリング剤の加水分解及び凝縮反応により、シラノール基（Ｓｉ－ＯＨ）を生成するが、アルミニウム合金とエポキシ樹脂の表面には、より多くのヒドロキシル－ＯＨを含有するため、溶液中のＳｉ－ＯＨは、アルミニウム基板の表面のヒドロキシル－ＯＨと結合し、水素結合を形成し、その後、加熱及びベーク硬化により、脱水反応を伴ってアルミニウム基板と共有結合を形成し、それによってアルミニウム合金と樹脂の表面にシラン膜の層を形成し、結合力に優れた。シランカップリング剤Ｙ－Ｒ－ＳｉＸ_３のＸはアルミニウム基板と共有結合を形成し、その外端にＹ基が吊り下げられ、広く使用されたＹ基はアミノであり、Ｐｄ^２＋などの一部の金属イオンと容易に錯体を形成する能力があり、この特徴を利用し、シラン化されたアルミニウム合金層と樹脂層をパラジウム活性化液に入れ、シラン膜上のアミノ基は、パラジウム活性化液中のＰｄと容易に錯体を形成し、パラジウムイオンをアルミニウム基板の表面に付着させ、ニッケルめっき液に還元剤と反応してパラジウム原子を生成し、活性中心を形成し、その後、無電解ニッケルめっき反応を促進し、それによってアルミニウム合金の金属層及びエポキシ樹脂の非金属層を同期して金属化することを実現でき、ニッケルめっき層を取得する。

本発明は、ＰＣＢアルミニウム基板孔内の金属層及び非金属層を同期して金属化する方法を提供し、シラン化処理してから、活性化し、それによってめっきの欠落の問題を十分に解決でき、無電解ニッケルめっきと活性化の効率を大幅に向上させることができ、めっきを迅速に開始し、めっき層が均一で緻密であり、本方法は、プロセスが容易であり、生産コストを削減し、ＰＣＢアルミニウム基板孔内の金属層及び非金属層を同期して金属化することをよく実現でき、得られためっき層と孔壁との結合力に優れ、本方法は、ＰＣＢアルミニウム基板のアルミニウム合金層への腐食性が低いため、金属めっき層の平坦性に優れたことを確保する。

本発明の上記実施例は、本発明を明確に説明するための単なる例であり、本発明の実施形態を限定することを意図するものではない。当業者にとって、上記説明に基づいて他の異なる形式の変更又は修正を行うこともでき、ここで全ての実施形態をリストする必要はなく、不可能である。本発明の精神及び原則の範囲内で行われた修正、同等の交換及び改良などは、本発明の特許請求の範囲に含まれるべきである。

Claims

ＰＣＢアルミニウム基板孔内の金属層及び非金属層を同期して金属化する方法であって、
Ｓ１、アルミニウム基板をアルカリ脱脂液中に置き、アルミニウム基板孔内に対して脱脂処理を行い、孔内金属層表面の酸化皮膜を除去するステップと、
Ｓ２、ステップＳ１で処理されたアルミニウム基板をアルカリエッチング液に入れてエッチングするステップと、
Ｓ３、ステップＳ２で処理されたアルミニウム基板をシラン液に入れてシラン化するステップと、
Ｓ４、ステップＳ３で処理されたアルミニウム基板をオーブンに入れてベーク硬化するステップと、
Ｓ５、ステップＳ４で処理されたアルミニウム基板を活性化液に入れて活性化するステップと、
Ｓ６、ステップＳ５で処理されたアルミニウム基板をニッケルめっき液に入れて金属化し、ニッケルめっき製品を取得するステップとを含み、
前記シラン液は、質量比が１～５：０．１～１０：０．１～１であるシランカップリング剤、安定剤及び助触媒を備えることを特徴とする、方法。
前記助触媒は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア水、酢酸ナトリウム、炭酸ナトリウム及び重炭酸ナトリウムのうち一種以上であることを特徴とする、請求項１に記載のＰＣＢアルミニウム基板孔内の金属層及び非金属層を同期して金属化する方法。
前記安定剤は、アルコール及び／又は界面活性剤であり、前記安定剤の濃度は１～１００ｍｌ／Ｌであることを特徴とする、請求項１に記載のＰＣＢアルミニウム基板孔内の金属層及び非金属層を同期して金属化する方法。
前記アルコールは、メタノール、エタノール及びプロパノールの一種であり、前記界面活性剤は、ポリエチレングリコール、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル及びラウリル硫酸ナトリウムのうち一種であることを特徴とする、請求項３に記載のＰＣＢアルミニウム基板孔内の金属層及び非金属層を同期して金属化する方法。
前記シラン液の温度は０～７０℃であり、シラン化時間は１０～１２０秒間であり、ベーク硬化温度は５０～１２０℃であり、前記ベーク硬化時間は１～５分間であることを特徴とする、請求項１に記載のＰＣＢアルミニウム基板孔内の金属層及び非金属層を同期して金属化する方法。
前記アルカリ脱脂液は、リン酸ナトリウムと、炭酸ナトリウムと、水酸化ナトリウムとを備え、前記リン酸ナトリウムの濃度は１０～５０ｇ／Ｌであり、前記炭酸ナトリウムの濃度は１０～５０ｇ／Ｌであり、前記水酸化ナトリウムの濃度は５～１０ｇ／Ｌであることを特徴とする、請求項１に記載のＰＣＢアルミニウム基板孔内の金属層及び非金属層を同期して金属化する方法。
前記アルカリエッチング液は、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムのうち一種又は二種であり、前記アルカリエッチング液の濃度は１０～１００ｇ／Ｌであることを特徴とする、請求項１に記載のＰＣＢアルミニウム基板孔内の金属層及び非金属層を同期して金属化する方法。
前記活性化液は、塩化パラジウムと、塩酸と、塩化アンモニウムとを備え、塩化パラジウムの濃度は３０～５００ｐｐｍであり、塩酸の濃度は１～１００ｍｌ／Ｌであり、塩化アンモニウムの濃度は１０～１０００ｐｐｍであることを特徴とする、請求項１に記載のＰＣＢアルミニウム基板孔内の金属層及び非金属層を同期して金属化する方法。
前記アルカリ脱脂液の温度は３０～８０℃であり、前記脱脂処理時間は３～６分間であり、前記アルカリエッチング液の温度は２０～８０℃であり、前記エッチング時間は１０～１００秒間であり、前記活性化液の温度は２０～５０℃で、活性化時間は３０～１２０秒間であり、前記ニッケルめっき液の温度は７０～９０℃であり、ニッケルめっき時間は５～１５分間であり、前記ベーク硬化温度は５０～１２０℃であり、前記ベーク硬化時間は１～５分間であることを特徴とする、請求項１に記載のＰＣＢアルミニウム基板孔内の金属層及び非金属層を同期して金属化する方法。
前記ニッケルめっき液は、質量比が（１５～３０）：（２０～３０）：（５～１５）：（１０～２０）：（５～１０）：（６～１２）：（５～１０）であるニッケル塩、次亜リン酸ナトリウム、酢酸ナトリウム、クエン酸系化合物、リンゴ酸、乳酸及びコハク酸ナトリウムを備えることを特徴とする、請求項１に記載のＰＣＢアルミニウム基板孔内の金属層及び非金属層を同期して金属化する方法。