特許 7571656 金属皮膜の成膜方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-15

(45)【発行日】2024-10-23

(54)【発明の名称】金属皮膜の成膜方法

(51)【国際特許分類】

   C25D 17/00 20060101AFI20241016BHJP

   C23C 18/31 20060101ALI20241016BHJP

【ＦＩ】

C25D17/00 H

C23C18/31 E

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2021077971

(22)【出願日】2021-04-30

(65)【公開番号】P2022171371

(43)【公開日】2022-11-11

【審査請求日】2024-01-17

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002572

【氏名又は名称】弁理士法人平木国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山下 修

【審査官】祢屋 健太郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－１５２９８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１１７１９１７６（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０５６１４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１５／０７２４８１（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２５Ｄ １７／００

Ｃ２３Ｃ １８／３１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

金属イオンを含むめっき液が含浸された多孔質膜を、被成膜体に押し当てることにより、前記被成膜体の表面のうち、前記めっき液が接触した被成膜面に、前記金属イオンに由来する金属からなる金属皮膜を成膜する金属皮膜の成膜方法であって、
前記被成膜体の前記被成膜面が露出するように、前記被成膜体を収容する収容凹部が形成された載置台と、前記載置台に載置された前記被成膜体の前記被成膜面と対向する位置に前記めっき液が保持された液保持孔が形成された挟持部材とで、前記多孔質膜に前記被成膜面が接触するように前記多孔質膜を挟み込む工程と、
前記液保持孔に保持された前記めっき液を加圧して、前記めっき液を前記多孔質膜に含浸させる工程と、
前記めっき液の加圧を停止し、前記多孔質膜に含浸させためっき液により、前記被成膜面に前記金属皮膜を成膜する工程と、
を少なくとも含む金属皮膜の成膜方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、被成膜体の被成膜面に金属皮膜を成膜する成膜方法に関する。

【背景技術】

【0002】

この種の技術として、たとえば、特許文献１には、陽極と、陽極と被成膜体の間に、被成膜体と接触可能に設けられた多孔質膜と、陽極と多孔質膜の間に溶液収容空間を画成する液収容室と、陽極と被成膜体の間に電圧を印加する電源部とを有し、多孔質膜がイオン交換性官能基を有さないポリオレフィン鎖から構成された成膜装置が開示されている。

【0003】

この成膜装置を用いて、液収容室にめっき液を収容し、多孔質膜と陰極が接触した状態で、陽極と被成膜体の間に電圧を印加することにより、被成膜体の被成膜領域に、金属皮膜を成膜することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０２０－９７７６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に示す成膜装置において、多孔質膜を用いた場合、液収容室内のめっき液を加圧した状態で、金属皮膜を成膜するため、被成膜体に接触しない多孔質膜の部分まで、めっき液が滲み出るおそれがある。

【0006】

本発明は、このような点を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、多孔質膜のうち、被成膜体に接触していない箇所からも、めっき液が滲み出すことを抑えることができる金属皮膜の成膜方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

前記課題を鑑みて、本発明に係る金属皮膜の成膜方法は、金属イオンを含むめっき液が含浸された多孔質膜を、被成膜体に押し当てることにより、前記被成膜体の表面のうち、前記めっき液が接触した被成膜面に、前記金属イオンに由来する金属からなる金属皮膜を成膜する金属皮膜の成膜方法であって、前記被成膜体の前記被成膜面が露出するように、前記被成膜体を収容する収容凹部が形成された載置台と、前記載置台に載置された前記被成膜体の前記被成膜面と対向する位置に前記めっき液が保持された液保持孔が形成された挟持部材とで、前記多孔質膜に前記被成膜面が接触するように前記多孔質膜を挟み込む工程と、前記液保持孔に保持された前記めっき液を加圧して、前記めっき液を前記多孔質膜に含浸させる工程と、前記めっき液の加圧を停止し、前記多孔質膜に含浸させためっき液により、前記被成膜面に前記金属皮膜を成膜する工程と、を少なくとも含むことを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、多孔質膜を挟み込む工程において、被成膜体を収容した載置台と、挟持部材とで、多孔質膜に被成膜面が接触するように多孔質膜を挟み込む。これにより、被成膜面に接触していない多孔質膜の部分は、載置台の表面に接触して、シール材の如く機能するので、めっき液を加圧したとしても、多孔質膜からめっき液が滲み出すことを抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1A】本発明の第１実施形態に係る金属皮膜の成膜方法における挟み込み工程を説明するための模式的断面図である。

【図1B】図１Ａに示す成膜装置において、金属皮膜の成膜方法における加圧工程と成膜工程とを説明するための模式的断面図である。

【図1C】図１Ａに示す成膜装置において、金属皮膜の成膜装置における成膜工程を説明するための模式的断面図である。

【図2A】図１Ａの変形例に係る金属皮膜の成膜装置の要部断面図である。

【図2B】図２Ａに示す成膜装置において、金属皮膜の成膜装置における加圧工程を説明するための模式的断面図である。

【図3A】図１Ａの比較となる成膜方法を実施する成膜装置を説明するための模式的断面図である。

【図3B】図３Ａに示す成膜装置による成膜方法を説明するための模式的断面図である。

【図4A】図２Ａの比較となる成膜方法を実施する成膜装置を説明するための模式的断面図である。

【図4B】図４Ａに示す成膜装置による成膜方法を説明するための模式的断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に、本実施形態に係る金属皮膜の成膜方法を説明する。まず、図１Ａ～図４Ｂを参照し、第１実施形態に係る金属皮膜の成膜方法に用いる成膜装置について説明する。

【0011】

１．成膜装置について
図１に示すように、本実施形態に係る成膜装置１は、金属イオンを含むめっき液Ｌが含浸された多孔質膜５０を、被成膜体Ｗに押し当てることにより、前記被成膜体Ｗの表面のうち、めっき液Ｌが接触した被成膜面Ｆに、前記金属イオンに由来する金属からなる金属皮膜を成膜する金属皮膜の成膜装置である。

【0012】

図１Ａに示すように成膜装置１は、被成膜体Ｗが載置される載置台１６を備えており、載置台１６には、被成膜体Ｗの被成膜面Ｆが露出するように、被成膜体Ｗを収容する収容凹部１６ａが形成されている。収容凹部１６ａには、ばねなどの付勢部材２８が配置されており、付勢部材２８は、多孔質膜５０の方向に向かって被成膜体Ｗを付勢部材２８している。

【0013】

本実施形態では、付勢部材２８は、成膜時には、被成膜体Ｗが載置台１６の表面と略面一となる（同じ面となるまで）圧縮変形するように設定されている。したがって、収容凹部１６ａの深さが、被成膜体Ｗの高さと圧縮変形した付勢部材２８の和に一致するように、被成膜体Ｗの高さおよび付勢部材２８のばね定数等が設定されている。

【0014】

成膜装置１は、装置本体１０を備えており、装置本体１０は、載置台１６に対向する位置に多孔質膜５０が取り付けられ、多孔質膜５０でめっき液Ｌを封止するようにめっき液Ｌを収容する液収容室１１が形成されている。載置台１６は、装置本体１０に対して、昇降自在となっている。載置台１６の昇降は、リニアガイドなどの直動装置など、一般的に知られた装置により、実現可能である。

【0015】

ここで、装置本体１０の液収容室１１には、めっき液Ｌが収容されており、たとえば、被成膜体Ｗを無電解めっきにより、金属皮膜を成膜する際には、めっき液Ｌとして無電解めっき液が収容されている。さらに、電解めっきにより、金属皮膜を成膜する場合には、液収容室１１に、被成膜体Ｗと対向する位置に陽極（図示せず）が配置されている。被成膜体Ｗを陰極として、陽極と被成膜体Ｗ（陰極）に電源（図示せず）が接続されており、成膜時にこれらの間に電圧が印加される。

【0016】

さらに、本実施形態では、載置台１６を囲うように、筐体１８が配置されていてもよく、成膜時に筐体１８の内部の空気を吸引することにより、筐体１８内部を負圧にする吸引ポンプ３０が接続されていてもよい。これにより、被成膜体Ｗに多孔質膜５０を成膜することができる。液収容室１１には、液収容室１１に収容されためっき液Ｌを加圧する加圧ポンプ１９が設けられている。

【0017】

多孔質膜５０は、膜厚方向に、めっき液が透過する微細孔が形成された多孔質膜であり、２０～１００ｎｍ程度の孔径を有した膜であり、多孔構造（すなわちイオンクラスター構造）を有している。該多孔構造の細孔は非常に小さく、平均細孔径は例えば０．１μｍ以上１００μｍ以下である。圧力を掛けることにより固体電解質膜中に無電解めっき液を含浸させることができる。電解めっきを行う場合には、多孔質膜５０は、金属イオンが透過する固体電解質膜であり、例えば、デュポン社製のナフィオン（登録商標）等のフッ素系樹脂、炭化水素系樹脂、ポリアミック酸樹脂、旭硝子社製のセレミオン（ＣＭＶ、ＣＭＤ、ＣＭＦシリーズ）等のイオン交換機能を有する樹脂を挙げることができるが、特にこれらに限定されるものではない。多孔質膜５０の膜厚は、１０μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましく、２０μｍ以上１６０μｍ以下であることがより好ましい。

【0018】

めっき液Ｌに含有される金属イオンは、例えば、銅イオン、ニッケルイオン、銀イオン、または金イオンなどの金属イオンである。無電解めっき液である場合には、無電解めっき液は、いわゆる置換型無電解めっき液であることが好ましい。無電解めっき液は、例えば、金属化合物及び錯化剤を含み、必要に応じて添加剤を含んでもよい。添加剤としては、例えば、ｐＨ緩衝剤又は安定剤等が挙げられる。めっき液が電解めっき液である場合には、硫酸または硝酸等により、金属皮膜となる金属がイオンの形態で溶解している電解液であることが好ましい。

【0019】

本実施形態では、図１Ｂに示すように被成膜体Ｗの被成膜面Ｆは、陰極となるべく、導電性を有した表面であり、凹溝Ｒが形成されている。無電解めっきの場合には、被成膜面Ｆには、パラジウムなどの触媒が付されていてもよい。

【0020】

本実施形態では、挟持部材１２をさらに備えている。挟持部材１２は、載置台１６に載置された被成膜体Ｗの被成膜面Ｆと対向する位置に、液収容室１１のめっき液Ｌが保持された液保持孔１３が形成されている。

【0021】

本実施形態では、挟持部材１２は、多孔質膜５０と接触するように、多孔質膜５０よりも液収容室１１側に配置されている。液保持孔１３は、液収容室１１のめっき液Ｌが多孔質膜５０に向かって通過しており、被成膜面Ｆに応じた大きさの開口を、多孔質膜５０側に有しており、この開口を介して、めっき液Ｌが多孔質膜５０に接触する。

【0022】

ところで、図３Ａに示す、比較となる成膜装置９を用いた成膜方法では、載置台１６の収容凹部１６ａから、被成膜体Ｗが突出している。収容凹部１６ａには、ばねなどの付勢部材は設けられていない。図３Ａに示す状態で、被成膜体Ｗの被成膜面Ｆに、金属皮膜をしようとすると、図３Ｂに示すように、載置台１６と多孔質膜５０との間に隙間が形成されているため、これらの隙間に、滲み出しためっき液が入り込ませる。これにより、めっき液Ｌの滲み出しにより、被成膜体Ｗの凹溝Ｒの表面にも、金属皮膜を成膜することができる。しかしながら、この場合には、凹溝Ｒの表面に、金属皮膜を成膜することができたとしても、多量のめっき液Ｌが載置台１６の上に滲み出すため、めっき液Ｌの拭き取り作業が発生する。

【0023】

そこで、本実施形態の成膜方法では、以下の挟み込み工程、含浸工程、および成膜工程を行う。まず、挟み込み工程では、図１Ａに示すように、被成膜体Ｗの被成膜面Ｆが露出するように、被成膜体Ｗを収容する収容凹部１６ａが形成された載置台１６と、載置台１６に載置された被成膜体Ｗの被成膜面Ｆと対向する位置にめっき液Ｌが保持された液保持孔１３が形成された挟持部材１２とで、多孔質膜５０に被成膜面Ｆが接触するように、多孔質膜５０を挟み込む。このとき、付勢部材２８が圧縮変形することで、被成膜面Ｆは、多孔質膜５０を介してめっき液Ｌに接触し、載置台１６の表面は、多孔質膜５０を介して挟持部材１２に接触する。

【0024】

図１Ｂに示すように、含浸工程では、加圧ポンプ１９を駆動して、液収容室１１のめっき液Ｌを加圧することにより、液保持孔１３に保持されためっき液Ｌを加圧する。これにより、液保持孔１３のめっき液Ｌを多孔質膜５０に含浸させる。

【0025】

ここで、被成膜面Ｆに接触していない多孔質膜５０の部分が、載置台１６の表面に接触して、シール材の如く機能するので、図１Ｂに示すように、めっき液を加圧したとしても、多孔質膜からめっき液が滲み出すことを抑えることができる。この結果、含浸工程において、多孔質膜５０を通過しためっき液Ｌの液圧により、付勢部材２８が、さらに圧縮変形することで、被成膜体Ｗは、押し下げられる。これにより、被成膜体Ｗの被成膜面Ｆに形成された凹溝Ｒにも、めっき液が充填される。

【0026】

さらに、図１Ｃに示すように、成膜工程において、加圧ポンプ１９によるめっき液Ｌの加圧を停止し、多孔質膜５０に含浸させためっき液Ｌにより、被成膜面Ｆに金属皮膜を成膜する。このようにして、本実施形態によれば、めっき液Ｌが載置台１６に漏れ出すことを抑えることができるため、載置台１６に対するめっき液Ｌの拭き取り作業を低減することができる。

【0027】

さらに、図４Ａに示すように、比較となる成膜装置９を用いた成膜方法では、成膜時に、被成膜体Ｗ（ＷＡ、ＷＢ）の高さが異なる場合、高さの高い被成膜体ＷＡは、載置台１６の表面から突出してしまう。したがって、被成膜体ＷＡ、ＷＢに金属皮膜を成膜しようとした場合、被成膜体ＷＡ、ＷＢに多孔質膜５０を押圧すると、高さの低い被成膜体ＷＢに比べて、高さの高い被成膜体ＷＡの被成膜面Ｆに接触する多孔質膜５０の部分に、過大な応力が作用する。これにより、図４Ｂに示すように、過大な多力が作用した多孔質膜５０の部分が破損するおそれがある。

【0028】

しかしながら、本実施形態では、このような高さの異なる被成膜体ＷＡ、ＷＢであって、図２Ａに示すように、載置台１６からの飛び出し量Ｌ１、Ｌ２が異なるとしても、図２Ｂに示すように、付勢部材２８は、成膜時に被成膜体Ｗが載置台１６の表面と略面一となるまで（同じ面となるまで）圧縮変形するように設定されていればよい。これにより、多孔質膜５０の破損を抑えつつ、被成膜体ＷＡ、ＷＢの被成膜面Ｆに金属皮膜を成膜することができる。

【0029】

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。

【符号の説明】

【0030】

１：成膜装置、１０：装置本体、１１：液収容室、１２：挟持部材、１３：液保持孔、１６：載置台、Ｆ：被成膜面、Ｌ：めっき液、Ｗ：被成膜体

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】