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JP3520285B1 - アルミニウム安定化積層体 - Google Patents

アルミニウム安定化積層体

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JP3520285B1
JP3520285B1 JP2002311001A JP2002311001A JP3520285B1 JP 3520285 B1 JP3520285 B1 JP 3520285B1 JP 2002311001 A JP2002311001 A JP 2002311001A JP 2002311001 A JP2002311001 A JP 2002311001A JP 3520285 B1 JP3520285 B1 JP 3520285B1
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茂紀 三浦
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Ｆｃｍ株式会社
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Abstract

【要約】 【課題】 電気電子部品、半導体回路、自動車関連製品
等に使用されるアルミニウム系素材において、簡易な方
法でアルミニウム表面を安定化させたアルミニウム安定
化積層体を提供することを目的とする。 【解決手段】 表面が少なくともアルミニウムで構成さ
れる薄膜の全面に、金属で構成される厚み０．００１〜
１μｍの安定化層をスパッタリング法、蒸着法またはイ
オンプレーティング法のいずれかの方法により積層して
なるアルミニウム安定化積層体に関する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気電子部品、半
導体回路、自動車関連製品等のあらゆる技術分野におい
て使用されるアルミニウム系素材において、そのアルミ
ニウムで構成される表面を安定化させる技術に関する。
さらに詳細には、配線用、導電用、回路用、ボンディン
グ用、はんだ付用、接触（接点、コネクタ、リレー、ス
イッチ等）用、シールド用または装飾用等を目的として
使用される各種のアルミニウム系素材において、アルミ
ニウムで構成された表面を安定化させることにより電気
抵抗、耐食性または装飾性を飛躍的に向上させたアルミ
ニウム安定化積層体に関する。
【０００２】
【従来の技術】アルミニウムの表面に対して、電気抵抗
や耐食性あるいは装飾性を具備させたり改善させたりす
ることを目的として各種の金属によるめっき加工が施さ
れてきた。しかしながら、周知の如くアルミニウムは極
めて酸化されやすいという特性を有しているため、その
表面は不安定であり即座に空気中の酸素等と反応して酸
化アルミニウムとなってしまうことから、他の素材と同
様の条件下で無電解めっきや電気めっきを行なうことが
できず、その加工工程は極めて迂遠かつ複雑なものとな
っていた。すなわち、まずアルミニウムの表面を洗浄、
脱脂し、続いてエッチングにより凹凸加工を施した後、
亜鉛置換処理を施し、その後さらに数μｍの導電層を形
成させた後にめっき処理がされるというものであった。
このため、その表面をめっき加工する場合はもとより、
その他美的外観を保持するという装飾的な観点からも、
アルミニウムの表面を簡易な方法で安定化させることが
種々の技術分野において要求されてきた。しかし、その
要求に応える技術は未だ見出されていないのが現状であ
る。
【０００３】なお、以上本発明についての従来の技術
を、出願人の知得した一般的技術情報に基づいて説明し
たが、出願人の記憶する範囲において、出願前までに先
行技術文献情報として開示すべき情報を出願人は有して
いない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
現状に鑑みなされたものであってその目的とするところ
は、電気電子部品、半導体回路、自動車関連製品等に使
用されるアルミニウム系素材において、簡易な方法でア
ルミニウム表面を安定化させたアルミニウム安定化積層
体を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決するために鋭意研究を重ねたところ、アルミニウム
で構成される表面を任意の金属で保護すればアルミニウ
ムが安定化されるとの知見を得、この知見に基づきさら
に研究を続けることによりついに本発明を完成するに至
った。
【０００６】すなわち、本発明は、表面が少なくともア
ルミニウムで構成される薄膜の全面に、金属で構成され
る厚み０．００１〜１μｍの安定化層をスパッタリング
法、蒸着法またはイオンプレーティング法のいずれかの
方法により積層し、さらに該安定化層の表面にめっき層
を積層してなるアルミニウム安定化積層体に関する。
【０００７】また、上記表面が少なくともアルミニウム
で構成される薄膜は、厚み４〜２００μｍに圧延加工さ
れたアルミニウム箔とすることができる。
【０００８】また、上記金属は、Ｃｕ、Ｎｉまたはこれ
らを含む合金のいずれかであるものとすることができ
る。
【０００９】
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明のアルミニウム安定
化積層体について、図１〜３を参照しつつ、各構成要素
ごとに説明する。
【００１１】＜表面が少なくともアルミニウムで構成さ
れる薄膜＞本発明のアルミニウム安定化積層体１０１、
２０１、３０１のベースとなる表面が少なくともアルミ
ニウムで構成される薄膜１０２、２０２、３０２とは、
アルミニウム自体で構成される各種薄膜が含まれる他、
アルミニウム以外の素材の表面にアルミニウムからなる
層が形成されている薄膜も含まれる。具体的には、たと
えばアルミニウム自体で構成される薄膜としては、アル
ミニウム箔を挙げることができ、その中でも、厚みが４
〜２００μｍのものを用いることが特に好ましい。これ
は、後述の安定化層がスパッタリング法、蒸着法または
イオンプレーティング法のいずれかの方法により積層さ
れることと関係しており、この範囲を外れるものはいず
れも該各方法の適応に際して不都合を生じるからであ
る。すなわち、その厚みが４μｍ未満の場合には、アル
ミニウム自体の圧延加工が困難でありそれ自体のコスト
が高くなるとともに、上記各方法により処理するに際し
強度面から該処理が困難になるという不都合を生じる。
また、その厚みが２００μｍを超える場合には、上記各
方法による処理がロール状で実行できなくなり加工効率
が大幅に低減するとともに、クラッド処理等の他の加工
方法を選択する方がコスト的に有利となるからである。
【００１２】一方、アルミニウム以外の素材の表面にア
ルミニウムからなる層が形成されているものとしては、
たとえばアルミニウム以外の素材として電気電子部品や
半導体回路あるいは自動車関連製品などの用途における
従来公知の各種素材、たとえばアルミニウム以外の金
属、セラミックス、合成樹脂等の素材に対してアルミニ
ウムがめっきされていたり、蒸着あるいはスパッタリン
グされていたり、またあるいはアルミニウム箔が貼り合
わされたりしているもの等を挙げることができる。具体
的には、たとえばポリマーフィルム２０２ａとアルミニ
ウム箔２０２ｂを貼り合わせたものを好適な例として挙
げることができる。ここで、ポリマーフィルムとして
は、たとえば合成樹脂フィルム、熱可塑性エラストマー
フィルム、ゴムフィルム等を挙げることができる。合成
樹脂フィルムとしては、たとえばＰＥＴ、ＰＥＮ、アク
リル、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩化
ビニル、ポリイミド、液晶ポリマ、エポキシ等の合成樹
脂からなるフィルムを挙げることができる。熱可塑性エ
ラストマーフィルムとしては、たとえばスチレン系、塩
ビ系、オレフィン系、ウレタン系、エステル系、アミド
系等の熱可塑性エラストマーからなるフィルムを挙げる
ことができる。また、ゴムフィルムとしては、たとえば
天然ゴムの他、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、クロ
ロプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ニトリルゴ
ム、ブチルゴム、エチレン−プロピレンゴム、アクリル
ゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム等の
合成ゴムからなるフィルムを挙げることができる。ここ
に挙げた合成樹脂、熱可塑性エラストマーまたはゴムの
種類は、あくまでも例示であってこれらのみに限られる
ものではない。このようなポリマーフィルムには、強度
を向上させたり難燃効果等を付与することを目的とし
て、たとえばガラス繊維等の各種のフィラー類を添加す
ることができる。
【００１３】また、本発明が対象とする表面が少なくと
もアルミニウムで構成される薄膜の形状については、上
述の記載からも明らかとなる通り平面的なものであって
も立体的なものであっても差し支えない。しかし、たと
えばフィルム状、シート状、板状またはロール状等のよ
うに全体として薄膜状のものとなるものを特に好適なも
のとして挙げることができる。これは、後述の安定化層
がスパッタリング法、蒸着法またはイオンプレーティン
グ法のいずれかの方法により積層されることと関係して
おり、このような形状とすることにより該安定化層を極
めて密着性高く積層することが可能となる。
【００１４】なお、上記でいうアルミニウムには、アル
ミニウムのみ（微量の不純物を含む場合を含む）によっ
て構成されるものをはじめ、アルミニウムがその主成分
として構成されているものも含まれる。また、本発明に
おいては、このように表面が少なくともアルミニウムで
構成される薄膜の全面に対して下記の安定化層を積層す
るものであるが、ここでいう全面とは、あくまでも安定
化させることが必要な表面の全面という意味であり、安
定化層が積層されていない表面が一部でも存在すれば本
発明の技術的範囲に属しないとするものではない。した
がって、安定化させる必要がない部分にまで下記の安定
化層を積層させる必要はない。また、アルミニウムで構
成される表面は、下記の安定化層が積層される前に脱
脂、水洗、酸活性化処理等の前処理を行なっておくこと
が好ましい。これにより、その表面に付着している油分
や汚れが除去され、安定化層の密着性が向上するからで
ある。なお、この場合、脱脂等に用いる薬剤は、従来公
知のものを限定なく用いることができる。
【００１５】＜安定化層＞本発明の表面が少なくともア
ルミニウムで構成される薄膜の全面に積層される安定化
層１０３、２０３、３０３は、任意の金属により構成さ
れ、厚みが０．００１〜１μｍであり、スパッタリング
法、蒸着法またはイオンプレーティング法のいずれかの
方法により積層されるものである。該安定化層は、下層
のアルミニウムが酸化される等して変質するのを有効に
防止し、アルミニウムを保護、安定化する作用を奏する
ものである。該安定化層を構成する金属としては、Ａ
ｕ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ａｇ
等を挙げることができる。しかし、これらの金属の中で
も、特にＣｕ、Ｎｉまたはこれらを含む合金のいずれか
を用いることが好ましい。金属としての安定性が高く、
しかも後述のめっき層を積層する場合においてあらゆる
金属を密着性高くめっきすることができるからであり、
また、このようなめっき加工のみに限らず、たとえばプ
レス加工等の後加工を容易に行なうことができ、しかも
資源的にも豊富に存在することからコスト的に安価かつ
安定だからである。ここで、上記ＣｕまたはＮｉを含む
合金の組成は、ＣｕまたはＮｉが含まれている限り特に
限定されるものではないが、たとえばＣｕまたはＮｉ以
外の成分として、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｃｏ等を含むこと
ができる。このような合金の組成において、Ｃｕまたは
Ｎｉの含有量は、２０〜９９．９質量％、好ましくは９
０〜９９．５質量％とすることが好適である。
【００１６】また、該安定化層の厚みは、０．００１〜
１μｍとすることが必要である。これは、アルミニウム
を保護安定化するには１μｍあれば十分であり、またこ
れより厚くなると逆にアルミニウム本来の良好な表面特
性が害されることとなるためであり、一方０．００１μ
ｍ未満の場合には十分な安定化効果が得られなくなるた
めである。より好ましくは０．０１〜０．５μｍとする
ことが好適である。
【００１７】＜積層方法＞上記の安定化層は、表面が少
なくともアルミニウムで構成される薄膜に積層されるも
のであるが、その積層方法としては、スパッタリング
法、蒸着法またはイオンプレーティング法による必要が
ある。これは、表面が少なくともアルミニウムで構成さ
れる薄膜の全面を均一に被覆することができるからであ
り、しかも特にアルミニウム箔等のように薄膜状のアル
ミニウム自体の表面に積層させる場合においてしわにな
ったりクラックが発生したりすることなく積層させるこ
とができるからである。また、本発明においては、この
安定化層を所望により２層以上積層させたものとするこ
とができ、また表面が少なくともアルミニウムで構成さ
れる薄膜の表裏両面に対して積層させるものであっても
良い。これらの場合、各安定化層を構成する金属は互い
に同一であっても、または異なるものであっても良く、
その厚みは前記した通り各０．００１〜１μｍの範囲と
することができる。
【００１８】ここで、このような積層方法についてより
詳細に説明すると、スパッタリング法により積層する方
法としては、スパッタリング装置において１×１０-3〜
７×１０-1Ｐａ、好ましくは５×１０-3〜５×１０-2Ｐ
ａの真空下、Ａｒガス５０〜３００ｃｃ／分、好ましく
は１８０〜２５０ｃｃ／分、出力０．３〜２５ｋＷ、好
ましくは１〜２０ｋＷの条件下でスパッタリングするこ
とができる。また、蒸着法により積層する方法として
は、蒸着装置において１×１０-5〜１×１０-3Ｐａ、好
ましくは１×１０-4〜１×１０-3Ｐａの真空下、出力５
〜１００ｋＷ、好ましくは１０〜３０ｋＷの条件下で蒸
着することができる。また、イオンプレーティング法に
より積層する方法としては、イオンプレーティング装置
を用いて、使用する金属の種類に応じた通常の条件を採
用することにより積層することができる。
【００１９】＜めっき層＞本発明は、表面が少なくとも
アルミニウムで構成される薄膜の全面に上記のように安
定化層を積層させたものであるが、該安定化層の表面に
めっき層３０４を積層させることにより、その表面に対
して導電加工、耐食加工、装飾加工等の種々の修飾加工
を施すことが可能となる。このようなめっき層を構成す
る金属としては、たとえばＣｕ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｓ
ｎ、Ｐｄ、Ｚｎ、Ｒｕ、Ｒｈ、はんだ等を挙げることが
でき、その用途に応じて任意のものを選択することがで
きる。また、めっき方法としても、無電解めっきまたは
電気めっきのいずれの方法であっても良く、それぞれの
金属に応じた従来公知の方法を採用することにより、厚
み０．０２〜２０μｍ、好ましく０．１〜１０μｍの範
囲で積層することができる。なお、このようなめっき層
は２層以上積層させることもでき、この場合、各めっき
層を構成する金属は互いに同一であっても、または異な
るものであっても良い。
【００２０】
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説
明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２１】＜実施例１＞表面が少なくともアルミニウ
ムで構成される薄膜として、圧延加工により薄膜状に加
工された厚み２５μｍのアルミニウム箔を用い、まずこ
のアルミニウム箔を幅２５０ｍｍ、長さ１００ｍにスリ
ットさせた後、５０ｇ／ｌのエスクリーン３０（商品
名、奥野製薬工業（株）製）が充填された浸漬浴に液温
５０℃の下１分間浸漬することにより脱脂処理を行なっ
た。その後水洗を４回繰り返した。
【００２２】次いで、このように脱脂処理されたアルミ
ニウム箔の表面に対して、５％の硫酸が充填された浸漬
浴に室温下３０秒間浸漬することにより酸による活性化
処理を行なった。そして水洗を３回繰り返した後、水切
り乾燥を行なった。
【００２３】続いて、このように活性化処理されたアル
ミニウム箔の表面に対して、スパッタリング装置を用い
て、ターゲットにＣｕをセットし、真空度が１．３×１
０-2Ｐａに達した時、Ａｒガスを２５０ｃｃ／分で投入
させ、出力３ｋＷ、移動速度２ｍ／分の条件下で５０分
間スパッタリングすることにより厚み０．０１２μｍ
（ＦＩＢ装置により測定）のＣｕからなる安定化層を積
層することによって、アルミニウムで構成される薄膜表
面の全面にＣｕにより構成される安定化層を積層してな
るアルミニウム安定化積層体を得た。
【００２４】このようにして得られたアルミニウム安定
化積層体の安定化層の全面に対して、１％の硫酸が充填
された浸漬浴に室温下３０秒間浸漬することにより酸に
よる活性化処理を行なった。そして水洗を３回繰り返し
た後、連続電気めっき装置を用いて、めっき液（硫酸銅
１００ｇ／ｌ、硫酸１６０ｇ／ｌ、塩素６０ｐｐｍおよ
びトップルチナ３８０Ｈ（奥野製薬工業（株）製）１０
ｃｃ／ｌからなるもの）を充填し、上記アルミニウム安
定化積層体を２．０ｍ／分の移動速度で連続的に浸漬さ
せ、液温３０℃、電流密度４Ａ／ｄｍ2の条件下で２分
間電気めっきすることにより、厚み１．８μｍ（蛍光Ｘ
線膜厚測定装置により測定）のＣｕからなるめっき層を
積層した。
【００２５】続いて、水洗を３回行なった後、同連続電
気めっき装置を用いて、めっき液（Ｓｎ５５ｇ／ｌ、有
機酸としてメタスＡＭ（商品名、ユケン工業（株）製）
１２０ｇ／ｌ、ＳＢＳ-Ｒ（商品名、ユケン工業（株）
製）５０ｃｃ／ｌ）を充填し、上記Ｃｕからなるめっき
層が積層されたアルミニウム安定化積層体を２．０ｍ／
分の移動速度で連続的に浸漬させ、液温３５℃、電流密
度８Ａ／ｄｍ2の条件下で２分間Ｓｎを電気めっきする
ことにより、Ｃｕからなるめっき層上に厚み６μｍ（蛍
光Ｘ線膜厚測定装置により測定）のＳｎからなるめっき
層をさらに積層させた。このようにして、ＣｕおよびＳ
ｎからなる２層のめっき層が積層されたアルミニウム安
定化積層体を得た。
【００２６】得られたアルミニウム安定化積層体につい
て一定形状のサンプルをカットし、１５０℃で４時間の
ベーキング処理の後、９０度に折り曲げる操作を４回繰
り返す折り曲げ試験を行なったところ、めっき層の密着
性に何等問題はなく、クラック等の発生は一切観察され
なかった。また、２４０℃におけるはんだヌレ性試験に
おいても９８％以上のはんだヌレ性を示し、何等問題は
なかった。なお、比較のために、上記安定化層を形成さ
せないことを除き、その他は全て上記と同様にしてＣｕ
とＳｎの２層のめっき層を積層させたサンプルについて
上記と同様の試験を行なったところ、折り曲げ試験にお
いてはめっき層の全面剥離が観察されたとともに、はん
だヌレ性試験においてもはんだヌレ性が０％であり、十
分なはんだ特性が示されなかった。
【００２７】＜実施例２＞表面が少なくともアルミニウ
ムで構成される薄膜に対して、酸による活性化処理を行
ない、その後水洗、乾燥させるところまでは、全て実施
例１と同様にして行なった。
【００２８】続いて、このように活性化処理されたアル
ミニウム箔の表面に対して、スパッタリング装置を用い
て、第１ターゲットにＣｕ、第２ターゲットにＮｉをそ
れぞれセットし、真空度が１．３×１０-2Ｐａに達した
時、Ａｒガスを各２５０ｃｃ／分づつ投入させ、出力を
Ｃｕ側６ｋＷ、Ｎｉ側１４ｋＷに設定し、移動速度０．
５ｍ／分の条件下で１００分間スパッタリングすること
により、厚み０．２μｍ（ＦＩＢ装置により測定）のＣ
ｕからなる安定化層の上に厚み０．４μｍ（ＦＩＢ装置
により測定）のＮｉからなる安定化層を積層したアルミ
ニウム安定化積層体を得た。
【００２９】得られたアルミニウム安定化積層体につい
て次のような耐食性試験を行なった。すなわち、高温高
湿試験機（タバイ製作所製）を用いて温度８０℃、湿度
９０％の条件下で１２時間後、２４時間後、４８時間
後、１６８時間後の腐食性を評価した。評価は、全く腐
食していないもの「○」、やや腐食しているもの
「△」、かなり腐食しているもの「×」とした。なお、
比較例として、本実施例において安定化層を積層してい
ないもの（すなわち、表面がアルミニウムであるもの）
についても同じ条件下で腐食性を評価した。その結果を
表１に示す。
【００３０】
【表１】
【００３１】表１の通り、表面が少なくともアルミニウ
ムで構成される薄膜の表面に安定化層を積層すれば耐食
性が飛躍的に向上しており、酸化による変質が防止され
ていることが明らかである。
【００３２】今回開示された実施の形態および実施例は
すべての点で例示であって制限的なものではないと考え
られるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではな
くて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と
均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれるこ
とが意図される。
【００３３】
【発明の効果】本発明のアルミニウム安定化積層体にお
いては、表面が少なくともアルミニウムで構成される薄
膜の全面を厚み０．００１〜１μｍの安定化層によって
保護する構成となっているため、アルミニウムが酸化さ
れたり硫化されたりして変質してしまうことを十分に保
護することが可能である一方、該安定化層は金属により
構成されるものであるため耐熱性にも非常に優れたもの
となり、はんだ付等の各種特性にも非常に優れたものと
なる。このため、本発明のアルミニウム安定化積層体
は、配線用、導電用、回路用、ボンディング用、はんだ
付用、または接触（接点、コネクタ、リレー、スイッチ
等）用、シールド用、装飾用等を目的として、電気電子
部品、半導体回路または自動車関連製品等において基材
その他の材料として広範囲に亘って使用することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 アルミニウム安定化積層体の概略断面図であ
る。
【図２】 表面が少なくともアルミニウムで構成される
薄膜がアルミニウム箔とポリマーフィルムとを貼り合わ
せたものであるアルミニウム安定化積層体の概略断面図
である。
【図３】 安定化層上にめっき層を積層させたアルミニ
ウム安定化積層体の概略断面図である。
【符号の説明】
１０１，２０１，３０１ アルミニウム安定化積層体、
１０２，２０２，３０２ 表面が少なくともアルミニウ
ムで構成される薄膜、２０２ａ ポリマーフィルム、２
０２ｂ アルミニウム箔、１０３，２０３，３０３ 安
定化層、３０４めっき層。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｃ２５Ｄ 7/00 Ｃ２５Ｄ 7/00 Ｇ Ｈ０１Ｌ 21/28 ３０１ Ｈ０１Ｌ 21/28 ３０１Ｒ 21/288 21/288 Ｅ (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23C 28/02 B32B 15/01 C23C 14/16 C25D 5/30 C25D 5/44 C25D 7/00 H01L 21/28 301 H01L 21/288

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 表面が少なくともアルミニウムで構成さ
    れる薄膜の全面に、金属で構成される厚み０．００１〜
    １μｍの安定化層をスパッタリング法、蒸着法またはイ
    オンプレーティング法のいずれかの方法により積層し、
    さらに該安定化層の表面にめっき層を積層してなるアル
    ミニウム安定化積層体。
  2. 【請求項２】 前記表面が少なくともアルミニウムで構
    成される薄膜が、厚み４〜２００μｍに圧延加工された
    アルミニウム箔である請求項１記載のアルミニウム安定
    化積層体。
  3. 【請求項３】 前記金属が、Ｃｕ、Ｎｉまたはこれらを
    含む合金のいずれかである請求項１記載のアルミニウム
    安定化積層体。
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