JPH11186618A - Pre-plating method for thermoelectric semiconductor - Google Patents
Pre-plating method for thermoelectric semiconductorInfo
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- JPH11186618A JPH11186618A JP9351646A JP35164697A JPH11186618A JP H11186618 A JPH11186618 A JP H11186618A JP 9351646 A JP9351646 A JP 9351646A JP 35164697 A JP35164697 A JP 35164697A JP H11186618 A JPH11186618 A JP H11186618A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 熱電半導体のメッキ前処理方法において、そ
の工程を短縮すること。
【解決手段】 熱電半導体のメッキ前処理方法におい
て、熱電半導体をアルカリ溶液中で電解エッチングす
る。アルカリ溶液は、それ自身で有機系の汚れを除去す
る脱脂効果も備えるものであるので、熱電半導体は、電
解エッチングされてその表面に凹凸が形成されるととも
に、脱脂も行われる。このため、エッチング前に脱脂を
行う必要はなく、脱脂処理が必須である従来の前処理方
法に比してメッキ前処理工程を短縮することができる。
(57) [Summary] [PROBLEMS] To shorten the steps in a pretreatment method for plating a thermoelectric semiconductor. SOLUTION: In the pretreatment method for plating a thermoelectric semiconductor, the thermoelectric semiconductor is electrolytically etched in an alkaline solution. Since the alkaline solution itself has a degreasing effect of removing organic stains, the thermoelectric semiconductor is electrolytically etched to form irregularities on its surface, and is also degreased. For this reason, it is not necessary to perform degreasing before etching, and the plating pretreatment step can be shortened as compared with a conventional pretreatment method that requires degreasing.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、熱電半導体のメッ
キ前処理方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pretreatment method for plating a thermoelectric semiconductor.
【0002】[0002]
【従来の技術】熱電変換装置は、異種の導体または半導
体からなる熱電体を電気的に接続し、通電することによ
りその接点でジュール熱以外の熱の発生または吸収が起
こるというペルチェ効果を利用して、発生した冷熱また
は温熱を各種目的のために使用するものである。このよ
うな熱電変換装置に使用する熱電体としては、その熱電
能の面から、熱電半導体を使用することが多い。熱電半
導体の一例としては、ビスマス−テルル系、アンチモン
−テルル系、その他Pb−Ge系、シリコン−Ge系等
の金属間化合物を主構成とした熱電半導体等がある。2. Description of the Related Art A thermoelectric converter utilizes a Peltier effect in which thermoelectric elements made of different types of conductors or semiconductors are electrically connected and energized to generate or absorb heat other than Joule heat at their contacts. The generated cold or warm heat is used for various purposes. As a thermoelectric element used in such a thermoelectric conversion device, a thermoelectric semiconductor is often used in terms of thermoelectric power. As an example of the thermoelectric semiconductor, there is a thermoelectric semiconductor mainly composed of an intermetallic compound such as a bismuth-tellurium-based, antimony-tellurium-based, Pb-Ge-based, or silicon-Ge-based.
【0003】熱電変換装置に使用する熱電半導体は、表
面平滑化、接合強度向上、品質性能劣化抑止等の各種目
的のために、その表面にメッキ膜を形成する場合があ
る。例えば、熱電半導体を基板上に形成された銅等から
なる電極にはんだ付けにより接続する際に、はんだのす
ず成分が熱電半導体内に拡散して品質性能を劣化させる
のを防止するため、及び、はんだの濡れ性を確保するた
めに、はんだ接合用のメッキ膜を形成する必要がある。[0003] A thermoelectric semiconductor used in a thermoelectric converter may have a plating film formed on its surface for various purposes such as surface smoothing, improvement of bonding strength, and suppression of quality performance deterioration. For example, when connecting a thermoelectric semiconductor to an electrode made of copper or the like formed on a substrate by soldering, to prevent the tin component of the solder from diffusing into the thermoelectric semiconductor and deteriorating the quality performance, and In order to ensure the wettability of the solder, it is necessary to form a plating film for solder bonding.
【0004】熱電半導体にメッキを皮膜する際に、熱電
変換装置の耐久性能を確保するため、熱電半導体とメッ
キ皮膜との密着性も考慮しなければならず、このため通
常メッキ処理を施す前に、メッキ前処理を施している。When coating a thermoelectric semiconductor with plating, the adhesion between the thermoelectric semiconductor and the plating film must be considered in order to ensure the durability of the thermoelectric conversion device. , Plating pretreatment.
【0005】従来のメッキ前処理は、熱電半導体表面に
付着した異物や有機性の汚れを除去する脱脂処理を行
い、水洗、中和処理を経た後、熱電半導体表面に凹凸を
形成するために酸性溶液中でエッチング処理(酸エッチ
ング)を行い、さらに必要に応じて熱電半導体表面に付
着した酸化皮膜、スケール、スマット等の無機系の汚れ
を除去するとともに表面を活性化する酸処理を行ってい
る。尚、エッチング処理において熱電半導体表面に形成
された凹凸は、該凹凸表面にメッキが入り込み、アンカ
ー効果を生じることにより熱電半導体とメッキ皮膜との
密着性を向上させるという機能を果たすものである。[0005] In the conventional plating pretreatment, a degreasing treatment for removing foreign substances and organic dirt attached to the surface of the thermoelectric semiconductor is performed, and after washing and neutralization, an acid is formed to form irregularities on the surface of the thermoelectric semiconductor. An etching treatment (acid etching) is performed in a solution, and an acid treatment for activating the surface while removing inorganic dirt such as an oxide film, scale, and smut attached to the surface of the thermoelectric semiconductor as necessary. . The irregularities formed on the surface of the thermoelectric semiconductor during the etching process have a function of improving the adhesion between the thermoelectric semiconductor and the plating film by causing plating to enter the irregular surface and generating an anchor effect.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来技術におけるメッキ前処理では、エッチング処理
及び脱脂処理の少なくとも2工程が必要であり、その他
の水洗、中和処理と合わせて処理工程が多いという問題
がある。However, in the above-described prior art plating pretreatment, at least two steps of etching and degreasing are required, and there are many processing steps in addition to other washing and neutralization. There's a problem.
【0007】また、従来の酸エッチングは、熱電半導体
材料のビスマス、テルルを特定して溶解するため、熱電
半導体材料の組成変化を起こす。その結果、エッチング
液にさらされた表面部分がダメージ層となり、半導体性
能を劣化させてしまうという問題がある。[0007] Further, in the conventional acid etching, bismuth and tellurium of the thermoelectric semiconductor material are specified and dissolved, so that the composition of the thermoelectric semiconductor material changes. As a result, there is a problem that the surface portion exposed to the etchant becomes a damaged layer, and deteriorates semiconductor performance.
【0008】また、エッチング処理時間が長く、生産性
が悪いという問題がある。Further, there is a problem that the etching processing time is long and the productivity is poor.
【0009】故に、本発明は、上記実情に鑑みてなされ
たものであり、熱電半導体のメッキ前処理方法におい
て、その処理工程の減少、前処理における半導体性能の
維持、並びに生産性の向上を図ることを技術的課題とす
るものである。[0009] Therefore, the present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and in a method for pre-treating a thermoelectric semiconductor, it is intended to reduce the number of processing steps, maintain semiconductor performance in pre-treatment, and improve productivity. This is a technical issue.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】上記した技術的課題を解
決するためになされた請求項1の発明は、熱電半導体を
電解質溶液中で電解エッチングすることを特徴とする熱
電半導体のメッキ前処理方法としたことである。According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for pre-plating a thermoelectric semiconductor, comprising: electrolytically etching a thermoelectric semiconductor in an electrolyte solution. It was that.
【0011】上記発明によれば、熱電半導体のメッキ前
処理として、熱電半導体を電解質溶液中で電解エッチン
グしている。電解エッチングは、メッキ皮膜とのアンカ
ー効果による密着性を確保するために熱電半導体の表面
に凹凸を形成するとともに、有機系の汚れを除去する脱
脂作用も備える。従って、熱電半導体を電解質溶液中で
電解エッチングすることにより、熱電半導体表面への凹
凸形成と脱脂が同時に行われるものである。According to the invention, as the pretreatment for plating the thermoelectric semiconductor, the thermoelectric semiconductor is electrolytically etched in the electrolyte solution. Electrolytic etching forms irregularities on the surface of the thermoelectric semiconductor in order to secure adhesion to the plating film by an anchor effect, and also has a degreasing action for removing organic dirt. Therefore, by performing the electrolytic etching of the thermoelectric semiconductor in the electrolyte solution, the formation of the unevenness on the surface of the thermoelectric semiconductor and the degreasing are simultaneously performed.
【0012】このため、エッチング前に脱脂を行う必要
はなく、メッキ前処理工程を短縮することができるもの
である。Therefore, it is not necessary to perform degreasing before etching, and the plating pretreatment step can be shortened.
【0013】また、電解エッチングは、熱電半導体材料
の金属溶解を一様に引き起こすので、酸エッチング等の
特定元素溶解と比べて組成ダメージを起こすことなく表
面に凹凸を形成することができる。このため熱電半導体
の性能を維持することが可能となるものである。In addition, since electrolytic etching uniformly dissolves a metal in a thermoelectric semiconductor material, irregularities can be formed on the surface without causing composition damage as compared with dissolution of a specific element such as acid etching. For this reason, the performance of the thermoelectric semiconductor can be maintained.
【0014】また、電解エッチングは、従来の酸エッチ
ングと比較して処理時間が非常に短くて済む。従って、
処理時間を短縮して生産性を向上することができるもの
である。In addition, the electrolytic etching requires a very short processing time as compared with the conventional acid etching. Therefore,
The processing time can be shortened and the productivity can be improved.
【0015】また、請求項1の発明により上記技術的課
題を解決するに当り、請求項2の発明のように、前記電
解質溶液は、水酸化ナトリウム溶液であることが好まし
い。[0015] In order to solve the above technical problems by the invention of claim 1, it is preferable that the electrolyte solution is a sodium hydroxide solution as in the invention of claim 2.
【0016】電解質溶液としては、炭酸ソーダ塩溶液、
リン酸ソーダ塩溶液、水酸化ナトリウム溶液等が挙げら
れるが、本発明のようにけん化作用の非常に強い水酸化
ナトリウム溶液を使用することにより、脱脂効果が向上
するものである。As the electrolyte solution, a sodium carbonate salt solution,
Examples thereof include a sodium phosphate salt solution and a sodium hydroxide solution. Use of a sodium hydroxide solution having a very strong saponification effect as in the present invention improves the degreasing effect.
【0017】より好ましくは、請求項3の発明のよう
に、前記水酸化ナトリウム溶液の濃度は、10〜100
g/lとすることである。上記濃度範囲であると、電解
エッチングにおける高電流の印加が可能となる。また、
上記濃度範囲外であると、電解エッチングにおける高電
流の印加が困難であるばかりでなく、液粘度が高くなる
ので、電解エッチング終了時の液切りに時間がかかると
いう不具合を生じる。More preferably, the concentration of the sodium hydroxide solution is 10 to 100.
g / l. When the concentration is within the above range, it is possible to apply a high current in electrolytic etching. Also,
When the concentration is out of the above range, not only is it difficult to apply a high current in electrolytic etching, but also the viscosity of the liquid becomes high, so that it takes time to drain the liquid at the end of electrolytic etching.
【0018】また、請求項1〜3の発明により上記技術
的課題を解決するに当り、請求項4の発明のように、前
記電解エッチングは、ペアリオディック・リバース(p
eriodic reverse)電解エッチング(以
下、PR電解エッチング)又は陽極電解エッチングであ
ることが好ましい。Further, in solving the above technical problems by the inventions of claims 1 to 3, as in the invention of claim 4, the electrolytic etching is carried out by a pairwise reverse (p
It is preferable to use an erodic reverse electrolytic etching (hereinafter, PR electrolytic etching) or an anodic electrolytic etching.
【0019】電解エッチングを、PR電解エッチングま
たは陽極電解エッチングとすることにより、陽極側で素
地金属の溶出が起き、均一でかつ細かい凹凸が形成され
るので、後のメッキ工程で均一なメッキを皮膜すること
ができる。また、PR電解エッチングを行うことによ
り、陰極側で不導体膜の活性化がなされ、高速でより効
果的なエッチング作用を行うことができるものである。When the electrolytic etching is performed by PR electrolytic etching or anodic electrolytic etching, the base metal is eluted on the anode side, and uniform and fine irregularities are formed. Therefore, uniform plating is performed in a later plating step. can do. Further, by performing the PR electrolytic etching, the non-conductive film is activated on the cathode side, and a more effective etching action can be performed at a high speed.
【0020】尚、PR電解エッチングとは、陽極と陰極
とを交互に反転させて電解エッチングを行う方法であ
り、陽極電解エッチングとは、エッチングされる側の部
材を陽極として電解エッチングを行う方法である。The PR electrolytic etching is a method in which an anode and a cathode are alternately reversed to perform electrolytic etching. The anodic electrolytic etching is a method in which electrolytic etching is performed using a member to be etched as an anode. is there.
【0021】また、請求項1の発明により上記技術的課
題を解決するに当り、請求項5の発明のように、前記熱
電半導体を前記電解質溶液中で前記電解エッチングした
後に、酸処理を施すことが好ましい。Further, in solving the above technical problem by the invention of claim 1, as in the invention of claim 5, the thermoelectric semiconductor is subjected to the acid etching after the electrolytic etching in the electrolyte solution. Is preferred.
【0022】これによれば、電解エッチング後に酸処理
を施すことにより熱電半導体表面が活性化され、この活
性化表面に付着したメッキが該表面で熱電半導体と金属
間結合する。このため、エッチング処理で形成された表
面凹凸によるアンカー効果に加え、熱電半導体とメッキ
皮膜との金属間結合により、熱電半導体とメッキ皮膜と
の密着性がより向上するものである。According to this, the surface of the thermoelectric semiconductor is activated by performing the acid treatment after the electrolytic etching, and the plating adhered to the activated surface is bonded to the thermoelectric semiconductor and metal on the surface. Therefore, in addition to the anchor effect due to the surface irregularities formed by the etching treatment, the adhesion between the thermoelectric semiconductor and the plating film is further improved by the intermetallic bonding between the thermoelectric semiconductor and the plating film.
【0023】通常、アンカー効果による密着性の向上
は、エッチング処理による熱電半導体表面の面粗度の大
きさ(表面凹凸の大きさ)に比例し、面粗度が大きい、
つまり表面が粗い程密着性は向上する。しかし、熱電半
導体の表面粗度が大きいほど冷却性能が悪化することが
判明している。これに対し、本発明では、熱電半導体と
メッキ皮膜との金属間結合によっても密着性の向上が望
めるので、熱電半導体の面粗度をそれほど大きくしなく
ても十分な密着力を得ることができ、熱電半導体の冷却
性能の維持及び密着性の向上を両立させることができ
る。加えて、熱電半導体表面の面粗度をそれほど大きく
しなくても良いことから、エッチング時間の短縮をも図
ることができるものである。Usually, the improvement of the adhesion due to the anchor effect is proportional to the size of the surface roughness of the thermoelectric semiconductor surface (the size of the surface irregularities) due to the etching treatment, and the surface roughness is large.
That is, the rougher the surface, the better the adhesion. However, it has been found that the cooling performance deteriorates as the surface roughness of the thermoelectric semiconductor increases. On the other hand, in the present invention, it is possible to improve adhesion by bonding between the thermoelectric semiconductor and the plating film, so that sufficient adhesion can be obtained without increasing the surface roughness of the thermoelectric semiconductor. In addition, it is possible to maintain both the cooling performance of the thermoelectric semiconductor and the improvement of the adhesion. In addition, since the surface roughness of the thermoelectric semiconductor surface does not need to be so large, the etching time can be shortened.
【0024】より好ましくは、請求項6の発明のよう
に、前記酸活性処理は、濃度400〜500ml/lの
硫酸と、濃度10〜50ml/lの過酸化水素水溶液と
の混合溶液であり、処理時間は0.5〜2分とすること
である。More preferably, as in the invention of claim 6, the acid activation treatment is a mixed solution of sulfuric acid having a concentration of 400 to 500 ml / l and an aqueous solution of hydrogen peroxide having a concentration of 10 to 50 ml / l. The processing time is 0.5 to 2 minutes.
【0025】これによれば、酸活性処理における処理条
件を上記の如くすることにより、酸により不活性皮膜の
活性化、酸化、及び発生酸素によるスケール、スマット
の除去が行われるものである。According to this, by setting the treatment conditions in the acid activation treatment as described above, activation and oxidation of the inactive film by acid, and removal of scale and smut by generated oxygen are performed.
【0026】[0026]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施の形態を
図面に基づいて説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0027】(第1実施形態例)図1は、本発明の第1
実施形態例におけるメッキ前処理工程でのメッキ前処理
装置の概略図である。図において、1は前処理槽であ
り、前処理槽1内には電解質溶液として濃度40g/l
の水酸化ナトリウム水溶液が入っている。また、前処理
槽1内には2本の電極2、3が、水酸化ナトリウム水溶
液内にその大部分が浸るように配置されている。両電極
2、3は、不溶性の電極、例えばカーボンや白金電極で
構成される。前処理槽1内にはさらにパレット4が、水
酸化ナトリウム水溶液内に浸漬された状態で配置され、
該パレット4内には複数の平板状に形成された熱電半導
体5が積層状態で配置される。(First Embodiment) FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
It is the schematic of the plating pre-processing apparatus in the plating pre-processing process in embodiment. In the figure, reference numeral 1 denotes a pretreatment tank, and the concentration of the electrolyte solution in the pretreatment tank 1 is 40 g / l.
Contains sodium hydroxide solution. In the pretreatment tank 1, two electrodes 2, 3 are arranged so that most of them are immersed in a sodium hydroxide aqueous solution. Both electrodes 2 and 3 are composed of insoluble electrodes, for example, carbon or platinum electrodes. A pallet 4 is further disposed in the pretreatment tank 1 in a state of being immersed in an aqueous solution of sodium hydroxide.
Within the pallet 4, a plurality of thermoelectric semiconductors 5 formed in a plate shape are arranged in a stacked state.
【0028】図2は、熱電半導体5が載置されたパレッ
ト4を示す図である。図において、パレット4は、接点
電極としての底板4aと、熱電半導体5を保持する保持
部4bとを備えている。保持部4bは、図より明らかな
ように凹凸が繰り返された形状の平板が2枚対向して配
置されたものであり、幅方向に長い空間部分に熱電半導
体5を差し込んで収容するものである。FIG. 2 is a view showing the pallet 4 on which the thermoelectric semiconductors 5 are placed. In the figure, the pallet 4 includes a bottom plate 4 a as a contact electrode and a holding portion 4 b for holding the thermoelectric semiconductor 5. The holding portion 4b is formed by arranging two flat plates having a shape in which unevenness is repeated as is apparent from the figure, and inserts and accommodates the thermoelectric semiconductor 5 in a space portion that is long in the width direction. .
【0029】図1において、電源6には2つの出力端が
設けられており、一方の出力端には第1リード線7a
が、他方の出力端には第2リード線7bが接続されてい
る。第1リード線7aは途中で分岐し、分岐した各リー
ド線はそれぞれ電極2及び電極3に接続されている。第
2リード線7bも途中で分岐し、分岐した各リード線は
それぞれパレット4の両端に接続されている。尚、パレ
ット4に載置された複数の熱電半導体5は、該パレット
4の底板4a、保持部4bを介して第2リード線7bに
電気的に接続されるものである。従って、電源6の一方
の出力端に第1リード線7aを介して接続された電極2
及び3が、同時に陰極または陽極となる一方の電極に、
電源6の他方の出力端に第2リード線7b及びパレット
4を介して接続された複数の熱電半導体5が、上記一方
の電極とは逆位相で陽極または陰極となる他方の電極に
相当するものである。In FIG. 1, the power source 6 is provided with two output terminals, and one output terminal has a first lead wire 7a.
However, a second lead wire 7b is connected to the other output terminal. The first lead wire 7a branches on the way, and each branched lead wire is connected to the electrode 2 and the electrode 3, respectively. The second lead wire 7b also branches midway, and the branched lead wires are connected to both ends of the pallet 4, respectively. The plurality of thermoelectric semiconductors 5 placed on the pallet 4 are electrically connected to the second lead wire 7b via the bottom plate 4a and the holding portion 4b of the pallet 4. Therefore, the electrode 2 connected to one output terminal of the power supply 6 via the first lead wire 7a
And 3 are simultaneously applied to one of the electrodes, which simultaneously serves as a cathode or an anode,
A plurality of thermoelectric semiconductors 5 connected to the other output terminal of the power supply 6 via the second lead wire 7b and the pallet 4 correspond to the other electrode serving as an anode or a cathode in a phase opposite to that of the one electrode. It is.
【0030】上記構成のメッキ前処理装置において、P
R電解エッチングにより熱電半導体5をエッチングし
た。エッチング条件を以下に示す。In the plating pretreatment apparatus having the above structure, P
The thermoelectric semiconductor 5 was etched by R electrolytic etching. The etching conditions are shown below.
【0031】 陰極電流密度 0.5〜3A/mm2 陽極電流密度 0.5〜3A/mm2 PR比(−:+) 1:3 1サイクルタイム 8秒 処理時間 24〜60秒 ここで、陰極電流密度とは、陰極となる電極側に流れる
電流密度、陽極電流密度とは、陽極となる電極側に流れ
る電流密度、PR比とは、エッチングされるべき熱電半
導体5が陰極(−)になる時間と陽極(+)になる時間
との時間比、1サイクルタイムとは、電極の反転周期、
処理時間とは、電解エッチング時間である。このPR電
解エッチングにより、熱電半導体を形成する金属が一様
に溶出し、熱電半導体の表面に凹凸が形成される。ま
た、この凹凸形成とともに、熱電半導体表面に付着した
有機系の汚れも除去される。Cathode current density 0.5 to 3 A / mm 2 Anode current density 0.5 to 3 A / mm 2 PR ratio (−: +) 1: 3 1 cycle time 8 seconds Processing time 24 to 60 seconds The current density refers to the current density flowing on the electrode side serving as the cathode, the anode current density refers to the current density flowing on the electrode side serving as the anode, and the PR ratio refers to the case where the thermoelectric semiconductor 5 to be etched is the cathode (-). The time ratio between the time and the time to become the anode (+), one cycle time is the reversal period of the electrode,
The processing time is an electrolytic etching time. By this PR electrolytic etching, the metal forming the thermoelectric semiconductor is uniformly eluted, and irregularities are formed on the surface of the thermoelectric semiconductor. In addition, along with the formation of the unevenness, organic dirt adhering to the thermoelectric semiconductor surface is also removed.
【0032】上記PR電解エッチングを行った後、熱電
半導体5を取り出し、次に酸処理を行う。この酸処理
は、濃度98%(410〜450ml/l)の硫酸及び
濃度35.6%(15〜25ml/l)の過酸化水素水
溶液との混合溶液内に浸漬させ、浴温16〜20℃、処
理時間0.5〜2分で行った。この酸処理により、熱電
半導体表面が活性化される。After performing the above-mentioned PR electrolytic etching, the thermoelectric semiconductor 5 is taken out and then subjected to an acid treatment. This acid treatment is performed by immersing in a mixed solution of 98% (410 to 450 ml / l) sulfuric acid and a 35.6% (15 to 25 ml / l) aqueous hydrogen peroxide solution at a bath temperature of 16 to 20 ° C. The processing time was 0.5 to 2 minutes. This acid treatment activates the thermoelectric semiconductor surface.
【0033】上記酸処理を行った後、中和、水洗を行
い、その後、熱電半導体5をメッキ浴槽中に入れ、無電
解Ni−Pメッキを行った。尚、このメッキ工程は、無
電解メッキとしてNi−B、Au、Pdメッキ等、電解
としてNi、Auメッキ等が可能であるが、安価な無電
解Ni−P、電解Niメッキが望ましい。以下、本例の
無電解Ni−Pメッキ浴組成及びメッキ処理条件を以下
に示す。After performing the above-mentioned acid treatment, neutralization and washing were performed, and thereafter, the thermoelectric semiconductor 5 was placed in a plating bath, and electroless Ni-P plating was performed. In this plating step, Ni-B, Au, Pd plating or the like can be used as electroless plating, and Ni or Au plating can be used as electrolysis. However, inexpensive electroless Ni-P or electrolytic Ni plating is preferable. Hereinafter, the composition of the electroless Ni-P plating bath and the plating treatment conditions of this example are shown below.
【0034】メッキ浴組成 硫酸ニッケル 22.5g/l 次亜リン酸ソーダ 23.85g/l 乳酸 27g/l こはく酸ソーダ 16g/l メッキ処理条件 pH 4.8 浴温 20〜70℃ 処理時間 5〜30分 以上の処理により、熱電半導体5にメッキ皮膜を施し
た。この無電解Ni−Pメッキ工程において、上記PR
電解エッチング処理により形成された熱電半導体表面の
凹凸にメッキが入り込み、アンカー効果により熱電半導
体とメッキとが密着するとともに、メッキ金属と熱電半
導体の金属との金属間結合によりより強固に熱電半導体
とメッキとが密着するものである。Plating bath composition Nickel sulfate 22.5 g / l Sodium hypophosphite 23.85 g / l Lactic acid 27 g / l Sodium succinate 16 g / l Plating treatment conditions pH 4.8 Bath temperature 20-70 ° C. Treatment time 5 The plating film was applied to the thermoelectric semiconductor 5 by the treatment for 30 minutes or more. In this electroless Ni-P plating step, the PR
The plating enters into the irregularities on the surface of the thermoelectric semiconductor formed by the electrolytic etching process, and the thermoelectric semiconductor and the plating adhere to each other by the anchor effect, and the plating between the thermoelectric semiconductor and the plating metal is more firmly formed by the intermetallic bonding between the plating metal and the metal of the thermoelectric semiconductor. Are in close contact with each other.
【0035】以上の工程により、熱電半導体のNi−P
メッキを施した。尚、上記PR電解エッチング工程にお
いて、陰極及び陽極電流密度、処理時間を上記に示した
エッチング条件の範囲内で変化させて行うことにより、
熱電半導体5の表面の面粗度が異なったものを複数作製
し、これらに上記と同一条件でメッキ処理を施した。By the above process, the thermoelectric semiconductor Ni-P
Plated. In the above-mentioned PR electrolytic etching step, the cathode and anode current densities and the processing times are changed within the range of the etching conditions shown above, thereby performing
A plurality of thermoelectric semiconductors 5 having different surface roughnesses were produced, and these were plated under the same conditions as described above.
【0036】図3は、上記工程により製造したメッキ処
理された熱電半導体において、各熱電半導体の面粗度、
密着力、ゼーベック係数低下率(メッキ前処理前後のゼ
ーベック係数の差をメッキ後のゼーベック係数で除した
値の百分率)を測定し、面粗度に対する密着力、ゼーベ
ック係数低下率の関係をグラフに示したものである。こ
の場合において、製品の耐久性を満足し得る密着力の閾
値として、0.47kg/mm2 を取った。尚、図にお
いて、実線Aで示した曲線が、本例において作製したも
のについての面粗度と密着力との関係を示すグラフ、点
線Bで示した曲線が、本例に対する比較例として前処理
を塩酸エッチングで行った場合における面粗度と密着力
との関係を示すグラフである。尚、実線Cで示した直線
は熱電半導体の面粗度とゼーベック係数低下率との関係
を示すグラフであるが、ゼーベック係数低下率は熱電半
導体の面粗度に起因するものであり、メッキとの密着力
とは無関係であるので、本例におけるものも比較例にお
けるものも同一傾向を示し、これらはいずれも実線Cで
表される。FIG. 3 shows the surface roughness of each thermoelectric semiconductor in the plated thermoelectric semiconductor manufactured by the above process.
Measure the adhesion and the Seebeck coefficient reduction rate (percentage of the difference between the Seebeck coefficient before and after the plating pretreatment and the Seebeck coefficient after plating), and plot the relationship between the adhesion and the Seebeck coefficient reduction rate on the surface roughness. It is shown. In this case, 0.47 kg / mm 2 was taken as the threshold value of the adhesion force that could satisfy the durability of the product. In the figure, the curve shown by the solid line A is a graph showing the relationship between the surface roughness and the adhesion for the one produced in this example, and the curve shown by the dotted line B is the pre-treatment as a comparative example for this example. Is a graph showing the relationship between the surface roughness and the adhesion when etching was performed by hydrochloric acid etching. Incidentally, the straight line indicated by the solid line C is a graph showing the relationship between the surface roughness of the thermoelectric semiconductor and the Seebeck coefficient reduction rate. The Seebeck coefficient reduction rate is due to the surface roughness of the thermoelectric semiconductor, Irrespective of the adhesive strength of the sample, the one in the present example and the one in the comparative example show the same tendency.
【0037】図3よりわかるように、脱脂処理を省略し
た本例におけるメッキ前処理方法でも、必要となる密着
力(0.47kg/mm2 )を得る領域が存在すること
がわかる。このため、脱脂処理を省略して工程を短縮す
ることができるものである。As can be seen from FIG. 3, even in the plating pretreatment method according to the present embodiment in which the degreasing treatment is omitted, there is a region where a necessary adhesion force (0.47 kg / mm 2 ) is obtained. Therefore, the steps can be shortened by omitting the degreasing treatment.
【0038】また、図3より、本例において、必要な密
着力(0.47kg/mm2 )を得るための表面粗度は
2.0〜2.5以上であり、この場合におけるゼーベッ
ク係数低下率は3.5〜4.0%である。一方、図3の
点線で示した比較例は、必要な密着力(0.47kg/
mm2 )を得るための表面粗度は4.7〜5.0以上で
あり、このときのゼーベック係数低下率は7.0であ
る。このように、本例の方法でメッキ前処理した熱電半
導体は、比較例の方法でメッキ前処理したものよりも、
少ない面粗度で所定の密着力を確保でき、且つ、ゼーベ
ック係数の低下も少なく抑えることができるものであ
る。FIG. 3 shows that in this example, the surface roughness for obtaining the required adhesion (0.47 kg / mm 2 ) is 2.0 to 2.5 or more, and in this case, the Seebeck coefficient decreases. The rate is between 3.5 and 4.0%. On the other hand, the comparative example shown by the dotted line in FIG.
The surface roughness for obtaining mm 2 ) is 4.7 to 5.0 or more, and the Seebeck coefficient reduction rate at this time is 7.0. Thus, the thermoelectric semiconductor pre-plated by the method of the present example is more than the one pre-plated by the method of the comparative example.
A predetermined adhesive force can be secured with a small surface roughness, and a decrease in the Seebeck coefficient can be suppressed to a small extent.
【0039】以上のように、本例によるメッキ前処理方
法は、熱電半導体を電解質溶液中で電解エッチングする
ので、エッチング工程中に熱電半導体がエッチングされ
るとともに有機系の汚れが除去されて脱脂が行われる。
このため、エッチング前に脱脂を行う必要はなく、メッ
キ前処理工程を短縮することができるものである。As described above, in the plating pretreatment method according to the present embodiment, since the thermoelectric semiconductor is electrolytically etched in the electrolyte solution, the thermoelectric semiconductor is etched during the etching step, and at the same time, organic dirt is removed and degreasing is performed. Done.
Therefore, it is not necessary to perform degreasing before etching, and the plating pretreatment step can be shortened.
【0040】また、酸エッチング等の特定元素溶解とは
異なり、熱電半導体材料の金属溶解を一様に引き起こす
ので、熱電半導体の性能を維持することができる。Further, unlike the specific element dissolution such as acid etching, the metal dissolution of the thermoelectric semiconductor material is uniformly caused, so that the performance of the thermoelectric semiconductor can be maintained.
【0041】また、従来の酸エッチングと比較して処理
時間が非常に短くて済むので、処理時間を短縮して生産
性を向上することができるものである。Further, since the processing time is very short as compared with the conventional acid etching, the processing time can be shortened and the productivity can be improved.
【0042】また、前処理槽1内の電解質溶液を、けん
化作用の非常に強い水酸化ナトリウム溶液としたので、
脱脂効果が向上するものである。Since the electrolyte solution in the pretreatment tank 1 is a sodium hydroxide solution having a very strong saponifying action,
The degreasing effect is improved.
【0043】また、PR電解エッチングにより熱電半導
体をエッチングしたので、素地の溶解、不導体膜の活性
化がより効率良く行われるものである。Further, since the thermoelectric semiconductor is etched by the PR electrolytic etching, the base material is dissolved and the non-conductive film is activated more efficiently.
【0044】また、熱電半導体を電解エッチングした後
に、酸処理を施しているので、熱電半導体表面が活性化
され、この活性化表面に付着したメッキが該表面で熱電
半導体と金属間結合する。このため、エッチング処理で
形成された表面凹凸によるアンカー効果に加え、熱電半
導体とメッキ皮膜との金属間結合により、密着性がより
向上するものである。また、上記金属間結合によっても
密着力が確保できるので、電解エッチングによる熱電半
導体への凹凸形成時間は、本例のように24〜60秒
と、極めて短い時間で終了させても良い。このため、エ
ッチング時間を短縮することができるものである。この
場合、さらに、エッチング時間が短いので、熱電半導体
表面の凹凸が微小、つまり面粗度が比較的小さくなり、
面粗度が大きいことに起因する冷却性能の低下を抑止す
ることができる。このため熱電半導体の冷却性能の維持
及び密着性の向上を両立させることができるものであ
る。Further, since the acid treatment is performed after the thermoelectric semiconductor is electrolytically etched, the surface of the thermoelectric semiconductor is activated, and the plating adhered to the activated surface is intermetallically bonded to the thermoelectric semiconductor on the surface. For this reason, in addition to the anchor effect due to the surface irregularities formed by the etching treatment, the adhesion between the thermoelectric semiconductor and the plating film is further improved by the intermetallic bonding. In addition, since the adhesion can be ensured also by the intermetallic bonding, the time for forming concavities and convexities on the thermoelectric semiconductor by electrolytic etching may be completed in a very short time of 24 to 60 seconds as in this example. Therefore, the etching time can be shortened. In this case, since the etching time is short, the irregularities on the thermoelectric semiconductor surface are minute, that is, the surface roughness is relatively small,
It is possible to suppress a decrease in cooling performance due to a large surface roughness. For this reason, it is possible to maintain both the cooling performance of the thermoelectric semiconductor and the improvement of the adhesion.
【0045】(第2実施形態例)上記第1実施形態例で
は、平板状に形成された熱電半導体にメッキをする際の
メッキ前処理について説明した。このため、上記のよう
にメッキ皮膜が施された熱電半導体を熱電変換装置に実
装するためには、平板状の熱電半導体をさらに細かくし
て熱電半導体チップとする必要がある。これに対し、本
例では予めチップ形状とされた熱電半導体をメッキする
際のメッキ前処理装置について説明する。(Second Embodiment) In the first embodiment described above, the pre-plating process when plating a thermoelectric semiconductor formed in a flat plate shape has been described. Therefore, in order to mount the thermoelectric semiconductor provided with the plating film on the thermoelectric conversion device as described above, it is necessary to further reduce the size of the flat thermoelectric semiconductor into a thermoelectric semiconductor chip. On the other hand, in the present embodiment, a plating pretreatment apparatus for plating a thermoelectric semiconductor in a chip shape in advance will be described.
【0046】図4は、本例におけるメッキ前処理装置で
ある。図において、1は前処理槽であり、前処理槽1内
には濃度40g/lの水酸化ナトリウム水溶液が入って
いる。また、前処理槽1内には2本の電極2、3が、水
酸化ナトリウム水溶液内にその大部分が浸るように配置
されている。前処理槽1内にはさらにバレル8が、水酸
化ナトリウム水溶液内に浸漬された状態で配置され、該
バレル8内には、複数の平板状に形成された被メッキ体
9及び鉄球10が混在して収容されている。FIG. 4 shows a plating pretreatment apparatus according to this embodiment. In the figure, reference numeral 1 denotes a pretreatment tank, in which an aqueous solution of sodium hydroxide having a concentration of 40 g / l is contained. In the pretreatment tank 1, two electrodes 2, 3 are arranged so that most of them are immersed in a sodium hydroxide aqueous solution. A barrel 8 is further disposed in the pretreatment tank 1 in a state of being immersed in an aqueous solution of sodium hydroxide. In the barrel 8, a plurality of plates 9 to be plated and an iron ball 10 are formed. They are mixed and housed.
【0047】図5は、被メッキ体9の拡大図である。図
において、被メッキ体9は、マスキング体9aと、チッ
プ状に形成された熱電半導体9bからなり、熱電半導体
9はメッキされるべき面のみが露出して、それ以外の面
はマスキング体9aによりマスクされている。FIG. 5 is an enlarged view of the object 9 to be plated. In the figure, a plated body 9 is composed of a masking body 9a and a thermoelectric semiconductor 9b formed in a chip shape. Only the surface of the thermoelectric semiconductor 9 to be plated is exposed, and the other surfaces are covered by the masking body 9a. Masked.
【0048】その他の構成は上記第1実施形態例と同一
であるので、説明を省略する。The other structure is the same as that of the first embodiment, and the description is omitted.
【0049】上記構成のメッキ前処理装置において、電
源6から電源を供給してPR電解エッチングを行う。こ
のとき、一方の電極は、電極2及び電極3であり、他方
の電極は、第2リード線7bから鉄球10を経て電流が
伝えられる被メッキ体9内の熱電半導体9bである。こ
のため熱電半導体9bの被メッキ体9から露出した面が
エッチングされるものである。In the plating pretreatment apparatus having the above-described structure, power is supplied from the power supply 6 to perform PR electrolytic etching. At this time, one electrode is the electrode 2 and the electrode 3, and the other electrode is the thermoelectric semiconductor 9 b in the plated body 9 to which current is transmitted from the second lead wire 7 b via the iron ball 10. Therefore, the surface of the thermoelectric semiconductor 9b exposed from the plating object 9 is etched.
【0050】上記エッチング処理後の工程は、上記第1
実施形態例と同一であるのでその説明を省略する。The step after the above-mentioned etching treatment is the first
The description is omitted because it is the same as the embodiment.
【0051】以上のように、本例では、熱電半導体チッ
プ自身をメッキ前処理した後にメッキするので、メッキ
処理された熱電半導体チップをそのまま熱電変換装置に
実装でき、熱電半導体のチップ化を省略することができ
るものである。As described above, in the present embodiment, since the thermoelectric semiconductor chip itself is plated after the pre-plating process, the plated thermoelectric semiconductor chip can be directly mounted on the thermoelectric converter, and the chipping of the thermoelectric semiconductor is omitted. Is what you can do.
【0052】[0052]
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、熱電半
導体のメッキ前処理工程を短縮することができるもので
ある。As described above, according to the present invention, the pre-plating process for thermoelectric semiconductors can be shortened.
【図1】本発明の第1実施形態例におけるメッキ前処理
装置の概略図である。FIG. 1 is a schematic view of a plating pretreatment apparatus according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第1実施形態例における、熱電半導体
を載置したパレットの拡大図である。FIG. 2 is an enlarged view of a pallet on which a thermoelectric semiconductor is placed according to the first embodiment of the present invention.
【図3】本発明の第1実施形態例における、メッキ前処
理後の面粗度に対するメッキ皮膜の密着力及び熱電半導
体のゼーベック係数低下率との関係を比較例とともに示
したグラフである。FIG. 3 is a graph showing the relationship between the surface roughness after plating pretreatment and the adhesion of a plating film and the rate of decrease in the Seebeck coefficient of a thermoelectric semiconductor, together with a comparative example, in the first embodiment of the present invention.
【図4】本発明の第2実施形態例におけるメッキ前処理
装置の概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram of a plating pretreatment apparatus according to a second embodiment of the present invention.
【図5】本発明の第2実施形態例における被メッキ体の
拡大図である。FIG. 5 is an enlarged view of a body to be plated in a second embodiment of the present invention.
1・・・前処理槽 2、3・・・電極 4・・・パレット、4a・・・底板、4b・・・保持部 5・・・熱電半導体 6・・・電源 7a・・・第1リード線、7b・・・第2リード線 8・・・バレル 9・・・被メッキ体、9a・・・マスキング体、9b・
・・熱電半導体 10・・・鉄球DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Pretreatment tank 2, 3 ... Electrode 4 ... Pallet, 4a ... Bottom plate, 4b ... Holder 5 ... Thermoelectric semiconductor 6 ... Power supply 7a ... 1st lead Wire 7b Second lead wire 8 Barrel 9 Plated body 9a Masking body 9b
..Thermoelectric semiconductor
Claims (6)
ングすることを特徴とする熱電半導体のメッキ前処理方
法。1. A pre-plating method for a thermoelectric semiconductor, comprising: electrolytically etching a thermoelectric semiconductor in an electrolyte solution.
特徴とする熱電半導体のメッキ前処理方法。2. The method according to claim 1, wherein the electrolyte solution is a sodium hydroxide solution.
lであることを特徴とする熱電半導体のメッキ前処理方
法。3. The method according to claim 2, wherein the concentration of the sodium hydroxide solution is 10 to 100 g /
1, a pretreatment method for plating a thermoelectric semiconductor.
解エッチング又は陽極電解エッチングであることを特徴
とする熱電半導体のメッキ前処理方法。4. The method according to claim 1, wherein the electrolytic etching is a periodic reverse electrolytic etching or an anodic electrolytic etching.
グした後に、酸処理を施すことを特徴とする熱電半導体
のメッキ前処理方法。5. The pretreatment method according to claim 1, wherein the thermoelectric semiconductor is subjected to an acid treatment after the electrolytic etching in the electrolyte solution.
と、濃度10〜50ml/lの過酸化水素水溶液との混
合溶液であり、処理時間は0.5〜2分であることを特
徴とする熱電半導体のメッキ前処理方法。6. The method according to claim 5, wherein the acid activation treatment is a mixed solution of sulfuric acid having a concentration of 400 to 500 ml / l and an aqueous solution of hydrogen peroxide having a concentration of 10 to 50 ml / l. A pretreatment method for plating a thermoelectric semiconductor, which is performed for about 2 minutes.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9351646A JPH11186618A (en) | 1997-12-19 | 1997-12-19 | Pre-plating method for thermoelectric semiconductor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9351646A JPH11186618A (en) | 1997-12-19 | 1997-12-19 | Pre-plating method for thermoelectric semiconductor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11186618A true JPH11186618A (en) | 1999-07-09 |
Family
ID=18418666
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9351646A Pending JPH11186618A (en) | 1997-12-19 | 1997-12-19 | Pre-plating method for thermoelectric semiconductor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11186618A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001156342A (en) * | 1999-11-30 | 2001-06-08 | Aisin Seiki Co Ltd | Thermoelectric device |
| JP2002043637A (en) * | 2000-07-24 | 2002-02-08 | Aisin Seiki Co Ltd | Thermoelectric device |
| CN100413109C (en) * | 2004-05-21 | 2008-08-20 | 清华大学 | Micromachining method for miniature thermoelectric elements with micron scale thermoelectric arms |
-
1997
- 1997-12-19 JP JP9351646A patent/JPH11186618A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001156342A (en) * | 1999-11-30 | 2001-06-08 | Aisin Seiki Co Ltd | Thermoelectric device |
| JP2002043637A (en) * | 2000-07-24 | 2002-02-08 | Aisin Seiki Co Ltd | Thermoelectric device |
| CN100413109C (en) * | 2004-05-21 | 2008-08-20 | 清华大学 | Micromachining method for miniature thermoelectric elements with micron scale thermoelectric arms |
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