專利名稱：電鍍構(gòu)造物及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電鍍構(gòu)造物及其制造方法。
背景技術(shù)：
被稱為碳納管(carbon nanotube，CNT)或納米纖維(nanofiber)的微細(xì)碳纖維(直徑200nm以下，長寬比10以上)的特征是，碳的基本骨架(6元環(huán))沿軸向配列，可期待來自該特征的熱傳導(dǎo)性、電傳導(dǎo)性、滑動特性、機(jī)械強(qiáng)度等特性良好，被用于廣泛用途。
已知各種上述CNT的制造方法，但從量產(chǎn)性考慮，比較好的是氣相成長法(田中一義編，《碳納管》化學(xué)同人出版，2001年1月30日，p.67-77)。
上述微細(xì)碳纖維例如作為被混入金屬中的復(fù)合材料，被用于各種滑動材料和散熱材料等。
該復(fù)合材料的制法一般是在熔融金屬中添加微細(xì)碳纖維，然后攪拌混合。
但是，上述方法中，由于金屬和微細(xì)碳纖維的比重差別較大，因此存在微細(xì)碳纖維極難均一地分散于熔融金屬中的問題。
另外，微細(xì)碳纖維以外的其它混合物的熱負(fù)荷較大，有時(shí)存在不可能進(jìn)行混合的材料。
因此，本發(fā)明是用于解決上述問題的發(fā)明，其目的是提供可在常溫下使微細(xì)碳纖維或其衍生物混入金屬中的電鍍構(gòu)造物及其制造方法。
發(fā)明的揭示本發(fā)明的電鍍構(gòu)造物的特征是，在鍍膜中混入了微細(xì)碳纖維或其衍生物。衍生物包括對微細(xì)碳纖維進(jìn)行了各種化學(xué)修飾而形成的材料或微細(xì)碳纖維氟化后的材料。微細(xì)碳纖維一般是指直徑200nm以下、長寬比10以上的纖維。
由于可在鍍膜步驟中進(jìn)行，所以使常溫下的混入成為可能，能夠減輕對混入物的熱負(fù)荷。
鍍膜可以為單一的金屬，也可以是合金的鍍膜。
此外，也可使粉狀、纖維狀等微小樹脂材料混入。
另外，鍍膜可以是通過電解電鍍形成的被膜，也可以是通過非電解鍍形成的被膜。
也可以是微細(xì)碳纖維的前端從鍍膜表面突出的電鍍構(gòu)造物。該電鍍構(gòu)造物可用作為場致發(fā)射用發(fā)射體。
作為微細(xì)碳纖維的衍生物，可使用氟化碳纖維。
電子元器件，其配線圖案可由上述電鍍構(gòu)造物形成。
可由上述電鍍構(gòu)造物形成的微型齒輪等機(jī)械零部件。
此外，上述電鍍構(gòu)造物和異種金屬形成的電鍍構(gòu)造物可多層層疊構(gòu)成層疊體。這種情況下，可作為層疊方向和與其垂直相交的方向(層伸展的方向)的熱傳導(dǎo)率不同的各向異性熱傳導(dǎo)體使用。
另外，通過將由上述電鍍構(gòu)造物形成的鍍層和由異種金屬形成的鍍層互相交替地多層層疊，蝕刻除去由該異種金屬形成的鍍層的邊緣部，能夠構(gòu)成前述電鍍構(gòu)造物形成的鍍層隔開一定空間多個并列的散熱體。
本發(fā)明的電鍍構(gòu)造物的制造方法的特征是，在電鍍液中添加分散劑和微細(xì)碳纖維或其衍生物，利用該分散劑使微細(xì)碳纖維或其衍生物分散于電鍍液中，實(shí)施鍍膜，在基材表面形成混入了微細(xì)碳纖維或其衍生物的鍍膜。
該方法的進(jìn)一步的特征是，還使樹脂材料分散于電鍍液中，在基材表面形成同時(shí)混入了微細(xì)碳纖維或其衍生物和樹脂材料的鍍膜。
分散劑可采用陽離子系及/或非離子系表面活性劑。
此外，分散劑可采用聚丙烯酸等聚羧酸或其鹽。
本發(fā)明的電鍍液的特征是，包含作為使微細(xì)碳纖維分散于電鍍液中的分散劑的聚丙烯酸等聚羧酸或其鹽。
附圖的簡單說明
圖1為表示分散電鍍的原理的說明圖。
圖2為表示CNT的前端突出的狀態(tài)的說明圖。
圖3為形成了光刻膠圖案的狀態(tài)的說明圖。
圖4為在凹部內(nèi)形成了電鍍構(gòu)造物的狀態(tài)的說明圖。
圖5為除去了光刻膠圖案的狀態(tài)的說明圖。
圖6為微型齒輪的說明圖。
圖7為形成了通路的狀態(tài)的說明圖。
圖8為形成為多層配線圖案的狀態(tài)的說明圖。
圖9為散熱片的說明圖。
圖10為形成了鍍膜的狀態(tài)的碳纖維的說明圖。
圖11(a)表示采用基礎(chǔ)浴液1，在攪拌下以2A/dm2的電流密度進(jìn)行電解電鍍時(shí)的鍍膜表面的掃描型電子顯微鏡(SEM)照片；圖11(a’)為其放大圖；圖11(b)表示采用實(shí)施例1的浴液，在攪拌下以2A/dm2的電流密度進(jìn)行電解電鍍時(shí)的鍍膜表面的掃描型電子顯微鏡(SEM)照片；圖11(b’)為其放大圖；圖11(c)表示采用實(shí)施例2的浴液，在攪拌下以2A/dm2的電流密度進(jìn)行電解電鍍時(shí)的鍍膜表面的掃描型電子顯微鏡(SEM)照片；圖11(c’)為其放大圖。
圖12(a)、(b)為圖11(c’)的放大倍率不同的放大圖。
圖13(a)表示采用基礎(chǔ)浴液1，在攪拌下以5A/dm2的電流密度進(jìn)行電解電鍍時(shí)的鍍膜表面的掃描型電子顯微鏡(SEM)照片；圖13(a’)為其放大圖；圖13(b)表示采用實(shí)施例1的浴液，在攪拌下以5A/dm2的電流密度進(jìn)行電解電鍍時(shí)的鍍膜表面的掃描型電子顯微鏡(SEM)照片；圖13(b’)為其放大圖；圖13(c)表示采用實(shí)施例2的浴液，在攪拌下以5A/dm2的電流密度進(jìn)行電解電鍍時(shí)的鍍膜表面的掃描型電子顯微鏡(SEM)照片；圖13(c’)為其放大圖。
圖14(a)、(b)為圖13(c’)的放大倍率不同的放大圖。
圖15(a)表示采用基礎(chǔ)浴液1，在攪拌下以2A/dm2的電流密度進(jìn)行電解電鍍時(shí)的鍍膜表面的掃描型電子顯微鏡(SEM)照片；圖15(a’)為其放大圖；圖15(b)表示采用實(shí)施例3的浴液，在攪拌下以2A/dm2的電流密度進(jìn)行電解電鍍時(shí)的鍍膜表面的掃描型電子顯微鏡(SEM)照片；圖15(b’)為其放大圖；圖15(c)表示采用實(shí)施例4的浴液，在攪拌下以2A/dm2的電流密度進(jìn)行電解電鍍時(shí)的鍍膜表面的掃描型電子顯微鏡(SEM)照片；圖15(c’)為其放大圖。
圖16(a)、(b)為圖15(c’)的放大倍率不同的放大圖。
圖17(a)表示采用基礎(chǔ)浴液2，在攪拌下以2A/dm2的電流密度進(jìn)行電解電鍍時(shí)的鍍膜表面的掃描型電子顯微鏡(SEM)照片；圖17(a’)為其放大圖；圖17(b)表示采用實(shí)施例5的浴液，在攪拌下以2A/dm2的電流密度進(jìn)行電解電鍍時(shí)的鍍膜表面的掃描型電子顯微鏡(SEM)照片；圖17(b’)為其放大圖；圖17(c)表示采用實(shí)施例6的浴液，在攪拌下以2A/dm2的電流密度進(jìn)行電解電鍍時(shí)的鍍膜表面的掃描型電子顯微鏡(SEM)照片；圖17(c’)為其放大圖。
圖18(a)表示采用基礎(chǔ)浴液2，在攪拌下以5A/dm2的電流密度進(jìn)行電解電鍍時(shí)的鍍膜表面的掃描型電子顯微鏡(SEM)照片；圖18(a’)為其放大圖；圖18(b)表示采用實(shí)施例5的浴液，在攪拌下以5A/dm2的電流密度進(jìn)行電解電鍍時(shí)的鍍膜表面的掃描型電子顯微鏡(SEM)照片；圖18(b’)為其放大圖；圖18(c)表示采用實(shí)施例6的浴液，在攪拌下以5A/dm2的電流密度進(jìn)行電解電鍍時(shí)的鍍膜表面的掃描型電子顯微鏡(SEM)照片；圖18(c’)為其放大圖。
圖19為圖18(c’)的放大圖。
圖20(a)表示采用基礎(chǔ)浴液2，在攪拌下以2A/dm2的電流密度進(jìn)行電解電鍍時(shí)的鍍膜表面的掃描型電子顯微鏡(SEM)照片；圖20(a’)為其放大圖；圖20(b)表示采用實(shí)施例7的浴液，在攪拌下以2A/dm2的電流密度進(jìn)行電解電鍍時(shí)的鍍膜表面的掃描型電子顯微鏡(SEM)照片；圖20(b’)為其放大圖；圖20(c)表示采用實(shí)施例8的浴液，在攪拌下以2A/dm2的電流密度進(jìn)行電解電鍍時(shí)的鍍膜表面的掃描型電子顯微鏡(SEM)照片；圖20(c’)為其放大圖。
圖21(a)表示采用基礎(chǔ)浴液2，在攪拌下以5A/dm2的電流密度進(jìn)行電解電鍍時(shí)的鍍膜表面的掃描型電子顯微鏡(SEM)照片；圖21(a’)為其放大圖；圖21(b)表示采用實(shí)施例7的浴液，在攪拌下以5A/dm2的電流密度進(jìn)行電解電鍍時(shí)的鍍膜表面的掃描型電子顯微鏡(SEM)照片；圖21(b’)為其放大圖；圖21(c)表示采用實(shí)施例8的浴液，在攪拌下以5A/dm2的電流密度進(jìn)行電解電鍍時(shí)的鍍膜表面的掃描型電子顯微鏡(SEM)照片；圖21(c’)為其放大圖。
圖22(a)、(b)為圖21(c’)的放大倍率不同的放大圖。
圖23表示采用實(shí)施例9的浴液，在微細(xì)碳纖維表面進(jìn)行非電解鍍時(shí)的鍍膜表面的掃描型電子顯微鏡(SEM)照片(圖23(a)表示鍍前，(b)表示鍍后)。
實(shí)施發(fā)明的最佳方式以下，參考附圖對本發(fā)明的較好實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。
本發(fā)明中，通過在電鍍液中添加分散劑和微細(xì)碳纖維或其衍生物，利用該分散劑使微細(xì)碳纖維或其衍生物分散于電鍍液中而實(shí)施鍍膜，在基材表面形成在所鍍金屬中混入了微細(xì)碳纖維或其衍生物(以下有時(shí)稱為微細(xì)碳纖維等或簡稱為微細(xì)碳纖維)的鍍膜。
圖1為分散電鍍的模擬圖。
CNT等微細(xì)碳纖維10或其衍生物利用分散劑的存在均一被均一分散于電鍍液中。電鍍過程中最好對電鍍液進(jìn)行攪拌，這樣可使微細(xì)碳纖維10等不出現(xiàn)沉降地浮游于電鍍液中。
通過在此狀態(tài)下進(jìn)行電解電鍍，電鍍金屬在基材12表面析出時(shí)，位于基材12表面的微細(xì)碳纖維10等被包入鍍膜14中，在基材12表面形成金屬和微細(xì)碳纖維等的復(fù)合材料(電鍍構(gòu)造物)。
電鍍方法并不僅限于直流電鍍，也可采用電流反向電鍍法或脈沖電鍍法。
微細(xì)碳纖維10有一定的斥水性，很難單獨(dú)分散于電鍍液中。特別是氟化碳纖維就更難分散。
因此，添加分散劑，使微細(xì)碳纖維等分散于電鍍液中。
對分散劑無特別限定，采用電解電鍍時(shí)，可使用陽離子系或非離子系表面活性劑。
作為陽離子系表面活性劑，例如可采用氯化十六烷基三甲基銨、溴化十六烷基三甲基銨、氯化十六烷基吡啶鎓等。
使氟化碳纖維分散時(shí)，適合采用碘化N-[(3-全氟辛烷磺酰胺)丙基]-N，N，N-三甲基銨等陽離子系表面活性劑。
作為陰離子系表面活性劑，適合采用十二烷基硫酸鈉、十二烷酸鈉、十四烷基硫酸鈉、脂肪酸鈉、脂肪酸三乙醇胺鹽、烷基苯磺酸鈉、一烷基磷酸鈉等。
使氟化碳纖維分散時(shí)，適合采用全氟辛烷磺酸、全氟辛烷磺酸鹽、N-丙基-N-全氟辛基磺?；拾彼徕淃}、磷酸雙[2-(N-丙基全氟辛基磺酰氨基)乙基]銨鹽、全氟辛酸、全氟辛酸銨等陰離子系表面活性劑。
此外，非離子系表面活性劑適合采用聚丙烯酸、聚乙二醇、聚氧乙烯壬基苯基醚、聚氧乙烯十二烷基醚、聚氧乙烯辛基苯基醚、聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯脂肪酸酯、聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚合物、聚氧乙烯烷胺、烷基聚葡糖苷、甘油脂肪酸酯、山梨糖醇酐脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯、丙二醇脂肪酸酯等。
使氟化碳纖維分散時(shí)，適合采用N-丙基-N-(2-羥乙基)全氟辛烷磺酰胺、N-聚氧乙烯-N-丙基全氟辛烷磺酰胺、N-(2-羥乙基)-N-全氟辛基磺?；郊装返确请x子系表面活性劑。
這些表面活性劑可單獨(dú)使用也可并用。
此外，作為分散劑可采用聚丙烯酸等聚羧酸或其鹽。采用聚丙烯酸時(shí)，其分子量較好為3000～40000，這樣可獲得很好的均一分散性。
對電鍍液無特別限定，特別理想的是鎳鍍液、銅鍍液。也可以是各種金屬的合金鍍液。
此外，并不限于電解電鍍，也可采用非電解鍍。
采用非電解電時(shí)如圖1所示，所鍍金屬在基板(基材)12表面析出時(shí)，微細(xì)碳纖維等被包卷入鍍膜14中。
由于微細(xì)碳纖維具有高熱傳導(dǎo)性和高電傳導(dǎo)性，因此以上獲得的電鍍構(gòu)造物也具有高熱傳導(dǎo)性和高電傳導(dǎo)性。所以，可用于散熱板、電材料等各種用途。
另外，如圖2所示，出現(xiàn)微細(xì)碳纖維10以前端從鍍膜14表面突出的狀態(tài)被固定于鍍膜14的情況。在鍍膜14為鍍銅膜時(shí)，圖2所示的情況特別明顯。
如圖2所示，大量微細(xì)碳纖維10前端突出地被固定于鍍膜14的電鍍構(gòu)造物適合作為場致發(fā)射用發(fā)射體使用。
對來自碳納管(CNT)的場致發(fā)射(field emission)進(jìn)行研究，其作為顯示器用材料的有用性受到關(guān)注。
為了實(shí)現(xiàn)該場致發(fā)射，必須獲得強(qiáng)電場。因此，必須使發(fā)射體材料的前端尖銳。從這點(diǎn)看，CNT的長寬比較大、具備尖銳的前端、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、機(jī)械性能強(qiáng)韌、且高溫時(shí)的穩(wěn)定性良好，適合作為場致發(fā)射的發(fā)射體材料使用。
以往，CNT是通過利用絲網(wǎng)印刷法等將多根CNT方向一致地固定于基板上，形成發(fā)光裝置中的具有較大面積的冷陰極。
但是，如上所述，通過絲網(wǎng)印刷法等使多根CNT方向一致并不容易。從這點(diǎn)看，利用本實(shí)施方式的鍍膜法，由于在鍍膜步驟中，將CNT(微細(xì)碳纖維)以豎立狀態(tài)固定于鍍膜，所以能夠容易形成具有多個場致發(fā)射端的場致發(fā)射用發(fā)射體。
圖3～圖5表示微型機(jī)械零部件的制造步驟。
如圖3所示，利用光刻法在基板12上形成具有凹部17的抗蝕圖形16。然后如圖4所示，在該凹部17內(nèi)如上所述，形成混入了微細(xì)碳纖維10的電鍍構(gòu)造物18，接著，如圖5所示，通過除去抗蝕圖形16，可在基板12上形成柱狀電鍍構(gòu)造物18。從基板12剝離電鍍構(gòu)造物18，如圖6所示，藉此能夠形成極微細(xì)的齒輪20。由于這些電鍍構(gòu)造物18(20)含有微細(xì)碳纖維，所以可成為強(qiáng)度極高、耐久性良好的柱狀零部件。
圖7～圖8為形成作為電子元器件的一例的多層電路基板的情況的說明圖。
如圖7所示，在下層的配線圖案21上涂布絕緣性樹脂等形成絕緣層22，利用激光加工等在該絕緣層22形成通孔23使配線圖案21露出于底面，再通過與上述同樣的鍍膜步驟，在該通孔23內(nèi)形成混入了微細(xì)碳纖維的電鍍構(gòu)造物(通路)24。
接著，如圖8所示，利用光刻法在絕緣層22上形成露出通路24所需的抗蝕圖形25，再通過與上述同樣的鍍膜步驟進(jìn)行非電解鍍，然后實(shí)施電解電鍍(添加法)，形成與通路24電連接的由含有微細(xì)碳纖維的電鍍構(gòu)造物形成的配線圖案26。這樣，就能夠形成具備含有微細(xì)碳纖維的電鍍構(gòu)造物構(gòu)成的配線圖案的多層電路基板。
上述含有微細(xì)碳纖維的配線圖案26具有良好的電傳導(dǎo)性。
也可以不采用添加法，而是通過非電解鍍和電解電鍍，在整個面形成上述鍍膜(電鍍構(gòu)造物)，然后對該鍍膜進(jìn)行蝕刻，形成為所需的配線圖案(金屬面腐蝕法)。
雖然未圖示，但也可在半導(dǎo)體芯片上形成聚酰亞胺樹脂層(絕緣層)，在該聚酰亞胺樹脂層上利用含有上述微細(xì)碳纖維的電鍍構(gòu)造物形成與半導(dǎo)體芯片的電極連接的再配線圖案。通過在該再配線圖案的適當(dāng)位置形成外部連接用凸起，再配置半導(dǎo)體芯片的電極位置。
上述情況下的再配線圖案不僅具有良好的電傳導(dǎo)性，還具有良好的熱傳導(dǎo)性，因此可成為半導(dǎo)體芯片的散熱路徑，能夠提高散熱性。
圖9表示應(yīng)用于散熱體的例子。
首先，通過電鍍由含有上述微細(xì)碳纖維的電鍍構(gòu)造物形成的鍍層(例如，含CNT的鍍銅層)31和與該鍍層31不同的金屬(例如鎳)形成的鍍層(可以含微細(xì)碳纖維也可不含微細(xì)碳纖維)32交替多層層疊構(gòu)成層疊物。該層疊體本身可作為鍍層的層疊方向和與其垂直相交的方向(層伸展方向)的熱傳導(dǎo)率不同的各向異性熱傳導(dǎo)體使用。特別是鍍層32中不含微細(xì)碳纖維時(shí)，由于含微細(xì)碳纖維的鍍層31的熱傳導(dǎo)率較高，所以成為理想的各向異性熱傳導(dǎo)體。該層疊體也可以是3種以上不同金屬形成的鍍層的層疊體。
該層疊體例如通過蝕刻除去鍍層32的邊緣部，可構(gòu)成呈含有微細(xì)碳纖維的電鍍構(gòu)造物形成的鍍層31隔開微小空間多個并列的結(jié)構(gòu)的散熱體30。鍍層31具有極好的散熱性，該鍍層31被多個并列，形成較大的表面積，所以該散熱體30顯現(xiàn)出極高的散熱性。
已知CNT等微細(xì)碳纖維通過氟化可形成為氟化碳纖維。
例如，在如下條件下進(jìn)行氟化。
即，將微細(xì)碳纖維(CNT)填充于鎳槽中，再設(shè)置于氟化用鎳管中，在與氟的反應(yīng)溫度為340℃、氟分壓為460mmHg、氮分壓為310mmHg的條件下，使該微細(xì)碳纖維與氟反應(yīng)，形成具有CxFy表示的結(jié)構(gòu)的氟化碳纖維。
為了促進(jìn)氟化，可采用氟化銀等催化劑。
已知該氟化碳纖維具有良好的斥水性。
與上述同樣，將該氟化碳纖維與上述同樣的分散劑一起添加入電鍍液中，使它們均一分散于電鍍液中，一邊對電鍍液進(jìn)行攪拌一邊進(jìn)行鍍膜，與圖1同樣，所鍍金屬在基材12表面析出時(shí)，位于基材12表面的氟化碳纖維被包入鍍膜14中，在基材12表面形成金屬和氟化碳纖維的復(fù)合材料(電鍍構(gòu)造物)。
該復(fù)合材料也具有良好的斥水性。
此外，通過例如使由特氟隆(注冊商標(biāo))等含氟樹脂等樹脂形成的微粉或微細(xì)纖維分散于電鍍液中而進(jìn)行鍍膜，可將樹脂的微粉、微細(xì)纖維和氟化碳纖維一起包入到鍍膜中。這3種材料形成的復(fù)合材料也具有良好的斥水性。
此外，也可不用氟化碳纖維，而由上述微細(xì)碳纖維，微粉、微細(xì)纖維形成的樹脂和所鍍金屬這3種材料的混合物形成復(fù)合材料。
圖10表示在微細(xì)碳纖維(CNT)10的表面形成了鍍膜34的碳纖維。
該鍍膜34通過使CNT與上述同樣的分散劑一起分散于非電解鍍液中，在CNT表面形成非電解鍍膜34?；蛲ㄟ^使CNT10分散于電鍍液中，在CNT10表面形成膜厚均一的非電解鍍膜34。
這樣在表面形成了金屬鍍膜的碳纖維的比重也相應(yīng)地變大，與金屬的相適性良好，所以能夠使其均一分散于熔融金屬中，與金屬形成均一的復(fù)合材料。此外，可分散于樹脂中，與樹脂形成復(fù)合材料。另外，將表面形成了上述鍍膜的碳纖維混入粘合劑樹脂中可形成導(dǎo)電性樹脂。
實(shí)施例基礎(chǔ)浴液1NiSO4·6H2O1MNiCl2·6H2O0.2MH3BO30.5M
實(shí)施例1基礎(chǔ)浴液1+PA5000 2×10-4M(在浴液中添加PA5000)實(shí)施例2基礎(chǔ)浴液1+PA5000 2×10-4MCNT 2g/l(PA5000為分子量5000的聚丙烯酸)使用上述基礎(chǔ)浴液1、實(shí)施例1和實(shí)施例2的浴液，攪拌下，以2A/dm2的電流密度實(shí)施電解電鍍時(shí)的鍍膜表面的掃描型電子顯微鏡(SEM)照片分別示于圖11(a)、(a’)、圖11(b)、(b’)、圖11(c)、(c’)(a’、b’、c’分別為a、b、c的放大圖，以下的實(shí)施例同樣如此)。此外，圖12(a)、(b)為圖11(c’)的放大倍率不同的放大圖。
從圖11(a)、(a’)可明顯看出，鍍鎳膜的表面比較粗糙，但如圖11(b)、(b’)所示，通過添加聚丙烯酸可使表面變得平滑，獲得具有光澤的鍍膜。聚丙烯酸具有CNT的分散劑的作用，同時(shí)也起到光澤劑的作用。從圖11(c)、(c’)可明顯看出，CNT被包入鍍鎳膜中。特別是從圖11(c’)、圖12可明顯看出，鍍鎳金屬在CNT表面成長為粒狀，覆蓋CNT，結(jié)果粒狀的電鍍金屬連接起來，形成CNT被包入鍍鎳膜中的狀態(tài)。
圖13(a)、(a’)、圖13(b)、(b’)、圖13(c)、(c’)所示為使用上述基礎(chǔ)浴液1、實(shí)施例1和實(shí)施例2的浴液，攪拌下，以5A/dm2的電流密度實(shí)施電解電鍍時(shí)的鍍膜表面的掃描型電子顯微鏡(SEM)照片。圖14(a)、(b)為圖13(c’)的放大倍率不同的放大圖。即使象這樣改變電流密度，也能夠獲得與圖11所示幾乎同樣的結(jié)果。
實(shí)施例3基礎(chǔ)浴液1+PA250002×10-4M實(shí)施例4基礎(chǔ)浴液1+PA250002×10-4M
CNT 2g/l(PA25000為分子量25000的聚丙烯酸)實(shí)施例3、實(shí)施例4除了所用聚丙烯酸的分子量為25000之外，其它與實(shí)施例1和實(shí)施例2相同。
圖15(a)、(a’)、圖15(b)、(b’)、圖15(c)、(c’)所示為使用上述基礎(chǔ)浴液1、實(shí)施例3和實(shí)施例4的浴液，攪拌下，以2A/dm2的電流密度實(shí)施電解電鍍時(shí)的鍍膜表面的掃描型電子顯微鏡(SEM)照片。圖16(a)、(b)為圖15(c’)的放大倍率不同的放大圖。即使象這樣使用分子量為25000的聚丙烯酸，也能夠獲得與圖11所示幾乎同樣的結(jié)果。
此外，即使電流密度變?yōu)?A/dm2，也可獲得同樣的結(jié)果。
基礎(chǔ)浴液2CuSO4·5H2O 0.85MH2SO40.55M實(shí)施例5基礎(chǔ)浴液2+PA5000 2×10-4M實(shí)施例6基礎(chǔ)浴液2+PA5000 2×10-4MCNT 2g/l(PA5000為分子量5000的聚丙烯酸)使用上述基礎(chǔ)浴液2、實(shí)施例5和實(shí)施例6的浴液，攪拌下，以2A/dm2的電流密度實(shí)施電解電鍍時(shí)的鍍膜表面的掃描型電子顯微鏡(SEM)照片分別示于圖17(a)、(a’)、圖17(b)、(b’)、圖17(c)、(c’)。
從圖17(b)、(b’)、圖17(c)、(c’)可明顯看出，添加了聚丙烯酸時(shí)，在2A/dm2的電流密度條件下，鍍膜的表面粗糙，未達(dá)到實(shí)用的要求。
圖18(a)、(a’)、圖18(b)、(b’)、圖18(c)、(c’)所示為使用上述基礎(chǔ)浴液2、實(shí)施例5和實(shí)施例6的浴液，攪拌下，以5A/dm2的電流密度實(shí)施電解電鍍時(shí)的鍍膜表面的掃描型電子顯微鏡(SEM)照片。圖19為圖18(c’)的放大圖。從圖18(a)、(a’)可明顯看出，鍍銅膜的表面較粗糙，但從圖18(b)、(b’)可明顯看出，通過添加聚丙烯酸，且將電流密度提高為5A/dm2，能夠使表面變得平滑，獲得具有光澤度的鍍膜。另外，從圖18(c)、(c’)可明顯看出，CNT被包入鍍鎳膜中。此外，如圖19所示，與鍍鎳的情況不同，鍍銅時(shí)，電鍍金屬在CNT表面幾乎未成長為粒狀，而是直接析出于基板上，以CNT被卷入該析出鍍銅膜內(nèi)的形態(tài)被固定。另外，如圖19所示，在鍍銅膜的表面，明顯觀察到CNT前端從該表面突出。該突出端可起到電場電子釋放端的作用。
實(shí)施例7基礎(chǔ)浴液2+PA250002×10-4M實(shí)施例8基礎(chǔ)浴液2+PA250002×10-4MCNT2g/l(PA25000為分子量25000的聚丙烯酸)使用上述基礎(chǔ)浴液2、實(shí)施例7和實(shí)施例8的浴液，攪拌下，以2A/dm2的電流密度實(shí)施電解電鍍時(shí)的鍍膜表面的掃描型電子顯微鏡(SEM)照片分別示于圖20(a)、(a’)、圖20(b)、(b’)、圖20(c)、(c’)。
從圖20(b)、(b’)、圖20(c)、(c’)可明顯看出，即使使用分子量為25000的聚丙烯酸，在2A/dm2的電流密度條件下，鍍膜的表面也較粗糙，未達(dá)到實(shí)用的要求。
圖21(a)、(a’)、圖21(b)、(b’)、圖21(c)、(c’)所示為使用上述基礎(chǔ)浴液2、實(shí)施例7和實(shí)施例8的浴液，攪拌下，以5A/dm2的電流密度實(shí)施電解電鍍時(shí)的鍍膜表面的掃描型電子顯微鏡(SEM)照片。圖22(a)、(b)為圖21(c’)的放大倍率不同的放大圖。從圖21(a)、(a’)可明顯看出，鍍銅膜的表面比較粗糙，但從圖21(b)、(b’)可明顯看出，通過添加聚丙烯酸，且將電流密度提高為5A/dm2，能夠使表面變得平滑，獲得具有光澤度的鍍膜。聚丙烯酸具有CNT的分散劑的作用，同時(shí)起到光澤劑的作用。從圖21(c)、(c’)可明顯看出，CNT被包入鍍鎳膜中。此外，如圖22所示，與鍍鎳的情況不同，鍍銅時(shí)，電鍍金屬在CNT表面幾乎未成長為粒狀，而是直接析出于基板上，以CNT被卷入該析出鍍銅膜內(nèi)的形態(tài)被固定。另外，如圖22所示，在鍍銅膜的表面，明顯觀察到CNT前端從該表面突出。該突出端可起到電場電子釋放端的作用。
實(shí)施例9在微細(xì)碳纖維(VGCF商品名)0.2g/l中添加2×10-5M的PA5000，利用超聲波使VGCF分散于純水中，用濾紙對其進(jìn)行過濾后，將過濾物浸漬于25℃的10g/l SnCl2+10ml/l HCl溶液中5分鐘，再過濾。然后，將該過濾物在25℃的100mg/l PdCl2+10ml/l HCl溶液中處理5分鐘，再過濾。接著，于35℃將過濾物在以下組成的非電解鍍鎳浴液(利用氨水將pH調(diào)整為9)中進(jìn)行15分鐘的非電解鍍。
H2SO420g/l次磷酸鈉 20g/l檸檬酸鈉 20g/l處理前(圖23a)和非電解鍍鎳后(圖23b)的VGCF的掃描型電子顯微鏡(SEM)照片如圖23所示。從該圖可看出，在VGCF表面涂布了非電解鍍鎳膜。
如上所述，本發(fā)明能夠提供使微細(xì)碳纖維或其衍生物混入在所鍍金屬中的電鍍構(gòu)造物及其制造方法。
權(quán)利要求
1.電鍍構(gòu)造物，其特征在于，在鍍膜中混入了微細(xì)碳纖維或其衍生物。
2.如權(quán)利要求1所述的電鍍構(gòu)造物，其特征還在于，鍍膜由單一的金屬形成。
3.如權(quán)利要求1所述的電鍍構(gòu)造物，其特征還在于，鍍膜為合金鍍膜。
4.如權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的電鍍構(gòu)造物，其特征還在于，混入了樹脂材料。
5.如權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所述的電鍍構(gòu)造物，其特征還在于，鍍膜為電解鍍膜。
6.如權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所述的電鍍構(gòu)造物，其特征還在于，鍍膜為非電解鍍膜。
7.如權(quán)利要求1～6中任一項(xiàng)所述的電鍍構(gòu)造物，其特征還在于，微細(xì)碳纖維的前端從鍍膜表面突出。
8.如權(quán)利要求1～6中任一項(xiàng)所述的電鍍構(gòu)造物，其特征還在于，微細(xì)碳纖維的衍生物為氟化碳纖維。
9.電子元器件，其特征在于，配線圖案由權(quán)利要求1～6中任一項(xiàng)所述的電鍍構(gòu)造物形成。
10.機(jī)械零部件，其特征在于，由權(quán)利要求1～6中任一項(xiàng)所述的電鍍構(gòu)造物形成。
11.層疊體，其特征在于，由權(quán)利要求1～6中任一項(xiàng)所述的電鍍構(gòu)造物和異種金屬形成的電鍍構(gòu)造物多層層疊而成。
12.散熱體，其特征在于，通過將由權(quán)利要求1～6中任一項(xiàng)所述的電鍍構(gòu)造物形成的鍍層和由異種金屬形成的鍍層互相交替地多層層疊，蝕刻除去由該異種金屬形成的鍍層的邊緣部，使前述電鍍構(gòu)造物形成的鍍層隔開一定空間多個并列而構(gòu)成。
13.電鍍構(gòu)造物的制造方法，其特征在于，在電鍍液中添加分散劑和微細(xì)碳纖維或其衍生物，利用該分散劑使微細(xì)碳纖維或其衍生物分散于電鍍液中，實(shí)施鍍膜，在基材表面形成混入了微細(xì)碳纖維或其衍生物的鍍膜。
14.如權(quán)利要求13所述的電鍍構(gòu)造物的制造方法，其特征還在于，還使樹脂材料分散于電鍍液中，在基材表面形成同時(shí)混入了微細(xì)碳纖維或其衍生物和樹脂材料的鍍膜。
15.如權(quán)利要求13或14所述的電鍍構(gòu)造物的制造方法，其特征還在于，分散劑采用陽離子系及/或非離子系表面活性劑。
16.如權(quán)利要求13或14所述的電鍍構(gòu)造物的制造方法，其特征還在于，分散劑為聚丙烯酸等聚羧酸或其鹽。
17.電鍍液，其特征在于，含有作為使微細(xì)碳纖維分散于電鍍液中的分散劑的聚丙烯酸等聚羧酸或其鹽。
全文摘要
提供了可在常溫下使微細(xì)碳纖維或其衍生物混入金屬中的電鍍構(gòu)造物及其制造方法。本發(fā)明的電鍍構(gòu)造物的特征是，微細(xì)碳纖維或其衍生物混入了鍍膜中。此外，還能夠使樹脂材料混入鍍膜中。衍生物包括對微細(xì)碳纖維進(jìn)行了各種化學(xué)修飾而形成的材料或微細(xì)碳纖維氟化后的材料。微細(xì)碳纖維一般是指直徑200nm以下、長寬比10以上的碳纖維。
文檔編號C25D15/02GK1720355SQ20038010491
公開日2006年1月11日 申請日期2003年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月1日
發(fā)明者新井進(jìn), 遠(yuǎn)藤守信 申請人:信州大學(xué)