研究内容

▼非シアン系金めっき浴によるダイレクトパターンめっき形成技術
▼ジェット噴流を用いた高速銅めっき技術
▼ファインバブル低濃度オゾン水を用いたプラスチック表面の改質技術
▼寒冷地におけるLED信号灯器の積雪・凍結対策
▼大気UV処理法を用いた樹脂上へのめっき
▼ガラス上の選択めっき・樹脂への転写

非シアン系金めっき浴によるダイレクトパターンめっき形成技術

非シアン系・無毒性金めっき浴の開発　PDFファイルはこちら

金(Ⅰ)チオレイト錯体を用いた金めっきプロセスの開発

シアンを使用せず亜硫酸金より安定性に優れた金錯体を用いた金メッキ浴を開発しました。この金めっき浴は、医薬品原薬やビタミン剤、食品添加剤などを原料としているため、人体への影響が低く、体内埋め込み型センサーなどのメディカルアプリケーションへの対応が可能です。また環境へのリスクも低いため、廃液処理や管理が容易です。

MOA-nano(Metal Oxide Nano-Anchor)プロセスの開発

ガラス状に形成した金属塩を含む感光層を焼成し、厚さ数十nmの金属酸化物ナノアンカー層をガラス状に形成することで、高密着なシード層を形成できる無電解めっき法を開発した。さらに、フォトリソ法による感光層のパターニングを組み合わせることで。無電解金めっきによる微細配線形成への応用が可能です。

金ナノ粒子を触媒に用いたオール金プロセスの開発

ソリューションプラズマにより作製した金ナノ粒子分散溶液を触媒として用いることで、下地ニッケルめっきやパラジウム触媒を使わないオール金プロセスでの無電解金めっき被膜の形成が可能です。

ジェット噴流を用いた高速銅めっき技術

インダクターコイルやヒートシンクへの高速銅めっき応用のご提案　PDFファイルはこちら

インダクターコイルやヒートシンクなどへの厚付け銅めっきの応用

銅めっきはエレクトロニクス分野において，導電性・加工性・価格の面から，必要不可欠な金属材料として用いられている。近年，微細なコイルやヒートシンクなどの製造において，厚付けめっきが要求されているが，これまでの電気めっきでは析出速度が遅いのが現状である。
関東学院大学材料・表面工学研究所では，ジェット噴流と銅めっき添加剤の最適化により，最大150 A/dm²という高電流密度の析出を実現している。

ジェット噴流装置のメカニズム

拡散限界電流(限界電流密度)はめっき浴濃度に比例し、拡散層の厚さに反比例する。銅濃度が一定の場合では，ノズルから銅イオンを高速で吹き付けることで拡散層を薄くし，より多くの電流を流すことが可能

SPS添加量による結晶配向性と表面形状の変化

SPS無添加の場合では，(200)が優先的に配向されるが，SPS添加量が10〜50 mg/L までは(111)の配向性が増加し，60 mg/L 以上添加すると(200)が増加する傾向を確認した。
SPS添加量が20〜60 mg/L の広範囲において，結晶配向の変化が小さく，平滑な皮膜が得られた。

機械的特性

高速めっきでは水素発生の影響により脆化する場合があるが，本研究では折り曲げ試験において，市販品と同等の物性が確認されている。

ファインバブル低濃度オゾン水を用いたプラスチック表面の改質技術

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Fblow^®を用いた前処理の応用例

ABS樹脂へのクロム酸エッチング代替
ポリイミド基板への高密着めっき被膜形成
自動車、航空機の軽量化を目指したフレキシブルフラットケーブル形成
ウェアラブルセンサー用繊維

薬品不使用の新規表面改質法

関東学院大学材料・表面工学研究所では、従来の樹脂めっきに用いられるエッチング剤であるクロム酸や過マンガン酸の代替として、強力な酸化力を持つオゾンを、ファインバブルとして水中に1.5-2ppm溶存させ、樹脂表面をナノメートルオーダーで改質可能です。
使用後、オゾンは酸素への分解するため、エッチング液の回収や廃液処理がなくなります。

樹脂表面への改質効果

Fblow^®（Fine bubble low ozonated water）処理により表面を改質した樹脂上に、めっきによるシード層形成が可能です。改質層の底部からめっきが析出する事で、ナノアンカー効果が発現し、従来法と同程度の密着強度を示します。

寒冷地におけるLED信号灯器の積雪・凍結対策

青森県警察本部受託研究成果　PDFファイルはこちら

寒冷時における信号灯器

長寿命、高視認性などの長所を持つLED信号灯器は、発熱が少なく省電力での運用が可能です。しかしながら、LEDは発熱が少ない素子のため寒冷地での冬期間において、LED信号灯器に積雪・凍結した雪が解けず、信号が見えなくなり交通障害や交通事故の危険性が生じてしまいます。

視認性を損なわない透明ヒータの開発

透明性と発熱性を兼ね備えた微細な金属パターンをLED信号灯器のカバーの内側に形成し、視認性を損なわずに積雪・凍結対策用透明ヒータとして機能させることができます。
３D-CADモデリングおよぶ有限要素解析法により、微細金属パターンの構造や伝熱性能のシミレーション結果をフィードバックさせることで、最適なヒータ設計を検討しています。

カバー表面への超撥水・超親水処理技術

信号灯器カバーの表面に超微細形状の凹凸を形成させることで超撥水・超親水性を発現させ、上記の透明ヒータと組み合わせることにより、さらなる積雪・凍結対策につながります。

大気UV処理法を用いた樹脂上へのめっき

高速伝送回路への挑戦　PDFファイルはこちら

UV処理法を用いた樹脂上へのめっき

UV照射による樹脂表面改質は、樹脂表面を平滑に維持しながら、良好なめっき密着性が得られます。本手法は電子回路形成から装飾品に至るまで、幅広く展開が可能な環境配慮型のプロセスです。
エレクトロニクス分野においては電子機器の高機能化・高性能化に伴い信号伝送品質の向上が求められ、平滑回路へのニーズが高まっております。一方、装飾品などの分野ではクロム酸や高濃度のアルカリなどを用いたエッチングに変わる環境配慮型の手法が模索されています。

◆Conclusions

UV照射処理により、各種樹脂材料（ABS、PP、PI、COP、LCP、etc.）へのめっき加工が可能
表面を粗化せず、良好な密着性を維持したままめっきが可能

ガラス上の選択めっき・樹脂への転写