(57)【要約】【課題】ＣＦＲＰを金属とともに均一に析出させるようにしたメッキ液およびメッキ方法を提供することを目的とする。【解決手段】層状のＣＦＲＰをサイクロンミルでナノレベルの針状体となるまで粉砕し、そのＣＦＲＰに対してカルボン酸を分散剤としてコーティングさせる。このコーティングの際には、自転公転可能なミキサーにＣＦＲＰ１００重量部に対して分散剤を５〜２０重量部投入して撹拌させる。そして、このようにコーティングさせたＣＦＲＰを、硫酸銅水溶液１００重量部に対して、ＣＦＲＰ１重量部、分散剤０．１重量部となるように投入し、電解メッキにより銅とＣＦＲＰを析出させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に分散剤をコーティングした炭素繊維と、
当該炭素繊維とともに析出される金属塩水溶液と、
を有するメッキ液。
【請求項２】
前記分散剤がカルボン酸で構成されるものであり、前記金属塩水溶液が硫酸銅水溶液である請求項１に記載のメッキ液。
【請求項３】
前記炭素繊維が針状体で構成されるものである請求項１に記載のメッキ液。
【請求項４】
炭素繊維を粉砕する工程と、
当該粉砕された炭素繊維に分散剤をコーティングする工程と、
当該コーティングされた炭素繊維を金属塩水溶液に混入させる工程と、
を備えたメッキ液の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カーボン繊維（「ＣＦＲＰ」と略す）を含有する電解メッキ液に関するものであり、より詳しくは、そのＣＦＲＰを針状に微粒子化し、メッキ液中で分散させ、メッキ処理を行う製法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年では、電子デバイスの微細化に伴って、高い電流密度に耐えられる配線素材が必要となってきている。このような素材としては、例えば、銅を超える電流容量を持つＣＦＲＰが注目を浴びてきているが、このＣＦＲＰは、電流容量は高いものの、導電率が低いため、そのままでは配線材料として用いることが難しいと言われている。そこで、高い電流容量を持つＣＦＲＰと、導電率に優れる銅などの金属を複合した複合材料の研究開発が進められてきている（特許文献１など）。
【０００３】
このような複合素材は、銅にＣＦＲＰを含有させるようにしたものであって、例えば、ＣＦＲＰを含有する硫酸銅などのメッキ液を用いて銅とＣＦＲＰを金属表面に析出させ、これによって金属表面にメッキ処理を施すようにして作られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−６８１９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、このようなメッキ液を用いて電解メッキを行う場合、次のような問題を生ずる。
【０００６】
すなわち、例えば、硫酸銅水溶液などのメッキ液にＣＦＲＰを混合させる場合、ＣＦＲＰは疎水でたるため、メッキ液中にＣＦＲＰを分散させることができない。しかも、1μｍ以下に微粒子化させたＣＦＲＰはファン・デル・ワールス力によって水溶液中に凝縮してしまい、また、炭素繊維は微粒子する場合、繊維若しくは針状を維持することが困難であり、金属表面に配向性を持たせながら析出させることができない。
【０００７】
さらには、このように析出させたＣＦＲＰ自体が不均一な形状、凝集体を有している場合、電気伝導の均一性を保証することができなくなってしまう。
【０００８】
そこで、本発明は上記課題を解決するために、炭素繊維を針状に微粒子化させ、メッキ液へ均等に分散させて金属とともに均一に析出させるようにしたメッキ液およびメッキ方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すなわち、本発明のメッキ液は、上記課題を解決するために、針状で微粒子化した炭素繊維の表面に分散剤を処理し、当該炭素繊維とともに析出される金属塩水溶液とを有するように構成したものである。
【００１０】
このように構成すれば、炭素繊維を分散液でコーティグさせているため、金属塩水溶液内に分散させることができ、炭素繊維が凝集することなく、且つ配向性を持たせて析出させ、メッキ処理を施すことができるようになる。
【００１１】
また、このような発明において、前記分散剤をカルボン酸で構成するとともに、前記金属塩水溶液を硫酸銅水溶液で構成する。
【００１２】
このように構成すれば、カルボン酸の電気引性度によって炭素繊維を陽性にして硫酸銅水溶液の銅イオンとともに炭素繊維を析出させることができるようになる。
【００１３】
さらに、前記炭素繊維を針状体に構成する。
【００１４】
このように構成すれば、炭素繊維を析出させる際に針状体を絡み合わせて電気伝導性を向上させることができるようになる。
【００１５】
また、このようなメッキ液を製造する場合、炭素繊維を粉砕し、その後、当該粉砕された炭素繊維に分散剤をコーティングし、当該コーティングされた炭素繊維を金属塩水溶液に混入させてメッキ液を製造する。
【００１６】
このようにすれば、事前に炭素繊維に分散液をコーティングさせているので、確実に分散液をコーティングさせて金属塩水溶液内で分散させることができるようになる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、表面に分散剤をコーティングした炭素繊維と、当該炭素繊維とともに析出される金属塩水溶液とを有するように構成したので、炭素繊維を金属塩水溶液内に分散させることができ、炭素繊維を均一に析出させてメッキ処理を施すことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施の形態を示す電解メッキ液の製造工程を示す図
【図２】同形態における炭素繊維と分散剤のコーティング状態を示す図
【図３】同形態におけるＣＦＲＰのメッキ状態を示す図
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２０】
この実施の形態における電解メッキ液は、表面に分散剤をコーティングした炭素繊維（ＣＦＲＰ）と、金属塩水溶液とを有するように構成されるものであって、電解メッキによって、金属イオンとを金属表面に析出させるようにしたものである。以下、本実施の形態におけるメッキ液とその製造方法について詳細に説明する。
【００２１】
まず、このメッキ液に含有されるＣＦＲＰは、層状のカーボンをナノレベルの大きさまで粉砕機で粉砕されるものであって、針状体に構成される。このようにＣＦＲＰを粉砕させる場合、ジェットミルなどを用いて加圧状態で粉砕させると、粉砕粒子が球状や屈曲繊維状、針状などのように様々な形状になってしまうことが指摘されており、このような形状になると、表面に分散剤をコーティングさせる際にコーティングにムラを生じさせてしまう。また、ＣＦＲＰの形状が様々であると、メッキ処理する際に均一な電気伝導性を保証することができなくなる。そこで、サイクロンミルを用いて負圧下で粉砕させるようにしている。このような方法で粉砕すればＣＦＲＰを全て針状に粉砕させることができ、その表面に均一なコーティングをすることができるようになる。また、このような針状体のＣＦＲＰを金属表面に析出させる場合、それぞれの針状体が絡み合って電気伝導性を保証することができるようになる。
【００２２】
一方、分散剤は、このように粉砕されたＣＦＲＰをメッキ液中に分散させる役割と、水溶液中の金属イオンと同じ極性を持たせて析出させる役割を担うものであって、ここでは、カルボン酸が用いられる。このカルボン酸としては、飽和脂肪酸ではギ酸、酢酸、ポロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、マルガリン酸、ステアリン酸などの他、不飽和脂肪酸ではオレイン酸、リノール酸、リノレン酸、アラキドン酸、エイコサペンエン酸、ドコサヘキサエン酸、ヒドロキシ酸、乳酸、リンゴ酸、クエン酸など、また、芳香族カルボン酸では、安息香酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、サリチル酸、没食子酸、メリト酸、ケイ皮酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、フマル酸、マレイン酸、アコニット酸、ピルビン酸、オキサロ酸、アミノ酸、ニトロカルボン酸など用いることができる。このようなカルボン酸を分散剤として用いた場合、図２に示すように、炭化水素基２１をＣＦＲＰ１側に誘引させ、カルボキシル基２２を外側に位置させることによって、他のＣＦＲＰ１との距離を保つことができるようになる。また、このカルボキシル基２２の電気陰性度によってカルボキシル基２２が陽極に電荷し、これによって銅とともにＣＦＲＰ１を陰極側のステンレスなど析出させることができるようになる。
【００２３】
このような分散剤をコーティングさせる場合、分散剤の量が多すぎると、逆に分散剤によって凝縮してしまう可能性が高くなる。そこで、好ましくはＣＦＲＰと分散剤の重量部の割合を、ＣＦＲＰ１００重量部に対して分散剤を５〜２０重量部（好ましくは、８〜１２重量部）としておくとよい。
【００２４】
そして、このようにコーティングされたＣＦＲＰを金属塩水溶液である硫酸銅水溶液に入れて撹拌させ、ＣＦＲＰを分散化させる。ここで、金属塩水溶液として硫酸銅水溶液を用いるが、これ以外の金属塩であってもよい。
次に、このようなメッキ液の製造方法について、図１を用いて説明する。
【００２５】
まず、ＣＦＲＰの針状体を生成する場合、層状のＣＦＲＰをサイクロンミルに投入して負圧下で粉砕させ、ナノレベルの大きさの針状体を生成する（ステップＳ１）。
【００２６】
次に、このように粉砕されたＣＦＲＰの針状体の表面をコーティングするべく、自転および公転可能なミキサーに分散剤とともに投入する（ステップＳ２）。このとき、ＣＦＲＰ１００重量部に対して分散剤を約８〜１２重量部入れて撹拌させるようにする。この撹拌時における温度としては室温（約２５℃）とし、約１０?２０秒程度撹拌させる。
【００２７】
そして、その後、これに硫酸銅水溶液を加えるようにする（ステップＳ３）。このとき、硫酸銅水溶液の量としては先ほどのＣＦＲＰ、分散剤と含めて、硫酸銅水溶液１００重量部、ＣＦＲＰ１重量部、分散剤０．１重量部の割合としておく。そして、これらの割合で混合させるべく、再び自転および公転可能なミキサーで１０?２０秒程度撹拌させるようにする（ステップＳ５）。
【００２８】
そして、このような方法でメッキ液を製造したのち、メッキ糟にメッキ液と陽極と陰極を入れて電流負荷をかける（ステップＳ６）。すると、水溶液中の銅イオンが陰極の表面に析出していくようになる。また、これとともに、分散剤でコーティングされたＣＦＲＰは、図２に示すように、カルボキシル基２２の電気引性度による陽極性によって、同じくステンレス側である陰極に引き寄せられて析出していくようになる。このとき、針状体となったＣＦＲＰ１は、図３に示すように、陰極の表面に絡み合うように析出し、これによって電気伝導性を担保することができるようになる。
【００２９】
このように上記実施の形態によれば、表面に分散剤をコーティングしたＣＦＲＰと、当該ＣＦＲＰとともに析出される金属塩水溶液とを有するように構成したので、ＣＦＲＰを金属塩水溶液内に分散させることができ、ＣＦＲＰを均一に析出させてメッキ処理を施すことができるようになる。
【００３０】
また、このような発明において、前記分散剤をカルボン酸で構成するとともに、前記金属塩水溶液を硫酸銅水溶液で構成したので、カルボン酸の極性によってＣＦＲＰを陽性に電荷させて硫酸銅水溶液の銅イオンとともにＣＦＲＰを析出させることができるようになる。
【００３１】
さらに、前記ＣＦＲＰを針状体に構成したので、ＣＦＲＰを析出させる際に針状体を絡み合わせて電気伝導性を向上させることができるようになる。
【００３２】
また、このようなメッキ液を製造する場合、ＣＦＲＰを粉砕し、その後、当該粉砕されたＣＦＲＰに分散剤をコーティングし、当該コーティングされたＣＦＲＰを金属塩水溶液に混入させてメッキ液を製造したので、先にＣＦＲＰを撹拌させながら分散液をコーティングさせることができ、確実に分散液をコーティングさせて金属塩水溶液内で分散させることができるようになる。
【００３３】
なお、本発明は上記課題に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。
【００３４】
例えば、上記実施の形態では、一度の電解メッキで陰極に銅とＣＦＲＰを析出させるようにしたが、複数回に分けてメッキ層を形成させるようにしてもよい。この場合、陰極であるステンレスの表面に銅メッキを施し、その後、銅とＣＦＲＰのメッキ層を形成するようにしてもよいし、あるいは、逆に陰極の表面に銅とＣＦＲＰのメッキ層を形成し、その後、銅だけのメッキ層を形成するようにしてもよい。
【００３５】
また、上記実施の形態では、ＣＦＲＰを針状体になるまで粉砕させるようにしたが、球状体、繊維状体であってもよい。
【００３６】
さらに、上記実施の形態では、分散剤としてカルボン酸を好適に使用するようにしたが、ＣＦＲＰの表面を覆うとともに、金属塩水溶液と親和性を有し、また、陽電荷を帯びるようなものであれば、どのようなものであってもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１・・・ＣＦＲＰ
２・・・カルボン酸
２１・・・炭素基
２２・・・カルボキシル基
【図１】
2018123396.tif 000003
【図２】
2018123396.tif 000004
【図３】
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