(57)【要約】【課題】本発明は、金属またはその合金の層が表面または内部に適用された成形製品の作製方法を提供する。【解決手段】この方法では、成形型が使用され、この方法は、成形工程および金属化工程から構成され、成形工程および金属化工程は、両方とも、成形型内で行われ、該金属化工程は、無電解プロセスよりなり、本発明は、さらに、該方法により得られた成形製品を含むデバイスに関するものである。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属またはその合金の層が表面または内部に適用された成形製品の作製方法であって、該方法において、成形型が使用され、該方法は、成形工程および金属化工程より構成され、該成形工程および該金属化工程が両方とも該成形型内で行われ、かつ該金属化工程が無電解プロセスよりなる、上記作製方法。
【請求項２】
最初に、前記成形工程が行われ、それに続いて、そうして得られた成形製品が、前記金属化工程に供される、請求項１に記載の作製方法。
【請求項３】
前記金属化工程で、金属イオンおよび該金属イオンを金属に還元するための還元剤よりなる溶液を使用することにより、作製される前記製品の表面に該金属を析出させる、請求項１に記載の作製方法。
【請求項４】
最初に、前記溶液が前記成形型内に導入され、それに続いて、前記成形製品を作製する材料が前記成形型内に導入される、請求項３に記載の作製方法。
【請求項５】
前記成形製品を製造する材料が、熱可塑性材料、熱硬化性材料、またはセラミック材料よりなる、請求項１−４のいずれか１項に記載の作製方法。
【請求項６】
前記成形製品の表面と前記金属化溶液との接触温度が、５０−１５０℃の範囲内である、請求項３−５のいずれか１項に記載の作製方法。
【請求項７】
前記金属化溶液が２０−８０℃の範囲内の温度に予備加熱される、請求項３−６のいずれか１項に記載の作製方法。
【請求項８】
前記成形工程が、１秒間から１分間の範囲内の時間をかけて行われる、請求項１−７のいずれか１項に記載の作製方法。
【請求項９】
前記金属化工程が、１秒間から３０秒間の範囲内の時間をかけて行われる、請求項１−８のいずれか１項に記載の作製方法。
【請求項１０】
前記金属化工程が、前記無電解プロセスの前における触媒の種晶添加を含む、請求項１−９のいずれか１項に記載の作製方法。
【請求項１１】
前記成形製品を製造する材料が、触媒を含む、請求項１−１０のいずれか１項に記載の作製方法。
【請求項１２】
前記無電解プロセスが、熱的に引き起こされる、請求項１−１１のいずれか１項に記載の作製方法。
【請求項１３】
前記金属化工程の前に、湿式エッチング工程をさらに含む、請求項１−１２のいずれか１項に記載の作製方法。
【請求項１４】
前記熱可塑性材料が、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリアミド（ＰＡ６、ＰＡ６，６、ＰＡ４，６、またはＰＡ１２）、ポリ（フェニレンスルフィド）（ＰＰＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、シンジオタクティックポリスチレン（ＳＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）、ＰＣ／ＡＢＳ、ポリプロピレン（ＰＰ）、およびポリエチレン（ＰＥ）よりなる群から選択される、請求項５−１３のいずれか１項に記載の作製方法。
【請求項１５】
前記熱可塑性材料が、ＬＣＰ、ポリアミド、ＰＥＩ、ＰＥＴ、ＡＢＳ、またはＰＣ／ＡＢＳよりなる、請求項１４に記載の作製方法。
【請求項１６】
前記熱硬化性材料が、エポキシ、メラミン、ベークライト、およびポリエステルよりなる群から選択される、請求項５−１３のいずれか１項に記載の作製方法。
【請求項１７】
前記セラミック材料が、アルミナ、ジルコニア、シリカ、およびガラスよりなる群から選択される、請求項５−１３のいずれか１項に記載の作製方法。
【請求項１８】
前記金属または前記合金が、銅、ニッケル、スズ、銀、金、またはそれらの任意の合金、ならびにニッケル−リンおよびニッケル−ホウ素よりなる群から選択される、請求項１−１７のいずれか１項に記載の作製方法。
【請求項１９】
前記金属が、銅である、請求項１８に記載の作製方法。
【請求項２０】
前記合金が、ニッケル−リンまたはニッケル−ホウ素である、請求項１８に記載の作製方法。
【請求項２１】
前記還元剤が、ホルムアルデヒド、次亜リン酸塩、ジメチルアミノボラン、または水素化ホウ素ナトリウムよりなる群から選択される、請求項３−２０のいずれか１項に記載の作製方法。
【請求項２２】
前記還元剤が、ホルムアルデヒドである、請求項２１に記載のプロセス。
【請求項２３】
前記金属またはその合金の層が、１００−１００００ｎｍ、好ましくは１０００−１００００ｎｍの厚さを有する、請求項１−２２のいずれか１項に記載の作製方法。
【請求項２４】
前記成形型が、ダイヤモンド様炭素コーティングで被覆されている、請求項１−２３のいずれか１項に記載の作製方法。
【請求項２５】
連続方法であって、前記溶液を前記成形型内に導入するための流体流路系が、濃硝酸を用いて浄化することにより、定期的に清浄化される、請求項３−２４のいずれか１項に記載の作製方法。
【請求項２６】
前記溶液を前記成形製品に接触させ、それにより、前記成形製品の少なくとも表面が、前記溶液の温度（Ｔ２）よりも高い温度（Ｔ１）を有するか、または温度（Ｔ１）に加熱される、請求項３−２５のいずれか１項に記載の作製方法。
【請求項２７】
請求項１−２６のいずれか１項に記載の作製方法を用いて作製された成形製品を含む、デバイス。
【請求項２８】
前記デバイスが、電気デバイスである、請求項２７に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属またはその合金の層が適用された成形製品の作製方法、および該方法を用いて作製された成形製品を含むデバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
成形製品の表面に金属パターンを設けることは、当技術分野で公知である。そのような成形製品は、成形プロセスから得られた製品を、湿式電気化学プロセス方式の金属化工程に供して成形製品の表面に金属パターンを設けることにより作製することが可能である。明らかに、そのような一連のプロセス工程は、スピードおよびとコストが重要な役割を果たす大量生産の用途では、あまり魅力的ではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】欧州特許出願第０７１１５７３０．９
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｅｌｅｃｔｒｏｌｅｓｓ  Ｐｌａｔｉｎｇ  Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ  ＆  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，  ｅｄｉｔｅｄ  ｂｙ  Ｇｌｅｎｎ  Ｏ．  Ｍａｌｌｏｒｙ  ａｎｄ  Ｊｕａｎ  Ｂ．  Ｈａｊｄｕ，  Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ  （１９９０）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、外部および／または内部（たとえば、キャビティーまたはチャネル）の表面に金属パターンを有する成形製品の改良された作製方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
驚くべきことに、成形工程および金属化工程の両方を１つの同じ成形型内で行うことにより、これを実現しうることを見いだした。
【０００７】
すなわち、本発明は、金属、その合金、または金属化合物の層が表面または内部に適用された成形製品の作製方法に関するものであり、この方法では、成形型が使用され、この方法は、成形工程および金属化工程より構成され、成形工程および金属化工程は、両方とも、成形型内で行われ、かつ金属化工程は、無電解プロセスよりなるものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る方法は、より高スピードで、かつより低コストで金属パターンを有する成形製品を製造することを可能にするので、公知の方法よりも一層魅力的である。さらに、より大きい設計の自由度を有して、内部の金属化表面を形成することが可能である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の一実施形態では、最初に、成形工程を成形型内で行い、続いて、そうして得られた成形製品は、成形型内で金属化工程に供される。
【００１０】
金属化工程では、無電解メッキのような無電解プロセスが使用される。無電解メッキプロセスでは、溶液中でイオンの形で利用可能な金属を、好適な表面上で、還元剤によって還元することが可能であるという原理が使用される。さらに、金属自体が還元反応の触媒としても作用することになり、したがって、上記方法を自己触媒的にさせる。無電解メッキプロセスに関する概説については、たとえば、Ｅｌｅｃｔｒｏｌｅｓｓ  Ｐｌａｔｉｎｇ  Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ  ＆  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，  ｅｄｉｔｅｄ  ｂｙ  Ｇｌｅｎｎ  Ｏ．  Ｍａｌｌｏｒｙ  ａｎｄ  Ｊｕａｎ  Ｂ．  Ｈａｊｄｕ，  Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ  （１９９０）を参照することができる。
【００１１】
本発明の他の好適な実施形態では、金属ペースト、すなわち、金属粒子とバインダー材料とよりなるペースト、または導電性の塗料もしくはインクが使用される。
【００１２】
金属化工程は、無電解メッキのような無電解プロセスより構成される。
【００１３】
本発明による好適な金属化工程では、金属イオンおよび金属イオンを金属または合金に還元するための還元剤とを含む無電解溶液を成形製品に接触させ、それにより、成形製品の少なくとも表面は、溶液の温度（Ｔ２）よりも高い温度（Ｔ１）を有するか、または温度（Ｔ１）に加熱される。そのような実施形態では、Ｔ１は、好適には５０−２００℃の範囲内であることができる。また、Ｔ２は、好適には１５−９０℃の範囲内であることができる。これは、金属化方法を開始し、触媒するために基材表面に金属触媒を適用する必要がないという利点を有している。さらに、高温が適用されるので、金属の析出は、迅速である。
【００１４】
したがって、好ましくは、金属化工程では、金属イオンおよび金属イオンを金属に還元するための還元剤とよりなる溶液を使用することにより、作製される製品の表面に金属を析出させることが可能となる。
【００１５】
本発明の他の実施形態では、最初に、金属イオンおよび還元剤よりなる溶液が成形型内に導入され、続いて、成形製品を作製する材料が成型内に導入される。
【００１６】
そのような実施形態では、成形製品を、成形型の内壁から少なくとも部分的に離型させて、金属イオンおよび還元剤とよりなる溶液を、成形製品の少なくとも一部分と成形型の内壁との間に流入させることが重要である。
【００１７】
特定の金属パターンを成形型の表面の少なくとも一部分上で析出させるために、成形型のさまざまなキャビティーを介して、金属イオンおよび還元剤よりなる溶液を成形製品の表面の特定の部分に接触した状態にする。このようにして、さまざまな金属パターンを実現することが可能となる。そのような技術自体は、マルチコンポーネント成形技術、ガスアシスト射出成形技術、およびコア引抜き技術の分野で公知のものである。
【００１８】
一つの実験構成では、チューブを介して金属化流体を成形型内に移動させるために、ポンプを用いて、金属化流体を容器から成形型内に移動させることができる。金属化流体による成形型表面の損傷を防止するために、好適には、成形型部分にコーティングを施すことができる。より特異的には、ＤＬＣ（ダイヤモンド様炭素）コーティングが、この目的に好適であることが分かった。
【００１９】
本発明の一実施形態では、流体バッファーと、ポンプおよびチューブとは、成形型内で物理的に一体化される。
【００２０】
使用されるコンポーネントの適正な設計および材料選択により、金属化流体流路系（チューブ、ポンプ、キャビティー）の閉塞を防止することが可能である。より特異的には、流体系の定期的な清浄化工程（たとえば、濃硝酸を用いて浄化することにより）が流体系の閉塞を防止するのに好適であることが分かった。たとえば、鋼製の成形型を銅金属化と組み合わせて使用した場合、硝酸溶液中で、銅は迅速に溶解し、かつ鋼は不動態化するので、濃硝酸を用いて浄化することが有利になる。
【００２１】
金属化工程は、触媒種晶添加工程を含むことができる。金属化工程が触媒種晶添加工程を含む場合、触媒種晶添加材料は、射出成形材料中に組込み可能であるか、または成形型内での無電解プロセスの前に、流体を介して追加的に内部に適用可能であるか、のいずれかである。これは、金属化に使用されるのと同一の流体流路系内で実施することが可能である。
【００２２】
未公開の欧州特許出願第０７１１５７３０．９号明細書に記載されているように、触媒種晶添加を省略して、無電解析出反応を熱的に引き起こすことが可能である。この場合、成形製品を製造する材料中においても触媒の必要性はない。
【００２３】
成形材料と金属との間の良好な接着を達成するために、場合により、（任意の）触媒の適用およびそれに続く無電解金属化の前に、湿式エッチング工程を実施することが有利である。エッチングにより、射出成形材料、たとえばプラスチックを活性化および／または粗面化して、緻密な触媒表面および／または良好に接着した金属膜を得ることができる。エッチング流体は、金属化流体と同一のチューブを介して適用することが可能である。
【００２４】
成形製品を製造する材料は、熱可塑性材料、熱硬化性材料、およびセラミック材料から選択することが可能である。好ましくは、成形製品を製造する材料は、熱可塑性材料よりなる。熱可塑性材料の好適な例としては、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリアミド（ＰＡ６、ＰＡ６，６、ＰＡ４，６、またはＰＡ１２）、ポリ（フェニレンスルフィド）（ＰＰＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、シンジオタクティックポリスチレン（ＳＰＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）、ＰＣ／ＡＢＳ、ポリプロピレン（ＰＰ）、およびポリエチレン（ＰＥ）が挙げられる。好ましくは、熱可塑性材料は、ＬＣＰ、ポリアミド、ＰＥＩ、ＰＥＴ、ＡＢＳ、またはＰＣ／ＡＢＳよりなる。
【００２５】
好適な熱硬化性材料の例としては、エポキシ、メラミン、ベークライト、およびポリエステルが挙げられる。好適なセラミック材料の例としては、アルミナ、ジルコニア、シリカ、およびガラスが挙げられる。
【００２６】
成形製品上に適用される金属または合金は、好適には、銅、ニッケル、スズ、銀、金、またはそれらの任意の合金、ならびにニッケル−リンおよびニッケル−ホウ素よりなる群から選択することが可能である。
【００２７】
好ましくは、金属は、銅である。
【００２８】
好ましくは、合金は、ニッケル−リンまたはニッケル−ホウ素である。
【００２９】
本発明によって使用される還元剤は、好ましくは、ホルムアルデヒド、次亜リン酸塩、ジメチルアミノボラン、または水素化ホウ素ナトリウムよりなる群から選択される。より好ましくは、還元剤は、ホルムアルデヒドである。
【００３０】
成形製品上に適用される金属または合金の層は、好適には、１００−１００００ｎｍ、たとえば１０００−１００００ｎｍの厚さを有することができる。
【００３１】
成形製品の表面および金属化溶液（すなわち、金属イオンおよび還元剤よりなる溶液）との接触温度は、好適には、５０−１５０℃の範囲内である。
【００３２】
好適には、金属化溶液は、２０−８０℃の範囲内の温度に予備加熱される。
【００３３】
本発明によれば、成形工程は、１秒間から１分間の範囲内の時間をかけて行われる。
【００３４】
好適には、金属化工程は、１秒間から３０秒間の範囲内の時間をかけて行われる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明に係る方法を利用して、金属パターンが適用された広範にわたるさまざまな成形製品を作製することが可能である。そのような製品の好適な例としては、三次元の電気回路、および、たとえば、浴室用品、反射装置、宝石、反射器、玩具、または装飾用品のような物品が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００３６】
さらに、本発明は、また、本方法に従って得られた成形製品を含むデバイスに関するものである。
【００３７】
好ましくは、本発明は、また、本発明に係る方法を用いて作製された成形製品を含む電気デバイスを提供するものである。
【国際調査報告】
2010537863.tif 000002
2010537863.tif 000003
2010537863.tif 000004