局所めっき技術の開発
電子デバイス技術課 國方伸亮*1

ものづくり研究開発センター 山岸英樹
得た。調整した AlCl3-EMIC を液相、日本アエロジル製ヒ1. 緒言
従来の金属めっき処理では、電解液となるめっき液をュームドシリカ AEROSIL® 200 を固相として、乳鉢で混槽に満たし、被めっき金属を浸漬させて電析を行ってい合することによりチキソトロピー性を示すゲル電解質る。この方法は大量生産が容易である一方、局所的にのみ

AlCl3-EMIC/5FS を得た。液相体積分率は 95%とした。

めっきを施したい場合はマスキングで対応するため、材料や洗浄水などの消費が多い。必要な箇所に必要なだけめっきを行うことができれば、生産工程の簡略化による省資源化や低コスト化に貢献できると考える。

2.2 試験および測定方法
試料の評価として、東陽テクニカ製 Si1287 による電気化学測定、Rigaku 製 Smart Lab による X 線回折 (XRD) 測

中島らのグループは、メッキ液をゲル状とすることで、定、日本電子製 JSM-6610LA による走査型電子顕微鏡必要箇所への部分めっきを可能にする技術について報告(SEM) を用いた表面観察を行った。電気化学測定では 31, 2)。これらは水溶液を用いたものであり、めっ極式セルを用いてサイクリックボルタンメトリーおよびき金属種は特に限定しないとしているものの、水の分解クロノポテンショメトリーを行った。作用極は電極面積電位よりも卑な析出電位をもつ金属には対応できない。

0.2 cm2 の Cu 板、対極および参照極は Al を用いた。

している非水系電解質をめっき液に用いることで、アルミニウムやチタンなど従来の水系めっきでは析出できない金属膜

3. 実験結果および考察を得ることができる。アルミニウムは-1.676V vs. SHE のFig. 1 に 25℃におけるサイクリックボルタンメトリー

卑な金属であり、溶融塩系や有機溶媒系での電析が多くの結果を示した。-1.5 V vs. Al から+1.0 V vs. Al まで、10報告されている。従来の高温溶融塩を用いての電解製造

mV sec-1 にて掃引を行った。図より、AlCl3- EMIC を用いのみならず、近年では 150℃前後で取り扱うことのできる

た Al 電析の報文と同様、Al の析出及び溶解と考えられる無機溶融塩や、有機物を含むイオン液体 (常温溶融塩とも電流の挙動が確認された 3)。
15呼ぶ) と呼ばれる物質郡もめっき浴として盛んに研究されている。代表的なものとして、無水塩化アルミニウム

10(EMIC) など 1 価の有機塩化物と混合させたクロロアル
ミネート系イオン液体 (AlCl3-EMIC) は混合塩の固液相転移点が常温以下の領域となることから、室温でのアルミニウム電析が可能である。また、イオン液体は一般的に真空でも液体材料として使用できるほど蒸気圧が低く、蒸発しない液体として知られる。温度上昇や時間の経過

Current (mA/cm2)(AlCl3) を 1-エチル-3-メチルイミダゾリウムクロリド

50-5-10による液組成の変化が無いため、この特性はイオン液体をめっき浴として応用する場合に非常に有利である。

-15-1.5

そこで本研究では、ナノサイズの分散材としてシリカ-1.0-0.5

0.00.51.01.5

Potential vs. Al(III)/Al

ナノ粒子を AlCl3-EMIC に添加することでチキソトロピ

Fig. 1 Cyclic voltammogram of AlCl3-EMIC/5FS

ックな非水ゲル電解液を作成し、簡便かつ局所的に所望

on Cu at 25 ºC with scan rate of 10 mV s-1のデザインのめっきを施すことができる技術の開発を目指して、アルミニウムの電析挙動を評価する。
2. 実験方法
2.1 使用材料
Ar 雰囲気下にて無水 AlCl3 および EMIC をモル比で 1：2 となるように混合し、3h 攪拌することで AlCl3-EMIC を*1 現

印加電流を-5.0 mA/cm2 とし、25℃にて 10 分間のクロノポテンショメトリーを行った後の Cu 電極表面について、SEM を用いて観察した結果を Fig. 2 に示す。丸みを帯びた析出物がCu 表面を覆っていることが確認された。
SEMEDS 分析の結果、元素成分として Al および O が多く検出された。
Fig. 3 にはクロノポテンショメトリー後の Cu 電極表面

商工労働部
富山県產業技術硏究開発センタｰ硏究報吿 No.37 (2023)

89

を、平衡ビーム法にて XRD 測定した結果を示す。基板の3) Y. Peng, 他: J. Electroanal. Chem., 895 (2021) 115363

Cu に由来する回折ピークに混ざって Al の回折が見られたことから、電析物が金属アルミニウムであることを確認した。アルミナに帰属されるピークは確認されなかったことから、SEM-EDS 分析において見られた O 元素は電析後に大気雰囲気に暴露した際に発生した表面酸化被膜と考えられる。以上より、ゲル電解質 AlCl3-EMIC/5FS はAlCl3-EMIC と同様に室温でのアルミニウム電析が可能であることを確認した。
電解液の調整およびアルミニウムの電析は全て不活性雰囲気のグローブボックス中にて行ったが、試験後のセルを大気暴露したところ、24 時間以内に流動性を失い白色結晶が析出した。これについて XRD 測定にて同定を行Fig.

ったところ塩化アルミニウム 6 水和物であることを確認

2SEM

micrographof

electrodeposited Al on Cu at 25 ºCした。アルミニウムイオンの水との親和性が非常に高く、大気中でのアルミニウムの電析が困難であることを示す結果となった。また詳細は割愛するが、クロロアルミネー●●●

非水系のゲル電解液による部分めっき技術の開発を目標として、ゲル電解質 AlCl3-EMIC/5FS を用いた 25℃でのAl (220)

Al (113)

4. 結言

Intensity / a.u.

果となった。

Al (200)

オン液体を用いて同様の操作を行ったところ、同様の結●Al (311)Al (222)ト系イオン液体の代わりにジグライムからなる溶媒和イ

アルミニウム電析が可能であることを確認した。今後、膜厚などアルミニウム電析の各種パラメータを確認すると● Cu

ともに、アルミニウム以外の卑な金属についても、非水系ゲルめっき液からの電析を検討する。
参考文献
1) 特開 2018-145503 号公報, ゲルめっき方法

3040506070
2 /deg.

8090Fig. 3 X-ray diffraction pattern2) 特許第 6885116 号公報, ゲルめっき方法

キーワード：Al 電析、SDGs、電気化学めっき、イオン液体、電解液

Gel Plating Technology Using Al-based Ionic LiquidElectronics and Device Technology Section; Nobuaki KUNIKATA*1,
Monozukuri Research and Development Center; Hideki YAMAGISHI
Gel plating can be applied to only the necessary areas, which contributes to resource saving and cost reduction by simplifying
the production process. In this study, thixotropic non-aqueous gel electrolytes are prepared by adding silica nanoparticles tochloroaluminate ionic liquid; AlCl3-EMIC as nano-sized dispersants, and the deposition behavior of aluminum is evaluated using
electrochemical measurements, X-ray diffraction, and surface observations using a scanning electron microscope.

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Reports of the Toyama Industrial Technology R&D Center No.37 (2023)