JP6350351B2 - 金属基材の表面処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、シランカップリング剤による金属基材の表面処理方法に関する。

金属基材と樹脂との接合体は、電気・自動車分野を中心に幅広い産業分野で使用されている。このような金属基材と樹脂との接合体としては、例えば、電子部品に用いられる半導体パッケージのリードフレームや、自動車に用いられるパワーカードがある。

樹脂との接合体に用いられる金属基材として、金属めっきを施したものが広く用いられている。そして、金属めっきには、性質が異なる２種類以上の金属を併用する場合があり、例えば、表面に官能基を有さない金等の金属と、表面に水酸基等の官能基を有する、ニッケルやアルミニウムのような金属が併用される。

表面に水酸基等の官能基を有する金属めっきを有する金属基材を樹脂と接合する際には、金属基材をシランカップリング剤で表面処理して樹脂と接合する方法が広く用いられている。この方法では、シランカップリング剤の水酸基が金属基材表面の水酸基等の官能基と結合することで、金属基材表面にシランカップリング剤の有する官能基が付与され、このシランカップリング剤を介して、金属基材と樹脂が接合される。例えば、特許文献１には、金属部品がインサートされた樹脂複合成形品を製造する方法であって、予め金属部品表面をシランカップリング剤で処理した後、フェノール樹脂成形材料を用いて成形することを特徴とする金属インサート樹脂複合成形品の製造方法が記載されている。

一方、表面に官能基を有さない金等の金属では、金属材料と樹脂との接合に上記のシランカップリング剤による表面処理方法を用いることは難しい。金等の金属は表面に官能基を有さないため、シランカップリング剤のシラノール基と結合することができず、得られる接合体の接合強度が低くなってしまうためである。

表面に官能基を有さない金等の金属めっきを有する金属基材を樹脂と十分な強度で接合するためには、金属めっき表面にアミノ基等の官能基を導入する必要がある。金めっきの表面に官能基を導入する方法としては、金と結合しやすいメルカプト基を有するアルカンチオール誘導体を用いる方法が知られている（特許文献２）。

金属基材と樹脂との接合体が用いられる電子部品や自動車部品等の中には、表面に官能基を有さない金等の金属めっき部分と、表面に水酸基等の官能基を有する金属めっき部分の両方を有する金属基材を樹脂と接合するために表面処理する際に、その形状や製造工程上、各金属めっき部分を別々に処理することが困難なものもある。例えば、自動車部品のパワーカードでは、金めっき銅板とニッケルめっき銅板が、エポキシ樹脂等のモールド樹脂に包み込まれた構造をしており、金めっき部分とニッケルめっき部分を別々に処理することは難しい。このため、このような部品では、金めっき部分の処理にアルカンチオール誘導体を用い、表面に水酸基等の官能基を有する金属めっき部分の処理にシランカップリング剤を用いて別々の表面処理工程で表面処理することは困難である。

特開２００９−１２６１２６号公報 特開２００１−１５２３６３号公報

上記のように、従来の金属基材の表面処理方法では、金めっき部分と、表面に官能基を有する、金以外の金属めっき部分とを表面に有する金属基材を、同種の表面処理工程で表面処理して、官能基を金属基材表面に付与することは難しかった。それ故、本発明は、金めっき部分と、表面に官能基を有する、金以外の金属めっき部分を表面に有する金属基材に同種の表面処理工程によって官能基を付与することができる表面処理方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決するための手段を種々検討した結果、チオール基を有するシランカップリング剤で金属基材を処理し、次に、特定の官能基を有するシランカップリング剤で金属基材を処理することにより、金めっき部分と、表面に官能基を有する、金以外の金属めっき部分を表面に有する金属基材に同種の表面処理工程によって官能基を付与することができることを見出し、本発明を完成した。

すなわち、本発明の要旨は以下の通りである。
（１）金と、表面に水酸基を有する、金以外の金属とを表面に有する金属基材をシランカップリング剤で表面処理する方法であって、メルカプト基を有するシランカップリング剤で金属基材を処理する第１工程と、ビニル基、エポキシ基、スチリル基、メタクリル基、アクリル基、アミノ基、ウレイド基、メルカプト基、スルフィド基及びイソシアネート基から選ばれる少なくとも１種の官能基を有するシランカップリング剤を含む水溶液で金属基材を処理する第２工程とを含む表面処理方法。
（２）金以外の金属が、ニッケル、アルミニウム、鉄、銅、亜鉛、スズ、マグネシウム、ステンレス鋼及びそれらの合金から選ばれる少なくとも１種である（１）の表面処理方法。
（３）第２工程で用いるシランカップリング剤の官能基が、エポキシ基、メタクリル基、アクリル基及びアミノ基から選ばれる少なくとも１種である（１）又は（２）の表面処理方法。
（４）第１工程において、シランカップリング剤の水溶液で金属基材を処理する（１）〜（３）のいずれかの表面処理方法。
（５）第１工程において、シランカップリング剤の原液又は非水溶液で金属基材を処理する（１）〜（３）のいずれかの表面処理方法。

本発明により、金めっき部分と、表面に官能基を有する、金以外の金属めっき部分を表面に有する金属基材に同種の表面処理工程によって官能基を付与することができる表面処理方法を提供することが可能となる。

図１（Ａ）は、実施例１、２と比較例１−３のＡｕめっきリードフレーム材とエポキシ樹脂との接合体の接合強度を示す図である。図１（Ｂ）は、実施例１、２と比較例１−３のＮｉめっきリードフレーム材とエポキシ樹脂との接合体の接合強度を示す図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。

本発明は、金と、金以外の金属とを表面に有する金属基材をシランカップリング剤で表面処理する方法に関する。本発明の表面処理方法は、メルカプト基を有するシランカップリング剤で金属基材を処理する第１工程と、所定の官能基を有するシランカップリング剤を含む水溶液で金属基材を処理する第２工程とを含む。本発明の表面処理方法では、２段階の同種の表面処理工程により、金と、金以外の金属の両方の表面に官能基を付与することができる。

金属基材は、金と、金以外の金属を表面に有する。金属基材は、少なくともその表面に金部分と、金以外の金属部分とを有していればよい。金属基材は、金と、金以外の金属のみから構成されていてもよい。金属基材は、好ましくは、ニッケル、鉄、銅、亜鉛、コバルト、スズ、クロム及びそれらの合金等から選択される金属層の上に、金めっき部分と、金以外の金属めっき部分を有するものである。

金以外の金属は、表面に水酸基を有する。本発明の表面処理方法では、金以外の金属表面の水酸基が、シランカップリング剤の水酸基と結合することで、金属表面に官能基を付与することができる。表面に水酸基を有する、金以外の金属としては、特に限定されずにニッケル、アルミニウム、鉄、銅、亜鉛、スズ、マグネシウム、ステンレス鋼及びそれらの合金等を挙げることができる。

Ｉ．第１工程
第１工程では、メルカプト基を有するシランカップリング剤で金属基材を処理する。
第１工程で用いるシランカップリング剤は、例えば、ジアルキルアルコキシシリル基、アルキルジアルコキシシリル基、又はトリアルコキシシリル基等の加水分解してシラノール基を生成する基と、メルカプト基とを有する化合物である。

第１工程で用いるシランカップリング剤としては、特に限定されずに、例えば、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、３−メルカプトプロピルジエトキシメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリプロポキシシラン、３−メルカプトプロピルジプロポキシメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリブトキシシラン、３−メルカプトプロピルジブトキシメトキシシラン、３−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、３−メルカプトプロピルジメチルメトキシシラン、３−メルカプトプロピルメチルジエトキシシラン、３−メルカプトプロピルジメチルエトキシシラン、３−メルカプトプロピルメチルジプロポキシシラン、３−メルカプトプロピルプロポキシジメチルシラン、３−メルカプトプロピルメチルジイソプロポキシシラン、３−メルカプトプロピルイソプロポキシジメチルシラン、３−メルカプトプロピルメチルジブトキシシラン、３−メルカプトプロピルジメチルブトキシシラン、２−メルカプトエチルトリメトキシシラン、２−メルカプトエチルトリエトキシシラン、メルカプトメチルトリメトキシシラン、メルカプトメチルトリエトキシシラン等が挙げられる。３−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリメトキシシランが好ましく、３−メルカプトプロピルトリメトキシシランがより好ましい。シランカップリング剤は１種類を単独で用いても２種類以上を併用しても構わない。

第１工程で用いるシランカップリング剤として、市販されているものを用いてもよく、例えば、信越シリコーン社製のＫＢＭ−８０３（３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン）及びＫＢＭ−８０２（３−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン）等を用いることができる。

第１工程において、シランカップリング剤による金属基材の処理は、特に限定されずに、金属基材をシランカップリング剤と接触させることで行うことができる。金属基材のシランカップリング剤との接触は、例えば、金属基材をシランカップリング剤の溶液又は原液に浸漬させることで行うことができる。金属基材をシランカップリング剤の溶液又は原液に浸漬させる場合、浸漬温度は、通常、０〜５０℃であり、浸漬時間は、用いるシランカップリング剤溶液又は原液の濃度に応じて選択することができるが、通常、１０秒〜２４時間である。また、金属基材のシランカップリング剤との接触は、スプレー又はロール被覆によって行うこともできる。

シランカップリング剤で処理した金属基材は、そのまま第２工程に供してもよいが、乾燥工程や、後処理工程を行った後に第２工程に供してもよい。処理した金属基材を乾燥する場合、例えば、室温（２５℃）〜５０℃の温度で乾燥させることができるが、エアーを金属基材に吹き付けることによって乾燥させてもよい。後処理としては、例えば、金属基材に、通常、１００〜２００℃の温度で、通常、３０分〜２時間熱処理を施す。

本発明の方法では、第１工程において、シランカップリング剤処理を複数回行ってもよい。

ＩＩ．第２工程
第２工程では、所定の官能基を有するシランカップリング剤を含む水溶液で金属基材を処理する。

第２工程で用いるシランカップリング剤が有する官能基は、ビニル基、エポキシ基、スチリル基、メタクリル基、アクリル基、アミノ基、ウレイド基、メルカプト基、スルフィド基及びイソシアネート基から選ばれる少なくとも１種である。

第２工程で用いるシランカップリング剤は、例えば、ジアルキルアルコキシシリル基、アルキルジアルコキシシリル基、又はトリアルコキシシリル基等の加水分解してシラノール基を生成する基と、ビニル基、エポキシ基、スチリル基、メタクリル基、アクリル基、アミノ基、ウレイド基、メルカプト基、スルフィド基及びイソシアネート基から選ばれる少なくとも１種の基とを有する化合物である。

ビニル基を有するシランカップリング剤としては、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン等が挙げられる。

エポキシ基を有するシランカップリング剤としては、例えば、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。

スチリル基を有するシランカップリング剤としては、例えば、ｐ−スチリルトリメトキシシラン等が挙げられる。

メタクリル基を有するシランカップリング剤としては、例えば、３−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。

アクリル基を有するシランカップリング剤としては、例えば、３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。

アミノ基を有するシランカップリング剤としては、例えば、Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−トリエトキシシリル−Ｎ−（１，３−ジメチル−ブチリデン）プロピルアミン、Ｎ−フェニル−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（ビニルベンジル）−２−アミノエチル−３−アミノプロピルトリメトキシシランの塩酸塩等が挙げられる。

ウレイド基を有するシランカップリング剤としては、例えば、３−ウレイドプロピルトリアルコキシシラン等が挙げられる。

メルカプト基を有するシランカップリング剤としては、例えば、第１工程で用いたものが挙げられる。

スルフィド基を有するシランカップリング剤としては、例えば、ビス（トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド等が挙げられる。

イソシアネート基を有するシランカップリング剤としては、例えば、３−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。

シランカップリング剤としては、市販されているものを用いてもよく、例えば、上記のシランカップリング剤は、信越シリコーン社から市販されている。

第２工程で用いるシランカップリング剤の官能基としては、樹脂との接着性の観点から、ビニル基、エポキシ基、スチリル基、メタクリル基、アクリル基、アミノ基及びイソシアネート基が好ましく、汎用性の観点から、エポキシ基、メタクリル基、アクリル基及びアミノ基がより好ましい。

例として、アミノ基を有するシランカップリング剤としては、Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシランが好ましく、これは、信越シリコーン社からＫＢＭ−６０３として市販されている。

第２工程において、シランカップリング剤は水溶液として用いる。水溶液中では、シランカップリング剤は、加水分解により生成した水酸基（シラノール基中の水酸基）を有している。シランカップリング剤水溶液の溶媒としては、水が好ましいが、シランカップリング剤の溶解性を上げるために、有機溶媒を水と併用してもよい。有機溶媒としては、特に限定されずに、例えば、メタノール、エタノール、ブタノール、ヘキサノール等のアルコール類、アセトン、ブタノン等のケトン類等が挙げられる。有機溶媒を水と併用する場合、溶媒中の有機溶媒の割合は、シランカップリング剤が加水分解する限りにおいて、例えば、１〜７０重量％であり、好ましくは、５〜３０重量％である。

第２工程のシランカップリング剤水溶液の濃度は、通常、０．０１重量％〜３０重量％であり、好ましくは、０．１重量％〜２０重量％である。第２工程のシランカップリング剤水溶液の濃度は、第１工程でシランカップリング剤水溶液を用いる場合には、第１工程のシランカップリング剤水溶液の濃度よりも高いことが好ましい。第２工程のシランカップリング剤水溶液の濃度を第１工程のものよりも高くすることで、第１工程において、金以外の金属表面に結合した第１工程のシランカップリング剤を効率的に第２工程のシランカップリング剤で置換することができる。

第２工程において、シランカップリング剤による金属基材の処理は、特に限定されずに、金属基材をシランカップリング剤水溶液と接触させることで行うことができる。金属基材のシランカップリング剤水溶液との接触は、例えば、金属基材をシランカップリング剤水溶液に浸漬させることで行うことができる。金属基材をシランカップリング剤水溶液に浸漬させる場合、浸漬温度は、通常、０〜５０℃であり、浸漬時間は、用いるシランカップリング剤溶液又は原液の濃度に応じて選択することができ、通常、１０秒〜２４時間である。また、金属基材のシランカップリング剤水溶液との接触は、スプレー又はロール被覆によって行うこともできる。

本発明では、第２工程の後に、乾燥工程や、後処理工程を行ってもよい。処理した金属基材を乾燥する場合、例えば、室温（２５℃）〜５０℃の温度で乾燥させることができるが、エアーを金属基材に吹き付けることによって乾燥させてもよい。後処理としては、例えば、金属基材に、通常、１００〜２００℃の温度で、通常、３０分〜２時間熱処理を施す。

本発明の表面処理方法では、第１工程において、金属基材は、好ましくは、シランカップリング剤の水溶液で処理されるか、又は、シランカップリング剤の原液若しくは非水溶液で処理される。金属基材の処理に用いる第１工程のシランカップリング剤の形態は、用いる金属基材及びシランカップリング剤の種類に応じて選択することができる。第１工程において、シランカップリング剤の原液又は非水溶液を用いると、金めっき表面に第１工程のシランカップリング剤が選択的に結合することができ、第１工程で用いるシランカップリング剤の量を少なくすることができ、また、第２工程の反応時間を短縮することもできるため、製造効率の観点から好ましい。本発明の表面処理方法の第１工程において、シランカップリング剤の水溶液を用いる場合と、シランカップリング剤の原液又は非水溶液を用いる場合の反応を以下で詳細に説明する。

（１）第１工程にシランカップリング剤の水溶液を用いる場合
本発明の表面処理方法の第１工程において、金属基材をシランカップリング剤の水溶液で処理する場合、シランカップリング剤水溶液の溶媒としては、水が好ましいが、シランカップリング剤の溶解性を上げるために、有機溶媒を水と併用してもよい。有機溶媒としては、特に限定されずに、例えば、メタノール、エタノール、ブタノール、ヘキサノール等のアルコール類、アセトン、ブタノン等のケトン類等が挙げられる。有機溶媒を水と併用する場合、溶媒中の有機溶媒の割合は、例えば、１〜７０重量％であり、好ましくは、５〜３０重量％である。また、シランカップリング剤水溶液は、ｐＨ調整剤として、硫酸、塩酸、硝酸、酢酸、水酸化カリウム等の水酸化物、アンモニア等を含んでいてもよい。シランカップリング剤水溶液の濃度は、例えば０．０１〜２０重量％、好ましくは０．１〜１０重量％、より好ましくは０．５〜５重量％である。水溶液中では、シランカップリング剤は、加水分解により生成した水酸基を有している。

第１工程にシランカップリング剤水溶液を用いると、第１工程において、金の表面では、シランカップリング剤のメルカプト基が金と配位結合し、金以外の金属表面では、金属表面の水酸基とシランカップリング剤の水酸基又はメルカプト基が水素結合すると考えられる。次の第２工程では、第１工程で、金と配位結合したシランカップリング剤の水酸基と、第２工程のシランカップリング剤の水酸基が水素結合することで、第２工程のシランカップリング剤の置換基が金の表面に付与されると考えられる。一方、金以外の金属表面では、第１工程で、金属表面に水素結合した第１工程のシランカップリング剤が、第２工程のシランカップリング剤で置換されて、第２工程のシランカップリング剤の官能基が金属表面に付与されると考えられる。

（２）第１工程にシランカップリング剤の原液又は非水溶液を用いる場合
第１工程において、金属基材は、シランカップリング剤の原液又は非水溶液で処理することもできるが、製造コストの観点から、シランカップリング剤の非水溶液で処理することが好ましい。シランカップリング剤の非水溶液の溶媒としては、特に限定されずに、例えば、メタノール、エタノール、ブタノール、ヘキサノール等のアルコール類、アセトン、ブタノン等のケトン類等の有機溶媒が挙げられる。シランカップリング剤水溶液の濃度は、例えば０．０１〜２０重量％、好ましくは０．１〜１０重量％、より好ましくは０．５〜５重量％である。シランカップリング剤原液又は非水溶液では、シランカップリング剤は加水分解せず、水酸基を有していない。

第１工程にシランカップリング剤の原液又は非水溶液を用いると、第１工程において、金の表面では、シランカップリング剤のメルカプト基が金と配位結合し、金以外の金属表面では、金属とシランカップリング剤は結合しないと考えられる。次の第２工程では、第１工程で、金と配位結合したシランカップリング剤の水酸基と、第２工程のシランカップリング剤の水酸基が水素結合することで、第２工程のシランカップリング剤の置換基が金の表面に付与されると考えられる。一方、金以外の金属表面では、金属表面の水酸基と、第２工程のシランカップリング剤の水酸基が水素結合することで、第２工程のシランカップリング剤の置換基が金の表面に付与されると考えられる。

本発明は、上記の表面処理方法で処理された金属基材も含む。本発明の表面処理方法で処理された金属基材は、第２工程のシランカップリング剤の官能基が表面に付与されている。

本発明は、上記の表面処理方法によって表面処理された金属基材と、樹脂とを接合した接合体も含む。

接合体に用いる樹脂としては、特に限定されずに、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂のいずれも用いることができる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ナイロン樹脂、ウレタン樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ）樹脂等が挙げられる。熱硬化性樹脂としては、例えば、メラミン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、ジアリルフタレート樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フラン樹脂等が挙げられる。

接合体に用いる樹脂は、第２工程で用いたシランカップリング剤の官能基に応じて選択することができ、例えば、第２工程で用いたシランカップリング剤の官能基がメタクリル基の場合には、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ＡＢＳ樹脂及び不飽和ポリエステル樹脂が好ましく、第２工程で用いたシランカップリング剤の官能基がアクリル基の場合には、ＡＢＳ樹脂及び不飽和ポリエステル樹脂が好ましく、第２工程で用いたシランカップリング剤の官能基がアミノ基の場合には、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ナイロン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂及びフラン樹脂が好ましい。第２工程で用いたシランカップリング剤の官能基と、樹脂との組み合わせとしては、アミノ基とエポキシ樹脂の組み合わせが、得られる接合体の接合強度の観点から、最も好ましい。

以下、実施例を用いて本発明をさらに具体的に説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれら実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
金属基材として、金（Ａｕ）めっきを施した銅製リードフレーム材（以下、「Ａｕめっきリードフレーム材」と称する）及びニッケル（Ｎｉ）めっきを施した銅製リードフレーム材（以下、「Ｎｉめっきリードフレーム材」と称する）を用いた。また、第１工程のシランカップリング剤として、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン（信越シリコーン社製：ＫＢＭ−８０３）の水溶液（酢酸水）を用い、第２工程のシランカップリング剤として、Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン（信越シリコーン社製：ＫＢＭ−６０３）の水溶液を用いた。

Ａｕめっきリードフレーム材を、３−メルカプトプロピルトリメトキシシランの水溶液（酢酸水）に、室温（２５℃）で１時間浸漬させた後、Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシランの水溶液に、室温で１時間浸漬させた。処理したＡｕめっきリードフレーム材に、エポキシ樹脂を１７５℃、７ＭＰａの条件にて、トランスファー成形して接合して、Ａｕめっきリードフレーム材とエポキシ樹脂との接合体を得た。

同様に、Ｎｉめっきリードフレーム材を、３−メルカプトプロピルトリメトキシシランの水溶液（酢酸水）に、室温で１時間浸漬させた後、Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシランの水溶液に、室温で１時間浸漬させた。処理したＮｉめっきリードフレーム材に、エポキシ樹脂を１７５℃、７ＭＰａの条件にて、トランスファー成形して接合して、Ｎｉめっきリードフレーム材とエポキシ樹脂との接合体を得た。

（実施例２）
第１工程のシランカップリング剤として、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン（信越シリコーン社製：ＫＢＭ−８０３）の水溶液（酢酸水）に代えて、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン（信越シリコーン社製：ＫＢＭ−８０３）のエタノール溶液を用いた以外は、実施例１と同様にして、Ａｕめっきリードフレーム材と、Ｎｉめっきリードフレーム材をそれぞれ処理して、Ａｕめっきリードフレーム材とエポキシ樹脂との接合体と、Ｎｉめっきリードフレーム材とエポキシ樹脂との接合体を得た。

（比較例１）
Ａｕめっきリードフレーム材をＮ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン（信越シリコーン社製：ＫＢＭ−６０３）の水溶液に、室温で１時間浸漬させた。処理したＡｕめっきリードフレーム材を、実施例１と同様にしてエポキシ樹脂と接合して、Ａｕめっきリードフレーム材とエポキシ樹脂との接合体を得た。

同様に、Ｎｉめっきリードフレーム材をＮ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン（信越シリコーン社製：ＫＢＭ−６０３）の水溶液に、室温で１時間浸漬させた。処理したＮｉめっきリードフレーム材を、実施例１と同様にしてエポキシ樹脂と接合して、Ｎｉめっきリードフレーム材とエポキシ樹脂との接合体を得た。

（比較例２）
Ａｕめっきリードフレーム材を３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン（信越シリコーン社製：ＫＢＭ−８０３）の水溶液（酢酸水）に、室温で１時間浸漬させた。処理したＡｕめっきリードフレーム材を、実施例１と同様にしてエポキシ樹脂と接合して、Ａｕめっきリードフレーム材とエポキシ樹脂との接合体を得た。

同様に、Ｎｉめっきリードフレーム材を３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン（信越シリコーン社製：ＫＢＭ−８０３）の水溶液（酢酸水）に、室温で１時間浸漬させた。処理したＮｉめっきリードフレーム材を、実施例１と同様にしてエポキシ樹脂と接合して、Ｎｉめっきリードフレーム材とエポキシ樹脂との接合体を得た。

（比較例３）
Ａｕめっきリードフレーム材を３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン（信越シリコーン社製：ＫＢＭ−８０３）のエタノール溶液に、室温で１時間浸漬させた。処理したＡｕめっきリードフレーム材を、実施例１と同様にしてエポキシ樹脂と接合して、Ａｕめっきリードフレーム材とエポキシ樹脂との接合体を得た。

同様に、Ｎｉめっきリードフレーム材を３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン（信越シリコーン社製：ＫＢＭ−８０３）のエタノール溶液に、室温で１時間浸漬させた。処理したＮｉめっきリードフレーム材を、実施例１と同様にしてエポキシ樹脂と接合して、Ｎｉめっきリードフレーム材とエポキシ樹脂との接合体を得た。

実施例１、２及び比較例１−３で得られた、Ａｕめっきリードフレーム材とエポキシ樹脂との接合体及びＮｉめっきリードフレーム材とエポキシ樹脂との接合体について、接合強度の指標となるせん断強度を圧縮試験機にて測定した。接合体のせん断強度は３回測定し、３回の測定値の平均を求め、接合体の接合強度を３段階で判定した。

結果を表１、図１に示す。図１（Ａ）は、Ａｕめっきリードフレーム材とエポキシ樹脂との接合体の接合強度を示す。図１（Ｂ）は、Ｎｉめっきリードフレーム材とエポキシ樹脂との接合体の接合強度を示す。表１には、３回測定した、接合体の接合強度の各測定値（ｎ＝１、ｎ＝２、ｎ＝３）及び平均値を示し、接合強度を３段階（○、△、×）で示した。

表１、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）より、比較例１では、Ｎｉめっきリードフレーム材を用いた場合には接合体の接合強度は高かったが、金属基材としてＡｕめっきリードフレーム材を用いた場合には、接合体の接合強度は低かった。比較例２及び３では、Ｎｉめっきリードフレーム材及びＡｕめっきリードフレーム材を用いたいずれの場合においても、接合体の接合強度は非常に低かった。比較例１−３に対し、実施例１及び２では、Ｎｉめっきリードフレーム材及びＡｕめっきリードフレーム材を用いたいずれの場合においても、接合体の接合強度は２０ＭＰａを超えており、非常に高かった。ここで、めっき表面のアミノ基の量と、接合体の接合強度にはある程度正の相関があると考えられるため、実施例１及び２では、比較例１−３と比較して、金属基材のめっき表面に、より多くのアミノ基が付与されたことが示された。

本発明の表面処理方法は、電子部品や自動車部品に用いる、金属基材と樹脂との接合体の金属基材の表面処理に用いることができる。

Claims (5)

1. 金めっき部分と、表面に水酸基を有する、金以外の金属めっき部分とを表面に有する金属基材をシランカップリング剤で表面処理する方法であって、
   メルカプト基を有するシランカップリング剤で金属基材を処理する第１工程と、
   ビニル基、エポキシ基、スチリル基、メタクリル基、アクリル基、アミノ基、ウレイド基、メルカプト基、スルフィド基及びイソシアネート基から選ばれる少なくとも１種の官能基を有するシランカップリング剤を含む水溶液で金属基材を処理する第２工程とを含む表面処理方法。
2. 金以外の金属が、ニッケル、アルミニウム、鉄、銅、亜鉛、スズ、マグネシウム、ステンレス鋼及びそれらの合金から選ばれる少なくとも１種である請求項１に記載の表面処理方法。
3. 第２工程で用いるシランカップリング剤の官能基が、エポキシ基、メタクリル基、アクリル基及びアミノ基から選ばれる少なくとも１種である請求項１又は２に記載の表面処理方法。
4. 第１工程において、シランカップリング剤の水溶液で金属基材を処理する請求項１〜３のいずれか１項に記載の表面処理方法。
5. 第１工程において、シランカップリング剤の原液又は非水溶液で金属基材を処理する請求項１〜３のいずれか１項に記載の表面処理方法。

Images