[发明专利]成膜用金属溶液以及金属被膜的成膜方法

说明书

一种成膜用金属溶液以及金属被膜的成膜方法，该溶液能够在固相电沉积法中使金属离子在具有离子通道结构的固体电解质膜中通过以尽早到达基板，从而在基板上与氢的产生相比而使金属的析出优先以减小金属被膜的表面粗糙度。该成膜方法为，在阳极与作为阴极的基材间配置具有磺酸基的固体电解质膜，并使固体电解质膜与基材接触且向阳极与基材之间施加电压，而使金属从被供给至固体电解质膜内部的金属离子中析出至基材的表面以在基材的表面形成金属被膜，该溶液用于向固体电解质的内部供给金属离子，其包含金属的水溶液、溶剂和非离子表面活性剂，非离子表面活性剂具备具有环氧乙烷单元的直链状的亲水基团和具有环状结构且最大长度为以下的疏水基团。

技术领域

本发明涉及一种成膜用金属溶液以及金属被膜的成膜方法。

背景技术

现有技术中，作为金属被膜的成膜方法，已知一种被称为固相电沉积法(SED)的方法，在该方法中，在阳极与成为阴极的基材之间配置固体电解质膜，并在阳极与固体电解质膜之间配备包含金属离子的水溶液，再使固体电解质膜与基板接触并对阳极与阴极之间施加电压，通过对水溶液进行加压从而利用水溶液的液压使金属离子从固体电解质膜的内部向阴极侧析出，从而在基板的表面上形成由金属离子的金属构成的金属被膜。

另一方面，在专利文献2中，作为电解液(还原剂溶液)而公开了0.2mol/l的硫酸锡水溶液(硫酸锡浓度：40g/l，硫酸浓度：100g/l，甲酚磺酸浓度：30g/l，福尔马林(37％)：5ml)(专利文献2的0063段)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2018-035426号公报

专利文献2：日本特许第5681916号公报

发明内容

发明所要解决的课题

为了利用固相电沉积法而将锡等金属成膜，则必须使用酸性的金属溶液，其中，所述固相电沉积法使用具有磺酸基的固体电解质膜。通过水解而产生的氢的电极电位依存于pH，其关系由下式表示。

E_H＝-0.059×pH

在此可知，例如酸性锡浴的pH为-1～4左右，因此若基于pH-电位图而利用固相电沉积法将锡成膜，则会同时产生氢和锡。

在此，作为固相电沉积法中使用的固体电解质膜，一般使用具有磺酸基的固体电解质膜，具体而言，使用杜邦(Dupont)公司制的NAFion(商品名)、AGC旭硝子公司制的FElmion(商品名)、旭化成公司制的AciplEx(商品名)和戈尔特斯公司制的GorE-SElEct等全氟磺酸系离子交换膜。这些固体电解质膜由于聚四氟乙烯(PTFE)骨架的主链为疎水性，且具有醚键、磺酸基的侧链为亲水性，因此采取PTFE骨架主链与磺酸基侧链相分离的结构，从而形成通过具有磺酸基的侧链部分而保持水和水(水簇)的离子通道结构。

在固相电沉积法中，锡离子等金属离子经由固体电解质膜的离子通道移动，因此认为由水簇产生的摩擦力和离子通道的大小成为决定金属离子的移动度(金属析出速度)的主要因素。然而，在现有的金属溶液中，由于金属离子容易被水簇吸引，因而会延迟到达基板，因此存在如下问题，即，与金属相比而容易在基板上产生氢的析出，从而因在基板上产生气泡而使金属被膜的厚度不均(表面粗糙度较大)。

因此，本发明的目的在于，提供一种成膜用金属溶液以及使用该成膜用金属溶液的金属被膜的成膜方法，其能够在固相电沉积法中使金属离子于具有离子通道结构的固体电解质膜中通过并快速到达基板上，并且与氢的产生相比而在基板上使金属的析出优先从而减小金属被膜的表面粗糙度。

用于解决课题的手段