用于局部鍍覆的預處理方法、用于鋁材料的局部鍍覆方法和用于鍍覆鋁材料的抗蝕劑的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及用于局部鍍覆的預處理方法、用于鋁材料的局部鍍覆方法和用于鍍覆 鋁材料的抗蝕劑。
【背景技術】
[0002] 鋁材料具有高的比強度，為了通過減重改進運輸工具（例如汽車）的燃料經濟性， 它們的應用越來越廣泛。當在鋁材料上實施鍍鎳時，可以改進耐腐蝕性和耐磨性并可以生 成高硬度。另一方面，鋁材料在大氣氧的作用下容易形成氧化膜。因此，鋁材料被歸類為在 鍍膜與該材料之間表現出差的粘著的難鍍材料。因此在鋁材料的鍍覆處理過程中通常進行 兩次鋅酸鹽處理作為預處理以確保鍍膜的粘著。在兩次鋅酸鹽處理中，將基底浸在鋅轉化 處理浴中。使用硝酸剝除由該浸漬沉積的鋅膜，然后再次浸在鋅處理浴中。該鋅轉化處理 浴通常是含有氫氧化鈉的強堿性溶液。
[0003] 在材料的鍍覆處理中使用局部鍍覆法一一其中僅在所需部分上形成鍍膜一一預 計可通過延長鍍浴的壽命提供降低的成本并降低環境負荷。傳統上使用有機厚膜（例如遮 蔽膠帶或光敏膜）作為局部鍍覆法中所用的鍍覆抗蝕層（plating resist)。在使用這樣的 有機厚膜時需要去除抗蝕層處理，但蝕刻浴帶來的環境負荷以及該膜對鍍覆化學品的耐受 性與易去膜性之間的平衡是成問題的。為了降低環境負荷，本發明人研宄了使用自組裝單 分子層（SAM)作為抗蝕層。例如，日本專利申請公開No. 2006-57167 (JP 2006-57167 A)提 供了在基底上以所需圖案進行局部鍍覆的方法中使用SAM的一個實例。
[0004] JP 2006-57167 A公開了使用十七氟-1，1，2, 2-四氫癸基-1-三甲氧基硅烷： F3C (CF2) 7 (CH2) 2Si (OCH3) 3 (在本文中稱作〃FAS")作為形成SAM的分子的一個實例。由這種 FAS形成的SAM被認為可用作抗蝕層，因為其不如基底表面易吸附鍍覆催化劑并可通過曝 光去除。JP 2006-57167 A公開了在表面帶有氧化硅膜的基底上使用FAS形成銅布線的一 個實例。
[0005] 但是，據發現，當JP 2006-57167 A中描述的FAS單分子層作為鋁材料鍍覆處理中 的抗蝕層成膜時，基底沒有被這種單分子層完全涂布，并在鋅轉化處理浴中進行浸漬時，鋅 最終沉積在基底上的甚至已形成抗鍍膜的區域中。還發現，強堿會剝除該抗蝕層。因此，使 用JP 2006-57167 A中描述的FAS作為局部鍍覆的抗蝕劑不利于需要兩次鋅酸鹽處理的鋁 材料鍍覆。由于使用SAM作為抗蝕層的局部鍍覆法是有用的，需要找出可用作甚至鋁材料 鍍覆處理中的抗蝕層的SAM的原材料。
[0006] 發明概述
[0007] 基于對上述問題的研宄，本發明人發現，兩種特定的氟烷基硅烷的組合特別適用 于形成在鋁材料鍍覆處理中充當抗蝕層的SAM。本發明提供了用于局部鍍覆的預處理方法、 用于鋁材料的局部鍍覆方法和用于鍍覆鋁材料的抗蝕劑。
[0008] 本發明的第一方面是用于局部鍍覆的預處理方法。該預處理方法包括：在由鋁材 料構造成的基底上，由九氟己基三甲氧基硅烷和三氟丙基三甲氧基硅烷的混合物形成SAM 作為抗蝕層；和對所述基底施以鋅酸鹽處理。
[0009] 在本發明的第一方面中，九氟己基三甲氧基硅烷與三氟丙基三甲氧基硅烷之間的 混合比可以為4:6至6:4。本發明的第一方面中的鋅酸鹽處理可以是兩次鋅酸鹽處理。本 發明的第一方面還可包括在鋅酸鹽處理之前通過曝光從所述基底上除去一部分自組裝單 分子層，自組裝單分子層的所述部分對應于要鍍覆的基底部分。
[0010] 本發明的第二方面是用于鋁材料的局部鍍覆方法。該方法包括：在由鋁材料構造 成的基底上通過根據本發明的第一方面的方法進行局部鍍覆的預處理；和在所述基底上實 施鍍覆處理。
[0011] 在本發明的第二方面中，該鍍覆可以是鍍鎳。
[0012] 本發明的第三方面是用于鍍覆鋁材料的抗蝕劑。該抗蝕劑含有九氟己基三甲氧基 硅烷和三氟丙基三甲氧基硅烷。
[0013] 在本發明的第三方面中九氟己基三甲氧基硅烷與三氟丙基三甲氧基硅烷之間的 混合比可以為4:6至6:4。
[0014] 使用九氟己基三甲氧基硅烷和三氟丙基三甲氧基硅烷的混合物形成的SAM幾乎 完全涂布由鋁材料構造成的基底并還具有高的耐酸性和耐堿性。因此，其甚至在鋅酸鹽處 理過程中也可防止鋅沉積而不剝落。本發明的方面因此可提供優異的局部鍍覆鋁材料的方 法、優異的預處理方法和優異的用于所述方法的抗蝕劑。
[0015] 附圖簡述
[0016] 下面參照附圖描述本發明的示例性實施方案的特征、優點以及技術和工業意義， 其中類似數字是指類似元件，且其中：
[0017] 圖1是使用FAS9和FAS3的混合物形成的SAM的橫截面結構的示意圖；
[0018] 圖2是顯示FAS3與FAS9摩爾混合比和鍍覆沉積重量比和SAM的水接觸角之間的 關系的曲線圖；
[0019] 圖3是獲自分別使用僅FAS9、僅FAS3以及FAS9和FAS3的混合流體形成的SAMs 的X-射線光電子能譜（XPS);和
[0020] 圖4是顯示暴露在真空紫外光（VUV)下的時間與SAMs的水接觸角之間的關系的 曲線圖。
[0021] 實施方案詳述
[0022] 根據本發明一個實施方案的方法涉及用于局部鍍覆由鋁或鋁合金構造成的鋁材 料的方法，并使用九氟己基三甲氧基硅烷（CF 3 (CF2) 3 (CH2) 2 - Si (OCH3) 3:也稱作FAS9)和三 氟丙基三甲氧基硅烷（CF3(CH2) 2-Si (OCH3)3:也稱作FAS3)的混合物作為抗蝕劑。也就是 說，SAM是由FAS9和FAS3的混合物形成。使用這種FAS9和FAS3混合物形成的SAM的橫 截面結構的示意圖顯示在圖1中。
[0023] 使用FAS9和FAS3混合物形成的SAM具有比分別由各物質形成的SAM高的耐酸性 和耐堿性，并另外幾乎完全涂布由鋁材料構造成的基底。此外，在形成這種SAM時基底被具 有低表面能的CF 3基團涂布并由此提高拒水性。因此，用作抗蝕層的SAM拒斥鋅轉化處理 浴等。因此，當使用這種SAM作為抗蝕層時，抗蝕層剝落的可能和在已形成抗鍍膜的區域中 沉積鋅的可能降低一一即使對該基底施以鋅酸鹽處理、特別是施以兩次鋅酸鹽處理也是如 此。
[0024] FAS9和FAS3混合物中的混合比優選為4:6至6:4,特別優選4. 5:5. 5至5. 5:4. 5， 更特別優選為5:5。當使用這些混合比時，該SAM表現出特別高的作為抗蝕層的功能。可以 使用化學氣相沉積（CVD)法、等離子體CVD法、物理氣相沉積（PVD)法等進行SAM的成膜， 但優選通過氣相法，如CVD法成膜，因為這產生少量的液體廢物。
[0025] 本發明的該實施方案的方法包括在由鋁材料構造成的基底上使用FAS9和FAS3的 混合物形成SAM作為抗蝕層后在該基底上實施鋅酸鹽處理。該鋅酸鹽處理包括將基底浸在 鋅轉化處理浴中。該鋅酸鹽處理優選是兩次鋅酸鹽處理。兩次鋅酸鹽處理包括首先將基底 浸在鋅轉化處理浴中，然后將基底浸在例如硝酸中以剝除沉積的鋅，