2021 Fiscal Year Annual Research Report
Study of Metal Growth Mechanism into Nano-space on Supercritical Nano-Plating
Project/Area Number |
21H01668
|
Allocation Type | Single-year Grants |
Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
Principal Investigator |
曽根 正人 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (30323752)
|
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
細田 秀樹 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (10251620)
チャン ツォーフーマーク 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (10647069)
黒子 弘道 奈良女子大学, 工学系, 教授 (20221228)
|
Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
|
Keywords | 電気化学反応 / 電気めっき / 超臨界二酸化炭素 / 回転電極 / 貴金属 / 高分子繊維 / 電析 / 電気化学的特性 |
Outline of Annual Research Achievements |
研究代表者らは、超臨界二酸化炭素(Sc-CO2)と電解質溶液を混合して乳濁状態としてめっきを行う方法である超臨界ナノプレーティング(SNP)法を開発した。2021年度において、この超臨界ナノプレーティング(SNP)法による電気化学反応を解析するため、新規高圧回転電極セルを設計・製造に成功した。 この高圧回転電極セルを用いて、Sc-CO2を混合した硫酸銅電解めっき液における銅電析の電気化学的特性を、硫酸銅電解めっき液にSc-CO2を混合した場合と混合しない場合の分極特性から調べた。限界電流密度と回転電極の回転速度との関係、いわゆるLevichプロットから、Sc-CO2を混合することで限界電流が大幅に増加すること、およびSc-CO2を混合する前と比較して、拡散係数は2倍以上増加し、動粘性係数は1/2以下に減少することを明らかにした。このことから、Sc-CO2混合めっき液を用いることで、対流による銅イオンの移動が大きく促進され、従来のめっき法では困難であった対流の小さい狭小空間の電析に対しても、Sc-CO2を用いた銅電着では銅イオンの供給が改善されるため、高アスペクト比のTSVのビア・フィリングに有効であることを見出した。 同時に高分子繊維表面においてナノ領域に触媒を輸送して、貴金属を被覆する技術の開発に成功した。特に重要な知見は、金属被覆が難しいとしられているポリエチレンテレフタレート繊維への貴金属被覆であり、新しい触媒反応系を見出し、密着性の高い金属被覆に成功した。
|
Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
第一に、計画通りにこの超臨界ナノプレーティング(SNP)法による電気化学反応を解析するため、新規高圧回転電極セルを設計・製造に成功している。さらにこの高圧回転電極セルを用いて、Sc-CO2を混合した硫酸銅電解めっき液における銅電析の電気化学的特性を、硫酸銅電解めっき液にSc-CO2を混合した場合と混合しない場合の分極特性から調べ、限界電流密度と回転電極の回転速度との関係から、Sc-CO2を混合することで限界電流が大幅に増加すること、およびSc-CO2を混合する前と比較して、拡散係数は2倍以上増加し、動粘性係数は1/2以下に減少することを明らかにした。この知見は世界的にも独自かつ新しい研究成果であり、2報の学術論文にも報告している。
|
Strategy for Future Research Activity |
上記の2021年度の研究実績をもとに、ナノ領域での金属被覆の実現を達成する。具体的には、セラミックスのナノパターンへの金属析出、高分子ナノ領域への金属析出を実現する予定である。
|
Research Products
(25 results)
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
[Book] めっき技術の最新動向2021
Author(s)
曽根正人 , Tso-Fu Mark Chang
Total Pages
282
Publisher
シーエムシー出版
ISBN
978-4-7813-1599-7
-
[Book] Advances in Microelectronics: Reviews, Vol. 32021
Author(s)
Tso-Fu Mark Chang , Hideaki Nakajima , Chun-Yi Chen , Daisuke Yamane , Toshifumi Konishi , Hiroyuki Ito , Katsuyuki Machida , Kazuya Masu , Hiroshi Toshiyoshi , Masato Sone
Total Pages
534
Publisher
IFSA PUBLISHING, S.L.