JP2001131767A - 金属皮膜形成方法 - Google Patents

金属皮膜形成方法

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JP2001131767A
JP2001131767A JP31891099A JP31891099A JP2001131767A JP 2001131767 A JP2001131767 A JP 2001131767A JP 31891099 A JP31891099 A JP 31891099A JP 31891099 A JP31891099 A JP 31891099A JP 2001131767 A JP2001131767 A JP 2001131767A
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Takuo Hashiguchi
拓郎 橋口
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 安全で良好な加工効率を有する金属皮膜形成
方法を提供すること。 【解決手段】 加工室(3)内において、噴射ノズル
(2)より金属パウダーを噴射させるとともに、該噴射
させた金属パウダーを加工基板(4)に吹きつけること
により、前記金属パウダーが前記加工基板に衝突した際
に生じる衝突熱にて加工基板表面に金属皮膜を形成させ
る方法において、前記加工室(3)内の圧力を大気圧の
半分以下にした状態で前記噴射ノズル(2)より金属パ
ウダーを噴射させて加工基板(4)に吹きつけることを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品の配線等
に使用される金属皮膜形成方法に係り、より詳しくは、
加工する基材を大気圧の半分以下の雰囲気内にセット
し、この状態において金属パウダーを加工基板に吹きつ
け、衝突熱により加工基板上に金属皮膜を形成させる金
属皮膜形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、電子部品の配線等に使用され
る金属皮膜形成方法としては、金属を真空中で加熱蒸発
させて基板上に金属皮膜を形成させる真空蒸着法が行わ
れている。
【0003】またその他、金属パウダーを大気中で基板
に吹きつけることによる衝突熱で基板に金属皮膜を形成
させる方法も提案されている(特開平10−28016
5号参照)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術の真空蒸着による金属皮膜形成方法では、加工室
内を高真空にする必要が有り、また、真空中で高温によ
り金属を蒸発させる必要が有るために、装置が高価にな
りエネルギーコストも高くなるという問題点がある。ま
た、金属皮膜形成の過程において基板を固定する治具等
にも金属皮膜が付着していき、そのために、定期的に、
治具に付着した金属皮膜を剥がす必要が有り作業が煩雑
にならざるを得ない。
【0005】一方、前記特開平10−280165に
は、金属パウダーを噴射して金属皮膜を形成させる方法
が提案されているが、この方法ではパウダー粒子径が2
0μm以上と大きな粒子径に限定されている一方、実際
に電気部品等の配線に使用する場合は少なくとも20μ
m以下の細かい粒径の金属パウダーを使用する必要が有
るために、前記特開平10−280165号に開示され
た方法では実用性に欠けるという問題点がある。
【0006】また、一方、パウダーの粒子径が小さくし
た場合にはパウダーの表面積が増えるため、これを大気
中にて金属パウダーを噴射すると、金属パウダーが酸化
して基板に付着しないようになるという問題点がある。
【0007】更に、金属パウダーが基板に衝突すると瞬
間に金属の表面が高温になるが、大気中での空気により
すぐ冷却されるために、付着の膜厚を厚くすることは困
難である。
【0008】更にまた、金属パウダーの粒径が小さい場
合には、大気中においてこれを噴射することによる加工
では、空気抵抗により噴射させた金属パウダーが途中で
失速してしまい、高速で基板に金属パウダーを衝突させ
ることができなくなる。
【0009】また、粒子径が小さな金属パウダーは酸化
しやすく微粒のパウダーを噴射すると燃焼する可能性が
あるために、大気中での加工は危険を伴う。
【0010】本発明は、従来におけるこのような問題点
を解決するためになされたものであり、安全で良好な加
工効率を有する金属皮膜形成方法を提供することを課題
としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、加工する基材
(以下「加工基板」という。)を大気圧の半分以下の雰
囲気内にセットし、この状態において、平均粒子径が2
0μm以下の錫・インジウム・亜鉛・銀・金・鉛・アル
ミニウム・銅・ニッケル等の金属及び金属合金の微粒子
(以下「金属パウダー」という。)を、前記加工基板に
向けて噴射ノズルから噴射させることにより、加工基板
上に金属皮膜を形成させることを特徴とする。
【0012】加工室内の圧力が大気圧の半分より高い場
合には、加工室内の空気抵抗により噴射した金属パウダ
ーの失速が大きくなり好ましくないが、本発明では、加
工基板を大気圧の半分以下の負圧の雰囲気内にセットす
ることを特徴としているため、加工時に金属パウダーが
空気抵抗により失速することが少なくなり、その結果と
して、効率の良い加工が可能になる。
【0013】また、本発明では、加工基板を大気圧の半
分以下の雰囲気内にセットするために、加工中に加工室
が加圧になることがなく、加工室からパウダーが吹出す
可能性はない。
【0014】更に、本発明では加工室の雰囲気が大気圧
の半分以下となるため、雰囲気内の酸素濃度が低くなり
金属パウダーが酸化されにくくなり、さらに空気による
熱の放散が少なく金属の衝突熱の放散が少なくなり金属
膜を厚く付着させることが可能となる。
【0015】また、金属パウダーを噴射させる際には、
噴射ノズルの内部を窒素ガス・アルゴンガス・ヘリウム
ガス・ネオンガス等の不活性ガスの雰囲気とするとよ
く、これにより、加工室内の雰囲気を外部の雰囲気より
低い酸素分圧にすることができて、その結果、金属パウ
ダーを吹き付けて基材に付着させる際艱難であった酸化
しやすい金属微粉末を使用することも可能である。
【0016】
【発明の実施の形態】本発明の金属皮膜形成方法の実施
の形態について図を参照して説明すると、図1は本実施
形態の金属皮膜形成方法を実施するために用いられる金
属皮膜形成装置のブロック図であり、図において3は、
加工基板に金属皮膜を形成するために用いられる加工室
である。
【0017】また、1は、加工室3内に金属パウダーと
ガスを導入するためのパウダー導入管であり、このパウ
ダー導入管1の先端部には噴射ノズル2が連結され、こ
れにより、前記パウダー導入管1を介して加工室3内に
金属パウダーを噴射可能としている。
【0018】また、図において5は基板固定台であり、
この基板固定台5には、加工基板を固定するために用い
られる真空パイプ6が備えられている。そして、図に示
されているように、前記基板固定台5上に、加工基板4
が固定される。
【0019】また、前記加工室3の下方にはホッパーが
備えられるとともに、このホッパーには導管7が連結さ
れており、これにより、導管7を介して、加工基板4に
金属皮膜を形成するために用いられた金属パウダー及び
ガス12を排出可能としている。
【0020】そして、本実施形態における金属皮膜形成
方法では、このような構成の装置において、まず、図示
しない真空ポンプ等を用いて加工室3内を大気圧の半分
以下の真空状態に維持しておく。
【0021】そして、この状態において、平均粒子径が
20μm以下の錫・インジウム・亜鉛・鉛・銀・金・ア
ルミニウム・銅・ニッケル等の金属パウダーを噴射ノズ
ル2より噴射するとともに、この金属パウダーを、セラ
ミック・ガラス・シリコンウェハー・化合物半導体等の
加工基板上に吹きつけ、これにより、加工基板4上に金
属皮膜を形成させる。
【0022】なおこの際、前記噴射ノズル2の内部を不
活性ガスの雰囲気とするとよく、このように、噴射ノズ
ル2の内部を窒素ガス・アルゴンガス・ヘリウムガス・
ネオンガス等の不活性ガスの雰囲気とすることにより、
加工室内の雰囲気が外部の雰囲気より酸素分圧を低くで
き、金属パウダーを吹き付けて基材に付着させる際艱難
であった酸化しやすい金属微粉末を使用することも可能
である。
【0023】また、噴射ノズル2から金属パウダーを噴
射させる方法としては、例えば、前記加工室3内の負圧
力により噴射ノズル2から金属パウダーを吸い込むとと
もに、この吸い込んだ金属パウダーを加工基板に吹き付
ける方法や、圧縮空気・窒素ガス・アルゴンガス等の高
圧ガスをパウダー導入管1からパウダー噴射ノズル2へ
導入して、これによりパウダー噴射ノズル2より加工室
3内へ噴射する方法が考えられる。
【0024】更に、金属皮膜形成に際しては、予めレジ
ストにて加工基板4にパターンを施し、所定部分のみに
金属パウダーを吹き付けることにより、所望する箇所に
金属パターンを形成するようにしても良い。
【0025】また、加工基板4上に金属皮膜を形成した
後に、電気鍍金もしくは無電解鍍金を施し、これにより
金属付着後の加工基板の膜厚を厚くしたり、他の金属を
付着させても良い。
【0026】
【実施例】[実施例1]本発明の第一の実施例では、シ
リコンウェハー・ガラス基板・セラミック基板等の加工
基板上にレジストにてパターニングを行った。
【0027】なお、レジストにてパターニングする方法
としてはスクリーン印刷等の印刷によりレジストインク
をパターン印刷する方法と感光性レジストを使用してパ
ターニングする方法があり、また、感光性レジストを使
用してレジストを塗布する方法としてはロールコーター
やテーブルコーターやスピンコーターを使用して感光性
レジストを塗布してから乾燥後パターンを形成させる方
法と感光性ドライフィルムをラミネートして露光により
パターンを形成させる方法がある。
【0028】本実施例においては、まず、加工基板4上
に加工部分以外をレジストにてマスキングを行い、加工
基板4を加工室3内に置くとともに加工基板固定台5に
固定した後に、加工室3内を大気圧の半分以下の真空に
する。
【0029】そうすると、加工室3内を真空にすること
により、図示しないパウダー供給タンク内の金属パウダ
ーとパウダー供給タンク内の雰囲気ガスとがパウダー導
入管1から引き込まれるとともに、この引き込まれた金
属パウダーは、加工基板4に向けて、噴射ノズル2より
噴射されて加工基板4に衝突する。そして、その衝突の
際に生じる衝突熱により、加工基板4上に金属皮膜が形
成される。
【0030】そしてその際、本実施例では、加工室3内
を大気圧の半分以下の負圧にしているために、噴射され
た金属微粒子パウダーは空気抵抗を受けることが少な
く、その結果、失速することなく効率良く加工基板に衝
突して衝突熱で基板に金属皮膜を形成することができ
る。
【0031】また雰囲気が大気圧の半分以下のため衝突
熱が放散しにくく熱効率がよくなり金属皮膜が付着しや
すくなるとともに、酸素分圧が低いために金属パウダー
は酸化しにくく、安定した加工が行える。
【0032】なお、本実施例においては、スクリーン印
刷にて加工基板に早川ゴム製レジストインクで3インチ
シリコンウェハーにパターン印刷を行い、紫外線にて露
光してレジストインクを硬化させた。
【0033】また、基板4を加工室に入れ加工基板固定
台に基板を乗せ真空ポンプにて約10Paで基板を真
空吸着した。
【0034】更に、加工室を約10Paの真空状態に
してパウダー噴射ノズルより粒子径が10μmの錫粒子
を基板に噴射させて基板上に錫のパターンを形成させ
た。(1気圧=10Pa)
【0035】そして、加工条件としては、金属パウダー
噴射量を約300g/minとし、パウダー噴射ノズル
と基板との距離を20mmに設定した。
【0036】[実施例2]上記実施例1と同じように、
レジストにてパターニング後に加工基板4を加工室3内
に置き基板固定台5に固定して、加工室3内を大気圧の
半分以下の真空にする。
【0037】次に、金属パウダーと圧縮空気・窒素ガス
・アルゴンガス等の高圧ガスをパウダー導入管1からパ
ウダー噴射ノズル2へ導入して、パウダー噴射ノズル2
より加工室3内へ噴射する。
【0038】そうすると、噴射された微粒子パウダーは
真空チャンバー内のガス圧が低いため空気抵抗が少なく
失速することなく効率良く加工基板に衝突して衝突熱に
て基板上に金属皮膜を形成することができる。
【0039】また雰囲気が大気圧の半分以下のため衝突
熱が放散しにくく熱効率がよくなり金属皮膜が付着しや
すくなるとともに、酸素分圧が低いため金属パウダーは
酸化しにくく安定した加工が行える。
【0040】特に噴射ガスに窒素ガス・アルゴンガス・
ネオンガス・ヘリウムガス・水素ガス等の非酸化性のガ
スもしくは不活性ガスを使用すれば金属パウダーを全く
酸化させることなく安定した金属の付着加工を行うこと
ができる。
【0041】なお、本実施例においては、厚み0.5ミ
リで4インチガラス基板に東京応化工業製ドライフィル
ムBF−405を使用してパターニングを行った。
【0042】また、基板を真空チャンバーに入れ加工基
板固定台に基板を乗せ真空ポンプにて約10Paで基
板を真空吸着した。
【0043】そして、真空チャンバーを約10Paの
真空状態にしてパウダー噴射ノズルより窒素ガスを使用
して3kg/cm2の圧力にて平均粒径3μmの銅のパ
ウダーを基板に噴射させて銅の配線パターンを形成させ
た。(1気圧=10Pa)
【0044】そして、加工条件としては、パウダー噴射
量を約400g/minとし、パウダー噴射ノズルと基
板との距離を80mmに設定した。
【0045】[実施例3]なお、前述した実施例1及び
実施例2において加工基板4上に金属皮膜を形成した後
に、電気鍍金もしくは無電解鍍金を施し、これにより金
属付着後の加工基板の膜厚を厚くしたり、他の金属を付
着させても良い。
【0046】例えば、無電解鍍金の場合はニッケル及び
銅の場合はそのまま無電解鍍金にて膜厚を厚くすること
ができる。
【0047】また、その他の金属の場合は塩化パラジウ
ム溶液に一度浸漬して金属表面にパラジウム膜を形成さ
せてから無電解鍍金液にて金属皮膜上に無電解鍍金を行
うことが望ましい。
【0048】なお、本実施例においては、実施例2の条
件でガラス基板上に膜厚が約0.5μmの銅の配線パタ
ーンを形成後、銅の無電解鍍金浴に入れて膜厚約2μm
鍍金を行い合計2.5μmの膜厚の銅配線パターンを形
成させた。
【0049】
【発明の効果】本発明の金属皮膜形成方法は以上説明し
た形態で実施され、以下に記載するような効果を奏す
る。
【0050】本発明では、加工基板を大気圧の半分以下
の負圧の雰囲気内にセットした状態で金属パウダーを噴
射させ、これにより加工基板上に金属皮膜を形成するこ
とを特徴としているため、加工時に金属パウダーが空気
抵抗により失速することが少なくなり、その結果とし
て、効率の良い加工が可能になる。
【0051】また、本発明では、加工基板を大気圧の半
分以下の雰囲気内にセットするために、加工中に加工室
が加圧になることがなく、加工室からパウダーが吹出す
可能性はない。
【0052】更に、本発明では加工室の雰囲気が大気圧
の半分以下となるため、雰囲気内の酸素濃度が低くなり
金属パウダーが酸化されにくくなり、さらに空気による
熱の放散が少なく金属の衝突熱の放散が少なくなり金属
膜を厚く付着させることが可能となる。
【0053】またこの際に、噴射ノズルの内部を不活性
ガスの雰囲気とするとよく、ノズル内部を窒素ガス・ア
ルゴンガス・ヘリウムガス・ネオンガス等の不活性ガス
の雰囲気とすることにより、加工室内の雰囲気が外部の
雰囲気より酸素分圧を低くでき、金属パウダーを吹き付
けて基材に付着させる際困難であった酸化しやすい金属
微粉末を使用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の金属皮膜形成方法の実施例を説明する
ための図である。
【符号の説明】
1 パウダー導入管 2 パウダー噴射ノズル 3 加工室 4 加工基板 5 加工基板固定台 6 基板固定用真空パイプ 7 導管 12 排出される金属パウダー及びガス

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】加工室(3)内において、噴射ノズル
    (2)より金属パウダーを噴射させるとともに、該噴射
    させた金属パウダーを加工基板(4)に吹きつけること
    により、前記金属パウダーが前記加工基板に衝突した際
    に生じる衝突熱にて前記加工基板(4)表面に金属皮膜
    を形成させる金属皮膜形成方法において、前記加工室
    (3)内の圧力を大気圧の半分以下にした状態で前記噴
    射ノズル(2)より金属パウダーを噴射させて加工基板
    (4)に吹きつけることを特徴とする金属皮膜形成方
    法。
  2. 【請求項2】加工室(3)内において、噴射ノズル
    (2)より金属パウダーを噴射させるとともに、該噴射
    させた金属パウダーを加工基板(4)に吹きつけること
    により、前記金属パウダーが前記加工基板に衝突した際
    に生じる衝突熱にて前記加工基板(4)表面に金属皮膜
    を形成させる金属皮膜形成方法において、前記加工室
    (3)内の圧力を大気圧の半分以下にした状態で前記噴
    射ノズル(2)より金属パウダーを噴射させて加工基板
    (4)に吹きつけることにより前記加工基板(4)に金
    属皮膜を形成し、その後、前記金属皮膜を形成した加工
    基板(4)に電気鍍金もしくは無電解鍍金を施すことを
    特徴とする金属皮膜形成方法。
  3. 【請求項3】前記金属パウダーの平均粒径を20μm以
    下とすることを特徴とすることを特徴とする請求項1又
    は請求項2に記載の金属皮膜形成方法。
  4. 【請求項4】前記噴射ノズル(2)の内部を不活性ガス
    の雰囲気とすることを特徴とする請求項1乃至請求項3
    のいずれかに記載の金属皮膜形成方法。
  5. 【請求項5】前記加工室(3)内の雰囲気を外部の雰囲
    気より低い酸素分圧としたことを特徴とする請求項1乃
    至請求項4のいずれかに記載の金属皮膜形成方法。
  6. 【請求項6】前記加工室(3)内の負圧力により噴射ノ
    ズル(2)から金属パウダーを吸い込むとともに、この
    吸い込んだ金属パウダーを加工基板に吹き付けることを
    特徴とした請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の金
    属皮膜形成方法。
  7. 【請求項7】前記加工基板(4)にパターンを施し、所
    定部分のみに金属パウダーを吹き付けることにより、所
    望する箇所に金属皮膜を形成することを特徴とする請求
    項1乃至請求項6のいずれかに記載の金属皮膜形成方
    法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008540823A (ja) * 2005-05-05 2008-11-20 ハー.ツェー.スタルク ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング スパッタターゲット及びx線アノードを製造又は再処理するための被覆方法
JP2008540822A (ja) * 2005-05-05 2008-11-20 ハー.ツェー.スタルク ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 基材表面の被覆法及び被覆製品

Cited By (4)

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JP2008540823A (ja) * 2005-05-05 2008-11-20 ハー.ツェー.スタルク ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング スパッタターゲット及びx線アノードを製造又は再処理するための被覆方法
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KR101342314B1 (ko) * 2005-05-05 2013-12-16 하.체. 스타르크 게엠베하 기판 표면의 코팅 방법 및 코팅된 제품
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