JP2003080377A - 金属積層帯の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 ２つ以上の金属帯の被接合面に乾式成膜法に
より第三の金属層を付着形成した後圧着接合して金属積
層帯を製造する方法において、接合面を強固に接合せし
め、かつ装置周辺に付着した金属層による不具合の防
止、及び生産性のよい金属積層帯の製造方法を提供す
る。 【解決手段】 第一の金属帯３及び第二の金属帯３’の
被接合面にイオンエッチングで清浄化処理後、真空槽９
内で第一の金属帯３の被接合表面と第二の金属帯３’の
被接合表面の少なくとも一方の面側に、乾式成膜法によ
り第三の金属層を付着形成させ、前記第一の金属帯３と
第二の金属帯３’を圧着ロール１にて圧着接合する方法
において、圧着ロール１と接触する部分に電気絶縁帯
４，４’を配して第一の金属帯３及び第二の金属帯３’
と少なくとも圧着ロール１とを電気的に絶縁し、かつ第
一の金属帯３及び第二の金属帯３’に負電位を印加して
イオンエッチングする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、強固に接合可能な
金属積層帯の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年の携帯情報機器の軽量・小型化なら
びに高性能化は急激な進展を遂げており、これを構成す
る電子部品に対しても高密度化が要求されている。これ
に対応して半導体素子を搭載する配線板では、配線の微
細パターン化、狭ピッチ化が推進されている。特に中間
にエッチングバリアとなる導体中間層を挟んだ金属箔を
用いて形成された金属積層帯は、高密度化に対応できる
半導体素子搭載用配線板として期待されている。

【０００３】このような金属積層帯を製造する方法とし
て、EP1086776号に示されるように、真空槽内で二つの
金属帯の被接合表面に乾式成膜法により第三の金属層を
付着形成させた後、該金属帯どうしを圧着接合する方法
が開示されている。この方法は真空槽内で行う圧着接合
のため比較的強固に接合可能な製造方法であり、また第
三の金属層の成膜と金属帯の圧着接合を連続的に行うこ
とができるため生産性が良く、更に同時に三層以上の金
属積層帯を得ることができるという点で優れたものであ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述のEP
10867762号に記載されている方法では、金属帯の被接合
面の酸化層が接合強度向上の障害になるという欠点があ
った。具体的には、金属帯の被接合面に酸化層が残存す
る場合、接合強度が弱く金属帯と乾式成膜層との間に剥
離した部分が生じ易く、微細な配線パターンをエッチン
グする際に、剥離部分にエッチング液が進入し配線とな
るべき箇所がエッチングされて正常な配線パターンを形
成できなくなることがあり高密度な配線板を実用化する
上で大きな問題となる。

【０００５】また、乾式成膜法により金属層を成膜する
ため圧着ロールやその他周辺装置表面にも金属層が付着
堆積し、堆積した金属層が剥離して金属積層帯に付着し
不具合発生の要因となっていた。更に上述のような周辺
装置に付着した金属層を除去するため定期的に装置を停
止させて清掃する必要があり生産性が悪く、機器の劣化
あるいは損傷等の要因となるなどの欠点があった。本発
明の目的は、二つ以上の金属帯の被接合面に乾式成膜法
により第三の金属層を付着形成した後圧着接合して金属
積層帯を製造する方法において、接合面を強固に接合せ
しめ、かつ装置周辺に付着した金属層による不具合の防
止、及び生産性のよい金属積層帯の製造方法を提供する
ことを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、イオンエッ
チングにより金属帯の表面酸化層を除去する工程におい
てエッチング速度を向上する方法について検討し、金属
帯の被接合面とは反対側に電気絶縁帯を配し、少なくと
も圧着ロールのように電気的に接地された部品と金属帯
とを絶縁せしめ、更に金属帯に負電位を印加してイオン
エッチング処理を施す構成を採用することでエッチング
速度を大きく改善できることを見出し本発明に到達し
た。

【０００７】即ち本発明は、低圧ガス雰囲気中で第一の
金属帯及び第二の金属帯の被接合面にイオンエッチング
にて清浄化処理を行った後、真空槽内で、第一の金属帯
の被接合表面と第二の金属帯の被接合表面の少なくとも
一方の面側に、乾式成膜法により、前記第一の金属帯も
しくは前記第二の金属帯と同種、若しくは異種の第三の
金属層を付着形成させた後、前記第一の金属帯と第二の
金属帯を圧着ロールにより圧着接合する方法において、
前記第一の金属帯及び第二の金属帯が少なくとも圧着ロ
ールと接触する部分に電気絶縁帯を配して前記第一の金
属帯及び第二の金属帯と少なくとも圧着ロールとを電気
的に絶縁し、かつ前記第一の金属帯及び第二の金属帯に
負電位を印加してイオンエッチングする金属積層帯の製
造方法である。好ましくは、上述の製造方法において電
気絶縁帯の幅が、第一の金属帯及び第二の金属帯のうち
少なくとも一方の幅以上である金属積層帯の製造方法で
あり、更に好ましくは、電気絶縁帯の幅が、少なくとも
圧着ロールのロール幅以上である金属積層帯の製造方法
である。

【０００８】

【発明の実施の形態】上述したように、本発明の重要な
特徴は金属帯の被接合面とは反対側に電気絶縁帯を配
し、少なくとも圧着ロールのように電気的に接地された
部品と金属帯とを絶縁せしめ、更に金属帯に負電位を印
加してイオンエッチングを施す構成を採用したことにあ
る。

【０００９】以下に本発明を詳しく説明する。先ず、本
発明の金属積層帯を製造する装置について、一例を記し
て説明する。図１は、本発明の金属積層帯製造装置の一
例を示す概略図である。図１に示すように低圧雰囲気と
した真空槽(9)内において、第一の金属帯(3)及び第二の
金属帯(3’)を各々第一の金属帯巻出しリール(5)及び第
二の金属帯巻出しリール(5’)から巻出し、かつ第一の
電気絶縁帯(4)及び第二の電気絶縁帯(4’)を各々第一の
電気絶縁帯巻出しリール(6)及び第二の電気絶縁帯巻出
しリール(6’)から巻出す。この時、第一及び第二の金
属帯と各巻出しリールとはリール表面に絶縁処理を行う
事により絶縁するのが良く、且つ各金属帯は電源(8)の
陰極側に接続して負電位を印加されている。

【００１０】各巻出しリールから巻き出した金属帯およ
び電気絶縁帯は低圧ガス雰囲気に管理された低圧ガス槽
(12)を通過し、槽内に設置した陽電極(2)と金属帯との
間に数100V〜数kVの電圧をかけてプラズマを発生させ、
各金属帯の被接合表面をイオンエッチング処理による清
浄化処理を行う。低圧ガス槽で清浄化処理を行った後、
再び真空槽内へ送り出した金属帯及び電気絶縁帯が乾式
成膜層を形成する乾式成膜装置(11)に対峙した圧着ロー
ル(1)を通過する時、各金属帯の被接合表面に第三の金
属層を付着形成させ、圧着ロールにより圧着接合して、
第一の金属帯/第三の金属からなる乾式成膜層/第二の金
属帯の構造の金属積層帯(13)を形成する。このとき圧着
ロールは真空槽の筐体を介してアースされているため負
電位を印加した金属帯と直接触れないよう金属帯と圧着
ロールの間に電気絶縁帯(4,4’)を挟んで圧着し、得ら
れた金属積層帯を巻き取りリール(7)により巻き取る。

【００１１】なお、一例として示した図１では、清浄化
処理する低圧ガス槽を圧着ロールを備えた真空槽内に配
する構造として示しているが、低圧ガス槽は圧着ロール
を備えた真空槽内の外部に備えても良く、装置の構造を
考慮して圧着ロールを備えた真空槽内、或いは真空槽外
の何れに設けるかを決定すると良い。

【００１２】また、第一、第二の金属帯の材質は、用い
る用途によって適宜決定すれば良く、例えば微細配線用
の用途に供するものであれば、CuやFe-Ni系合金等の金
属帯を用いることができる。この微細配線パターン形成
においては選択エッチングを用いるため、厚さは薄いほ
うが好ましく、金属積層帯の厚さは50μm以下が望まし
く、この時の電気絶縁帯の厚さは50〜100μm程度であれ
ば、電気的な絶縁の目的は十分に達成できる。また、第
一、第二の金属帯に挟まれる第三の金属層(乾式成膜層)
は、例えば選択エッチングのバリアとして機能させるの
であれば、第一、第二の金属帯とはエッチング特性が異
なるものであれば良く、例えば微細配線用に第一、第二
の金属帯にCu箔を用いた場合には、例えばNi,Ti,Ag,Sn
等の金属或いはその合金であれば良い。

【００１３】次に、本発明の最も重要な特徴のイオンエ
ッチングによる清浄化処理について説明する。一般にイ
オンエッチングを実施する場合においては、1〜1×10^-2
Pa程度の真空槽内でAr等の低圧ガス雰囲気に置かれた電
極に数100V〜数kVの負電圧を印加する。この時プラズマ
発生により低圧ガスがイオン化し陰極側に衝突する。イ
オンエッチングはこの衝突エネルギによって材料のごく
薄い表面層を除去し活性化する処理である。

【００１４】本発明に関わる金属積層帯を製造する方法
において、金属帯が直接接触する金属製の圧着ロールは
アースされているから、金属帯に負電位を印加するに
は、金属帯を装置から電気絶縁する必要がある。このた
め、本発明では少なくとも圧着ロールと前記第一の金属
帯または第二の金属帯とを電気的に絶縁する電気絶縁帯
を、前記第一の金属帯または第二の金属帯の被接合面と
は反対側に配するように、例えば電気絶縁帯用の巻き出
しリールから巻き出して、金属帯に負電圧を印加するこ
とにより効果的にイオンエッチングすることができ、圧
着後の強固な接合力を得ることができる。なお、圧着装
置の付帯設備として、アースされた巻き出しリール、ガ
イドロール、巻き取りリール等の装置部品が具備されて
いる場合には、これら装置部品と金属帯とを電気的に絶
縁するのが良く、圧着装置の付帯設備によって、電気絶
縁帯をどの場所からどの場所まで金属帯と共に送るのか
を適宜決定すると良い。

【００１５】また、予め巻き出しリールに金属帯と電気
絶縁帯とを重ねて巻いておけば、電気絶縁帯用の巻き出
しロールを設置する必要はないので、装置構成も簡単に
なりコンパクトで安価である。電気絶縁帯の材料として
は、フッ素樹脂、ポリイミド、ポリアミド、ポリカーボ
ネート等の樹脂シート材や、ロール紙、シリコンゴムシ
ート等が考えられるが、絶縁抵抗が大きく、厚さが均一
で薄く、耐熱性もあり、比較的安価に入手できるフッ素
樹脂が適当である。

【００１６】絶縁をより確実にするために圧着ロール自
体を絶縁材料とするか、あるいはロール表面に絶縁材料
をコーティングしてもよい。この場合、セラミック材を
加工したロールあるいは金属製のロール表面にセラミッ
クコーティングする方法が有効である。圧着ロール自体
が電気絶縁可能であれば、絶縁がより確実にできるだけ
でなく、硬質であるため、圧着した金属帯表面にシワの
発生も抑制できる。勿論、圧着ロールだけでなく、ガイ
ドロールや巻き出しリール、巻き取りリール等も電気絶
縁処理したものを用いても良いことは言うまでもない。
ただし、金属帯が接触する圧着ロール、ガイドロール、
巻出しリール、巻き取りリール等をすべて電気絶縁処理
すれば、絶縁帯を用いる事なく金属帯に負電位を印加す
る事が可能であるが、絶縁材を用いたロールは材料自体
が高価な上に加工コストも高い。更にこの場合はロール
表面への乾式成膜層の付着を防ぐ事ができない。従って
本発明で提案するように絶縁帯を用いれば、金属帯の通
過経路内において金属帯が接触するガイドロール、冷却
ロールがいくつかある場合でも絶縁帯を介して接触させ
ることにより一度に絶縁することができ、これらの部品
全てを絶縁材にする必要はない。

【００１７】次に、金属帯に第三の金属層を乾式成膜法
で成膜する際、圧着ロールやガイドロール等に付着堆積
した金属成膜層が剥離することがある。剥離した金属成
膜層が金属積層帯に付着すると、巻き取りリールで金属
積層帯と一緒に巻き取られて金属積層帯に突起状の形状
不具合を発生する。特に乾式成膜装置に一番近い圧着ロ
ールでは金属帯に接触していない部分で急速に金属成膜
層が成長し、かつ金属帯端面では圧着ロール表面に付着
形成した金属層と金属帯表面に付着形成した金属層と
が、剪断により連続的にちぎられると言う現象が生じる
場合があり、圧着ロールに堆積した金属成膜層が不規則
な剥離と成長を繰り返す。剥離した金属成膜層は上述の
ように金属積層帯に付着して形状不具合を引き起こした
り、或いは装置に付着して動作不具合の要因となる。

【００１８】このため本発明では、好ましくは、金属帯
の幅以上の幅の電気絶縁帯を用いることにより、上述の
圧着ロール表面における金属成膜層の成長と剥離の現象
が金属積層帯の両端部からより遠い位置で発生させて、
剥離した金属成膜層が金属積層帯に付着するのを防止す
ることができる。なお、電気絶縁帯の幅は、金属帯の幅
よりも20mm程度以上広いものであれば上述の効果をより
確実に得ることができる。この場合、金属帯の両側に均
等になるように電気絶縁帯が配されるようにすると良
い。

【００１９】更に好ましくは、少なくとも圧着ロールの
ロール幅以上の幅の電気絶縁帯を用いることで圧着ロー
ル表面への金属成膜層の堆積を防止することができる。
圧着ロールに金属成膜層が付着すると、これを清掃する
工数がかかり、且つこの間、製造装置を停止する必要が
あるため装置の稼働率を落すこととなるが、本発明によ
れば周辺装置への金属層の堆積を防止することができ大
幅に生産性を向上することができる。なお、第三の金属
の付着形成をガイドロールやその近傍で行う場合には、
ガイドロールの幅以上の電気絶縁帯を用いると良い。

【００２０】

【実施例】以下に本発明を実施例および図面に基づいて
詳細に説明する。図１は上述の通り、本発明の金属積層
帯製造装置の一例を示す概略図である。図１に示すよう
に10^-3Pa程度の低圧雰囲気とした真空槽(9)内におい
て、第一の金属帯(3)及び第二の金属帯(3’)として、幅
500mm、厚み35μmのCu箔を、各々第一の金属帯巻出しリ
ール(5)及び第二の金属帯巻出しリール(5’)から巻出
し、且つ第一の電気絶縁帯(4)及び第二の電気絶縁帯
(4’)として、幅610mm、厚み50μmのフッ素樹脂シート
を各々第一の電気絶縁帯巻出しリール(6)及び第二の電
気絶縁帯巻出しリール(6’)からフッ素樹脂シートが第
一、第二の金属帯より外側に均等にはみだすように巻出
す。この時、第一及び第二の金属帯と各巻出しリールと
はリール表面に絶縁処理を行う事により絶縁されてお
り、且つ各金属帯は電源(8)の陰極側に接続して負電位
を印加されている。

【００２１】各巻出しリールから巻き出した金属帯及び
電気絶縁帯は1×10^-1Pa程度のArガス雰囲気に管理され
た低圧ガス槽(12)を通過し、槽内に設置した陽電極(2)
と金属帯との間に数100V〜数kVの電圧をかけてプラズマ
を発生させ各金属帯の被接合表面にイオンエッチングに
よる清浄化処理を行った。陽電極にはプラズマ発生を促
進しスパッタ性を向上するためマグネトロン電極を使用
した。低圧ガス槽で清浄化処理を行った後、再び真空槽
内へ送り出した金属帯及び電気絶縁帯がAgを乾式成膜層
とする乾式成膜装置(11)に対峙した幅600mmの圧着ロー
ル(1)を通過する時、各金属帯の被接合表面にAg金属層
を付着形成させ、圧着ロールによって圧着接合した。な
お、圧着ロールは真空槽の筐体を介してアースされてお
り、負電位を印加した金属帯と直接触れないように、金
属帯と圧着ロールの間に電気絶縁帯(フッ素樹脂シート)
(4,4’)を挟んで圧着した。圧着接合後の金属帯はCu箔/
Ag乾式成膜層/Cu箔の３層からなる金属積層帯(13)を形
成し、該金属積層帯を巻き取りリール(7)により巻き取
った。得られた本発明の金属積層帯の第一の金属帯(Cu
箔)と第二の金属帯(Cu箔)の間には、厚さ1μmのAgの乾
式成膜層が形成されている事を断面の顕微鏡観察により
確認した。

【００２２】なお、比較例として電気絶縁帯を配さない
積層箔を、上述の方法と同様の方法で作成した。第一、
第二の金属帯と、乾式成膜層の材質も上記実施例と同様
である。

【００２３】上述の方法で得られた本発明の金属積層帯
の接合強度を引き剥がし試験により測定したところ1.2k
N/mであり、微細な配線パターンを形成可能な配線板と
して充分な強度を持つ金属積層帯を製造することがで
き、圧着ロールに堆積する乾式成膜金属も目視で確認を
行ったが、認めることはできなかった。一方、比較例と
して作製した金属積層帯の接合引き剥がし試験の結果
は、0.9N/mであり、本発明の1.2kN/mまで強固に接合で
きなかった。また、圧着ロールに堆積するAgの乾式成膜
金属が目視で確認され、除去の必要があった。

【００２４】

【発明の効果】本発明によればイオンエッチングによる
金属帯の被接合面の酸化層除去を効果的に実施する事が
でき、より強固な接合強度を持つ金属積層帯の製造が可
能となる。さらにエッチング速度を向上することがで
き、また乾式成膜工程における周辺装置への金属層の付
着を軽減することができるため生産性を飛躍的に改善す
ることができ、金属積層帯の実用化にとって欠くことの
できない技術となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】金属積層帯製造装置の一例を示す概略構成図で
ある。

【符号の説明】 １．圧着ロール、２．陽電極、３．第一の金属帯、
３’．第二の金属帯、４．第一の電気絶縁帯、４’．第
二の電気絶縁帯、５．第一の金属帯巻出しリール、
５’．第二の金属帯巻出しリール、６．第一の電気絶縁
帯巻出しリール、６’．第二の電気絶縁帯巻出しリー
ル、７．巻き取りリール、８．電源、９．真空槽、１
０．低圧ガス、１１．乾式成膜装置、１２．低圧ガス
槽、１３．金属積層帯

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4E067 AA07 AA09 AD07 BD01 DA05 DA17 DB01 EB00 EC01 4F100 AB00A AB00B AB00C AB17 AB24 BA03 BA06 EA021 EC01 EC012 EH66 EH662 EJ15 EJ151 EJ192 EJ592 EJ85 EJ851 EJ943 GB43 JL02 JL11

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 低圧ガス雰囲気中で第一の金属帯及び第
   二の金属帯の被接合面にイオンエッチングにて清浄化処
   理を行った後、真空槽内で、第一の金属帯の被接合表面
   と第二の金属帯の被接合表面の少なくとも一方の面側
   に、乾式成膜法により、前記第一の金属帯もしくは前記
   第二の金属帯と同種、若しくは異種の第三の金属層を付
   着形成させた後、前記第一の金属帯と第二の金属帯を圧
   着ロールにより圧着接合する方法において、前記第一の
   金属帯及び第二の金属帯が少なくとも圧着ロールと接触
   する部分に電気絶縁帯を配して前記第一の金属帯及び第
   二の金属帯と少なくとも圧着ロールとを電気的に絶縁
   し、かつ前記第一の金属帯及び第二の金属帯に負電位を
   印加してイオンエッチングすることを特徴とする積層金
   属帯の製造方法。
2. 【請求項２】 電気絶縁帯の幅が、第一の金属帯及び第
   二の金属帯のうち少なくとも一方の幅以上であることを
   特徴とする請求項１に記載の金属積層帯の製造方法。
3. 【請求項３】 電気絶縁帯の幅が、少なくとも圧着ロー
   ルのロール幅以上であることを特徴とする請求項１また
   は２に記載の金属積層帯の製造方法。