JP2004534408A - コンダクタートラック構造物およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】比較的に僅かな割合で核形成性添加物を含有しそして更に溶接温度でも安定している、簡単かつ正確に製造すべきコンダクタートラック構造を回路基板の上への提供。
【解決手段】この課題は、基板材料中に含まれる微細な非導電性金属化合物を電磁線の使用によって砕くことによって生じる金属核および続いてこれに施される金属化物よりなる非導電性基板材料上に設けたコンダクタートラック構造物において、非導電性金属化合物が、熱的に高安定性があり、酸性またはアルカリ性の水性金属化浴中において耐久性があり、そしてスピネル構造を有する高酸化物であるかまたは簡単なｄ−金属酸化物またはその混合物であるかまたはスピネル構造に類似する混合金属酸化物である不溶性無機系酸化物から形成されておりそしてその非導電性金属化合物が未照射領域において未変化のままであることを特徴とする、上記コンダクタートラック構造物によって解決される。
【解決手段】この課題は、基板材料中に含まれる微細な非導電性金属化合物を電磁線の使用によって砕くことによって生じる金属核および続いてこれに施される金属化物よりなる非導電性基板材料上に設けたコンダクタートラック構造物において、非導電性金属化合物が、熱的に高安定性があり、酸性またはアルカリ性の水性金属化浴中において耐久性があり、そしてスピネル構造を有する高酸化物であるかまたは簡単なｄ−金属酸化物またはその混合物であるかまたはスピネル構造に類似する混合金属酸化物である不溶性無機系酸化物から形成されておりそしてその非導電性金属化合物が未照射領域において未変化のままであることを特徴とする、上記コンダクタートラック構造物によって解決される。
Description
【技術分野】
【０００１】
本発明は請求項1 の上位概念に従う非導電性基板材料上に設けたコンダクタートラック構造物およびそれの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ドイツ特許出願第１９７２３７３４．７−３４号明細書および同第１９７３１３４６．９号明細書によって並びに専門誌の別冊の“Feinstruckturierte Metallisierung von Polymeren(ポリマーの精密構造化金属化物) ”，第11巻、54、第2000年度刊、“metalloberflaeche(金属表面) ”によって、固着した精密なコンダクタートラック構造物を製造するために非導電性基板材料中に非導電性金属キレート錯塩を導入しそしてそれからレーザー光線によって構造化された金属化核が放出され、その金属化核を照射された部分領域において次いで化学的還元での金属化を開始する方法が公知である。
この種の方法はなかでも射出成型法によって熱可塑性合成樹脂から回路基板を製造するのに使用できる。三次元の射出成型回路基板、いわゆる“成型されたインターコネクト・ディバイス”を製造する方法に比べて、この方法は装置費用を比較的に低く保つことができるという長所を有している。更に、未分解の金属キレート錯塩を回路基板の表面の未照射域に残すことができるので、必要な方法段階の数も少なくすることができる。中位の部品数も非常に経済的に製造することを可能とし、その際に構造形成の特に精密な解決が達成されうる。
【０００３】
上記の長所には、ＬＣＰの様な現在の高温合成樹脂の加工温度での上記の金属キレート錯塩の熱安定性が境界域にあるという欠点が対峙している。それ故にこの方法は将来の鉛不含の溶接技術で更に未だ重要になるこの材料分野だけに限定的に使用できる。他方、金属キレート錯塩は、迅速な金属化のための十分に濃厚な芽晶をレーザー活性化の際に得るために比較的に多い混入量で添加しなければならない。しかしながら多い錯塩割合は基板材料のしばしば重要な用途特性、例えば破断点伸び率および衝撃強靱性に悪影響を及ぼす。
エルランゲン・ニュールンブルグ大学のＬＦＴの１９９９年度活動報告では、更に類似の方法計画が公知にされている。それではレーザー照射によって放出される金属化核は上述の様に化学的に結び付けるのでなく、金属粒子を包被することによって物理的に不動化されている。この場合には、包被された粒子は一般的な金属キレート錯塩の分子よりも著しく大きいので、目的矛盾、すなわち“合成樹脂中の僅かな混入量／レーザー照射後の高い核密度”が、レーザー分解性の金属キレート錯塩での核化の場合よりも著しく大きな問題をもたらす。
【０００４】
国際特許出願公開（Ａ２）第００３５２５９号明細書には、非電導性基板材料の上に細かな金属性コンダクタートラック構造を造る方法が開示されている。この方法の場合には、有機系錯塩形成材を用いて形成されている非電導性重金属が基板材料上に載せられるかまたは基板材料中に混入され、該基板材料を製作すべきコンダクタートラック構造の領域に選択的に紫外線（ＵＶ）照射し、その際に重金属核が放出されそしてその領域が化学的に還元され金属化される。この場合、コンダクタートラックの精密構造化は単純化された確実な方法によって可能とされる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、比較的に僅かな割合で核形成性添加物を含有しそして更に溶接温度でも安定している、簡単かつ正確に製造すべきコンダクタートラック構造を回路基板の上に提供することおよび更にコンダクタートラック構造を簡単にかつ正確に製造し、現代の高温合成樹脂のコンパウンド化あるいは射出成形を可能とすべき方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は、請求項１あるいは請求項９の特徴部分によって解決される。本発明の他の実施態様はそれぞれの従属項から知ることができる。
【０００７】
非導電性金属化合物が、熱的に高安定性があり、酸性またはアルカリ性の水性金属化浴中において耐久性があり、そしてスピネル構造を有する高酸化物であるかまたは簡単なｄ−金属酸化物またはその混合物であるかまたはスピネル構造に類似する混合金属酸化物である不溶性無機系酸化物から形成されることによって、該非導電性金属化合物を未照射領域においても基板材料の表面で未変化のままとすることが達成される。使用される無機酸化物は、溶接温度の作用後に安定なままである、すなわち電気的にほぼ導電性にならずそして金属化のために使用される浴において安定したままである様な温度安定性がある。実地において“迅速なパター化”の上位概念のもとで選択的レーザー焼結として自体公知である合成樹脂粉末の選択的レーザー焼結の場合でも、使用されるこの無機酸化物は異常なまでの温度安定性があり、粉末状出発材料を局所的に溶融する際に、同様に非電導性でありそして金属化に使用される浴においても安定している構造部材を製造することができる。同様に、構造部材が液相から製造される方法も可能である。この場合、“コンダクタートラック構造”という概念は電気技術においてしばしば遮蔽目的のために実施される全面金属化のすれすれケースをも包含する。
【０００８】
本発明の特に有利な一つの実施態様によれば、電磁線によって同時に重金属核が放出されてそして接着性表面の形成下にカッティングが行われる。これによって、カッティングされた金属性コンダクタートラックの優れた接着強度が簡単な手段で達成される。
【０００９】
更に、無機系酸化物が銅を含有する場合が有利であり得る。
【００１０】
特に有利な本発明の一つの実施態様によれば、非導電性基板材料が少なくとも１種類のスピネルの他に少なくとも１種類の有機性の熱安定性金属キレート錯塩を含有している。
【００１１】
非導電性基板材料が熱可塑性合成樹脂または熱硬化性合成樹脂であるのが有利である。非導電性基板材料は１種類以上の無機系充填材、例えば珪酸および／または珪酸誘導体で形成されているものを含有している。
【００１２】
本発明の方法の場合には、熱的に高安定性があり、酸性またはアルカリ性の水性金属化浴において耐久性がありそしてスピネルをベースとする不溶性で非導電性の高酸化物を基板材料に混入すること、該基板材料を構造部材に加工するかまたは構造部材上に被覆物として塗布することおよび製造すべきコンダクタートラック構造の領域で電磁線によって重金属核を放出させそしてこの領域を次いで化学的に還元して金属化することによって、
特に無機系金属化合物をスピネルをベースとする高酸化物の状態で未照射域で基板材料の表面に残すことができる。使用される無機系酸化物は更に、現代の高温合成樹脂のコンパウンド化あるいは射出成形を可能とする程に温度安定性を有する。更にこのものは溶接温度の作用後でも安定したままであり、すなわちこのものはほぼ非電導性でありかつ金属化に使用される浴中で安定なままである。
【００１３】
本発明の有利な一つの実施態様によれば、電磁線によって同時に重金属核が放出されそして接着性表面の形成下にカッティングが行われる。これによって簡単な手段によって、析出した金属製コンダクタートラックの優れた接着強度を達成することができる。
【００１４】
更に無機系酸化物が銅を含有する場合が有利であり得る。
【００１５】
本発明の有利な一つの実施態様によれば、非導電性基板材料が少なくとも１種類の無機系酸化物の他に少なくとも１種類の有機系の熱安定性金属キレート錯塩を含有する。
【００１６】
非導電性基板材料は熱可塑性合成樹脂または熱硬化性合成樹脂であるのが有利である。しかしながら基板材料は他の適当な非導電性材料、例えばセラミック材料で造られていてもよい。非導電性基板材料は更に１種類以上の無機系充填材、例えば珪酸および／または珪酸誘導体で形成されるフィラーを含有していてもよい。
【００１７】
重金属核を放出するためにレーザーの電磁線を使用するのが有利である。該レーザーの波長は、好ましくは２４８ｎｍ、３０８ｎｍ、３５５ｎｍ、５３２ｎｍ、１０６４ｎｍまたは１０６００ｎｍであることができる。
【００１８】
以下に本発明を実施例によって更に詳細に説明する。
【実施例１】
【００１９】
押出機中で７０重量部のポリブチレンテレフタレート、２５重量部の、９０ｍ2 ／ｇのＢＥＴ−表面積を有するパイロジェン珪酸および５％の、Ｆｅｒｒｏ ＧｍｂＨ社の銅含有のＳｐｉｎｅｌｌｓ ＰＫ ３０９５を配合する。その顆粒を射出成形法で成形材料、例えば手頃なケーシングに加工する。このケーシングを次いで塗布すべきコンダクタートラックの領域で、ダイオードでポンピングされたＮｄ：ＹＡＧ−レーザーによって生成されるレーザー線を、構造化された核化と共に僅かばかりのカッティング部が生じる強度で照射する。脱塩水を含む超音波浄化浴中で短時間処理した後に、ケーシングを市販の化学的還元性銅メッキ浴中に吊るす。ここでは照射された領域にコンダクタートラックが形成される。
【００２０】
一般に、業界においては金属と非金属とよりなる簡単な無機化合物、例えば炭化物、窒化物、酸化物または硫化物を、還元性媒体が同時に存在するもとで元素状金属に、安定にかつ高エネルギーの供給下にだけ転化できることに注意するべきである。更に環境雰囲気のもとで、更に、なかでも非貴金属の場合に、あるいは生じる金属と空気酸素とのただちの反応が予想される。合成樹脂マトリックス中に微細に分割されて埋め込まれるスピネルの構造を持つ金属酸化物は、通例の環境雰囲気のもとでＮｄ：ＹＡＧ−レーザーで放出されそして金属に還元され得るという本発明の知見はますます驚くべきものである。非常にエネルギーが豊富であるが非常に短いレーザーパルスの間に同時に生じるガス状の合成樹脂分解生成物が生じる金属核の上に十分な遮蔽効果を明らかに発揮する。
【０００１】
本発明は請求項1 の上位概念に従う非導電性基板材料上に設けたコンダクタートラック構造物およびそれの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ドイツ特許出願第１９７２３７３４．７−３４号明細書および同第１９７３１３４６．９号明細書によって並びに専門誌の別冊の“Feinstruckturierte Metallisierung von Polymeren(ポリマーの精密構造化金属化物) ”，第11巻、54、第2000年度刊、“metalloberflaeche(金属表面) ”によって、固着した精密なコンダクタートラック構造物を製造するために非導電性基板材料中に非導電性金属キレート錯塩を導入しそしてそれからレーザー光線によって構造化された金属化核が放出され、その金属化核を照射された部分領域において次いで化学的還元での金属化を開始する方法が公知である。
この種の方法はなかでも射出成型法によって熱可塑性合成樹脂から回路基板を製造するのに使用できる。三次元の射出成型回路基板、いわゆる“成型されたインターコネクト・ディバイス”を製造する方法に比べて、この方法は装置費用を比較的に低く保つことができるという長所を有している。更に、未分解の金属キレート錯塩を回路基板の表面の未照射域に残すことができるので、必要な方法段階の数も少なくすることができる。中位の部品数も非常に経済的に製造することを可能とし、その際に構造形成の特に精密な解決が達成されうる。
【０００３】
上記の長所には、ＬＣＰの様な現在の高温合成樹脂の加工温度での上記の金属キレート錯塩の熱安定性が境界域にあるという欠点が対峙している。それ故にこの方法は将来の鉛不含の溶接技術で更に未だ重要になるこの材料分野だけに限定的に使用できる。他方、金属キレート錯塩は、迅速な金属化のための十分に濃厚な芽晶をレーザー活性化の際に得るために比較的に多い混入量で添加しなければならない。しかしながら多い錯塩割合は基板材料のしばしば重要な用途特性、例えば破断点伸び率および衝撃強靱性に悪影響を及ぼす。
エルランゲン・ニュールンブルグ大学のＬＦＴの１９９９年度活動報告では、更に類似の方法計画が公知にされている。それではレーザー照射によって放出される金属化核は上述の様に化学的に結び付けるのでなく、金属粒子を包被することによって物理的に不動化されている。この場合には、包被された粒子は一般的な金属キレート錯塩の分子よりも著しく大きいので、目的矛盾、すなわち“合成樹脂中の僅かな混入量／レーザー照射後の高い核密度”が、レーザー分解性の金属キレート錯塩での核化の場合よりも著しく大きな問題をもたらす。
【０００４】
国際特許出願公開（Ａ２）第００３５２５９号明細書には、非電導性基板材料の上に細かな金属性コンダクタートラック構造を造る方法が開示されている。この方法の場合には、有機系錯塩形成材を用いて形成されている非電導性重金属が基板材料上に載せられるかまたは基板材料中に混入され、該基板材料を製作すべきコンダクタートラック構造の領域に選択的に紫外線（ＵＶ）照射し、その際に重金属核が放出されそしてその領域が化学的に還元され金属化される。この場合、コンダクタートラックの精密構造化は単純化された確実な方法によって可能とされる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、比較的に僅かな割合で核形成性添加物を含有しそして更に溶接温度でも安定している、簡単かつ正確に製造すべきコンダクタートラック構造を回路基板の上に提供することおよび更にコンダクタートラック構造を簡単にかつ正確に製造し、現代の高温合成樹脂のコンパウンド化あるいは射出成形を可能とすべき方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は、請求項１あるいは請求項９の特徴部分によって解決される。本発明の他の実施態様はそれぞれの従属項から知ることができる。
【０００７】
非導電性金属化合物が、熱的に高安定性があり、酸性またはアルカリ性の水性金属化浴中において耐久性があり、そしてスピネル構造を有する高酸化物であるかまたは簡単なｄ−金属酸化物またはその混合物であるかまたはスピネル構造に類似する混合金属酸化物である不溶性無機系酸化物から形成されることによって、該非導電性金属化合物を未照射領域においても基板材料の表面で未変化のままとすることが達成される。使用される無機酸化物は、溶接温度の作用後に安定なままである、すなわち電気的にほぼ導電性にならずそして金属化のために使用される浴において安定したままである様な温度安定性がある。実地において“迅速なパター化”の上位概念のもとで選択的レーザー焼結として自体公知である合成樹脂粉末の選択的レーザー焼結の場合でも、使用されるこの無機酸化物は異常なまでの温度安定性があり、粉末状出発材料を局所的に溶融する際に、同様に非電導性でありそして金属化に使用される浴においても安定している構造部材を製造することができる。同様に、構造部材が液相から製造される方法も可能である。この場合、“コンダクタートラック構造”という概念は電気技術においてしばしば遮蔽目的のために実施される全面金属化のすれすれケースをも包含する。
【０００８】
本発明の特に有利な一つの実施態様によれば、電磁線によって同時に重金属核が放出されてそして接着性表面の形成下にカッティングが行われる。これによって、カッティングされた金属性コンダクタートラックの優れた接着強度が簡単な手段で達成される。
【０００９】
更に、無機系酸化物が銅を含有する場合が有利であり得る。
【００１０】
特に有利な本発明の一つの実施態様によれば、非導電性基板材料が少なくとも１種類のスピネルの他に少なくとも１種類の有機性の熱安定性金属キレート錯塩を含有している。
【００１１】
非導電性基板材料が熱可塑性合成樹脂または熱硬化性合成樹脂であるのが有利である。非導電性基板材料は１種類以上の無機系充填材、例えば珪酸および／または珪酸誘導体で形成されているものを含有している。
【００１２】
本発明の方法の場合には、熱的に高安定性があり、酸性またはアルカリ性の水性金属化浴において耐久性がありそしてスピネルをベースとする不溶性で非導電性の高酸化物を基板材料に混入すること、該基板材料を構造部材に加工するかまたは構造部材上に被覆物として塗布することおよび製造すべきコンダクタートラック構造の領域で電磁線によって重金属核を放出させそしてこの領域を次いで化学的に還元して金属化することによって、
特に無機系金属化合物をスピネルをベースとする高酸化物の状態で未照射域で基板材料の表面に残すことができる。使用される無機系酸化物は更に、現代の高温合成樹脂のコンパウンド化あるいは射出成形を可能とする程に温度安定性を有する。更にこのものは溶接温度の作用後でも安定したままであり、すなわちこのものはほぼ非電導性でありかつ金属化に使用される浴中で安定なままである。
【００１３】
本発明の有利な一つの実施態様によれば、電磁線によって同時に重金属核が放出されそして接着性表面の形成下にカッティングが行われる。これによって簡単な手段によって、析出した金属製コンダクタートラックの優れた接着強度を達成することができる。
【００１４】
更に無機系酸化物が銅を含有する場合が有利であり得る。
【００１５】
本発明の有利な一つの実施態様によれば、非導電性基板材料が少なくとも１種類の無機系酸化物の他に少なくとも１種類の有機系の熱安定性金属キレート錯塩を含有する。
【００１６】
非導電性基板材料は熱可塑性合成樹脂または熱硬化性合成樹脂であるのが有利である。しかしながら基板材料は他の適当な非導電性材料、例えばセラミック材料で造られていてもよい。非導電性基板材料は更に１種類以上の無機系充填材、例えば珪酸および／または珪酸誘導体で形成されるフィラーを含有していてもよい。
【００１７】
重金属核を放出するためにレーザーの電磁線を使用するのが有利である。該レーザーの波長は、好ましくは２４８ｎｍ、３０８ｎｍ、３５５ｎｍ、５３２ｎｍ、１０６４ｎｍまたは１０６００ｎｍであることができる。
【００１８】
以下に本発明を実施例によって更に詳細に説明する。
【実施例１】
【００１９】
押出機中で７０重量部のポリブチレンテレフタレート、２５重量部の、９０ｍ2 ／ｇのＢＥＴ−表面積を有するパイロジェン珪酸および５％の、Ｆｅｒｒｏ ＧｍｂＨ社の銅含有のＳｐｉｎｅｌｌｓ ＰＫ ３０９５を配合する。その顆粒を射出成形法で成形材料、例えば手頃なケーシングに加工する。このケーシングを次いで塗布すべきコンダクタートラックの領域で、ダイオードでポンピングされたＮｄ：ＹＡＧ−レーザーによって生成されるレーザー線を、構造化された核化と共に僅かばかりのカッティング部が生じる強度で照射する。脱塩水を含む超音波浄化浴中で短時間処理した後に、ケーシングを市販の化学的還元性銅メッキ浴中に吊るす。ここでは照射された領域にコンダクタートラックが形成される。
【００２０】
一般に、業界においては金属と非金属とよりなる簡単な無機化合物、例えば炭化物、窒化物、酸化物または硫化物を、還元性媒体が同時に存在するもとで元素状金属に、安定にかつ高エネルギーの供給下にだけ転化できることに注意するべきである。更に環境雰囲気のもとで、更に、なかでも非貴金属の場合に、あるいは生じる金属と空気酸素とのただちの反応が予想される。合成樹脂マトリックス中に微細に分割されて埋め込まれるスピネルの構造を持つ金属酸化物は、通例の環境雰囲気のもとでＮｄ：ＹＡＧ−レーザーで放出されそして金属に還元され得るという本発明の知見はますます驚くべきものである。非常にエネルギーが豊富であるが非常に短いレーザーパルスの間に同時に生じるガス状の合成樹脂分解生成物が生じる金属核の上に十分な遮蔽効果を明らかに発揮する。
Claims (23)
- 基板材料中に含まれる微細な非導電性金属化合物を電磁線の使用によって砕くことによって生じる金属核および続いてこれに施される金属化物よりなる非導電性基板材料上に設けたコンダクタートラック構造物において、非導電性金属化合物が、熱的に高安定性があり、酸性またはアルカリ性の水性金属化浴中において耐久性があり、そしてスピネル構造を有する高酸化物であるかまたは簡単なｄ−金属酸化物またはその混合物であるかまたはスピネル構造に類似する混合金属酸化物である不溶性無機系酸化物から形成されておりそしてその非導電性金属化合物が未照射領域において未変化のままであることを特徴とする、上記コンダクタートラック構造物。
- 電磁線によって同時に重金属核が放出されておりそして接着性表面の形成下にカッティングが行われている、請求項１に記載のコンダクタートラック構造物。
- 無機系酸化物が銅を含有する、請求項１または２に記載のコンダクタートラック構造物。
- 非導電性基板材料が少なくとも１種類のスピネルの他に少なくとも１種類の有機性の熱安定性金属キレート錯塩を含有している、請求項１〜３のいずれか一つに記載のコンダクタートラック構造物。
- 非導電性基板材料が熱可塑性合成樹脂である、請求項１〜４のいずれか一つに記載のコンダクタートラック構造物。
- 非導電性基板材料が熱硬化性合成樹脂である、請求項１〜４のいずれか一つに記載のコンダクタートラック構造物。
- 非導電性基板材料が１種類以上の無機系充填材を含有している、請求項１〜６のいずれか一つに記載のコンダクタートラック構造物。
- 非導電性基板材料が充填材として珪酸および／または珪酸誘導体を含有している、請求項７に記載のコンダクタートラック構造物。
- 請求項１に記載のコンダクタートラック構造物を製造する方法において、熱的に高安定性があり、酸性またはアルカリ性の水性金属化浴において耐久性がありそしてスピネルをベースとする不溶性で非導電性の高酸化物を基板体材料中に混入すること、該基板体材料を構造部材に加工するかまたは構造部材上に被覆層として塗布することおよび製造すべきコンダクタートラック構造物の領域で電磁線によって重金属核を放出させそしてこの領域を次いで化学的に還元して金属化することを特徴とする、上記方法。
- 電磁線によって同時に重金属核を放出しそして接着性表面の形成下でのカッティングを同時に行う、請求項９に記載の方法。
- スピネルが銅を含有する、請求項９または１０に記載の方法。
- 非導電性基板材料が少なくとも１種類の無機系酸化物の他に少なくとも１種類の有機系の熱安定性金属キレート錯塩を含有する、請求項９〜１１のいずれか一つに記載の方法。
- 非導電性基板材料が熱可塑性合成樹脂である、請求項９〜１２のいずれか一つに記載の方法。
- 非導電性基板材料が熱硬化性合成樹脂である、請求項９〜１２のいずれか一つに記載の方法。
- 非導電性基板材料が１種類以上の無機系充填材を含有する、請求項９〜１４のいずれか一つに記載の方法。
- 非導電性基板材料が充填材として珪酸および／または珪酸誘導体を含有する、請求項１５に記載の方法。
- レーザーの電磁線を使用する、請求項９〜１６のいずれか一つに記載の方法。
- ２４８ｎｍの波長を有するレーザーの電磁線を使用する、請求項９〜１７のいずれか一つに記載の方法。
- ３０８ｎｍの波長を有するレーザーの電磁線を使用する、請求項９〜１７のいずれか一つに記載の方法。
- ３５５ｎｍの波長を有するレーザーの電磁線を使用する、請求項９〜１７のいずれか一つに記載の方法。
- ５３２ｎｍの波長を有するレーザーの電磁線を使用する、請求項９〜１７のいずれか一つに記載の方法。
- １０６４ｎｍの波長を有するレーザーの電磁線を使用する、請求項９〜１７のいずれか一つに記載の方法。
- １０６００ｎｍの波長を有するレーザーの電磁線を使用する、請求項９〜１７のいずれか一つに記載の方法。
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