JP2005264254A

JP2005264254A - 金属蒸着膜とこの金属蒸着膜を備えた金属蒸着体およびその製造方法

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Publication number: JP2005264254A
Application number: JP2004079875A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Iwaoka; 和男岩岡; Akihito Shinohara; 章仁篠原; Yoshitomo Nishigori; 由朋錦織; Osamu Yasuda; 修安田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-03-19
Filing date: 2004-03-19
Publication date: 2005-09-29
Anticipated expiration: 2024-03-19
Also published as: JP4439959B2

Abstract

【課題】きわめて膜厚がうすいため扱いにくいという従来の金属蒸着膜の課題を解決し、膜厚が厚く形成でき、担持体との結合力の高い金属蒸着膜を提供することを目的とする。
【解決手段】柱状体１の集合体によって形成され、表面から見た形状がクラック２によって微小面積に分割された形状とした金属蒸着膜であり、電子部品などの電極として活用した場合に基材との結合が強化できるとともに、膜厚の厚いものを形成することができる。また、転写時においては所定形状に沿って転写できるものである。
【選択図】図１

Description

本発明は各種電子部品などに用いられる金属蒸着膜とこの金属蒸着膜を備えた金属蒸着体およびその製造方法に関するものである。

従来から金属蒸着膜を利用した電子部品は数多く存在する。その代表的なものとしては、フィルムコンデンサやセラミックコンデンサに代表される電子部品さらには磁性部品などがある。

これらの電子部品に用いられる金属蒸着膜としては、アルミニウム，銅，ニッケル，クロム等が知られているが、これらの金属蒸着膜としては表面から見てクラックの極力少ないものが求められており、そのため膜厚がせいぜい０．５μｍ以下のものとなっていた。（例えば特許文献１参照）
特開２００３−５９７４８号公報

上記従来の金属蒸着膜においては、きわめて膜厚がうすいため扱いにくく特に転写などの方法によって電子部品の電極を形成する場合には所定形状に転写できなかったり、厚い膜厚が必要な電極には採用できないといった課題を有するものであった。

本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、従来では問題とされていたクラックを積極的に増した金属蒸着膜とこの金属蒸着膜を備えた金属蒸着体およびその製造方法を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために本発明は、柱状体の集合体によって形成され、表面から見た形状がクラックによって微小面積に分割された形状とした金属蒸着膜であり、電子部品などの電極として活用した場合に基材との結合が強化できたり、膜厚の厚いものを形成でき、また、転写時においては所定形状に沿って転写できるものである。

以上のように本発明はクラックを積極的に発生させて表面から見て微小面積に分割された形状とすることにより、この金属蒸着膜を利用する基材との結合強度を高め、要望に応じた膜厚のものが供給でき、転写により利用する際にも所定形状に沿った転写の行えるものとすることができる。

本発明の請求項１に記載の発明は、柱状体の集合体によって形成され、表面から見た形状がクラックによって微小面積に分割された形状とした金属蒸着体であり、従来から問題とされていたクラックを積極的に増加させて表面から見た形状を微小面積に分割することで、この金属蒸着膜を利用する電子部品などにおいて基材との結合を強固にしたり膜厚の厚い取り扱いの容易なものとしたり、転写性の優れたものとすることができる。

また、請求項２に記載の発明は、担持体上に柱状体の集合体によって形成され、表面から見た形状がクラックによって微小面積に分割された形状の金属蒸着膜を設けた金属蒸着体であり、クラックの発生を心配することなく膜厚の厚いものも形成でき、担持体への結合も強度なものとすることが出来る。

さらに請求項３に記載の発明は、担持体が誘電体，磁性体，絶縁体の基板またはグリーンシート及び樹脂フィルムとしたもので、各種担持体に形成できる。

また、請求項４に記載の発明は、担持体が表面に離型層を設けた高分子フィルムからなる転写フィルムとしたもので、金属蒸着膜を他の担持体に所望の形状に確実に転写できるものとなる。

更に請求項５に記載の発明は、真空槽内に供給される担持体に蒸発源から蒸着する金属の蒸気を供給して付着堆積するに当り、不活性ガスを供給しながら行う金属蒸着体の製造方法であり、この方法とすることによりクラックの発生を増加させることができ、より微小面積に分割された金属蒸着膜を形成することが出来る。

以下、本発明の最良の実施の形態について図面を用いて説明する。

まず、本発明における金属蒸着膜は、図１と図２に示すように柱状体１の集合体によって形成され、しかも表面から見てクラック２によって微小面積に分割された形状となっている。この微小面積に分割された形状を実現するために蒸着時
に蒸着する金属と反応しない不活性ガスを供給することで可能となる。これは、通常、担持体に蒸発源から蒸発した金属を付着堆積させて金属蒸着膜を形成していく時、蒸発金属はかなりのエネルギーを持った状態で担持体に付着すると考えられ、担持体上で大きく動きながら付着堆積していくといわれている。この担持体上での動きが大きい場合は、図３，図４に示すように大きな柱状体３で構成され、表面から見た形状も少しクラック４が形成されたものとなる。

しかしながら、蒸着金属と反応しない不活性ガスを供給しながら蒸発金属を担持体に付着堆積させていくと、蒸発金属の担持体上での動きを抑制すると考えられ、小さな柱状体の集合体となり、表面から見た形状がクラック２によって微小面積に分割された形状になるものと想定される。

上記金属蒸着膜としては、ニッケル，銅，アルミニウム，クロム等どのような金属にも可能であるが、アルミニウムや銅などの柔らかい金属はかなりの膜厚を有するものとしなければ、微小面積に分割された形状とすることが困難である。

また、不活性ガスとしては、金属によって異なるが、蒸着時にその金属と反応しないものが好ましく、アルゴン（Ａｒ）を主成分とする不活性ガスや窒素（Ｎ_２）を主成分とする不活性ガスが有効である。

このような金属蒸着膜は、通常電子部品の電極として用いられる場合が多い。その際の金属蒸着膜は図５に示すように担持体上に設けて用いられる。図５において、５は担持体を示し、６はこの担持体５上に設けられた金属蒸着膜である。

電子部品がフィルムコンデンサである場合には、誘電体として機能する樹脂フィルムが担持体５となり、この担持体５上にはアルミニウムの金属蒸着膜６が形成されることになる。

また、電子部品がセラミック電子部品である場合には、セララミック層が担持体５となり、この担持体５上に銅，ニッケルなどの金属蒸着膜６が形成されることになる。

さらに、この担持体５としては、上記樹脂フィルムやセラミック層のほかに磁性層，絶縁層などを用いることができ、これらはあらかじめ焼成などで形成された硬質体であっても、焼成前のグリーンシートであっても良い。

特にグリーンシートに金属蒸着膜を設けて加圧し、焼成して形成する場合には金属蒸着膜６のクラックに担持体の一部が入り込んで焼成されることになり両者の結合強度を高めたり、コンデンサを形成する場合などには電極としての金属蒸着膜６の表面積が拡大され容量の増加を図ることができる。

担持体５が硬質体である場合であっても、両者を結合する接着剤が金属蒸着膜６のクラックに入り込み、接着強度を高めることができる。

また、担持体５として転写フィルムを用いる場合は、図６に示すようにポリエチレンテレフタレートなどの高分子フィルム７の表面に離型層８を形成した担持体５とし、この離型層８の上に金属蒸着膜６を設けた構成とする。

このような構成によって得られた金属蒸着膜転写フィルムは、図７に示すようにセラミックグリーンシートや樹脂フィルムなどの電子部品の基材となる担持体９上に接着剤１０を所定のパターン状に形成したものに金属蒸着膜６側が担持体９側になるようにして位置合わせをして重ねあわせ、矢印で示すように圧力を加えて両者を加圧し、その後両担持体５と９を剥がすことにより担持体９の接着剤１０の形成された部分に沿って上記担持体５の金属蒸着膜６が転写される。

このとき金属蒸着膜６にクラックが設けられ、微小面積毎に分割された形状としているため、接着剤１０の塗布されたパターンにほぼ沿った形で金属蒸着膜６が転写されることになる。

これが、図３，４で示したようなクラックが少ししか形成されない金属蒸着膜においては、接着剤１０のパターンに転写されたとしても隣接する接着剤１０上に転写された金属蒸着膜どうしが接続されたような転写となる可能性が高くなる。すなわち、本発明における金属蒸着膜６は微小面積に分割された形状となっているため接着剤１０のパターンにほぼ沿った形に転写されることになる。

次に本発明の金属蒸着体の製造方法について、ニッケルを蒸着金属とし、担持体５を転写フィルムとしたものを例として図８を用いて説明する。

図８において、真空槽１１は真空排気管１２および１５により排気弁１３および１６を介してポンプ排気管１４および１７に接続され、真空排気されている。

離型層が形成された高分子フィルム７は、巻出部１８から巻出され、フリーロール１９を経て５〜１０℃に冷却された蒸着用のクーリングドラム２０の外周面に沿ってクーリングドラム２０と同期して矢印Ａ方向に走行し、フリーロール２１を経て巻取部２２に巻取られる。

この高分子フィルム７の走行中のクーリングドラム２０の下部でニッケル蒸着膜２３の製膜が行われる。クーリングドラム２０の下部には耐火物からなる蒸発源容器２４に収納されたニッケルの蒸発源２５が溶解し蒸発されるように過熱されている。この蒸発源２５の過熱は電子銃２６の電子発生源２７から照射される電子線２８によって行われる。

上記蒸発源２５からニッケル蒸気２９が蒸発しており、ニッケル蒸気２９の大部分はクーリングドラム２０と同期して走行する高分子フィルム７の離型層の形成された表面に到達し、離型層の表面に付着堆積してニッケル蒸着膜２３が製膜される。

この蒸着時には、本発明の金属蒸着膜の特徴を発生させるために蒸着雰囲気を制御する。すなわち、クーリングドラム２０と蒸発源２５との間にガスノズル３０を設けて、クーリングドラムの周面に沿って走行する高分子フィルム７の表面にニッケルと反応しない例えばアルゴンを主成分とする不活性ガスを供給する。

３１および３２はシャッターで、通常は発生源２５とクーリングドラム２０との間に３１に示すように位置しており、クーリングドラム２０の周面を走行する高分子フィルム７にニッケル蒸着膜２３を製膜するときは３２の位置に移動させ、ニッケル蒸気２９が蒸発源２５からクーリングドラム２０の下部の周面に沿って走行する高分子フィルム７に到達しやすくしてニッケル蒸着膜２３を連続的に製膜できるようになっている。

次に具体的な実施例について説明する。
（実施例１）
厚さ１６μｍのＰＥＴフィルムの片面に、シリコン系離型剤からなる厚さ０.３μｍ、剥離強度が５００ｇｒの離型層を形成した離型層付きＰＥＴフィルムを担持体とし、ニッケル蒸着膜の成膜時にアルゴンガスをニッケル蒸着膜が成膜される部分に向けて供給した。このとき真空槽内の真空度は８×１０^−２Ｐａであった。

この条件で担持体の送り速度を２０ｍ／minとして担持体上の離型層の表面に連続的にニッケル蒸着膜を形成した。この結果、ニッケル蒸着膜の膜厚は０．５μｍ、表面抵抗値は４探針法の測定値で０．８２Ω／□であった。

このニッケル蒸着膜を電子顕微鏡で断面と表面を観察をした結果、断面構造は図１に示すようにニッケル蒸着膜の縦方向に連続した柱状体の集合構造が見られ、表面の構造は図２に示すように、微細なクラックにより微小面積に分割されていた。

また、金属蒸着膜転写フィルムのカールは自然放置状態では、図９に示すようにニッケル蒸着膜面に向かって弱いカールであった。

この結果より、アルゴンガスを供給しながら成膜したニッケル蒸着膜は微細なクラックの形成によりニッケル蒸着膜の応力が緩和されて自己剥離が防止され、表面抵抗値が低抵抗値になるとともにニッケル蒸着膜が形成された金属蒸着膜転写フィルムのカールは極めて小になったと考えられる。

ニッケルの金属蒸着膜転写フィルムのカールはニッケル蒸着膜を成膜する時にアルゴンガスの供給によりカール量が変わり、成膜中のアルゴンガス供給量が多い方がカール量が小となることがわかった。このカール量は小さい方が後工程での作業性が良好なこともわかった。

実施例１で得たニッケル蒸着膜の離型層との剥離状態を、市販セロテープにて観察したところ、離型層上のニッケル蒸着膜は市販セロテープで容易ではないが剥離した。

さらに、被転写側の担持体とニッケル蒸着膜間に接着剤を介して１２０℃・１００kg／ｃｍ^２の加熱・加圧による転写では容易にニッケル蒸着膜の転写が行え、転写性は良好であった。また、転写エッジ部のニッケル蒸着膜のキレは良好であった。これはニッケル蒸着膜が微細なクラックにより微小面積に分割された結果である。
（実施例２）
厚さ１６μｍのＰＥＴフィルムの片面にシリコン系離型剤からなる離型層厚さ０.３μｍ、剥離強度が５ｇｒの離型層を成膜した離型層付きＰＥＴフィルムを担持体とし、ニッケル蒸着膜の成膜時にアルゴンガスをニッケル蒸着膜が成膜される部分に向けて供給した。このとき真空槽内の真空度は８×１０^−２Ｐａの真空度であった。

この条件でニッケルの蒸発量、担持体の送り速度を実施例１と同一にして担持体上の離型層の表面に連続的にニッケル蒸着膜を成膜した。この結果、ニッケル蒸着膜の膜厚は０．５μｍ、表面抵抗値は４探針法の測定値で０．８７Ω／□であった。

このニッケル蒸着膜を電子顕微鏡で断面と表面を観察をした結果、断面構造は図１に示すようにニッケル蒸着膜の縦方向に連続した柱状体の集合構造が見られ、構造は図２に示すように、幅の狭いクラックにより微細に分割されていて、ほぼ実施例１と同一な構造であった。

表面抵抗値は低い抵抗値が測定され、ニッケルからなる金属蒸着膜転写蒸着フィルムのカールは自然放置状態では、図１０に示すようにニッケル蒸着膜面に向かって弱いカールであった。

この結果より、アルゴンガスを供給しながら成膜したニッケル蒸着膜は実施例１同様に微細なクラックの形成によりニッケル蒸着膜の応力が緩和されて自己剥離が防止され、表面抵抗値が低抵抗値になるとともにニッケル蒸着膜が成膜された金属蒸着膜転写フィルムのカール量は極めて小になったと考えられる。

実施例２においてもカール量は３０％以下が後工程での作業性は良好であった。

このニッケル蒸着膜の離型層との剥離状態を、市販セロテープにて観察したところ離型層上のニッケル蒸着膜は市販セロテープで容易に剥離した。また、この金属蒸着膜転写フィルムを用い、被転写側の担持体とニッケル蒸着膜間に接着剤を介して１２０℃・１００kg／ｃｍ^２の加熱・加圧による転写では容易にニッケル膜の転写が行え、転写性は良好であった。このときの転写エッジ部のニッケル蒸着膜のキレは良好であった。
（比較例）
比較のために従来例１として、厚さ１６μｍのＰＥＴフィルムの片面にシリコン系離型剤からなる離型層厚さ0.３μｍ、剥離強度が５００ｇｒの離型層を形成した離型層付きＰＥＴフィルムを担持体として、真空度が１×１０^−２２Ｐａ、担持体の送り速度を２０ｍ／minとして離型層上に供給ガスなしの条件で膜厚０．５μｍのニッケル蒸着膜を成膜した。

このニッケル蒸着膜の表面抵抗値は４探針法の測定値で４５Ω／□であり、電子顕微鏡で断面と表面の構造を観察した結果、断面構造は図３に示すようにニッケル蒸着膜の縦方向の形状は連続的な柱状構造ではなく縦方向に断続的な大きな柱状体からなる構造であり、表面構造は図４に示すように少しのクラックにより大きな面積で分割されていた。

また、ニッケル蒸着膜が成膜された金属蒸着膜転写フィルムを４０ｍｍ×４０ｍｍに切断してカール状態を観察したところしたところ、自然放置状態では切断した金属蒸着膜転写フィルムは、図１１に示すようにニッケル蒸着膜面に向かって極めて強いカールで１回転以上のカールとなった。

このニッケル蒸着膜と離型層との剥離状態を、市販セロテープにて観察したところ、きわめて弱い剥離力で市販セロテープに容易に転写した。しかし、この場合のニッケル蒸着膜の転写は市販セロテープにかからない部分も一部剥離したことから、転写エッジ部の膜のキレは良好でなかった。

更に比較例２として、厚さ１６μｍのＰＥＴフィルムの片面にシリコン系離型剤からなる離型層厚さ０.３μｍ、剥離強度が５ｇｒの離型層を成膜した離型層付きＰＥＴフィルムを担持体とし、比較例１と同一条件でニッケル蒸着膜を成膜した。

このニッケル蒸着膜の表面抵抗値は４探針法の測定値で２００Ω／□以上であり、電子顕微鏡で断面と表面の構造を観察した結果、比較例１と同様に断面構造は図３に示すようにニッケル蒸着膜の縦方向の形状は連続的な柱状構造ではなく、表面構造は図４に示すように少ないクラックにより大きな面積で分割されていた。

さらに、離型層上のニッケル蒸着膜は離型層からの部分剥離が発生していた。これは離型層の剥離強度が５ｇｒと低剥離強度のためニッケル蒸着層と離型層の付着力が弱く、ニッケル蒸着膜の応力歪でニッケル蒸着膜の自己剥離が発生したものと考えられる。

また、ニッケル蒸着膜が成膜された金属蒸着膜転写フィルムを４０ｍｍ×４０ｍｍに切断してカール状態を観察したところ、比較例１と同様に自然放置状態ではこの切断した金属蒸着膜転写フィルムは、図１２に示すようにニッケル蒸着膜面に向かって極めて強いカールで１回転以上のカールとなった。

このニッケル蒸着膜と離型層との剥離状態を、市販セロテープにて観察したところ、きわめて弱い剥離力で市販セロテープに容易に転写した。しかし、この場合も比較例１と同様にニッケル蒸着膜の転写は市販セロテープにかからない部分も一部剥離したことから、転写エッジ部の膜のキレは良好でなかった。

これら実施例、比較例をまとめると（表１）のようになり、ニッケル蒸着膜の断面構造を柱状体にし、ニッケル蒸着膜を微細なクラックで微小面積に分割することで金属蒸着膜転写フィルムのカール量を小さくできると共に、転写エッジ部分の蒸着膜のキレが良好となる。

尚、本実施例では具体的にニッケル蒸着膜の成膜方法や、使用した材料、寸法、条件値を記載したが本発明はこれらに限定されるものではない。

本発明で得られた金属蒸着膜は、転写性能に優れ、転写エッジ部分のキレが良いため、転写エッジでのバリの発生が極めて少ないものとなり、特に電子部品の内部電極用として使用する場合に優れた特性を有する。

本発明の金属蒸着膜の一実施の形態における５万倍の倍率の断面を示す顕微鏡写真同２０００倍の倍率の表面を示す顕微鏡写真同比較例の５万倍の倍率の断面を示す顕微鏡写真同比較例の２０００倍の倍率の表面を示す顕微鏡写真同金属蒸着体の断面図同担持体に転写フィルムを用いた金属蒸着体の断面図同転写状態を示す斜視図同金属蒸着体の製造方法を示す説明図同金属蒸着体の小片に切断したときのカールする状態を写真で示す正面図同他の実施例による金属蒸着体の小片に切断したときのカールする状態を写真で示す正面図同比較例のカールする状態を写真で示す正面図同比較例のカールする状態を写真で示す正面図

符号の説明

１柱状体
２クラック
５担持体
６金属蒸着膜
７高分子フィルム
８離型層
９担持体
1０接着剤

Claims

柱状体の集合によって形成され，表面から見た形状がクラックによって微細面積に分割された形状とした金属蒸着膜。
担持体上に柱状体の集合によって形成され、表面から見た形状がクラックによって微小面積に分割された形状の金属蒸着膜を設けた金属蒸着体。
担持体が誘電体，磁性体，絶縁体の基板またはグリーンシート及び樹脂フィルムである請求項２に記載の金属蒸着体。
担持体が表面に離型層を形成した高分子フィルムからなる転写フィルムである請求項２の金属蒸着体。
真空槽内に供給される担持体に蒸発源から蒸着する金属の蒸気を供給して付着堆積するに当り、不活性ガスを供給しながら行う金属蒸着体の製造方法。