JP2008231532A - Method for producing copper-plating-treated material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、携帯電話やディスプレイ等のプリント配線板として利用される銅積層ポリイミドフィルムを製造するための被銅メッキ処理材の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for producing a copper plated material for producing a copper laminated polyimide film used as a printed wiring board for a mobile phone or a display.
この銅積層ポリイミドフィルムとしては、例えば、特許文献1及び非特許文献2に示されているように、厚さ数十μmのポリイミドフィルム上に、銅スパッタ膜を形成した後に、この銅スパッタ膜上にメッキ処理によって銅メッキ層を形成したものが知られており、特に、特許文献1においては、スパッタリングのイオンビーム加速電圧が高い程、銅積層ポリイミドフィルムの常態接着強さである初期ピール強度が向上することが開示されている
。
As this copper laminated polyimide film, for example, as shown in
しかしながら、この銅積層ポリイミドフィルムは、加熱処理によって銅スパッタ膜が剥離し易くなることから、使用時の耐久性に劣るとの問題があった。この加熱処理による剥離は、非特許文献2において、ポリイミドと銅スパッタ層との界面付近で両者の酸化が進行していることが原因であると推測されている。
However, this copper laminated polyimide film has a problem that it is inferior in durability at the time of use because the copper sputtered film easily peels off by heat treatment. In the
そこで、特許文献3においては、上記ポリイミドフィルムと銅スパッタ層との間にニクロム合金のスパッタ層を形成した被銅メッキ処理材が提案されている。 Therefore, Patent Document 3 proposes a copper plating treatment material in which a sputter layer of nichrome alloy is formed between the polyimide film and the copper sputter layer.
この被銅メッキ処理材は、ニクロムスパッタ層が銅スパッタ層の銅のポリイミドフィルムへの拡散を防止して、銅スパッタ層の酸化を防止することにより、銅スパッタ層上に銅メッキを施した銅積層ポリイミドフィルムの加熱処理後の引き剥がし強度である耐熱ピール強度を改善することができる。 This copper plated material is a copper plated copper layer on the copper sputter layer by preventing the nichrome sputter layer from diffusing into the copper polyimide film of the copper sputter layer and preventing oxidation of the copper sputter layer. The heat-resistant peel strength, which is the peel strength after heat treatment of the laminated polyimide film, can be improved.
しかしながら、この銅積層ポリイミドフィルムによっても、耐熱ピール強度が333N/m程度しかなく、あらゆるところで使用されるプリント配線板として充分な耐熱ピール強度が得られないものであった。 However, even this copper laminated polyimide film has a heat-resistant peel strength of only about 333 N / m, and a heat-resistant peel strength sufficient as a printed wiring board used everywhere cannot be obtained.
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、初期ピール強度のみならず、耐熱ピール強度に優れた銅積層ポリイミドフィルムを得ることができる被銅メッキ処理材の製造方法を提供することを課題とするものである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and it is an object to provide a method for producing a copper-plated treatment material capable of obtaining a copper-laminated polyimide film excellent in not only initial peel strength but also heat-resistant peel strength. It is what.
請求項1に記載の発明は、帯状のポリイミドフィルムの少なくとも片面に、ニクロムスパッタ層と銅スパッタ層とを順に積層してなるスパッタ膜が形成された被銅メッキ処理材の製造方法であって、上記スパッタ膜を成膜するDCマグネトロンスパッタリング装置内に搬送された上記ポリイミドフィルム上に、ニクロムターゲットに6W/cm2以上の高電力を印加することによって上記ニクロムスパッタ層を直接形成した後に、このニクロムスパッタ層上に、銅ターゲットに3W/cm2以上の高電力を印加することによって上記銅スパッタ層を形成することを特徴としている。
ここで、この被メッキ処理材は、最終的に、スパッタ膜上に銅メッキが施されて、銅積層ポリイミドフィルムとして使用されるものである。
Invention of
Here, the material to be plated is finally used as a copper laminated polyimide film after copper plating is performed on the sputtered film.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の被銅メッキ処理材の製造方法において、上記ニクロムスパッタ層の成膜速度が0.4nm/sec以上であって、10nm/sec以下であるとともに、上記銅スパッタ層の成膜速度が1.8nm/sec以上であって、10nm/sec以下であることを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, in the method for manufacturing a copper-plated treatment material according to the first aspect, the deposition rate of the nichrome sputter layer is 0.4 nm / sec or more and 10 nm / sec or less. At the same time, the film formation rate of the copper sputter layer is 1.8 nm / sec or more and 10 nm / sec or less.
請求項1又は2に記載の発明によれば、ニクロムターゲットに6W/cm2以上の高電力を印加して、ポリイミドフィルム上にニクロムスパッタ層を直接形成した後に、銅ターゲットに3W/cm2以上の高電力を印加して、ニクロムスパッタ層上に銅スパッタ層を形成して、これらニクロムスパッタ層と銅スパッタ層とからなるスパッタ膜を成膜することによって、このスパッタ膜上にメッキ処理を施すことにより、銅積層ポリイミドフィルムとしてあらゆるところで使用可能な優れた耐熱ピール強度を有する被銅メッキ処理材を得ることができる。
According to the invention described in
これは、ニクロムターゲットに6W/cm2以上の高電力量を印加することによって、高エネルギーのアルゴン等のイオンがニクロムターゲットに衝突することから、ニッケル原子やクロム原子のスパッタ粒子が高エネルギー状態でポリイミド内部に比較的深く浸入するとともに、成膜速度が大きくなることから、ニクロムスパッタ層中の、例えば酸素量等の、不純物量を減少させることができ、ニクロムスパッタ層の膜質が向上するためであると推測される。 This is because, when a high power amount of 6 W / cm 2 or more is applied to the nichrome target, ions such as high energy argon collide with the nichrome target, so that the sputtered particles of nickel atoms and chromium atoms are in a high energy state. Because it penetrates relatively deeply into the polyimide and the film formation rate increases, the amount of impurities in the nichrome sputter layer, such as the amount of oxygen, can be reduced, and the film quality of the nichrome sputter layer is improved. Presumed to be.
また、銅ターゲットに3W/cm2以上の高電力量を印加することによって、同様に、高エネルギーのアルゴン等のイオンが銅ターゲットに衝突することから、銅原子のスパッタ粒子が高エネルギー状態でニクロムスパッタ層内部に比較的深く浸入するとともに、成膜速度が大きくなることから、銅スパッタ層中の不純物量を減少させることができ、銅スパッタ層の膜質が向上するためであると推測される。 Similarly, by applying a high power amount of 3 W / cm 2 or more to the copper target, high energy argon ions and the like collide with the copper target, so that the sputtered particles of copper atoms are in a high energy state. It is presumed that this is because the amount of impurities in the copper sputtered layer can be reduced and the film quality of the copper sputtered layer can be improved because it penetrates relatively deeply into the sputtered layer and the film forming speed increases.
特に、請求項2に記載の発明によれば、ニクロムスパッタ層及び銅スパッタ層の成膜速度をそれぞれ10nm/sec以下としたため、スパッタ粒子の凝集熱によるポリイミドフィルムの変形を防止することができる。
また、ニクロムスパッタ層の成膜速度を0.4nm/sec以上、銅スパッタ層の成膜速度を1.8nm/sec以上とすることによって、それぞれ成膜速度の低下によるニクロムスパッタ層中や銅スパッタ層中の不純物量の増加により、膜質が低下することを防止できる。
In particular, according to the second aspect of the present invention, since the deposition rates of the nichrome sputter layer and the copper sputter layer are each 10 nm / sec or less, the deformation of the polyimide film due to the heat of aggregation of the sputtered particles can be prevented.
Also, by setting the deposition rate of the nichrome sputter layer to 0.4 nm / sec or more and the deposition rate of the copper sputter layer to 1.8 nm / sec or more, respectively, in the nichrome sputter layer or the copper sputter due to a decrease in the deposition rate. The increase in the amount of impurities in the layer can prevent the film quality from deteriorating.
以下、本発明に係る被銅メッキ処理材の製造方法を説明する前に、まず、この被銅メッキ処理材の製造装置について、図1及び図2を用いて説明する。 Hereinafter, before explaining the method for producing a copper-plated material according to the present invention, first, the apparatus for producing a copper-plated material will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
本実施形態の被銅メッキ処理材の製造装置は、図1に示すように、ポリイミドフィルムw1を巻出す巻出しロール31と、この巻き出しロール31から巻出されたポリイミドフィルムw1が帯幅方向を上下方向に向けた状態で搬入するDCマグネトロンスパッタ装置1と、このスパッタ装置1内でポリイミドフィルムw1上にニクロムスパッタ層と銅スパッタ層とからなるスパッタ膜が成膜されて、スパッタ装置1から搬出された被銅メッキ処理材w2を巻取る巻取りロール32とによって構成されている。
As shown in FIG. 1, the apparatus for manufacturing a copper-plated material of this embodiment includes an
このDCマグネトロンスパッタ装置1は、外観視略円筒状に構成されるとともに、上部及び下部がそれぞれ閉塞されて、内部にポリイミドフィルムw1にスパッタ膜を成膜するための成膜室10が気密的に設けられており、その外壁面にポリイミドフィルムw1の搬入口18と被銅メッキ処理材w2の搬出口19とがそれぞれ細長状に形成されている。
また、スパッタ装置1は、その中央部に円筒状の回転可能な冷却ドラム11が設けられており、この冷却ドラム11は、伝熱性を有する導電性部材によって構成されるとともに、上部及び下部がそれぞれ閉塞的に設けられて、その内周壁面に沿って冷却水が循環するようになっている。
そして、この冷却ドラム11の内周壁面に沿って循環する冷却水は、冷却ドラム11を介して、ポリイミドフィルムW1を冷却することにより、スパッタ粒子の凝集熱によるポリイミドフィルムW1の温度上昇を抑制して、ポリイミドフィルムW1の熱負けによる銅積層ポリイミドフィルムの初期ピール強度の低下を抑制する。
The DC
Moreover, the
The cooling water circulating along the inner peripheral wall surface of the cooling drum 11 cools the polyimide film W1 through the cooling drum 11, thereby suppressing the temperature rise of the polyimide film W1 due to the aggregation heat of the sputtered particles. Thus, a decrease in the initial peel strength of the copper laminated polyimide film due to heat loss of the polyimide film W1 is suppressed.
また、この冷却ドラム11の外周壁面に沿って複数基(本実施形態においては7基)のターゲット2がそれぞれ間に隔壁部材12を設けて配置されており、これらのターゲット2としては、ポリイミドフィルムw1の搬送方向の上流側にニクロムターゲット2Aが複数基(本実施形態においては2基)設けられているとともに、このニクロムターゲット2Aの下流側に銅ターゲット2Bが複数基(本実施形態においては5基)設けられて、ニクロムターゲット2Aよりも銅ターゲット2Bの方が多く設けられている。
A plurality of (seven in this embodiment)
さらに、各ニクロムターゲット2A及び銅ターゲット2Bは、図2に示すように、それぞれ冷却ドラム11に対向配置された細長矩形板状のバッキングプレート21を天板とする筺体25の底板が成膜室10の外壁面と一体的に設けられるとともに、冷却ドラム11の外周壁面及び成膜室10の外壁面に沿って円弧状に湾曲して形成されている。
この筺体25は、その内部が気密的に設けられて、幅方向の中央部に上下方向に向けて細長状の磁石24が配置されるとともに、内部に冷却水が循環するようになっている。
Further, as shown in FIG. 2, each
The inside of the
そして、ニクロムターゲット2Aのバッキングプレート21の表面には、ターゲット材22として厚板状のニクロム合金22Aが貼設されるとともに、銅ターゲット2Bのバッキングプレート21の表面には、ターゲット材22として厚板状の銅22Bが貼設されており、これらの各ターゲット材22には、それぞれ電流を供給するイオン引き出し電極23が接続されている。これによって、各引き出し電極23は、ニクロム合金22Aや銅22B等のターゲット材22に電圧を印加するようになっているとともに、アースが冷却ドラム11に接続されている。
A thick plate-
また、スパッタ装置1には、空気を排出して、成膜室10を真空状態に近付ける内圧調整機能と、成膜室10にアルゴン等の不活性ガスを供給するガス供給機能とを備えた内部雰囲気調整手段(図示を略す)が設けられている。これによって、スパッタ装置1は、作動時に、成膜室10がアルゴン等の不活性ガス雰囲気に保たれて、アルゴン等のイオン化に伴ってプラズマが生じるとともに、イオン化したアルゴンが各ターゲット材22に衝突することにより、ターゲット材22のニクロム合金22Aや銅22Bから叩き出されたスパッタ粒子をポリイミドフィルムw1上に堆積させるようになっている。
Further, the
次いで、本発明に係る上記製造装置を用いた被銅メッキ処理材の製造方法について、説明する。 Subsequently, the manufacturing method of the copper plating processing material using the said manufacturing apparatus based on this invention is demonstrated.
まず、巻出しロール31から巻出されたポリイミドフィルムw1がスパッタ搬入口18からスパッタ装置1内の冷却ドラム11の外周壁面及び搬出口19を経て巻取りロール32に巻取られている状態で、内部雰囲気調整手段によって、成膜室10の内圧を調整するとともに、成膜室10にアルゴンガスを供給して、内部雰囲気を調整する。
First, in a state where the polyimide film w1 unwound from the
次いで、各引き出し電極23を通じて、各ターゲット2A、2Bに電圧を印加して、スパッタ装置1を作動させるとともに、巻出しロール31、冷却ドラム11及び巻取りロール32を同一の周速となるように同期して回転させる。
その際、ニクロム合金22Aに6W/cm2以上の高電力を印加して、成膜速度が0.4nm/sec以上であって10nm/sec以下となるように、ポリイミドフィルムw1上に直接、ニクロムスパッタ層を形成するとともに、銅22Bに3W/cm2以上の高電力を印加して、成膜速度が1.8nm/sec以上であって10nm/sec以下となるようにポリイミドフィルムw1のニクロムスパッタ層上に銅スパッタ層を形成する。
Next, a voltage is applied to each
At that time, a high power of 6 W / cm 2 or more is applied to the Nichrome
すると、搬入口18から搬入されたポリイミドフィルムw1は、冷却ドラム11の外周壁面によって冷却されつつ冷却ドラム11の回転によって搬送される。
それと同時に、ニクロム合金22Aに6W/cm2以上の高電力が印加されることにより、アルゴンイオンがニクロム合金22Aに衝突して、ニッケル原子やクロム原子が叩き出されて、これら原子のスパッタ粒子がポリイミドフィルムW1上に堆積して、ニクロムスパッタ層が形成される。
これは、上記高電力の印加によって、上述のスパッタ粒子がポリイミドフィルムw1の内部に比較的深く浸入するとともに、ニクロムスパッタ層の成膜速度が大きくなることから、ニクロムスパッタ層中の酸素量等の不純物量が低減されて、ニクロムスパッタ層の膜質が向上するものと推測される。
Then, the polyimide film w <b> 1 carried in from the carry-in
At the same time, when high power of 6 W / cm 2 or more is applied to the
This is because the above-described sputtered particles penetrate relatively deeply into the polyimide film w1 and the deposition rate of the nichrome sputter layer increases due to the application of the high power, so that the amount of oxygen in the nichrome sputter layer, etc. It is presumed that the amount of impurities is reduced and the film quality of the nichrome sputter layer is improved.
また、ニクロムスパッタ層の成膜速度を10nm/sec以下としたため、ニッケル原子やクロム原子のスパッタ粒子の凝集熱によるポリイミドフィルムw1の変形を防止して、初期ピール強度の低下を抑制できるとともに、ニクロムスパッタ層の成膜速度を0.4nm/sec以上としたため、上述のように不純物量を低減させて、膜質を向上させることができる。 In addition, since the deposition rate of the Nichrome sputter layer is set to 10 nm / sec or less, the deformation of the polyimide film w1 due to the heat of aggregation of sputtered particles of nickel atoms or chromium atoms can be prevented, and a decrease in initial peel strength can be suppressed. Since the deposition rate of the sputtered layer is 0.4 nm / sec or more, the amount of impurities can be reduced as described above, and the film quality can be improved.
次いで、ニクロムスパッタ層が形成されたポリイミドフィルムw1は、冷却ドラム11の回転とともに下流側に搬送される。
それと同時に、銅22Bに3W/cm2以上の高電力が印加されることにより、アルゴンイオンが銅22Bに衝突して、漸次、銅原子が叩き出されて、この銅原子による銅スパッタ粒子がポリイミドフィルムw1上に堆積して、耐熱ピール強度を有する銅スパッタ層が形成される。これによって、スパッタ装置1内にて、ポリイミドフィルムw1上にニクロムスパッタ層と銅スパッタ層とが連続的に形成される。
Next, the polyimide film w <b> 1 on which the nichrome sputtered layer is formed is conveyed downstream as the cooling drum 11 rotates.
At the same time, when high power of 3 W / cm 2 or more is applied to the
その際、上述のように耐熱ピール強度を有する銅スパッタ層が形成されるのは、ニクロムスパッタ層と同様に、上記高電力の印加によって、銅スパッタ粒子がニクロムスパッタ層の内部に比較的深く浸入するとともに、銅スパッタ層の成膜速度が大きくなることから、不純物量が低減されて、膜質が向上するためであると推測される。 At that time, as described above, the copper sputtered layer having the heat-resistant peel strength is formed, as in the case of the nichrome sputtered layer, by the application of the high power, the copper sputtered particles penetrate relatively deeply into the nichrome sputtered layer. At the same time, the film formation rate of the copper sputter layer is increased, so that it is presumed that the amount of impurities is reduced and the film quality is improved.
また、銅スパッタ層の成膜速度を10nm/sec以下としたため、銅スパッタ粒子の凝集熱によるポリイミドフィルムw1の変形を防止して、初期ピール強度の低下を抑制できるとともに、銅スパッタ層の成膜速度を1.8nm/sec以上としたため、上述のように不純物量を低減させて、膜質を向上させることができる。 In addition, since the film formation rate of the copper sputter layer is set to 10 nm / sec or less, the deformation of the polyimide film w1 due to the heat of aggregation of the copper sputter particles can be prevented and the decrease in the initial peel strength can be suppressed, and the film formation of the copper sputter layer Since the speed is set to 1.8 nm / sec or more, the amount of impurities can be reduced as described above, and the film quality can be improved.
次いで、上述のようにポリイミドフィルムw1上にニクロムスパッタ層及び銅スパッタ層が形成された被銅メッキ処理材w2は、搬出口19から搬出されて、巻取りロール32に巻き取られる。
Next, the copper plating material w <b> 2 in which the nichrome sputter layer and the copper sputter layer are formed on the polyimide film w <b> 1 as described above is carried out from the carry-out
以上のようにして、被銅メッキ処理材w2が得られるが、スパッタ装置1の作動中に各ターゲット材22に印加される電力量が増加して、成膜速度が大きくなった場合には、巻出しロール31、冷却ドラム11及び巻取りロール32の周速を大きくして、ポリイミドフィルムw1上に均一の膜厚のニクロムスパッタ層と銅スパッタ層とからなるスパッタ膜が成膜されるように調整し、過度の凝集熱が加わることによるポリイミドフィルムw1の変形を防止する。
As described above, the copper plating material w2 is obtained, but when the amount of electric power applied to each
上述の被銅メッキ処理材の製造方法によれば、ニクロムターゲット2Aに6W/cm2以上の高電力を印加するとともに、銅ターゲット2Bに3W/cm2以上の高電力を印加して、ニクロムスパッタ層を0.4nm/sec〜10nm/secの成膜速度でポリイミドフィルムw1上に形成した後に、銅スパッタ層を1.8nm/sec〜10nm/secの成膜速度でニクロムスパッタ層上に形成したため、凝集熱によるポリイミドフィルムw1の熱変形を防止できるとともに、高い耐熱ピール強度を有する被銅メッキ処理材w2を得ることができる。
According to the above-described method for manufacturing a copper-plated material, a high power of 6 W / cm 2 or more is applied to the
なお、本発明は、上述の実施形態に何ら限定されるものでなく、例えば、冷却ドラム11の内周壁面に沿って冷却水が循環していなくてもよいものである。 In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment at all, For example, the cooling water does not need to circulate along the inner peripheral wall surface of the cooling drum 11.
スパッタ装置1を用いて、ポリイミドフィルムw1を冷却ドラム11の回転によって搬送しつつ、この搬送されるポリイミドフィルムw1上に、表1に示す条件で、ニクロムスパッタ層と、銅スパッタ層とを順に形成した。
While the polyimide film w1 is conveyed by the rotation of the cooling drum 11 using the
次いで、ポリイミドフィルムw1に膜厚20nmのニクロムスパッタ層と膜厚200nmの銅スパッタ層とを成膜して得られた実施例1及び比較例1の被銅メッキ処理材w2に、それぞれ厚さ8μmの銅メッキ層を形成した後、初期ピール強度と耐熱ピール強度とを各々測定して、測定結果を表2に示した。なお、耐熱ピール強度は、150℃で168時間加熱した後の引き剥がし強度である。 Next, the copper plating treatment material w2 of Example 1 and Comparative Example 1 obtained by forming a 20 nm thick nichrome sputter layer and a 200 nm thick copper sputter layer on the polyimide film w1 has a thickness of 8 μm. After the copper plating layer was formed, initial peel strength and heat-resistant peel strength were measured, and the measurement results are shown in Table 2. The heat-resistant peel strength is the peel strength after heating at 150 ° C. for 168 hours.
実施例1の被銅メッキ処理材w2に、8μmの銅メッキ層を形成したサンプルは、初期ピール強度が571.7N/mであって、充分な大きさの初期ピール強度を有している。さらに、実施例1のサンプルは、耐熱ピール強度も528.8N/mであり、加熱後の引き剥がし強度の低下が42.9N/mと小さく、充分な耐熱ピール強度が得られたため、銅メッキ処理を施した銅積層ポリイミドフィルムとしての使用態様にも耐え得ることが判った。
他方、比較例1の被銅メッキ処理材w2に、8μmの銅メッキ層を形成したサンプルは、初期ピール強度が360.5N/mであり、耐熱ピール強度が307.2N/mである。このことから、比較例1のサンプルは、初期ピール強度及び耐熱ピール強度がともに劣っていることが判った。
The sample in which the copper plating layer of 8 μm is formed on the copper plating material w2 of Example 1 has an initial peel strength of 571.7 N / m and a sufficiently large initial peel strength. Further, the sample of Example 1 also had a heat-resistant peel strength of 528.8 N / m, a decrease in peel strength after heating was as small as 42.9 N / m, and a sufficient heat-resistant peel strength was obtained. It turned out that it can also endure the use aspect as a copper laminated polyimide film which processed.
On the other hand, the sample in which the copper plating layer of 8 μm is formed on the copper plating treatment material w2 of Comparative Example 1 has an initial peel strength of 360.5 N / m and a heat-resistant peel strength of 307.2 N / m. From this, it was found that the sample of Comparative Example 1 was inferior in both initial peel strength and heat-resistant peel strength.
w1 ポリイミドフィルム
w2 被銅メッキ処理材
2A ニクロムターゲット
2B 銅ターゲット
w1 Polyimide film w2
Claims (2)
上記スパッタ膜を成膜するDCマグネトロンスパッタリング装置内に搬送された上記ポリイミドフィルム上に、ニクロムターゲットに6W/cm2以上の高電力を印加することによって上記ニクロムスパッタ層を直接形成した後に、このニクロムスパッタ層上に、銅ターゲットに3W/cm2以上の高電力を印加することによって上記銅スパッタ層を形成することを特徴とする被銅メッキ処理材の製造方法。 A method for producing a copper-plated treatment material in which a sputtered film formed by sequentially laminating a nichrome sputter layer and a copper sputter layer is formed on at least one surface of a belt-shaped polyimide film,
After forming the nichrome sputter layer directly on the polyimide film transported in the DC magnetron sputtering apparatus for forming the sputter film by applying a high power of 6 W / cm 2 or more to the nichrome target, A method for producing a copper-plated treatment material, wherein the copper sputter layer is formed on a sputter layer by applying a high power of 3 W / cm 2 or more to a copper target.
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Legal Events
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