JP2024008416A - 金属皮膜の成膜方法 - Google Patents

Abstract

【課題】所定のパターンに安定して成膜することができる金属皮膜の成膜方法を提供する。【解決手段】基材Ｂの表面にマスク３０を配置し、電解液Ｌを収容する収容体１５に形成された開口部１５ｄを覆った電解質膜１３を、マスク３０に接触させる。電解質膜１３をマスク３０に接触させた状態で、収容体１５に収容された電解液Ｌの液圧を上昇させることにより、貫通孔３５を介して電解質膜１３で基材Ｂを押圧する。電解質膜１３で基材Ｂを押圧した状態で、陽極１１と基材Ｂとの間に電圧を印加し、金属皮膜を成膜する。この成膜方法では、マスク３０を基材Ｂに配置してから、電解質膜１３で基材Ｂを押圧するまでの間に、マスク３０に基材Ｂに向かって、磁力などの押圧力を作用させ、マスク３０を基材Ｂに密着させる。【選択図】図２

Description

本発明は、金属皮膜の成膜方法に関する。

従来から、基材の表面に部分的に金属を析出させて、所定のパターンの金属皮膜を成膜することが行われている。たとえば、特許文献１には、金属イオンを含む溶液を収容する収容体に形成された開口を覆うマスクと、マスクと離間して収容体に配置された導電部材と、マスクと基材との間に配置された電解質膜と、導電部材を陽極とし、基材を陰極として、導電部材と基材との間に電圧を印加する電源部と、を備える表面処理装置が記載されている。

この表面処理装置では、基材の表面に電解質膜を押圧した状態で、収容体に所定の液圧で収容された電解液が、マスクの貫通孔を通じて、該貫通孔の形状に応じた電解質膜の部分に浸透する。その後、電源部を用いて、導電部材と基材との間に電圧が印加される。これにより、電解質膜に含浸された金属イオンは、電解質膜に接触した基材に移動し、該基材の表面で還元される。この結果、基材の表面に、マスクの貫通孔の形状に応じて部分的に金属が析出され、基材の表面に金属皮膜が成膜される。

特開２０１６－１０８５８６号公報

ところで、基材の表面に部分的に金属を析出させて、所定のパターンの金属皮膜を成膜するとき、収容体の開口を覆うように該収容体に電解質膜を取り付け、該電解質膜と基材との間に、マスクを配置することもある。電解質膜をマスクの表面に接触させた状態で、収容体に収容された電解液の液圧を上昇させると、電解質膜でマスクの表面が押圧されるため、マスクは基材に押し付けられる。このとき、電解質膜は、マスキング板の貫通孔の領域で、該貫通孔の形状に倣い、基材の表面に接触する。

しかしながら、電解液の液圧を上昇させると、電解液に由来した液体が基材の側に滲み出す。マスクの貫通孔が、上記液体によって満たされると、収容体における電解液の液圧と、マスクの貫通孔における上記液体の液圧が等しくなることがある。この場合、電解質膜からマスクに加わる力が減少するため、基材にマスクを押し付ける力も減少する。この結果、成膜時、電解質膜を通じて基材の側に移動した金属イオンが、マスキング板と基材との間に入り込み、所望のパターンの金属皮膜を安定して成膜できないことが想定される。

本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、所定のパターンの金属皮膜を安定して成膜することができる金属皮膜の成膜方法を提供することである。

前記課題に鑑みて、本発明に係る金属皮膜の成膜方法は、金属イオンを含む電解液に接触した電解質膜と基材との間に、所定のパターンに応じた貫通孔が形成され、可撓性を有したマスクを配置した状態で、陽極と、陰極となる前記基材との間に電圧を印加し、前記電解質膜の内部に含有された前記金属イオンを還元することで、前記金属イオンに由来した金属皮膜を、前記所定のパターンで前記基材の表面に成膜する成膜方法であって、前記基材の表面に前記マスクを配置するマスク配置工程と、前記電解液を収容する収容体に形成された開口部を覆った前記電解質膜を、前記マスクに接触させる接触工程と、前記電解質膜を前記マスクに接触させた状態で、前記収容体に収容された前記電解液の液圧を上昇させることにより、前記貫通孔を介して前記電解質膜で前記基材を押圧する押圧工程と、前記電解質膜で前記基材を押圧した状態で、前記陽極と前記基材との間に電圧を印加し、前記金属皮膜を成膜する成膜工程と、を含み、前記成膜方法は、少なくとも前記押圧工程前から前記成膜工程完了までの間、前記基材に向かって、前記液圧以外の外力を前記マスクに作用させることにより、前記マスクを前記基材に押し付けて、前記マスクを前記基材に密着させた状態を保持することを特徴とする。

本発明によれば、押圧工程において、収容体の開口部を覆った電解質膜を、マスクに接触させた状態で、電解液の液圧を上昇させることにより、マスクは基材に押し付けられる。このとき、電解質膜は、マスクの貫通孔の領域で、該貫通孔の形状に倣い、これにより、電解質膜が、基材の表面に接触する。このように、電解質膜をマスクに接触させた状態、かつ、電解液の液圧を上昇させた状態で、陽極と基材との間に電圧を印加することにより、基材の表面に、所定のパターンの金属皮膜が成膜される。

ここで、電解質膜をマスクに接触させた状態で、電解液の液圧を上昇させると、電解液に由来する液体が基材の側に滲み出す。しかしながら、本発明では、少なくとも押圧工程前から成膜工程完了までの間、基材に向かって、液圧以外の外力をマスクに作用させることにより、マスクを基材に押し付けて、マスクを基材に密着させた状態を保持する。これにより、収容体に収容された電解液の液圧を上昇させたとしても、マスクを基材に密着させ続けることができる。このため、電解質膜を通じて基材の側に移動した金属イオンが、電解質膜から染み出した液とともに、マスクと基材との間に入り込むことが回避され、所望のパターンの金属皮膜を成膜することができる。

より好ましい態様として、前記外力は、磁力であり、前記マスクによる前記基材の押し付けを前記磁力により行う。この態様によれば、磁力により、マスクを基材に押し付けて、マスクを基材に密着させた状態を継続的に保持することができる。さらに、磁力を消磁させれば、吸着したマスクを簡単に基材から取り外すことができる。

ここで、マスクに強磁性材料（たとえば、永久磁石の粉末）を含む樹脂材料を用い、基材に軟磁性材料を選択してもよいが、さらに好ましい態様として、前記マスクは、軟磁性材料を含み、前記磁力は、前記基材を載置する基台に設けられた電磁石の磁力である。

この態様によれば、マスクが軟磁性材料を含むので、基台に設けた電磁石を通電し、電磁石の磁力により軟磁性材を磁化させることができる。この結果、マスクを基材に吸着させることができる。さらに、電磁石の通電を停止することにより、電磁石の磁力を消滅させ、基材からマスクを簡単に取り外すことができる。

本発明によれば、所定のパターンの金属皮膜を安定して成膜することができる。

本発明の実施形態に係る金属皮膜の成膜方法に用いられる成膜装置の一例を示す模式的断面図である。 本実施形態の金属皮膜の成膜方法におけるマスクの密着を説明するための模式図である。 本実施形態の金属皮膜の成膜方法に係る成膜工程を説明するための模式図である。 本発明の実施形態に係る金属皮膜の成膜方法の一例を説明するフローチャートである。 本実施形態の変形例に係る金属皮膜の成膜方法に用いられる成膜装置の一例を示す模式的断面図である。

まず、本発明の実施形態に係る金属皮膜の成膜方法に用いられる成膜装置１について説明する。

図１に示すように、成膜装置１は、陽極１１と、電解質膜１３と、陽極１１と基材Ｂとの間に電圧を印加する電源部１４と、陽極１１と金属イオンを含む電解液Ｌとを収容した収容体１５と、を備える。収容体１５には、クランパ１７が取り付けられており、クランパ１７は、開口部１５ｄを覆った電解質膜１３を収容体１５に挟み込むことにより、電解質膜１３を固定している。本実施形態において、マスク３０は、基材Ｂに載置されており、電解質膜１３は、マスク３０と陽極１１との間に配置される。成膜装置１は、基材Ｂを載置する基台４０と、直動アクチュエータ７０と、をさらに備えている。

図３に示すように、成膜装置１は、電解質膜１３が基材Ｂに接触した状態で、電源部１４を用いて陽極１１と基材Ｂとの間に電圧を印加し、電解質膜１３の内部に含有された金属イオンを還元することで、金属皮膜（図示せず）を基材Ｂの表面に成膜する装置である。

本実施形態では、説明の便宜上、陽極１１の下方に電解質膜１３を配置し、さらにその下方にマスク３０および基材Ｂを配置することを前提として、成膜装置１の構成部材の位置関係を特定する。しかしながら、基材Ｂの表面に金属皮膜を成膜することができるのであれば、この位置関係に限定されるものではなく、たとえば、図１の成膜装置１の上下が反転していてもよい。たとえば、図１の成膜装置１の上下が反転した場合、マスク３０は、クランパ１７に固定されていてもよい。

基材Ｂは陰極として機能するものである。基材Ｂの材料は、陰極（即ち導電性を有した表面）として機能するものであれば特に限定されるものではない。基材Ｂは、例えば、アルミニウムや銅等の非磁性材料の金属材料からなってもよく、樹脂等の表面に、銅などの金属層が被覆されていてもよい。

基台４０は、基材Ｂが電解質膜１３に対向するように、収容体１５の下方において基材Ｂを保持する。本実施形態では、基材Ｂの表面に、所定のパターンの貫通孔３５が形成されたマスク３０が載置されている。マスク３０は、基材Ｂの表面に、所定のパターンの金属皮膜を成膜するためのものである。マスク３０の構成については、後述する。

基台４０は、一例として、導電性の材料（例えば金属）から形成されているが、本実施形態では、アルミニウム、ステンレス鋼などの非磁性材料からなる。この場合、電源部１４の負極は、基台４０に電気的に接続され、これにより、基材Ｂは、基台４０を介して、電源部１４の負極に電気的に接続される。

陽極１１は、一例として、金属皮膜の金属と同じ金属からなる非多孔質（たとえば無孔質）の陽極であり、ブロック状または平板状の陽極である。陽極１１の材料としては、例えば、銅などを挙げることができる。陽極１１は、電源部１４を用いて電圧を印加することにより溶解してもよいが、電解液Ｌのみで成膜するのであれば、陽極１１は溶解しなくてもよい。陽極１１は、例えば絶縁性の材料から形成された収容体１５に取り付けられている。陽極１１は、電源部１４の正極に電気的に接続されている。

電解液Ｌは、成膜すべき金属皮膜の金属をイオンの状態で含有している液であり、その金属としては、一例として、銅、ニッケル、金、銀、または鉄などを挙げることができる。電解液Ｌは、これらの金属を、硝酸、リン酸、コハク酸、硫酸、またはピロリン酸などの酸で溶解（イオン化）した溶液である。該溶液の溶媒としては、一例として、水やアルコールなどが挙げられる。たとえば金属が銅の場合には、電解液Ｌとしては、硫酸銅、ピロリン酸銅などを含む水溶液を挙げることができる。

電解質膜１３は、電解液Ｌに接触させることにより、金属イオンを内部に含浸（含有）することが可能となる膜であり、可撓性を有した膜である。電解質膜１３は、電源部１４により電圧を印加したときに基材Ｂの表面において金属イオンが還元され、金属イオン由来の金属が析出することができるのであれば、特に限定されるものではない。電解質膜１３の材料としては、たとえばデュポン社製のナフィオン（登録商標）などのフッ素系樹脂などのイオン交換機能を有した樹脂等を挙げることができる。

図１に示すように、収容体１５には、陽極１１および電解質膜１３が取り付けられており、収容体１５、陽極１１、および電解質膜１３によって、電解液Ｌを収容する収容空間１５ｃが形成されている。収容体１５には、基材Ｂの側に開口した開口部１５ｄが形成されており、開口部１５ｄを覆うように、収容体１５には、電解質膜１３が取り付けられている。図２に示すように、収容体１５は、収容空間１５ｃに収容された電解液Ｌが陽極１１および電解質膜１３に直接接触する構造となっている。収容体１５は、電解液Ｌに対して不溶性の材料からなる。

図１に示すように、直動アクチュエータ７０は、電解質膜１３とマスク３０が接離自在となるように、収容体１５および基台４０の少なくともいずれか一方を昇降させる。本実施形態では、基台４０が固定されており、収容体１５が直動アクチュエータ７０により昇降する。直動アクチュエータ７０は、収容体１５の上部に設けられている。直動アクチュエータ７０は、たとえば、電動式のアクチェータであり、ボールねじ等（図示せず）によって、モータの回転運動を直動運動に変換するものである。この直動アクチュエータ７０により、基台４０に対して収容体１５を昇降させて、電解質膜１３を、後述するマスク３０に接離させることが可能になる。なお、収容体１５を昇降させる装置としては、油圧式または空気式のシリンダなどであってもよい。

収容体１５には、電解液Ｌを収容空間１５ｃに供給する供給流路１５ａと、電解液Ｌを収容空間１５ｃから排出する排出流路１５ｂとが形成されている。供給流路１５ａおよび排出流路１５ｂは、収容空間１５ｃに連通する孔であり、収容空間１５ｃを挟んで形成されている。供給流路１５ａは、後述する液供給管５０に流体的に接続されており、排出流路１５ｂは、後述する液排出管５２に流体的に接続されている。

成膜装置１は、タンク８５と、ポンプ８０と、を備えている。図１に示すように、タンク８５には電解液Ｌが収容されている。タンク８５と収容体１５には、電解液Ｌを収容体１５に供給する液供給管５０と、電解液Ｌを収容体１５から排出する液排出管５２が接続されている。

液供給管５０には、タンク８５から収容体１５へ電解液Ｌを供給するポンプ８０が設けられている。液排出管５２には圧力調整弁５４が設けられている。これにより、収容空間１５ｃに収容された電解液Ｌの圧力（液圧）が所定の圧力を超えることが防止される。

ポンプ８０を駆動することにより、タンク８５から液供給管５０内に電解液Ｌが吸引され、その電解液Ｌが、供給流路１５ａから収容空間１５ｃに圧送される。収容空間１５ｃで成膜時に使用された電解液Ｌは、排出流路１５ｂを介してタンク８５へ戻される。このとき、ポンプ８０の回転を持続することにより、収容空間１５ｃの電解液Ｌの液圧を所定の圧力に維持することができる。

図１および図２に示すように、マスク３０は、基材Ｂの表面に載置され、電解質膜１３と基材Ｂとの間に配置されており、可撓性を有している。マスク３０の材料は、軟磁性材料を含むものであり、樹脂、ゴムをさらに含んでいてもよい。

マスク３０に含まれる軟磁性材料として、鉄粉などの金属粉、鉄などの金属箔などを挙げることができる。マスク３０に、鉄などの金属粉を含む場合には、金属粉を樹脂またはゴムに分散させたマスクであることが好ましい。これにより、後述する電磁石６０により、マスク３０に均一に磁力を付与することができる。なお、樹脂またはゴムに金属粉を分散させる場合には、樹脂またはゴムにより、金属粉同士のマスク３０の厚さ方向の絶縁性を確保されることが好ましい。これにより、マスク３０と基材Ｂとの導通を回避し、マスク３０の表面に、電解液Ｌの金属が析出することを防止することができる。

さらに、マスク３０に鉄などの金属箔を含む場合には、金属箔を金属の中間層として、樹脂またはゴムの絶縁層で挟み込んだマスクであってもよい。この他にも、金属箔を、基材Ｂ側に接触する表面層とし、樹脂またはゴムの絶縁層を、電解質膜１３側に接触する表面層として含む二層以上の構造であってもよい。絶縁層と表面層との間には、可撓性を高めるための絶縁層とは別の樹脂またはゴムの中間層となる絶縁層が設けられていてもよく、金属層がさらに設けられていても良い。さらに、樹脂またはゴムの絶縁層に、鉄などの金属粉を分散させてもよい。

マスク３０に用いられるゴムとしては、シリコーンゴム（ＰＭＤＳ）やエチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）を挙げることができ、マスク３０は、フィルム状またはシート状であるため、これらのゴムを用いることにより、マスク３０に可撓性と圧縮変形性を持たせやすく、マスク３０を基材Ｂに密着させやすくなる。

さらに、本実施形態では、図１に示すように、基台４０には、基材Ｂに向かってマスク３０に押圧力を作用させ、マスク３０を基材Ｂに密着させる装置として、電磁石６０が設けられている。これにより、マスク３０に磁力を作用させて、マスク３０を基材Ｂに密着させることができる。

電磁石６０は、鉄などの軟磁性材料からなる鉄心６１と、鉄心６１に巻かれた電磁コイル６２と、電磁コイル６２に電流を通電する電源６３と、を備えている。さらに、電磁石６０は、電源６３からの電流を通電および通電を遮断するスイッチ６４と、電流から電磁コイル６２に流れる電流の大きさを調整するコントローラ６５と、を備えている。

図２に示すように、このような電磁石６０を用いることにより、スイッチ６４をＯＮにすると、電源６３から電流が電磁コイル６２に流れ、鉄心６１とマスク３０との間で磁力Ｆ１が発生する。軟磁性材料を含むマスク３０は、磁力Ｆ１で、基材Ｂに吸着する。一方、図１に示すように、スイッチ６４をＯＦＦにすると、電源６３から電磁コイル６２に流れる電流が遮断され、鉄心６１からの磁力Ｆ１が消滅する。これにより、マスク３０に作用する磁力Ｆ１も消滅し、マスク３０を基材Ｂから簡単に取り外すことができる。

なお、マスク３０に樹脂またはゴムを含むと、電磁石６０による磁力Ｆ１で、マスク３０は、厚さ方向に弾性変形するため、貫通孔３５の形状も大きく変化するおそれがある。したがって、このような点を想定して、本実施形態では、電源６３から流れる電流の量を調整するコントローラ６５を設けている。これにより、たとえば、電磁石６０による磁力Ｆ１で、マスク３０が、厚さ方向に想定した変形量を超えて変形する場合にはコントローラ６５で、電磁コイル６２に流れる電流量を減少させ、電磁石６０による磁力Ｆ１を減少させる。一方、図３に示すように、後述する成膜工程前に、マスク３０と基材Ｂとの密着が十分でないと想定される場合には、コントローラ６５で、電磁コイル６２に流れる電流量を増加させ、電磁石６０による磁力Ｆ１を増加させる。

次いで、成膜装置１を用いた成膜方法について説明する。図４は、本発明の実施形態に係る金属皮膜の成膜方法の一例を説明するフローチャートである。

まず、ステップＳ１１で、基材Ｂの表面にマスク３０を配置した後、マスク３０とともに基材Ｂを基台４０に配置する（マスク配置工程）。なお、基材Ｂを基台４０に配置してから、マスク３０を基材Ｂに配置してもよい。この際、収容体１５に取り付けられた陽極１１に対して基材Ｂのアライメントが調整され、基材Ｂの温度調整が行われてもよい。

次に、基材Ｂに向かってマスク３０に外力を作用させ、マスク３０を基材に密着させる（密着工程）。具体的には、ステップＳ１２において、電磁石６０の通電を開始し、外力として磁力Ｆ１を発生させる。図２に示すように、スイッチ６４をＯＮにすると、電源６３から電流が電磁コイル６２に流れ、鉄心６１から磁力が発生する。この磁力により、軟磁性材料を含むマスク３０は、磁力Ｆ１で、基材Ｂに吸着する。これにより、電解液Ｌの液圧で、マスク３０と基材Ｂとを押圧する前に、磁力Ｆ１でマスク３０を基材Ｂに吸着させることができる。

次に、ステップＳ１３では、直動アクチュエータ７０により、基台４０に対して収容体１５を下降させる。これにより、電解液Ｌを収容する収容体１５の開口部１５ｄを覆った電解質膜１３を、マスク３０に接触させる（接触工程）。なお、直動アクチュエータ７０のストロークが所定の値に達したとき、収容体１５の下降が停止する。

次に、ステップＳ１４では、ポンプ８０を駆動させることにより、収容体１５の収容空間１５ｃに電解液Ｌを収容する。ポンプ８０によりタンク８５から吸引された電解液Ｌが、液供給管５０を介して、収容体１５に供給される。液排出管５２には圧力調整弁５４が設けられているので、ポンプ８０の回転を持続することにより、収容空間１５ｃの電解液Ｌの液圧は、所定の圧力に維持される。

このようにして、電解質膜１３をマスク３０に接触させた状態で、収容体１５に収容された電解液Ｌの液圧を上昇させると、電解質膜１３に液圧が作用する。この液圧で、図３に示すように、電解質膜１３は、マスク３０の形状に倣い、押圧力Ｆ２で貫通孔３５を介して電解質膜１３で基材Ｂを押圧する（押圧工程）。たとえば、マスク３０がシリコーンゴム（ＰＭＤＳ）やエチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）を含む場合、電磁石による磁力Ｆ１と、電解液Ｌの液圧による電解質膜１３の押圧力Ｆ２により、マスク３０が圧縮変形し、マスク３０と基材Ｂと間の密着性が向上する。

ここで、電解液Ｌの液圧を上昇させると、電解質膜１３を通じて、基材Ｂの側に、電解液Ｌに由来する液体が滲み出す。しかしながら、本実施形態では、電磁石６０により、基材Ｂに向かってマスク３０に磁力Ｆ１を作用させ、マスク３０を基材Ｂに密着させている。したがって、収容体１５に収容された電解液Ｌの液圧を上昇させたとしても、マスク３０を基材Ｂに密着させ続けることができる。この結果、マスク３０と基材Ｂとの間に、電解液Ｌが浸入することを防止することができる。

次に、ステップＳ１５に進む。ここでは、磁力でマスク３０を基材Ｂに密着させた状態、かつ、電解液Ｌの液圧の上昇により、電解質膜１３でマスク３０とともに基材Ｂを押圧した状態で、陽極１１と基材Ｂとの間に電圧を印加し、金属皮膜を成膜する（成膜工程）。これにより、電解質膜１３に含有された金属イオンは、電解質膜１３に接触した基材Ｂの表面に移動して、この表面で還元される。この結果、基材Ｂの表面に金属が析出し、基材Ｂの表面に、マスク３０のパターンに応じた金属皮膜が成膜される。

本実施形態では、電解液Ｌの液圧による押圧力Ｆ２ばかりでなく、マスク３０に作用する磁力Ｆ１により、マスク３０を基材Ｂに密着させている。したがって、電解質膜１３を通じて基材の側に移動した金属イオンが、電解質膜１３から染み出した液とともに、マスク３０と基材Ｂとの間に入り込むことが回避され、所望のパターンの金属皮膜を安定して成膜することができる。

次に、ステップＳ１６では、電圧印加の経過時間が所定の時間を経過していない場合、ステップＳ１５に戻り、電源部１４による電圧印加が継続され、成膜工程が続行される。他方、電圧印加の経過時間が所定の時間を経過している場合、ステップＳ１７では、電源部１４による電圧印加は終了される。基材Ｂの表面に対する金属皮膜の膜厚が十分であると判断されるためである。

次に、ステップＳ１８では、ポンプ８０の駆動が停止され、液圧による基材への押圧が解除される。ステップＳ１９では、電磁石６０の通電を停止する。具体的には、スイッチ６４をＯＦＦにすると、電源６３から電磁コイル６２に流れる電流が遮断され、鉄心６１からの磁力Ｆ１が消滅する。

次に、ステップＳ２０に進み、直動アクチュエータ７０により、基台４０に対し収容体１５を上昇させて、電解質膜１３を基材Ｂから離間させる。直動アクチュエータ７０のストロークが所定の値に達したとき、収容体１５の上昇は停止する。最後に、ステップＳ２１では、基台４０から基材Ｂを取り外すとともに、マスク３０を基材Ｂから取り外す。以上のようにして、成膜装置１を用いた一連の成膜方法が終了する。

このように、本実施形態では、押圧工程前から成膜工程完了までの間、基材Ｂに向かって、液圧以外の外力（磁力Ｆ１）をマスク３０に作用させることにより、マスク３０を基材Ｂに押し付けて、マスク３０を基材Ｂに密着させた状態を保持した。これにより、押圧工程で、電解液Ｌの液圧を上昇させて、成膜工程で成膜を行ったとしても、電解質膜１３から金属イオンの移動とともに滲み出した液が、貫通孔３５に入り込み、マスク３０と基材Ｂとの間に浸入することを防止することができる。なお、本実施形態では、ステップＳ１２において、基材Ｂへのマスク３０の密着を開始したが、たとえば、ステップＳ１３（接触工程）を行った後、ステップＳ１４（押圧工程）を行う前に、基材Ｂへのマスク３０の密着を開始してもよい。

＜変形例＞
図５は、本実施形態の変形例に係る金属皮膜の成膜方法に用いられる成膜装置の一例を示す模式的断面図である。図１～４では、電磁石６０により、マスク３０を基材Ｂに密着させたが、たとえば、図５に示すように、基材Ｂをマスク３０とともに、押さえ部材９０で押さえ付けてもよい。押さえ部材９０を永久磁石にし、押さえ部材９０を磁力で鉄製の基台４０に固定して、基材Ｂをマスク３０とともに、押さえ部材９０と基台４０との間に挟み込んでもよい。

この他にも、基材Ｂをマスク３０とともに、押さえ部材９０と基台４０との間に挟み込んだ状態で、ネジまたはボルトなどの締結具を用いて、押さえ部材９０を、基台４０に固定してもよい。この固定の状態で、押さえ部材９０と基台４０との間に、隙間を設けて、締結具の締め込みにより、基材Ｂをマスク３０とともに、押さえ部材９０で押さえ付けてもよい。これにより、マスク３０に外力を作用させ、マスク３０を基材Ｂに密着させることができる。

本発明を以下の実施例により説明する。

［実施例１］
成膜用の基材として、ガラス繊維製の布を重ねたものにエポキシ樹脂を含侵させて成るガラスエポキシ基板（味の素製ＡＢＦ基板）を準備した。このガラスエポキシ基板の表面には銅箔が形成されている。次に、図１および図２に示す実施形態に係る成膜装置を用いて銅皮膜を成膜した。この際、基材の表面に、図３に示す実施形態に係るマスクを載置した。マスクは、鉄粉を含有したシリコーンゴムから形成されている。電解液には、株式会社ＪＣＵ製の硫酸銅水溶液（Ｃｕ－ＢＲＩＴＥ－ＳＥＤ）を用い、陽極にはＣｕ板を使用した。成膜条件としては、電磁石により、マスクを基材に密着させた状態で、電解液の温度を４２℃として、電解液の液圧０．６ＭＰａ、電流密度７Ａ／ｄｍ^２、成膜面積２５ｃｍ^２、累積成膜時間３８８秒で、１０μｍの銅皮膜を成膜した。

［実施例２］
実施例１と同じように、銅皮膜を成膜した。実施例と相違する点は、図１に示す電磁石を用いる代わりに、図５に示す押え部材９０を用いて、マスクに外力を作用させて、マスクを基材に密着させた点である。

［比較例１］
実施例と同じように銅皮膜を成膜した。実施例１および２と異なる点は、磁力等の外力により、マスクを基材に密着させなかった点である。

＜成膜状態の確認＞
上述のようにして成膜された基材に対し、所望のパターンの金属皮膜が形成されたか否かを確認するため、基材の表面を電子顕微鏡により観察した。実施例１および２では、金属皮膜は、マスクの貫通孔の輪郭と一致するシャープな輪郭を示した（滲みなし）。これに対し、比較例では、所望のパターンの金属皮膜が形成されていない場合、該金属皮膜は、マスクの貫通孔の輪郭と一致しなかった（滲みあり）。

（結果および考察）
実施例１、２では、マスクに外力を作用させて、マスクを基材に密着させた状態で、成膜することにより、所望のパターンの金属皮膜を成膜することができた（滲みなし）と考察される。比較例１では、マスクに外力を作用させなかったことにより、マスクと基材の間に、電解質膜の染み出し液が流れ込み、所望のパターンの金属皮膜を成膜することができなかったと考察される。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。

なお、本実施形態では、電磁石を用いて磁力の発生と消滅を制御した。この他にも、たとえば、２枚の板状の永久磁石を重ね合わせ、同じ極が重なるように一方の永久磁石のみを回転させることで、磁力を発生させ、さらに、異なる極が重なるように一方の永久磁石のみを回転させることで磁力を消滅させる機構を、基台に設けてもよい。

１１：陽極、１３：電解質膜、１５：収容体、１５ｄ：開口部、３０：マスク、３５：貫通孔、６０：電磁石、Ｂ：基材、Ｌ：電解液

Claims (3)

1. 金属イオンを含む電解液に接触した電解質膜と基材との間に、所定のパターンに応じた貫通孔が形成され、可撓性を有したマスクを配置した状態で、陽極と、陰極となる前記基材との間に電圧を印加し、前記電解質膜の内部に含有された前記金属イオンを還元することで、前記金属イオンに由来した金属皮膜を、前記所定のパターンで前記基材の表面に成膜する成膜方法であって、
   前記基材の表面に前記マスクを配置するマスク配置工程と、
   前記電解液を収容する収容体に形成された開口部を覆った前記電解質膜を、前記マスクに接触させる接触工程と、
   前記電解質膜を前記マスクに接触させた状態で、前記収容体に収容された前記電解液の液圧を上昇させることにより、前記貫通孔を介して前記電解質膜で前記基材を押圧する押圧工程と、
   前記電解質膜で前記基材を押圧した状態で、前記陽極と前記基材との間に電圧を印加し、前記金属皮膜を成膜する成膜工程と、を含み、
   前記成膜方法は、少なくとも前記押圧工程前から前記成膜工程完了までの間、前記基材に向かって、前記液圧以外の外力を前記マスクに作用させることにより、前記マスクを前記基材に押し付けて、前記マスクを前記基材に密着させた状態を保持することを特徴とする金属皮膜の成膜方法。
2. 前記外力は、磁力であり、前記マスクによる前記基材の押し付けを前記磁力により行うことを特徴とする請求項１に記載の金属皮膜の成膜方法。
3. 前記マスクは、軟磁性材料を含み、前記磁力は、前記基材を載置する基台に設けられた電磁石の磁力であることを特徴とする請求項２に記載の金属皮膜の成膜方法。

Images