JP2024061035A - 金属皮膜の成膜装置 - Google Patents

Abstract

【課題】成膜の際に、スクリーンマスクと基材との間に、染み出し液が入り込むことを抑えることができる金属皮膜の成膜装置を提供する。
【解決手段】マスク構造体６０は、所定のパターンＰの貫通部分６８が形成されたスクリーンマスク６２を備える。スクリーンマスク６２は、格子状に開口部６４ｃが形成されたメッシュ部分６４と、基材Ｂ側においてメッシュ部分６４に固着され、貫通部分６８が形成されたマスク部分６５と、を備える。マスク部分６５は、マスク部分６５の形状を保持するコア部分６５ａと、コア部分６５ａよりも軟質の弾性材料からなり、基材Ｂに接触するシール部分６５ｂと、を有する。
【選択図】図５

Description

本発明は、基材の表面に所定のパターンで金属皮膜を成膜する成膜装置に関する。

従来から、基材の表面に金属を析出させて、金属皮膜を成膜する成膜装置が提案されている（例えば、特許文献１）。特許文献１には、成膜装置は、めっき液を収容する収容体を備えている。収容体には、開口部が形成されており、開口部は、電解質膜で封止されている。成膜装置は、めっき液の液圧により電解質膜で基材を押圧する押圧機構をさらに備えている。

ここで、基材の表面の所定のパターンの金属製の下地層が形成されている場合には、電解質膜の液圧で基材を押圧しながら、陽極と基材との間に電圧を印加する。これにより、下地層の上に所定のパターンの金属皮膜を成膜することができる。ただし、基材に所定のパターンの下地層が形成されていない場合には、たとえば、特許文献２に示すマスキング材を利用することも想定される。

特開２０１６－１２５０８７号公報 特開２０１６－１０８５８６号公報

ここで、マスキング材として、スクリーンマスクを有したマスク構造体を用いて成膜する場合、マスク構造体は、基材と電解質膜との間に挟み込まれる。この状態で、基材とスクリーンマスクの密着性を確保すべく、めっき液の液圧が作用した電解質膜で、マスク構造体が押圧される。しかしながら、スクリーンマスクが基材に十分に密着していない場合には、所望のパターンの金属皮膜を形成することができないことがある。

具体的には、スクリーンマスクは、所定のパターンに応じた貫通部分が形成されている。成膜の際には、この貫通部分に、電解質膜から染み出した液めっき液（染み出し液）が充填され、電解質膜の押圧により染み出し液が加圧される。これにより、スクリーンマスクと基材との間に、染み出し液が入り込み、所望のパターンの金属皮膜を成膜できないおそれがある。

本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、成膜の際に、スクリーンマスクと基材との間に、染み出し液が入り込むことを抑えることができる金属皮膜の成膜装置を提供することである。

前記課題を鑑みて、本発明に係る金属皮膜の成膜装置は、電解質膜と基材との間にマスク構造体を挟み込んだ状態で、電解めっきにより、所定のパターンの金属皮膜を基材に成膜する成膜装置である。前記成膜装置は、めっき液の液圧により、前記電解質膜で前記マスク構造体を押圧する押圧機構を備えている。前記マスク構造体は、前記所定のパターンの貫通部分が形成されたスクリーンマスクを備えている。前記スクリーンマスクは、格子状に開口部が形成されたメッシュ部分と、基材側において前記メッシュ部分に固着され、前記貫通部分が形成されたマスク部分と、を備えている。前記マスク部分は、前記マスク部分の形状を保持するコア部分と、前記コア部分よりも軟質の弾性材料からなり、前記基材に接触するシール部分と、を有する。

本発明によれば、まず、電解質膜と基材との間にマスク構造体を挟み込み、押圧機構により、めっき液の液圧が作用した電解質膜で、マスク構造体を押圧する。この押圧によって、マスク部分のシール部分が弾性変形した状態で、基材の表面に接触する。この結果、スクリーンマスクを、基材に密着させることができる。

一方、電解質膜の押圧により、めっき液により膨潤した電解質膜から染み出した染み出し液（めっき液）が、スクリーンマスクの貫通部分に充填される。電解質膜の押圧により、充填された染み出し液は加圧される。上述した如く、マスク部分のシール部分が弾性変形した状態で、基材の表面に接触している。さらに、コア部分は、メッシュ部分に固着されており、マスク部分よりも剛性が高い。したがって、電解質膜の押圧があったとしても、貫通部分の形状を保持することができる。貫通部分は、所定のパターンに応じた形状であるため、基材の表面に、電解めっきにより所定のパターンの金属皮膜を成膜することができる。

たとえば、前記シール部分は、前記貫通部分を形成する側壁面に沿って延在してもよい。

この例によれば、シール部分が、貫通部分を形成する側壁面に沿って延在しているため、コア部分はシール部分で覆われている。したがって、成膜時に、貫通部分に充填された染み出し液に、コア部分が接触することを抑えることができる。この結果、コア部分の劣化および損傷を抑えることができ、マスク部分の剛性を維持することができる。

たとえば、前記コア部分は、前記基材に対向する対向面と、前記貫通部分を形成する側壁面と、を有しており、前記シール部分は、前記対向面と前記側壁面とで形成される稜線に沿って、形成されていることが好ましい。

この例によれば、シール部分が、コア部分の稜線に沿って形成されているので、電解質膜の押圧により、シール部分の圧縮変形性を高めることができる。この結果、より精度の良いパターンの金属皮膜を成膜することができる。

たとえば、前記マスク部分の硬さは、前記シール部分から前記コア部分に進むに従って、傾斜的に硬くなっていることが好ましい。

マスク構造体を繰り返し使用する場合、シール部分が繰り返して弾性変形する。これにより、シール部分とコア部分とが、これらの界面で分離し易い。しかしながら、この例によれば、シール部分の硬さとコア部分の硬さとの硬度差が局所的に大きくなることを抑えられている。この結果、コア部分とシール部分との分離を防止することができる。

本発明によれば、成膜の際に、スクリーンマスクと基材との間に、染み出し液が入り込むことを抑えることができる。

本発明の実施形態に係る金属皮膜の成膜装置の一例を示す模式的断面図である。 図１に示す成膜装置のマスク構造体の模式的斜視図と、金属皮膜が成膜された基材の模式的斜視図である。 図２に示すＡ－Ａ線に沿った部分的な拡大断面図である。 図３ＡのＣ部の拡大断面図である。 図１に示す成膜装置による成膜を説明するための模式的断面図である。 図４の要部断面図である。 本発明の実施形態に係る成膜装置を用いた、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。 変形例１に係る成膜装置のマスク構造体の部分的な断面図である。 変形例２に係る成膜装置のマスク構造体の部分的な断面図である。 変形例３に係る成膜装置のマスク構造体の部分的な断面図である。 変形例４に係る成膜装置のマスク構造体の部分的な断面図である。 図７Ｂのマスク構造体のマスク部分の製造方法を説明するための模式図である。 図７Ｃのマスク構造体のマスク部分の製造方法を説明するための模式図である。 図７Ｄのマスク構造体のマスク部分の製造方法を説明するための模式図である。 変形例５に係る成膜装置のマスク構造体の部分的な断面図である。 変形例６に係る成膜装置のマスク構造体の部分的な断面図である。

まず、本発明の実施形態に係る金属皮膜の成膜装置１について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る金属皮膜の成膜装置の一例を示す模式的断面図である。

図１に示すように、成膜装置１は、電解質膜１３と基材Ｂとの間にマスク構造体６０を挟み込んだ状態で、電解めっきにより、所定のパターンＰの金属皮膜Ｆを基材Ｂに成膜する成膜装置である。具体的には、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１４と、を備える。

成膜装置１は、陽極１１およびめっき液Ｌを収容した収容体１５と、基材Ｂを載置する載置台４０と、マスク構造体６０と、を備える。成膜時に、マスク構造体６０は、基材Ｂとともに載置台４０に載置される。電解質膜１３は、マスク構造体６０と陽極１１との間に配置される。

成膜装置１は、収容体１５を昇降させる直動アクチュエータ７０を備えている。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構造体６０および基材Ｂを配置することを前提としている。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金属材料からなってもよい。金属皮膜Ｆから配線パターンを形成する際には、基材Ｂは、樹脂等の絶縁性基板の表面に、銅などの下地層が形成された基材を用いる。この場合には、金属皮膜Ｆの成膜後、金属皮膜Ｆが成膜された部分以外の下地層をエッチング等で除去する。これにより、絶縁性基板の表面に、金属皮膜Ｆによる配線パターンを形成することができる。

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）の陽極である。陽極１１は、ブロック状または平板状の形状を有する。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１４の電圧の印加で溶解する。ただし、めっき液Ｌの金属イオンのみで成膜する場合、陽極１１は、めっき液Ｌに対して不溶性の陽極である。陽極１１は、電源１４の正極に電気的に接続されている。電源１４の負極は、載置台４０を介して基材Ｂに電気的に接続されている。

めっき液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る。その金属の一例として、銅、ニッケル、金、銀、または鉄などを挙げることができる。めっき液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、めっき液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、めっき液Ｌに接触させることにより、めっき液Ｌとともに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る。電解質膜１３は、可撓性を有した膜である。電源１４により電圧を印加したときに、めっき液Ｌの金属イオンが、基材Ｂ側に移動することができるものであれば、電解質膜１３の材料は、特に限定されない。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。電解質膜の膜厚は、２０μｍから２００μｍの範囲にあることが好ましい。より好ましくは、その膜厚は、２０μｍから６０μｍの範囲にある。

収容体１５は、めっき液Ｌに対して不溶性の材料からなる。収容体１５には、めっき液を収容する収容空間１５ａが形成されている。収容体１５の収容空間１５ａには、陽極１１が配置されている。収容空間１５ａの基材Ｂ側には、開口部１５ｄが形成されている。収容体１５の開口部１５ｄは、電解質膜１３で覆われている。具体的には、電解質膜１３の周縁は、収容体１５と枠体１７とで挟持されている。これにより、収容空間１５ａ内のめっき液Ｌを、電解質膜１３で封止することができる。

図１および図４に示すように、直動アクチュエータ７０は、電解質膜１３とマスク構造体６０が接離自在となるように、収容体１５を昇降させる。本実施形態では、載置台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、電動式のアクチュエータであり、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。ただし、電動式のアクチュエータの代わりに、油圧式または空気式のアクチュエータを用いてもよい。

収容体１５には、めっき液Ｌを収容空間１５ａに供給する供給流路１５ｂが形成されている。さらに、収容体１５には、めっき液Ｌを収容空間１５ａから排出する排出流路１５ｃが形成されている。供給流路１５ｂおよび排出流路１５ｃは、収容空間１５ａに連通する孔である。供給流路１５ｂと排出流路１５ｃとは、収容空間１５ａを挟んで形成されている。供給流路１５ｂは、液供給管５０に接続されている。排出流路１５ｃは、液排出管５２に流体的に接続されている。

成膜装置１は、液タンク９０と、液供給管５０と、液排出管５２と、ポンプ８０と、をさらに備える。図１に示すように、液タンク９０には、めっき液Ｌが収容されている。液供給管５０は、液タンク９０と収容体１５とを接続している。液供給管５０には、ポンプ８０が設けられている。ポンプ８０は、液タンク９０から収容体１５へめっき液Ｌを供給する。液排出管５２は、液タンク９０と収容体１５とを接続している。液排出管５２には、圧力調整弁５４が設けられている。圧力調整弁５４は、収容空間１５ａのめっき液Ｌの圧力（液圧）を所定の圧力に調整する。

本実施形態では、ポンプ８０を駆動させることにより、液タンク９０から液供給管５０内にめっき液Ｌが吸引される。吸引されためっき液Ｌは、供給流路１５ｂから収容空間１５ａに圧送される。収容空間１５ａのめっき液Ｌは、排出流路１５ｃを介して液タンク９０へ戻される。このようにして、めっき液Ｌは、成膜装置１内を循環する。

さらに、ポンプ８０の駆動を持続することにより、収容空間１５ａのめっき液Ｌの液圧を、圧力調整弁５４で、所定の圧力に維持することができる。ポンプ８０は、めっき液Ｌの液圧が作用した電解質膜１３で、マスク構造体６０を押圧するものである。したがって、ポンプ８０は、本発明でいう「押圧機構」に相当する。ただし、電解質膜１３でマスク構造体６０を押圧することができるのであれば、押圧機構は、特に限定されるものではない。ポンプ８０の代わりに、めっき液を射出するピストンとシリンダで構成される射出機構であってもよい。

載置台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。載置台４０には、第１凹部４１と、第２凹部４２と、が形成されている。第１凹部４１は、基材Ｂを収容する凹部である。第２凹部は、第１凹部４１に基材Ｂを収容した状態で、マスク構造体６０を収容する凹部である。

図２は、図１に示す成膜装置１のマスク構造体６０の模式的斜視図と、金属皮膜Ｆが成膜された基材Ｂの模式的斜視図である。図３Ａは、図２に示すＡ－Ａ線に沿った部分的な拡大断面図であり、図３Ｂは、図３ＡのＣ部の拡大断面図である。

マスク構造体６０は、枠体６１と、スクリーンマスク６２と、を備えている。スクリーンマスク６２は、金属皮膜Ｆの所定のパターンＰに応じた貫通部分６８が形成されている。スクリーンマスク６２は、メッシュ部分６４とマスク部分６５を備えている。

枠体６１は、スクリーンマスク６２の周縁６２ａを、枠体６１に対して、基材Ｂ側（載置台４０側）で支持している。具体的には、スクリーンマスク６２の周縁６２ａは、枠体６１に固着されている。本実施形態では、スクリーンマスク６２は、矩形状の外形を有している。したがって、枠体６１は、矩形の額縁状の形状を有する。マスク構造体６０の形状を保持できるものであれば、枠体６１の材料は、特に限定されるものではない。たとえば、枠体６１の材料として、ステンレス鋼などの金属材料、または熱可塑性樹脂などの樹脂材料を挙げることができる。枠体６１は、たとえば、金属板を打ち抜き加工により形成されたものであり、１ｍｍから３ｍｍ程度の厚さを有する。なお、図３Ａ等では、説明の便宜上、枠体６１の厚さを、実際の厚さよりも厚く描いている。

メッシュ部分６４は、格子状に複数の開口部６４ｃ、６４ｃ、…が形成されている。具体的には、図３Ｂに示すように、メッシュ部分６４は、配向された複数の線材６４ａ、６４ｂが交差するように織り込まれた網目状の部分である。複数の線材６４ａ、６４ａ同士は間隔を空けて配列されており、これらに交差する複数の線材６４ｂ、６４ｂ同士は間隔を空けて配列されている。これにより、メッシュ部分６４には、格子状に複数の開口部６４ｃ、６４ｃ、…が形成される。めっき液Ｌに対して耐食性を有するものであれば、線材６４ａ、６４ｂの材料は、特に限定されるものではない。線材６４ａ、６４ｂの材料として、たとえば、ステンレス鋼など金属材料、またはポリエステルなどの樹脂材料などを挙げることができる。

マスク部分６５は、メッシュ部分６４に対して基材Ｂ側において、メッシュ部分６４に固着されている。マスク部分６５には、所定のパターンＰに応じた貫通部分６８が形成されている。マスク部分６５は、電解質膜１３からの押圧により、成膜時に基材Ｂに密着する部分である。マスク部分６５は、マスク部分６５の形状を保持するコア部分６５ａと、コア部分よりも軟質の弾性材料からなり、基材Ｂに接触するシール部分６５ｂと、を有する。

図３Ｂに示すように、コア部分６５ａは、メッシュ部分６４に固着されている。コア部分６５ａの表面のうち、基材Ｂに対向する表面（対向面６５ｃ）に、シール部分６５ｂが形成されている。シール部分６５ｂは、コア部分６５ａの対向面６５ｃの全面に形成されている。シール部分６５ｂの厚さは、コア部分６５ａの厚さよりも薄い。シール部分６５ｂの厚さは、コア部分６５ａの厚さに対して、１／５から１／１０程度の範囲にあることが好ましい。

コア部分６５ａは、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリビニル樹脂、ポリイミド樹脂、または、ポリエステル樹脂などの樹脂材料を挙げることができる。所定のパターンＰを有したコア部分６５ａは、乳剤を用いた一般的なシルクスクリーンの製造技術で、製造可能である。したがって、スクリーンマスク６２の製造方法の詳細な説明は、省略する。

この他にも、コア部分６５ａの材料は、ステンレス鋼などの金属材料であってもよい。この場合には、貫通部分６８が形成された金属シートを、メッシュ部分６４に貼り付けることにより、コア部分６５ａを形成することができる。さらに、コア部分６５ａは、樹脂層と金属層とを積層した積層構造であってもよい。

シール部分６５ｂの材料は、コア部分６５ａの材料よりも軟質の弾性材料である。具体的には、シール部分６５ｂの材料としては、シリコーンゴム（ＰＭＤＳ）またはエチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）などのゴム材料を挙げることができる。ただし、電解質膜１３の押圧時に、弾性変形するものであれば、シール部分６５ｂの材料は特に限定されない。

したがって、たとえば、コア部分６５ａと、シール部分６５ｂは、熱硬化樹脂またはゴム材料からなってもよい。たとえば、これらの材料の硬化剤の種類または添加割合を変更することにより、シール部分６５ｂの硬さとコア部分６５ａの硬さを調整してもよい。この他にも、スクリーンマスクの製造時において、架橋反応または重合反応をさせる際の温度条件等を設定することにより、これらの硬さを調整してもよい。

コア部分６５ａの硬度は、ショアＡ硬度で、ＨＳ１５０以上であることが好ましく、ＨＳ２００以上であることがより好ましい。一方、シール部分６５ｂの硬度は、ショアＡ硬度で、ＨＳ９０以下であることが好ましく、ＨＳ５０以下であることがより好ましい。コア部分６５ａとシール部分６５ｂとが、ゴム材料からなる場合には、これらの硬度の関係を、市販の規定のゴム硬度計を用いて特定することができる。

図４から図６を参照して、成膜装置１を用いた成膜方法について、説明する。まず、図６に示すように配置工程Ｓ１を行う。この工程では、基材Ｂとマスク構造体６０を載置台４０に配置する。具体的には、載置台４０の第１凹部４１に、基材Ｂを収容し、その後、第２凹部４２に、マスク構造体６０を収容する。この際、収容体１５に取付けられた陽極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、押圧工程Ｓ２を行う。この工程では、まず、直動アクチュエータ７０を駆動させ、図１の状態から図４に示す状態まで、マスク構造体６０に向かって、収容体１５を下降させる。次に、ポンプ８０を駆動させる。これにより、収容体１５の収容空間１５ａにめっき液Ｌが供給される。液排出管５２には圧力調整弁５４が設けられているため、収容空間１５ａのめっき液Ｌの液圧は、所定の圧力に維持される。この結果、図４に示すように、電解質膜１３が液圧により、枠体６１の内部空間６９に向かって変形し、電解質膜１３と基材Ｂとの間にマスク構造体６０を挟み込むことができる。さらに、めっき液Ｌの液圧が作用した電解質膜１３で、マスク構造体６０を押圧することができる。この押圧によって、マスク部分６５のシール部分６５ｂが弾性変形した状態で、基材Ｂの表面に接触する。この結果、スクリーンマスク６２を、基材Ｂに密着させることができる。

一方、電解質膜１３の押圧により、めっき液Ｌにより膨潤した電解質膜１３から染み出した染み出し液（めっき液）Ｌａが、スクリーンマスク６２の貫通部分６８に充填される。電解質膜１３の押圧により、充填された染み出し液Ｌａは加圧される。上述した如く、マスク部分６５のシール部分６５ｂが弾性変形した状態で、基材Ｂの表面に接触している。さらに、コア部分６５ａは、メッシュ部分６４に固着されており、マスク部分６５よりも剛性が高い。したがって、電解質膜１３の押圧に拘わらず、貫通部分６８の形状を保持することができる。貫通部分６８は、所定のパターンＰに応じた形状であるため、基材Ｂの表面に、電解めっきにより所定のパターンの金属皮膜Ｆを成膜することができる。

次に、成膜工程Ｓ３を行う。この工程では、押圧工程Ｓ２における電解質膜１３による押圧状態を維持し、金属皮膜Ｆの成膜を行う。具体的には、陽極１１と、基材Ｂとの間に電圧を印加する。これにより、電解質膜１３の内部に含有された金属イオンが、染み出し液Ｌａを介して、基材Ｂの表面に移動し、金属イオンは基材Ｂの表面で還元される。貫通部分６８に充填された染み出し液Ｌａは、電解質膜１３により貫通部分６８の内部に密封されているので、基材Ｂの表面に、所定のパターンの金属皮膜Ｆを成膜することができる（図２参照）。さらに、電解質膜１３の押圧により、染み出し液Ｌａは、均一に加圧されるので、均質な金属皮膜Ｆを成膜することができる。なお、金属皮膜Ｆにより配線を製造する際には、絶縁性の基材Ｂの表面に形成された導電性の下地層をエッチングすればよい。

＜変形例＞
図７Ａから図７Ｄは、変形例１から変形例４に係る成膜装置のマスク構造体の部分的な断面図である。これらの変形例が、図３Ａに示す実施形態と相違する点は、マスク部分の形態である。したがって、上述した実施形態と相違する点を説明し、同様の構成は、その詳細な説明を省略する。

たとえば、図７Ａに示すように、変形例１では、シール部分６５ｂは、貫通部分６８を形成するコア部分６５ａの側壁面６５ｅに沿って延在してもよい。これにより、コア部分６５ａはシール部分６５ｂで覆われる。したがって、成膜時に、貫通部分６８に充填された染み出し液Ｌａに、コア部分６５ａが接触することを抑えることができる。この結果、コア部分６５ａの劣化および損傷を抑えることができ、マスク部分６５の剛性を維持することができる。さらに、シール部分６５ｂで、コア部分６５ａの稜線６５ｆを含む角部を保護することができる。たとえば、シール部分６５ｂは、コア部分６５ａをシール部分６５ｂとなる流動性を有した材料（たとえば、図８Ｂの材料６Ｂ）に浸漬し、この材料を固化することにより成形される。

さらに、図７Ｂから図７Ｄに示すように、変形例２から変形例４では、コア部分６５ａは、基材Ｂに対向する対向面６５ｃと、貫通部分６８を形成する側壁面６５ｅと、を有している。シール部分６５ｂは、対向面６５ｃと側壁面６５ｅとで形成される稜線６５ｆに沿って、形成されている。なお、これらの図では、稜線６５ｆは、紙面に対して垂直方向に延在している。ここで、稜線６５ｆは、コア部分６５ａにより、貫通部分６８を形成する開口縁である。この開口縁は、基材Ｂ側（メッシュ部分６４）とは反対側の開口縁である。

これらの変形例によれば、シール部分６５ｂが、コア部分６５ａの稜線６５ｆに沿って、部分的に形成されている。すなわち、コア部分６５ａの対向面６５ｃが、シール部分６５ｂから露出している。電解質膜１３を押圧により、シール部分６５ｂの圧縮変形性を高めることができる。この結果、より精度の良いパターンの金属皮膜Ｆを成膜することができる。

ここで、図７Ｂに示す変形例２では、シール部分６５ｂは、コア部分６５ａの対向面６５ｃのうち、稜線６５ｆに沿った縁領域に形成されている。それ以外の対向面６５ｃの中央領域は、対向面６５ｃが、シール部分６５ｂから露出している。対向面６５ｃに部分的にシール部分６５ｂを設けることにより、シール部分６５ｂの圧縮変形性を高めることができる。

図７Ｂに示すシール部分６５ｂは、図８Ａに示すようにして製造することができる。コア部分６５ａの対向面６５ｃに、シール部分６５ｂに相当するシート材６Ａを接触させる（図８Ａ上図参照）。この状態で、コア部分６５ａの稜線６５ｆに沿った縁領域に向かって、シート材６Ａにレーザ光Ｇ１を照射し、シート材６Ａをコア部分６５ａに部分的に融着させる（図８Ｂ中央図参照）。その後、シート材６Ａを取り除けば、図７Ｂに示すシール部分６５ｂを得ることができる（図８Ｃ下図参照）。

図７Ｃに示す変形例３では、コア部分６５ａの対向面６５ｃのうち、稜線６５ｆに沿った縁領域に凹部６５ｇが形成されている。シール部分６５ｂは、凹部６５ｇに入り込み、露出した対向面６５ｃよりも基材Ｂ側に突出している。図７Ｂと比較して、変形例３では、シール部分６５ｂの厚みを大きくすることにより、シール部分６５ｂの圧縮変形性をさらに高めることができる。また、シール部分６５ｂが、凹部６５ｇに入り込むことで、シール部分６５ｂが、コア部分６５ａに嵌合する。これにより、コア部分６５ａに、シール部分６５ｂを機械的に拘束することができる。

図７Ｃに示すシール部分６５ｂは、図８Ｂに示すようにして製造することができる。コア部分６５ａの対向面６５ｃに、シール部分６５ｂに相当する溶融したゴムまたは樹脂の材料６Ｂを接触させる（図８Ｂ上図参照）。具体的には、凹部６５ｇに材料６Ｂに入り込む位置まで、コア部分６５ａを材料６Ｂに接触させる。その後、材料６Ｂからコア部分６５ａを引き上げ、材料６Ｂを固化させると、シール部分６５ｂを含む部分６Ｃが形成される（図８Ｂ中央図参照）。コア部分６５ａの稜線６５ｆに沿った縁領域を除く領域に、レーザ光Ｇ２を照射して、樹脂を除去する。これにより、図７Ｃに示すシール部分６５ｂを得ることができる（図８Ｃ下図参照）。

図７Ｄに示す変形例４では、シール部分６５ｂは、コア部分６５ａの対向面６５ｃのうち、稜線６５ｆに沿った縁領域に形成されている。それ以外の対向面６５ｃの中央領域は、対向面６５ｃが、シール部分６５ｂから露出している。さらに、シール部分６５ｂは、コア部分６５ａの側壁面６５ｅにも延在している。対向面６５ｃに部分的にシール部分６５ｂを設けることにより、シール部分６５ｂの圧縮変形性を高めることができる。さらに、シール部分６５ｂで、コア部分６５ａの稜線６５ｆを含む角部を保護することができる。

図７Ｄに示すシール部分６５ｂは、図８Ｃに示すようにして製造することができる。コア部分６５ａの対向面６５ｃに、シール部分６５ｂに相当する溶融したゴムまたは樹脂の材料６Ｂを接触させる（図８Ｃ上図参照）。その後、材料６Ｂからコア部分６５ａを引き上げ、材料６Ｂを固化させると、シール部分６５ｂを含む部分６Ｄが形成される（図８Ｃ中央図参照）。コア部分６５ａの稜線６５ｆに沿った縁領域を除く領域に、レーザ光Ｇ２を照射して、樹脂を除去する。これにより、図７Ｄに示すシール部分６５ｂを得ることができる（図８Ｃ下図参照）。

図９Ａおよび図９Ｂは、変形例５および変形例６に係る成膜装置のマスク構造体の部分的な断面図である。これらの変形例が、図３Ａに示す実施形態と相違する点は、マスク部分の形態である。したがって、上述した実施形態と相違する点を説明し、同様の構成は、その詳細な説明を省略する。

変形例５および変形例６では、マスク部分６５の硬さは、シール部分６５ｂからコア部分６５ａに進むに従って、傾斜的に硬くなっている。マスク構造体６０を繰り返し使用する場合、シール部分６５ｂが、繰り返し弾性変形する。これにより、シール部分６５ｂとコア部分６５ａとが、これらの界面で分離し易い。しかしながら、これらの例によれば、シール部分６５ｂの硬さとコア部分６５ａの硬さとの硬度差が局所的に大きくなることを抑えられている。この結果、コア部分６５ａとシール部分６５ｂとの分離を防止することができる。

図９Ａに示す変形例５では、基材Ｂに接触する側にのみ、シール部分６５ｂが形成されており、マスク部分６５の厚さ方向に沿って、マスク部分６５の硬さが傾斜的に変化している。具体的には、マスク部分６５は、シール部分６５ｂ側からメッシュ部分６４側のコア部分６５ａに進むに従って、傾斜的に硬くなっている。この変形例５では、マスク部分６５のうち、電解質膜１３の押圧により圧縮弾性変形する部分が、シール部分６５ｂである。それ以外の部分が、コア部分６５ａである。マスク部分６５の硬さは、以下のように変化させればよい。具体的には、マスク部分６５の作製時に、ヒータを用いて、厚さ方向に温度勾配を付与した加熱により、樹脂材料またはゴム材料の架橋反応または重合反応の程度を変化させる。

図９Ｂに示す変形例６では、コア部分６５ａを囲うように、シール部分６５ｂが形成されている。すなわち、この変形例６では、変形例５とは異なり、貫通部分６８を形成する側壁面６５ｅまで、シール部分６５ｂが延在している。これにより、コア部分６５ａが露出することを抑えることができる。マスク部分６５の硬さは、以下のように変化させればよい。具体的には、マスク部分６５の作製時に、マイクロ波を用いて、中心からその周りに温度勾配を付与した加熱により、樹脂材料またはゴム材料の架橋反応または重合反応の程度を変化させる。

本発明を以下の実施例により説明する。

［実施例］
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たガラスエポキシ基板を準備した。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。マスク構造体は、図９Ｂに示すマスク構造体を準備した。具体的には、マスク部分の表面を膨潤させることにより、シール部分のショアＡ硬度ＨＳ４０に調整した。なお、コア部分のショアＡ硬度ＨＳ６００である。めっき液には、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。電解質膜に、デュポン社のナフィオン（登録商標）を用いた。成膜条件としては、めっき液の温度を４２℃として、解液の液圧１ＭＰａ、電流密度７Ａ／ｄｍ^２、成膜時間５００秒で、銅皮膜を成膜した。

［比較例１］
実施例と同じように銅皮膜を成膜した。実施例と異なる点は、マスク構造体のマスク部分に、厚さ１００μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を用いた点である。

［比較例２］
実施例と同じように銅皮膜を成膜した。実施例と異なる点は、マスク構造体のマスク部分に、厚さ１００μｍのショアＡ硬度ＨＳ５０のシリコーンゴムを用いた点である。

成膜後の実施例および比較例１、２において、成膜した金属皮膜の形状を確認した。比較例１では、マスク部分と基材との間に、めっき液（染み出し液）の侵入が確認された。実施例および比較例２では、このような現象はなかった。これは、比較例１のマスク部分の材料が、硬質であり、マスク部分と基材との密着性が十分でなかったことによる。

一方、実施例と比較例１、２のマスク部分に対して、電解質膜の押圧による構造解析を行った。比較例２のマスク部分は大きく変形し、貫通部分の断面積が、押圧後に５％程度減少することがわかった。なお、実施例および比較例１のものは、押圧前後の変化がほとんどなかった。

これらの結果から、マスク部分にコア部分を設け、コア部分よりも軟質の弾性材料からなり基材に接触するシール部分を設けることにより、所望のパターンかつ所望の断面形状の金属皮膜を成膜することができるといえる。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に係る成膜装置に限定されるものではなく、本発明の概念及び特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含む。また、上述した課題及び効果を奏するように、各構成を適宜選択的に組み合わせても良い。例えば、上記実施の形態における各構成要素の形状、材料、配置、サイズ等は、本発明の具体的態様によって適宜変更され得る。

１：成膜装置、１３：電解質膜、４０：載置台、４１：第１凹部、４２：第２凹部、４２ｂ：開口縁、６０：マスク構造体、６１：枠体、６２：スクリーンマスク、６４：メッシュ部分、６５：マスク部分、６５ａ：コア部分、６５ｂ：シール部分、６８：貫通部分、Ｂ：基材、Ｌ：めっき液

Claims (4)

1. 電解質膜と基材との間にマスク構造体を挟み込んだ状態で、電解めっきにより、所定のパターンの金属皮膜を基材に成膜する成膜装置であって、
   前記成膜装置は、めっき液の液圧により、前記電解質膜で前記マスク構造体を押圧する押圧機構を備えており、
   前記マスク構造体は、前記所定のパターンの貫通部分が形成されたスクリーンマスクを備え、
   前記スクリーンマスクは、格子状に開口部が形成されたメッシュ部分と、前記基材側において前記メッシュ部分に固着され、前記貫通部分が形成されたマスク部分と、を備え、
   前記マスク部分は、前記マスク部分の形状を保持するコア部分と、前記コア部分よりも軟質の弾性材料からなり、前記基材に接触するシール部分と、を有する、金属皮膜の成膜装置。
2. 前記シール部分は、前記貫通部分を形成する側壁面に沿って延在している、請求項１に記載の金属皮膜の成膜装置。
3. 前記コア部分は、前記基材に対向する対向面と、前記貫通部分を形成する側壁面と、を有しており、
   前記シール部分は、前記対向面と前記側壁面とで形成される稜線に沿って、形成されている、請求項１に記載の金属皮膜の成膜装置。
4. 前記マスク部分の硬さは、前記シール部分から前記コア部分に進むに従って、傾斜的に硬くなっている、請求項１に記載の金属皮膜の成膜装置。

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