JP2024510371A - 金属被膜を表面に塗布するための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、基板２、２’の表面８、８’に金属被膜を塗布し、特に導体トラックを製造するための方法であって、以下のステップを含む方法に関する。有機酸の少なくとも１つの金属塩又は前記塩の混合物を備えるインクが、表面８、８’の被覆されるべき箇所に塗布される。さらに、インクは、インクにエネルギーを供給することによって分解され、それによって、１つ又は複数の金属塩から金属被膜が生成される。ここでは、金属被膜が被覆されるべき箇所において表面８、８’に付着する。さらに、本発明は、本方法を実行するための装置及び対応するインクに関する。

Description

本発明は、プラスチック基板又はセラミック基板などの基板の表面に金属被膜を塗布するための方法及び装置、並びにそのような方法又はそのような装置において使用するためのインクに関し、この塗布は、特に導体トラックを製造するために使用され得る。

プラスチック表面の金属化を可能にするためには、それらの表面は通常、表面上に金属粒子／金属被膜が堆積及び付着することができるように、変化又は活性化させなければならない。レーザー直接構造化の技法（ＬＤＳ技法：ｌａｓｅｒ ｄｉｒｅｃｔ ｓｔｒｕｃｔｕｒｉｎｇ）が、金属化、したがって非平面的なコンポーネントの機能化に特に適していると証明されてきた。これらの方法において、金属の電気めっき堆積に直接は適していないプラスチックが、下塗剤を用いて塗布可能にされる。使用されるプラスチックには、射出成形プロセスにおいて所望のコンポーネントを製造するために、添加剤が添加される。この添加剤は、例えば含銅鉱物又はパラジウム系化合物であり得る。材料を成形後に電気めっき可能にするために、コンポーネントの表面は、特にレーザーを用いて金属堆積が実行されるべきところを損傷される。表面の損傷により、パラジウム核又は鉱物に含有されている銅が放出され、これにより、後続の電気めっきプロセスで、堆積が行われるところに結晶核が都度形成される。しかしながら、ＬＤＳ法の１つの欠点は、比較的誤りを起こしやすいことである。

ＤＥ１０２００８０２７４６１Ｂ４（独国特許出願公開第１０２００８０２７４６１号明細書）には、プラズマを使用したローラーを用いて、プラスチック膜を微細構造化するための装置及び方法が開示されている。このプロセスでは、表面上に微細構造化された凹部が作り出され、次いでそれらは、導体トラックを製造するために湿式化学的に金属化される。

ＥＰ２６７４２２３Ｂ１（欧州特許第２６７４２２３号明細書）により、粉末混合物を用いた導体トラックの製造のための装置が知られている。このプロセスでは、基板に付着するべき物質が組み込まれているマトリクス材を溶融するために、プラズマが使用される。

また、ＥＰ２７１１４４１Ｂ１（欧州特許第２７１１４４１号明細書）には、プラズマを用いて基板を被覆するための方法が開示されている。ここでは、粉末がまた、出発物質として使用されている。

ＤＥ１９９５８４７３Ａ１（独国特許出願公開第１９９５８４７３号明細書）により、プラズマを使用して前駆体材料を改質し、続いてそれらを基板上に堆積させることが知られている。前駆体材料は、液体、特に懸濁液であり得、また金属のナノスケール粒子を含有し得る。しかしながら、前駆体材料はプラズマ・ジェット源に直接送られる。さらに、基板の表面を変化させることは開示されておらず、特に、金属前駆体材料が塗布されるべきところで変化を起こすことは開示されていない。表面上の導体トラックの製造は記載されていない。

特開２０２０－００４６４８号公報には、酸化銅を含有するインクを用いた導体トラック生成のための方法が記載されており、この酸化銅を含有するインクは、還元雰囲気下でのプラズマ処理によって銅に還元される。さらにこの方法では、金属粒子が残存する範囲でインクを除去するために、高濃度の酸素が使用される。

ＣＮ１０７１４８１５４Ａ（中国特許出願公開第１０７１４８１５４号明細書）には、基板上に導体トラックを製造するための方法が記載されており、基板はプラズマを用いて前処理される。そして続いて、触媒塩を含有するインクが塗布される。インクが硬化した後に、露出した金属イオンが還元され、従来の浴内で、銅の化学的堆積の土台を形成する。ここでは、ホルムアルデヒドが還元剤として使用される。

ＷＯ２００８０７７６０８Ａ２（国際公開第２００８／０７７６０８号明細書）により、冷プラズマを生成し、粉末を搬送するランスを用いて、導体トラックをスプレーするための方法及び装置が知られている。

独国特許出願公開第１０２００８０２７４６１号明細書 欧州特許第２６７４２２３号明細書 欧州特許第２７１１４４１号明細書 独国特許出願公開第１９９５８４７３号明細書 特開２０２０－００４６４８号公報 中国特許出願公開第１０７１４８１５４号明細書 国際公開第２００８／０７７６０８号明細書

本発明は、表面を金属で簡易的に被覆することが可能になる手段を用いて、上記で述べた種類の方法を提供する目的に基づく。特に、プラスチック原料などの基板の添加物を必要とせずに、プラスチック又は同様にセラミックなどの複数の異なる材料を金属化することができる方法が利用可能になる。さらに本発明は、本方法を実行するための装置用のプリント・ヘッドを提供する目的に基づく。最後に本発明は、特にそのような方法及びそのような装置において使用可能な、特にプラスチック表面又はセラミック表面を金属で被覆するために特に適している物質を提案する目的に基づく。

本方法に関する目的は、請求項１の特徴によって満たされる。このために、インクが表面の被覆されるべき箇所に塗布される。塗布は、ノズルから表面に向かってインクを噴出することによって行われ得る。或いは、例えばインクの中に基板を浸すこと、及び／又はインクを基板上にブラシで塗る若しくはピペットで分注することによっても、表面又は被覆されるべき箇所にインクが塗布され得る。当然ながら、本発明による方法はまた、被覆されるべき表面上のいくつかの箇所においても実行され得る。

インクは、有機酸の少なくとも１つの金属塩を含有する。金属カチオン、又は多数の塩の場合には複数の金属カチオンが、塗布されるべき金属被膜を形成するように選択又は意図される。特に被膜は、金属粒子の形で形成する場合がある。しかしながら、連続した被膜及び／又は均質な被膜が形成されることが好ましい。本発明による方法のさらなるステップは、インクにエネルギーを供給することによってインクを分解することを含む。インクの分解は特に、少なくとも１つの塩の分解をもたらし、それによって、少なくとも１つの金属が表面上に金属被膜を形成する。

分解の間、有機酸の金属塩は、特に水や二酸化炭素などの容易に除去可能な分解生成物に分解し、金属カチオンは、被覆されるべき箇所の上、したがって表面上に残存する元素金属に還元される。分解生成物が容易に除去可能であるため、時間を要する分解生成物の除去が必要ない、金属被膜の簡易的な塗布が可能になる。

特に好ましい一実施例では、基板は、プラスチック基板又はセラミック基板である。ここでは、金属被膜が設けられるべき表面は、被覆されるべき箇所が初めから粗さを有さない場合には、この箇所において表面を粗化することによって準備されることが好ましい。この前処理又は既に存在する粗さにより、金属被膜が表面に付着することが確実になる。十分な粗さは、金属被膜が表面に付着するとすぐに実現される。

しかしながら、基板は、プラスチック基板及び／又はセラミック基板に限定されず、例えば、金属を備える可能性もある。さらに基板は、金属基板又はサーメット（すなわち、金属マトリクスにセラミック材料を合成したもの）であり得、その結果、被覆されるべき箇所の準備（すなわち、粗化又はさらには洗浄）が必要なくなる。他の相互作用でも被膜を表面に十分に付着させるので、粗さは、すべての種類の基板に対して有利ではない。

本発明では、「インク」という用語は、少なくとも１つの金属塩を含有する液体を述べている。この液体は、金属塩、及び場合によっては加えて含有される溶媒に応じて、薄いものからペースト状のものまであり得る。「粗さ」という用語は、特に表面の表面高さの不均一さを述べており、とりわけルーゴ・テスト、プロファイル法、共焦点顕微鏡法、コノスコピック・ホログラフィー、焦点変動、又は白色光干渉法を用いて決定され得る。面粗さ測定は、ＩＳＯ２５６１７８に記載されている。

本発明の１つの実施例の利点は、プラスチック基板向けに、ポリエチレン、ポリエステル、又はエポキシ樹脂などの多くの異なるプラスチック材料が使用可能なことであり、特にプラスチック原料の高価な添加物が必要ではないことである。原理的に、本発明による方法は、エネルギーを供給することによって元素金属の被膜に分解され得る有機酸の任意の金属塩に適している。したがって、いくつかの異なる金属被膜又はさらには金属粒子が、プラスチック表面などの異なる表面に塗布され得る。

表面の粗さは、特に、表面が被覆され得ることを確実にする。粗化は、インクが噴出される前に行われ得る。特に粗化は、サンド・ブラスト又はガラス・ブラスト又はエッチングを用いて実行され得る。他の方法も可能である。粗化により、処理されるべき表面に凹部（空隙）が設けられ、この凹部（空隙）の中には、後続の被覆プロセスで金属層が作り出され、この金属層は、機械的にプラスチック基板若しくはセラミック基板の上に引っかかり、又はプラスチック基板若しくはセラミック基板にそれ自体を留める。

しかしながら粗化は、インクの噴出中、すなわちインクが表面上に衝突する瞬間の直前にも行われ得る。この場合、エネルギーは表面に供給される。

例えば、このことはレーザーを用いて行われ得る。レーザーは表面に空隙を作り出し、この空隙の中には、後続のプロセスで生成される金属被膜が堆積し、この金属被膜は、場合によっては提供されるさらなる被膜増強プロセスにおいて、結晶核として機能し得る（特に、被膜中の金属粒子）。これらの空隙は数マイクロメートルの直径を有し、その結果、後続の電気めっきプロセスにおいて成長する層が空隙を閉じ、そうして、閉じた表面を形成し得る。空隙は、アンダーカット又は材料の架橋が形成されるようなレーザー・ビームの方向を用いて配置され、これにより、被覆されるべき表面を有するコンポーネント上に堆積するべき１つ又は複数の層の機械的支持（機械的付着）が高められる。

エネルギー供給は、プラズマを生成することによっても実行され得、プラズマは、同時に表面を化学的に活性化させる。プラズマの生成とは、イオン化されており、エネルギー的に高荷電のガスが、表面にわたって移動すること、又は表面に接触していることである。このプロセスでは、複数の化学反応が起こり、プラスチック表面から様々な原子、原子団、又は分子団を分離し、そうして反応種を残しておき、表面張力を減少させる。これにより、インクによる表面の濡れの向上がもたらされる。

エネルギー供給は、炎、特に酸水素炎によっても実行され得る。この場合、処理されるべき表面は一時的に燃やされる。このことが表面の粗化につながることは、実験により示されている。しかしながら、根本的な仕組みは未だはっきりしていない。

インクは希釈された形で噴出され得、ノズルはインクの微細噴霧を生じさせ、又はインクが液滴の形でノズルから噴出され得る。適切な溶媒は、アルカン、芳香族溶媒、アセトン、又はイソプロパノールなどの非極性又は弱い極性のみの有機溶媒であり、これらは、よく使用されるインクの有機アニオンを溶かす。イソプロパノールは、よく使用されるインクを溶かし、また人間、環境、及びプラント技術に対する危険の可能性が少ない又は全くないので、イソプロパノールが使用され得ることが好ましい。希釈されたインクが使用される場合、処理されるべき表面は、インク噴出中に５０℃から６０℃の温度を有することが好ましい。したがって、表面は特にこの温度まで加熱され得る。粗化に炎を使用すると、そのような加熱もまた、さらなる目的として与えられ得る。そのような表面の温度により、溶媒の急速な蒸発が可能になる。対応するノズルを通して希釈されたインクを微細噴霧することは、圧縮空気や乾燥窒素などの過剰圧力下のプロセス・ガスを用いて実現される。インクは、このために適切な粘性を有する必要がある。

堆積すべき金属層が、主に電気めっき後処理によって実現されるべきである場合、高度希釈されたインク、すなわち溶媒に対するインクの比が１／１００未満であるインクが使用され得る。この理由は、この場合、インクの分解単独によって表面上の閉じた金属層を実現することが目的ではなく、単に、電気めっきによる後続の層ビルド・アップのために結晶核の堆積を実現することが目的であるからである。

或いは、インクは希釈されていない形でも噴出され得、インクの粘性は、ノズルに、又は高圧下で起こる必要のあるノズルからの噴出に適合されなければならない。インクの粘性をノズルに適合させるために、インクは、インクの温度がその分解温度よりもわずかに低くなるように加熱され得る。特に、加熱は、分解温度よりも１０℃から１５℃低い温度まで行われ得る。

インクを分解して表面上に金属被膜を作り出すことは、上記で説明したように、基本的にエネルギーを供給することによって行われる。分解は、ノズルからのインクの噴出と、表面へのインクの衝突との間で行われ得るが、インクが表面に衝突した後に行われることもできる。分解温度は、およそ２５０℃である。多くのプラスチックの場合、この温度は、使用されているプラスチックの溶融温度又は分解温度よりも高い。したがって、可能な限り最高のエネルギー密度で、可能な限り最小の供与量のエネルギーを供給することが有利である。このようにすると、金属被膜をプラスチックに留めるために故意に損傷を引き起こす意図を除いては、確実にプラスチック表面の損傷が可能な限り少なくなる。

インクの分解のためのエネルギー供給は、炎を用いて行われ得る。炎の熱がインクを分解し、その結果、金属層が表面上に残存する。ここでは、直径２ｍｍ未満の炎ノズルから放出される酸水素炎により、良好な結果がもたらされることが示されている。そのような炎ノズルは、インクを噴出するプリント・ヘッドに容易に統合され、インクの塗布に続き得る。表面に対する炎の角度が有する被覆結果への影響は、小さくないことが示されている。特に、炎が表面と鋭角である場合に、良好な結果が実現される。

インクの分解はまた、電磁放射線を用いてエネルギーを供給することによっても行われ得る。この場合、放射線は、使用されるインクの吸収スペクトルに適合されるべきである。インクとしてネオデカン酸銅を使用する場合、放射線は、好ましくは６２０ｎｍから８５０ｎｍの波長を有するべきであり、これは、前記インクがこの範囲で明らかな吸収を有するからである。このように適合されている放射線によりインク分解が行われ得る一方で、被覆されるべき表面は、事実上損傷を受けない。

インク分解のためのエネルギー供給の別の可能性は、プラズマの生成である。プラズマは、インクが基板の表面に非常に薄い層厚で塗布されている場合に、インクを分解するのに特に適している。その理由は、低圧プラズマでインクを分解した後にインクから結晶核が残存し、この結晶核が、可能性のある後続の電気めっきプロセスにおいて、容易に金属化され得るからである。大気プラズマ、すなわちアーク・プラズマ、又は「無声放電」としても知られているＤＢＤプラズマ（誘電体バリア放電プラズマ：Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｂａｒｒｉｅｒ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ Ｐｌａｓｍａ）を使用することも可能であり、このプラズマの使用には、エネルギー供給が比較的穏やかであるという利点がある。ここでは、まずインクの粘性が大幅に減少し、その結果インクが流れ始め、このことが理由となり、ステンシルを使用して必要な輪郭の鮮明さを実現することが有利になり得る。

さらに、インクを分解するためには加熱されたプロセス・ガスも使用され得る。ここでは任意のプロセス・ガスが使用され得、特に熱気も使用され得る。

使用されるノズルは、可動ノズル・チップを備える塗布ランスを有することが好ましい。そのような塗布ランスは、特に希釈されたインクを用いる場合に使用され得る。例えば、中空球の内側は、小さくて容易に閉止可能な開口部を通して、そのような塗布ランスにより被覆され得る。このために、まず塗布ランスが開口部を通して中空球に挿入され、次いで、ノズル・チップが、中空球のすべての箇所に到達できるように適宜角度を付けられる。球又は空隙のサイズに応じて、球の内側表面に完全に接近できることを確実にするように、いくつかの箇所で、ランスに角度を付け又はランスを曲げる必要のある場合がある。

塗布されるべき金属を含有する塩は、カルボン酸の金属塩又はカルボン酸の混合物の金属塩であることが好ましい。ここでは、カルボン酸は、好ましくは炭素数２から２０、特に炭素数４から１６、さらに好ましくは炭素数６から１４、特に炭素数８から１２、最も好ましくは炭素数１０であり、直鎖であっても分岐鎖であってもよく、例えばジアルキルカルボン酸又はトリアルキルカルボン酸である。カルボン酸は、モノカルボン酸であることが好ましいが、ジカルボン酸又はトリカルボン酸も使用され得る。さらにカルボン酸は、飽和であっても不飽和であってもよいが、不飽和カルボン酸が好ましい。

塩は、ネオデカン酸の金属塩であることがさらに一層好ましい。ネオデカン酸は、異なる構造のそれぞれ炭素数１０の分岐鎖の飽和モノカルボン酸の混合物であり、特に２，２，３，５－テトラメチルヘキサン酸、２，４－ジメチル－２－イソプロピルペンタン酸、２，５－ジメチル－２－エチルヘキサン酸、２，２－ジメチルオクタン酸、及び２，２－ジエチルヘキサン酸の混合物である。この種類の塩は、エネルギーが供給されると特によく分解する。インクの分解の結果として、塩は、それぞれの金属、並びにさらなる分解生成物である水及び二酸化炭素、又は周囲の雰囲気に応じてそれらの前駆体に化学変化する。

金属塩に含有されている金属は、銅、マンガン、ニッケル、ニオブ、モリブデン、又はイットリウムなどの電子工業で一般的に使用されている金属であることが好ましい。金塩、銀塩、又はパラジウム塩も使用され得る。

ネオデカン酸の銅塩、すなわちネオデカン酸銅が、特に適していると証明されてきた。しかしながら、ネオデカン酸のマンガン塩又はニッケル塩など、ネオデカン酸の他の金属塩も使用され得る。

インクの組成を選択することは、インクの完全な放電サイクル中に表面上に堆積するべき層厚に関して、また堆積するべき層の組成に関して重要である。通常、両パラメーターは、特定の塗布のために同時に変更される。

堆積するべき層の所望の厚さは、インクの組成に対して検討されるべきである。この場合、金属層が、インクの分解単独で製造されるべきか、それとも電気めっきによる後からの強化により製造されるべきかを検討するべきである。方法の選択は、対応する塗布に依存し、製造速度と製造量との間の折衷案を表している。

堆積するべき層が、インクの分解単独で行われる場合、ノズルからのインクの噴出によって表面上に製造されるインク層が、近接して間隔を空けられている粒子、若しくは均質な被膜からなるように、又はインクが、存在する場合のある任意の溶媒の蒸発後に表面上に閉じた膜として存在するように、インクの濃度を適宜選択しなければならない。インクの分解中には、使用される金属又はカチオンに応じて、存在する金属塩のうちの特定の割合のみが残存する金属に変換される。ネオデカン酸銅を使用する場合、この割合は約１５％のみである。これは、銅とネオデカン酸銅とのモル質量の関係による結果であり、それによって堆積すべき金属のイオンの電荷も入り込む。

同時に異なる金属塩を使用すると、コンスタンタン、銅－ニッケル－マンガン合金などの合金の堆積も可能になる。特に、合金としての金属層を製造するためには、したがって金属塩の混合物、例えばネオデカン酸銅と、ネオデカン酸ニッケルと、ネオデカン酸マンガンとの混合物が使用され得る。次いで、合金の組成は、インクの組成によって容易に制御され得る。異なる金属塩を交互に塗布することによって、層の組合せもまた製造され得る。

表面上に製造される金属層は、塗布の状況に応じて特定の厚さに達することになる。この厚さが所望の厚さ未満である場合には、既存の層が強化され得る。この強化は、実施されたプロセスステップを繰り返すことによって行われ得る。対応する電気めっき浴からのさらなる金属が、外部から電流を印加することなく既存の層の上に堆積し、既に堆積した金属被膜は結晶核として機能することが提供される場合もある。金属層の厚さは、有機酸の金属塩の量を適合させること、又は有機酸の金属塩の濃度を変化させることによって実現され得る。

金属被膜の塗布後に、対応する電気めっき浴からの別の金属の電気めっき堆積を実行することも可能であり、塗布された金属被膜は結晶核（特に被膜上の凸凹）として機能する。

プリント・ヘッドに対する上述の目的は、請求項２７の特徴によって満たされる。そのようなプリント・ヘッドは、本方法が実行され得る全体装置のために提供される。プリント・ヘッドは、基板の表面に向かってインクを噴出するために提供されるノズルを有する。プリント・ヘッドに加えて、インク槽が全体装置の部品であり、インク槽からプリント・ヘッドにインクが供給される。インクは、塗布されるべき金属を有する有機酸の金属塩を成分として含有する。さらに、プリント・ヘッドは、プラスチック基板又はセラミック基板の表面を粗化し得る手段を有する場合がある。さらに、プリント・ヘッドはまた、インクにエネルギーを供給し得る手段を有し、そのようにして、結果としてインクの分解が行われる。分解により、金属被膜が製造され、この金属被膜は、表面、特に粗化された表面に付着して、表面の被膜を製造するようなものである。

本方法に関連して前に説明したものと同じ利点が、プリント・ヘッドにも生じる。このことは、以下に説明するプリント・ヘッドの好ましい実施例にも適用する。

表面を粗化するための手段は、レーザー、及び／又はプラズマ・ジェット源、及び／又は表面に接触する炎を生成するための燃料ガス供給部を有し得る。根本的な粗化の仕組みは、本方法に関連して上記で説明されている。

プリント・ヘッドは、プラスチック基板の表面を加熱し得る加熱ユニットを有することが好ましい。そのようにすると、使用される溶媒の急速な蒸発が実現され得る。意図される基板表面の温度は、特に５０℃から６０℃であり得る。

インクを分解するためのエネルギー供給手段は、インクがノズルから噴出された後ではあるがインクが表面に衝突する前に、インクがエネルギーを受け取るように配置されている。また、エネルギー供給手段は、インクが表面に衝突した後にのみエネルギーを受け取るように配置されていることも提供され得る。

エネルギー供給手段は、燃料ガス・ノズルと接続している燃料ガス供給部を有し得る。ここでは、燃料ガス・ノズルから炎心が現れ、インクが表面へ向かう途中で又は表面上でのどちらかで、インクに接触することが提供される。炎又は炎心が基板表面に対して鋭角に整列していると、被覆の結果が特に良好であることが分かっている。

エネルギー供給手段はまた、レーザーを有し得る。レーザーの１つの利点は、放出される光の波長範囲が、インクの吸収スペクトルによく適合され得ることである。

レーザーをインクの分解に使用し、又は上記で説明したように表面の粗化にも使用する場合、レーザーをプリント・ヘッドに統合する必要はない。しかし、実際のレーザー源は、全体装置の部品であり得、プリント・ヘッドは、レーザー光を表面又はインクに供給するミラー・システム又は光導波路を含み得る。

エネルギー供給の別の可能性は、プラズマ・ジェット源を提供することである。さらに、加熱されたプロセス・ガス源もまた提供され得、加熱されたプロセス・ガス源は、インクにエネルギーを供給してインクを分解する。

ノズルは、可動ノズル・チップを有する塗布ランスを有することが好ましい。この利点は、本方法に関連して上記で説明されている。

被覆するために特定の物質を使用することに関する上述の目的は、請求項４２の特徴によって満たされる。ここでは、金属塩の金属カチオンが、エネルギー供給によって元素金属に変換され、被膜の形で表面上に堆積する。

インク又はインクの使用の好ましい実施例は、請求項４３及び４４に記されている。

以下において、本発明はいくつかの実施例に基づいて説明され、図面が参照される。

レーザー及びプラズマ・ジェット源を備えたインクジェット・プリント・ヘッドの図である。 ２つのレーザーを備えたインクジェット・プリント・ヘッドの図である。 レーザー及び燃料ガス供給部を備えたインクジェット・プリント・ヘッドの図である。 プラズマ・ノズル及びレーザーを備えたインクジェット・プリント・ヘッドの図である。 プラズマ・ノズル及び燃料ガス供給部を備えたインクジェット・プリント・ヘッドの図である。 インクジェット・プリント・ヘッドの部品としての可動ノズル・チップを備えたノズルの図である。

図では、同一の部品は同一の符号で指定されている。図１に示すインクジェット・プリント・ヘッドは、符号１で指定されており、プリントが行われるコンポーネントは２で指定されている。コンポーネント２は、図２から図５にも示されており、例えばプリント回路板であり得る。コンポーネント２は、プラスチックで作製されている処理されるべき表面８を有し、プラスチック基板を表している。

プリント・ヘッド１は保持装置４を有し、この保持装置４は、非常に概略的にのみ図示されており、例えば取付フランジであってもよい。保持装置４はまた、図２から図６のいずれの場合にも示されている。プリント・ヘッド１のいくつかの構成要素は、保持装置４に取り付けられている。

ここでは、表面８の前処理のために、レーザー６が使用される。レーザー６は、金属で被覆されるべき表面８の線又は領域に沿って、レーザー６の光ビーム１０を誘導することにより、表面８を粗化するように特に機能する。続いて、インクをインク・ジェット１３’の形で噴出するノズル１３を有するスプレー・ヘッド１２が、粗化された領域にわたって誘導される。インクは有機酸の塩を含有し、有機酸の塩は、銅などの塗布されるべき金属を含有する。インクを加熱するために、スプレー・ヘッド１２は、加熱ジャケット１４を有する。

さらに、プリント・ヘッド１は、プラズマ・ノズル１５を有し、プラズマ・ノズル１５によって、プラズマ１６がインクの与えられた領域上に向けられ得る。これによりインクの分解、特に塩の分解が生じ、その結果、金属被膜又は銅被膜が、粗化により表面８に付着して残存する。

保持装置４を用いて、レーザー６、スプレー・ヘッド１２、及びプラズマ・ノズル１５を、表面８にわたって適宜動かすことが提供される。或いは、コンポーネント２を、保持装置４及び前記複数の構成要素に対して適宜動かすことも可能であろう。

図２によるインクジェット・プリント・ヘッドは、符号２０で指定されている。これは、インクジェット・プリント・ヘッド１とは以下のように異なる。プリント・ヘッド２０は、プラズマ・ノズル１５の代わりに、さらなるレーザー２１を有する。プラズマ・ノズル１５と同様に、レーザー２１は、スプレー・ヘッド１２を用いて表面８に既に塗布されているインクに、エネルギーを供給するように機能する。このために、光ビーム２２は、表面８のインクの与えられた領域上に斜めに向けられ得るが、垂直に向けられることも可能であろう。その結果、ここでもインク又は塩の分解が行われる。

図３によるインクジェット・プリント・ヘッドは、符号２５で指定されている。これは、インクジェット・プリント・ヘッド１とは以下のように異なる。プリント・ヘッド２５は、プラズマ・ノズル１５の代わりに、燃料ガス・ノズル２７を備えた燃料ガス供給部２６を有する。これらも、表面８に塗布されているインクを分解するために、そのインクにエネルギーを供給するように機能する。

図４によるインクジェット・プリント・ヘッドは、符号３０で指定されている。これは、インクジェット・プリント・ヘッド２０とは以下のように異なる。レーザー６の代わりに、コンポーネント２の表面８を粗化するためにプラズマ・ノズル３１が提供され、プラズマ・ノズル３１を通して、プラズマ３２が表面８に接触し得る。さらに、インクジェット・プリント・ヘッド３０は、プラスチック基板２を加熱するための加熱ユニット３３を有する。

図５によるインクジェット・プリント・ヘッドは、符号３５で指定されている。これは、インクジェット・プリント・ヘッド３０とは以下のように異なる。レーザー２１の代わりに、燃料ガス・ノズル２７を備えた燃料ガス供給部２６が提供され、これを通して、炎がインクに向けられ得て、インクにエネルギーを供給し、それによってインクの分解を実現する。

図６には、中空球２’が示されている。この中空球２’は、被覆されるべき内側表面８’を有する。このために、塗布ランス１２’が、インクジェット・プリント・ヘッドの部品として提供される。塗布ランス１２’は、保持装置４に直接取り付けられ得、又は保持装置４に取り付けられたスプレー・ヘッドの部品であり得る。塗布ランス１２’は、いくつかの箇所で曲げられ得、したがって、インクをインク・ジェット１３’の形で噴出し得るノズル３８を構成する可動チップを有する。塗布ランス１２’が、後に閉止されるべき中空球２’の開口部３９を通って挿入されると、このようにして、塗布ランス１２’によって、可動ノズル３８により被覆するために、内側表面全体に到達することが可能になる。

本方法の一実施例によれば、ガラス繊維を３５％含有するポリアミド（ＰＡ６６）で作製されているプラスチックコンポーネントが、適切なレーザーを用いて第一粗化され、その結果、材料の架橋を含む微細構造が作り出される。次いで、希釈された形のインク（５％のネオデカン酸銅（ｐ．ａ．）、９５％のイソプロパノール（ｐ．ａ．））が、塗布ノズルを介して、結果として生じる粗さに塗布される。そうして、初めに構造が完全にインクで覆われ、第２の段階で、再びレーザーを用いてエネルギーを供給することによって、インクが分解される。続いてコンポーネントは、微細構造に関して化学的に銅めっきされ得る。

本方法のさらなる一実施例によれば、ガラス繊維強化ポリエステル樹脂の板が、水素炎を斜めに、すなわち表面に対して鋭角で通過して、被覆されるべき箇所を粗化する。この直後に、インク（６５％のネオデカン酸銅、３５％のイソプロパノール）がそれらの箇所に塗布され、すぐに第２の水素炎を用いて分解されて、厚さ２～３μｍの銅を有する閉じた金属層が堆積する。ここで得られる導電率は、化学的及び電気めっき的に堆積していない金属銅の導電率の８５％から１００％の間に達する。

１ インクジェット・プリント・ヘッド
２、２’ プリントが行われるコンポーネント
４ 保持装置
６ レーザー
８ ２の表面
８’ ２’の内側表面
１０ ６の光ビーム
１２ スプレー・ヘッド
１２’ 塗布ランス
１３ ノズル
１３’ インク・ジェット
１４ 加熱ジャケット
１５ プラズマ・ノズル
１６ プラズマ
２０ インクジェット・プリント・ヘッド
２１ レーザー
２２ ２１の光ビーム
２５ インクジェット・プリント・ヘッド
２６ 燃料ガス供給部
２７ 燃料ガス・ノズル
３０ インクジェット・プリント・ヘッド
３１ プラズマ・ノズル
３２ プラズマ
３３ 加熱ユニット
３５ インクジェット・プリント・ヘッド
３８ 可動ノズル
３９ ２’の開口部

Claims (44)

1. 基板（２、２’）の表面（８、８’）に金属被膜を塗布し、特に導体トラックを製造するための方法であって、
   有機酸の少なくとも１つの金属塩又は前記塩の混合物を備えるインクが、前記表面（８、８’）の被覆されるべき箇所に塗布されるステップと、
   前記インクが、前記インクにエネルギーを供給することによって分解され、それによって、１つ又は複数の前記金属塩から前記金属被膜が生成され、前記金属被膜が前記被覆されるべき箇所において前記表面（８、８’）に付着するステップと
   を含む方法。
2. 前記表面（８、８’）が、前記被覆されるべき箇所において粗さを有し、又は粗さをもたらすようにそこで粗化され、前記金属被膜が、粗さを有する前記箇所に付着し、前記表面（８、８’）の前記粗化が、前記インクが噴出される前に行われることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記粗化が、サンド・ブラスト又はガラス・ブラスト又はエッチングを用いて実行されることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. 前記表面（８、８’）が、前記被覆されるべき箇所において粗さを有し、又は粗さをもたらすようにそこで粗化され、前記金属被膜が、粗さを有する前記箇所に付着し、前記粗化が、前記インクの噴出中に行われることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
5. 前記粗化が、レーザーを使用してエネルギーを供給することによって行われることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
6. 前記粗化が、プラズマを生成しながらエネルギーを供給することによって行われ、前記プラズマが、同時に前記表面を化学的に活性化させることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
7. 前記粗化が、炎を用いてエネルギーを供給することによって行われることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
8. 前記インクが、ノズル（１３）から前記表面（８、８’）の前記被覆されるべき箇所の方向に噴出されることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか一項に記載の方法。
9. 前記インクが、溶媒によって希釈された形で噴出され、前記ノズル（１３）が、前記インクの微細噴霧を生じさせ、又は前記インクを液滴の形で噴出することを特徴とする、請求項８に記載の方法。
10. 非極性又は弱い極性の有機溶媒、特にイソプロパノールが溶媒として使用されることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
11. 前記表面（８、８’）が、インク噴出中に５０℃から６０℃の温度を有し、又は５０℃から６０℃の温度に加熱されることを特徴とする、請求項９又は１０に記載の方法。
12. 前記インクが、希釈されていない形で噴出され、前記ノズル（１３）に到達する前に、及び／又は前記ノズル（１３）の中で、及び／又は前記ノズル（１３）と前記表面（８、８’）との間で、前記インクの分解温度未満の温度に加熱され、前記ノズル（１３）によって微細噴霧されることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
13. 前記インクの前記分解が、前記ノズル（１３）からの前記噴出と、前記表面（８、８’）への衝突との間に行われることを特徴とする、請求項８から１２までのいずれか一項に記載の方法。
14. 前記インクの前記分解が、前記表面（８、８’）への衝突後に行われることを特徴とする、請求項１から１２までのいずれか一項に記載の方法。
15. 前記分解が、炎を用いてエネルギーを供給することによって行われることを特徴とする、請求項１から１４までのいずれか一項に記載の方法。
16. 前記炎が、前記表面（８、８’）と鋭角であることを特徴とする、請求項１４に従属する場合の請求項１５に記載の方法。
17. 前記分解が、電磁放射線を用いてエネルギーを供給することによって行われることを特徴とする、請求項１から１４までのいずれか一項に記載の方法。
18. 前記分解が、プラズマを用いてエネルギーを供給することによって行われることを特徴とする、請求項１から１４までのいずれか一項に記載の方法。
19. 前記分解が、加熱されたプロセス・ガスを用いてエネルギーを供給することによって行われることを特徴とする、請求項１から１４までのいずれか一項に記載の方法。
20. 前記ノズル（１３）が、塗布ランスの可動チップであることを特徴とする、請求項８から１３までのいずれか一項に記載の方法。
21. 前記少なくとも１つの塩が、カルボン酸の金属塩又はカルボン酸の混合物の金属塩であることを特徴とする、請求項１から２０までのいずれか一項に記載の方法。
22. 前記少なくとも１つの塩がネオデカン酸金属塩であることを特徴とする、請求項２１に記載の方法。
23. 前記金属塩が銅塩であることを特徴とする、請求項２１又は２２に記載の方法。
24. 前記電磁放射線が、６２０ｎｍから８５０ｎｍの波長を有することを特徴とする、少なくとも請求項２２及び１７に従属する場合の請求項２３に記載の方法。
25. 前記金属被膜の前記塗布の後に、さらなる金属被膜の化学堆積が、外部から電流を印加することなく電気めっき浴から行われて、前記表面（８、８’）上に所望の金属層の組成を製造し、前記塗布された金属被膜が、結晶核として機能することを特徴とする、請求項１から２４までのいずれか一項に記載の方法。
26. 前記金属被膜の前記塗布の後に、さらなる金属被膜の電気めっき堆積が、電気めっき浴から行われて、前記表面（８、８’）上に所望の金属層の組成を製造し、前記塗布された金属被膜が、結晶核として機能することを特徴とする、請求項１から２４までのいずれか一項に記載の方法。
27. 請求項１から２６までのいずれか一項に記載の方法を実行するための装置用のプリント・ヘッド（１、２０、２５、３０、３５）であって、基板（２、２’）の表面（８、８’）に向かってインクを噴出するように機能するノズル（１３）を有し、前記装置のインク槽に流体接続されており、前記インクが、塗布されるべき被膜形成金属を各々が含有する１つ又は複数の有機酸の１つ又は複数の塩を有する、プリント・ヘッド（１、２０、２５、３０、３５）において、前記プリント・ヘッド（１、２０、２５、３０、３５）が、前記インクの分解が行われるように前記インクにエネルギーを供給するための手段（１５、２１、２６、２７）をさらに有し、それによって製造された金属被膜が、被覆されるべき箇所において前記表面（８、８’）に付着して残存することを特徴とする、プリント・ヘッド（１、２０、２５、３０、３５）。
28. プリント・ヘッド（１、２０、２５、３０、３５）が、前記基板（２、２’）の前記被覆されるべき箇所において前記表面（８、８’）を粗化するための手段（６、３１）をさらに有し、その結果、それによって製造された前記金属被膜が、粗さを有する前記箇所において前記表面（８、８’）に付着して残存することを特徴とする、請求項２７に記載のプリント・ヘッド（１、２０、２５）。
29. 前記表面（８）を粗化するための前記手段が、レーザー（６）を有することを特徴とする、請求項２８に記載のプリント・ヘッド（１、２０、２５）。
30. 前記表面（８）を粗化するための前記手段が、プラズマ・ジェット源（３１）を有することを特徴とする、請求項２８に記載のプリント・ヘッド（３０、３５）。
31. 前記表面（８）を粗化するための前記手段が、前記表面（８）に接触する炎を生成するための燃料ガス供給部を有することを特徴とする、請求項２８に記載のプリント・ヘッド。
32. 前記基板（２、２’）の前記表面（８）を加熱するための加熱ユニットを有することを特徴とする、請求項２７から３１までのいずれか一項に記載のプリント・ヘッド。
33. 前記インクの前記分解のための前記エネルギー供給手段が、前記インクが噴出された後且つ前記インクが前記表面（８）に衝突する前に、前記エネルギー供給が行われるように配置されていることを特徴とする、請求項２７から３２までのいずれか一項に記載のプリント・ヘッド。
34. 前記インクの前記分解のための前記エネルギー供給手段（１５、２１、２６、２７）が、前記インクが前記表面（８）に衝突した後に、前記エネルギー供給が行われるように配置されていることを特徴とする、請求項２７から３２までのいずれか一項に記載のプリント・ヘッド（１、２０、２５、３０、３５）。
35. 前記インクの前記分解のための前記エネルギー供給手段が、燃料ガス供給部（２６）と燃料ガス・ノズル（２７）とを有することを特徴とする、請求項２７から３４までのいずれか一項に記載のプリント・ヘッド（２５、３５）。
36. 前記燃料ガス・ノズル（２７）が、前記基板（２）の前記表面（８）に隣接して鋭角で配置されていることを特徴とする、請求項３５に記載のプリント・ヘッド（２５、３５）。
37. 前記インクの前記分解のための前記エネルギー供給手段が、レーザー（２１）を有することを特徴とする、請求項２７から３４までのいずれか一項に記載のプリント・ヘッド（２０、３０）。
38. 前記インクの前記分解のための前記エネルギー供給手段が、プラズマ・ジェット源（１５）を有することを特徴とする、請求項２７から３４までのいずれか一項に記載のプリント・ヘッド（１）。
39. 前記インクの前記分解のための前記エネルギー供給手段が、加熱されたプロセス・ガス源を有することを特徴とする、請求項２７から３４までのいずれか一項に記載のプリント・ヘッド。
40. 可動ノズル（３８）を備えた塗布ランス（１２’）を有することを特徴とする、請求項２７から３９までのいずれか一項に記載のプリント・ヘッド。
41. 前記ノズル（１３）が、流れの方向において前記ノズル（１３）の上流側で前記インクを加熱するための加熱ジャケット（１４）を有するスプレー・ヘッド（１２）の部品であることを特徴とする、請求項２７から４０までのいずれか一項に記載のプリント・ヘッド（１、２０、２５、３０、３５）。
42. 基板の表面に金属被膜を塗布する際に、特に、請求項１から２６までのいずれか一項に記載の方法において、又は請求項２７から４１までのいずれか一項に記載のプリント・ヘッドで使用するためのインクであって、有機酸の少なくとも１つの金属塩又は前記塩の混合物を備え、１つ又は複数の前記金属塩が、エネルギーを供給されると、前記表面上に元素金属の被膜を形成することを特徴とする、インク。
43. 前記有機酸が、カルボン酸又はカルボン酸の混合物、特にネオデカン酸であることを特徴とする、請求項４２に記載のインク。
44. 前記金属塩が銅塩であることを特徴とする、請求項４２又は４３に記載のインク。

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