JP2502039B2 - プラスチック基板に導電経路を形成する方法 - Google Patents
プラスチック基板に導電経路を形成する方法Info
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Description
【０００１】〔発明の背景〕 本発明は概略的には電気部品を作る方法に関し、特にサ
ーモプラスチック（熱可塑性材料）に固定した導電金属
の無電解メッキ用の触媒の核形成サイトの経路ないしパ
ターン上に導電金属の無電解メッキで形成した導電経路
を熱可塑性基板に導電経路を形成する方法に関する。電
気部品は事務用複写機、複写機、プリンタを初めとする
自動複写機などの機器内のプレーナ部材、２側面回路基
板、あるいはフレーム、構造部材とすることができる。
一般的な静電写真複写機では、光導電絶縁部材を均一に
荷電し、露光ないし背景領域を放電して原稿文書に含ま
れる像に対応して部材上に静電潜像を形成する光像に対
して露光する。代わりにレーザビームなどの光線を変調
して光導電面の部分を選別的に放電してその上に所望の
情報を記録するのに使用することができる。静電潜像
は、トナーと称して引き続いて用紙などの支持面に転写
して熱と圧力を加えて永久的に定着する現像剤粉末で潜
像を現像することで可視状態にする。
ーモプラスチック（熱可塑性材料）に固定した導電金属
の無電解メッキ用の触媒の核形成サイトの経路ないしパ
ターン上に導電金属の無電解メッキで形成した導電経路
を熱可塑性基板に導電経路を形成する方法に関する。電
気部品は事務用複写機、複写機、プリンタを初めとする
自動複写機などの機器内のプレーナ部材、２側面回路基
板、あるいはフレーム、構造部材とすることができる。
一般的な静電写真複写機では、光導電絶縁部材を均一に
荷電し、露光ないし背景領域を放電して原稿文書に含ま
れる像に対応して部材上に静電潜像を形成する光像に対
して露光する。代わりにレーザビームなどの光線を変調
して光導電面の部分を選別的に放電してその上に所望の
情報を記録するのに使用することができる。静電潜像
は、トナーと称して引き続いて用紙などの支持面に転写
して熱と圧力を加えて永久的に定着する現像剤粉末で潜
像を現像することで可視状態にする。
【０００２】そのような製品の商業的応用では、電力及
び論理信号を機器内の様々な場所に供給することが必要
である。従来、これは従来のワイヤを利用して各々の機
器内のハーネスを配線して電力と論理信号を自動機器内
の様々な機能要素に供給する形を取ってきた。従来の方
法は便利な製品を作成するのに非常に有効であったが、
製造コストに対する要求の増大と自動化アセンブリに対
する望みにより、異なる方法を提供する必要が出てきて
いる。例えば個々のワイヤと配線ハーネスは本来的に非
常に柔軟性があるので、それ自身ロボット工学を使用す
るような自動化アセンブリの支援になることはない。更
にそのようなハーネスは必要な全ての接続をするのに数
回取り扱いないし移動する必要がある。これは非常に労
働集約的な作業であり、しばしばいくつかのハーネスを
手作業でチャネルを通したり部品の周りでまた手作業で
達成される最終接続とルート化する必要があり、アセン
ブリ内で人間的な誤りを生じる可能性がある。人間の誤
りの可能性は、自動的及び特にロボットアセンブリを使
用することで削減する。ハーネス構築と電気配線ハーネ
スの設置に関連した比較的高い労働コストに加えて、そ
れらの意図された機能をもたらす点で完全に信頼できな
いことがある。更にそのような製品の能力の複雑さの増
大により、複数の配線ハーネスが個々の機器で必要なこ
とがあり、それは大きなスペースを必要とし、それによ
り機器の全体的なサイズが増大することがある。従って
それらの問題を克服する従来の配線や配線ハーネスの代
案を提供する要求がある。
び論理信号を機器内の様々な場所に供給することが必要
である。従来、これは従来のワイヤを利用して各々の機
器内のハーネスを配線して電力と論理信号を自動機器内
の様々な機能要素に供給する形を取ってきた。従来の方
法は便利な製品を作成するのに非常に有効であったが、
製造コストに対する要求の増大と自動化アセンブリに対
する望みにより、異なる方法を提供する必要が出てきて
いる。例えば個々のワイヤと配線ハーネスは本来的に非
常に柔軟性があるので、それ自身ロボット工学を使用す
るような自動化アセンブリの支援になることはない。更
にそのようなハーネスは必要な全ての接続をするのに数
回取り扱いないし移動する必要がある。これは非常に労
働集約的な作業であり、しばしばいくつかのハーネスを
手作業でチャネルを通したり部品の周りでまた手作業で
達成される最終接続とルート化する必要があり、アセン
ブリ内で人間的な誤りを生じる可能性がある。人間の誤
りの可能性は、自動的及び特にロボットアセンブリを使
用することで削減する。ハーネス構築と電気配線ハーネ
スの設置に関連した比較的高い労働コストに加えて、そ
れらの意図された機能をもたらす点で完全に信頼できな
いことがある。更にそのような製品の能力の複雑さの増
大により、複数の配線ハーネスが個々の機器で必要なこ
とがあり、それは大きなスペースを必要とし、それによ
り機器の全体的なサイズが増大することがある。従って
それらの問題を克服する従来の配線や配線ハーネスの代
案を提供する要求がある。
【０００３】本発明の譲渡人に共通に譲渡されたオーロ
ウスキー（Ｏｒｌｏｗｓｋｉ）らに対する米国特許第
５，１５３，０２３号は、３２５℃以下の融点を有する
熱可塑性基板を用意し、基板を導電金属の無電解メッキ
用の触媒の前駆体で被覆してプラスチック基板内に導電
経路を形成する方法を記載している。触媒はサーモプラ
スチックの融点以下で、サーモプラスチックが軟化する
範囲内に分解温度を有している。レーザビームに対して
露光することで導電経路に対応する被覆熱可塑性基板
を、触媒前駆体を触媒に分解しサーモプラスチックを軟
化するのに十分な温度に加熱する。基板と触媒前駆体と
温度は、前駆体が触媒に分解し、サーモプラスチックが
軟化して実質的に分解せずに少なくとも部分的に溶融す
る温度に加熱して、触媒がサーモプラスチックの表面に
浸透（ｐｅｎｅｔｒａｔｅ）し、それに固定されるよう
になり、導電金属の引続きの無電解メッキの核形成サイ
トをもたらし、前記部分に対して無電解メッキで導電金
属を付着して導電経路を形成するように選択する。引き
続いて基板上の未露光ないし未加熱部分は、触媒の前駆
体用の溶剤で洗浄して取り除くことができる。
ウスキー（Ｏｒｌｏｗｓｋｉ）らに対する米国特許第
５，１５３，０２３号は、３２５℃以下の融点を有する
熱可塑性基板を用意し、基板を導電金属の無電解メッキ
用の触媒の前駆体で被覆してプラスチック基板内に導電
経路を形成する方法を記載している。触媒はサーモプラ
スチックの融点以下で、サーモプラスチックが軟化する
範囲内に分解温度を有している。レーザビームに対して
露光することで導電経路に対応する被覆熱可塑性基板
を、触媒前駆体を触媒に分解しサーモプラスチックを軟
化するのに十分な温度に加熱する。基板と触媒前駆体と
温度は、前駆体が触媒に分解し、サーモプラスチックが
軟化して実質的に分解せずに少なくとも部分的に溶融す
る温度に加熱して、触媒がサーモプラスチックの表面に
浸透（ｐｅｎｅｔｒａｔｅ）し、それに固定されるよう
になり、導電金属の引続きの無電解メッキの核形成サイ
トをもたらし、前記部分に対して無電解メッキで導電金
属を付着して導電経路を形成するように選択する。引き
続いて基板上の未露光ないし未加熱部分は、触媒の前駆
体用の溶剤で洗浄して取り除くことができる。
【０００４】このプロセスで導電経路を形成して自動化
することができるが、基板を最初に全体的に溶液で被覆
して全表面に触媒前駆体の均一な被覆をもたらし、続い
て溶液を乾燥して触媒前駆体の被覆を形成し、最終的に
加熱ないしレーザビームに対して露光した後に基板表面
から触媒前駆体の残存する被覆を洗浄して取り除かなけ
ればならないといういくつかの段階があり、比較的複雑
になっている。前駆体で全基板を被覆し、続いて残存す
る被覆を取り除くことは必然的に一部の触媒前駆体材料
の浪費をもたらす。更に所定の状況では、溶剤は所定の
プラスチックと相互作用する傾向があり、それらを攻撃
（ａｔｔａｃｋｉｎｇ）、分解して、引続くメッキ作業
に影響を与える表面段状形成物が形成される。更に触媒
前駆体が露光前にかなりの期間、熱可塑性基板の表面に
存在すると、前駆体は何らかの形で金属だけに還元され
るといった熱可塑性基板との相互作用が行われると思わ
れ、導電経路の形成に続いて未露光の前駆体を除去する
ことは更に困難になる。
することができるが、基板を最初に全体的に溶液で被覆
して全表面に触媒前駆体の均一な被覆をもたらし、続い
て溶液を乾燥して触媒前駆体の被覆を形成し、最終的に
加熱ないしレーザビームに対して露光した後に基板表面
から触媒前駆体の残存する被覆を洗浄して取り除かなけ
ればならないといういくつかの段階があり、比較的複雑
になっている。前駆体で全基板を被覆し、続いて残存す
る被覆を取り除くことは必然的に一部の触媒前駆体材料
の浪費をもたらす。更に所定の状況では、溶剤は所定の
プラスチックと相互作用する傾向があり、それらを攻撃
（ａｔｔａｃｋｉｎｇ）、分解して、引続くメッキ作業
に影響を与える表面段状形成物が形成される。更に触媒
前駆体が露光前にかなりの期間、熱可塑性基板の表面に
存在すると、前駆体は何らかの形で金属だけに還元され
るといった熱可塑性基板との相互作用が行われると思わ
れ、導電経路の形成に続いて未露光の前駆体を除去する
ことは更に困難になる。
【０００５】〔発明の概要〕 従ってプラスチック基板に導電経路を設けて電気部品を
形成する単純化したプロセスに対するニーズがある。さ
らに詳細には、熱可塑性基板の表面を改質して、基板上
で所定のパターンの導電経路に導電金属の無電解メッキ
用の触媒の前駆体の噴霧流（ａｔｏｍｉｚｅｄ ｓｔｒ
ｅａｍ）を付着し、導電経路に対応した所定のパターン
の付着前駆体を局所的に同時に加熱してサーモプラスチ
ック表面を十分に軟化して触媒が軟化したプラスチック
表面に浸透してサーモプラスチックにより固定できるよ
うにすると共に触媒前駆体の触媒への同時の分解を可能
にすることにより金属の基板への接着を促進する。
形成する単純化したプロセスに対するニーズがある。さ
らに詳細には、熱可塑性基板の表面を改質して、基板上
で所定のパターンの導電経路に導電金属の無電解メッキ
用の触媒の前駆体の噴霧流（ａｔｏｍｉｚｅｄ ｓｔｒ
ｅａｍ）を付着し、導電経路に対応した所定のパターン
の付着前駆体を局所的に同時に加熱してサーモプラスチ
ック表面を十分に軟化して触媒が軟化したプラスチック
表面に浸透してサーモプラスチックにより固定できるよ
うにすると共に触媒前駆体の触媒への同時の分解を可能
にすることにより金属の基板への接着を促進する。
【０００６】本発明の別の主要な態様では、熱可塑性基
板は 325℃以下の融点を持ち、前駆体はサーモプラスチ
ックの融点以下で、また触媒前駆体を触媒に分解し、熱
可塑性基板を軟化して実質的に分解することなく部分的
に溶融し、それにより触媒を基板に固定して導電金属の
無電解付着の核形成サイトを設けて導電経路を形成する
のに十分な温度に加熱したときにサーモプラスチックが
軟化する範囲内の分解温度を持つ。
板は 325℃以下の融点を持ち、前駆体はサーモプラスチ
ックの融点以下で、また触媒前駆体を触媒に分解し、熱
可塑性基板を軟化して実質的に分解することなく部分的
に溶融し、それにより触媒を基板に固定して導電金属の
無電解付着の核形成サイトを設けて導電経路を形成する
のに十分な温度に加熱したときにサーモプラスチックが
軟化する範囲内の分解温度を持つ。
【０００７】〔図面の簡単な説明〕図１は、本発明の実
施により形成した回路パターンの代表的な例示を有する
静電写真印刷機のフレーム部分の部分拡大斜視図であ
る。図２Ａ−Ｄは、導電経路を形成するプロセスでの異
なる段階中の熱可塑性基板の断面図である。図３は、本
発明の実施で使用してスィープガスと焦点を合わせたレ
ーザビームと同心円の触媒前駆体の噴霧流の両方をもた
らすことのできる単純な装置の概略図である。図４は、
図３に例示した装置の拡大断面図である。図５は、３次
元部品の斜視図で、管と接続した両側の溝を例示した拡
大切欠図５Ａと、溝内の無電解パターンを例示した拡大
切欠図５Ｂを示す。図６は、同時の触媒前駆体付着とレ
ーザビーム露光を行うシステムの概略図である。
施により形成した回路パターンの代表的な例示を有する
静電写真印刷機のフレーム部分の部分拡大斜視図であ
る。図２Ａ−Ｄは、導電経路を形成するプロセスでの異
なる段階中の熱可塑性基板の断面図である。図３は、本
発明の実施で使用してスィープガスと焦点を合わせたレ
ーザビームと同心円の触媒前駆体の噴霧流の両方をもた
らすことのできる単純な装置の概略図である。図４は、
図３に例示した装置の拡大断面図である。図５は、３次
元部品の斜視図で、管と接続した両側の溝を例示した拡
大切欠図５Ａと、溝内の無電解パターンを例示した拡大
切欠図５Ｂを示す。図６は、同時の触媒前駆体付着とレ
ーザビーム露光を行うシステムの概略図である。
【０００８】〔好適な実施例の説明〕 本発明によりプラスチック基板に導電経路を形成する方
法について説明する。
法について説明する。
【０００９】本発明により、導電金属経路パターンない
し回路の基板への非常に向上した接着を有する電気部品
を作成し、処理段階が少なく処理時間と材料の両方を節
約する方法を提供する。プロセスには導電経路のパター
ン内の熱可塑性基板上に導電金属の無電解メッキ用の触
媒の前駆体を付着し、局所的に付着した前駆体を導電経
路に対応するパターンに同期的に加熱する段階がある。
熱可塑性基板は３２５℃以下の融点を持ち、レーザビー
ムで露光して触媒前駆体を分解して触媒にし、熱可塑性
基板を実質的に分解せずに軟化して少なくとも部分的に
溶融する温度に加熱し、触媒が基板の表面に浸透してプ
ラスチックを冷却したときに堅固に固定できるようにす
る。サーモプラスチック内にそのように固定した触媒は
後続の導電金属の無電解メッキの核形成サイトを提供し
て導電経路を形成する。部品は構造的ないし非構造的要
素でもよく、単一経路ないし回路を有することもでき
る。
し回路の基板への非常に向上した接着を有する電気部品
を作成し、処理段階が少なく処理時間と材料の両方を節
約する方法を提供する。プロセスには導電経路のパター
ン内の熱可塑性基板上に導電金属の無電解メッキ用の触
媒の前駆体を付着し、局所的に付着した前駆体を導電経
路に対応するパターンに同期的に加熱する段階がある。
熱可塑性基板は３２５℃以下の融点を持ち、レーザビー
ムで露光して触媒前駆体を分解して触媒にし、熱可塑性
基板を実質的に分解せずに軟化して少なくとも部分的に
溶融する温度に加熱し、触媒が基板の表面に浸透してプ
ラスチックを冷却したときに堅固に固定できるようにす
る。サーモプラスチック内にそのように固定した触媒は
後続の導電金属の無電解メッキの核形成サイトを提供し
て導電経路を形成する。部品は構造的ないし非構造的要
素でもよく、単一経路ないし回路を有することもでき
る。
【００１０】「同期的に付着して加熱」と云うことは、
レーザビームでの露光などによる加熱が触媒前駆体の付
着直後に生じる２段階プロセスを定義することを意図し
ている。一般に前述の順番で行うそれらの２つの段階
は、互いにほんの数ミリ秒、一般に１０ミリ秒以下で行
われるので、事実上、同時と見なすことができる。
レーザビームでの露光などによる加熱が触媒前駆体の付
着直後に生じる２段階プロセスを定義することを意図し
ている。一般に前述の順番で行うそれらの２つの段階
は、互いにほんの数ミリ秒、一般に１０ミリ秒以下で行
われるので、事実上、同時と見なすことができる。
【００１１】図１、２により、本発明の意味が理解され
よう。図１には、構造的フレーム１０を駆動モジュール
１２とプラテン駆動モジュール１４と共に静電写真複写
機の一部として例示している。機器要素とその作動方法
の更なる説明については、米国特許第４，５６３，０７
８号を参照されたい。更に本発明の手法で機器支持フレ
ーム１０に直接形成することのできる導電経路ないしト
レース２０が例示されている。また導電トレース２１と
貫通経路２４も例示されている。
よう。図１には、構造的フレーム１０を駆動モジュール
１２とプラテン駆動モジュール１４と共に静電写真複写
機の一部として例示している。機器要素とその作動方法
の更なる説明については、米国特許第４，５６３，０７
８号を参照されたい。更に本発明の手法で機器支持フレ
ーム１０に直接形成することのできる導電経路ないしト
レース２０が例示されている。また導電トレース２１と
貫通経路２４も例示されている。
【００１２】図２Ａ−２Ｄは本発明の手法による電気部
品のいくつかの製造段階中の拡大断面図である。図２Ａ
では、基板２６を周囲状態に露出している。
品のいくつかの製造段階中の拡大断面図である。図２Ａ
では、基板２６を周囲状態に露出している。
【００１３】図２Ｂは触媒前駆体を熱可塑性基板２６上
で導電経路２８のパターンに付着することを例示してい
る。
で導電経路２８のパターンに付着することを例示してい
る。
【００１４】図２Ｃは触媒前駆体の付着後に数ミリ秒内
で生じる一般にレーザビームでの露光により加熱し、触
媒前駆体を揮発性ガスと熱可塑性基板の表面に浸透し基
板が冷却するとそれに固定される触媒粒子３０に分解す
るため露光した後の基板２６の状態を例示している。
で生じる一般にレーザビームでの露光により加熱し、触
媒前駆体を揮発性ガスと熱可塑性基板の表面に浸透し基
板が冷却するとそれに固定される触媒粒子３０に分解す
るため露光した後の基板２６の状態を例示している。
【００１５】図２Ｄはプラスチック基板２６に熱的に付
着した露光触媒３０上に無電解的に付着した導電金属層
３１を含む構造を例示している。
着した露光触媒３０上に無電解的に付着した導電金属層
３１を含む構造を例示している。
【００１６】ここで本発明で有用な方法と装置を概略的
に例示した図３、４を見ると、ＣＯ2 レーザなどのレー
ザ３２をレンズ３３で焦点を合わせ、焦点のあったレー
ザビーム３４を被加工物３５の表面に放射している。ア
ルゴン、ヘリウムあるいは窒素などの「スィープ」ない
し「キャリア」ガスを利用してこの作業中にレーザの出
口の光学素子を連続的に清掃することが通常行われる。
一般にレーザビームの周りに同心円状に取り付けたノズ
ル３７は約５−３０ｐｓｉの低圧力でスィープガスを排
出し、それにより小さい粒子汚染、飛沫、凝縮可能ガス
が開口光学素子に到達するのを防いでいる。この方法で
の光学素子へのスィープガスの放出はまた、高品質出力
ビームを維持する役に立ち、コストのかかる不定期の保
守を最小にする。このシステムに対して本発明では、ス
ィープガスと焦点の合ったレーザビームと同心円の触媒
前駆体の噴霧流を導入するための第２のガス入口３８を
設ける。その最も単純な形態では、装置は触媒前駆体を
移動するレーザビームのちょうど真上の噴霧流から付着
するエヤーブラシと考えることができる。この装置は単
純なパターンや直線を形成するのに有効である。しかし
より複雑なパターンに対しては、実際にはじょうごの中
のじょうごになっているノズルで噴霧流を、前駆体の同
心円の円錐形の供給内のレーザの周りに放出する。従っ
て装置が被加工物に関してどちらの方向に移動しても、
触媒前駆体の噴霧流は常にレーザビームの正面に放出さ
れ、スィープガスないしキャリアガスは常にレーザビー
ムとレンズに最も近くなりその保護を与えることができ
る。更なる実施例では、レーザビームを囲むノズルは非
常に小さい孔を有し、その開閉は触媒前駆体の噴霧流が
処理方向のレーザの正面にのみ放出されるように制御す
ることができる。
に例示した図３、４を見ると、ＣＯ2 レーザなどのレー
ザ３２をレンズ３３で焦点を合わせ、焦点のあったレー
ザビーム３４を被加工物３５の表面に放射している。ア
ルゴン、ヘリウムあるいは窒素などの「スィープ」ない
し「キャリア」ガスを利用してこの作業中にレーザの出
口の光学素子を連続的に清掃することが通常行われる。
一般にレーザビームの周りに同心円状に取り付けたノズ
ル３７は約５−３０ｐｓｉの低圧力でスィープガスを排
出し、それにより小さい粒子汚染、飛沫、凝縮可能ガス
が開口光学素子に到達するのを防いでいる。この方法で
の光学素子へのスィープガスの放出はまた、高品質出力
ビームを維持する役に立ち、コストのかかる不定期の保
守を最小にする。このシステムに対して本発明では、ス
ィープガスと焦点の合ったレーザビームと同心円の触媒
前駆体の噴霧流を導入するための第２のガス入口３８を
設ける。その最も単純な形態では、装置は触媒前駆体を
移動するレーザビームのちょうど真上の噴霧流から付着
するエヤーブラシと考えることができる。この装置は単
純なパターンや直線を形成するのに有効である。しかし
より複雑なパターンに対しては、実際にはじょうごの中
のじょうごになっているノズルで噴霧流を、前駆体の同
心円の円錐形の供給内のレーザの周りに放出する。従っ
て装置が被加工物に関してどちらの方向に移動しても、
触媒前駆体の噴霧流は常にレーザビームの正面に放出さ
れ、スィープガスないしキャリアガスは常にレーザビー
ムとレンズに最も近くなりその保護を与えることができ
る。更なる実施例では、レーザビームを囲むノズルは非
常に小さい孔を有し、その開閉は触媒前駆体の噴霧流が
処理方向のレーザの正面にのみ放出されるように制御す
ることができる。
【００１７】噴霧流を使用することで前述の発明で必要
となるような通常の溶剤を有する必要なくして材料の混
合物を使用することができる。更に噴霧流はノズルの端
部で触媒前駆体の溶液、懸濁液、乳濁液、あるいは乾燥
粉末から形成することができる。触媒前駆体は気相で使
用することができれば、それをスィープガスに流出する
ことにより使用することができるが、これは比較的緩慢
なプロセスとなる。早い処理では、液体ないし固体溶液
ないし懸濁液が望ましい。更に現行プロセスで、付着と
加熱の複数の試みを例えば鋭い縁ないし完全な被覆を確
保するために行うことができる。一般に付着した触媒前
駆体の幅は７５−１００ミクロン以下に焦点が合うレー
ザの幅よりも大きく、露光段階と冷却の後、未露光前駆
体は適切な溶剤で洗浄することで基板から取り除くこと
ができる。従って付着する触媒前駆体の幅とレーザビー
ムの幅を同じくして、除去しなければならない触媒前駆
体の残留物がないようにすることが望ましい。
となるような通常の溶剤を有する必要なくして材料の混
合物を使用することができる。更に噴霧流はノズルの端
部で触媒前駆体の溶液、懸濁液、乳濁液、あるいは乾燥
粉末から形成することができる。触媒前駆体は気相で使
用することができれば、それをスィープガスに流出する
ことにより使用することができるが、これは比較的緩慢
なプロセスとなる。早い処理では、液体ないし固体溶液
ないし懸濁液が望ましい。更に現行プロセスで、付着と
加熱の複数の試みを例えば鋭い縁ないし完全な被覆を確
保するために行うことができる。一般に付着した触媒前
駆体の幅は７５−１００ミクロン以下に焦点が合うレー
ザの幅よりも大きく、露光段階と冷却の後、未露光前駆
体は適切な溶剤で洗浄することで基板から取り除くこと
ができる。従って付着する触媒前駆体の幅とレーザビー
ムの幅を同じくして、除去しなければならない触媒前駆
体の残留物がないようにすることが望ましい。
【００１８】本発明の実施では３２５℃以下の融点、で
きれば３００℃以下の融点を有するどのような適切な熱
可塑性基板でも使用することができる。本発明の実施で
使用する触媒前駆体は一般に約２６０℃以下で一般に２
００℃から２６０℃の範囲の熱分解温度を有している。
最適接着は触媒前駆体の分解温度の５０℃できれば３０
℃以内の融点を有するサーモプラスチックを選択するこ
とで達成できることが分かった。この温度はサーモプラ
スチックが実質的に部分的に軟化するが実質的に溶融し
たり分解しないほぼ同一の温度で触媒前駆体の揮発性物
質と触媒への分解を可能にする。スィープガス及び触媒
前駆体放出システムで形成される圧力は、この固定化機
能を支援できる。一般的なサーモプラスチックには塩化
ポリビニル、ノリルなどの酸化ポリフェニリン、ポリカ
ーボネート、ＡＢＳ、ＡＢＳのポリカーボネートとの混
合物、ポリエステルその他のプラスチックとポリイミド
などの工学用プラスチックがある。ポリイミド・ナイロ
ン６６及びナイロン６は特にそれらの優れた接着性故に
望ましい。所望されるならば、サーモプラスチックは純
粋な形あるいはグラスファイバやクレイなどの従来の充
填剤でみたしたり、フォームにして従来の方法で重量を
削減することができる。別の実施例では、適切な熱可塑
性層で事前に被覆するならば熱硬化性プラスチックを使
用することができる。
きれば３００℃以下の融点を有するどのような適切な熱
可塑性基板でも使用することができる。本発明の実施で
使用する触媒前駆体は一般に約２６０℃以下で一般に２
００℃から２６０℃の範囲の熱分解温度を有している。
最適接着は触媒前駆体の分解温度の５０℃できれば３０
℃以内の融点を有するサーモプラスチックを選択するこ
とで達成できることが分かった。この温度はサーモプラ
スチックが実質的に部分的に軟化するが実質的に溶融し
たり分解しないほぼ同一の温度で触媒前駆体の揮発性物
質と触媒への分解を可能にする。スィープガス及び触媒
前駆体放出システムで形成される圧力は、この固定化機
能を支援できる。一般的なサーモプラスチックには塩化
ポリビニル、ノリルなどの酸化ポリフェニリン、ポリカ
ーボネート、ＡＢＳ、ＡＢＳのポリカーボネートとの混
合物、ポリエステルその他のプラスチックとポリイミド
などの工学用プラスチックがある。ポリイミド・ナイロ
ン６６及びナイロン６は特にそれらの優れた接着性故に
望ましい。所望されるならば、サーモプラスチックは純
粋な形あるいはグラスファイバやクレイなどの従来の充
填剤でみたしたり、フォームにして従来の方法で重量を
削減することができる。別の実施例では、適切な熱可塑
性層で事前に被覆するならば熱硬化性プラスチックを使
用することができる。
【００１９】触媒は一般に金属の核形成サイトを設ける
ことで導電金属の無電解メッキに参加するように選択す
る。約２００゜−２６０℃の間の分解温度を持つ一般的
な触媒前駆体には酢酸銅、水酸化パラジウム・ジアミ
ン、酢酸パラジウム、酢酸パラジウム・アセチル、ヘキ
サフルオロアセチルアセテート・パラジウム、パラジウ
ム化合物以上のプラチナ類似物がある。酢酸パラジウム
は市販されており、２２０℃の１つの低い分解温度でき
れいにまた予測可能に分解するので特に好ましい。更に
サーモプラスチックに無害のアセトンやアルコールなど
の溶剤に解ける。
ことで導電金属の無電解メッキに参加するように選択す
る。約２００゜−２６０℃の間の分解温度を持つ一般的
な触媒前駆体には酢酸銅、水酸化パラジウム・ジアミ
ン、酢酸パラジウム、酢酸パラジウム・アセチル、ヘキ
サフルオロアセチルアセテート・パラジウム、パラジウ
ム化合物以上のプラチナ類似物がある。酢酸パラジウム
は市販されており、２２０℃の１つの低い分解温度でき
れいにまた予測可能に分解するので特に好ましい。更に
サーモプラスチックに無害のアセトンやアルコールなど
の溶剤に解ける。
【００２０】先述したように、触媒前駆体は熱可塑性基
板の表面に、前駆体の溶液、懸濁液、乳濁液、あるいは
乾燥粉末でもたらすことのできる噴霧流で提供する。可
能であれば経済的ならびに環境的な理由から水系を用い
ることが好ましい。しかしアセトン、メチルエチルケト
ン、エチルアルコール、メチルアルコール、トルエン、
アンモニア、アセトニトリル、クロロベンゼン、塩化メ
チルなどの約１から５％の濃度の前駆体を有する有機溶
剤を使用することができる。溶剤は触媒を溶解するが、
熱可塑性基板を分解しないかもしくはテーシファイ(tac
ify)するように選択すべきである。触媒前駆体の分解と
同時にするのは、所望の導電トレースに対応するパター
ンでのほんの数ミリ秒内での前駆体の加熱である。これ
は一般に熱可塑性基板が容易に吸収できるように選択し
た波長を持つレーザで行う。炭酸ガスレーザは先述した
全ての標準工学プラスチックはその１０．６ミクロンの
波長で吸収するので特に好ましい。一般に低出力の０．
１から１．０ワットの炭酸ガスレーザは直径１００ミク
ロンの点に焦点を合わせることができ、プラスチック表
面を１秒当り０．５ｍｍから５ｃｍの速度で走査して触
媒前駆体を熱分解温度以上の温度に加熱し、前駆体は出
て来るガスで揮発化し、金属性の触媒析出物が残って軟
化し部分的に溶融したサーモプラスチック表面に浸透し
て、サーモプラスチック表面が冷却すると共に固定され
るようになる。前述したように最適接着は、サーモプラ
スチックの溶融点と触媒前駆体の分解温度の間の差が５
０℃以下、できれば３０℃以下の時に得られる。レーザ
ビームに対する露光とプラスチック表面に固定される触
媒経路の作成後、露光ないし加熱された区域の触媒前駆
体は、触媒前駆体を元々供給した溶剤などの溶剤で除去
することができる。
板の表面に、前駆体の溶液、懸濁液、乳濁液、あるいは
乾燥粉末でもたらすことのできる噴霧流で提供する。可
能であれば経済的ならびに環境的な理由から水系を用い
ることが好ましい。しかしアセトン、メチルエチルケト
ン、エチルアルコール、メチルアルコール、トルエン、
アンモニア、アセトニトリル、クロロベンゼン、塩化メ
チルなどの約１から５％の濃度の前駆体を有する有機溶
剤を使用することができる。溶剤は触媒を溶解するが、
熱可塑性基板を分解しないかもしくはテーシファイ(tac
ify)するように選択すべきである。触媒前駆体の分解と
同時にするのは、所望の導電トレースに対応するパター
ンでのほんの数ミリ秒内での前駆体の加熱である。これ
は一般に熱可塑性基板が容易に吸収できるように選択し
た波長を持つレーザで行う。炭酸ガスレーザは先述した
全ての標準工学プラスチックはその１０．６ミクロンの
波長で吸収するので特に好ましい。一般に低出力の０．
１から１．０ワットの炭酸ガスレーザは直径１００ミク
ロンの点に焦点を合わせることができ、プラスチック表
面を１秒当り０．５ｍｍから５ｃｍの速度で走査して触
媒前駆体を熱分解温度以上の温度に加熱し、前駆体は出
て来るガスで揮発化し、金属性の触媒析出物が残って軟
化し部分的に溶融したサーモプラスチック表面に浸透し
て、サーモプラスチック表面が冷却すると共に固定され
るようになる。前述したように最適接着は、サーモプラ
スチックの溶融点と触媒前駆体の分解温度の間の差が５
０℃以下、できれば３０℃以下の時に得られる。レーザ
ビームに対する露光とプラスチック表面に固定される触
媒経路の作成後、露光ないし加熱された区域の触媒前駆
体は、触媒前駆体を元々供給した溶剤などの溶剤で除去
することができる。
【００２１】本発明の電気的構成部分の形成の最終段階
は、銅やニッケルなどの導電金属の熱可塑性基板に固定
された触媒核形成サイト上へのメッキである。銅メッキ
用の硫酸銅などのバスなどの標準無電解メッキ手法は一
般に受け入れられているメカニズムに従う。
は、銅やニッケルなどの導電金属の熱可塑性基板に固定
された触媒核形成サイト上へのメッキである。銅メッキ
用の硫酸銅などのバスなどの標準無電解メッキ手法は一
般に受け入れられているメカニズムに従う。
【００２２】
【化１】
【００２３】 ＣｕＳＯ4.５Ｈ2 Ｏ ２５ｇ／ｌ グルコネートナトリウム ６０ｇ／ｌ ＮａＯＨ ２０ｇ／ｌ ホルムアルデヒド １５ｍ／ｌ （３７％溶液） 温度 ７５゜Ｆ（２
３．９℃）
３．９℃）
【００２４】３０マイクロインチ（０．７６μｍ）の厚
さの銅析出物は一般に２０分でできる。低出力の応用に
はこれで十分であるが、多くの応用では、１０００マイ
クロインチ（２５．４μｍ）までの厚さが必要なことが
ある。銅の厚みの追加は、以下の条件下で酸性硫酸銅溶
液内で電解的に更にメッキすることで最も効果的に達成
することができる。
さの銅析出物は一般に２０分でできる。低出力の応用に
はこれで十分であるが、多くの応用では、１０００マイ
クロインチ（２５．４μｍ）までの厚さが必要なことが
ある。銅の厚みの追加は、以下の条件下で酸性硫酸銅溶
液内で電解的に更にメッキすることで最も効果的に達成
することができる。
【００２５】 ＣｕＳＯ4.５Ｈ2 Ｏ ２５０ｇ／ｌ Ｈ2 ＳＯ4 ７５ｇ／ｌ ＣＬ− ４０ｐｐｍ ゼラチン ４０ｐｐｍ 温度 １３０゜Ｆ（５
４．４℃） 電流密度 １−１０アンペア
／平方デシメートル
４．４℃） 電流密度 １−１０アンペア
／平方デシメートル
【００２６】次に図５、６について、図５は参照数字３
６で示したコーナーを越えて示されている複数面上の連
続的な無電解パターンを有する３次元部分を例示してい
る。トレースは連続的に降下し、２つの垂直な壁を通過
するように例示されており、壁の１つは経路３９を有す
る拡大切欠図５Ａに示す。図５Ａの経路は通路の断面が
一定して変化して一方から他方に漸減した壁構成を有し
ており、通路は一方で最大の断面から他方での最小断面
に漸減でき、あるいは両側で最大断面から第１と第２の
側の間で最小断面に漸減することができる。このような
幾何学的構造で、経路の壁は最大断面を有する側からあ
るいは両側から付着し加熱した前駆体を持ち、一方から
他方に触媒経路を形成することができ、それにより後続
の無電解メッキ中に導電金属を経路にメッキする。拡大
切欠図５Ｂも熱可塑性基板内の溝４１の使用を例示して
おり、導電経路の位置はそれにより摩耗による被害から
メッキしたパターンの追加保護を提供している。
６で示したコーナーを越えて示されている複数面上の連
続的な無電解パターンを有する３次元部分を例示してい
る。トレースは連続的に降下し、２つの垂直な壁を通過
するように例示されており、壁の１つは経路３９を有す
る拡大切欠図５Ａに示す。図５Ａの経路は通路の断面が
一定して変化して一方から他方に漸減した壁構成を有し
ており、通路は一方で最大の断面から他方での最小断面
に漸減でき、あるいは両側で最大断面から第１と第２の
側の間で最小断面に漸減することができる。このような
幾何学的構造で、経路の壁は最大断面を有する側からあ
るいは両側から付着し加熱した前駆体を持ち、一方から
他方に触媒経路を形成することができ、それにより後続
の無電解メッキ中に導電金属を経路にメッキする。拡大
切欠図５Ｂも熱可塑性基板内の溝４１の使用を例示して
おり、導電経路の位置はそれにより摩耗による被害から
メッキしたパターンの追加保護を提供している。
【００２７】図６は回路パターンとなる複数の導電経路
を部品内に作成する方法を概略的に例示しており、部品
４０はモータボックス４４内のモータシャフト（図示せ
ず）の中心軸４３について回転可能に取り付けたテーブ
ル４２に固定する。更にテーブルはモータボックス４４
内の別のモータ（図示せず）によりウォームギア４６の
運動によりＸＹ面で移動することができる。レーザ走査
キャリッジ４８は３つのレーザポート５０、５２、５４
を有し、各々は同心円状に取り付けたスィープガス入口
３７と噴霧化前駆体入口３８を有し、アセンブリはウォ
ームギア５６とモータ５８で垂直に可動でウォームギア
６０とモータ６２により水平に可動なキャリッジで各々
の方向に方向付ける。テーブル４２と走査キャリッジ４
８の移動はプログラマブル制御装置６４で制御して部品
４０内に導電トレースの事前に選択したパターンを形成
する。排出ホースをマークする部品に隣接して配設して
加熱により生成される有害な物質を除去することができ
る。
を部品内に作成する方法を概略的に例示しており、部品
４０はモータボックス４４内のモータシャフト（図示せ
ず）の中心軸４３について回転可能に取り付けたテーブ
ル４２に固定する。更にテーブルはモータボックス４４
内の別のモータ（図示せず）によりウォームギア４６の
運動によりＸＹ面で移動することができる。レーザ走査
キャリッジ４８は３つのレーザポート５０、５２、５４
を有し、各々は同心円状に取り付けたスィープガス入口
３７と噴霧化前駆体入口３８を有し、アセンブリはウォ
ームギア５６とモータ５８で垂直に可動でウォームギア
６０とモータ６２により水平に可動なキャリッジで各々
の方向に方向付ける。テーブル４２と走査キャリッジ４
８の移動はプログラマブル制御装置６４で制御して部品
４０内に導電トレースの事前に選択したパターンを形成
する。排出ホースをマークする部品に隣接して配設して
加熱により生成される有害な物質を除去することができ
る。
【００２８】〔例〕 エヤーブラシを０．５ｍｍ／秒の速度で移動して、塩化
ポリビニルの熱可塑性基板に対して幅約１ミリの１本の
細い線に触媒前駆体としてアセトン内の酢酸パラジウム
（ＩＩ）（ｍｌ当り５０ｍｇ以下）の噴霧流を放出す
る。エヤーブラシの直後に窒素スィープを有する平方ｃ
ｍ当り２０−２５ワットの焦点の合った１ミリの点直径
の炭酸ガスレーザビームを付着した触媒前駆体の細い線
に沿って走査して塩化ポリビニル基板を酢酸パラジウム
の２２０℃の熱分解温度以上に加熱して、炭酸ガスや酢
酸を初めとする分解ガスを開放し、軟化した表面上の線
に還元したパラジウムを付着する。熱可塑性基板を冷却
し、硬化した後、標準の市販の銅メッキ溶液に約１５時
間浸せきしてエヤーブラシとレーザで形成された線の上
に約２５ミクロンの厚い耐久性のある結合した銅メッキ
をもたらす。
ポリビニルの熱可塑性基板に対して幅約１ミリの１本の
細い線に触媒前駆体としてアセトン内の酢酸パラジウム
（ＩＩ）（ｍｌ当り５０ｍｇ以下）の噴霧流を放出す
る。エヤーブラシの直後に窒素スィープを有する平方ｃ
ｍ当り２０−２５ワットの焦点の合った１ミリの点直径
の炭酸ガスレーザビームを付着した触媒前駆体の細い線
に沿って走査して塩化ポリビニル基板を酢酸パラジウム
の２２０℃の熱分解温度以上に加熱して、炭酸ガスや酢
酸を初めとする分解ガスを開放し、軟化した表面上の線
に還元したパラジウムを付着する。熱可塑性基板を冷却
し、硬化した後、標準の市販の銅メッキ溶液に約１５時
間浸せきしてエヤーブラシとレーザで形成された線の上
に約２５ミクロンの厚い耐久性のある結合した銅メッキ
をもたらす。
【００２９】従って本発明は全熱可塑性基板を被覆し次
にそれを乾燥する必要性を回避して処理時間を節約する
単純なプロセスを提供し、また熱可塑性基板の全表面を
被覆しないので、使用する材料の量を最小にできる。更
に触媒前駆体を固体、液体の両方の形態で使用可能に
し、共通の溶剤を持つ必要なく材料の混合物の働きを可
能にする。触媒前駆体の付着とレーザ露光による加熱は
同期的に生じ、互いにほんの数ミリ秒内で事実上同時に
生じるので、前駆体は新鮮であり、前駆体の寿命や基板
の未露光区域からそれを容易に取り除くことができるか
どうかを心配する必要はない。更に触媒前駆体の水系を
より使用可能にし、それにより特定の有機溶剤のコスト
と環境的な影響をなくすることができる。
にそれを乾燥する必要性を回避して処理時間を節約する
単純なプロセスを提供し、また熱可塑性基板の全表面を
被覆しないので、使用する材料の量を最小にできる。更
に触媒前駆体を固体、液体の両方の形態で使用可能に
し、共通の溶剤を持つ必要なく材料の混合物の働きを可
能にする。触媒前駆体の付着とレーザ露光による加熱は
同期的に生じ、互いにほんの数ミリ秒内で事実上同時に
生じるので、前駆体は新鮮であり、前駆体の寿命や基板
の未露光区域からそれを容易に取り除くことができるか
どうかを心配する必要はない。更に触媒前駆体の水系を
より使用可能にし、それにより特定の有機溶剤のコスト
と環境的な影響をなくすることができる。
【図１】 本発明の実施により形成した回路パターンの
代表的な例示を有する静電写真印刷機のフレーム部分の
部分拡大斜視図である。
代表的な例示を有する静電写真印刷機のフレーム部分の
部分拡大斜視図である。
【図２】 Ａ−Ｄは、導電経路を形成するプロセスでの
異なる段階中の熱可塑性基板の断面図である。
異なる段階中の熱可塑性基板の断面図である。
【図３】 本発明の実施で使用してスィープガスと焦点
を合わせたレーザビームと同心円の触媒前駆体の噴霧流
の両方をもたらすことのできる単純な装置の概略図であ
る。
を合わせたレーザビームと同心円の触媒前駆体の噴霧流
の両方をもたらすことのできる単純な装置の概略図であ
る。
【図４】 図３に例示した装置の拡大断面図である。
【図５】 ３次元部品の斜視図で、管と接続した両側の
溝を例示した拡大切欠図５Ａと、溝内の無電解パターン
を例示した拡大切欠図５Ｂを示す。
溝を例示した拡大切欠図５Ａと、溝内の無電解パターン
を例示した拡大切欠図５Ｂを示す。
【図６】 同時の触媒前駆体付着とレーザビーム露光を
行うシステムの概略図である。
行うシステムの概略図である。
１０ 構造的フレーム、１２ 駆動モジュール、１４
プラテン駆動モジュール、２０ トレース、２１ 導電
トレース、２４ 貫通経路、２６ 熱可塑性基板、２８
導電経路、３０ 触媒粒子、３１ 導電金属層、３２
レーザ、３３レンズ、３４ レーザビーム、３５ 被
加工物、３７ ノズル、３８ ガス入口、３９ 経路、
４０ 部品、４２ テーブル、４３ 中心軸、４４ モ
ータボックス、４６ ウォームギア、４８ レーザ走査
キャリッジ、５０，５２，５４レーザポート、５６ ウ
ォームギア、５８ モータ、６０ ウォームギア、６２
モータ、６４ プログラマブル制御装置
プラテン駆動モジュール、２０ トレース、２１ 導電
トレース、２４ 貫通経路、２６ 熱可塑性基板、２８
導電経路、３０ 触媒粒子、３１ 導電金属層、３２
レーザ、３３レンズ、３４ レーザビーム、３５ 被
加工物、３７ ノズル、３８ ガス入口、３９ 経路、
４０ 部品、４２ テーブル、４３ 中心軸、４４ モ
ータボックス、４６ ウォームギア、４８ レーザ走査
キャリッジ、５０，５２，５４レーザポート、５６ ウ
ォームギア、５８ モータ、６０ ウォームギア、６２
モータ、６４ プログラマブル制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−289177（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】 プラスチック基板に導電経路を形成する
方法において、３２５℃以下の融点を有する熱可塑性基
板を準備し、前記熱可塑性基板上の導電経路が形成され
るパターンに導電金属の無電解メッキ用の触媒前駆体の
噴霧流から前記触媒前駆体を同期的に付着して加熱し、
前記触媒前駆体は前記熱可塑性基板の融点以下かつ前記
熱可塑性基板が軟化する温度範囲内の分解温度を持ち、
前記加熱の温度は、前記パターンに付着させた前記触媒
前駆体が触媒に分解しかつ前記熱可塑性基板の部分が軟
化するに充分な温度であり、前記加熱により、前記前駆
体が触媒に分解し、前記熱可塑性基板が軟化し実質的に
分解することなく部分的に溶融し、前記触媒が前記熱可
塑性基板の表面に浸透し、その結果、触媒が固定されて
導電性金属の無電解メッキのための核形成サイトが形成
され、その後、前記パターンに無電解メッキによって導
電金属をメッキして導電経路を形成することを特徴とす
るプラスチック基板に導電経路を形成する方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/996,990 US5462773A (en) | 1992-12-28 | 1992-12-28 | Synchronized process for catalysis of electroless metal plating on plastic |
| US996990 | 1992-12-28 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06232535A JPH06232535A (ja) | 1994-08-19 |
| JP2502039B2 true JP2502039B2 (ja) | 1996-05-29 |
Family
ID=25543524
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5332711A Expired - Fee Related JP2502039B2 (ja) | 1992-12-28 | 1993-12-27 | プラスチック基板に導電経路を形成する方法 |
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|---|---|
| US (1) | US5462773A (ja) |
| EP (1) | EP0605967B1 (ja) |
| JP (1) | JP2502039B2 (ja) |
| DE (1) | DE69308800T2 (ja) |
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1992
- 1992-12-28 US US07/996,990 patent/US5462773A/en not_active Expired - Lifetime
-
1993
- 1993-12-08 EP EP93309861A patent/EP0605967B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-12-08 DE DE69308800T patent/DE69308800T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1993-12-27 JP JP5332711A patent/JP2502039B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06232535A (ja) | 1994-08-19 |
| DE69308800T2 (de) | 1997-08-07 |
| EP0605967B1 (en) | 1997-03-12 |
| DE69308800D1 (de) | 1997-04-17 |
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| US5462773A (en) | 1995-10-31 |
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