JP3564709B2

JP3564709B2 - 転写性に優れた金属パターン膜の製造方法

Info

Publication number: JP3564709B2
Application number: JP14499093A
Authority: JP
Inventors: 孝夫細川; 芳明河野
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1993-06-16
Filing date: 1993-06-16
Publication date: 2004-09-15
Anticipated expiration: 2019-09-15
Also published as: JPH073473A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、転写性に優れた金属パターン膜の製造方法に関するものである。この発明によって得られた金属パターン膜は、転写することによって、たとえば、基板上の回路とされたり、電子部品の電極とされたり、表示用の金属箔とされたりすることができる。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、電子部品の電極、より特定的には積層セラミックコンデンサの内部電極を形成するため、転写技術を用いることが、特開平１−４２８０９号公報に記載されている。この転写技術は、薄い内部電極を形成するために有利な技術として評価される。
【０００３】
より詳細には、内部電極となる金属薄膜が、取扱いの容易な別のフィルム上にまず形成され、このようなフィルム上に形成された金属薄膜を、セラミックグリーンシート上に転写することによって、セラミックグリーンシート上に金属薄膜が形成される。
【０００４】
このように、内部電極を、転写技術を用いて金属薄膜によって形成することにより、得られた積層セラミックコンデンサを小型化、特に薄型化することが可能になるばかりでなく、セラミックグリーンシートを積層したとき、積層状態での厚みを、セラミックグリーンシートの延びる方向において、より均一にすることができる。この後者の特徴は、また、積層されたセラミックグリーンシートを焼成した後で、デラミネーションなどの不都合を招く可能性を減じることにもつながる。
【０００５】
このように、積層セラミックコンデンサにおいて、いくつかの利点を与える金属薄膜からなる内部電極の形成が、転写技術により可能にされたわけであるが、転写技術を実施するためには、転写すべき金属薄膜が、たとえ一部においても欠けることなく、転写されるべき面に完全に転写されること、すなわち転写性に優れていることが望まれる。
【０００６】
【関連の出願】
上述した要望を満たし得る転写性に優れた金属薄膜が、本件出願人による特願平３−１４４５９１号において提案されている。この出願では、転写性に優れた金属薄膜として、フィルム上に蒸着により形成された第１の金属層、および第１の金属層の上方に電気めっきまたは無電解めっきのような湿式めっきにより形成された第２の金属層を備える、少なくとも２層からなるものが記載されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、上述した転写性に優れた金属薄膜の製造方法について改善を図ろうとするものである。
【０００８】
上述のように、フィルム上に形成された金属薄膜は、転写ステップに先立って、予めパターニングされなければならない。そのため、フィルム上に形成した金属薄膜のかなりの部分が除去されなければならないこともあり、この場合には、多くの金属材料が無駄にされる。特に、金属薄膜が貴金属のような高価な金属から構成される場合には、このような無駄がコストに及ぼす影響を無視できなくなる。
【０００９】
それゆえに、この発明の目的は、無駄にされる金属材料を少なくできる、転写性に優れた金属パターン膜の製造方法を提供しようとすることである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明による転写性に優れた金属パターン膜の製造方法は、上述した技術的課題を解決するため、第１の実施態様では、フィルム上に第１の金属層を蒸着により形成するステップと、前記第１の金属層をパターニングするステップと、パターニングされた前記第１の金属層上に第２の金属層を化学めっきにより形成するステップとを備えることを特徴としている。
【００１１】
この発明による転写性に優れた金属薄膜の製造方法は、第２の実施態様では、フィルム上に第１の金属層を蒸着により形成するステップと、前記第１の金属層にパターニングされた露出面を与えるように前記第１の金属層の表面の所定の領域を覆うステップと、前記第１の金属層の前記露出面上に第２の金属層を電気めっきまたは化学めっきにより形成するステップと、前記第２の金属層をマスクとしながら、前記第１の金属層を前記所定の領域において選択的に除去するステップとを備えることを特徴としている。
【００１２】
上述した第１の金属層の表面の所定の領域を覆うステップは、レジスト膜を前記第１の金属層の表面に形成するステップを含んでいても、マスクを前記第１の金属層上に配置するステップを含んでいてもよい。
【００１３】
なお、上述した第１の金属層と第２の金属層とは、互いに異種の金属からなるものであっても、互いに同種の金属からなるものであってもよい。
【００１４】
【作用】
この発明の方法の実施により得られた金属パターン膜は、前述した特願平３−１４４５９１号に記載された金属薄膜と同様、フィルム上に蒸着により形成された第１の金属層と第１の金属層上に化学めっきまたは電気めっきにより形成された第２の金属層を備えているので、フィルムに対する付着力が比較的小さい、すなわち転写性に優れている、という特徴を有している。
【００１５】
この発明の第１の実施態様では、第１の金属層がパターニングされた後、この第１の金属層上に第２の金属層を化学めっきにより形成するので、第２の金属層については、当初から所望のパターンに適合した状態で形成される。
【００１６】
また、この発明の第２の実施態様では、第１の金属層にパターニングされた露出面を与えるように第１の金属層の表面の所定の領域を覆った状態で、第１の金属層の露出面上に第２の金属層が電気めっきまたは化学めっきにより形成されるため、この場合においても、第２の金属層については、当初から所望のパターンに適合した状態で形成される。
【００１７】
【発明の効果】
したがって、この発明によれば、第１および第２の実施態様のいずれであっても、第２の金属層を構成する金属の無駄をなくし、または低減することができるので、第２の金属層の金属材料の使用効率を飛躍的に向上させることができる。そのため、金属材料の使用効率の低さからもたらされるコストの上昇を防止することができる。
【００１８】
また、この発明の方法の実施により得られた金属パターン膜によれば、前述した特願平３−１４４５９１号に記載された金属薄膜と同様、第１の金属層に転写の容易性を与える機能を分担させ、第２の金属層に目的とする電子部品の電極等に必要な性質を与える機能を分担させることができる。したがって、金属パターン膜全体としては、転写性およびその他の所望の性質の双方を同時に満足させることが容易になる。たとえば、従来、転写には適さなかった金属も、転写性に優れた金属パターン膜を構成する金属として用いることができるようになり、転写に供される金属の種類を拡大することができるとともに、転写により金属パターン膜を形成する用途も拡大することができる。
【００１９】
この発明によって得られた金属パターン膜は、電子部品の電極、多層基板の内部導体や外部導体、回路基板上の導体、表示用の金属箔、等として有利に用いることができる。
【００２０】
【実施例】
この発明を実施するにあたり、前述した第１の金属層を構成する材料としては、たとえば、ニッケル、銅、銀などを用いることができる。また、第２の金属層を構成する材料としては、たとえば、ニッケル、銅、パラジウムなどを用いることができる。
【００２１】
これら金属層を形成するために用いられるフィルムとしては、可撓性、耐熱性を有し、蒸着、めっきに対しても十分に耐え得るものが好ましく、たとえば、ポリエチレンテレフタレートなどの樹脂フィルムや、ステンレス鋼、クロムなどの金属箔、などがある。
【００２２】
この発明によって得られた金属パターン膜が転写される対象となる被転写物としては、セラミックグリーンシート、セラミック、樹脂、金属などがある。また、転写の条件としては、この金属パターン膜を被転写物に接する状態としておき、いわゆるホットスタンピングにより、たとえば、圧力１０〜５００ｋｇ／ｃｍ^２、温度６０〜９５℃の範囲内で実施される。
【００２３】
以下に、この発明に従って実施した実験例について説明する。
実験例１
図１（ａ）に示すように、まず、フィルム１を用意した。フィルム１としては、１００℃程度の温度では変形しないポリエチレンテレフタレートからなるものを用い、後で形成する金属パターン膜の転写性をより高めるため、そのようなフィルム１に、シリコーン・コートを施した。
【００２４】
次に、図１（ｂ）に示すように、フィルム１上に、銅からなる蒸着膜２を形成した。この蒸着膜２の形成には、加速電圧１０ｋＶのエレクトロン・ビーム加熱を用い、雰囲気圧力を５×１０^−４Ｔｏｒｒ以下とした。得られた蒸着膜２の厚みは、０．１μｍであった。
【００２５】
次に、蒸着膜２上にフォトレジストをコーティングした後、フォトエッチング法により、図１（ｃ）に示すように、積層セラミックコンデンサの内部電極のパターンに対応するように、蒸着膜２のパターニングを行なった。
【００２６】
次に、図１（ｄ）に示すように、フィルム１上にあるパターニングされた蒸着膜２上に、ニッケルからなるめっき膜３を化学めっきにより形成した。このとき、化学めっきは、周知のごとく、触媒付与、活性化を行なった後、アルカリ性ヒドラジン浴を用い、液温８０℃で実施した。このような処理を４分間行ない、厚み１μｍのニッケルめっき膜３を得た。このめっき膜３は、パターニングされた蒸着膜２の表面では成長したが、シリコーン・コートされたフィルム１の表面では、まったく生成されなかった。シリコーン・コートが施してあるため、フィルム１の露出部のみ、触媒付与、活性化処理がなされず、めっき膜３が生成されなかったためであると推測される。
【００２７】
なお、図１（ｂ）に示すように、銅からなる蒸着膜２を形成した後、そのまま、その全面にニッケルからなるめっき膜を形成してから、フォトリソグラフィによりパターニングした場合のニッケルの材料使用効率は約２０％であった。これに対し、前述したように、図１（ｃ）に示すステップを経た後、図１（ｄ）に示すようにニッケルからなるめっき膜３を形成した場合には、ニッケルの材料使用効率を１００％にまで高くすることができた。
【００２８】
次に、フィルム１の、蒸着膜２およびめっき膜３が形成された側の面上に、ドクターブレード法により、厚み１０〜１５μｍのセラミックグリーンシートを成形した。このセラミックグリーンシートの成形には、非還元性誘電体セラミックのスラリーを用いた。
【００２９】
次いで、上述のセラミックグリーンシートを積み重ね、積み重ねごとに、熱圧着を行ない、それぞれの熱圧着の後で、フィルム１を剥離した。このとき、蒸着膜２およびめっき膜３のいずれもがフィルム１側に残ることはなかった。
【００３０】
このようにして得られた積層体を、１個の積層セラミックコンデンサを与える寸法にカットした後、焼成し、次いで外部電極を形成し、積層セラミックコンデンサを作製した。
【００３１】
得られた積層セラミックコンデンサは、内部電極を金属ペーストのスクリーン印刷により形成した従来の典型的な積層セラミックコンデンサに比べて、その厚みが薄く、また、その厚みがセラミックシートの延びる方向においてより均一であった。また、内部電極にポアなどの欠陥がないため、容量低下など、電気的特性の劣化も見られなかった。
【００３２】
実験例２
実験例１と同様、図２（ａ）に示すように、フィルム１を用意し、次いで、図２（ｂ）に示すように、蒸着により厚み０．１μｍの銅からなる蒸着膜２を形成した。
【００３３】
次に、蒸着膜２上にフォトレジストをコーティングした後、実験例１と同様にフォトエッチング法により、露光および現像までを行ない、図２（ｃ）に示すように、蒸着膜２上にネガタイプのパターンを有するレジスト膜４を形成した。この状態において、蒸着膜２には、パターニングされた露出面が与えられる。
【００３４】
次に、蒸着膜２に給電し、電気めっき法により、図２（ｄ）に示すように、蒸着膜２の露出面上にニッケルからなるめっき膜３を形成した。
【００３５】
その後、レジスト膜４の剥離を行なった後、蒸着膜２およびめっき膜３を形成したフィルム１を希硝酸に１〜２秒浸漬し、ただちに水洗を行なった。これによって、蒸着膜２は、めっき膜３で覆われていない領域において除去され、図２（ｅ）に示すように、めっき膜３だけでなく、蒸着膜２もパターニングされた。
【００３６】
得られた蒸着膜２およびめっき膜３からなる金属パターン膜の転写性について、実験例１と同様に、評価したところ、同様の結果が得られた。
【００３７】
実験例３
実施例２と同様、図２に示すように、フィルム１上に蒸着により、厚み０．１μｍの銅からなる蒸着膜２を形成した。
【００３８】
次に蒸着膜２上にレジストをパターンコーティングし、図２（ｃ）に示すように、蒸着膜２上にネガタイプのパターンを有するレジスト膜４を形成した。この状態において、蒸着膜２には、パターニングされた露出面が与えられる。これ以降は、実験例２と同様に工程を進め、蒸着膜２およびめっき膜３からなる金属パターン膜を得た。得られた金属パターン膜の転写性について、実験例１と同様に評価したところ、同様の結果が得られた。
【００３９】
実験例４
上述した実験例２において、蒸着膜２を銅から銀に置換え、めっき膜３をニッケルからパラジウムに置換えたことを除いて、実験例２と同様、図２（ａ）から（ｄ）までのステップを実施した。
【００４０】
図２（ｄ）のステップに続いて、レジスト膜４を溶剤で溶解することにより除去し、次いで、蒸着膜２を、めっき膜３から露出した部分において、硝酸第二鉄でエッチングし、図２（ｅ）に示すように、蒸着膜２およびめっき膜３からなる金属パターン膜を形成した。このとき、硝酸第二鉄でパラジウムからなるめっき膜３が侵されることはなかった。
【００４１】
この実験例４において、銀の材料使用効率は約１０％であったのに対し、パラジウムについては、１００％であった。
【００４２】
実験例５
実験例１と同様、図３（ａ）に示すように、フィルム１を用意し、次いで、図３（ｂ）に示すように、フィルム１上に、蒸着により厚み０．１μｍの銅からなる蒸着膜２を形成した。
【００４３】
次に、図３（ｃ）に示すように、蒸着膜２の表面に厚み０．１μｍのマスク５を密着させ、その状態を保ったまま、スルファミン酸ニッケル浴中へ浸漬し、電気めっきを実施した。
【００４４】
次に、マスク５を除去した後、フィルム１を、希硝酸に１〜２秒浸漬し、ただちに水洗を行なった。これにより、図３（ｄ）に示すように、めっき膜３とともにパターニングされた蒸着膜２を得た。
【００４５】
実験例６
実験例５と同様、図３（ａ）に示すように、フィルム１を用意した。
【００４６】
次に、図３（ｂ）に示すように、フィルム１上に、蒸着により厚み０．１μｍのニッケルからなる蒸着膜２を形成した。
【００４７】
次に、図３（ｃ）に示すように、厚み０．１μｍのマスク５を蒸着膜２の表面に密着させ、その状態で、スルファミン酸ニッケル浴中へ浸漬し、ニッケルからなるめっき膜３を電気めっきにより形成した。
【００４８】
次に、マスク５を除去した後、蒸着膜２およびめっき膜３を形成したフィルム１を、塩化第二鉄液に１０秒間浸漬し、マスク５の陰となっていた部分において、ニッケルからなる蒸着膜２を除去し、ともにニッケルからなる蒸着膜２およびめっき膜３によって与えられる金属パターン膜を形成した（本発明例）。
【００４９】
他方、比較例として、フィルム上に、蒸着により厚み１μｍのニッケルからなる蒸着膜を形成し、フォトエッチング法によりこれをパターニングした。
【００５０】
これら比較例および本発明例の各々の転写性を評価するため、紙およびプラスチック上への転写を試みた。すなわち、金属薄膜の表面に接着剤をコーティングした後、ホットスタンピング法により、紙およびプラスチックの各々に金属薄膜を転写することを行なった。ホットスタンピング処理において、１００ｋｇ／ｃｍ^２の圧力を１０秒間加えた。
【００５１】
比較例では、ホットスタンピング処理の温度を１００℃にしても転写できず、またニッケル蒸着膜のひび割れが著しく、さらには反りも大きく、平面状のものが得られにくいため、フォトエッチング法によるパターニングが困難であった。これに対して、本発明例のものは、８０℃の温度で、紙およびプラスチックに金属薄膜（蒸着膜２およびめっき膜３）を転写することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例に含まれるいくつかのステップを示す図解的断面図である。
【図２】この発明の他の実施例に含まれるいくつかのステップを示す図解的断面図である。
【図３】この発明のさらに他の実施例に含まれるいくつかのステップを示す図解的断面図である。
【符号の説明】
１フィルム
２蒸着膜（第１の金属層）
３めっき膜（第２の金属層）
４レジスト膜
５マスク

Claims

フィルム上に第１の金属層を蒸着により形成し、
前記第１の金属層をパターニングし、
パターニングされた前記第１の金属層上に第２の金属層を化学めっきにより形成する、
各ステップを備える、転写性に優れた金属パターン膜の製造方法。
フィルム上に第１の金属層を蒸着により形成し、
前記第１の金属層にパターニングされた露出面を与えるように前記第１の金属層の表面の所定の領域を覆い、
前記第１の金属層の前記露出面上に第２の金属層を電気めっきまたは化学めっきにより形成し、
前記第２の金属層をマスクとしながら、前記第１の金属層を前記所定の領域において選択的に除去する、
各ステップを備える、転写性に優れた金属パターン膜の製造方法。
前記第１の金属層の表面の所定の領域を覆うステップは、レジスト膜を前記第１の金属層の表面に形成するステップを含む、請求項２に記載の金属パターン膜の製造方法。
前記第１の金属層の表面の所定の領域を覆うステップは、マスクを前記第１の金属層上に配置するステップを含む、請求項２に記載の金属パターン膜の製造方法。
前記第１の金属層と前記第２の金属層とは、互いに異種の金属からなる、請求項１ないし４のいずれかに記載の金属パターン膜の製造方法。
前記第１の金属層と前記第２の金属層とは、互いに同種の金属からなる、請求項１ないし４のいずれかに記載の金属パターン膜の製造方法。