JP4423492B2

JP4423492B2 - パラジウムフィルムの製造方法

Info

Publication number: JP4423492B2
Application number: JP2003132676A
Authority: JP
Inventors: 英夫中久喜
Original assignee: Toray Advanced Film Co Ltd
Current assignee: Toray Advanced Film Co Ltd
Priority date: 2003-05-12
Filing date: 2003-05-12
Publication date: 2010-03-03
Anticipated expiration: 2023-05-12
Also published as: JP2004332084A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面にパラジウム薄膜を形成したパラジウムフィルムの製造方法に関するものである。本発明のパラジウムフィルムの製造方法で製造されたパラジウムフィルムは、電極や端子などの目的で用いるために金属を被覆したプラスチック基板として好ましく用いられる。
【０００２】
【従来の技術】
パラジウムは、金など同様に優れた特性を持つめっき材料として知られている。パラジウムは、硬質で耐磨耗性や耐食性に優れ、銀などで生じやすい表面の変色が起こりにくいことなどから、コネクタ接点や電極などに対するめっき材料として優れている。パラジウムは、プラスチックフィルムとの密着性も良好であるため、プラスチックフィルム上にパラジウムを形成したパラジウムフィルムは、フレキシブルプリント配線板に用いられる場合や（特許文献１参照）、フィルムコンデンサの電極フィルムとして用いられる場合がある（特許文献２参照）。また、近年ではパラジウムフィルムの用途も広がり、化学センサー用の電極等にも好ましく用いられるようになった。
【０００３】
上記したように、プラスチックフィルム上にパラジウムを形成したパラジウムフィルムは、挿抜が繰り返され、かつ、接点部に電極としての機能が要求されるような用途の工業材料として好ましく用いられる。しかし、パラジウムは、真空中でフィルム上に成膜された後、空気に触れると表面の濡れ性が経時的に変化しやすい。これは主に酸化や吸着などの影響であり、電気的特性にはほとんど影響を与えない。しかし、パラジウム表面に液滴を滴下、あるいは塗布する工程がある場合、パラジウム表面の濡れ性を適度な状態に制御することは製品の歩留まり向上などのために非常に重要である。例えば、化学センサーなどにおいてパラジウムフィルムを電極材料として用いる場合、パラジウム層の表面の一部に試薬層をコーティングする工程があるが、濡れ性が良すぎる、すなわち接触角が小さすぎる場合、試薬層がパラジウム表面で広がりすぎて、電極表面の特定の部分に試薬層を形成することが困難となる。逆に濡れ性が悪すぎる、すなわち接触角が大きすぎると、試薬層がパラジウム表面で球状になり広がらず、この場合も電極表面の特定の部分に試薬層を形成することが困難となるため、電極材料として適さない。
【０００４】
フィルム上に真空中でパラジウム層を形成した直後は濡れ性が極めて良く、純水の接触角は２０度以下である。このため前記の理由により、特定の部分に試薬層を設ける電極材料として用いることができない。しかしパラジウム表面は非常に活性であるため、空気に触れると数分から十数分の間に純水の接触角が３０度程度上昇し、その後も接触角が約９０度に達するまで上昇し続ける。
【０００５】
このため、パラジウム表面が、適度な濡れ性になるまで空気に触れさせることが必要である。しかし、このときのパラジウム表面の濡れ性の変化速度は、空気中の水分量に大きく影響される。このため、パラジウム表面の濡れ性、すなわちパラジウム表面と純水の接触角を、ある特定の範囲に制御することは非常に困難であった。
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−２９９８２０号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開平５−２７５２７６号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、電極や端子などの用途に用いられる、表面にパラジウム薄膜を形成したパラジウムフィルムにおいて、パラジウム表面の濡れ性を適度の範囲に制御して、一定の濡れ性を持つパラジウムフィルムの製造方法を見出すことが求められていた。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、鋭意検討した結果、圧力が１０Ｐａ以下の真空槽においてプラスチックフィルム上にパラジウム薄膜を形成しながらロール状に巻き取り、その後、パラジウム表面に絶対湿度ｈ（ｇ／ｍ³）の空気がｔ(分)の時間触れるように巻き返し、ｈとｔの積が８〜１２０であると、一定の濡れ性を持つパラジウムフィルムが製造できることを見出した。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明のパラジウムフィルムの製造方法では、プラスチックフィルム上にパラジウム薄膜を形成し、その後、特定の条件で、パラジウム表面を空気にさらしながら巻き返す。
【００１１】
本発明のパラジウムフィルムの製造方法では、パラジウム薄膜は、圧力が、１０Ｐａ以下の真空槽内でフィルムを巻き取りながら形成する。パラジウム薄膜は、スパッタリング以外の薄膜形成法でも成膜は可能であるが、膜厚を精度良く制御することができるので、スパッタリングでパラジウム薄膜を形成することが好ましい。
【００１２】
本発明のパラジウムフィルムの製造方法では、生産性を良くするため、また成膜後のパラジウムが直接空気に触れないようにするために、真空槽内でフィルムを巻き取りながら連続的にパラジウムを成膜する。
【００１３】
本発明のパラジウムフィルムの製造方法では、スパッタリング中の圧力は１０Ｐａ以下であることが必要である。圧力が１０Ｐａより高い場合には放電が不安定になり、また密度の低い膜になるなどの問題がある。放電の安定性の点から、スパッタリング中の圧力は、好ましくは０．１〜１Ｐａである。
【００１４】
真空槽の排気が不十分であると水などの残留ガスによってパラジウムが酸化し、抵抗値が上昇するなどの問題が生じる場合がある。特に、フィルム中に含まれる水分が悪影響を及ぼすことがあるので、十分に排気しておくことが好ましい。
【００１５】
本発明のパラジウムフィルムの製造方法では、パラジウム薄膜は、圧力が１×１０^-2Ｐａ以下に排気した真空槽内に、好ましくは、アルゴンガスを導入して、スパッタリングによって形成される。
【００１６】
フィルムにパラジウムを形成した直後の濡れ性は非常に高く、液滴を滴下すると液が広がりすぎてしまうなどの問題が生じる。一般に、パラジウムフィルムの濡れ性はパラジウム表面に純水を滴下し、その接触角を測定することで評価できる。巻き返した後のパラジウム表面の純水接触角が３０〜５５度の範囲にあると、適度な濡れ性をもつパラジウムフィルムとなる。
【００１７】
パラジウム表面の濡れ性は、空気に触れることにより低下するため、ある時間空気に触れるよう巻き返すことで適度な濡れ性に制御することができる。また、湿度が高いほど短時間で濡れ性が変化する。
【００１８】
本発明のパラジウムフィルムの製造方法においては、巻き返した後のパラジウム表面が適度な濡れ性をもつパラジウムフィルムとするためには、絶対湿度ｈ（ｇ／ｍ³）の空気にｔ(分)の時間触れる場合の、ｈとｔの積が８〜１２０となるようにすることが必要である。
【００１９】
本発明のパラジウムフィルムの製造方法では、巻き返した後のパラジウム表面の濡れ性は、繰り出されてから巻き取られるまでに空気に触れた時間によってコントロールすることができる。巻き返しにより空気にさらす時間は、好ましくは、ロールの繰り出しから巻き取りまでのパスライン長とフィルムの巻き取り速度によって調整する。
【００２０】
本発明のパラジウムフィルムの製造方法では、パラジウム薄膜を形成して巻き取ったロールは、好ましくは、湿度を調整した室内で巻き返すことにより表面の濡れ性を制御する。さらに、巻き返す室内の湿度は、好ましくは、加湿器または除湿機によって調整する。
【００２１】
本発明のパラジウムフィルムの製造方法では、絶対湿度ｈは、４〜１５ｇ／ｍ³であることが好ましく、より好ましくは、６〜１３ｇ／ｍ³で、さらに好ましくは８〜１１ｇ／ｍ³である。ｈが４以下であると濡れ性の変化速度が遅い場合があり、巻き返しに時間がかかる場合があるため生産性の点で好ましくない。ｈが１５以上の場合、濡れ性の変化速度が速すぎるため適度な濡れ性に制御することが困難となる場合があるため、好ましくない。
【００２２】
本発明のパラジウムフィルムの製造方法においては、ｈとｔの積は、好ましくは、１０〜８０であり、より好ましくは、１２〜６０である。
【００２３】
また、本発明のパラジウムフィルムの製造方法では、使用に適した幅にフィルムをスリットしながら巻き返しても良く、表面に付着した異物を除去するためにブロワ−によって空気を吹きつけながら巻き返しても良い。特に、適度に調湿した空気を吹きつけることはパラジウム表面の濡れ性の変化を促進し、短時間で濡れ性の制御が行えるようになるので好ましい。
【００２４】
本発明のパラジウムフィルムの製造方法では、巻き返した後のパラジウムフィルムは、パラジウム表面が直接空気に触れないため容易には濡れ性が変化しない。しかし、ロールの端面から空気中の水分が浸入し酸化や吸着が進むことでパラジウムフィルムの濡れ性にばらつきが生じるので、アルミニウムを蒸着したフィルムなど、水分を透過しにくい素材でロールを密封して包装することが好ましい。また、このとき乾燥剤とともに密封包装することはさらに好ましい。
【００２５】
本発明のパラジウムフィルムの製造方法に用いられるプラスチックフィルムの材質は特に限定されるものではなく、ポリエステルに代表される各種のプラスチックフィルムを使用できる。プラスチックフィルムの厚さは、５０〜２００μｍであることが扱いやすさの点で好ましく、透明であっても着色されていても良い。
【００２６】
本発明のパラジウムフィルムの製造方法で製造されたパラジウムフィルムは、適度な濡れ性を持つ。発明のパラジウムフィルムの製造方法で製造されたパラジウムフィルムは、滴下した液体が適度に広がるため、パラジウムを形成した電極表面の一部に液体を滴下、あるいは塗布することによって一定の大きさの試薬層を設ける場合、安定した製造が可能である。
【００２７】
パラジウムの表面抵抗値は、５〜１５０Ω／□とすることが好ましい。電極などは高い導電性を必要とするため、１５０Ω／□を超える表面抵抗値となることは好ましくない場合がある。また、パラジウムの表面抵抗値を５Ω／□より小さくすると、パラジウムの膜厚が厚くなり生産性が低下するため好ましくない場合がある。より好ましい表面抵抗値の範囲としては５０〜１４０Ω／□であり、さらに好ましくは８０〜１３０Ω／□である。
【００２８】
パラジウムフィルムの表面抵抗値はパラジウムの膜厚によって制御される。パラジウムの表面抵抗値は、表面抵抗値は４端子法によって測定することが可能である。フィルムを搬送させるロールにリング状の電極を設け、これをパラジウム面に接触させることで、パラジウムを成膜しながら連続的に抵抗値をモニターすることも可能である。パラジウムの膜厚は、成膜中のフィルム搬送速度やスパッタリングの投入電力によって制御することが可能であり、表面抵抗値が５〜１５０Ω／□となるように制御することが好ましい。
【００２９】
【実施例】
次に、本発明のパラジウムフィルムの製造方法について、実施例をもって説明する。
【００３０】
（実施例１）
厚さ１８８μｍのポリエステルフィルム（東レ”ルミラー”Ｔ６０）を真空槽内で巻き取りながら、スパッタリング法によりパラジウム薄膜をフィルム上に連続して形成した。圧力が５×１０^-3Ｐａ以下になるまで排気された真空槽内に、圧力が０．２Ｐａとなるようアルゴンガスを流した状態でスパッタリングを行った。
【００３１】
パラジウム薄膜を形成して巻き取ったフィルムを真空槽から取り出し、フィルム巻き取り装置により大気中で巻き返した。繰り出し側のロールから巻き取り側のロールまでのパスラインは１５ｍであり、５ｍ／分の速度で巻き返すことによりパラジウム表面が空気に触れる時間ｔを３分とした。巻き返しを行う室内は気温が２３℃となるよう調整した。さらに加湿器および除湿機を使用して絶対湿度ｈが９．２７ｇ／ｍ³となるよう調整した。すなわちｈとｔの積を２７．８１とした。
【００３２】
巻き返しを行った後、パラジウム表面の濡れ性を評価した。協和界面科学（株）製接触角計ＣＡ−Ｘ型を用いて、１．６ｍｇの純水を滴下して接触角を測定した。接触角の測定はロールからパラジウムフィルムを取り出してから３分以内に行った。純水接触角は３９度と良好であった。また、４端子法によりＰｄ表面の表面抵抗値を測定したところ、１０５Ω／□であった。
【００３３】
（実施例２）
巻き返しを行う室内の絶対湿度を７．２１ｇ／ｍ³とした他は実施例１と同様の条件で巻き返しを行った。ｈとｔの積は、２１．６３とした。巻き返し後の純水接触角を測定したところ、３７度と良好であった。また、Ｐｄ表面の表面抵抗値は１０５Ω／□であった。
【００３４】
（実施例３）
巻き返しを行う室内の絶対湿度を１１．３２ｇ／ｍ³とした他は実施例１と同様の条件で巻き返しを行った。ｈとｔの積は、３３．９６とした。巻き返し後の純水接触角を測定したところ、４２度と良好であった。また、Ｐｄ表面の表面抵抗値は１０５Ω／□であった。
【００３５】
（比較例１）
パラジウム薄膜を形成した後大気中で巻き返しを行わずにパラジウム表面の純水接触角を測定したところ、１８度と小さく、濡れ性が適正な範囲になかった。
【００３６】
（比較例２）
巻き返しを行う室内の絶対湿度を１７．５０ｇ／ｍ³とし、巻き返しの速度を２ｍ／分、すなわちパラジウム表面が空気に触れる時間ｔを７．５分とした他は実施例１と同様の条件で巻き返しを行った。すなわちｈとｔの積は、１３１．２５とした。巻き返し後の純水接触角を測定したところ、６０度と大きく、濡れ性が適正な範囲になかった。
【００３７】
（比較例３）
巻き返しを行う室内の絶対湿度を４．１１ｇ／ｍ³とし、巻き返しの速度を１５ｍ／分、すなわちパラジウム表面が空気に触れる時間ｔを１分とした他は実施例１と同様の条件で巻き返しを行った。すなわちｈとｔの積は、４．１１とした。巻き返し後の純水接触角を測定したところ、２５度と小さく、濡れ性が適正な範囲になかった。
【００３８】
【発明の効果】
本発明のパラジウムフィルムの製造方法は、電極や端子などの電子部品として十分な電気伝導性を有するパラジウムフィルムにおいて、変化しやすいパラジウム表面の濡れ性を適度に制御することを可能とする。これによってパラジウム表面に薬液等の液体を滴下した際に適度に広がり、パラジウム表面の一部に精度良く液体を塗布することが可能なパラジウムフィルムを安定して供給できる。

Claims

圧力が１０Ｐａ以下の真空槽においてプラスチックフィルム上にパラジウム薄膜を形成しながらロール状に巻き取り、その後、パラジウム表面に絶対湿度ｈ（ｇ／ｍ³）の空気がｔ(分)の時間触れるように巻き返し、ｈとｔの積が８〜１２０であることを特徴とするパラジウムフィルムの製造方法。
ｈが４〜１５である請求項１に記載のパラジウムフィルムの製造方法。