JPH0271581A

JPH0271581A - 回路の製造方法

Info

Publication number: JPH0271581A
Application number: JP22285688A
Authority: JP
Inventors: Kunitaka Shimizu; 清水　邦隆; Tadao Watanabe; 忠雄渡辺; Satoshi Hatta; 聡八田
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1988-09-06
Filing date: 1988-09-06
Publication date: 1990-03-12

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本発明は、絶縁基板上に微細パターンを形成する方法に
関し、特に大きな膜厚及び基板との高い密着力、さらに
大きな硬度と耐摩耗性を有するパターンよりなる回路の
製造方法に関するものである。

〈従来技術〉回路の製造方法として、従来は、セラミック基板上にタ
ングステン膜等を蒸着法によって形成したのち、フォト
エツチング、レーザー加工等により細線パターン化しヘ
ッドを形成する方法、またセラミック基板上にタングス
テンペーストをスクリーン印刷によって細線パターン状
に印刷する方法等が報告されている。

蒸着方式では膜厚を増やすことが生産効率の点から不利
であり、１０μｍ以上の膜厚をこの方法で形成すること
は実際上不可能である。またセラミック基板とタングス
テン膜等の密着強度が低く、記録ヘッドとして用いた場
合の信鯨性に欠けることや、製造プロセス上コスト高に
なる等の欠点もあった。

一方、後者のスクリーン印刷法によってセラミック基板
上にタングステン等の膜を形成する方法は、エツジの乱
れ、特に細線の場合は線が破線になるという欠点がある
。また、スクリーン印刷は版の材質がステンレス鋼にし
ろ、ナイロン、テトロンにしろ、いわゆるメツシュ（１
ｉｉ）であるため、スキージ等で強圧をかけてしごくと
どうしてもメツシュが延びて印刷途中での線の変形が生
じ、５０〜１００　ミクロン以下の細線の形成は、困難
である。

従って、スクリーン印刷には細度の点でおのずと限界が
ある。

〈発明が解決しようとする課題〉本発明は従来技術による上記の問題点を解決しようとす
るもので、絶縁基板上に、大きな膜厚及び基板との高い
密着力さらに、大きな硬度と耐摩耗性を存する高倍転性
の微細パターンである回路の製造方法を提供することを
目的とする。

〈課題を解決するための手段〉本発明は、絶縁基板上の回路形成以外の部分にレジスト
を塗布し、前記基板前面に・蒸着あるいはスパッタリン
グにより金属層を形成した後、レジスト上の前記金属層
をレジストと共に除去し、金属パターンを形成し、次い
で還元雰囲気にて３００〜１６００°Ｃの温度で熱処理
を行ない、熱処理後の前記パターン上に厚さ５〜２５μ
ｍの電解メッキ層を形成し、次いで酸化雰囲気にて４０
０〜９００″Ｃの温度で熱処理を行なってなる回路の製
造方法である。

また、前記金属層に代えて、無電解メッキ層を形成後、
同様の工程で無電解メッキ層によるパターンを形成する
ことも可能である。

さらに、パターン上の電解メッキ層に代えて、金属もし
くは合金と硬質・耐摩耗粒子からなる電解複合メッキ層
を形成することも可能である。

次に本性にて用いる各材質について説明する。

絶縁基板としては、アルミナ、ガラス、フォルステライ
ト基板等が用いられる。

蒸着あるいはスパッタリングによる金属層としては、ニ
ッケル、クロム、銅、ＩＩ、ニッケル−クロム、銀、銀
−パラジウム、コバルト−クンゲステン、もしくは亜鉛
等があげられるが、−船釣にニッケル、銅、銀、亜鉛等
が適している。

また、無電解メッキ層としては、ニッケル−リン、ニッ
ケル−はつ素、ニッケル−コバルト、ニッケル−コバル
ト−ほう素、ニッケル−コバルト−リン、コバルト−タ
ングステン−リン、銅、銀、金、パラジウムのうちいず
れかが用いられる。

レジストの除去により形成したパターン上に設ける電解
メッキ層としては、金属もしくは合金、例えばニッケル
、ニッケル−リン合金があげられる。

また、前記電解メッキ層に代えて、パターン上に設ける
電解複合メッキ層としては、ニッケル、ニッケル−リン
系合金のような金属層の中に硬質・耐摩耗粒子を混在さ
せたものである。硬質・耐摩耗粒子の例としては、炭化
タングステン、炭化シリコン、窒化ほう素、酸化チタン
、炭化ほう素、酸化クロム、ダイヤモンド、ＰＴＦＥ　
（ポリテトラフルオルエチレン）から少なくとも１種が
選択される。

次に本性による回路の製造工程について説明する。パタ
ーンの形成にあたっては、絶縁基板上の回路形成以外の
部分にレジストを塗布し、その基板の全面に蒸着あるい
はスパッタリングにより金属層を形成するか、無電解メ
ッキ層を形成した後、レジスト上の前記金属層または無
電解メッキ層をレジストと共に除去することによってパ
ターンが形成されるが、これによると、線幅および間隔
が３０〜５０μｍといった微細なパターン形成が可能で
ある。

このパターンは、このままでは基板との接着性が弱いた
め、次いで熱処理を行なう、蒸着あるいはスパッタリン
グによる金属層に対しては、還元雰囲気にて３００〜１
６００°Ｃの温度で熱処理を行なう。

熱処理の温度の下限としては、金属が溶融して球状とな
り、絶縁基板表面の凹部に入り始める温度である。その
温度は金属層の金属粒径（表面積）により、同一金属に
おいても変化するが、金属の融点よりも低い温度であり
、ニッケルを例にとると、融点は１４５０°Ｃであるが
、熱処理により溶融した金属が基板表面の凹部に入り始
める温度は９５０°Ｃ程度である。この凹部に入りこん
だ粒子が核となるため、次工程の電解メッキ時にアンカ
ー効果が発現し、基板−メッキ層間の密着強度が高くな
る。

金属層の材質として、Ｎｉを用いた場合、還元雰囲気中
での熱処理下限温度は９５０℃であり、銅の場合７００
°Ｃ，Ｓの場合６００°Ｃ、クロムの場合１２５゜°Ｃ
１亜鉛の場合３００　’Ｃ、タングステンの場合１５０
０°Ｃである。熱処理の上限温度としては、金属の融点
以下でかつ基板の使用可能最高温度以下であれば良く、
基板として、９６％アルミナ基板を用いた場合１６００
°Ｃ１フオルステライト基板を用いた場合１２００°Ｃ
以下が良い、以上の事から、還元雰囲気中における熱処
理温度範囲は３００〜１６００’Ｃである。

また、無電解メッキ層によるパターンに対しては、同様
の理由により還元雰囲気にて３００〜１６００°Ｃの温
度で熱処理を行なう。

次いで、前記熱処理を施したパターン上に厚さ５〜２５
μｍの電解メッキあるいは電解複合メッキ層を形成し、
該メッキ層の硬度および耐摩耗性を高める目的で酸化雰
囲気にて熱処理を行なう。

鑞着状態のメッキ層は層状構造をなし非晶質である。し
かし、ある温度以上で熱処理を行うと、安定な状態に移
行しようとするため、層状構造は次第に消失し、非晶質
は結晶質となる。

熱処理の下限温度としては、この層状構造が消失し、非
晶質から結晶質へ移行する温度である。

ニッケル−リン系の無電解メッキを例にとると、この温
度は４００°Ｃである。熱処理の温度が高すぎると、再
結晶化及び結晶粒子の粗大化がおこり、ビッカース硬度
は低下する。しかし導電層に要求される物性として耐摩
耗性の場合、熱処理温度は高い方が好ましく、結晶粒子
の粗大化により、耐摩耗性が向上する。ニッケル−リン
系を例にとると、４００″Ｃ〜９００°Ｃの範囲内では
温度が高くなるにつれて耐摩耗性が向上する。

熱処理の温度条件は、メッキ膜の種類によっても異なる
が、ニッケル−リン４００℃、ニッケル−タングステン
−リン（タングステン８％）４５０°Ｃ１コバルト−タ
ングステン−リン（タングステン２５％）６５０°Ｃで
ある。耐摩耗性が要求される場合、上記温度から９００
　’Ｃまでの範囲内であれば、温度を上昇させるにつれ
てメッキ層の耐摩耗性は向上する０以上述べたことから
、酸化雰囲気での熱処理条件としては、４００〜９００
°Ｃである。

〈発明の実施例■〉基板として、アルミナ基板の厚さ０．７■、中心線平均
表面粗さ０．３　μｍのものを用い、基板上にｕｖ分解
型レジストによりパターンを形成し、その上に厚さ約５
００人の銅蒸着膜を形成し、レジスト膜を剥離すること
により、蒸着パターンを得た。

次に蒸着パターンと基板との密着強度を高める目的で６
００℃の温度で、水素・窒素混合気流中で熱処理を行っ
た０次工程として、パターン上にコバルト−リン−タン
グステン系（２５％タングステン）合金メッキ皮膜を形
成した。メッキ浴組成は、硫酸コバルト０．０５■ｏｌ
／Ｉ　、次亜リン酸ナトリウム０．２ｍｏ１／Ｉ、クエ
ン酸ナトリウム０．２ｍｏｌ／Ｉ、硫酸アンモニウム０
．５ｓｏｌ／１．タングステン酸ナトリウム０．１８ｓ
ｏｌ／１　、　ｐＨ９，０である０次にメッキ皮膜上硬
度を向上させる目的で６５０℃で１時間酸化雰囲気中で
熱処理を行った。

次にメッキ皮膜上にホウケイ酸ガラス系絶縁保護層を形
成した。これを記録ヘッドとして用い印字テストを行っ
た結果、転写紙との摩耗による絶縁不良を起こすことな
く長寿命な製品であった。

〈発明の実施例■〉基板材料として、アルミナ基板の厚さ０．９閣、中心線
平均表面粗さ０．１　μｍのものを用い、基板上にＵＶ
分解型レジストによりパターンを形成し、その上に厚さ
約６００人のニッケル−クロム蒸着膜を形成し、レジス
ト膜を剥離することにより、ニッケル−クロム蒸着膜に
よるパターンを得た０次に水素・窒素混合気流中で７０
０℃の温度で熱処理を行った０次工程としてパターン上
にニッケル−タングステン−リン（タングステン６％）
合金メッキ皮膜を形成した。メッキ沿組成及び条件は、
硫酸ニッケル（６水塩）、７ｇ／ｌタングステン酸ソー
ダ３５ｇ／ｌ　　　クエン酸ナトリウム４０ｇ／ｌ　１
次亜リン酸ナトリウム１０ｇ／ｌ、ｐＨ８，５〜９゜５
、温度；煮沸である０次にメッキ皮膜の硬度を向上させ
る目的で、４５０’Ｃで１時間、酸化雰囲気で加熱処理
を行った。

次に実施例■と同様に絶縁保護層を形成した。

〈発明の実施例■〉基板材料として、フォルステライト基板の厚さ０．７　
ｍ、中心線平均表面粗さ０．１　μｍのものを用い、基
板上にＵＶ分解型レジストによりパターンを形成し、レ
ジストの非画線部に無電解ニッケル−リンメッキを約０
．１　　ミクロンの厚みで形成した。

レジスト剥離後、メッキ皮膜を還元雰囲気中で９゜Ｏ゛
Ｃで１時間加熱処理を行った０次にメッキ皮膜を核とし
て、電解ニッケル−リン−タングステンカーバイド（タ
ングステンカーバイド６％、平均粒径０．５　μｍ）皮
膜を２０μｍの厚みで形成した。

メッキ沿組成は、次亜リン酸ニッケル２６．７ｇ／ｌ、
ホウ酸１２ｇ／Ｉ　、硫酸アンモニウム２．６ｇ／ｌ、
酢酸ナトリウム４．９ｇ／ｌ　　　タングステンカーバ
イド６０ｇ／ｌ　、であり、メッキ条件は、ｐＨ５，５
〜６．０、液温２１°Ｃである０次にメッキ皮膜の硬度
を向上させる目的で４００°Ｃ１時間、熱処理を行なっ
た。　次に実施例■と同様に絶縁保護層を形成した。

〈効果〉本発明によれば、絶縁基板上に回路パターンを形成後、
還元雰囲気にて熱処理を施すため、パターンの基板への
密着強度を高めることができる。

また、パターン上に電解メッキを施すため、回路パター
ンの厚みを増すことができ、さらに酸化雰囲気にて熱処
理を施すことによって回路パターンの硬度を高めること
もできる。

あるいは、電解メッキとして、硬質、耐摩耗性粒子を混
在させた電解複合メッキを使用することによって、回路
パターン表面の硬度を大きくすることもでき、末法によ
り製造された回路をサーマルヘッドのような記録ヘッド
として用いた場合、記録針となる回路パターンの硬度及
び耐摩耗性が大きいため、寿命の長い製品が提供できる
。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）絶縁基板上の回路形成以外の部分にレジストを塗
布し、前記基板全面に蒸着あるいはスパッタリングによ
り金属層を形成した後、レジスト上の前記金属層をレジ
ストと共に除去し、次いで還元雰囲気にて３００〜１６
００℃の温度で熱処理を行ない、熱処理後の金属層の上
に厚さ５〜２５μｍの電解メッキ層を形成し、次いで酸
化雰囲気にて４００〜９００℃の温度で熱処理を行って
なる回路の製造方法。
（２）蒸着あるいはスパッタリングによる金属層に代え
て、無電解メッキ層を形成することを特徴とする請求項
（１）に記載の回路の製造方法。
（３）蒸着あるいはスパッタリングによる金属層の材質
が、ニッケル、クロム、銅、錫、ニッケル−クロム、銀
、銀−パラジウム、コバルト−タングステン、もしくは
亜鉛である請求項（１）に記載の回路の製造方法。
（４）無電解メッキ層として、厚さが１μｍ以下の、ニ
ッケル−リン、ニッケル−ほう素、ニッケル−クロム、
ニッケル−コバルト、ニッケル−コバルト−ほう素、ニ
ッケル−コバルト−リン、ニッケル−鉄−リン、ニッケ
ル−タングステン−リン、コバルト−タングステン−リ
ン、銅、銀、金、パラジウムのうちいずれかを用いるこ
とを特徴とする請求項（２）に記載の回路の製造方法。
（５）電解メッキ層の代わりに、金属もしくは合金と硬
質・耐摩耗性粒子からなる電解複合メッキ層を用いるこ
とを特徴とする請求項（１）あるいは請求項（２）に記
載の回路の製造方法。
（６）電解複合メッキ層中の硬質・耐摩耗性粒子として
炭化タングステン、炭化シリコン、窒化ほう素、酸化チ
タン、炭化ほう素、酸化クロム、ダイヤモンド、ＰＴＦ
Ｅ（ポリテトラフルオルエチレン）から選択される少な
くとも１種を用いることを特徴とする請求項（５）に記
載の回路の製造方法。