JPH05171449A - 金属含有誘電表面の金属化法 - Google Patents

金属含有誘電表面の金属化法

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JPH05171449A
JPH05171449A JP8056292A JP8056292A JPH05171449A JP H05171449 A JPH05171449 A JP H05171449A JP 8056292 A JP8056292 A JP 8056292A JP 8056292 A JP8056292 A JP 8056292A JP H05171449 A JPH05171449 A JP H05171449A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 誘電表面上に高い付着性の金属フィルムを適
用する。 【構成】 第１工程は、誘電物質の表面を事前調整した
レーザービームによって照射する。第２工程は、照射後
誘電物質のピースを、金属を含む自触媒浴中に浸漬す
る。 【効果】 照射ゾーンのみに無電解めっきによる金属付
着。その他の非照射ゾーンは、金属被覆されない。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、誘電物質でできた小片
の表面を金属化する方法に関する。この物質には、例え
ば、アルミナ、（Ａｌ２Ｏ３）のようなセラミックス、
ベリリウム及びジルコニウムオキシド（ＢｅＯ及びＺｒ
Ｏ）、フェライト、超電導セラミックス、サファイア及
び金属ニトリド（例えばＡｌＮ）を含む。
【０００２】
【従来の技術】このような物質を金属化するとき一般に
生じる問題は、それらの物理化学的性質から由来し、こ
れは金属の場合と非常に異なる。特に、化学薬剤に関し
て受動的であり、電気的に絶縁性であり、そして機械摩
耗に耐性である。
【０００３】このような物質の表面上への真空蒸発又は
スパッタリングにより蒸着（ｄｅｐｏｓｉｔ）された金
属フィルムの付着は、通常非常に弱く、これは、原則と
して、小片（ｐｉｅｃｅ）の熱処理により修正（ｃｏｒ
ｒｅｃｔ）され、その表面が金属化される。この熱処理
は、小片の物質の構造により制限された深さに亘って、
小片中に金属原子の単純拡散をもたらす。この拡散は、
誘導物質とその表面上に縮合（ｃｏｎｄｅｎｓｅ）した
金属フィルムとの両方の化学構造の変更を伴うものでは
ない。例えば、拡散する金属原子と小片の物質の原素の
ひとつとの強固な化学結合は生じない。
【０００４】支持小片とフィルムの熱膨張係数（ｔｈｅ
ｒｍａｌ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎ
ｔｓ）は、一般的に非常に異なるので、重大な熱応力
が、フィルム／支持体界面で生じて、フィルムは１μｍ
以上の厚さで著しくゆるくなる。
【０００５】小片表面上に、樹脂中に高濃度で分散（ｄ
ｉｓｔｒｉｂｕｔｅ）した金属原子を含む非常に厚い
（０．５ｍｍ）ペースト層を適用することを選ぶことも
可能である。このように被覆した小片をオーブン中に置
いて、樹脂を分解し、金属原子を同時に小片中に拡散す
る。この処理を高温（６００℃以上）で数時間維持する
と、拡散は完全に深くなりフィルムの付着性は十分増加
する。しかしながら、この方法は、錯体を有し且つ比較
的正確なジオメトリー（ｇｅｏｍｅｔｒｙ）（５０μｍ
以下）のフィルムを製造することができない。それは平
らか又は円筒形の表面上に適用するフィルムに使用でき
るだけである。特に、この方法は、コンポジット、フェ
ライト又は超電導体のような、その立体化学が非常に厳
密な、複合体組成物（ｃｏｍｐｌｅｘ ｃｏｍｐｏｓｉ
ｔｉｏｎ）の物質に対して使用することができない。特
に、この方法は、金属化される小片が、内部か又はその
表面のどちらかで；感熱電子又は光電子系（ｔｅｍｐｅ
ｒａｔｕｒｅ ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｅｌｅｃｔｒｏｎ
ｉｃ ｏｒ ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｓｙｓｔ
ｅｍ）を表面的に含む場合には使用することができな
い。
【０００６】より最近の技術では、小片の表面上に事前
に縮合（ｃｏｎｄｅｎｓｅ）した金属−有機物質の分解
（ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）を用いている。一般的
に、この縮合は、金属−有機物質を含む溶液を迅速に乾
燥して行ない、この溶液は、オープンエア中でアトマイ
ジングにより事前に表面に分布させる。溶媒を蒸発さ
せ、物質を濃縮して表面上に薄い固体フィルム（厚さ＜
０．１μｍ）を形成させる。フィルムを一定の特性（エ
ネルギー、出力、エネルギーデンシティ、波長）のレー
ザービームによって照射して物質を分解し、これは、一
方では表面から離脱する揮発部を、他方では表面上にと
どまる金属原子を放出する。これらの金属原子は不連続
的及びランダムに表面上に分配され、そして均一で連続
的な金属フィルムを形成しない。照射後、小片を金属−
有機物質に特異的な溶媒中に浸漬し、表面から非照射物
質を除去する。
【０００７】その後ピースを更に金属イオンを含む自触
媒浴（ａｕｔｏｃａｔａｌｉｔｉｃｂａｔｈ）に浸漬す
る。これらのイオンは、照射により前工程により放出さ
れ、そして従って小片上に既に存在する金属原子上に好
ましく付着する。これらのイオンを含む金属フィルムを
それから連続方法で表面上に形成する。
【０００８】金属−有機物質を用いるこの方法は、それ
故に６つの連続する工程、即ち、 １） 金属−有機物質を含む溶液を調製する； ２） この溶液を表面に分散させる； ３） この溶液を乾燥し、金属−有機層を形成し； ４） レーザービームで照射し； ５） 有機−金属層の非−照射部分を溶解し； ６） 自触媒浴中に浸漬する、工程を含む。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明のひとつの目的
は、誘電表面上に非常に付着性の金属フィルムを適用す
るのに使用する現存の技術の欠点を解決することであ
る。特に、本発明は、表面の処理時間を減少させ、処理
プロセスを簡単にし、金属−有機物質を用いる必要性を
なくし、そして結極これらの技術よりも非常に安価であ
る。同時に、金属フィルムと誘電物質の小片の間の界面
は、本発明の方法により製造されたように、結晶、ポリ
結晶化アグロメレート、粉末又はガラスのような誘電物
質の表面の性質及び構造に無関係に完全なフィルムの付
着をもたらす。
【００１０】これらの利点は、表面に特定の特性を有す
るレーザービームを照射した時に、誘電物質の表面の直
近の非常に高濃度の触媒的に活性な中心の形成をもたら
す。この中心の形成は、レーザービームの特性によっ
て、他方、誘電物質の組成によって完全に制御される。
それは、この物質の表面構造に無関係である。
【００１１】本発明を以下により詳細に述べる。第１工程 金属化される誘電物質の表面を事前に調整したレーザー
ビーム（波長、エネルギー、エネルギー濃度、照射時
間）を照射する。第２工程 該小片を無電解めっき用自触媒浴中に浸漬する。
【００１２】第１工程は、誘電物質の照射表面上に活性
中心を生じせしめる。本発明によれば、この物質はその
化学構造中に、金属原子（例えば、Ａｌ２Ｏ３、フェラ
イト）含む必要がある。照射の前に、これらの原子は、
物質の化学構造により許容された最大濃度で物質表面に
当然存在する。即ち、物質の非−照射表面の金属原子間
の最小平均距離（これは、他の非−金属原子に結合して
いる）は、５から１０Åである。照射の間及びレーザー
ビームの特性のため、金属原子を他の原子に結合する化
学結合のいくつかが切れ、一般的に非−金属原子は放出
される（例えば、酸素）。このプロセスは照射の間オー
プンエア中で、制御した中性雰囲気下（例えば、アルゴ
ン）、又は真空中で、そして圧力は可能な非常に低い値
（例えば、＜１０−９ｔｏｒｒ）に維持して実施する。
照射は、照射された誘電物質の原子格子から部分的に結
合していない、表面の金属原子によって形成されたこれ
らの活性中心の最大濃度に到達するのに必要な回数反復
しうる。
【００１３】第２の工程の間、誘電物質の表面に接触す
る自触媒浴の金属イオンは、照射の間（第１工程）作ら
れた活性中心上に好ましくはそれ自体付着する。結極、
これらの活性中心は、誘電物質の金属原子として出現
し、これは、一方ではこの物質の原子格子に結合し、他
方では、自触媒浴からの金属原子と結合する。これによ
って、誘電物質と金属フィルムとの間の非常に均質で
（活性中心の高濃度により）、且つ非常に強い（インタ
ーフェイス（界面）の両側の原子を結ぶ化学結合の性質
によって）接触をもたらし、その厚さは、自触媒浴中の
浸漬時間とともに増大する。本発明方法により得た誘電
物質上への金属フィルムの付着は非常に強く、このよう
に当業界で公知の他の技術によって得られた付着より優
れていることが分かった。
【００１４】特に、本発明で記述した方法は、金属−有
機物質を用いる方法の６工程の代りに、たった２つの工
程を含む。それは、非常に細かく厳密なジオメトリーの
フィルムを実現するとともに、このフィルムの限界は、
レーザービームを形成するのに使用するオプチックスに
依存するだけである。
【００１５】また、このジオメトリーにおいて、１００
Åと１ｍｍの間の厚さを得る。
【００１６】実施例１ アルミニウムの多結晶質プレート（厚さ＝０．５ｍｍ）
を、波長２４８ｎｍ；エネルギー濃度１０Ｊ／ｃｍ２、
３０ｎｓｅｃの間放出するエクスシマー（ｅｘｃｉｍｅ
ｒ）レーザービームを照射する。この型の連続１００回
照射後、アルミナプレートを銅イオンを含む自触媒浴中
に浸漬し、周囲温度に維持した。この浴の組成は業界で
周知のものである。浸漬２０分後、１から２μｍの厚さ
の銅層が、前に照射されたアルミナプレートの表面の帯
域上にのに形成された。この銅層は非常に付着性であ
る。その電気的電導性は、大きな多結晶質銅の特質を示
している。
【００１７】実施例２ 実施例１記述と同じ照射条件下、アルミナプレートを照
射し、その後、ニッケルイオンを含む公知の自触媒浴中
に浸漬し、９０℃に維持した。浸漬１０回後、厚さ２か
ら３μｍのニッケル層を、前に照射した帯域上にのみ得
た。ニッケル層は、マッシブニッケルの物理−化学的性
質の全てを有する。
【００１８】実施例３ 実施例１記述と同一の照射条件下、フェライトピースを
照射し、その後銅イオンを含む、公知の自触媒浴中に浸
漬し、周囲雰囲気下で維持した。１５分間浸漬後、厚さ
１μｍの銅層を、非−照射表面上に金属付着なしに得、
これは全ての物理−化学的特性を維持した。
【００１９】実施例４ 非結晶質サファイアプレートを２４８ｎｍ、エネルギー
濃度１０Ｊ／ｃｍ２、３０ｎｓｅｃの間放出するエクシ
マーレーザービームで照射した。この型の照射５００回
後、サファイアプレートを銅イオンを含む自触媒浴中に
浸漬する。浸漬２０分後、１から２μｍの厚さの銅フィ
ルムをプレートの照射ゾーン上に得た。この方法は、サ
ファイアプレートの非−照射部分に影響を与えない。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 誘電物質の化学構造が金属原子を含み、
    金属化が２つの連続する工程で行う誘電物質の表面を金
    属化する方法において、第１の工程が、フリーエア中又
    は化学的に中性な媒体中に維持した物質の表面をレーザ
    ービームにより照射することからなり、そして第２の工
    程が、該照射小片を自触媒浴中に浸漬して、自触媒浴中
    に含まれた金属層により、該あらかじめ照射した帯域を
    無電解めっきにより被覆することからなる、前記方法。
  2. 【請求項２】 該誘電物質が、モノ結晶質金属オキシド
    （Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ）；多結晶質金属オキシド（アル
    ミナ、ＺｒＯ、ＢｅＯ）；多結晶質金属オキシドを含む
    セラミックス；フェライト；超電導セラミックス；多結
    晶質金属酸化物又は他の金属化合物を含む複合材；金属
    化合物（チッ化物、ホウ化物；炭化物）；及び鉱物から
    成る群から選ばれる請求項１の方法。
  3. 【請求項３】 該レーザービームの出力強度（ｐｏｗｅ
    ｒ ｄｅｎｓｉｔｙ）を、誘電物質の表面に化学的に固
    定された金属原子を部分的に遊離させるように調整する
    請求項１の方法。
  4. 【請求項４】 該レーザービームを、多数の異なる波長
    に調整しうるエキスシマーレーザー；窒素ガスレーザ
    ー、呼称波長１．０６μｍ又はその調波で作動するＹＡ
    Ｇレーザー、ダイレーザー、金属蒸気レーザー又はＣＯ
    ２ガスレーザーから成る群から選ばれるレーザービーム
    により放出する請求項１の方法。
  5. 【請求項５】 該自触媒浴が、Ｎｉ，Ｃｕ，Ｎｉ−Ｃ
    ｏ，Ｎｉ−Ｃｕ，Ｎｉ−Ｆｅ，Ｎｉ−Ｒｅ，Ｎｉ−Ｃｏ
    −Ｒｅ，Ｎｉ−Ｗ，Ｃｏ−Ｗ，Ｎｉ−Ｃｏ−Ｗ，Ｃｏ−
    Ｚｎ，Ｃｏ−Ｆｅ，Ｃｏ−Ｒｅ，Ｃｏ−Ｃｕ，Ｃｏ−Ｍ
    ｏ，Ｃｏ−Ｍｎ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｓｎ，Ｃ
    ｒ，Ｃｄ，Ｆｅ及びＰｂから成る群から選ばれる少くと
    もひとつの金属又は合金を含む請求項１の方法。
  6. 【請求項６】 ジオメトリーが、その全ての表面に金属
    化されるプレート、その内側及び外側表面上に金属化さ
    れる円筒形コンダクト、及びこれらのプレート中に又は
    これらのプレートを完全に横切るホールを通過して設け
    られそして、レーザービームによる照射に先立って設け
    られたデッドホール表面を含む、金属化する小片の種々
    なジオメトリーに適用可能な、請求項１の方法。
  7. 【請求項７】 グルーブ、デッドホール及びホールのよ
    うな構造をレーザービームによる照射の間に作り、その
    構造を金属化する、請求項１の方法。
  8. 【請求項８】 表面上にインパクトに、レーザービーム
    のセクションのジオメトリーにより制限された誘導物質
    の表面を金属化するのに適用しうる請求項１の方法。
  9. 【請求項９】 粉末、粉末の焼結ブロック、多結晶質ブ
    ロック、多結晶質フィルム、単結晶、ガラス又はこれら
    の形態のひとつで他の成分を含む複合材に統合されたも
    のの形態に製造された誘電物質に適用しうる請求項１の
    方法。
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