JPH0712991B2 - Selection method of ceramic materials - Google Patents
Selection method of ceramic materialsInfo
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- JPH0712991B2 JPH0712991B2 JP22726086A JP22726086A JPH0712991B2 JP H0712991 B2 JPH0712991 B2 JP H0712991B2 JP 22726086 A JP22726086 A JP 22726086A JP 22726086 A JP22726086 A JP 22726086A JP H0712991 B2 JPH0712991 B2 JP H0712991B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、セラミックス部材の選択めっき方法に関し、
特にセラミックス部材へのマーク形成等に適用される選
択めっき方法に係わる。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Field of Industrial Application) The present invention relates to a selective plating method for a ceramic member,
In particular, it relates to a selective plating method applied to mark formation on a ceramic member.
（従来の技術） セラミックス部材の用途の多用化により、例えば該セラ
ミックス部材への製品表示等の目的でマーク形成が行わ
れている。かかるマークの形成方法としては、従来、印
刷法、エッチング法、レーザマーキング法が採用されて
いる。(Prior Art) With the increasing use of ceramic members, for example, marks are formed on the ceramic members for the purpose of displaying products. Conventionally, printing methods, etching methods, and laser marking methods have been adopted as methods for forming such marks.
印刷法は、最も簡便な方法であるが、セラミックス部材
の表面性状によりマークの掠れや切れが生じたり、摩耗
によりマークが消失する問題があった。The printing method is the simplest method, but there are problems that the marks may be blurred or broken due to the surface properties of the ceramic member, or the marks may disappear due to abrasion.
エッチング方法は、印刷法の場合のような問題はない
が、長い加工時間を必要とするばかりか、マークと部材
の間のコントラストが低い等の問題があった。The etching method does not have a problem as in the case of the printing method, but has a problem that not only a long processing time is required but also the contrast between the mark and the member is low.
レーザマーキング法（大気中でのビーム走査方式）で
は、上記印刷法、エッチング法の問題を解決する方法と
して期待されているが、セラミックスの種類やその色に
よってマークと部材との間のコントラストが非常に低く
なるという問題があった。The laser marking method (beam scanning method in the atmosphere) is expected as a method for solving the problems of the above-mentioned printing method and etching method, but the contrast between the mark and the member is extremely high depending on the type of ceramic and its color. There was a problem of becoming low.
（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされた
もので、セラミックス部材表面に高いコントラストを持
ち、かつ摩耗による消失等のない良好なマーク等として
使用できる無電解めっきパターンを形成し得るセラミッ
クス部材の選択めっき方法を提供しようとするものであ
る。(Problems to be Solved by the Invention) The present invention has been made in order to solve the above-mentioned conventional problems, and has a high contrast on the surface of a ceramic member, and as a good mark or the like that does not disappear due to abrasion. An object of the present invention is to provide a selective plating method for a ceramic member capable of forming a usable electroless plating pattern.
［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は、セラミックス部材表面に真空又は不活性ガス
雰囲気下でレーザ光を照射しながら走査して該セラミッ
クス部材のレーザ光照射部に金属析出パターンを形成す
る工程と、このセラミックス部材を無電解めっき液中に
浸漬し、該セラミックス部材の金属析出パターンをめっ
き核として選択的に無電解めっき膜を形成する工程とを
具備したことを特徴とするセラミックス部材の選択めっ
き方法である。[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) The present invention is directed to scanning the surface of a ceramic member while irradiating it with a laser beam in a vacuum or an inert gas atmosphere so that the laser beam irradiation portion of the ceramic member is made of metal. And a step of immersing the ceramic member in an electroless plating solution to selectively form an electroless plated film using the metal deposition pattern of the ceramic member as a plating nucleus. Is a selective plating method for ceramic members.
上記セラミックスとしては、例えばAlN、Si3N4、BN等を
主成分とする窒化物系セラミックス、SiC等を主成分と
する炭化物系セラミックス、Al2O3、BeO等を主成分とす
る酸化物系セラミックスを挙げることができる。特に、
レーザ光の照射により容易に照射部が還元、昇華されて
AlやSiの金属を生成するAlN、Si3N4が好適である。Examples of the above-mentioned ceramics include, for example, AlN, Si 3 N 4 , nitride-based ceramics containing BN as a main component, carbide-based ceramics containing SiC as a main component, and oxides containing Al 2 O 3 , BeO as a main component. Examples include ceramics. In particular,
The irradiated part is easily reduced and sublimated by the irradiation of laser light.
AlN and Si 3 N 4 which generate metals such as Al and Si are preferable.
上記不活性ガスとしては、例えばAr、Ne、He等を挙げる
ことができる。Examples of the inert gas include Ar, Ne, He and the like.
上記レーザ光を出力する発振器としては、kWオーダ以上
のピーク出力をもつレーザ光を出力するものが望まし
い。具体的には、光音響素子からなるＱスイッチを組込
んだYAGレーザ発振器、アレキサンドライトレーザ発振
器、TEACO2レーザ発振器等を挙げることができる。As the oscillator that outputs the laser light, one that outputs a laser light having a peak output of the order of kW or more is desirable. Specific examples include a YAG laser oscillator, a alexandrite laser oscillator, a TEACO 2 laser oscillator, etc., which incorporates a Q switch composed of a photoacoustic element.
上記無電解めっき液としては、例えば使用するセラミッ
クス部材の種類やその色によって無電解銅めっき液、無
電解ニッケルめっき液、無電解金めっき液、又は無電解
銅めっき液と無電解金めっき液との組合わせ、無電解ニ
ッケルめっき液と無電解銅めっき液との組合わせを採用
すればよい。Examples of the electroless plating solution include an electroless copper plating solution, an electroless nickel plating solution, an electroless gold plating solution, or an electroless copper plating solution and an electroless gold plating solution depending on the type and color of the ceramic member used. The combination of the electroless nickel plating solution and the electroless copper plating solution may be adopted.
（作用） 本発明方法は、まず、セラミックス部材表面に真空又は
不活性ガス雰囲気中でレーザ光を照射することにより、
セラミックスが窒化物の場合は下記（１）式の反応が、
セラミックスが炭化物の場合は下記（２）式の反応が、
セラミックスが酸化物の場合は下記（３）式の反応が、
夫々生起されたセラミックスが還元されて金属を析出す
る。但し、式中のMeは金属を示す。(Operation) The method of the present invention comprises first irradiating the surface of the ceramic member with laser light in a vacuum or an inert gas atmosphere,
When the ceramic is nitride, the reaction of the following equation (1)
When the ceramic is carbide, the reaction of the following equation (2)
When the ceramic is an oxide, the reaction of the following equation (3)
The ceramics produced respectively are reduced to deposit metal. However, Me in the formula represents a metal.
MeN→Me＋1/2N2↑ …（１） MeC→Me＋Ｃ …（２） MeO→Me＋1/2O2↑ …（３） 次いで、レーザ光を走査することによって析出した金属
が連続化される。こうした金属の析出、連続化において
セラミックス部材表面は真空又は不活性ガス雰囲気に曝
されているため、析出した金属の酸化等が起こらず、略
金属そのものからなる金属析出パターンがセラミックス
基板に形成される。しかも、レーザ光はスポット径を10
〜500μｍの範囲で制御できるため、10〜500μｍの微細
幅の金属析出パターンをドライプロセスにより形成でき
る。MeN → Me + 1 / 2N 2 ↑ (1) MeC → Me + C (2) MeO → Me + 1 / 2O 2 ↑ (3) Then, the deposited metal is made continuous by scanning laser light. Since the surface of the ceramic member is exposed to a vacuum or an inert gas atmosphere during such metal deposition and continuation, oxidation of the deposited metal does not occur, and a metal deposition pattern of substantially metal itself is formed on the ceramic substrate. . Moreover, the laser beam has a spot diameter of 10
Since it can be controlled in the range of up to 500 μm, a metal deposition pattern with a fine width of 10 to 500 μm can be formed by a dry process.
次いで、上記セラミックス部材を無電解めっき液中に浸
漬することによって、該セラミックス部材表面の金属析
出パターンをめっき核として選択的に無電解めっき膜を
形成できる。Then, by dipping the ceramic member in an electroless plating solution, an electroless plated film can be selectively formed using the metal deposition pattern on the surface of the ceramic member as a plating nucleus.
従って、本発明によれば極めて簡単な工程によりセラミ
ックス部材表面に高いコントラストを持ち、かつ摩耗に
よる消失等のない良好なマーク等として使用できる無電
解めっきパターンを形成できる。また、形成された無電
解めっきパターンはセラミックス部材と面一乃至表面か
ら埋没した状態となるため、特に摩耗に対して消失し難
いという効果を有する。Therefore, according to the present invention, it is possible to form an electroless plating pattern which has a high contrast on the surface of a ceramic member and can be used as a good mark or the like which is not lost due to abrasion by an extremely simple process. Further, since the formed electroless plating pattern is embedded in the ceramic member flush with the surface or the surface thereof, there is an effect that it is hard to disappear particularly due to abrasion.
（発明の実施例） 以下、本発明の実施例を第１図〜第５図を参照して詳細
に説明する。Embodiments of the Invention Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
第１図は、本実施例の金属析出パターン形成に使用され
る装置の概略図であり、図中の１はNCコントローラ２に
よりXY方向に動作するXYテーブルである。このテーブル
１上には、基台３が固定されており、該基台３上にはセ
ラミックス基板が載置される。前記基台３は、チャンバ
４により覆われている。このチャンバ４の側壁には、配
管5a〜5cが連結されている。前記配管5aの他端には、真
空ポンプ６が連結されている。前記配管5bの他端は、ア
ルゴンガスボンベ７に連結されている。前記配管5cの他
端は、大気と連通されている。なお、前記配管5a〜5cに
は夫々バルブ8a〜8cが介装されている。前記チャンバ４
には、該チャンバ４内の真空度を測定するための圧力計
９が連結されている。FIG. 1 is a schematic view of an apparatus used for forming a metal deposition pattern of this embodiment, and 1 in the drawing is an XY table operated by an NC controller 2 in XY directions. A base 3 is fixed on the table 1, and a ceramic substrate is placed on the base 3. The base 3 is covered with a chamber 4. Pipes 5a to 5c are connected to the side wall of the chamber 4. A vacuum pump 6 is connected to the other end of the pipe 5a. The other end of the pipe 5b is connected to the argon gas cylinder 7. The other end of the pipe 5c is in communication with the atmosphere. The pipes 5a to 5c are provided with valves 8a to 8c, respectively. The chamber 4
A pressure gauge 9 for measuring the degree of vacuum in the chamber 4 is connected to the.
図中の10は、光音響素子からなるＱスイッチ（図示せ
ず）が組込まれ、該Ｑスイッチを通して連続波Ｑスイッ
チ出力のレーザ光11を発振するYAGレーザ発振器であ
る。この発振器10からのレーザ光11の出射方向には、反
射ミラー12及びガルバノミラー光学系13が配置されてお
り、レーザ光11はこれら反射ミラー12及びガルバノミラ
ー光学系13を経由し、更に前記チャンバ４の上壁に配置
されたガラス窓14を通して基台３上のセラミックス基板
に照射される。前記レーザ発振器10は、電源15の発振器
電源部に接続されている。この電源15のテーブル作動電
源部には、前記NCコントローラ２が接続されている。Reference numeral 10 in the figure is a YAG laser oscillator in which a Q switch (not shown) formed of a photoacoustic element is incorporated and which oscillates a continuous wave Q switch output laser beam 11 through the Q switch. A reflection mirror 12 and a galvanometer mirror optical system 13 are arranged in the emitting direction of the laser light 11 from the oscillator 10, and the laser light 11 passes through the reflection mirror 12 and the galvanometer mirror optical system 13 and further to the chamber. The ceramic substrate on the base 3 is irradiated through the glass window 14 arranged on the upper wall of the base 4. The laser oscillator 10 is connected to an oscillator power supply section of a power supply 15. The NC controller 2 is connected to the table operation power supply section of the power supply 15.
次に、上述した装置を用いて金属析出パターンの形成工
程、更にめっきパターンの形成方法を説明する。Next, a metal deposition pattern forming step and a plating pattern forming method using the above-mentioned apparatus will be described.
まず、高純度のAlN原料粉末をホットプレス焼結したAlN
基板16を基台３上に設置した。つづいて、バルブ8aを開
放し、真空ポンプ６を作動してチャンバ４内のガスを配
管5aを通して排気した後、バルブ8aを閉じ、ポンプ６の
作動を停止した。ひきつづきバルブ8bを開放し、アルゴ
ンガスボンベ７からアルゴンガスを配管5bを通してチャ
ンバ４内に供給し、該チャンバ４内の圧力が圧力計９に
より大気圧になった時点で配管5cのバルブ8cを所定の開
度で開放し、前記アルゴンガスを該配管5cを通してリー
クさせた。この後、電源15をオンしてレーザ発振器10を
作動させ、例えばピーク出力4kW、パルス幅200ns、繰返
し数1kHzのＱスイッチ出力をもつレーザ光11を該発振器
10から出力し、該レーザ光11を反射ミラー12及びガルバ
ノミラー光学系13を経由し、更にガラス窓14を通して基
台３上のAlN基板16に照射した。この時、AlN基板16表面
の照射部では、下記（４）式の反応が生起されてAlNの
還元がなされ、第２図に示すようにAlN基板16のレーザ
光10の照射部にAl17が析出し、レーザ光照射後のAlN基
板16表面には凹部18が形成されると共に、その底部にAl
層19が形成された。なお、AlN基板16のレーザ光11の照
射に際して該基板16はアルゴンガス雰囲気に曝されてい
るため、析出されたAlの酸化が防止される。First, AlN obtained by hot pressing and sintering high-purity AlN raw material powder
The substrate 16 was set on the base 3. Subsequently, the valve 8a was opened, the vacuum pump 6 was operated to exhaust the gas in the chamber 4 through the pipe 5a, and then the valve 8a was closed to stop the operation of the pump 6. Subsequently, the valve 8b is opened, argon gas is supplied from the argon gas cylinder 7 into the chamber 4 through the pipe 5b, and when the pressure in the chamber 4 becomes atmospheric pressure by the pressure gauge 9, the valve 8c of the pipe 5c is set to a predetermined value. The opening was opened, and the argon gas was leaked through the pipe 5c. Thereafter, the power supply 15 is turned on to operate the laser oscillator 10, and for example, the laser light 11 having a Q output of a peak output of 4 kW, a pulse width of 200 ns and a repetition rate of 1 kHz is generated by the oscillator.
The laser beam 11 was emitted from the laser beam 10, passed through the reflection mirror 12 and the galvanometer mirror optical system 13, and was further irradiated onto the AlN substrate 16 on the base 3 through the glass window 14. At this time, in the irradiated portion on the surface of the AlN substrate 16, the reaction of the following formula (4) occurs and AlN is reduced, and Al17 is deposited on the irradiated portion of the laser light 10 on the AlN substrate 16 as shown in FIG. However, the concave portion 18 is formed on the surface of the AlN substrate 16 after laser light irradiation, and the Al
Layer 19 was formed. Since the substrate 16 is exposed to the argon gas atmosphere when the AlN substrate 16 is irradiated with the laser beam 11, the deposited Al is prevented from being oxidized.
AlN→Al＋1/2N2↑ …（４） 次いで、前記レーザ光11の照射と同時にNCコントローラ
２によりXYテーブル１を作動してテーブル１上の基台３
をXY方向に移動させることにより、AlN基板16表面に析
出したAlが連続化され、第３図に示すようにAlN基板16
表面に純Alからなる例えば数字のAl析出パターン20が形
成された。AlN → Al + 1 / 2N 2 ↑ (4) Next, simultaneously with the irradiation of the laser beam 11, the XY table 1 is operated by the NC controller 2 and the base 3 on the table 1 is operated.
By moving in the XY direction, the Al deposited on the surface of the AlN substrate 16 is made continuous, and as shown in FIG.
For example, a numeral Al precipitation pattern 20 of pure Al was formed on the surface.
次いで、前記AlN基板をチャンバ内の基台上から取出し
た後、無電解銅めっき液中に浸漬して無電解銅めっき処
理を施した。Next, the AlN substrate was taken out from the base in the chamber and then immersed in an electroless copper plating solution to perform electroless copper plating.
しかして、上記無電解銅めっき処理により第５図に示す
ようにAlN基板16の凹部18底部のAl析出パターン20上に
該基板16と面一な無電解銅めっきパターン21が強固に形
成された。この無電解銅めっきパターン21は、AlN基板1
6に対して極めて高いコントラストをもつマークとして
利用できた。また、この無電解銅めっきパターン（マー
ク）はAlN基板と面一に形成されているため、摩耗によ
り消失することは全くなかった。As a result of the electroless copper plating treatment, the electroless copper plating pattern 21 flush with the substrate 16 was firmly formed on the Al deposition pattern 20 at the bottom of the recess 18 of the AlN substrate 16 as shown in FIG. . This electroless copper plating pattern 21 is formed on the AlN substrate 1
It could be used as a mark with extremely high contrast to 6. Further, since this electroless copper plating pattern (mark) was formed flush with the AlN substrate, it never disappeared due to abrasion.
［発明の効果］ 以上詳述した如く、本発明によればセラミックス部材表
面に高いコントラストを持ち、かつ摩耗による消失等の
ない良好なマーク等として使用できる無電解めっきパタ
ーンを形成し得るセラミックス部材の選択めっき方法を
提供できる。[Effects of the Invention] As described in detail above, according to the present invention, a ceramic member having a high contrast on the surface of the ceramic member and capable of forming an electroless plating pattern that can be used as a good mark or the like that does not disappear due to abrasion A selective plating method can be provided.
第１図は本発明の実施例で使用した金属析出パターン形
成装置の一形態を示す概略図、第２図は実施例における
AlN基板表面へのAlの析出過程を示す概略図、第３図は
レーザ光照射後のAlN基板の照射部の状態を示す概略
図、第４図は同実施例におけるAlN基板表面へのAl析出
パターンの形成過程を示す概略斜視図、第５図は同実施
例の無電解銅めっき処理後のAlN基板の状態を示す概略
図である。 １…XYテーブル、３…基台、５…チャンバ、６…真空ポ
ンプ、７…アルゴンガスボンベ、10…レーザ発振器、11
…レーザ光、13…ガルバノミラー光学系、15…電源、16
…AlN基板、17…析出Al、18…凹部、19…Al層、20…Al
析出パターン、21…無電解銅めっきパターン。FIG. 1 is a schematic view showing one form of a metal deposition pattern forming apparatus used in an embodiment of the present invention, and FIG.
Schematic diagram showing Al precipitation process on AlN substrate surface, FIG. 3 is schematic diagram showing condition of irradiated portion of AlN substrate after laser light irradiation, and FIG. 4 is Al deposition on AlN substrate surface in the same example FIG. 5 is a schematic perspective view showing a pattern forming process, and FIG. 5 is a schematic view showing a state of the AlN substrate after the electroless copper plating treatment of the same example. 1 ... XY table, 3 ... base, 5 ... chamber, 6 ... vacuum pump, 7 ... argon gas cylinder, 10 ... laser oscillator, 11
… Laser light, 13… Galvanometer mirror optical system, 15… Power supply, 16
… AlN substrate, 17… Precipitated Al, 18… Recess, 19… Al layer, 20… Al
Deposition pattern, 21 ... Electroless copper plating pattern.
Claims (4)
ス雰囲気下でレーザ光を照射しながら走査して該セラミ
ックス部材のレーザ光照射部に金属析出パターンを形成
する工程と、このセラミックス部材を無電解めっき液中
に浸漬し、該セラミックス部材の金属析出パターンをめ
っき核として選択的に無電解めっき膜を形成する工程と
を具備したことを特徴とするセラミックス部材の選択め
っき方法。1. A step of forming a metal deposition pattern on a laser light irradiation portion of a ceramic member by scanning while irradiating the surface of the ceramic member with laser light in a vacuum or an inert gas atmosphere; And a step of selectively forming an electroless plating film by immersing in a plating solution and using a metal deposition pattern of the ceramic member as a plating nucleus.
ケイ素であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載のセラミックス部材の選択めっき方法。2. The selective plating method for a ceramic member according to claim 1, wherein the ceramic is aluminum nitride or silicon nitride.
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のセラミッ
クス部材の選択めっき方法。3. The selective plating method for a ceramic member according to claim 1, wherein the inert gas is any one of Ar, Ne, and He.
チが付設されたYAGレーザ発振器から出力することを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載のセラミックス部材
の選択めっき方法。4. The selective plating method for a ceramic member according to claim 1, wherein the laser light is output from a YAG laser oscillator provided with a Q switch composed of a photoacoustic element.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP22726086A JPH0712991B2 (en) | 1986-09-26 | 1986-09-26 | Selection method of ceramic materials |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP22726086A JPH0712991B2 (en) | 1986-09-26 | 1986-09-26 | Selection method of ceramic materials |
Publications (2)
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| JPS6385078A JPS6385078A (en) | 1988-04-15 |
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ID=16858032
Family Applications (1)
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1986
- 1986-09-26 JP JP22726086A patent/JPH0712991B2/en not_active Expired - Lifetime
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