JPH09316627A

JPH09316627A - 有機質基材表面への金属膜形成方法

Info

Publication number: JPH09316627A
Application number: JP12886596A
Authority: JP
Inventors: Kouichi Kusumura; 浩一楠村; Takao Hayashi; 隆夫林
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1996-05-24
Filing date: 1996-05-24
Publication date: 1997-12-09

Abstract

(57)【要約】【課題】有機質基材の表面に凹凸を形成したり、所望
の金属膜以外の材料をプリコートしたりすることなく、
平滑な有機質基材の表面に気相成長法によって、金属膜
を十分に密着力高く形成することのできる有機質基材表
面への金属膜形成方法を提供する。【解決手段】有機質基材表面に結合を活性化させる波
長の光の照射処理またはプラズマ処理を行う活性化処理
を施し、イソシアネート溶液を塗布する処理を行った
後、この有機質基材表面に気相成長法によって金属膜を
形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、有機質基材表面
に密着力の高い金属膜を気相成長法により形成する有機
質基材表面への金属膜形成方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】有機質基材表面への気相成長法による金
属膜形成技術は、装飾品、フレキシブルプリント基板な
どの電子機器部品、包装用フィルムをはじめ、幅広く利
用される技術である。しかしながら、有機質基材表面へ
の気相成長法による金属膜形成技術における大きな問題
点として、有機質基材と金属膜との密着性が挙げられ、
有機質基材表面に強固に密着した金属膜を得ることは非
常に難しい。

【０００３】従来、この問題を解決するために様々な方
法がとられている。一つには酸、アルカリ等による表面
処理を行って有機質基材表面に凹凸を形成し、アンカー
効果等により、金属膜の密着性を高める方法が行われて
いる。しかし、この方法では、金属膜表面に凹凸が生じ
るため、金属光沢がでない、高周波用回路基板に使う場
合には凹凸による表皮抵抗が生じて電気特性に悪影響が
あり、凹凸形成のために工程が複雑になるなどの問題が
ある。

【０００４】また、金属膜を形成する前に、有機質基材
表面にチタンまたはクロム等をプリコートすることによ
り、金属膜の密着性を高める方法も行われている。しか
し、この方法では、回路基板として金属膜をパターンエ
ッチングして使用する際のエッチング性に問題が生じ
る。つまり、上層となる金属膜をパターンエッチングし
て使用する際に、下層となるチタンまたはクロム等のプ
リコート層が残るという問題が生じるのである。

【０００５】また、特開昭６３−２７０４５５号公報に
は、アルゴンガス等の不活性ガスまたは酸素、窒素、一
酸化炭素、二酸化炭素などの活性ガスを用いて、これら
の単独または混合ガスのプラズマで表面処理を行った
後、金属膜を形成する方法が提案されている。このよう
な表面処理では、有機質基材表面を活性化させるととも
に、−ＯＨ等の官能基形成が行われる。−ＯＨ等の官能
基は金属との親和性が高く、金属膜の密着性を高める働
きをするというのである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
プラズマによる前処理によっても、十分に良好な有機質
基材と金属膜との密着性が得られるというまでには至ら
ない。

【０００７】この発明は、上記事情に鑑み、有機質基材
の表面に凹凸を形成したり、所望の金属膜以外の材料を
プリコートしたりすることなく、平滑な有機質基材の表
面に気相成長法によって、金属膜を十分に密着力高く形
成することのできる有機質基材表面への金属膜形成方法
を提供することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する請求
項１記載の発明は、有機質基材表面に結合を活性化させ
る波長の光の照射処理またはプラズマ処理を行う活性化
処理を施し、イソシアネート溶液を塗布する処理を行っ
た後、この有機質基材表面に気相成長法によって金属膜
を形成することを特徴として構成している。

【０００９】このような有機質基材表面への金属膜形成
方法によれば、照射する光の波長によって定まるエネル
ギーが、有機質基材表面の結合の結合エネルギーと略一
致するので、結合を励起させて活性化させることができ
る。または、プラズマ処理によって、有機質基材表面を
活性化させるとともに、−ＯＨ等の官能基を形成させる
ことができる。さらに有機質基材表面にイソシアネート
溶液を塗布する処理を行うことにより、有機質基材表面
の−ＯＨ等の官能基とイソシアネート溶液の反応によっ
てウレタン結合を形成することができる。このウレタン
結合は金属との反応性に優れているので、この有機質基
材表面に気相形成した金属膜が強く密着することにな
る。

【００１０】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、イソシアネート溶液を塗布した後に、さら
に熱処理を行うことを特徴として構成している。

【００１１】このような有機質基材表面への金属膜形成
方法では、熱処理を行うことによって、ウレタン結合の
形成反応が促進される。

【００１２】請求項３記載の発明は、請求項１記載の発
明において、イソシアネート溶液を塗布した後に、さら
にプラズマ処理を行うことを特徴として構成している。

【００１３】このような有機質基材表面への金属膜形成
方法では、プラズマ処理を行うことによって、ウレタン
結合の形成反応がさらに促進される。

【００１４】請求項４記載の発明は、請求項３記載の発
明において、プラズマ処理を、酸素、窒素、アルゴンガ
スのうち少なくとも一つを用いたガスプラズマによって
行うことを特徴として構成している。

【００１５】このような有機質基材表面への金属膜形成
方法では、酸素、窒素、アルゴンガスのうち少なくとも
一つを用いたガスプラズマによる処理によって、ウレタ
ン結合の形成反応がより確実に促進される。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の一つの実施の形態を以下
に説明する。

【００１７】この実施の形態は、まず有機質基材表面に
結合を活性化させる波長の光の照射処理またはプラズマ
処理を行う活性化処理を施す。次に、イソシアネート溶
液を塗布した後、この有機質基材表面に気相成長法によ
って金属膜を形成する有機質基材表面への金属膜形成方
法である。

【００１８】有機質基材としては、エポキシ樹脂、ポリ
イミド樹脂、ＰＥＴ樹脂などの様々な合成樹脂材料を用
いることができ、板状、フィルム状のものなど様々な形
状のものを使用することができる。

【００１９】また、活性化処理として照射する結合を活
性化する波長の光としては、レーザ光等を例示すること
ができるが、これに限定されず、様々な種類の光を照射
することができる。照射する光の波長によって定まるエ
ネルギーの値が、有機質基材を構成する活性化させたい
結合の結合エネルギーと略一致するような光を選択する
ことによって、有効に有機質基材表面の結合を活性化さ
せることができる。

【００２０】また、活性化処理として行うプラズマ処理
としては、アルゴンガス等の不活性ガスまたは酸素、窒
素、一酸化炭素、二酸化炭素などの活性ガスを用いて、
これらの単独または混合ガスのプラズマによる処理を行
うことができる。

【００２１】また、塗布するイソシアネートとしては、
ヘキサメチレンジイソシアネート、トルイレンジイソシ
アネート、ｐ−フェニレンジイソシアネート、ジエチル
フマレートジイソシアネート等のジイソシアネートを例
示することができ、イソシアネート単独で、あるいはメ
タノールなどの溶剤に溶かして使用することができる。
このような塗布方法としては、イソシアネート溶液に有
機質基材を浸漬する方法や、有機質基材にイソシアネー
ト溶液をスプレーする方法などがあるが、これらに限定
されることはない。また、イソシアネートの塗布量は特
に制限されるものでないが、イソシアネートをメタノー
ルに溶かして用いる場合には、イソシアネートの濃度が
０．１重量％以上のメタノール溶液に有機質基材を浸漬
して、イソシアネートを付着させるのが好ましい。

【００２２】また、気相成長法としては、スパッタリン
グ法や真空蒸着法などを代表的に例示することができ
る。また、金属膜としては、銅膜が代表的なものである
が、特定の金属膜に限らないことは言うまでもない。金
属膜の厚みも特に制限されないが、０．０１〜数十μｍ
程度の一般的な厚みに形成することができる。

【００２３】また、活性化処理を行い、イソシアネート
溶液の塗布を行った後、さらに熱処理をするようにして
もよい。この場合の熱処理は、温度５０〜１００℃、時
間０．５〜２時間程度の条件が特に好ましい。

【００２４】また、上記のように活性化処理を行い、イ
ソシアネート溶液の塗布を行った後、有機質基材をプラ
ズマ処理するようにしてもよい。プラズマは酸素、窒
素、アルゴンガスを単独で、あるいは複数を併用して用
いたガスプラズマであることが好ましい。

【００２５】

【実施例】以下に具体的な実施例およびこの実施例に対
応する比較例を説明する。

【００２６】（実施例１）有機質基材としてポリイミド
板を用い、このポリイミド板を基板ホルダーに取り付
け、真空チャンバー内に配置した。この真空チャンバー
内を１×１０^-3Ｐａ以下になるまで真空排気した。さら
に、酸素ガスを導入し、プラズマを発生させて、ポリイ
ミド板の活性化処理を行った。

【００２７】次に、イソシアネート溶液の塗布処理とし
て、このポリイミド板をヘキサメチレンジイソシアネー
トの１重量％メタノール溶液に浸漬させて、７０℃で１
時間熱処理を行った。

【００２８】この後、ガス成分アルゴン、ガス圧を２．
０×１０^-1Ｐａ、基板温度を室温、ターゲット電圧を−
５００Ｖとした条件によって、マグネトロンスパッタリ
ング法でポリイミド板の表面に厚み０．２μｍの銅膜を
形成した。

【００２９】（比較例１）実施例１において、ヘキサメ
チレンジイソシアネート溶液の塗布の処理を行わない他
は、実施例１と同様にしてポリイミド板の表面に厚み
０．２μｍの銅膜を形成した。

【００３０】（実施例２）有機質基材としてポリイミド
板を用い、このポリイミド板を基板ホルダーに取り付
け、真空チャンバー内に配置した。この真空チャンバー
内を１×１０^-3Ｐａ以下になるまで真空排気した。さら
に、酸素ガスを導入し、プラズマを発生させ、ポリイミ
ド板の活性化処理を行った。

【００３１】次に、イソシアネート溶液の塗布処理とし
て、このポリイミド板をヘキサメチレンジイソシアネー
トの１重量％メタノール溶液に浸漬させ、再び基板ホル
ダーにこのポリイミド板を取り付け、真空チャンバー内
に配置し、この真空チャンバー内を１×１０^-3Ｐａ以下
になるまで真空排気し、真空チャンバー内にアルゴンガ
スを導入してアルゴンガス圧１０１３２５Ｐａ（常
圧）、放電電力１００Ｗ、周波数１５ｋＨｚの条件で１
分間、ポリイミド板の表面をアルゴンガスプラズマ処理
した。

【００３２】この後、ガス成分アルゴン、ガス圧を２．
０×１０^-1Ｐａ、基板温度を室温、ターゲット電圧を−
５００Ｖとした条件によって、マグネトロンスパッタリ
ング法でポリイミド板の表面に厚み０．２μｍの銅膜を
形成した。

【００３３】（比較例２）実施例２において、ヘキサメ
チレンジイソシアネート溶液の塗布の処理を行わない他
は、実施例２と同様にしてポリイミド板の表面に厚み
０．２μｍの銅膜を形成した。

【００３４】（実施例３）有機質基材としてポリイミド
板を用い、このポリイミド板を基板ホルダーに取り付
け、真空チャンバー内に配置した。この真空チャンバー
内を１×１０^-3Ｐａ以下になるまで真空排気した後、ハ
ロゲンヒーターでポリイミド板を１００℃に予備加熱
し、吸着した水分等を除去した。

【００３５】次に、活性化処理として、Ｃ＝Ｏ結合のエ
ネルギー１７９ｋｃａＬ／ｍｏＬに相当する波長（およ
そ１５０〜１６０ｎｍ）のレーザ光をポリイミド板の表
面に照射した。

【００３６】この後、イソシアネート溶液の塗布処理と
して、このポリイミド板をヘキサメチレンジイソシアネ
ートの１重量％メタノール溶液に浸漬させて、７０℃で
１時間熱処理を行った。

【００３７】さらに、ガス成分アルゴン、ガス圧を２．
０×１０^-1Ｐａ、基板温度を室温、ターゲット電圧を−
５００Ｖとした条件によって、マグネトロンスパッタリ
ング法でポリイミド板の表面に厚み０．２μｍの銅膜を
形成した。

【００３８】（比較例３）実施例３において、ヘキサメ
チレンジイソシアネート溶液の塗布の処理を行わない他
は、実施例３と同様にしてポリイミド板の表面に厚み
０．２μｍの銅膜を形成した。

【００３９】（実施例４）有機質基材としてポリイミド
板を用い、このポリイミド板を基板ホルダーに取り付
け、真空チャンバー内に配置した。この真空チャンバー
内を１×１０^-3Ｐａ以下になるまで真空排気した後、ハ
ロゲンヒーターでポリイミド板を１００℃に予備加熱
し、吸着した水分等を除去した。

【００４０】次に、活性化処理として、Ｃ＝Ｏ結合のエ
ネルギー１７９ｋｃａＬ／ｍｏＬに相当する波長（およ
そ１５０〜１６０ｎｍ）のレーザ光をポリイミド板の表
面に照射した。

【００４１】この後、イソシアネート溶液の塗布処理と
して、このポリイミド板をヘキサメチレンジイソシアネ
ートの１重量％メタノール溶液に浸漬させ、再び基板ホ
ルダーにこのポリイミド板を取り付け、真空チャンバー
内に配置し、この真空チャンバー内を１×１０^-3Ｐａ以
下になるまで真空排気し、真空チャンバー内にアルゴン
ガスを導入してアルゴンガス圧１０１３２５Ｐａ（常
圧）、放電電力１００Ｗ、周波数１５ｋＨｚの条件で１
分間、ポリイミド板の表面をアルゴンガスプラズマ処理
した。

【００４２】この後、ガス成分アルゴン、ガス圧を２．
０×１０^-1Ｐａ、基板温度を室温、ターゲット電圧を−
５００Ｖとした条件によって、マグネトロンスパッタリ
ング法でポリイミド板の表面に厚み０．２μｍの銅膜を
形成した。

【００４３】（比較例４）実施例４において、ヘキサメ
チレンジイソシアネート溶液の塗布の処理を行わない他
は、実施例４と同様にしてポリイミド板の表面に厚み
０．２μｍの銅膜を形成した。

【００４４】上記の実施例１〜４および比較例１〜４で
有機質基材の表面に形成した銅膜について、密着性を評
価するために碁盤目試験を行った。試験は銅膜に２ｍｍ
間隔に碁盤目状の切り目をナイフで入れた後、この表面
にセロハンテープを貼って剥がすことによって行い、銅
膜が剥離しなければ「○」と評価し、また碁盤目状の切
り目を入れなくとも剥離すれば「×」と評価し、碁盤目
状の切り目を入れた場合のみ剥離すれば「△」と評価し
た。この結果を以下の表１に示す。

【００４５】

【表１】

【００４６】上記表１に見られるように、ヘキサメチレ
ンジイソシアネート溶液を塗布する処理をした各実施例
のものでは銅膜の密着性が高いのに対して、ヘキサメチ
レンジイソシアネート溶液を塗布していない各比較例の
ものは密着性が低下しており、ヘキサメチレンジイソシ
アネート溶液の塗布による金属膜の密着性の向上の効果
が確認された。

【００４７】

【発明の効果】請求項１記載の発明では、有機質基材表
面に結合を活性化させる活性化処理を施し、さらにイソ
シアネート溶液を塗布する処理によって、金属膜を強く
有機質基材に密着させることができる。このような前処
理は、従来の微細な凹凸形成による前処理に比較して工
程が簡単であって、容易に行うことができるものであ
る。

【００４８】また、有機質基材の表面に凹凸を形成する
必要がないので、形成した金属膜に金属光沢が得られ、
装飾用、反射鏡用などの用途に有用である。また、高周
波用回路基板に使う場合を想定すると、凹凸による表皮
抵抗が生じる心配がなく、電気特性の良好な高周波用回
路基板を製造することができる。

【００４９】また、所望の金属膜の下層にチタンまたは
クロム等のプリコート層を存在させる必要がないもので
ある。したがって、電子材料用途の回路基板などに用い
る場合、導体回路となる金属層のエッチングに悪影響を
与えることがなく、回路形成が容易であって、有機質基
材をベースとした回路板の製造に好適に用いられる金属
膜形成方法になっている。

【００５０】請求項２記載の発明では、熱処理を行うこ
とによって、イソシアネート溶液の塗布によるウレタン
結合の形成反応を促進することができて、より金属膜の
密着力が向上する。

【００５１】請求項３記載の発明では、プラズマ処理を
行うことによって、イソシアネート溶液の塗布によるウ
レタン結合の形成反応を促進することができて、より金
属膜の密着力が向上する。

【００５２】請求項４記載の発明では、酸素、窒素、ア
ルゴンガスのうち少なくとも一つを用いたガスプラズマ
による処理によって、イソシアネート溶液の塗布による
ウレタン結合の形成反応を促進することができて、金属
膜の密着力を確実に向上させることができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有機質基材表面に結合を活性化させる波
長の光の照射処理またはプラズマ処理を行う活性化処理
を施し、イソシアネート溶液を塗布した後、この有機質
基材表面に気相成長法によって金属膜を形成することを
特徴とする有機質基材表面への金属膜形成方法。
【請求項２】イソシアネート溶液を塗布した後に、さ
らに熱処理を行うことを特徴とする請求項１記載の有機
質基材表面への金属膜形成方法。
【請求項３】イソシアネート溶液を塗布した後に、さ
らにプラズマ処理を行うことを特徴とする請求項１記載
の有機質基材表面への金属膜形成方法。
【請求項４】プラズマ処理を、酸素、窒素、アルゴン
ガスのうち少なくとも一つを用いたガスプラズマによっ
て行うことを特徴とする請求項３記載の有機質基材表面
への金属膜形成方法。