JPH10237631A

JPH10237631A - 有機質基材表面への金属膜形成方法

Info

Publication number: JPH10237631A
Application number: JP3747197A
Authority: JP
Inventors: Takao Hayashi; 隆夫林
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1997-02-21
Filing date: 1997-02-21
Publication date: 1998-09-08

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の提供。【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、アミノ基及びシアン基を有する有機化合物溶液
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。

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、金属光沢がでなく、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、アミノ基及びシアン基を有する有機化合物
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、−ＣＯＯＨ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ア
ミノ基及びシアン基を有する有機化合物溶液を塗布する
ことにより、まず、有機質基材表面の−ＯＨ、−ＣＯＯ
Ｈ等の官能基とアミノ基の反応によって有機質基材表面
にシアン基を有する有機化合物を付着させることがで
き、このシアン基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、アミノ基及びシアン基を有する有機化合物
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、アミノ基及びシ
アン基を有する有機化合物の付着によるシアン基の形成
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、アミノ基及びシアン基を有する有機化合物
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、アミノ基
及びシアン基を有する有機化合物の付着反応がさらに促
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、アミノ
基及びシアン基を有する有機化合物の付着反応がより確
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、アミノ基及びシア
ン基を有する有機化合物溶液を塗布した後、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、塗布するアミノ基及びシアン基を有
する有機化合物としては、ジアミノマレオニトリル、ジ
シアンジアミド等を例示をすることができ、これらの有
機化合物をメタノールなどに溶かして用いることによっ
て、塗布することができる。このような塗布方法として
は、上記溶液に有機質基材を浸漬する方法や、有機質基
材に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、塗布量は特に制限されるも
のでないが、メタノールに溶かして用いる場合には、上
記溶液の濃度が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、アミノ基及びシアン基を有する有
機化合物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、アミノ基及びシ
アン基を有する有機化合物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、ア
ミノ基及びシアン基を有する有機化合物溶液の塗布を行
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を説明する。

【００２６】（実施例１）基板ホルダーにポリイミド基
板を取り付け、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、酸素ガスを導入し、プラズマを発生させ、ポリ
イミド基板の表面処理を行った。

【００２７】次に、このポリイミド基板の表面をジシア
ンジアミドの０．５重量％メタノール溶液に浸漬させ、
さらにこのポリイミド基板を７０℃で１時間熱処理を行
った。

【００２８】その後、ガス成分アルゴン、ガス圧２．０
×１０^-1Ｐａ、基板温度室温、ターゲット電圧−５００
Ｖの条件によるマグネトロンスパッタリング法で、上記
ポリイミド基板の表面に厚み０．２μｍの銅膜を形成し
た。

【００２９】（比較例１）実施例１において、ジシアン
ジアミド溶液の塗布を行わない他は、実施例１と全く同
様にしてポリイミド基板の表面に厚み０．２μｍの銅膜
を形成した。

【００３０】（実施例２）基板ホルダーにポリイミド基
板を取り付け、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、酸素ガスを導入し、プラズマを発生させ、ポリ
イミド基板の表面処理を行った。

【００３１】次に、このポリイミド基板の表面をジシア
ンジアミドの０．５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基板を取り付け、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、ポリイミド基板の表面をアルゴンガスプラズ
マ処理した。

【００３２】その後、ガス成分アルゴン、ガス圧２．０
×１０^-1Ｐａ、基板温度室温、ターゲット電圧−５００
Ｖの条件によるマグネトロンスパッタリング法で上記ポ
リイミド基板の表面に厚み０．２μｍの銅膜を形成し
た。

【００３３】（比較例２）実施例２において、ジシアン
ジアミド溶液の塗布を行わない他は、実施例２と全く同
様にしてポリイミド基板の表面に厚み０．２μｍの銅膜
を形成した。

【００３４】（実施例３）基板ホルダーにポリイミド基
板を取り付け、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このポリイミド基板を１０
０℃に予備加熱し、吸着した水分等を除去した。次に、
Ｃ＝Ｏ結合のエネルギー１７９ｋｃａｌ／ｍｏｌに相当
する波長（およそ１５０〜１６０ｎｍ）のレーザ光をこ
のポリイミド基板の表面に照射した。

【００３５】レーザ光の照射終了後、このポリイミド基
板の表面をジシアンジアミドの０．５重量％メタノール
溶液に浸漬させ、このポリイミド基板に対して７０℃で
１時間熱処理を行った。

【００３６】その後、ガス成分アルゴン、ガス圧２．０
×１０^-1Ｐａ、基板温度室温、ターゲット電圧−５００
Ｖの条件によるマグネトロンスパッタリング法で上記ポ
リイミド基板の表面に厚み０．２μｍの銅膜を形成し
た。

【００３７】（比較例３）実施例３において、ジシアン
ジアミド溶液の塗布を行わない他は、実施例３と全く同
様にしてポリイミド基板の表面に厚み０．２μｍの銅膜
を形成した。

【００３８】（実施例４）基板ホルダーにポリイミド基
板を取り付け、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このポリイミド基板を１０
０℃に予備加熱し、吸着した水分等を除去した。次に、
Ｃ＝Ｏ結合のエネルギー１７９ｋｃａｌ／ｍｏｌに相当
する波長（およそ１５０〜１６０ｎｍ）のレーザ光をこ
のポリイミド基板の表面に照射した。

【００３９】レーザ光の照射終了後、このポリイミド基
板の表面をジシアンジアミドの０．５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基
板を取り付け、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、ポリイミド基板の表面をア
ルゴンガスプラズマ処理した。

【００４０】その後、ガス成分アルゴン、ガス圧２．０
×１０^-1Ｐａ、基板温度室温、ターゲット電圧−５００
Ｖの条件によるマグネトロンスパッタリング法でポリイ
ミド基板の表面に厚み０．２μｍの銅膜を形成した。

【００４１】（比較例４）実施例４において、ジシアン
ジアミド溶液の塗布を行わない他は、実施例４と全く同
様にしてポリイミド基板の表面に厚み０．２μｍの銅膜
を形成した。

【００４２】上記の実施例１〜４および比較例１〜４に
述べた方法によって、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。この試験は銅膜に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。

【００４３】

【表１】

【００４４】この表１の実施例１〜４と比較例１〜４と
を対比すると、アミノ基及びシアン基を有する有機化合
物溶液を塗布する処理を実施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、アミノ基及びシアン基
を有する有機化合物溶液を塗布していない各比較例のも
のは密着性が低く、アミノ基及びシアン基を有する有機
化合物溶液の塗布による金属膜の密着性向上効果が確認
される。

【００４５】以上の結果から、光の照射処理またはプラ
ズマ処理を行った後、アミノ基及びシアン基を有する有
機化合物溶液を塗布することによって、金属膜の密着性
向上効果が確認された。

【００４６】

【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、さらにアミ
ノ基及びシアン基を有する有機化合物溶液を塗布する処
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。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】請求項２記載の発明では、熱処理を行うこ
とによって、アミノ基及びシアン基を有する有機化合物
の付着によるシアン基の形成反応が促進されるので、よ
り金属膜の密着力が向上する。

【００５０】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、アミノ基及びシアン基を有する有機
化合物の付着によるシアン基の形成反応および有機質基
材表面の低応力化を促進させることができ、より金属膜
の密着力が向上する。

【００５１】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、アミノ基及びシアン基を有する有
機化合物の付着によるシアン基の形成反応および有機質
基材表面の低応力化を促進させることができ、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、アミノ基及びシアン基を有する有機化合物溶液
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】アミノ基及びシアン基を有する有機化合
物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】アミノ基及びシアン基を有する有機化合
物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。