JPH1161378A

JPH1161378A - 有機質基材表面への金属膜形成方法

Info

Publication number: JPH1161378A
Application number: JP22903297A
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: 1997-08-26
Filing date: 1997-08-26
Publication date: 1999-03-05

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。【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、尿素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、金属光沢がでないものであり、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、尿素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尿素溶液を塗布
する処理を行うことにより、有機質基材表面の−ＯＨ等
の官能基と尿素溶液の反応によって尿素結合を形成する
ことができる。この尿素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、尿素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、尿素結合の形成
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、尿素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、尿素結合
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、尿素結
合の形成反応がより確実に促進される。

【００１６】請求項５記載の発明は、請求項２ないし４
のいずれかの発明において、熱処理またはプラズマ処理
を行った後に、さらに１４０〜３００℃の範囲の温度で
熱処理を行うことを特徴として構成している。

【００１７】このような有機質基材表面への金属膜形成
方法では、１４０〜３００℃の範囲の温度で熱処理を行
うことにより、有機質基材表面の尿素結合への尿素２分
子の付加反応、または尿素３分子の付加反応により形成
したイソシアヌル酸と有機質基材表面の−ＯＨ基等の官
能基との反応のいずれかの反応によって有機質基材表面
にトリアジン環を形成することができる。このトリアジ
ン環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。

【００１８】

【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。

【００１９】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、尿素溶液を塗布し
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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】尿素溶液の塗布方法としては、尿素溶液に
有機質基材を浸漬する方法や、有機質基材に尿素溶液を
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、尿素溶液の塗布量は特に制限されるも
のでないが、尿素をメタノールに溶かして用いる場合に
は、尿素の濃度が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、尿素を付着させるのが好まし
い。

【００２４】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。

【００２５】また、活性化処理を行い、尿素溶液の塗布
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７０〜１２０℃、時間０．５〜
２時間程度の条件が特に好ましい。

【００２６】また、上記のように活性化処理を行い、尿
素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。

【００２７】また、上記のように熱処理またはプラズマ
処理を行った後、有機質基材をさらに１４０〜３００℃
の範囲の温度で熱処理をするようにしてもよい。この場
合の熱処理は、時間１〜３時間程度の条件が特に好まし
い。

【００２８】

【実施例】以下に具体的な実施例を説明する。

【００２９】（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。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。

【００３０】次に、このポリイミド基板の表面に、尿素
の１重量％メタノール溶液に浸漬させ、１００℃で１時
間熱処理を行った。

【００３１】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。

【００３２】（比較例１）実施例１において、尿素溶液
を塗布する処理を行わない他は、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。

【００３３】（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。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。

【００３４】次に、このポリイミド基板の表面を尿素の
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、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。

【００３５】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。

【００３６】（比較例２）実施例２において、尿素溶液
を塗布する処理を行わない他は、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。

【００３７】（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ポリイミド基板を１００℃
に予備加熱し、吸着した水分等を除去した。

【００３８】次に、Ｃ＝Ｏ結合のエネルギー１７９ｋｃ
ａｌ／ｍｏｌに相当する波長（およそ１５０〜１６０ｎ
ｍ）のレーザ光を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
板の表面を尿素の１重量％メタノール溶液に浸漬させ、
１２０℃で１時間熱処理を行った。

【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３）実施例３において、尿素溶液
を塗布する処理を行わない他は、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。

【００４２】（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ポリイミド基板を１００℃
に予備加熱し、吸着した水分等を除去した。

【００４３】次に、Ｃ＝Ｏ結合のエネルギー１７９ｋｃ
ａｌ／ｍｏｌに相当する波長（およそ１５０〜１６０ｎ
ｍ）のレーザ光をポリイミド基板の表面に照射した。

【００４４】レーザ光の照射終了後、このポリイミド基
板の表面を尿素の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１×１
０^-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１０１３２５
Ｐａ（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。

【００４５】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。

【００４６】（比較例４）実施例４において、尿素溶液
を塗布する処理を行わない他は、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。

【００４７】（実施例５）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。アルゴンガスを導入し、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。

【００４８】次に、このポリイミド基板の表面を尿素の
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、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、この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。

【００４９】プラズマ処理後、さらに１５０℃で２時間
熱処理を行った。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−
５００Ｖ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。

【００５０】（比較例５）実施例５において、熱処理を
行わない他は、実施例５と同様にして、ポリイミド基板
の表面に厚み０．２μｍの銅膜を形成した。

【００５１】上記の実施例１〜５および比較例１〜５で
ポリイミド基板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、
この銅膜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。

【００５２】

【表１】

【００５３】この表１に見られるように、尿素溶液を塗
布する処理をした実施例１〜４のものでは銅膜の密着性
が高いのに対して、尿素溶液を塗布していない対応する
各比較例のものは密着性が低下しており、尿素溶液の塗
布による金属膜の密着性の向上の効果が確認された。

【００５４】また、プラズマ処理後に熱処理をした実施
例５のものでは銅膜の密着性が高いのに対して、熱処理
を行っていない比較例５のものでは密着性が低下してお
り、プラズマ処理後の熱処理による金属膜の密着性の向
上の効果が確認された。

【００５５】

【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、さらに尿素
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。

【００５６】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。

【００５７】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。

【００５８】請求項２記載の発明では、熱処理を行うこ
とによって、尿素溶液の塗布による尿素結合の形成反応
を促進することによって、より金属膜の密着力が向上す
る。

【００５９】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、尿素溶液の塗布による尿素結合の形
成反応を促進することによって、より金属膜の密着力が
向上する。

【００６０】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、尿素溶液の塗布による尿素結合の
形成反応を促進することによって、金属膜の密着力を確
実に向上させることができる。

【００６１】請求項５記載の発明では、１４０〜３００
℃の範囲の温度で熱処理を行って、有機質基材表面にト
リアジン環を形成することによって、より金属膜の密着
力が向上する。

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、尿素溶液を塗布した後、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】尿素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】尿素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。
【請求項５】熱処理またはプラズマ処理を行った後
に、さらに１４０〜３００℃の範囲の温度で熱処理を行
うことを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載
の有機質基材表面への金属膜形成方法。