KR101424225B1

KR101424225B1 - 성형 회로 부품의 제조 방법

Info

Publication number: KR101424225B1
Application number: KR1020127021400A
Authority: KR
Inventors: 데츠오 유모토; 미츠히로 와타나베; 유이치 사이토
Original assignee: 산쿄카세이가부시키가이샤
Priority date: 2010-11-04
Filing date: 2011-02-22
Publication date: 2014-07-29
Also published as: JP2012112028A; EP2555601A1; CN103053227A; KR20120107515A; TW201234462A; EP2555601B1; EP2555601A4; TWI445068B; JP5022501B2; WO2012060115A1

Abstract

회로가 되는 부분에만 밀착성이 강한 무전해 도금층을 선택적으로 형성하고, 다른 비회로가 되는 부분을 거칠게 하지 않는다. 파장이 405~1064nm인 레이저 빔(2)을 합성 수지의 본체(1)의 회로가 되는 부분(11)에 선택적으로 조사하고, 팔라듐의 이온 촉매를 흡착시킨 후에 환원제에 의해 금속 팔라듐으로 환원한다. 다음에, 회로가 되는 부분(11)에 무전해 도금층(3)을 형성한다. 회로가 되는 부분(11)은 표면 개질됨과 동시에 거칠게 되어 있기 때문에 이온 촉매가 강고하게 정착되고, 무전해 도금층(3)이 강하게 밀착된다. 레이저 빔(2)이 조사되지 않은 비회로가 되는 부분(12)에는 이온 촉매가 흡착되지 않기 때문에, 무전해 도금층(3)이 형성되지 않는다.

Description

성형 회로 부품의 제조 방법{Method for producing formed circuit component}

본 발명은 레이저 빔의 조사에 의해 선택적으로 거칠게 한 합성 수지의 표면에 무전해 도금층을 형성하는 성형 회로 부품의 제조 방법에 관한 것이다.

합성 수지로 이루어지는 본체의 표면에 선택적으로 무전해 도금을 실시하여 도전성 회로를 형성하는 경우에는, 이 무전해 도금과의 밀착성을 향상시키기 위해 미리 본체의 표면을 거칠게 할 필요가 있다. 이 표면을 거칠게 하는 방법으로서 6가 크롬 황산을 사용하는 화학 에칭이 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

그런데 6가 크롬은 유독하기 때문에 작업 환경이 나쁘다. 또한, 에칭액의 사용 완료 후 배수를 안전하게 처리하기 위해서는, 6가 크롬을 3가 크롬으로 환원한 후 중화 침전시키는 처리를 할 필요가 있어 매우 번잡한 처리가 요구된다. 이 때문에, 6가 크롬 황산은 환경상의 관점에서 제품에 사용이 금지되는 물질로 지정되어 있다. 또, 화학 에칭에 의해 본체의 표면을 선택적으로 거칠게 하기 위해서는 거칠게 하지 않은 면을 마스크로 덮는 수고가 필요하게 된다. 또한, 화학 에칭에 의해 본체의 모든 표면을 미리 거칠게 하는 경우에는, 회로가 되는 부분에만 촉매나 무전해 도금을 실시하기 위해서는 회로가 되지 않는 부분을 마스크로 덮는 수고가 필요하게 된다. 또, 회로가 되지 않는 부분도 거칠게 되기 때문에, 친수성이 되어 다습 하에서는 절연성이 현저하게 저하됨과 동시에 가식(加飾, decoration)이 필요하게 되는 경우도 있다.

그래서, 합성 수지로 이루어지는 본체의 표면에 레이저 광 등을 선택적으로 조사하여 회로가 되는 부분만을 거칠게 함으로써, 이 거칠게 한 회로가 되는 부분에 실시한 무전해 도금의 밀착성을 확보하는 수단이 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 2 및 3 참조). 즉, 특허문헌 2의 단락「0024」 및 도 6 등에는, 본체(1)의 막 형성용 영역에만 자외선 레이저를 조사하여 거칠게 하고 핵(nuclei) 부착을 행한 후, 세정 등으로 거칠어 지지 않은(非粗化) 영역의 핵제(核劑, nucleating agent)를 제거하고 나서 무전해 도금을 행하여 막 형성용 영역에만 도금막을 석출 형성하는 수단이 기재되어 있다.

또한, 특허문헌 3의 단락「0088」~「0089」 및 도 11에는, 절연 기판(1)의 회로 패턴이 형성되는 부분에 ArF 엑시머 레이저를 조사하여 거칠게 하고 팔라듐(3)을 부착시키며, 이 회로 패턴이 형성되는 부분을 제외하고 다시 레이저를 조사하여 세정을 하며, 이에 따라 회로 패턴이 형성되는 부분을 제외한 부분의 팔라듐(3a)을 제거한 후에, 회로 패턴이 형성되는 부분에만 무전해 구리 도금 피막(5)을 형성하는 수단이 기재되어 있다.

특허문헌 1: 일본 특개평10-335781호 공보 특허문헌 2: 일본 특개평07-116870호 공보 특허문헌 3: 일본 특개평07-212008호 공보

그런데, 회로가 되는 부분에만 선택적으로 무전해 도금층을 형성하기 위해서는, 레이저에 의해 거칠게 되지 않은 회로가 되지 않는 부분에는 무전해 도금이 형성되지 않도록 할 필요가 있다. 그런데, 상기 특허문헌 2 및 특허문헌 3에 기재된 수단에는 이 점에 대해 더욱 개량해야 할 과제가 있는 것이 판명되었다.

즉, 상기 특허문헌 2에서는, 상술한 바와 같이 그 단락「0024」에 「본체(1)의 막 형성용 영역에만 자외선 레이저에 의해 거칠게 하고 핵 부착을 행한 후, 세정 등으로 거칠게 되지 않은 비조화(非粗化) 영역의 핵제를 제거하고 나서 무전해 도금을 행하여 막 형성용 영역에만 도금막을 석출 형성한다」라고 기재되어 있다. 그런데, 레이저가 조사되지 않고 거칠게 되지 않은 부분이어도 본체의 종류나 표면 상태에 따라서는 혹은 본체에 필러를 혼합하고 있는 경우에는, 본체에 부착된 핵제를 세정 등에 의해 제거하기가 어려운 경우가 있고, 이러한 경우에는 잔존하는 촉매 핵제에 무전해 도금이 석출되어 버린다.

이와 같이 거칠게 되지 않은 부분에 석출된 무전해 도금은 본체와의 밀착성이 낮기 때문에, 다음 무전해 도금의 공정에서 본체로부터 벗겨져 도금 욕조 내로 낙하하고, 이에 의해 도금액의 열화를 초래한다. 또, 거칠게 되지 않은 부분에 무전해 도금의 잔사가 잔류하면 회로 간의 절연성이 손상되어 버린다.

또한, 상기 특허문헌 3에는, 상술한 바와 같이 그 단락「0088」~「0089」에 「레이저로 거칠게 되지 않은 회로 패턴이 형성되는 부분 이외에 부착된 팔라듐을 레이저의 조사와 세정에 의해 제거하고 나서 무전해 도금을 행하고, 회로 패턴이 형성되는 부분에만 무전해 구리 도금 피막(5)을 형성한다」라고 기재되어 있다. 이와 같이 레이저의 조사에 의해 부착된 팔라듐을 제거하면, 이 팔라듐을 제거한 부분에의 무전해 도금의 형성은 회피할 수 있지만, 회로가 되지 않는 부분에 부착된 팔라듐을 제거하기 위해 거듭 레이저를 조사하기 위한 수고가 필요하게 된다. 또, 회로가 되지 않는(비회로) 부분에 레이저를 조사하여 팔라듐을 제거할 때에 아울러 이 비회로가 되는 부분도 거칠게 되어 버리기 때문에, 상술한 바와 같이 도전성 회로 간의 절연성이 저하되거나 비도금면의 가식이 필요하게 되거나 하는 경우가 생긴다.

그래서, 본 발명의 목적은 레이저 빔에 의해 거칠게 되지 않은 회로가 되지 않는 부분에 무전해 도금이 석출되는 것을 회피할 수 있는 성형 회로 부품의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명자는 상기 과제를 해결하기 위해 면밀히 연구를 거듭한 결과, 팔라듐 등의 1종류의 금속 이온으로 이루어지는 이온 촉매를 부여하고, 이를 환원시켜 촉매 핵을 형성하면, 레이저 빔에 의해 거칠게 되지 않은 회로가 되지 않는 부분에 잔존하는 촉매 핵을 저감시키는 것이 가능하게 되고, 이에 의해 회로가 되지 않는 부분에의 무전해 도금층의 형성을 용이하게 회피할 수 있음을 발견하여 본 발명의 완성에 이르렀다.

또, 이온 촉매를 부여하고, 이를 환원시켜 촉매 핵을 형성하면, 거칠게 되지 않은 회로가 되지 않는 부분에 잔존하는 촉매 핵이 저감하는 이유는 현시점에서는 명확하게 파악되지 않지만 대개 다음과 같이 추정된다. 즉, 레이저 빔이 조사된 회로가 되는 부분은 표면이 개질(改質) 됨과 동시에 거칠게 된다. 상술하면, 레이저 빔에 의해 본체의 표층의 분자 고리가 절단되고, 이 분자 고리가 절단된 분자에 레이저 빔이 공기에 접촉함으로써 생성된 활성 산소 원자가 결합하여 OH기, COH기 혹은 COOH기 등의 산소가 풍부한 관능기(官能基)가 생성된다. 또, 레이저 빔에 의해 본체의 표층이 거칠게 되어 있기 때문에, 상술한 관능기는 거칠게 된 미세한 오목부 구조의 내부에 생성된다. 여기서, 이온 촉매는 이 관능기와 전기적으로 서로 끌어당김으로써 본체에 흡착된다고 생각된다. 따라서, 이온 촉매는 이 거칠게 된 미세한 오목부 구조의 내부에서 관능기와 전기적으로 서로 끌어당김으로써 강고하게 흡착된다. 또한, 레이저 빔에 의해 개질된 표면은 친수성이 부여되기 때문에, 이온 촉매가 부착되기 쉬워지고 개질층의 층 내에의 침투도 쉬워진다.

한편, 레이저 빔이 조사되지 않은 회로가 되지 않는(비회로) 부분은 표면 개질도 되지 않고 거칠게 되지도 않기 때문에, 상술한 관능기는 형성되지 않고 거칠게 된 미세한 오목부 구조도 형성되지 않는다. 따라서, 거칠게 되지도 않은 관능기도 형성되지 않은 비회로가 되는 부분에는 이온 촉매는 밀착되지 않는다고 추정된다.

또, 상술한 특허문헌 2, 3에서는 무전해 도금용의 촉매에 대해 모두 「본체에 핵 부착을 행한다」라고 기재되어 있을 뿐이고, 이 핵 부착에 대해서는 「환원제에 의해 이온 촉매를 환원한다」는 기재가 없다. 따라서, 촉매로서 이온 촉매가 아니라 주석과 팔라듐이 콜로이드를 형성하는 「센시타이징-액티베이터법(sensitizing-activator method)」이나 「카탈리스트-액셀레이터법(catalyst-accelerator method)」을 이용하고 있다고 생각된다. 그런데, 이들 콜로이드 촉매는 팔라듐을 둘러싸고 있는 주석의 효과에 의해 합성 수지의 표면에 부착된다고 생각된다. 이 때문에, 합성 수지의 종류나 표면 상태에 따라서는 혹은 필러(filler)가 혼합되어 있는 경우 등에서는, 거칠게 되지 않은 비회로(non-circuit)가 되는 부분에도 주석의 친화력에 의해 팔라듐 촉매가 흡착되어 레이저 미조사 부분에도 도금이 석출되기 쉬워진다.

또, 후술하는 비교 시험의 결과로부터, 이온 촉매를 사용한 경우에는 비조화면에는 촉매도 흡착되지 않고 무전해 도금도 석출되지 않지만, 콜로이드 촉매를 사용한 경우에는 비조화면에는 촉매가 일부 흡착되고, 무전해 도금도 일부 석출되는 것이 확인되었다.

그래서, 본 발명에 의한 성형 회로 부품의 제조 방법의 특징은, 합성 수지의 본체를 성형하는 제1 공정; 파장이 405~1064nm인 레이저 빔을 조사하여 이 본체의 회로가 되는 부분을 선택적으로 거칠게 함과 동시에 표면 개질하는 제2 공정; 이 본체를 1종류의 금속 이온으로 이루어지는 이온 촉매에 접촉시키는 제3 공정; 이 이온 촉매를 환원제에 의해 금속으로 환원하는 제4 공정; 이 본체의 회로가 되는 부분에 무전해 도금층을 성형하는 제5 공정;을 구비하는 것에 있다.

여기서, 「합성 수지」는 열가소성 수지가 바람직하지만, 열경화성 수지로도 되고, 이러한 수지로서는, 예를 들면 방향족계 액정 폴리머, 폴리에테르에테르케톤, 폴리술폰, 폴리에테르폴리술폰, 폴리아릴술폰, 폴리에테르이미드, 폴리에스테르, 아크릴로니트릴·부타디엔·스티렌 공중합 수지, 폴리아미드, 변성 폴리페닐렌옥사이드 수지, 노보넨 수지, 페놀 수지, 에폭시 수지가 해당한다. 바람직하게는 방향족계 폴리아미드로서, 10T 나일론, 9T 나일론, 6T 나일론, 4T 나일론 또는 폴리프탈아미드(PPA) 중 어느 하나이고, 산화 티탄, 티탄산 칼륨, 산화 아연, 탈크, 유리 섬유, 피롤린산 칼슘 또는 산화 알루미나 중 어느 하나의 필러를 함유하는 것을 사용한다.

「본체」란 그 표면에 도전성 회로를 형성할 수 있는 부재를 의미하고, 그 형상을 묻지 않는다. 예를 들면 필름 형상의 것, 평판 형상의 것, 다각형의 블록 형상의 것, 표면이 곡면 형상인 것 혹은 막대 형상의 것이 해당하고, 복수의 부품으로 이루어지는 경우도 포함한다. 또한, 본체 자체가 절연성 재료로 이루어지는 경우에 한정되지 않고, 도전성 부재의 표면을 절연성 재료에 의해 덮은 것도 포함된다.

「파장이 405~1064nm인 레이저 빔」으로 한 것은, 본체의 표면을 개질함과 동시에 본체의 표면을 1μm보다도 거친 상태로 거칠게 하여 무전해 도금층과의 밀착성을 확보하기 위해서이다. 즉, 상기 특허문헌 2등에서는 실시예로서 파장 248nm의 자외선 레이저를 사용하고 있는데, 이러한 단파장의 레이저는 광 에너지가 높기 때문에 합성 수지의 표면 개질에는 적합하지만, 합성 수지의 표면을 열 용융·승화시켜 조도를 크게 하는 것에는 적합하지 않다. 한편, 레이저의 파장을 길게 하면 합성 수지의 표면을 용융·승화시켜 조도를 크게 하는 것에는 적합하지만, 광 에너지가 낮기 때문에 합성 수지의 표면 개질에는 적합하지 않다. 따라서, 레이저 빔의 파장을 405~1064nm으로 함으로써, 단파장의 레이저 빔과 장파장의 레이저 빔의 중간의 특성, 즉 본체의 표면을 개질함과 동시에 본체의 표면을 1μm보다도 거친 상태로 거칠게 할 수 있도록 한다.

「1종류의 금속 이온으로 이루어지는 이온 촉매」란, 팔라듐이나 구리 등의 1종류의 금속 이온의 용액을 의미하고 있다. 즉, 다른 무전해 도금용의 촉매 부여 수단인 「센시타이징-액티베이터법」이나 「카탈리스트-액셀레이터법」에서는 모두 촉매 부여시에 주석과 팔라듐이 콜로이드를 형성하지만, 「1종류의 금속 이온으로 이루어지는 이온 촉매」에서는 주석은 포함되지 않고 팔라듐이나 구리 등의 이온이 콜로이드를 형성하지 않는 점에서 완전히 상이하다. 또, 「이온 촉매에 접촉」이란, 팔라듐 이온 등을 포함하는 수용액에 본체를 침지하는 경우에 한정되지 않고, 팔라듐 이온 등을 포함하는 수용액을 본체에 분무하는 경우도 포함한다.

「이온 촉매를 환원제에 의해 금속으로 환원하는」 것을 필수 조건으로 하는 것은, 본체에 부착된 이온 촉매를 금속으로 환원함으로써 무전해 도금용의 금속을 석출시키는 금속 핵을 형성하기 위해서이다. 여기서, 「환원제」는 예를 들면 수소화 붕소 나트륨, 디메틸아민보란, 히드라진, 차아인산 나트륨 또는 포름알데히드가 해당하고, 함유율이 0.01~100g/리터인 수용액인 것이 바람직하다. 또, 함유율이 O.5~30g/리터로 하는 것이 보다 바람직하고, 더 바람직하게는 1.0~10g/리터로 한다. 여기서, 함유율이 O.01g/리터 미만에서는 이온 촉매를 환원하는 시간이 길어지고, 반대로 100g/리터를 넘어도 이온 촉매를 환원하는 시간에는 그다지 변화가 없기 때문에, 여분의 환원제의 사용이 쓸데없어지기 때문이다.

「무전해 도금층」에는, 예를 들면 무전해 구리 도금층, 무전해 니켈 도금층 및 무전해 금 도금층이 해당하고, 하나의 무전해 도금층의 표면에 다른 도금 금속으로 이루어지는 무전해 도금층을 적층하는 경우도 포함한다.

상기 이온 촉매는 산성의 수용액, 예를 들면 염산이나 황산의 수용액(pH 1.5~2.5) 또는 알칼리성의 수용액, 예를 들면 가성 소다나 가성 칼리의 수용액(pH l0~11)에 의해 이온 농도를 10~180ppm으로 희석한 것임이 바람직하다. 또한, 이온 농도가 10~100ppm으로 희석한 것임이 보다 바람직하다. 이온 농도를 희석하면, 레이저 빔이 조사되지 않고 거칠게 되지 않은 비회로가 되는 부분에 이온 촉매가 보다 부착되기 어려워져 비회로가 되는 부분에 무전해 도금이 석출되기 어려워지기 때문이다. 또, 이온 농도를 희석함으로써 팔라듐 등의 귀금속의 자원 절약화를 도모할 수 있다. 여기서, 이온 농도를 10~180ppm으로 한 것은, 10ppm미만에서는 레이저 빔의 조사에 의해 거칠게 한 회로가 되는 부분에 소정 두께의 무전해 도금층을 형성하는 시간이 길어지기 때문이고, 반대로 180ppm을 넘으면 비회로가 되는 부분에 무전해 도금이 석출되기 쉬워지기 때문이다.

또한, 상기 본체의 비회로가 되는 부분에 잔존하는 석출 반응 초기 단계의 무전해 도금의 잔재를 약품에 의해 제거하는 제6 공정을 구비하는 것이 보다 바람직하다. 비회로가 되는 부분에 잔존하는 석출 반응 초기 단계의 무전해 도금을 보다 확실히 제거할 수 있기 때문이다. 또, 약품으로서는 예를 들면 과황산염 수용액, 질산 수용액, 황산 과산화수소 수용액 및 회로 에칭 등에 이용되는 염화 제2철 액, 염화 제2구리 액 등을 사용할 수 있다.

또, 상기 선택적으로 거칠게 한 표면은 평균 거칠기가 적어도 1μm인 것이 바람직하다. 이에 의해, 앵커 효과를 높여 무전해 도금층과의 밀착성을 보다 강화할 수 있다.

상기 회로가 되는 부분의 무전해 도금층의 표면에 제2 금속층을 설치하는 것이 바람직하다. 여기서, 「제2 금속층」이란, 상기 무전해 도금층과는 도금 금속이 다른 무전해 도금 혹은 전해 도금이 해당한다. 처음의 무전해 도금층에 도금 금속이 다른 무전해 도금을 적층함으로써 도금층의 내구성이나 내열성 등을 향상시킬 수 있고, 혹은 전해 도금을 적층함으로써 두꺼운 도금층을 신속하게 형성하는 것이 가능하게 된다.

비회로가 되는 부분은 레이저 빔을 조사하지 않기 때문에 거칠게 되지 않는다. 따라서, 소수성이 유지되고 다습 하에서도 회로 간의 절연성을 확보할 수 있다. 또한, 가식(decoration)의 필요성이 없어진다. 회로가 되는 부분에 파장 405~1064nm의 레이저 빔을 조사함으로써, 이 회로가 되는 부분의 표층을 개질함과 동시에 앵커 효과(anchoring effect)를 충분히 발휘할 수 있을 정도로 거칠게 할 수 있기 때문에, 회로가 되는 부분과 무전해 도금층의 밀착성을 확보할 수 있다.

또, 1종류의 금속의 이온 촉매를 사용함으로써 레이저 빔이 조사되지 않고 거칠게 되지 않은 비회로가 되는 부분에 촉매 핵이 흡착되는 것을 회피할 수 있고, 이에 의해 비회로가 되는 부분에의 무전해 도금층의 형성을 용이하게 회피할 수 있다. 또한, 이온 촉매를 희박하게 함으로써 레이저 빔이 조사되지 않고 거칠게 되지 않은 비회로가 되는 부분에 무전해 도금이 더욱 석출되기 어렵게 할 수 있고, 또한 팔라듐 등의 귀금속의 자원 절약화를 도모할 수 있다.

또한, 약품에 의해 본체의 비회로가 되는 부분에 잔존하는 석출 반응 초기 단계의 무전해 도금의 잔재를 제거함으로써, 만약 무전해 도금의 잔재가 생긴 경우이어도 이 잔재를 확실히 제거할 수 있다. 또, 레이저 빔의 조사에 의해 회로가 되는 부분을 평균 거칠기가 적어도 1μm가 되도록 거칠게 함으로써 앵커 효과를 높여 무전해 도금층과의 밀착성을 보다 강화할 수 있다. 또한, 회로가 되는 부분의 무전해 도금층의 표면에 제2 금속층을 설치함으로써 도금층의 내구성이나 내열성 등을 향상시킬 수 있고, 혹은 두꺼운 도금층을 신속하게 형성하는 것이 가능하게 된다.

도 1은 성형 회로 부품의 제조 방법을 나타내는 공정도이다.
도 2는 성형 회로 부품의 제조 방법을 나타내는 다른 공정도이다.

도 1을 참조하면서 본 발명에 의한 성형 회로 부품의 제조 방법의 일례를 설명한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 성형 회로 부품의 제조 방법은 제1 공정 내지 제6 공정을 구비하고 있다((도 A)~(도 F)). 제1 공정(도 A)에서는, 필러로서 산화 티탄 및 티탄산 칼륨 위스커를 혼합한 방향족계 폴리아미드(6T 나일론)(예를 들면, 오츠카 화학 주식회사의 제품「#NM114HW」)를 사출 성형하여 블록형상의 본체(1)를 형성한다.

다음에, 제2 공정(도 B)에서, 본체(1)의 회로가 되는 부분(11)에 레이저 빔(2)을 조사하여 표면을 개질함과 동시에 거칠게 한다. 레이저 빔(2)은 파장 532nm의 제2 고조파(second higher harmonic wave)를 사용하고, 출력을 6W의 95%, 갈바노 미러에 의한 스캔 스피드를 500mm/초 및 펄스 주파수를 40KHz로 설정하여 1회만 주사한다. 또, 이 레이저 빔(2)의 조사에 따라 회로가 되는 부분(11)에 관능기가 생성됨과 동시에 표면의 조도가 10점 평균으로 80μm정도로 거칠게 된다.

다음에, 도시하지 않았지만 조화면(粗化面)에 촉매가 흡착되기 쉽도록 본체(1)를 알칼리 세정하고, 또 표면을 활성화한다. 여기서, 알칼리 세정은 예를 들면 온도가 50℃에서 농도가 50g/리터인 수산화 나트륨의 수용액에 본체(1)를 5분간 침지하여 행한다. 다음에, 활성화는 예를 들면 계면활성제(예를 들면, 에바라 유지라이트 주식회사의 제품「PB-119S」)를 50cc/리터에 희석하여 온도를 25℃로 설정한 수용액에 본체(1)를 5분간 침지하여 행한다.

제3 공정(도 C)에서, 팔라듐 이온 촉매(예를 들면, 에바라 유지라이트 주식회사의 제품「#ACT-S」)를 농도 O.06%의 염산의 수용액(pH 2.0)에 의해 50ppm의 이온 농도로 희석하고, 온도를 25℃로 설정한 이온 촉매액에 상기 활성화한 본체(1)를 2분간 침지하여, 레이저 빔(2)을 조사한 회로가 되는 부분(11)에 팔라듐 이온 촉매를 흡착시킨다. 또, 팔라듐 이온 촉매(예를 들면, 아토텍 재팬 주식회사의 제품「#네오간트 834」)를, 예를 들면 가성 소다의 수용액(pH 10.5)에 의해 50ppm의 이온 농도로 희석하고, 온도를 40℃로 설정하여 상기 활성화한 본체(1)를 5분간 침지해도 된다. 레이저 빔(2)을 조사한 회로가 되는 부분(11)은 상술한 바와 같이 표면 개질되어 관능기가 생성되어 있기 때문에, 팔라듐 이온 촉매가 개질층 내에 들어가 관능기와 반응하여 이 개질층 내에 강고하게 정착한다. 단, 레이저 빔에 의해 거칠게 되지 않은 비회로가 되는 부분(12)에는 팔라듐 이온 촉매는 흡착되지 않는다.

다음에, 제4 공정(도 D)에서 온도가 25℃, 농도가 1.5g/리터인 수소화 붕소 나트륨의 수용액에 본체(1)를 침지하여 흡착시킨 팔라듐 이온 촉매를 팔라듐 금속으로 환원한다. 상술한 바와 같이, 팔라듐 이온 촉매는 레이저 빔(2)을 조사하여 표면 개질된 개질층 내에 강고하게 정착되어 있기 때문에, 환원된 팔라듐 금속도 개질층 내에 강고하게 흡착된다. 단, 레이저 빔에 의해 거칠게 되지 않은 비회로가 되는 부분(12)에는 팔라듐 이온 촉매는 흡착되지 않기 때문에, 이 비회로가 되는 부분에는 팔라듐 금속이 정착하지 않는다. 또, 여기서 도시하지 않았지만, 팔라듐 금속이 흡착된 본체(1)를 상술한 계면활성제의 수용액에 침지하는 공정을 넣어도 된다. 흡착된 팔라듐 금속의 표면을 산화층 등을 제거하여 활성화하고, 다음 무전해 도금층의 석출을 촉진하기 위해서이다.

다음에, 제5 공정(도 E)에서, 본체(1)를 무전해 구리 도금액에 침지하여 개질층 내에서 강고하게 정착한 팔라듐 금속을 핵으로서 구리 금속을 석출시키고, 회로가 되는 부분(11)에 무전해 구리 도금층(3)을 성형한다. 예를 들면, 액온을 50℃로 설정한 무전해 구리 도금액(예를 들면, 에바라 유지라이트 주식회사의 제품「AISL-520」)에 본체(1)를 15분간 정도 침지한다. 이에 의해, 두께 O.5~0.6μ의 무전해 구리 도금층(3)이 성형된다.

여기서, 비회로가 되는 부분(12)에 석출 반응 초기 단계의 무전해 구리 도금의 잔재가 잔존하는 경우에는, 제6 공정(도 F)으로서 온도 40℃로 설정한 농도 10g/리터의 과황산의 수용액에 본체(1)를 20초 전후 침지하면, 이 잔존하는 무전해 구리 도금의 잔재를 확실히 제거할 수 있다.

도 2를 참조하면서 본 발명에 의한 성형 회로 부품의 다른 제조 방법을 설명한다. 도 2에 도시된 이 제조 방법의 공정(A)~(F)은 상술한 도 1에 도시된 공정(A)~(F)과 같고, 마지막 공정(G)이 추가되어 있는 점만이 상이하다. 또, 참조 등의 편의를 도모하기 위해, 도 1에 도시된 부품이나 부위와 동등한 것은 도 2에서 도 1에 도시된 부품 번호에 일률적으로 100을 가한 부품 번호로 되어 있다.

도시하지 않았지만, 마지막 공정(G)의 전공정으로서 하지 도금의 응력 완화와 수분 제거를 위해 본체(101)를 140℃의 분위기에서 60분간 정도 가온하는 열처리를 한다. 다음에, 공정(G)에서 무전해 구리 도금층(103) 상에 전해 구리 도금층(104)을 적층한다. 이 전해 구리 도금층(104)의 형성은 공지의 수단을 사용할 수 있는데, 예를 들면 CuSO₄·5H₂O(75g)/IH₂SO₄(190g)/ICI(60ppm)/첨가제(적량)의 욕 조성을 사용하고, 양극 재료를 인 함유 구리로 하고 욕 온도를 25℃로 설정하며 음극 전류 밀도를 2.5A/dm2으로 한다.

실시예 1

필러로서 산화 티탄 및 티탄산 칼륨 위스커를 혼합한 방향족계 폴리아미드(6T 나일론)(오츠카 화학 주식회사의 제품「#NM114HW」)를 사출 성형하여 블록형상의 본체(1)를 형성하였다. 다음에, 본체(1)의 회로가 되는 부분(11)에 레이저 빔(2)을 선택적으로 조사하여 표면을 개질함과 동시에 거칠게 하였다. 레이저 빔(2)은 파장 532nm의 제2 고조파를 사용하고, 출력을 6W의 95%, 갈바노 미러에 의한 스캔 스피드를 500mm/초 및 펄스 주파수를 40KHz로 설정하여 1회만 주사하였다. 이에 의해 표면의 조도가 10점 평균으로 84μm로 거칠게 할 수 있음을 확인하였다.

다음에, 본체(1)를 알칼리 세정하고, 또 표면을 활성화하였다. 여기서, 알칼리 세정은 온도가 50℃에서 농도가 50g/리터인 수산화 나트륨의 수용액에 본체(1)를 5분간 침지하여 행하였다. 활성화는 계면활성제(예를 들면, 에바라 유지라이트 주식회사의 제품「PB-119S」)를 50cc/리터에 희석하고, 온도를 25℃로 설정한 수용액에 본체(1)를 5분간 침지하여 행하였다. 다음에, 팔라듐 이온 촉매(에바라 유지라이트 주식회사의 제품「#ACT-S」)를 농도 O.06%의 염산의 수용액(pH 2.0)에 의해 50ppm의 이온 농도로 희석하고, 온도를 25℃로 설정한 이온 촉매액에 활성화한 본체(1)를 2분간 침지하였다.

다음에, 온도가 25℃, 농도가 1.5g/리터인 수소화 붕소 나트륨의 수용액에 본체(1)를 침지하여 흡착시킨 팔라듐 이온 촉매를 팔라듐 금속으로 환원하였다. 이 때, 레이저 빔에 의해 거칠게 되지 않은 비회로가 되는 부분(12)에는 팔라듐 금속이 정착되지 않음을 확인하였다. 또, 여기서 팔라듐 금속이 흡착된 본체(1)를 상술한 계면활성제를 이용하여 활성화 처리하였다.

다음에, 본체(1)를 무전해 구리 도금액에 침지하여 흡착한 팔라듐 금속을 핵으로서 구리 금속을 석출시키고, 회로가 되는 부분(11)에 무전해 구리 도금층(3)을 성형하였다. 즉, 액온을 50℃로 설정한 무전해 구리 도금액(예를 들면, 에바라 유지라이트 주식회사의 제품「AISL-520」)에 본체(1)를 15분간 정도 침지한다. 마지막으로 본체(1)를 175℃의 분위기에서 60분간 가열 처리하여 무전해 도금층(3)을 조화면에 충분히 밀착시켰다.

무전해 구리 도금층(3)의 두께는 0.5~0.6μ이고, 이 무전해 구리 도금층의 밀착 강도는 1.10N/mm이었다(도금의 밀착성 시험: JISH8504에 의함). 또, 비회로가 되는 부분에는 무전해 구리 도금의 잔재 등은 발견할 수 없었다.

실시예 2

필러로서 피롤린산 칼슘을 50중량% 혼합한 방향족계 액정 폴리머(폴리 플라스틱 주식회사의 제품「벡트라 #C820」)를 사출 성형하여 블록형상의 본체(1)를 형성하였다. 다음에, 본체(1)의 회로가 되는 부분(11)에 레이저 빔(2)을 선택적으로 조사하여 표면을 개질함과 동시에 거칠게 하였다. 레이저 빔(2)은 파장 532nm의 제2 고조파를 사용하고, 출력을 6W의 95%, 갈바노 미러에 의한 스캔 스피드를 1000mm/초 및 펄스 주파수를 40KHz로 설정하여 1회만 주사하였다. 이에 의해 표면의 조도가 10점 평균으로 115μm로 거칠게 할 수 있음을 확인하였다.

다음에, 본체(1)를 실시예 1과 동등한 수단에 의해 알칼리 세정하여 표면을 활성화하고, 팔라듐 이온 촉매를 흡착시킨 후에 팔라듐 금속으로 환원하였다. 이 때, 비회로가 되는 부분(12)에는 팔라듐 금속이 정착되지 않음을 확인하였다. 또, 여기서 팔라듐 금속이 흡착된 본체(1)를 실시예 1과 동등한 계면활성제를 이용하여 활성화 처리하였다. 다음에, 본체(1)의 회로가 되는 부분(11)에 실시예 1과 동등한 순서에 의해 무전해 구리 도금층(3)을 성형하였다. 마지막으로 실시예 1과 동등하게 본체(1)를 175℃의 분위기에서 60분간 가열 처리하여 무전해 도금층(3)을 조화면에 충분히 밀착시켰다.

무전해 구리 도금층(3)의 두께는 0.5~0.6μ이고, 이 무전해 구리 도금층의 밀착 강도는 O.8N/mm이었다(도금의 밀착성 시험: JISH8504에 의함). 또, 비회로가 되는 부분에는 무전해 구리 도금의 잔재 등은 발견할 수 없었다.

실시예 3

필러로서 산화 알루미나를 첨가한 방향족계 액정 폴리머(스미토모 오사카 시멘트 주식회사의 제품「Zi-ma inus #3W Reflow」)를 사출 성형하여 블록형상의 본체(1)를 형성하였다. 다음에, 본체(1)의 회로가 되는 부분(11)에 실시예 2와 동등한 레이저 빔(2)을 선택적으로 조사하여 표면을 개질함과 동시에 거칠게 하였다. 이에 의해 표면의 조도가 10점 평균으로 306μm로 거칠게 할 수 있음을 확인하였다.

다음에, 본체(1)를 실시예 1과 동등하게 알칼리 세정하여 표면을 활성화하고, 팔라듐 이온 촉매를 흡착시킨 후에 팔라듐 금속으로 환원하였다. 이 때, 비회로가 되는 부분(12)에는 팔라듐 금속이 정착되지 않음을 확인하였다. 또, 여기서 팔라듐 금속이 흡착된 본체(1)를 실시예 1과 동등한 계면활성제를 이용하여 활성화 처리하였다. 다음에, 본체(1)의 회로가 되는 부분(11)에 실시예 1과 동등한 순서에 의해 무전해 구리 도금층(3)을 성형하였다. 마지막으로 실시예 1과 동등하게 본체(1)를 175℃의 분위기에서 60분간 가열 처리하여 무전해 도금층(3)을 조화면에 충분히 밀착시켰다.

실시예 4

폴리카보네이트/ABS(다이셀 폴리머 주식회사의 제품「#S3100」)를 사출 성형하여 블록형상의 본체(1)를 형성하였다. 다음에, 본체(1)의 회로가 되는 부분(11)에 실시예 2와 동등한 레이저 빔(2)을 선택적으로 조사하여 표면을 개질함과 동시에 거칠게 하였다. 이에 의해 표면의 조도가 10점 평균으로 126μm로 거칠게 할 수 있음을 확인하였다.

다음에, 본체(1b)에 실시예 1과 동등한 처리를 하고, 회로가 되는 부분(11)에 무전해 구리 도금층(3)을 성형하였다. 또, 팔라듐 이온 촉매의 이온 농도를 180ppm으로 약간 높게 하고 이 이온 촉매액을 25℃로 하여 본체(1)를 약간 긴 듯한 10분간 침지한 점이 실시예 1과 다르다. 마지막으로 실시예 1과 동등하게 본체(1)를 175℃의 분위기에서 60분간 가열 처리하여 무전해 도금층(3)을 조화면에 충분히 밀착시켰다.

무전해 구리 도금층(3)의 두께는 0.5~0.6μ이고, 이 무전해 구리 도금층의 밀착 강도는 1.5N/mm이었다(도금의 밀착성 시험: JISH8504에 의함). 또, 비회로가 되는 부분에는 무전해 구리 도금의 잔재 등은 발견할 수 없었다.

실시예 5

방향족계 나일론(쿠라레 주식회사의 제품「#TA112」)을 사출 성형하여 블록형상의 본체(1)를 형성하였다. 다음에, 실시예 본체(1)의 회로가 되는 부분(11)에 실시예 2와 동등한 레이저 빔(2)을 선택적으로 조사하여 표면을 개질함과 동시에 거칠게 하였다. 또, 사용한 레이저 빔은 출력을 6W의 85%로 약간 낮게 설정하고, 펄스 주파수를 60KHz로 약간 높게 설정한 점이 실시예 2와 상이하다. 이에 의해 표면의 조도가 10점 평균으로 91μm로 거칠게 할 수 있음을 확인하였다.

다음에, 본체(1b)에 실시예 1과 동등한 처리를 하고, 회로가 되는 부분(11)에 무전해 구리 도금층(3)을 성형하였다. 또, 팔라듐 이온 촉매의 이온 농도를 180ppm으로 약간 높게 한 점이 실시예 1과 다르다. 마지막으로 실시예 1과 동등하게 본체(1)를 175℃의 분위기에서 60분간 가열 처리하여 무전해 도금층(3)을 조화면에 충분히 밀착시켰다.

실시예 6

상술한 실시예 1~5에서는, 팔라듐 이온 촉매의 이온 농도가 50ppm과 180ppm의 2점뿐이다. 그래서, 팔라듐 이온 촉매의 이온 농도가 5, 10, 50, 100ppm인 경우에서의 각각의 무전해 도금의 형성을 조사하였다. 또, 아울러 종래의 콜로이드 촉매를 사용한 경우의 무전해 도금의 형성을 조사하였다.

실시예 1과 같이, 산화 티탄 및 티탄산 칼륨 위스커를 혼합한 방향족계 폴리아미드(6T나일론)(오츠카 화학 주식회사의 제품「#NM114HW」)를 사출 성형하여 블록형상의 본체(1)를 형성하고, 이 본체의 회로가 되는 부분(11)에 레이저 빔(2)을 선택적으로 조사하여 표면을 개질함과 동시에 거칠게 하였다. 레이저 빔(2)의 조사도 실시예 1과 같이 하여 행하였다.

다음에, 실시예 1과 같이 본체(1)를 알칼리 세정하고, 또 표면을 활성화하였다. 다음에, 팔라듐 이온 촉매(에바라 유지라이트 주식회사의 제품「#ACT-S」)를 농도 O.06%의 염산의 수용액(pH 2.0)에 의해 각각 5, 10, 50, 100ppm의 이온 농도로 희석하고, 온도를 25℃로 설정한 이들 이온 촉매액에 활성화한 본체(1)를 각각 2분간 침지하였다.

다음에, 실시예 1과 같이 하여 본체(1)에 흡착시킨 팔라듐 이온 촉매를 팔라듐 금속으로 환원하고, 팔라듐 금속이 흡착된 본체(1)를 계면활성제를 이용하여 활성화 처리하였다. 다음에, 본체(1)를 실시예 1과 같은 무전해 구리 도금액에 침지하여 레이저 빔(2)을 조사한 면(이하, 「조사면」이라고 함)과 레이저 빔(2)을 조사하지 않은 면(이하, 「비조사면」이라고 함)에 대해 무전해 구리 도금층의 형성 상태를 조사하였다. 또, 비교를 위해 상술한 알칼리 세정하여 표면을 활성화한 본체(1)에 종래의 콜로이드 촉매를 부여한 후, 실시예 1과 같은 무전해 구리 도금액에 침지하여 조사면과 비조사면에 대해 무전해 구리 도금층의 형성 상태를 조사하였다. 이들 시험의 결과는 다음과 같았다.

팔라듐 이온 촉매의 이온 농도가 5ppm인 경우에는, 조사면에서의 무전해 구리 도금의 석출이 불완전하여 도통 시험에 의해 도통성을 측정할 수 없었다. 이온 농도가 10ppm인 경우에는, 조사면에 무전해 구리 도금층이 형성되어 충분한 도통성을 구비하고 있었다. 또, 비조사면에는 무전해 구리 도금층의 형성을 육안으로 확인할 수 없었다. 이온 농도가 50 및 100ppm인 경우에는 비조사면에 약간 무전해 구리 도금층 같은 것이 육안으로 확인되었지만, 모두 절연 저항치가 10¹⁴Ω정도로서 도전성 회로 간의 절연성으로서는 충분하였다. 또, 종래의 콜로이드 촉매를 부여한 경우에는 조사면 뿐만 아니라 비조사면에서도 무전해 구리 도금층의 형성이 확인되었다.

실시예 7

상술한 실시예 1에서 사용한 산성의 이온 촉매를 알칼리성의 이온 촉매로 변경한 경우에 대해 조사하였다. 다른 조건은 상술한 실시예 1과 동일하게 하였다. 즉, 아토텍 재팬 주식회사의 제품「#네오간트 834」을 가성 소다의 수용액(pH 10.5)에 의해 50ppm의 이온 농도로 희석하고, 온도를 40℃로 설정하여 상기 활성화한 본체(1)를 5분간 침지하였다. 무전해 구리 도금층(3)의 두께는 0.5~0.6μ이고, 이 무전해 구리 도금층의 밀착 강도는 1.10N/mm이었다(도금의 밀착성 시험: JISH8504에 의함). 또, 비회로가 되는 부분에는 무전해 구리 도금의 잔재 등은 발견할 수 없었다.

실시예 8

상술한 실시예 2에서 사용한 산성의 이온 촉매를 실시예 7에서 사용한 알칼리성의 이온 촉매로 변경한 경우에 대해 조사하였다. 다른 조건은 상술한 실시예 2와 동일하게 하였다. 무전해 구리 도금층(3)의 두께는 0.5~0.6μ이고, 이 무전해 구리 도금층의 밀착 강도는 0.6N/mm이었다(도금의 밀착성 시험: JISH8504에 의함). 또, 비회로가 되는 부분에는 무전해 구리 도금의 잔재 등은 발견할 수 없었다.

실시예 9

상술한 실시예 3에서 사용한 산성의 이온 촉매를 실시예 7에서 사용한 알칼리성의 이온 촉매로 변경한 경우에 대해 조사하였다. 다른 조건은 상술한 실시예 3과 동일하게 하였다. 무전해 구리 도금층(3)의 두께는 0.5~0.6μ이고, 이 무전해 구리 도금층의 밀착 강도는 O.6N/mm이었다(도금의 밀착성 시험: JISH8504에 의함). 또, 비회로가 되는 부분에는 무전해 구리 도금의 잔재 등은 발견할 수 없었다.

실시예 10

상술한 실시예 4에서 사용한 산성의 이온 촉매를 실시예 7에서 사용한 알칼리성의 이온 촉매로 변경한 경우에 대해 조사하였다. 다른 조건은 상술한 실시예 4와 동일하게 하였다. 무전해 구리 도금층(3)의 두께는 0.5~0.6μ이고, 이 무전해 구리 도금층의 밀착 강도는 1.4N/mm이었다(도금의 밀착성 시험: JISH8504에 의함). 또, 비회로가 되는 부분에는 무전해 구리 도금의 잔재 등은 발견할 수 없었다.

실시예 11

상술한 실시예 5에서 사용한 산성의 이온 촉매를 실시예 7에서 사용한 알칼리성의 이온 촉매로 변경한 경우에 대해 확인하였다. 다른 조건은 상술한 실시예 5와 동일하게 하였다. 무전해 구리 도금층(3)의 두께는 0.5~0.6μ이고, 이 무전해 구리 도금층의 밀착 강도는 1.4N/mm이었다(도금의 밀착성 시험: JISH8504에 의함). 또, 비회로가 되는 부분에는 무전해 구리 도금의 잔재 등은 발견할 수 없었다.

실시예 12

상술한 실시예 7~11은 알칼리성의 팔라듐 이온 촉매의 이온 농도가 50ppm과 180ppm의 2점뿐이다. 그래서, 알칼리성의 팔라듐 이온 촉매의 이온 농도가 5, 10, 50, 100ppm인 경우에서의 각각의 무전해 도금의 형성을 조사하였다. 또, 아울러 종래의 콜로이드 촉매를 사용한 경우의 무전해 도금의 형성을 조사하였다.

즉, 상술한 실시예 6에서 사용한 산성의 이온 촉매의 수용액을 팔라듐 이온 촉매(아토텍 재팬 주식회사 제품「#네오간트 834」)를 가성 소다의 수용액(pH 10.5)으로 희석한 것으로 변경한 경우에 대해 조사하였다. 다른 조건은 상술한 실시예 6과 동일하게 하였다. 이러한 경우의 무전해 구리 도금층의 형성 상태는 다음과 같았다.

알칼리성의 팔라듐 이온 촉매의 이온 농도가 5ppm인 경우에는, 조사면에서의 무전해 구리 도금의 석출이 불완전하여 도통 시험에 의해 도통성을 측정할 수 없었다. 이온 농도가 10ppm인 경우에는, 조사면에 무전해 구리 도금층이 형성되어 충분한 도통성을 구비하고 있었다. 또, 비조사면에는 무전해 구리 도금층의 형성을 육안으로 확인할 수 없었다. 이온 농도가 50 및 100ppm인 경우에는 비조사면에 약간 무전해 구리 도금층 같은 것이 육안으로 확인되었지만, 모두 절연 저항치가 10¹⁴Ω정도로서 도전성 회로 간의 절연성으로서는 충분하였다. 또, 종래의 콜로이드 촉매를 부여한 경우에는 조사면 뿐만 아니라 비조사면에서도 무전해 구리 도금층의 형성이 확인되었다.

레이저 빔을 조사한 회로가 되는 부분에만 선택적으로 무전해 도금층을 성형할 수 있기 때문에, 전자 기기 등에 관한 산업에 널리 이용 가능하다.

1, 101 본체
11, 111 회로가 되는 부분
12, 112 비회로가 되는 부분
2, 102 레이저 빔
3, 103 무전해 구리 도금층(무전해 도금층)
104 전해 구리 도금층(제2 금속층)

Claims

합성 수지의 본체를 성형하는 제1 공정;
파장이 405~1064nm인 레이저 빔을 조사하여 상기 본체의 회로가 되는 부분만을 선택적으로 거칠게 함과 동시에 표면 개질하는 제2 공정;
상기 본체를 1종류의 금속 이온으로 이루어지는 이온 촉매에 접촉시키는 제3 공정;
상기 이온 촉매를 환원제에 의해 금속으로 환원하는 제4 공정; 및
상기 본체의 회로가 되는 부분에 무전해 도금층을 성형하는 제5 공정;을 구비하는 것을 특징으로 하는 성형 회로 부품의 제조 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 이온 촉매는 산성의 수용액에 의해 이온 농도를 1O~180ppm으로 희석한 것임을 특징으로 하는 성형 회로 부품의 제조 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 이온 촉매는 알칼리성의 수용액에 의해 이온 농도를 10~180ppm으로 희석한 것임을 특징으로 하는 성형 회로 부품의 제조 방법.
청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 본체의 비회로가 되는 부분에 잔존하는 석출 반응 초기 단계의 무전해 도금의 잔재를 약품에 의해 제거하는 제6 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 성형 회로 부품의 제조 방법.
청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 선택적으로 거칠게 한 표면은 평균 거칠기가 적어도 1μm인 것을 특징으로 하는 성형 회로 부품의 제조 방법.
청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 환원제는 수소화 붕소 나트륨, 디메틸아민보란, 히드라진, 차아인산 나트륨 또는 포름알데히드 중 어느 하나의 함유율이 O.01~100g/리터인 수용액인 것을 특징으로 하는 성형 회로 부품의 제조 방법.
청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 회로가 되는 부분의 무전해 도금층의 표면에 제2 금속층을 설치하는 것을 특징으로 하는 성형 회로 부품의 제조 방법.
청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 합성 수지는 방향족계 액정 폴리머 및 방향족계 폴리아미드로서, 10T 나일론, 9T 나일론, 6T 나일론, 4T 나일론 또는 폴리프탈아미드(PPA) 중 어느 하나이고,
상기 합성 수지는 산화 티탄, 티탄산 칼륨, 산화 아연, 탈크, 유리 섬유, 피롤린산 칼슘 또는 산화 알루미나 중 어느 하나의 필러를 함유하는 것을 특징으로 하는 성형 회로 부품의 제조 방법.