JP2001200370A - 高分子成形材のメッキ形成方法 - Google Patents

高分子成形材のメッキ形成方法

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JP2001200370A
JP2001200370A JP2000009809A JP2000009809A JP2001200370A JP 2001200370 A JP2001200370 A JP 2001200370A JP 2000009809 A JP2000009809 A JP 2000009809A JP 2000009809 A JP2000009809 A JP 2000009809A JP 2001200370 A JP2001200370 A JP 2001200370A
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Satoshi Hirono
聡 廣野
Hirokazu Tanaka
宏和 田中
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高分子成形材とメッキ膜間の密着性を向上さ
せる高分子成形材のメッキ形成方法を提供することであ
る。 【解決手段】 高分子材料に無機フィラーを充填した高
分子成形材に第1段階として高フルーエンスのレーザを
照射し、第2段階として、この照射部に低フルーエンス
のレーザを照射して表面粗さを増すようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高分子成形材、例
えば、基板、電子部品のパッケージ等にレーザ照射した
後、無電解及び電解メッキを施すメッキ形成方法に係
り、特に、高分子成形材とメッキ膜との間の密着性を向
上させる高分子成形材のメッキ形成方法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】一般に、高分子材料からなる成形品に
は、表面を化学薬品によって粗面化し、Pdを吸着させ
た後、無電解メッキを施すようにしている。但し、Pd
のみの吸着は困難であるので、錫パラジウム化合物を吸
着させた後、還元する必要がある。
【0003】ところで、化学薬品による粗面化は選択的
に行うことができないため、特定箇所のみをメッキする
場合には、一旦、全面をメッキした後、フォトレジスト
による露光・現像処理を行う必要があった。このため、
簡単に高分子成形品の表面にメッキ形成する方法が嘱望
されていた。
【0004】そこで、特開平4−183873号公報に
示すように、高分子材料からなる成形品に紫外線レーザ
を照射することにより、特定箇所へのメッキを可能にす
る方法が提案された。
【0005】この方法によれば、高分子材料からなる成
形品に紫外線レーザを照射し、この成形品をPdコロイ
ド水溶液に浸漬した後、無電解メッキを行うだけで特定
箇所のみをメッキすることが可能である。すなわち、紫
外線レーザの照射により、照射領域のみが正に帯電する
ので、陰イオン性のPdコロイド水溶液に浸漬すると、
簡単に照射領域のみにPdコロイドを付着させることが
できる。そして、Pdコロイド水溶液に還元剤を含有さ
せておくことにより、無電解メッキの触媒となるPdの
みを析出させることが可能である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たレーザ照射による方法では、次のような問題点があり
採用されるに至っていないのが現状である。
【0007】すなわち、レーザを高フルーエンスで照射
した場合、照射領域(特定箇所)の周囲のみ帯電するた
め、低フルーエンスで行う必要があるが、それでは、帯
電量が不十分となり、Pdコロイドが充分に付着しな
い。また、レーザを相当数照射する必要が生じ、作業性
が悪化する。具体的には、レーザを、0.05J/cm
2 /パルスの低フルーエンスで照射した場合、充分な帯
電量を得るためには照射回数を1000回としなければ
ならない。
【0008】そして、特に、レーザを低フルーエンスで
照射した場合、照射領域の表面粗さが小さくなり、形成
したメッキ膜が剥離しやすい。
【0009】本発明は、上記した問題点を解決するもの
であり、高分子成形材とメッキ膜間の密着性が向上する
高分子成形材のメッキ形成方法を提供することを目的に
している。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係る高分子成形材のメッキ形成方法は、
高分子材料に無機フィラーを充填した高分子成形材にレ
ーザを照射し、当該照射部にメッキを行う高分子成形材
のメッキ形成方法であって、第1段階として照射部に高
フルーエンスのレーザを照射し、第2段階として、照射
部に低フルーエンスのレーザを照射して表面粗さを増す
ようにしたものである。
【0011】そして、メッキが、高分子材料に無機フィ
ラーを充填した高分子成形材にレーザを照射し、照射部
に正の表面電位を生じさせた後、照射部に無電解メッキ
の触媒を析出させ、その後、高分子成形材を無電解メッ
キ液に浸漬して行われる無電解メッキであり、また、メ
ッキが、高分子材料に無機フィラーを充填した高分子成
形材にレーザを照射し、照射部に導電性を付与した後、
高分子成形材を電解メッキ液に浸漬して行われる電解メ
ッキである。
【0012】そして、レーザが波長600nm以下のレ
ーザであり、高フルーエンスが0.2〜2.0J/cm
2 のフルーエンスであり、低フルーエンスが高フルーエ
ンスの半分以下のフルーエンスであることが好ましい。
【0013】このように、第1段階として、高分子材料
に無機フィラーを充填した高分子成形材の表面に高フル
ーエンスのレーザを照射し、第2段階として、当該照射
部に低フルーエンスのレーザを照射して表面粗さを増す
ことができるために、ピール強度値が向上し、高分子成
形材とメッキ膜間の密着性が良好になる。
【0014】このために、メッキ膜が容易に剥離するこ
とがなくなり、SMT実装(表面実装)にて部品のシェ
ア強度が低下すること、COB実装にてD/Bのシェア
強度が低下すること、といった問題を解消することがで
きる。
【0015】また、高分子成形材として基板、電子部品
のパッケージを使用して、基板やパッケージにおける導
電パターンを無電解メッキもしくは電解メッキで形成す
ることができる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る高分子成形材
のメッキ形成方法の実施の形態を説明する。
【0017】図1はメッキ膜のピール強度値とレーザの
フルーエンスとの関係を示す線図、図2の(a)は高分
子材料としてのLCPに無機フィラーとしてのガラスフ
ィラーを添加し、この材料を射出成形して得られた高分
子成形材の断面図、図2の(b)〜(d)は、表面にレ
ーザの照射によるパターンを施した高分子成形材の断面
図、図3は第1段階として照射部に高フルーエンスのレ
ーザを照射し、第2段階として、照射部に低フルーエン
スのレーザを照射して表面粗さを増した形状包絡線を有
する高分子成形材の断面図である。
【0018】レーザ照射後無電解メッキを施す方法にお
いて、高分子材料中に無機フィラーを混入することによ
り、それらの加工しきい値の差を利用して表面に凹凸を
形成し、高分子材料とメッキ膜間の密着性を高めるよう
にしたものがあるが、このメッキ形成方法では、例え
ば、無機フィラーとしてφ10μmのガラスフィラーを
30%添加したLCP(Liquid Crystal
Polymer:液晶ポリマ)でのピール強度試験に
よる剥離強度は4〜5N/cmとなる。
【0019】通常の化学薬品(例えば、水酸化カリウム
水溶液)での粗化方法によるLCPへのメッキ形成方法
に比べると未だ弱い。これは、例えば、SMT実装(表
面実装)にて、抵抗、コンデンサといった部品のシェア
強度が低下すること、COB実装にてD/Bのシェア強
度が低下することに繋がる。
【0020】本発明に係る高分子成形材のメッキ形成方
法は、高分子材料に無機フィラーを充填した高分子成形
材にレーザを照射し、当該照射部にメッキを行う高分子
成形材のメッキ形成方法であって、第1段階として、波
長600nm以下のレーザであって、0.2〜2.0J
/cm2 のフルーエンス(高フルーエンス)で照射部を
照射した後、第2段階として、その半分以下のフルーエ
ンス(低フルーエンス)で照射部を照射して表面粗さを
増すようにしたものである。
【0021】このように、第1段階として、高分子材料
に無機フィラーを充填した高分子成形材の表面に高フル
ーエンスのレーザを照射し、第2段階として、当該照射
部に低フルーエンスのレーザを照射して表面粗さを増す
ことができるために、ピール強度値が向上し、高分子成
形材とメッキ膜間の密着性が良好になり、メッキ膜が容
易に剥離することがなくなり、SMT実装(表面実装)
にて部品のシェア強度が低下すること、COB実装にて
D/Bのシェア強度が低下するといったことを防止する
ことができる。
【0022】そして、メッキが、高分子材料に10〜5
0%の前記無機フィラーを充填した高分子成形材に波長
600nm以下のレーザを照射し、照射部に正の表面電
位を生じさせた後、高分子成形材を陰イオン性のPd化
合物またはPdコロイドを含む水溶液に浸漬して、照射
部に無電解メッキの触媒となるPdのみを析出させた
後、高分子成形材を無電解メッキ液に浸漬して行われる
無電解メッキであり、また、メッキが、高分子材料に1
0〜50%の無機フィラーを充填した高分子成形材に波
長600nm以下のレーザを照射し、照射部に導電性を
付与した後、高分子成形材を電解メッキ液に浸漬して行
われる電解メッキである。
【0023】この場合、高分子材料は、液晶ポリマ(L
CP:Liquid Crystal Polyme
r)等が使用される。無機フィラーとしては、ガラスフ
ィラー、セラミックス粒子等が挙げられ、形状をφ1〜
20μm、長さ10μm以上のファイバー状、または、
φ0.5〜20μmの粒子状で、その高分子材料に対す
る添加量を10〜50重量%とすると、より一層デブリ
ーの飛散を抑制することが可能になる。
【0024】また、レーザとしては、エキシマレーザ
(波長λ=193、248、308、351nm)、Y
AG第2高調波(波長λ=532nm)、YAG第3高
調波(波長λ=355nm)等の波長が600nm以下
のものであれば使用できる。
【0025】また、レーザによる全投入エネルギの総計
を、10〜500J/cm2 とすると、無電解メッキの
場合、レーザの照射領域の帯電状態を貴金属を析出させ
るのに適した状態にすることができるし、また、電解メ
ッキの場合、レーザの照射領域の導電性を電解メッキ膜
の形成に適した状態にすることが可能である。
【0026】本発明者は、高分子材料に10〜50%の
無機フィラーを充填し、この材料を射出成形し、得られ
た高分子成形材に波長600nm以下のレーザを照射
し、照射部に正の表面電位を生じさせた後、陰イオン性
のPd化合物またはPdコロイドを含む水溶液に浸漬し
た後、無電解メッキを行う方法、及び高分子材料に10
〜50%の無機フィラーを充填した高分子成形材に波長
600nm以下のレーザを照射し、照射部に導電性を付
与した後、直接電解メッキを行うメッキ形成方法におい
て、高分子成形材とメッキ層間の密着性は表面粗さと相
関があり、表面粗さはフルーエンスと相関があるとの新
しい知見を実験から得た。
【0027】フルーエンスとピール強度値との関係は図
1に示すようになり、その時の各フルーエンスと表面粗
さの関係は図2の(b)〜(d)に示すようになる。
【0028】図1において、領域・は、メッキ形成に必
要な最低フルーエンスH以上のフルーエンスの増加に伴
いピール強度値が増加する領域であり、領域・はフルー
エンスの増加でピール強度が減少する領域である。な
お、図1において、投入エネルギ量は各フルーエンスで
一定している。
【0029】図2の(a)は、高分子材料としてのLC
P(Liquid CrystalPolymer:液
晶ポリマ)11に無機フィラーとしてのガラスフィラー
21を添加し、この材料を射出成形して得られた高分子
成形材31であり、この高分子成形材31の表面31A
には、レーザの照射によるパターン形成は行われておら
ず(図1において、フルーエンス0の場合)、表面31
Aは平滑であって、その表面形状包絡線イには凹凸が現
れていないものである。
【0030】図2の(b)は、高分子成形材31の表面
(照射部)31Aに、レーザを、0.1J/cm2 のフ
ルーエンスで照射し、パターン形成が行われたものであ
り、表面31AにはLCP11の凹凸11Bと、ガラス
フィラー21による凹凸21Bとが生じており、その表
面形状包絡線ロに凹凸が現れていて、表面粗さが出現し
ている。
【0031】図2の(c)は、高分子成形材31の表面
(照射部)31Aに、レーザを、0.2J/cm2 のフ
ルーエンスで照射し、パターン形成が行われたものであ
り、表面31AにはLCP11の凹凸11Bと、ガラス
フィラー21による凹凸21Bとが図2の(b)の場合
より大きく生じており、その表面形状包絡線ハには凹凸
が現れていて、表面粗さが出現している。
【0032】図2の(d)は、高分子成形材31の表面
(照射部)31Aに、レーザを、0.6J/cm2 のフ
ルーエンスで照射し、パターン形成が行われたものであ
り、表面31AにはLCP11の表面は平滑化し、ガラ
スフィラー21による凹凸21Bが生じており、その表
面形状包絡線ニには凹凸21Bのみの表面粗さになって
いる。
【0033】すなわち、高分子成形材31の表面(照射
部)31Aに照射するレーザのフルーエンスを0.1J
/cm2 、0.2J/cm2 と増加すると表面粗さは図
2の(b)の形状包絡線ロ、図2の(c)の形状包絡線
ハのように増加し、メッキ形成時のメッキ膜の密着性は
高まる。
【0034】しかしながら、フルーエンスが高分子材料
であるLCP11のアブレーションしきい値より充分大
きいと、図2の(d)の形状包絡線ニのようにガラスフ
ィラー21による凹凸21Bは大きくなるが、高分子成
形材31の表面31AにおけるLCP11の表面は平滑
化されてメッキ形成時のメッキ膜の密着性は低下する。
【0035】このことから、フルーエンスが0.2〜
0.3J/cm2 でピール(剥離)強度は4〜5N/c
mと最大になり、フルーエンスを高めてもメッキ形成時
のメッキ膜の密着性を向上することは困難であることが
分かった。
【0036】そこで、高分子成形材31の表面31A
に、第1段階として、高分子成形材31の表面(照射
部)31Aに、レーザを、0.6J/cm2 のフルーエ
ンス(高フルーエンス)で照射して図2の(d)の形状
包絡線ニを作り、第2段階として、高分子成形材31
の、形状包絡線ニを有する表面(照射部)31Aに、レ
ーザを、0.2J/cm2 のフルーエンス(低フルーエ
ンス)で照射して、図3に示す形状包絡線ホにした。
【0037】すなわち、第1段階として、高分子成形材
31の表面(照射部)31Aに高フルーエンスのレーザ
を照射し、第2段階として、低フルーエンスのレーザを
照射することで、図3の形状包絡線ホのように高フルー
エンスのレーザ照射によるガラスフィラー21での大き
な凹凸21Bを残したまま、低フルーエンスのレーザ照
射により、高フルーエンスのレーザ照射時に平滑化され
た箇所11Cを図2の(c)の形状包絡線ハの大きさで
荒らすために、表面粗さを増すことが可能になる。
【0038】なお、本発明に係る高分子成形材のメッキ
形成方法を用いることで、高分子成形材としての基板、
電子部品のパッケージ等における導電パターンを無電解
メッキもしくは電解メッキで形成することが可能にな
る。
【0039】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る高分
子成形材のメッキ形成方法によれば、第1段階として、
高分子材料に無機フィラーを充填した高分子成形材の表
面に高フルーエンスのレーザを照射し、第2段階とし
て、照射部に低フルーエンスのレーザを照射して表面粗
さを増すことができるために、ピール強度値が向上し、
高分子成形材とメッキ膜間の密着性が良好になる。
【0040】このために、メッキ膜が容易に剥離するこ
とがなくなり、SMT実装(表面実装)にて部品のシェ
ア強度が低下すること、COB実装にてD/Bのシェア
強度が低下すること、といった問題を解消することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】メッキ膜のピール強度値とレーザのフルーエン
スとの関係を示す線図である。
【図2】(a)は高分子材料としてのLCPに無機フィ
ラーとしてのガラスフィラーを添加し、この材料を射出
成形して得られた高分子成形材の断面図である。(b)
〜(d)は、表面にレーザの照射によるパターンを施し
た高分子成形材の断面図である。
【図3】第1段階として照射部に高フルーエンスのレー
ザを照射し、第2段階として、照射部に低フルーエンス
のレーザを照射して表面粗さを増した形状包絡線を有す
る高分子成形材の断面図である。
【符号の説明】
11 LCP(高分子材料) 11B 凹凸 11C 平滑化された箇所 21 ガラスフィラー(無機フィラー) 21B 凹凸 31 高分子成形材 31A 表面 イ 表面形状包絡線 ロ 表面形状包絡線 ハ 表面形状包絡線 ニ 表面形状包絡線 ホ 表面形状包絡線
フロントページの続き Fターム(参考) 4F073 AA01 AA06 BA23 BA47 CA53 4K022 AA26 AA42 AA51 BA35 CA02 CA06 CA08 CA12 CA21 DA01 4K024 AB01 AB08 BA12 BB09 BB11 DA06 DA07 FA01 GA01

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高分子材料に無機フィラーを充填した高
    分子成形材にレーザを照射し、当該照射部にメッキを行
    う高分子成形材のメッキ形成方法であって、 第1段階として前記照射部に高フルーエンスの前記レー
    ザを照射し、第2段階として、前記照射部に低フルーエ
    ンスの前記レーザを照射して表面粗さを増すようにした
    ことを特徴とする高分子成形材のメッキ形成方法。
  2. 【請求項2】 前記メッキが、前記高分子材料に前記無
    機フィラーを充填した前記高分子成形材に前記レーザを
    照射し、前記照射部に正の表面電位を生じさせた後、前
    記照射部に無電解メッキの触媒を析出させ、その後、前
    記高分子成形材を無電解メッキ液に浸漬して行われる無
    電解メッキである請求項1に記載の高分子成形材のメッ
    キ形成方法。
  3. 【請求項3】 前記メッキが、前記高分子材料に前記無
    機フィラーを充填した前記高分子成形材に前記レーザを
    照射し、前記照射部に導電性を付与した後、前記高分子
    成形材を電解メッキ液に浸漬して行われる電解メッキで
    ある請求項1に記載の高分子成形材のメッキ形成方法。
  4. 【請求項4】 前記レーザが波長600nm以下のレー
    ザであり、前記高フルーエンスが0.2〜2.0J/c
    2 のフルーエンスであり、前記低フルーエンスが前記
    高フルーエンスの半分以下のフルーエンスである請求項
    1乃至請求項3に記載の高分子成形材のメッキ形成方
    法。
  5. 【請求項5】 前記高分子成形材が基板、電子部品のパ
    ッケージである請求項1乃至請求項4に記載の高分子成
    形材のメッキ形成方法。
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