JP2002127298A - 多層金属積層板及びその製造方法 - Google Patents

多層金属積層板及びその製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】真空蒸着、スパッタリング等の薄膜形成方法に
より、表面に金属薄膜を形成した金属板と金属箔とを、
接着剤を用いずに接合し、所定の厚みを有する接着剤レ
スの多層金属積層板を提供する。金属板上への薄膜形成
と金属箔とを接合する多層金属積層板の製造を連続化し
た方法を提供する。 【解決手段】金属板を金属板巻き戻しリールに設置する
工程と、金属箔を金属箔巻き戻しリールに設置する工程
と、金属板を金属板巻き戻しリールから巻き戻し金属板
表面を活性化して金属板表面に第１の金属薄膜を形成す
る工程と、金属箔を金属箔巻き戻しリールから巻き戻し
金属箔表面を活性化して金属板表面に第２の金属薄膜を
形成する工程と、活性化した第１の金属薄膜面と第２の
金属薄膜面とを圧接し、金属板表面に形成された第１の
金属薄膜面が、金属箔表面に形成された第２の金属薄膜
面と接するように積層する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属板と金属箔と
を接着剤を用いない方法で積層した多層金属積層板、及
びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、金属板と金属板とを積層した金属
板積層体が、数多く提案されている。従来の金属板積層
体の用途は主に構造材であった。近年、金属板積層体の
用途も多岐にわたるようになり、エッチングして微細な
形状を形成するための用途に用いられる特殊な材料の供
給が求められている。エッチング用途の材料では、エッ
チングで微細な形状を形成するために、エッチング層／
エッチングストップ層／エッチング層のように、エッチ
ング層とエッチングストップ層との交互の積層が必要で
ある。従来、このようなエッチングストップ層の形成
は、湿式めっき技術や熱間圧延・冷間圧延後の熱拡散処
理を行うクラッド技術などで行われていた。しかし、こ
のような技術は工程が煩雑であり、また、微細で精度を
必要とする金属板積層体には適していないという問題が
ある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の第一の課題
は、予め真空蒸着、スパッタリング等の薄膜形成方法に
より、表面に金属薄膜を形成した金属板と、所定の厚み
をもった金属箔とを、接着剤を用いずに接合し、所定の
厚みを有する接着剤レスの多層金属積層板を提供するこ
とである。また、本発明の第二の課題は、金属板上への
薄膜形成と金属箔とを接合する多層金属積層板の製造を
連続化した方法を提供することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の多層金属積層板
は、金属板表面に形成された第１の金属薄膜面が、金属
箔表面に形成された第２の金属薄膜面と接するように積
層されていることを特徴とする。このような多層金属積
層板は、金属板が銅板であり、第１の金属薄膜がニッケ
ルであり、金属箔が銅箔であり、第２の金属薄膜がニッ
ケルであることが望ましい。このような多層金属積層板
は、金属板表面に形成された第１の金属薄膜面が、金属
箔表面と接するように積層されていることが望ましい。
このような多層金属積層板は、金属板が銅板であり、第
１の金属薄膜がアルミニウムであり、金属箔が銅箔であ
ることが望ましい。このような多層金属積層板は、金属
板がステンレス板であり、第１の金属薄膜が銀であり、
金属箔がステンレスであることが望ましい。本発明の多
層金属積層板の製造方法は、金属板を金属板巻き戻しリ
ールに設置する工程と、金属箔を金属箔巻き戻しリール
に設置する工程と、金属板を金属板巻き戻しリールから
巻き戻し金属板表面を活性化して金属板表面に第１の金
属薄膜を形成する工程と、金属箔を金属箔巻き戻しリー
ルから巻き戻し金属箔表面を活性化して金属板表面に第
２の金属薄膜を形成する工程と、活性化した第１の金属
薄膜面と第２の金属薄膜面とを圧接する工程を有するこ
とを特徴とする。本発明の多層金属積層板の製造方法
は、金属板を金属板巻き戻しリールに設置する工程と、
金属箔を金属箔巻き戻しリールに設置する工程と、金属
板を金属板巻き戻しリールから巻き戻し金属板表面を活
性化して金属板表面に第１の金属薄膜を形成する工程
と、金属箔を金属箔巻き戻しリールから巻き戻し金属箔
表面を活性化する工程と、活性化した第１の金属薄膜面
と金属箔面とを圧接する工程を有することを特徴とす
る。
【０００５】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の多層金属積層板
の断面構造を示す概略図である。図１において、金属板
２２は、第１の金属薄膜２４を介して、金属箔２６に積
層されている。金属板２２の材質としては、金属板上に
薄膜形成が可能な素材であれば特にその種類は限定され
ない。本発明の多層金属積層板の用途により適宜選択し
て用いる。例えば、本発明の多層金属積層板が、実装用
プリント基板用途であれば、金属板の素材としては、銅
板、チタン板、ステンレス板、アルミニウム板等が好ま
しく適用される。金属板２２の厚みは用途により異なる
が、実装用プリント基板用途であれば１０〜２００μｍ
が好ましく適用される。さらに２５〜１５０μｍの範囲
のものが好ましく適用される。
【０００６】第１又は第２の金属薄膜２３，２４の材質
としては、下地となる金属板との密着性がよい材質のも
のであれば特にその種類は限定されない。例えば、金属
板２２が銅板やステンレス板の場合であれば、第１又は
第２の金属薄膜２３，２４としては、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃ
ｒ、Ｐｄ、Ｚｒ、Ｃｏ、Ａｕ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ａｌ
等が好ましく適用される。また、これらの金属を複層に
した金属薄膜でもよい。又、これらの金属の合金も薄膜
として適用される。厚みは、用途により異なるが、実装
用プリント基板用途であれば、０．０１〜１μｍが好ま
しく適用される。さらに０．１〜０．５μｍの範囲のも
のが好ましく適用される。
【０００７】金属箔２６の材質としては、例えば、銅
箔、ニッケル箔、アルミ箔、鉄箔などの単層箔、及びこ
れらの積層箔（クラッド材）、合金箔、圧延薄板などが
適用できる。また、これらの表面にめっきを施しためっ
き箔などの適用も可能である。厚みは、用途により異な
るが、例えば実装用プリント基板用途であれば、３〜１
００μｍが好ましく適用される。さらに１０〜３５μｍ
の範囲が好ましく適用される。また、本発明の多層金属
積層板を放熱板用途に適用する場合は、伝熱性を向上さ
せるため少し厚めの５０〜１０００μｍの範囲のものが
好ましく適用される。
【０００８】次に、本発明の多層金属積層板の製造方法
を説明する。まず、第一の製造方法としては、図３に示
すように、金属板２２を巻き戻しリール６２に設置し、
その金属板２２の表面を、多層金属積層板製造装置５０
の中に設置した活性化処理装置７０を用いて活性化す
る。ここでいう活性化とは、金属板上の金属薄膜表面に
付着している、金属酸化物やゴミ吸着物、油などの異物
を除去し、後工程での金属箔との密着性を向上させるた
めの表面処理をいう。同じく金属箔２６の表面も活性化
処理装置８０を用いて活性化される。
【０００９】活性化処理装置７０、８０は、表面清浄で
きる機構のものであれば好適に採用できるが、本発明の
実施例では、圧接しようとする材料のそれぞれの接合面
をスパッタエッチング処理する装置を適用する。すなわ
ち、図３に示すように、スパッタエッチング処理して活
性化処理する方法は、本出願人が先に特開平１−２２４
１８４号公報で開示したように、（１）１×１０１ 〜
１×１０−３ Ｐａの極低圧不活性ガス雰囲気中で、
（２）金属板２２と金属箔２６とを、それぞれアース接
地した一方の電極Ａ（７２）とし、絶縁支持された他の
電極Ｂ（７４）との間に１〜５０MHzの交流を印加して
グロー放電を行わせ、（３）かつ、前記グロー放電によ
って生じたプラズマ中に露出される電極ロール７２，８
２の面積ａが、電極７４，８４の面積ｂの、それぞれ１
／３以下で、（４）スパッタエッチング処理することに
よって行うことが、高速で表面活性化できるので好まし
い。上記のような構造にすることにより、イオン衝撃は
被エッチング材である電極Ａ側で優先的におこり、電極
Ｂ側で起こることはほとんどない。なお、表面活性化処
理は、高速で表面活性化が得られるイオンガン等を用い
て行うこともできる。
【００１０】次に、前記金属板２２の表面に第１の金属
薄膜２４を形成し、金属箔２６の表面に第２の金属薄膜
２３を形成する方法を説明する。
【００１１】このため、金属板２２に第１の金属薄膜２
４を形成する薄膜形成ユニット９０を、真空容器５２の
中、活性化処理装置７０の後工程に設置する。すなわ
ち、図３に示すように、前記アース接地した一方の電極
Ａ（電極ロール７２）と、絶縁支持された他の電極Ｂ
（７６）との間に、１〜５０MHzの交流を印加してグロ
ー放電を行わせる。この場合、グロー放電によって生じ
たプラズマ中に露出される電極ロール７２の面積ａを、
電極７６の面積ｂの３倍以上にすることにより、金属板
２２の表面はエッチング処理されないで、表面に第１の
金属薄膜２４が形成される。すなわち、薄膜形成を行う
スパッタユニットは、活性化処理の場合と電極ａと電極
ｂの対抗する面積比を逆にする。それによりターゲット
側にイオン衝撃を与えることができ、金属板上に薄膜が
形成される。
【００１２】本発明で用いる薄膜形成ユニット９０の一
例として用いるスパッタユニットを図４を用いて説明す
る。スパッタユニット９０は、電気的にフローティング
されたターゲット電極９４と、アース接地された水冷の
電極ロール７２との組み合わせで構成される。ターゲッ
ト電極９４には第１の金属薄膜２４を形成するターゲッ
ト９２が設置され、また、マグネット９８を設置して磁
場によりスパッタリングの効率を向上させている。さら
に、ターゲット９２の異常加熱を防止するため、ターゲ
ット電極９４を水冷できるようにしてある。スパッタ処
理を行う場合は、１×１０−３ Ｐａ 以下に保持した
後、真空容器５２内にアルゴン、ネオン、キセノン、ク
リプトン等の不活性ガスの他、酸素などのガスを導入
し、１×１０１ 〜１×１０−３ Ｐａ程度のガス雰囲気
とする。その後、ターゲット電極９４に高周波電源９６
を負荷することで、ターゲット電極９４と電極ロール７
２間にプラズマを発生させ、ターゲット９２にイオン衝
撃を与える。それにより放出されたターゲット原子を、
金属板２２上に第１の金属薄膜２４を形成する。
【００１３】同様に、積層する金属箔２６についても、
活性化処理装置８０を用いて活性化処理を行い、上記の
薄膜形成ユニット９０と同様の薄膜形成ユニット９５を
用いて、金属箔２６の表面に第２の金属薄膜２３を形成
する。また、図５に示すように、電極７６を複数個設置
し薄膜形成ユニット９１を複数台並べることで、第２の
金属薄膜２３を多層化することもできる。このような金
属薄膜は、同種類でもよく、異なった種類のものでもよ
い。また、このように電極７６を多数設置しても、この
電極の電源を切っておくことにより、金属薄膜を全く形
成させないようにすることもできる。また、何台かの電
源を切断しておくことにより、任意の層数の薄膜を形成
することもできる。第１及び第２の金属薄膜の形成方法
としては、スパッタリング法、イオンプレーティング
法、真空蒸着法等の公知の方法（特開平８−２３１７１
７号公報参照）を用いることができる。また、金属板２
２や金属箔２６の表面を粗面化しておくと金属薄膜との
密着強度が向上し好ましい。
【００１４】次に、前記の活性化処理面同士を重ね合わ
せて、圧接ユニット６０によって圧接することにより接
合させ、多層金属積層板２０を同一真空容器内で一工程
で製造する。圧接は、金属箔や金属薄膜を損傷させない
ような軽圧接が好ましい。例えば、圧下率で数値化すれ
ば、０．１〜１０％程度にすることが好ましい。
【００１５】
【実施例】以下に、実施例を図面に基づいて説明する。 （実施例１）金属板として１００μm厚みの銅板を用い
た。また、金属箔として１８μｍ厚みの銅箔を用いた。 活性化処理 金属板巻き戻しリール６２から巻き戻された銅板２２、
および、金属箔巻き戻しリール６４から巻き戻された銅
箔２６は、真空容器５２内の水冷の電極ロール７２，８
２にそれぞれ巻き付け、活性化処理ユニット７０内で、
スパッタエッチング法により活性化処理した。 金属薄膜形成 銅板２２を活性化処理した後に、水冷の電極ロール７２
に巻き付けたままスパッタユニット９０に送り、金属薄
膜２４として０．２μｍ厚みのニッケル薄膜を形成し
た。また、銅箔２６を活性化処理した後に、水冷の電極
ロール８２に巻き付けたままスパッタユニット９５に送
り、金属薄膜２３として０．２μｍ厚みのニッケル薄膜
を形成した。 圧接 表面にニッケルの金属薄膜２４が形成された銅板２２
と、表面にニッケルの金属薄膜２３が形成された銅箔２
６の接合面同士を重ねて、０．５％程度の低圧下率で冷
間圧接し、銅板、ニッケル薄膜、ニッケル薄膜、銅箔の
４層からなる多層金属積層板を製造した。
【００１６】（実施例２）金属板として１００μm厚み
の銅板を用いた。また、金属箔として３５μｍ厚みの銅
箔を用いた。 活性化処理 金属板巻き戻しリール６２から巻き戻された銅板２２、
および、金属箔巻き戻しリール６４から巻き戻された銅
箔２６は、真空容器５２内の水冷の電極ロール７２，８
２にそれぞれ巻き付け、活性化処理ユニット７０内で、
スパッタエッチング法により活性化処理した。 金属薄膜形成 銅板２２を活性化処理した後に、水冷の電極ロール７２
に巻き付けたままスパッタユニット９０に送り、金属薄
膜２４として０．５μｍ厚みのアルミニウム薄膜を形成
した。また、銅箔２６を活性化処理した後に、水冷の電
極ロール８２に巻き付けたままスパッタユニット９５を
通過させたが、電源を切り、金属薄膜は形成しなかっ
た。 圧接 表面にアルミニウム薄膜の金属薄膜２４が形成された銅
板２２と、表面の活性化処理を行った銅箔２６の接合面
同士を重ねて、０．５％程度の低圧下率で冷間圧接し、
銅板、アルミニウム薄膜、銅箔の３層からなる多層金属
積層板を製造した。
【００１７】
【発明の効果】本発明の多層金属積層板は、接着剤を用
いないで真空容器内で圧接したものであるので、金属箔
と金属板を均一の厚みで製造できる。また、一工程で、
表面活性化処理、金属薄膜形成、圧接を行うので、多層
金属積層板を容易に得ることができる。さらに、表面活
性化処理と金属薄膜形成を、同一の電極ロールに対して
行うので、装置をコンパクトにできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の多層金属積層板の断面図である。
【図２】本発明の金属薄膜積層板の断面図である。
【図３】本発明の製造方法を示す概略図である。
【図４】本発明の製造方法を示す概略図である。
【図５】本発明の製造方法を示す概略図である。
【符号の説明】
２０・・・多層金属積層板 ２２・・・金属板 ２３・・・第２の金属薄膜 ２４・・・第１の金属薄膜 ２６・・・金属箔 ２８・・・金属薄膜積層板 ５０・・・多層金属積層板製造装置 ５２・・・真空容器 ６０・・・圧接ユニット ６２、６４・・・巻き戻しリール ６６・・・巻き取りロール ７０、８０・・・活性化処理装置（エッチングユニッ
ト） ７２，８２・・・電極ロール ７４，７６，７８，８４、８６・・・電極Ｂ ９０、９１、９５・・・薄膜形成ユニット（スパッタユ
ニット） ９２・・・ターゲット ９４・・・ターゲット電極 ９８・・・マグネット ９６・・・高周波電源
フロントページの続き (72)発明者 岡本 浩明 山口県下松市東豊井1296番地の１ 東洋鋼 鈑株式会社技術研究所内 (72)発明者 大澤 真司 山口県下松市東豊井1296番地の１ 東洋鋼 鈑株式会社技術研究所内 Ｆターム(参考） 4E067 AA03 AA05 AA07 AA08 AA09 AB01 AB03 AB05 BB01 DA05 DB01 EC02 4F100 AB01A AB01B AB01C AB01D AB04A AB04D AB10C AB16B AB16C AB17A AB17D AB24C AB33A BA04 BA10A BA10D EC012 EH661 EJ591 EJ611 JM02B JM02C

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 金属板表面に形成された第１の金属薄膜
    面が、金属箔表面に形成された第２の金属薄膜面と接す
    るように積層されている多層金属積層板。
  2. 【請求項２】 前記金属板が銅板であり、前記第１の金
    属薄膜がニッケルであり、前記金属箔が銅箔であり、前
    記第２の金属薄膜がニッケルである請求項１記載の多層
    金属積層板。
  3. 【請求項３】 金属板表面に形成された第１の金属薄膜
    面が、金属箔表面と接するように積層されている多層金
    属積層板。
  4. 【請求項４】 前記金属板が銅板であり、前記第１の金
    属薄膜がアルミニウムであり、前記金属箔が銅箔である
    請求項３記載の多層金属積層板。
  5. 【請求項５】 前記金属板がステンレス板であり、前記
    第１の金属薄膜が銀であり、前記金属箔がステンレスで
    ある請求項３記載の多層金属積層板。
  6. 【請求項６】 金属板を金属板巻き戻しリールに設置す
    る工程と、金属箔を金属箔巻き戻しリールに設置する工
    程と、前記金属板を金属板巻き戻しリールから巻き戻し
    金属板表面を活性化して金属板表面に第１の金属薄膜を
    形成する工程と、前記金属箔を金属箔巻き戻しリールか
    ら巻き戻し金属箔表面を活性化して金属板表面に第２の
    金属薄膜を形成する工程と、前記活性化した第１の金属
    薄膜面と第２の金属薄膜面とを圧接する工程を有する多
    層金属積層板の製造方法。
  7. 【請求項７】 金属板を金属板巻き戻しリールに設置す
    る工程と、金属箔を金属箔巻き戻しリールに設置する工
    程と、前記金属板を金属板巻き戻しリールから巻き戻し
    金属板表面を活性化して金属板表面に第１の金属薄膜を
    形成する工程と、前記金属箔を金属箔巻き戻しリールか
    ら巻き戻し金属箔表面を活性化する工程と、前記活性化
    した第１の金属薄膜面と金属箔面とを圧接する工程を有
    する多層金属積層板の製造方法。
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