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Info
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Abstract
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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
Claims (7)
- 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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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