JPH0577748B2

JPH0577748B2 -

Info

Publication number: JPH0577748B2
Application number: JP59006116A
Authority: JP
Inventors: Kyoshi Inoe
Original assignee: Inoue Japax Research Inc
Current assignee: Inoue Japax Research Inc
Priority date: 1984-01-17
Filing date: 1984-01-17
Publication date: 1993-10-27
Also published as: JPS60149782A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、合成樹脂基板やシリコンその他の磁
器基板、或いは金属酸化物等の如き半導電性乃至
は絶縁性等の不良導電性体の表面に、マスキング
等を施すことなく部分的又は選択的にメツキし
て、種々の複雑かつ微細な金属析出パターンを製
作する方法、特に製作速度及び能率を向上させた
製作方法に関する。

斯種のメツキ方法として電気メツキを用いたも
のに、例えば特開昭55−148797号公報に記載され
た選択的電気メツキ法がある。この公報によれ
ば、電解物質中に陰極を設け、上記電解物質中に
上記陰極から離して陽極を設け、上記陰極の表面
の選択的にメツキすべき領域を加熱するためにエ
ネルギ・ビーム（レーザ等の電磁放射線）を上記
領域に当て、上記陽極との間に電圧を印加し、上
記ビーム・スポツトに所定メツキ・パターンを描
かせるようにビーム・スポツトと陰極とを相対的
に移動させつつメツキをすると言う先行技術が開
示されている。しかしながらこの先行技術によれ
ば、0.2乃至0.4μの厚さを有する幅10μのNiライン
メツキを形成するのに、アルゴン・レーザを集束
して直径20μのビームとし、スポツトでの強度を
２×10⁵W／cm²としてNi蒸着陰極と陽極との間に
1.5Vの直流メツキ電位を印加した場合、陰極に
対する実効露光時間を20ミリ秒とすることが必要
で、光源のメツキライン進路速度は１mm／sec（≒
60mm／min）というものである。そしてこのこと
は、上記レーザに於てビーム・スポツトの直径を
上記の半分以下としてスポツトでの電力強度を４
倍にし、機械的チヨツピングによりパルス化した
0.3ミリ秒の光パルスを繰り返し照射しつつ上述
と同一の条件でメツキした場合、厚さ6μで直径
30μのメツキ・スポツトを造るのに１秒を要する
ことからも明らかなように高速とは言い難く、寧
ろ低速度であり、上記先行技術文献が適用分野と
して挙げるICやLSI等の各種電子デバイス及びプ
リント基板等には、特別な場合等以外には到底適
用できないものであつた。

また、特開昭55−148757号公報には、非感光性
のメツキ浴を準備する工程、該メツキ浴に被メツ
キ対象物を接触させる工程、該接触面を局部的に
加熱してメツキを促進するに十分な強度のエネル
ギ・ビーム（レーザ等の電磁放射線）を上記接触
面に当てる工程とを有し、上記ビーム・スポツト
に所定メツキ・パターンを描かせるようにビー
ム・スポツトと被メツキ対象物とを相対的に移動
させつつ選択的にメツキ（電気を用いない無電解
又は化学メツキ）をすると言う先行技術が開示さ
れている。そして、その先行技術のメツキ法によ
れば、Niを蒸着した被メツキ対象物に対しての
メツキ速度を前記第１の先行技術の条件（メツキ
厚さ0.2〜0.4μ、メツキ幅10μ）により換算すると
メツキ速度は大凡0.5〜3.6mm／sec（≒30〜216mm／
min）であつて、上記第１の先行技術のものより
倍程度速い条件の場合があると言うに過ぎず、目
的とする集積回路等への適用は矢張り特別な場合
等以外は、メツキ速度が低速なため適用不可と思
惟される。

また、各種の電子デバイスやプリント板等の基
板は、通常、絶縁体乃至は半導体であるから、金
属導電性表面領域内に所定パターン等の選択メツ
キを行なうものである上記第１及び第２の先行技
術文献に記載のものは、本発明に於ける被メツキ
対象物の基板には何等かの工夫なしには適用でき
ず、上記先行技術に記載の選択メツキ後に、該メ
ツキがされなかつたNi蒸着膜部分を、好ましく
は選択的に除去する処置等をしなければ、絶縁性
基板上に金属又は合金の導電性のパターンを有す
るものを製作することができない。

本発明はかかる点に鑑みて提案されたものであ
り、高速メツキが可能となり、かつ絶縁性基板に
対するメツキが行なえる選択的メツキ方法を提供
することを目的とする。

この目的を達成するため、本発明の選択的メツ
キ方法は、パラジウム化合物を含有する流体を絶
縁性基板の表面に接触させた状態で、上記基板表
面の所定部分にエネルギ・ビームを照射して該照
射部分にパラジウムを被着させた後、上記基板を
洗浄して残存する上記流体を除去して、次いで、
上記基板表面を所定の化学メツキ液に接触させて
上記照射部分に被着したパラジウムを核として化
学メツキにより金属を析出させることを特徴とす
る。

そして、基板表面の所定パターン部分にメツキ
核となるパラジウムを被着させる工程が高速度に
行なわれ、その後の工程で被着パターン全体に対
して従来から慣用されている化学メツキを行なえ
は良いため、全体の工程として基板表面の所定部
分への選択的なメツキが高速度に能率良く行なえ
る。

本発明では、化学メツキを行なう際に、メツキ
金属の析出核となる物質としてパラジウムを用い
る。又、パラジウムの他に更に錫を併用しても良
く、これらの塩化物等の化合物が液体あるいはペ
ースト状の流体中に含有されて使用される。ま
た、上記化学メツキを行なう物質は一般的にはニ
ツケル、銅、金等である。すなわち本発明は、化
学メツキを行なうものであるが、化学メツキの金
属析出の段階でエネルギ・ビームを用いるのでは
なく、化学メツキの前処理の段階でエネルギ・ビ
ームを用いるもので、エネルギ・ビームの照射に
より、化学メツキの際の析出核の被着形成を析出
効率良く、かつ所定パターン形成と共に高速で行
なわれるようにしたことにより、爾後は所定パタ
ーンの析出核に対して一度に化学メツキにより金
属析出をさせれば良いのであるから、全体として
化学メツキによる選択的メツキが高速で行なわれ
るようになつたものである。

以下本発明の詳細を第１図に示す実施例により
説明する。第１図Ａに示すように、NC装置１に
より位置制御されるXYテーブル２に選択的メツ
キを施こすべき基板３をセツトする。なお、該基
板３は、例えば第２図Ａに示すように、ガラス繊
維３Ａの表面をエポキシ樹脂３Ｂによりコーテイ
ングしたものであり、セツトの前に中性洗剤で洗
浄し、水で中性洗剤を良く洗い落とし、その後電
気炉並びに天火で乾燥させたものである。該基板
３の表面に対してノズル４から塩化パラジウム溶
液５を50ml／minで噴霧すると同時に、変調器を
含むレーザ装置６より凸レンズ７により直径１mm
に集束させた1.5×10³W／cm²のレーザ・ビーム８
を照射することにより、基板３の表面にNC装置
１により発生される数値に基づく線幅１mmの析出
パラジウムによる画線が描かれる。第２図Ｂ，Ｃ
は塩化パラジウム溶液５の存在下でレーザ・ビー
ム８を照射することにより基板３の表面に凹状の
活性化点（線）３ａを生じてこの活性化点３ａに
残留する塩化パラジウム溶液５に続けてレーザ・
ビームが照射されることにより、パラジウムによ
る析出核９が形成される様子を示している。勿
論、これ等の作用は極短時間の内に殆んど同時進
行的に行なわれ、場合によつて溶液５中の塩化パ
ラジウムの分解が活性点３ａの形成よりも先行す
る場合もあり、また、活性点３ａは廻りの表面に
対してそれ程判然とした活性を有する部分でなく
ても、当該部分の溶液５のみがレーザ・ビームで
加熱されている訳であるから、結局レーザ・ビー
ムのエネルギが所定値以上であれば、当該部分に
パラジウムの析出核が形成されることになる。

ここでレーザー・ビームを含むエネルギ・ビー
ムによる活性化について説明すると、エネルギ・
ビームを合成樹脂等の高分子、酸化物等のセラミ
ツクス、金属等の表面に局部的に照射すると、照
射された部分に温度上昇を生じ、或いは表面の吸
着物（薄い分子層の酸化物、水、塵芥、油脂等）
が飛び出し、エネルギ的或いは化学的に清浄な表
面が出現する。固体の物質におけるこの清浄化さ
れた最外面の表面原子は前記吸着物で覆われた部
分に比較して電子構造的に極めて不安定ないわば
「尻丸出し」の状態にあると言つて良く、この状
態を解消しようとして分子、原子をくつつけたい
と常に指向する一種の興奮状態を形成しており、
エネルギ的に表面下の原子に比較して高い状態に
ある。このような局部的に活性な状態を、エネル
ギ・ビームの照射によつて希望する場所に形成す
る訳である。

ここで使用した塩化パラジウム溶液５としては
下記の組成のものを使用した。

PdCl₂ 0.25〜12.5ｇ／ 36％HCl 2.5〜125ml／ C₃H₈O₃ ０〜200ml／ C₂H₅OH ベースなお、上記HClはPdCl₂をエタノール
（C₂H₅OH）に溶解させるために、また、グリセ
リン（C₃H₈O₃）は溶液の粘性を高め、溶液５が
基板３に湿潤する効果を持たせるためにそれぞれ
添加したものであり、ベースとしてエタノールを
用いたのは、これが上記エポキシ樹脂でコーテイ
ングした基板３をエツチングする効果を持ち、ま
た蒸発熱が小さいため、レーザ・パワーを小さく
する効果を合わせ持つからである。ベースとして
は、この他にアセトンや水等を用いることができ
る。

上記のようにして析出核９を形成させた後、第
１図Ｂに示すようにノズル１０から10％塩酸水溶
液を噴霧または噴射し、基板３の表面に流下させ
て付着している塩化パラジウム溶液を洗い流し、
水で塩酸溶液を洗い流した後、次いで第１図Ｃに
示すように該基板３を銅あるいはニツケル無電解
メツキ溶液１１中に浸漬して無電解メツキ（化学
メツキ）を行なう。この無電解メツキにおいて
は、第２図Ｄに示すように、上記パラジウムでな
る析出核９上に銅またはニツケル１４が析出する
ことになる。

ここで、本実施例において無電解メツキに使用
した銅メツキ液は水中に下記の量の物質を含むも
のである。

硫酸銅７ｇ／ロツシエル塩 20ｇ／炭酸ナトリウム２ｇ／水酸化ナトリウム５ｇ／ホルムアルデヒド40％水溶液 25ml／また、ニツケルメツキ液としては下記の組成の
ものを使用した。

塩化ニツケル 45ｇ／次亜リン酸ナトリウム 11ｇ／クエン酸ナトリウム 100ｇ／塩化アンモニウム 50ｇ／その後、第１図Ｄに示すように、ノズル１２に
より基板３に水を流下させて洗浄し、メツキ厚が
さらに必要な場合には第１図Ｅのように電気メツ
キ液１３中に基板３浸漬して電気メツキを行な
う。この電気メツキは同じ金属のみならず、例え
ば銀や金等のような異なる金属について行なつて
もよい。

上述のようにレーザ・ビームを用いてパラジウ
ム析出を行なつた場合、最高約220ｍ／min（3.67
ｍ／sec）の無電解メツキ用のパラジウム析出ラ
イン進路速度を得ることができた。基板３にパラ
ジウムによるパターンを描いた後は、無電解メツ
キによるメツキであるが、これは能率アツプの上
で問題となることはない。なぜならば、この無電
解メツキは析出核を寄り所として高速に進行する
上、多数の基板３をメツキ槽に浸漬しておくこと
によつてメツキを進行させることができるからで
ある。

ここで、上記塩化パラジウム溶液の代わりに、
硝酸アンモニウムおよび亜硝酸ナトリウムを含む
アンモニア水中にPd（NH₃）₂（NO₂）₂を0.04M含有
させたPH8.5、45℃の溶液を用いた場合にもほぼ
同様の結果を得た。

また、パラジウム化合物を含有する流体とし
て、水中に0.1％の塩化パラジウムと0.3％の塩化
水素とを加えた溶液を使用し、第３図に示すよう
に何らかの供給口１５からパラジウム化合物を含
む溶液５を基板３の表面に0.1〜１mmの液層がで
きるように１c.c.／secの流量で層状に流下させる
ようにし、出力ビームの直径が0.6cm、出力10W、
波長10.6μのCO₂レーザを用いると、44cm／minの
析出ライン進路速度（走査速度）でパラジウム析
出を行なわせることが可能であつた。従つて、１
分間にパラジウムを析出できる面積は、 0.6×44＝26.4cm²／min となる。ここでビームを0.06cm（0.6mm）に縮つ
たとすれば、 26.4÷0.06＝440cm／min の走査速度を実現することが可能である。同じビ
ーム直径でレーザ出力を10倍、即ち100Wとする
と、走査速度はレーザ出力に比例する関係から、
走査速度も最大で10倍、すなわち4400cm／min
（44ｍ／min）となり、秒速に換算すると約0.7
ｍ／secとなる。なお上記走査速度は前記塩化パ
ラジウム溶液の温度や供給量にも比例する。

第１図の実施例においては、塩化パラジウム溶
液を基板に対して噴霧することにより供給するよ
うにしたが、パラジウム化合物を含む流体は液体
ではなくペースト状をなすものであつても良く、
その場合には第４図に示すようにペースト状のパ
ラジウム化合物を含む流体５をホツパ１６から塗
布用ローラ１７を介して基板３の表面に塗布する
等の塗布機構が採用できる。

第５図は本発明の他の実施例であり、本実施例
は、パラジウムの析出を促進するために、超音波
発生装置１８から基板３に対して例えば10〜50k
Hzの超音波を当てながら上記溶液５を基板表面に
供給しつつレーザ・ビーム８を照射するものであ
り、本実施例によれば、第１図の実施例と同様の
溶液５の組成、供給量、レーザ・ビーム強度等の
条件下で約２倍の析出速度を得ることができ、前
記パターン形成のための走査速度（析出ライン進
路速度）を、それだけ速くすることができた。ま
た、超音波を基板３に当てることにより、レー
ザ・ビーム出力を1/4にしても同じ析出速度を得
ることができた。

第６図は本発明の他の実施例であり、本実施例
は、基板２０として、帯状をなす可撓性を有する
合成樹脂材を用いるか、帯状基材に基板を貼り付
けることにより、連続処理ができるようにしたも
のである。第６図において、供給リール２１から
繰り出される適宜の洗浄処理が為されている基板
２０は、活性化処理槽２２内のパラジウム化合物
溶液５に浸漬され、該処理槽２２内に設けられた
ローラ２３にガイドされ、レーザ装置６から凸レ
ンズ７で集束させたレーザ・ビーム８が照射され
て活性化処理、すなわち予め定められた画線にそ
つて金属パラジウムの析出を行なわせ、その後槽
外のガイドローラ２４，２５間でノズル２６から
噴出する水により水洗し、次にガイドローラ２
７，２８でガイドして化学メツキ槽２９中のニツ
ケルや銅の無電解メツキ液１１に浸漬して無電解
メツキを行なわせる。この場合イオン制御槽３０
と化学メツキ槽２９との間でメツキ液１１を循環
させ、ニツケルあるいは銅イオンの濃度が一定に
なるように陽極にニツケルあるいは銅３１を接続
して電解する。次に槽外のガイドローラ３２，３
３間でノズル２６から噴出する水により水洗し、
次にガイドローラ３４，３５でガイドして電気メ
ツキ槽３６中のニツケルや銅、金銀等の電気メツ
キ液１３に浸漬し、接触ローラ３７を介して基板
２０上の上記化学メツキ層を陰極に接続して電気
メツキを行なわせる。次にガイドローラ３８を介
して引上た部分でノズル３９等から噴出する温風
等により乾燥させた後に巻取りリール４０に巻取
る等の手段によりまとめる。なお、本実施例で用
いた活性化処理用のパラジウム化合物溶液５は、 KCl 3.3ｇ PdCl₂ ２ｇ 36％HCl 25ml を水１に溶解したものである。又、塩化パラジ
ウム溶液の他に更に、 SnCl₂・H₂O 25.2ｇ KCl 2.5ｇ 36％HCl 25ml を水１に溶解した塩化錫溶液を混合して併用し
ても良い。また、活性化処理の場合に、増感剤と
してAgNO₃を1.5ｇ加えた所、約20％析出速度を
上げることができた。

また、上記無電解メツキ液として、ニツケルを
含むものとしては、クエン酸ナトリウム 0.2M ホウ酸 0.5M 次亜鉛酸ナトリウム 0.2M 硫酸ニツケル 0.1M を含むPH８、70℃の溶液を用い、銅を含むものと
しては、ホルムアルデヒド 0.3M 硫酸銅 0.1M を含むPH11、25℃の溶液を用いた。

上記のような連続処理とすれば、自動的に作業
を行なう事ができ、省力化が容易となる。

本発明を実施する場合、基板３，２０として
は、ABS、ポリプロピレン、エポキシ、ポリエ
ステル、フエノール、ポリフエニレンオキシド、
ポリビニル、ウレタン、アクリル等の合成樹脂や
シリコン、ガラス、アルミナ等の磁器等を用いる
ことができる。また、エネルギ・ビームとして
は、100MHz以上の電磁波を用いることができる。

以上述べたように、本発明によれば、化学メツ
キの金属析出の段階でエネルギ・ビームを用いる
のではなく、化学メツキの前処理の段階に於て、
パラジウム化合物を含有する流体を絶縁性基板の
表面に接触させた状態で、上記基板表面の所定部
分にエネルギ・ビームを照射して、該照射部位に
パラジウムを被着させるようにしたことにより、
化学メツキを行なう際にメツキ金属の析出核とな
る物質（パラジウム）の所定パターン形状の析出
が極めて高速で行なわれるので、絶縁性板に対し
て所定パターン等の選択的メツキを高速で行なう
ことができる。また、本発明によれば、化学メツ
キ用の核析出の溶液及び無電解メツキ液の使用損
耗量は、所定パターン等の選択的メツキ量に対応
するものであるから、無駄がなく、極めて経済的
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す工程図、第２
図は本発明の方法を実施した場合の原理図、第３
図ないし第５図は本発明の活性化処理の別の例を
示す図、第６図は本発明の他の実施例を示す工程
図である。１……NC装置、２……XYテーブル、３，２
０……基板、４……ノズル、５……塩化パラジウ
ム溶液、６……レーザ装置、７……凸レンズ、８
……レーザ・ビーム、９……析出核、１０，１２
……ノズル、１１……化学メツキ液、１３……電
気メツキ液、１４……ニツケルまたは銅、１８…
…超音波発生装置。

Claims

【特許請求の範囲】１パラジウム化合物を含有する流体を絶縁性基
板の表面に接触させた状態で、上記基板表面の所
定部分にエネルギ・ビームを照射して該照射部分
にパラジウムを被着させた後、上記基板を洗浄し
て残存する上記流体を除去し、次いで、上記基板
表面を所定の化学メツキ液に接触させて上記照射
部分に被着したパラジウムを核として化学メツキ
により金属を析出させることを特徴とする選択的
メツキ方法。２上記エネルギ・ビームが、レーザ・ビームで
ある特許請求の範囲第１項記載の選択的メツキ方
法。３上記パラジウム化合物が、塩化パラジウムで
ある特許請求の範囲第１項記載の選択的メツキ方
法。４上記パラジウム化合物を含有する流体が、パ
ラジウム化合物の水溶液である特許請求の範囲第
１項記載の選択的メツキ方法。５上記流体が、ペースト状物である特許請求の
範囲第１項記載の選択的メツキ方法。６上記流体の基板表面への接触が、上記流体を
基板表面に沿つて層状に流すことにより行なわれ
る特許請求の範囲第１項記載の選択的メツキ方
法。７上記流体の基板表面への接触が、上記流体を
基板表面へ層状に塗着することにより行なわれる
特許請求の範囲第１項記載の選択的メツキ方法。８上記流体の基板表面への接触が、上記流体を
基板表面へ噴霧することにより行なわれる特許請
求の範囲第１項記載の選択的メツキ方法。９上記エネルギ・ビームの照射を基板表面に行
なう際に、超音波により基板を振動させる特許請
求の範囲第１項記載の選択的メツキ方法。１０上記絶縁性基板が長尺帯状板から成り、上
記化学メツキが長さ方向に順次行なわれるもので
ある特許請求の範囲第１項記載の選択的メツキ方
法。１１上記絶縁性基板が、合成樹脂である特許請
求の範囲第１項記載の選択的メツキ方法。１２上記絶縁性基板が、磁器である特許請求の
範囲第１項記載の選択的メツキ方法。１３上記化学メツキが、ニツケルメツキである
特許請求の範囲第１項記載の選択的メツキ方法。１４上記化学メツキが、銅メツキである特許請
求の範囲第１項記載の選択的メツキ方法。１５上記エネルギ・ビームの基板表面の所定部
分への照射が、ビームと基板との相対的な数値制
御移動により行なわれるものである特許請求の範
囲第１項記載の選択的メツキ方法。１６上記化学メツキにより金属を析出させた基
板に更に電気メツキが行なわれる特許請求の範囲
第１項記載の選択的メツキ方法。