(57)【要約】【課題】本発明は、金属被膜を有する製品の製造方法であって、基材表面にマスクを形成せずに任意のパターンの金属被膜を形成した製品を製造可能な方法を提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係る金属被膜を有する製品の製造方法は、金属イオンを溶解した溶液中に基材を浸漬する工程と、前記基材にレーザー光を照射する工程と、を有する金属被膜を有する製品の製造方法、である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属イオンを溶解した溶液中に基材を浸漬する工程と、
前記基材にレーザー光を照射する工程と、
を有する金属被膜を有する製品の製造方法。
【請求項２】
前記金属イオンがニッケル、銅又はアルミニウムのイオンである請求項１に記載の金属被膜を有する製品の製造方法。
【請求項３】
前記溶液におけるレーザー光の波長に対する透過率が１３．０％以上、９９．８％未満である請求項１又は請求項２に記載の金属被膜を有する製品の製造方法。
【請求項４】
前記レーザー光の波長が１０６４ｎｍ以下である請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の金属被膜を有する製品の製造方法。
【請求項５】
前記基材がポリイミドである請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の金属被膜を有する製品の製造方法。
【請求項６】
請求項１に記載の金属被膜を有する製品の製造方法によって製造された金属被膜を有する製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基材の表面に金属被膜を有する製品の製造方法およびこれによって得られる金属被膜を有する製品に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、種々の目的により基材の表面に金属被膜を形成することが行われている。その一般的な方法としては、基材が金属等のように導電性を有する場合には電解めっき法が、基材が樹脂のように絶縁体である場合には、基材に付着させた触媒表面における還元剤の反応を利用した無電解めっき法が知られている。
【０００３】
また、絶縁体の基板を用いる無電解めっき法においては、還元剤を含む溶液中で基材表面にレーザー光を照射し、触媒表面での還元剤の反応を促進させて基材表面に金属を析出させる方法も知られている。このような方法は一般にレーザーめっき法と呼ばれており、基材表面への金属の析出を促進して金属が析出する時間を短くすることや、金属被膜の厚さを局所的に厚くすることなどを目的として行われており、それぞれの目的に応じて改良した方法が提案されている。例えば、特開２０００−０１７４４３号公報（特許文献１）においては、レーザー光を利用して形成しためっき被膜の被膜厚さを均一にするための方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−０１７４４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の前記レーザーめっき法は電子部品の微小な回路などを形成するために利用されているが、レーザー光の照射は金属被膜を形成するための補助的手段に過ぎないため、基材表面の目的の部位のみに金属被膜を形成するためにはマスキングを行う必要があった。このため、例えば、基材表面において金属（導体）をパターン形成したい箇所にのみに触媒を付与し、還元剤を含むめっき液中で処理を行いながら基材表面にレーザー光を照射する必要があり、プロセスコストの大幅な低減にはなっていなかった。
【０００６】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みて、金属被膜を有する製品の製造方法であって、基材表面にマスクを形成せずに任意のパターンの金属被膜を形成した製品を製造可能な方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係る金属被膜を有する製品の製造方法は、
（１）金属イオンを溶解した溶液中に基材を浸漬する工程と、
前記基材にレーザー光を照射する工程と、
を有する金属被膜を有する製品の製造方法、
である。
【発明の効果】
【０００８】
上記発明によれば、金属被膜を有する製品の製造方法であって、基材表面にマスクを形成せずに任意のパターンの金属被膜を形成した製品を製造可能な方法を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［本発明の実施形態の説明］
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
本発明の一態様に係る金属被膜を有する製品の製造方法は、（１）金属イオンを溶解した溶液中に基材を浸漬する工程と、前記基材にレーザー光を照射する工程と、を有する金属被膜を有する製品の製造方法、である。
上記（１）に記載の発明の態様によれば、基材表面への触媒の付与や、溶液中への還元剤の添加をすることなしに、基材表面に金属被膜を形成することができず。このとき、基材表面においてレーザー光が照射された部分にのみに金属被膜が形成される。したがって、基材表面にマスクを形成せずに任意のパターンの金属被膜を形成した製品を製造することが可能である。なお、前記製品とは、金属被膜を有するものであれば限定さるものではなく、完成品か、部品かを問わない。
【００１０】
（２）前記金属イオンがニッケル、銅又はアルミニウムのイオンであることが好ましい。
上記（２）に記載の発明の態様によれば、基材表面にニッケル、銅又はアルミニウムの被膜を有する製品を容易に製造することができる。例えば、プリント基板を製造する場合には、前記金属イオンを用いることで、導電性に優れた配線を有する基板を製造することが可能となる。
【００１１】
（３）前記溶液におけるレーザー光の波長に対する透過率は１３．０％以上、９９．８％未満であることが好ましい。
前記透過率が１３．０％以上であることにより、レーザー光が溶液中の基板まで十分に到達し金属被膜を形成することができる。また、前記透過率が９９．８％未満である場合には、溶液中の金属イオンの濃度が金属被膜を形成するのに十分な濃度となっている。
【００１２】
（４）前記レーザー光の波長が１０６４ｎｍ以下であることが好ましい。
前記基材に照射する前記レーザー光の波長が短波長であるほうが、金属被膜の形成をより効率よく短時間で行うことが可能となる。この観点から、前記レーザー光の波長は１０６４ｎｍ以下であることが好ましい。
【００１３】
（５）前記基材がポリイミドであることが好ましい。
前記基材がポリイミドであることにより、任意の配線を金属被膜によって形成したフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）を容易に作製することが可能となる。
【００１４】
本発明の一態様に係る金属被膜を有する製品は、（６）上記（１）から上記（５）のいずれか一項に記載の金属被膜を有する製品の製造方法によって製造された金属被膜を有する製品、である。
前記（６）に記載の態様の金属被膜を有する製品は、その製造過程において基材の表面にマスクを形成するという工程が不要であり、従来の製品と比べてプロセスコストが大幅に低減した製品であるため、安価に提供することが可能となる。
【００１５】
［本発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態に係る金属被膜を有する製品の製造方法の具体例を、以下により詳細に説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００１６】
＜金属被膜を有する製品の製造方法＞
本発明の一態様に係る金属被膜を有する製品の製造方法は、金属イオンを溶解した溶液中に基材を浸漬する工程と、前記基材にレーザー光を照射する工程と、を有する製造方法であり、この製造方法によれば、基材の表面に触媒の付着やマスクの形成を行う必要がなく、更に、前記溶液中に還元剤を添加する必要もない。すなわち、金属イオンを溶解した溶液中に基材を浸漬してレーザー光を照射するのみで基材の表面に金属被膜を形成することができる。
【００１７】
従来は、基材表面へのレーザー光の照射のみでは基材表面に金属を析出させて金属被膜を形成することはできず、基材が絶縁性の場合には触媒の付与と還元剤の添加が、基材が導電性の場合には電圧の印加が必要であると考えられていた。すなわち、レーザー光の照射は金属の析出時間を短縮する等の補助的な役割として認識されていた。このため基材表面の全体に金属被膜が形成されることを防止する必要があり、基材表面にレジストのパターン形成などによりマスクをする必要があった。
しかしながら本発明者等が鋭意探求を重ねた結果、従来のように基材への触媒の付与、溶液への還元剤の添加や電圧の印加をすることなしに、金属イオンを溶解した溶液中に基材を浸漬してレーザー光を照射するのみで、基材表面のレーザー光が照射された部分に金属被膜を形成できることが見出された。この製造方法によれば、基材の表面全体に金属が析出することがないため、従来のように基材にマスクを形成しておかなくても、微小回路のような任意の金属配線を基材表面に形成することが可能である。
【００１８】
前記金属イオンを溶解した溶液は、基材の表面に形成する金属被膜の金属のイオンが溶解した溶液であればよく、無電解めっき液のように還元剤を含む必要はない。すなわち、一般に無電解めっき液においては還元剤が３質量％以上含まれているが、前記金属イオンを溶解した溶液においては、還元剤が３質量％未満であっても、基材にレーザー光を照射することで基材表面に金属被膜を形成することができる。なお、レーザー光の照射時に基材表面への金属の析出を妨げない限りにおいて、前記溶液中には添加剤が含まれていてもよく、また、従来の無電解めっき液を利用するという観点から還元剤が含まれていても構わない。
【００１９】
前記金属イオンの種類は特に限定されず、基材表面に析出させる目的となる金属のイオンであればよい。前記金属イオンとしては例えば、ニッケル、銅又はアルミニウムのイオンであることが好ましい。これらの金属イオンが溶解していることにより、基材表面に導電性に優れた金属被膜を安価に形成することが可能となる。前記溶液中には、これらの金属イオンは一種類単独で溶解していてもよいし、また、複数種類の金属イオンが溶解していてもよい。
【００２０】
前記溶液におけるレーザー光の波長に対する透過率が１３．０％以上、９９．８％未満であることが好ましい。また、前記溶液中におけるレーザー光の波長に対する透過率が１３．０％以上であるとレーザー光のエネルギーが十分に高く、金属被膜を好ましく形成することができる。また、前記透過率が高いと９９．８％未満である場合には溶液中の金属イオン濃度が金属被膜を形成するのに十分な濃度となっており、効率よく金属被膜を形成することができる。これらの観点から、前記溶液におけるレーザー光の波長に対する透過率範囲は、３０．０％以上、９５．０％以下であることがより好ましく、５０．０％以上、９０．０％以下であることが更に好ましい。
【００２１】
前記レーザー光の波長は１０６４ｎｍ以下であることが好ましく、これにより基材表面への金属被膜の形成が短時間で効率よく行うことが可能となる。レーザー光のエネルギーが高い方が基材への金属被膜の形成を短時間で行えるため、前記レーザー光の波長は短い方が好ましい。例えば、５３２ｎｍのグリーンレーザーや、３５５ｎｍのＵＶレーザーなどを用いることができる。
【００２２】
前記レーザー光の光源は特に限定されず、特殊なレーザーではなく、ファイバレーザー、ＹＡＧレーザーやＹＶＯ4レーザー等の安価なレーザーの基本波を用いても基材表面に金属被膜を形成することが可能である。
前記レーザー光のスポット径は特に限定されるものではないが、近年の電子部品における微小回路を作製する観点からは、スポット径が小さい方が細い線幅の金属被膜を形成できるため好ましい。レーザー光を発振する装置を適宜選択することで、例えば、スポット径６０μｍや３０μｍあるいは更に小さなスポット径のレーザー光とすることも可能である。
【００２３】
前記レーザー光を照射する際に、前記溶液中における前記基材の深さは特に限定されるものではないが、溶液中においてレーザー光が減衰することや溶液の蒸発などを考慮すると、前記溶液の液面からの距離が１０ｍｍ以下程度の深さの位置に前記基材を設けるとよい。前記基材を配置する位置は、前記液面からの距離が１０ｍｍ以下程度の深さの位置であることがより好ましく、５ｍｍ以下程度の深さの位置であることが更に好ましい。
【００２４】
前記基材は特に限定されず、絶縁性であってもよいし、導電性であってもよい。
絶縁性の基材としては、例えば、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）などを好ましく用いることができる。また、前記基材としてポリイミドを用いることにより、金属被膜による任意の配線を有するフレキシブルプリント基板を容易に製造することができ好ましい。
【００２５】
導電性の基材としては、例えば、ニッケル、アルミニウム、ステンレス鋼、銅などを好ましく用いることができる。なお、従来のめっき法において基材が導電性の場合には、電解めっき液中に基材を浸漬して通電させることによって基材表面への金属の電着を行うが、前記本発明の一態様にかかる金属被膜を有する製品の製造方法では、前記溶液中で基材を通電させる必要がない。寧ろ、そのように電圧を印加すると基材の表面全体に金属被膜が形成されてしまい、レーザー光を照射した部分にのみ金属被膜を形成するということができなくなってしまうため、前記本発明の一態様にかかる金属被膜を有する製品の製造方法では、前記基材への電圧の印加は行わない。
【００２６】
＜金属被膜を有する製品＞
本発明の一態様に係る金属被膜を有する製品は、前記金属被膜を有する製品の製造方法によって製造された製品である。
前記製品は、基材の表面にマスクを形成することなく製造されるものであるため、従来の製品と比べてプロセスコストが大幅に低減しており、安価に提供することができる。なお、前記製品は、金属被膜を有するものであれば特に限定さるものではなく、例えば、プリント基板、電池電極などが挙げられる。
【実施例】
【００２７】
［実施例１］
電解ニッケルめっき液（硫酸ニッケル３００ｇ／Ｌ、塩化ニッケル５０ｇ／Ｌ、レーザー光透過率：８８．０％）中にポリイミド（５０μｍｔ）を浸漬し、グリーンレーザー（波長：５３２ｎｍ、パワー：１．２Ｗ〜４．８Ｗ、周波数：５０ｋＨｚ、照射回数：Ｎ＝１０〜１００、作動距離：ＷＤ１８９ｍｍ）にてレーザー光を照射した。
その結果、前記ポリイミドの表面に金属被膜がパターン形成され、Ｘ線光電子分光（Ｘ−ｒａｙ  Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＸＰＳ）にて成分分析を行ったところ、ニッケルが析出していることが確認された。
また、同めっき液中に基材として、ポリカーボネート、シリコン（半導体）、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）又はアルミニウムを入れて同条件にてレーザー光の照射を行ったところ、各基材の表面にニッケルが析出していることが確認された。
【００２８】
［実施例２］
電解銅めっき液（硫酸銅１１０ｇ／Ｌ、硫酸２００ｇ／Ｌ、レーザー光透過率：９２．０％）中にポリイミド（５０μｍｔ）を浸漬し、グリーンレーザー（波長：５３２ｎｍ、パワー：１．２Ｗ〜４．８Ｗ、周波数：５０ｋＨｚ、照射回数：Ｎ＝１０〜１００、作動距離：ＷＤ１８９ｍｍ）にてレーザー光の照射を行った。
その結果、前記ポリイミドの表面に金属被膜がパターン形成され、ＸＰＳにて成分分析を行ったところ、銅が析出していることが確認された。
また、同めっき液中に基材として、ポリエチレンテレフタレート、シリコン（半導体）、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）、アルミニウム又はニッケルを入れて同条件にて照射を行ったところ、各基材の表面に銅が析出していることが確認された。
【００２９】
［実施例３］
無電解ニッケルめっき液（硫酸ニッケル：２２ｇ／Ｌ、クエン酸ナトリウム：４０ｇ／Ｌ、ホウ酸アンモニウム：１３ｇ／Ｌ、次亜リン酸ナトリウム：２０ｇ／Ｌ、レーザー光透過率：９９．０％）中にポリイミド（５０μｍｔ）を浸漬し、グリーンレーザー（波長：５３２ｎｍ、パワー：１．２Ｗ〜４．８Ｗ、周波数：５０ｋＨｚ、照射回数：Ｎ＝１０〜１００、作動距離：ＷＤ１８９ｍｍ）にてレーザー光の照射を行った。
その結果、前記ポリイミドの表面に金属被膜がパターン形成され、ＸＰＳにて成分分析を行ったところ、ニッケルが析出していることが確認された。
【００３０】
［実施例４］
電解ニッケルめっき液（硫酸ニッケル３００ｇ／Ｌ、塩化ニッケル５０ｇ／Ｌ、レーザー光透過率：１３．０％）中にポリイミド（５０μｍｔ）を浸漬し、ファイバレーザー（波長：１０６４ｎｍ、パワー：２０Ｗ、周波数：２５ｋＨｚ、照射回数：Ｎ＝１０、作動距離：ＷＤ１９０ｍｍ）にてレーザー光の照射を行った。
その結果、前記ポリイミドの表面に金属被膜がパターン形成され、ＸＰＳにて成分分析を行ったところ、ニッケルが析出していることが確認された。
また、同めっき液中に基材としてポリエチレンテレフタレートを入れて同条件にてレーザー光の照射を行ったところ、前記ポリエチレンテレフタレートの表面にニッケルが析出していることが確認された。
【００３１】
［実施例５］
無電解ニッケルめっき液（硫酸ニッケル：２２ｇ／Ｌ、クエン酸ナトリウム：４０ｇ／Ｌ、ホウ酸アンモニウム：１３ｇ／Ｌ、次亜リン酸ナトリウム：２０ｇ／Ｌ、レーザー光透過率：８７．０％）中にポリイミド（５０μｍｔ）を浸漬し、ファイバレーザー（波長：１０６４ｎｍ、パワー：２０Ｗ、周波数：２５ｋＨｚ、照射回数：Ｎ＝１０、作動距離：ＷＤ１９０ｍｍ）にてレーザー光の照射を行った。
その結果、前記ポリイミドの表面に金属被膜がパターン形成され、ＸＰＳにて成分分析を行ったところ、ニッケルが析出していることが確認された。
また、同めっき液中に基材としてステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）を入れて同条件にてレーザー光の照射を行ったところ、前記ステンレス鋼の表面にニッケルが析出していることが確認された。
【００３２】
［実施例６］
アルミニウムイオン水溶液（アルミニウム：３２ｇ／Ｌ、レーザー光透過率：９３．０％）中にポリイミド（５０μｍｔ）を浸漬し、ファイバレーザー（波長：１０６４ｎｍ、パワー：２０Ｗ、周波数：２５ｋＨｚ、照射回数：Ｎ＝１０、作動距離：ＷＤ１９０ｍｍ）にてレーザー光の照射を行った。
その結果、前記ポリイミドの表面に金属被膜がパターン形成され、ＸＰＳにて成分分析を行ったところ、アルミニウムが析出していることが確認された。