(57)【要約】【課題】  レーザピーニング技術を利用して基材の表面に金属の回路パターンを効率良く形成する。【解決手段】  短パルス高ピーク出力レーザを集光系で集光し、レーザ干渉層及びレーザ吸収層に順に通過させ、プラズマ衝撃波で基材表面をレーザピーニング処理するに際して、基材上に銅、錫、ニッケル、アルミニウム等の特定金属で回路パターン形成した転写層を臨ませ、転写層とレーザ吸収層の間に所定硬度の金属製ピーニング強化層を臨ませ、ピーニング強化層で発生した高温高圧のプラズマで転写層を基材にレーザピーニング処理することで、基材表面に金属皮膜の回路パターンを形成する。転写層を回路パターン形成する替わりに、転写層を全面的な金属層にして、レーザ吸収層を回路パターン形成するか、集光系とレーザ干渉層にパターン化した金属マスクを介在させても回路形成できる。【選択図】  図１
2008258288.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
短パルス高ピーク出力レーザを集光系で集光し、レーザ干渉層及びレーザ吸収層に順番に通過させて、ビームスポットで生じたプラズマ衝撃波で基材の表面を改質するレーザピーニング処理方法において、
基材上に銅、錫、金、銀、パラジウム、ニッケル、アルミニウム、モリブデン、及びこれらの合金よりなる群から選ばれたいずれかで回路パターン形成した転写層を臨ませ、
金属を材質とするピーニング強化層をレーザ吸収層と転写層の間に介在させ、ピーニング強化層の硬度を転写層より硬くするとともに、
短パルス高ピーク出力レーザを集光系、レーザ干渉層及びレーザ吸収層に通過させて、ピーニング強化層で発生したプラズマで上記回路パターン形成した転写層を基材にレーザピーニング処理することにより、基材の表面に金属皮膜の回路パターンを形成することを特徴とする回路形成方法。
【請求項２】
短パルス高ピーク出力レーザを集光系で集光し、レーザ干渉層及びレーザ吸収層に順番に通過させて、ビームスポットで生じたプラズマ衝撃波で基材の表面を改質するレーザピーニング処理方法において、
上記レーザ吸収層が回路パターン形成された吸収層であり、基材上に銅、錫、金、銀、パラジウム、ニッケル、アルミニウム、モリブデン及びこれらの合金よりなる群から選ばれたいずれかの転写層を全面的に臨ませるとともに、
金属を材質とするピーニング強化層をレーザ吸収層と転写層の間に介在させ、ピーニング強化層の硬度を転写層より硬くし、
短パルス高ピーク出力レーザを集光系、レーザ干渉層及び回路パターン形成されたレーザ吸収層に通過させて、ピーニング強化層で発生したプラズマで上記転写層を基材にレーザピーニング処理することにより、基材の表面に金属皮膜の回路パターンを形成することを特徴とする回路形成方法。
【請求項３】
短パルス高ピーク出力レーザを集光系で集光し、レーザ干渉層及びレーザ吸収層に順番に通過させて、ビームスポットで生じたプラズマ衝撃波で基材の表面を改質するレーザピーニング処理方法において、
上記集光系とレーザ干渉層の間に回路パターン形成した金属マスクを介在させ、基材上に銅、錫、金、銀、パラジウム、ニッケル、アルミニウム、モリブデン及びこれらの合金よりなる群から選ばれたいずれかの転写層を全面的に臨ませるとともに、
金属を材質とするピーニング強化層をレーザ吸収層と上記転写層の間に介在させ、ピーニング強化層の硬度を転写層より硬くし、
短パルス高ピーク出力レーザを集光系、回路パターン形成した金属マスク、レーザ干渉層及びレーザ吸収層に通過させて、ピーニング強化層で発生したプラズマで上記転写層を基材にレーザピーニング処理することにより、基材の表面に金属皮膜の回路パターンを形成することを特徴とする回路形成方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかの方法により初層の基材の表面に金属皮膜の回路パターンを形成した後、上記金属皮膜の回路パターン上に第２層の基材を臨ませ、当該第２層の基材の厚み方向に上記回路パターンに連通するように微細なスルーホールを貫通し、
次いで、請求項１〜３のいずれかの方法により第２層の基材の表面に金属皮膜の回路パターンを形成して、初層と第２層の基材上に形成した各金属皮膜の回路パターンをスルーホール内の充填金属を介して導通可能に構成したことを特徴とする多層回路形成方法。
【請求項５】
予め基材の表面にレーザピーニング処理又はアブレーション処理をして、金属皮膜用のアンカーとしてミクロンオーダーの微細凹部を基材の表面に形成した後、
基材の表面に金属皮膜の回路パターンを形成することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の回路形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は回路形成方法に関して、レーザピーニング処理により樹脂やセラミックスなどの基材表面に銅、錫、ニッケルなどの金属の回路パターンを効率的に形成できるものを提供する。
【背景技術】
【０００２】
ショットと呼ばれる金属やセラミックスの微粒子を高速で試料表面に衝突させて当該表面層を塑性変形させて圧縮残留応力を付与するショットピーニング技術（「peen」はたたく、或は金づちの尖端で打つ意）は、繰り返し疲労を受ける環境にある自動車や航空機用の部品、或は腐食環境で使用される構造材料などに適用して、疲労強度や耐応力腐食割れ性などを改善する表面改質技術である。
近年、この衝突による表面改質を、高ピークパワーのレーザで行うものにレーザピーニング技術がある。
レーザピーニング技術は、レーザのエネルギーを被加工物表面に集光することで、瞬間的に発生する高温高圧のプラズマの衝撃波を利用してピーニングする新しい表面改質技術であり、処理の際の反動がなく、空間伝送による遠隔操作が可能で、微小領域や複雑な形状の部品に適応でき、処理深さが深く、各種の表面機能の向上が可能であり、且つ作業環境が良いなどの多くの利点を有する。
【０００３】
このレーザピーニング技術に関連した先行文献を挙げると次の通りである。
(1)特許文献１
粉体及び被膜を用いたマイクロレーザピーニング処理方法が開示されている。鉄鋼材料、チタン合金、アルミニウム合金、マグネシウム合金などの被加工物に、金属粉体、セラミックス粉体、ダイヤモンド粉体、アモルファス合金、二硫化モリブデンなどの固体潤滑材、硬化材を付着させ、その上にグラファイト、黒色ペンキ或は離型材などを塗布したレーザ吸収被膜を設け、その上にレーザ干渉膜をおき、短パルス高ピークレーザを集光光学系で集光し、被加工物の表面にレーザピーニング処理することが開示されている（請求項１〜６、段落８）。
具体的には、クランクシャフトの回転摺動面（図６）、アルミニウム合金製のエンジンシリンダの内面（図８）、鋼製ベアリングのレースの摺動面（図９）、ピストンリング（図１２）、ピストン（図１３）などに微細なディンプルを形成するレーザピーニング処理方法が開示されている。
【０００４】
(2)特許文献２
フッ素系高分子成型品表面にヒドラジン類の存在下に紫外レーザ光を照射して、高分子成型品の表面を親水化し、次いで化学メッキを行う方法が開示されている（請求項２、段落６）。
【０００５】
(3)特許文献３
フッ素系高分子成型品表面に、所定の電気抵抗率を有する水又は水蒸気の存在下に所定波長の真空紫外フッ素レーザを照射して、高分子成型品の表面を親水化させる表面改質方法が開示されている（請求項１、段落６）。
【０００６】
(4)特許文献４
被加工物を透明液体中に設置し、被加工物表面上で照射位置を変えながらパルスレーザ光を照射して被加工物の表面に圧縮応力を残留させるレーザピーニング処理の基本的技術が開示されている（請求項１、段落２２）。
【０００７】
(5)特許文献５
使用時に荷重応力が負荷される構造用部材を被加工物として、被加工物の表面における最大主応力の方向に残留圧縮応力を付与するレーザピーニング処理方法が開示されている（請求項１、段落７〜９）。
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−３２０９０７号公報
【特許文献２】特開平６−２５６５４８号公報
【特許文献３】特開２００２−１４６０６６号公報
【特許文献４】特開平７−２４６４８３号公報
【特許文献５】特開２００６−２１８５４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記特許文献１では、様々な被加工物に金属粉体、セラミックス粉体、カーボンナノチューブ、水素吸蔵合金などの固体潤滑材や硬化材を付着させ、レーザ干渉層及びレーザ吸収被膜を介してレーザピーニング処理して、被加工物の表面にミクロンオーダーの微細なディンプルを微細塑性加工しているが、このレーザピーニング処理を被加工物の表面上への回路形成に適用することの具体的な試みはない。
また、他の特許文献２〜５における金属皮膜の堆積に関しては、特許文献２（段落１３〜１４）にレーザピーニングによる被加工物の表面を親水化した後、この活性化した被加工物を化学メッキ浴に浸漬して化学メッキを施すことが記載されている程度である。
【００１０】
本発明は、このような化学メッキ浴への浸漬などの処理を施すことなく、レーザピーニング技術を利用して被加工物（基材）の表面に金属の回路パターンを効率良く形成することを技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、上記特許文献１のレーザピーニング技術をさらに発展させるべく鋭意研究した結果、基材上に転写層、レーザ吸収層、レーザ干渉層及び集光系を順番に臨ませ、転写層を基材にレーザピーニング処理するに際して、転写層とレーザ吸収層の間に所定硬度のピーニング強化層を介在させ、転写層を金属粉体や金属箔などの材料から構成すると、プラズマの衝撃波によるピーニング強化層の変形で転写層の金属が基材に転写され、基材表面に金属皮膜が形成されることを見い出した。
そこで、この知見に基づき、上記転写層を回路パターン形成したうえで、レーザピーニング処理を施すと、ポリイミド樹脂やセラミックスなどの基材の表面に銅や錫などの回路パターンを効率良く形成できること、また、転写層を全面的な金属層で構成し、且つレーザ吸収層を回路パターン形成するか、又はレーザ干渉層の上方に回路パターン形成した金属マスクを臨ませることによっても同様に基材に回路形成できることなどを突き止め、本発明を完成した。
【００１２】
即ち、本発明１は、短パルス高ピーク出力レーザを集光系で集光し、レーザ干渉層及びレーザ吸収層に順番に通過させて、ビームスポットで生じたプラズマ衝撃波で基材の表面を改質するレーザピーニング処理方法において、
基材上に銅、錫、金、銀、パラジウム、ニッケル、アルミニウム、モリブデン、及びこれらの合金よりなる群から選ばれたいずれかで回路パターン形成した転写層を臨ませ、
金属を材質とするピーニング強化層をレーザ吸収層と転写層の間に介在させ、ピーニング強化層の硬度を転写層より硬くするとともに、
短パルス高ピーク出力レーザを集光系、レーザ干渉層及びレーザ吸収層に通過させて、ピーニング強化層で発生したプラズマで回路パターン形成した上記転写層を基材にレーザピーニング処理することにより、基材の表面に金属皮膜の回路パターンを形成することを特徴とする回路形成方法である。
【００１３】
本発明２は、短パルス高ピーク出力レーザを集光系で集光し、レーザ干渉層及びレーザ吸収層に順番に通過させて、ビームスポットで生じたプラズマ衝撃波で基材の表面を改質するレーザピーニング処理方法において、
上記レーザ吸収層が回路パターン形成された吸収層であり、基材上に銅、錫、金、銀、パラジウム、ニッケル、アルミニウム、モリブデン及びこれらの合金よりなる群から選ばれたいずれかの転写層を全面的に臨ませるとともに、
金属を材質とするピーニング強化層をレーザ吸収層と転写層の間に介在させ、ピーニング強化層の硬度を転写層より硬くし、
短パルス高ピーク出力レーザを集光系、レーザ干渉層及び回路パターン形成されたレーザ吸収層に通過させて、ピーニング強化層で発生したプラズマで上記転写層を基材にレーザピーニング処理することにより、基材の表面に金属皮膜の回路パターンを形成することを特徴とする回路形成方法である。
【００１４】
本発明３は、短パルス高ピーク出力レーザを集光系で集光し、レーザ干渉層及びレーザ吸収層に順番に通過させて、ビームスポットで生じたプラズマ衝撃波で基材の表面を改質するレーザピーニング処理方法において、
上記集光系とレーザ干渉層の間に回路パターン形成した金属マスクを介在させ、基材上に銅、錫、金、銀、パラジウム、ニッケル、アルミニウム、モリブデン及びこれらの合金よりなる群から選ばれたいずれかの転写層を全面的に臨ませるとともに、
金属を材質とするピーニング強化層をレーザ吸収層と上記転写層の間に介在させ、ピーニング強化層の硬度を転写層より硬くし、
短パルス高ピーク出力レーザを集光系、回路パターン形成された金属マスク、レーザ干渉層及びレーザ吸収層に通過させて、ピーニング強化層で発生したプラズマで上記転写層を基材にレーザピーニング処理することにより、基材の表面に金属皮膜の回路パターンを形成することを特徴とする回路形成方法である。
【００１５】
本発明４は、上記本発明１〜３のいずれかの方法により初層の基材の表面に金属皮膜の回路パターンを形成した後、上記金属皮膜の回路パターン上に第２層の基材を臨ませ、当該第２層の基材の厚み方向に上記回路パターンに連通させるように微細なスルーホールを貫通し、
次いで、上記本発明１〜３のいずれかの方法により第２層の基材の表面に金属皮膜の回路パターンを形成して、初層と第２層の基材上に形成した各金属皮膜の回路パターンをスルーホール内の充填金属を介して導通可能に構成したことを特徴とする多層回路形成方法である。
【００１６】
本発明５は、上記本発明１〜４のいずれかにおいて、予め基材の表面にレーザピーニング処理又はアブレーション処理をして、金属皮膜用のアンカーとしてミクロンオーダーの微細凹部を基材の表面に形成した後、
基材の表面に金属皮膜の回路パターンを形成することを特徴とする回路形成方法である。
【発明の効果】
【００１７】
例えば、前記特許文献２では、レーザピーニング処理した被加工物を化学メッキ浴に浸漬して、被加工物の表面に金属皮膜を形成しているが、本発明では、レーザピーニング技術を利用することにより、複雑な工程を経ることなく、転写層の銅、錫、ニッケルなどの特定金属をポリイミド樹脂やセラミックスなどの基材の表面に効率良く転写できる。
本発明のレーザピーニングでは、転写層の上方（レーザビームの照射上手側）に所定硬度の金属製ピーニング強化層を臨ませ、転写層を回路パターン形成化することで、短パルス高ピーク出力レーザを集光系で集光し、レーザ干渉層、レーザ吸収層、ピーニング強化層、転写層、基材に順番に照射すると、ビームスポットでピーニング強化層表面に生じたプラズマ衝撃波により転写層の金属が基材に打ち込まれ、基材表面に金属皮膜の回路パターンを転写でき、基材表面に良好に回路形成できる。
この場合、転写層をパターン形成する替わりに、転写層を全面的な金属層に成すとともに、レーザ吸収層を回路パターン形成するか、或は、集光系とレーザ干渉層の間に回路パターン形成した金属マスクを介在させることによっても、基材表面に良好に回路形成できる。
【００１８】
また、本発明のレーザピーニング処理により初層の基材上に金属皮膜の回路パターンを形成した後、その上に第２層の基材を載せて下方の回路パターンに連通するスルーホールを貫通させ、再度、この第２層の基材上に本発明のレーザピーニング処理を適用すると、多層回路パターンを効率良く形成できる。
さらには、回路パターンの転写に際して、予めレーザピーニング処理又はエキシマレーザなどのアブレーション処理を施して基材表面にミクロンオーダーの微細凹部を形成すると、次工程の転写においては、当該微細凹部が金属皮膜用のアンカーになって、基材表面に対する金属皮膜の密着性が増す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明は、第一に、短パルス高ピーク出力レーザを集光系で集光し、レーザ干渉層及びレーザ吸収層に順番に通過させ、プラズマ衝撃波で基材表面をレーザピーニング処理するに際して、基材上に銅、錫、ニッケル、アルミニウムなどの特定の金属で回路パターン形成した転写層を臨ませ、所定硬度の金属製ピーニング強化層をレーザ吸収層と転写層の間に介在させることにより、プラズマ衝撃波でピーニング強化層を変形させ、その直下の転写層の金属粉体のみを基材に打ち込んで、基材の表面に金属皮膜の回路パターンを形成する回路形成方法であり、第二に、転写層を回路パターン形成する替わりに、転写層を全面的な金属層と成したうえで、レーザ吸収層を回路パターン形成して基材表面に回路形成する方法であり、第三に、第二の方法に替えて、集光系とレーザ吸収層の間に回路パターン形成した金属マスクを介在させて基材表面に回路形成する方法である。
【００２０】
本発明のレーザとしては、ＹＡＧレーザ、ガラスレーザ、エキシマレーザ、銅蒸気レーザなどの外、水や透明な樹脂フィルムなどのレーザ干渉層を充分に透過できる波長のレーザであれば任意に選択でき、パルス幅が数ｎｓ〜数10ｎｓ程度、パルスエネルギーが数10ｍＪ〜数Ｊ程度、そのピーク出力密度が数ＧＷ／ｃｍ2〜数１０ＧＷ／ｃｍ2程度の場合、水を用いて数Ｈｚ〜数100Ｈｚでレーザピーニング処理することができる。本発明では、短パルス高ピーク出力レーザの出力密度は５〜１５ＧＷ／ｃｍ2が好ましい。
本発明では、レーザ光の発振部から基材に向けて集光系、レーザ干渉層、レーザ吸収層、ピーニング強化層、転写層が順番に臨み、具体的には、このうちのレーザ干渉層とレーザ吸収層とピーニング強化層と転写層と基材とは積層状の５層構造を形成する。
【００２１】
上記集光系（レンズ光学系）はレーザビーム径を小さくし、ビームスポット径を縮小して、パルス当たりのレーザ出力密度を増大させる機能を果す。
上記レーザ干渉層は水、油、溶融塩、透明な樹脂フィルムなどであり、発生したプラズマを効果的に閉じ込め、ピーニング強化層を冷却する機能を果す。透明な樹脂フィルムとしては、アクリル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル等の各種樹脂フィルムなどが挙げられる。
上記レーザ吸収層はグラファイト、黒色インキ、或は離型材などであり、レーザの吸収を増強する機能を果す。離型材としては、透明なフィルム（ナイロン膜等）、金属皮膜などが挙げられる。
ピーニング強化層は、ステレレス、鋼、ニッケル、銅、アルミニウムなどの金属、銅−亜鉛、銅−スズ、ニッケル−クロム、ジュラルミンなどの合金を材質とし、ピーニング強化層の硬度は転写層より硬くする必要がある。蓋し、ピーニング強化層が転写層より軟らかいと、転写層の金属が逆にピーニング強化層の側に打ち返されて基材への打ち込みに支障を来すからである。本発明では、このピーニング強化層の表面でレーザビームの吸収が起こり、高温高圧のプラズマが発生し、このプラズマ圧力により転写層を基材に打ち込むことを基本原理とする。
ピーニング強化層の膜厚は薄い方が良く、一般に100μｍ以下、好ましくは30μｍ以下(30〜0.1μｍ)、より好ましくは15μｍ以下（15〜0.1μｍ）である。
【００２２】
上記転写層は基材に打ち込む回路形成用の金属材料（転写材料）を供給する層であり、転写材料はピーニング強化層又は基材に直接固定しても良いし、透明な樹脂フィルムなどの支持層に転写材料を固定しても良い。
転写材料は銅、錫、金、銀、パラジウム、ニッケル、アルミニウム、モリブデンからなる群から選ばれた金属のいずれかであり、又はこれら金属の合金である。転写材料の形態は金属粉体、或は金属箔である。
また、上記特定金属の合金はスズ−銅合金、スズ−銀合金、金−スズ合金、銀−ニッケル、銀−パラジウム、銀−金、銀−スズ−ニッケル、銀−スズ−銅などが挙げられる。
上記基材は被加工物であり、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、液晶ポリマーを初め、ポリ四フッ化エチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリエステル（ポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴ)など）、ポリアミドなどの各種樹脂や、アルミナ、ムライト、ガラス、ガラス−セラミックスなどの各種セラミックスが挙げられる。
【００２３】
本発明１では、転写層として転写材料を回路パターン形成した転写層を使用する。
転写材料を基材又はピーニング強化層に直接固定するには、転写材料が金属粉体の場合、例えば、回路パターン形成したポジ状のスタンプ(ポリジメチルシロキサン等のエラストマーなどの弾性体)に金属粉体とポリビニルアルコール(ＰＶＡ)等のバインダ（粘着剤）を含有する分散インクを塗布し、基材又はピーニング強化層に印刷しても良いし、回路パターン形成したネガ状のマスクを基材又はピーニング強化層に付着させて、金属粉体とバインダを含有する分散インクを全面に塗布し、マスクを外すことにより、転写層を回路パターン形成しても良い。また、基材又はピーニング強化層の全面にバインダを塗布し、回路パターン形成したネガ状のマスクの上から金属微粉末を散布することも考えられる。印刷は凸版、平版、凹版などの各種方式で行えばよい。
また、基材又はピーニング強化層の全面に金属蒸着した後、回路パターン形成したポジ状のマスクを載せ、薬液によるエッチングで転写層をパターン形成しても良いし、或は、静電荷を利用した電子写真方式で、回路パターンの潜像を銅粉体などによって現像化することもできる。
ちなみに、転写材料が粉体ではなく金属箔の場合には、ピーニング強化層と基材の間に挟持するだけで良いので、転写材料の固定を簡便化できる。金属箔はエッチング処理や電子ビーム・リソグラフィーなどで回路パターン形成される。
一方、転写材料を透明な樹脂フィルムなどの支持層に固定する場合にも、上記基材又はピーニング強化層に直接固定する場合と同様にパターン形成すれば良い。透明な樹脂フィルムとしては、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエチレン樹脂、アクリル樹脂などが挙げられる。但し、この場合、支持層に固定した転写材料が基材に臨む必要がある。
【００２４】
本発明２は、転写層を回路パターン形成する替わりに、転写層を全面的な金属層としたうえで、ピーニング強化層の上方のレーザ吸収層を回路パターン形成したものである。
照射された短パルス高ピーク出力レーザは、レーザ吸収層のパターン形成部分だけが吸収、増強されるため、ピーニング強化層を薄膜形成した場合、この回路パターンの図柄に接する薄膜の下の転写層の金属部分だけが基材に打ち込まれることになる。
レーザ吸収層への回路パターン形成方法は基本的に前記転写層をパターン化する場合に準じる。
【００２５】
本発明３は、上記本発明２と同じく、転写層を回路パターン形成する替わりに転写層を全面的な金属層としたうえで、集光系とレーザ干渉層の間に回路パターン形成したネガ状の金属マスクを介在させたものである。
照射された短パルス高ピーク出力レーザはこの金属マスクの孔空き部分（つまりネガ状に反転したパターン形成部分）だけを透過し、マスク部分では反射されるため、下方のレーザ吸収層ではこのマスクのパターンに相当する部分だけが吸収、増強され、やはりこのパターンの図柄に接する転写層の金属部分だけが基材に（ポジ状に）打ち込まれ、効率良く回路形成される。
【００２６】
本発明４はレーザピーニング処理を利用した多層回路形成方法であり、次の工程(1)〜(3)からなるが、詳細は後述する。
(1)本発明のレーザピーニング処理により初層の基材上に金属皮膜の回路パターンを形成する。
(2)上記回路パターンの上に第２層の基材を載せて、当該回路パターンに連通するようにして微細なスルーホールを貫通させる。
(3)再度、第２層の基材上に転写層、ピーニング強化層、レーザ吸収層、レーザ干渉層を順番に積層して、本発明のレーザピーニング処理を適用して、多層回路パターンを形成する。
本発明５は、金属皮膜の基材への密着性を増すために、レーザピーニング処理による回路形成を行う（つまり本操作の）前に、予め基材の表面にレーザピーニング処理をして、金属皮膜用のアンカーとしてミクロンオーダーの微細凹部を基材の表面に形成する回路形成方法である。レーザピーニング処理に替えて、エキシマレーザ等によりアブレーション処理を行っても良い。
【００２７】
図１は本発明のレーザピーニング処理による回路形成方法の概略原理図である。
ポリイミド樹脂などの基材５上に、転写層４、ピーニング強化層３、レーザ吸収層２及びレーザ干渉層１を順番に積層した４層シートを当該転写層４の側を臨ませながら粘着剤などの作用で各層を相互に接着させ、これら５層シートの上からレーザビームを集光系６を介して照射する。
レーザビーム及び集光系６はコンピータ制御で走査（揺動又はオシレーション）することにより、転写層４及び基材５を全面或は局部的にレーザピーニング処理して、転写層４の金属粉体を基材５に打ち込んで効率良く回路形成する。
前述の通り、上記レーザ干渉層１は透明な樹脂フィルムや水などであり、レーザ吸収層２はグラファイトなどであり、ピーニング強化層３は金属箔などであり、転写層４は銅粉体４ａを透明な樹脂フィルム（支持層）４ｂに回路パターン印刷したものなどであり、基材５はポリイミド樹脂などである。上記ピーニング強化層３は転写層４の銅粉体などを基材５に打ち込むためのもので、転写層４が銅粉体の場合、ピーニング強化層３をステンレスで構成して、ピーニング強化層３の硬度を転写層４より硬く構成する。
短パルス高ピーク出力レーザを集光系６で集光し、レーザ干渉層１及びレーザ吸収層２を通過させ、ピーニング強化層３の上面で高圧プラズマを発生させ、生じたプラズマ衝撃波によって回路パターン形成化された転写層４の金属粉体を基材５の表面に打ち込み、上記パターンに従って基材５上に金属皮膜の回路が形成される。
尚、転写層４を回路パターン形成する替わりに、転写層を全面的な金属層（つまりベタの層）に成すとともに、レーザ吸収層２をパターン形成化するか、或は仮想線で表す金属マスク７をパターン形成化してレーザピーニング処理を行っても、基材５に効率良く回路形成できる。
【００２８】
図２は本発明のレーザピーニング処理を適用して形成した多層回路パターンの要部拡大図である。
上記多層回路を形成するには、先ず、本発明１〜３のいずれかによりレーザピーニング処理により初層の基材５Ａ上に金属皮膜の回路パターン８Ａを形成する。
次いで、この初層の回路パターンの上に第２層の基材５Ｂを載せて初層の回路パターン８Ｂにレーザなどで微細なスルーホール９を貫通させ、スルーホール９を初層の回路パターン８Ａに連通させる。
次いで、再度、第２層の基材５Ｂ上に金属粉体からなる転写層４Ｂ、ピーニング強化層３Ｂ、レーザ吸収層２Ｂ、レーザ干渉層１Ｂを順番に積層して、本発明１〜３のいずれかによりレーザピーニング処理を施す。
このとき、第２層の基材５Ｂにはピーニング強化層３Ｂで発生したプラズマ衝撃波により転写層４Ｂからの金属粉体が打ち込まれて金属皮膜の回路パターンが形成されるとともに、スルーホール９にも金属が打ち込まれて充填されるため、初層の基材５Ａと第２層の基材５Ｂ上の各回路パターンはスルーホール９内の充填金属で相互導通可能になり、多層回路パターンが効率良く形成される。
【実施例】
【００２９】
以下、本発明のレーザピーニング処理による回路形成方法の実施例を述べる。
尚、本発明は下記の実施例に拘束されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意の変形をなし得ることは勿論である。
《回路形成方法の実施例》
実施例１〜５のうち、実施例２はレーザ干渉層の上方に回路パターン形成したマスクを臨ませて基材に回路形成した例、その他の実施例はすべて転写層の回路パターン形成化により回路形成した例である。実施例１〜２と５は銅で回路形成した例、実施例３はニッケルによる例、実施例４はアルミニウムによる例である。また、実施例４は転写層に金属箔を使用した例、その他の実施例はすべて金属粉体の使用例である。
【００３０】
(Ａ)実施例１
レーザピーニング処理に際して、基材、転写層、レーザ吸収層などの構成材料は次の通りである。
(1)レーザ干渉層：アクリルフィルム
(2)レーザ吸収層：グラファイト
(3)ピーニング強化層：ステンレス箔
(4)転写層：透明なＰＥＴフィルム（支持層）上に銅粉体を回路パターン印刷
(5)基材：ポリイミド樹脂
先ず、アクリルフィルム（レーザ干渉層）にバインダ（ＰＶＡなど）を介してグラファイトの粉体（レーザ吸収層）を塗布し、グラファイト層の他面にSUS304を材質とする厚み30μｍのステンレス箔（ピーニング強化層）をバインダを介して密着させた。
次いで、透明なＰＥＴフィルム（厚み50μｍ）を支持層として、この支持層に銅粉体とバインダを含有する銅分散インキを回路パターン印刷して転写層を構成し、転写層のＰＥＴフィルム側を前記ステンレス箔にバインダを介して密着させ、転写層の銅粉体層の側をポリイミド樹脂（基材：厚み50μｍ）にバインダを介して密着させた。尚、銅粉体の転写層に対して、ピーニング強化層はステンレス箔であるため、ピーニング強化層は転写層より硬く形成された。
【００３１】
そこで、基材にレーザ干渉層、レーザ吸収層、ピーニング強化層及び転写層が密着された状態で、次の条件でレーザビーム及び集光系を走査しながらレーザピーニング処理を行った。
(ａ)レーザ
波長：５３２ｎｍ（緑）
エネルギー：４０ｍＪ／パルス
ビームスポット径：０.５〜１.０ｍｍ
照射時間：７ｎｓ
(ｂ)レンズ（集光系）
焦点距離：１００ｍｍ
(ｃ)照射条件
目標強度：８ＧＷ／ｃｍ2
パルス数：３
図３はポリイミド樹脂の表面に打ち込まれた銅粉体の走査型電子顕微鏡写真（倍率2000倍及び5000倍）であり、また、図４はポリイミド樹脂上に打ち込まれた堆積物のＥＤＸ（Energy Dispersive X-ray micro analyzer）による分析図であり、電子軌道に対応した銅ピークが見られた。これにより、基材に銅粉体が打ち込まれて皮膜形成していることが確認された。
尚、ＥＤＸ分析においては、ポリイミド樹脂のような非導電性物質は金蒸着を行ってから分析する必要があり、同分析図４において金のピークが現れたのはこの金蒸着に起因する。
【００３２】
(Ｂ)実施例２
上記実施例１を基本にしながら、集光系とレーザ干渉層の間に金属マスクを臨ませ、基材、転写層、レーザ吸収層などの構成材料を次のように設定した。
(0)マスク：回路パターン形成したアルミニウム箔
(1)レーザ干渉層：アクリルフィルム
(2)レーザ吸収層：グラファイト
(3)ピーニング強化層：ステンレス箔（SUS304、厚み30μｍ）
(4)転写層：透明なポリイミド樹脂フィルム（支持フィルム）の全面に銅を蒸着（ベタの銅フィルム）
(5)基材：ポリイミド樹脂（厚み50μｍ）
即ち、回路パターン形成したネガ状の金属マスクをアルミニウム箔で形成するとともに、転写層には銅粉体を支持フィルムの全面に蒸着したベタの銅フィルムを用いた。
次いで、集光系で集光したレーザビームを金属マスクを通す以外は、上記実施例１と同様の条件でレーザピーニング処理したところ、ポリイミド樹脂（基材）の表面には銅粉体の回路パターンが良好に形成された。これにより、レーザビームを金属マスクで反射して回路パターンに相当する所定部位だけを透過させることでも、基材上に回路形成できることが分かった。
尚、本実施例２では、銅粉体は基材に直接蒸着しても良い。
一方、本実施例２に替えてマスクを用いず、アクリルフィルム（レーザ干渉層）に黒色インキで回路パターン印刷し、これをレーザ吸収層として使用することによっても（本発明２に対応）、同様に基材に回路形成できることが確認できた。
【００３３】
(Ｃ)実施例３
前記実施例１を基本にしながら、基材、転写層、レーザ吸収層などの構成材料を次のように設定した。
(1)レーザ干渉層：アクリルフィルム
(2)レーザ吸収層：グラファイト
(3)ピーニング強化層：ステンレス箔（SUS316、厚み20μｍ）
(4)転写層：透明なポリイミド樹脂フィルム（支持層）にニッケル粉体を回路パターン印刷
(5)基材：セラミックス板（アルミナ）
即ち、ポリイミド樹脂のフィルム（支持フィルム）にニッケル粉体とバインダを含有する分散インキを回路パターン印刷し、これをセラミックス板に密着させた。尚、ステンレス箔（ピーニング強化層）にはSUS316を使用したため、ニッケル粉体（転写層）より硬度は硬かった。
次いで、前記実施例１と同様の条件でレーザピーニング処理したところ、セラミックス板（基材）の表面にニッケル粉体の回路パターンが良好に形成された。これにより、セラミックスの表面にも金属皮膜を良好に回路形成できることが分かった。
【００３４】
(Ｄ)実施例４
前記実施例１を基本にしながら、基材、転写層、レーザ吸収層などの構成材料を次のように設定した。
(1)レーザ干渉層：水
(2)レーザ吸収層：グラファイト
(3)ピーニング強化層：ステンレス箔（SUS316、厚み20μｍ）
(4)転写層：回路パターン形成されたアルミニウム箔（15μｍ）
(5)基材：ポリイミド樹脂（50μｍ）
即ち、回路パターン形成されたアルミニウム箔をピーニング強化層（ステンレス箔）と基材に挟持するだけで良く、操作性は簡便である。
次いで、前記実施例１と同様の条件でレーザピーニング処理したところ、ポリイミド樹脂（基材）の表面にアルミニウムの回路パターンが良好に形成された。これにより、転写層が金属箔でも回路形成できることが分かった。
【００３５】
(Ｅ)実施例５
前記実施例１を基本にしながら、基材、転写層、レーザ吸収層などの構成材料を次のように設定した。
(1)レーザ干渉層：アクリルフィルム
(2)レーザ吸収層：グラファイト
(3)ピーニング強化層：ステンレス箔（SUS316、厚み20μｍ）
(4)転写層：上記(2)のグラファイトに銅粉体を回路パターン印刷
(5)基材：ポリイミド樹脂（50μｍ）
即ち、ピーニング強化層（ステンレス箔）に、直接的に銅粉体とバインダを含有する銅分散インキを回路パターン印刷した。
次いで、前記実施例１と同様の条件でレーザピーニング処理したところ、ポリイミド樹脂（基材）の表面に銅の回路パターンが良好に形成された。これにより、ピーニング強化層に金属粉体を塗工して転写層を形成しても回路形成できることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明のレーザピーニング処理による回路形成方法の概略原理図である。
【図２】本発明のレーザピーニング処理方法により形成した多層回路パターンの要部拡大縦断面図である。
【図３】ポリイミド樹脂の表面に打ち込まれた銅粉体の電子顕微鏡写真であり、図３Ａは5000倍、図３Ｂは2000倍の各写真である。
【図４】ポリイミド樹脂に打ち込まれた堆積物のＥＤＸ分析図である。
【図１】
2008258288.tif 000003
【図２】
2008258288.tif 000004
【図３】
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【図４】
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