(57)【要約】【課題】樹脂部材６０とめっき皮膜７０との密着性を確保することが可能な、成膜方法を提供する。【解決手段】樹脂部材６０の表面６０ｓに光触媒層８０を密着させる工程と、樹脂部材６０と光触媒層８０との密着部分６５に紫外光６６を照射する工程と、無電解めっき法により樹脂部材６０の表面６０ｓにめっき皮膜７０を形成する工程と、を有することを特徴とする。光触媒層８０の表面８０ｓには、光電気化学エッチングによりナノポーラス構造が形成されているので、樹脂部材６０の表面６０ｓにナノレベルの微細な凹凸を形成することができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂部材の表面に光触媒を密着させる工程と、
前記樹脂部材と前記光触媒との密着部分に光を照射する工程と、
無電解めっき法により前記樹脂部材の表面にめっき皮膜を形成する工程と、
を有することを特徴とする成膜方法。
【請求項２】
前記光触媒における前記樹脂部材との密着面に、１μｍ以下の大きさの凹凸が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の成膜方法。
【請求項３】
前記光触媒における前記樹脂部材との密着面が、ナノポーラス構造を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の成膜方法。
【請求項４】
前記光触媒における前記樹脂部材との密着面が、光電気化学エッチングにより形成されたナノポーラス構造を有することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の成膜方法。
【請求項５】
前記光触媒は、酸化チタンからなることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の成膜方法。
【請求項６】
前記樹脂部材の表面に前記光触媒を密着させる工程では、前記樹脂部材の表面の所定領域のみに前記光触媒を密着させることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の成膜方法。
【請求項７】
樹脂部材の表面にめっき皮膜が形成された積層構造において、前記樹脂部材の表面における前記めっき皮膜との接触部分に、１μｍ以下の凹凸が形成されていることを特徴とする積層構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜方法および積層構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
無電解めっき法により配線パターンを形成する技術が知られている。
電気絶縁性を有する樹脂部材の表面に、無電解めっき法により配線パターンを形成する場合には、樹脂部材とめっき皮膜との密着性の確保が課題になる。特許文献１には、基板上にスパッタ法等により下地金属膜を形成し、その表面に無電解めっきを析出させる技術が提案されている。また特許文献２には、過マンガン酸やクロム酸等の強力な酸化剤を用いて樹脂部材の表面を粗化した後に、無電解めっき処理を行う技術が提案されている。
【特許文献１】特公昭６１−３１１８８号公報
【特許文献２】特開２００１−２３３９５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１の技術では、高価な真空技術を用いてスパッタ処理を行う必要があり、製造コストが増加することになる。また特許文献２の技術では、強力な酸化剤を用いるため環境に対する負荷が大きくなる。さらに、粗化処理後の樹脂部材の表面には数μｍレベルの比較的大きな凹凸が形成されるため、その表面に配線パターンを形成すると断切れを起こすおそれがある。したがって、数μｍ以下の微細な配線パターンを形成することが困難である。
【０００４】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、樹脂部材とめっき皮膜との密着性を確保することが可能な、成膜方法および積層構造の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明に係る成膜方法は、樹脂部材の表面に光触媒を密着させる工程と、前記樹脂部材と前記光触媒との密着部分に光を照射する工程と、無電解めっき法により前記樹脂部材の表面にめっき皮膜を形成する工程と、を有することを特徴とする。
この構成によれば、樹脂部材と光触媒との密着部分に活性なラジカルが生成され、樹脂部材の表面が分解されて微細な凹凸が形成される。この凹凸がめっき皮膜との間でアンカー効果を発揮するので、高価な真空技術や環境負荷の大きい酸化剤等を用いることなく、樹脂部材とめっき皮膜との密着性を確保することができる。
【０００６】
また前記光触媒における前記樹脂部材との密着面に、１μｍ以下の大きさの凹凸が形成されていることが望ましい。
この構成によれば、樹脂部材の表面に１μｍ以下の微細な凹凸が形成されるので、微細なパターンのめっき皮膜を形成することができる。
【０００７】
また前記光触媒における前記樹脂部材との密着面が、ナノポーラス構造を有することが望ましい。
この構成によれば、樹脂部材の表面にナノレベルの微細な凹凸が形成されるので、より微細なパターンのめっき皮膜を形成することができる。
【０００８】
また前記光触媒における前記樹脂部材との密着面が、光電気化学エッチングにより形成されたナノポーラス構造を有することが望ましい。
この構成によれば、容易にナノポーラス構造を作製することができ、製造コストを低減することができる。
【０００９】
また前記光触媒は、酸化チタンからなることが望ましい。
この構成によれば、効果的に光触媒作用を発揮させることができる。
【００１０】
また前記樹脂部材の表面に前記光触媒を密着させる工程では、前記樹脂部材の表面の所定領域のみに前記光触媒を密着させてもよい。
この構成によれば、樹脂部材の表面の所定領域のみに凹凸が形成され、所定領域のみにめっき皮膜を形成することができる。したがって、めっき皮膜材料の消費量抑制および配線パターン形成のためのエッチング等の工程を削減することができる。
【００１１】
一方、本発明に係る積層構造は、樹脂部材の表面にめっき皮膜が形成された積層構造において、前記樹脂部材の表面における前記めっき皮膜との接触部分に、１μｍ以下の凹凸が形成されていることを特徴とする。
この構成によれば、高価な真空技術や環境負荷の大きい酸化剤等を用いることなく、樹脂部材とめっき皮膜との密着性を確保することができる。また微細なパターンのめっき皮膜を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
（成膜方法）
図２および図３は、本実施形態に係る成膜方法の工程図である。本実施形態に係る成膜方法は、樹脂部材６０の表面に光触媒層８０を密着させる工程と、樹脂部材６０と光触媒層８０との密着部分６５に紫外光６６を照射する工程と、無電解めっき法により樹脂部材６０の表面にめっき皮膜７０を形成する工程と、を有するものである。
【００１３】
図１は、光触媒の形成方法の説明図である。まず図１（ａ）に示すように、石英やガラス等の光透過性基板８１の表面に、光触媒層８０を形成する。光触媒は、光の照射により電子を放出して正孔を生成する物質である。この正孔は、水分子からＯＨラジカルを生成し、また酸素分子から酸素ラジカルを生成する。これらのＯＨラジカルや酸素ラジカルは強力な酸化剤として機能する。すなわち光触媒は、光の照射により強力な酸化力を発揮することになる。このような光触媒材料として、ＴｉＯ２やＳｎＯ２、ＺｎＯなどを採用することが可能であり、本実施形態では半導体材料であるＴｉＯ２を採用する。ＴｉＯ２を採用することにより、効果的に光触媒作用を発揮させることができる。
【００１４】
ＴｉＯ２からなる光触媒層８０を形成するため、まず基板８１の表面にＴｉ膜を形成する。このＴｉ膜は、スパッタリング法等により、厚さ０．２〜３μｍ程度に形成する。
次に、窒素気流中で１０００℃程度に加熱することにより、Ｔｉ膜を酸化処理してＴｉＯ２膜を形成する。
さらに、１０％程度の水素を含む窒素気流中で１０００℃程度に加熱することにより、ＴｉＯ２膜を還元処理する。これにより、ＴｉＯ２膜中の酸素分子が減少して格子欠陥が形成され、光触媒の酸化力を向上させることができる。
以上により、光触媒層８０が形成される。
【００１５】
次に、光触媒層８０の表面にナノポーラス構造を形成する。ナノポーラス構造とは、ナノレベルの細孔を備えた多孔質構造である。ナノポーラス構造の形成には、光電気化学エッチングを利用する。光電気化学エッチングとは、半導体電極を水溶液中に浸漬して光照射することにより、半導体と電解液との界面に正孔を生成し、この正孔の酸化作用により半導体自身が溶解することを利用したエッチング方法である。この光電気化学エッチングにより、容易にナノポーラス構造を作製することができ、製造コストを低減することができる。
【００１６】
具体的には、図１（ｂ）に示すように、光触媒層８０が形成された基板８１を対向電極８５とともに硫酸水溶液８４中に浸漬する。また光触媒層８０をアノード分極して、１〜３ＶｖｓＳＣＥ（Saturated. Calomel Electrode、飽和甘こう電極）を印加する。さらに、光触媒層８０に向かって光源８８から紫外光８６を照射する。光源８８として、低圧水銀ランプやキセノンランプ、エキシマレーザ等を採用することが可能である。これにより、ＴｉＯ２からなる光触媒層８０の表面に正孔が生成され、その正孔により光触媒層８０自身が溶解する。その結果、光触媒層８０の表面８０ｓにナノポーラス構造が形成される。
【００１７】
次に、上記のように形成した光触媒層８０を用いて樹脂部材の表面に凹凸を形成し、その樹脂部材の表面にめっき皮膜を積層形成する方法について説明する。
まず図２（ａ）に示すように、ガラスエポキシやシリコン等からなる基板６１の表面に、エポキシやポリイミド等からなる樹脂部材６０を形成する。樹脂部材６０は、スピンコート法やディップコート法、スプレーコート法、液滴吐出法、印刷法等の塗布法により、膜状に形成する。なお基板６１の表面に樹脂部材６０を形成する代わりに、基板自体を樹脂材料で構成して樹脂部材としてもよい。
【００１８】
次に図２（ｂ）に示すように、樹脂部材６０の表面に光触媒層８０の表面を密着させる。光触媒層８０の表面８０ｓは、上記のように光電気化学エッチングで形成されたナノポーラス構造を有している。すなわち、光触媒層８０の表面８０ｓには、１μｍ以下のナノレベルの凹凸が形成されている。
【００１９】
次に図２（ｃ）に示すように、樹脂部材６０と光触媒層８０との密着部分６５に紫外光６６を照射する。本実施形態では、光触媒層８０が光透過性基板８１によって支持されているので、基板８１を挟んで光触媒層８０の反対側に光源６８を配置する。光源６８として、低圧水銀ランプやキセノンランプ、エキシマレーザ等を採用することが可能である。その光源６８から基板８１に向かって紫外光６６を照射する。例えば、主発光波長が２５４ｎｍの低圧水銀ランプから、紫外光を１５分間照射する。照射された紫外光６６は、基板８１を透過して光触媒層８０に入射する。
【００２０】
紫外光６６が入射した光触媒層８０では、電子が放出されて正孔が生成される。この正孔は、水分子からＯＨラジカルを生成し、また酸素分子から酸素ラジカルを生成する。このＯＨラジカルまたは酸素ラジカルが、光触媒層８０との密着部分から樹脂部材６０に作用する。これにより、樹脂部材６０の表面６０ｓが酸化されて分解するとともに親液処理される。そのため、光触媒層８０の表面８０ｓに形成されたナノポーラス構造が樹脂部材６０に転写されて、樹脂部材６０の表面６０ｓにナノレベルの凹凸構造が形成される。なお、紫外光６６の照射条件（波長や強度、時間等）を変化させることにより、凹凸の大きさを調整することが可能である。
【００２１】
次に図３（ａ）に示すように、無電解めっき法により樹脂部材６０の表面にめっき皮膜７０を形成する。
（１）まず、樹脂部材６０の表面を脱脂および洗浄する。具体的には、樹脂部材６０が形成された基板６１を、１０〜３０ｗｔ％のＮａＯＨまたはＫＯＨ溶液に室温で５分間程度浸漬し、その後１０分間程度水洗する。
（２）次に、樹脂部材６０の表面に触媒金属を付与する（キャタライジング）。具体的には、樹脂部材６０が形成された基板６１を、触媒金属Ｐｄ等を含有する触媒付与剤が混合された塩酸水溶液に室温で１〜３分間浸漬し、その後１０分間程度水洗する。
（３）次に、樹脂部材６０の表面に触媒核を析出させる（アクセラレーティング）。具体的には、樹脂部材６０が形成された基板６１を、５％程度の塩酸水溶液中に室温で１分間程度浸漬し、その後１０分間程度水洗する。これにより、樹脂部材６０の表面に触媒核Ｐｄが粒子状に析出する。
【００２２】
（４）次に、樹脂部材６０の表面に無電解めっき処理を行う。具体的には、６０℃に保持した無電解Ｃｕめっき液７４に、樹脂部材６０が形成された基板６１を浸漬する。これにより、触媒核ＰｄのまわりにＣｕが析出し、めっき皮膜７０が形成される。なお、めっき皮膜７０が所定厚さに形成されるまで、無電解めっき処理を継続する。なおＣｕめっき以外にも、ＮｉめっきやＡｕめっき等を行ってもよく、またこれらの積層めっきを行ってもよい。
【００２３】
以上により、図３（ｂ）に示すように、樹脂部材６０の表面にめっき皮膜７０が形成される。上述したように、樹脂部材６０の表面６０ｓにおけるめっき皮膜７０との接触部分には、１μｍ以下であってナノレベルの凹凸が形成されている。これにより、樹脂部材６０とめっき皮膜７０との接触面積が増加する。また、樹脂部材６０の凹凸がめっき皮膜７０との間でアンカー効果を発揮する。したがって、樹脂部材６０とめっき皮膜７０との密着性を確保することができる。
【００２４】
（変形例）
図４は、本実施形態の変形例に係る成膜方法の工程図である。上記実施形態では、樹脂部材の表面全体にめっき皮膜を形成したが、図４（ｃ）に示す変形例では、樹脂部材６０の表面の一部にめっき皮膜７０をパターン形成する点で相違している。なお、上記実施形態と同様の構成となる部分については、その詳細な説明を省略する。
【００２５】
まず図４（ａ）に示すように、形成すべきめっき皮膜のパターンに対応して、基板８１の表面の一部に光触媒層８０をパターン形成する。光触媒層８０のパターニングは、フォトリソグラフィおよびエッチング技術を用いて行うことが可能である。そして、パターニングされた光触媒層８０の表面８０ｓに、ナノポーラス構造を形成する。その具体的な方法は上記実施形態と同様である。なお、基板全面に光触媒層を形成し、その表面全体にナノポーラス構造を形成した後に、光触媒層をパターニングしてもよい。
このように形成された光触媒層８０の表面８０ｓを、樹脂部材６０の表面６０ｓに密着させる。
【００２６】
次に図４（ｂ）に示すように、樹脂部材６０と光触媒層８０との密着部分６５に紫外光６６を照射する。ここでは光触媒層８０の形成領域のみに紫外光を照射すればよいが、上記実施形態と同様に基板８１の全体に紫外光を照射してもよい。
これにより、樹脂部材６０の表面６０ｓにおける光触媒層８０との密着部分６５のみに、光触媒層８０の表面８０ｓに形成されたナノポーラス構造が転写されて、ナノレベルの凹凸構造が形成される。
【００２７】
そして図４（ｃ）に示すように、無電解めっき法により樹脂部材６０の表面にめっき皮膜７０を形成する。樹脂部材６０の表面６０ｓのうち、凹凸構造が形成された部分ではめっき皮膜７０との密着性を確保することができるが、それ以外の部分では密着性を確保することが困難である。したがって、樹脂部材６０の表面６０ｓのうち凹凸構造が形成された一部のみにめっき皮膜７０がパターン形成される。この場合、厚膜のめっき皮膜を所定位置のみに形成することができるので、めっき材料の消費量を抑制することができる。また、パターンを形成するためのフォトリソグラフィ、エッチング等の工程削減ができる。
【００２８】
なお、めっき皮膜を所定位置のみに形成する方法として、上記変形例では光触媒層を所定位置のみに形成する方法を採用したが、光触媒層を全面に形成しつつ、電気化学エッチングの紫外線照射を所定位置のみに行って、光触媒層の表面の所定位置のみにナノポーラス構造を形成する方法を採用することも可能である。また光触媒層およびナノポーラス構造を全面に形成しつつ、樹脂部材と光触媒層との密着部分に対する紫外線照射を所定位置のみに行って、樹脂部材の表面の所定位置のみに凹凸構造を形成する方法を採用してもよい。
【００２９】
（液滴吐出ヘッドの配線パターンの形成方法）
次に、上記変形例に係る成膜方法を使用した、液滴吐出ヘッドの配線パターンの形成方法について説明する。
図５は、液滴吐出ヘッドの側面断面図である。液滴吐出ヘッド１０は、圧電素子１３により圧力発生室２３の圧力を変化させ、圧力発生室２３に充填されたインクを液滴吐出ノズル２１から吐出するものである。
【００３０】
圧力発生室２３は、シリコン等からなる流路形成基板１２に形成されている。流路形成基板１２の下面には、圧力発生室２３に連通する液滴吐出ノズル２１を備えたノズルプレート１１が装着されている。一方、流路形成基板１２の上面には、圧力発生室２３の隔壁の一部を構成する振動板３１が装着されている。振動板３１の上面には、ＰＺＴ等の圧電体膜３５を下部電極３２および上部電極３６で挟持した圧電素子１３が配置されている。圧電素子１３を覆うように、圧電素子収容部５３を備えた封止基板１５が装着されている。
【００３１】
封止基板１５の上面には、配線パターン１７が形成されるとともに、半導体素子１６Ａ，１６Ｂが実装されている。配線パターン１７と半導体素子１６Ａ，１６Ｂとが、ワイヤ５５により接続されている。一方、封止基板１５の中央には、貫通溝５１が形成されている。貫通溝５１の底面には、上部電極３６に接続されたリード電極３７が引き出されている。そして、配線パターン１７および半導体素子１６Ａ，１６Ｂとリード電極３７とが、ワイヤ５６により接続されている。
半導体素子１６Ａ，１６Ｂは、配線パターン１７等を介して、外部コントローラからの信号を圧電素子１３に送信する。これにより圧電素子１３が駆動されて、液滴吐出ヘッド１０から液滴が吐出されるようになっている。
【００３２】
この液滴吐出ヘッド１０では、シリコンからなる封止基板１５の表面に、めっきにより配線パターン１７が形成されている。この配線パターン１７は、上記変形例に係る成膜方法を使用して形成することが可能である。これにより、下地膜となる樹脂部材と配線パターンとの密着性を確保することが可能になり、また電気絶縁性を有する樹脂部材により配線パターン間の短絡を防止することが可能になる。したがって、液滴吐出ヘッド１０の信頼性を向上させることができる。
【００３３】
（液滴吐出装置）
このようにして製造された液滴吐出ヘッドは、図６に示すような液滴吐出装置１２０に設けられる。この液滴吐出装置１２０は、液滴吐出ヘッドを備えるインクジェット式記録装置である。
液滴吐出ヘッドは、インクカートリッジなどと連通するインク流路を具備する記録ヘッドユニット１２１，１２２の一部を構成している。記録ヘッドユニット１２１，１２２には、図６に示すように、インク供給手段を構成するカートリッジ１２３，１２４が着脱可能に設けられている。そして、この記録ヘッドユニット１２１，１２２を搭載したキャリッジ１２５が装置本体１２６に取り付けられたキャリッジ軸１２７に軸方向で移動自在に取り付けられている。
【００３４】
記録ヘッドユニット１２１，１２２は、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。そして、駆動モータ１２８の駆動力が複数の歯車（図示略）及びタイミングベルト１２９を介してキャリッジ１２５に伝達されることで、記録ヘッドユニット１２１，１２２を搭載したキャリッジ１２５がキャリッジ軸１２７に沿って移動するようになっている。一方、装置本体１２６には、キャリッジ軸１２７に沿ってプラテン１３０が設けられており、給紙ローラ（図示略）などにより給紙された紙などの記録媒体である記録シート１３１がプラテン１３０上に搬送されるようになっている。
【００３５】
この液滴吐出装置１２０は、上記変形例に係る成膜方法を使用して形成した信頼性の高い液滴吐出ヘッドを備えている。したがって、信頼性の高い液滴吐出装置１２０を提供することができる。
【００３６】
なお、本発明の技術範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な材料や構成などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】光触媒の形成方法の説明図である。
【図２】実施形態に係る成膜方法の工程図である。
【図３】実施形態に係る成膜方法の工程図である。
【図４】実施形態の変形例に係る成膜方法の工程図である。
【図５】液滴吐出ヘッドの側面断面図である。
【図６】液滴吐出装置の斜視図である。
【符号の説明】
【００３８】
６０…樹脂部材  ６０ｓ…表面  ６５…密着部分  ６６…紫外光  ７０…めっき皮膜  ８０…光触媒  ８０ｓ…表面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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