(57)【要約】【課題】  例えば、薄い金属箔にキャリアを貼り付けて取り扱うエッチング品などの製造分野において、引き剥がし強さのばらつきが少なく、容易に引き剥がし可能な積層箔を提供する。【解決手段】  金属箔とキャリアとに挟まれた金属中間層を有する積層箔であって、該金属中間層は、ＴｉあるいはＺｒのうち何れかを主成分とし、且つ該金属中間層はその層の質量に対し、Ｔｉを主成分とする材質では０．５ｍａｓｓ％以上、Ｚｒを主成分とする材質では０．０２ｍａｓｓ％以上の水素を含む積層箔である。好ましくは、上述の金属箔およびキャリアのうち、少なくとも一方は体心立方構造をもつ金属からなる積層箔であり、金属箔とキャリアとの間の引き剥がし強さが０．００５〜０．５ｋＮ／ｍの範囲にある積層箔である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属箔とキャリアとに挟まれた金属中間層を有する積層箔であって、前記金属中間層は、ＴｉあるいはＺｒのうち何れかを主成分とし、且つ前記金属中間層は、Ｔｉを主成分とする材質では０．５ｍａｓｓ％以上、Ｚｒを主成分とする材質では０．０２ｍａｓｓ％以上の水素を含むことを特徴とする積層箔。
【請求項２】
金属箔およびキャリアのうち、少なくとも一方は体心立方構造をもつ金属からなることを特徴とする請求項１に記載の積層箔。
【請求項３】
金属箔とキャリアとの間の引き剥がし強さが０．００５〜０．５ｋＮ／ｍの範囲にあることを特徴とする請求項１または２に記載の積層箔。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、引きはがし可能な積層箔の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、厚さ数１０μｍ以下の金属箔を取り扱うエッチング品製造分野、または同様な厚さの電極やマイクロマシンなどを製造する電鋳品製造分野では、特に薄い金属箔を加工する際に、単体ではハンドリングが困難であることから、これを補強するために、キャリアで裏打ちする方法がある。
このような目的に使用される引き剥がし可能な積層箔は、予め金属箔とキャリアとを十分引き剥がし可能な強さで接合した積層箔であり、材質の組み合わせは様々で、用途も広範囲にわたっている。
【０００３】
上述のキャリアとは、薄い金属箔の取り扱いを容易ならしめるために、該金属箔に貼り合わせる箔であり、積層箔全体としての剛性を確保するもので、金属箔を所定の工程まで加工した後、キャリアは引き剥がして除去される。
キャリアの材質は、使用目的に応じて、樹脂、金属、セラミックス、樹脂と繊維との複合材などがある。
【０００４】
引き剥がし可能な積層箔を製造する上で重要な要素の一つは、引き剥がし強さが所望の範囲になるように調節することである。
すなわち、引き剥がし強さが低すぎると、途中の工程で剥離してしまい、また高すぎると、引き剥がす際に、薄い金属箔を破損するか、あるいは引き剥がすことができなくなるといった不具合を生じる。したがって、薄い金属箔の強度、途中の工程での使用条件などを考慮して、適切な引き剥がし強さとなるように接合の条件を調節する必要がある。
【０００５】
引き剥がし強さを所望の範囲に調節する方法として、本願出願人の提案による特開２００３−０１１２６７号公報（特許文献１参照）に示されるように、薄い金属箔と、キャリアとを、中間に酸素濃化層といった接合力を弱くした金属中間層を介して接合した引き剥がし可能な積層箔とするものがある。
【特許文献１】特開２００３−０１１２６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した特許文献１に示される積層箔は、金属中間層を形成する時に酸素濃化層も同時に形成し、その後、薄い金属箔とキャリアとを接合するという方法で得られるものである。しかし、この方法では引き剥がし強さの制御が難しく、表面粗さや、圧着荷重の不均一さなどにより、接合領域内で局所的に強く接合する箇所が存在することがあり、結果として引き剥がし強さのばらつきが大きいという問題があった。
引き剥がし強さのばらつきは、途中工程での金属箔の剥離や、キャリアを引き剥がす際に薄い金属箔に損傷を与えるなどの不具合を生じ、薄く破損しやすいエッチング品や、電鋳品を製造する上で大きな問題となる。
本発明の目的は、引き剥がし強さのばらつきが少なく、容易に引き剥がし可能な積層箔を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上述した問題に鑑みてなされたものである。
すなわち本発明は、金属箔とキャリアとに挟まれた金属中間層を有する積層箔であって、前記金属中間層は、ＴｉあるいはＺｒのうち何れかを主成分とし、且つ前記金属中間層は、Ｔｉを主成分とする材質では０．５ｍａｓｓ％以上、Ｚｒを主成分とする材質では０．０２ｍａｓｓ％以上の水素を含む積層箔である。
好ましくは、上述の金属箔およびキャリアのうち、少なくとも一方は体心立方構造をもつ金属からなる積層箔である。
上述した本発明の積層箔は、金属箔とキャリアとの間の引き剥がし強さが０．００５〜０．５ｋＮ／ｍの範囲にある積層箔である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の積層箔は、引き剥がし強さの制御が容易でばらつきも少ないため、途中工程でのキャリアの剥離や、キャリアを引き剥がす際に金属箔に損傷を与えるなどの不具合を、飛躍的に減少する効果を得ることができ、これを用いてなる薄く破損しやすいエッチング品や、電鋳品は、生産性向上の効果を奏するものである。
また、強固に接合した積層箔素材を製品として使用した後、リサイクルするなどの用途において、廃却の際に本発明の積層箔とすることにより、容易に引き剥がすことが可能となり、分別の工数を低減するなどの効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に詳しく本発明を実施するための最良の形態について説明する。
本発明の重要な特徴は、図１に示したように、金属箔（１）とキャリア（２）とに挟まれた金属中間層（３）を有する積層箔であって、前記金属中間層（３）として、ＴｉあるいはＺｒのうち何れかを主成分とする材質を採用し、且つ前記金属中間層（３）は、その層の質量に対し、Ｔｉを主成分とする材質では０．５ｍａｓｓ％以上、Ｚｒを主成分とする材質では０．０２ｍａｓｓ％以上の水素を含むことである。
【００１０】
本発明の積層箔において、金属中間層の材質および、含まれる水素量を規定した理由は以下の通りである。
Ｔｉ及びＺｒは、水素を極めて多量に吸収する性質を持つ金属で、これらは水素の吸収にともない著しく脆化する。金属中間層にＴｉあるいはＺｒのうち何れかを主成分とする材質を採用し、該金属中間層に水素を吸収せしめることにより、該金属中間層自体が脆く、容易に壊れやすい性質となる。この性質を積極的に利用することにより、適度な引き剥がし強さを持つ積層箔を得ることができる。
【００１１】
金属の材質によって、脆化に必要な水素量は異なり、その値はＴｉを主成分とする材質では０．５ｍａｓｓ％以上、Ｚｒを主成分とする材質では０．０２ｍａｓｓ％以上である。水素量がこの値より少ないと、脆化が不十分で、金属箔とキャリアとを引き剥がす際に、引き剥がし強さに大きなばらつきを生じる。そのため、本発明においてはＴｉを主成分とする材質では０．５ｍａｓｓ％以上、Ｚｒを主成分とする材質では０．０２ｍａｓｓ％以上とした。水素量の上限に付いては特に限定はしないが、過度に水素を吸収すれば粒界の隙間などにガス溜まりを生じたり、搬送工程などのハンドリングの際に金属箔が著しく剥がれ易くなる恐れがあるため、Ｔｉを主成分とする材質では５ｍａｓｓ％、Ｚｒを主成分とする材質では２．５ｍａｓｓ％を上限とすると良い。
なお、本発明で言うＴｉあるいはＺｒのうち何れかを主成分とするとは、ＴｉあるいはＺｒの成分が５０ｍａｓｓ％以上であることを言う。
【００１２】
上述した特定の水素量に調節するには金属箔とキャリアとに挟まれたＴｉあるいはＺｒのうち何れかを主成分とする金属中間層を有する積層箔素材を用意し、水素を吸収させる。つまり、特許文献１に示される従来技術との大きな違いは、金属箔とキャリアを接合した後に引き剥がせる強度に調節できる点にあり、水素を吸収させる以前の積層箔素材は例えば強固に接合されてあるものでも良い。
【００１３】
特許文献１に示されるように、金属箔とキャリアとを圧着接合する場合、引き剥がし強さは、例えば圧着荷重などにより調節するが、目標とする引き剥がし強さが低い値であるほど、表面の清浄さ、表面粗さ、温度など、他の因子の影響が相対的に大きくなり、結果として引き剥がし強さをばらつかせる要因となる。一方、本発明の特徴の一つは、積層箔素材を製造する際に、たとえそれが強固に接合されてあるものであっても、水素を吸収させることにより、安定した引き剥がし強さが得られる点にある。
なお、強固に接合されてあるものとは、例えばキャリアを金属箔から引き剥がそうとした時に、金属箔を塑性変形させたり、キャリアか金属箔の何れかが母材破断するような引き剥がし強さをもつものを言う。
【００１４】
上述のように、引き剥がし強さは、水素量によって調節が可能である。水素を吸収させる方法には、水素雰囲気中で熱処理する方法などがある。引き剥がし強さを高めようとすれば、含有する水素量を低減し、引き剥がし強さを低くするには含有する水素量を高めれば良く、具体的には、水素分圧、熱処理温度、処理時間などにより調節することができる。
エッチング工程や、搬送工程などのハンドリングの際に、金属箔が剥がれ易い場合には、予め積層箔素材を強固に接合しておき、このようなハンドリング等の工程の後に、水素を吸収させ、引き剥がし強さを低くしてもよい。なお、キャリアを引き剥がす直前、あるいは引き剥がしの最中に水素を吸収させてもよいことは言うまでもない。
【００１５】
本発明の引き剥がし可能な積層箔を用いて、金属箔をエッチングする場合には、該金属箔と、金属中間層に選択エッチングが可能な材質の組み合わせを用いれば、図２に示す如く、転写法などの用途に適用することもできる。具体的には、引き剥がし可能な積層箔（４）の金属箔（１）を選択エッチングによりパターン形成した後、樹脂（５）などに埋め込んでプレス成形する。
さらにキャリア（２）を引き剥がすと、エッチング後の金属箔（１’）と樹脂（５）の引き剥がし界面に金属中間層の一部（３’）が残るので、これを薬品で除去し、洗浄する。以上の工程により、樹脂に埋め込まれた薄い金属箔パターンを形成することができる。
【００１６】
金属箔とキャリアとに挟まれたＴｉあるいはＺｒのうち何れかを主成分とする金属中間層を有する積層箔素材を製造する方法としては、メッキ法でキャリアに金属中間層、金属箔を順次積み上げていく方法や、金属箔に金属中間層をメッキ、または乾式成膜法で成膜したものを用意し、金属中間層とキャリアとの被接合面を低圧雰囲気でイオンエッチングするなどして活性化した後、プレス圧着する方法、あるいは金属箔、金属中間層となる箔、キャリアのそれぞれの被接合面をサンディング、あるいは洗浄するなどして清浄な活性面を露出した後、ロール圧着してもよい。しかし、もっとも望ましい方法は、圧力１×１０−２Ｐａ以下の低圧雰囲気で、金属箔の被接合面と、キャリアの被接合面の少なくとも一方の面側に、乾式成膜法により金属中間層を付着形成させた後、ロール圧着することである。この方法は成膜と圧着を連続的に行うことが可能で、生産性が良い。
ここで、乾式成膜法とは、真空蒸着、スパッタ、イオンプレーティングなどの物理的成膜法や、化学的成膜法を示す。
【００１７】
次に好ましい材質として、金属箔あるいはキャリアのいずれかに、体心立方構造を持つ金属を提唱した理由について説明する。
水素は非常に小さい原子であり、金属の表面から結晶格子の隙間を通り抜け、金属内に容易に浸入する。特に充填率の低い体心立方構造をもつＦｅ，Ｍｏ，Ｗ，およびフェライト系ステンレスなどの金属では、水素が金属内を通過する速度が速い。したがって本発明の引き剥がし可能な積層箔において、金属箔、およびキャリアのうち、少なくとも一方に、体心立方構造をもつ金属を採用することにより、金属中間層に、より速く実用的な熱処理時間で水素を吸収せしめることができる。
【００１８】
逆に金属箔、キャリアともに、充填率の高い面心立方構造を持つ金属（例えばＡｌ，Ａｕ，Ｆｅ−Ｎｉ合金，オーステナイト系ステンレスなど）や、六方最密構造を持つ金属（例えばＣｏなど）を採用すると、これらの金属内部を通過する水素の速度が非常に遅く、十分に金属中間層の脆化が進むまでには相当な時間を要する。このような材質の組み合わせでは、連続的に熱処理する方法には不向きで、生産性が悪い。
したがって、体心立方構造を持つ金属の中から、使用上必要な特性を満たすものを金属箔あるいはキャリアに選定することにより、均一な引き剥がし強さと、高い生産性を兼ね備えた引き剥がし可能な積層箔を製造することができる。
なお、ここで言う金属箔および、キャリアは単一の材質からなる箔でなくとも良い。例えば、表面にエッチングバリア性を補う目的で異種の材質をコーティングしたものや、異種の箔同士を貼り合わせたものであっても、金属中間層を介して接合し、本発明の引き剥がし可能な積層箔とした後に、前記金属中間層で引き剥がすものであれば、後の工程に使用する箔を金属箔、金属箔から引き剥がして除去するものをキャリアと言う。
【００１９】
次に好ましい引き剥がし強さとして、０．００５〜０．５ｋＮ／ｍの範囲を規定した理由について説明する。
引き剥がし強さが０．００５ｋＮ／ｍ未満であると、ハンドリングの際に金属箔が剥がれる可能性がある。逆に０．５ｋＮ／ｍを超えると、引き剥がしの際に金属箔に損傷を与える恐れや、あるいは金属箔とキャリアが剥がせなくなる場合がある。そのため、本発明では好ましい引き剥がし強さを、０．００５〜０．５ｋＮ／ｍの範囲とした。
【実施例】
【００２０】
以下の実施例で本発明を更に詳しく説明する。
本発明の用途であるエッチング品に適したＳＵＳ４３０／Ｔｉ／ＳＵＳ４３０及びＳＵＳ４３０／Ｚｒ／ＳＵＳ４３０からなる引き剥がし可能な積層箔を以下の工程で製作した。なお、金属中間層は実質的にＴｉあるいはＺｒでなるものである。
まず、金属箔として厚さ２０μｍ、幅３５０ｍｍ、長さおよそ５０ｍのＳＵＳ４３０帯材を用い、またキャリアとして厚さ６０μｍ、幅３５０ｍｍ、長さおよそ５０ｍのＳＵＳ４３０帯材を用いた。
【００２１】
これらの帯材を真空槽内にセットし、圧力１×１０−２Ｐａ以下の低圧雰囲気中で、両帯材の被接合面に、それぞれ平均厚さ０．５μｍとなるように、連続的にＴｉを真空蒸着し、Ｔｉからなる金属中間層を形成した。続いて両被接合面同士が向かい合うように重ねてロール圧着し、強固に接合した積層箔素材を得た。
なお、この積層箔素材の引き剥がし強さは、ロール圧着の荷重によって調整することができる。ここでは、途中の工程で金属箔が剥がれないように、強固に接合する条件とした。具体的には積層箔素材の引き剥がし強さが１ｋＮ／ｍ以上になるように圧着荷重を調節した。
なお、金属中間層がＺｒの場合も同様な方法で製作し、強固に接合した積層箔素材を得た。
【００２２】
さらにＴｉからなる金属中間層をもつ試料１〜３及び、Ｚｒからなる金属中間層をもつ試料４を、表１に示す条件にて、水素ガス雰囲気中で熱処理した。得られた積層箔は、図１に示す断面構造を有する帯材である。
これらの試料を用いて、水素量および引き剥がし強さを測定した。この結果を表１に示す。
なお、水素量は以下の方法で求めた。まず、積層箔全体の水素量を溶融ガス分析法により測定した。次に水素ガス雰囲気中で各試料と同一の条件でＳＵＳ４３０単板を熱処理したサンプルを用意し、同様に水素量を測定した。このデータをもとに、積層箔を構成するＳＵＳ４３０に吸収されている水素量を見積もり、先に測定した全体の水素量から減じて、ＴｉあるいはＺｒに含まれる水素量を求め、さらにＴｉあるいはＺｒの質量あたりの水素量を算出した。表１に、積層箔全体およびＳＵＳ４３０単板の水素量測定結果、ならびに、これらの値から求めたＴｉあるいはＺｒ重量あたりの水素量をあわせて示す。
【００２３】
また、表１の引き剥がし強さは、各試料について帯材の幅方向、長手方向にそれぞれ２箇所ずつ、合計４つのサンプルを採取し、幅１０ｍｍの引き剥がし試験片を作製し、９０゜引き剥がし試験により測定した。また、各試料における４つの測定結果から、最大値と最小値との差をばらつきとして、表１に記載した。
なお、表１に示すように、試料１〜３は、本発明が提唱する０．５ｍａｓｓ％以上（Ｔｉを主成分とする材質）の水素を含む積層箔である。試料４は、本発明が提唱する０．０２ｍａｓｓ％以上（Ｚｒを主成分とする材質）の水素を含む積層箔である。また比較のために、前記積層箔素材についても試料５として同様に評価した。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
引き剥がし試験では、何れの試料も金属中間層で引き剥がすことができた。
試料１の引き剥がし強さは平均値０．００２ｋＮ／ｍであり、極めて弱いものであった。しかし、そのばらつきは０．００２ｋＮ／ｍと小さい値であった。
試料２、３、４の引き剥がし強さは平均値が０．０３〜０．１５ｋＮ／ｍと良好な値を示し、また、ばらつきも小さく、信頼性の高い、引き剥がし可能な積層箔を得ることができた。
試料５の引き剥がし強さは１．２ｋＮ／ｍと高い値であり、また、ばらつきは０．１３ｋＮ／ｍと大きかった。
【００２６】
次に、試料２および５を用いて、厚さ２０μｍ側のＳＵＳ４３０を評価パターンでエッチングした。この評価パターンは最小配線幅／間隔が５０μｍ／５０μｍのものを使用し、ＳＵＳ４３０のエッチングは塩化第二鉄を用いてスプレーエッチングした。なお、Ｔｉは塩化第二鉄に浸食されないため、厚さ２０μｍ側のＳＵＳ４３０のみがエッチングされ、エッチング工程でＳＵＳ４３０が剥がれることなく良好な評価パターンが得られた。
【００２７】
さらに、評価パターン上に、プリプレグを押し当てプレス成形した後、キャリアとなる６０μｍ側のＳＵＳ４３０を引き剥がしたところ、試料５では、Ｔｉ層で引き剥がすことができず、引き剥がしたキャリアに評価パターンが残った。
しかし、本発明の試料２では、スプレーエッチングの際に剥がれることなく、且つ、キャリアを引き剥がす際にＴｉ層で引き剥がすことができ、他に損傷を与えることのない良好なサンプルを得ることができた。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は、引き剥がし可能な積層箔として、引き剥がし強さのばらつきが少なく、キャリアに張り付けて取り扱う薄い部品の製造などに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の積層箔の一例を示す断面模式図である。
【図２】本発明の積層箔の応用例を示す断面模式図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  金属箔
１’  エッチング後の金属箔
２  キャリア
３  金属中間層
３’  金属中間層の一部
４  積層箔
５  樹脂
【図１】
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【図２】
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