(57)【要約】【課題】 核生成剤を使わずとも、レーザーの照射によって樹脂構造体(resin  structure)表面のメッキ対象領域をメッキに適合するように改質することができる改善されたレーザー直接構造化方法を提供する。【解決手段】樹脂構造体表面のメッキ対象領域にレーザーを照射して、格子状配列のトレンチラインを形成する段階を含むレーザー直接構造化方法である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂構造体表面のメッキ対象領域にレーザーを照射して、格子状配列のトレンチラインを形成する段階を含むレーザー直接構造化方法。
【請求項２】
前記格子状配列のトレンチラインを形成する段階は、互いに交差しない複数の第1トレンチライン及び互いに交差しない複数の第2トレンチラインを形成する段階であって、前記第1トレンチライン及び前記第2トレンチラインは、互いに交差するように形成される段階を含むことを特徴とする請求項１に記載のレーザー直接構造化方法。
【請求項３】
前記第1トレンチライン間の間隔は、0.02mmないし0.10mmであり、前記第2トレンチライン間の間隔は、0.02mmないし0.10mmであることを特徴とする請求項２に記載のレーザー直接構造化方法。
【請求項４】
前記樹脂構造体は、ABS(acrylonitrile  butadiene  styrene  copolymer)樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、PVC(poly  vinyl  chloride)樹脂、PPA(poly  phthal  amide)樹脂、PPS(poly  phenylene  sulfide)樹脂、ポリエステル樹脂、LCP(liquid  crystal  polymer)樹脂、またはそれらの混合物を含むことを特徴とする請求項１に記載のレーザー直接構造化方法。
【請求項５】
前記樹脂構造体は、ガラス繊維をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のレーザー直接構造化方法。
【請求項６】
前記樹脂構造体中の前記ガラス繊維の含量は、樹脂100重量部を基準として、5重量部ないし45重量部であることを特徴とする請求項５に記載のレーザー直接構造化方法。
【請求項７】
前記樹脂構造体は、セラミックフィラー粉末をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のレーザー直接構造化方法。
【請求項８】
前記樹脂構造体中の前記セラミックフィラーの含量は、樹脂100重量部を基準として、0.1重量部ないし15重量部であることを特徴とする請求項７に記載のレーザー直接構造化方法。
【請求項９】
前記セラミックフィラーは、アルミナ、チタンジオキシド、またはそれらの組合わせであることを特徴とする請求項７に記載のレーザー直接構造化方法。
【請求項１０】
前記樹脂構造体は、酸化防止剤をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のレーザー直接構造化方法。
【請求項１１】
前記樹脂構造体中の前記酸化防止剤の含量は、樹脂100重量部を基準として、0.1重量部ないし5重量部であることを特徴とする請求項１０に記載のレーザー直接構造化方法。
【請求項１２】
前記樹脂構造体は、アクリロニトリルスチレンアクリレート成分、またはアクリロニトリルスチレンアクリレート由来の樹脂成分をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のレーザー直接構造化方法。
【請求項１３】
前記樹脂構造体中の前記アクリロニトリルスチレンアクリレート成分、またはアクリロニトリルスチレンアクリレート由来の樹脂成分の含量は、樹脂100重量部を基準として、5重量部ないし35重量部であることを特徴とする請求項１２に記載のレーザー直接構造化方法。
【請求項１４】
前記樹脂構造体は、燐酸エステル成分をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のレーザー直接構造化方法。
【請求項１５】
前記樹脂構造体中の前記燐酸エステル成分の含量は、樹脂100重量部を基準として、0.5重量部ないし15重量部であることを特徴とする請求項１４に記載のレーザー直接構造化方法。
【請求項１６】
前記樹脂構造体は、ビスフェノールAジホスフェート成分をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のレーザー直接構造化方法。
【請求項１７】
前記樹脂構造体中の前記ビスフェノールAジホスフェート成分の含量は、樹脂100重量部を基準として、6重量部ないし20重量部であることを特徴とする請求項１６に記載のレーザー直接構造化方法。
【請求項１８】
前記樹脂構造体は、着色剤をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のレーザー直接構造化方法。
【請求項１９】
前記樹脂構造体中の前記着色剤の含量は、樹脂100重量部を基準として、0.1重量部ないし5重量部であることを特徴とする請求項１８に記載のレーザー直接構造化方法。
【請求項２０】
前記樹脂構造体は、核生成剤を実質的に含有しないことを特徴とする請求項１に記載のレーザー直接構造化方法。
【請求項２１】
前記第1トレンチライン及び前記第2トレンチラインが互いに交差する角度は、60°ないし90°以下であることを特徴とする請求項２に記載のレーザー直接構造化方法。
【請求項２２】
前記第1トレンチラインと前記第2トレンチラインとの幅は、それぞれ独立して0.02μmないし0.1μmであることを特徴とする請求項２に記載のレーザー直接構造化方法。
【請求項２３】
前記第1トレンチラインと前記第2トレンチラインとの深さは、それぞれ独立して0.02mmないし0.1mmであることを特徴とする請求項２に記載のレーザー直接構造化方法。
【請求項２４】
メッキによって前記樹脂構造体表面の前記メッキ対象領域に金属層を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のレーザー直接構造化方法。
【請求項２５】
前記メッキによる金属層形成段階は、
前記格子状配列のトレンチラインが形成されている樹脂構造体表面のメッキ対象領域に触媒を与える段階と、
前記触媒が与えられたメッキ対象領域に無電解方式で金属をストライクする段階と、を含むことを特徴とする請求項２４に記載のレーザー直接構造化方法。
【請求項２６】
前記触媒は、パラジウムであることを特徴とする請求項２５に記載のレーザー直接構造化方法。
【請求項２７】
前記金属層は、銅、ニッケル、金、銀、またはそれらの組合わせであることを特徴とする請求項２５に記載のレーザー直接構造化方法。
【請求項２８】
前記メッキ対象領域に触媒を与える段階と、前記触媒が与えられたメッキ対象領域に無電解方式で金属をストライクする段階と、を繰り返すことによって、積層型金属層を形成することを特徴とする請求項２５に記載のレーザー直接構造化方法。
【請求項２９】
メッキ対象領域を有する樹脂構造体において、前記メッキ対象領域に、レーザー照射によって形成される格子状配列のトレンチラインが形成されている樹脂構造体。
【請求項３０】
前記格子状配列のトレンチラインが互いに交差しない複数の第1トレンチライン、及び互いに交差しない複数の第2トレンチラインを含み、前記第1トレンチライン及び前記第2トレンチラインは、互いに交差するように形成されており、前記第1トレンチライン間の間隔は、0.02mmないし0.10mmであり、前記第2トレンチライン間の間隔は、0.02mmないし0.10mmであることを特徴とする請求項２９に記載の樹脂構造体。
【請求項３１】
メッキ対象領域を有する樹脂構造体において、前記メッキ対象領域に、レーザー照射によって形成される格子状配列のトレンチラインが形成されている樹脂構造体と、
前記樹脂構造体の前記メッキ対象領域に付着した金属層と、を含む導体部を有する樹脂構造物。
【請求項３２】
前記格子状配列のトレンチラインが互いに交差しない複数の第1トレンチライン及び互いに交差しない複数の第2トレンチラインを含み、前記第1トレンチライン及び前記第2トレンチラインは、互いに交差するように形成されており、前記第1トレンチライン間の間隔は、0.02mmないし0.10mmであり、前記第2トレンチライン間の間隔は、0.02mmないし0.10mmであることを特徴とする請求項３１に記載の導体部を有する樹脂構造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非伝導性樹脂成形体の表面に金属層を形成する方法に係り、さらに詳細には、レーザー直接構造化(laser  direct  structuring：LDS)方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂成形体表面の少なくとも一部に金属層をメッキするために、レーザー直接構造化工程が用いられる。レーザー直接構造化工程は、メッキ段階以前に実行される工程であって、樹脂成形体表面のメッキ対象領域にレーザーを照射することによって、樹脂成形体表面のメッキ対象領域を改質してメッキに適した性質を持たせる工程を意味する。そのために、樹脂成形体は、レーザーによって金属核を形成する"レーザー直接構造化用の核生成剤(以下、'核生成剤'と略称する)"を含有せねばならない。樹脂成形体に含まれた核生成剤は、レーザーが照射されれば、分解されつつ、金属核を生成する。また、レーザーが照射されたメッキ対象領域は、表面粗度を有する。このような金属核及び表面粗度の存在によって、レーザーで改質されたメッキ対象領域は、メッキに適合する。
【０００３】
レーザー直接構造化工程を使えば、樹脂成形体の3次元形状上に電気/電子回路を迅速かつ経済的に形成することができる。具体例としては、レーザー直接構造化工程は、携帯用電子機器のアンテナ、RFIDアンテナなどの製造に活用される。
【０００４】
レーザー直接構造化工程用の樹脂組成物は、レーザー直接構造化工程によって、その表面が前述のように改質される樹脂成形体を製造するための組成物を指す。それにより、レーザー直接構造化工程用の樹脂組成物は、核生成剤を含有する。
【０００５】
従来のレーザー直接構造化工程用組成物の核生成剤としては、スピネル構造を有する金属酸化物(特許文献１、２)；銅クロムオキシドスピネルのような重金属複合酸化物スピネル(特許文献３)；銅ヒドロキシドホスフェート、燐酸銅、硫酸銅またはチオシアン酸第1銅のような銅塩(特許文献３、４)；などが知られている。
【０００６】
しかし、スピネル構造の銅クロム酸化物は、黒色顔料にも使われるほど、その色が非常に黒い。したがって、スピネル構造の銅クロム酸化物は、樹脂成形体に対して要求される色が黒色、または灰色の場合にのみ適用可能である。樹脂成形体に対して黒色及び灰色以外の多様な色が要求される場合、スピネル構造の銅クロム酸化物を核生成剤として適用すれば、所望の色相の樹脂成形体を得るのは難しい。
【０００７】
燐酸銅化合物は、通常、薄い緑色または青色系の色を有する。それにより、樹脂成形体に対して緑色または青色系の色が要求される場合には、燐酸銅化合物の核生成剤としての適用が考えられる。しかし、燐酸銅化合物(例えば、Cu2P2O7・H2O、4CuO・P2O5・H2Oなど)は、樹脂成形体の成形過程の温度及び圧力下で、結晶水を放出する。放出された結晶水は、組成物中の樹脂または添加剤のような他の成分と反応するか、成形後にも樹脂成形体内に残留する。それにより、樹脂成形体の物性が低下するか、樹脂成形体の色、または表面状態が低下することがある。特に、かような問題点は、例えば、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリブチレンテレフタレートのような水分に敏感な高分子が組成物に含まれた場合、さらに激しく発生する可能性がある。
【０００８】
銅ヒドロキシドホスフェート化合物は、燐酸銅と水酸化銅とが結合されている化合物である。銅ヒドロキシドホスフェートは、結晶水ではなく、水酸化銅を含有しており、樹脂成形体の成形過程でも、水分を放出しない。また、銅ヒドロキシドホスフェートは、樹脂成形体に含まれる着色剤の色再現力を低下させず、それにより、所望の色相の樹脂成形体が非常に容易に得られる。
【０００９】
しかし、樹脂成形体に所望の色相を付加するために、樹脂成形体に含まれる顔料及び染料のような着色剤は、入射された光線を反射または吸収して色相を示す。LDS工程時、樹脂成形体に照射されるレーザー電磁波放射線も着色剤によって反射または吸収される。それにより、着色剤の存在下では、樹脂成形体内部にレーザー電磁波放射線が伝達される深さが減り、つまり、レーザー電磁波放射線による核生成剤(例えば、銅ヒドロキシドホスフェート)の反応効率が顕著に低下する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】韓国登録特許10-0716486号公報
【特許文献２】韓国公開特許10-2010-0055474号公報
【特許文献３】韓国公開特許10-2011-0009684号公報
【特許文献４】韓国公開特許10-2011-0018319号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明が解決しようとする課題は、核生成剤を使わずとも、レーザーの照射によって樹脂構造体(resin  structure)表面のメッキ対象領域をメッキに適合するように改質することができる改善されたレーザー直接構造化方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一側面によるレーザー直接構造化方法の一具現例は、樹脂構造体表面のメッキ対象領域にレーザーを照射して格子状配列のトレンチラインを形成する段階を含む。
【００１３】
本発明の他の側面により、メッキ対象領域を有する樹脂構造体において、前記メッキ対象領域に、レーザー照射によって形成される格子状配列のトレンチラインが形成されている樹脂構造体が提供される。
【００１４】
本発明のさらに他の側面により、(a)メッキ対象領域を有する樹脂構造体において、前記メッキ対象領域に、レーザー照射によって形成される格子状配列のトレンチラインが形成されている樹脂構造体と、(b)前記樹脂構造体の前記メッキ対象領域に付着した金属層と、を含む導体部を有する樹脂構造物が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のレーザー直接構造化方法の具現例において、レーザー照射によって形成される複数の第1トレンチライン及び複数の第2トレンチラインは、第1トレンチライン及び第2トレンチラインが互いに交差するので、樹脂構造体表面のメッキ対象領域に格子状配列のトレンチを形成する。
【００１６】
本発明によれば、レーザー照射によって形成された格子状配列のトレンチは、メッキによって金属層の樹脂構造体表面のメッキ対象領域への付着を促進する。また、本発明によれば、レーザー照射によって形成された格子状配列のトレンチは、メッキによって樹脂構造体表面のメッキ対象領域に付着した金属層と樹脂構造体との接着力を増進させる。
【００１７】
本発明のレーザー直接構造化方法の具現例を使用することによって、樹脂構造体が核生成剤を含有せずとも、メッキによる金属層の樹脂構造体表面のメッキ対象領域への付着ができる。一方、レーザー照射による格子状配列のトレンチが形成されていない領域には金属層が付着しない。
【００１８】
核生成剤を使用する必要のない本発明のレーザー直接構造化方法の具現例を使用することによって、従来のレーザー直接構造化方法における核生成剤の使用による問題点を基本的に解決することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の一側面によるレーザー直接構造化方法の一具現例をさらに詳細に説明する。レーザー直接構造化方法の一具現例は、樹脂構造体表面のメッキ対象領域にレーザーを照射して、格子状配列のトレンチラインを形成する段階を含む。
【００２０】
樹脂構造体は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、またはそれらの混合物を含む。具体例としては、樹脂構造体は、ABS(acrylonitrile  butadiene  styrenecopolymer)樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、PVC(poly  vinyl  chloride)樹脂、PPA(poly  phthal  amide)樹脂、PPS(poly  phenylene  sulfide)樹脂、ポリエステル樹脂、LCP(liquid  crystal  polymer)樹脂、またはそれらの混合物を含む。
【００２１】
樹脂構造体は、ガラス繊維をさらに含むことができる。樹脂構造体がガラス繊維をさらに含む場合、レーザー照射によって形成された格子状配列のトレンチが、メッキによる金属層の樹脂構造体表面のメッキ対象領域への付着をさらに効果的に促進する。また、ガラス繊維は、樹脂構造体の機械的強度を補強するか、樹脂構造体の構造的な欠陥を補完することができる。樹脂構造体中のガラス繊維の含量は、例えば、樹脂100重量部を基準として、約5重量部ないし約45重量部である。
【００２２】
樹脂構造体は、セラミックフィラー粉末をさらに含むことができる。樹脂構造体がセラミックフィラー粉末をさらに含む場合、レーザー照射によって形成された格子状配列のトレンチが、メッキによる金属層の樹脂構造体表面のメッキ対象領域への付着をさらに効果的に促進する。樹脂構造体中のセラミックフィラーの含量は、例えば、樹脂100重量部を基準として、約0.1重量部ないし約15重量部である。セラミックフィラーは、例えば、アルミナ、チタンジオキシド、またはそれらの組合わせである。
【００２３】
樹脂構造体は、酸化防止剤をさらに含むことができる。樹脂構造体が酸化防止剤をさらに含む場合、レーザー照射によって形成された格子状配列のトレンチが、メッキによる金属層の樹脂構造体表面のメッキ対象領域への付着をさらに効果的に促進する。樹脂構造体中の酸化防止剤の含量は、例えば、樹脂100重量部を基準として、約0.1重量部ないし約5重量部である。
【００２４】
樹脂構造体は、アクリロニトリルスチレンアクリレート成分、またはアクリロニトリルスチレンアクリレート由来の樹脂成分をさらに含むことができる。樹脂構造体がアクリロニトリルスチレンアクリレート成分、またはアクリロニトリルスチレンアクリレート由来の樹脂成分をさらに含む場合、レーザー照射によって形成された格子状配列のトレンチが、メッキによる金属層の樹脂構造体表面のメッキ対象領域への付着をさらに効果的に促進する。樹脂構造体中のアクリロニトリルスチレンアクリレート成分、またはアクリロニトリルスチレンアクリレート由来の樹脂成分の含量は、例えば、樹脂100重量部を基準として、約5重量部ないし約35重量部である。
【００２５】
樹脂構造体は、燐酸エステル成分をさらに含むことができる。樹脂構造体が燐酸エステル成分をさらに含む場合、レーザー照射によって形成された格子状配列のトレンチが、メッキによる金属層の樹脂構造体表面のメッキ対象領域への付着をさらに効果的に促進する。樹脂構造体中の燐酸エステル成分の含量は、例えば、樹脂100重量部を基準として、約0.5重量部ないし約15重量部である。
【００２６】
樹脂構造体は、ビスフェノールAジホスフェート成分をさらに含むことができる。樹脂構造体がビスフェノールAジホスフェート成分をさらに含む場合、レーザー照射によって形成された格子状配列のトレンチが、メッキによる金属層の樹脂構造体表面のメッキ対象領域への付着をさらに効果的に促進する。樹脂構造体中のビスフェノールAジホスフェート成分の含量は、例えば、樹脂100重量部を基準として、約6重量部ないし約20重量部である。
【００２７】
樹脂構造体は、着色剤をさらに含むことができる。本発明では核生成剤を使う必要がないので、核生成剤による着色剤の色再現力低下現象が基本的に防止される。樹脂構造体中の着色剤の含量は、例えば、樹脂100重量部を基準として、約0.1重量部ないし約5重量部である。着色剤は、例えば、顔料または染料である。顔料は、例えば、無機顔料または有機顔料である。無機顔料としては、例えば、酸化亜鉛、二酸化チタン、酸化鉄のような金属酸化物、または複合金属酸化物；硫化亜鉛のようなスルフィド；アルミネート；ナトリウムスルホシリケート；サルフェート；クロメート；カーボンブラック；亜鉛フェライト；ウルトラマリンブルー；ピグメントブラウン24；ピグメントレッド101；ピグメントイエロー119となどが用いられる。有機顔料としては、例えば、アゾ、ジアゾ、キナクリドン、ペリレン、ナフタレンテトラカルボン酸、フラバントロン、イソインドリノン、テトラクロロイソインドロン、アントラキノン、アンタントロン、ジオキサジン、フタロシアニン、アゾレーク(lake)、ピグメントブルー60、ピグメントレッド122、ピグメントレッド149、ピグメントレッド177、ピグメントレッド179、ピグメントレッド202、ピグメントバイオレット29、ピグメントブルー15、ピグメントグリーン7、ピグメントイエロー147、ピグメントイエロー150などが用いられる。または、顔料として、かような顔料のうち2種以上を含む混合物が用いられる。染料としては、例えば、クマリン460(青色)、クマリン6(緑色)、ナイルレッド、ランタナイド複合体、炭化水素及び置換された炭化水素染料、ポリサイクリック芳香族炭化水素、シンチレーション染料(望ましくは、オキサゾール及びオキサジアゾール)、アリール-またはヘテロアリール-置換されたポリ(2-8オレフィン)、カルボシアニン染料、フタロシアニン染料、オキサジン染料、カルボスチリル染料、ポルフィリン染料、アクリジン染料、アントラキノン染料、アリールメタン染料、アゾ染料、ジアゾニウム染料、ニトロ染料、キノンイミン染料、テトラゾリウム染料、チアゾール染料、ペリレン染料、ペリノン染料、ビス-ベンズオキサゾリルチオフェン(BBOT)、キサンテン染料、蛍光染料(例えば、近赤外線波長で吸収し、可視線波長で放出するアンチストークス(anti-stokes)転移染料など)、発光染料(例えば、5-アミノ-9-ジエチルイミノベンゾフェノキサゾニウムパークロレート)、7-アミノ-4-メチルカルボスチリル、7-アミノ-4-メチルクマリン、3-(2'-ベンズイミダゾリル-7-N,N-ジエチルアミノクマリン、3-(2'-ベンゾチアゾリル)-7-ジエチルアミノクマリン；2-(4-ビフェニリル)-5-(4-t-ブチルフェニル)-1,3,4-オキサジアゾール、2-(4-ビフェニル)-6-フェニルベンズオキサゾール-1,3；2,5-ビス-(4-ビフェニリル)-1,3,4-オキサジアゾール；2,5-ビス-(4-ビフェニリル)-オキサゾール；4,4'-ビス-(2-ブチルオクチルオキシ)-p-クォーターフェニル；p-ビス(o-メチルスチリル)-ベンゼン；5,9-ジアミノベンゾ(a)フェノキサゾニウムパークロレート；4-ジシアノメチレン-2-メチル-6-(p-ジメチルアミノスチリル)-4H-ピラン；1,1’-ジエチル-2,2’-カルボシアニドヨーダイド；3,3'-ジエチル-4,4'、5,5'-ジベンゾチアトリカルボシアニドヨーダイド；7-ジエチルアミノ-4-メチルクマリン；7-ジエチルアミノ-4-トリフルオロメチルクマリン；2,2’-ジ��チル-p-クォーターフェニル；2,2-ジメチル-p-テルフェニル；7-エチルアミノ-6-メチル-4-トリフルオロメチルクマリン；7-エチルアミノ-4-トリフルオロメチルクマリン；ナイルレッド；ローダミン700；オキサジン750；ローダミン800；IR  125；IR  144；IR  140；IR  132；IR26；IR5；ジフェニルヘキサトリエン；ジフェニルブタジエン；テトラフェニルブタジエン；ナフタレン；アントラセン；9,10-ジフェニルアントラセン；ピレン；クリセン；ルブレン；コロネン；フェナントレンなどが用いられる。または、染料として、かような染料のうち2種以上を含む混合物が用いられる。
【００２８】
樹脂構造体は、核生成剤を実質的に含有しない。従来のレーザー直接構造化工程用組成物の核生成剤としては、スピネル構造を有する金属酸化物(韓国登録特許10-0716486号公報、韓国公開特許10-2010-0055474号公報)と、銅クロムオキシドスピネルのような重金属複合酸化物スピネル(韓国公開特許10-2011-0009684号公報)と、銅ヒドロキシドホスフェート、燐酸銅、硫酸銅、またはチオシアン酸第1銅のような銅塩(韓国公開特許10-2011-0009684号公報、韓国公開特許10-2011-0018319号公報)などが知られている。本発明では、レーザー照射によって形成された格子状配列のトレンチが、メッキによる金属層の樹脂構造体表面のメッキ対象領域への付着を促進するので、樹脂構造体が核生成剤を含有せずとも、メッキによる金属層の樹脂構造体表面のメッキ対象領域への付着が可能である。従来のレーザー直接構造化工程において核生成剤の使用量は、樹脂100重量部を基準として、約4重量部以上であった。本発明の具現例において、樹脂構造体が核生成剤を実質的に含有しないということは、樹脂構造体中の核生成剤の含量が、樹脂100重量部を基準として、約4重量部未満、望ましくは、0.1重量部未満であるということを意味する。さらに望ましくは、本発明の他の具現例において、樹脂構造体中の核生成剤の含量が、樹脂100重量部を基準として、約0重量部ないし約0.05重量部である。
【００２９】
樹脂構造体表面のメッキ対象領域にレーザーを照射して、格子状配列のトレンチラインを形成する段階は、樹脂構造体表面のメッキ対象領域にレーザーを照射することによって実行される。
【００３０】
レーザー電磁波放射線の媒質は、例えば、YAG(yttrium  aluminum  garnet)、YVO4(yttrium  orthovanadate)、YB(ytterbium)、CO2などが用いられる。レーザー電磁波放射線の波長は、例えば、532nm、1064nm、1090nm、9.3μm、10.6μmなどが用いられる。レーザー電磁波放射線で加工時、3次元形状を認識して加工するアルゴリズム(例えば、3次元形状の部品を3D認識プログラムで認識して、高さ別10段階に分離してレーザーの加工高さを制御する方式)が用いられる。レーザー電磁波放射線で加工面(メッキ面)と非加工と面のメッキ均一性のための外郭ライン加工を追加的に実施することができる。レーザー電磁波放射線の出力値は、例えば、約2Wないし約30Wである。
【００３１】
格子状配列のトレンチラインは、例えば、互いに交差しない複数の第1トレンチライン(trench  line)及び互いに交差しない複数の第2トレンチラインを含むことができる。前記第1トレンチライン及び前記第2トレンチラインは互いに交差するように形成される。
【００３２】
一方、トレンチラインの加工時に、連続したトレンチラインを加工する時には、レーザーによって樹脂に熱が発生して所望の格子状のトレンチラインを具現しにくい場合が発生する。この場合、トレンチラインの加工時に、奇数と偶数とを区分して加工時にジャンプを行うことで、加工列による凹凸部分の陥没を防止することができる。
【００３３】
レーザー照射によって形成される複数の第1トレンチラインは、互いに交差しない。隣接した第1トレンチライン間の間隔は、例えば、約0.02mmないし約0.10mmである。隣接した第1トレンチライン間の間隔が約0.02mmより小さい場合、レーザーのスポットサイズ(Spot  size)(通常、約40〜約80μm)によって格子構造のトレンチ形状の具現が難しく、メッキ時に密着力が得られない。隣接した第1トレンチライン間の間隔が約0.10mmよりも大きい場合、トレンチライン間隔が大きい場合にも、格子構造のトレンチラインの形成が難しく、メッキ時に密着力が得られない。
【００３４】
レーザー照射によって形成される複数の第2トレンチラインは互いに交差しない。隣接した第2トレンチライン間の間隔は、例えば、約0.02mmないし約0.10mmである。隣接した第2トレンチライン間の間隔が約0.02mmよりも小さい場合、レーザーのスポットサイズ(通常、約40〜約80μm)によって格子構造のトレンチ形状の具現が難しく、メッキ時にも密着力が得られない。隣接した第2トレンチライン間の間隔が約0.10mmよりも大きい場合、トレンチライン間隔が大きい場合にも格子構造のトレンチラインの形成が難しく、メッキ時に密着力が得られない。
【００３５】
レーザー照射によって形成される複数の第1トレンチライン及び複数の第2トレンチラインは、第1トレンチライン及び前記第2トレンチラインが互いに交差するように形成されることにより、樹脂構造体表面のメッキ対象領域に格子状配列のトレンチを形成する。第1トレンチライン及び前記第2トレンチラインが互いに交差する角度は、必ずしも直角である必要はない。例えば、第1トレンチライン及び前記第2トレンチラインが互いに交差する角度は、約0°以上ないし約90°以下である。望ましくは、第1トレンチライン及び前記第2トレンチラインが互いに交差する角度は、約60°ないし約90°以下である。
【００３６】
トレンチラインの断面形状は、例えば、U字状またはV字状である。望ましくは、トレンチラインの断面形状は、V字状である。トレンチラインの断面形状がV字状である場合、格子状配列のトレンチの形成によって、メッキ対象領域には、ピラミッド状または四角錘状の島(island)が形成される。メッキ対象領域にピラミッド状または四角錘状の島が形成されれば、金属メッキ層と樹脂構造体のメッキ対象領域との付着力がさらに増加する。
【００３７】
第1トレンチラインと第2トレンチラインとの幅は、例えば、約40μmないし約80μmである。トレンチラインの幅が過度に小さいか、過度に大きい場合にも、格子構造のトレンチラインの形成が難しく、メッキ時に密着力が得られない。
【００３８】
第1トレンチラインと第2トレンチラインとの深さは、例えば、約5μmないし約50μmである。トレンチラインの深さが深いほど、密着性は増加する。一方、過度に深い場合には、アンテナ及び電子製品としての使用時、外観及び性能の問題によって使用できないことがある。
【００３９】
本発明のレーザー直接構造化方法の他の具現例は、レーザー照射によって格子状配列のトレンチラインが形成されている樹脂構造体表面のメッキ対象領域に、メッキによって金属層を形成する段階をさらに含むことができる。メッキは、例えば、無電解メッキ方式で実行される。本発明において、樹脂の種類別、それによるメッキ条件の変化が大きくないことが特徴である。
【００４０】
メッキによる金属層形成段階は、例えば、格子状配列のトレンチラインが形成されている樹脂構造体表面のメッキ対象領域に触媒を与える段階と、触媒が与えられたメッキ対象領域に無電解方式で金属をストライク(strike)する段階と、を含むことができる。
【００４１】
触媒付与段階は、メッキ対象領域の格子状配列のトレンチラインに触媒粒子を与えることによって、続く無電解金属ストライク段階で、メッキ対象領域への金属層の形成/付着を促進するためである。触媒としては、例えば、パラジウムが用いられる。パラジウム供給源としては、例えば、塩化パラジウムまたは硫酸パラジウムが用いられる。触媒付与段階は、例えば、樹脂構造体を約30℃ないし約40℃の温度で約1分ないし約5分間触媒付与用処理液に浸漬した後、約30℃ないし約60℃の温度で約1分ないし約3分間触媒活性化溶液に浸漬することによって実行される。触媒付与用処理液は、例えば、塩化パラジウムと塩酸とを含有する水溶液である。この水溶液内の塩化パラジウム使用量は、脱イオン水の使用量1リットルを基準として、例えば、約10mlないし約450mlである。この水溶液内の無水塩酸の使用量は、脱イオン水の使用量1リットルを基準として、例えば、約150mlないし約300mlである。触媒活性化溶液は、例えば、酸性フッ化アンモニウムを含有する水溶液である。この水溶液内の酸性フッ化アンモニウムの含量は、例えば、約70g/Lないし約150g/Lである。
【００４２】
無電解金属ストライク段階では、触媒が与えられた樹脂構造体表面のメッキ対象領域に金属層を無電解方式でメッキする。金属層は、銅、ニッケル、金、銀、またはそれらの組合わせである。金属層は、単層または積層構造である。積層構造において、各層は互いに異なる金属でも、互いに同じ金属でもある。
【００４３】
具体例としては、銅層をストライクする場合、無電解銅ストライク用メッキ液に、触媒が与えられた樹脂構造体を浸漬する。例えば、無電解銅ストライク用の水系メッキ液は、脱イオン水1リットルを基準として、銅建浴/補充剤約55mlないし約65ml、アルカリ補充剤約55mlないし約65ml、錯化剤約15mlないし約20ml、安定剤約0.1mlないし約0.2ml、及びホルムアルデヒド約8mlないし約10mlを含有することができる。銅建浴/補充剤は、例えば、硫酸銅約6重量部ないし約12重量部、ポリエチレングリコール約1重量部ないし約1.5重量部、安定剤約0.01重量部ないし約0.02重量部、及び水約78重量部ないし約80重量部を含有することができる。アルカリ補充剤は、例えば、水酸化ナトリウム約40重量部ないし約50重量部、安定剤約0.01重量部ないし約0.02重量部、及び水約50重量部ないし約60重量部を含有することができる。錯化剤は、例えば、水酸化ナトリウム約49ないし約50重量部、安定剤約0.01重量部ないし約0.02重量部、及び水約50ないし約51重量部を含有することができる。安定剤は、例えば、セレノシアン酸カリウム約0.2重量部ないし約0.3重量部、シアン化カリウム約5重量部ないし約6重量部、水酸化ナトリウム約0.3重量部ないし約0.4重量部、及び水約92重量部ないし約93重量部を含有することができる。例えば、銅層をストライクするために、触媒が与えられた樹脂構造体を、無電解銅ストライク用メッキ液に、約41℃ないし約55℃で、約0.5ないし約0.7μm/10minの析出速度で浸漬した後、水洗する。
【００４４】
他の具体例としては、ニッケル層をストライクする場合、無電解ニッケルストライク用メッキ液に、触媒が与えられた樹脂構造体を浸漬する。例えば、無電解ニッケルストライク用水系メッキ液は、脱イオン水1リットルを基準として、第1ニッケルメッキ液約55mlないし約60ml、第2ニッケルメッキ液約140mlないし約150mlを含有することができる。第1ニッケルメッキ液は、例えば、硫酸ニッケル約15重量部ないし約30重量部、安定剤約1重量部ないし約10重量部、水約70重量部ないし約80重量部を含有することができる。第2ニッケルメッキ液は、例えば、アンモニア約1重量部ないし約10重量部、次亜リン酸塩約10重量部ないし約20重量部、安定剤約10ないし約20重量部、水約70重量部ないし約80重量部を含有することができる。安定剤は、例えば、セレノシアン酸カリウム約0.2重量部ないし約0.3重量部、シアン化カリウム約5重量部ないし約6重量部、水酸化ナトリウム約0.3重量部ないし約0.4重量部、及び水約92重量部ないし約93重量部を含有することができる。無電解ニッケルストライク用水系メッキ液の温度は、例えば、約55℃ないし約70℃である。無電解ニッケルストライク用水系メッキ液のpHは、例えば、約5.5ないし約6.0である。無電解ニッケルストライク用水系メッキ液内のニッケル金属濃度は、例えば、約5.0ないし約6.0g/Lである。無電解ニッケルストライク用水系メッキ液中のリン濃度は、約3ないし約6重量%である。例えば、ニッケル層をストライクするために、触媒が与えられた樹脂構造体を、無電解ニッケルストライク用メッキ液に、約5ないし約6μm/hrの析出速度で浸漬した後、水洗する。
【００４５】
他の例としては、メッキ対象領域に触媒を与える段階と、触媒が与えられたメッキ対象領域に無電解方式で金属をストライク(strike)する段階と、を繰り返すことによって、積層型金属層を形成することができる。
【００４６】
本発明の他の側面により、メッキ対象領域を有する樹脂構造体において、前記メッキ対象領域に、レーザー照射によって形成される格子状配列のトレンチラインが形成されている樹脂構造体が提供される。前記格子状配列のトレンチラインは、例えば、互いに交差しない複数の第1トレンチライン及び互いに交差しない複数の第2トレンチラインを含み、前記第1トレンチライン及び前記第2トレンチラインは、互いに交差するように形成されている。例えば、前記第1トレンチライン間の間隔は、0.02mmないし0.10mmであり、前記第2トレンチライン間の間隔は、0.02mmないし0.10mmである。
【００４７】
本発明のさらに他の側面により、
(a)メッキ対象領域を有する樹脂構造体において、前記メッキ対象領域に、レーザー照射によって形成される格子状配列のトレンチラインが形成されている樹脂構造体と、
(b)前記樹脂構造体の前記メッキ対象領域に付着した金属層と、を含む、"導体部を有する樹脂構造物"を提供する。
【００４８】
前記格子状配列のトレンチラインは、例えば、互いに交差しない複数の第1トレンチライン及び互いに交差しない複数の第2トレンチラインを含み、前記第1トレンチライン及び前記第2トレンチラインは、互いに交差するように形成されている。
【００４９】
例えば、前記第1トレンチライン間の間隔は、0.02mmないし0.10mmであり、前記第2トレンチライン間の間隔は、0.02mmないし0.10mmである。
【００５０】
前記金属層は、例えば、Cu、Ni、Au、Ag、それらの合金、またはそれらの積層体である。前記金属層の厚さは、例えば、約6ないし約18μmである。
【００５１】
本発明のさらに他の側面による"導体部を有する樹脂構造物”は、例えば、携帯用電子機器用アンテナ、RFID用アンテナ、自動車用電装品類、白色家電製品類.NFCアンテナ、ケーブル代替部品、半導体IC複合部品などに用いられる。
<実施例>
【００５２】
実施例１
実施例1では、樹脂構造体として、射出成形用ポリカーボネート樹脂(LUPOYSC1004A、LG化学)を使用して射出成形した樹脂成形体(スマートフォンアンテナベース)を使用した。実施例1で使用した樹脂構造体において、核生成剤は、全く使われていない。
【００５３】
かような樹脂構造体表面のメッキ対象領域(アンテナパターン)に、レーザーを照射して格子状配列のトレンチラインを形成した。レーザー工程条件は、下記表1の通りである。
【表１】
2016516903.tif 000002
【００５４】
次いで、かように処理された樹脂構造体に対してメッキ工程を行った。まず、樹脂構造体を超音波で前処理し、樹脂構造体表面のホコリ及び気泡を除去した。超音波処理工程条件は、下記の表2の通りである。
【表２】
2016516903.tif 000003
【００５５】
次いで、樹脂構造体を触媒付与用処理液に浸漬し、触媒付与工程を行った。触媒付与工程の条件は、下記の表3の通りである。
【表３】
2016516903.tif 000004
【００５６】
次いで、樹脂構造体を触媒活性化溶液に浸漬し、触媒を活性化した。触媒活性化工程の条件は、下記の表4の通りである。
【表４】
2016516903.tif 000005
【００５７】
次いで、樹脂構造体を無電解銅ストライク用メッキ液に浸漬し、銅層を形成した。銅層形成工程の条件は、下記表5の通りである。
【表５】
2016516903.tif 000006
【００５８】
かように製造された"導体部を有する樹脂構造物"を脱イオン水で水洗した後、X字カッティング試験法でメッキ状態を観察した（X字カッティング試験法:メッキ層に2mm間隔の格子状配列の線に沿ってカッティング線を引く。その上に接着テープを付けた後、接着テープを垂直方向に取り外す。接着テープについてメッキ層片が全く剥離されなければ合格である)。また、メッキ対象領域のうち、メッキされていない部分を見出すことができなかった。これにより、樹脂構造体(スマートフォンアンテナベース)表面のメッキ対象領域(アンテナパターン)にのみ銅層がしっかりとメッキされたことを確認することができた。
【００５９】
実施例２
実施例2では、樹脂構造体としてポリカーボネート/ガラス繊維樹脂(PC/GFEH-3104HF、第一毛織)を使用して射出成形した樹脂成形体(スマートフォンアンテナベース)を使用したことを除いては、実施例1と同じ方法で"導体部を有する樹脂構造物"を製造した。実施例2で使用した樹脂構造体において、核生成剤は、全く使われていない。かように製造された"導体部を有する樹脂構造物"を脱イオン水で水洗した後、X字カッティング試験法でメッキ状態を観察した。また、メッキ対象領域のうち、メッキされていない部分は見出せなかった。これにより、樹脂構造体(スマートフォンアンテナベース)表面のメッキ対象領域(アンテナパターン)にのみ銅層がしっかりとメッキされたことを確認することができた。
【００６０】
実施例３
実施例3では、樹脂構造体として、ポリカーボネート/ガラス繊維樹脂(PC/GFEH-3200HF、第一毛織)を使用して射出成形した樹脂成形体(スマートフォンアンテナベース)を使用したことを除いては、実施例1と同じ方法で"導体部を有する樹脂構造物"を製造した。実施例3で使用した樹脂構造体において、核生成剤は、全く使われていない。かように製造された"導体部を有する樹脂構造物"を脱イオン水で水洗した後、X字カッティング試験法でメッキ状態を観察した。また、メッキ対象領域のうち、メッキされていない部分は、見出せなかった。これにより、樹脂構造体(スマートフォンアンテナベース)表面のメッキ対象領域(アンテナパターン)にのみ銅層がしっかりとメッキされたことを確認することができた。
【００６１】
実施例４
実施例4では、樹脂構造体として、ポリカーボネート樹脂(HF-1023IM、第一毛織)を使用して射出成形した樹脂成形体(スマートフォンアンテナベース)を使用したことを除いては、実施例1と同じ方法で"導体部を有する樹脂構造物"を製造した。実施例4で使用した樹脂構造体において、核生成剤は、全く使われていない。かように製造された"導体部を有する樹脂構造物"を脱イオン水で水洗した後、X字カッティング試験法でメッキ状態を観察した。また、メッキ対象領域のうち、メッキされていない部分は、見出せなかった。これにより、樹脂構造体(スマートフォンアンテナベース)表面のメッキ対象領域(アンテナパターン)にのみ銅層がしっかりとメッキされたことを確認することができた。
【００６２】
実施例５
実施例5では、樹脂構造体として、ポリカーボネート/ガラス繊維樹脂(PC/GFHF-3201GL、第一毛織)を使用して射出成形した樹脂成形体(スマートフォンアンテナベース)を使用したことを除いては、実施例1と同じ方法で"導体部を有する樹脂構造物"を製造した。実施例5で使用した樹脂構造体において、核生成剤は、全く使われていない。かように製造された"導体部を有する樹脂構造物"を脱イオン水で水洗した後、X字カッティング試験法でメッキ状態を観察した。また、メッキ対象領域のうち、メッキされていない部分は、見出せなかった。これから、樹脂構造体(スマートフォンアンテナベース)表面のメッキ対象領域(アンテナパターン)にのみ銅層がしっかりとメッキされたことを確認することができた。
【００６３】
実施例６
実施例6では、樹脂構造体として、ポリカーボネート樹脂(EH-1050、第一毛織)を使用して射出成形した樹脂成形体(スマートフォンアンテナベース)を使用したことを除いては、実施例1と同じ方法で"導体部を有する樹脂構造物"を製造した。実施例6で使用した樹脂構造体において、核生成剤は、全く使われていない。かように製造された"導体部を有する樹脂構造物"を脱イオン水で水洗した後、X字カッティング試験法でメッキ状態を観察した。また、メッキ対象領域のうち、メッキされていない部分は、見出せなかった。これにより、樹脂構造体(スマートフォンアンテナベース)表面のメッキ対象領域(アンテナパターン)にのみ銅層がしっかりとメッキされたことを確認することができた。
【００６４】
比較例1
比較例1では、レーザー工程条件を下記の表6のように適用したことを除いては、実施例1と同じ方法で、"導体部を有する樹脂構造物"を製造した。
【表６】
2016516903.tif 000007
【００６５】
比較例1でのメッキ状態を肉眼で観察した結果、メッキ対象領域のうち、メッキされていない部分が発見され、メッキされた部分の密着性も顕著に脆弱であることを確認した。これにより、比較例1では、樹脂構造体(スマートフォンアンテナベース)表面のメッキ対象領域(アンテナパターン)に銅層が効率よくメッキされていないことを確認することができた。
【００６６】
比較例2
比較例2では、樹脂構造体として、ポリカーボネート/ガラス繊維樹脂(PC/GFEH-3104HF、第一毛織)を使用して射出成形した樹脂成形体(スマートフォンアンテナベース)を使用したことを除いては、比較例1と同じ方法で"導体部を有する樹脂構造物"を製造した。比較例2でのメッキ状態を肉眼で観察した結果、メッキ対象領域のうち、メッキされていない部分が発見され、メッキされた部分の密着性も顕著に脆弱であることを確認した。これにより、比較例2では、樹脂構造体(スマートフォンアンテナベース)表面のメッキ対象領域(アンテナパターン)に銅層が効率よくメッキされていないことを確認することができた。
【００６７】
比較例3
比較例3では、樹脂構造体として、ポリカーボネート/ガラス繊維樹脂(PC/GFEH-3200HF、第一毛織)を使用して射出成形した樹脂成形体(スマートフォンアンテナベース)を使用したことを除いては、比較例1と同じ方法で"導体部を有する樹脂構造物"を製造した。比較例3でのメッキ状態を肉眼で観察した結果、メッキ対象領域のうち、メッキされていない部分が発見され、メッキされた部分の密着性も顕著に脆弱であることを確認した。これにより、比較例3では、樹脂構造体(スマートフォンアンテナベース)表面のメッキ対象領域(アンテナパターン)に銅層が効率よくメッキされていないことを確認することができた。
【００６８】
比較例4
比較例4では、樹脂構造体として、ポリカーボネート樹脂(HF-1023IM、第一毛織)を使用して射出成形した樹脂成形体(スマートフォンアンテナベース)を使用したことを除いては、比較例1と同じ方法で"導体部を有する樹脂構造物"を製造した。比較例4でのメッキ状態を肉眼で観察した結果、メッキ対象領域のうち、メッキされていない部分が発見され、メッキされた部分の密着性も顕著に脆弱であることを確認した。これにより、比較例4では、樹脂構造体(スマートフォンアンテナベース)表面のメッキ対象領域(アンテナパターン)に銅層が効率よくメッキされていないことを確認することができた。
【００６９】
比較例5
比較例5では、樹脂構造体として、ポリカーボネート/ガラス繊維樹脂(PC/GFHF-3201GL、第一毛織)を使用して射出成形した樹脂成形体(スマートフォンアンテナベース)を使用したことを除いては、比較例1と同じ方法で"導体部を有する樹脂構造物"を製造した。比較例5でのメッキ状態を肉眼で観察した結果、メッキ対象領域のうち、メッキされていない部分が発見され、メッキされた部分の密着性も顕著に脆弱であることを確認した。これにより、比較例5では、樹脂構造体(スマートフォンアンテナベース)表面のメッキ対象領域(アンテナパターン)に銅層が効率よくメッキされていないことを確認することができた。
【００７０】
比較例6
比較例6では、樹脂構造体としてポリカーボネート樹脂(EH-1050、第一毛織)を使用して射出成形した樹脂成形体(スマートフォンアンテナベース)を使用したことを除いては、比較例1と同じ方法で"導体部を有する樹脂構造物"を製造した。比較例6でのメッキ状態を肉眼で観察した結果、メッキ対象領域のうちメッキされていない部分が発見され、メッキされた部分の密着性も顕著に脆弱であることを確認した。これにより、比較例6では、樹脂構造体(スマートフォンアンテナベース)表面のメッキ対象領域(アンテナパターン)に銅層が効率よくメッキされていないことを確認することができた。
【国際調査報告】
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2016516903.tif 000009
2016516903.tif 000010
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