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JP4447762B2 - 多層金属積層板及びその製造方法 - Google Patents

多層金属積層板及びその製造方法 Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属板と金属箔とを接着剤を用いない方法で積層した多層金属積層板、及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、金属板と金属板とを積層した金属板積層体が、数多く提案されている。従来の金属板積層体の用途は主に構造材であった。
近年、金属板積層体の用途も多岐にわたるようになり、エッチングして微細な形状を形成するための用途に用いられる特殊な材料の供給が求められている。
エッチング用途の材料では、エッチングで微細な形状を形成するために、エッチング層／エッチングストップ層／エッチング層のように、エッチング層とエッチングストップ層との交互の積層が必要である。
従来、このようなエッチングストップ層の形成は、湿式めっき技術や熱間圧延・冷間圧延後の熱拡散処理を行うクラッド技術などで行われていた。
しかし、このような技術は工程が煩雑であり、また、微細で精度を必要とする金属板積層体には適していないという問題がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の第一の課題は、予め真空蒸着、スパッタリング等の薄膜形成方法により、表面に金属薄膜を形成した金属板と、所定の厚みをもった金属箔とを、接着剤を用いずに接合し、所定の厚みを有する接着剤レスの多層金属積層板を提供することである。
また、本発明の第二の課題は、金属板上への薄膜形成と金属箔とを接合する多層金属積層板の製造を連続化した方法を提供することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の多層金属積層板の製造方法は、金属板を金属板巻き戻しリールに設置する工程と、金属箔を金属箔巻き戻しリールに設置する工程と、前記金属板を金属板巻き戻しリールから巻き戻し金属板表面をスパッタエッチングにより活性化して金属板表面に第１の金属薄膜をスパッタリングにより形成する工程と、前記金属箔を金属箔巻き戻しリールから巻き戻し金属箔表面をスパッタエッチングにより活性化して金属箔表面に第２の金属薄膜をスパッタリングにより形成する工程と、前記活性化した第１の金属薄膜面と第２の金属薄膜面とを圧接する工程を有することを特徴とする。
本発明の多層金属積層板の製造方法は、金属板を金属板巻き戻しリールに設置する工程と、金属箔を金属箔巻き戻しリールに設置する工程と、前記金属板を金属板巻き戻しリールから巻き戻し金属板表面をスパッタエッチングにより活性化して金属板表面に第１の金属薄膜をスパッタリングにより形成する工程と、前記金属箔を金属箔巻き戻しリールから巻き戻し金属箔表面をスパッタエッチングにより活性化する工程と、前記活性化した第１の金属薄膜面と金属箔面とを圧接する工程を有することを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の多層金属積層板の断面構造を示す概略図である。
図１において、金属板２２は、第１の金属薄膜２４を介して、金属箔２６に積層されている。金属板２２の材質としては、金属板上に薄膜形成が可能な素材であれば特にその種類は限定されない。本発明の多層金属積層板の用途により適宜選択して用いる。
例えば、本発明の多層金属積層板が、実装用プリント基板用途であれば、金属板の素材としては、銅板、チタン板、ステンレス板、アルミニウム板等が好ましく適用される。
金属板２２の厚みは用途により異なるが、実装用プリント基板用途であれば１０〜２００μｍが好ましく適用される。さらに２５〜１５０μｍの範囲のものが好ましく適用される。
【０００６】
第１又は第２の金属薄膜２３，２４の材質としては、下地となる金属板との密着性がよい材質のものであれば特にその種類は限定されない。
例えば、金属板２２が銅板やステンレス板の場合であれば、第１又は第２の金属薄膜２３，２４としては、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ｚｒ、Ｃｏ、Ａｕ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ａｌ等が好ましく適用される。また、これらの金属を複層にした金属薄膜でもよい。又、これらの金属の合金も薄膜として適用される。
厚みは、用途により異なるが、実装用プリント基板用途であれば、０．０１〜１μｍが好ましく適用される。さらに０．１〜０．５μｍの範囲のものが好ましく適用される。
【０００７】
金属箔２６の材質としては、例えば、銅箔、ニッケル箔、アルミ箔、鉄箔などの単層箔、及びこれらの積層箔（クラッド材）、合金箔、圧延薄板などが適用できる。また、これらの表面にめっきを施しためっき箔などの適用も可能である。厚みは、用途により異なるが、例えば実装用プリント基板用途であれば、３〜１００μｍが好ましく適用される。さらに１０〜３５μｍの範囲が好ましく適用される。
また、本発明の多層金属積層板を放熱板用途に適用する場合は、伝熱性を向上させるため少し厚めの５０〜１０００μｍの範囲のものが好ましく適用される。
【０００８】
次に、本発明の多層金属積層板の製造方法を説明する。
まず、第一の製造方法としては、図３に示すように、金属板２２を巻き戻しリール６２に設置し、その金属板２２の表面を、多層金属積層板製造装置５０の中に設置した活性化処理装置７０を用いて活性化する。
ここでいう活性化とは、金属板上の金属薄膜表面に付着している、金属酸化物やゴミ吸着物、油などの異物を除去し、後工程での金属箔との密着性を向上させるための表面処理をいう。
同じく金属箔２６の表面も活性化処理装置８０を用いて活性化される。
【０００９】
活性化処理装置７０、８０は、表面清浄できる機構のものであれば好適に採用できるが、本発明の実施例では、圧接しようとする材料のそれぞれの接合面をスパッタエッチング処理する装置を適用する。
すなわち、図３に示すように、スパッタエッチング処理して活性化処理する方法は、本出願人が先に特開平１−２２４１８４号公報で開示したように、（１）１×１０１ 〜１×１０−３ Ｐａの極低圧不活性ガス雰囲気中で、（２）金属板２２と金属箔２６とを、それぞれアース接地した一方の電極Ａ（７２）とし、絶縁支持された他の電極Ｂ（７４）との間に１〜５０MHzの交流を印加してグロー放電を行わせ、（３）かつ、前記グロー放電によって生じたプラズマ中に露出される電極ロール７２，８２の面積ａが、電極７４，８４の面積ｂの、それぞれ１／３以下で、（４）スパッタエッチング処理することによって行うことが、高速で表面活性化できるので好ましい。上記のような構造にすることにより、イオン衝撃は被エッチング材である電極Ａ側で優先的におこり、電極Ｂ側で起こることはほとんどない。
なお、表面活性化処理は、高速で表面活性化が得られるイオンガン等を用いて行うこともできる。
【００１０】
次に、前記金属板２２の表面に第１の金属薄膜２４を形成し、金属箔２６の表面に第２の金属薄膜２３を形成する方法を説明する。
【００１１】
このため、金属板２２に第１の金属薄膜２４を形成する薄膜形成ユニット９０を、真空容器５２の中、活性化処理装置７０の後工程に設置する。
すなわち、図３に示すように、前記アース接地した一方の電極Ａ（電極ロール７２）と、絶縁支持された他の電極Ｂ（７６）との間に、１〜５０MHzの交流を印加してグロー放電を行わせる。
この場合、グロー放電によって生じたプラズマ中に露出される電極ロール７２の面積ａを、電極７６の面積ｂの３倍以上にすることにより、金属板２２の表面はエッチング処理されないで、表面に第１の金属薄膜２４が形成される。
すなわち、薄膜形成を行うスパッタユニットは、活性化処理の場合と電極ａと電極ｂの対抗する面積比を逆にする。それによりターゲット側にイオン衝撃を与えることができ、金属板上に薄膜が形成される。
【００１２】
本発明で用いる薄膜形成ユニット９０の一例として用いるスパッタユニットを図４を用いて説明する。
スパッタユニット９０は、電気的にフローティングされたターゲット電極９４と、アース接地された水冷の電極ロール７２との組み合わせで構成される。ターゲット電極９４には第１の金属薄膜２４を形成するターゲット９２が設置され、また、マグネット９８を設置して磁場によりスパッタリングの効率を向上させている。さらに、ターゲット９２の異常加熱を防止するため、ターゲット電極９４を水冷できるようにしてある。
スパッタ処理を行う場合は、１×１０−３ Ｐａ 以下に保持した後、真空容器５２内にアルゴン、ネオン、キセノン、クリプトン等の不活性ガスの他、酸素などのガスを導入し、１×１０１ 〜１×１０−３ Ｐａ程度のガス雰囲気とする。
その後、ターゲット電極９４に高周波電源９６を負荷することで、ターゲット電極９４と電極ロール７２間にプラズマを発生させ、ターゲット９２にイオン衝撃を与える。
それにより放出されたターゲット原子を、金属板２２上に第１の金属薄膜２４を形成する。
【００１３】
同様に、積層する金属箔２６についても、活性化処理装置８０を用いて活性化処理を行い、上記の薄膜形成ユニット９０と同様の薄膜形成ユニット９５を用いて、金属箔２６の表面に第２の金属薄膜２３を形成する。
また、図５に示すように、電極７６を複数個設置し薄膜形成ユニット９１を複数台並べることで、第２の金属薄膜２３を多層化することもできる。このような金属薄膜は、同種類でもよく、異なった種類のものでもよい。また、このように電極７６を多数設置しても、この電極の電源を切っておくことにより、金属薄膜を全く形成させないようにすることもできる。また、何台かの電源を切断しておくことにより、任意の層数の薄膜を形成することもできる。
第１及び第２の金属薄膜の形成方法としては、スパッタリング法、イオンプレーティング法、真空蒸着法等の公知の方法（特開平８−２３１７１７号公報参照）を用いることができる。
また、金属板２２や金属箔２６の表面を粗面化しておくと金属薄膜との密着強度が向上し好ましい。
【００１４】
次に、前記の活性化処理面同士を重ね合わせて、圧接ユニット６０によって圧接することにより接合させ、多層金属積層板２０を同一真空容器内で一工程で製造する。
圧接は、金属箔や金属薄膜を損傷させないような軽圧接が好ましい。例えば、圧下率で数値化すれば、０．１〜１０％程度にすることが好ましい。
【００１５】
【実施例】
以下に、実施例を図面に基づいて説明する。
（実施例１）
金属板として１００μm厚みの銅板を用いた。また、金属箔として１８μｍ厚みの銅箔を用いた。
▲１▼活性化処理
金属板巻き戻しリール６２から巻き戻された銅板２２、および、金属箔巻き戻しリール６４から巻き戻された銅箔２６は、真空容器５２内の水冷の電極ロール７２，８２にそれぞれ巻き付け、活性化処理ユニット７０内で、スパッタエッチング法により活性化処理した。
▲２▼金属薄膜形成
銅板２２を活性化処理した後に、水冷の電極ロール７２に巻き付けたままスパッタユニット９０に送り、金属薄膜２４として０．２μｍ厚みのニッケル薄膜を形成した。
また、銅箔２６を活性化処理した後に、水冷の電極ロール８２に巻き付けたままスパッタユニット９５に送り、金属薄膜２３として０．２μｍ厚みのニッケル薄膜を形成した。
▲３▼圧接
表面にニッケルの金属薄膜２４が形成された銅板２２と、表面にニッケルの金属薄膜２３が形成された銅箔２６の接合面同士を重ねて、０．５％程度の低圧下率で冷間圧接し、銅板、ニッケル薄膜、ニッケル薄膜、銅箔の４層からなる多層金属積層板を製造した。
【００１６】
（実施例２）
金属板として１００μm厚みの銅板を用いた。また、金属箔として３５μｍ厚みの銅箔を用いた。
▲１▼活性化処理
金属板巻き戻しリール６２から巻き戻された銅板２２、および、金属箔巻き戻しリール６４から巻き戻された銅箔２６は、真空容器５２内の水冷の電極ロール７２，８２にそれぞれ巻き付け、活性化処理ユニット７０内で、スパッタエッチング法により活性化処理した。
▲２▼金属薄膜形成
銅板２２を活性化処理した後に、水冷の電極ロール７２に巻き付けたままスパッタユニット９０に送り、金属薄膜２４として０．５μｍ厚みのアルミニウム薄膜を形成した。
また、銅箔２６を活性化処理した後に、水冷の電極ロール８２に巻き付けたままスパッタユニット９５を通過させたが、電源を切り、金属薄膜は形成しなかった。
▲３▼圧接
表面にアルミニウム薄膜の金属薄膜２４が形成された銅板２２と、表面の活性化処理を行った銅箔２６の接合面同士を重ねて、０．５％程度の低圧下率で冷間圧接し、銅板、アルミニウム薄膜、銅箔の３層からなる多層金属積層板を製造した。
【００１７】
【発明の効果】
本発明の多層金属積層板は、接着剤を用いないで真空容器内で圧接したものであるので、金属箔と金属板を均一の厚みで製造できる。
また、一工程で、表面活性化処理、金属薄膜形成、圧接を行うので、多層金属積層板を容易に得ることができる。さらに、表面活性化処理と金属薄膜形成を、同一の電極ロールに対して行うので、装置をコンパクトにできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の多層金属積層板の断面図である。
【図２】本発明の金属薄膜積層板の断面図である。
【図３】本発明の製造方法を示す概略図である。
【図４】本発明の製造方法を示す概略図である。
【図５】本発明の製造方法を示す概略図である。
【符号の説明】
２０・・・多層金属積層板
２２・・・金属板
２３・・・第２の金属薄膜
２４・・・第１の金属薄膜
２６・・・金属箔
２８・・・金属薄膜積層板
５０・・・多層金属積層板製造装置
５２・・・真空容器
６０・・・圧接ユニット
６２、６４・・・巻き戻しリール
６６・・・巻き取りロール
７０、８０・・・活性化処理装置（エッチングユニット）
７２，８２・・・電極ロール
７４，７６，７８，８４、８６・・・電極Ｂ
９０、９１、９５・・・薄膜形成ユニット（スパッタユニット）
９２・・・ターゲット
９４・・・ターゲット電極
９８・・・マグネット
９６・・・高周波電源

Claims (2)

  1. 金属板を金属板巻き戻しリールに設置する工程と、金属箔を金属箔巻き戻しリールに設置する工程と、前記金属板を金属板巻き戻しリールから巻き戻し金属板表面をスパッタエッチングにより活性化して金属板表面に第１の金属薄膜をスパッタリングにより形成する工程と、前記金属箔を金属箔巻き戻しリールから巻き戻し金属箔表面をスパッタエッチングにより活性化して金属箔表面に第２の金属薄膜をスパッタリングにより形成する工程と、前記活性化した第１の金属薄膜面と第２の金属薄膜面とを圧接する工程を有する多層金属積層板の製造方法。
  2. 金属板を金属板巻き戻しリールに設置する工程と、金属箔を金属箔巻き戻しリールに設置する工程と、前記金属板を金属板巻き戻しリールから巻き戻し金属板表面をスパッタエッチングにより活性化して金属板表面に第１の金属薄膜をスパッタリングにより形成する工程と、前記金属箔を金属箔巻き戻しリールから巻き戻し金属箔表面をスパッタエッチングにより活性化する工程と、前記活性化した第１の金属薄膜面と金属箔面とを圧接する工程を有する多層金属積層板の製造方法。
JP2000318626A 2000-10-18 2000-10-18 多層金属積層板及びその製造方法 Expired - Lifetime JP4447762B2 (ja)

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