高分子成形材のメッキ形成方法
【課題】 高分子成形材とメッキ膜間の密着性が照射領域で位置によらず所望の値以上になる高分子成形材のメッキ形成方法を提供することである。
【解決手段】 高分子材料に無機フィラーを充填した高分子成形材に照射するレーザの下限のフルーエンスを、メッキ形成に必要な最低フルーエンス以上で高分子成形材の表面粗さが増加傾向にある範囲で決定し、レーザの上限のフルーエンスを、高分子材料のアブレーションしきい値もしくは充填した無機フィラーのアブレーションしきい値のうち低い方で決定し、フルーエンスを、下限のフルーエンスと上限のフルーエンスとの間の一定範囲内に収めるようにした。
【解決手段】 高分子材料に無機フィラーを充填した高分子成形材に照射するレーザの下限のフルーエンスを、メッキ形成に必要な最低フルーエンス以上で高分子成形材の表面粗さが増加傾向にある範囲で決定し、レーザの上限のフルーエンスを、高分子材料のアブレーションしきい値もしくは充填した無機フィラーのアブレーションしきい値のうち低い方で決定し、フルーエンスを、下限のフルーエンスと上限のフルーエンスとの間の一定範囲内に収めるようにした。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高分子成形材、例えば、基板、電子部品のパッケージ等にレーザ照射した後、無電解及び電解メッキを施すメッキ形成方法に係り、特に、高分子成形材とメッキ膜との間の密着性が照射領域の全域で所望の値以上になるための高分子成形材のメッキ形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、高分子材料からなる成形品には、表面を化学薬品によって粗面化し、Ｐｄを吸着させた後、無電解メッキを施すようにしている。但し、Ｐｄのみの吸着は困難であるので、錫パラジウム化合物を吸着させた後、還元する必要がある。
【０００３】ところで、化学薬品による粗面化は選択的に行うことができないため、特定箇所のみをメッキする場合には、一旦、全面をメッキした後、フォトレジストによる露光・現像処理を行う必要があった。このため、簡単に高分子成形品の表面にメッキ形成する方法が嘱望されていた。
【０００４】そこで、特開平４−１８３８７３号公報に示すように、高分子材料からなる成形品に紫外線レーザを照射することにより、特定箇所へのメッキを可能にする方法が提案された。
【０００５】この方法によれば、高分子材料からなる成形品に紫外線レーザを照射し、この成形品をＰｄコロイド水溶液に浸漬した後、無電解メッキを行うだけで特定箇所のみをメッキすることが可能である。すなわち、紫外線レーザの照射により、照射領域のみが正に帯電するので、陰イオン性のＰｄコロイド水溶液に浸漬すると、簡単に照射領域のみにＰｄコロイドを付着させることができる。そして、Ｐｄコロイド水溶液に還元剤を含有させておくことにより、無電解メッキの触媒となるＰｄのみを析出させることが可能である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記したレーザ照射による方法では、次のような問題点があり採用されるに至っていないのが現状である。
【０００７】すなわち、レーザを高フルーエンスで照射した場合、照射領域（特定箇所）の周囲のみ帯電するため、低フルーエンスで行う必要があるが、それでは、帯電量が不十分となり、Ｐｄコロイドが充分に付着しない。また、レーザを相当数照射する必要が生じ、作業性が悪化する。具体的には、レーザを、０．０５Ｊ／ｃｍ2 ／パルスの低フルーエンスで照射した場合、充分な帯電量を得るためには照射回数を１０００回としなければならない。
【０００８】そして、特に、レーザを低フルーエンスで照射した場合、照射領域の表面粗さが小さくなり、形成したメッキ膜が剥離しやすい。
【０００９】本発明は、上記した問題点を解決するものであり、高分子成形材とメッキ膜間の密着性が照射領域で位置によらず所望の値以上になる高分子成形材のメッキ形成方法を提供することを目的にしている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するために、本発明に係る高分子成形材のメッキ形成方法は、高分子材料に無機フィラーを充填した高分子成形材にレーザを照射し、当該照射部にメッキを行う高分子成形材のメッキ形成方法であって、レーザの下限のフルーエンスを、メッキ形成に必要な最低フルーエンス以上で高分子成形材の表面粗さが増加傾向にある範囲で決定し、レーザの上限のフルーエンスを、高分子材料のアブレーションしきい値もしくは充填した無機フィラーのアブレーションしきい値のうち低い方で決定し、下限のフルーエンスと上限のフルーエンスとの間の一定範囲内のフルーエンスを照射に用いるようにしたものである。
【００１１】そして、メッキが、高分子材料に無機フィラーを充填した高分子成形材にレーザを照射し、照射部に正の表面電位を生じさせた後、照射部に無電解メッキの触媒を析出させ、その後、高分子成形材を無電解メッキ液に浸漬して行われる無電解メッキであり、また、メッキが、高分子材料に無機フィラーを充填した高分子成形材にレーザを照射し、照射部に導電性を付与した後、高分子成形材を電解メッキ液に浸漬して行われる電解メッキである。
【００１２】このように、高分子材料に無機フィラーを充填した高分子成形材に照射するレーザの下限のフルーエンスを、メッキ形成に必要な最低フルーエンス以上で高分子成形材の表面粗さが増加傾向にある範囲で決定し、レーザの上限のフルーエンスを、高分子材料のアブレーションしきい値もしくは充填した無機フィラーのアブレーションしきい値のうち低い方で決定し、フルーエンスを、下限のフルーエンスと上限のフルーエンスとの間の一定範囲内に収めることで、ピール強度値が照射領域全域で所望の値（ＬＣＰの場合３Ｎ／ｃｍ以上）を満たすようになり、高分子成形材とメッキ膜間の密着性が照射領域で位置によらず良好になる。
【００１３】このために、メッキ膜が容易に剥離することがなくなり、ＳＭＴ実装（表面実装）にて部品のシェア強度が低下すること、ＣＯＢ実装にてＤ／Ｂのシェア強度が低下すること、といった問題を解消することができる。
【００１４】また、上記した本発明に係る高分子成形材のメッキ形成方法において、レーザの全投入エネルギが、１０〜５００Ｊ／ｃｍ2 であることが好ましく、また、高分子成形材の高分子材料が液晶ポリマであり、レーザがＫｒＦエキシマレーザであって、ＫｒＦエキシマレーザの一定範囲のフルーエンスは０．２〜０．３Ｊ／ｃｍ2 ／パルスであることが好ましく、また、高分子材料が液晶ポリマであり、レーザがＹＡＧ第３高調波であって、ＹＡＧ第３高調波の一定範囲のフルーエンスは０．１〜０．２Ｊ／ｃｍ2 ／パルスであることが好ましい。
【００１５】また、上記した本発明に係る高分子成形材のメッキ形成方法において、光学手段により一定範囲内のフルーエンスを照射するようにしてもよいし、光学手段として、プリズム形、カライドスコープ形及びフライアイ形のホモジェナイザーを使用するようにしてもよい。
【００１６】このように、光学手段（ホモジェナイザー）を用いてレーザビーム内のフルーエンス分布を均一化すれば、切り出し部で除去されたエネルギを有効に使うことが可能であり、単位照射面積が大きくなり、レーザでのパターン形成時間が短縮できるといった効果が得られる。
【００１７】また、上記した本発明に係る高分子成形材のメッキ形成方法において、レーザ照射領域が重複する照射手順により、レーザ内の一定範囲内のフルーエンスを照射した後、レーザ内のメッキ形成に必要な最低フルーエンス以上で一定範囲の下限フルーエンス未満のフルーエンスを照射に用いるようにしてもよい。
【００１８】このように、ビームを切り出さず、ビーム周辺の下限フルーエンス以下でメッキ形成に必要な最低フルーエンス以上のフルーエンスを利用してパターンを形成すると、表面粗さに影響を及ぼさず、メッキ形成に必要なエネルギを投入できるため、照射時間がビームを切り出す場合と比して少なくなり、パターン形成時間が短縮できる効果や、メッキ形成が安定する効果が得られる。
【００１９】また、高分子成形材として基板、電子部品のパッケージを使用して、基板やパッケージにおける導電パターンを無電解もしくは電解メッキで形成することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る高分子成形材のメッキ形成方法の実施の形態を説明する。
【００２１】図１はメッキ膜のピール強度値とレーザのフルーエンスとの関係を示す線図、図２の（ａ）は高分子材料としてのＬＣＰに無機フィラーとしてのガラスフィラーを添加し、この材料を射出成形して得られた高分子成形材の断面図、図２の（ｂ）〜（ｅ）は、表面にレーザの照射によるパターンを施した高分子成形材の断面図、図３乃至図５はメッキ膜の剥離量とピール（剥離）強度との関係を示す線図である。
【００２２】レーザ照射後無電解メッキを施す方法において、高分子材料中に無機フィラーを混入し、高分子材料とメッキ膜間の密着性を高めるようにしたものがあるが、このメッキ形成方法では、例えばＬＣＰ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｐｏｌｙｍｅｒ：液晶ポリマ）成形材上にＫｒＦエキシマレーザ（λ＝２４８ｍｍ）を、マスク投影により四角形の照射面積ａ×ｂで照射した後、移動量ａもしくはｂで、次の照射面積ａ×ｂの照射を行う方法でパターンを形成したものを、ピール強度測定を行うと、単位照射面積内の中央では強度が強く、周辺では強度が弱くなり、密着性が照射領域内で不安定になる。
【００２３】また、ＬＣＰの場合、密着性はピール強度値としてすくなくとも３〜４Ｎ／ｃｍを保つ必要があるが、単位照射面積内の周辺の強度の弱い箇所では３Ｎ／ｃｍ以下になる。これは、例えば、その部分からの剥離が生じること、ＳＭＴ実装（表面実装）にて部品のシェア強度が低下すること、ＣＯＢ実装にてＤ／Ｂのシェア強度が低下することに繋がる。
【００２４】本発明に係る高分子成形材のメッキ形成方法では、高分子材料に無機フィラーを充填した高分子成形材３１にレーザを照射し、当該照射部にメッキを行う高分子成形材のメッキ形成方法であって、レーザの下限のフルーエンスαを、メッキ形成に必要な最低フルーエンスＨ以上で高分子成形材３１の表面粗さが増加傾向にある範囲で決定し、レーザの上限のフルーエンスβを、高分子材料のアブレーションしきい値もしくは充填した無機フィラーのアブレーションしきい値のうち低い方で決定し、下限のフルーエンスαと上限のフルーエンスβとの間の一定範囲Ｂ内のフルーエンスを照射に用いるようにしたものである。
【００２５】このように、フルーエンスを、下限のフルーエンスαと上限のフルーエンスβとの間の一定範囲Ｂ内に収めることで、ピール強度値が照射領域全域で所望の値（３Ｎ／ｃｍ以上）を満たすようになり、高分子成形材とメッキ膜間の密着性を良好に維持するようになる。
【００２６】そして、メッキが、高分子材料に１０〜５０％の前記無機フィラーを充填した高分子成形材に波長６００ｎｍ以下のレーザを照射し、照射部に正の表面電位を生じさせた後、高分子成形材を陰イオン性のＰｄ化合物またはＰｄコロイドを含む水溶液に浸漬して、照射部に無電解メッキの触媒となるＰｄのみを析出させた後、高分子成形材を無電解メッキ液に浸漬して行われる無電解メッキであり、また、メッキが、高分子材料に１０〜５０％の無機フィラーを充填した高分子成形材に波長６００ｎｍ以下のレーザを照射し、照射部に導電性を付与した後、高分子成形材を電解メッキ液に浸漬して行われる電解メッキである。
【００２７】この場合、高分子材料は、ＬＣＰ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｐｏｌｙｍｅｒ：液晶ポリマ）等が使用される。無機フィラーとしては、ガラスフィラー、セラミックス粒子等が挙げられ、形状をφ１〜２０μｍ、長さ１０μｍ以上のファイバー状、または、φ０．５〜２０μｍの粒子状で、その高分子材料に対する添加量を１０〜５０重量％とすると、より一層デブリーの飛散を抑制することが可能になる。
【００２８】また、レーザとしては、エキシマレーザ（波長λ＝１９３、２４８、３０８、３５１ｎｍ）、ＹＡＧ第２高調波（波長λ＝５３２ｎｍ）、ＹＡＧ第３高調波（波長λ＝３５５ｎｍ）等の波長が６００ｎｍ以下のものであれば使用できる。
【００２９】また、レーザによる全投入エネルギの総計を、１０〜５００Ｊ／ｃｍ2 とすると、無電解メッキの場合、レーザの照射領域の帯電状態を貴金属を析出させるのに適した状態にすることができるし、また、電解メッキの場合、レーザの照射領域の導電性を電解メッキ膜の形成に適した状態にすることが可能である。
【００３０】本発明者は、高分子材料に１０〜５０％の無機フィラーを充填し、この材料を射出成形し、得られた高分子成形材に波長６００ｎｍ以下のレーザを照射し、照射部に正の表面電位を生じさせた後、陰イオン性のＰｄ化合物またはＰｄコロイドを含む水溶液に浸漬した後、無電解メッキを行う方法、及び高分子材料に１０〜５０％の無機フィラーを充填した高分子成形材に波長６００ｎｍ以下のレーザを照射し、照射部に導電性を付与した後、直接電解メッキを行うメッキ形成方法において、高分子成形材とメッキ層間の密着性は表面粗さと相関があり、表面粗さはフルーエンスと相関があるとの新しい知見を実験から得た。
【００３１】フルーエンスとピール強度値との関係は図１R>１に示すようになり、その時の各フルーエンスと表面粗さの関係は図２の（ｂ）〜（ｅ）に示すようになる。
【００３２】図１において、領域・は、メッキ形成に必要な最低フルーエンスＨ以上のフルーエンスの増加に伴いピール強度値が増加する領域であり、領域・はフルーエンスの増加でピール強度が減少する領域である。なお、図１において、投入エネルギ量は各フルーエンスで一定している。
【００３３】図２の（ａ）は、高分子材料としてのＬＣＰ１１に無機フィラーとしてのガラスフィラー２１を添加し、この材料を射出成形して得られた高分子成形材３１であり、この高分子成形材３１の表面３１Ａには、レーザの照射によるパターン形成は行われておらず（図１において、フルーエンス０の場合）、表面３１Ａは平滑であって、その表面形状包絡線イには凹凸が現れていないものである。
【００３４】図２の（ｂ）は、高分子成形材３１の表面３１Ａに、レーザの照射（図１において、フルーエンスＡの範囲の場合）によるパターン形成が行われたものであり、表面３１ＡにはＬＣＰ１１の凹凸１１Ｂと、ガラスフィラー２１による凹凸２１Ｂとが生じており、その表面形状包絡線ロに凹凸が現れていて、表面粗さが出現している。
【００３５】図２の（ｃ）は、高分子成形材３１の表面３１Ａに、レーザの照射（図１において、フルーエンスＢの範囲の場合）によるパターン形成が行われたものであり、表面３１ＡにはＬＣＰ１１の凹凸１１Ｂと、ガラスフィラー２１による凹凸２１Ｂとが図２の（ｂ）の場合より大きく生じており、その表面形状包絡線ハには凹凸が現れていて、表面粗さが出現している。
【００３６】図２の（ｄ）は、高分子成形材３１の表面３１Ａに、レーザの照射（図１において、フルーエンスＣの範囲の場合）によるパターン形成が行われたものであり、表面３１ＡにはＬＣＰ１１の平滑化された部分と凹凸１１Ｂと、ガラスフィラー２１による凹凸２１Ｂとが生じており、その表面形状包絡線ニには凹凸が現れていて、表面粗さが出現している。
【００３７】図２の（ｅ）は、高分子成形材３１の表面３１Ａに、レーザの照射（図１において、フルーエンスＤの範囲の場合）によるパターン形成が行われたものであり、表面３１Ａにはガラスフィラー２１による凹凸２１Ｂのみ生じており、その表面形状包絡線ホに表面粗さが出現している。
【００３８】図１のメッキ形成に必要な最低フルーエンスＨ以上のフルーエンスの増加に伴いピール強度値が増加する領域・では、図２の（ｂ）から図２の（ｃ）のように無機フィラーであるガラスフィラー２１で形成される凹凸２１Ｂに加え、高分子材料であるＬＣＰ１１の凹凸１１Ｂが増加し表面粗さが増加する。
【００３９】図１のフルーエンスの増加でピール強度が減少する領域・では、図２の（ｄ）のようにＬＣＰ１１上で平滑化される箇所が現れて表面粗さが減少する。特に、フルーエンスがＬＣＰ１１のアブレーションしきい値を充分越えてピール強度が弱い領域では、図２の（ｅ）のようにＬＣＰ１１全域にわたっての表面が平滑化され表面粗さは減少する。
【００４０】このとき、無機フィラーとしてのガラスフィラー２１のアブレーションしきい値がＬＣＰ１１のアブレーションしきい値より小さい場合、領域・はガラスフィラー２１が平滑化されることで発生する。
【００４１】これから、高分子成形材３１に応じた所望のピール強度を照射領域の全域で得るためには、表面粗さを一定範囲に収める必要があり、そのためには、図１の下限フルーエンスαと上限フルーエンスβの間で決定される一定範囲Ｂ内のフルーエンス分布とする必要がある。
【００４２】例えば、無機フィラーとしてφ１０μｍのガラスフィラー３１を３０％添加したＬＣＰ１１へのＫｒＦエキシマレーザの照射では、ピール強度３Ｎ／ｃｍ以上を満足する一定範囲（フルーエンス範囲）Ｂは０．２〜０．３Ｊ／ｃｍ2 ／パルスとなる。
【００４３】上記したように単位照射面積内の周辺でピール強度が弱くなるのは、ＫｒＦエキシマレーザのようなレーザビーム内で比較的均一なフルーエンス分布をもつレーザであってもビーム周辺ではフルーエンスが低下し０．２Ｊ／ｃｍ2 ／パルス未満となるためであり、フルーエンスを上記の一定範囲Ｂ内に収めることで、ピール強度値が照射領域全域で３Ｎ／ｃｍ以上を満たすようになる。
【００４４】レーザビームのフルーエンス分布を一定範囲Ｂ内に収めるためには、レーザビームを切り出し照射すればよい。
【００４５】また、例えば、プリズム型、カライドスコープ型、フライアイ型のホモジェナイザー（光学手段）を用いてレーザビーム内のフルーエンス分布を均一化すれば、切り出し部で除去されたエネルギーを有効に使うことが可能であり、単位照射面積が大きくなり、レーザでのパターン形成時間が短縮できるといった効果が得られる。
【００４６】さらに、レーザビームを切り出さず、レーザビーム周辺の図１の下限フルーエンスα以下でメッキ形成に必要な最低フルーエンスＨ以上のフルーエンスを利用してパターンを形成すると、表面粗さに影響を及ぼさず、メッキ形成に必要なエネルギーを投入できるため、照射時間がレーザビームを切り出す場合と比して少なくなり、パターン形成時間が短縮できる効果や、メッキ形成が安定する効果が得られる。
【００４７】
【実施例】以下、本発明に係る高分子成形材のメッキ形成方法を、実施例によりさらに詳細に説明する。
【００４８】（実施例１）高分子材料としてＬＣＰを使用し、これに無機フィラーとして、直径φ１０μｍのガラスフィラーを３０％添加した。そして、この材料を射出成形し、得られた高分子成形材の表面に、マスク面積１５×１０ｍｍ2 を照射面積５×３．３ｍｍ2 に１／３縮小投影したＫｒＦエキシマレーザ（λ＝２４８ｍｍ）を、平均フルーエンス：０．２Ｊ／ｃｍ2 ／パルス、パルス数：２００パルス、発振周波数：２０Ｈｚで照射し、移動量は３．３ｍｍとして横幅５ｍｍのパターンを形成した。
【００４９】その後、同様の照射面積のＫｒＦエキシマレーザを、平均フルーエンス：０．２Ｊ／ｃｍ2 ／パルス、パルス数：２パルス、発振周波数：２０Ｈｚで周辺デブリに照射して、このデブリを除去し、その後に、塩化パラジウム粉末１９０ｍｇをイオン交換水５００ｍｌに溶かした溶液に１５分間浸漬してパラジウムを吸着し、Ｎｉ無電解メッキ液に１５間浸漬してＮｉ無電解メッキを施した後、Ｃｕの電解メッキを厚さ２０μｍ施した。
【００５０】このように形成されたメッキ膜にピール強度試験を行った。その結果、ピール強度波形は図３のようになり、ピール（剥離）強度が３Ｎ／ｃｍを下回る箇所が存在することを確認した。
【００５１】（実施例２）高分子材料としてＬＣＰを使用し、これに無機フィラーとして、直径φ１０μｍのガラスフィラーを３０％添加した。そして、この材料を射出成形し得られた高分子成形材の表面に、マスク面積１５×６ｍｍ2 を照射面積５×２ｍｍ2 に１／３縮小投影したＫｒＦエキシマレーザ（λ＝２４８ｍｍ）を、実施例１と同じ照射条件で照射し、移動量２ｍｍとしてパターンを形成した。
【００５２】その後、実施例１と全く同じ方法でＣｕの電解メッキまで形成し、実施例１と全く同様の手順でピール強度試験を行った。その結果、ピール強度波形は図４R>４のようになり、ピール強度が３Ｎ／ｃｍ以上で安定することを確認した。
【００５３】（実施例３）レーザ出射口と投影マスク間に、フライアイ形のホモジエナイザー（光学手段）を挿入し、レーザビーム内のフルーエンス分布を一定にした後、マスク面積１５×１０ｍｍ2 を照射面積５×３．３ｍｍ2 に１／３縮小投影したＫｒＦエキシマレーザ（λ＝２４８ｍｍ）を実施例１と同じ照射条件で照射し、移動量３．３ｍｍとしてパターンを形成した。
【００５４】その後、実施例１と全く同じ方法でＣｕの電解メッキまで形成し、実施例１と全く同様の手順でピール強度試験を行った。その結果、ピール強度が３Ｎ／ｃｍ以上で安定し、且つ、実施例２に比べて同様の長さのパターンを形成する時間が短縮できた。
【００５５】（実施例４）高分子材料としてＬＣＰを使用し、これに無機フィラーとして、直径φ１０μｍのガラスフィラーを３０％添加した。そして、この材料を射出成形し得られた高分子成形材の表面に、出射径φ６ｍｍでフルーエンス分布がガウシャン分布（正規分布）を持つＹＡＧ第３高調波（λ＝３５５ｍｍ）を照射して、メッキ形成を行った。ＹＡＧ第３高調波（λ＝３５５ｍｍ）では、ＬＣＰでピール強度試験のピール強度が３Ｎ／ｃｍ以上を満たすフルーエンス範囲は０．１〜０．２Ｊ／ｃｍ2 ／パルスとなり、また、メッキ形成の最低フルーエンスは、０．０５Ｊ／ｃｍ2 ／パルスとなる。
【００５６】今回、ビームプロファイラで、０．１Ｊ／ｃｍ2 ／パルス以上を満たすレーザビーム径がφ２ｍｍ、０．０５Ｊ／ｃｍ2 ／パルス以上を満たすレーザビーム径がφ４ｍｍであることを測定した。
【００５７】まず、０．１Ｊ／ｃｍ2 ／パルス以上１．４ｍｍ2 のマスクで切り出したレーザビームで、パルス数８００パルス、発振周波数１０Ｈｚで各位置で照射し、移動量は１．４ｍｍとして横幅５．６ｍｍのパターンを形成した。
【００５８】その後、実施例１と全く同じ方法出Ｃｕの電解メッキまで形成し、ピール強度試験を行った。その結果、ピール強度波形は図５のようになり、ピール強度が３Ｎ／ｃｍ以上で安定することを確認した。
【００５９】これに対し、レーザビームを切り出さず、０．０５Ｊ／ｃｍ2 ／パルス以上０．１Ｊ／ｃｍ2 ／パルス未満の領域を利用し、パルス数５５０パルス、発振周波数１０Ｈｚで各位置で照射し、移動量は１．４ｍｍとして横幅５．６ｍｍのパターンを形成した。
【００６０】その後、実施例１と全く同じ方法でＣｕの電解メッキまで形成し、ピール強度試験を行った。その結果、ピール強度波形は図５のようになり、ピール強度が３Ｎ／ｃｍ以上で安定することを確認した。
【００６１】なお、本発明に係る高分子成形材のメッキ形成方法を用いることで、高分子成形材としての基板、電子部品のパッケージ等における導電パターンを無電解もしくは電解メッキで形成することが可能になる。
【００６２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る高分子成形材のメッキ形成方法によれば、高分子材料に無機フィラーを充填した高分子成形材に照射するレーザの下限のフルーエンスを、メッキ形成に必要な最低フルーエンス以上で高分子成形材の表面粗さが増加傾向にある範囲で決定し、レーザの上限のフルーエンスを、高分子材料のアブレーションしきい値もしくは充填した無機フィラーのアブレーションしきい値のうち低い方で決定し、フルーエンスを、下限のフルーエンスと上限のフルーエンスとの間の一定範囲内に収めることで、ピール強度値が照射領域全域で所望の値（ＬＣＰの場合３Ｎ／ｃｍ以上）を満たすようになり、高分子成形材とメッキ膜間の密着性が照射領域で位置によらず良好になる。このために、メッキ膜が容易に剥離することがなくなり、ＳＭＴ実装（表面実装）にて部品のシェア強度が低下すること、ＣＯＢ実装にてＤ／Ｂのシェア強度が低下すること、といった問題を解消することができる。
【００６３】また、レーザビームのフルーエンス分布を一定範囲内に収めるためには、レーザビームを切り出し照射してもよい。この場合、光学手段（ホモジェナイザー）を用いてレーザビーム内のフルーエンス分布を均一化すれば、切り出し部で除去されたエネルギーを有効に使うことが可能であり、単位照射面積が大きくなり、レーザでのパターン形成時間が短縮できるといった効果が得られる。
【００６４】さらに、ビームを切り出さず、ビーム周辺の下限フルーエンス以下でメッキ形成に必要な最低フルーエンス以上のフルーエンスを利用してパターンを形成すると、表面粗さに影響を及ぼさず、メッキ形成に必要なエネルギーを投入できるため、照射時間がビームを切り出す場合と比して少なくなり、パターン形成時間が短縮できる効果や、メッキ形成が安定する効果が得られる。
【００６５】また、高分子成形材として基板、電子部品のパッケージを使用して、基板やパッケージにおける導電パターンを無電解もしくは電解メッキで形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】メッキ膜のピール強度値とレーザのフルーエンスとの関係を示す線図である。
【図２】（ａ）は高分子材料としてのＬＣＰに無機フィラーとしてのガラスフィラーを添加し、この材料を射出成形して得られた高分子成形材の断面図である。（ｂ）〜（ｅ）は、表面にレーザの照射によるパターンを施した高分子成形材の断面図である。
【図３】メッキ膜の剥離量とピール強度との関係を示す線図である。
【図４】メッキ膜の剥離量とピール強度との関係を示す線図である。
【図５】メッキ膜の剥離量とピール強度との関係を示す線図である。
【符号の説明】
１１ ＬＣＰ（高分子材料）
１１Ｂ 凹凸
２１ ガラスフィラー（無機フィラー）
２１Ｂ 凹凸
３１ 高分子成形材
３１Ａ 表面
α 下限フルーエンス
β 上限フルーエンス
Ｂ 一定範囲のフルーエンス
Ｈ メッキ形成に必要な最低フルーエンス
イ〜ホ 表面形状包絡線
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高分子成形材、例えば、基板、電子部品のパッケージ等にレーザ照射した後、無電解及び電解メッキを施すメッキ形成方法に係り、特に、高分子成形材とメッキ膜との間の密着性が照射領域の全域で所望の値以上になるための高分子成形材のメッキ形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、高分子材料からなる成形品には、表面を化学薬品によって粗面化し、Ｐｄを吸着させた後、無電解メッキを施すようにしている。但し、Ｐｄのみの吸着は困難であるので、錫パラジウム化合物を吸着させた後、還元する必要がある。
【０００３】ところで、化学薬品による粗面化は選択的に行うことができないため、特定箇所のみをメッキする場合には、一旦、全面をメッキした後、フォトレジストによる露光・現像処理を行う必要があった。このため、簡単に高分子成形品の表面にメッキ形成する方法が嘱望されていた。
【０００４】そこで、特開平４−１８３８７３号公報に示すように、高分子材料からなる成形品に紫外線レーザを照射することにより、特定箇所へのメッキを可能にする方法が提案された。
【０００５】この方法によれば、高分子材料からなる成形品に紫外線レーザを照射し、この成形品をＰｄコロイド水溶液に浸漬した後、無電解メッキを行うだけで特定箇所のみをメッキすることが可能である。すなわち、紫外線レーザの照射により、照射領域のみが正に帯電するので、陰イオン性のＰｄコロイド水溶液に浸漬すると、簡単に照射領域のみにＰｄコロイドを付着させることができる。そして、Ｐｄコロイド水溶液に還元剤を含有させておくことにより、無電解メッキの触媒となるＰｄのみを析出させることが可能である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記したレーザ照射による方法では、次のような問題点があり採用されるに至っていないのが現状である。
【０００７】すなわち、レーザを高フルーエンスで照射した場合、照射領域（特定箇所）の周囲のみ帯電するため、低フルーエンスで行う必要があるが、それでは、帯電量が不十分となり、Ｐｄコロイドが充分に付着しない。また、レーザを相当数照射する必要が生じ、作業性が悪化する。具体的には、レーザを、０．０５Ｊ／ｃｍ2 ／パルスの低フルーエンスで照射した場合、充分な帯電量を得るためには照射回数を１０００回としなければならない。
【０００８】そして、特に、レーザを低フルーエンスで照射した場合、照射領域の表面粗さが小さくなり、形成したメッキ膜が剥離しやすい。
【０００９】本発明は、上記した問題点を解決するものであり、高分子成形材とメッキ膜間の密着性が照射領域で位置によらず所望の値以上になる高分子成形材のメッキ形成方法を提供することを目的にしている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するために、本発明に係る高分子成形材のメッキ形成方法は、高分子材料に無機フィラーを充填した高分子成形材にレーザを照射し、当該照射部にメッキを行う高分子成形材のメッキ形成方法であって、レーザの下限のフルーエンスを、メッキ形成に必要な最低フルーエンス以上で高分子成形材の表面粗さが増加傾向にある範囲で決定し、レーザの上限のフルーエンスを、高分子材料のアブレーションしきい値もしくは充填した無機フィラーのアブレーションしきい値のうち低い方で決定し、下限のフルーエンスと上限のフルーエンスとの間の一定範囲内のフルーエンスを照射に用いるようにしたものである。
【００１１】そして、メッキが、高分子材料に無機フィラーを充填した高分子成形材にレーザを照射し、照射部に正の表面電位を生じさせた後、照射部に無電解メッキの触媒を析出させ、その後、高分子成形材を無電解メッキ液に浸漬して行われる無電解メッキであり、また、メッキが、高分子材料に無機フィラーを充填した高分子成形材にレーザを照射し、照射部に導電性を付与した後、高分子成形材を電解メッキ液に浸漬して行われる電解メッキである。
【００１２】このように、高分子材料に無機フィラーを充填した高分子成形材に照射するレーザの下限のフルーエンスを、メッキ形成に必要な最低フルーエンス以上で高分子成形材の表面粗さが増加傾向にある範囲で決定し、レーザの上限のフルーエンスを、高分子材料のアブレーションしきい値もしくは充填した無機フィラーのアブレーションしきい値のうち低い方で決定し、フルーエンスを、下限のフルーエンスと上限のフルーエンスとの間の一定範囲内に収めることで、ピール強度値が照射領域全域で所望の値（ＬＣＰの場合３Ｎ／ｃｍ以上）を満たすようになり、高分子成形材とメッキ膜間の密着性が照射領域で位置によらず良好になる。
【００１３】このために、メッキ膜が容易に剥離することがなくなり、ＳＭＴ実装（表面実装）にて部品のシェア強度が低下すること、ＣＯＢ実装にてＤ／Ｂのシェア強度が低下すること、といった問題を解消することができる。
【００１４】また、上記した本発明に係る高分子成形材のメッキ形成方法において、レーザの全投入エネルギが、１０〜５００Ｊ／ｃｍ2 であることが好ましく、また、高分子成形材の高分子材料が液晶ポリマであり、レーザがＫｒＦエキシマレーザであって、ＫｒＦエキシマレーザの一定範囲のフルーエンスは０．２〜０．３Ｊ／ｃｍ2 ／パルスであることが好ましく、また、高分子材料が液晶ポリマであり、レーザがＹＡＧ第３高調波であって、ＹＡＧ第３高調波の一定範囲のフルーエンスは０．１〜０．２Ｊ／ｃｍ2 ／パルスであることが好ましい。
【００１５】また、上記した本発明に係る高分子成形材のメッキ形成方法において、光学手段により一定範囲内のフルーエンスを照射するようにしてもよいし、光学手段として、プリズム形、カライドスコープ形及びフライアイ形のホモジェナイザーを使用するようにしてもよい。
【００１６】このように、光学手段（ホモジェナイザー）を用いてレーザビーム内のフルーエンス分布を均一化すれば、切り出し部で除去されたエネルギを有効に使うことが可能であり、単位照射面積が大きくなり、レーザでのパターン形成時間が短縮できるといった効果が得られる。
【００１７】また、上記した本発明に係る高分子成形材のメッキ形成方法において、レーザ照射領域が重複する照射手順により、レーザ内の一定範囲内のフルーエンスを照射した後、レーザ内のメッキ形成に必要な最低フルーエンス以上で一定範囲の下限フルーエンス未満のフルーエンスを照射に用いるようにしてもよい。
【００１８】このように、ビームを切り出さず、ビーム周辺の下限フルーエンス以下でメッキ形成に必要な最低フルーエンス以上のフルーエンスを利用してパターンを形成すると、表面粗さに影響を及ぼさず、メッキ形成に必要なエネルギを投入できるため、照射時間がビームを切り出す場合と比して少なくなり、パターン形成時間が短縮できる効果や、メッキ形成が安定する効果が得られる。
【００１９】また、高分子成形材として基板、電子部品のパッケージを使用して、基板やパッケージにおける導電パターンを無電解もしくは電解メッキで形成することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る高分子成形材のメッキ形成方法の実施の形態を説明する。
【００２１】図１はメッキ膜のピール強度値とレーザのフルーエンスとの関係を示す線図、図２の（ａ）は高分子材料としてのＬＣＰに無機フィラーとしてのガラスフィラーを添加し、この材料を射出成形して得られた高分子成形材の断面図、図２の（ｂ）〜（ｅ）は、表面にレーザの照射によるパターンを施した高分子成形材の断面図、図３乃至図５はメッキ膜の剥離量とピール（剥離）強度との関係を示す線図である。
【００２２】レーザ照射後無電解メッキを施す方法において、高分子材料中に無機フィラーを混入し、高分子材料とメッキ膜間の密着性を高めるようにしたものがあるが、このメッキ形成方法では、例えばＬＣＰ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｐｏｌｙｍｅｒ：液晶ポリマ）成形材上にＫｒＦエキシマレーザ（λ＝２４８ｍｍ）を、マスク投影により四角形の照射面積ａ×ｂで照射した後、移動量ａもしくはｂで、次の照射面積ａ×ｂの照射を行う方法でパターンを形成したものを、ピール強度測定を行うと、単位照射面積内の中央では強度が強く、周辺では強度が弱くなり、密着性が照射領域内で不安定になる。
【００２３】また、ＬＣＰの場合、密着性はピール強度値としてすくなくとも３〜４Ｎ／ｃｍを保つ必要があるが、単位照射面積内の周辺の強度の弱い箇所では３Ｎ／ｃｍ以下になる。これは、例えば、その部分からの剥離が生じること、ＳＭＴ実装（表面実装）にて部品のシェア強度が低下すること、ＣＯＢ実装にてＤ／Ｂのシェア強度が低下することに繋がる。
【００２４】本発明に係る高分子成形材のメッキ形成方法では、高分子材料に無機フィラーを充填した高分子成形材３１にレーザを照射し、当該照射部にメッキを行う高分子成形材のメッキ形成方法であって、レーザの下限のフルーエンスαを、メッキ形成に必要な最低フルーエンスＨ以上で高分子成形材３１の表面粗さが増加傾向にある範囲で決定し、レーザの上限のフルーエンスβを、高分子材料のアブレーションしきい値もしくは充填した無機フィラーのアブレーションしきい値のうち低い方で決定し、下限のフルーエンスαと上限のフルーエンスβとの間の一定範囲Ｂ内のフルーエンスを照射に用いるようにしたものである。
【００２５】このように、フルーエンスを、下限のフルーエンスαと上限のフルーエンスβとの間の一定範囲Ｂ内に収めることで、ピール強度値が照射領域全域で所望の値（３Ｎ／ｃｍ以上）を満たすようになり、高分子成形材とメッキ膜間の密着性を良好に維持するようになる。
【００２６】そして、メッキが、高分子材料に１０〜５０％の前記無機フィラーを充填した高分子成形材に波長６００ｎｍ以下のレーザを照射し、照射部に正の表面電位を生じさせた後、高分子成形材を陰イオン性のＰｄ化合物またはＰｄコロイドを含む水溶液に浸漬して、照射部に無電解メッキの触媒となるＰｄのみを析出させた後、高分子成形材を無電解メッキ液に浸漬して行われる無電解メッキであり、また、メッキが、高分子材料に１０〜５０％の無機フィラーを充填した高分子成形材に波長６００ｎｍ以下のレーザを照射し、照射部に導電性を付与した後、高分子成形材を電解メッキ液に浸漬して行われる電解メッキである。
【００２７】この場合、高分子材料は、ＬＣＰ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｐｏｌｙｍｅｒ：液晶ポリマ）等が使用される。無機フィラーとしては、ガラスフィラー、セラミックス粒子等が挙げられ、形状をφ１〜２０μｍ、長さ１０μｍ以上のファイバー状、または、φ０．５〜２０μｍの粒子状で、その高分子材料に対する添加量を１０〜５０重量％とすると、より一層デブリーの飛散を抑制することが可能になる。
【００２８】また、レーザとしては、エキシマレーザ（波長λ＝１９３、２４８、３０８、３５１ｎｍ）、ＹＡＧ第２高調波（波長λ＝５３２ｎｍ）、ＹＡＧ第３高調波（波長λ＝３５５ｎｍ）等の波長が６００ｎｍ以下のものであれば使用できる。
【００２９】また、レーザによる全投入エネルギの総計を、１０〜５００Ｊ／ｃｍ2 とすると、無電解メッキの場合、レーザの照射領域の帯電状態を貴金属を析出させるのに適した状態にすることができるし、また、電解メッキの場合、レーザの照射領域の導電性を電解メッキ膜の形成に適した状態にすることが可能である。
【００３０】本発明者は、高分子材料に１０〜５０％の無機フィラーを充填し、この材料を射出成形し、得られた高分子成形材に波長６００ｎｍ以下のレーザを照射し、照射部に正の表面電位を生じさせた後、陰イオン性のＰｄ化合物またはＰｄコロイドを含む水溶液に浸漬した後、無電解メッキを行う方法、及び高分子材料に１０〜５０％の無機フィラーを充填した高分子成形材に波長６００ｎｍ以下のレーザを照射し、照射部に導電性を付与した後、直接電解メッキを行うメッキ形成方法において、高分子成形材とメッキ層間の密着性は表面粗さと相関があり、表面粗さはフルーエンスと相関があるとの新しい知見を実験から得た。
【００３１】フルーエンスとピール強度値との関係は図１R>１に示すようになり、その時の各フルーエンスと表面粗さの関係は図２の（ｂ）〜（ｅ）に示すようになる。
【００３２】図１において、領域・は、メッキ形成に必要な最低フルーエンスＨ以上のフルーエンスの増加に伴いピール強度値が増加する領域であり、領域・はフルーエンスの増加でピール強度が減少する領域である。なお、図１において、投入エネルギ量は各フルーエンスで一定している。
【００３３】図２の（ａ）は、高分子材料としてのＬＣＰ１１に無機フィラーとしてのガラスフィラー２１を添加し、この材料を射出成形して得られた高分子成形材３１であり、この高分子成形材３１の表面３１Ａには、レーザの照射によるパターン形成は行われておらず（図１において、フルーエンス０の場合）、表面３１Ａは平滑であって、その表面形状包絡線イには凹凸が現れていないものである。
【００３４】図２の（ｂ）は、高分子成形材３１の表面３１Ａに、レーザの照射（図１において、フルーエンスＡの範囲の場合）によるパターン形成が行われたものであり、表面３１ＡにはＬＣＰ１１の凹凸１１Ｂと、ガラスフィラー２１による凹凸２１Ｂとが生じており、その表面形状包絡線ロに凹凸が現れていて、表面粗さが出現している。
【００３５】図２の（ｃ）は、高分子成形材３１の表面３１Ａに、レーザの照射（図１において、フルーエンスＢの範囲の場合）によるパターン形成が行われたものであり、表面３１ＡにはＬＣＰ１１の凹凸１１Ｂと、ガラスフィラー２１による凹凸２１Ｂとが図２の（ｂ）の場合より大きく生じており、その表面形状包絡線ハには凹凸が現れていて、表面粗さが出現している。
【００３６】図２の（ｄ）は、高分子成形材３１の表面３１Ａに、レーザの照射（図１において、フルーエンスＣの範囲の場合）によるパターン形成が行われたものであり、表面３１ＡにはＬＣＰ１１の平滑化された部分と凹凸１１Ｂと、ガラスフィラー２１による凹凸２１Ｂとが生じており、その表面形状包絡線ニには凹凸が現れていて、表面粗さが出現している。
【００３７】図２の（ｅ）は、高分子成形材３１の表面３１Ａに、レーザの照射（図１において、フルーエンスＤの範囲の場合）によるパターン形成が行われたものであり、表面３１Ａにはガラスフィラー２１による凹凸２１Ｂのみ生じており、その表面形状包絡線ホに表面粗さが出現している。
【００３８】図１のメッキ形成に必要な最低フルーエンスＨ以上のフルーエンスの増加に伴いピール強度値が増加する領域・では、図２の（ｂ）から図２の（ｃ）のように無機フィラーであるガラスフィラー２１で形成される凹凸２１Ｂに加え、高分子材料であるＬＣＰ１１の凹凸１１Ｂが増加し表面粗さが増加する。
【００３９】図１のフルーエンスの増加でピール強度が減少する領域・では、図２の（ｄ）のようにＬＣＰ１１上で平滑化される箇所が現れて表面粗さが減少する。特に、フルーエンスがＬＣＰ１１のアブレーションしきい値を充分越えてピール強度が弱い領域では、図２の（ｅ）のようにＬＣＰ１１全域にわたっての表面が平滑化され表面粗さは減少する。
【００４０】このとき、無機フィラーとしてのガラスフィラー２１のアブレーションしきい値がＬＣＰ１１のアブレーションしきい値より小さい場合、領域・はガラスフィラー２１が平滑化されることで発生する。
【００４１】これから、高分子成形材３１に応じた所望のピール強度を照射領域の全域で得るためには、表面粗さを一定範囲に収める必要があり、そのためには、図１の下限フルーエンスαと上限フルーエンスβの間で決定される一定範囲Ｂ内のフルーエンス分布とする必要がある。
【００４２】例えば、無機フィラーとしてφ１０μｍのガラスフィラー３１を３０％添加したＬＣＰ１１へのＫｒＦエキシマレーザの照射では、ピール強度３Ｎ／ｃｍ以上を満足する一定範囲（フルーエンス範囲）Ｂは０．２〜０．３Ｊ／ｃｍ2 ／パルスとなる。
【００４３】上記したように単位照射面積内の周辺でピール強度が弱くなるのは、ＫｒＦエキシマレーザのようなレーザビーム内で比較的均一なフルーエンス分布をもつレーザであってもビーム周辺ではフルーエンスが低下し０．２Ｊ／ｃｍ2 ／パルス未満となるためであり、フルーエンスを上記の一定範囲Ｂ内に収めることで、ピール強度値が照射領域全域で３Ｎ／ｃｍ以上を満たすようになる。
【００４４】レーザビームのフルーエンス分布を一定範囲Ｂ内に収めるためには、レーザビームを切り出し照射すればよい。
【００４５】また、例えば、プリズム型、カライドスコープ型、フライアイ型のホモジェナイザー（光学手段）を用いてレーザビーム内のフルーエンス分布を均一化すれば、切り出し部で除去されたエネルギーを有効に使うことが可能であり、単位照射面積が大きくなり、レーザでのパターン形成時間が短縮できるといった効果が得られる。
【００４６】さらに、レーザビームを切り出さず、レーザビーム周辺の図１の下限フルーエンスα以下でメッキ形成に必要な最低フルーエンスＨ以上のフルーエンスを利用してパターンを形成すると、表面粗さに影響を及ぼさず、メッキ形成に必要なエネルギーを投入できるため、照射時間がレーザビームを切り出す場合と比して少なくなり、パターン形成時間が短縮できる効果や、メッキ形成が安定する効果が得られる。
【００４７】
【実施例】以下、本発明に係る高分子成形材のメッキ形成方法を、実施例によりさらに詳細に説明する。
【００４８】（実施例１）高分子材料としてＬＣＰを使用し、これに無機フィラーとして、直径φ１０μｍのガラスフィラーを３０％添加した。そして、この材料を射出成形し、得られた高分子成形材の表面に、マスク面積１５×１０ｍｍ2 を照射面積５×３．３ｍｍ2 に１／３縮小投影したＫｒＦエキシマレーザ（λ＝２４８ｍｍ）を、平均フルーエンス：０．２Ｊ／ｃｍ2 ／パルス、パルス数：２００パルス、発振周波数：２０Ｈｚで照射し、移動量は３．３ｍｍとして横幅５ｍｍのパターンを形成した。
【００４９】その後、同様の照射面積のＫｒＦエキシマレーザを、平均フルーエンス：０．２Ｊ／ｃｍ2 ／パルス、パルス数：２パルス、発振周波数：２０Ｈｚで周辺デブリに照射して、このデブリを除去し、その後に、塩化パラジウム粉末１９０ｍｇをイオン交換水５００ｍｌに溶かした溶液に１５分間浸漬してパラジウムを吸着し、Ｎｉ無電解メッキ液に１５間浸漬してＮｉ無電解メッキを施した後、Ｃｕの電解メッキを厚さ２０μｍ施した。
【００５０】このように形成されたメッキ膜にピール強度試験を行った。その結果、ピール強度波形は図３のようになり、ピール（剥離）強度が３Ｎ／ｃｍを下回る箇所が存在することを確認した。
【００５１】（実施例２）高分子材料としてＬＣＰを使用し、これに無機フィラーとして、直径φ１０μｍのガラスフィラーを３０％添加した。そして、この材料を射出成形し得られた高分子成形材の表面に、マスク面積１５×６ｍｍ2 を照射面積５×２ｍｍ2 に１／３縮小投影したＫｒＦエキシマレーザ（λ＝２４８ｍｍ）を、実施例１と同じ照射条件で照射し、移動量２ｍｍとしてパターンを形成した。
【００５２】その後、実施例１と全く同じ方法でＣｕの電解メッキまで形成し、実施例１と全く同様の手順でピール強度試験を行った。その結果、ピール強度波形は図４R>４のようになり、ピール強度が３Ｎ／ｃｍ以上で安定することを確認した。
【００５３】（実施例３）レーザ出射口と投影マスク間に、フライアイ形のホモジエナイザー（光学手段）を挿入し、レーザビーム内のフルーエンス分布を一定にした後、マスク面積１５×１０ｍｍ2 を照射面積５×３．３ｍｍ2 に１／３縮小投影したＫｒＦエキシマレーザ（λ＝２４８ｍｍ）を実施例１と同じ照射条件で照射し、移動量３．３ｍｍとしてパターンを形成した。
【００５４】その後、実施例１と全く同じ方法でＣｕの電解メッキまで形成し、実施例１と全く同様の手順でピール強度試験を行った。その結果、ピール強度が３Ｎ／ｃｍ以上で安定し、且つ、実施例２に比べて同様の長さのパターンを形成する時間が短縮できた。
【００５５】（実施例４）高分子材料としてＬＣＰを使用し、これに無機フィラーとして、直径φ１０μｍのガラスフィラーを３０％添加した。そして、この材料を射出成形し得られた高分子成形材の表面に、出射径φ６ｍｍでフルーエンス分布がガウシャン分布（正規分布）を持つＹＡＧ第３高調波（λ＝３５５ｍｍ）を照射して、メッキ形成を行った。ＹＡＧ第３高調波（λ＝３５５ｍｍ）では、ＬＣＰでピール強度試験のピール強度が３Ｎ／ｃｍ以上を満たすフルーエンス範囲は０．１〜０．２Ｊ／ｃｍ2 ／パルスとなり、また、メッキ形成の最低フルーエンスは、０．０５Ｊ／ｃｍ2 ／パルスとなる。
【００５６】今回、ビームプロファイラで、０．１Ｊ／ｃｍ2 ／パルス以上を満たすレーザビーム径がφ２ｍｍ、０．０５Ｊ／ｃｍ2 ／パルス以上を満たすレーザビーム径がφ４ｍｍであることを測定した。
【００５７】まず、０．１Ｊ／ｃｍ2 ／パルス以上１．４ｍｍ2 のマスクで切り出したレーザビームで、パルス数８００パルス、発振周波数１０Ｈｚで各位置で照射し、移動量は１．４ｍｍとして横幅５．６ｍｍのパターンを形成した。
【００５８】その後、実施例１と全く同じ方法出Ｃｕの電解メッキまで形成し、ピール強度試験を行った。その結果、ピール強度波形は図５のようになり、ピール強度が３Ｎ／ｃｍ以上で安定することを確認した。
【００５９】これに対し、レーザビームを切り出さず、０．０５Ｊ／ｃｍ2 ／パルス以上０．１Ｊ／ｃｍ2 ／パルス未満の領域を利用し、パルス数５５０パルス、発振周波数１０Ｈｚで各位置で照射し、移動量は１．４ｍｍとして横幅５．６ｍｍのパターンを形成した。
【００６０】その後、実施例１と全く同じ方法でＣｕの電解メッキまで形成し、ピール強度試験を行った。その結果、ピール強度波形は図５のようになり、ピール強度が３Ｎ／ｃｍ以上で安定することを確認した。
【００６１】なお、本発明に係る高分子成形材のメッキ形成方法を用いることで、高分子成形材としての基板、電子部品のパッケージ等における導電パターンを無電解もしくは電解メッキで形成することが可能になる。
【００６２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る高分子成形材のメッキ形成方法によれば、高分子材料に無機フィラーを充填した高分子成形材に照射するレーザの下限のフルーエンスを、メッキ形成に必要な最低フルーエンス以上で高分子成形材の表面粗さが増加傾向にある範囲で決定し、レーザの上限のフルーエンスを、高分子材料のアブレーションしきい値もしくは充填した無機フィラーのアブレーションしきい値のうち低い方で決定し、フルーエンスを、下限のフルーエンスと上限のフルーエンスとの間の一定範囲内に収めることで、ピール強度値が照射領域全域で所望の値（ＬＣＰの場合３Ｎ／ｃｍ以上）を満たすようになり、高分子成形材とメッキ膜間の密着性が照射領域で位置によらず良好になる。このために、メッキ膜が容易に剥離することがなくなり、ＳＭＴ実装（表面実装）にて部品のシェア強度が低下すること、ＣＯＢ実装にてＤ／Ｂのシェア強度が低下すること、といった問題を解消することができる。
【００６３】また、レーザビームのフルーエンス分布を一定範囲内に収めるためには、レーザビームを切り出し照射してもよい。この場合、光学手段（ホモジェナイザー）を用いてレーザビーム内のフルーエンス分布を均一化すれば、切り出し部で除去されたエネルギーを有効に使うことが可能であり、単位照射面積が大きくなり、レーザでのパターン形成時間が短縮できるといった効果が得られる。
【００６４】さらに、ビームを切り出さず、ビーム周辺の下限フルーエンス以下でメッキ形成に必要な最低フルーエンス以上のフルーエンスを利用してパターンを形成すると、表面粗さに影響を及ぼさず、メッキ形成に必要なエネルギーを投入できるため、照射時間がビームを切り出す場合と比して少なくなり、パターン形成時間が短縮できる効果や、メッキ形成が安定する効果が得られる。
【００６５】また、高分子成形材として基板、電子部品のパッケージを使用して、基板やパッケージにおける導電パターンを無電解もしくは電解メッキで形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】メッキ膜のピール強度値とレーザのフルーエンスとの関係を示す線図である。
【図２】（ａ）は高分子材料としてのＬＣＰに無機フィラーとしてのガラスフィラーを添加し、この材料を射出成形して得られた高分子成形材の断面図である。（ｂ）〜（ｅ）は、表面にレーザの照射によるパターンを施した高分子成形材の断面図である。
【図３】メッキ膜の剥離量とピール強度との関係を示す線図である。
【図４】メッキ膜の剥離量とピール強度との関係を示す線図である。
【図５】メッキ膜の剥離量とピール強度との関係を示す線図である。
【符号の説明】
１１ ＬＣＰ（高分子材料）
１１Ｂ 凹凸
２１ ガラスフィラー（無機フィラー）
２１Ｂ 凹凸
３１ 高分子成形材
３１Ａ 表面
α 下限フルーエンス
β 上限フルーエンス
Ｂ 一定範囲のフルーエンス
Ｈ メッキ形成に必要な最低フルーエンス
イ〜ホ 表面形状包絡線
【特許請求の範囲】
【請求項１】 高分子材料に無機フィラーを充填した高分子成形材にレーザを照射し、当該照射部にメッキを行う高分子成形材のメッキ形成方法であって、前記レーザの下限のフルーエンスを、前記メッキ形成に必要な最低フルーエンス以上で前記高分子成形材の表面粗さが増加傾向にある範囲で決定し、前記レーザの上限のフルーエンスを、前記高分子材料のアブレーションしきい値もしくは充填した前記無機フィラーのアブレーションしきい値のうち低い方で決定し、前記下限のフルーエンスと前記上限のフルーエンスとの間の一定範囲内の前記フルーエンスを前記照射に用いるようにしたことを特徴とする高分子成形材のメッキ形成方法。
【請求項２】 前記メッキが、前記高分子材料に前記無機フィラーを充填した前記高分子成形材に前記レーザを照射し、前記照射部に正の表面電位を生じさせた後、前記照射部に無電解メッキの触媒を析出させ、その後、前記高分子成形材を無電解メッキ液に浸漬して行われる無電解メッキである請求項１に記載の高分子成形材のメッキ形成方法。
【請求項３】 前記メッキが、前記高分子材料に前記無機フィラーを充填した前記高分子成形材に前記レーザを照射し、前記照射部に導電性を付与した後、前記高分子成形材を電解メッキ液に浸漬して行われる電解メッキである請求項１に記載の高分子成形材のメッキ形成方法。
【請求項４】 前記レーザの全投入エネルギが１０〜５００Ｊ／ｃｍ2 である請求項１乃至請求項３に記載の高分子成形材のメッキ形成方法。
【請求項５】 前記高分子材料が液晶ポリマであり、前記レーザがＫｒＦエキシマレーザであり、前記ＫｒＦエキシマレーザの前記一定範囲のフルーエンスは０．２〜０．３Ｊ／ｃｍ2 ／パルスである請求項１乃至請求項３に記載の高分子成形材のメッキ形成方法。
【請求項６】 前記高分子材料が液晶ポリマであり、前記レーザがＹＡＧ第３高調波であり、前記ＹＡＧ第３高調波の前記一定範囲のフルーエンスは０．１〜０．２Ｊ／ｃｍ2 ／パルスである請求項１乃至請求項３に記載の高分子成形材のメッキ形成方法。
【請求項７】 光学手段により前記一定範囲内のフルーエンスを前記照射に用いるようにした請求項１乃至請求項３に記載の高分子成形材のメッキ形成方法。
【請求項８】 前記光学手段として、プリズム形、カライドスコープ形及びフライアイ形のホモジェナイザーを使用するようにした請求項７に記載の高分子成形材のメッキ形成方法。
【請求項９】 レーザ照射領域が重複する照射手順により、前記レーザ内の前記一定範囲内のフルーエンスを照射した後、前記レーザ内の前記メッキ形成に必要な最低フルーエンス以上で前記一定範囲の前記下限フルーエンス未満のフルーエンスを前記照射に用いるようにした請求項１乃至請求項３に記載の高分子成形材のメッキ形成方法。
【請求項１０】 前記高分子成形材が基板、電子部品のパッケージである請求項１乃至請求項９に記載の高分子成形材のメッキ形成方法。
【請求項１】 高分子材料に無機フィラーを充填した高分子成形材にレーザを照射し、当該照射部にメッキを行う高分子成形材のメッキ形成方法であって、前記レーザの下限のフルーエンスを、前記メッキ形成に必要な最低フルーエンス以上で前記高分子成形材の表面粗さが増加傾向にある範囲で決定し、前記レーザの上限のフルーエンスを、前記高分子材料のアブレーションしきい値もしくは充填した前記無機フィラーのアブレーションしきい値のうち低い方で決定し、前記下限のフルーエンスと前記上限のフルーエンスとの間の一定範囲内の前記フルーエンスを前記照射に用いるようにしたことを特徴とする高分子成形材のメッキ形成方法。
【請求項２】 前記メッキが、前記高分子材料に前記無機フィラーを充填した前記高分子成形材に前記レーザを照射し、前記照射部に正の表面電位を生じさせた後、前記照射部に無電解メッキの触媒を析出させ、その後、前記高分子成形材を無電解メッキ液に浸漬して行われる無電解メッキである請求項１に記載の高分子成形材のメッキ形成方法。
【請求項３】 前記メッキが、前記高分子材料に前記無機フィラーを充填した前記高分子成形材に前記レーザを照射し、前記照射部に導電性を付与した後、前記高分子成形材を電解メッキ液に浸漬して行われる電解メッキである請求項１に記載の高分子成形材のメッキ形成方法。
【請求項４】 前記レーザの全投入エネルギが１０〜５００Ｊ／ｃｍ2 である請求項１乃至請求項３に記載の高分子成形材のメッキ形成方法。
【請求項５】 前記高分子材料が液晶ポリマであり、前記レーザがＫｒＦエキシマレーザであり、前記ＫｒＦエキシマレーザの前記一定範囲のフルーエンスは０．２〜０．３Ｊ／ｃｍ2 ／パルスである請求項１乃至請求項３に記載の高分子成形材のメッキ形成方法。
【請求項６】 前記高分子材料が液晶ポリマであり、前記レーザがＹＡＧ第３高調波であり、前記ＹＡＧ第３高調波の前記一定範囲のフルーエンスは０．１〜０．２Ｊ／ｃｍ2 ／パルスである請求項１乃至請求項３に記載の高分子成形材のメッキ形成方法。
【請求項７】 光学手段により前記一定範囲内のフルーエンスを前記照射に用いるようにした請求項１乃至請求項３に記載の高分子成形材のメッキ形成方法。
【請求項８】 前記光学手段として、プリズム形、カライドスコープ形及びフライアイ形のホモジェナイザーを使用するようにした請求項７に記載の高分子成形材のメッキ形成方法。
【請求項９】 レーザ照射領域が重複する照射手順により、前記レーザ内の前記一定範囲内のフルーエンスを照射した後、前記レーザ内の前記メッキ形成に必要な最低フルーエンス以上で前記一定範囲の前記下限フルーエンス未満のフルーエンスを前記照射に用いるようにした請求項１乃至請求項３に記載の高分子成形材のメッキ形成方法。
【請求項１０】 前記高分子成形材が基板、電子部品のパッケージである請求項１乃至請求項９に記載の高分子成形材のメッキ形成方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００１−１９２８４７（Ｐ２００１−１９２８４７Ａ）
【公開日】平成１３年７月１７日（２００１．７．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０００−４４２０（Ｐ２０００−４４２０）
【出願日】平成１２年１月１３日（２０００．１．１３）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１３年７月１７日（２００１．７．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１２年１月１３日（２０００．１．１３）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
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