2020 Fiscal Year Research-status Report
Improvement of interface and metal crystallinity by multi-shot flash lamp annealing method
| Project/Area Number |
20K05334
|
|---|
| Research Institution | Kanto Gakuin University |
|---|
Principal Investigator |
盧 柱亨 関東学院大学, 総合研究推進機構, 教授 (50313474)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
堀内 義夫 関東学院大学, 総合研究推進機構, 講師 (30808879)
本間 英夫 関東学院大学, 材料・表面工学研究所, 顧問 (00064105)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | Flash Lamp Annealing / 無電解めっき法 / フレキシブル樹脂フィルム / 金属微細パターン / 銅の結晶性改善 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
将来、ウェアラブルデバイスなどの電子回路基板材として応用可能なフレキシブルフィルムの中で、LCP（Liquid Crystal Polymer）、COP(Cyclo Olefin Polymer）に加え、高機能熱可塑性樹脂であるPEEK(Poly Ether Ether Ketone)フィルムにも無電解銅めっきと電気銅めっきによる微細パターンを安定的に形成させることに成功し、Multi-shot FLA（Flash Lamp Annealing）の最適な条件（パルス光の照射距離、パルス幅、Multi-shotの周波数など）の範囲を見出すことができ、無電解めっき金属薄膜の強い密着性が得られる最適条件を見極めている。
さらに発想を変えて、裏面からのFlash Lamp光の照射を試みたところ、表面への照射に比べて約60～80％ほどのアニーリング効果があることがわかり、Flash Lamp光を表面と裏面に同時照射することによりアニーリング効果の極大化の可能性を見出すことが出来た。
また、高速での信号伝送特性の向上にも寄与できるように銅の結晶性を大きくするため、FE-SEM(Scanning Electron Microscope)による表面状態（平滑性）とEBSD(Electron Back Scatter Diffraction)によりGrain sizeの肥大化について詳しく調べているが、無電解銅めっき被膜にはその傾向が確認できたくらいにとどまり、今後さらなる研究が必要である。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
今年度中に計画していた、COP、LCPフィルム上の微細パターンの形成が安定的にできるようになり、新たに高機能熱可塑性樹脂であるPEEK材の新規開発品（Ex-PEEK）の表面にも無電解銅めっきと電気銅めっきによる微細金属パターンの形成も可能となった。
しかし、銅の結晶性を改善（肥大化）をの調べは、少々遅れ気味であるが、EBSDの測定の結果、無電解銅めっき薄膜の結晶が大きくなる傾向がわかったので、銅の結晶が伸びやすい<111>方向と信号を転送する方向を一致させると、より高速で信号を送ることが出来るのではないかと考えられる。
一般的には、めっき添加剤により銅の結晶性を制御する方法もあるが、出来る限り純粋な銅結晶が望ましく、不純物にもなる添加剤を用いず、Flash Lamp光による効果のほうが有効的である。
今年度の研究予定ではなかったが、透明フィルムは光を通すため、そのエネルギーは伝わるのではないかと発想の転換により、裏面からのFlash Lamp照射で約70～80％ほどのアニーリング効果を確認できた。
即ち、表面と裏面の同時照射するなど新しいFlash Lamp光の照射方法を開発・適用することにより、更なる効果が得られると期待される。
|
| Strategy for Future Research Activity |
今後は、最適化されたパラメータに基づき、Multi-shot 周波数を固定/可変、パルス幅の固定/可変、照射距離を固定/可変など複数のパラメータの組み合わせを試みる予定であり、フィルム基板と銅薄膜との界面の平滑性を確保できる技術を確立する。
さらに、少し遅れ気味ではあるが、金属結晶の巨大化や結晶が伸びる傾向をSEMによる結晶解析EBSD（Electron Back Scatter Diffraction Patterns）測定により調べながら銅薄膜内の結晶性改善を極める予定である。
また、透明フィルムの光を通す物性から着目し、裏面からのFlash Lamp光の照射にも効果的であることが確認されたため、今年度に購入を予定していたMulti-shot Flash Lampユニットの購入を見送り、Flash Lamp光の照射方向を工夫するとともにサンプルの裏面からも照射できるステージへの改造により、アニーリング効果の向上を図る。
この改造作業の効率化のためにMulti-shot FLA装置を寄贈してくださったウシオ電機と相談しながら進めていく予定である。
|
| Causes of Carryover |
本研究の遂行中に生まれたアイディアにより、透明フィルムの裏面からのFlash Lamp光照射も効果的であることがわかったので、「Multi-shot フラッシュランプユニット（カスタマイズ仕様）」の購入を見送り、次年度に購入を予定している「光照射範囲拡大ステージ」との組み合わせて仕様と設計を一緒に変更して購入することが有効的であると判断された。
そのため、Multi-shot フラッシュランプユニットの購入を延期し、次年度中に光照射範囲拡大ステージと一緒に購入する予定である。
|
Research Products
(4 results)
