(57)【要約】【課題】配線全体の抵抗を小さくすることが可能な導電性ペーストからなる配線、配線の製造方法、及び、配線基板を提供する。【解決手段】配線１０は、樹脂１２及び該樹脂１２中に含まれる導電性フィラー１３を有し、基材２上に所定の配線幅Ｗ１０で形成され、導電性フィラー１３は、短径Ａ１４が配線幅Ｗ１０よりも小さいとともに、長径Ｂ１４が配線幅Ｗ１０以上となる第一のフィラー１４を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂及び該樹脂中に含まれる導電性フィラーを有し、基材上に所定の配線幅で形成される配線であって、
前記導電性フィラーは、短径が前記配線幅よりも小さいとともに、長径が前記配線幅以上となる第一のフィラーを含むことを特徴とする配線。
【請求項２】
請求項１に記載の配線において、
前記導電性フィラーは、前記第一のフィラーの長径よりも少なくとも小さい径を有し、樹脂に対して含有率を高めるために配合される第二のフィラーを含むことを特徴とする配線。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の配線において、
前記第一のフィラーは、長径が配線の延設方向に沿うようにして配設されていることを特徴とする配線。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれ１項に記載の配線において、
前記第一のフィラーは、鱗片状または針状に形成されていることを特徴とする配線。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれ１項に記載の配線において、
前記導電性フィラーは、前記第一のフィラーの割合が５ｖｏｌ％以上であることを特徴とする配線。
【請求項６】
請求項２に記載の配線において、
前記第二のフィラーは、径が前記第一のフィラーの短径よりも小さく設定されていることを特徴とする配線。
【請求項７】
請求項２または請求項６に記載の配線において、
前記第二のフィラーは、直径０．１μｍ以上１μｍ以下と、直径３０ｎｍ以下との２つの粒度ピークを有することを特徴とする配線。
【請求項８】
請求項７に記載の配線において、
前記第二のフィラーの内、直径３０ｎｍ以下のフィラーが融着することにより、前記第一のフィラーと前記第二のフィラー、及び、前記第二のフィラー同士が結合されていることを特徴とする配線。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の配線において、
前記導電性フィラーは、銀、金、銅、ニッケル、パラジウム、カーボン、または、銀で被覆した銅、銅合金、ニッケル若しくはニッケル合金のいずれか１つ、または、複数の組み合わせからなることを特徴とする配線。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の配線と、
該配線が形成された基材とを備えることを特徴とする配線基板。
【請求項１１】
樹脂及び該樹脂中に含まれる導電性フィラーを有し、基材上に所定の配線幅で形成される配線の製造方法であって、
前記配線幅で所定の配線パターンが形成された凹版に、前記樹脂及び短径が前記配線幅よりも小さいとともに長径が前記配線幅以上となる第一のフィラーを含む導電性フィラーを有する導電性ペーストを充填する導電性ペースト充填工程と、
前記凹版を前記基材に接触させて、該凹版に充填された前記導電性ペーストを前記基材に転写する転写工程と、
前記基材に転写した前記導電性ペーストを硬化させる硬化工程とを備えることを特徴とする配線の製造方法。
【請求項１２】
樹脂及び該樹脂中に含まれる導電性フィラーを有し、基材上に所定の配線幅で形成される配線の製造方法であって、
前記配線幅で所定の配線パターンが形成された凹版に、樹脂及び短径が前記配線幅よりも小さいとともに長径が前記配線幅以上となる第一のフィラーを含む導電性フィラーを有する導電性ペーストを充填する導電性ペースト充填工程と、
前記凹版を転写体に接触させて、該凹版に充填された前記導電性ペーストを前記転写体に転写する第一の転写工程と、
前記転写体を前記基材に接触させて、該転写体に転写された前記導電性ペーストを前記基材に転写する第二の転写工程と、
前記基材に転写した前記導電性ペーストを硬化させる硬化工程とを備えることを特徴とする配線の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性ペーストを硬化させてなる配線及び配線の製造方法、並びに、配線を備える配線基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体パッケージなどに用いられる配線は、基材上にフォトリソグラフィー法を用いて形成されるのが一般的であった。フォトリソグラフィー法による配線の形成は、具体的には、まず、基材上の全面に配線を形成する銅などで形成された導体膜を形成する。次に、この導体膜上にエッチングレジスト形成用の感光性樹脂をスピンコータ等を用いて塗布する。その後、フォトマスクを用いて配線となる部分を露光、現像することによって、配線となる部分が露光部となり、それ以外の部分が未露光部となる。そして、未露光部の感光性樹脂を除去することでエッチングレジストを形成し、エッチングを行うことで、配線となる部分以外の導体膜を除去し、最後にエッチングレジストを除去することで、基材上に配線を形成することができる。
【０００３】
また、フォトリソグラフィー法以外の方法としては、樹脂と導電性フィラーからなる導電性ペーストを印刷技術を用いて基材上に印刷して硬化させることで、配線を形成するものが提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。このような導電性ペーストからなる配線では、単に導電性ペーストを所望の位置に印刷して硬化させるだけであり、フォトリソグラフィー法のように、エッチングを行う必要がないので使用済みエッチング液が廃液となってしまうことがなく、また、配線部分以外で導体膜を形成する材料を除去する必要がない。このため、製造工程を短縮し、コストを低減することができるとともに、環境上も有利である。
【特許文献１】特開平１０−１７３２１０号公報
【特許文献２】特開平８−９２６０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１、２の配線によれば、樹脂中に含まれる導電性フィラーによって導通を図るため、導体膜によるものと比較して電気抵抗が大きくなってしまう問題があった。印刷パターンのサイズに対して導電性フィラーの粒径を小さくして充填度を高くすることで、導電パスを多くすることも可能であるが、これと同時に、１つの導電パスに対するフィラーの接触点数が増大して接触抵抗が大きくなることになり、結果配線全体としては抵抗がさらに大きくなってしまう。
【０００５】
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、配線全体の抵抗を小さくすることが可能な導電性ペーストからなる配線、配線の製造方法、及び、配線基板を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明は、樹脂及び該樹脂中に含まれる導電性フィラーを有し、基材上に所定の配線幅で形成される配線であって、前記導電性フィラーは、短径が前記配線幅よりも小さいとともに、長径が前記配線幅以上となる第一のフィラーを含むことを特徴としている。
【０００７】
また、本発明は、樹脂及び該樹脂中に含まれる導電性フィラーを有し、基材上に所定の配線幅で形成される配線の製造方法であって、前記配線幅で所定の配線パターンが形成された凹版に、前記樹脂及び短径が前記配線幅よりも小さいとともに長径が前記配線幅以上となる第一のフィラーを含む導電性フィラーを有する導電性ペーストを充填する導電性ペースト充填工程と、前記凹版を前記基材に接触させて、該凹版に充填された前記導電性ペーストを前記基材に転写する転写工程と、前記基材に転写した前記導電性ペーストを硬化させる硬化工程とを備えることを特徴としている。
【０００８】
また、本発明は、樹脂及び該樹脂中に含まれる導電性フィラーを有し、基材上に所定の配線幅で形成される配線の製造方法であって、前記配線幅で所定の配線パターンが形成された凹版に、樹脂及び短径が前記配線幅よりも小さいとともに長径が前記配線幅以上となる第一のフィラーを含む導電性フィラーを有する導電性ペーストを充填する導電性ペースト充填工程と、前記凹版を転写体に接触させて、該凹版に充填された前記導電性ペーストを前記転写体に転写する第一の転写工程と、前記転写体を前記基材に接触させて、該転写体に転写された前記導電性ペーストを前記基材に転写する第二の転写工程と、前記基材に転写した前記導電性ペーストを硬化させる硬化工程とを備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の配線によれば、短径が配線幅より小さく、長径が配線幅以上となる第一のフィラーを含む導電性フィラーを有することにより、樹脂中における導電性フィラー同士の接触点数を減らすことができるので、接触抵抗を低減させて全体として抵抗を小さくすることができる。
また、本発明の配線の製造方法によれば、短径が配線幅より小さく、長径が配線幅以上となる第一のフィラーを含む導電性フィラーを有する導電性ペーストを基材に転写して配線を形成することにより、樹脂中における導電性フィラー同士の接触点数を減らすことができるので、接触抵抗を低減させて全体として抵抗を小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明に係る実施形態について、図１から図６を参照して説明する。図１及び図２に示すように、本実施形態の配線基板１は、基材２と、基材２上に所定の配線幅Ｗ１０で形成された配線１０とを備える。配線１０は、導電性ペースト１１を硬化してなるものであり、樹脂１２と、樹脂１２中に含まれる導電性フィラー１３とを有する。樹脂１２としては、後述するように、溶剤やカップリング剤が含有され、導電性ペースト１１としての流動性を付与するとともに硬化工程において硬化処理を行うことで硬化して配線１０を形成すすることが可能であれば良く、例えば、熱硬化性樹脂や紫外線硬化性樹脂などが選択される。
【００１１】
また、導電性フィラー１３としては、配線１０として必要な導電性を確保することが可能であれば、特に限定されないが、銀、金、銅、ニッケル、パラジウム、カーボン、または、銀で被覆した銅、銅合金、ニッケル若しくはニッケル合金のいずれか１つ、または、これらの複数の組み合わせからなることが好ましい。また、本実施形態では、導電性フィラー１３として、短径Ａ１４が配線幅Ｗ１０よりも小さいとともに、長径Ｂ１４が配線幅Ｗ１０以上となる第一のフィラー１４を含み、さらに、少なくとも第一のフィラー１４の長径Ｂ１４よりも小さい径を有し、樹脂１２に対して含有率を高めるために配合される第二のフィラー１５を含むことが好ましい。第一のフィラー１４は、長径Ｂ１４が配線１０の延設方向Ｘに沿うようにして配設されており、その形状は鱗片状または針状に形成されていることが好ましく、また、導電性フィラー１３全体の体積に対して５ｖｏｌ％以上含有していることが好ましい。
【００１２】
また、第二のフィラー１５としては、その径Ｄ１５が第一のフィラー１４の短径Ａ１４よりも小さく設定されていることが好ましく、特に、直径０．１μｍ以上１μｍ以下と、直径３０ｎｍ以下との２つの粒度ピークがある粒度特性を有するものが好ましい。また、第二のフィラー１５の内、直径３０ｎｍ以下のフィラーが融着することにより、第一のフィラー１４と第二のフィラー１５、及び、第二のフィラー１５同士が結合されていることが好ましい。
【００１３】
次に、本実施形態の配線１０の製造方法について、図３から図６に基づいて説明する。まず、図３に示すように、準備工程として、予定される配線１０の長さ及び幅と対応した長さ及び幅の配線パターンとなる溝２０ａが形成された凹版２０を用意する。本実施形態では、凹版２０はロール状に形成されており、外周面２０ｂに溝２０ａが形成されている。凹版２０の材質としては、特に制限されないが、樹脂材や金属材が用いられる。また、これに対して基材２の材質としては、後述する転写工程において、転写を好適に行うために、凹版２０に対して柔軟性を有する材質であることが好ましい。そして、所定の配合量で導電性フィラー１３、樹脂、溶剤及びカップリング剤を混合した導電性ペースト１１を用意する。
【００１４】
次に、導電性ペースト充填工程として、図３に示すように、導電性ペースト１１を供給しつつ凹版２０を軸回りに回転させることで、掻き取りブレード２１で余分な導電性ペースト１１を掻き取りながら、凹版２０の溝２０ａに導電性ペースト１１を充填していく。ここで、導電性ペースト１１に含まれた導電性フィラー１３は、配線幅Ｗ１０よりも短径Ａ１４が小さくて長径Ｂ１４が長い第一のフィラー１４を含んでいる。そして、第一のフィラー１４は、このような形状から長径Ｂ１４に沿う方向を配線幅Ｗ１０と対応する溝２０ａの幅方向に沿うようにして溝２０ａに充填されることはできなく、これにより選択的に長径Ｂ１４が溝２０ａの延設方向Ｐに沿うようにして充填されていくことなる。この際、第一のフィラー１４の短径Ａ１４は、配線幅Ｗ１０と対応する溝２０ａの幅よりも小さく設定されていることから、支障なく充填することができる。
【００１５】
次に、転写工程として、図５に示すように、凹版２０をさらに回転させて、溝２０ａを下側に移動させることで、下部で凹版２０に接触している基材２上に溝２０ａの内部に充填された導電性ペースト１１を転写していく。この際、上記のとおり、導電性ペースト１１に含まれる導電性フィラー１３の内、第一のフィラー１４は、溝２０ａの内部に、長径Ｂ１４が溝２０ａの延設方向Ｐに沿うようにして配設されていることから、そのまま配線１０の延設方向Ｘに沿うようにして基材２上に転写されることとなり、図６に示すように、基材２上に所望の配線１０の形状で、また、含まれる第一のフィラー１４が長径Ｂ１４を配線１０の延設方向Ｘに沿って配設するようにして導電性ペースト１１を転写させることができる。
【００１６】
次に、硬化工程として、基材２上に転写した導電性ペースト１１の硬化処理を行う。すなわち、導電性ペースト１１の樹脂１２として熱硬化性樹脂を選択した場合には、熱処理を行うことにより、転写した導電性ペースト１１に含まれる樹脂１２を硬化させて、図１及び図２に示すように配線１０を形成することができる。
【００１７】
次に、本実施形態の配線基板１及び配線１０の作用について説明する。本実施形態の配線１０では、図１及び図２に示すように、導電性フィラー１３として長径Ｂ１４が配線幅Ｗ１０以上となる第一のフィラー１４を含む構成としている。このため、樹脂１２中において、配線１０の延設方向Ｘの導電パスに対する導電性フィラー１３同士の接触点数を減らすことができるので、接触抵抗を低減させて全体として抵抗を小さくすることができる。
【００１８】
また、第一のフィラー１４により導電性フィラー１３全体として比表面積（体積に対する表面積）が減少することとなる。一般に、ペースト中に含まれるフィラー表面には、一定の厚みを有して樹脂が固着し、該樹脂は流動性を失うこととなる。このため、硬化工程において樹脂１２を硬化させた際に、このように導電性フィラー１３の表面に固着した樹脂１２は、基材２との接着力、及び、フィラー同士の接触力に対して寄与し難くなってしまう。しかしながら、本実施形態の配線１０においては、導電性フィラー１３として第一のフィラー１４を含んでおり、比表面積を小さくすることができるので、導電性フィラー１３に固着する樹脂量を抑制することができ、これにより基材２との接着力および導電性フィラー１３同士の接触力に寄与する樹脂量を相対的に増加させることができる。このため、さらに抵抗を小さくすることができるとともに、基材２に対する接着強度を向上させることができる。
【００１９】
また、第一のフィラー１４は、鱗片状または針状に形成されていることで、球状や楕円体状のものと比較して、導電性フィラー１３同士の接触面積をさらに大きくして、接触抵抗を低減して全体として抵抗を小さくすることができる。また、第一のフィラー１４の含有率を、導電性フィラー１３全体に対して５ｖｏｌ％以上とすることで、配線１０の延設方向Ｘに沿う１つの導電パスに対する導電性フィラー１３の数を少なくすることができて、抵抗をさらに小さくすることができる。
【００２０】
また、本実施形態では、また、導電性フィラー１３が、第一のフィラー１４よりも小さい径Ｄ１５を有する第二のフィラー１５をさらに含み、特に、当該第二のフィラー１５の径Ｄ１５が第一のフィラー１４の短径Ａ１４よりも小さく設定されている。このため、導電性フィラー１３全体として充填率を向上させ、第二のフィラー１５により配線１０内部における第一のフィラー１４による導電パスを補助することができ、これにより配線１０の低抵抗化と、導電パス数の確保との両立が可能となる。特に、本実施形態では、第二のフィラー１５が直径０．１μｍ以上１μｍ以下と、直径３０ｎｍ以下との２つの粒度ピークを有することで、さらに充填率を高めて、導電パス数を多くすることができる。また、第二のフィラー１５の内、直径３０ｎｍ以下のものは、低温で融着する性質を有しており、このようなフィラーが含有していることにより、第一のフィラー１４と第二のフィラー１５との間、また、第二のフィラー１５同士の間で融着して互いを結合することができ、これにより導電性ペースト１１の導電性を向上させることができる。
【００２１】
また、本実施形態では、上記のように凹版２０を用いて配線１０を製造している。導電性ペースト１１を基材２上に印刷して、配線１０を形成する方法としては、スクリーン印刷法、インクジェットによる方法、またはディスペンス法などもある。しかしながら、スクリーン印刷法では、配線を形成するためのマスクを支持するためのメッシュが必要となるため、導電性ペーストに含まれる導電性フィラーの径としては、マスク開口部のメッシュの目の大きさより小さくする必要があり、結果配線幅よりも小さくする必要があり、配線幅よりも大きい長径を有する第一のフィラーを含む導電性ペーストを用いることはできない。また、インクジェットによる方法やディスペンス法では、ノズルの先端径を配線幅以下とする必要があり、導電性ペーストをノズルから突出するためには、導電性ペーストに含まれる導電性フィラーの径をノズルの先端径より小さく、すなわち配線幅以下とする必要があり、同様に配線幅よりも大きい長径を有する第一のフィラーを含む導電性ペーストを用いることはできない。一方、上記のように凹版２０を用いた製造方法では、単に凹版２０上に導電性ペースト１１を塗布して掻き取るだけで配線１０と対応する溝２０ａに第一のフィラー１４を含む導電性ペースト１１を充填することができ、また、充填後においては、第一のフィラー１４を配線１０の延設方向Ｘと対応する溝２０ａの延設方向Ｐに沿って配設することができ、上記のような効果を奏し得る配線１０を容易かつ精度良く製造することができる。
【００２２】
なお、上記実施形態では、基材２上に配線１０を形成する際に、ロール状の凹版２０を使用するものとしたが、これに限るものではない。図７から図９は、この実施形態の変形例の配線の製造方法を示している。すなわち、図７に示すように、準備工程として、平板状で、基材２に当接させる当接面２５ａに配線１０と対応した形状の溝２５ｂが形成された凹版２５を用意する。そして、当該当接面に掻き取りブレード２１で余分な導電性ペースト１１を掻き取りながら、凹版２５の溝２５ｂに導電性ペースト１１を充填していく。次に、転写工程として、図８に示すように、この当接面２５ａを基材２に当接させるようにして凹版２５を基材２上に載置することで、図９に示すように、溝２５ｂに充填された導電性ペースト１１を基材２に転写させることができる。そして、同様に硬化工程を実施することで配線１０を形成することができる。
【００２３】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図１０から図１２は、本発明の第２の実施形態を示したものである。この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００２４】
本実施形態では、第１の実施形態と比較して、配線の製造方法において、転写体３０を介して基材２に導電性ペースト１１を転写させて配線１０を形成させた点で異なる。すなわち、本実施形態の配線の製造方法では、まず、準備工程として、図１０に示すように、ロール状の凹版２０と、同様にロール状の転写体３０とを用意し、基材２上に転写体３０を配置し、転写体３０に接触させるようにして凹版２０を配置する。転写体３０としては、様々な材質が選択可能であるが、金属製のロール表面を、基材２に対して柔軟性を有する材質、例えばシリコンゴムなどで覆う構造とすることで、後述する第二の転写工程において基材２の表面に凹凸が存在する場合でも追従性良く配線パターンを形成することが可能となる。
【００２５】
次に、導電性ペースト充填工程として、図１０に示すように、第１の実施形態同様に、凹版２０を回転させながら、導電性ペースト１１を凹版２０に形成された溝２０ａに充填していく。この際、凹版２０と接触している転写体３０も追従して回転することとなる。次に、第一の転写工程として、図１１に示すように、さらに凹版２０及び転写体３０を回転させることで、凹版２０に接触する転写体３０の外周面３０ａ上に溝２０ａ内部に充填された導電性ペースト１１を転写していくことができる。次に、第二の転写工程として、さらに凹版２０及び転写体３０を回転させることで、転写体３０の外周面３０ａに転写された導電性ペースト１１を、基材２の表面に接触させて転写していくことができる。そして、最後に硬化工程として硬化処理を行うことで、基材２上に配線１０を形成することができる。
【００２６】
そして、このような製造方法においても、第１の実施形態同様に、導電性フィラー１３として長径Ｂ１４が配線幅Ｗ１０よりも大きい第一のフィラー１４が、長径Ｂ１４に沿う方向を延設方向Ｘに沿うようにして配設された配線１０を形成することができ、各導電パスにおける接触抵抗を低減させて全体として抵抗を小さくすることができる。
【００２７】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１の実施形態の配線基板の上面図である。
【図２】図１の切断線Ａ−Ａにおける断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の配線の製造方法において、充填工程を説明する説明図である。
【図４】本発明の第１の実施形態の配線の製造方法において、充填工程を説明する説明図である。
【図５】本発明の第１の実施形態の配線の製造方法において、転写工程を説明する説明図である。
【図６】本発明の第１の実施形態の配線の製造方法において、転写工程を説明する説明図である。
【図７】本発明の第１の実施形態の変形例の配線の製造方法において、充填工程を説明する説明図である。
【図８】本発明の第１の実施形態の変形例の配線の製造方法において、転写工程を説明する説明図である。
【図９】本発明の第１の実施形態の変形例の配線の製造方法において、転写工程を説明する説明図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態の配線の製造方法において、充填工程を説明する説明図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態の配線の製造方法において、第一の転写工程を説明する説明図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態の配線の製造方法において、第二の転写工程を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  配線基板
２  基材
１０  配線
１１  導電性ペースト
１２  樹脂
１３  導電性フィラー
１４  第一のフィラー
１５  第二のフィラー
２０、２５  凹版
３０  転写体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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