(57)【要約】【課題】本発明は優秀な耐久性を持つ印刷回路基板用インプリントモールド及びこれを利用した印刷回路基板の製造方法に関する。【解決手段】形成しようとする複数のビア及びパターンに対応される構造物が表面に形成された印刷回路基板用インプリントモールドにおいて、前記モールドが熱又は紫外線硬化形プレポリマー（prｅpolymer）１００重量部に対して０．１〜５．０μｍの平均粒子径を持つフィラー３０〜８０重量部を含浸させからなることを特徴とする優秀な耐久性を持つ印刷回路基板用インプリントモールド及びこれを利用した印刷回路基板の製造方法を提供する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
形成しようとする複数のビア及びパターンに対応する構造物が表面に形成された印刷回路基板用インプリントモールドにおいて、前記モールドが熱又は紫外線硬化型プレポリマー（Ｐｒｅｐｏｌｙｍｅｒ）１００重量部に対して０．１〜５．０μｍの平均粒子径を持つフィラー３０〜８０重量部を含浸させてなることを特徴とする印刷回路基板用インプリントモールド。
【請求項２】
前記プレポリマーはポリウレタン、ポリエステル、シリコーンゴム、エポキシ、テフロン及びこれらの組み合わせからなる群から選択されることを特徴とする請求項１記載の印刷回路基板用インプリントモールド。
【請求項３】
前記フィラーはシリカ、ガラスフリット、クレー、カーボンブラック、アルミナ及びこれらの組み合わせからなる群から選択されることを特徴とする請求項１記載の印刷回路基板用インプリントモールド。
【請求項４】
前記フィラーは下記の化学式１ないし化学式４に示される化合物の中の一つで表面処理されたことを特徴とする請求項１又は３記載の印刷回路基板用インプリントモールド。
【化１】
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【化２】
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【化３】
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【化４】
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前記式中、Ｒ1ないしＲ12はそれぞれ同一または異なるＣ１〜Ｃ２０のアルキル基で、ａ、ｂ、ｃ及びｄはそれぞれ同一または異なる１〜１５の整数である。
【請求項５】
（ａ）形成しようとする複数のビア及びパターンに対応する構造物が表面に形成された第１項によるインプリントモールドを提供する段階と、
（ｂ）導電性金属層の上面に半硬化された樹脂絶縁層が積層された基板を提供する段階と、
（ｃ）前記インプリントモールドを前記基板の樹脂絶縁層上に所定の温度及び圧力の条件で加圧して圧着させる段階と、
（ｄ）前記基板からモールドを分離して、前記基板の樹脂絶縁層にモールドの構造物に対応する、願う形象のビア及び微細パターンを刻印させる段階と、
（ｅ）前記ビア及び微細パターンが刻印された樹脂絶縁層に導電性金属をメッキして回路間の電気的接続のためビア及び回路パターンを形成させる段階と、
を含むことを特徴とする印刷回路基板の製造方法。
【請求項６】
前記（ｃ）段階前に前記モールドに形成されている構造物上にさらに離型剤を塗布する段階を含むことを特徴とする請求項５記載の印刷回路基板の製造方法。
【請求項７】
前記導電性金属は銀、金、白金、パラジウム、銅、ニッケル、鉄、アルミナ、モリブデン、タングステン、これらの合金及び混合物からなる群から選択されることを特徴とする請求項５記載の印刷回路基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、優秀な耐久性を持つ印刷回路基板用インプリントモールド及びこれを用いる印刷回路基板の製造方法に関する。より具体的には、インプリントモールド用プレポリマーにフィラーを含浸させ、モールドの耐久性を向上させて寿命を延長させることができる優秀な耐久性を持つ印刷回路基板用インプリントモールド及びこれを用いる印刷回路基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、電気電子技術は２１世紀高度情報通信社会の具現に歩調を合わせ、多量の情報保存、より早い情報処理と送信、さらに簡便な情報通信網の構築のために発展している。
【０００３】
特に、与えられた情報送信速度の有限性という条件下で、このような要求条件を満たすことができる一つの方法として、その構成素子を可能限りもっと小さくすると同時に、信頼性を高めて新しい機能性を付与するための方策が提案される。
【０００４】
上述したように、電子製品の軽薄短小化の成り行きによって印刷回路基板も微細パターン化、小型化及びパッケージ化が同時に要求されている。これによって信号処理能力が優れた回路をより狭い面積に具現するために高密度の基板（line／space＜10μｍ／10μｍ、Ｍｉｃｒｏｖｉａ＜３０μｍ）の製造が必要となっている。
【０００５】
今まで一番広く使われている微細構造製作技術中の一つはフォトリソグラフィーであり、フォトレジスト薄膜が加えられた基板の上にパターンを形成させる方法である。
【０００６】
しかしながら、ＵＶリソグラフィ法を使って基板を製造する時には回路で使われる銅箔が厚くなければならないという点と湿式エッチング法を使わなければならないという二つの制限があり、ＵＶリソグラフィ法で１０μｍ以下の微細線幅を形成する場合、製品の信頼性が落ちるという問題点があった。
【０００７】
上述したように、今まで基板製造に使われて来たＵＶリソグラフィ法は基板の高密度化によって製造工程の精密性及び信頼性の面でのみならず、製造単価で乗り越えなければならない問題点がますます多くなっている。
【０００８】
一方、最近には印刷回路基板の集積度がさらに高くなり、それに伴い、微細パターンを形成する方法に対する研究が活発になっており、上述したＵＶリソグラフィ法の代替工法としてインプリント方法を利用して高密度の基板を製造しようとする試みが注目されている。
【０００９】
インプリント方法は使うモールドによって種類を分類できるのに、堅い金属やセラミックをモールドで使う場合には全体的に均一な形状を基板に形成するために高温及び高圧を使わなければならない工程に問題がある。従って、原子／分子の大きさで根本的な物質の特定な用途を決めることができる構造と、製造を制御／操作する技術の一つとして、高分子物質を使う方法が研究開発されている。
【００１０】
高分子は選択的なエッチングレジスター、光学デバイス、生化学的センサー、ひいてはティッシュエンジニアリングにまで至る幅広い応用範囲を持っており、次世代新素材開発に大きい影響を与えることができることが期待されており、最近、関心の対象になっている。特に、ナノメートル（ｎａｎｏｍｅｔｅｒ）大きさの微細パターンを高分子薄膜を利用して形成する場合において、従来、インプリント方法を利用する方法がある。
【００１１】
前記ナノスケールで刻印する方法（ｎａｎｏｉｍｐｒｉｎｔ）はアメリカのプリンストン大学のＳｔｅｐｈｅｎ Ｃｈｏｕなどによって発明された方法（特許文献１）で、相対的強度が強い物質の表面に必要とする形状をあらかじめ製作し、これを他の物質の上にパターニングさせることで半導体などの微細パターンを形成する、有力な方法として知られている。
【００１２】
発明者たちは等しい技術を応用してナノコンパクト光学ディスクなどに対する応用（特許文献２）も提案している。このようなナノインプリント方法は生産性が低いという問題点を乗り越えてナノサイズの微細パターンを大量製造することができる長所がある。
【００１３】
一方、上述したようなインプリント工程を利用して印刷回路基板のような大面積の基板を製造する場合には量産性のために大面積インプリント工程を考慮しなければならないので、最近では弾性を持つ高分子をモールドとして利用する方法が提案されている。
【００１４】
図１は、従来技術によるインプリント用モールドの製造方法を概略的に現わしたもので、図１を参照すれば、形成しようとする複数のビア及びパターンに対応される構造物が表面に形成されたマスター（１０）に流れ性を持つプレポリマー溶液（２０）を加えればマスター表面のパターンがプレポリマーにそのまま転写される。この状態で熱又は紫外線を利用して硬化させた後、前記マスター（１０）からインプリント用モールド（３０）を分離することで今後形成されるパターンはある程度機械的強度を持つようになる。
【００１５】
ここで、今までは主に使われるプレポリマーの分子形態をデザインして最終モールドの機械的物性を変化させる研究がたくさん行われたが、この方法だけでは機械的物性の変化幅に限界があった。
【００１６】
また、インプリント技術を印刷回路基板の回路及びビア形成に応用する場合、粘度が大きい樹脂をインプリントするためには高温及び高圧の工程条件が必要だからモールドに加えられる応力（ｓｔｒｅｓｓ）によってモールドの寿命が短くなる。このように、現在高分子材質のモールドを利用した印刷回路基板のインプリント技術において、解決しなければならない重要な問題の一つは高分子モールドの繰り返し使用による耐久性及び寿命に関する点であって、このような問題と係わる技術開発はいまだ充分でない。
【００１７】
【特許文献１】アメリカ特許第５，７７２，９０５号
【特許文献２】アメリカ特許第６，５１８，１８９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明は、前記のような問題点を解決するために幅広く研究を繰り返えした結果、高分子に特定平均粒子径を持つフィラーを特定量含浸させ、ミクロン単位の構造物大きさを持つ大面積の印刷回路基板上に適用可能な、優秀な耐久性を持つインプリント用モールドを得ることができることを見出して、完成されたものである。
【００１９】
従って、本発明は向上した耐久性を持つ、繰り返し使用が可能な印刷回路基板用インプリントモールドを提供すること、そして前記インプリントモールドを利用した印刷回路基板の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
前記目的を果たすために、本発明による優秀な耐久性を持つ印刷回路基板用インプリントモールドは、形成しようとする複数のビア及びパターンに対応される構造物が表面に形成された印刷回路基板用インプリントモールドにおいて、前記モールドが熱又は紫外線硬化形プレポリマー（Ｐｒｅｐｏｌｙｍｅｒ）１００重量部に対して０．１〜５．０μｍの平均粒子径を持つフィラー３０〜８０重量部を含浸してなることを特徴とする。
【００２１】
ここで、前記プレポリマーはポリウレタン、ポリエステル、シリコーンゴム、エポキシ、テフロン（登録商標）及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。
【００２２】
前記フィラーはシリカ、ガラスフリット（ｇｌａｓｓ ｆｒｉｔ）、クレー（ｃｌａｙ）、カーボンブラック（ｃａｒｂｏｎ ｂｌａｃｋ）、アルミナ及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。前記フィラーは望ましくは下記化学式１ないし化学式４に表示される化合物の一つで表面処理されるのが良い。
【００２３】
【化１】
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【化２】
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【化３】
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【化４】
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【００２４】
前記式中、Ｒ1ないしＲ12はそれぞれ同一又は異なるＣ１〜Ｃ２０のアルキルグループであり、ａ、ｂ、ｃ及びｄはそれぞれ同一又は異なる１〜１５の整数である。
【００２５】
前記別の目的を果たすための本発明による印刷回路基板の製造方法は、（ａ）形成しようとする複数のビア及びパターンに対応される構造物が表面に形成された本発明に係るインプリントモールドを提供する段階と、（ｂ）導電性金属層の上面に半硬化された樹脂絶縁層が積層された基板を提供する段階と、（ｃ）前記インプリントモールドを前記基板の樹脂絶縁層上に所定の温度及び圧力条件で加圧して圧着させる段階と、（ｄ）前記基板からモールドを分離して前記基板の樹脂絶縁層にモールドの構造物に対応する、所望の形状のビア及び微細パターンを刻印させる段階と、及び（ｅ）前記ビア及び微細パターンが刻印された樹脂絶縁層に導電性金属をメッキして回路間の電気的接続のためにビア及び回路パターンを形成させる段階と、を含むことを特徴とする。
【００２６】
前記方法はまた前記（ｃ）段階前に前記モールドに形成されている構造物上にさらに離型剤を塗布する段階を含むことを特徴とする。ここで、前記導電性金属は望ましくは銀、金、白金、パラジウム、銅、ニッケル、鉄、アルミナ、モリブデン、タングステン、これらの合金及び混合物からなる群から選択される。
【発明の効果】
【００２７】
上述したように、本発明による印刷回路基板用インプリントモールドの場合、プレポリマーに特定粒子径範囲及び特定量のフィラーを含浸させることによって、通常のナノインプリント方法に適用する場合とは違い、形成しようとする複数のビア及びパターンに対応される構造物の大きさがミクロン（μｍ）オーダ（例えば、ｌｉｎｅ／ｓｐａｃｅ＜１０μｍ／１０μｍ、Ｍｉｃｒｏｖｉａ＜３０μｍ）として相対的に大きくて大面積への適用が要求される印刷回路基板に適用する場合にも優秀な耐久性を発現させることができる利点がある。
【００２８】
即ち、フィラーの含量変化を通じるモールドの耐久性を広い領域で調節することができ、しかもモールドの耐久性を向上させ、寿命を延長させることができる。また、フィラー使用による熱膨脹係数減少効果に起因して高い加工温度でも寸法安全性を確保することができる。また、フィラーを添加することでモールドの製造単価を低下させることができる長所がある。本発明の単純な変形ないし変更はすべて本発明の領域に属することで本発明の具体的な保護範囲は添付された特許請求範囲によって明確になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明を添付した図面を参照して具体的に説明する。
図２は本発明の実施例による印刷回路基板用インプリントモールドの断面図を示す。本発明による印刷回路基板用インプリントモールドは熱又は紫外線硬化形プレポリマー（１００）にフィラー（２００）を一定量加えて均一に分散させて、これをマスターモールド（ｍａｓｔｅｒ ｍｏｌｄ）に加えた後、熱やＵＶを使って硬化させ製作される。
【００３０】
本発明で使われるプレポリマー（１００）は通常の熱又は紫外線硬化型樹脂として、望ましくはポリウレタン、ポリエステル、シリコーンゴム、エポキシ、テフロン及びこれらの組み合わせからなる群から選択できるが、特にこれらに限定されるのではない。
【００３１】
本発明で使われるフィラー（２００）はシリカ、ガラスフリット（ｇｌａｓｓ ｆｒｉｔ）、クレー（ｃｌａｙ）、カーボンブラック（ｃａｒｂｏｎ ｂｌａｃｋ）、アルミナや及びこれらの組み合わせからなる群から選択されることが望ましいが、特にこれらに限定されるのではない。
【００３２】
前記フィラーの平均粒子径は０．１〜５．０μｍ、望ましくは０．１〜１．０μｍである。前記フィラーの平均粒子径が０．１μｍ未満の場合には処理するのに困難があり、５．０μｍを超過する場合には微細パターン形成に困難がある。前記フィラーはまたフィラーの分散安全性を向上させるために下記化学式５ないし化学式８に表示される化合物の中である一つで表面処理するのが望ましい。
【００３３】
【化５】
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【化６】
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【化７】
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【化８】
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【００３４】
前記の式で、Ｒ1ないしＲ12はそれぞれ同一又は異なるＣ１〜Ｃ２０のアルキル基であり、ａ、ｂ、ｃ及びｄはそれぞれお互いに同じまたは違う１〜１５の定数である。
【００３５】
この時、前記フィラーの含量は前記プレポリマー１００重量部に対して３０〜８０重量部、望ましくは３０〜７０重量部である。前記フィラーの含量が３０重量部未満の場合にはフィラーによる耐久性向上を期待しにくいし、８０重量部を超過する場合にはモールドの弾性がなくなる問題がある。
【００３６】
一方、前記熱又は紫外線硬化型プレポリマー（１００）にフィラー（２００）を均一に分散させるための方法は、当業者に知られたものであれば、特に限定されない。例えば、シリカをフィラーに使う場合にはアルキル基を持つシラン化合物をシリカと縮合させて共有結合を誘導する方法などが適用される。それ以外にも本発明のモールド組成物には必要によって硬化促進剤、着色剤などの添加剤がさらに使われることもある。
【００３７】
上述したように本発明のインプリント用モールドの場合、通常のナノインプリント方法に適用する場合とは違い、形成しようとする複数のビア及びパターンに対応される構造物の大きさがミクロン（μｍ）オーダ（例えば、ｌｉｎｅ／ｓｐａｃｅ＜１０μｍ／１０μｍ、Ｍｉｃｒｏ−ｖｉａ＜３０μｍ）で、相対的に大きく、大面積への適用が要求される印刷回路基板に適用する場合にも次のような利点が得られる。
【００３８】
即ち、フィラーの含量変化を通じてモールドの耐久性を広い領域で調節することができ、モールドの耐久性を向上させ寿命を延長させることができる。また、フィラー使用による熱膨脹係数減少効果に起因して高い加工温度でも寸法安全性を確保することができ、フィラーを添加することでモールドの製造単価を低下させることができる。
【００３９】
以下、上述した本発明によるインプリント用モールドを利用した印刷回路基板の製造方法の一例を挙げて説明するが、これに限定されるのではない。
【００４０】
まず、上述の方法によって、形成しようとする複数のビア及びパターンに対応される構造物が表面に形成された本発明によるインプリントモールドを製作する。前記モールドに形成されている構造物には選択的に離型剤を塗布することで、後続工程で基板の樹脂層からモールドを分離する場合、固形化された樹脂層の損傷なしにより容易に分離することができる。前記離型剤は使われるモールド及び樹脂層の素材によって適切に選択される。
【００４１】
次に、導電性金属層の上面に半硬化された樹脂絶縁層が積層された通常の印刷回路基板用基板を用意する。そして、前記インプリントモールドを前記基板の樹脂絶縁層上に所定の温度及び圧力の条件で、望ましくは５０〜２００℃の温度及び０．１〜２０ｂａｒの圧力で加圧して圧着させた後、前記基板からモールドを分離して、前記基板の樹脂絶縁層にモールドの構造物に対応する所望の形状のビア及び微細パターンを刻印させる。
【００４２】
次に、前記ビア及び微細パターンが刻印された樹脂絶縁層を導電性金属にメッキして回路間の電気的接続のためビア及び回路パターンを形成させる。ここで、前記導電性金属は望ましくは銀、金、白金、パラジウム、銅、ニッケル、鉄、アルミナ、モリブデン、タングステン、これらの合金及び混合物で成り立った群から選択される。以下、下記実施例を通じて本発明をより具体的に説明するが、ここに本発明の権利が限定されるのではない。
【実施例１】
【００４３】
約０．５μｍの平均粒子径を持つシリカを３‐グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（glycidoxypropyltrimethoxysilane）で表面処理して分散性を向上させる。
【００４４】
モールド用高分子エポキシ１００重量部に対して上のように処理したシリカ３０重量部、硬化剤約１０重量部を加えた後、常温で約２時間の間、練り機で均一に混合する。得られた混合物をマスターモールドに注いで約１８０℃の温度で約２時間、熱処理して硬化させた後、これをマスターモールドから分離した。このように製作されたインプリントモールドの耐久性の特性をモジューラス（ｍｏｄｕｌｕｓ）を測定して、その結果を下記の表１に示す。
【実施例２】
【００４５】
約０．５μｍの平均粒子径を持つシリカを３-メチルメタクリルプロピルトリメトキシシラン（３‐methylmethacrylpropyltrimethoxysilane）で表面処理して分散性を向上させる。
【００４６】
モールド用高分子ポリエステル１００重量部に対して上の方法で処理したシリカ３０重量部を常温で約２時間の間ねり期で均一に混合した。このことから得られた混合物をマスターモールドに注いで約１５０℃の温度で約２時間、の間熱処理して硬化させた後、これをマスターモールドから分離した。このように製作されたインプリントモールドの耐久性特性をモジューラスを測定して、その結果を下記の表１に現わした。
【実施例３】
【００４７】
約０．５μｍの平均粒子径を持つシリカを(ヘプタデカフルオロ‐１、１、２、２‐テトラハイドロデシルデシル）ジメチルクロロシランで表面処理して分散性を向上させる。
【００４８】
モールド用高分子テフロン１００重量部に対して上の方法で処理したシリカ３０重量部を常温で約２時間、練り機で均一に混合した。得られた混合物をマスターモールドに注いで約１５０℃の温度で約２時間の間熱処理して硬化させた後、これをマスターモールドから分離した。このように製作されたインプリントモールドの耐久性特性をモジューラスを測定して、その結果を下記の表１に現わした。
【実施例４】
【００４９】
ＭＭＴ（montmorillonite）を３‐グリシドキシプロピルアンモニウムクロリドで表面処理して分散性を向上させる。
【００５０】
モールド用高分子エポキシ１００重量部に対して上のように処理したＭＭＴ：１０重量部、硬化剤約１０重量部を加えた後、常温で約１２時間、練り機で均一に混合した。このことから得られた混合物をマスターモールドに注いで約１８０℃の温度で約２時間、処理して硬化させた後、これをマスターモールドから分離した。このように製作されたインプリントモールドの耐久性特性をモジューラスを測定して、その結果を下記の表１に現わした。
【００５１】
比較例
実施例１と等しくて、但し、シリカを含浸させていない状態でモールドを製造した。
表１
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【００５２】
前記の表１に示したように、本発明による印刷回路基板用インプリントモールド（実施例１〜４）の場合、シリカフィラーを含浸しない場合と比べてモジューラスが大きく向上されたことが分かる。
【００５３】
以上、本発明を具体的な実施例を取り上げて詳しく説明したが、これは本発明を具体的に説明するためのことで、本発明による印刷回路基板用インプリントモールド及びこれを利用した印刷回路基板の製造方法はこれに限定されないし、本発明の技術的思想内で当分野の通常の知識を持った者によってその変形や改良が可能である事は当然である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】従来技術によるインプリント用モールドの製造方法を概略的に現わした工程手順図。
【図２】本発明の一つの実施例による印刷回路基板用インプリントモールドを概略的に現わした断面図。
【符号の説明】
【００５５】
１０  マスター(ｍａｓｔｅｒ)
２０  プレポリマー溶液
３０  インプリント用モールド
１００  高分子材質のモールド
２００  フィラー
【図１】
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【図２】
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