(57)【要約】【課題】  金属微粒子、特に、金属ナノ粒子を用いることで、ナノ粒子の密着力の弱さを利用して、型から容易に剥離する。【解決手段】  基材６と、基材６に配置され、所定のパターンを有している配線４と、配線４の一部または全部に配置され、粒子径２００ｎｍ以下の銀ナノ粒子３の層を有する配線基板を創作した。銀ナノ粒子３の層が剥離作用を有し、離型（ｅ）において型１から容易に剥がれる。さらに、銀ナノ粒子３を触媒として利用することで、金属膜を積層し、接続性に優れた配線を形成する。【選択図】  図１
2006253512.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、
前記基材に配置され、所定のパターンを有している金属配線と、
前記金属配線の一部または全部に配置され、粒子径２００ｎｍ以下の金属微粒子層を有する配線基板。
【請求項２】
前記金属微粒子層が前記金属配線において表出している形状を有することを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
【請求項３】
前記金属配線は、前記基材が有する複数の面に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
【請求項４】
前記金属配線の前記基材に対する接触面積よりも前記金属微粒子層の前記金属配線に対する接触面積を小さくした形状を有することを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
【請求項５】
前記金属配線は、複数種類の金属により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
【請求項６】
前記基材は、複数種類の樹脂により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
【請求項７】
前記金属配線が前記基材に一部または全部に埋没した形状を有することを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
【請求項８】
前記基材に機能部品が内在した形状を有することを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
【請求項９】
所定のパターンを設けた型に対し、当該パターン部に粒子径２００ｎｍ以下の金属微粒子層を形成し、
前記パターン部に金属配線を形成し、
基材を使用して成形し、
前記基材を離型することにより、前記金属微粒子層および前記金属配線を前記基材に転写した配線基板の製造方法。
【請求項１０】
前記型において、親疎水性の材料を使用して前記パターンを設けたことを特徴とする請求項９に記載の配線基板の製造方法。
【請求項１１】
絶縁性を有する前記親疎水性の材料を使用することを特徴とする請求項１０に記載の配線基板の製造方法。
【請求項１２】
インクジェット法を使用して前記金属微粒子層を形成することを特徴とする請求項９に記載の配線基板の製造方法。
【請求項１３】
前記金属配線が電解メッキ法により形成されることを特徴とする請求項９に記載の配線基板の製造方法。
【請求項１４】
前記金属配線が無電解メッキ法により形成されることを特徴とする請求項９に記載の配線基板の製造方法。
【請求項１５】
熱可塑性樹脂よりなる前記基材を使用して、射出成形により前記金属微粒子層および前記金属配線が形成されることを特徴とする請求項９に記載の配線基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、型から転写して形成する配線基板、その製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
配線基板は小型化高性能化に伴い、配線パターンの微細化が要求されている。配線基板を転写法にて形成する場合、型からの剥離性が重要になってくる。
【０００３】
従来技術として、例えば、特許文献１では、回路パターンの抵抗値を低くしたり容易に調節したりする方法が開示されている。支持基材２上に導電性剥離層３と導電層４と接着層５とをこの順序で設け、導電性剥離層３または接着層５のうち少なくともどちらか一方は回路パターンの形に形成され、導電層４は導電性剥離層３を介して支持基材２の全面を覆うように形成されている回路パターン形成シート１を用い、絶縁性基材６の一面側に、この回路パターン形成シート１の接着層５側を対向させて一旦貼り合せた後、回路パターン形成シート１を剥離することによって、接着層５、導電層４および導電性剥離層３からなる回路パターン１４を絶縁性基材６に転写することで達成している。しかし、この方法では、配線自体の離型性により、配線めっきや接続に対して密着力を得ることができない欠点がある。特に、多層基板の製造時に問題となる。
【０００４】
また、特許文献２では、比較的製造が容易でありかつ導電路の低抵抗化が容易な方法について開示されている。疎水性領域１１ａおよび親水性領域１１ｂからなるパターンを表面に有する絶縁性基板１０上の両領域のいずれか一方の領域に付着された導電材料１３の焼成により導電部１３が形成されて成る配線基板１６、パターンが形成される絶縁性基板１０の表面は同一材料１１からなり、該表面の面粗さが疎水性領域１１ａおよび親水性領域１１ｂで異なることで達成している。しかし、この方法では、親水部の離型性に難がある。
【特許文献１】特開平１１−１３５９１９号公報
【特許文献２】特開２００４−１９３３２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記事情を鑑みて、本発明では金属微粒子、特に、金属ナノ粒子を用いることで、ナノ粒子の密着力の弱さを利用して、型から容易に剥離することを目的とする。さらに、ナノ粒子を触媒として利用することで、金属膜を積層し、接続性に優れた配線を形成することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための手段として、本発明の態様は、基材と、前記基材に配置され、所定のパターンを有している金属配線と、前記金属配線の一部または全部に配置され、粒子径２００ｎｍ以下の金属微粒子層を有する配線基板に関するものである。
【０００７】
ここで、前記金属微粒子層が前記金属配線において表出している形状を有することを特徴とする。
【０００８】
また、前記金属配線は、前記基材が有する複数の面に配置されていることを特徴とする。
【０００９】
また、前記金属配線の前記基材に対する接触面積よりも前記金属微粒子層の前記金属配線に対する接触面積を小さくした形状を有することを特徴とする。
【００１０】
また、前記金属配線は、複数種類の金属により構成されていることを特徴とする。
【００１１】
また、前記基材は、複数種類の樹脂により構成されていることを特徴とする。
【００１２】
また、前記金属配線が前記基材に一部または全部に埋没した形状を有することを特徴とする。
【００１３】
また、前記基材に機能部品が内在した形状を有することを特徴とする。
【００１４】
本発明の他の態様は、所定のパターンを設けた型に対し、当該パターン部に粒子径２００ｎｍ以下の金属微粒子層を形成し、前記パターン部に金属配線を形成し、基材を使用して成形し、前記基材を離型することにより、前記金属微粒子層および前記金属配線を前記基材に転写した配線基板の製造方法に関するものである。
【００１５】
ここで、前記型において、親疎水性の材料を使用して前記パターンを設けたことを特徴とする。さらに、絶縁性を有する前記親疎水性の材料を使用することを特徴とする。
【００１６】
また、インクジェット法を使用して前記金属微粒子層を形成することを特徴とする。
【００１７】
また、前記金属配線が電解メッキ法により形成されることを特徴とする。
【００１８】
また、前記金属配線が無電解メッキ法により形成されることを特徴とする。
【００１９】
また、熱可塑性樹脂よりなる前記基材を使用して、射出成形により前記金属微粒子層および前記金属配線が形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の配線基板は、金属微粒子、特に、金属ナノ粒子を用いることで、ナノ粒子の密着力の弱さを利用して、型から容易に剥離できる。さらに、ナノ粒子を触媒として利用することで、金属膜を積層し、接続性に優れた配線を形成することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の配線基板等を実施するための最良の形態について説明する。説明する際には、本明細書と同時に提出する図面を適宜参照することにする。
【００２２】
図１は、本形態の配線基板およびその製造過程を（ａ）〜（ｅ）に亘り図示したものである。
【００２３】
（ａ）：プラズマ処理にて表面処理したSUS304にて構成された型１の上にレジスト２（東京応化製 OFPR-800）を塗布し、レジスト厚5μmの膜を得た。その後、50μm幅のラインを有するフォトマスクにて密着露光し、現像した後にオーブンにて100℃3分にて硬化を行った。
【００２４】
（ｂ）：次に、NiとPTFEによるNi/PTFE電解共析メッキ１５(上村工業株式会社製)にてめっき厚4μｍを析出させた。
【００２５】
（ｃ）：その後、アセトンにてレジスト２の除去を行い、50μm幅の開口径を有するパターンを形成する。
【００２６】
（ｄ）：開口部を形成した後にエタノール溶媒銀ナノ粒子含有インク(日本ペイント製 ファインスフィアSVE102)をパターン全体に供給した。このときSUS304表面に選択的に濡れるため、SUS304表面に銀ナノ粒子３による剥離層を形成する。さらに200℃30分加熱して銀ナノ粒子３を融着させた。本条件にて融着させることで、元々10nm程度であった銀ナノ粒子が、粒径200nm以下の銀ナノ粒子に成長している。
【００２７】
（ｅ）：電気銅めっき方法を使用して、パターン部全体に配線４を形成した。型全体をピロリン酸銅めっき溶液(上村工業株式会社製 PY-61)中に浸漬し、電気をかけてその膜厚を3μmとなるように銅めっきを行った。
【００２８】
（ｆ）：その後、型材５にて囲いを設け、基材６となるトランスファ用の成形樹脂(住友ベークライト株式会社製 G770-L)を120℃にて溶融状態で注入し、成形を行った。
【００２９】
（ｇ）：200℃5分の仮硬化後に離型し、配線４が転写した成形体をオーブンにて200℃1時間硬化し、良好な配線基板を形成することができる。
【００３０】
配線４に離型性に優れた金属微粒子（銀ナノ粒子３）を用いることで、型上から良好に剥離できる。この銀ナノ粒子３の層が表面に存在することで、型に対して良好な剥離性を有する。また、金属微粒子を触媒として用いることで、さらに金属膜を形成することが可能であり、接続端子として機能する。また、多層基板のように配線間を接続するには良好な接続性が必要であるが、本形態ではめっきと組み合わせることにより対応可能である。
【００３１】
電解メッキによって配線４を形成することで、短時間で厚膜の配線を形成することができ、低抵抗の配線を得ることが出来る。
【００３２】
型上に配線４を形成し、転写する方法であるため、任意の基材に対して配線形成することができる。また、型上に配線４を形成し、その後型を密閉して、流動樹脂を型内に供給して樹脂硬化時に配線を転写することで、量産性に優れた配線基板を形成することが出来る。この場合、形状の自由度が大きいため、曲面や多面を伴う配線基板の製造方法に向いている。
【００３３】
この形態において、配線４は表面が銀ナノ粒子３にて覆われた銅配線として構成されている。配線４の表面に存在する銀ナノ粒子３が剥離層として機能することで、配線４の型１に対する密着力が低下しているため、良好に配線を密着させることが出来た。ここで銀ナノ粒子３による剥離層は構造として焼結体であるため、剥離膜自体の強度も低く、剥離層が1μm以上と厚い場合には、剥離層内での破壊による配線形成が発生する場合もある。
【００３４】
そこで、絶縁膜代替に新疎水性のフッ素系やシリコーン系樹脂を利用することで、銀ナノ粒子含有インクのレジスト２部への残渣や樹脂離型の向上が図られる。例えば、型の形成方法として、SUS304の型１上に全面フッ素樹脂(フロロテクノロジー製 フロロサーフFG5010S)を塗布し、エキシマレーザにてパターン状に除去することで同様に型を形成することが出来る。全面に金属微粒子を含む導電性インクを供給し、配線パターンを形成していく。この場合、配線材料自体に離型性を有しているため、親疎水性材料の材料選択性が大きくなる。
【００３５】
また、この形態における絶縁材料として、より疎水性の大きな材料を用いることで、離型性に優れた構造となる。例えば、ポリイミド樹脂にて構成されており、その膜上にレジスト材料を塗工し、レジスト２を感光現像した後に、エッチング剤にてポリイミド樹脂をパターン状に形成した後にレジスト２を除去する。これにより、幅広い絶縁材料に対しても本形態に示している型形成方法としては有効であり、パターンの形成手段として有用である。
【００３６】
この形態において用いている銀ナノ粒子３は無電解メッキの触媒としても機能する。そのため、導電性を発現させることなく、任意の材料にて配線４を形成することが出来る。
【００３７】
また、変形例として金属ナノ粒子の供給方法としては、インクジェットによる吐出にてパターン状に形成することも可能である。これにより、容易に配線パターンを形成することができる。その他にも、ディスペンサのような吐出でも可能であり、型形状として凹版に限定されることはなく、平板上の任意のパターンに吐出することで銀ナノ粒子３をパターン状に形成することができる。例えば、凸版の先端部に選択的に付着させることにより、基材６となる樹脂層に埋没した配線４を形成することが可能である。
【００３８】
また、この形態では熱硬化性樹脂を用いた製造方法を示しているが、材料としてこれに限定されるものではない。変形例として射出成形にて実施する場合、多くは熱可塑性樹脂を用いられており、この形態においても同様に形成することが出来る。特に、電子部品のように耐熱性を要求される場合には、熱可塑性樹脂にも高耐熱性が要求されるため、成形温度も高く設定する必要があり、ハンドリング上困難ではあるが、樹脂の硬化時間を短縮することが出来る利点がある。
【００３９】
また、変形例として射出成形で型１の複数面にパターン形成することで複数面への配線を付した配線基板を作製することができる。曲面や面をまたがる領域に配線を形成することもできる。型１が金型の場合、金駒のように複数の駒を入れ込んで型を形成するため、駒の組み合わせにより複雑な箇所への配線も形成可能である。
【００４０】
図２は、本形態の配線構造体およびその製造過程を（ａ）〜（ｃ）に亘り図示したものである。
【００４１】
図１に示した方法と同様に転写して形成した、（ａ）の配線基板に対して、金無電解めっき(奥野製薬工業製  OPCムデンゴールド25)によりめっき層７を設け、約0.3μm膜厚となる配線を形成する（ｂ）。その後、はんだバンプ８を有する0.5mm角の半導体チップであるチップ９をフリップチップボンダ(ミスズFA製 CB-500)にて320℃10秒の設定条件にてはんだ溶融させて実装した（ｃ）。
【００４２】
めっき層７を設け、複数の金属層を形成することによって、チップ９の接続時の選択性が大きくなる。例えば、ワイヤボンディングの場合には配線表層にAuメッキされていることが必要になる。また、はんだ接続の場合にはAuやSnなどにてめっきコートされていることが望まれる。配線にメッキ付けする材料を選択することにより、材料選択性の広い配線として利用することができる。
【００４３】
図３は、本形態に係る他の配線基板およびその製造過程を（ａ）〜（ｇ）に亘り図示したものである。
【００４４】
（ａ）：SUS304で構成された型１の上にポリイミド溶液を5μm厚に塗工して仮硬化した。仮硬化後ポジレジスト(東京応化工業株式会社製 OFPR-5000)を塗布し、膜厚0.5μmのレジスト２を得た。その後、50μm幅のラインを有するフォトマスクにて密着露光し、現像した。
【００４５】
（ｂ）：ポリイミドエッチング溶液にて絶縁性のポリイミド膜１０をパターン状にエッチングした。その結果、ポリイミド膜１０においてテーパー１１が形成されている。
【００４６】
（ｃ）：レジスト２をアセトンにて除去後、オーブンにて200℃60分にて硬化を行った。その後、図１に示した方法と同様に、エタノール溶媒銀ナノ粒子含有インク(日本ペイント製 ファインスフィアSVE102)をパターン全体に供給し、SUS304表面に銀ナノ粒子３による剥離層を形成した。さらに、200℃30分加熱して銀ナノ粒子３を融着させた。
【００４７】
（ｄ）：図１に示した方法と同様に電気銅めっき方法を使用して、3μm厚の配線４を形成した。
【００４８】
（ｅ）：パターン全面を覆うように第１の樹脂として、樹脂１２となる紫外線硬化樹脂(大日本インキ化学工業株式会社製 SD2200)をディスペンサにて塗布した。塗布後、低圧水銀灯にて硬化した。
【００４９】
（ｆ）：基材全体の樹脂成形方法としては、図１に示した方法と同様に型を囲んだ状態にて第２の樹脂として、基材６となるトランスファ用の成形樹脂(住友ベークライト株式会社製 G770-L)を120℃にて溶融状態で注入した。
【００５０】
（ｇ）：成形離型して配線基板を形成した。
【００５１】
この形態では紫外線硬化樹脂を用いた例を示しているが、短時間で硬化できる点が利点であり、プロセスタクト短縮に有効である。また、樹脂材料に熱可塑性樹脂を用いた場合に、選択する材料によっては配線４との密着力に問題がある場合もある。そこで、第１の樹脂にエポキシ樹脂を用いてパターンの精度を保ち、密着力を得た状態で第２の樹脂に熱可塑性樹脂にて形成するといった適応も可能である。異なる樹脂材料を選択することで、リサイクルやリペア時における配線パターンの除去を容易にすることも可能になる。
【００５２】
つまり、複数種類の樹脂を使い分けることで、密着力と離形性に優れた樹脂材料を選択することが出来る。配線と接触する樹脂材料には密着性の高い樹脂を選定し、型に接触する樹脂材料としては離型性の優れた材料が望ましい。また、形状寸法等の高精度化のために配線近傍の樹脂を熱硬化性樹脂のように収縮応力の小さい材料を選定し、基板のベース材料としては熱可塑性樹脂を用いて生産性の高い製造方法として選定することも可能である。
【００５３】
また、例えば、テーパー１１を形成したように、配線の面積に対して、金属微粒子の付着面積を小さくすることによって、離型性を向上させることが出来る。
【００５４】
疎水部に絶縁性を有するポリイミド膜１０を用いた方法を採ることによって、電解めっきでの配線形成が可能となる。この場合、金属微粒子が導電性を有していることが必要であるが、金属微粒子の部分に電解メッキを施すことにより配線を形成することが出来る。
【００５５】
また、この形態ではポリイミド膜１０を用いた例を示しているが、材料としては絶縁材料であれば他の材料であっても良い。また、製造方法としてレジスト２を用いた方法を示したが、他にも、例えばレジストの代わりにメタルマスクを絶縁材料に密着させてエッチング液にてパターン状にエッチングし、その後にメタルマスクを除くことでも実施可能である。この方法は、比較的粗いパターンを大面積に形成する場合には有効であると考えられる。
【００５６】
図４は、本形態に係る他の配線基板およびその製造過程を（ａ）〜（ｅ）に亘り図示したものである。
【００５７】
（ａ）：型としては全面フッ素樹脂１３(フロロテクノロジー製 フロロサーフFG5010S)をSUS304の型１上に0.1μm厚にて塗膜した。その後、エキシマレーザにてフッ素樹脂１３を部分的に除去し、50μm幅のパターンを形成する。
【００５８】
（ｂ）：銀ナノ粒子含有インク(日本ペイント製 ファインスフィアSVW102)をパターン全体に供給した。フッ素樹脂１３部は疎水性のため、インクは付着せず、SUS304が露出している部分のみにインクを供給する。その後、200℃1時間にて銀ナノ粒子３を融着させた。
【００５９】
（ｃ）：型上に形成した銀ナノ粒子３に対して、電気銅めっき方法を使用して、銅無電解めっき(奥野製薬工業製  TSPカッパ−)により、その厚さが3μmとなる配線４を形成した。この配線４は基盤となる樹脂層に埋没した形状を有する。
【００６０】
（ｄ）：接続端子部にエポキシ系導電性接着剤をディスペンスにて供給する。その後、型材５にて囲いを設け、基材６となるトランスファ用の成形樹脂(住友ベークライト株式会社製 G770-L)を120℃にて溶融状態で注入し、成形を行う。
【００６１】
（ｅ）：200℃5分の仮硬化後離型し、配線４が転写した成形体をオーブンにて200℃1時間硬化し、良好な配線基板を形成することができる。
【００６２】
配線４の一部を樹脂層に埋没させることにより、密着力に優れた配線を形成することができる。
【００６３】
図５は、本形態に係る他の配線基板およびその製造過程を（ａ）〜（ｈ）に亘り図示したものである。
【００６４】
（ａ）〜（ｅ）：図１の（ａ）〜（ｅ）に示した方法と同様である。型上に配線４を形成した。
【００６５】
（ｆ）：接続端子部にエポキシ系導電性接着剤１４をディスペンスにて供給する。その後、チップ９を実装し、チップ９に対して導電性接着剤１４を介して型上の配線４のパターンと接続する。150℃1時間にて接着剤を硬化した。
【００６６】
（ｇ）、（ｈ）：図１の（ｆ）、（ｇ）に示した方法と同様である。型材５、基材６を用いて樹脂成形、離型することで、半導体チップ（チップ９）を内在した配線基板を形成することができる。
【００６７】
この形態では接続材料であるエポキシ系導電性接着剤１４をディスペンスにて供給したが、その他にもはんだをめっきにて配線上や機能部品上に供給する方法、はんだバンプを搭載した機能部品を搭載する方法においても対応可能である。
【００６８】
型上に配線４を形成後、接続材料を介して機能部品との接続をした状態で樹脂注入硬化することにより、配線基板に部品が内蔵されるため、小型化が図れる。
【００６９】
なお、上述した形態は本発明を実施するための最良のものであるがこれに限定する趣旨ではない。従って、本発明の要旨を変更しない範囲において種々変形することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
電子部品の実装技術、パターン形成技術、成形技術などの分野において本発明に係る創作を適用し得るものと考える。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本形態の配線基板およびその製造過程を（ａ）〜（ｇ）に亘り図示したものである。
【図２】本形態の配線構造体およびその製造過程を（ａ）〜（ｃ）に亘り図示したものである。
【図３】本形態に係る他の配線基板およびその製造過程を（ａ）〜（ｇ）に亘り図示したものである。
【図４】本形態に係る他の配線基板およびその製造過程を（ａ）〜（ｅ）に亘り図示したものである。
【図５】本形態に係る他の配線基板およびその製造過程を（ａ）〜（ｈ）に亘り図示したものである。
【符号の説明】
【００７２】
１    型
２    レジスト
３    銀ナノ粒子
４    配線
５    型材
６    基材
７    めっき層
８    はんだバンプ
９    チップ
１０    ポリイミド膜
１１    テーパー
１２    樹脂
１３    フッ素樹脂
１４    エポキシ系導電性接着剤
１５    Ni/PTFE電解共析メッキ
【図１】
2006253512.tif 000003
【図２】
2006253512.tif 000004
【図３】
2006253512.tif 000005
【図４】
2006253512.tif 000006
【図５】
2006253512.tif 000007