(57)【要約】【解決課題】微細でかつ厚膜の導体回路を有する回路基板を効率的に、かつ安価に形成する方法および形成された回路基板を提供する。【解決手段】 絶縁性樹脂層からなる回路基板の製造方法であって、無機材料で構成される凹版の凹部に導電性ペーストを埋め込み回路部を形成する工程、該回路部形成面上に絶縁性樹脂層を形成する工程、該凹版を除去する工程を含むことを特徴とする回路基板の製造方法。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性樹脂層からなる回路基板の製造方法であって、無機材料からなる凹版の凹部に導電性ペーストを埋め込み回路部を形成する工程、該回路部形成面上に絶縁性樹脂層を形成する工程、該凹版を除去する工程を含むことを特徴とする回路基板の製造方法。
【請求項２】
無機材料からなる凹版が、凹部以外の表面にペースト反発層が形成された凹版であることを特徴とする請求項１に記載の回路基板の製造方法。
【請求項３】
無機材料からなる凹版の凹部が、硬化後のガラス転移温度が１５０℃以上の熱硬化性樹脂で被覆されていることを特徴とする請求項１または２に記載の回路基板の製造方法。
【請求項４】
導電性ペーストが平均粒径１０μｍ以下の金属粉を固形分の５０重量％以上含有する導電性ペーストであることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の回路基板の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法により製造された回路基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器に使用される回路基板およびその製造方法に関するものであり、更に詳しくは高密度配線を必要とする回路基板、フレキシブル回路基板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化、高機能化に伴い、回路基板の配線密度が著しく高くなっている。従来、回路基板の製造方法は、絶縁基板に銅箔が接着された銅張り積層板の銅箔上にフォトレジストを塗布あるいはラミネートし、露光、現像し、銅箔の不要部分をエッチングして除去して導体回路を形成する、或いは絶縁基板上にフォトレジストを塗布あるいはラミネートし、露光、現像した後、フォトレジストを除去した部分に銅メッキを行うことにより導体回路を形成している。しかしながら、これらの方法は、多量の薬液を使用するため廃液を多く生じ、環境面の問題があり、また工程が長く、更に微細導体回路では歩留まりが低いのでより効率的な製造方法が求められている。
【０００３】
この問題の解決法として、スクリーン印刷技術、あるいはインクジェット印刷技術を用いて導電性ペーストで直接、導体回路を形成する試みが行われている。しかしながらスクリーン印刷技術では使用するスクリーンの繊維の存在により微細な形状を印刷するのに限界がある。またインクジェット印刷技術でも液滴粒子の粒径の限界、着弾位置のバラツキにより現状３０μm程度の線幅の導体回路形成が限界である。
これに対し我々は、特開２００４−１８６３７０号にてペースト被着性を有する層上に感光性かつペースト反発性を有する樹脂層を形成した基板を用いて微細な導体回路を形成する回路基板の製造方法を提案した。回路基板の導体回路に使用される電流値が低い場合、該提案にて十分であったが、使用される分野によってより大きな電流を流すために、導体回路の厚みの増大が要求されており、更に基板に対し量産時の耐久性の改良が要求されている。
【特許文献１】特開２００４−１８６３７０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、微細でかつ厚膜の導体回路を有する回路基板を効率的に、かつ安価に形成する方法および形成された回路基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、無機材料からなる凹版の凹部に導電性ペーストを埋め込み回路部を形成する工程、該回路部形成面上に絶縁性樹脂層を形成する工程、該凹版を除去する工程を含むことを特徴とする回路基板の製造方法および回路基板に関する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明により微細かつ厚膜の導体回路を有する回路基板を容易に形成することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明に用いる無機材料からなる凹版（以下マスター板という）としては、耐熱温度が１５０℃以上の無機材料で形成された凹版であれば特に限定はないが、通常、無機材料としては、ニッケル、銅、鉄、アルミニウム、クロム、シリコン、ガリウム、インジウムおよびこれらの合金等の金属や、シリカ、アルミナ、窒化ホウ素、窒化アルミ、ガラス等のセラミック等が挙げられる。これらの材料を用いてマスター版を形成する方法としては、無機材料の板にウェットエッチングあるいはドライエッチング等の手法により凹部を形成する方法、レーザーを用いて凹部を形成する方法、あるいは凸部を有する樹脂型の表面に、無機材料が金属の場合は金属メッキ、蒸着、スパッタまたは溶射等を行ったのち脱型し、無機材料がセラミックの場合は、前記の樹脂型の表面にグリーンシートを積層しプレスするか、セラミック分散液を塗布、乾燥したのち脱型、焼結する方法等がある。
【０００８】
このようにして得られるマスター板の凹部の深さは、２〜５０μmが好ましい。２μm未満では導体回路の厚みが薄く、特に微細な導体回路では許容される電流値が低くなり実用的でない場合があり、また５０μmを超える場合は後述の導電性ペーストを充填して硬化する際に均一な硬化が出来なくなり、更に硬化後のマスター板からの剥離が困難になる場合がある。
【０００９】
マスター板の凹部を除く表面は、後述の導電性ペースト塗布においてペーストが付着しにくいように撥液処理を施し、ペースト反発層を形成することが望ましい。この撥液処理としては、導電性ペーストの接触角が大きくなる処理であれば特に制限はないが、通常、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、オレフィン樹脂等の有機樹脂、窒化ホウ素、チタンナイトライド等の無機材料等でペースト反発層を形成する。これらの処理剤は導電性ペーストの性能を十分に発揮する硬化温度に耐える必要があり、好ましくは１５０℃以上の耐熱性を有し、更に２００℃以上の耐熱性を有することがより好ましい。これらの処理剤としては、例えば、デュポン社製テフロンコーティングＰＴＦＥ塗料、ダイキン工業社製ユニダイン、共栄社化学社製フルオライト、松下電工社製フレッセラ、エスケー化研社製セラミシールド、住友３Ｍ社製ノベック、ファインケミカルジャパン社製Ｂ−Ｎスプレー、ＮＴＴアドバンステクノロジー社製ＨＩＲＥＣ、東京製品開発研究所社製パラックコート等が挙げられる。
【００１０】
これらの撥液処理剤の膜形成方法としては、特に限定されないが、通常スピンコート、ロールコート、ディップコート、スタンプ転写等の塗布、蒸着、スパッタ、プラズマ重合、ラミネート等の方法により行われる。この際、凹部が撥液処理されないことが必要であり、事前に凹部に樹脂を埋め込み撥液膜形成後に樹脂を除去する方法、凹部にマスクを配置し処理をする方法、全面撥液処理した後に凹部の撥液処理剤をレーザー或いはプラズマ処理で除去する方法、全面に金属メッキを行い表面研磨により撥液部を露出させた後、撥液処理を行い、凹部の金属をエッチングにより除去する方法、或いは全面に溶剤可溶性の樹脂を塗布し表面研磨にて撥液部を露出させた後、溶剤により凹部の樹脂を除去する方法等により表面のみを撥液処理することが出来る。
【００１１】
本マスター板の凹部は導電性ペースト塗布時の濡れ性のコントロールとマスター板剥離時の剥離性を付与するために有機樹脂により処理されていることが好ましい。使用される有機樹脂としては導電性ペーストの硬化条件を考慮して、硬化後のガラス転移温度が１５０℃以上の熱硬化性樹脂が好ましく、例えばエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂等が挙げられる。塗布の方法は特に制限はないが、通常、インクジェット印刷、スクリーン印刷、オフセット印刷、ディップコート、スプレーコート、カーテンコート、ロールコート等の方法が用いられる。形成される膜厚は、０．０１μｍから２μｍが好ましい。
【００１２】
本マスター板の凹部に埋め込む導電性ペーストとしては、特に制限はないが、微細な配線回路を形成するためには、使用される導電粒子の平均粒子径が１０μｍ以下の金属粒子である事が好ましく、更に導体回路の導通抵抗を低下させる為には１００ｎｍ以下がより好ましく、２ｎｍ以上が最も好ましい。使用する金属としては、金、銀、銅、ニッケル、パラジュウム等が挙げられる。導電性ペーストの製造方法としては特に制限はないが、金属の粉末を、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリエーテル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリシアネート樹脂、メラミン樹脂等の有機樹脂と溶剤を混合し、分散させることにより本ペーストを調整する方法や、ガス中蒸発法により生成する金属ナノ粒子に溶剤中にてアクリロニトリル類、メルカプタン類等の有機化合物を表面被覆させて調整する方法や溶剤中にて前記有機樹脂および／または有機化合物の存在下金属イオンを還元することにより金属ナノ粒子を調整する方法等がある。いずれにても導電性ペースト中の金属粉と有機樹脂および／または有機化合物の重量比が、５０:５０〜９９：１の範囲、更には７０：３０〜９９：１の範囲が好ましく、更に粘性調整剤、還元剤を加えても構わない。
【００１３】
溶剤としては、トルエン、キシレン、α−テルピネオール等の芳香族系溶媒、シクロヘキサノン、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル系溶剤、ポリエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート系溶剤、ポリプロピレングリコールモノメチルエーテル系溶剤、ポリプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート系溶剤、アルコール系溶剤、炭化水素系溶剤が挙げられる。
【００１４】
導電性ペーストをマスター板の凹部へ埋め込む方法としては塗布、印刷等が挙げられ、通常インクジェット印刷、スクリーン印刷、オフセット印刷、ディップコート、スプレーコート、カーテンコート、ロールコート等の方法が用いられる。マスター板表面のペースト反発層の作用により凹部のみに導電性ペーストが形成される。
【００１５】
マスター板の凹部が深い場合には、導電性ペーストの塗布、乾燥を繰り返し十分に充填するか、あるいはスキージー等で凹部に充填した後表面の導電性ペーストを除去する方法等を行うことが好ましい。
【００１６】
導電性ペーストを凹部に埋め込んだのち、マスター板とともに熱処理される。熱処理条件としては導電性ペーストに含まれる溶剤の種類により異なるが、通常、１５０℃〜４００℃にて１０分〜１２０分行い、導電性ペーストを硬化させる。１５０℃以下では導電性ペーストの硬化が十分でなく、抵抗値、信頼性の安定性が悪くなり、４００℃以上では導電性ペーストとマスター板の接着を生じマスター板からの剥離が困難となる場合がある。
硬化時の雰囲気は、導電性ペーストに使用される金属に応じて不活性ガス雰囲気、還元性ガス雰囲気等適宜選択される。
【００１７】
次にマスター板上に絶縁性樹脂層を形成する。絶縁性樹脂層の形成は絶縁性樹脂ワニスを塗布しても、シート状に形成されたもの或いはガラスクロス等の基材に絶縁性樹脂を含浸したものをラミネートしても良い。使用される絶縁性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリシアネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂等が挙げられる。ワニス塗布の場合、塗布の方法は特に制限はないが通常、インクジェット印刷、スクリーン印刷、オフセット印刷、ディップコート、スプレーコート、カーテンコート、ロールコート等の方法が用いられ、１５０℃〜３００℃にて１０分〜１２０分加熱処理することにより絶縁性樹脂層を形成する。また、シート状の絶縁性樹脂層の場合には、使用される絶縁性樹脂層の種類により異なるが、通常、１２０〜３００℃、１０〜１００ｋｇｆ／ｃｍ2、２０〜３００分の加熱加圧条件にて絶縁性樹脂層を形成する。
【００１８】
本絶縁性樹脂層を形成後、マスター板を除去することにより、導電性ペーストにより形成された導体回路を絶縁性樹脂層に転写し、単層回路基板を得る。更にこのようにして得た単層回路基板を位置合わせして積層し加熱,加圧することにより多層回路基板を形成することも可能である。
【実施例】
【００１９】
次に、本発明を実施例にて説明する。
【００２０】
［実施例１］
回路基板の製造プロセスを図−１に示す。マスター板は、樹脂型にニッケルメッキを施し、脱型することにより作成した。形成された凹部の深さは６μｍ、幅１０μｍであった。マスター版の凹部形成面に三井化学（株）社製感光性樹脂ＭＴ−ＵＶ−６６０２をスピンコートにより全面に塗布し、紫外線を照射して硬化した。そののち、表面部分の樹脂を研磨により除去し、住友３Ｍ社製ノベックをスピンコートし撥液処理をした。１２０℃６０分硬化した後、凹部に充填された感光性樹脂をＮａＯＨ水溶液により溶解除去した。次にこの凹部にビスマレイミド（三井化学社製）とノボラックフェノール（三井化学社製ザイロック）よりなる熱硬化性ポリイミド樹脂をディップコートにより塗布し、１８０℃６０min硬化させて樹脂膜を形成した。樹脂膜の厚みは０.１ミクロンであった。こうして作成したマスター板上に導電性ペーストをロールコート法により印刷し、凹部に導電性ペーストの回路を形成した。使用した導電性ペーストは、平均粒径７ｎｍの銀粉９５重量部とフェノール樹脂（三井化学社製、商品名ミレックスＸＬＣ）２．５重量部、エポキシ樹脂（日本化薬社製、商品名ＥＯＣＮ−４４００）２．５重量部、α−テルピネオール２０重量部を混合、分散することにより得られたものである。印刷後、２５０℃１時間加熱処理した。その後、導電性ペースト印刷面と厚さ２５μｍのポリイミドフィルムの表面に三井化学（株）社製熱可塑性ポリイミド樹脂オーラムを２μm形成した絶縁性樹脂層の熱可塑性ポリイミド樹脂面とを積層し、２６０℃、２０ｋｇｆ／ｃｍ2の条件にて1時間加熱、加圧したのち、マスター板を剥離することにより回路基板を得た。形成された導体回路の幅は１０μm、導体厚さは４μmであり、導体の比抵抗は３μΩ・ｃｍであった。
【００２１】
[実施例２]
マスター板は、樹脂型にアルミナ粉とポリビニールアルコールを混合し、乾燥、シート化して得たグリーンシートを押し付け、脱型後、８００℃にて焼成し作成した。形成された凹部は、深さ８μｍ、幅１０μｍであった。マスター版の凹部表面にデュポン社製ＰＴＦＥ塗料をロールコート、硬化し撥液処理をした。その後、凹部分にエキシマレーザーを照射して凹部の樹脂を除いた。凹部に実施例１と同様に熱硬化性ポリイミド樹脂をディップコートにより塗布し、１８０℃６０min硬化させて樹脂膜を形成した。樹脂膜の厚みは０.２ミクロンであった。こうして作成したマスター板上に導電性ペーストをインクジェット法により印刷し、凹部に導電性ペーストの回路を形成した。導電性ペーストは、平均粒径７ｎｍの銀粉よりなるハリマ化成社製ＮＰＳ−Ｊを使用した。印刷後、２５０℃１時間加熱処理した。その後、導電性ペースト印刷面と厚さ２５μｍのポリイミドフィルムの表面に三井化学（株）社製熱可塑性ポリイミド樹脂オーラムを２μm形成した絶縁性樹脂層の熱可塑性ポリイミド樹脂面とを積層し、２６０℃、２０ｋｇｆ／ｃｍ2の条件にて1時間加熱、加圧し、マスター板を剥離することにより回路基板を得た。形成された導体回路の幅は１０μm、導体厚さは５μmであり、導体の比抵抗は３μΩ・ｃｍであった。
【００２２】
［比較例１］
マスター板として水なし平版（東レ社製、商品名ＨＧ２）を使用し、所望の回路パターンのペースト被着部を形成した。次に本マスター板上に実施例−１と同様の導電性ペーストをロールコート法によりペースト被着部に印刷した。実施例−１と同様に２５０℃１時間硬化させた後、絶縁性樹脂層を積層した。マスター板を剥離した際にマスター板の感光層が剥離し回路基板上に転写し良好な回路基板は得られなかった。
【００２３】
［比較例２］
マスター板として水なし平版（東レ社製、商品名ＨＧ２）を使用し、所望の回路パターンのペースト被着部を形成した。次に本マスター板上に実施例−１と同様の導電性ペーストをロールコート法によりペースト被着部に印刷した。実施例−１と同様に２２０℃１時間硬化させた後、絶縁性樹脂層を積層した。マスター板を剥離し、回路基板を得た。形成された導体回路の幅は１０μm、導体厚さは２μmと薄く、導体の比抵抗は１４μΩ・ｃｍと高い結果となった。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明による回路基板の製造工程を示す図
【図１】
2006114577.tif 000002