(57)【要約】【課題】立体形状を有する基板に対しても簡単に回路配線を形成すること。【解決手段】超微細粒子を含有する材料を用いて金属層２２上に配線パターン２３をディスペンサ２４を用いて描画する。超微細粒子を含有する材料を加熱して溶媒を揮発させる。溶媒がなくなることにより、超微細粒子は密集して常温でも互いに融着する。焼成処理後の配線マスク層２３を用いて、金属層２２をエッチングする。これにより、成形基板２１上に金属層２２を介して配線マスク層２３を有する回路配線２５が得られる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性基板上に金属層を形成する工程と、前記金属層上に超微細粒子を含有する材料を用いて配線パターンを描画することにより配線マスク層を形成する工程と、前記配線マスク層を用いて前記金属層をエッチングする工程と、を具備することを特徴とする回路配線の形成方法。
【請求項２】
前記金属層が銅で構成されていることを特徴とする請求項１記載の回路配線の形成方法。
【請求項３】
前記超微細粒子の径が数ｎｍの銀粒子であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の回路配線の形成方法。
【請求項４】
絶縁性基板上に金属層を介して形成された配線マスク層を有する回路配線であって、前記絶縁性基板上に金属層を形成し、前記金属層上に超微細粒子を含有する材料を用いて配線パターンを描画することにより配線マスク層を形成し、前記配線マスク層を用いて前記金属層をエッチングすることにより得られることを特徴とする回路配線。
【請求項５】
前記配線マスク層が少なくとも数１０ｎｍであることを特徴とする請求項４記載の回路配線。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は回路配線の形成方法及びそれにより得られた回路配線に関し、特に立体成形回路における回路配線の形成方法及びそれにより得られた回路配線に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、プリント配線板上に回路配線を形成する方法は数多く開発されている。例えば、基板上に金属層を形成し、その金属層上にレジスト層を形成し、配線パターンが転写されたマスクを用いてそのレジスト層を露光現像し、残存したレジスト層をエッチングマスクとして金属層をエッチングする方法が一般的である。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−１７５６３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、ＭＩＤ（Molded Interconnect Device）技術でプラスチック材料を成形してなる成形基板上に回路配線を形成する方法が開発されてきている。この成形基板は、プラスチック成形により得られるので、立体形状を含む種々の形状のものがある。このような複雑な形状の基板上に回路配線を形成する場合、従来の方法では基板上に回路配線を簡単にしかも効率良く形成することができない。
【０００５】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、立体形状を有する基板に対しても簡単に回路配線を形成することができる回路配線の形成方法及びそれにより得られた回路配線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】
【０００６】
本発明の回路配線の形成方法は、絶縁性基板上に金属層を形成する工程と、前記金属層上に超微細粒子を含有する材料を用いて配線パターンを描画することにより配線マスク層を形成する工程と、前記配線マスク層を用いて前記金属層をエッチングする工程と、を具備することを特徴とする。
【０００７】
この方法によれば、配線マスク層を、金属層のエッチングマスクとして利用することができるので、エッチングマスク用のフォトリソグラフィー工程を削減することができる。その結果、簡単に回路配線を形成することができる。
【０００８】
本発明の回路配線の形成方法においては、前記金属層が銅で構成されていることが好ましい。また、本発明の回路配線の形成方法においては、前記超微細粒子の径が数ｎｍの銀粒子であることが好ましい。
【０００９】
本発明の回路配線は、絶縁性基板上に金属層を介して形成された配線マスク層を有する回路配線であって、前記絶縁性基板上に金属層を形成し、前記金属層上に超微細粒子を含有する材料を用いて配線パターンを描画することにより配線マスク層を形成し、前記配線マスク層を用いて前記金属層をエッチングすることにより得られることを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、金属層が回路配線の導通主体となり、通常の回路配線の機能を発揮する。また、配線マスク層では、超微細粒子が互いに融着してバルク状態に近い金属となっている。このため、このような構成の回路配線に対してボンディングを良好に行うことが可能となる。
【００１１】
本発明の回路配線においては、前記配線マスク層が少なくとも数１０ｎｍであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、絶縁性基板上に金属層を形成し、この金属層上に超微細粒子を含有する材料を用いて配線パターンを描画することにより配線マスク層を形成し、この配線マスク層を用いて金属層をエッチングするので、配線マスク層を金属層のエッチングマスクとすることができ、エッチングマスク用のフォトリソグラフィー工程を削減することができる。その結果、立体形状を有する基板に対しても簡単に回路配線を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る回路配線を有する立体基板を示す斜視図である。図１において、絶縁性基板である成形基板１１は、通常の平面状の基板ではなく、断面略Ｌ字形状を有する立体形状を有する基板である。本実施の形態では、幅３ｍｍ、奥行き３ｍｍ、高さ１ｍｍである。このような小さなサイズの成形基板１１は、例えば液晶ポリマーなどの流動性に優れた材料により成形することができる。なお、成形基板１１は、このような寸法に限定されず種々変更することができる。また、成形基板１１を構成する材料としては、絶縁性材料であれば、他のプラスチック材料やセラミック材料を用いても良い。
【００１４】
成形基板１１上には、複数の配線１２が形成されている。成形基板１１上に配線１２を形成する方法については後述する。また、成形基板１１上には、集積回路チップ１３が実装されている。この集積回路チップ１３は、ボンディングワイヤ１４により配線１２と電気的に接続されている。このボンディングワイヤ１４は、集積回路チップ１３上に形成された電極パッド１３ａと配線１２とを接続している。
【００１５】
次に、成形基板１１に配線１２を形成する本発明に係る方法について説明する。図２（ａ），（ｂ）及び図３（ａ）〜（ｃ）は、本発明の一実施の形態に係る回路配線の形成方法を説明するための断面図である。図２（ａ），（ｂ）及び図３（ａ）〜（ｃ）は、説明を簡単にするために、成形基板１１の一部の平面部分を用いて説明する。
【００１６】
図２（ａ）に示すように、プラスチック材料などを射出成形することにより絶縁性基板である成形基板２１を作製する。次いで、図２（ｂ）に示すように、この成形基板２１上に、金属をメッキして金属層２２を形成する。金属層２２に使用する金属としては、Ｃｕなどの導電性金属を用いることができる。メッキとしては、電気メッキや無電解メッキを用いることができる。膜厚の均一性を考慮すると無電解メッキを用いることが好ましい。なお、メッキ処理を行う際には、あらかじめ成形基板２１の表面を粗面化し、その表面に触媒を付与し、活性化させておく。これにより、プラスチック材料で構成された成形基板２１の表面上に金属をメッキすることができる。この場合、触媒は、金属層２２を構成する金属により適宜選択する。
【００１７】
次いで、図３（ａ）に示すように、超微細粒子を含有する材料を用いて金属層２２上に配線パターンをディスペンサ２４を用いて描画する。超微細粒子を含有する材料の超微細粒子としては、粒径が数ｎｍ〜数十ｎｍのナノ粒子を挙げることができる。ナノ粒子の種類としては、導電性金属のナノ粒子、例えば銀ナノ粒子、金ナノ粒子、銅ナノ粒子などを挙げることができる。なお、銀ナノ粒子については、銀を含む多元系の金属のナノ粒子とすることにより、マイグレーションを防止することができる。このナノ粒子の粒径は、２ｎｍ〜５０ｎｍがより好ましい。
【００１８】
超微細粒子を含有する材料としては、上記超微細粒子を溶媒に分散させてなるペーストなどを挙げることができる。この溶媒としては、通常の金属ペーストに用いられるバインダー樹脂と異なり、加熱することにより揮発して、超微細粒子の表面には残存しないものが好ましい。このような溶媒を用いることにより、超微細粒子を含有する材料を加熱して溶媒を揮発させて、超微細粒子を互いに融着させて、バルクに近い金属を得ることができる。
【００１９】
また、超微細粒子を含有する材料の描画方法としては、ディスペンサ２４を用いたディスペンス法、スクリーン印刷法、インクジェット法などを用いることができる。これらの方法により、配線パターンとなる場所に直接描画して配線マスク層２３を形成する。これにより、配線マスク層２３をエッチングにより形成する必要がなく、オーバーエッチングによる配線マスク層２３のパターン切れを回避することができる。なお、配線マスク層２３の厚さは、配線マスク層２３を構成する材料に依存するが、回路配線に対してボンディングが可能である厚さに設定する。例えば、少なくとも数１０ｎｍであることが好ましい。このような厚さにすることにより、回路配線においてボンディングを良好に行うことが可能になる。
【００２０】
次いで、図３（ｂ）に示すように、超微細粒子を含有する材料を加熱して溶媒を揮発させる。溶媒がなくなることにより、超微細粒子は密集して常温でも互いに融着する。これにより、バルク状態に近い金属が得られる。これは、数百ｎｍオーダー又はミクロンオーダーの金属粒子をバインダー樹脂に分散させてなる金属ペースト中で金属粒子同士が点接触する形態とは異なる。このため、配線マスク層２３は相対的に低抵抗になり、通常の回路配線として使用することができるようになる。
【００２１】
次いで、図３（ｃ）に示すように、焼成処理後の配線マスク層２３をエッチングマスクとして、金属層２２をエッチングする。その後、エッチング処理後の金属層２２を洗浄し、乾燥する。これにより、成形基板２１上に金属層２２を介して配線マスク層２３を有する回路配線２５が得られる。
【００２２】
このような回路配線２５において、配線マスク層２３では、超微細粒子が互いに融着してバルク状態に近い金属となっている。このため、このような構成の回路配線に対してボンディングを良好に行うことが可能となる。また、この配線マスク層２３は、金属層のエッチングマスクとして利用することができるので、エッチングマスク用のフォトリソグラフィー工程を削減することができる。その結果、立体形状を有する成形基板２１であっても簡単に回路配線を形成することができる。
【００２３】
次に、本発明の実施例について説明する。なお、この実施例は例示であり、以下の方法に限定されない。ここでは、成形基板がプラスチック基板であり、金属層がＣｕ層であり、配線マスク層が数ｎｍの粒径を有する銀ナノ粒子で構成された層である場合について説明する。
【００２４】
まず、液晶ポリマー、ベクトラＣ８２０（ポリプラスチック社製、商品名）を射出成形して幅３ｍｍ、奥行き３ｍｍ、高さ１ｍｍの図１に示す形状の成形基板を得た。次いで、成形基板をＮａＯＨ（６００ｇ／ｌ）溶液に８５℃で２０分間浸漬して成形基板の表面を粗面化し、水洗・乾燥した後に、粗面化後の成形基板を１０％希塩酸に４５℃で５分間浸漬して中和処理を行い、水洗・乾燥した。
【００２５】
次いで、粗面化処理後の成形基板を表面調整剤、コンディショナークリーナー２３１（シプレイ社製、商品名）を用いて４５℃で３分間表面調整処理を行った。水洗・乾燥した後、この成形基板を、触媒予備浸漬液、キャタプリップ４０４（シプレイ社製、商品名）に常温で１分間浸漬し、続いてＰｄ触媒液、キャタポジット４４（シプレイ社製、商品名）に５０℃で浸漬して成形基板表面に触媒を付与した。水洗・乾燥した後に、触媒活性処理液、アクセラレータ１９Ｅ（シプレイ社製、商品名）に常温で７分間浸漬した。
【００２６】
次いで、表面に触媒が付与された成形基板を、Ｃｕの無電解メッキ浴に浸漬して４５℃で１５分間メッキ処理を行った。これにより、成形基板上に厚さ約１μｍのＣｕ層が形成された。なお、Ｃｕメッキ液は、オムニシールド１５９８（シプレイ社製、商品名）を使用した。
【００２７】
次いで、Ｃｕ層上に高精細ノズルを有するエアディスペンサ及び３軸制御ロボットを用いて成形基板の所望の位置、すなわち配線パターン領域に３〜５ｎｍの粒径を有するＡｇナノ粒子を含有するＡｇナノペースト、ＮＰＳ（ハリマ化成社製、商品名）を描画した。描画条件は、エア圧力２００〜３００ｋＰａ、描画速度０．７〜１．０ｍｍ／ｓ、ノズルギャップ０．０８〜０．１５ｍｍとし、線幅が２００μｍ程度となるようにした。なお、高精細ノズルは、ＦＮ−０．１Ｎ（武蔵エンジニアリング社製、商品名）を用い、エアディスペンサは、ＭＬ−８０８ＦＸ（武蔵エンジニアリング社製、商品名）を用い、３軸制御ロボットは、ＳＨＯＴｍｉｎｉＳＬ（武蔵エンジニアリング社製、商品名）を用いた。
【００２８】
次いで、Ａｇナノペーストを大気中で熱風乾燥炉において２４０℃で６０分間焼成した。これにより、Ａｇナノペースト中の溶媒が揮発してＡｇナノ粒子同士が融着してＡｇ配線マスク層が得られた。
【００２９】
次いで、Ａｇ配線マスク層をエッチングマスクとして、０．５Ｍ過硫酸アンモニウム溶液を用いて２５℃で３０秒間Ｃｕ層をエッチングし、その後洗浄・乾燥した。これにより、成形基板上にＣｕ層（下層）及びＡｇ配線マスク層（上層）で構成される回路配線を形成した。この回路配線の線幅は１５０〜２００μｍであった。このように、立体形状を有する成形基板であっても簡単に回路配線を形成することができる。
【００３０】
このようにして得られた成形基板の回路配線上に外径２０μｍφの金ワイヤを用いて通常の条件でワイヤボンディングを行ったところ、問題なくボンディングすることができた。これは、Ｃｕ層がボンディング時の超音波の拡散を防止し、Ａｇ配線マスク層のＡｇナノ粒子がＡｇバルクのように融着しているからであると考えられる。また、このＡｇ配線マスク層は約８×１０-6Ω・ｃｍ程度の比抵抗値を有しており、回路配線として十分低い抵抗値を示した。
【００３１】
本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態で説明した数値や材料・材質、各部材の形状、配線のレイアウトについては特に制限はなく、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更することが可能である。
【００３２】
上記実施の形態では、金属層としてＣｕ層を用い、配線マスク層として銀ナノ粒子を含む層を用いた場合について説明しているが、本発明においては、金属層としてＣｕ以外の金属の層を用いても良く、配線マスク層として銀以外の金属のナノ粒子を含む層を用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施の形態に係る回路配線を有する立体基板を示す斜視図である。
【図２】（ａ），（ｂ）は、本発明の一実施の形態に係る回路配線の形成方法を説明するための断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の一実施の形態に係る回路配線の形成方法を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１１，２１  成形基板
１２  配線
１３  集積回路チップ
１３ａ  電極パッド
１４  ボンディングワイヤ
２２  金属層
２３  配線マスク層
２４  ディスペンサ
２５  配線
【図１】
2006080286.tif 000003
【図２】
2006080286.tif 000004
【図３】
2006080286.tif 000005