(57)【要約】【課題】ファインパターンの形成が容易で、廃液処理の必要がなく、生産工程が単純で設備費や生産コストが少なくて済む回路基板の製造方法の提供。【解決手段】有機絶縁基板上に、インクジェット装置を用いて、平均粒子径が１００ｎｍ以下の金属微粒子を保護コロイドとしての重合体等を含有する分散媒中に分散させた金属微粒子インクにより、回路パターンを描画し、熱もしくは光線により処理して重合体等を分解揮散させて所望の膜厚の導体パターンとする。導電パターンをメッキ核として、常法による電解メッキを施して、厚膜の導電回路パターンを形成することもできる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機絶縁基板上に、インクジェット装置を用いて、平均粒子径が１００ｎｍ以下の金属微粒子を保護コロイドとしての重合体又は界面活性剤を含有する水または有機溶剤中に分散させた金属微粒子インクにより、回路パターンを描画する工程と、
前記有機絶縁基板を熱もしくは光線により処理して前記回路パターンに含まれる重合体または界面活性剤を分解揮散させて所望の膜厚の導体パターンとする工程と
を有することを特徴とする回路基板の製造方法。
【請求項２】
有機絶縁基板上に、インクジェット装置を用いて、平均粒子径が１００ｎｍ以下の金属微粒子を保護コロイドとしての重合体又は界面活性剤を含有する水または有機溶剤中に分散させた金属微粒子インクにより、回路パターンを描画する工程と、
前記有機絶縁基板を熱もしくは光線により処理して前記回路パターンに含まれる前記重合体または界面活性剤を分解揮散させて所望の膜厚に足りない薄い導体パターンを形成する工程と、
前記薄い導体パターンをメッキ核として導電金属によるメッキを施し所望の膜厚の導体パターンとする工程と
を有することを特徴とする回路基板の製造方法。
【請求項３】
前記金属微粒子が、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｗ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、ＧａおよびＩｎから選ばれた一種以上からなることを特徴とする請求項１又は２記載の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、回路基板の製造方法に係り、特に、有機絶縁基板上に、インクジェットヘッドを用いて、金属微粒子含有インクにより直接回路パターンを描画するようにした回路基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、回路基板の製造方法として、例えば、次のような方法が知られている。
【０００３】
（１）銅張り積層板上に、レジストを被覆し、フォトリソグフィ法により、回路パターンの露光、未露光レジストの溶解除去、レジスト除去部のエッチングにより導体パターンを形成する方法。  
（２）セラミックス基板上にスクリーン印刷により導電ペーストを所望の回路パターンに印刷し、非酸化雰囲気中で熱処理して導電ペースト中の金属微粒子を焼結して導体パターンを形成する方法。  
（３）絶縁基板上に、導電金属の蒸着により薄膜の導電層を形成し、この導電層上に、レジストを被覆し、フォトリソグフィ法により、回路パターンの露光、未露光レジストの溶解除去、レジスト除去部のエッチングにより導体パターンを形成する方法。
【０００４】
しかしながら、（１）の銅張り積層板を用いる方法は、幅広の配線パターンを形成する目的には適しているが、ファインパターンの形成には不向きであり、しかもレジストの溶解や銅箔のエッチングが必要なため廃液処理の必要があり、環境上の問題が派生する虞れがある。また、工程数が多いため設備費や生産コストがかさむ、という問題もある。
【０００５】
（２）のスクリーン印刷による方法は、スクリーンのメッシュを細かくするには強度の点から制約があり、このためファインパターンの形成には不向きである、という問題がある。
【０００６】
さらに、（３）の蒸着薄膜をエッチングする方法では、薄膜の導電層のエッチングが必要なため廃液処理の必要があり、環境上の問題が派生する虞れがある。また、工程数が多いため設備費や生産コストがかさむという問題もある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述した通り、従来から、回路基板の製造方法として、銅張り積層板を用いる方法、スクリーン印刷による方法、蒸着薄膜をエッチングする方法等が知られているが、銅張り積層板を用いる方法やスクリーン印刷による方法には、ファインパターンの形成ができない、廃液処理の必要がある、設備費や生産コストがかさむという問題があり、蒸着薄膜をエッチングする方法には、廃液処理の必要があり、設備費や生産コストがかさむという問題があった。
【０００８】
本発明はかかる従来の問題を解消するためになされたもので、ファインパターンの形成が容易で、廃液処理の必要がなく、生産工程が単純で設備費や生産コストが少なくて済む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】
【０００９】
本発明の回路基板の製造方法は、有機絶縁基板上に、インクジェット装置を用いて、平均粒子径が１００ｎｍ以下の金属微粒子を保護コロイドとしての重合体又は界面活性剤を含有する水または有機溶剤中に分散させた金属微粒子インクにより、回路パターンを描画する工程と、前記有機絶縁基板を熱もしくは光線により処理して前記回路パターンに含まれる重合体または界面活性剤を分解揮散させて所望の膜厚の導体パターンとする工程と
を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明は、さらに、 有機絶縁基板上に、インクジェット装置を用いて、平均粒子径が１００ｎｍ以下の金属微粒子を保護コロイドとしての重合体又は界面活性剤を含有する水または有機溶剤中に分散させた金属微粒子インクにより、回路パターンを描画する工程と、前記有機絶縁基板を熱もしは光線により処理して前記回路パターンに含まれる前記重合体または界面活性剤を分解揮散させて所望の膜厚に足りない薄い導体パターンを形成する工程と、前記薄い導体パターンをメッキ核として導電金属によるメッキを施し所望の膜厚の導体パターンとする工程とを有することを特徴とする。
【００１１】
本発明において導体パターンを形成する有機絶縁基板としては、用途に応じて任意のものを使用することができる。
【００１２】
後述する熱処理に耐え得る材質の有機絶縁基板であれば特に制限はない。
【００１３】
すなわち、本発明に用いられる有機絶縁基板としては、ポリイミドフィルム、ポリアミドイミドフィルム、ポリアミドフィルム、ポリエステルフィルム、ガラス−エポキシ基板、紙−フェノール基板等が例示される。
【００１４】
金属微粒子インクの重合体としては、この有機絶縁基板の軟化点より低い温度で分解揮散する、例えばウレタン系の重合体が適している。
【００１５】
本発明に用いられる有機絶縁基板としては、特に、耐熱性、電気絶縁性の優れたポリイミドフィルム、ポリアミドイミドフィルム、ガラス−エポキシ基板等が適している。
【００１６】
本発明に用いられる金属微粒子としては、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｗ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｇａ、Ｉｎ等があげられるが、特に、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕのような金属の微粒子を用いると、電気抵抗が低く、かつ腐食に強い回路パターンを形成することができるので好ましい。
【００１７】
本発明において、金属微粒子インクに用いられる重合体または界面活性剤は、金属微粒子の保護コロイドとして作用するものであり、特に、ポリエステル、ポリアクリルニトリル、ポリウレタンとアルカノールアミンとのブロック共重合体が好適している。
【００１８】
本発明の金属微粒子インクは、水系用インクと油系用インクがある。
【００１９】
金属微粒子を、水を主体とする分散媒に分散せしめてなる水性インクは、例えば、次のような方法で調整することができる。
【００２０】
すなわち、塩化金酸や硝酸銀のような金属イオンソース水溶液に水溶性の重合体を溶解させ、撹拌しながらジメチルアミノエタノールのようなアルカノールアミンを添加する。数１０秒〜数分で金属イオンが還元され、平均粒系１００ｎｍ以下の金属微粒子が析出する。塩素イオンや硝酸イオンを限外ろ過などの方法で除去した後、濃縮・乾燥することにより濃厚な金属微粒子インクが得られる。この金属微粒子インクは、水やアルコール系溶媒、テトラエトキシシランやトリエトキシシランのようなゾルゲルプロセス用バインダーに安定に溶解・混合することが可能である。
【００２１】
金属微粒子を油を主体とする分散媒に分散せしめてなる油性インクは、例えば、次のような方法で調整することができる。
【００２２】
すなわち、油溶解性のポリマーをアセトンのような水混和性有機溶媒に溶解させ、この溶液を金属イオンソース水溶液と混合する。混合物は不均一系であるが、これを撹拌しながらアルカノールアミンを添加すると金属微粒子は重合体中に分散した形で油相側に析出してくる。これを繊条・濃縮・乾燥させると水系と同様の濃厚な金属微粒子インクが得られる。この金属微粒子インクは、芳香族系、ケトン系、エステル系などの溶媒やポリエステル、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂等に安定に溶解・混合することが可能である。
【００２３】
金属微粒子インクの分散媒中における金属微粒子の濃度は、最大８０重量％とすることが可能であるが、用途に応じて適宜稀釈して使用する。
【００２４】
通常、金属微粒子インクにおける金属微粒子の含有量は２〜５０重量％、界面活性剤および樹脂の含有量は０．３〜３０重量％、粘度は３〜３０センチポイズが適当である。
【００２５】
本発明に使用するインクジェット装置としては、サーマル方式、ピエゾ方式のいずれも使用可能である。ただ、前者は分散媒の突沸現象を利用して金属微粒子インクを噴射するので、使用する金属微粒子インクとしては、油性インクよりも水系性インクの方が適している。
【００２６】
現在、公知のインクジェット装置の解像度は、２０００ＤＰＩに達しているので、本発明によれば６μｍの線幅のパターンを形成することが可能である。
【００２７】
次に本発明において回路パターンを導体パターンとして用いて回路基板を形成する方法について説明する。
【００２８】
まず、用途に応じて選択された正常な絶縁基板上に、インクジェット装置を用いて所定の厚さの回路パターンを形成する。
【００２９】
次に、例えば１００℃のオーブン中で３分間程度加熱して乾燥させ、さらに１５０〜３００℃のオーブン中に１５〜３０分間程度置いて重合体を分解揮散させるとともに金属微粒子を焼結させて導体パターンを形成する。
【００３０】
以上の工程によってパターンを構成している金属微粒子は相互に接着して導電性の皮膜膜に変化して導電回路が形成される。
【００３１】
また、必要に応じて上記工程で得られた導電回路をメッキ核として、常法による電解メッキを施せば、厚膜の導電回路パターンを形成することも可能である。このようにして得られる導体パターンの比抵抗値は１０-5〜１０-6Ωｃｍであり、回路基板として十分使用することが可能である。
【発明の効果】
【００３２】
以上説明したように本発明によれば、基板等の上に従来達成出来なかった導電性のファインパターンをきわめて高精度にかつ迅速に形成することができる。また、回路の形成や投光画像の形成を完全なドライプロセスで行うことができる。本発明はまた、従来必要とされていた、レジスト膜の塗布や露光、現像、エッチングなどのプロセスを経ずに廃液処理を必要とせずに導電性の回路を形成できる。さらに本発明は、廃液処理などの問題を大幅に軽減できるので、設備費や生産コストの低減に著しく寄与するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
次に本発明の実施例について説明する。
【００３４】
実施例１
Ａｇ含有率２０重量％のＡｇ微粒子インク（Ａｇの平均粒系１０ｎｍ、保護コロイド樹脂５重量％含有のイソプロピルアルコール分散体）をプロピレングリコールモノメチルアセテートに固形分濃度が１５重量％となるように溶解し、ピエゾ方式のインクジェット装置を用いてポリイミドフィルム上に線幅２０μｍ、膜厚３μｍの回路パターンを描画し、１５０℃で１５分間乾燥させた。
【００３５】
次に、２００℃で４０分間の焼き付けを行って導体パターンを形成した。得られた導体パターンの抵抗値は２×１０-5Ωcmであり、回路基板として使用可能であることが確認できた。
【００３６】
実施例２
Ａｇ微粒子インクに変えてＡｕ粒子インク（Ａｕ粒子平均系１００ｎｍ、Ａｕ粒子含有率３０重量％護コロイド含有率１０重量％の水分散体）を用いて同様にピエゾ方式インクジェットによりガラス板上に線幅５０μｍ、膜厚１μｍの導電性回路パターンを作製し、同様に乾燥・焼き付けを行ったところ、配線回路の電気抵抗が３×１０-4Ωcmの配線パターンを形成できた。
【００３７】
実施例３
平均粒径２０ｎｍのＡｇ微粒子５重量％（保護コロイド１．５重量％を含む）平均粒径５０ｎｍのＰｄ微粒子１５重量％（保護コロイド３重量％を含む）を含む水系インクをサーマル式インクジェット装置を用いてポリイミドフィルム上に線幅１０μｍ、膜厚０．５μｍの回路パターンを形成し、１００℃で１５分間乾燥させた。得られたパターンに紫外線を照射して保護コロイド樹脂を分解揮散させたのち、銅の無電解メッキ浴に浸漬して銅膜厚５μｍの配線パターンを形成したところ、配線回路の電気抵抗が３×１０-5Ωcmの配線パターンを形成できた。
【００３８】
実施例４
この実施例は、本発明を多層配線基板のスルーホールに適用した例である。
【００３９】
図１に示すように、ポリイミド絶縁層１内に実施例3 で使用した水系インクおよび方法を用いて多層に線幅１０μｍ、膜厚０．５μｍの回路パターン２を形成したのち、各回路パターン２の層間接続部が露出するように逆円錐状の透孔３を形成し、この透孔内に同じ水系インクを用いて、サーマル式インクジェット装置により膜厚０．５μｍの塗膜４を形成し、１００℃で１５分間乾燥させた。
【００４０】
得られた塗膜４に紫外線を照射して保護コロイド樹脂を分解揮散させたのち、銅の無電解メッキ浴に浸漬して膜厚５μｍの銅膜からなるスルーホール５が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の回路基板のスルーホールの部分を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１……ポリイミド絶縁層、２……回路パターン、３………逆円錐状の透孔、４……塗膜、５……スルーホール
【図１】
2006270118.tif 000003