(57)【要約】【課題】導電性粒子を溶媒に分散させた液体を基材に描画し配線基板を製造する方法において、基材と配線パターンの良好な密着性を保持したまま、作業性を向上させることができる方法を提供すること。【解決手段】基材１上の所定位置に粘着剤を配置し粘着剤による所定形状の第一パターン２ａを形成する工程と、導電性粒子を溶媒に分散させた溶液からなり第一パターン２ａ上の少なくとも一部に配置された第二パターン３ａを形成する工程と、第二パターン３ａが形成された基材１を基材１の耐熱温度以下で加熱して溶液を焼成させる工程とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材上の所定位置に粘着剤を配置し前記粘着剤による所定形状の第一パターンを形成する工程と、
導電性粒子を溶媒に分散させた溶液からなり前記第一パターン上の少なくとも一部に配置された第二パターンを形成する工程と、
前記第二パターンが形成された前記基材を前記基材の耐熱温度以下で加熱して前記溶液を焼成させる工程とを備える配線基板の製造方法。
【請求項２】
前記第二パターンが、
前記第一パターンと同形同大をなして形成される請求項１記載の配線基板の製造方法。
【請求項３】
前記粘着剤が、
ポリビニルピロリドン水溶液である請求項１または２記載の配線基板の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項記載の配線基板の製造方法によって製造された配線基板。
【請求項５】
絶縁性素材からなる基材と、
前記基材の表面あるいは裏面に配置されて所定形状を有するパターンとして描画された薄膜状の粘着剤が硬化してなる粘着層と、
前記粘着層を介して前記基材に保持された導電性粒子の焼成体による薄膜状の導電層とを備える配線基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線基板の製造方法及び配線基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基板に配線回路を形成する方法としては、たとえば、絶縁性基材の表面に銅箔を貼り、この絶縁性基材の配線したい部分の銅箔にマスクを施した後、残りの銅箔をエッチングし除去することで所望の配線パターンを形成する方法が、周知の技術として広く知られている。このような配線回路形成方法では、工程数が多い点やエッチングエ程においての廃液処理等の課題がある。
【０００３】
最近では、上述の配線回路形成方法の課題解決のため、たとえば、金属粒子を溶媒中に分散させた液体をインクジェット装置を用いて基材に描画し、前記液体を焼成させることで、所定の配線パターンを形成する方法がある。インクジェット装置を用いた配線パターン形成技術では、細い線幅の描画が求められているが、一方で基材と配線パターンとの密着性が低いという問題が発生する。
【０００４】
上述の密着性を向上する方法として、たとえば、特許文献１には、液滴吐出法によるパターン形成方法、多層配線構造の形成方法が記載されている。この液滴吐出法によるパターン形成方法は、少なくとも一方の面が所定の粘着力を有する粘着面になっている基板を用意する工程と、前記基板の前記粘着面に、粒子が溶媒に分散されている液体からなる液滴を液滴吐出法により所定パターンで配置する工程と、前記液滴から溶媒を蒸発させることにより、前記粒子からなる層を所定パターンで前記基板上に形成する工程とを含むことを特徴としている。
【０００５】
この液滴吐出法によるパターン形成方法によれば、基板として、基材と粘着層とからなる粘着テープを用い、液滴吐出法（インクジェット法）によって粘着層の上に導電性微粒子からなる液滴を所定の配線パターンで配置して、この液滴から溶媒を蒸発させて基材上に配線層を形成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３０４１２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の先行技術には、次のような問題点があった。
特許文献１に記載のパターン形成方法では、「ＪＩＳ  Ｃ  ２３３８」に準拠する引き剥がし試験を行ったときの引き剥がしに必要な力が１９ｍｍ当たり３．５Ｎ以上である粘着力を有する粘着面になっている基材に、粒子が溶媒に分散されている液体を所定パターンで配置し、前記液体の溶媒を蒸発させることにより配線パターンを形成している。この方法では基材の粘着面の粘着力が大きいため、基材を移動させる作業者または搬送装置に該基材が付着する危険があり作業性が悪い。さらに、該粘着面に異物が付着した場合、異物除去が困難であるという問題がある。
【０００８】
本発明は、このような問題点を考慮してなされたものであり、基材と配線パターンの良好な密着性を保持しつつ、作業性を向上させることができる配線基板の製造方法及び配線基板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】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の配線基板の製造方法は、基材上の所定位置に粘着剤を配置し前記粘着剤による所定形状の第一パターンを形成する工程と、導電性粒子を溶媒に分散させた溶液からなり少なくとも一部が前記第一パターン上で前記基材と対向する第二パターンを形成する工程と、前記第二パターンが形成された前記基材を前記基材の耐熱温度以下で加熱して前記溶液を焼成させる工程とを備えることを特徴としている。
【００１０】
この発明によれば、まず、配線基板の芯材となる前記基材上に前記粘着剤による前記第一パターンが形成される。このとき、前記基材上において粘着性を有する部分は前記第一パターン部分に限られる。引き続いて、前記第一パターン上の少なくとも一部に前記溶液が配置された前記第二パターンが形成される。続いて前記第二パターンが形成された前記基材を前記基材の耐熱温度以下で加熱して前記溶液を焼成させることで、前記溶液の前記溶媒が蒸発して前記導電性粒子が互いに電気的に接続され、第二パターンは電気的に連続な一つ以上の配線回路となる。その結果、前記基材の上で電気伝導性の回路が好適に形成された配線基板を製造することができる。
【００１１】
また、前記第二パターンが、前記第一パターンと同形同大をなして形成されることが好ましい。
この場合、第二パターンが形成された後には、前記粘着剤によって粘着性を有する部分は前記第二パターンによって被覆されているので配線基板全体として粘着性を有する部分は表面に露出されない。
【００１２】
また、前記粘着剤がポリビニルピロリドン水溶液であることが好ましい。
ポリビニルピロリドンとは、Ｎ−ビニル−２−ピロリドンが重合した高分子化合物であり、水への溶解性が高い高分子化合物として知られている。また、ポリビニルピロリドンが水に溶解するとニュートン粘性を示す。ポリビニルピロリドン水溶液が前記粘着剤として用いられることで、前記溶液に分散された導電性粒子を前記第一パターン上に保持させてその流動を好適に制限することができるので、第二パターンを高密度に形成することができ、配線基板の回路構成を高密度化することができる。
【００１３】
本発明の配線基板は、上述の配線基板の製造方法によって製造されていることを特徴としている。
この発明によれば、前記第一パターンが形成された前記基材は第一パターンを除く部分には粘着性を有しないとともに、前記第二パターンが形成された前記基材は前記第二パターンが前記第一パターンに対して良好に密着される。その結果、この基材を搬送する等の作業において作業者あるいは装置とこの基材とが不用意に付着する危険性が低減されて作業性を向上させることができる。
【００１４】
本発明の配線基板は、絶縁性素材からなる基材と、前記基材の表面あるいは裏面に配置されて所定形状を有するパターンとして描画された薄膜状の粘着剤が硬化してなる粘着層と、前記粘着層を介して前記基材に保持された導電性粒子の焼成体による薄膜状の導電層とを備えることを特徴としている。
【００１５】
この発明によれば、前記粘着層は前記基材の表面あるいは裏面のうち前記所定形状を形成するために要する部分のみに配置されている。従って、基材の表面あるいは裏面の全面に前記粘着剤を配置するよりも前記粘着剤の使用量を低減させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る配線基板の製造方法及び配線基板によれば、配線回路を形成するための方法において、配線パターンを形成する部分にのみ粘着剤を配置し配線パターンを形成したので、基材と配線パターンの良好な密着性を保持しつつ、作業性を向上させることができるとともに、粘着面部減少により粘着面に異物が付着する危険性も低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態の配線基板の斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線における断面図である。
【図３】同配線基板の製造工程を示したフローチャートである。
【図４】同配線基板の製造工程を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態の配線基板について図１及び図２を参照して説明する。
図１は、本実施形態の配線基板１０の斜視図である。さらに図２は、図１のＡ−Ａ線における断面図である。
【００１９】
図１及び図２に示すように、本実施形態の配線基板１０は、絶縁性素材からなる基材１と、基材１の面に配置された粘着層２と、基材１に対して粘着層２を挟んで対向する位置に配置された導電層３とを備える。
基材１は絶縁性を有することに加えて耐熱性を有することが好ましい。
【００２０】
粘着層２は、所定の回路形状を有する第一パターン２ａとして描画された粘着剤が硬化されてなる層である。粘着層２は、配線回路や端子面あるいは放熱経路等として設計される適宜の形状とすることができる。本実施形態では、粘着剤は濃度５％のポリビニルピロリドン水溶液からなる。
【００２１】
導電層３は、粘着層２に対して同形同大をなす第二パターン３ａとして形成された図示しない導電性粒子の焼成体による薄膜状の層である。本実施形態では、導電性粒子として直径が数十ナノメートルで略球状をなす多数の銀ナノ粒子が採用され、導電層３においてはこれらの銀ナノ粒子のそれぞれが互いに金属結合され、電気的に一体な銀パターンになるように構成されている。また、本実施形態では、導電層３は上述の銀ナノ粒子が水系の溶媒に分散されてなる銀ナノインクが加熱されることによって、銀ナノ粒子が焼成され、前述の溶媒が蒸発されて形成されている。
【００２２】
銀ナノインク中の銀ナノ粒子は、分散液中で凝集しないように有機膜で覆われている。
【００２３】
銀ナノインクは、焼成されるために必要とされる温度が基材１の耐熱温度を超えないように選択されて採用されている。さらに粘着剤はこの焼成に伴う加熱によって基材１から剥離しない適宜のものが採用されてもよい。
【００２４】
以下では、本発明の実施形態にかかる基材上に回路を形成するための配線基板の製造方法を図３および図４で説明する。
【００２５】
図３および図４に示すように、本発明の配線基板の製造方法は、基材１上の所定位置に粘着剤を配置して第一パターン２ａを形成する第一工程Ｓ１と、導電性粒子である銀ナノ粒子を溶媒に分散させた溶液を基材１に対して前記第一パターン２ａを挟んで対向する位置に前記第一パターン２ａに沿うように前記溶液による前記第一パターン２ａと同形同大の第二パターン３ａを形成する第二工程Ｓ２と、前記第二パターン３ａが形成された前記基材１を前記基材の耐熱温度以下で加熱して前記溶液を焼成させる焼成工程Ｓ３とを備える。
【００２６】
第一工程Ｓ１では、図４の（ａ）に示すように、まず基材１を用意する。本実施形態では基材１としてガラス板を使用した。続いて、図４の（ｂ）に示すように、基材１の表面に粘着剤を塗布し粘着剤による第一パターン２ａを形成する。第一パターン２ａは、配線基板１０の回路設計に従って回路の形状が基材１上で再現されるように所定の位置に所定の形状を有する模様である。また、粘着剤の塗布にはディスペンス法が採用され、粘着剤は図示しないディスペンサを用いて基材１の表面に塗布されている。
【００２７】
第二工程Ｓ２では、図４の（ｃ）に示すように、粘着剤に積層されるように、第一パターン２ａ上に銀ナノインクによる第二パターン３ａを形成する。
本実施形態では、銀ナノインクの塗布にはインクジェット法を採用し、図示しないインクジェット装置によって銀ナノインクを液滴として粘着剤による第一パターン２ａに向かって噴射させる。
【００２８】
焼成工程Ｓ３では、図４の（ｄ）に示すように、銀ナノインクによる第二パターン３ａが施された基材１を所定時間（本実施形態では２００℃に設定された加熱炉で９０分間）加熱し、導電層３を形成する。銀ナノインクは、加熱により銀ナノ粒子を覆う有機膜および溶媒が分解・蒸発するため、溶媒中の銀ナノ粒子同士が凝集し金属結合する。つまり、加熱により銀ナノインクは焼成される。このとき、銀ナノ粒子同士が金属結合しているため、第二パターン３ａ上で連続した銀ナノ粒子間は電気的に一体に接続され、第二パターン３ａは導電層３となり電気的に接続された配線回路となる。
【００２９】
以下では、この配線基板を用いて導電層３の導通及び導電層３の基材１への密着性を調べた試験の結果について詳述する。
導電層３により回路が形成されたことを確認するために導電層３の両端にテスターの端子を接続し、導通確認をした。結果、導通が確認された。
【００３０】
また、得られた導電層３の基材１に対する密着性を「ＪＩＳ  Ｋ  ５６００−５−６」に準拠したテープ剥離試験（付着性試験、クロスカット法）により調べたところ、導電層３の剥離は生じなかった。一方、対照実験として基材１となるガラス板にポリビニルピロリドン水溶液による第一パターンを形成せず、直接本実施形態と同様の銀ナノインクを描画し、同条件にて焼成し形成した導電層に同様のテープ剥離試験を実施した。
【００３１】
その結果、導電層３がテープに付着して基材１から剥離し、ＪＩＳ  Ｋ  ５６００−５−６に定義された試験結果の分類５に相当する程度に全面的に大はがれを生じ、配線基板の回路の一部が欠落したために配線基板としての用を成さなくなった。したがって、本実施形態による導電層３は基材１に対し良い密着性で形成されたことが明らかとなった。
【００３２】
以上説明したように、本実施形態の配線基板の製造方法及び配線基板によれば、配線基板の回路設計に従って回路の形状が基材上で再現されるように粘着剤による第一パターン２ａを形成し、粘着性を有する第一パターン２ａ上に第二パターン３ａを銀ナノインクで形成し、焼成によって配線回路が形成されるので、基材と配線パターンの良好な密着性を保持しつつ、作業性を向上させることができる。
【００３３】
また、粘着剤としてポリビニルピロリドン水溶液を採用したことにより、同じ材料でも濃度を変えることで粘度等の物性が変わるので、様々な塗布方法（インクジェット法、ディスペンス法、スクリーン印刷法）に対応できる。
【００３４】
また、第一パターン２ａと第二パターン３ａとを同形同大としたので、第二パターン３ａが第一パターン２ａ上に形成された後には第一パターン２ａ上で粘着性を有する部分がすべて第二パターン３ａで被覆されているため、配線基板１０の面上に異物が接触した際に異物が吸着されたまま配線基板１０が製造される危険性が低減される。
【００３５】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、本発明の実施形態では、基材１としてガラス板を採用しているが、これに限らず、凹凸面を有するものでも、不定形の立体であっても本発明と同様の効果を奏することができる。
【００３６】
また、本実施例では基材１にガラスを用いたが、樹脂基材のような、耐熱温度が導電性粒子を溶媒中に分散させた液体の焼成温度よりも高い絶縁性の基材も用いることが可能である。
【００３７】
また、本実施形態では溶媒に導電性粒子を分散させた液体に銀ナノインクを用いたが、金ナノインクや銅ナノインクのような、焼成温度が基材の耐熱温度よりも低い導電性粒子を溶媒中に分散させた液体も用いることが可能である。
【００３８】
また、本実施形態では粘着剤の塗布にディスペンス法を用いたが、インクジェット法やスクリーン印刷法、転写法のような、所望の位置に粘着剤を配置できる方法であれば何れの方法を用いることも可能である。
【００３９】
また、本実施形態では第一パターン２ａと同形同大の第二パターン３ａを形成する構成及び方法を採用したが、これに限らず、第一パターン２ａの一部のみに第二パターン３ａを形成することもできる。この場合、第一パターン２ａの形状を変更せず第二パターン３ａの形状を変更して回路の設計変更に対して追加コストなしに対処させることができる。
【００４０】
また、本実施形態では、第二パターン３ａは第一パターン２ａ上で基材１と対向する位置に配置されている構成を採用したが、これに限らず、第二パターン３ａを第一パターン２ａの側面にも形成する、すなわち第二パターン３ａによって第一パターン２ａが完全に被覆される構成とすることもできる。これによって第二パターン３ａの面積を広く取ることができるので電気抵抗を減少させることができる。
【００４１】
なお、上述したような第二パターンの配置は、いずれも基材１に配置された第一パターン２ａに第二パターン３ａが接するようにして配置されているので、基材１に対して第二パターン２ａが剥離することなく良好な密着性が確保される。さらに、上述のように第二パターン３ａが第一パターン２ａの側壁にも形成された場合も、第二パターン３ａは第一パターン２ａを介して基材１に接着されている。
【００４２】
また、本実施形態では基材１の面上に粘着層２と導電層３を形成させていわゆる単層基板を製造する方法を例にして説明したが、これに限らず、多層基板の製造にも本発明の方法を適用することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１  基材
２  粘着層
２ａ  第一パターン
３  導電層
３ａ  第二パターン
１０  配線基板
Ｓ１  第一工程
Ｓ２  第二工程
Ｓ３  焼成工程
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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