(57)【要約】【課題】焼成済セラミック基板本体の表面に塗布した金属インクの濡れ拡がりを抑制でき、隣り合う未焼成配線同士が接近あるいは接触する虞がなく、ひいては焼成後の配線同士の絶縁抵抗が低下し、さらには配線同士が短絡する虞がない配線基板の製造方法を提供する。【解決手段】本発明の配線基板１００の製造方法は、焼成済セラミック基板本体１９０の基板本体表面１９０ｂを界面活性剤の水溶液１２で濡らす表面処理工程と、水溶液１２で濡れた基板本体表面１９０ｂを乾燥させる乾燥工程と、金属粉末及び溶剤を含む金属インクを基板本体表面１９０ｂに塗布し、未焼成配線層１３０を形成する未焼成配線層形成工程と、未焼成配線層１３０を焼成し、基板本体表面１９０ｂに配線層１１０を形成する配線層形成工程とを備える配線基板の製造方法である。【選択図】　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼成済セラミック基板本体の表面を界面活性剤の水溶液で濡らす表面処理工程と、
上記水溶液で濡れた上記基板本体の表面を乾燥させる乾燥工程と、
金属粉末及び溶剤を含む金属インクを上記基板本体の表面に塗布し、未焼成配線層を形成する未焼成配線層形成工程と、
上記未焼成配線層を焼成し、上記基板本体の表面に配線層を形成する配線層形成工程と、
を備える配線基板の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の配線基板の製造方法であって、
前記未焼成配線層形成工程では、少なくとも１組の隣り合う未焼成配線同士の間隙を１５０μｍ以下とする
配線基板の製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の配線基板の製造方法であって、
前記界面活性剤は、フッ素イオンを含む界面活性剤である
配線基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、配線基板の製造方法に関し、特に、焼成済セラミック基板本体の表面に配線層を形成する配線基板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、焼成済セラミック基板本体の表面に配線層を形成する方法として、金属粉末及び溶剤を含む金属インクを上記基板本体の表面に塗布し、これを焼付けることによって配線層を形成する方法が知られている。従来の配線基板の製造方法では、例えば、スクリーン印刷手法を用いていたが、スクリーンマスクの開口部に金属インクを印刷充填し、基板本体表面に直接、未焼成配線層を形成していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この方法では、基板本体の表面に塗布した金属インクが周囲に濡れ拡がり、隣り合う未焼成配線同士の間隙が狭くなる現象が起きていた。例えば、従来の配線基板３００の製造方法では、図５（ａ）に示すように、焼成済セラミック基板本体３９０の表面である基板本体表面３９０ｂに直接、スクリーン印刷手法によって金属インクを塗布し、未焼成配線層３２０を形成する。なお、この未焼成配線層３２０のうち、隣り合う未焼成配線３２１，３２２の間隙をＧ３に設定してある。ところが、印刷した金属インクが直ぐに基板本体表面３９０ｂ上を濡れ拡がり始め、図５（ｂ）に示すように、未焼成配線３２１，３２２の間隙がＧ４となり、非常に狭くなることがあった。このような現象は、次のような理由によるものと考えられる。
【０００４】
一般的に、固体表面張力が液体表面張力よりも大きい場合に、固体に付着した液体が濡れ拡がることが知られいる。これに対し、一般的な金属インクの溶剤、例えば、ジエチレングリコールモノブチルエーテルの表面張力は３．０×１０−４Ｎ／ｃｍ程度である。一方、焼成済セラミック基板本体の表面にはアルカリイオン等の汚染物質が付着していることが多く、この場合、この汚染物質が大気中の水分を吸着するために、基板本体の表面張力が水の表面張力（約７．０×１０−４Ｎ／ｃｍ）とほぼ等しくなると考えられる。従って、従来の方法では、金属インクを塗布する際、金属インクの溶剤の表面張力よりも、基板本体表面の表面張力のほうが大きくなっていたと考えられる。
【０００５】
従って、従来の方法では、基板本体の表面に塗布した金属インクが周囲に濡れ拡がり、隣り合うの未焼成配線の間隙が狭くなる現象が起きていたと考えられる。この現象は、近年の配線基板の小型化の要求に伴い、配線層の隣り合う配線同士の間隙を狭くすることによって問題となってきた。すなわち、金属インクの間隙を狭くした場合、この金属インクが周囲に濡れ拡がることによって隣り合う未焼成配線が接近あるいは接触し、焼成後の配線同士の絶縁抵抗が低下し、さらには配線同士が短絡する虞が生じるようになった。
【０００６】
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、焼成済セラミック基板本体の表面に塗布した金属インクの濡れ拡がりを抑制でき、隣り合う未焼成配線同士が接近あるいは接触する虞がなく、ひいては焼成後の配線同士の絶縁抵抗が低下し、さらには配線同士が短絡する虞がない配線基板の製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
その解決手段は、焼成済セラミック基板本体の表面を界面活性剤の水溶液で濡らす表面処理工程と、上記水溶液で濡れた上記基板本体の表面を乾燥させる乾燥工程と、金属粉末及び溶剤を含む金属インクを上記基板本体の表面に塗布し、未焼成配線層を形成する未焼成配線層形成工程と、上記未焼成配線層を焼成し、上記基板本体の表面に配線層を形成する配線層形成工程と、を備える配線基板の製造方法である。
【０００８】
本発明の製造方法では、まず、焼成済セラミック基板本体の表面を界面活性剤の水溶液で濡らす表面処理工程を設けることにした。焼成済セラミック基板本体の表面にアルカリイオン等の汚染物質が付着している場合、界面活性剤の洗浄作用によって汚染物質を除去することができる。これによって、基板本体表面への大気中の水分の吸着を抑制できると考えられる。
【０００９】
さらに、本発明の製造方法では、基板本体の表面を乾燥させる乾燥工程を設けている。基板本体の表面を乾燥させることによって、上記界面活性剤の水溶液の水分を蒸発させ、基板本体の表面に界面活性剤の皮膜を形成することができる。一般的に界面活性剤の表面張力は、金属インクの溶剤の表面張力（３．０×１０−４Ｎ／ｃｍ程度）より小さく、例えば、フッ素系の界面活性剤の表面張力は１．７×１０−４Ｎ／ｃｍ程度である。従って、この乾燥工程によって、基板本体表面の表面張力を金属インクの溶剤の表面張力より小さくすることができるので、溶剤を含んだ金属インクの濡れ拡がりを抑制することができると考えられる。
【００１０】
さらに、本発明の製造方法では、金属インクからなる未焼成配線層を焼成する配線層形成工程において、上記界面活性剤の被膜を分解し、飛散・焼失することができる。
なお、金属インクの溶剤としては、例えば、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセタート等が挙げられる。また、界面活性剤としては、フッ素系の界面活性剤、炭化水素系の界面活性剤等が挙げられる。
【００１１】
さらに、上記配線基板の製造方法であって、前記未焼成配線層形成工程では、少なくとも１組の隣り合う未焼成配線同士の間隙を１５０μｍ以下とする配線基板の製造方法とすると良い。
【００１２】
前述したように、従来の製造方法では、金属インクが周囲に濡れ拡がる現象が起きていたが、特に、隣り合う未焼成配線同士の間隙が１５０μｍ以下の部分では、金属インクの濡れ拡がりによって両者の間隙が小さくなり、極端な場合には両者が接触して、焼成後の配線同士の絶縁抵抗が低下したり、配線同士が短絡する虞があった。これに対し、本発明の製造方法では、上述したように、金属インクの濡れ拡がりを抑制することができるので、隣り合う未焼成配線同士の間隙を１５０μｍ以下としても、濡れ拡がりによる両者の間隙の低下を抑制し、焼成後の配線間の絶縁抵抗を保つことができ、また、配線間の短絡を防止できる。
【００１３】
さらに、上記いずれか一項に記載の配線基板の製造方法であって、前記界面活性剤は、フッ素イオンを含む界面活性剤である配線基板の製造方法である。
【００１４】
フッ素系の界面活性剤は、特に表面張力が小さく、１．７×１０−４Ｎ／ｃｍ程度である。従って、表面処理工程でフッ素系の界面活性剤を用いれば、乾燥工程後の基板本体表面の表面張力が金属インクの溶剤の表面張力に比して極めて小さくなるため、溶剤を含んだ金属インクの濡れ拡がりを確実に抑制することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（比較例）
本発明の実施の形態について説明する前に、図５に示した従来の配線基板３００の金属インクの濡れ拡がり測定結果について、図６を参照しつつ説明する。未焼成配線層３２０のうち未焼成配線３２１，３２２について、濡れ拡がり前の間隙Ｇ３（図５（ａ）参照）を２００，１５０，１００，５０μｍの４種類に設定し、それぞれ濡れ拡がり後の間隙Ｇ４（図５（ｂ）参照）を測定した。濡れ拡がり後の間隙Ｇ４が、濡れ拡がり前の間隙Ｇ３の１／２以上であったもの（１／２・Ｇ３＜Ｇ４）を○、接触はしなかったが間隙Ｇ４が間隙Ｇ３の１／２未満となったもの（０＜Ｇ４＜１／２・Ｇ３）を△、未焼成配線３２１，３２２が接触したもの（Ｇ４＝０）を×として、図６の表の下段に示している。
【００１６】
図６に示すように、従来の配線基板３００では、焼成済セラミック基板本体３９０の基板本体表面３９０ｂに形成する未焼成配線３２１，３２２の濡れ拡がり前の間隙Ｇ３を１５０μｍ以下に設定すると、濡れ拡がり後の間隙Ｇ４が濡れ拡がり前の間隙Ｇ３の１／２未満となった。さらに、間隙Ｇ３を１００μｍ以下に設定すると、未焼成配線３２１，３２２同士が接触してしまった。このため、従来の配線基板３００の製造方法では、隣り合う配線間の絶縁抵抗が低下し、さらには配線間で短絡する虞があるために、隣り合う未焼成配線３２１，３２２の間隙を１５０μｍ以下に設定することは困難であった。
【００１７】
（実施形態）
本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
図１に本実施形態の配線基板１００の部分拡大断面図を示す。図１に示すように、本実施形態の配線基板１００は、焼成済セラミック基板本体１９０を有し、その表面である基板本体表面１９０ｂに、互いに隣り合う配線１１１，１１２を含む配線層１１０が形成されたセラミック配線基板である。基板本体１９０は、厚さ約２００μｍのアルミナセラミックからなる複数のセラミック層を有する。これらのセラミック層の層間には図示しない配線層が形成され、さらに、これらのセラミック層には図示しないビア導体が形成されている。このような配線基板１００は、次のようにして製造する。
【００１８】
まず、焼成済セラミック基板本体１９０を、従来と同様の製法で製造する。具体的には、まず、所定寸法のアルミナセラミックグリーンシートを複数用意する。次いで、これらの所定位置に貫通孔を穿孔し、この貫通孔にＭｏ−Ｍｎ系の金属インクを充填する。さらに、スクリーン印刷によりＭｏ−Ｍｎ系の金属インクを所定パターンで所定の厚さに塗布し、乾燥させる。その後、これらを積層・圧着し、焼成して焼成済セラミック基板本体１９０を製造する。次いで、焼成済セラミック基板本体１９０の表面を研磨して平坦な基板本体表面１９０ｂを形成する。
【００１９】
次に、表面処理工程において、この焼成済セラミック基板本体１９０をフッ素系界面活性剤の水溶液１２に浸漬する。具体的には、図２に示すように、ラック１１内に設置した焼成済セラミック基板本体１９０を、液槽１０内で約２０℃に保たれているフッ素系界面活性剤の水溶液１２に約６０秒間浸漬させる。なお、フッ素系界面活性剤の水溶液は、純水１Ｌに対してフッ素系界面活性剤を１．０ｇの割合で混入した、約０．１重量％濃度のフッ素系界面活性剤の水溶液としている。本実施形態では、フッ素系界面活性剤として、住友スリーエム社製のフロラードＦＣ−１３５を使用した。この表面処理工程によって、基板本体表面１９０ｂに付着していたアルカリイオン等の汚染物質を除去する。
【００２０】
次に、乾燥工程において、フッ素系界面活性剤の水溶液で濡れている焼成済セラミック基板本体１９０の基板本体表面１９０ｂを乾燥させる。具体的には、公知の温風乾燥機を用いて、約７０℃の温風を焼成済セラミック基板本体１９０の基板本体表面１９０ｂに約３０分間送風する。これにより、フッ素系界面活性剤水溶液の水分が蒸発し、図３に示すように、基板本体表面１９０ｂにフッ素系界面活性剤の皮膜１２０が形成されたと考えられる。なお、本実施形態で用いたフッ素系界面活性剤の表面張力は、約１．７×１０−４Ｎ／ｃｍであった。従って、この乾燥工程において、基板本体表面１９０ｂの表面張力が約１．７×１０−４Ｎ／ｃｍになったと考えられる。
【００２１】
次に、未焼成配線層形成工程において、図４に示すように、焼成済セラミック基板本体１９０に形成したフッ素系界面活性剤の皮膜１２０の表面１２０ｂに金属インクを塗布し、未焼成配線層１３０を形成する。具体的には、公知のスクリーン印刷手法により、Ｍｏ−Ｍｎ系の金属インクを約１０μｍの厚さで所定パターンに塗布し、図４（ａ）に示すように、最も小さい間隙Ｇ１に設定した未焼成配線１３１，１３２を含む未焼成配線層１３０を印刷し、乾燥させる。なお、本実施形態では、金属インクの溶剤にジエチレングリコールモノブチルエーテルを用い、その表面張力は、約３．０×１０−４Ｎ／ｃｍ程度であった。また、未焼成配線１３１，１３２の間隙Ｇ１は、濡れ拡がり前の両者の間隙であり、未焼成配線１３１，１３２に対応するスクリーンマスクの開口部の間隙に対応する。
【００２２】
ところで、本実施形態では、従来の配線基板３００と同様に、未焼成配線１３１，１３２の間隙Ｇ１を２００，１５０，１００，５０μｍの４種類に設定した。このような４種類の間隙Ｇ１に設定した未焼成配線１３１，１３２について、それぞれ濡れ拡がり後の間隙Ｇ２（図５（ｂ）参照）を測定した。この測定結果を図６の表の上段に示す。図６に示すように、本実施形態では、いずれの間隙Ｇ１に設定しても、濡れ拡がり後の間隙Ｇ２は、濡れ拡がり前の間隙Ｇ１の１／２以上であった。つまり、未焼成配線層１３０のうち最も小さい間隙Ｇ１に設定した未焼成配線１３１，１３２について、濡れ拡がりによる配線間の絶縁抵抗の低下、及び配線間での短絡の虞はなかった。
【００２３】
前述したように、従来の製造方法では、未焼成配線３２１，３２２の間隙Ｇ３を１５０μｍ以下としたときに、濡れ拡がりによって両者が接近または接触し、配線間の絶縁抵抗が低下または短絡する虞があった。これに対し、本実施形態の製造方法では、未焼成配線１３１，１３２の間隙Ｇ１を１５０μｍ以下としても、濡れ拡がりが小さく、配線間の絶縁抵抗が低下または短絡する虞はなかった。従って、本実施形態の製造方法では、未焼成配線層形成工程の前に、表面処理工程及び乾燥工程を設けることによって、未焼成配線１３１，１３２の濡れ拡がりを抑制することができたといえる。これは、基板本体表面１９０ｂを界面活性剤の水溶液１２で濡らし、これを乾燥することによって、フッ素系界面活性剤の皮膜１２０を形成し、金属インクの溶剤の表面張力（約３．０×１０−４Ｎ／ｃｍ）に比して、基板本体表面１９０ｂの表面張力を小さく（約１．７×１０−４Ｎ／ｃｍ）することができたためと考えられる。
【００２４】
次いで、配線層形成工程において、約１３９０℃の焼成温度で、未焼成配線１３１，１３２を含む未焼成配線層１３０を焼成し、配線１１１，１１２を含む配線層１１０とする。このとき、フッ素系界面活性剤の皮膜１２０は分解し、飛散・焼失するので、図１に示すような、基板本体表面１９０ｂに配線１１１，１１２を含む配線層１１０を有する配線基板１００が完成する。なお、配線基板１００では、未焼成配線１３１，１３２を含む未焼成配線の濡れ拡がりを抑制することができたため、配線１１１，１１２を含む配線層１１０が短絡する虞がなかった。
【００２５】
以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、本実施形態では、金属インクの溶剤として、ジエチレングリコールモノブチルエーテルを用いたが、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセタート等、金属インクの溶剤として公知の溶剤であればいずれの溶剤でも良い。
また、本実施形態では、界面活性剤として、フッ素系の界面活性剤を用いたが、炭化水素系の界面活性剤等、公知の界面活性剤であればいずれの界面活性剤でも良い。
【００２６】
また、本実施形態では、基板本体表面１９０ｂを焼成済セラミック基板本体１９０の片面に限定して各工程を実施したが、焼成済セラミック基板本体１９０の両面について実施するようにしても良い。つまり、基板本体表面１９０ｂと平行な反対側の面についても、本実施形態の各工程を実施して配線層を形成するようにしても良い。
また、本実施形態では、界面活性剤の水溶液の濃度を約０．１重量％としたが、基板本体表面１９０ｂに界面活性剤の皮膜を形成できる程度に界面活性剤の濃度を調整すれば良い。具体的には、純水１Ｌに対して界面活性剤を０．０５ｇ〜１０ｇの割合で混入する、つまり、界面活性剤の水溶液の濃度を約０．００５重量％〜１重量％とすると、効率良く効果が得られるので好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態にかかる配線基板１００の部分断面斜視図である。
【図２】実施形態にかかる表面処理工程の様子を示す説明図である。
【図３】実施形態にかかる乾燥工程後の焼成済セラミック基板本体１９０の部分断面斜視図である。
【図４】実施形態の未焼成配線層形成工程にかかる焼成済セラミック基板本体１９０の部分断面斜視図であり、（ａ）は濡れ拡がり前、（ｂ）は濡れ拡がり後を示す。
【図５】従来のスクリーン印刷工程にかかる配線基板３００の部分断面斜視図であり、（ａ）は濡れ拡がり前、（ｂ）は濡れ拡がり後を示す。
【図６】実施形態にかかる配線基板１００及び従来の配線基板３００の未焼成配線の濡れ拡がり結果を示す表である。
【符号の説明】
１００，３００　配線基板
１１０，３１０　配線層
１２０　フッ素系界面活性剤の皮膜
１３０，３２０　未焼成配線層
１３１，１３２，３２１，３２２　未焼成配線
１９０，３９０　焼成済セラミック基板本体
１９０ｂ，３９０ｂ　基板本体表面
１２　フッ素系界面活性剤の水溶液
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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