(57)【要約】【課題】工程数が少なく、低コスト化、試作及び製造の短納期化が容易であり、また、選択可能な基材が限定されないプリント配線板及びその製造方法を提供すること。【解決手段】導体パターンが、基材上に形成された微粒子及び／又は繊維状物質を含有した凝集促進層２、金属微粒子が凝集している金属微粒子凝集層１で構成されること。凝集促進層を導体パターン状に形成した後に、バインダ樹脂を含まない金属微粒子溶液を塗布し乾燥させて、金属微粒子凝集層を形成し、凝集促進層と金属微粒子凝集層で構成される導体パターンを設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント配線板であって、導体パターンが、基材上に順次に形成された微粒子及び／又は繊維状物質を含有した凝集促進層、金属微粒子が凝集している金属微粒子凝集層で構成される導体パターンであることを特徴とするプリント配線板。
【請求項２】
前記基材と前記凝集促進層の間に、微粒子及び／又は繊維状物質を含有した溶媒浸透層が形成されたことを特徴とする請求項１記載のプリント配線板。
【請求項３】
前記凝集促進層に含有する微粒子の粒径が、前記溶媒浸透層に含有する微粒子の粒径より小さいことを特徴とする請求項２記載のプリント配線板。
【請求項４】
前記金属微粒子凝集層の金属微粒子が、銀、アルミ、銅、金、白金、パラジウム、ニッケル、クロム、亜鉛、コバルト、モリブデン、タングステン、ルテニウム、オスミウム、イリジウム、鉄、マンガン、ゲルマニウム、スズ、ガリウム、インジウムのいずれか１種類、或いは２種類以上の組み合わせ又は合金であることを特徴とする請求項１、請求項２、又は請求項３記載のプリント配線板。
【請求項５】
プリント配線板の製造方法であって、基材上に微粒子及び／又は繊維状物質を含有した凝集促進層を導体パターン状に形成した後に、金属微粒子溶液を塗布し乾燥させて、金属微粒子が凝集している金属微粒子凝集層を該導体パターン状に形成した凝集促進層上に形成し、該凝集促進層と該金属微粒子凝集層で構成される導体パターンを設けることを特徴とするプリント配線板の製造方法。
【請求項６】
プリント配線板の製造方法であって、基材上に微粒子及び／又は繊維状物質を含有した溶媒浸透層、及び微粒子及び／又は繊維状物質を含有した凝集促進層を順次に導体パターン状に形成した後に、金属微粒子溶液を塗布し乾燥させて、金属微粒子が凝集している金属微粒子凝集層を該導体パターン状に形成した凝集促進層上に形成し、該溶媒浸透層と該凝集促進層と該金属微粒子凝集層で構成される導体パターンを設けることを特徴とするプリント配線板の製造方法。
【請求項７】
前記金属微粒子凝集層の金属微粒子が、銀、アルミ、銅、金、白金、パラジウム、ニッケル、クロム、亜鉛、コバルト、モリブデン、タングステン、ルテニウム、オスミウム、イリジウム、鉄、マンガン、ゲルマニウム、スズ、ガリウム、インジウムのいずれか１種類、或いは２種類以上の組み合わせ又は合金であることを特徴とする請求項５、又は請求項６記載のプリント配線板の製造方法。
【請求項８】
前記金属微粒子水溶液が、バインダ樹脂を含まないことを特徴とする請求項５、請求項６、又は請求項７記載のプリント配線板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器等に用いられるプリント配線板に関するものであり、詳しくは、基材上に金属凝集及び溶媒吸収を促進せしめるパターン層を設けることで、安価、簡便、さらには低い熱処理温度で導体パターンを形成することが可能なプリント配線板及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在まで、電子機器等に用いられているプリント配線板は、必要不可欠な役割を果たしつつ、着実に成長をつづけてきた。しかしながら、近年、電子機器、特に情報通信関連機器等の高性能化及び市場の増大、細分化に伴い、導体パターンの更なる微細化、製品の多品種化、試作及び製造の短納期化が求められている。
また、プリント配線板の電子機器全体のコストに占める割合は大きく、プリント配線板の低コスト化は、更なる市場拡大、新規市場の創設に向けて避けられない課題である。
【０００３】
プリント配線板の製造方法としては、銅張積層板の銅箔の不要部分をエッチングなどにより選択的に除去して導電パターンを形成するサブトラクティブ法が現在の主流な方法である。その他には、基材上にあらかじめ触媒を回路状にパターニングしておき、その部分に選択的に金属を析出させる無電解めっき法、導電ペーストを印刷する方法などが挙げられる。
【０００４】
しかしながら、サブトラクティブ法においては、配線のさらなる微細化には対応可能であるが、レジストの塗布、露光、現像、レジスト除去など工程数が多く、低コスト化、試作及び製造の短納期化は難しい。また、無電解めっき法においても、現在のところ、レジストの塗布及び露光、現像の工程を要しない方法は実用化されておらず、サブトラクティブ法同様、低コスト化、試作及び製造の短納期化は難しい。
また、導電ペーストを印刷する方法においては、スクリーン印刷法を用いて実用化されているが、現在実用されている低温焼成型ペーストにおいても導電性を確保するためにはバインダ樹脂を除く必要があるため、少なくとも２００℃の焼成工程が必要であるので、選択可能な基材が限定され、また基材に対する熱の影響が問題点として残る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、これらの問題点を鑑みてなされたものであり、サブトラクティブ法及び無電解めっき法に比べ工程数が少なく、低コスト化、試作及び製造の短納期化が容易であり、また、導電ペーストを印刷する方法に比べ選択可能な基材が限定されないプリント配線板を提供することを課題とするものである。
また、上記プリント配線板の製造方法を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、プリント配線板であって、導体パターンが、基材上に順次に形成された微粒子及び／又は繊維状物質を含有した凝集促進層、金属微粒子が凝集している金属微粒子凝集層で構成される導体パターンであることを特徴とするプリント配線板である。
【０００７】
また、本発明は、上記発明によるプリント配線板において、前記基材と前記凝集促進層の間に、微粒子及び／又は繊維状物質を含有した溶媒浸透層が形成されたことを特徴とするプリント配線板である。
【０００８】
また、本発明は、上記発明によるプリント配線板において、前記凝集促進層に含有する微粒子の粒径が、前記溶媒浸透層に含有する微粒子の粒径より小さいことを特徴とするプリント配線板である。
【０００９】
また、本発明は、上記発明によるプリント配線板において、前記金属微粒子凝集層の金属微粒子が、銀、アルミ、銅、金、白金、パラジウム、ニッケル、クロム、亜鉛、コバルト、モリブデン、タングステン、ルテニウム、オスミウム、イリジウム、鉄、マンガン、ゲルマニウム、スズ、ガリウム、インジウムのいずれか１種類、或いは２種類以上の組み合わせ又は合金であることを特徴とするプリント配線板である。
【００１０】
また、本発明は、プリント配線板の製造方法であって、基材上に微粒子及び／又は繊維状物質を含有した凝集促進層を導体パターン状に形成した後に、金属微粒子溶液を塗布し乾燥させて、金属微粒子が凝集している金属微粒子凝集層を該導体パターン状に形成した凝集促進層上に形成し、該凝集促進層と該金属微粒子凝集層で構成される導体パターンを設けることを特徴とするプリント配線板の製造方法である。
【００１１】
また、本発明は、プリント配線板の製造方法であって、基材上に微粒子及び／又は繊維状物質を含有した溶媒浸透層、及び微粒子及び／又は繊維状物質を含有した凝集促進層を順次に導体パターン状に形成した後に、金属微粒子溶液を塗布し乾燥させて、金属微粒子が凝集している金属微粒子凝集層を該導体パターン状に形成した凝集促進層上に形成し、該溶媒浸透層と該凝集促進層と該金属微粒子凝集層で構成される導体パターンを設けることを特徴とするプリント配線板の製造方法である。
【００１２】
また、本発明は、上記発明によるプリント配線板の製造方法において、前記金属微粒子凝集層の金属微粒子が、銀、アルミ、銅、金、白金、パラジウム、ニッケル、クロム、亜鉛、コバルト、モリブデン、タングステン、ルテニウム、オスミウム、イリジウム、鉄、マンガン、ゲルマニウム、スズ、ガリウム、インジウムのいずれか１種類、或いは２種類以上の組み合わせ又は合金であることを特徴とするプリント配線板の製造方法である。
【００１３】
また、本発明は、上記発明によるプリント配線板の製造方法において、前記金属微粒子水溶液が、バインダ樹脂を含まないことを特徴とするプリント配線板の製造方法である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明によるプリント配線板の一実施例を模式的に示す断面図である。図１に示すように、本発明によるプリント配線板は、基材４に、微粒子及び／又は繊維状物質を含有した導体パターン状の凝集促進層２を形成し、この凝集促進層２上に、金属微粒子凝集層１を形成したプリント配線板である。
【００１５】
導体パターン状に凝集促進層２が形成されている基材４上に、バインダ樹脂を含まない金属微粒子溶液を塗布することにより、微粒子及び／又は繊維状物質自体の持つ細孔や微粒子間及び／又は繊維状物質間の隙間からなる細孔へ、主として溶媒が選択的に浸透し、それに伴って凝集促進層表面に近い部分に金属微粒子の凝集が促進され、目的の導体パターン状の金属微粒子凝集層が、低い熱処理温度で形成される。
【００１６】
図２は、本発明によるプリント配線板の他の例を示す断面図である。基材４上に、直接、凝集促進層２を形成せず、溶媒浸透層３を形成した後に凝集促進層２を形成したものである。これにより、溶媒の浸透が促進され金属微粒子凝集層１を効果的に形成することができる。
図２においては、溶媒浸透層３と凝集促進層２をそれぞれ１層設けた場合の、プリント配線板の例を示しているが、この構成に限定されるものではない。
【００１７】
本発明における基材４は、線間が短絡してしまうのを防ぐため、金属微粒子溶液の溶媒を浸透させないものであれば、特に限定されるものではなく、ポリエステル樹脂、ポリアクリル樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂など、適当な機械的剛性を有する公知のプラスチックフィルムもしくはシートの中から適宜選択して用いることができる。
金属微粒子の調製としては、Ｃａｒｅｙ−Ｌｅａが１８８９年に発表した方法（Ａｍ．Ｊ．Ｓｃｉ．，ｖｏｌ．３７，ｐ４９１，１８８９）に代表される数多くの公知技術により比較的容易に製造可能である。
【００１８】
金属微粒子溶液に含まれる金属微粒子の含有量は特に限定されるものではない。金属微粒子溶液に用いる金属微粒子の粒径としては、溶媒に分散可能であれば特に限定されるものではないが、分散剤などを用いて溶媒に分散可能な粒径としては５μｍ以下であることが好ましい。また、微細加工の必要がある場合は、１００ｎｍ以下のものが好ましい。
金属微粒子の種類としては、銀、アルミ、銅、金、白金、パラジウム、ニッケル、クロム、亜鉛、コバルト、モリブデン、タングステン、ルテニウム、オスミウム、イリジウム、鉄、マンガン、ゲルマニウム、スズ、ガリウム、インジウム等が挙げられるが、特に導電性とコストの観点から、銀、銅、アルミを主体とするものが好ましい。
【００１９】
金属微粒子溶液に用いられる主溶媒としては、水が好ましく、更にはイオン交換、蒸留などの精製工程を経た純水又は超純水が好ましい。また、主溶媒である水に対して、乾燥性、濡れ性の向上を目的として、エタノール、プロパノール等の高揮発性のアルコール類も少量ならば添加可能である。
金属微粒子溶液としては、溶媒以外に、調整時に用いられるクエン酸などの分散剤や、洗浄しきれていない還元剤その他添加物が含まれるが、溶液中の金属微粒子の分散性や塗膜形成後の導電性の劣化の原因となることがあるので、それ以外の添加剤は加えない方が好ましい。
【００２０】
分散剤としては、クエン酸、ステアリン酸、ラウリン酸などのカルボン酸や、フェニルジアゾスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸などのスルホン酸を用いるのが好ましい。
【００２１】
溶媒浸透層３は溶媒の浸透を促進するものであり、溶媒浸透層３には微粒子及び／又は繊維状物質が含有している。
溶媒浸透層３に含まれる微粒子は、粒径があまり小さいと粒子間の隙間が殆ど無くなってしまい、一方、あまり大きいと粒子間の隙間が大きくなり、溶媒の適切な浸透が起こりにくくなり、凝集促進層での金属微粒子の適切な凝集が起こりにくくなるため、粒径１０ｎｍ〜１００μｍの範囲であることが好ましい。
また、微粒子の形状は、フレーク状、羽毛状、板状に近い形状であることが好ましい。
【００２２】
溶媒浸透層３に含まれる微粒子としては特に限定されるものではない。具体例としては、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムなどの炭酸塩微粒子、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムなどの水酸化物系微粒子、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化スズ、酸化鉄、酸化インジウムなどの酸化物系微粒子、ケイ酸、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸カルシウムなどのケイ酸及びケイ酸塩微粒子、ポリスチレン樹脂、ポリメタクリル酸メチル樹脂、などの樹脂系微粒子などが使用可能である。
溶媒浸透層３に含まれる微粒子は１種類に限らない。
【００２３】
溶媒浸透層３に含まれる繊維状物質の種類については特に限定されるものではない。具体例として、木材繊維、綿繊維、羊毛繊維、絹繊維、麻繊維、セルロース繊維、レイヨン繊維、キュプラ繊維、アセテート繊維、ビニロン繊維、ナイロン繊維、ビニリデン繊維、ポリ塩化ビニル繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリウレタン繊維、ポリクラール繊維、ガラス繊維、などが挙げられる。
溶媒浸透層３に含まれる繊維状物質は１種類に限らない。
【００２４】
溶媒浸透層３に含まれる他の成分としては、膜強度の観点から、バインダ樹脂及び／またはバインダ樹脂前駆体モノマーを含むことが好ましく、バインダ樹脂としてはポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂など、プリント配線用基材として用いられている樹脂や、銅張板に用いられている接着剤に含まれている樹脂が挙げられるが、これに限定されるものではなく、例えば、ポリビニルアルコールやポリエチレングリコールなどの水溶性高分子や、各種熱硬化性樹脂及びモノマー、光硬化性樹脂及びモノマーなどを用いることができる。
【００２５】
溶媒浸透層３に含まれるバインダ樹脂及び／又はバインダ樹脂前駆体モノマーの含有量としては、微粒子及び／又は繊維状物質１００重量部に対して、１〜１００重量部の範囲であることが好ましい。
バインダ樹脂及び／又はバインダ樹脂前駆体モノマーの含有量が微粒子及び／または繊維状物質１００重量部に対して１００重量部を超えると、微粒子間及び／又は繊維状物質間の隙間が無くなってしまい、１重量部を下回ると、塗膜強度や基材への密着が劣るため好ましくない。
溶媒浸透層３の膜厚としては、１００ｎｍ〜１００μｍの範囲が好ましい。
【００２６】
また、凝集促進層２に含まれる微粒子は、粒径があまり小さいと粒子間の隙間が殆ど無くなってしまい、一方、あまり大きいと粒子間の隙間が大きくなり、金属微粒子の適切な凝集が起こりにくくなるため、上記溶媒浸透層３に含まれる微粒子の粒径より小さな関係にあって、粒径１ｎｍ〜１０μｍの範囲であることが好ましく、さらには球形に近い形状であることが好ましい。
【００２７】
凝集促進層２に含まれる微粒子としては特に限定されるものではない。具体例としては、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムなどの炭酸塩微粒子、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムなどの水酸化物系微粒子、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化スズ、酸化鉄、酸化インジウムなどの酸化物系微粒子、ケイ酸、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸カルシウムなどのケイ酸及びケイ酸塩微粒子、ポリスチレン樹脂、ポリメタクリル酸メチル樹脂、などの樹脂系微粒子などが使用可能である。
凝集促進層２に含まれる微粒子は１種類に限らない。
【００２８】
凝集促進層２に含まれる繊維状物質の種類については特に限定されない。具体例として、木材繊維、綿繊維、羊毛繊維、絹繊維、麻繊維、セルロース繊維、レイヨン繊維、キュプラ繊維、アセテート繊維、ビニロン繊維、ナイロン繊維、ビニリデン繊維、ポリ塩化ビニル繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリウレタン繊維、ポリクラール繊維、ガラス繊維、などが挙げられる。
凝集促進層２に含まれる繊維状物質は１種類に限らない。
【００２９】
凝集促進層２に含まれる他の成分としては、膜強度の観点から、バインダ樹脂及び／またはバインダ樹脂前駆体モノマーを含むことが好ましく、バインダ樹脂としてはポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂など、プリント配線用基材として用いられている樹脂や、銅張板に用いられている接着剤に含まれている樹脂が挙げられるが、これに限定されるものではなく、例えば、ポリビニルアルコールやポリエチレングリコールなどの水溶性高分子や、各種熱硬化性樹脂及びモノマー、光硬化性樹脂及びモノマーなどを用いることができる。
【００３０】
凝集促進層２に含まれるバインダ樹脂及び／又はバインダ樹脂前駆体モノマーの含有量としては、微粒子及び／又は繊維状物質１００重量部に対して、１〜１００重量部の範囲であることが好ましい。バインダ樹脂及び／又はバインダ樹脂前駆体モノマーの含有量が微粒子及び／又は繊維状物質１００重量部に対して１００重量部を超えると、微粒子間及び／又は繊維状物質間の隙間が無くなってしまい、１重量部を下回ると、塗膜強度や基材への密着が劣るため好ましくない。
凝集促進層２の膜厚としては、５ｎｍ〜１０μｍの範囲が好ましい。
【００３１】
溶媒浸透層３及び凝集促進層２の形成方法としては特に限定されるものではなく、グラビア、シルクスクリーン、インクジェット等公知の加工方法を用いて導体パターン状に層を形成できる。
導体パターン状の金属微粒子の凝集体を形成する金属微粒子溶液の塗布方法としては、スピンコート、ロールコート、グラビア、マイクログラビア、スプレーコート、ディップコートなど公知の塗工方法が使用可能である。また、塗布は必ずしも全面である必要はなく、予め積層した導体パターン状の凝集促進層２、または凝集促進層２及び溶媒浸透層３上に塗布できれば十分である。
金属微粒子溶液の塗布、乾燥後、導体パターンに対応する基材部分、すなわち金属凝集層が存在しない部分に金属微粒子が残るようであれば、適宜水などを用いて洗浄、乾燥させることが好ましい。
【００３２】
導体パターン状の凝集促進層及び金属微粒子凝集層からなるプリント配線板、もしくは導体パターン状の溶媒浸透層、凝集促進層、及び金属凝集層からなるプリント配線板は、基材の片面に形成しても両面に形成してもよく、さらには絶縁層を介して積層してもよい。
【００３３】
【実施例】
以下に、実施例により本発明を具体的に説明する。
＜実施例１＞
〔銀微粒子水溶液の調製〕
前述のＣａｒｅｙ−Ｌｅａが１８８９年に発表した方法（Ａｍ．Ｊ．Ｓｃｉ．，ｖｏｌ．３７，ｐ４９１，１８８９）により、銀微粒子分散水溶液を調製した。ＴＥＭ観察により平均一次粒子径は約７ｎｍであった。さらに銀濃度が７重量％となるように蒸留水にて希釈し調製した。
〔凝集促進層形成用塗液の調製〕
球状シリカゾル水溶液（日産化学工業（株）製：スノーテックＡＫ、（シリカ分２０重量％））を２５重量部、ポリビニルアルコール（クラレ（株）製：ＰＶＡ２１７）の１０重量％水溶液を５重量部、及び蒸留水を１００重量部の割合で混合した溶液を３０分間攪拌して調製した。
【００３４】
〔プリント配線板の作製〕
ＰＥＴフィルム（三菱化学ポリエステル（株）製：Ｓ１００Ｃ２５（２５μｍ厚））上に、スクリーン印刷法にて乾燥後の膜厚が１０μｍになるよう凝集促進層形成用塗液を塗布し、１２０℃で１分間乾燥させ、導体パターン状に凝集促進層を形成した。さらに、銀微粒子水溶液をグラビア印刷法にて全面印刷した後、１２０℃で１分間乾燥させ、プリント配線板を作製した。
光学顕微鏡により、ライン／スペース＝５０μｍ／５０μｍの微細パターン部も精度良く形成していることが確認された。また、導通試験により、短絡、断線などがないことが確認された。
【００３５】
【発明の効果】
本発明は、基材上に微粒子及び／又は繊維状物質を含有した微細孔構造をもつ凝集促進層を導体パターン状に形成した後に、バインダ樹脂を含まない金属微粒子溶液を塗布して金属微粒子凝集層を形成した導体パターンを有するプリント配線板であるので、従来法に比べ工程数が少なく、低コスト化、試作及び製造の短納期化が容易であり、また、熱処理温度が低く、基材への熱の影響を軽減せしめたプリント配線板となる。また、その製造方法となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるプリント配線板の一実施例を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明によるプリント配線板の他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１・・・導体パターン状の金属微粒子凝集層
２・・・導体パターン状の凝集促進層
３・・・導体パターン状の溶媒浸透層
４・・・基材
【図１】
2004153200.tif 000003
【図２】
2004153200.tif 000004