(57)【要約】【課題】高密度配線を有する基板を、より確実かつ簡便に製造する方法を提供すること。【解決手段】本発明の高密度配線基板の製造方法は、金型材料に微細金型加工を施して、所定のパターンを有する金型を製造する工程；該金型を転写して、非導電性の溝状のパターンを有する基板を製造する工程；および該得られた基板の所定の溝に、導電性材料を注入して、配線を形成する工程、を含む。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
高密度配線基板の製造方法であって、
金型材料に微細金型加工を施して、所定のパターンを有する金型を製造する工程；
該金型を転写して、非導電性の溝状のパターンを有する基板を製造する工程；および
該得られた基板の所定の溝に、導電性材料を注入して、配線を形成する工程、を含む、方法。
【請求項２】
前記微細金型加工が、レーザー加工、集束イオンビーム加工、切削加工、および放電加工からなる群より選択される少なくとも１つの加工手段により行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記注入が、インクジェットヘッドにより行われる、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記配線の幅が５０μｍ以下である、請求項１から３のいずれかの項に記載の方法。
【請求項５】
前記溝のアスペクト比が０．５以上である、請求項１から４のいずれかの項に記載の方法。
【請求項６】
前記転写が、エンボス加工、圧縮成形、トランスファ成形、射出成形、または注型により行われる、請求項１から５のいずれかの項に記載の方法。
【請求項７】
前記基板が、配線以外の機能を有する部位を含む、請求項１から６のいずれかの項に記載の方法。
【請求項８】
前記配線以外の機能を有する部位が、空間層からなる絶縁層である、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記配線以外の機能を有する部位が、前記配線とは独立した導電性材料層である、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記高密度配線基板が、製品の筐体または部品の一部を構成する、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれかの項に記載の方法によって製造される、高密度配線基板。
【請求項１２】
溝内に形成された配線を有する高密度配線基板であって、該配線の幅が５０μｍ以下であり、そして該溝のアスペクト比が０．５以上である、高密度配線基板。
【請求項１３】
空間層からなる絶縁層を有する、請求項１２に記載の高密度配線基板。
【請求項１４】
前記配線とは独立した導電性材料層を有する、請求項１２に記載の高密度配線基板。
【請求項１５】
前記配線と前記配線以外の機能を有する部位とが連結されている、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
製品の筐体または部品の一部を構成する、請求項１２から１５のいずれかの項に記載の高密度配線基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高密度配線を有する基板および該基板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
情報機器の小型軽量化および低コスト化には、プリント配線基板への高精細配線製造技術が鍵を握っている。現在は、このような微細な配線を有する基板の製造には、リソグラフィー技術が主として用いられている。従来のリソグラフィー技術によれば、基板上に金属膜を形成し、その上にレジストを薄く塗布し、フォトマスクを介して紫外線などに露光し、これを現像し、エッチングして、レジストを除去することによって、配線が形成される。このように、微細な配線を有する基板の製造は、非常に多くの複雑な工程を必要とし、設備の整った工場でなければ行うことができない。また、大量の廃液を生じるなどの環境問題もある。さらに、３次元の配線を形成するためには、積層した配線間を導通させるための穿孔工程および導電性ペースト注入工程も必要である。
【０００３】
これらの問題を解消するために、インクジェット装置を用いて基板上に配線を直接描画する方法が開発されている（特許文献１参照）。この方法によれば、大規模な工場設備を利用することなく、簡単な工程で配線基板を製造することができる。しかし、インクジェットヘッドから吐出された配線材料が基板に着弾する際にばらつきが生じ、吐出した配線材料のドットが途切れて断線する可能性があるという問題、ならびに、着弾したドットの広がりのため、配線を高密度で形成できないという問題がある。そこで、基板を予め加工する方法が提案されている（非特許文献１参照）。例えば、基板上の配線を形成すべき部分のみにレーザー光を照射して、該部分の表面特性を、配線材料との親和性を有する性質に変える方法がある。あるいは、集束イオンビームを使って基板上に溝を掘り、その溝に配線材料を吐出する方法もある。しかし、前者の方法では、基板上を、レーザー光とインクジェットとの２回にわたって、配線をなぞる必要があり、後者の方法では、基板ごとに集束イオンビームで溝を掘る必要がある。このように、いずれも、基板ごとに微細かつ手間のかかる工程を必要とする。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−２７４６７１号公報
【非特許文献１】
ＮＩＫＫＥＩ  ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ  ２００２．６．１７，６７−７８頁
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、高密度配線を有する基板を、より確実かつ簡便に製造する方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、高密度配線基板の製造方法を提供し、該方法は、金型材料に微細金型加工を施して、所定のパターンを有する金型を製造する工程；該金型を転写して、非導電性の溝状のパターンを有する基板を製造する工程；および該得られた基板の所定の溝に、導電性材料を注入して、配線を形成する工程、を含む。
【０００７】
好適な実施態様では、上記微細金型加工は、レーザー加工、集束イオンビーム加工、切削加工、および放電加工からなる群より選択される少なくとも１つの加工手段により行われる。
【０００８】
他の好適な実施態様では、上記注入は、インクジェットヘッドにより行われる
【０００９】
好適な実施態様では、上記配線の幅は５０μｍ以下である。
【００１０】
別の好適な実施態様では、上記溝のアスペクト比は０．５以上である。
【００１１】
さらに他の好適な実施態様では、上記転写は、エンボス加工、圧縮成形、トランスファ成形、射出成形、または注型により行われる。
【００１２】
他の好適な実施態様では、上記基板は、配線以外の機能を有する部位を含む。
【００１３】
より好適な実施態様では、上記配線以外の機能を有する部位は、空間層からなる絶縁層である。
【００１４】
さらに他の好適な実施態様では、上記配線以外の機能を有する部位は、上記配線とは独立した導電性材料層である。
【００１５】
好適な実施態様では、上記高密度配線基板は、製品の筐体または部品の一部を構成する。
【００１６】
本発明はまた、上記のいずれかの方法によって製造される、高密度配線基板を提供する。
【００１７】
本発明はさらに、溝内に形成された配線を有する高密度配線基板を提供し、この高密度配線基板は、該配線の幅が５０μｍ以下であり、そして該溝のアスペクト比が０．５以上である。
【００１８】
好適な実施態様では、上記高密度配線基板は、空間層からなる絶縁層を有する。
【００１９】
より好適な実施態様では、上記高密度配線基板は、上記配線とは独立した導電性材料層を有する。
【００２０】
好適な実施態様では、上記高密度配線基板は、上記配線と前記配線以外の機能を有する部位とが連結されている。
【００２１】
より好適な実施態様では、上記高密度配線基板は、製品の筐体または部品の一部を構成する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（高密度配線基板）
本発明において、高密度配線基板とは、従来の配線基板における配線幅（約５０〜７０μｍ）よりも細い幅の配線を有する基板をいう。好ましくは、配線の幅は５０μｍ以下、より好ましくは４０μｍ以下、さらに好ましくは３０μｍ以下である。本発明の高密度配線基板は、配線の幅が細いので、基板面積に対して高密度で配線を有し得る。
【００２３】
上記配線は、導電性材料から形成される。導電性材料としては、プリント配線基板の配線として通常用いられる材料であればよく、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ａｇ２Ｏ、Ｐｔ、Ｉｎ、Ｉｎ−Ｇａ合金、Ｇａ、ＲｕＯ２、ＩｒＯ２、ＯｓＯ２、ＭｏＯ２、ＲｅＯ２、ＷＯ２、ハンダ、Ｃｕ、Ａｌなどが挙げられる。
【００２４】
本発明の高密度配線基板において、配線は、基板に設けられた溝内に形成されている。この溝は、上記配線幅以下の開口幅を有し、そして深さおよび形状は特に限定されない。溝のアスペクト比（溝の深さ／開口幅）は、好ましくは０．５以上、より好ましくは１．０以上である。大きなアスペクト比を有する場合、配線の幅が細くても、十分な断面積を得ることができる。また、必要に応じて、溝の一部が基板を貫通していてもよい。この場合、貫通部に形成された配線は、基板の上下の配線をつなぐ役割を担う。
【００２５】
本発明の高密度配線基板の基板の材料としては、金型から転写され得る材料であれば特に限定されず、好ましくは非導電性材料が用いられる。導電性材料を用いる場合は、基板の表面を非導電性材料でコーティングすればよい。基板に用いられ得る非導電性材料としては、ガラス、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ホルムアルデヒド樹脂、フェノール樹脂、アミノ樹脂、セラミックスなどが挙げられる。必要に応じて、離型剤が含まれていてもよい。
【００２６】
本発明において、配線以外の機能を有する部位は、どのような機能を有している部位でもよく、その機能および形状は特に限定されない。このような部位としては、例えば、空間層からなる絶縁層（図１）、配線とは独立した導電性材料層（図２）、受動部品（コンデンサ、抵抗器、アンテナなど）（図３）などが挙げられる。
【００２７】
例を挙げて具体的に説明すると、図１（ａ）に示す高密度配線基板１０では、配線１４とは別に設けられた空間層１６は、比誘電率が極めて低い空気の層であるため、絶縁層として機能し、高周波に対応できる基板が得られる。すなわち、電流（電圧）の変化によって誘起される電荷によるノイズを低減することができる。この空間層１６の代わりに、他の低誘電率の絶縁性物質からなる絶縁層が形成されていてもよい。また、図１（ｂ）に示すような空間層２６は、高密度配線基板２０を積層した場合に、上下の配線２４の間を絶縁することができる。
【００２８】
図２に示す高密度配線基板３０においては、配線３４とは独立した導電性材料層３６が設けられており、電磁波吸収体として機能し得る。例えば、この導電性材料層３６がアンテナエレメントである場合、特定の周波数の電磁波のみを遮断することも可能である。
【００２９】
図３に示す高密度配線基板４０においては、微細溝に形成された配線４４の途中に、より大きな溝に形成された受動部品４６がある。このように、高密度配線基板４０が、基板４２に配線４４と受動部品４６とを同時に内蔵することも可能である。
【００３０】
本発明の高密度配線基板の基板においては、上記配線と上記配線以外の機能を有する部位とが連結されていてもよい。例えば、配線と受動部品とは、直接的に、あるいは溝内に形成された配線とは別の配線によって連結されていてもよい。
【００３１】
また、基板自体が製品の筐体または部品であってもよい。本発明において、製品の筐体または部品とは、金型によって製造され得る筐体および部品をいう。例えば、携帯電話やパーソナルコンピュータの筐体や部品が挙げられる。例えば、筐体の裏面の一部が高密度配線基板として利用され得る。
【００３２】
（高密度配線基板の製造方法）
本発明の高密度配線基板の製造方法は、金型材料に微細金型加工を施して、所定のパターンを有する金型を製造する工程；該金型を転写して、非導電性の溝状のパターンを有する基板を製造する工程；および、該得られた基板の所定の溝に、導電性物質を注入して、配線を形成する工程を含む。以下、各工程について順に説明する。
【００３３】
本発明の方法においては、まず、上記金型材料に微細金型加工を施して、所定のパターンを有する金型を製造する。
【００３４】
金型材料としては、金属、セラミックス、金属間化合物、およびアモルファスカーボン挙げられる。
【００３５】
金属としては、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｗ、Ｓｉなど、またはこれらの合金あるいはステンレス鋼などが挙げられる。
【００３６】
セラミックスとしては、酸化物、炭化物、窒化物、ホウ化物などのセラミックスが挙げられる。
【００３７】
金属間化合物としては、ＴｉＡｌ、Ｎｉ３Ａｌ、ＮｉＡｌ、ＮｉＴｉ、ＦｅＳｉ２、ＷＣ（超硬合金）が挙げられる。
【００３８】
アモルファスカーボンは、例えば、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリカルボジイミド樹脂、フラン樹脂、フルフラール樹脂などの樹脂を成形し、非酸素雰囲気下（真空中、あるいは窒素、アルゴンなどの不活性ガス雰囲気下）、５００〜３０００℃で焼成することにより得られる。焼成後のアモルファスカーボン含量が６５重量％以上であることが、金型の平坦性を保つ上で、好ましい。特にアモルファスカーボンは、基板の離型性に優れている。
【００３９】
微細金型加工は、レーザー加工、集束イオンビーム（ＦＩＢ）加工、切削加工、および放電加工からなる群より選択される少なくとも１つの加工手段により行われる。形成すべきパターンの大きさなどに応じて、適宜組み合わせて行うことが好ましい。レーザー加工としては、エキシマレーザー加工、フェムト秒レーザー加工、ＡｒレーザーやＨｅ−Ｃｄレーザーを用いたフォトリソグラフィー加工とエッチング加工との組み合わせ、Ｓｉなどの異方性エッチングなどが挙げられる。切削加工としては、ミーリング、シェイビングなどが挙げられる。特にＦＩＢ加工は、切削加工、放電加工、レーザー加工などに比べて、微細かつシャープな形状のパターンが得られるため、配線を形成すべき溝の型となる部分の加工に、特に好適である。また、上記レーザーを用いたレジスト材料のフォトリソグラフィーの後、熱処理によりレジスト材料を硬化させ、型として用いることもできる。
【００４０】
ＦＩＢ装置としては、例えば、（株）日立ハイテクノロジーズ製のＦＩＢ加工観察装置（例えば、ＦＢ−２０００Ａなど）が用いられる。これらの装置の可変絞りを調整して、マイクロメートルサイズ、並びにナノメートルサイズのパターンを形成することができる。
【００４１】
例えば、ＦＩＢ装置を用いてパターンを刻設する場合には、上記セラミックス、金属間化合物、およびアモルファスカーボンが、鉄などの金属に比べて、表面酸化を受けにくく、その精度を維持することができるので好ましい。
【００４２】
このようにして、所定のパターンを有する金型が製造される。金型は、後述の転写の方法に応じて、片面のみあるいは雌雄両面であり得る。配線基板の積層化の際の上下の位置合わせが可能な配線レイアウトとなるようにする。
【００４３】
次いで、上記金型を転写して、非導電性の溝状のパターンを有する基板を製造する。
【００４４】
転写は、どのような手段で行ってもよいが、好ましくは、エンボス加工、圧縮成形、トランスファ成形、射出成形、または注型により行われる。
【００４５】
具体的には、上記の基板の材料を、必要に応じて適切な溶媒に溶解または分散させてあるいは加熱によって溶融させて、上記金型を用いて、それぞれの材料に適した方法、例えば、溶媒の除去、固化、硬化、重合、溶融、焼結などの方法を、単独でまたは組合せて転写した後、金型から剥離する。金型への材料の供給は、上記転写手段に応じて通常当業者が用いる手段で行われる。例えば、予め所定の寸法に切断した熱可塑性樹脂を、所定の温度に加熱した上下型の間に挿入し、加圧した後、離型することにより基板を作製する。
【００４６】
このようにして、溝状のパターンを有する基板が製造される。非導電性の材料から製造された場合は、そのまま次の工程に用いられ得る。導電性材料から製造された場合は、さらに配線を形成すべき溝の表面に非導電性物質をコーティングする必要がある。この非導電性物質のコーティングは、当業者が通常用いる方法によって行われ得る。また、得られた基板は、製品の筐体または部品の一部であってもよい。あるいは、必要に応じて、配線を形成するための溝の他に、配線以外の機能を有する部位を形成するためのパターンが設けられていてもよい。
【００４７】
次に、得られた基板の所定の溝に、導電性物質を注入して、配線を形成する。
注入は、どのような手段で行ってもよいが、本発明において、配線を形成すべき溝は非常に狭い開口幅であるため、好ましくは、微細構造のノズルを有するインクジェットヘッドを用いて行われる。より好ましくは、インクジェットヘッドからの射出量は、４ｐＬ以下、さらに好ましくは２ｐＬ以下である。
【００４８】
配線を形成する導電性物質については、金属ナノ粒子分散インク、金属錯体インク、低融点金属が一般に用いられ、適切な溶媒に溶解させて、あるいは低融点金属の場合は加熱によって溶融させて、流動体として注入に用いる。適切な溶媒としては、ブチルカルビトールアセテート、３−ジメチル−２−イミダゾリジン、テトラデカン、アルコール、水、キシレンなどが挙げられる。
【００４９】
上記基板に配線以外の機能を有する部位を形成するためのパターンが設けられている場合、必要に応じて、該機能を有する部位、例えば、配線とは独立した導電性材料層、受動部品などを形成する。例えば、配線とは独立した導電性材料層を形成するための凹状部が設けられている場合は、配線を形成する場合と同様に、凹状部に導電性材料を注入すればよい。コンデンサを形成するための凹状部（例えば、大きな溝）が設けられている場合も、誘電性材料を注入すればよい。このような部位を形成するための注入も、インクジェットヘッドを用いることが好ましい。
【００５０】
このようにして、高密度かつ高導電度の微細な配線を有する基板を製造することができる。また、配線以外の機能が付与された配線基板も容易に製造することができる。
【００５１】
【発明の効果】
本発明の高密度配線基板の製造方法によれば、インクジェットによる直接描画技術においてインクの広がりならびに十分な配線断面積の確保の困難性のために達成できなかった高精細化と高導電度とを両方とも達成し得る配線基板が、アスペクト比の高い溝を利用することによって得られる。さらに、従来のリソグラフィー技術のような大量の廃液を発生することもない。
【００５２】
本発明の方法によれば、インクジェットによる直接描画技術と比較して、金型の製造工程が手間のかかる工程となるが、リソグラフィー技術におけるマスキングパターンの製造と同等の手間と思われる。一旦金型が製造されれば、配線基板の量産は容易に可能である。
【００５３】
本発明においては、金型を用いることにより、基板自体に種々の機能を付与することが容易であり、例えば、機能部位を基板に内蔵することも容易にできる。そのため、他の機能部位を後に実装する工程を簡略化できる。さらに、製品の筐体の裏面や部品表面に配線を施すことができるため、部品数を減らすことができ、製品の小型化・軽量化にもつながる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）および（ｂ）とも、空間層からなる絶縁層を有する、本発明の高密度配線基板の一実施態様の模式図である。
【図２】配線とは独立した導電性材料層を有する、本発明の高密度配線基板の別の実施態様の模式図である。
【図３】配線とともに受動部品を内蔵する、本発明の高密度配線基板のさらに別の実施態様の模式図である。
【符号の説明】
１０  本発明の一実施態様の高密度配線基板
１２  基板
１４  配線
１６  空間層
２０  本発明の他の実施態様の高密度配線基板
２２  基板
２４  配線
２６  空間層
３０  本発明の別の実施態様の高密度配線基板
３２  基板
３４  配線
３６  導電性材料層
４０  本発明のさらに別の実施態様の高密度配線基板
４２  基板
４４  配線
４６  受動部品
【図１】
2004356255.tif 000002
【図２】
2004356255.tif 000003
【図３】
2004356255.tif 000004