(57)【要約】【課題】  本発明は、回路を形成する導電層のマイグレーションや電食を防止し、以って回路の短絡や断線が生じない回路基板を提供することを目的とする。【解決手段】  本発明の回路基板は、基体上に、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇまたはこれらの金属を少なくとも１種含む合金により構成された導電層により回路が形成された回路基板であって、該導電層上に、ルテニウムにより構成されるルテニウム層が形成されていることを特徴としている。【選択図】        図１
2005057132.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体上に、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇまたはこれらの金属を少なくとも１種含む合金により構成された導電層により回路が形成された回路基板であって、
該導電層上に、ルテニウムにより構成されるルテニウム層が形成されていることを特徴とする回路基板。
【請求項２】
前記導電層と前記ルテニウム層との間に、１層または複数の下地層が形成されていることを特徴とする請求項１記載の回路基板。
【請求項３】
前記ルテニウム層上に、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｒｈ、Ｓｎまたはこれらの金属を少なくとも１種含む合金により構成された表面金属層が形成されていることを特徴とする請求項１記載の回路基板。
【請求項４】
請求項１記載の回路基板を含むことを特徴とする製品。
【請求項５】
前記製品は、電気製品、電子製品、半導体製品、太陽電池または自動車のいずれかである、請求項４記載の製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気製品、電子製品、半導体製品、太陽電池、自動車等に使用される、基体上に導電層により回路を形成した回路基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
絶縁体や半導体からなる基体上に導電層としてＣｕ箔を貼りつけ、その後そのＣｕ箔をエッチングすることにより回路を形成した回路基板が各種の用途に用いられている。このような回路基板は、通常その表面を構成するＣｕに対して何等表面処理をすることなく用いられるのが一般的である。
【０００３】
しかし、このような回路基板の表面を構成するＣｕは、酸化や変色を受け易く、このためこれを防止するためにＣｕ層の表面に対してＳｎめっきを行なったり、下地としてＮｉ層を形成した上にＡｕめっきを施した例が２、３知られているが、これらはあくまでも酸化や変色を防止することを目的として設けられたものに過ぎない。
【０００４】
ところで、昨今回路のファイン化や高周波化が進むにつれ、回路を形成する導電層のマイグレーションや電食（電気腐食、以下同じ）がその原因と考えられる回路の短絡や断線が多数発生しており、問題となっている。かかる問題は、上記のＳｎめっきやＡｕめっきによっては解決することができず、抜本的な解決策が求められている。
【０００５】
このような状況下、コネクタ等の端子において表面層の電食等を防止する方法が２、３知られているが（特許文献１〜３）、このような端子と上述の回路基板とはその構造が全く異なっており、上記の抜本的な解決策を提供したり示唆するものはない。
【特許文献１】特開２００１−１５２３８５号公報
【特許文献２】特開２０００−２２２９６０号公報
【特許文献３】特開平１１−２６０１７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述のような現状に鑑みなされたものであって、その目的とするところは、回路を形成する導電層のマイグレーションや電食を防止し、以って回路の短絡や断線が生じない回路基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の回路基板は、基体上に、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇまたはこれらの金属を少なくとも１種含む合金により構成された導電層により回路が形成された回路基板であって、該導電層上に、ルテニウムにより構成されるルテニウム層が形成されていることを特徴としている。
【０００８】
また、上記回路基板は、上記導電層と上記ルテニウム層との間に、１層または複数の下地層を形成することができ、また上記ルテニウム層上に、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｒｈ、Ｓｎまたはこれらの金属を少なくとも１種含む合金により構成された表面金属層を形成することもできる。
【０００９】
また、本発明の製品は、上記の回路基板を含むものであり、また該製品は、電気製品、電子製品、半導体製品、太陽電池または自動車のいずれかのものとすることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の回路基板は、導電層上にルテニウム層を積層した構成を有するため、該導電層が該ルテニウム層により保護されることとなり、これにより該導電層のマイグレーションや電食が防止される。したがって、本発明の回路基板は、短絡や断線の発生が防止され、回路のファイン化や高周波化に十分に対応することができ、以って電気製品、電子製品、半導体製品、太陽電池、自動車等、広範囲の用途に提供することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を用いて説明する。なお、各図面において同一の参照符号を付したものは、同一部分または相当部分を示す。
【００１２】
＜回路基板＞
図１に示した様に、本発明の回路基板１００は、基体１０１上に回路を形成するようにして導電層１０２が形成されており、該導電層１０２上に更にルテニウム層１０３が形成された構成を有している。
【００１３】
＜基体＞
本発明の回路基板１００に用いられる基体１０１は、回路基板の基体として従来より使用されていたものであれば、いかなるものであっても使用することができる。したがって、該基体は絶縁体で構成されていても、また半導体で構成されていても良く、厚み、幅、長さ等も何等限定されない。
【００１４】
たとえば、樹脂（ポリイミド、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ガラス繊維強化エポキシ、液晶ポリマー等）、各種セラミック、ガラス、シリコン等で構成されるものを挙げることができる。
【００１５】
＜導電層＞
本発明の導電層１０２は、前記基体１０１上に回路を形成するものであり、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇまたはこれらの金属を少なくとも１種含む合金により構成される。該導電層は、回路を形成する限り、前記基体のいずれか一方の表面に形成されている場合のみに限らず、両面に形成されていても差し支えない。
【００１６】
また、該導電層の形成方法も特に限定されず、たとえば、該導電層は、前記金属からなる箔を接着剤等により基体に貼りつけたものであっても良く、また前記金属をスパッタリング、蒸着またはめっきすることにより形成することもできる。さらに、該導電層は、キャスティング法によって形成されたものであっても差し支えない。
【００１７】
また、該導電層による回路の形成方法についても特に限定されることはなく、たとえばエッチング法、アディティブ法、転写法、印刷法等適宜に選択することが可能である。印刷法等を選択すれば、導電層を形成すると同時に回路を形成させることができる。
【００１８】
＜ルテニウム層＞
本発明のルテニウム層１０３は、ルテニウムにより構成されるものであって、上記の導電層１０２上に形成されることにより該導電層を有効に保護する作用を奏するものである。ここで、ルテニウムにより構成されるとは、ルテニウム（Ｒｕ）単独で構成され、ルテニウム合金やルテニウム酸化物を含まないことを意味するものであるが、微量の不純物等の混入を除外するものではない。
【００１９】
このようなルテニウム層は、めっき法により形成されていることが好ましく、またその厚みを０．００５〜１．５μｍ、好ましくは０．１〜０．４μｍとすることが好適である。その厚みが０．００５μｍ未満になると導電層のマイグレーションや電食を有効に防止できなくなる場合があり、また１．５μｍを超えるとコストが高くなるばかりかルテニウム層自体の応力によりクラックが発生する場合があり、このようにクラックが発生すると導電層を有効に保護することができなくなるため好ましくない。
【００２０】
なお、前記めっき法としては、無電解めっき法または電気めっき法のいずれであっても良く、また装置としてはバレルめっき装置、引掛けめっき装置または連続めっき装置のいずれのものも選択することができる。
【００２１】
＜下地層＞
本発明においては、図２に示した様に、前記導電層１０２と前記ルテニウム層１０３との間に下地層１０４を形成することができる。また、該下地層は、図３に示した様に、前記導電層１０２と前記ルテニウム層１０３との間に、第１の下地層１０４ａ、第２の下地層１０４ｂというように複数の層として形成することもできる。
【００２２】
このような下地層は、前記導電層表面の傷やピンホールを埋めることにより導電層表面をレベリングする作用を示すものである。これにより、前記ルテニウム層の導電層に対する密着力が向上し該ルテニウム層による導電層の保護作用が一層向上したものとなるとともに、前記ルテニウム層が自己の応力によりクラックを発生することを防止することができる。
【００２３】
このような下地層は、前記導電層上にＮｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕまたはこれらの金属を少なくとも１種含む合金をめっきすることにより、０．１〜３μｍ、好ましくは０．５〜２μｍの厚みで形成することができる。その厚みが０．１μｍ未満になると前記レベリング作用が十分に発揮されない場合があり、また３μｍを超えて形成しても前記レベリング作用に大差なく却って経済的に不利となる。
【００２４】
なお、該下地層を複数の層として形成する場合は、互いに組成の異なる層を複数形成し、それらの全厚みが前記範囲内となるように形成することが好ましい。
【００２５】
また、前記めっき法としては、無電解めっき法または電気めっき法のいずれであっても良く、また装置としてはバレルめっき装置、引掛けめっき装置または連続めっき装置のいずれのものも選択することができる。
【００２６】
＜表面金属層＞
本発明においては、図４に示す様に、前記ルテニウム層１０３上に表面金属層１０５を形成することができる。このような表面金属層１０５は、該ルテニウム層の全面または部分に形成することができ、該表面金属層が有する作用によりその形成の態様を変えることができる。なお、該表面金属層は、図４には示されていないが、下地層１０４が形成されている場合であっても、該ルテニウム層上に形成することができることはいうまでもない。
【００２７】
ここで、該表面金属層が有する作用について説明すると、該表面金属層は前記ルテニウム層の表面に対して種々の機能、たとえばはんだ付性、ボンディング性、接触性等の種々の機能を付与する作用を有するものであって、前記ルテニウム層形成後の工程の合理化を図る合理化層としての作用を示すものである。
【００２８】
このような表面金属層は、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｒｈ、Ｓｎまたはこれらの金属を少なくとも１種含む合金により構成され、その厚みを０．００１〜５μｍ、好ましくは０．１〜２μｍの厚みとして、めっき法により形成することができる。その厚みが０．００１μｍ未満になると、前記作用を達成できない場合があり、また５μｍを超えて形成すると経済的に不利となるばかりか金属の種類によってはマイグレーションを発生する場合がある。
【００２９】
なお、前記めっき法としては、無電解めっき法または電気めっき法のいずれであっても良く、また装置としてはバレルめっき装置、引掛けめっき装置または連続めっき装置のいずれのものも選択することができる。
【００３０】
＜製品＞
本発明にかかる製品は、上記で説明した回路基板１００を含むことを特徴とするものである。このような製品としては、電気製品、電子製品、半導体製品、太陽電池または自動車等が含まれる。
【実施例】
【００３１】
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３２】
＜実施例１＞
以下、図２を参照しつつ説明する。
【００３３】
まず、基体１０１として厚み５０μｍのポリイミドフィルム上に、Ｃｕにより構成される厚み９μｍの導電層１０２をスパッタリング法およびめっき法による複数の工程で形成した後、該導電層に対してエッチングを施すことにより回路（Ｌ／Ｓ（ライン幅／ライン間スペース）＝２０μｍ／２０μｍ）が形成された回路基板前駆体を用いて、以下の処理を行なった。
【００３４】
すなわち、液温４０℃の８％硫酸を含んだ活性化槽に前記回路基板前駆体を１分間浸漬することにより、前記回路基板前駆体の表面（すなわち、基体と回路を形成した導電層とを含む表面）を活性化した。その後、純水による洗浄を５回行なった。
【００３５】
続いて、ニッケルめっき液（硫酸ニッケル２４０ｇ／ｌ、塩化ニッケル４５ｇ／ｌ、硼酸４０ｇ／ｌを含むもの）を用い、ｐＨ３．８、液温５１℃、電流密度１Ａ／ｄｍ2の条件下で７分間電気めっきを行なうことにより、前記回路を形成した導電層１０２上に無光沢のニッケルを厚み１．５μｍの下地層１０４として形成した。その後、純水による洗浄を５回行なった。
【００３６】
続いて、ルテニウムめっき液（ルテニウム濃度８．５ｇ／ｌ、商品名：Ｒｕ−３３、エヌイーケムキャット（株）製）を用い、ｐＨ２．１、液温６５℃、電流密度１．２Ａ／ｄｍ2の条件下で６分間電気めっきを行なうことにより、前記下地層１０４上に金属ルテニウムにより構成される厚み０．３μｍのルテニウム層１０３を形成した。その後、純水による洗浄を５回行なった後、１０５℃の乾燥エアにより水切り、乾燥を行なうことにより、回路基板１００を得た。
【００３７】
＜実施例２＞
実施例１において、ルテニウム層１０３を形成するところまでは全て実施例１と同様の処理を行なった。
【００３８】
その後、液温４０℃の８％硫酸を含んだ活性化槽に１分間浸漬することにより、基体とルテニウム層１０３とを含む表面を活性化した。その後、純水による洗浄を５回行なった。
【００３９】
続いて、スズめっき液（スズ濃度６０ｇ／ｌ、有機酸としてメタスＡＭ（商品名、ユケン（株）製）を１１０ｇ／ｌ、添加剤としてＳＢＳ（商品名、ユケン（株）製）を２０ｃｃ／ｌ含むもの）を用い、ｐＨ１．０以下、液温４０℃、電流密度２Ａ／ｄｍ2の条件下で２分間、液面調整による電気めっきを行なうことにより、前記ルテニウム層１０３上にスズ（Ｓｎ）を厚み１．８μｍの表面金属層１０５として形成した。その後、純水による洗浄を５回行なった後、１０５℃の乾燥エアにより水切り、乾燥を行なうことにより、表面金属層を有する回路基板１００を得た。
【００４０】
なお、スズにより構成される該表面金属層は、回路の一部または全部に対してはんだ付を行ないやすくする作用を有するものであった。
【００４１】
＜耐マイグレーション／電食試験＞
比較例として、実施例１で用いた回路基板前駆体（従来の回路基板に相当）を用い、これと実施例１で得られた回路基板を比較することにより行なった。
【００４２】
具体的には、高温高湿槽（エスぺック（株）製）およびＤＣ電源装置（エスぺック（株）製）を用いて、温度６０℃、湿度９０％の該高温高湿槽中において、実施例１の回路基板と比較例の回路基板前駆体のそれぞれに３ＶのＤＣ電圧を印加させた状態で４８時間放置させ、その後それぞれの表面状態を観察するとともに通電することにより評価した。
【００４３】
その結果、比較例の回路基板前駆体においては、ＤＣ電源の＋側に多量の突起が発生していたとともに短絡も発生した。これに対して、実施例１の回路基板の表面状態は上記試験の前後において全く変化がなく、通電しても短絡や断線はなかった。
【００４４】
以上の結果より判断すると、導電層をルテニウム層で保護していない比較例の回路基板前駆体においては、導電層においてマイグレーションや電食が発生したのに対して、実施例１の回路基板においては、導電層がルテニウム層により保護されることにより導電層のマイグレーションおよび電食が防止されていることは明らかである。
【００４５】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】基体上に導電層とルテニウム層が形成された回路基板の概略断面図である。
【図２】導電層とルテニウム層との間に下地層が形成された回路基板の概略断面図である。
【図３】導電層とルテニウム層との間に複数の下地層が形成された回路基板の概略断面図である。
【図４】ルテニウム層上に表面金属層が形成された回路基板の概略断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１００  回路基板、１０１  基体、１０２  導電層、１０３  ルテニウム層、１０４，１０４ａ，１０４ｂ  下地層、１０５  表面金属層。
【図１】
2005057132.tif 000003
【図２】
2005057132.tif 000004
【図３】
2005057132.tif 000005
【図４】
2005057132.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成16年3月5日(2004.3.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
基体上に、Ｃｕ、ＡｌまたはＡｇのいずれかにより構成された導電層により回路が形成された回路基板であって、
該導電層上に、ルテニウムにより構成されるルテニウム層が形成されていることを特徴とする回路基板。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
前記導電層と前記ルテニウム層との間に、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇまたはこれらの金属を少なくとも１種含む合金からなる、１層または複数の下地層が形成されていることを特徴とする請求項１記載の回路基板。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明の回路基板は、基体上に、Ｃｕ、ＡｌまたはＡｇのいずれかにより構成された導電層により回路が形成された回路基板であって、該導電層上に、ルテニウムにより構成されるルテニウム層が形成されていることを特徴としている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
また、上記回路基板は、上記導電層と上記ルテニウム層との間に、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇまたはこれらの金属を少なくとも１種含む合金からなる、１層または複数の下地層を形成することができ、また上記ルテニウム層上に、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｒｈ、Ｓｎまたはこれらの金属を少なくとも１種含む合金により構成された表面金属層を形成することもできる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
＜導電層＞
本発明の導電層１０２は、前記基体１０１上に回路を形成するものであり、Ｃｕ、ＡｌまたはＡｇのいずれかにより構成される。該導電層は、回路を形成する限り、前記基体のいずれか一方の表面に形成されている場合のみに限らず、両面に形成されていても差し支えない。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
このような下地層は、前記導電層上にＮｉ、Ａｕ、Ａｇまたはこれらの金属を少なくとも１種含む合金をめっきすることにより、０．１〜３μｍ、好ましくは０．５〜２μｍの厚みで形成することができる。その厚みが０．１μｍ未満になると前記レベリング作用が十分に発揮されない場合があり、また３μｍを超えて形成しても前記レベリング作用に大差なく却って経済的に不利となる。
【手続補正書】
【提出日】平成16年4月27日(2004.4.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体上に、Ｃｕ、ＡｌまたはＡｇのいずれかにより構成された導電層により回路が形成された回路基板であって、
該導電層上に、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇまたはこれらの金属を少なくとも１種含む合金からなる、１層または複数の下地層が形成されており、
該下地層上に、ルテニウムにより構成されるルテニウム層が形成されていることを特徴とする回路基板。
【請求項２】
前記ルテニウム層上に、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｒｈ、Ｓｎまたはこれらの金属を少なくとも１種含む合金により構成された表面金属層が形成されていることを特徴とする請求項１記載の回路基板。
【請求項３】
請求項１記載の回路基板を含むことを特徴とする製品。
【請求項４】
前記製品は、電気製品、電子製品、半導体製品、太陽電池または自動車のいずれかである、請求項３記載の製品。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明の回路基板は、基体上に、Ｃｕ、ＡｌまたはＡｇのいずれかにより構成された導電層により回路が形成された回路基板であって、該導電層上に、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇまたはこれらの金属を少なくとも１種含む合金からなる、１層または複数の下地層が形成されており、該下地層上に、ルテニウムにより構成されるルテニウム層が形成されていることを特徴としている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
また、上記回路基板は、上記ルテニウム層上に、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｒｈ、Ｓｎまたはこれらの金属を少なくとも１種含む合金により構成された表面金属層を形成することもできる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
＜ルテニウム層＞
本発明のルテニウム層１０３は、ルテニウムにより構成されるものであって、後述の下地層１０４上に形成されることにより該導電層を有効に保護する作用を奏するものである。ここで、ルテニウムにより構成されるとは、ルテニウム（Ｒｕ）単独で構成され、ルテニウム合金やルテニウム酸化物を含まないことを意味するものであるが、微量の不純物等の混入を除外するものではない。