(57)【要約】【課題】微細で信頼性の高い導電パターンを比較的低コストで作製する。【解決手段】本発明に係る導電パターンの形成方法は、絶縁性基板１上に導電パターン５を形成する方法である。この方法では、金属超微粒子２を含有した液体３をインクジェット方式により絶縁性基板１に吐出し、液体３が着弾した絶縁性基板１を焼成して絶縁性基板１上に下地導電パターン４を形成し、下地導電パターン４が形成された絶縁性基板１に対して無電解めっき処理をおこない、下地導電パターン４上に導電パターン５を形成するようになっている。【選択図】図１   
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性基板上に導電パターンを形成する導電パターンの形成方法において、
金属超微粒子を含有した液体をインクジェット方式により前記絶縁性基板に吐出し、前記液体が着弾した前記絶縁性基板を焼成して前記絶縁性基板上に下地導電パターンを形成する下地形成工程と、
前記下地形成工程の後に、前記下地導電パターンに対して無電解めっき処理をおこなう無電解めっき工程と、
を備えることを特徴とする導電パターンの形成方法。
【請求項２】
請求項１に記載の導電パターンの形成方法において、
前記無電解めっき工程では、スプレー方式で無電解めっき液を前記下地導電パターン上に供給することを特徴とする導電パターンの形成方法。
【請求項３】
請求項１に記載の導電パターンの形成方法において、
前記無電解めっき工程では、インクジェット方式で無電解めっき液を前記下地導電パターン上に供給することを特徴とする導電パターンの形成方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の導電パターンの形成方法において、
前記下地形成工程の後でかつ前記無電解めっき工程の前に、前記下地導電パターンを活性化する活性化工程を備えることを特徴とする導電パターンの形成方法。
【請求項５】
請求項４に記載の導電パターンの形成方法において、
前記活性化工程では下記（１）〜（３）の少なくとも一の処理をおこなうことを特徴とする導電パターンの形成方法。
（１）前記下地導電パターンをエッチングするエッチング処理
（２）前記無電解めっき工程でめっき金属が前記下地導電パターン上に析出するのを促進する触媒を前記下地導電パターンに付着させる触媒化処理
（３）前記無電解めっき工程でめっき金属が前記下地導電パターン上に析出するのを促進する触媒と前記下地導電パターン中の前記金属超微粒子とを置換する置換めっき処理
【請求項６】
請求項４又は５に記載の導電パターンの形成方法において、
前記下地形成工程の後でかつ前記活性化工程の前に、前記下地導電パターンを溶剤で洗浄・脱脂する洗浄・脱脂工程を備えることを特徴とする導電パターンの形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁性基板上に導電パターンを形成する導電パターンの形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、プリント基板などの絶縁性基板上に微細な導電パターンを形成する場合にはフォトリソグラフィー工程を経るのが一般的になっているが、フォトリソグラフィー工程は複雑で多数の工程から構成されているため、一般的な導電パターンの形成にはやや手間・時間などがかかる。そのような問題を解決する技術として、特許文献１にはフォトリソグラフィー工程を経ずに導電パターンを形成する技術が開示されている。特許文献１では、インクジェット方式により金属超微粒子を含有したインクでパターニングをおこなって絶縁性基板上に下地導電パターンを形成し、その後電解めっき処理により下地導電パターン上に導電パターンを形成している。
【特許文献１】特開２００３−２０９３４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら電解めっき処理をおこなう場合には高電圧を印加する必要があり、通電の際には下地導電パターンに負荷がかかって好ましくなく、電解めっき処理用高圧電源などの専用設備も必要とされる。そこで電解めっき処理で印加する電圧を低く抑えようとすると、めっきの析出速度が遅くなるため導電パターン形成の生産性が低下し、却ってコストアップにつながる可能性がある。
【０００４】
さらに電解めっき処理では、下地導電パターン及び電源の接続部と下地導電パターンの末端部とでめっき金属の析出量が不均一となって微細で信頼性の高い導電パターンの形成が困難である。また電解めっき処理では、絶縁性基板全体の電流密度を精密に制御するために電極の配置などに配慮する必要があって電解めっき処理用の専用設備が大型化したり、大量のめっき液が消費されたりしてコストがかかる。さらに特許文献１では、下地導電パターンをインクジェット方式により形成しているが、吐出不良などが発生して下地導電パターンが正確に形成されず、線幅や厚みにバラツキが生じることがある。この場合、バラツキの甚だしい部分では電解めっき処理をおこなった際に正常な通電がおこなわれず、めっきにより形成される導電パターンの形状が著しく不正確になってしまう恐れがある。
本発明の目的は、微細で信頼性の高い導電パターンを比較的低コストで作製することができる導電パターンの形成方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため請求項１に記載の発明は、
絶縁性基板上に導電パターンを形成する導電パターンの形成方法において、
金属超微粒子を含有した液体をインクジェット方式により前記絶縁性基板に吐出し、前記液体が着弾した前記絶縁性基板を焼成して前記絶縁性基板上に下地導電パターンを形成する下地形成工程と、
前記下地形成工程の後に、前記下地導電パターンに対して無電解めっき処理をおこなう無電解めっき工程と、
を備えることを特徴としている。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、
請求項１に記載の導電パターンの形成方法において、
前記無電解めっき工程では、スプレー方式で無電解めっき液を前記下地導電パターン上に供給することを特徴としている。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、
請求項１に記載の導電パターンの形成方法において、
前記無電解めっき工程では、インクジェット方式で無電解めっき液を前記下地導電パターン上に供給することを特徴としている。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の導電パターンの形成方法において、
前記下地形成工程の後でかつ前記無電解めっき工程の前に、前記下地導電パターンを活性化する活性化工程を備えることを特徴としている。
【０００９】
請求項５に記載の発明は、
請求項４に記載の導電パターンの形成方法において、
前記活性化工程では下記（１）〜（３）の少なくとも一の処理をおこなうことを特徴としている。
（１）前記下地導電パターンをエッチングするエッチング処理
（２）前記無電解めっき工程でめっき金属が前記下地導電パターン上に析出するのを促進する触媒を前記下地導電パターンに付着させる触媒化処理
（３）前記無電解めっき工程でめっき金属が前記下地導電パターン上に析出するのを促進する触媒と前記下地導電パターン中の前記金属超微粒子とを置換する置換めっき処理
【００１０】
請求項６に記載の発明は、
請求項４又は５に記載の導電パターンの形成方法において、
前記下地形成工程の後でかつ前記活性化工程の前に、前記下地導電パターンを溶剤で洗浄・脱脂する洗浄・脱脂工程を備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載の発明では、下地形成工程でインクジェット方式により下地導電パターンを形成し、無電解めっき工程で下地導電パターン上にめっき金属を析出させるため、微細な導電パターンを絶縁性基板上に形成することが可能であって、特に無電解めっき工程では無電解めっき処理をおこなうため、導電パターンを構成するめっき金属を下地導電パターン上に均一に析出させることができる。また導電パターンの形成には電解めっき処理をおこなわずに無電解めっき処理をおこなうため、めっき処理用の専用設備の設置などにかかるコストを抑えることができる。これらにより請求項１に記載の発明では微細で信頼性の高い導電パターンを比較的低コストで作製することができる。
【００１２】
請求項２，３に記載の発明では、スプレー方式又はインクジェット方式で無電解めっき液を下地導電パターン上に供給するため、下地導電パターン付きの絶縁性基板全体を無電解めっき液に浸漬させるほどの無電解めっき液を必要とせず、下地導電パターン上に供給する無電解めっき液の供給量が少なくて済む。したがって無電解めっき液の使用量を節約することができ、ひいては無電解めっき処理にかかるコストの低減化を図ることができる。
【００１３】
請求項４，５に記載の発明では活性化工程を備えるため、無電解めっき工程でのめっき金属の下地導電パターン上への析出が良好となり、下地導電パターン上に形成される導電パターンの品質を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態について説明する。ただし、発明の範囲は図示例に限定されない。
【００１５】
図１は本発明に係る導電パターンの形成方法を経時的に示す図面である。
始めに絶縁性基板１を準備する。絶縁性基板１は絶縁性を示す基板（絶縁体）であってその基板の種類には特に制限はなく、例えば、ポリイミドフィルム，ポリアミドフィルム，ポリアミドイミドフィルム，ポリエステルフィルム，ガラス−エポキシフィルム基板，紙−フェノール基板，シリコン基板，セラミック基板，ガラス基板などを好適に用いることができる。
【００１６】
絶縁性基板１を準備したら、図１（ａ）に示す通り、公知のインクジェット方式の装置（例えばインクジェットプリンタ）を用いて当該装置のノズルから絶縁性基板１上に金属超微粒子２を含有した液体３を所定パターン状に吐出する。
【００１７】
「金属超微粒子２を含有した液体３」というのは、分散剤を用いて金属超微粒子２を水，有機溶媒などの分散媒に独立状態で分散させたものである。液体３に含有される金属超微粒子２は粒径が１００ｎｍ以下（好ましくは１０ｎｍ以下）のＡｕ，Ｐｔ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｚｎ，Ｃｏ，Ｍｏ，Ｒｕ，Ｗ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｇａ，Ｉｎなどである。本実施形態では、これら複数の金属超微粒子２のうち、１種類の金属微粒子２を単独で使用してもよいし、２種類以上の金属超微粒子２を混合して使用してもよい。
【００１８】
絶縁性基板１上に液体３を吐出したら、図１（ｂ）に示す通り、絶縁性基板１に着弾した液体３中の溶剤除去などの目的で絶縁性基板１を焼成し、絶縁性基板１上に下地導電パターン４を形成する（下地形成工程）。ただし、焼成時間，焼成温度などの焼成処理に関する各種条件は、使用する液体２や絶縁性基板１の種類に応じて適宜設定してよく、焼成後に形成された下地導電パターン４は幅が５０μｍ以下で厚みが１μｍ以下となることが好ましい。
【００１９】
下地導電パターン４を形成したら、下地導電パターン４の活性化処理をおこなう（活性化工程）。下地導電パターン４の活性化処理では下記（１）〜（３）の少なくとも一の処理をおこなう。ただし、下地導電パターン４の活性化処理では、下記（１）〜（３）の３種類の処理のうち、１種類の処理だけを単独でおこなってもよいし、２種類以上の処理を互いに組み合わせておこなってもよい。
【００２０】
（１）「エッチング処理」…下地導電パターン４の表面や端部をエッチングする処理であって、具体的には下地導電パターン４付きの絶縁性基板１を硝酸水溶液，塩酸，クロム酸水溶液，スルファミン酸水溶液，有機酸水溶液などに数十秒間浸漬させる処理
下地導電パターン４をＡｇで構成する場合、エッチング処理の好ましい形態としては、下地導電パターン４付きの絶縁性基板１を１０％硝酸水溶液に５〜３０秒間浸漬する方法が挙げられる。
【００２１】
（２）「触媒化処理」…次工程処理となる無電解めっき工程で、めっき金属が下地導電パターン４上に析出するのを促進する触媒を下地導電パターン４に付着させる処理であって、具体的には下地導電パターン４付きの絶縁性基板１をパラジウム溶液などに浸漬させ、次工程処理となる無電解めっき処理の触媒（例えばパラジウム）を下地導電パターン４に付着させる処理
【００２２】
（３）「置換めっき処理」…次工程処理となる無電解めっき工程で、めっき金属が下地導電パターン４上に析出するのを促進する触媒と下地導電パターン４中の金属超微粒子２とを置換する処理であって、具体的には下地導電パターン４付きの絶縁性基板１をパラジウム溶液などに浸漬させ、次工程処理となる無電解めっき処理の触媒（例えばパラジウム）と下地導電パターン４中の金属超微粒子２とを置換する処理
下地導電パターン４をＡｇで構成する場合、置換めっき処理の好ましい形態としては、硫酸パラジウムや塩化パラジウムなどのパラジウム塩を０．０１〜０．１ｇ／ｌ含有した溶液（スルファミン酸を２０ｇ／ｌ程度含有してもよい。）中に下地導電パターン４付きの絶縁性基板１を３０秒〜３０分間程度浸漬させる方法が挙げられる。この場合、溶液を攪拌しながら絶縁性基板１を浸漬させるのがより好ましい。また置換めっき処理の後は絶縁性基板１を１分間以上水洗するのが好ましい。
【００２３】
例えば上記（１）〜（３）の３種類の処理のうち、エッチング処理をおこなえば、下地形成工程を経て形成された下地導電パターン４の表面や端部に残存した液体４の組成物をエッチング（除去）することができる。これにより、無電解めっき液中のめっき金属を下地導電パターン４上に効率よく析出させることができる（図１（ｃ）参照）。
【００２４】
なお、下地導電パターン４を形成した後でかつ下地導電パターン４の活性化処理をおこなう前に、必要に応じて下地導電パターン４を溶剤などで洗浄・脱脂してもよい（洗浄・脱脂工程）。溶剤としてアセトンなどの公知の溶剤を適用することが可能であり、溶剤による洗浄・脱脂処理は１〜５分程度おこなうのが好ましい。また超音波を併用して洗浄・脱脂処理をおこなってもよい。
【００２５】
下地導電パターン４の活性化処理をおこなったら、図１（ｄ）に示す通り、公知の無電解めっき処理をおこなって活性化処理済みの下地導電パターン４上にめっき金属を被覆し（析出させ）、下地導電パターン４上に導電パターン５を形成する（無電解めっき工程）。下地導電パターン４上にめっきするめっき金属は特に限定しないが、Ｎｉ，Ｃｏ，Ｐｄ，Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｓｎなどを好適に用いることができる。無電解めっき液（浴）としては導電パターン５を構成するめっき金属の種類に応じて適宜選択すればよく、例えば、公知の無電解ニッケルめっき浴、無電解銅めっき浴、無電解合金めっき浴などをそのまま用いることができる。
【００２６】
無電解めっき処理では、下地導電パターン４付きの絶縁性基板１を無電解めっき浴中に浸漬させてもよいし、無電解めっき液を下地導電パターン４上に選択的に供給するようにしてもよい。無電解めっき液を選択的に供給する場合には、公知のスプレー方式で無電解めっき液を下地導電パターン４上に噴射してもよいし、公知のインクジェット方式で無電解めっき液を下地導電パターン４上に吐出してもよい。公知のスプレー方式やインクジェット方式で選択的に無電解めっき液を供給すれば、無電解めっき浴中に絶縁性基板１全体を浸漬させるほどの無電解めっき液を必要とせず、下地導電パターン４上に供給する無電解めっき液の供給量が少なくて済む。したがって無電解めっき液の使用量を節約することができ、ひいては無電解めっき処理にかかるコストの低減化を図ることができる。
【００２７】
以上の本実施形態では、下地形成工程でインクジェット方式により下地導電パターン４を形成し、無電解めっき工程で下地導電パターン４上に導電パターン５を形成するため、微細な導電パターン５を絶縁性基板１上に形成することができる。
【００２８】
また導電パターン５を形成する際には、電解めっき処理をおこなうのではなく無電解めっき処理をおこなうため、導電パターン５を構成するめっき金属を下地導電パターン４上に均一に析出させることができ、さらにはめっき処理用の専用設備の設置などにかかるコストも抑えることができる。これらのことより本実施形態では微細で信頼性の高い導電パターンを比較的低コストで作製することができる。
【００２９】
さらに本実施形態では活性化工程で下地導電パターン４の活性化処理をおこなうため、無電解めっき工程でのめっき金属の下地導電パターン４上への析出が良好となり、下地導電パターン４上に形成される導電パターン５の品質を向上させることができる。
【００３０】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々の改良及び設計の変更をおこなってもよい。
【００３１】
例えば上記実施形態では無電解めっき工程で下地導電パターン４上に導電パターン５を形成したが、無電解めっき工程で導電パターン５を形成したら、必要に応じて導電パターン５に公知の電解めっき処理を施してもよい。この電解めっき処理で用いるめっき金属は、無電解めっき処理で用いためっき金属と同種の金属であってもよいし、異種の金属であってもよい。
【実施例１】
【００３２】
実施例１では、無電解めっき処理で導電パターンを形成した試料と、電解めっきで導電パターンを形成した試料とを、それぞれ２０枚作製して各試料の導電パターンを評価した。各試料の作製方法や各試料の導電パターンの評価（項目及び結果）は下記（１−１）〜（１−３）に示す通りである。
【００３３】
（１−１）無電解めっき処理で導電パターンを形成した試料の作製
始めに、公知のインクジェットプリンタを用いて、描画長さ１ｍの下地導電パターンを２０枚のシリコン基板上にそれぞれ形成した。具体的には、平均粒径１０ｎｍのＡｇ微粒子が有機溶媒中に３０重量％含有されている液体（保護コロイドが分散剤として含有されている）を各シリコン基板上に所定のパターン状に描画してそれら各シリコン基板を焼成し、描画長さ１ｍ、平均線幅３０μｍ、平均膜厚０．５μｍの下地導電パターンを各シリコン基板上に形成した。
【００３４】
下地導電パターンを形成したら、下地導電パターン付きの各シリコン基板をアセトン中に浸漬して洗浄し、その後１０％硝酸溶液に１５秒間浸漬させて下地導電パターンの表面のエッチング処理をおこなった。エッチング処理を終えたら、エッチング処理済みの各シリコン基板を水洗し、その後スルファミン酸２０ｇ／ｌ、硫酸パラジウム０．０５ｇ／ｌからなる触媒溶液に１０分間浸漬して下地導電パターンの触媒化処理をおこなった。
【００３５】
触媒化処理を終えたら、触媒化処理済みの下地導電パターン付きの各シリコン基板を無電解ニッケルめっき浴中に浸漬し、平均膜厚が１０μｍとなるまで無電解めっき処理をおこない、各シリコン基板の下地導電パターン上に導電パターンを形成した。以上の各工程を経ることで、導電パターンが形成された２０枚のシリコン基板（試料）を作製した。
【００３６】
（１−２）電解めっきで導電パターンを形成した試料の作製
上記（１−１）と同様の手法で描画長さ１ｍの下地導電パターンを２０枚のシリコン基板上にそれぞれ形成した。下地導電パターンを形成したら、各シリコン基板の下地導電パターンを陰極とし、金属ニッケルを陽極として電解めっき処理をおこなった。電解めっき処理では、電流密度１０Ａ／ｄｍ2の電解をかけて平均膜厚が１０μｍとなるまでこの処理を続けた。
【００３７】
（１−３）各試料の評価
無電解めっき処理で導電パターンを形成した各試料と、電解めっき処理で導電パターンを形成した各試料との評価項目・評価結果を下記表１に示した。
【００３８】
【表１】
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【００３９】
表１中、「評価結果」の○，△，×は下記の基準にしたがった。
○：作製した２０枚の試料の導電パターンにはまったく見られない
△：作製した２０枚の試料のうち複数枚の試料の導電パターンに見られる
×：作製した２０枚の試料のうち多数枚の試料の導電パターンに見られる
【００４０】
表１の評価結果からもわかるように、無電解めっき処理で導電パターンを形成した試料は、導電パターンの均一性に優れ、不良品の発生率が低く、回路基板としての品質が高かった。一方、電解めっき処理で導電パターンを形成した試料は、電流密度が導電パターンの位置により異なって導電パターンの膜厚のバラツキが非常に大きく、導電パターンの折れ曲り部分でノジュールの発生が認められ、下地導電パターンの断線（欠落）によりめっきされていない部分が認められた（正常に通電しなかった）。
【実施例２】
【００４１】
実施例２では、無電解めっき処理において無電解めっき液を公知のスプレー方式で供給して導電パターンを形成し、その導電パターンを実施例１と同様の観点から評価した。試料の作製や試料の導電パターンの評価は下記（２−１），（２−２）に示す通りである。
【００４２】
（２−１）試料の作製
始めに、公知のインクジェットプリンタを用いて、ハリマ化成（株）製銀ナノペーストでシリコン基板上に所定のパターンを描画してそのシリコン基板を焼成し、平均線幅３０μｍ、平均膜厚０．５μｍの下地導電パターンをシリコン基板上に形成した。
【００４３】
下地導電パターンを形成したら、下地導電パターン付きのシリコン基板をアセトン中に浸漬して洗浄し、その後１０％硝酸溶液に１５秒間浸漬させて下地導電パターンの表面のエッチング処理をおこなった。エッチング処理を終えたら、エッチング処理済みのシリコン基板を水洗し、その後スルファミン酸２０ｇ／ｌ、硫酸パラジウム０．０５ｇ／ｌからなる触媒溶液に３０秒間浸漬して下地導電パターンの触媒化処理をおこなった。
【００４４】
触媒化処理を終えたら、触媒化処理済みの下地導電パターンに公知のスプレー方式で無電解めっき液を噴射して無電解めっき処理をおこない、下地導電パターン上に導電パターンを形成した。無電解めっき処理は、導電パターンの平均膜厚が１０μｍとなるまで続けた。以上の各工程を経ることで、導電パターンが形成されたシリコン基板（試料）を作製した。
【００４５】
（２−２）試料の評価
上記（２−１）で作製した試料の導電パターンを観察すると、その試料は導電パターンの膜厚の均一性に優れ、回路基板としての品質も高かった。また実施例１において、下地導電パターン付きのシリコン基板を無電解めっき浴に浸漬させて導電パターンを形成した場合に比べ、無電解めっき液の使用量が少なく、無電解めっき液の使用量を抑えながらシリコン基板上に導電パターンを形成することができた。
【実施例３】
【００４６】
実施例３では、無電解めっき処理において無電解めっき液を公知のインクジェット方式で供給して導電パターンを形成し、その導電パターンを実施例１と同様の観点から評価した。試料の作製や試料の導電パターンの評価は下記（３−１），（３−２）に示す通りである。
【００４７】
（３−１）試料の作製
上記実施例２の（２−１）と同様の手法で平均線幅３０μｍ、平均膜厚０．５μｍの下地導電パターンをシリコン基板上に形成した。
【００４８】
下地導電パターンを作製したら、下地導電パターンに公知のインクジェット方式で無電解めっき液を供給して無電解めっき処理をおこない、下地導電パターン上に導電パターンを形成した。無電解めっき処理では、無電解めっき液を下地導電パターンに沿ってのみ供給し、下地導電パターンが形成されていない領域には供給しなかった。また無電解めっき処理は導電パターンの平均膜厚が１０μｍとなるまで続けた。以上の各工程を経ることで、導電パターンが形成されたシリコン基板（試料）を作製した。
【００４９】
（３−２）試料の評価
上記（３−１）で作製した試料の導電パターンを観察すると、その試料は導電パターンの膜厚の均一性に優れ、回路基板としての品質も高かった。また実施例３では、下地導電パターンに沿ってのみ無電解めっき液を供給したため、実施例２においてスプレー方式で無電解めっき液を供給したときよりも、さらに無電解めっき液の使用量を抑えながらシリコン基板上に導電パターンを形成することができた。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】導電パターンの形成方法を経時的に示す図面である。
【符号の説明】
【００５１】
１  絶縁性基板
２  金属超微粒子
３  液体
４  下地導電パターン
５  導電パターン
【図１】
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