(57)【要約】【課題】基板と金属メッキとの密着性に優れ、容易に細かい回路パターンを作製することができる金属細線パターンの製造方法を提供する。【解決手段】基板の表面に、触媒金属を含まず、金属塩の還元能力を有しており、高エネルギー線照射により前記金属塩の還元能力が失活するメッキ下地層を形成するメッキ下地工程と、前記メッキ下地層が形成された基板の表面に、回路パターンが形成されたマスクを介して高エネルギー線を照射することにより、前記メッキ下地層の一部を失活させる失活工程と、前記高エネルギー線照射後の基板に金属塩溶液を付着させるメッキ工程とからなる金属細線パターンの製造方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面に、触媒金属を含まず、金属塩の還元能力を有しており、高エネルギー線照射により前記金属塩の還元能力が失活するメッキ下地層を形成するメッキ下地工程と、
前記メッキ下地層が形成された基板の表面に、回路パターンが形成されたマスクを介して高エネルギー線を照射することにより、前記メッキ下地層の一部を失活させる失活工程と、
前記高エネルギー線照射後の基板に金属塩溶液を付着させるメッキ工程とからなる
ことを特徴とする金属細線パターンの製造方法。
【請求項２】
下記化学式（１）で示されるシラン化合物と水とを含有する溶液を、弱酸を用いてｐＨを９〜１１に調整した後、強酸と低級アルコールと混合して処理液を調製する工程と、
基板の表面に、前記処理液を付着させ、前記基板の表面を乾燥させてメッキ下地層を形成する工程と、
前記メッキ下地層が形成された基板の表面に、回路パターンが形成されたマスクを介して高エネルギー線を照射することにより、前記メッキ下地層の一部を失活させる工程と、
前記高エネルギー線照射後の基板に金属塩溶液を付着させる工程とからなる
ことを特徴とする金属細線パターンの製造方法。
（ＲＯ）３ＳｉＣ３Ｈ６ＮＨＸ      （１）
（ただし、ＲはＣＨ３又はＣ２Ｈ５を示し、ＸはＨ又はＣ２Ｈ４ＮＨ２を示す。）
【請求項３】
基板の表面に、高エネルギー線照射により失活するプレメッキ下地層を形成するプレメッキ下地工程と、
前記プレメッキ下地層が形成された基板の表面に、回路パターンが形成されたマスクを介して高エネルギー線を照射することにより、前記プレメッキ下地層の一部を失活させる失活工程と、
前記プレメッキ下地層を改質することにより、前記高エネルギー線照射後の基板の表面に、触媒金属を含まず、金属塩の還元能力を有するメッキ下地層を形成するメッキ下地工程と、
前記メッキ下地層が形成された基板に金属塩溶液を付着させるメッキ工程とからなる
ことを特徴とする金属細線パターンの製造方法。
【請求項４】
下記化学式（１）で示されるシラン化合物と水とを含有する溶液を、弱酸を用いて、ｐＨを９〜１１に調整した後、低級アルコールと混合して処理液を調製する工程と、
基板の表面に、前記処理液を付着させ、前記基板の表面を乾燥させてプレメッキ下地層を形成する工程と、
前記プレメッキ下地層が形成された基板の表面に、回路パターンが形成されたマスクを介して高エネルギー線を照射することにより、前記回路パターン外の基板の表面を失活させる工程と、
前記高エネルギー線が照射された基板の表面に、強酸を付着してメッキ下地層を形成する工程と、
前記メッキ下地層が形成された基板に金属塩溶液を付着させる工程とからなる
ことを特徴とする金属細線パターンの製造方法。
（ＲＯ）３ＳｉＣ３Ｈ６ＮＨＸ      （１）
（ただし、ＲはＣＨ３又はＣ２Ｈ５を示し、ＸはＨ又はＣ２Ｈ４ＮＨ２を示す。）
【請求項５】
弱酸は、酢酸であることを特徴とする請求項２又は４記載の金属細線パターンの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板と金属メッキとの密着性に優れ、容易に細かい回路パターンを作製することができる金属細線パターンの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、回路基板等の金属細線パターンの製造方法としては、例えば、特許文献１に記載されているようなサブトラクティブ法が主流である。サブトラクティブ法とは、プリント配線板の導体パターンを形成するために、銅張積層板の表面の銅箔上に、エッチングレジストを塗布し、これにマスクパターンを通して露光焼付けを行い現像し、ここで露出している銅をエッチングで除去する方法である。この方法により得られる金属細線パターンでは、電極端子間の距離が最小でも５０μｍ程度である。
【０００３】
近年技術発達により、電極端子間の距離を更に縮めた金属細線パターンが求められており、このような金属細線パターンを製造する方法として、セミアディティブ法が用いられつつある。セミアディティブ法とは、絶縁基板表面を無電解銅メッキで全面を導通化した後、ドライフィルムレジストを塗布し、マスクパターンを通して露光焼付けを行い現像し、露光している銅をエッチングで除去を行った後、エッチングでパターン化された無電解銅メッキ層を起点に電気銅メッキを行い、導電パターンを形成する方法である。この方法は、エッチングする銅層が無電解銅メッキ層のみとなるため、サブトラクティブ法よりも細線パターンが可能であり、得られる金属細線パターンでは、電極端子間の距離が最小でも２０μｍ程度である。
【０００４】
更に、数年後には、電極端子間の距離が５〜１０μｍの金属細線パターンが求められると考えられており、セミアディティブ法に代わるフルアディティブ法が注目されつつある。
フルアディティブ法とは、絶縁基板の表面にドライフィルムレジスト等の感光性樹脂を塗布し、マスク露光を行い現像し、メッキレジストを作製する。その後、その基板にパラジウム金属等を付着させ、触媒化した後、無電解銅メッキのみで導電パターンを作製する方法等である。
しかし、セミアディティブ法からフルアディティブ法への変移には、メッキ反応槽等の設備改良投資が必要になるという問題や、基板と銅メッキとの密着性が悪いという問題、銅メッキを行う際に必要となる触媒がレジストの下にもぐりこみ、ショートが発生したり、触媒のもぐりこみを防ぐために触媒量を少なく調整すると、触媒未着の部位が発生し、オープンが発生したりするという問題等があった。
【０００５】
このような問題に対し、特許文献２に開示されているような、基板の表面に陽イオン交換基を付着させ、金属メッキを施す方法を用いることで、基板と銅メッキとの密着性を向上させるとともに、触媒を用いる必要がないためショートやオープンの発生を防ぐ方法も考えられるが、フルアディティブ法ほどの細線パターンを形成することができないという問題があった。
【特許文献１】特開２００４−３１９５９３号公報
【特許文献２】特開２００２−２６６０７５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、上記現状に鑑み、基板と金属メッキとの密着性に優れ、容易に細かい回路パターンを作製することができる金属細線パターンの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、基板の表面に、触媒金属を含まず、金属塩の還元能力を有しており、高エネルギー線照射により上記金属塩の還元能力が失活するメッキ下地層を形成するメッキ下地工程と、上記メッキ下地層が形成された基板の表面に、回路パターンが形成されたマスクを介して高エネルギー線を照射することにより、上記メッキ下地層の一部を失活させる失活工程と、上記高エネルギー線照射後の基板に金属塩溶液を付着させるメッキ工程とからなる金属細線パターンの製造方法である。
以下に本発明を詳述する。
【０００８】
本発明者らは、鋭意検討の結果、基板の表面に特有の性質を持つメッキ下地層を形成し、マスクを介して高エネルギー線を照射することにより、電極端子間の距離が５〜１０μｍの金属細線パターンを容易に作製することができ、また、金属メッキの際に触媒を用いる必要がないことから、ショートやオープン等が発生しないということを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００９】
本発明の金属細線パターンの製造方法は、基板の表面に、触媒金属を含まず、金属塩の還元能力を有しており、高エネルギー線照射により上記金属塩の還元能力が失活するメッキ下地層を形成するメッキ下地工程を有する。
【００１０】
上記基板の材質としては特に限定されず、例えば、多層基板用の一般的な材料として使用されているＦＲ−４、ＦＲ−５と相当のグレードを有するガラスエポキシ基板、ＣＥＭ−３と相当のグレードを有するガラスエポキシ基板、主に１層基板に使用される紙フェノール基板、フレキシブル基板に使用されるポリイミド等が挙げられる。また、市販されているものとしては、例えば、ポリイミドフィルム・ユーピレックス−２５Ｓ（宇部興産社製）等が挙げられる。
【００１１】
上記メッキ下地層を形成する方法としては特に限定されず、例えば、基板の表面に、シラン化合物と水と弱酸と強酸と低級アルコールとを含有する処理液を用いる方法等が挙げられる。
【００１２】
上記処理液の具体的な製造方法としては特に限定されず、例えば、上記化学式（１）で示されるシラン化合物と水とを含有する溶液を、弱酸を用いてｐＨを９〜１１に調整した後、強酸と低級アルコールと混合して処理液を調製する方法等が挙げられる。
（ＲＯ）３ＳｉＣ３Ｈ６ＮＨＸ      （１）
（ただし、ＲはＣＨ３又はＣ２Ｈ５を示し、ＸはＨ又はＣ２Ｈ４ＮＨ２を示す。）
【００１３】
上記シラン化合物としては特に限定されないが、例えば、Ｎ−２（アミノエチル）３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシランであることが好ましい。
【００１４】
上記シラン化合物の含有量としては、基板の種類により適宜調整するものではあるが、処理液全体に対して好ましい下限は１０重量％、好ましい上限は２５重量％である。１０重量％未満であると、得られるメッキ下地層が薄くなり、金属メッキを施す際に、電子を放出するという充分な還元効果を発揮できないことがあり、２５重量％を超えても、電子を放出するという効果の向上が望めない。より好ましい下限は１５重量％、より好ましい上限は２０重量％である。
【００１５】
上記弱酸は、溶液のｐＨを９〜１１に調整する目的で用いられる。
上記弱酸としては特に限定されず、例えば、酢酸等が挙げられる。
また、上記ｐＨの測定方法としては特に限定されず、例えば、堀場製作所社製、ｐＨメータ「Ｄ−５２」等を用いる方法等が挙げられる。
【００１６】
上記シラン化合物と水と弱酸とを含有する溶液は、上述したように弱酸によりｐＨを９〜１１に調整されたものである。ｐＨがこの範囲外であると、金属メッキを施す際に、電子を放出するという充分な還元効果を発揮できなかったり、得られるメッキ下地材が薄くなったりする。
【００１７】
上記強酸は、処理液中で触媒としての役割を果たすものと考えられる。
上記強酸としては特に限定されず、例えば、硫酸、塩酸、硝酸等が挙げられる。
これらの強酸は、単独で用いられてもよいし、２種以上が併用されてもよい。
また、上記処理液に上記強酸を含有させずにメッキ下地材を形成した後に、上記強酸をメッキ下地材に付着させてもよい。
【００１８】
上記強酸の含有量としては特に限定されないが、処理液全体に対して好ましい下限は２５重量％、好ましい上限は４０重量％である。２５重量％未満であると、充分な触媒機能を果たさず、反応が起こらないことがあり、４０重量％を超えると、処理液が強酸溶液になりすぎて、後述するように処理液を基板表面に付着する際には、基板をいためることがある。より好ましい下限は３０重量％、より好ましい上限は３５重量％である。
【００１９】
上記低級アルコールとしては特に限定されず、炭素数が１〜５のアルコールが好ましく、例えば、メタノール、エタノール等が挙げられる。
【００２０】
上記低級アルコールの含有量としては特に限定されないが、処理液全体に対して好ましい下限は２重量％、好ましい上限は３５重量％である。２重量％未満であると、金属メッキを施す際に、電子を放出するという充分な還元効果を発揮できないことがあり、３５重量％を超えても、金属メッキを施す際に、電子を放出するという充分な還元効果を発揮できないことがある。より好ましい下限は５重量％、より好ましい上限は２０重量％である。
【００２１】
上記処理液は、上記構成のほか、適宜クエン酸等が添加されることが好ましい。
なお、上記クエン酸を添加する場合には、上記シラン化合物と水とを含有する溶液を、弱酸を用いてｐＨ９〜１１に調整した後に添加することが好ましい。
【００２２】
なお、上記処理液の製造の際には、上記シラン化合物と水とを含有する溶液に弱酸を添加することでｐＨを９〜１１に調整し、遊星式攪拌機等を用いて発熱が収まるまで攪拌した後、強酸と低級アルコールと混合することが好ましい。
【００２３】
上記処理液を用いてメッキ下地層を形成する具体的な方法としては特に限定されず、例えば、基板の表面に、上記処理液を付着させ、上記基板の表面を乾燥させてプレメッキ下地層を形成する方法が挙げられる。
より具体的には、例えば、５０℃に加熱した上記処理液に上記基板を１０分間浸漬し、自然乾燥を１０分間行い、上記基板表面を乾燥させる方法等が挙げられる。
なお、乾燥については、完全に乾燥させる必要はなく、生乾きの状態であってもよい。以下、乾燥については同様である。
【００２４】
本発明者らは、原理等は不明であるものの、このような手法により形成されたメッキ下地層は、電子を放出する性質を有し、金属塩溶液に付着させるだけで容易に金属メッキが可能であること、及び、このような電子を放出する性質は高エネルギー線を照射することにより容易に失活させることができるということを見出した。
【００２５】
本発明の金属細線パターンの製造方法は、上記メッキ下地層が形成された基板の表面に、回路パターンが形成されたマスクを介して高エネルギー線を照射することにより、上記メッキ下地層の一部を失活させる失活工程を有する。
【００２６】
上記メッキ下地工程により、メッキ下地層は電子を放出する層となっていると考えられる。この電子を放出する層は、高エネルギー線を照射することにより化学変化を起こし、メッキ下地層を失活させることができる。
この失活した層は電子を放出しないと考えられるため、後述するように金属塩溶液に付着させてメッキ工程を行ってもメッキが施されない。
【００２７】
ゆえに、上記回路パターンが形成されたマスクを介して高エネルギー線を照射すると、回路パターンが形成されたマスクの部位に該当する基板の部位は、回路パターンの形成により高エネルギー線が遮断されるため、後述するように金属塩溶液に付着させて金属メッキ工程を行うと容易に金属メッキが施される。
一方、回路パターンが形成されていないマスクの部位に該当する基板の部位には、高エネルギー線が照射されるため、後述するように金属塩溶液に付着させて金属メッキ工程を行っても金属メッキが施されない。
このようにして、容易に金属メッキの制御を行うことができる。
【００２８】
上記高エネルギー線としては特に限定されず、例えば、電子線、α線、β線、γ線、放射線、Ｘ線、紫外線等が挙げられる。具体的には、例えば、２５０ｎｍの低圧水銀灯を１５００ｍＪ／ｃｍ２で照射することによって可能である。
【００２９】
本発明の金属細線パターンの製造方法は、上記高エネルギー線照射後の基板に金属塩溶液を付着させるメッキ工程を有する。
【００３０】
上述したように、上記処理液を用いて基板の表面を処理することにより、基板の表面は電子を放出する面となると考えられるため、金属塩溶液に付着させるだけで金属イオンが還元され、従来のように触媒を用いることなく、均一かつ容易に金属メッキを施すことができる。
【００３１】
上記金属塩溶液としては特に限定されず、例えば、硫酸銅溶液、塩化金酸溶液、硫酸パラジウム溶液、塩酸パラジウム溶液、硝酸銀溶液等の金属塩溶液が挙げられる。
【００３２】
上記金属塩溶液の濃度としては特に限定されないが、好ましい下限は２重量％、好ましい上限は２０重量％である。２重量％未満であると、反応速度が低くなりすぎるため好ましくなく、２０重量％を超えても、反応速度の向上が得られない。
【００３３】
上記金属塩溶液の製造方法としては特に限定されず、例えば、水に対して金属塩化合物を上記濃度となるように添加し、攪拌すればよい。
【００３４】
上述したような、本発明の金属細線パターンの製造方法の具体的方法である、上記化学式（１）で示されるシラン化合物と水とを含有する溶液を、弱酸を用いてｐＨを９〜１１に調整した後、強酸と低級アルコールと混合して処理液を調製する工程と、基板の表面に、上記処理液を付着させ、上記基板の表面を乾燥させてメッキ下地層を形成する工程と、上記メッキ下地層が形成された基板の表面に、回路パターンが形成されたマスクを介して高エネルギー線を照射することにより、上記メッキ下地層の一部を失活させる工程と、上記高エネルギー線照射後の基板に金属塩溶液を付着させる工程とからなる金属細線パターンの製造方法もまた、本発明の１つである。
【００３５】
また、本発明においては、基板の表面に、高エネルギー線照射により失活するプレメッキ下地層を形成させ、上記プレメッキ下地層に高エネルギー線を照射することにより一部を失活させ、失活していない部分にのみメッキ下地層を作製することもできる。
すなわち、基板の表面に、高エネルギー線照射により失活するプレメッキ下地層を形成するプレメッキ下地工程と、上記プレメッキ下地層が形成された基板の表面に、回路パターンが形成されたマスクを介して高エネルギー線を照射することにより、上記プレメッキ下地層の一部を失活させる失活工程と、上記プレメッキ下地層を改質することにより、上記高エネルギー線照射後の基板の表面に、触媒金属を含まず、金属塩の還元能力を有するメッキ下地層を形成するメッキ下地工程と、上記メッキ下地層が形成された基板に金属塩溶液を付着させるメッキ工程とからなる金属細線パターンの製造方法もまた、本発明の１つである。
ここで、上記プレメッキ下地層とは、強酸を付着することにより初めてメッキを形成する能力が発現する層であり、高エネルギー線を照射することによりメッキを形成する能力が失活する層である。
【００３６】
より具体的には、上記化学式（１）で示されるシラン化合物と水とを含有する溶液を、弱酸を用いて、ｐＨを９〜１１に調整した後、低級アルコールと混合して処理液を調製する工程と、基板の表面に、前記処理液を付着させ、前記基板の表面を乾燥させてプレメッキ下地層を形成する工程と、上記プレメッキ下地層が形成された基板の表面に、回路パターンが形成されたマスクを介して高エネルギー線を照射することにより、上記回路パターン外の基板の表面を失活させる工程と、上記高エネルギー線が照射された基板の表面に、強酸を付着してメッキ下地層を形成する工程と、上記メッキ下地層が形成された基板に金属塩溶液を付着させる工程とからなる金属細線パターンの製造方法が挙げられる。このような金属細線パターンの製造方法もまた、本発明の１つである。
なお、基板を始めとする具体的な例、反応条件等は、上述したものと同様である。
また、強酸を付着した基板は、一度乾燥させてから金属塩溶液に付着させてもよいし、乾燥させずにそのまま金属塩溶液に付着させてもよい。また、乾燥については、完全に乾燥させる必要はなく、生乾きの状態であってもよい。
また、本発明で得られた金属細線パターンを起点として、さらに従来の無電解銅メッキ液に浸漬反応させることにより、任意の膜厚の金属細線パターンを得ることもできる。
【００３７】
本発明においては、基板の表面に上記メッキ下地層を形成させることにより、従来のような触媒付着工程を経ることなく、容易に金属細線パターン表面への金属メッキを施すことができ、また、金属メッキを施したい部分にのみ直接金属メッキを施すことができることから、電極端子間の距離が小さい金属細線パターンの製造にも期待できる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によれば、基板と金属メッキとの密着性に優れ、容易に細かい回路パターンを作製することができる金属細線パターンの製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
【００４０】
（実施例１）
Ｎ−２（アミノエチル）３−アミノプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業社製、ＫＢＭ−６０３）２５重量部、純水２０重量部の溶液に、酢酸を添加することでｐＨを１０に調整し、発熱がおさまるまで攪拌装置で混合し、更にこの溶液にエタノール２０重量部、４８％硫酸３０重量部、クエン酸一水和物３．５重量部を添加し、処理液を調製した。
なお、ｐＨの測定は、堀場製作所社製、ｐＨメータ「Ｄ−５２」を用いた。以下同様である。
ポリイミドフィルム・ユーピレックス−２５Ｓ（宇部興産社製）を１％水酸化ナトリウム水溶液に１０分間浸漬し、親水化処理を行った後、５０℃に加熱した処理液に１０分間浸漬し攪拌した後、ポリイミドフィルムを乾燥させた。乾燥後、パターン化したマスクを利用し紫外線マスク露光を行い、パターン外の表面を失活させた。
次いで、１０％硫酸銅水溶液に浸漬した。更に、任意の膜厚まで、従来の無電解銅メッキ液に浸漬反応させることにより、５μｍの銅金属膜厚を有する線間距離１０μｍのパターン化したフレキシブルプリント配線板を作製した。
【００４１】
（実施例２）
Ｎ−２（アミノエチル）３−アミノプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業社製、ＫＢＭ−６０３）２５重量部、純水５０重量部の溶液に、酢酸を添加することでｐＨを１０に調整し、発熱がおさまるまで攪拌装置で混合し、更にこの溶液にエタノール２０重量部、クエン酸一水和物５重量部を添加し、処理液を調製した。
ポリイミドフィルム・ユーピレックス−２５Ｓ（宇部興産社製）を１％水酸化ナトリウム水溶液に１０分間浸漬し、親水化処理を行った後、５０℃に加熱した処理液に１０分間浸漬し攪拌した後、ポリイミドフィルムを乾燥させた。乾燥後、パターン化したマスクを利用し紫外線マスク露光を行い、パターン外の表面を失活させた。
次いで、１０％硫酸溶液に１分間浸漬した後、１０％硫酸銅水溶液に浸漬した。更に、任意の膜厚まで、従来の無電解銅メッキ液に浸漬反応させることにより、９μｍの銅金属膜厚を有する線間距離１０μｍのパターン化したフレキシブルプリント配線板を作製した。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明によれば、基板と金属メッキとの密着性に優れ、容易に細かい回路パターンを作製することができる金属細線パターンの製造方法を提供することができる。