(57)【要約】【課題】低抵抗であり、厚みが小さく高密度な配線パターンを有する配線基板を提供する。【解決手段】絶縁基板と、前記絶縁基板の少なくとも片面に形成される導体と、前記導体上に形成され、前記導体の一部を露出するように複数の開口が形成されるソルダーレジスト層と、前記ソルダーレジスト層上に架橋して設けられ、前記複数の開口で露出した複数の前記導体のうち少なくとも２つの前記導体間を電気的に接続する配線と、を有する配線基板であって、前記配線が、金属ナノ粒子を含む焼成型導電性ペーストの焼成から形成される配線基板である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板と、
前記絶縁基板の少なくとも片面に形成される導体と、
前記導体上に形成され、前記導体の一部を露出するように複数の開口が形成されるソルダーレジスト層と、
前記ソルダーレジスト層上に架橋して設けられ、前記複数の開口で露出した複数の前記導体のうち少なくとも２つの前記導体間を電気的に接続する配線と、
を有する配線基板であって、
前記配線が、金属ナノ粒子を含む焼成型導電性ペーストの焼成から形成されることを特徴とする配線基板。
【請求項２】
前記開口は、前記導体面側が狭いテーパー形状であることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
【請求項３】
前記配線の体積抵抗率は、２０μΩ・ｃｍ未満であることを特徴とする請求項１または２に記載の配線基板。
【請求項４】
前記配線は、厚さ２μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の配線基板。
【請求項５】
絶縁基板の少なくとも片面に導体を形成する工程と、
前記導体上に、前記導体の一部を露出するように複数の開口を有するソルダーレジスト層を形成する工程と、
前記ソルダーレジスト層上に、金属ナノ粒子を含む焼成型導電性ペーストを、前記複数の開口で露出した複数の前記導体間を架橋して塗布した後に、焼成して前記導体間を電気的に接続する配線を形成する工程と、
を有することを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項６】
前記開口をレーザ加工によって形成することを特徴とする請求項５に記載の配線基板の製造方法。
【請求項７】
前記開口は、前記導体面側が狭いテーパー形状であることを特徴とする請求項５または６に記載の配線基板の製造方法。
【請求項８】
前記配線を形成する工程における前記焼成型導電性ペーストの塗布は、インクジェット印刷により行うことを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の配線基板の製造方法。
【請求項９】
前記配線の体積抵抗率は、２０μΩ・ｃｍ未満であることを特徴とする請求項５〜８のいずれかに記載の配線基板の製造方法。
【請求項１０】
前記配線は、厚さ２μｍ以下であることを特徴とする請求項５〜９のいずれかに記載の配線基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、体積抵抗率が低く、厚さの薄い高密度な配線基板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子部品の小型化にともない、それに用いられる配線基板も高密度化が進んでいる。従来においては、高密度配線化を実現する方法として、ジャンパー基板と呼ばれる、ジャンパー線を有するプリント配線基板が知られている（特許文献１〜４参照）。ジャンパー基板は、例えばポリイミドからなる絶縁基板と、絶縁基板の上に形成され、所定のパターンを有する下層の導電層（導体）と、例えば絶縁インクなどによって、導体上に被覆して形成され、導体の一部を電極として露出する絶縁層（ソルダーレジスト層）と、ソルダーレジスト層上に、電極同士を架橋して接続する上層の導電層（ジャンパー線）と、を有している。ジャンパー線は、導体をまたいで立体的に交差することによって、電極間を電気的に接続する配線である。
【０００３】
上記ジャンパー線は導電性ペーストにより形成される。導電性ペーストとしては、熱硬化性導電性ペーストが用いられる。熱硬化性導電性ペーストは、例えば、熱硬化性樹脂中に、銀などの金属粒子や導電性を有するフィラー（カーボンブラック）が分散されたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２３２７５３号公報
【特許文献２】特開平５−２５１８３８号公報
【特許文献３】特開２００５−７１８０８号公報
【特許文献４】特開平７−１１５２５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来において、ジャンパー線は、熱硬化性導電性ペーストにより形成されるため、体積抵抗率が非常に高いという問題があった。一般的には、金属箔により形成される配線の体積抵抗率が３μΩ・ｃｍ以下となるのに対して、熱硬化性導電性ペーストで形成される配線の体積抵抗率は２０μΩ・ｃｍ以上となっており、高い抵抗値を示すことになる。この理由は、熱硬化性導電性ペーストは、金属粒子の接触により導電性を確保しているため、確実な電気的接合が図れず、また、熱硬化性樹脂がそのまま残存するからである。
【０００６】
また、熱硬化性導電性ペーストを用いてジャンパー線を形成する場合、ジャンパー線の抵抗値を低減しようとすると、ジャンパー線自体の厚みを大きくする必要性が生じる。しかし、ジャンパー線の厚みを大きくすると、熱硬化性樹脂は硬化するだけで、そのまま残存するので、配線基板全体の厚みが増大し、高密度な配線基板を得ることは困難となる。
【０００７】
本発明は、このような問題に鑑みて成されたもので、その目的は、低抵抗であり、厚みが小さく高密度な配線パターンを有する配線基板及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様は、絶縁基板と、前記絶縁基板の少なくとも片面に形成される導体と、前記導体上に形成され、前記導体の一部を露出するように複数の開口が形成されるソルダーレジスト層と、前記ソルダーレジスト層上に架橋して設けられ、前記複数の開口で露出した複数の前記導体のうち少なくとも２つの前記導体間を電気的に接続する配線と、を有する配線基板であって、前記配線が、金属ナノ粒子を含む焼成型導電性ペーストの焼成から形成される配線基板である。
【０００９】
本発明の第２の態様は、第１の態様の配線基板において、前記開口は、前記導体面側が狭いテーパー形状である。
【００１０】
本発明の第３の態様は、第１または第２の態様の配線基板において、前記配線の体積抵抗率は、２０μΩ・ｃｍ未満である。
【００１１】
本発明の第４の態様は、第１〜第３の態様のいずれかの配線基板おいて、前記配線は、厚さ２μｍ以下である。
【００１２】
本発明の第５の態様は、絶縁基板の少なくとも片面に導体を形成する工程と、前記導体上に、前記導体の一部を露出するように複数の開口を有するソルダーレジスト層を形成する工程と、前記ソルダーレジスト層上に、金属ナノ粒子を含む焼成型導電性ペーストを、前記複数の開口で露出した複数の前記導体間を架橋して塗布した後に、焼成して前記導体間を電気的に接続する配線を形成する工程と、を有する配線基板の製造方法である。
【００１３】
本発明の第６の態様は、第５の態様の配線基板の製造方法において、前記開口をレーザ加工によって形成する配線基板の製造方法である。
【００１４】
本発明の第７の態様は、第５または第６の態様のいずれかの配線基板の製造方法において、前記開口は、前記導体面側が狭いテーパー形状である配線基板の製造方法である。
【００１５】
本発明の第８の態様は、第５〜第７の態様のいずれかの配線基板の製造方法において、前記配線を形成する工程における前記焼成型導電性ペーストの塗布は、インクジェット印刷により行う配線基板の製造方法である。
【００１６】
本発明の第９の態様は、第５〜第８の態様のいずれかの配線基板の製造方法において、前記配線の体積抵抗率は、２０μΩ・ｃｍ未満である配線基板の製造方法である。
【００１７】
本発明の第１０の態様は、第５〜第９の態様のいずれかの配線基板の製造方法において、前記配線は、厚さ２μｍ以下である配線基板の製造方法である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、低抵抗であり、厚みが小さく高密度な配線パターンを有する配線基板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態にかかる配線基板の一部を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】（ａ）は図２のＢ部の拡大図であり、（ｂ）は（ａ）における開口径が大きい場合を説明する図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかる配線基板の製造方法を示す工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明の一実施形態にかかる配線基板について、図面を用いて説明する。
図１は、本発明の一実施形態にかかる配線基板の一部を示す平面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。
【００２１】
図１および図２に示すように、本実施形態の配線基板１は、絶縁基板３と、絶縁基板３の少なくとも片面に形成され、電極８を有する導体４と、導体４上に形成され、導体４の一部（電極８）を露出するように複数の開口６が形成されるソルダーレジスト層５と、ソルダーレジスト層５上に架橋して設けられ、複数の電極８のうち少なくとも２つの電極８、８間を電気的に接続する配線７と、を有しており、配線７が、金属ナノ粒子を含む焼成型導電性ペーストの焼成から形成されている。
【００２２】
絶縁基板３は、電気的絶縁性を有する有機樹脂フィルムからなり、例えば、耐熱性を有するポリイミド樹脂などを用いるのが望ましい。
【００２３】
導体４は、絶縁基板３の少なくとも片面に所定のパターンに形成されており、例えば、フォトリソグラフィによって、絶縁基板３上の銅箔やアルミニウム箔から形成される。図１においては、所定のパターンを有する導体４の一部を示し、導体４ａ、４ｂ、４ｃが図示されている。図１に示すように、導体４ａと、導体４ｃと、導体４ｂとは、互いに平行に配置されており、導体４ａ、４ｂは、それぞれ電極８ａ、８ｂを有している。導体４の材料としては銅やアルミニウムなどを用いることができる。
【００２４】
ソルダーレジスト層５は、導体４ａ、４ｂ、４ｃを被覆するように形成される。ただし、ソルダーレジスト層５は、導体４の一部（電極８ａ、８ｂ）を露出するように、複数の開口（開口６ａ、６ｂ）を有している。ソルダーレジスト層としては、感光性または熱硬化性のレジストを用いることができる。また、液状、フィルム状のいずれのレジストでも用いることができる。
【００２５】
開口６の形状は、図３（ａ）に示すように、導体４面側が狭いテーパー形状であることが好ましい。具体的には、導体４の表面と開口６の開口面（傾斜面）とのなす角度（テーパー角）をθとしたとき、θが９０°未満、好ましくは８０°以下とするのがよい。このようなテーパー形状の開口６とすると、導電性ペーストが開口６に入りこみやすく、形成される配線７と導体４との電気的接続の安定性を向上することができる。また、後述する焼成型導電ペーストのインクジェット印刷に適した形状となる。テーパー角θが９０°以上となると、開口６の断面形状が逆テーパー形状となり、導電性ペーストが開口に侵入することが困難となり、塗布できないおそれがある。
【００２６】
また、導体４の露出面における開口６の径（図３（ａ）中の開口径Ｄ１）を、例えば、レーザ加工により２０μｍ以上１００μｍ以下とすることが好ましい。また、開口６は、導体４上に形成され、その開口径Ｄ１が導体４の幅（図３（ａ）中の導体幅Ｄ２）より小さいことが好ましい。この構成によれば、微細な開口径Ｄ１により導体幅Ｄ２を縮小して高密度な配線を形成することができる。
開口径Ｄ１が上記数値範囲より大きく、幅の小さい導体４を用いる場合（Ｄ１＞Ｄ２）、図３（ｂ）に示すように、開口６の縁と導体４とが離間することになる。この開口６に対して、焼成型導電性ペーストを印刷し、露出する導体４に接続される配線７を形成すると、接続不良が生じるおそれがある。一方、開口径Ｄ１が上記数値範囲より大きい場合、幅の大きい導体４を用いることにより接続不良を防止することができるが、導体幅Ｄ２が大きくなり、高密度な配線の形成が困難となる。したがって、開口径を上記範囲内の数値とすることによって、焼成型導電性ペーストで形成される配線の接続不良を抑制するとともに、導体の幅を縮小することができる。
【００２７】
配線７は、ソルダーレジスト層５上に架橋して形成されており、導体４ａの電極８ａ部分と導体４ｂの電極８ｂ部分との間を電気的に接続している。図１および図２に示すように、配線７は、導体４ｃをまたいで、離間する導体４ａと導体４ｂとを導通している。すなわち、配線７は、ソルダーレジスト層５を介して導体４ｃと立体的に交差し、導体４ａと導体４ｂとを接続する、ジャンパー線となっている。
【００２８】
そして、本実施形態において、配線７は、金属ナノ粒子を含む焼成型導電性ペーストの焼成から形成された、薄い金属層（金属薄膜）となっている。この金属層は、焼成型導電性ペースト中のナノメートルサイズの金属粒子同士が焼成により融着、一体化して、導電性を示す。また、その厚さは、金属ナノ粒子によって焼成されるため、０．５μｍ以下となる。
【００２９】
焼成型導電性ペーストは、溶剤または溶剤組成物に導電成分としての金属微粒子を混合したものである。焼成型導電性ペーストは、加熱により溶剤が蒸発または溶剤組成物が分解し、金属微粒子が融着した連続的な膜（金属膜）となる。したがって、形成される金属膜（配線）中には樹脂などが残存することがない。
【００３０】
溶剤としては水、アルコール類、アルデヒド類、エーテル類、エステル類、アミン類、単糖類、多糖類、直鎖の炭化水素類、脂肪酸類、芳香族類の群から選択することが可能であり、複数の溶剤を組み合わせて使用することも可能である。上記群の中から、金属微粒子を覆う保護剤と親和性のある溶剤を選択することが望ましい。溶剤の中でも、金属ペーストをコーティングに適した粘度に調整し、また室温で容易に蒸発しない比較的高沸点な低極性溶剤あるいは非極性溶剤であることが望ましく、より具体的には、炭素数８〜１６個のノルマルの炭化水素やトルエン、キシレン、１−デカノール、テルピネオールなどを好適に用いることが可能である。
また、溶剤は、金属ペーストの成型性、粘度などを調整する目的でワックスや樹脂（熱分解性樹脂）を添加剤として微量に加えた溶剤組成物として用いることも可能である。
【００３１】
金属ナノ粒子は、平均粒子径が、例えば、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下であって、高い反応性を有する微粒子である。金属ナノ粒子が高い反応性を有するため、比較的低温の加熱であっても、焼結して配線を形成することができる。金属ナノ粒子の種類としては、導電性を得られるものであればよく、例えば、銅、銀、金などがあげられる。
【００３２】
上述したように、従来においては、ソルダーレジスト層上に架橋される配線が熱硬化性樹脂を含む熱硬化性導電性ペーストから形成される。この配線には、加熱硬化された熱硬化性樹脂が残存することになり、配線の体積抵抗率が高い。このため、配線の抵抗値を低減させようとすると、配線の厚さが大きくなる。しかも、配線厚さの増加にともない、配線基板全体の厚さが増加することになる。
一方、本実施形態にかかる配線基板は、ソルダーレジスト層上に架橋して形成される配線が、金属ナノ粒子を含む焼成型導電性ペーストの焼成により形成されている。この構成によって、配線は、焼成型導電性ペーストに含まれる溶剤などが加熱焼成で分解または蒸発し、金属ナノ粒子同士が焼結された薄い金属層となる。また、配線中に熱硬化性樹脂などの樹脂成分が残存せず、体積抵抗率が低いため、厚さの薄い配線であっても、低い抵抗値を得ることができる。
【００３３】
上記実施形態において、形成される配線の抵抗値は、２０μΩ・ｃｍ未満と小さくすることができ、また、配線の厚さは２μｍ以下と薄くすることができる。
【００３４】
このように、本実施形態の配線基板は導体をまたいで架橋された配線を有するが、その配線は体積抵抗率が低く、厚さの薄い金属層となっている。このため、抵抗値が低く、か
つ基板全体としての厚さが薄い、高密度な配線基板となっている。
【００３５】
次に、上記実施形態にかかる配線基板の製造方法について、図４を用いて説明する。
図４は、本発明の一実施形態にかかる配線基板の製造方法を示す工程図である。
【００３６】
本発明の一実施形態にかかる配線基板の製造方法は、絶縁基板３の少なくとも片面に導体４を形成する工程と、導体４上に、導体４の一部を露出するように複数の開口６を有するソルダーレジスト層５を形成する工程と、ソルダーレジスト層５上に、金属ナノ粒子を含む焼成型導電性ペーストを、複数の開口６で露出した複数の導体４、４間を架橋して塗布した後に、焼成して導体４、４間を電気的に接続する配線７を形成する工程と、を有する。
【００３７】
まず、図４（ａ）に示すように、絶縁基板３に金属箔（金属層）１０が形成された、片面銅張積層板を準備する。なお、片面銅張積層板は、接着材を介していても、接着剤がなくてもどちらでもよい。
【００３８】
次に、金属箔１０上に感光性のレジストを形成し、露光、現像してレジストパターン（図示せず）を形成した。レジストは、液状のものでもフィルム状のものでもどちらも使用することが可能である。そして、露出した金属箔１０をエッチングして除去することにより、図４（ｂ）に示すような、所定パターンを有する導体４（導体４ａ、４ｂ、４ｃ）を形成する。以下、導体４が形成された絶縁基板３をプリント基板２と称する。
【００３９】
続いて、図４（ｃ）に示すように、導体４を被覆するように、プリント基板２全面にソルダーレジストを塗布して、ソルダーレジスト層５を形成する。
【００４０】
続いて、図４（ｄ）に示すように、ソルダーレジスト層５に、導体４の電極８を露出させる開口６を形成する。図示例では、導体４ａの電極８ａを露出させる開口６ａ、および導体４ｂの電極８ｂを露出させる開口６ｂを形成する。開口６の形成方法としては、エッチング法やレーザ加工などがあげられる。その中でも、レーザ加工が好ましい。レーザ加工によれば、開口６を、導体４面側が狭いテーパー形状とすることができる。開口６をテーパー形状とすることによって、焼成型導電性ペーストを開口６の領域に適切に充填することができる。また、レーザ加工によれば、開口径を２０μｍ以上１００μｍ以下とすることができるため、スクリーン印刷による開口（例えば開口径２００μｍ）と比較して、開口径を小さくすることができる。
【００４１】
続いて、図４（ｅ）に示すように、電極８ａおよび電極８ｂを電気的に接続するような形状に焼成型導電性ペーストをインクジェット印刷する。この際、開口６がテーパー形状となっているため、焼成型導電性ペーストが開口６に入り込みやすい。そして、焼成型導電性ペーストを焼成することによって、導体４ａと導体４ｂとを架橋して接続する配線７を形成し、本実施形態の配線基板１を得る。
なお、焼成型導電性ペーストの焼成方法としては、レーザ焼成やプラズマ焼成を用いることができる。中でも、レーザ焼成が好ましい。レーザ焼成によれば、焼成領域を最小限として、絶縁基板に与える熱によるダメージを低減することが可能となる。
【００４２】
なお、上記実施形態では、ソルダーレジスト層の形成工程の際に開口を形成せず、開口をレーザ加工により形成する場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。ソルダーレジストの塗布の際に、例えば、スクリーン印刷により、開口を設けて、ソルダーレジスト層を形成してもよい。
【実施例】
【００４３】
（実施例）
以下の方法および条件で、本発明にかかる実施例の配線基板を製造した。
絶縁基板としての、ポリイミド樹脂からなる基板（厚さ２５μｍ）と、銅箔（厚さ１２μｍ）と、を貼り合わせた銅貼積層板を用意した。この銅箔から、フォトリソグラフィによって所定のパターンを有する導体を形成した。導体上にソルダーレジスト層（厚さ２０μｍ）を形成した。そして、レーザ加工により、導体の電極を露出するような開口（径４０μｍ）をソルダーレジスト層に形成した。レーザ加工により形成された開口の形状は、導体面側に狭いテーパー形状となっており、テーパー角は、７０°となっていた。その後、インクジェット印刷によって、電極を接続するように金属ナノ粒子を含む焼成型導電性ペーストを塗布する。そして、レーザ焼成により、塗布された焼成型導電性ペーストに対してピンポイントで焼成を行った。焼成することによって、配線（厚さ０．５μｍ）を形成し、実施例にかかる配線基板を得た。
【００４４】
なお、焼成型導電性ペーストとして、銅ナノペースト（Ｃｕ１Ｔ、アルバック製）、銀ナノペースト（ＮＰＳ−Ｊ、ハリマ化成製）、金ナノペースト（ＮＰＧ−Ｊ、ハリマ化成製）の３種類の導電性ペーストを用いた。また、焼成型導電性ペーストに含有される金属ナノ粒子の平均粒子径は３ｎｍ以上１５ｎｍ以下となっていた。また、焼成型導電性ペーストにおいて、金属ナノ粒子は、樹脂成分に対して、３０〜７０ｗｔ％含有していた。金属ナノ粒子の含有量は、金属ナノ粒子（ｇ）と樹脂成分との合計に対する金属ナノ粒子の割合で算出した。
【００４５】
また、レーザ加工の条件は、波長５３２ｎｍ、出力２０Ｗのレーザを２０秒間照射することで、径約４０μｍの開口を形成した。また、レーザ焼成の条件は、波長５３２ｎｍ、出力１Ｗのレーザを集光し（集光スポット径、約４０μｍ）、１つの開口あたり約１０秒間照射した。
【００４６】
上記実施例で得られた配線基板の配線の厚さは、いずれも０．５μｍ以下と極めて薄く形成されていた。
【００４７】
また、上記実施例で得られた配線基板の体積抵抗率を見積もるため、以下の測定を行った。ポリイミド樹脂基板（厚さ２５μｍ）上に、銅、銀、金それぞれの導電性ペーストを塗布し、この塗布膜を実施例と同様のレーザ焼成条件（波長５３２ｎｍ、出力１Ｗ、集光スポット径２μｍ、焼成時間１０秒）で焼成した。得られた金属膜の体積抵抗率を４端子法により評価した。銅膜で２〜６μΩ・ｃｍ、銀膜で３μΩ・ｃｍ、金膜で９〜２０μΩ・ｃｍとなっていた。この結果より、実施例で形成された配線も同様の抵抗率となっていると考えられる。
【００４８】
以上のように、上記実施例の配線基板において、導体上を架橋して形成された配線は体積抵抗率が低く、かつ厚さが薄く形成されたため、配線基板全体としての抵抗値の増加を抑制するとともに、配線基板全体の厚みを薄くすることができた。
【符号の説明】
【００４９】
１  配線基板
２  プリント基板
３  絶縁基板
４（４ａ、４ｂ、４ｃ）  導体
５  ソルダーレジスト層
６（６ａ、６ｂ）  開口
７  配線
８（８ａ、８ｂ）  電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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