(57)【要約】【課題】微細な導体パターンを有する場合であっても、所望のマイグレーション耐性を有する信頼性の優れた配線基板とその製造方法を実現する。【解決手段】絶縁性材料を有する基板１の表面に微細パターンを有する導体部２が形成され、さらに基板１及び導体部２の表面にはシランカップリング剤からなる保護膜３が被覆形成されている。シランカップリング剤は、一般式Ｘ3-n（ＣＨ３）ｎＳｉ−Ｒ−Ｙ（ｎは０又は１であり、Ｘは、メトキシ基、（ＣＨ３Ｏ）やエトキシ基（Ｃ２Ｈ５Ｏ）等のアルコキシ基（加水分解性基）、Ｒはエチレン基又はプロピレン基、Ｙは反応性官能基を示す。）で表わされ、前記反応性官能基Ｙがアミノ基を含有している。シランカップリング剤中には複数のアミノ基を含有するのも好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細パターンを有する導体部が、絶縁性材料からなる基板の表面に形成された配線基板において、
少なくとも前記微細パターンの周縁部が、シランカップリング剤で被覆されると共に、
該シランカップリング剤は、アミノ基を含有していることを特徴とする配線基板。
【請求項２】
前記導体部は、Ａｇを含有していることを特徴とする請求項１記載の配線基板。
【請求項３】
前記アミノ基を複数含有していることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の配線基板。
【請求項４】
絶縁性材料からなる基板の表面に微細パターンを有する導体部を形成すると共に、アミノ基を含有したシランカップリング剤を用意し、
少なくとも前記微細パターンの周縁部を前記シランカップリング剤で表面処理し、配線基板を製造することを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項５】
前記導体部は、Ａｇを含有した材料で形成することを特徴とする請求項４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】
本発明は配線基板、及び該配線基板の製造方法に関し、より詳しくは微細な導体パターン（微細パターン）を有する配線基板とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、配線基板の表面に形成される導体部には、Ａｇ等の高導電性を有する金属材料が広く使用されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ガラスセラミック基板の表面にＡｇ系ペーストを使用して導体パターンを形成した技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２９７３８０公報（請求項３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年、種々の電子機器に使用される配線基板では、高性能かつ小型化が要請されており、配線基板上に形成される導体部も導体パターンを微細化し、微細配線することが求められている。
【０００６】
しかしながら、特許文献１のようにＡｇを使用して基板上に導体部を形成した場合、Ａｇは高導電性を有する一方で、微細化すると大気中の湿気や水滴等の水分の影響を受け、いわゆるイオンマイグレーション（以下、単に「マイグレーション」という。）が発生するおそれがある。
【０００７】
すなわち、導体部間が、例えば３ｍｍ以下に微細化された配線基板では、大気中の湿気や水滴等の水分の存在下で通電すると、導体部を形成するＡｇが水分と反応してイオン化し、このイオン化した金属イオンが電子の流れる方向に移動し、これによりマイグレーションが発生するおそれがある。
【０００８】
そして、このようなマイグレーションが発生すると、断線や短絡などの異常現象が生じて部品の損傷を招くおそれがある。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであって、微細な導体パターンを有する場合であっても、所望のマイグレーション耐性を有する信頼性の優れた配線基板、及び配線基板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】
【００１０】
本発明者は、絶縁性材料からなる基板上に微細パターンを形成して鋭意研究を行なったところ、アミノ基を含有したシランカップリング剤を使用し、少なくとも微細パターンの周縁部をシランカップリング剤で表面処理すると、シランカップリング剤は表面処理された部分に対し良好な吸着性を有し、これにより微細パターンをＡｇ系材料等のマイグレーションが発生し易い金属材料で形成しても、マイグレーションの発生を効果的に抑制できるという知見を得た。
【００１１】
本発明はこのような知見に基づきなされたものであって、本発明に係る配線基板は、微細パターンを有する導体部が、絶縁性材料からなる基板の表面に形成された配線基板において、少なくとも前記微細パターンの周縁部が、シランカップリング剤で被覆されると共に、該シランカップリング剤は、アミノ基を含有していることを特徴としている。
【００１２】
これにより基板上に微細パターンを形成した場合であっても、シランカップリング剤を少なくとも微細パターンの周縁部に良好に吸着させることができ、これにより通電しても所望のマイグレーション耐性を確保することができ、信頼性の向上した配線基板を得ることができる。
【００１３】
また、本発明の配線基板は、前記導体部が、Ａｇを含有している場合に、特に効果的である。
【００１４】
すなわち、導体部が、マイグレーションの生じやすいＡｇ系材料で形成されていても、シランカップリング剤のアミノ基がＡｇイオンを捕獲すると考えられることから、Ａｇイオンが導体部間を移動するのを抑制することが可能となり、これによりマイグレーションの発生を効果的に抑制することが可能となる。
【００１５】
また、本発明の配線基板は、前記アミノ基を複数含有しているのが好ましい。
【００１６】
これによりシランカップリング剤は、少なくとも微細パターンの周縁部への吸着性がより一層良好なものとなり、マイグレーションの発生をより一層効果的に抑制することが可能となる。
【００１７】
また、本発明に係る配線基板の製造方法は、絶縁性材料からなる基板の表面に微細パターンを有する導体部を形成すると共に、アミノ基を含有したシランカップリング剤を用意し、少なくとも前記微細パターンの周縁部を前記シランカップリング剤で表面処理し、配線基板を製造することを特徴としている。
【００１８】
また、本発明の配線基板の製造方法は、前記導体部は、Ａｇを含有した材料で形成するのが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の配線基板及び該配線基板の製造方法によれば、Ａｇ等のマイグレーションが発生し易い材料で基板上に微細パターンを形成した場合であっても、シランカップリング剤を少なくとも微細パターンの周縁部に良好に吸着させることができ、これにより所望のマイグレーション耐性を確保することができ、信頼性の優れた配線基板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る配線基板の一実施の形態を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
次に、本発明の実施の形態を詳説する。
【００２２】
図１は、本発明に係る配線基板の一実施の形態を模式的に示す断面図であり、図２は図１のＡ−Ａ矢視断面図である。
【００２３】
すなわち、この配線基板は、絶縁性材料を有する基板１の表面に微細パターンを有する導体部２が形成され、さらに基板１及び導体部２の表面にはシランカップリング剤からなる保護膜３が被覆形成されている。
【００２４】
微細パターンは、導体部２間が３ｍｍ以下に微細化されており、線幅Ｌと線間隔Ｓとの比Ｌ／Ｓ（ライン・アンド・スペース）が、例えば、１０００μｍ／１０００μｍ〜１００μｍ／１００μｍに形成されている。
【００２５】
基板１としては、絶縁性材料であれば特に限定されるものではなく、多層セラミック基板を含む各種セラミック基板、ガラス成分を含有したガラスセラミック基板、プリント基板等、任意の絶縁性基板を使用することができる。
【００２６】
また、導体部２としては、高導電性を有する金属材料、例えば、Ａｇ、Ｃｕやこれらを含んだ合金類を使用することができるが、特にＡｇを含有したＡｇ系材料が好んで使用される。
【００２７】
そして、保護膜３を形成するシランカップリング剤は、アミノ基を含有した有機成分（Ｒ−Ｙ）（Ｒ：エチレン基又はプロピレン基）がＳｉ原子と結合されている。
【００２８】
このように保護膜３を、上述したシランカップリング剤で形成するようにしたのは、以下の理由による。
【００２９】
〔発明が解決しようとする課題〕の項でも述べたように、導体部２が微細パターンを有する配線基板では、大気中の湿気や水滴等の水分の存在下で通電すると、導体部２を形成する金属材料が水分と反応してイオン化し、このイオン化した金属イオンが電子の流れる方向に移動し、これによりいわゆるマイグレーションが発生するおそれがある。特に、導体部２にＡｇを含有した材料を使用した場合は、マイグレーションが発生し易いことが知られている。そして、このようなマイグレーションが発生すると、断線や短絡等が生じるおそれがあることから、マイグレーションの発生を阻止する対策を講じることが求められる。
【００３０】
このマイグレーションは、金属材料と水分とが電気化学的に反応し、これにより生じることから、長鎖アルキル基やフルオロ基等の疎水性の官能基（以下、「疎水性基」という。）を有する有機化合物で配線基板を表面処理し、これら有機化合物の有する撥水作用を利用してマイグレーション耐性を向上させることが考えられる。
【００３１】
しかしながら、本発明者が実験で確認したところ、これら撥水作用を有する有機化合物を使用しても、水中浸漬状態や恒湿環境等の水分が多く存在する環境下では、十分にマイグレーションを抑制することができず、所望のマイグレーション耐性を得ることができないことが分かった。
【００３２】
そこで、本発明者は、鋭意研究を行ったところ、微細パターンの導体部２を有する基板１を、親水性基であるアミノ基を含有した有機成分（Ｒ−Ｙ）とＳｉ原子とを結合させたシランカップリング剤で表面処理することにより、シランカップリング剤は基板１及び導体部２の双方に対し良好な吸着性を有し、これによりマイグレーションの抑制効果を飛躍的に向上させることができ、所望のマイグレーション耐性が得られることが分かった。
【００３３】
すなわち、シランカップリング剤は、例えば、一般式Ｘ3-n（ＣＨ３）ｎＳｉ−Ｒ−Ｙで表すことができる。
【００３４】
ここで、ｎは０又は１であり、Ｘは、メトキシ基（ＣＨ３Ｏ）やエトキシ基（Ｃ２Ｈ５Ｏ）等のアルコキシ基（加水分解性基）、Ｒはエチレン基又はプロピレン基、Ｙは反応性官能基を示している。
【００３５】
そして、マイグレーションは、上述したように導体部２上及び導体部２間に付着した水分の影響を受けて生じることから、一般的には反応性官能基Ｙに長鎖の疎水性基を使用し、これら疎水性基を含有したシランカップリング剤で表面処理して該疎水性基を表面に配向させ、撥水作用を発現させて結露の凝集を防ぐことにより、マイグレーションの抑制が可能と考えられる。
【００３６】
しかしながら、水分量が多い場合は、上述した撥水作用では結露の凝集を十分に防ぐことができず、このため十分なマイグレーション耐性を得ることができなくなる。
【００３７】
そこで、本発明では、絶縁性材料からなる基板１及びＡｇ系材料等の導体部２の双方に対して良好な吸着性を有する親水性のアミノ基を反応性官能基Ｙに使用し、これにより所望のマイグレーション耐性を確保している。
【００３８】
すなわち、本発明では、アミノ基を含有した有機成分（Ｒ−Ｙ）がＳｉ原子に結合したシランカップリング剤で基板１及び導体部２を表面処理し、これら基板１及び導体部２の表面に保護膜３を被覆形成している。
【００３９】
このようにアミノ基を含有したシランカップリング剤で基板１及び導体部２の表面を処理することにより、マイグレーション耐性を確保できる理由は、明らかではないが、シランカップリング剤のアミノ基がＡｇイオン等の金属イオンを捕獲し、これにより金属イオンが微細な導体部２間を移動するのが防止されると推測される。
【００４０】
尚、反応性官能基Ｙ中に、アミノ基以外の成分、例えばチオール基、スルフィド基、フェニル基、イミダゾル基等の親水性基やアルキル基等の疎水性基が含まれていてもよい。ただし、本発明の効果はアミノ基の作用に依存することから、アルキル基であっても長鎖アルキル基は好ましくなく、炭素数Ｃは３以下が好ましい。
【００４１】
また、反応性官能基Ｙ（有機成分（Ｒ−Ｙ））中に複数のアミノ基を含有する場合は、アミノ基の作用が増大することから、より好ましい。
【００４２】
このようなシランカップリング剤としては、具体的には、３−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン（（ＣＨ３Ｏ）３ＳｉＣ３Ｈ６ＮＨＣ２Ｈ４ＮＨ２）、３−（２−アミノエチル）アミノプロピルメチルジメトキシシラン（（ＣＨ３Ｏ）２Ｓｉ（ＣＨ３）Ｃ３Ｈ６ＮＨＣ２Ｈ４ＮＨ２）、３−アミノプロピルトリメトキシシラン（（ＣＨ３Ｏ）３ＳｉＣ３Ｈ６ＮＨ２）、３−アミノプロピルトリエトキシシラン（（Ｃ２Ｈ５Ｏ）３ＳｉＣ３Ｈ６ＮＨ２）、３−ウレイドプロピルトリエトキシシラン（（Ｃ２Ｈ５Ｏ）３ＳｉＣ３Ｈ６ＮＨＣＯＮＨ２）、ビス[３−（トリメトキシシリル）プロピル]アミン（（（ＣＨ３Ｏ）３ＳｉＣ３Ｈ６）２ＮＨ）や各種シリコーンオリゴマー等を使用することができる。
【００４３】
このように本実施の形態では、微細パターンを有する導体部２が、絶縁性材料からなる基板１の表面に形成された配線基板において、導体部２及び基板１が、シランカップリング剤で被覆されると共に、該シランカップリング剤は、アミノ基を含有しているので、基板１上にＡｇ系材料等からなる微細パターンを形成した場合であっても、シランカップリング剤が導体部２及び基板１の双方に良好に吸着することから、通電しても所望のマイグレーション耐性を確保することができ、信頼性に優れた配線基板を得ることができる。特に、水分量の多い環境、例えば水中浸漬状態や恒湿環境等においても、所望の良好なマイグレーション耐性を確保することができる。
【００４４】
また、上記配線基板は、基板１の表面に導体部２を形成し、その後、必要に応じて希釈されたシランカップリング剤溶液に、所定時間、所定温度で浸漬して表面処理を行い、その後熱処理して反応を促進させることにより、容易に製造することができる。
【００４５】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で変形可能であるのはいうまでもない。例えば、導体部２の表面にめっき処理を施してＮｉ皮膜やＡｕ皮膜等を形成するのも好ましい。
【００４６】
上記実施の形態では、基板１及び導体部２を覆うような形態でシランカップリング剤からなる保護膜３を形成しているが、本発明は、基板１と導体部２との界面にシランカップリング剤が付与されていれば所期の効果を奏することができ、したがって、少なくとも微細パターンの周縁部がシランカップリング剤で被覆されていればよい。また、シランカップリング剤は、マイグレーションを抑制するためのものであるから、導体部２間が、マイグレーションが発生しないような十分な間隔（例えば、４ｍｍ以上）の箇所にまで保護膜３を形成する必要がないのはいうまでもない。
【００４７】
次に、本発明の実施例を具体的に説明する。
【実施例】
【００４８】
〔実施例１〜４〕
表面処理剤として、有機成分（Ｒ−Ｙ）中に反応性官能基Ｙとしてアミノ基を含有した４種類のシランカップリング剤、すなわち３−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン（（ＣＨ３Ｏ）３ＳｉＣ３Ｈ６ＮＨＣ２Ｈ４ＮＨ２）（実施例１）、３−アミノプロピルトリメトキシシラン（（ＣＨ３Ｏ）３ＳｉＣ３Ｈ６ＮＨ２）（実施例２）、３−ウレイドプロピルトリエトキシシラン（（Ｃ２Ｈ５Ｏ）３ＳｉＣ３Ｈ６ＮＨＣＯＮＨ２）（実施例３）、及びビス[３−（トリメトキシシリル）プロピル]アミン（（（ＣＨ３Ｏ）３ＳｉＣ３Ｈ６）２ＮＨ）（実施例４）を用意した。
【００４９】
次いで、酸化アルミニウムの焼結体からなる基板の表面にＡｇからなる２本の導体部を平行に形成し、表面処理用試料を作製した。ここで、Ｌ／Ｓが１００μｍ／１００μｍとなるように線幅Ｌと線間隔Ｓとを調整した。
【００５０】
次いで、上記表面処理剤をエタノール溶液で３体積％に希釈して表面処理剤溶液を調製した後、上記配線基板を各表面処理剤溶液に２５℃の温度で１時間浸漬し、その後１５０℃の温度で３０分間熱処理し、これにより実施例１〜４の試料を作製した。
【００５１】
〔比較例１〜３〕
表面処理剤として、フェニル基を含有した１,２,３−ベンゾトリアゾール（Ｃ６Ｈ４Ｎ２ＮＨ）（比較例１）、ベンゾイミダゾール（Ｃ６Ｈ４ＮＣＨＮＨ）（比較例２）、及び２−メルカプトベンゾチアゾール（Ｃ６Ｈ４ＮＳＣＳＨ）（比較例３）を用意した。
【００５２】
次いで、この表面処理剤をエタノール溶液で０．１ｇ／Ｌに希釈して表面処理剤溶液を調製した後、実施例１〜４と同様にして作製された配線基板を各表面処理剤溶液に２５℃の温度で１時間浸漬し、その後８０℃の温度で１０分間熱処理し、これにより比較例１〜３の試料を作製した。
【００５３】
〔比較例４、５〕
表面処理剤として、長鎖アルキル基を含有した１−オクタデカンチオール（Ｃ18Ｈ37ＳＨ）（比較例４）及びステアリルアミン（Ｃ18Ｈ37ＮＨ２）（比較例５）を用意した。
【００５４】
次いで、この表面処理剤をエタノール溶液で０．１ｇ／Ｌに希釈して表面処理剤溶液を調製した後、実施例１〜４と同様にして作製された配線基板を各表面処理剤溶液に２５℃の温度で１時間浸漬し、その後８０℃の温度で１０分間熱処理し、これにより比較例４、５の試料を作製した。
【００５５】
〔比較例６〜１０〕
表面処理剤として、アミノ基を含有していないシランカップリング剤、すなわちヘキシル基を含有したヘキシルトリメトキシシラン（（ＣＨ３Ｏ）３ＳｉＣ６Ｈ12）（比較例６）、デシル基を含有したデシルトリメトキシシラン（（ＣＨ３Ｏ）３ＳｉＣ10Ｈ21）（比較例７）、エポキシ基を含有した３−グリドキシプロピルトリメトキシシラン（（ＣＨ３Ｏ）３ＳｉＣ３Ｈ６ＯＣＨ２ＣＨＣＨ２Ｏ）（比較例８）、トリフルオロメチル基を含有した３，３，３−トリフルオロプロピルトリメトキシシラン（（ＣＨ３Ｏ）３ＳｉＣ３Ｈ４Ｆ３）（比較例９）、ヘキシル基を含有した１，６−ビス（トリメトキシシリル）ヘキサン（（ＣＨ３Ｏ）３ＳｉＣ６Ｈ12Ｓｉ（ＣＨ３Ｏ）３）（比較例１０）を用意した。
【００５６】
次いで、この表面処理剤をエタノール溶液で３体積％に希釈して表面処理剤溶液を調製した後、実施例１〜４と同様にして作製された配線基板を各表面処理剤溶液に２５℃の温度で１時間浸漬し、その後１５０℃の温度で３０分間熱処理し、これにより比較例６〜１０の試料を作製した。
【００５７】
〔比較例１１〕
酸化アルミニウムの焼結体からなる基板の表面にＡｇからなる２本の導体部を平行に形成し、表面処理を行わなかった試料を用意した。
【００５８】
〔試料の評価〕
実施例１〜４及び比較例１〜１１の試料各４個ずつを、１０ｍＬのイオン交換水中に浸漬し、１．２Ｖの電圧を印加した。そして、電流値が０．２ｍＡに達するまでの到達時間を計測し、到達時間が３００秒以上経過した試料を合格（○）と判断し、３００秒未満を不合格（×）と判断した。
【００５９】
すなわち、通電中にマイグレーションが発生すると、抵抗が低下して導体部間が短絡する。そこで、本実施例では、試料に電圧を印加した場合の電流過度特性を計測し、電流値が早期に上昇した場合は、マイグレーションが発生すると判断した。
【００６０】
具体的には、本実施例では、電流値が０．２ｍＡに到達する到達時間が３００秒以上か３００秒未満かでマイグレーション発生の有無を評価した。
【００６１】
表１は、実施例１〜４及び比較例１〜１１について、各試料名と、０．２ｍＡに到達するまでの到達時間（秒）、及び評価内容を示している。尚、到達時間は各試料４個の平均値を示している。
【００６２】
【表１】
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【００６３】
比較例１１は、表面処理を行わなかったため、到達時間が２３秒と短かった。
【００６４】
比較例１〜３は、疎水性を有するフェニル基が表面処理剤中に含有されているため、撥水作用は有すると考えられるが、到達時間は３１〜４３秒と短く、マイグレーション耐性に劣ることが分かった。
【００６５】
比較例４〜５も、疎水性を有する長鎖アルキル基が表面処理中に含有されているため、比較例１〜３と同様、撥水作用は有すると考えられるが、到達時間は６５〜７６秒と短く、マイグレーション耐性に劣ることが分かった。
【００６６】
比較例６〜１０は、シランカップリング剤で処理しているが、有機成分（Ｒ−Ｙ）中の反応性官能基Ｙとしてアミノ基が使用されておらず、疎水性の長鎖アルキル基（比較例６、７）、エポキシ基（比較例８）、トリフルオロメチル基（比較例９）、ヘキシル基（比較例１０）が使用されているため、到達時間が２３〜５３秒と短く、マイグレーション耐性に劣ることが分かった。
【００６７】
これに対し実施例１〜４は、有機成分（Ｒ−Ｙ）中、反応性官能基Ｙにアミノ基を含有しているので、到達時間が３００秒以上と長く、良好な結果が得られた。
【００６８】
特に、有機成分（Ｒ−Ｙ）中に複数のアミノ基を含有している実施例１は、実施例２〜４に比べ、到達時間が格段に長く、したがって、複数のアミノ基を有することにより、より好ましい結果が得られることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
微細パターンを有する配線基板において、導体部にＡｇを含有したＡｇ系材料を使用しても、所望のマイグレーション耐性を確保できる。
【符号の説明】
【００７０】
１  基板
２  導体部
３  保護膜（シランカップリング剤）
【図１】
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【図２】
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