(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均粒径が１〜２０ｎｍで周囲をアルキル鎖殻またはイオン性有機物で被覆した銀超微粒子を所定の溶媒に分散した超微粒子溶液を基材に接触後、乾燥し、前記アルキル鎖殻または前記イオン性有機物が分解して消滅し同時に前記銀超微粒子同士が互いに溶融結合する温度で熱処理して形成した銀皮膜で基材の表面を被覆したことを特徴とするプリント基板。
【請求項２】
前記銀超微粒子は、銀を含む有機錯体または金属塩を熱分解して製造したものであることを特徴とする請求項１記載のプリント基板。
【請求項３】
基材を用意する工程と、
平均粒径が１〜２０ｎｍで周囲をアルキル鎖殻またはイオン性有機物で被覆した銀超微粒子を所定の溶媒に分散した超微粒子溶液を用意する工程と、
前記超微粒子溶液を前記基材の表面に接触する工程と、
前記基材の表面に付着した超微粒子溶液を乾燥し、前記アルキル鎖殻または前記イオン性有機物が分解して消滅し同時に前記銀超微粒子同士が互いに溶融結合する温度で熱処理して銀皮膜を形成する工程とを有することを特徴とするプリント基板の製造方法。
【請求項４】
前記銀超微粒子は、銀を含む有機錯体または金属塩を熱分解して製造したものであることを特徴とする請求項３記載のプリント基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント基板及びその製造方法に係り、特に薄くて可撓性に富む多目的のフレキシブルプリント基板及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近時、電子機器の小型・計量・薄肉化への要求がますます増大する傾向にあるので、薄くて可撓性に富んだ多目的のフレキシブルプリント基板に対する必要度が高くなっている。従来、この種のフレキシブルプリント基板は、一般に基材としてポリエステルフィルム又はポリイミドフィルムを用い、この表面に銅箔を接着剤で貼付けて製造されていた。
【０００３】
一方、半導体装置自体の高集積化に伴って、半導体装置を組み込んだ電子機器の配線に関しても更に高密度で低価格のプリント基板開発の要求が強く、従来の接着剤を用いる手法に替わる信頼性のあるプリント基板の製造法が研究されてきた。
【０００４】
その一つが、イオンプレーティング又はスパッタリングによって、プラスチックフィルム等の基材の表面に直接銅膜を蒸着する手法である。これによって、接着剤が不要で強固な密着性を有するフレキシブルプリント基板が製造できる。例えば、ポリイミドフィルムの表面にクラスタイオンビーム法で銅の蒸着を行って製造したプリント基板の場合、十分な密着力と可撓性を備え、加工パターン精度がよく、耐久性も大きいので、従来の接着剤を用いて製造したプリント基板に比べて、はるかに勝る性能を持つことができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えばイオンビーム法を用いて基材の表面に銅を蒸着してプリント基板を製造する場合、量産用としてはかなり大規模な真空装置が必要となり、多額の初期費用を要すると考えられる。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みて為されたもので、信頼度の低い接着剤や高価な大規模真空装置を用いることなく製造でき、信頼性が高く高密度の配線が可能なプリント基板及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、平均粒径が１〜２０ｎｍで周囲をアルキル鎖殻またはイオン性有機物で被覆した銀超微粒子を所定の溶媒に分散した超微粒子溶液を基材に接触後、乾燥し、前記アルキル鎖殻または前記イオン性有機物が分解して消滅し同時に前記銀超微粒子同士が互いに溶融結合する温度で熱処理して形成した銀皮膜で基材の表面を被覆したことを特徴とするプリント基板である。これにより、基材に接触し付着した超微粒子溶液を、例えば３００℃程度の温度で乾燥し熱処理することによって、基材との間に十分な接合強さを有し、微細な回路を形成することが可能な銀皮膜を堆積できる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、前記銀超微粒子は、銀を含む有機錯体または金属塩を熱分解して製造したものであることを特徴とする請求項１記載のプリント基板である。この銀超微粒子は、例えばステアリン酸銀を２５０℃程度の窒素雰囲気で４時間加熱したり、非水系溶媒中でかつイオン性有機物の存在の下で、硝酸銀を２４０℃程度で３時間加熱することによって製造される。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、基材を用意する工程と、平均粒径が１〜２０ｎｍで周囲をアルキル鎖殻またはイオン性有機物で被覆した銀超微粒子を所定の溶媒に分散した超微粒子溶液を用意する工程と、前記超微粒子溶液を前記基材の表面に接触する工程と、前記基材の表面に付着した超微粒子溶液を乾燥し、前記アルキル鎖殻または前記イオン性有機物が分解して消滅し同時に前記銀超微粒子同士が互いに溶融結合する温度で熱処理して銀皮膜を形成する工程とを有することを特徴とするプリント基板の製造方法である。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、前記銀超微粒子は、銀を含む有機錯体または金属塩を熱分解して製造したものであることを特徴とする請求項３記載のプリント基板の製造方法である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、平均粒径が、例えば１〜２０ｎｍ、好ましくは１〜１０ｎｍ程度の銀超微粒子（金属超微粒子）の一製造例を示すもので、例えばミリスチン酸またはステアリン酸を水酸化ナトリウムによって鹸化し、しかる後、硝酸銀と反応させることにより、直鎖型脂肪酸銀塩（アルキル基の炭素数＝１４，１８，１８ω）を作製する。そして、この直鎖型脂肪酸塩を２５０℃程度の窒素雰囲気で４時間加熱して変性させ、精製することによって、周囲をアルキル鎖殻で被覆した銀超微粒子を製造する。
【００１２】
なお、図示していないが、例えばナフテン系高沸点溶媒（非水系溶媒）中で且つオレイン酸（イオン性有機物）の存在下で硝酸銀（金属塩）をその分解還元温度以上で且つイオン性有機物の分解温度以下の２４０℃程度で３時間加熱することによって、イオン性有機物で周囲を被覆した銀超微粒子を製造するようにしても良い。
【００１３】
このようにして製造した銀超微粒子は、その周囲をアルキル鎖殻またはイオン性有機物で被覆しているため、例えばシクロヘキサン等の有機溶媒に溶解させると、互いに凝集することなく、安定した状態で溶媒中に均一に混ざり合い、透明な状態、即ち可溶化状態となる。
【００１４】
ここで、金属粒子の融点は、粒径が小さくなると低下することが知られているが、その効果が現れはじめる粒径は２０ｎｍ以下であり、１０ｎｍ以下になるとその効果が顕著となる。従って、銀超微粒子の平均粒径は、１〜２０ｎｍであるのが好ましく、１〜１０ｎｍであるのが特に好ましい。例えば、平均粒径が５ｎｍ程度のクラスターレベルの極小の銀超微粒子を使用することにより、２００℃程度の加熱で銀超微粒子同士を互いに溶融結合することができる。
【００１５】
図２は、前述のようにして製造した銀超微粒子を用いてプリント基板を製造し、更にこのプリント基板の表面に回路を作製する例を示すもので、先ず図２（ａ）に示すように、例えば薄くて可撓性に富んだポリエステルフィルムやポリイミドフィルム等からなるフィルム状の基材１０を用意する。次に、この基材１０の表面を、膜厚ｔが、例えば５μｍ以下の銀皮膜１２で被覆して、プリント基板１４を製造する。
【００１６】
この例は、一般に用いられているセミアディティブ法でプリント基板１４に回路を作製するようにしたもので、図２（ｃ）に示すように、銀皮膜１２の表面にめっきレジスト１６を印刷し、しかる後、図２（ｄ）に示すように、例えば電解めっきにより、めっきレジスト１６で区画された凹所内に銅または銀等からなる配線材料１８を埋込む。そして、図２（ｅ）に示すように、めっきレジスト１６を除去した後、図２（ｆ）に示すように、プリント基板１４にエッチングを施し不要な銀皮膜１２を除去して、銀皮膜１２上に堆積した配線材料１８からなる配線２０を作製する。
【００１７】
図３は、図２（ｂ）に示すプリント基板１４を連続的に製造するのに適した装置の一例を示すもので、この装置には、図２（ａ）に示すロール状に巻付けたフィルム状の基材１０を順次引出す巻出し機２２と、基材１０の表面を銀皮膜１２で被覆したプリント基板１４をロール状に順次巻取る巻取り機２４とが備えられ、前記巻出し機２２と巻取り機２４との間に、銀超微粒子溶液２６を貯蔵する貯蔵槽２８と、基材１０の表面に付着した銀超微粒子溶液２６を乾燥し熱処理する乾燥室３０とが配置されている。そして、巻出し機２２から引出した基材１０は、複数の案内ロール３２を介して、貯蔵槽２８から乾燥室３０内に案内され、その間にプリント基板１４を製造して巻取り機２４で巻取るようになっている。
【００１８】
前記銀超微粒子溶液２６は、例えば粒径が５ｎｍ程度の前記銀超微粒子を、例えばシクロヘキサン等の適当な有機溶媒に分散したものであり、この濃度を調整することによって、自由な粘度の溶液とすることができる。
【００１９】
次に、この装置によるプリント基板１４の製造例を説明する。
先ず、巻出し機２２から引出した基材１０を貯蔵槽２８の内部に導き、この内部に貯蔵した銀超微粒子溶液２６に浸漬して、基材１０の表面に銀超微粒子溶液２６を付着させ、しかる後、この銀超微粒子溶液２６が付着した基材１０を乾燥室３０の内部に導入する。
【００２０】
この乾燥室３０は、例えば高温ガスを介して、基材１０の温度を、前記銀超微粒子の周囲を被覆するアルキル鎖殻やイオン性有機物の分解温度以上の、例えば２００℃まで昇温して、基材１０が乾燥室３０の内部を通過する間、この温度に保持するようになっており、このように、基材１０の表面に付着した銀超微粒子溶液２６を乾燥室３０で乾燥し熱処理することによって、溶媒は蒸発し、金属銀の薄層からなる皮膜１２が基材１０の表面に堆積・残留する。つまり、銀超微粒子の周囲を被覆するアルキル鎖殻やイオン性有機物を分解して消滅させ、同時に銀超微粒子同士を互いに溶融結合することによって、基材１０の表面に銀超微粒子だけからなる均一な厚さの皮膜１２を形成する。そして、基材１０の表面を銀皮膜１２で被覆したプリント基板１４を巻取り機２４で連続的に巻取る。
【００２１】
ここで、基材１０の送り速度は、基材１０の表面に付着した銀超微粒子溶液２６が、乾燥室３０内を通過する間に乾燥及び金属銀への還元・皮膜化を行うのに要する時間を計算して、これを満足するように選定する。
【００２２】
また、得られる銀皮膜１２は、１回の銀超微粒子溶液２６の付着及び乾燥当たり０.１〜０.２μｍを限界厚さとして形成されるので、更に厚膜の銀皮膜１２を必要とする場合には、銀超微粒子溶液２６の付着及び乾燥のサイクルを複数回繰返す。この場合、厚膜化のためには、乾燥炉を挟んでその両側に銀超微粒子溶液の貯蔵槽を設け、それぞれのローラの正逆回転を繰り返してもよく、或いは、設備は図３のまのままにしておいて、一旦巻取ったプリント基板をロールごと巻出し機に装着して、繰返し同一工程を運転してもよい。
【００２３】
こうして得た薄層状の銀皮膜１２の基材１０への接合強さは、通常の粘着テープによる剥離試験に耐えることを確認している。また、図２に示す方法で配線を作製した場合、線幅の最小値としては、０.５μｍまで可能なことを確認しているので、現状のプリント基板に要求される水準を、十分満足する。
【００２４】
これにより、３００℃程度の乾燥室３０を使用する以外の全工程を常温常圧の大気中で行うことによって、プリント基板１４を製造でき、微細な回路が形成できる。それにも拘わらず、設備費用は非常に低廉なものですみ、費用対効果の観点から競争力の強いプリント基板を供給することが可能となる。
【００２５】
なお、基材と反応性の高い高分子成分を前述の有機溶媒に予め混合した銀超微粒子溶液を使用することにより、銀皮膜の基材への密着性を更に高めることができる。また、この例では、基材を銀超微粒子溶液に浸漬するようにした例を示しているが、基材の表面に超微粒子溶液を塗布したり、注液・滴下・噴霧等の方法で基材に銀超微粒子溶液を接触するようにしても良い。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、信頼性が高く高密度の配線が可能なプリント基板を、３００℃程度の乾燥室を使用する以外は常温常圧の大気中で製造でき、これにより、設備費用が非常に低廉なものとなって、費用対効果の観点から競争力の強いプリント基板を供給することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の銀超微粒子を製造する手順例を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態のプリント基板、及びその後の配線の作製の手順例を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態のプリント基板の製造に使用する装置の概要を示す図である。
【符号の説明】
１０  基材
１２  銀皮膜（金属皮膜）
１４  プリント基板
１８  配線材料
２０  配線
２６  銀超微粒子溶液
２８  貯蔵槽
３０  乾燥室
【図１】
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【図２】
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【図３】
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