(57)【要約】【課題】複雑な形状の基材に対しても、低コストで正確な配線パターンを形成すること。【解決手段】基材１０にインクをはじく撥インク性の膜を形成する膜形成工程と、膜形成工程で形成された前記膜の配線パターンが形成される配線領域１３に、少なくとも基材の表面が露出する深さまで達する複数の不連続な点状または線状のピット３２を加工するピット加工工程と、ピット加工工程を経た基材をインクに浸漬し、金属粒子をピットの少なくとも内壁面に付着させる浸漬工程と、浸漬工程にて付着された金属粒子を焼成温度以上に加熱して焼成させる焼成工程と、浸漬工程を経た基材の撥インク性の膜を除去する膜除去工程と、焼成工程及び膜除去工程の後に、ピットの内壁面に付着して焼成された複数の焼成金属材３４に連結金属３５によるめっき加工を行い、それら複数の焼成金属材同士を連結金属を介して電気的に接続するめっき工程とを経て配線基板１を製造する。【選択図】図１３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属粒子を含有するインクを用いて基材の配線面に配線パターンを形成する配線基板の製造方法であって、
前記基材に前記インクをはじく撥インク性の膜を形成する膜形成工程と、
該膜形成工程で形成された前記撥インク性の膜の前記配線パターンが形成される配線領域に、少なくとも前記基材の表面が露出する深さまで達する複数の不連続な点状または線状のピットを加工するピット加工工程と、
該ピット加工工程を経た前記基材を前記インクに浸漬し、該インク中の前記金属粒子を前記ピットの少なくとも内壁面に付着させる浸漬工程と、
該浸漬工程にて前記ピットの内壁面に付着された前記金属粒子を焼成温度以上に加熱して焼成させる焼成工程と、
前記浸漬工程を経た前記基材の前記撥インク性の膜を除去する膜除去工程と、
前記焼成工程及び前記膜除去工程の後に、前記ピットの内壁面に付着して焼成された複数の焼成金属材に連結金属によるめっき加工を行い、それら複数の焼成金属材同士を該連結金属を介して電気的に接続するめっき工程と
を備えることを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の配線基板の製造方法であって、
前記膜除去工程は前記焼成工程の後に行うこと
を特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２のいずれかに記載の配線基板の製造方法であって、
前記ピット加工工程におけるピットの加工にレーザー光を用いること
を特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項４】
基材の配線面に配線パターンが形成された配線基板であって、
前記基材の前記配線面の、前記配線パターンの配線される配線領域に設けられた複数の不連続な点状または線状のピットと、
該複数のピット内にそれぞれ充填された焼成金属材と、
前記配線面の前記配線領域に設けられ、前記複数の焼成金属材同士を電気的に接続させる連結金属と
を備えることを特徴とする配線基板。
【請求項５】
請求項４に記載の配線基板であって、
前記焼成金属材は銀または金を含む材料からなり、前記連結金属は銀及び金以外の金属材料からなること
を特徴とする配線基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属粒子を含有するインクを用いて基材の配線面に配線パターンを形成する配線基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基材の配線面に配線パターンを形成する方法として、例えば、ガラスエポキシ基材の表面に銅箔を貼り合わせた銅張積層板が用いられ、前記銅張積層板の銅箔をエッチングすることにより、所望の配線パターンを形成する方法が広く知られている。
【０００３】
また、近年では、金属ナノ粒子を溶媒中に分散させた金属ナノインクをインクジェット装置で基材に描画して配線パターンを形成する方法（例えば、特許文献１参照）や、基材に溝を形成した後に基材全体を成膜し、その後溝以外の膜を除去することにより、溝に充填された膜のみを残存させ配線パターンとして形成する方法（例えば、特許文献２参照）などが先行技術として提案されている。
【特許文献１】特開２００３−１８８４９７号公報
【特許文献２】特開２０００−１２４５８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような先行技術には、次のような問題点があった。
特許文献１に開示された技術では、導電性の独立分散超微粒子を含むインク粒をインクジェットノズルで基材に噴射して配線パターンを描画している。その際、図１４に示すように、基材１０の凹凸が大きかったり（図１４（ａ））、基材１０の曲がり角度が大きかったり（図１４（ｂ））する場合には、図１４のＡ部に示すようにノズル１１の周辺部を構成するヘッド部１２が基材１０と接触してしまう。すると、インクジェットノズル１１と基材１０との距離Ｌを一定に保つことができなくなり、基材１０へ正確な配線パターンを描画できなくなる。
【０００５】
特許文献２に開示された技術では、配線パターン状の溝をレーザー加工等により形成した後に、配線面全体に蒸着やスパッタリングにより金属性の膜を成膜して、パターンを形成する部分以外の金属性の膜を除去している。しかし、配線面全体に金属性の膜を成膜することは、多くの金属を必要とするためコストアップとなり、また除去した金属の廃棄の問題等も発生する。
【０００６】
本発明は、このような問題点を考慮してなされたものであり、複雑な形状の基材に対しても、低コストで正確な配線パターンを形成できる配線基板の製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明は、金属粒子を含有するインクを用いて基材の配線面に配線パターンを形成する配線基板の製造方法であって、前記基材に前記インクをはじく撥インク性の膜を形成する膜形成工程と、該膜形成工程で形成された前記撥インク性の膜の前記配線パターンが形成される配線領域に、少なくとも前記基材の表面が露出する深さまで達する複数の不連続な点状または線状のピットを加工するピット加工工程と、該ピット加工工程を経た前記基材を前記インクに浸漬し、該インク中の前記金属粒子を前記ピットの少なくとも内壁面に付着させる浸漬工程と、該浸漬工程にて前記ピットの内壁面に付着された前記金属粒子を焼成温度以上に加熱して焼成させる焼成工程と、前記浸漬工程を経た前記基材の前記撥インク性の膜を除去する膜除去工程と、前記焼成工程及び前記膜除去工程の後に、前記ピットの内壁面に付着して焼成された複数の焼成金属材に連結金属によるめっき加工を行い、それら複数の焼成金属材同士を該連結金属を介して電気的に接続するめっき工程とを備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る配線基板の製造方法によれば、膜形成工程及びピット加工工程を経た基材を浸漬工程にて金属粒子を含有するインクに単に浸漬させるだけで、基材の配線パターンが形成される領域のピットの内壁面に金属粒子を付着させることができる。また、ピットを除く基材の配線面には撥インク性の膜が形成され、金属粒子を含有するインクがはじかれるので、金属粒子が付着することもない。そして、浸漬工程の後に焼成工程にてピットの内壁面に付着された金属粒子を加熱して焼成金属材とし、めっき工程によって焼成金属材にめっき加工を行って焼成金属材同士を連結金属で電気的に接続させることで、前記領域に配線パターンを形成させることができる。この結果、例えば表面に凹凸を有するような複雑な形状の基材に対しても、低コストで正確な配線パターンを形成できる。
さらに、本発明に係る配線基板の製造方法によれば、金属粒子を含有するインクに含まれる比較的高価な金属を用いた焼成金属だけで配線パターンを形成するのではなく、めっき加工に用いられる比較的安価な金属を連結金属として配線パターンを形成することができるので、配線基板を低コストで製造できる。
【０００９】
また、本発明は、請求項１に記載の配線基板の製造方法であって、前記膜除去工程は前記焼成工程の後に行うことを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る配線基板の製造方法によれば、焼成工程にて金属粒子の焼成が完了するまでは配線パターンが形成される領域以外を撥インク性の膜によって覆うので、金属粒子を含有するインクが配線パターンが形成される領域以外に拡散することはない。これにより、より正確な配線パターンの配線基板を製造できる。
【００１１】
また、本発明は、請求項１または請求項２のいずれかに記載の配線基板の製造方法であって、前記ピット加工工程におけるピットの加工にレーザー光を用いることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る配線基板の製造方法によれば、ピット加工工程の加工に汎用のレーザー加工機を用いることで、精度の高い加工が比較的安価に実施することができる。これにより、より正確な配線パターンの配線基板をより低コストで製造できる。
【００１３】
また、本発明は、基材の配線面に配線パターンが形成された配線基板であって、前記基材の前記配線面の、前記配線パターンの配線される配線領域に設けられた複数の不連続な点状または線状のピットと、該複数のピット内にそれぞれ充填された焼成金属材と、前記配線面の前記配線領域に設けられ、前記複数の焼成金属材同士を電気的に接続させる連結金属とを備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る配線基板によれば、前記請求項１に係る発明と同様な作用効果を奏することができる。
【００１５】
また、本発明は、請求項４に記載の配線基板であって、前記焼成金属材は銀または金を含む材料からなり、前記連結金属は銀及び金以外の金属材料からなることを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る配線基板によれば、焼成金属材を形成する銀及び金は比較的高価な金属であるので、連結金属に銀及び金以外の比較的安価な金属を用いることで、配線基板を低コストで製造できる。また、焼成金属材を形成する銀はイオンマイグレーションを発生しやすいので、連結金属に銀以外の金属を用いることでイオンマイグレーション発生の懸念を低減することができ、電気的な安定性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の配線基板の製造方法及び配線基板によれば、複雑な形状の基材に対しても、低コストで正確な配線パターンを形成できる配線基板の製造方法及び配線基板の提供が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明における配線基板の製造方法の実施形態について、図１〜図１３を用いて説明する。図７は本実施形態の配線基板の製造方法によって製造された配線基板１の斜視図である。図１３は図７の配線基板１のＸ−Ｘ’面の断面図である。
【００１９】
本実施形態の配線基板の製造方法で製造された配線基板１（図７、図１３）には、略直方体状の絶縁体の基材１０と、基材１０の所定の配線領域１３に複数で不連続に加工されているピット３２と、ピット３２内で銀ナノインク３３が焼成して形成された焼成金属材である焼成銀３４と、焼成銀３４を基材１０の配線領域１３上で連結する連結金属である銅めっき３５とで構成されている。
【００２０】
配線基板１は、絶縁体を材質とする基材１０上の配線領域１３に、配線パターンとして導電性の焼成銀３４及び銅めっき３５が形成されているので、配線基板としての機能を有する。
【００２１】
次に、本実施形態における配線基板の製造方法の詳細について説明する。
本実施形態の配線基板の製造方法の製造工程には、図１に示すように、膜形成工程Ｓ１と、ピット加工工程Ｓ２と、浸漬工程Ｓ３と、焼成工程Ｓ４と、膜除去工程Ｓ５と、めっき工程Ｓ６とがあり、記載の順に実施される。また、図２〜図７は各工程における基材１０の斜視図であり、図８〜図１３はそれぞれ、図２〜図７の各基材１０のＸ−Ｘ’面の断面図である。
【００２２】
まず、膜形成工程Ｓ１として、基材１０に絶縁性の撥水剤をコーティングし、インクをはじく撥インク性の膜である撥水膜３１を形成する（図２及び図８）。形成する膜を撥水性としたのは、浸漬工程で溶媒として水を用いた銀ナノインクを利用するからである（詳細は後述する）。なお、撥水剤及びコーティング方法には、基材１０に撥水膜３１を形成できれば制限は無いが、例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）をスプレーによって吹き付ける方法などがある。
【００２３】
次に、ピット加工工程Ｓ２として、基材１０の配線領域１３にレーザー光を不連続に照射し、撥水膜３１及び基材１０の一部を除去して、基材１０に点状または線状あるいはこれらが混じったピット３２を形成する（図３及び図９）。本実施形態にかかる図では点状のピットを示している。なお、ピット３２を加工する手段はレーザー光に限らないが、基材１０の材質や形状に依存せず、ピットの性状や位置を精密に調整して加工可能な点でレーザー光を用いることが望ましい。
【００２４】
次に、浸漬工程Ｓ３として、ピット３２が形成された基材１０を、溶媒が水からなる銀ナノインク３３に浸漬させ、基材１０のピット３２の内壁面に銀ナノインク３３を付着させる。このとき、ピット３２の内壁面以外の基材１０の表面は撥水膜３１によって覆われていて、撥水膜３１の撥水作用により銀ナノインク３３をはじくため、銀ナノインク３３は付着しない（図４及び図１０）。
【００２５】
次に、焼成工程Ｓ４として、ピット３２に銀ナノインク３３が付着した基材１０を１５０℃に設定された加熱炉で３０分間加熱し、銀ナノインク３３を焼成させ、基材１０の配線領域１３に焼成銀３４を形成させる（図５及び図１１）。
【００２６】
次に、膜除去工程Ｓ５として、撥水膜３１を除去する（図６及び図１２）。これにより、配線面が基材１０と焼成銀３４とにより構成される略平坦な面になり、次に実施するめっき工程Ｓ６で、焼成銀３４間の連結が可能となる。
【００２７】
最後に、めっき工程Ｓ６として、基材１０を無電解の銅めっき浴に入れることで、焼成銀３４を核として連結金属である銅めっき３５を析出させる（図７及び図１３）。これにより、焼成銀３４が銅めっき３５によって連結され、配線領域１３に焼成銀３４と銅めっき３５とからなる配線パターンを形成させることができる。
【００２８】
以上、本実施形態の配線基板の製造方法によれば、基板１０に配線パターンを形成させるためには、上述した膜形成工程Ｓ１、ピット加工工程Ｓ２、浸漬工程Ｓ３、焼成工程Ｓ４、膜除去工程Ｓ５及びめっき工程Ｓ６を実施すればよく、複雑な形状の基材に対しても容易に正確な配線パターンを形成することができる。また、膜形成工程Ｓ１で撥水膜３１を形成することで、浸漬工程Ｓ３で用いる銀ナノインク３３を配線面全面に付着させないため、使用する銀ナノインク３３の量も少なくなり、インク費用の低減を図ることができる。また、めっき工程Ｓ６で連結金属として、銀よりイオンマイグレーションが発生しづらい銅を用いることで、配線基板１のイオンマイグレーション発生の懸念を低減でき、電気的な安定性も向上させることができる。
【００２９】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、本発明の具体的な構成は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、上記実施形態では、膜除去工程Ｓ５は焼成工程Ｓ４の後に実施したが、これに限られず、浸漬工程Ｓ３の後であれば焼成工程Ｓ４の前でもかまわない。しかし、撥水膜３１が存在する状態でピット３２に付着している銀ナノインク３３を焼成させた方がより正確な配線パターンを形成できるので、膜除去工程Ｓ５は焼成工程Ｓ４の後が望ましい。
【００３０】
また、上記実施形態では、金属粒子を含有するインクである銀ナノインク３３の溶媒に水を用いた。しかし、溶媒は水に限らず、他の材料を用いて良い。この場合、基材上に形成する膜の材料も、使用する溶媒の材料にあわせてそれをはじくことができる材料を選択する。また、溶質は銀に限らず、導電性の金属であれば制限が無く、例えば銀ナノインクの変わりに金ナノインクを用いてもかまわない。
【００３１】
また、上記実施形態では、ピット加工工程Ｓ２で、ピット３２は基材１０の一部も除去したが、基材１０の配線面が露出する深さであればかまわない。
【００３２】
また、上記実施形態では、焼成工程Ｓ４で、基材１０を１５０℃に設定された加熱炉で３０分間加熱するとしたが、これに限らず、銀ナノインク３３内の銀が焼成されれば、温度、時間、方法に制限は無い。
【００３３】
また、上記実施形態では、めっき工程Ｓ６で、基材１０を無電解の銅めっき浴に入れて銅めっき３５を施したが、これに限らず、焼成銀３４間に銅めっき３５が形成され、配線パターンを形成すればどのような方法でもかまわない。また、めっきする金属も銅に限らず、金及び銀以外の金属であれば、ニッケル、パラジウムなど導電性の金属であればかまわないが、基材１０に焼成される金属よりも安価で、イオンマイグレーションが発生しづらいものが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施形態における製造工程のフローチャートである。
【図２】本発明の実施形態における膜形成工程完了時の基材の斜視図である。
【図３】本発明の実施形態におけるピット加工工程完了時の基材の斜視図である。
【図４】本発明の実施形態における浸漬工程完了時の基材の斜視図である。
【図５】本発明の実施形態における焼成工程完了時の基材の斜視図である。
【図６】本発明の実施形態における膜除去工程完了時の基材の斜視図である。
【図７】本発明の実施形態におけるめっき工程完了時の基材の斜視図である。
【図８】本発明の実施形態における膜形成工程完了時の基材の断面図である。
【図９】本発明の実施形態におけるピット加工工程完了時の基材の断面図である。
【図１０】本発明の実施形態における浸漬工程完了時の基材の断面図である。
【図１１】本発明の実施形態における焼成工程完了時の基材の断面図である。
【図１２】本発明の実施形態における膜除去工程完了時の基材の断面図である。
【図１３】本発明の実施形態におけるめっき工程完了時の基材の断面図である。
【図１４】従来のインクジェットノズルを用いる配線基板の製造方法における問題点を示した図である。
【符号の説明】
【００３５】
１      配線基板
１０    基材
１３    配線領域
３１    撥水膜（撥インク性の膜）
３２    ピット
３３    銀ナノインク（金属粒子を含有するインク）
３４    焼成銀（焼成金属材）
３５    銅めっき（連結金属）
Ｓ１    膜形成工程
Ｓ２    ピット加工工程
Ｓ３    浸漬工程
Ｓ４    焼成工程
Ｓ５    膜除去工程
Ｓ６    めっき工程
【図１】
2009064889.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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