WO2008105561A1 - 回路基板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

　より簡単な工程で製造することができ、かつより微細化した回路パターンを持つ回路基板を得る。そのために、回路パターンに応じた凸部１１を表面に持つ鋳型１０を用い、鋳型１０の凸部１１の先端に導電材料層（金属ペースト）１３を付与する。それを例えば樹脂フィルムである基板２０の表面に加熱圧接する。それにより、基板２０には、凸部１１の形状とともに導電材料層（金属ペースト）１３が転写される。転写後の樹脂基板（樹脂成形品３０）を例えば硫酸銅めっき浴であるメッキ浴に浸漬し、電解メッキ処理を行う。メッキ浴中の銅イオンは、転写された導電材料層１３をベース材として転写された凹部３１内に析出し、金属配線３２を形成する。基材２０側に転写される凹部３１は、鋳型１０の凸部１１の形状に依存しており、任意のアスペクト比の金属配線３２からなる高密度かつ微細な回路パターンを形成することができる。

Description

明細書 回路基板およびその製造方法 技術分野

本発明は、 回路基板およびその製造方法に関し、 特に樹脂材料等で形成される 薄膜状の基板の表面に所望のパターンに沿って金属配線が形成されている回路基 板およびその製造方法に関する。 背景技術 ·

薄膜状をなす樹脂基板の表面に微細な回路パターンを形成する方法として、 真 空蒸着法やスパッタリング法などのドライプロセスが知られている。 また、 例え ばポリイミ ド榭脂である基板の表面全体を銅箔のような金属膜で被覆して金属被 覆材を作製し、 フォトリソグラフ法などにより不必要な部位の金属膜をエツチン グ処理して除去するサブトラクティブ法も広く採用されている。 し力 し、 サブト ラクティブ法では 3 0 μ m程度以下の幅を有する微細配線を形成することは困難 であり、 次世代高密度回線基板の製造に向けて更なる技術革新が求められている。 それに答えるものとして、 特許文献 1にはポリイミ ドフィルムに対する金属配 線の形成方法が記載されている。 そこにおいて、 ポリイミ ドフィルムの選択され た部位にポリイミ ドを溶解可能な薬液を描画装置等で付与することで、 選択的に エッチングをして、 凹部を形成する。 その際、 残存するポリイミ.ド表 ®が改質さ れ、 金属イオンが吸着可能となる。 その後、 金属イオン含有溶液と前記ポリイミ ドが接触することで、 前記改質部のみに金属イオンが吸着する。 その後、 金属ィ オン還元剤と接触させることで、 金属 （酸化物） ナノ粒子集合体が、 前記エッチ ングにより形成されたポリイミ ド凹部に析出する。 最後に無電解もしくは電解め つき処理を施すことで、 部に金属膜が析出し、 微細な回路が形成される。 この 方法によれば、 従来のサブトラクティブ法よりも微細な配線を安価に製造できる と記載されている。

[特許文献 1 ] 特開 2 0 0 5— 2 9 7 3· 5号公報 発明の開示

発明が解決しょうとする課題

上記した方法では、 基板であるポリイミ ドフィルムの表面を、 薬液を用いたェ ツチングにより配線用の凹部を形成しており、 エッチングは等方性となる。 その ために、 必要とされる配線の膜厚が 1 0 μ m以下のような薄いものの場合には微 細な回路パターンを形成できると期待できるが、 膜厚の厚い配線が必要なときに は、 必然的に凹部の幅も大きくなり、 結果として配線の微細化、 高密度が困難と なる。 また、 アスペク ト比 1以上の配線を形成することは困難であり、 このこと も配線の微細化を阻害する要因となる。 さらに、 ポリイミ ドフィルムに逐次的に 薬液を付与するため、 処理工数が多くなり、 コス トが高くなるのを避けられない。 本発明は、 上記のような事情に鑑みてなされたものであり、 より簡単な工程で もって、 より微細化した回路パターンを持つ回路基板を製造することのできる新 たな製造方法を提供することを課題とする。 またその製造方法で得られる新たな 回路基板を提供することを課題とする。 課題を解決するための手段

本発明による、 基板表面に所望の金属配線を備えた回路基板を製造する方法は、 回路パターンに応じた凸部を表面に有する铸型を用い、 該铸型の前記凸部先端に 導電材料層を付与する工程と、 前記凸部先端に導電材料層が付与された铸型を前 記基板表面に圧接して前記凸^形状とともに前記導電材料層を基板表面に転写す る工程と、 および、 前記転写された導電材料層をベース材として前記転写された 凹部内に金属配線を形成する工程とを少なくとも含むことを特徴とする。

上記の製造方法では、 铸型に形成した凸部の形状がそのまま基板側に転写され るので、 任意のァスぺク ト比 （すなわち、 幅に対する深さの比） を持つ凹部を基 板表面に形成することができ、 結果として、 より高密度に微細化した凹部パター ンを基板表面に形成することができる。 また、 錡型を基板表面に圧接することに よって、 基板表面への凸部形状の転写と形成された凹部底面への導電材料層の転 写が同時に行われるので、 製造プロセスも簡素化できる。 さらに、 前記圧接によ り、 基板側への導電材料層の転写状態も安定したものとなる。

凹部が形成された基板に対し、 凹部底面に転写された導電材料層をべ一ス材と して利用して凹部内に金属配線を形成することにより、 本発明による回路基板と なる。 前記のように、 基板表面に形成された凹部パターンは高密度に微細化して おり、 高い配線密度を持つ回路基板が得られる。 本発明による回路基板では、 高 電流が通過する配線箇所では配線形状を高ァスぺク ト比とすることで対処できる ので、 回路パターンを微細化 （高密度化） しても、 実装品において絶縁の信頼性 が損なわれることはない。

本発明による回路基板の製造方法において、 前記導電材料層を形成する素材と しては、 限定されないが、 無機金属粒子と溶剤が混合した金属ペース トまたは有 機金属化合物と溶剤が混合したレジネートペーストを用いることができる。 金属 ペース トは、 制限されないが、 低抵抗材料である銅ペース トが特に好ましい。 そ の他、 銀ペース ト、 金ペース トあるいはニッケルペース ト等も用いることができ る。 その場合、 金属粒子の粒径は数 n m〜数百 n m程度が好適である。 レジネー トペース トには、 銅レジレート、 銀レジネート、 金レジネートあるいはニッケル レジネートが挙げられる。 金属ペース トの場合、 基板への熱圧接による転写を行 うことにより、 金属粒子の焼結処理が進行して金属膜となり、 その一部が基板側 に埋め込まれる。 それにより、 金属膜の基板側への転写も確実に進行する。 焼結 温度は、 基板側の材料により選択されるが、 望ましくは、 1 0 0〜5 0 0 °Cであ る。

本発明による回路基板の製造方法において、 铸型の素材としては、 凸部の成形 が可能なことと、 基板側へ転写するときの機械的および熱的ス トレスに対する耐 性を備えることを条件に任意の材料を用い得るが、 ガラス、 シリ コン、 石英、 ス テンレス、 樹脂、 金属等の材料を好ましくは用いることができる。 金属材料には、 ニッケルおよびその合金、 ステンレス鋼等が挙げられるが、 耐久性と位置精度の 観点から、 ニッケルおよびその合金は特に好ましい。

前記铸型の表面に回路パターンに応じた凸部を形成するには、 従来知られたマ イク口エッチング法、 電鎵法、 マイクロコンタク トプリンティング法などの手法 で行うことができる。 用いる素材に応じて適切な方法を採用する。 中でも好まし ぐはマイクロコンタク トプリンティング法である。 このような方法により、 例え ば 3 0 // m以下の幅で凸部 （回路） パターンを形成することができる。

铸型に形成する凸部の幅や高さあるいは凸部間の距離等は、 得ようとする回路 基板に求められる回路パターンに応じて設定されるが、 一例として、 凸部の幅は 5 μ m〜 3 0 0 μ m程度、 高さは 5 / πι〜5 0 0 μ m程度、 凸部間の距離は 5 μ π！〜 3 0 0 x m程度である。 凸部の幅と高さは、 すべてが同じであってもよく、 一部が異なっていてもよい。

本発明による回路基板の製造方法において、 基板の素材は非導電材料であるこ とを条件に任意であり、 従来この種の回路基板で採用されている素材を適宜用い ることができる。 厚さが 1 0 π！〜 1 0 0 0 ;x m程度である薄膜状であることは より好ましい。 転写の容易性、 転写後に形成された凹部の保形等の観点から、 特 に熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂が好適であり、 樹脂としては、 ポリプロピレ ン系樹脂、 ポリスチレン系樹脂、 ポリエチレン系樹脂、 ポリアク リ ロニトリル、 塩化ビニル、 ポリカーボネート、 ポリエチレンテレフタレート、 ポリテ トラフル ォロエチレン、 ポリエーテルエーテルケトン、 ポリエチレンナフタレート、 ポリ イミ ドの前駆体であるポリアミ ド酸樹脂等が挙げられる。 中でも、 高い熱的、 機 械的、 化学的性質を持つポリアミ ド榭脂は好ましい。

本発明による回路基板の製造方法において、 前記転写された導電材料層をべ一 ス材に利用し金属配線を形成する工程の具体例として、 従来知られた無電解めつ き処理または電解めつき処理により前記導電材料層を核として前記凹部に金属膜 を析出させる工程を挙げることができる。 電解めつき処理を行う場合には、 前記 転写された導電材料層はシ一ド層として機能する。 無電解めつき処理を行う場合 には、 前記転写された導電材料層はめつき触媒核として機能する。 無電解めつき は膜厚の薄い （例えば 5 0 μ m程度以下） 配線を形成するときに、 また電解めつ きは比較してより厚みのある配線を形成するとき.に、 好適に用いられる。

本発明はさらに上記した製造方法で作られる回路基板の一形態として、 基板表 面に回路パターンに応じた凹部が形成されており、 該凹部底面には導電材料層が 形成されており、 かつ前記凹部内には、 無電解めつき処理または電解めつき処理 によつて前記導電材料層を核として析出された金属膜による金属配線が形成され ていることを特徴とする回路基板をも開示する。

上記の回路基板において、 前記金属配線にはァスぺク ト比が他とは異なる部分 がー部に含まれていてもよく、 すべてが同じァスぺク ト比の金属配線であっても よい。 ァスぺトク比が 1以上の金属配線が含まれていてもよい。

上記の回路基板において、 限定されないが、 金属配線の幅は 5 μ π！〜 3 0 0 μ m程度、 高さは 5 μ π！〜 5 0 0 μ m程度、 金属配線間の距離は 5 μ n！〜 3 0 0 μ m程度である。 回路基板は樹脂フィルムが好ましく、 その厚さは、 限定されない が、 1 0 μ πι〜 1 0 0 0 μ ΐη程度である。 基板の素材および導電材料の素材は、 前記製造方法の説明で記載したとおりである。

本発明による回路基板は、 信頼性に優れかつ高密度化した実装基板であり、 ィ ンタ一ポーザゃリジッドフレキシブル回路基板などとして、 有効に用いることが できる。

本発明によれば、 より簡単な工程でもって、 より微細化した回路パターンを持 つ回路基板を製造することができる。 図面の簡単な説明

図 1は、 本発明による回路基板の製造方法の一実施の形態を工程順に示す図。 図 2は、 本発明による回路基板の製造方法の他の実施の形態を工程順に示す図。 符号の説明

1 0…銹型、 1 1…凸部、 1 3…導電材料層 （金属ペースト） 、 2 0…基板、 3 0…樹脂成形品、 3 1…凹部、 3 2…金属配線、 3 5…回路基板 発明を実施するための最良の形態

以下、 図面を参照しながら、 本発明を実施の形態に基づき説明する。 なお、 本 発明の範囲が以下に記載する実施の形態のものに限定されないことは当然である。

(実施の形態 1 )

図 1は本発明による回路基板の製造方法の第 1の実施の形態を工程順に示して いる。 図 1において、 1 0は铸型であり、 少なくとも一方の面が平坦面とされた ニッケル合金板の平坦面側を、 従来知られた電铸処理により、 得ようとする回路 基板の表面に形成される回路パターンに応じた凸部 1 1を形成した。 図 1 aに示 すように铸型 1 0には、 高さの異なる 2種類の凸部 1 1 aと凸部 1 1 bが形成さ れ、 凸部 1 1 bの 1つの凸部 1 1 b 1は、 幅が他の凸部よりも広くなっている。 凸部 1 1 a , l i bの幅は 5 μ m、 凸部 1 1 b 1の幅は 2 0 μ m、 各凸部間の 距離は 5 μ mとし、 凸部 1 1 aの高さは 1 5 μ m， 凸部 l i bの高さは 5 μ mと した。

次に、 図 1 bに示すように、 得られた錶型 1 0の前記凸部 1 1の先端に、 平均 粒径 1 0 n mである銅ナノ粒子を主成分とする銅ペーストを 3 μ m程度の厚さに 塗りつけて、 導電材料層 1 3とした。

次に、 図 l cに示すように、 基台であるガラス平板 （不図示） の上に厚さ 5 0 /z mのポリアミ ド酸樹脂フィルム 2 0を置き、 その表面に対して、 上記した凸部 1 1の先端に金属ペーストである導電材料層 1 3を付与された铸型 1 0をマイク 口コンタク トプリンティング装置を用いて、 真空環境下で、 4 0 0 °C、 2 0分で 加熱圧着した。 加熱圧着により、 基板 2 0の表面には铸型 1 0の凸部 1 1が凹部 3 1として転写され、 その過程で、 銅ペースト中の銅ナノ粒子の焼結が進行し、 連続した銅薄膜となって凹部 3 1の底面に転写された。

転写された導電材料層 （銅薄膜） 1 3は、 圧接によりその一部が基板 2 0側に 埋め込まれた状態となっていた。 また、 真空環境下で行うことにより、 銅ペース 卜からの溶媒の脱離が促進された。

常温常圧にした後、 铸型 1 0を取り外した。 それにより、 '図 1 dに示すように、 表面に凹部 3 1が形成され、 該凹部 3 1の底部には銅薄膜である導電材料層 1 3 が転写された形状の樹脂成形品 3 0が得られた。

樹脂成形品 3 0を硫酸銅めつき浴に浸漬して、 電解めつき処理を 2 0分間程度 行った。 その過程で、 導電材料層 1 3を核として凹部 3 1内にメツキ浴中の銅ィ オンが析出していき、 凹部 3 1内に所望の銅配線 3 2が充填形成された。 最後に、 凹部よりはみ出している金属をポリッシングにより除去し、 本発明による回路基 板 3 5が完成した。

(実施の形態 2 )

図 2は本発明による回路基板の製造方法の第 2の実施の形態を工程順に示して いる。 ここでは、 铸型 1 0の素材として一方の面が平坦面とされたガラス板を用 レ、、 ガラス板の平坦面側を従来知られたサンドブラスト処理を行うことにより、 図 2 aに示すように、 凸部 1 1を形成した。 凸部 1 1の幅は 5 /z m、 高さはすべ て 1 0 mであり、 うち、 1つの凸部 1 1 cの幅は 1 0 mとした。 また、 各凸 部間の距離は 5 μ ηιとした。

次に、 平均粒径 2 0 n mである銀ナノ粒子を主成分とする銀ペーストを P E T 板上にバーコ一ター等で 2 μ riiの厚さで引き伸ばして塗りつけ、 その上に铸型 1 0の凸部 1 1側を押さえ付けることにより、 図 2 bに示すように、 凸部 1 1の先 端に銀ペースト 1 3が付与された铸型 1 0を得た。

図示しないガラス平板上に基板 2 0となるポリアミ ド酸をバーコータ一等で 3 0 /i mの厚さで引き伸ばして塗りつけたものを用意し、 図 2 cに示すように、 そ の上に铸型 1 0の凸部 1 1側を押し付け、 真空下にて 3 5 0 °C、 2 0分間加熱処 理を行った。

常温常圧にした後、 铸型 1 0を取り外すと、 図 2 dに示すように、 ポリイミ ド 化した基板 2 0の表面に、 铸型 1 0の凸部 1 1の形状が凹部 3 1 として転写され た樹脂成形品 3 0が得られた。 転写形成された凹部 3 1の底部には、 銀ペースト 中の銅ナノ粒子が焼結して連続した銀薄膜が導電材料層 （銅薄膜） 1 3として転 写されていた。 また、 真空環境下で行ったことにより、 銀ペーストからの溶媒の 脱離も促進された。

樹脂成形品 3 0を硫酸銅めつき浴に浸漬して、 電解めつき処理を 2 0分間行つ た。 その過程で、 導電材料層 1 3を核として凹部 3 1内にメツキ浴中の銅イオン が析出していき、 凹部 3 1内に所望の銅配線 3 2が充填形成され、 本発明による 回路基板 3 5が完成した。 、

(実施の形態 3 )

図示しないが、 铸型 1 0の素材として一方の面が平坦面とされた石英板を用レ、、 実施の形態 2と同様にして、 幅 5 0 ; m、 高さ 5 0 μ mの凸部を形成した。 各凸 部間の距離は 1 0 /Z mとした。

次に、 平均粒径 5 n mである銀ナノ粒子を主成分とする銀ペーストを P E T板 上にバーコータ一等で 5 μ mの厚さで引き伸ばして塗りつけ、 その上に铸型 1 0 の凸部 1 1側を押さえ付けることにより、 凸部 1 1の先端に銀ペーストが付与さ れた铸型 1 0を得た。

ガラス平板上に厚さ 8 0 μ mのポリカーボネート樹脂フィルムを置き、 その上 に前記铸型 1 0の凸部 1 1側を押し付け、 真空下にて 1 7 0 、 1 0分間加熱処 理を行った。

常温常圧にした後、 铸型 1 0を取り外すと、 ポリカーボネート樹脂フイルムで ある基板 2 0の表面に、 铸型 1 0の凸部 1 1の形状が凹部 3 1 として転写された 樹脂成形品 3 0が得られた。 転写形成された凹部 3 1の底部には、 銀ペース ト中 の銅ナノ粒子が焼結して連続した厚さ 2 μ πιの銀薄膜が導電材料層 （銅薄膜） 1 3として転写されていた。 また、 真空環境下で行ったことにより、 銀ペース トか らの溶媒の脱離も促進された。

実施の形態 2と同様にして、 樹脂成形品 3 0を硫酸銅めつき浴に浸漬して、 電 解めつき処理を 2 0分間行った。 その過程で、 導電材料層 1 3を核として凹部 3 1内にメツキ浴中の銅イオンが析出していき、 凹部 3 1内に所望の銅配線 3 2が 充填形成され、 本発明による回路基板 3 5が完成した。 上記の実施の形態 1， 2， 3に例として示したように、 本発明による回路基板 3 5では、 基板 2 0側に铸型 1 0に形成した凸部 1 1の形状に応じた凹部 3 1が 形成されるので、 凸部 1 1をどのような高さに成形するかにより、 凹部 3 1内に 形成される金属配線 3 2のァスぺトク比を任意に選択することができる。 電流密 度の高いところでは高ァスぺク ト比の金属配線とすることにより、 隣接する金属 配線間の距離を高絶縁性を維持しながら近接させることが可能となり、 高密度の 微細回路パターンを持つ回路基板 3 5を容易に形成することができる。 製造に際 しても、 铸型の圧接とめっき処理のみであり、 少ない工数で製造することができ る。

前記凹部 3 1の幅と深さに応じて、 一定時間経過後に形成される金属膜の厚さ は異なってくる。 一部の凹部 3 1には所望の厚さの金属膜が形成されない状態で、 他の凹部 3 1では基板 2 0の表面を超えて金属が析出することが起こり得る。 そ のような場合でも、 最後に基板表面をポリッシングする等の手段を施すことによ り、 短絡のない高密度回路基板とするとができる。

電解めつき処理でなく無電解めつき処理を行うことによつても、 回路基板とす ることができる。 無電解めつき処理の場合でも、 導電材料層は電解めつき処理の 場合と同様なものであってよい。

Claims

請求の

1 . 基板表面に所望の金属配線を備えた回路基板を製造する方法であって、 回路パターンに応じた凸部を表面に有する铸型を用い、 該铸型の前記凸部先端 に導電材料層を付与する工程と、

前記凸部先端に導電材料層が付与された铸型を前記基板表面に圧接して前記凸 部形状とともに前記導電材料層を基板表面に転写する工程と、 および、

前記転写された導電材料層をベース材として前記転写された凹部内に金属配線 を形成する工程と、

を少なくとも有することを特徴とする回路基板の製造方法。

2 . 前記導電材料層を形成する素材として、 金属ペース トまたはレジネートぺー ストを用いることを特徴とする請求項 1に記載の回路基板の製造方法。

3 . 前記錶型の素材として、 ガラス、 シリ コン、 石英、 ステンレス、 樹脂、 金属 のいずれかを用いることを特徴とする請求項 1に記載の回路基板の製造方法。

4 . 前記基板の素材として、 樹脂材料を用いることを特徴とする請求項 1に記载 の回路基板の製造方法。

5 . 前記転写された導電材料層をベース材として金属配線を形成する工程を、 無 電解めつき処理または電解めつき処理により前記導電材料層を核として前記凹部 に金属膜を析出させることによって行うことを特徴とする請求項 1〜4のいずれ か 1項に記載の回路基板の製造方法。

6 . 基板表面に回路パターンに応じた凹部が形成されており、 該凹部底面には導 電材料層が形成されており、 かつ前記凹部内には、 無電解めつき処理または電解 めっき処理によつて前記導電材料層を核として析出された金属膜による金属配線 が形成されていることを特徴とする回路基板。

7 . 前記金属配線にはァスぺク ト比が他とは異なる部分が一部に含まれているこ とを特徴とする請求項 6に記載の回路基板。