【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、配線基板及びその製造方法に関する。更に詳しくは、抵抗が低く、導電性に優れた配線パターンを有し、信頼性の高い配線基板、及びめっきレジスト、エッチングレジスト等を用いることなく、基材の表面の粗化を要することもなく、優れた導電性を有する配線パターンを容易に形成することができる配線基板の製造方法に関する。
本発明は、ICパッケーシ、電子部品、モジュール基板等において利用することができる。
【0002】
【従来の技術】
近年、電子機器が急速に小型化、高性能化、多機能化しており、半導体素子等の電子部品を実装するための配線基板においても、更なる高密度化と高信頼性が要求されている。このような配線基板の配線パターンを形成する方法として、現在、サブトラクティブ法とアディティブ法とがある。サブトラクティブ法は、銅張積層板の表面の銅めっき層にエッチングレジストを塗布し、露光、焼付後、露出している銅をエッチングにより除去し、導体パターンを形成する工程を備える。また、アディティブ法は、銅箔が積層されていない絶縁基板の表面にめっきレジストによりパターンを形成した後、めっき法により導体パターンを形成する工程を備える。
【0003】
いずれにしても、配線パターンの形成には、通常、無電解めっきと電解めっきとが併用される。しかし、基材の表面は絶縁性が高く、直接、電解めっきを施すことはできない。更に、無電解めっきを基材に密着させるため、基材の表面を粗化する必要がある。従って、先ず、基材の表面を粗化した後、無電解めっきを施して導電性を有する被膜を形成し、次いで、電解めっきを施し、その後、不要部分をエッチングにより除去し、配線パターンを形成するのが一般的である。一方、電解めっき及び無電解めっきのいずれも行うことなく配線パターンを形成する方法も知られている(例えば、特許文献1及び特許文献2参照。)。これらは、金属微粒子等を含有し、加熱により導電性を有する被膜が形成される特定の分散液を用いて、基材の表面に、直接、配線パターンを形成する方法である。
【0004】
【特許文献1】
特開2002−324966号公報
【特許文献2】
特開2002−334618号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献1及び特許文献2に記載された技術では、インクジェット方式の印刷等により、上記の分散液を基材の表面に印刷することで、線幅及び回路間の間隔が小さい場合も、容易に配線パターンを形成することができると説明されている。しかし、この方法により形成される配線パターンは、抵抗が高く、十分な導電性が得られ難いという問題がある。また、導電性を高めるために導電層を厚くするのも容易ではないという問題もある。
【0006】
本発明は、上記の状況に鑑みてなされたものであり、抵抗が低く、導電性に優れた配線パターンを有し、信頼性の高い配線基板を提供することを目的とする。また、めっきレジスト、エッチングレジスト等を用いることなく、基材の表面の粗化を要することもなく、特に、インクジェット方式の印刷とめっき法とを組み合わせることにより、十分な膜厚を有し、且つ微細な配線パターンを容易に形成することができる配線基板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】
本発明は以下のとおりである。
1.基材と、該基材の表面に形成された下層導電パターンと、該下層導電パターン上に形成された上層導電パターンとを備える配線基板の製造方法において、上記基材の表面に、導電性微粒子及び加熱により導電化される微粒子並びに有機金属化合物のうちの少なくとも1種を含有し、且つ100〜500℃の加熱により上記下層導電パターンが形成される導電化剤を塗布し、100〜500℃で加熱して、該下層導電パターンを形成する下層導電パターン形成工程と、該下層導電パターン上に、めっき法により上層導電パターンを形成する上層導電パターン形成工程と、を備えることを特徴とする配線基板の製造方法。
2.基材と、該基材の表面に形成された下層導電パターンと、該下層導電パターン上に形成された上層導電パターンとを備える配線基板の製造方法において、上記基材の表面に、平均粒径が350nm以下の導電性微粒子及び平均粒径が350nm以下の加熱により導電化される微粒子のうちの少なくとも1方を含有する導電化剤を塗布し、加熱して該下層導電パターンを形成する下層導電パターン形成工程と、該下層導電パターン上に、めっき法により上層導電パターンを形成する上層導電パターン形成工程と、を備えることを特徴とする配線基板の製造方法。
3.上記導電化剤をインクジェット方式の印刷により塗布する上記1.又は2.に記載の配線基板の製造方法。
4.上記導電化剤をスクリーン印刷により塗布する上記1.又は2.に記載の配線基板の製造方法。
5.上記めっき法が無電解めっき法である上記1.乃至4.のうちのいずれか1項に記載の配線基板の製造方法。
6.上記下層導電パターンの表面に、上記無電解めっき法において用いられる触媒成分を付着させる工程を備える上記5.に記載の配線基板の製造方法。
7.上記導電化剤が、上記無電解めっき法において用いられる触媒成分を含有する上記5.又は6.に記載の配線基板の製造方法。
8.上記めっき法が電解めっき法である上記1.乃至4.のうちのいずれか1項に記載の配線基板の製造方法。
9.上記上層導電パターンがCu又はAgからなる上記1.乃至8.のうちのいずれか1項に記載の配線基板の製造方法。
10.上記1.乃至9.のうちのいずれか1項に記載の配線基板の製造方法により製造されたことを特徴とする配線基板。
【0008】
【発明の効果】
100〜500℃の加熱により下層導電パターンが形成される導電化剤を用いる本発明の配線基板の製造方法、及び平均粒径が300nm以下の、導電性微粒子及び/又は加熱により導電化される微粒子を含有する導電化剤を用いる本発明の他の配線基板の製造方法によれば、めっきレジスト、エッチングレジスト等を用いることなく、基材の表面の粗化を要することもなく、下層導電パターンを容易に形成することができ、更には十分な膜厚を有し、導電性に優れた配線パターンを備え、信頼性が高い配線基板を得ることができる。
また、導電化剤をインクジェット方式の印刷により塗布する場合は、線幅及び回路間の間隔が小さい下層導電パターンを容易に形成することができる。
更に、導電化剤をスクリーン印刷により塗布する場合も、線幅及び回路間の間隔が小さい下層導電パターンを容易に形成することができる。
また、めっき法が無電解めっき法である場合は、複雑な上層導電パターンを容易に形成することができ、且つ抵抗が低く、優れた導電性を有する配線パターンを形成することができる。
更に、下層導電パターンの表面に、無電解めっき法において用いられる触媒成分を付着させる工程を備える場合は、触媒成分のうちのより多くを有効に作用させることができる。
また、導電化剤が、無電解めっき法において用いられる触媒成分を含有する場合は、下層導電パターンの表面に予め触媒成分を付着させておく必要がなく、工程をより簡略化することができる。
更に、めっき法が電解めっき法である場合は、グランド等の簡易なパターンの形成において有用である。
また、上層導電パターンがCu又はAgからなる場合は、より低抵抗とすることができ、例えば、Ni等に比べて不要な部分に析出することもない。
本発明の配線基板であれば、特に、線幅及び回路間の間隔が小さい場合であっても、信頼性の高いものとすることができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
上記「基材」は、下層導電パターン及び上層導電パターン(以下、これらの両方をいう場合は「配線パターン」という。)等の導体間を絶縁するものであり、且つ各々の導電パターン等を支持するものでもある。また、基材は、その内部に導体層が配設されていてもよく、配設されていなくてもよい。この基材は、どのような絶縁材料からなるものであってもよく、絶縁材料としては、例えば、有機材料、セラミック材料、及び有機材料とセラミック材料とからなる複合材料等が挙げられる。
【0010】
有機材料は特に限定されず、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、キシレン樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミド・トリアジン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂等が挙げられる。これらの有機材料は1種のみを用いてもよいし、2種以上を併用することもできる。更に、これらの樹脂に各種ゴム等を配合し、改質した有機材料を使用することもできる。また、有機材料からなる基材は、ガラスクロス、ガラス不織布、ポリアミド等により形成された樹脂クロス、ポリアミド等により形成された樹脂フィルム、ポリテトラフルオロエチレン等により形成された3次元網目構造を有するシート等からなる芯材を有していてもよく、金属箔等からなる芯材を有していてもよい。これらの芯材により基材の引裂強度が向上する。
【0011】
セラミック材料は特に限定されず、ガーナイト、チタニア、アルミナ、チタン酸塩(チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム等)、ムライト、ジルコニア、シリカ、コーディエライト、フォルステライト、ワラストナイト、アノーサイト、エンスタタイト、ジオプサイト、アーケルマナイト、ゲーレナイト及びスピネル等が挙げられる。これらのセラミック材料は1種のみを用いてもよいし、2種以上を併用することもできる。
【0012】
更に、これらのセラミック材料とガラス材料とを併用することもできる。このガラス材料も特に限定されず、結晶性ガラスであっても、非晶性ガラスであってもよい。ガラスに含有される元素としては、Si、Al、Na、K、Mg、Ca、B、Pb及びZn等が挙げられる。このガラスとしては、具体的には、アルミノケイ酸ガラス及びアルミノホウケイ酸ガラス等が挙げられる。
また、複合材料としては、これらのセラミック材料をフィラーとして上記の有機材料に含有させたもの等が挙げられる。
【0013】
尚、本発明では、導電化剤を塗布する前に基材の表面を粗化する必要がない。そのため、無電解めっきの場合に必須の前処理である粗化ができないことを理由に、従来、配線基板の基材として用いることが困難であった液晶ポリマー、熱硬化性ポリフェニレンエーテル、熱硬化性ポリベンゾシクロブテン、ポリノルボルネン、ポリイミド及び熱膨張率を低下させ且つ誘電特性を向上させるため所定のフィラーを高濃度で充填した樹脂等も基材として使用することができる。
【0014】
上記「下層導電パターン」は、後記の導電化剤を基材に塗布して塗膜を形成し、その後、この塗膜を、本発明の配線基板の製造方法では、100〜500℃、特に100〜300℃、更に100〜250℃で加熱して導電性を有する被膜とすることにより、形成される。本発明の他の配線基板の製造方法では、加熱温度は特に限定されないが、通常、100〜500℃、特に100〜300℃、更に100〜250℃で加熱することにより、導電性を有する被膜を形成することができる。この下層導電パターンの抵抗は低いことが好ましいが、めっき法により形成される上層導電パターンを電解めっきにより形成する場合に、めっき可能な程度の導電性を有しておればよく、電子部品として十分な導電性は必ずしも有していなくてもよい。この下層導電パターンの導電性は特に限定されないが、その常温における比抵抗が50μΩ・cm以下であり、特に10μΩ・cm以下であることが好ましい。
【0015】
また、下層導電パターンの厚さも特に限定されないが、10μm以下であり、0.2〜10μm、特に0.5〜8μm、更には0.7〜5μmであることが好ましい。下層導電パターンはめっき法により形成される上層導電パターンに比べて抵抗が高く導電性が低いため、下層導電パターンの厚さを10μm以下とすることで、配線パターン全体の導電性を向上させることができる。更に、この下層導電パターンは、厚さが10μm以下と薄膜であっても、その表面が平滑であるため、高周波領域において用いた場合に、優れた誘電特性を有する配線基板とすることができる。
【0016】
上記「上層導電パターン」は、下層導電パターン上にめっき法により形成される。この上層導電パターンは、下層導電パターンに接して形成されていてもよいし、下層導電パターンと上層導電パターンとの導通及び接合が妨げられない限り、他の層が介在していてもよい。また、上層導電パターンの線幅及び間隔は、下層導電パターンと略同じになる。更に、上層導電パターンの導電性は特に限定されないが、抵抗が低いことが好ましく、常温における比抵抗が3μΩ・cm以下であり、特に2μΩ・cm以下であることが好ましい。この上層導電パターンはCu、Ag等により形成することができ、Cu又はAgを使用すれば上記のように低抵抗の上層導電パターンとすることができ好ましい。更に、上層導電パターンの厚さも特に限定されず、10〜30μmであり、10〜25μm、特に10〜20μmであることが好ましい。上層導電パターンの厚さが10μm以上であれば、十分に抵抗が低い配線パターンとすることができる。
【0017】
また、導電化剤を用いて形成された下層導電パターンと、めっき法により形成された上層導電パターンとの、2層の導電層により形成された配線パターンの比抵抗は、5μΩ・cm以下、特に3μΩ・cm以下とすることができる。この比抵抗は、導電化剤のみを用いた1層の導電層からなり、幅、厚さが同じ配線パターンの抵抗に比べて1/10〜1/2、特に1/8〜1/4と低く、優れた導電性を有する配線パターンとすることができる。
尚、これら配線パターンとしては、例えば、通常の導通用配線、抵抗用配線、パッド形状等のコンデンサ用配線、インダクタンス用配線、及びボンディングパッド等が挙げられる。
【0018】
本発明の配線基板の製造方法は、導電性微粒子、加熱により導電化される微粒子(以下、「導電化微粒子」という。)及び有機金属化合物のうちの少なくとも1種を含有する導電化剤を基材に塗布して塗膜を形成し、この塗膜を100〜500℃、特に100〜300℃、更に100〜250℃で加熱して下層導電パターンを形成する下層導電パターン形成工程と、この下層導電パターン上に、めっき法により上層導電パターンを形成する上層導電パターン形成工程と、を備える。
【0019】
上記「導電化剤」は、導電性微粒子及び導電化微粒子並びに有機金属化合物のうちの少なくとも1種を含有すること以外は特に限定されず、この導電化剤を基材に塗布して塗膜を形成し、この塗膜を100〜500℃で加熱することにより下層導電パターンが形成されるものであればよい。
【0020】
本発明の他の配線基板の製造方法は、平均粒径が350nm以下の導電性微粒子及び平均粒径が350nm以下の導電化微粒子のうちの少なくとも一方(これらの微粒子が球形でない場合は、平均粒径ではなく、最大長さの平均値とする。)を含有する導電化剤を基材に塗布して塗膜を形成し、この塗膜を加熱して下層導電パターンを形成する下層導電パターン形成工程と、この下層導電パターン上に、めっき法により上層導電パターンを形成する上層導電パターン形成工程と、を備える
【0021】
この製造方法では、導電化剤は、平均粒径又は最大長さの平均値が350nm以下の、導電性微粒子及び/又は導電化微粒子を含有すること以外は特に限定されず、この導電化剤を基材に塗布して塗膜を形成し、この塗膜を加熱することにより下層導電パターンが形成されるものであればよい。この加熱の際の温度は特に限定されないが、導電性微粒子及び導電化微粒子の平均粒径又は最大長さに応じて適宜設定することができ、100〜500℃、特に100〜300℃、更に100〜250℃とすることができる。
【0022】
上記「導電性微粒子」は、微粒子そのものが導電性を有しているものである。この導電性微粒子としては、金属からなる微粒子が挙げられる。この微粒子は、1種の金属からなる微粒子であってもよいし、2種以上の金属を含有する合金からなる微粒子であってもよい。金属としては、貴金属(金、銀、白金、パラジウム、ロジウム、オスミニウム、ルテニウム及びイリジウム)、銅、ニッケル、スズ、亜鉛、コバルト、クロム、チタン、タンタル、タングステン並びにインジウム等が挙げられる。これらのうちでは、貴金属、銅及びニッケルが好ましく、金、銀及び銅がより好ましい。導電化剤に含有される導電性微粒子は1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。
【0023】
上記「導電化微粒子」は、微粒子そのものは導電性を有さず、本発明の配線基板の製造方法では、100〜500℃、特に100〜300℃、更に100〜250℃の加熱により導電化されるものである。また、本発明の他の配線基板の製造方法では、平均粒径又は最大長さの平均値が350nm以下の微粒子であり、この微粒子は、通常、100〜500℃、特に100〜300℃、更に100〜250℃の加熱により導電化することができる。これらの導電化微粒子としては、酸化銀、酸化金、酸化白金、塩化金、硫化金等の金属化合物からなる微粒子が挙げられる。導電化剤に含有される導電化微粒子は1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。これらの導電化微粒子は、加熱時、それぞれ特定の温度で金属と酸素、塩素、イオウ等とに分解して導電性微粒子になり、導電性を有する被膜が形成される。
【0024】
これら導電性微粒子及び導電化微粒子の形状は特に限定されず、球形、楕円体、ウィスカー等のいずれでもよいが、球形及び楕円体が好ましく、特に球形であることが好ましい。球形及び楕円体であれば、下層導電パターンの緻密度を向上させることができ、より抵抗の低い下層導電パターンとすることができる。
【0025】
微粒子の寸法は、本発明の配線基板の製造方法では特に限定されないが、平均粒径又は最大長さの平均値が350nm以下であることが好ましい。また、本発明の他の配線基板の製造方法では、平均粒径又は最大長さの平均値が350nm以下である。この平均粒径又は最大長さの平均値が350nm以下であれば、100〜500℃で加熱することにより下層導電パターンを形成することができる。この平均粒径又は最大長さの平均値は、200nm以下、特に100nm以下、更には50nm以下(通常、1nm以上である。)であることが好ましく、30nm以下であることがより好ましい。また、粒度分布においてピークは1つのみでもよく、2つ以上でもよい。2つ以上のピークを有する場合であっても、特に小径の粒子により被膜化が十分になされ緻密、且つ低抵抗の下層導電パターンを形成することができる。
尚、微粒子は、例えば、その表面を特定の分子層により被覆する等の方法により、保管時等における凝集が防止されている。
【0026】
上記「有機金属化合物」は、導電性を有していても、有していなくてもよく、いずれにしても100〜500℃、特に100〜300℃、更に100〜250℃の加熱により下層導電パターンが形成されるものである。この有機金属化合物に含有される金属元素としては、貴金属(金、銀、白金、パラジウム、ロジウム、オスミニウム、ルテニウム及びイリジウム)、銅、ニッケル、スズ、亜鉛、コバルト、クロム、チタン、タンタル、タングステン並びにインジウム等が挙げられる。これらのうちでは、貴金属、銅及びニッケルが好ましく、金、銀及び銅がより好ましい。これらの金属元素は1種のみ含有されていてもよく、2種以上含有されていてもよい。この有機金属化合物としては、金属原子と炭素原子との結合を有するものの他に、アルコキサイド等の金属原子と酸素原子との結合のみを有するものを用いることもできる。
【0027】
導電化剤に含有される微粒子及び有機金属化合物の含有量は特に限定されず、導電化剤を100質量%とした場合に、10〜99質量%、特に30〜95質量%のものが提供されている。微粒子等の含有量が10〜99質量%、特に30〜95質量%の範囲であれば、十分な導電性を有する下層導電パターンとすることができる。更に、導電化剤の性状も特に限定されず、保管時等における凝集を防止する処理が施された微粒子のみからなる液状物(以下、「液状導電化剤」という。)、又は微粒子及び有機金属化合物の他に、樹脂成分及び水、有機溶剤等の分散媒などを含有するペースト状導電化剤などとすることができる。どのような性状の導電化剤を用いるかは、塗布方法等により適宜選択することができる。
【0028】
ペースト状導電化剤に分散媒として含有される有機溶剤は特に限定されず、(1)ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、ドデカン、トリデカン、シクロヘキサン、シクロオクタン、トルエン、キシレン、メシチレン、エチルベンゼン、ドデシルベンゼン、テトラリン、ミネラルスピリット及びソルベントナフサ等の炭化水素系溶剤、(2)ターピネオール、イソプロピルアルコール等の1価アルコール類、(3)アセトン、シクロヘキサノン、トリメチルシクロヘキサノン等のケトン類、(4)エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ等のセロソルブ類、及びエチルカルビトール、ブチルカルビトール、酢酸カルビトール等のカルビトール類などの多価アルコール系溶剤、(5)酢酸メチル、酢酸エチル及び酢酸ブチル等の酢酸エステル類、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジブチル、フタル酸ジオクチル等のフタル酸エステル類、及びセバシン酸ジメチル、セバシン酸ジエチル、セバシン酸ジブチル、セバシン酸ジオクチル等のセバシン酸エステル類などのエステル系溶剤等が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0029】
更に、特に微粒子を含有する場合、微粒子が分散媒により安定して分散されるように分散剤が含有されていてもよい。この分散剤としては、微粒子を形成する金属に配位可能であり、且つ加熱により分解し、又は昇華し、微粒子の表面から脱離し得る化合物を使用することができる。このような化合物としては、アルキルアミン等の窒素原子を有する化合物、アルカンジオール等の酸素原子を有する化合物、アルカンチオール等のイオウ原子を有する化合物などであって、沸点が250℃以下である化合物が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく、2種以上を併用することもできる。
【0030】
また、ペースト状導電化剤には、その粘度を調整するための粘度調整剤が含有されていてもよい。この粘度調整剤としては、各種樹脂、この樹脂を溶解する溶剤及び可塑剤等が挙げられる。溶剤は樹脂の種類等により適宜選択することができ、例えば、1価アルコール類、カルビトール類、ケトン類、セロソルブ類、酢酸エステル類等を使用することができる。更に、可塑剤としては、フタル酸エステル類、セバシン酸エステル類等を用いることができる。尚、上記の分散媒を粘度調整剤として兼用することもできる。
【0031】
1価アルコール類としては、イソプロピルアルコール等が挙げられる。更に、カルビトール類としては、メチルカルビトール、エチルカルビトール、ブチルカルビトール等が挙げられる。また、ケトン類としては、アセトン、シクロヘキサノン、トリメチルシクロヘキサノン等が挙げられる。更に、セロソルブ類としては、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ等が挙げられる。また、酢酸エステル類としては、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル等が挙げられる。これらのうちでは、沸点が250℃以下である溶剤、例えば、ブチルカルビトール等が好ましい。これらの溶剤によってペースト状導電化剤の粘度が適正な範囲に長期に渡って維持される。これらは1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0032】
更に、可塑剤であるフタル酸エステル類としては、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジブチル、フタル酸ジオクチル等が挙げられる。また、セバシン酸エステル類としては、セバシン酸ジメチル、セバシン酸ジエチル、セバシン酸ジブチル、セバシン酸ジオクチル等が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく、2種以上を併用することもできる。
【0033】
このペースト状導電化剤には、基材と下層導電パターンとの接合性を向上させるためのバインダが含有されていてもよい。このバインダは特に限定されず、導電化剤を加熱する際に硬化し、且つ加熱温度において分解しない熱硬化性樹脂を用いることができる。熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂及びシリコーン樹脂等が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく、2種以上を併用することもできる。
【0034】
溶剤、可塑剤、バインダ等により形成される有機ビヒクルの含有量は特に限定されないが、ペースト状導電化剤を100質量%とした場合に、1〜90質量%とすることができ、5〜80質量%であることが好ましい。また、有機ビヒクルのうち、溶剤は0.5〜75質量%、特に4〜70質量%であることが好ましい。溶剤の含有量がこの範囲であれば、導電化剤の粘度が好ましい範囲に維持される。更に、バインダは、基材との接合性の向上の観点からは、0.5〜15質量%、特に1〜10質量%であることが好ましい。また、抵抗が低く、より高い導電性を有する下層導電パターンを形成するという観点からは、0.1〜10質量%、特に0.1〜5質量%であることが好ましい。
【0035】
尚、有機ビヒクルには、ガラス、セラミック、密着性向上剤、焼成収縮調整剤、レベリング剤、滑剤、消泡剤、酸化防止剤、界面活性剤及び硬化剤等の各種の配合剤を含有させることもできる。
【0036】
上記「下層導電パターン形成工程」は、基材の表面に導電化剤を塗布し、加熱して下層導電パターンを形成する工程である。
上記「塗布」は、基材の表面に導電化剤を付着させる工程であり、その方法は特に限定されない。塗布方法としては、例えば、インクジェット方式の印刷、スクリーン印刷等の各種の印刷法及びスピンコート法等が挙げられる。これらの塗布方法のうちでは、所定形状の下層導電パターンを正確に、且つ再現性よく形成することができるインクジェット印刷及びスクリーン印刷が好ましい。また、線幅及び回路間の間隔が小さい配線パターンの場合は、より正確に、且つ再現性よくパターンを形成することができるインクジェット印刷が特に好ましい。
【0037】
更に、導電化剤を塗布する前に基材の表面を粗化する必要がなく、導電化剤がバインダを含有する場合は特に粗化は不要であるが、必要に応じて、粗化した後、導電化剤を塗布することもできる。
【0038】
インクジェット印刷では、導電化剤の粘度(測定装置として東機産業社製、型式「TVB−20H」を使用し、25℃で測定した値である。以下、粘度は、この装置を用い、この温度で測定した値である。)は、30Pa・s以下であることが好ましく、1〜5Pa・sであることがより好ましい。一方、スクリーン印刷では、導電化剤の粘度は、500Pa・s以下であることが好ましく、1〜200Pa・sであることがより好ましい。更に、基材に導電化剤を塗布して形成された塗膜の厚さは特に限定されず、配線基板の種類、用途等に応じて適宜設定することができるが、通常、0.1μm以上、特に0.2〜10μmである。0.1μm以上とすることにより、上層導電パターンを形成するのに十分な厚さの下層導電パターンとすることができる。
【0039】
線幅及び回路間の間隔が小さい配線パターンの場合に特に好ましい塗布方法であるインクジェット方式の印刷では、導電化剤を、所定のパターンとなるように微細な液滴として基材に向けて噴射し、塗布する。所定の線幅及び間隔により、塗布されるドットの平均径を、例えば、10〜20μmの範囲に設定することができ、このドットの平均径の設定に応じて液滴量が定まる。この液滴量は装置によって自動的に定まるものであり、即ち、液滴量は、使用する装置のプリンターヘッドの性能に依存するため、所定量の液滴が噴射されるプリンターヘッドを備える装置を選択して用いることが好ましい。
【0040】
また、ペースト状導電化剤の場合、微粒子等と、有機溶剤等の他のすべての成分とを混合し、分散させた一液型のペーストであってもよいし、例えば、微粒子等を溶剤に分散させた分散液と、熱硬化性樹脂等の他の成分を含有する溶液又は分散液との二液型のペーストであってもよい。この二液型のペーストの場合は、それぞれを基材の表面に別々に噴射して塗布し、基材上で両液を混和させ、一液型の場合と同様の塗膜を形成することができる。
【0041】
更に、二液型のペーストの場合、微粒子等を溶剤に分散させた分散液と、熱硬化性樹脂等の他の成分を含有する溶液又は分散液とを、別々に噴射し、塗布するため、各々の粘度がともに容易に噴射することができる好ましい範囲内にある必要がある。従って、それぞれに含有される溶剤の合計量が、一液型のペーストに含有される溶剤量と比較して多くなることもある。そのような場合は塗膜形成時、又は塗膜形成後の加熱工程において、溶剤を蒸散させる工程を設けることが好ましい。
【0042】
また、インクジェット印刷装置のプリンターヘッドには、インクを加熱し、発泡させて噴射するサーマル方式、圧電素子を用いてインクを噴射するピエゾ方式等があるが、ペースト状導電化剤の場合は、サーマル方式及びピエゾ方式等のいずれであってもよい。また、液状導電化剤の場合は、ピエゾ方式のプリンターヘッドを備える装置を用いることができる。尚、装置によって用いる導電化剤の粘度を調整する必要があり、例えば、溶剤の配合量により、粘度を0.5〜30Pa・s、特に1〜5Pa・sの範囲に設定することが好ましい。また、サーマル方式の場合、加熱、発泡(バブル化)し得る有機溶剤、即ち、その沸点がサーマル方式の加熱温度より低い有機溶剤を用いる必要がある。
【0043】
このインクジェット方式の印刷では、導電化剤をプリンターヘッドの液溜に投入し、微細な液滴として噴射し、微小なドットとして塗布することができる。従って、細線からより幅広のパターンまで、更にはパターン形状にもよらず、高い精度で再現性よく下層導電パターンを形成することができる。更に、同一個所に正確に塗布することができるため、複数回の印刷により所望の膜厚の塗膜とすることもできる。また、同一工程において形成される下層導電パターンに、設計膜厚が異なる領域がある場合も、膜厚にかかわらずパターン全体を同様に高い精度で形成することができる。
【0044】
更に、プリンターヘッドの液溜に投入される導電化剤は、室温又は保管時に想定される上限温度の範囲においては、例えば、凝集を防止するため微粒子の表面に被覆されている化合物である末端アミノ基等と、酸無水物等との反応は実質的に進行しない。そのため、バインダとして配合されている熱硬化性樹脂を硬化させる等の目的で、所定の温度まで加熱しない限り、微粒子等の表面を緻密に被覆しているアミン化合物等の分子層が安定に維持され、保管時の微粒子の凝集が防止される。従って、各種の成分が混合されてなるペースト状導電化剤であっても、微粒子は、噴射されるまでの間、均一に分散されており、ノズルの内部に付着して液滴量がばらつくことはない。
【0045】
本発明において用いられる導電化剤、特に、平均粒径が350nm以下の導電性微粒子及び導電化微粒子を含有する導電化剤は、流動性に優れ、インクジェット方式の印刷に好適である。この微粒子を含有する導電化剤は、プリンターヘッドの液溜に貯留されている際に凝集等を生ずることがなく、噴射が妨げられることがない。また、粘度が低く、流動性に優れるため、噴射される各々の液滴の容量を正確に制御することができ、所定の線幅及び間隔で、所定の位置に正確に配線パターンを形成することができ、信頼性の高い配線基板とすることができる。
【0046】
上記「加熱」は、塗膜を、導電化剤の種類及び平均粒径等に応じて所定の温度で加熱する工程であり、この加熱により下層導電パターンが形成される。本発明の配線基板の製造方法では、この加熱の際の温度は100〜500℃であり、特に100〜300℃、更に100〜250℃であることが好ましい。本発明の他の配線基板の製造方法では、100〜500℃、特に100〜300℃、更に100〜250℃とすることが好ましい。加熱時間は特に限定されず、10〜90分、特に30〜60分とすることができる。また、加熱雰囲気も特に限定されないが、大気雰囲気とすることができる。この加熱により、導電性を有する被膜、即ち、下層導電パターンを形成することができる。更に、基材との接合性を向上させるために熱硬化性樹脂からなるバインダが配合されている場合は、このバインダを硬化させることができる。このようにして形成される下層導電パターンの抵抗及び厚さの好ましい範囲は前記のとおりである。
尚、基材が有機材料からなる場合は、加熱温度は100〜350℃、特に100〜300℃、更に100〜250℃とすることが好ましく、この温度範囲で導電化することができる導電化剤を用いることが好ましい。
【0047】
上記「上層導電パターン形成工程」は、上記のようにして形成された下層導電パターン上にめっき法により上層導電パターンを形成する工程である。
上記「めっき法」は、無電解めっき法であってもよいし、電解めっき法であってもよい。無電解めっき法の場合は、下層導電パターンの表面にPd触媒等の触媒成分を付着させた後、無電解めっきすることができる。この触媒成分の付着は、触媒成分を含有する分散液を、下層導電パターンの形成における基材への導電化剤の塗布と同様の方法により行うことができる。特に、インクジェット方式の印刷のように、所定個所に正確に、且つ再現性よく印刷することができる方法により付着させれば、下層導電パターンの表面からずれることなく、下層導電パターンの表面の全面に触媒成分を付着させることができる。
【0048】
触媒成分は、予め導電化剤に配合しておくこともでき、この場合は形成された下層導電パターンに触媒成分が含有されることになり、工程を簡略化することができる。尚、触媒成分は、この触媒成分を含有する分散液を下層導電パターンの表面に付着させ、且つ予め導電化剤に配合しておいてもよい。また、下層導電パターンがCuからなる場合は、特に無電解銅めっきであれば、Pd触媒等の触媒成分は必ずしも用いる必要はない。更に、下層導電パターンがAgからなる場合は、無電解銀めっき及び無電解銅めっきであれば、Pd触媒等の触媒成分は必ずしも必要ではない。
【0049】
上層導電パターンは電解めっき法により形成することもできる。但し、この電解めっき法において、多数の下層導電パターンのすべての導通をとってめっきすることは容易ではない。従って、グランド等の比較的面積が大きく、簡易なパターンの上層導電パターンの場合に実用的である。
【0050】
本発明の配線基板の製造方法及び本発明の他の配線基板の製造方法では、基材の一面又は両面に配線パターンが形成された積層体を、基材が前記の有機材料及び複合材料からなる場合は、加熱して配線基板とすることができる。この加熱の温度は材質等により適宜設定することができるが、通常、100〜350℃、特に100〜300℃、更に150〜250℃とすることができる。加熱時間も特に限定されず、30〜300分、特に60〜180分とすることができる。
【0051】
更に、基材がセラミック材料からなる場合は、焼成して配線基板とすることができる。この焼成の温度は特に限定されず、通常、800〜1600℃、特に850〜1500℃とすることができる。特に、低温焼成セラミックの場合は、800〜1100℃、特に850〜1050℃、更には850〜950℃とすることができる。この焼成温度を保持する時間も特に限定されないが、15分〜5時間、特に30分〜2時間とすることができる。
【0052】
尚、基材の一面に配線パターンが形成された積層体を用いてなる配線基板は、通常、この配線基板のみで実用に供されることはなく、多層配線基板とする場合に、他の配線基板に積層されて使用されるものであるが、このような配線基板も本発明の配線基板であるとする。また、基材の両面に配線パターンが形成された積層体を用いてなる配線基板は、この配線基板のみで実用に供し得るが、多層配線基板とする場合のコア基板として用いられることも多い。
【0053】
この配線基板を製造するための加熱と、配線パターンを形成するための加熱とは、それぞれを別工程として行うことができる。更に、各々の加熱のための温度、時間等の条件を調整することができれば、配線基板を製造するための加熱と、配線パターンを形成するための加熱とを同時に行うこともできる。また、配線基板を製造するため焼成する場合は、予め配線パターンを形成するための加熱を行った後、焼成してもよいし、焼成温度に到達するまでの昇温過程において、配線パターンを形成してもよい。このように配線基板を製造するための加熱又は焼成と、配線パターンを形成を形成するための加熱とを兼ねた場合は、工程を簡略化することができ、所要エネルギーを低減することもできる。
【0054】
本発明の配線基板は、前記の方法により製造することができ、基材と、この基材の表面に形成された下層導電パターンと、この下層導電パターン上に形成された上層導電パターンとを備える。この配線基板は、マザーボード等の通常の配線基板に用いることができ、更にはフリップチップパッケージ用配線基板、CSP用配線基板、及びMCP用配線基板等のパッケージ用配線基板、並びにアンテナスイッチモジュール用配線基板、ミキサーモジュール用配線基板、PLLモジュール用配線基板、及びMCM用配線基板等のモジュール用配線基板等に使用することができる。
【0055】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
実施例1
市販の超微粒子銀分散液(平均粒径8nmの銀微粒子が含有され、この銀微粒子を100質量部とした場合に、15質量部のドデシルアミン及び75質量部のターピネオールを含有する分散液、粘度;10Pa・s)を脱気処理し、脱気された分散液をピエゾ方式のインクジェット印刷装置のプリンターヘッドの液溜に充填し、このプリンターヘッドを装置本体に装着した。
【0056】
この装置を使用し、70質量%のSiO2フィラーを含有するエポキシ樹脂からなる樹脂基材の表面に分散液を印刷し、幅が50μm、間隔が50μm、厚さが1μmである塗膜を形成した。その後、大気雰囲気下、この塗膜を250℃で30分加熱し、銀微粒子を被膜化し、比抵抗3μΩ・cm、線幅50μm、間隔50μm、厚さ0.5μmの下層導電パターンを形成した。
【0057】
次いで、液溜にPd触媒成分を含有する分散液を充填し、印刷して下層導電パターンの表面にPd触媒成分を付着させた。その後、無電解銅めっきを行い上層導電パターンを形成した。この上層導電パターンの厚さは25μmであった。尚、Pd触媒成分の付着は正確に下層導電パターンの上面においてなされ、その結果、銅めっきの堆積も正確に下層導電パターンの上面においてなされていた。また、線幅、間隔、下層導電パターンと上層導電パターンとの合計厚さのばらつきは極めて小さく、設計どおりの配線パターンが形成された。尚、プリンターヘッドのノズル部における超微粒子銀分散液の目詰まりもまったくなかった。また、形成された配線パターンの比抵抗は2μΩ・cmと十分に低く、良好な結果であった。
【図面の簡単な説明】
【図1】基材の表面に下層導電パターンが形成された中間製品の断面の一部を示す模式図である。
【図2】更に下層導電パターン上に上層導電パターンが形成された配線基板の断面の一部を示す模式図である。
【符号の説明】
1;配線基板、11;基材、12下層導電パターン、13;上層導電パターン。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a wiring board and a manufacturing method thereof. More specifically, it has a wiring pattern with low resistance and excellent conductivity, and without using a highly reliable wiring board, plating resist, etching resist, etc., and without requiring roughening of the surface of the substrate. The present invention also relates to a method of manufacturing a wiring board capable of easily forming a wiring pattern having excellent conductivity.
The present invention can be used in IC packages, electronic components, module substrates, and the like.
[0002]
[Prior art]
In recent years, electronic devices have rapidly become smaller, higher performance, and multifunctional, and even higher density and higher reliability are required for wiring boards for mounting electronic components such as semiconductor elements. . Currently, there are a subtractive method and an additive method as a method for forming a wiring pattern of such a wiring board. The subtractive method includes a step of applying an etching resist to the copper plating layer on the surface of the copper-clad laminate, exposing and baking, removing the exposed copper by etching, and forming a conductor pattern. Further, the additive method includes a step of forming a conductor pattern by a plating method after forming a pattern with a plating resist on the surface of an insulating substrate on which a copper foil is not laminated.
[0003]
In any case, electroless plating and electrolytic plating are usually used in combination for forming the wiring pattern. However, the surface of the substrate is highly insulating and cannot be directly electroplated. Furthermore, in order to adhere electroless plating to a base material, it is necessary to roughen the surface of the base material. Therefore, after first roughening the surface of the substrate, electroless plating is performed to form a conductive film, then electrolytic plating is performed, and then unnecessary portions are removed by etching to form a wiring pattern. It is common to do. On the other hand, a method of forming a wiring pattern without performing both electrolytic plating and electroless plating is also known (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2). These are methods in which a wiring pattern is directly formed on the surface of a substrate using a specific dispersion containing metal fine particles and the like and forming a conductive film by heating.
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2002-324966 A
[Patent Document 2]
JP 2002-334618 A
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the techniques described in Patent Literature 1 and Patent Literature 2, the above-described dispersion liquid is printed on the surface of the base material by inkjet printing or the like, so that even when the line width and the interval between circuits are small, It is described that a wiring pattern can be formed. However, the wiring pattern formed by this method has a problem that resistance is high and it is difficult to obtain sufficient conductivity. There is also a problem that it is not easy to increase the thickness of the conductive layer in order to increase the conductivity.
[0006]
The present invention has been made in view of the above situation, and an object thereof is to provide a highly reliable wiring board having a wiring pattern with low resistance and excellent conductivity. Further, without using a plating resist, an etching resist or the like, it is not necessary to roughen the surface of the substrate, and in particular, by combining ink jet printing and a plating method, it has a sufficient film thickness, and It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a wiring board capable of easily forming a fine wiring pattern.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is as follows.
1. In a method for manufacturing a wiring board comprising a base material, a lower conductive pattern formed on the surface of the base material, and an upper conductive pattern formed on the lower conductive pattern, conductive fine particles are formed on the surface of the base material. And a conductive agent containing at least one of fine particles and organometallic compounds that are made conductive by heating and forming the lower conductive pattern by heating at 100 to 500 ° C., and at 100 to 500 ° C. A wiring board comprising: a lower conductive pattern forming step for heating to form the lower conductive pattern; and an upper conductive pattern forming step for forming an upper conductive pattern on the lower conductive pattern by plating. Manufacturing method.
2. In the manufacturing method of a wiring board comprising a base material, a lower layer conductive pattern formed on the surface of the base material, and an upper layer conductive pattern formed on the lower layer conductive pattern, an average particle size is formed on the surface of the base material. Is applied with a conductive agent containing at least one of conductive fine particles having an average particle size of 350 nm or less and conductive particles having an average particle diameter of 350 nm or less, and heated to form the lower conductive pattern. A method of manufacturing a wiring board, comprising: a pattern forming step; and an upper layer conductive pattern forming step of forming an upper layer conductive pattern on the lower layer conductive pattern by a plating method.
3. 1. Applying the conductive agent by ink jet printing. Or 2. The manufacturing method of the wiring board as described in 2 ..
4). 1. Applying the conductive agent by screen printing. Or 2. The manufacturing method of the wiring board as described in 2 ..
5. The above 1. in which the plating method is an electroless plating method. To 4. The manufacturing method of the wiring board of any one of these.
6). 4. The above-mentioned step comprising the step of adhering a catalyst component used in the electroless plating method to the surface of the lower conductive pattern. The manufacturing method of the wiring board as described in 2 ..
7. 4. The conductive agent described above which contains a catalyst component used in the electroless plating method. Or 6. The manufacturing method of the wiring board as described in 2 ..
8). The above 1. in which the plating method is an electrolytic plating method. To 4. The manufacturing method of the wiring board of any one of these.
9. 1. The upper conductive pattern is made of Cu or Ag. To 8. The manufacturing method of the wiring board of any one of these.
10. Above 1. To 9. A wiring board manufactured by the method for manufacturing a wiring board according to any one of the above.
[0008]
【The invention's effect】
A method for manufacturing a wiring board of the present invention using a conductive agent that forms a lower conductive pattern by heating at 100 to 500 ° C., and conductive fine particles having an average particle size of 300 nm or less and / or fine particles that are made conductive by heating According to another method for manufacturing a wiring board of the present invention using a conductive agent containing a metal, without using a plating resist, an etching resist or the like, the surface of the base material is not required to be roughened, and the lower conductive pattern is formed. A wiring board that can be easily formed, has a sufficient film thickness, has a wiring pattern excellent in conductivity, and has high reliability can be obtained.
Moreover, when apply | coating a electrically conductive agent by the printing of an inkjet system, a lower layer conductive pattern with a small line | wire width and the space | interval between circuits can be formed easily.
Further, when the conductive agent is applied by screen printing, a lower conductive pattern having a small line width and a small distance between circuits can be easily formed.
Further, when the plating method is an electroless plating method, a complicated upper conductive pattern can be easily formed, and a wiring pattern having low resistance and excellent conductivity can be formed.
Furthermore, when the process of making the catalyst component used in the electroless-plating method adhere to the surface of a lower layer conductive pattern, more of the catalyst components can be made to act effectively.
Moreover, when a electrically conductive agent contains the catalyst component used in an electroless-plating method, it is not necessary to make a catalyst component adhere to the surface of a lower layer conductive pattern previously, and a process can be simplified more.
Furthermore, when the plating method is an electrolytic plating method, it is useful in forming a simple pattern such as a ground.
Further, when the upper conductive pattern is made of Cu or Ag, the resistance can be made lower, and for example, it does not deposit on unnecessary portions compared to Ni or the like.
The wiring board of the present invention can be highly reliable even when the line width and the distance between circuits are small.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The “base material” is to insulate between conductors such as a lower conductive pattern and an upper conductive pattern (hereinafter referred to as a “wiring pattern”), and supports each conductive pattern. It is also what you do. In addition, the base material may or may not have a conductor layer disposed therein. This base material may be made of any insulating material, and examples of the insulating material include an organic material, a ceramic material, and a composite material made of an organic material and a ceramic material.
[0010]
The organic material is not particularly limited, and examples thereof include an epoxy resin, a phenol resin, a xylene resin, a polyimide resin, a bismaleimide / triazine resin, and a polyphenylene ether resin. These organic materials may use only 1 type and can also use 2 or more types together. Furthermore, modified organic materials can be used by blending these resins with various rubbers. In addition, the base material made of an organic material includes a glass cloth, a glass nonwoven fabric, a resin cloth formed of polyamide, a resin film formed of polyamide, a sheet having a three-dimensional network structure formed of polytetrafluoroethylene, etc. Or a core material made of a metal foil or the like. These core materials improve the tear strength of the substrate.
[0011]
The ceramic material is not particularly limited, and garnite, titania, alumina, titanate (magnesium titanate, calcium titanate, strontium titanate, barium titanate, etc.), mullite, zirconia, silica, cordierite, forsterite, wax Lastite, anorthite, enstatite, diopsite, akermanite, gerenite, spinel and the like can be mentioned. These ceramic materials may use only 1 type and can also use 2 or more types together.
[0012]
Furthermore, these ceramic materials and glass materials can be used in combination. This glass material is also not particularly limited, and may be crystalline glass or amorphous glass. Examples of the elements contained in the glass include Si, Al, Na, K, Mg, Ca, B, Pb, and Zn. Specific examples of the glass include aluminosilicate glass and aluminoborosilicate glass.
In addition, examples of the composite material include those in which these ceramic materials are contained as fillers in the above organic materials.
[0013]
In the present invention, it is not necessary to roughen the surface of the substrate before applying the conductive agent. Therefore, liquid crystal polymer, thermosetting polyphenylene ether, thermosetting, which has been difficult to use as a base material for wiring boards, because of the fact that roughening, which is an essential pretreatment in the case of electroless plating, cannot be performed. Polybenzocyclobutene, polynorbornene, polyimide, a resin filled with a predetermined filler at a high concentration in order to lower the coefficient of thermal expansion and improve the dielectric properties can also be used as the substrate.
[0014]
The “lower conductive pattern” is formed by applying a conductive agent described later to a base material to form a coating film, and then forming the coating film at 100 to 500 ° C., particularly 100 ° C. in the method for manufacturing a wiring board of the present invention. It is formed by heating at ~ 300 ° C and further at 100-250 ° C to form a conductive film. In the other method for producing a wiring board of the present invention, the heating temperature is not particularly limited, but usually a conductive film is formed by heating at 100 to 500 ° C, particularly 100 to 300 ° C, and further 100 to 250 ° C. Can be formed. Although it is preferable that the resistance of the lower conductive pattern is low, when the upper conductive pattern formed by the plating method is formed by electrolytic plating, the conductive pattern only needs to be conductive enough to be plated and is sufficient as an electronic component. Such conductivity is not necessarily required. The conductivity of the lower conductive pattern is not particularly limited, but the specific resistance at room temperature is 50 μΩ · cm or less, and particularly preferably 10 μΩ · cm or less.
[0015]
The thickness of the lower conductive pattern is not particularly limited, but is 10 μm or less, preferably 0.2 to 10 μm, particularly preferably 0.5 to 8 μm, and more preferably 0.7 to 5 μm. Since the lower layer conductive pattern has higher resistance and lower conductivity than the upper layer conductive pattern formed by plating, the conductivity of the entire wiring pattern can be improved by setting the thickness of the lower layer conductive pattern to 10 μm or less. it can. Furthermore, even if this lower layer conductive pattern is a thin film having a thickness of 10 μm or less, its surface is smooth, so that it can be a wiring board having excellent dielectric properties when used in a high frequency region.
[0016]
The “upper layer conductive pattern” is formed on the lower layer conductive pattern by plating. The upper conductive pattern may be formed in contact with the lower conductive pattern, or other layers may be interposed as long as conduction and bonding between the lower conductive pattern and the upper conductive pattern are not hindered. In addition, the line width and interval of the upper conductive pattern are substantially the same as those of the lower conductive pattern. Further, the conductivity of the upper conductive pattern is not particularly limited, but the resistance is preferably low, and the specific resistance at room temperature is 3 μΩ · cm or less, and particularly preferably 2 μΩ · cm or less. This upper conductive pattern can be formed of Cu, Ag, or the like, and if Cu or Ag is used, it can be formed as a low resistance upper conductive pattern as described above. Further, the thickness of the upper conductive pattern is not particularly limited, and is 10 to 30 μm, preferably 10 to 25 μm, particularly preferably 10 to 20 μm. If the thickness of the upper conductive pattern is 10 μm or more, a wiring pattern having a sufficiently low resistance can be obtained.
[0017]
Further, the specific resistance of the wiring pattern formed by the two conductive layers of the lower conductive pattern formed using the conductive agent and the upper conductive pattern formed by the plating method is 5 μΩ · cm or less, particularly It can be 3 μΩ · cm or less. This specific resistance is composed of one conductive layer using only a conductive agent, and is 1/10 to 1/2, especially 1/8 to 1/4, compared to the resistance of the wiring pattern having the same width and thickness. The wiring pattern can be low and have excellent conductivity.
Examples of these wiring patterns include normal conduction wiring, resistance wiring, capacitor wiring such as a pad shape, inductance wiring, and bonding pads.
[0018]
The method for producing a wiring board according to the present invention is based on a conductive agent containing at least one of conductive fine particles, fine particles conductive by heating (hereinafter referred to as “conductive fine particles”), and an organometallic compound. A lower layer conductive pattern forming step in which a lower layer conductive pattern is formed by applying the material to a material to form a coating film, and heating the coating film at 100 to 500 ° C., particularly 100 to 300 ° C., and further 100 to 250 ° C. An upper layer conductive pattern forming step of forming an upper layer conductive pattern on the conductive pattern by a plating method.
[0019]
The “conducting agent” is not particularly limited except that it contains at least one of conductive fine particles, conductive fine particles, and an organometallic compound. What is necessary is just to form and a lower layer conductive pattern is formed by heating this coating film at 100-500 degreeC.
[0020]
Another method for producing a wiring board according to the present invention includes at least one of conductive fine particles having an average particle diameter of 350 nm or less and conductive fine particles having an average particle diameter of 350 nm or less (if these fine particles are not spherical, the average particle Forming a coating film by applying a conductive agent containing not a diameter but an average of the maximum length to a substrate and heating the coating film to form a lower conductive pattern. And an upper layer conductive pattern forming step of forming an upper layer conductive pattern by plating on the lower layer conductive pattern.
[0021]
In this production method, the conductive agent is not particularly limited except that it contains conductive fine particles and / or conductive fine particles having an average particle diameter or an average value of maximum length of 350 nm or less. What is necessary is just to apply | coat to a base material, form a coating film, and to form a lower layer conductive pattern by heating this coating film. Although the temperature at the time of this heating is not specifically limited, it can set suitably according to the average particle diameter or maximum length of electroconductive fine particles and electroconductive fine particles, 100-500 degreeC, Especially 100-300 degreeC, Furthermore, 100 It can be set to -250 degreeC.
[0022]
The “conductive fine particles” are those in which the fine particles themselves have conductivity. Examples of the conductive fine particles include fine particles made of metal. The fine particles may be fine particles made of one kind of metal or fine particles made of an alloy containing two or more kinds of metals. Examples of the metal include noble metals (gold, silver, platinum, palladium, rhodium, osmium, ruthenium and iridium), copper, nickel, tin, zinc, cobalt, chromium, titanium, tantalum, tungsten and indium. Among these, noble metals, copper and nickel are preferable, and gold, silver and copper are more preferable. The conductive fine particles contained in the conductive agent may be only one type or two or more types.
[0023]
The above-mentioned “conductive fine particles” are not conductive, and in the method for producing a wiring board according to the present invention, the conductive fine particles are made conductive by heating at 100 to 500 ° C., particularly 100 to 300 ° C., and further 100 to 250 ° C. Is. Further, in another method for producing a wiring board of the present invention, the average particle diameter or the average value of the maximum length is a fine particle having a size of 350 nm or less, and the fine particle is usually 100 to 500 ° C., particularly 100 to 300 ° C. It can be made conductive by heating at 100 to 250 ° C. Examples of these conductive fine particles include fine particles made of a metal compound such as silver oxide, gold oxide, platinum oxide, gold chloride, and gold sulfide. The conductive fine particles contained in the conductive agent may be only one type or two or more types. These conductive fine particles are decomposed into metal and oxygen, chlorine, sulfur and the like at a specific temperature during heating to become conductive fine particles, and a conductive film is formed.
[0024]
The shapes of the conductive fine particles and the conductive fine particles are not particularly limited, and may be any of a spherical shape, an ellipsoid shape, a whisker, and the like, but a spherical shape and an ellipsoid shape are preferable, and a spherical shape is particularly preferable. If it is a sphere and an ellipsoid, the density of a lower-layer conductive pattern can be improved and it can be set as a lower-layer conductive pattern with lower resistance.
[0025]
The size of the fine particles is not particularly limited in the method for manufacturing a wiring board of the present invention, but the average value of the average particle diameter or the maximum length is preferably 350 nm or less. Moreover, in the other manufacturing method of the wiring board of this invention, the average value of an average particle diameter or maximum length is 350 nm or less. If the average value of the average particle diameter or the maximum length is 350 nm or less, the lower layer conductive pattern can be formed by heating at 100 to 500 ° C. The average value of the average particle diameter or maximum length is preferably 200 nm or less, particularly 100 nm or less, more preferably 50 nm or less (usually 1 nm or more), and more preferably 30 nm or less. In the particle size distribution, there may be only one peak or two or more peaks. Even when it has two or more peaks, it is possible to form a dense and low-resistance lower-layer conductive pattern that is sufficiently formed with particles having a particularly small diameter.
The fine particles are prevented from agglomerating during storage, for example, by a method such as coating the surface with a specific molecular layer.
[0026]
The “organometallic compound” may or may not have conductivity, and in any case, the lower layer conductivity is heated by heating at 100 to 500 ° C., particularly 100 to 300 ° C., and further 100 to 250 ° C. A pattern is formed. The metal elements contained in this organometallic compound include noble metals (gold, silver, platinum, palladium, rhodium, osmium, ruthenium and iridium), copper, nickel, tin, zinc, cobalt, chromium, titanium, tantalum, tungsten, and Examples include indium. Among these, noble metals, copper and nickel are preferable, and gold, silver and copper are more preferable. One of these metal elements may be contained, or two or more thereof may be contained. As this organometallic compound, in addition to those having a bond between a metal atom and a carbon atom, those having only a bond between a metal atom such as alkoxide and an oxygen atom can also be used.
[0027]
The content of the fine particles and the organometallic compound contained in the conductive agent is not particularly limited. When the conductive agent is 100% by mass, 10 to 99% by mass, particularly 30 to 95% by mass is provided. ing. When the content of fine particles and the like is in the range of 10 to 99% by mass, particularly 30 to 95% by mass, a lower conductive pattern having sufficient conductivity can be obtained. Further, the properties of the conductive agent are not particularly limited, and a liquid material (hereinafter referred to as “liquid conductive agent”), or fine particles and an organic metal, which are made of only fine particles treated to prevent aggregation during storage or the like. In addition to the compound, a paste-like conductive agent containing a resin component and a dispersion medium such as water and an organic solvent can be used. What kind of conductive agent is used can be appropriately selected depending on the coating method and the like.
[0028]
The organic solvent contained as a dispersion medium in the paste-like conductive agent is not particularly limited. (1) Hexane, heptane, octane, decane, dodecane, tridecane, cyclohexane, cyclooctane, toluene, xylene, mesitylene, ethylbenzene, dodecylbenzene Hydrocarbon solvents such as tetralin, mineral spirits and solvent naphtha, (2) monohydric alcohols such as terpineol and isopropyl alcohol, (3) ketones such as acetone, cyclohexanone and trimethylcyclohexanone, and (4) ethyl cellosolve and butyl cellosolve And polyalcohol solvents such as ethyl carbitol, butyl carbitol, carbitol such as carbitol acetate, and (5) acetate esters such as methyl acetate, ethyl acetate, and butyl acetate. Ester solvents such as phthalates such as dimethyl phthalate, diethyl phthalate, dibutyl phthalate, dioctyl phthalate, and sebacates such as dimethyl sebacate, diethyl sebacate, dibutyl sebacate, dioctyl sebacate, etc. Is mentioned. These may use only 1 type and may use 2 or more types together.
[0029]
Further, particularly when fine particles are contained, a dispersant may be contained so that the fine particles are stably dispersed by the dispersion medium. As the dispersant, a compound that can be coordinated to the metal forming the fine particles and can be decomposed or sublimated by heating to be detached from the surface of the fine particles can be used. Examples of such compounds include compounds having a nitrogen atom such as alkylamine, compounds having an oxygen atom such as alkanediol, compounds having a sulfur atom such as alkanethiol, and the like having a boiling point of 250 ° C. or lower. Can be mentioned. These may use only 1 type and can also use 2 or more types together.
[0030]
The paste-like conductive agent may contain a viscosity modifier for adjusting the viscosity. Examples of the viscosity modifier include various resins, a solvent for dissolving the resin, a plasticizer, and the like. The solvent can be appropriately selected depending on the type of resin and the like. For example, monohydric alcohols, carbitols, ketones, cellosolves, acetate esters and the like can be used. Furthermore, as the plasticizer, phthalic acid esters, sebacic acid esters and the like can be used. The above dispersion medium can also be used as a viscosity modifier.
[0031]
Examples of monohydric alcohols include isopropyl alcohol. Furthermore, examples of carbitols include methyl carbitol, ethyl carbitol, butyl carbitol and the like. Examples of ketones include acetone, cyclohexanone, and trimethylcyclohexanone. Furthermore, examples of cellosolves include methyl cellosolve, ethyl cellosolve, and butyl cellosolve. Examples of acetates include methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate and the like. Among these, a solvent having a boiling point of 250 ° C. or lower, such as butyl carbitol, is preferable. By these solvents, the viscosity of the paste-like conductive agent is maintained in an appropriate range for a long time. These may use only 1 type and may use 2 or more types together.
[0032]
Furthermore, examples of the phthalic acid esters that are plasticizers include dimethyl phthalate, diethyl phthalate, dibutyl phthalate, and dioctyl phthalate. Examples of sebacic acid esters include dimethyl sebacate, diethyl sebacate, dibutyl sebacate, dioctyl sebacate and the like. These may use only 1 type and can also use 2 or more types together.
[0033]
The paste-like conductive agent may contain a binder for improving the bondability between the base material and the lower layer conductive pattern. The binder is not particularly limited, and a thermosetting resin that cures when the conductive agent is heated and does not decompose at the heating temperature can be used. Examples of the thermosetting resin include epoxy resins, phenol resins, unsaturated polyester resins, polyimide resins, urea resins, melamine resins, polyurethane resins, and silicone resins. These may use only 1 type and can also use 2 or more types together.
[0034]
The content of the organic vehicle formed by a solvent, a plasticizer, a binder and the like is not particularly limited, but can be 1 to 90% by mass when the paste-like conductive agent is 100% by mass, and 5 to 80%. It is preferable that it is mass%. Further, in the organic vehicle, the solvent is preferably 0.5 to 75% by mass, particularly 4 to 70% by mass. If content of a solvent is this range, the viscosity of a electrically conductive agent will be maintained in a preferable range. Furthermore, it is preferable that the binder is 0.5 to 15% by mass, particularly 1 to 10% by mass, from the viewpoint of improving the bondability with the base material. Further, from the viewpoint of forming a lower conductive pattern having low resistance and higher conductivity, it is preferably 0.1 to 10% by mass, particularly preferably 0.1 to 5% by mass.
[0035]
The organic vehicle should contain various compounding agents such as glass, ceramic, adhesion improver, firing shrinkage modifier, leveling agent, lubricant, antifoaming agent, antioxidant, surfactant and curing agent. You can also.
[0036]
The “lower conductive pattern forming step” is a step of forming a lower conductive pattern by applying a conductive agent to the surface of the substrate and heating it.
The “application” is a step of attaching a conductive agent to the surface of the substrate, and the method is not particularly limited. Examples of the coating method include various printing methods such as inkjet printing and screen printing, and spin coating methods. Among these coating methods, inkjet printing and screen printing that can accurately form a lower layer conductive pattern having a predetermined shape with good reproducibility are preferable. In addition, in the case of a wiring pattern having a small line width and an interval between circuits, inkjet printing that can form a pattern more accurately and with good reproducibility is particularly preferable.
[0037]
Furthermore, it is not necessary to roughen the surface of the base material before applying the conductive agent, and if the conductive agent contains a binder, no roughening is required, but if necessary after roughening A conductive agent can also be applied.
[0038]
In ink jet printing, the viscosity of the conductive agent is a value measured at 25 ° C. using a model “TVB-20H” manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd. as a measuring device. Is preferably 30 Pa · s or less, and more preferably 1 to 5 Pa · s. On the other hand, in screen printing, the viscosity of the conductive agent is preferably 500 Pa · s or less, and more preferably 1 to 200 Pa · s. Furthermore, the thickness of the coating film formed by applying a conductive agent to the base material is not particularly limited, and can be appropriately set according to the type, use, etc. of the wiring board, but is usually 0.1 μm or more. In particular, it is 0.2 to 10 μm. By setting it as 0.1 micrometer or more, it can be set as the lower layer conductive pattern of sufficient thickness to form an upper layer conductive pattern.
[0039]
In ink jet printing, which is a particularly preferable coating method in the case of a wiring pattern having a small line width and an interval between circuits, the conductive agent is sprayed toward the substrate as fine droplets so as to form a predetermined pattern. Apply. Depending on the predetermined line width and interval, the average diameter of the applied dots can be set in the range of 10 to 20 μm, for example, and the amount of droplets is determined according to the setting of the average diameter of the dots. This droplet amount is automatically determined by the apparatus. That is, since the droplet amount depends on the performance of the printer head of the apparatus to be used, an apparatus having a printer head that ejects a predetermined amount of droplets is provided. It is preferable to select and use.
[0040]
In the case of a paste-like conductive agent, it may be a one-pack paste in which fine particles and all other components such as an organic solvent are mixed and dispersed. A two-component paste of the dispersed dispersion and a solution or dispersion containing other components such as a thermosetting resin may be used. In the case of this two-component paste, each can be sprayed and applied separately to the surface of the base material, and both liquids are mixed on the base material to form a coating film similar to the case of the one-component type. it can.
[0041]
Furthermore, in the case of a two-component paste, in order to separately spray and apply a dispersion in which fine particles are dispersed in a solvent and a solution or dispersion containing other components such as a thermosetting resin, Both viscosities need to be within a preferred range that can be easily injected. Therefore, the total amount of the solvent contained in each may be larger than the amount of solvent contained in the one-pack paste. In such a case, it is preferable to provide a step of evaporating the solvent during the coating film formation or in the heating step after the coating film formation.
[0042]
Printer heads of ink jet printers include thermal systems that heat and foam and eject ink, and piezo systems that eject ink using piezoelectric elements. Any of a method and a piezo method may be used. In the case of a liquid conductive agent, a device having a piezo printer head can be used. In addition, it is necessary to adjust the viscosity of the electrically conductive agent used with an apparatus, For example, it is preferable to set a viscosity to the range of 0.5-30 Pa.s, especially 1-5 Pa.s with the compounding quantity of a solvent. In the case of the thermal method, it is necessary to use an organic solvent that can be heated and foamed (bubbled), that is, an organic solvent whose boiling point is lower than the heating temperature of the thermal method.
[0043]
In this ink jet printing, a conductive agent can be put into a liquid reservoir of a printer head, ejected as fine droplets, and applied as fine dots. Accordingly, it is possible to form a lower conductive pattern with high accuracy and high reproducibility from a fine line to a wider pattern, and not depending on the pattern shape. Furthermore, since it can apply | coat to the same location correctly, it can also be set as the coating film of a desired film thickness by printing in multiple times. Further, even when the lower layer conductive pattern formed in the same process includes regions having different design film thicknesses, the entire pattern can be similarly formed with high accuracy regardless of the film thickness.
[0044]
Further, the conductive agent put into the liquid reservoir of the printer head is, for example, a terminal amino acid which is a compound coated on the surface of fine particles in order to prevent agglomeration at room temperature or a range of an upper limit temperature assumed at the time of storage. The reaction between the group and the acid anhydride or the like does not proceed substantially. Therefore, for the purpose of curing the thermosetting resin blended as a binder, unless heated to a predetermined temperature, a molecular layer such as an amine compound that densely covers the surface of fine particles is stably maintained. Aggregation of fine particles during storage is prevented. Therefore, even in the case of a paste-like conductive agent in which various components are mixed, the fine particles are uniformly dispersed until jetted, and the amount of droplets varies due to adhesion inside the nozzle. There is no.
[0045]
The conductive agent used in the present invention, in particular, the conductive agent containing conductive fine particles having an average particle diameter of 350 nm or less and conductive fine particles is excellent in fluidity and suitable for ink jet printing. The conductive agent containing the fine particles does not cause aggregation or the like when stored in the liquid reservoir of the printer head, and does not hinder ejection. In addition, since the viscosity is low and the fluidity is excellent, the volume of each droplet to be ejected can be accurately controlled, and a wiring pattern can be accurately formed at a predetermined position with a predetermined line width and interval. Therefore, a highly reliable wiring board can be obtained.
[0046]
The “heating” is a step of heating the coating film at a predetermined temperature in accordance with the type and average particle diameter of the conductive agent, and the lower layer conductive pattern is formed by this heating. In the method for manufacturing a wiring board according to the present invention, the temperature at the time of heating is 100 to 500 ° C, particularly 100 to 300 ° C, and more preferably 100 to 250 ° C. In the other manufacturing method of the wiring board of this invention, it is preferable to set it as 100-500 degreeC, especially 100-300 degreeC, Furthermore, it is 100-250 degreeC. The heating time is not particularly limited, and can be 10 to 90 minutes, particularly 30 to 60 minutes. The heating atmosphere is not particularly limited, but can be an air atmosphere. By this heating, a conductive film, that is, a lower conductive pattern can be formed. Furthermore, when a binder made of a thermosetting resin is blended in order to improve the bondability with the substrate, the binder can be cured. The preferable ranges of resistance and thickness of the lower conductive pattern formed in this way are as described above.
In addition, when a base material consists of organic materials, it is preferable that heating temperature shall be 100-350 degreeC, especially 100-300 degreeC, Furthermore, it is 100-250 degreeC, and the electrically conductive agent which can be electrically conductive in this temperature range Is preferably used.
[0047]
The “upper layer conductive pattern forming step” is a step of forming an upper layer conductive pattern on the lower layer conductive pattern formed as described above by plating.
The “plating method” may be an electroless plating method or an electrolytic plating method. In the case of the electroless plating method, electroless plating can be performed after a catalyst component such as a Pd catalyst is attached to the surface of the lower conductive pattern. The adhesion of the catalyst component can be performed by the same method as the application of the conductive agent to the substrate in the formation of the lower layer conductive pattern. In particular, if it is attached by a method capable of printing accurately and reproducibly at a predetermined location, such as ink jet printing, the entire surface of the lower conductive pattern is not displaced from the surface of the lower conductive pattern. A catalyst component can be deposited.
[0048]
The catalyst component can be blended in advance with the conductive agent. In this case, the catalyst component is contained in the formed lower layer conductive pattern, and the process can be simplified. The catalyst component may be preliminarily mixed with a conductive agent by attaching a dispersion containing the catalyst component to the surface of the lower conductive pattern. Further, when the lower conductive pattern is made of Cu, it is not always necessary to use a catalyst component such as a Pd catalyst, particularly if it is electroless copper plating. Further, when the lower conductive pattern is made of Ag, a catalyst component such as a Pd catalyst is not necessarily required as long as it is electroless silver plating and electroless copper plating.
[0049]
The upper conductive pattern can also be formed by electrolytic plating. However, in this electrolytic plating method, it is not easy to perform plating by taking all conductions of a large number of lower layer conductive patterns. Therefore, it is practical in the case of a simple conductive upper layer conductive pattern having a relatively large area such as a ground.
[0050]
In the method for manufacturing a wiring board according to the present invention and the method for manufacturing another wiring board according to the present invention, a laminated body in which a wiring pattern is formed on one or both surfaces of a base material is formed of the organic material and the composite material. In such a case, the wiring board can be obtained by heating. The heating temperature can be appropriately set depending on the material and the like, but is usually 100 to 350 ° C., particularly 100 to 300 ° C., and more preferably 150 to 250 ° C. The heating time is not particularly limited, and can be 30 to 300 minutes, particularly 60 to 180 minutes.
[0051]
Furthermore, when the substrate is made of a ceramic material, it can be fired to obtain a wiring board. The temperature of this baking is not specifically limited, Usually, it can be set to 800-1600 degreeC, especially 850-1500 degreeC. In particular, in the case of a low-temperature fired ceramic, the temperature can be set to 800 to 1100 ° C, particularly 850 to 1050 ° C, and further 850 to 950 ° C. The time for maintaining the firing temperature is not particularly limited, but may be 15 minutes to 5 hours, particularly 30 minutes to 2 hours.
[0052]
Note that a wiring board using a laminate in which a wiring pattern is formed on one surface of a base material is not usually put to practical use only with this wiring board. It is assumed that such a wiring board is also a wiring board according to the present invention. Further, a wiring board using a laminate in which wiring patterns are formed on both surfaces of a base material can be practically used only with this wiring board, but is often used as a core board in the case of a multilayer wiring board.
[0053]
The heating for manufacturing the wiring board and the heating for forming the wiring pattern can be performed as separate processes. Furthermore, if conditions such as temperature and time for each heating can be adjusted, heating for manufacturing the wiring board and heating for forming the wiring pattern can be performed simultaneously. Also, when firing to produce a wiring board, heating may be performed in advance to form a wiring pattern, and then firing may be performed, or the wiring pattern is formed in the temperature rising process until the firing temperature is reached. May be. Thus, when the heating or baking for manufacturing the wiring board is combined with the heating for forming the wiring pattern, the process can be simplified and the required energy can be reduced.
[0054]
The wiring board of the present invention can be produced by the above-described method, and includes a base material, a lower conductive pattern formed on the surface of the base material, and an upper conductive pattern formed on the lower conductive pattern. . This wiring board can be used for a normal wiring board such as a motherboard, and further, a wiring board for a package such as a wiring board for flip chip packaging, a wiring board for CSP, and a wiring board for MCP, and wiring for an antenna switch module. It can be used for module wiring boards such as boards, mixer module wiring boards, PLL module wiring boards, and MCM wiring boards.
[0055]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described specifically by way of examples.
Example 1
Commercially available ultrafine silver dispersion (dispersion containing 15 parts by weight of dodecylamine and 75 parts by weight of terpineol, viscosity when silver fine particles having an average particle diameter of 8 nm are contained and the silver fine particles are taken as 100 parts by weight 10 Pa · s) was degassed, and the degassed dispersion was filled in a liquid reservoir of a printer head of a piezo-type ink jet printing apparatus, and this printer head was mounted on the apparatus main body.
[0056]
Using this device, 70% by mass of SiO 2 The dispersion was printed on the surface of a resin substrate made of an epoxy resin containing a filler to form a coating film having a width of 50 μm, an interval of 50 μm, and a thickness of 1 μm. Thereafter, this coating film was heated at 250 ° C. for 30 minutes in an air atmosphere to form silver fine particles, thereby forming a lower conductive pattern having a specific resistance of 3 μΩ · cm, a line width of 50 μm, a spacing of 50 μm, and a thickness of 0.5 μm.
[0057]
Subsequently, the dispersion containing the Pd catalyst component was filled in the liquid reservoir, and printed to attach the Pd catalyst component to the surface of the lower conductive pattern. Thereafter, electroless copper plating was performed to form an upper conductive pattern. The thickness of the upper conductive pattern was 25 μm. Incidentally, the Pd catalyst component was adhered accurately on the upper surface of the lower conductive pattern, and as a result, the copper plating was also accurately deposited on the upper surface of the lower conductive pattern. Further, the variation in line width, spacing, and total thickness of the lower conductive pattern and the upper conductive pattern was extremely small, and a wiring pattern as designed was formed. There was no clogging of the ultrafine silver dispersion in the nozzle part of the printer head. In addition, the specific resistance of the formed wiring pattern was as low as 2 μΩ · cm, which was a good result.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing a part of a cross section of an intermediate product in which a lower layer conductive pattern is formed on the surface of a substrate.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a part of a cross section of a wiring board in which an upper conductive pattern is formed on a lower conductive pattern.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1; Wiring board, 11; Base material, 12 lower layer conductive pattern, 13: Upper layer conductive pattern.