KR100325790B1 - 컨덕터 트랙 구조물, 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 중금속 베이스 및 상기 베이스에 도포된 금속화 층으로 이루어진, 비전도성 지지재상에 정렬된 컨덕터 트랙 구조물, 특히 미세 컨덕터 트랙 구조물, 및 상기 컨덕터 트랙 구조물의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 중금속 베이스가 엑시머 레이저에 의해 생성된 UV 복사선에 의해 비전도성 유기 중금속 착물을 분해시킴으로써 형성되는 중금속 원자핵을 함유하는 것을 특징으로 한다. 중금속 착물은 지지재의 미세 다공질 표면 전체에 도포되어 컨덕터 트랙 구조물의 구역에서 표면을 형성한다. 본 발명에 의해 제공되는 컨덕터 트랙 구조물은 공지의 컨덕터 트랙 구조물에 비해 제조하기가 쉽다. 또한 증착된 금속 컨덕터 트랙은 부착성이 매우 우수하다.

Description

컨덕터 트랙 구조물, 및 이의 제조 방법 {CONDUCTOR TRACK STRUCTURES, AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME}
본 발명은 중금속을 함유한 베이스 및 그 위에 도포된 금속화 층으로 이루어진 비전도성 지지재상의 컨덕터 트랙 구조물, 특히 미세 컨덕터 트랙 구조물, 및 중금속을 함유한 성분을 피복물로서 비전도성 지지재에 도포하고, 엑시머 레이저 UV 복사선을 컨덕터 트랙 구조물의 구역에 선택적으로 적용하여 중금속 원자핵이 방출되게 하고, 화학적 환원에 의해 상기 구역을 금속화하는 것으로 이루어진 컨덕터 트랙 구조물의 제조 방법에 관한 것이다.
명확히 100 mm 미만의 미세 컨덕터 구조물을 제조하기 위해 비전도성 지지재상에, 용액으로부터 박막 형태로 Pd 아세테이트를 표면 전체에 도포하는 것이 문헌 [정기간행물인 'Galvanotechnik' 81권(1990) 10호에 게재된 'LAD-A novel, laser-supported coating process for fine conductor metallization'] 에 공지되어 있다. 이어서, 이후의 비전기적 금속화 반응을 위해, 248 nm 파장을 갖는 엑시머 레이저를 사용하여 레이저 광에 노출시킴으로써 제조될 컨덕터 구조물의 구역에서 금속 원자가 방출된다. 그러나 금속화 전에, 지지재에 도포된 금속-함유 필름의 미분해 구역을 제거하기 위해 린스할 필요가 있다. 이 린스 공정의 질이 이후의 비전기적 금속화 반응에서의 거친 성장 (wild growth) 의 문제를 피하는데 중요한 역할을 한다. 더구나, 기술된 방법에 의해, 증착된 금속 컨덕터 트랙의 충분한 부착력을 달성하는 것이 불가능함이 밝혀졌다.
DE 42 10 400 C1 에, 레이저로 국소 가열함으로써 중금속 염의 혼합물로부터 기판에 도포된 필름으로부터 구리를 직접 증착하는 것이 개시되어 있다. 이 방법은 달성될 수 있는 컨덕터 트랙 구조물의 미세성이 제한되는 단점이 있는 열-활성 화학법 (thermally activated chemistry) 에 속한다. 또한, 도포된 필름은 전기 전도성 필름이므로, 금속화 전에 복잡하고 문제의 소지가 있는 린스를 필요로 한다. 중금속 원자를 분열 (split off) 시키기 위해 엑시머 레이저-UV 복사선에 의한 비전도성 중금속 착물과, 그 중금속 착물의 저온 분해 (cold break-up) 의 사용은 개시되어 있지도 않았고 제시되지도 않았다.
레이저 복사 에너지에 의해 유기 구리-중금속 착물을 함유하는 기체상으로부터 기판상에 구리를 구조적으로 증착시키는 방법이 DE 41 24 686 A1 호에 개시되어 있다. 이 방법의 큰 단점은 구리의 구조적인 증착이 불활성 가스 분위기의 진공 챔버에서 수행된다는 것이다. 고가의 장비와 기술적인 노동은 통상적인 회로 기판 및 인쇄 배선 회로의 구역에서 이 방법을 광범위하게 사용하는데 장애가 된다.
US 4,574,095 호에는 기판을 진공 챔버에서 팔라듐 착물 화합물의 증기에 노출시키고 나서 구조물을 제조하기 위해 창을 통해 249 nm 엑시머 레이저를 조사시키는 방법이 개시되어 있다. 증기상으로부터 팔라듐의 증착은 진공 챔버에서 수행되므로, 이 방법은 너무 비용이 많이 들어서 통상적인 회로 기판 분야와 인쇄 배선 회로 분야에 이것을 사용하는 것은 비경제적이다.
본 발명의 목적은 간단하고 확실하게 제조할 수 있는 가능한 전기 회로의 유용한 미세 컨덕터 트랙 구조물을 만드는 것이고, 또한 컨덕터 패스 (conductor path) 의 폭과 간격을 10 μm 까지 컨덕터 트랙의 미세 구조화 (structuring) 를 보장하는 간단하고 확실한 컨덕터 트랙 구조물의 제조 방법을 고안하는 것이다.
이러한 목적은 중금속을 함유한 베이스가 비전도성 유기 중금속 착물의 분해에 의해 형성되는 중금속 원자핵을 함유하며, 상기 비전도성 유기 중금속 착물이 지지재의 미세 다공질 표면 전체에 도포되어 컨덕터 트랙 구조물을 둘러싼 구역에서 표면을 형성하는 것을 특징으로 하는 컨덕터 트랙 구조물과, 중금속을 함유한 성분으로서, 비전도성 유기 중금속 착물이 사용되고, 여기서 중금속 원자핵이 중금속 착물을 분해함으로써 레이저 UV 복사선에 의해 분열되며, 상기 지지재가 미세 다공질 표면을 갖는 것을 특징으로 하는 상기 컨덕터 트랙 구조물의 제조 방법의 특징부에 의해서 달성된다. 본 발명의 부가적인 실시예는 상응하는 종속항에서 발견된다.
본 발명에 따른 컨덕터 트랙 구조물은 통상적인 컨덕터 패스 구조물보다 제조하기 쉽다. 지지재의 중금속 함유 베이스는 지지재의 미세 다공질 표면에 도포된 전기적으로 비전도성인 유기 중금속 착물의 분해에 의해 형성되는 중금속 원자핵을 함유하기 때문에, 거친 성장의 문제를 피하기 위해 금속화 전에 중금속을 함유한 베이스의 미처리 구역을 제거할 필요가 없다. 또한, 증착된 금속 컨덕터 트랙이 월등하게 잘 부착된다.
본 발명에 의한 컨덕터 트랙 구조물의 제조 방법은 비전도성 유기 중금속 착물을 사용하여 지지재를 도포하고 엑시머 레이저-UV 복사선의 작용후에 즉시 화학 환원적 금속화가 일어날 수 있다는 사실로부터 달성된다. 엑시머 레이저 UV 복사선의 작용때문에, 제조될 컨덕터 트랙 구조물에서 중금속 착물의 분해가 일어나고, 이로 인해 부분 환원적인 금속화 반응을 위한 고 반응성 중금속 원자핵이 분열된다. 언제나 문제의 소지를 안고 있는 린스 공정은 불필요하다. 금속화는 어떠한 거친 성장도 없이, 매우 뚜렷한 윤곽을 형성한다. 형성되는 중금속 원자핵은 고 반응성이므로, 추가적으로 필요한 두께의 목적하는 정확한 금속화가 부가적으로 조장된다.
Pd 착물 또는 Pd-함유 중금속 착물을 사용하는 것이 바람직하다. 공지된 바와 같이, 이러한 중금속 착물은 특히 본 발명의 방법에 의한 미세 구조화 (structuring) 에 특히 적합하다. 특히, 구조화 분열 반응의 개시를 위해 실질적으로 낮은 에너지 밀도의 자외선은 공지된 시스템에서의 분해로 기술되는 작용 메카니즘의 개시나 제거에 필요한 것보다 충분하다. 또한, 이러한 저 에너지의 투입 결과로서 제거 입자가 생기지 않으므로, 금속화 전에 세정이 불필요하다. 또한, 레이저 펄스당 구조화와 연관되어, 실질적으로 공지 제거 기술에서보다 더 큰 구역이 조사될 수 있다.
본 발명의 범위내에서, 중금속 착물로부터 중금속 원자핵을 분열하기 위해, 본질적으로 193 내지 355nm 파장의 UV 레이저가 사용되나, 248 nm 파장의 Kr F 엑시머 레이저를 사용하는 것이 바람직하다. 따라서, 착물을 가열하지 않고 분열시키는 것이 가능하다. 이렇게 해서 작용 범위내에서 임의의 물질의 용융을 피할 수 있게 된다. 결과로서 분열된 중금속 원자핵을 갖는 구역에서 모서리는 아주 날카로우며, 결과적으로 금속화 구조물에서 매우 유리한 아주 날카로운 모서리를 낳으며, 이것은 특히 미세 컨덕터의 경우에 상당히 중요하다.
바람직한 실시예에 따르면, 팔라듐 디아세테이트는 유기 착물화제와 반응하여 Pd 착물을 형성한다. 공지된 바와 같이, 유기 착물화제로서, N, O, S, P 와 같은 다수의 리간드 원자를 가지며 그 자체가 공지된 고도로 안정한 다관능성 킬레이트제를 사용하는 것이 유리하다. 또한 본 발명의 범위내에서, 다관능성 킬레이트제를 히드록실기나 카르복실기와 같은 이온화 기와 함께 사용할 수도 있다.
특히, 입체적으로 장애를 받는 방향족 화합물과 금속-착물화 기의 분자 조합물 (molecular combinations) 이 유기 착물화제로서 사용될 수 있다. 하기 식의 유기 착물화제가 바람직하게 사용된다:
기본적으로, 중금속 착물은 용매 - 바람직하게는 Pd 착물의 경우, 디메틸 포름아미드 - 중에 용해되어 다공질 지지재나 다공질 표면을 갖는 지지재에 도포된다. 이 경우, 지지재는 예컨대 미세 다공질 표면을 갖는 유연한 폴리이미드 필름 또는 종이일 수 있다. Pd 착물은 상기 지지재의 공극내로 스며들 수 있다. 이어지는 금속화에서, 공극 구조는 컨덕터 트레인 (train) 의 부착에 유리하므로, 금속화에 사용된 구리는 상기 지지재내로 성장하여 거기에서 뿌리를 내릴 수 있다. 달성될 수 있는 아주 미세한 구조물은 부착성 중간 피복을 필요로 하지 않고 따라서 가능한 컨덕터 트랙 폭에 최소 한계가 없다는 점에서 선호된다. 또한, 엑시머 레이저 UV 복사선은 단파장이기 때문에 금속화 핵을 갖는 날카롭게 배열된 극미세 구조물을 가능케 한다.
대안으로서, 중금속 착물을 다공질 구조를 형성하는 결합제와 혼합한 다음, 피복물로서 지지재상에 도포한다. 취급 용이성과 신뢰성 때문에, 이러한 방법은 많은 분야에서 상당히 유리하다.
본 발명에 의한 유기 비전도성 중금속 착물은 미세 다공질 기재상에 균일하게 분포되거나 다공질 구조를 형성하는 결합제에 혼합된 다음, 피복물로서 지지재에 도포된다. 그 다음 중금속 착물은, 금속화될 구역에만 선택적으로 적용된 엑시머 UV 복사선에 의해 분열되고, 그 결과 금속 핵이 형성되어 환원조에서 금속 증착이 진행된다. 이런 금속 증착은 미세 다공질 기재 외면상에 놓이거나 (lying) 기재내로 뿌리내림 (rooting) 에 의해 발생한다. 이렇게 해서 견고하게 부착된 컨덕터 트레인이 형성된다.
본 발명의 방법은 표준 (prototype) 제조나 작은 시리즈 제조에서 사용을 위하여 수치 조절된 특정 초점 (point-focused) 레이저 빔의 도움으로 마스킹없이 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 능률적인 대량 생산에서 정확하게 적용된 레이저 복사와 마스킹 기술을 가지고도 사용될 수 있다.
본 발명은 하기의 실시예를 통해 설명된다.
2.24 중량부의 팔라듐 디아세테이트를 100 중량부의 디메틸 포름아미드에 용해시킨다. 또한, 2.94 중량부의 하기 식의 유기 착물화제를 800 중량부의 디메틸 포름아미드에 넣고 가열하여 용해시킨다:
그 다음 두 용액을 혼합하여 반응시킨다. 그 직후, 용액이 냉각되어 팔라듐 착물이 석출되기 전에, 미세 다공질 폴리이미드 필름을 용액중에 흡수시킨다. 실온에서 10 시간 건조시킨 후, 이렇게 수득된 기재를 마스크를 통해 Kr F 엑시머 레이저, 즉 248 nm 파장을 갖는 엑시머 레이저에 노출시킨다. 조사 (照射) 구역에서, 아주 미세하게 분할된 금속 팔라듐이 착물로부터 분열된다. 일반적으로 시판되는 환원성, 비전기적 구리조에서, 강하게 고정된 구리가 조사 구역에서 선택적으로 증착된다. 컨덕터 트레인이 형성되고, 즉시 사용할 수 있는 유연 회로가 수득된다.
공지된 바와 같이, 본 발명의 방법은 또한 세라믹 기재나 유리와 같은 미세 다공질 표면을 갖는 다른 비전도성 재료로 이루어진 인쇄 배선 기판상에 컨덕터 트랙 구조물을 적용하는데 사용될 수 있다.

Claims (18)

  1. 중금속을 함유한 베이스 및 그 위에 도포된 금속화 층으로 이루어진, 비전도성 지지재상의 컨덕터 트랙 구조물에 있어서,
    상기 중금속을 함유한 베이스가 비전도성 유기 중금속 착물의 분해에 의해 형성되는 중금속 원자핵을 함유하며, 상기 비전도성 유기 중금속 착물이 지지재의 미세 다공질 표면 전체에 도포되어 컨덕터 트랙 구조물을 둘러싼 구역에서 표면을 형성하는 것을 특징으로 하는 컨덕터 트랙 구조물.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 중금속 착물이 Pd 착물인 것을 특징으로 하는 컨덕터 트랙 구조물.
  3. 중금속을 함유한 성분을 피복물로서 비전도성 지지재에 도포하는 단계와, 레이저 UV 복사선을 컨덕터 트랙 구조물의 구역에 선택적으로 적용하여 중금속 원자핵이 방출되게 하는 단계와, 화학적 환원에 의해 상기 구역을 금속화하는 단계로 이루어진 제 1 항에 따른 컨덕터 트랙 구조물의 제조 방법에 있어서,
    상기 중금속을 함유한 성분으로서, 비전도성 유기 중금속 착물이 사용되고, 여기서 중금속 착물을 분해함으로써 193 내지 355nm 의 파장범위를 갖는 레이저 UV 복사선에 의해 중금속 원자핵이 분열되며, 상기 지지재가 미세 다공질 표면을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 4 항에 있어서, 상기 중금속 착물로서, Pd 착물이 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 6 항에 있어서, 상기 Pd 착물이 팔라듐 염과 유기 착물화제의 반응에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 Pd 착물이 팔라듐 아세테이트를 유기 착물화제와 반응시켜 결정으로 석출함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 8 항에 있어서, 상기 유기 착물화제로서, 다수의 리간드 원자를 갖는 매우 안정한 다관능성 킬레이트제가 단독으로 또는 이온화 기와 함께 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 8 항에 있어서, 상기 유기 착물화제로서, 입체적으로 장애를 받는 방향족 화합물과 금속-착물화 기의 분자 조합물이 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 하기의 구조식:
    을 갖는 유기 착물화제가 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 4 항, 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 용매중에 용해된 상기 중금속 착물이 다공질 지지재나 다공질 표면을 갖는 지지재에 도포되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 12 항에 있어서, 상기 중금속 착물이 폴리이미드 멤브레인 필름에 도포되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 6 항에 있어서, 상기 Pd 착물용 용매로서, 디메틸 포름아미드가 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 4 항, 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 중금속 원자핵이 248 nm 파장의 Kr F 엑시머 레이저에 의해 분열되는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 3 항에 있어서, 상기 Pd 착물이 팔라듐 염과 유기 착물화제의 반응에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 컨덕터 트랙 구조물.
  15. 제 3 항에 있어서, 상기 Pd 착물이 팔라듐 아세테이트를 유기 착물화제와 반응시켜 결정으로 석출함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 컨덕터 트랙 구조물.
  16. 제 3 항에 있어서, 상기 유기 착물화제로서, 다수의 리간드 원자를 갖는 매우 안정한 다관능성 킬레이트제가 단독으로 또는 이온화 기와 함께 사용되는 것을 특징으로 하는 컨덕터 트랙 구조물.
  17. 제 3 항에 있어서, 상기 유기 착물화제로서, 입체적으로 장애를 받는 방향족 화합물과 금속-착물화 기의 분자 조합물이 사용되는 것을 특징으로 하는 컨덕터 트랙 구조물.
  18. 제 3 항에 있어서, 하기의 구조식:
    을 갖는 유기 착물화제가 사용되는 것을 특징으로 하는 컨덕터 트랙 구조물.
KR1019997000934A 1997-06-06 1998-06-03 컨덕터 트랙 구조물, 및 이의 제조 방법 KR100325790B1 (ko)

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