JP2000261128A - パターン基板、およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 樹脂基板上に十分な解像力を有する金属パタ
ーンを形成する。 【解決手段】 少なくとも、樹脂基体１上にニッケル・
リンメッキ層、パラジウムメッキ層を、湿式のメッキ法
によりこの順で積層してなるパターン基板の製造方法に
おいて、樹脂基体１表面にエキシマ光を所望のパターン
に照射し、しかる後に、アミノ基を有するシランカップ
リング剤、または、アミノ変性された反応性のシリコン
オイルに前記樹脂基体を接触させ、前記エキシマ光の照
射部に、無電解めっき反応を開始するための触媒を捕捉
・固定化するための受容層３を形成し、受容層３上にニ
ッケル・リンメッキ層４を無電解めっきにより形成し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はパターン基板および
その製造方法に係わり、特に樹脂基体上に選択的にメッ
キを行ってパターンを形成した基板、および、その製造
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より行われている樹脂基体上へのメ
ッキ方法としては、以下のような方法が知られている。

【０００３】すなわち、プリント回路基板などに使用さ
れるガラスエポキシ樹脂基板上にパターンを形成する際
には、基板表面にメッキ反応の反応開始点となるＰｄな
どの触媒核を形成し、これを無電解銅メッキ液に接触さ
せて、基板上に銅メッキ層を形成する。さらに、フォト
・エッチングプロセスにより、所望のパターンの保護レ
ジストをこの銅メッキ層上に形成後、不要な部分を薬液
によりエッチング除去し、希望するパターンを形成後、
電気メッキ法などを用いて膜厚を増加させる。

【０００４】ここで、上記の工程におけるＰｄ触媒核の
形成には、塩化スズ水溶液、および、塩化パラジウム水
溶液などを使用するウエットプロセスを用いても良い
し、パラジウムなどの触媒核となる金属をスパッタなど
のドライプロセス基板上に形成しても良い。

【０００５】また、上記プロセスで使用するエッチング
時の保護レジストを使用しないパターン形成方法も知ら
れている。例えば、ポリマー基板上に金属化合物とシュ
ウ酸化合物よりなる層を形成し、これを２００〜４５０
（ｎｍ）の波長を有する光によりパターン露光して触媒
層を形成後に、未露光の触媒能を有しない部分をアルカ
リ溶液で洗浄除去し、この基板を銅、コバルト、ニッケ
ル、金などのメッキ浴に浸漬することで、保護レジスト
を使用することなく、基板上に金属パターンを形成する
方法が知られている（特開平７−３３６０１８号公
報）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来よ
り行われている樹脂基体へのパターン形成方法には、以
下のような問題点があった。即ち、前記のようなウエッ
ト、または、ドライのプロセスを使用して、基体全面に
金属層を形成した場合には、これをパターン化するため
の保護レジストの形成および金属層のエッチングプロセ
スを省くことができず、どうしても工程が複雑になって
しまう。

【０００７】また、特開平７−３３６０１８号公報に記
載されている方法は、上記の保護レジストの形成および
金属層のエッチングプロセスを省略できる優れた方法で
あるが、同公報中に記載されている内容によれば、パタ
ーン化された触媒核層上（同公報中では、シード金属
上）に最近でも１（μｍ）以上のストライク層を成膜す
る必要がある。しかも、このストライク層を成膜するに
あたって使用するメッキ浴の浴温は、パターン化した触
媒核層の破損を防ぐために、室温近辺の温度で行う必要
がある。同公報には明示されていないが、このような条
件の下で、例えば、１（μｍ）以上の銅ストライク層を
形成しようとした場合、メッキ時間は数十分から数時間
を要するのが普通であり、加工処理時間が長くなってし
まうという問題点がある。

【０００８】本発明は、以上のような問題点を解消する
ためになされたもので、その目的とするところは、パタ
ーン化された保護レジストを用いることなく、樹脂基体
上にメッキによる金属パターンを形成し、しかも、上記
ストライク層と同等の作用を持つメッキ層を、高速で成
膜することが可能な層構成と製造方法を提供することに
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このため、本発明は樹脂
基体上への選択的な触媒活性の付与を効果的に行うため
の、メッキ層の層構成と活性化プロセスを明らかにする
ものであり、少なくとも、樹脂基体上にニッケル・リン
メッキ層、パラジウムメッキ層を、湿式のメッキ法によ
りこの順で積層してなるパターン基板の製造方法におい
て、前記樹脂基体表面にエキシマ光を所望のパターンに
照射し、しかる後に、アミノ基を有するシランカップリ
ング剤、または、アミノ変性された反応性のシリコンオ
イルに前記樹脂基体を接触させ、前記エキシマ光の照射
部に、無電解めっき反応を開始するための触媒を捕捉・
固定化するための受容層を形成し、該受容層上に前記ニ
ッケル・リンメッキ層を無電解めっきにより形成したこ
とを特徴とするものである。

【００１０】本発明の製造方法は、樹脂基体上の第一層
にニッケル・リンメッキ層、第二層にパラジウムメッキ
層を無電解メッキ法によって形成しており、これら２層
を基材上に連続的に形成した後に、例えば１００℃以上
の雰囲気温度にて熱処理を１０分以上実施し、基板とメ
ッキ層との密着を強化するようなメッキプロセスを用い
ている。このとき、無電解ニッケル・リンメッキ浴によ
り、該基体上に金属析出を開始させるために、パターン
化された触媒層を基体表面に設ける。そのために、まず
所望のパターンと逆のパターンを有するマスクを介し
て、エキシマ光を基体表面のパターン形成を希望する部
位に照射し、基体表面をミクロにエッチングしながら、
エキシマ光の照射により生成される活性化酸素と該表面
とを接触させる。これにより、パターンを形成したいと
望む部分のみに活性化酸素を付与でき、この活性化酸素
にアミノ基を有するシランカップリング剤、または、ア
ミノ変性された反応性のシリコンオイルを捕捉させるこ
とが可能となる。

【００１１】これらの捕捉されたカップリング剤やシリ
コンオイルは、アミノ基を外側に向けて基材と結合する
ので、触媒核となり得る金属種のイオンを含有する水溶
液（例えば塩化パラジウム水溶液など）と接触させるこ
とで、該アミノ基に金属イオンが捕捉され無電解メッキ
反応の開始点となり、保護レジストを使用せずとも、任
意のメッキパターンを基体上に形成することができる。

【００１２】この際に、使用可能なアミノ基を有するシ
ランカップリング剤としては、γ−アミノプロピルトリ
エトキシシランに代表されるような、構造式の端末に一
つの１級アミンを有するもの、および、Ｎ−β（アミノ
エチル）γ−アミノプロピルトリメトキシシランに代表
されるような、構造式中に１級アミンと２級アミンを一
つずつ有するもの、その他を好適に利用することができ
る。

【００１３】同様に、使用可能なアミノ変性された反応
性のシリコンオイルとしては、ポリシロキサンの側鎖に
Ｒ−ＮＨ₂ 基（ＲはＣ_n Ｈ_2n：ｎは整数）を導入したも
のなどを好適に利用することができる。

【００１４】また、上記第二層目の積層に用いる無電解
パラジウムメッキ液は、第一層目のニッケル・リンメッ
キ層中への水素アタックを最小限に留めるために、金属
析出反応の副反応生成物として水素を発生するような還
元剤を含有していないメッキ液を使用することが好まし
い。

【００１５】以上のような製造プロセスを用いて、前述
したような層構成で樹脂基体上にメッキ層を積層する場
合、ニッケル・リンメッキ層とパラジウムメッキ層の合
計膜厚は、０．１（μｍ）以上あれば十分であり、この
上に更に他の金属種や樹脂を積層するときの膜応力に耐
えることができる。さらに、本発明のプロセスを用いれ
ば、第一層目の形成に使用する無電解ニッケル・リンメ
ッキ液の浴温が７０℃近辺でも、パターン化触媒核層に
損傷を与えることなく短時間で成膜ができる。

【００１６】ちなみに、本発明の製造プロセスを用い
て、エポキシ樹脂上に、無電解ニッケル・リンメッキ層
を浴温７０℃にて０．２（μｍ）積層するには約３分、
パラジウムメッキ層を浴温９０℃にて０．１５（μｍ）
積層するには約２分を要し、このときのトータル膜厚が
０．３５（μｍ）であるにもかかわらず、さらなる金属
層の積層のための下地層として十分な機能を発現した。

【００１７】本発明は、このようにして、保護レジスト
を用いなくとも、樹脂基体への選択的な触媒活性の付与
と金属化パターンの形成を、密着性良く、経済的に行う
ことが可能である。

【００１８】また、上記のパラジウムメッキ層に、さら
にメッキ法により、銅、銀、金、白金、その他を積層す
ることで、任意のパターンを持った配線や電極、保護膜
などを容易に形成することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて詳しく説明する。

【００２０】図１（ａ）〜（ｅ）は、本発明の代表的な
成膜プロセスの模式図であり、図２は図１（ｅ）のパラ
ジウムメッキ層上に、さらに、メッキにより金属種を積
層して、配線や保護膜としての機能を強調した場合の代
表的な層構成を示す模式図である。

【００２１】このとき、図１（ａ）は本発明において使
用可能な樹脂基体をあらわす模式図であり、樹脂基体１
の材料としては、主たる構造が、エポキシ、ポリサルフ
ォン、フッ素化ポリマー、ポリイミドからなる樹脂を含
有するもの、その他を使用することができる。

【００２２】図１（ｂ）は所望のパターンと同じ開口部
を有するメタルマスク２を通して、図示されていない光
源より、エキシマ光を樹脂基体１上に照射したときの模
式図である。

【００２３】エキシマ光の光源としては、例えば、１７
２（ｎｍ）に波長の発光分布のピークを有するウシオ電
機製の誘電体バリア放電エキシマランプ、その他を好適
に使用することができる。

【００２４】図１（ｃ）はパターン状にエキシマ光を照
射した基板を、アミノ基を有するシランカップリング剤
を含有する水溶液、または、アミノ変性された反応性の
シリコンオイルを含有する水溶液に浸漬し、これらの分
子３をパターン状に基板に結合させたときの模式図であ
る。

【００２５】ここで、アミノ基を有するシランカップリ
ング剤の市販品の一例としては、信越化学工業（株）製
のＫＢＥ６０３（分子端末に一つの１級アミンを有する
もの）や、同社製のＫＢＭ６０３（構造式中に１級アミ
ンと２級アミンを一つずつ有するもの）、その他を好適
に使用することができる。

【００２６】また、アミノ変性された反応性のシリコン
オイルの市販品の一例としては、同じく、信越化学工業
（株）製のＫＦ−８６１、Ｘ−２２−３９３９Ａ（ポリ
シロキサンの側鎖にアミノ基を導入したもの）、その他
を好適に使用することができる。

【００２７】図１（ｄ）は、図１（ｃ）において形成さ
れたパターンと、塩化パラジウムを含有する水溶液とを
接触させ、無電解メッキ反応の開始点となる触媒核層を
形成し、これを、無電解ニッケル・リンメッキ液中に浸
漬して、ニッケル・リンメッキ層４を形成した時の模式
図である。

【００２８】ここで使用する無電解ニッケル・リンメッ
キ液は、析出する膜応力が小さいものであれば、いずれ
のメーカーのものであっても使用することが可能であ
る。

【００２９】ここで、無電解ニッケル・リンメッキ液の
市販品の一例としては、メルテックス社製のメルプレー
トＮｉ−１４０２（メッキ温度７３℃、金属Ｎｉ濃度
５．８ｇ／Ｌ；Ｌはリットルを示す。）、その他を好適
に使用することができる。

【００３０】図１（ｅ）は、図１（ｄ）に示したような
ニッケル・リンメッキパターン上に、さらに、パラジウ
ムメッキ層５を積層したときの模式図である。

【００３１】ここで使用する無電解パラジウムメッキ液
は、パラジウム析出時の主たる副反応として、水素を生
じない還元剤を含有するものが好ましい。なぜならば、
熱処理により、基体とメッキ層との界面の密着を強化す
る前に、ニッケル・リンメッキ薄膜中にさらに外部から
水素を吸蔵させることは、水素吸蔵による膜破壊の危険
性を増大させる原因となるからである。

【００３２】このような条件の下で使用できる還元剤と
しては、ヒドラジン、ヒドロキノン、ギ酸ナトリウム、
クエン酸、その他のものを好適に使用することができ
る。

【００３３】また、そのような条件を満たす市販品の一
例としては、小島化学薬品（株）製の無電解パラジウム
メッキ液であるＰＡＲＥＤ、その他を好適に使用するこ
とができる。

【００３４】以上のようにして、パターンメッキを行っ
た樹脂基板を１００℃以上の雰囲気温度にて熱処理す
る。この熱処理によって、樹脂基体とメッキ層との密着
力を強化することができる。

【００３５】また、最上層にパラジウムメッキ層が形成
されている状態で熱処理を行うと、金属層の酸化を抑制
できるばかりか、さらなる金属種の積層を行う場合に
も、活性化しやすいというパラジウムの特性を利用する
ことができるので、有利である。

【００３６】図２は上述した熱処理を行ったパターンメ
ッキ基板に、さらに他の金属種を積層した場合の模式図
である。

【００３７】ここで、パラジウム上に銅、銀、金などの
配線抵抗が低くなるような金属種を積層する場合には、
樹脂基板上の導電回路パターンとしての特性が強化され
る。

【００３８】これらの金属の積層には無電解メッキ法、
電解メッキ法のどちらを利用しても良く、その成膜に使
用するメッキ液は、市販のもの、その他を自由に利用で
きる。

【００３９】利用できる市販品の一例としては、Ｎ．
Ｅ．ケムキャット社製の電気銀メッキ液Ｓ−９００、同
じく無電解銀メッキ液ＥＬ−Ａｇ、小島化学薬品（株）
製の電気金メッキ液Ｋ−７１０ピュア・ゴールド、日本
リーロナール社製の電気銅メッキ用添加剤カパーグリー
ムＣＬＸ−Ａ、同じくＣＬＸ−Ｃを添加した硫酸銅メッ
キ浴、大和化成（株）製の無電解金メッキ液ダインゴー
ルドＥＬ−２、その他を好適に使用することができる。

【００４０】また、パラジウム上に白金やイリジウムな
どの耐薬品性に優れた金属種を積層する場合には、樹脂
基板上の保護パターンとしての機能が強化される。

【００４１】これらの積層には無電解メッキ法、電解メ
ッキ法のどちらを利用しても良く、その成膜に使用する
メッキ液は、市販のもの、その他を自由に利用できる。

【００４２】利用できる市販品の一例としては、Ｎ．
Ｅ．ケムキャット社製の無電解白金メッキ液ＥＬ−Ｐ
ｔ、同じく、電解白金メッキ液Ｐｔ−７４５、その他を
好適に使用することができる。

【００４３】以上に述べたように、本発明は、保護レジ
ストを使用しなくとも、湿式のメッキ法を利用して、任
意の金属パターンを樹脂基体上に形成できるばかりか、
ニッケル・リン／パラジウムという層構成が優れた積層
性を有しているために、様々な金属種を上部に積層する
ことで、形成するパターンに付加価値を与えることがで
きる。

【００４４】これに対して、本発明に示した製造プロセ
スによらず、樹脂基体上の全面に積層した１０（μｍ）
の銅メッキ層７を、保護レジスト８を用いてパターンエ
ッチングする場合の模式図を図３に示す。この場合に
は、保護レジストの塗布・はく離という余分なプロセス
が増加するばかりでなく、厚膜のエッチングまで行う必
要があり、プロセスに無駄が多く好ましくない。

【００４５】

【実施例】以下、具体的に本発明の実施例について説明
を行う。 ［実施例１］主たる構造がエポキシ樹脂よりなる樹脂基
板を用意し、これに５０（μｍ）のライン状の開口部を
有するメタルマスクを乗せて、中心波長が１７２（ｎ
ｍ）のエキシマ光を照射した。

【００４６】照射条件は、以下のとうりである。

【００４７】 照射距離 基板表面から５（ｍｍ） エキシマランプの放射強度 ５．５（ｍＷ／ｃｍ² ） 照射雰囲気 室温、大気雰囲気中 照射時間 ２（分） このとき、γ−アミノプロピルトリエトキシシランとエ
タノールを重量比で１対１となるように混合した溶液の
５（ｇ）を１（Ｌ）のイオン交換水中に溶解したものを
用意し、エキシマ光をパタン照射した基板を２分間浸漬
し、イオン交換水で洗浄した。

【００４８】次に、イオン交換水に塩化パラジウムを
０．５（ｇ／Ｌ）となるように溶解したものを水酸化ナ
トリウムによりｐＨ６．５に調整した水溶液を用意し、
室温にて上記基板を２分間浸漬後、イオン交換水に浸漬
して、余分なパラジウム水溶液を除去後に、無電解ニッ
ケル・リンメッキ液中に浸漬した。

【００４９】ここで使用した無電解ニッケル・リンメッ
キ液は、前述したメルテックス社製のメルプレートＮｉ
−１４０２であり、メッキ温度７３℃にて、３分間メッ
キを行い、樹脂基体上に０．２５（μｍ）のニッケル・
リンメッキ層を形成した。

【００５０】無電解ニッケル・リンメッキ終了後、ただ
ちに、この基板を５０℃に加温したイオン交換水中に浸
漬し、基板に付着するメッキ液を除去した後に、９０℃
に加温した無電解パラジウムメッキ液中に浸漬して２分
間メッキを行い、パラジウムメッキ層を０．１５（μ
ｍ）積層した。

【００５１】ここで使用した無電解パラジウムメッキ液
は、ギ酸を還元剤とするものであり、浴のｐＨは６であ
った。

【００５２】Ｐｄメッキの終了後に、基板をイオン交換
水により十分に水洗し、窒素ブローを行って基板に付着
するイオン交換水を除去後、１３０℃の大気雰囲気中に
て３０分間の焼成を行い、図１（ｅ）に示した層構成を
有するパターン基板を作製した。

【００５３】このようにして得られたメッキパターン
は、使用したマスクと同じ５０（μｍ）のラインが、断
線することなく形成されていた。 ［実施例２］実施例１において、γ−アミノプロピルト
リエトキシシランの代わりに前述の商品名ＫＢＭ６０３
を用いた。その他の条件は実施例１と同様にしてメッキ
を行い、図１（ｅ）に示した層構成を有するパターン基
板を作製した。

【００５４】このようにして得られたメッキパターン
は、使用したマスクと同じ５０（μｍ）のラインが、断
線することなく形成されていた。 ［実施例３］実施例１において、γ−アミノプロピルト
リエトキシシランの代わりに前述の商品名ＫＦ−８６１
を用いた。その他の条件は実施例１と同様にしてメッキ
を行い、図１（ｅ）に示した層構成を有するパターン基
板を作製した。

【００５５】このようにして得られたメッキパターン
は、使用したマスクと同じ５０（μｍ）のラインが、断
線やはく離は見られなかった。 ［実施例４］実施例１〜３と同様の製造プロセスを用い
て作製した、図１（ｅ）に示す層構成を有する基板のパ
ラジウムメッキ層上に、さらに、前述した電解銀メッキ
液（商品名Ｓ−９００）を用いて、銀メッキ層を２０
（μｍ）積層し、図２に示した層構成を有するパターン
基板を作製した。

【００５６】このとき、基板上に形成されているパター
ンに断線やはく離は見られなかった。 ［実施例５］実施例１〜３と同様の製造プロセスを用い
て作製した、図１（ｅ）に示す層構成を有する基板のパ
ラジウムメッキ層上に、さらに、前述した無電解白金メ
ッキ液（商品名ＥＬ−Ｐｔ）を用いて、白金メッキ層を
０．２（μｍ）積層し、図２に示した層構成を有するパ
ターン基板を作製した。

【００５７】このとき、基板上に形成されているパター
ンに断線やはく離は見られなかった。 ［実施例６］主たる構造がポリサルフォン樹脂よりなる
樹脂基板を用意した以外は、実施例１〜５と同様の処理
を行ったところ、基板上に形成されているパターンに断
線やはく離は見られなかった。 ［実施例７］主たる構造がフッ素化ポリマーよりなる樹
脂基板を用意した以外は、実施例１〜５と同様の処理を
行ったところ、基板上に形成されているパターンに断線
やはく離は見られなかった。 ［実施例８］主たる構造がポリイミドよりなる樹脂基板
を用意した以外は、実施例１〜５と同様の処理を行った
ところ、基板上に形成されているパターンに断線やはく
離は見られなかった。 ［比較例１］図３に示したような、エポキシ樹脂基板上
の全面に厚さ２０（μｍ）の銅メッキ層を形成し、これ
に幅５０（μｍ）の保護レジストパターンを形成し、エ
ッチングプロセスにより金属パターンを形成したとこ
ろ、銅パターンのところどころに断線や欠けが見られ
た。

【００５８】

【発明の効果】本発明は、以上に詳述したような製造プ
ロセスと層構成を採用することで、保護レジストによる
フォトエッチングプロセスを用いなくとも、樹脂基板上
に十分な解像力を有する金属パターンを形成することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の成膜プロセスと層構成を表す模式図で
ある。

【図２】本発明の層構成を表す模式図である。

【図３】本発明の比較例を表す模式図である。

【符号の説明】 １ 樹脂基板 ２ マスク ３ 触媒核受容層 ４ ニッケル・リンメッキ膜 ５ パラジウムメッキ膜 ６ 銅、銀、金、白金、又はイリジウムメッキ層 ７ 基板を全面被覆した銅メッキ層 ８ 保護レジスト層

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも、樹脂基体上にニッケル・リ
   ンメッキ層、パラジウムメッキ層を、湿式のメッキ法に
   よりこの順で積層してなるパターン基板の製造方法にお
   いて、 前記樹脂基体表面にエキシマ光を所望のパターンに照射
   し、しかる後に、アミノ基を有するシランカップリング
   剤、または、アミノ変性された反応性のシリコンオイル
   に前記樹脂基体を接触させ、前記エキシマ光の照射部
   に、無電解めっき反応を開始するための触媒を捕捉・固
   定化するための受容層を形成し、該受容層上に前記ニッ
   ケル・リンメッキ層を無電解めっきにより形成したこと
   を特徴とするパターン基板の製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のパターン基板の製造方
   法において、前記エキシマ光が、１７２（ｎｍ）の波長
   に発光分布のピークを有していることを特徴とするパタ
   ーン基板の製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１に記載のパターン基板の製造方
   法において、前記パラジウムメッキ層上に、さらに、一
   層以上のメッキ層を積層したことを特徴とするパターン
   基板の製造方法。
4. 【請求項４】 請求項１に記載のパターン基板の製造方
   法において、前記樹脂基体が、エポキシ、ポリサルフォ
   ン、フッ素化ポリマー、ポリイミドの少なくともの一種
   からなる樹脂を含有することを特徴とするパターン基板
   の製造方法。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載の製造方
   法を用いて作製されたパターン基板。