JP2004031392A - 電気回路基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】金属箔張積層板を基板として用いず、エッチング工程やレジストの除去工程を必要とせず、その結果、従来の配線基板などの工程の短縮化及び省資源省エネルギー化を図ることができる製造方法を提供する。
【解決手段】基板上に、モノマー重合能を有する触媒層からなる所望のパターンを直接形成し、次いで該触媒により重合され重合後に導電性高分子を生成するモノマー成分を接触させて該触媒層のパターンに対応するパターン状導電性高分子層を得た後、該パターン状導電性高分子層の上に金属めっきを施すことにより金属回路パターンを形成することを特徴とする電気回路基板の製造方法。
【選択図】　　なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気回路基板の製造方法に関するものであり、さらに詳しくは印刷配線基板などの電気回路基板におけるメタライゼーションに有効なプロセスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の印刷配線基板などの電気回路は、１）銅、金、酸化スズなどの導電性材料で被覆された絶縁性基板に、２）感光性樹脂などのフォトレジスト材を塗りつけ、３）所望のパターンのマスクをかけて紫外線などを照射して、４）フォトレジスト剤を硬化させ、５）未硬化部分を取り除いた後、６）化学エッチングなどによって不要な銅箔部分を除去し電気回路を形成しており、工程が非常に複雑である。しかもレジストの除去や大部分の金属を溶解除去するなど資源やエネルギーを無駄に消費する工程があるという欠点がある。さらには、異なる製品を製造する場合には、それぞれにマスクパターンを用意する必要がある。
【０００３】
一方、従来の金属に代わる導電体として、導電性高分子の利用が試みられ、種々の導電性高分子が合成され検討されているが、不溶不融性のため加工性に問題があり、用途が限られていた。
【０００４】
この点を改良するために、特公平７−８５３６５号公報には、導電性高分子パターンの作製方法が開示されている。この方法は、導電性高分子のモノマーの重合能力が光の照射により変化する触媒の性質を利用して導電性高分子のパターンを作製するものであり、具体的には塩化鉄（ＩＩＩ）などのピロールの酸化重合触媒となり、かつ光で還元され酸化性が失われる物質を溶液とし他の素材の表面に塗布するか、ポリマーなどに混合した組成物を薄膜またはフィルム、板状などに成形し、これにマスクパターンを密着させ、紫外光または可視光を照射することによって、光照射部分の酸化性を消失させ、ピロールを重合させなくするものである。
すなわち、非照射部分のみに導電性高分子であるポリピロールが生成することにより導電性のパターンが作製できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この方法では導電性高分子パターンの導電性が銅などの金属に比べて低いため、発光ダイオードや液晶など低電流の電子回路には適用可能であるが、銅プリント基板のような金属電子回路にそのまま代替できないなど不十分な点があり、かつマスクパターン作製の必要もあった。
【０００６】
本発明の目的は、金属箔張積層板を基板として用いず、エッチング工程やレジストの除去工程を必要とせず、その結果、従来の配線基板などの工程の短縮化及び省資源省エネルギー化を図ることができる製造方法を提供することである。さらに、めっきスルーホールの作製も同時に行う製造方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記の課題を解決するため鋭意検討した結果、現在一般的に用いられる印刷技術、特に原版を必要としないインクジェット方式を用いることにより簡単な工程で金属電気回路基板が製造できることを見出し、本発明に到達した。
【０００８】
すなわち本発明は、基板上に、モノマー重合能を有する触媒層からなる所望のパターンを直接形成し、次いで該触媒により重合され重合後に導電性高分子を生成するモノマー成分を接触させて該触媒層のパターンに対応するパターン状導電性高分子層を得た後、該パターン状導電性高分子層の上に金属めっきを施すことにより金属回路パターンを形成することを特徴とする電気回路基板の製造方法を要旨とするものであり、好ましくは、基板上に、モノマー重合能を有する触媒層からなる所望のパターンを直接形成する方法が、インクジェット方式によって印刷を行う方法である。
【０００９】
【発明の実施の態様】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の電気回路基板の製造方法においてはまず、基板上に、モノマー重合能を有する触媒層からなる所望のパターンを直接形成する。
本発明が適用できる基板としては、ポリイミド、ポリエステル、ガラスエポキシの他、ポリマー、セラミック、金属、紙、布などあらゆる固体材料表面での適用が可能である。後述するように本発明による回路形成法は、一般的な印刷法により基材上に触媒を含む層を施す方法によるからである。
【００１０】
本発明で用いられる触媒とは、重合後に導電性高分子を生成するモノマーを重合する能力を有するものであり、具体的には、鉄、銅などの金属化合物が有効であり、特に好ましい化合物として、塩化鉄（ＩＩＩ）、硫酸鉄（ＩＩＩ）などの鉄（ＩＩＩ）の化合物、塩化銅（ＩＩ）、臭化銅（ＩＩ）などの銅（ＩＩ）の化合物が挙げられる。これらの金属化合物は混合して用いてもよい。
また、触媒は、単独または他の物質の存在下で溶液として用いたり、マトリックスポリマー及びその他の物質を含む混合溶液として用いてもよい。触媒を含ませるためのマトリックスポリマーとしては、触媒との混合性のあるポリマーはすべて使用できるが、特に、均一な混合性が得られるものとして、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ酢酸ビニル、ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリロニトリル、エポキシ樹脂などが好ましい。また、ゼラチン、セルロースなどの天然高分子も用いることができる。マトリックスポリマーを用いずに単独で使用する場合は、水、メタノールなどのアルコール類、アセトンなどのケトン類、クロロホルム、１，２−ジクロルエタンなどのハロゲン化炭化水素、ベンゼンなど炭化水素類などの有機溶媒あるいは無機溶媒の溶液として利用すればよい。
【００１１】
本発明において、上記した触媒層からなる所望のパターンを直接形成する方法としては、一般に用いられる印刷技術が用いられるが、最も好ましくはインクジェット方式のような、電子機器からの直接の出力により印刷が可能な方法である。インクジェット方式とは、インクを微小液滴化し吐出制御を行うことにより印刷物を得る方法をいい、例えば特開２００１−１９１５１７号公報に記載されているような振動板による圧力変動を利用してインクを吐出する方法や、特開２００１−１９１５３１号公報に記載されているようなインクを加熱により蒸発膨張させたときの圧力変動を利用しインクを吐出する方法などが挙げられる。
【００１２】
本発明においては、次に、触媒により重合され重合後に導電性高分子を生成するモノマー成分を接触させて該触媒層のパターンに対応するパターン状導電性高分子層を形成する。用いられるモノマーとしては、前記触媒により重合され重合後には導電性高分子を生成するモノマーであれば特に限定されず、例えば、ピロール類、チオフェン類があげられる。ピロール類としては、例えば、非置換ピロール、Ｎ−置換ピロールあるいは環置換ピロールが例示される。また上述したピロール類やチオフェン類などの５員環化合物同士を共重合させたり、または上述したピロール類やチオフェン類などの５員環化合物と他の共重合性のモノマーとを共重合させることもできる。これらモノマーの重合は、導電性高分子の導電率が、０．０１Ｓ／ｃｍ程度以上あれば、その上に電気めっきできるので、とくに高導電化を図る必要はなく大気中室温で気相重合または溶液中で浸漬重合する方法で十分であり、設備等も簡略化できる。
【００１３】
モノマー成分を接触させる方法としては、該触媒層に導電性高分子のモノマー蒸気を接触させるか、モノマーを含む溶液中に浸漬すると、触媒層上でのみモノマ−が重合し、導電性のパターンが形成される。モノマー蒸気を接触させには、例えば、気密性のチャンバー内にピロール蒸気を発生させ、該基板をチャンバー内に一定時間保持すればよい。またモノマーを含む溶液中に浸漬させるには、例えば、ピロール含有溶液中に該基板を浸漬し一定時間保持すればよい。
【００１４】
本発明においてはその後、この導電性高分子パターン上にのみ、金属めっきを形成する場合は、例えば、化学めっきであったり、導電性高分子パターンの末端を銀ペーストなどの導電体で被覆し、銀ペースト部を電極と接続する。これを電解めっき液中に銀ペースト部の一部も液中になるように入れ、金属めっきすると電極に近い導電性高分子パターン部分から徐々に金属が析出し、次第に全体に成長していき、導電性高分子パターン上に金属回路が形成される。
金属のめっきは、化学銅めっきや化学ニッケルめっきなどの化学めっきのほか、金属電気めっき、例えば、銅、ニッケル、クロムをはじめとし、酸性浴で電気めっきできる金属はすべて適用できる。
【００１５】
【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
ポリ酢酸ビニル２部を酢酸エチル２０部に溶解し、この溶液に無水塩化鉄（ＩＩＩ）を固形分中の重量比で３０％となるように加え完全に溶解した。この溶液をポリエステルフィルム表面にインクジェット印刷機（セイコーエプソン製ＰＭ−２０００Ｃ）により印刷し、７０℃で２０分間乾燥し所望のパターンを作製した。
これを密閉容器中で２０℃で１時間ピロールを気相重合させると、印刷された触媒部分にのみポリピロールが生成し、導電率０．４Ｓ／ｃｍのパターンが得られた。このポリピロールパターン形成部分の一端を銀ペーストで被覆し、負電極と接続し硫酸銅−硫酸混合液中に銀ペースト部の一部も溶液中になるようにし、正電極に銅を用いて５０ｍＡの電流を流し電気めっきすると、電極に近い部分からポリピロールパターン上に銅が析出し、次第に全体に成長し、ポリピロールパターンに基づいた銅のパターンが形成された。
【００１６】
実施例２
ポリビニルアルコール１０％水溶液に、固形分中の塩化銅（ＩＩ）が重量比で３０％となるように塩化銅（ＩＩ）二水塩を加え完全に溶解した。以下実施例１と同様に操作し、ピロール気相重合条件２０℃、３０分でポリピロールパターンが形成された。ポリビニルアルコールを不溶化するため１５０℃で１０分間加熱処理した後のポリピロールパターンの導電率は２．８６Ｓ／ｃｍであった。このパターンを実施例１同様の条件で、電気めっきするとマスクパターンに基づく銅のパターンが得られた。
【００１７】
実施例３
実施例１で得られたポリピロールパターンを０．１Ｎ水酸化ナトリウム水溶液、奥野製薬製「アクチベータ」（商品名）、奥野製薬製「化学銅５００」（商品名）の順で定法により処理したところ、ポリピロールパターンに基づく銅のパターンが得られた。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、簡便な方法で、銅などの金属電気回路を基板上に形成できるとともに、従来技術におけるマスクパターンの必要が無い。加えて、この金属配線は、必要な部分にだけ電気めっきにより形成させることができるため、これまでのように銅箔などを接着した基板素材を必要としない。従来技術のように銅箔の大部分を除去廃棄するエッチング工程やレジストの除去工程が省略でき、資源の大幅な節約となるばかりでなく、スルーホールのめっきも同時にできるため、これまで別工程で行われたスルーホール無電解めっき工程も不要であり、高価なパラジウム触媒や無電解銅浴などを使用しなくて済むため廃水処理や有害物の処理などの問題も大幅に低減できる。すなわち、これまでの印刷配線基板等の複雑な製造方法と異なり、工程の短縮化、設備の合理化、資源の節約、省エネルギー化、無公害化を図ることができる。また、効率的に導電性高分子回路パターンを形成することができる。

Claims (2)

1. 基板上に、モノマー重合能を有する触媒層からなる所望のパターンを直接形成し、次いで該触媒により重合され重合後に導電性高分子を生成するモノマー成分を接触させて該触媒層のパターンに対応するパターン状導電性高分子層を得た後、該パターン状導電性高分子層の上に金属めっきを施すことにより金属回路パターンを形成することを特徴とする電気回路基板の製造方法。
2. 基板上に、モノマー重合能を有する触媒層からなる所望のパターンを直接形成する方法が、インクジェット方式によって印刷を行う方法である請求項１記載の電気回路基板の製造方法。