JP2005195690A - 金属含有樹脂粒子、樹脂粒子、及び電子回路の製造方法 - Google Patents

金属含有樹脂粒子、樹脂粒子、及び電子回路の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】精度良く金属含有樹脂層を形成することが可能な金属含有樹脂粒子及び電子回路の製造方法を提供する。また、精度良く樹脂層を形成することが可能な樹脂粒子及び電子回路の製造方法を提供する。
【解決手段】感光体ドラム１１の表面を帯電させ、帯電した感光体ドラム１１の表面に所定のパターンの静電潜像を形成し、静電潜像が形成された感光体ドラム１１の表面に、５０重量％以上の熱硬化性樹脂を含み、かつ５００〜１４５００ｐｐｍの吸湿量を有する樹脂とこの樹脂に含有された金属微粒子とから成る金属含有樹脂粒子２ａ、或いは５０重量％以上の熱硬化性樹脂を含み、かつ５００〜１４５００ｐｐｍの吸湿量を有する樹脂から成る樹脂粒子４ａを静電的に付着させて可視像を形成し、感光体ドラム１１の表面に形成された金属含有樹脂粒子２ａ或いは樹脂粒子４ａから成る可視像を基材１上に転写し、基材１上に転写された可視像を基材上１に定着させる。
【選択図】図５

Description

本発明は、金属含有樹脂粒子、樹脂粒子、及び電子回路の製造方法に関する。
従来、電子回路基板の製造においては、金属薄膜上にレジストを塗布し、露光、現像、エッチング等を行うことにより導体パターンを形成している（特許文献１参照）。しかしながら、この方法では、各層ごとに露光マスクが必要となり、露光マスクの設計や作製に多大な時間とコストを要していた。また、露光マスクの変更や修正等が生じると、電子回路基板の納期やコストに多大な影響を与えていた。
特開平７−２６３８４１号公報
このようなことから、上記方法に代わり電子写真方式を用いた印刷により電子回路基板を形成する方法が提案されている。この方法では、まず樹脂内に金属微粒子を含有する金属含有樹脂粒子を使用して電子写真方式により任意のパターンを有する無電解めっき用の下地層を形成し、この下地層上に無電解めっきによりめっき層を形成し、さらに樹脂から成る樹脂粒子を使用して電子写真方式により絶縁層を形成することにより、電子回路基板を形成する。
ところで、上記電子写真方式にて下地層と絶縁層を精度良く形成するには、金属含有樹脂粒子及び樹脂粒子の帯電量を制御する必要がある。ここで、金属含有樹脂粒子及び樹脂粒子の樹脂には、耐熱性を考慮してエポキシ樹脂を主体とした熱硬化性樹脂を使用している。しかしながら、エポキシ基は親水性が高く、吸湿し易いため、金属含有樹脂粒子及び樹脂粒子の表面の電気的な抵抗率が低下してしまい、所望の帯電量が得ら難いという問題がある。
本発明は、上記問題を解決するためになされたものである。即ち、精度良く金属含有樹脂層を形成することが可能な金属含有樹脂粒子及び電子回路の製造方法を提供することを目的とする。また、精度良く樹脂層を形成することが可能な樹脂粒子及び電子回路の製造方法を提供することを目的とする。
本発明の一の態様によれば、５０重量％以上の熱硬化性樹脂を含み、かつ５００〜１４５００ｐｐｍの吸湿量を有する樹脂と、前記樹脂に含有された金属微粒子とから成ることを特徴とする金属含有樹脂粒子が提供される。
本発明の他の態様によれば、５０重量％以上の熱硬化性樹脂を含み、かつ５００〜１４５００ｐｐｍの吸湿量を有する樹脂から成ることを特徴とする樹脂粒子が提供される。
本発明の他の態様によれば、静電潜像が形成された感光体の表面に、５０重量％以上の熱硬化性樹脂を含み、かつ５００〜１４５００ｐｐｍの吸湿量を有する樹脂と前記樹脂に含有された金属微粒子とから成る金属含有樹脂粒子を静電的に付着させて可視像を形成する工程と、前記感光体の表面に形成された前記金属含有樹脂粒子から成る可視像を、基材上に転写する工程と、を備えた金属含有樹脂層を形成する工程を、相対湿度が７０％以下の環境で行うことを特徴とする電子回路の製造方法が提供される。
本発明の他の態様によれば、静電潜像が形成された感光体の表面に、５０重量％以上の熱硬化性樹脂を含み、かつ５００〜１４５００ｐｐｍの吸湿量を有する樹脂から成る樹脂粒子を静電的に付着させて可視像を形成する工程と、前記感光体の表面に形成された前記樹脂粒子から成る可視像を、基材上に転写する工程と、を備えた樹脂層を形成する工程を、相対湿度が７０％以下の環境で行うことを特徴とする電子回路の製造方法が提供される。
本発明の一の態様の金属含有樹脂粒子によれば、金属含有樹脂粒子の帯電量を最適範囲に制御することができるので、精度良く金属含有樹脂層を形成することができる。本発明の他の態様の樹脂粒子によれば、樹脂粒子の帯電量を最適範囲に制御することができるので、精度良く樹脂層を形成することができる樹脂粒子を提供することができる。
本発明の他の態様の電子回路の製造方法によれば、金属含有樹脂粒子の帯電量を最適範囲に制御することができるので、精度良く金属含有樹脂層を形成することができる。本発明の他の態様の電子回路の製造方法によれば、樹脂粒子の帯電量を最適範囲に制御することができるので、精度良く樹脂層を形成することができる。
以下、実施の形態について説明する。図１は本実施の形態に係る電子回路基板の製造工程の流れを示したフローチャートであり、図２（ａ）〜図２（ｄ）は本実施の形態に係る電子回路基板の模式的な製造工程図である。図３は本実施の形態に係る下地層形成装置の動作状況を示した図であり、図４は本実施の形態に係る絶縁層形成装置の動作状況を示した図である。
まず、図１及び図２（ａ）に示されるように基材１上に無電解めっき用の下地層２を、電子写真方式を用いた印刷により形成する（ステップ１）。下地層２は、図３に示されるような下地層形成装置１０を使用して形成することができる。具体的には、下地層形成装置１０は、感光体ドラム１１、帯電器１２、レーザ発生・走査器１３、現像器１４、転写器１５、定着器１６から主に構成されている。ここで、下地層形成装置１０は、相対湿度が７０％以下の部屋Ｒ内に配置されている。
下地層２を形成するには、まず、感光体ドラム１１を矢印方向に回転させながら、帯電器１２により感光体ドラム１１の表面電位を一定電位（例えばマイナス電荷）に均一に帯電させる。具体的な帯電方法としては、スコロトロン帯電法、ローラ帯電法、ブラシ帯電法などがある。
次に、レーザ発生・走査器１３により、画像信号に応じてレーザ光１３ａを感光体ドラム１１に照射し、照射部分のマイナス電荷を除去し、感光体ドラム１１の表面に所定パターンの電荷の像（静電潜像）を形成する。
次に、感光体ドラム１１上の静電潜像に、現像器１４に貯留された帯電した金属含有樹脂粒子２ａを供給機構によって静電的に付着させ可視像を形成する。現像器１４には、公知の電子写真式複写システムにおける乾式または湿式のトナー転写技術を適用することができる。
現像器１４が乾式の場合、現像器１４には、３〜５０μｍの粒径の金属含有樹脂粒子２ａが貯留される。ここで、金属含有樹脂粒子２ａのより好ましい粒径は、５〜１０μｍである。一方、現像器１４が湿式の場合、現像器１４には、３μｍ以下の粒径の金属含有樹脂粒子２ａが溶媒である液体とともに貯留される。
現像器１４に貯留された金属含有樹脂粒子２ａは、供給機構によって感光体ドラム１１に供給され現像される。このとき、正現像法あるいは反転現像法を用いることができる。
金属含有樹脂粒子２ａは、５０重量％以上の熱硬化性樹脂を含み、かつ５００〜１４５００ｐｐｍの吸湿量を有する樹脂とこの樹脂に含有された金属微粒子とから構成されている。樹脂の吸湿量は、４０００〜８０００ｐｐｍが好ましい。樹脂の吸湿量が５００〜１４５００ｐｐｍとしたのは、樹脂の吸湿量が５００ｐｐｍを下回ると、或いは樹脂の吸湿量が１４５００ｐｐｍを上回ると、一般の乾式複写機の現像可能な帯電量の下限値である５μＣ／ｇを下回るからである。
樹脂に含有させる熱硬化性樹脂としては、常温で固体のＢステージの熱硬化性樹脂を用いることができる。Ｂステージとは、熱硬化性樹脂の少なくとも一部は硬化しておらず、所定の熱を加えるとその硬化していない部分が溶融する状態をいう。Ｂステージの熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、ビスマレイミド樹脂、シアネートエステル樹脂、ビスマレイミドートリアジン樹脂、ベンジシクロブテン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリベンゾオキサゾール樹脂、ブタジエン樹脂、シリコーン樹脂、ポリカルボジイミド樹脂、ポリウレタン樹脂等を使用することができる。
金属微粒子としては、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｎｉ、Ａｇから成る群から選択される少なくとも１種の金属微粒子を用いることが望ましい。これらの金属微粒子は、後述する無電解めっきの核となり、めっき反応の進行に対して触媒的な作用を有する。これらの中でも、特にＰｄまたはＣｕの使用が望ましい。
続いて、感光体ドラム１１の表面に、金属含有樹脂粒子２ａにより形成された可視像（パターン）は、転写器１５によって感光体ドラム１１から所望の基材１上に静電転写される。転写後の感光体ドラム１１は、図示を省略したクリーニング装置により、表面に残った金属含有樹脂粒子２ａが除去され回収される。
続いて、基材１上に転写されたＢステージの金属含有樹脂粒子２ａを、加熱あるいは光照射による定着器１６を通し、金属含有樹脂粒子２ａを構成する熱硬化性樹脂を溶融し金属含有樹脂層２ｂを形成する。その後定着器１６により加熱或いは光を照射して金属含有樹脂層２ｂを硬化させ、基材１上に金属含有樹脂層２ｂを定着させる。これにより、下地層２が形成される。
基材１上に下地層２を形成した後、図２（ｂ）に示されるように無電解めっきにより下地層２に含まれる金属微粒子を核として下地層２上にめっき層３を形成する（ステップ２）。なお、本実施の形態では、無電解めっきによりめっき層３を形成しているが、無電解めっきと電解めっきとの両方によりめっき層３を形成してもよい。
無電解めっきを効率的に行うために、下地層２に無電解めっきを施す前に、下地層２の表面に金属微粒子の少なくとも一部を突出させる処理を施してもよい。このような処理としては、例えば、アセトン、イソプロパノールなどの溶剤、酸、アルカリなどを使用したエッチング、ショットブラスト、エアーブラスト等が挙げられる。
基材１上にめっき層３を形成した後、図２（ｃ）に示されるように基材１上に電気絶縁性の絶縁層４を、電子写真方式を利用した印刷により形成する（ステップ３）。絶縁層３は、下地層形成装置１０とほぼ同様の構成の樹脂層形成装置２０を使用して形成することができる。ここで、樹脂層形成装置２０は、相対湿度が７０％以下の部屋Ｒ内に配置されている。また、現像器１４には、図４に示されるように金属含有樹脂粒子２ａの代わりに樹脂粒子４ａが貯留される。
絶縁層４を形成するには、まず、感光体ドラム１１を矢印方向に回転させながら、帯電器１２により感光体ドラム１１の表面電位を一定電位（例えばマイナス電荷）に均一に帯電させる。
次に、感光体ドラム１１の表面を帯電させた後、レーザ発生器１３により、画像信号に応じてレーザ光１３ａを感光体ドラム１１に照射し、照射部分のマイナス電荷を除去し、感光体ドラム１１の表面に所定パターンの電荷の像（静電潜像）を形成する。
感光体ドラム１１の表面に静電潜像を形成した後、現像器１４により帯電した樹脂粒子４ａを感光体ドラム１１の表面に静電的に付着させて、感光体ドラム１１の表面に可視像を形成する。現像器１４には、公知の電子写真式複写システムにおける乾式または湿式のトナー転写技術を適用することができる。
現像器１４が乾式の場合、現像器１４には、平均粒径が３〜５０μｍの樹脂粒子４ａが貯留される。ここで、樹脂粒子４ａのより好ましい粒径は、８〜１５μｍである。一方、現像器１４が湿式の場合、現像器１４には、３μｍ以下の粒径の樹脂粒子４ａが溶媒である液体とともに貯留される。絶縁層４の形成においては、電気絶縁性の観点から絶縁厚が厚いことが望ましく、したがって樹脂粒子４ａの粒径は、金属含有樹脂粒子２ａに比べて大きいことが望ましい。
現像器１４に貯留された樹脂粒子４ａは、供給機構によって感光体ドラム１１に供給され現像される。このとき、正現像法あるいは反転現像法を用いることができる。
樹脂粒子４ａは、５０重量％以上の熱硬化性樹脂を含み、かつ５００〜１４５００ｐｐｍの吸湿量を有する樹脂から構成されている。樹脂の吸湿量は、４０００〜８０００ｐｐｍが好ましい。樹脂の吸湿量が５００〜１４５００ｐｐｍとしたのは、樹脂の吸湿量が５００ｐｐｍを下回ると、或いは樹脂の吸湿量が１４５００ｐｐｍを上回ると、一般の乾式複写機の現像可能な帯電量の下限値である５μＣ／ｇを下回るからである。
樹脂に含有させる熱硬化性樹脂としては、常温で固体のＢステージの熱硬化性樹脂を用いることができる。Ｂステージの熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、ビスマレイミド樹脂、シアネートエステル樹脂、ビスマレイミドートリアジン樹脂、ベンジシクロブテン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリベンゾオキサゾール樹脂、ブタジエン樹脂、シリコーン樹脂、ポリカルボジイミド樹脂、ポリウレタン樹脂等を使用することができる。また、樹脂粒子４ａ中に所定の割合で含有されたシリカなどの微粒子を分散させてもよく、これによって、特に、多層配線基板において、剛性、熱膨張係数など特性を制御することができ、基板の信頼性の向上を図ることができる。
感光体ドラム１１の表面に可視像（パターン）を形成した後、転写器１５によって感光体ドラム１１から所望の基材１上に静電転写される。転写後の感光体ドラム１１は、図示を省略したクリーニング装置により、表面に残った樹脂粒子４ａが除去され回収される。
基材１上に可視像を転写した後、定着器１６により可視像を加熱し、可視像を構成している樹脂粒子４ａを軟化させて、樹脂層４ｂを形成する。その後定着器１６により加熱或いは光を照射して樹脂層４ｂを硬化させ、基材１上に樹脂層４ｂを定着させる（ステップ３５）。これにより、樹脂層４ｂから成る絶縁層４が形成される。
基材上に絶縁層４を形成した後、ステップ１〜ステップ３の電子回路形成工程を繰り返し行い、図２（ｄ）に示されるような多層の電子回路基板５が形成される。
本実施の形態では、５０重量％以上の熱硬化性樹脂を含み、かつ５００〜１４５００ｐｐｍの吸湿量を有する樹脂とこの樹脂に含有された金属微粒子とから成る金属含有樹脂粒子２ａを使用しているので、金属含有樹脂粒子２ａの帯電量を最適範囲に制御することができ、精度良く下地層２を形成することができる。
本実施の形態では、５０重量％以上の熱硬化性樹脂を含み、かつ５００〜１４５００ｐｐｍの吸湿量を有する樹脂から成る樹脂粒子４ａを使用しているので、樹脂粒子４ａの帯電量を最適範囲に制御することができ、精度良く絶縁層４を形成することができる。
本実施の形態では、相対湿度が７０％以下の部屋Ｒ内で下地層２を形成するので、金属含有樹脂粒子２ａの樹脂の吸湿量を１４５００ｐｐｍ以下に維持することができ、精度良く下地層２を形成することができる。
本実施の形態では、相対湿度が７０％以下の部屋Ｒ内で絶縁層４を形成するので、樹脂粒子４ａの吸湿量を１４５００ｐｐｍ以下に維持することができ、精度良く絶縁層４を形成することができる。
（実施例１）
以下、実施例１について説明する。本実施例では、金属含有樹脂粒子の樹脂における吸湿量の最適範囲について調べた。
本実施例では、金属含有樹脂粒子としては、５０重量％の樹脂と５０重量％の金属微粒子とから構成された平均粒径が７．９μｍのものを使用した。ここで、樹脂はエポキシ樹脂のみから構成されたものであり、金属微粒子はＣｕから構成されている。吸湿量が異なる金属含有樹脂粒子を複数作製し、これらの金属含有樹脂粒子を帯電させたときの帯電量を測定した。ここで、金属含有樹脂粒子の樹脂の吸湿量は、金属含有樹脂粒子を真空環境で２日間放置して、重量変化のほぼ無くなったところを乾燥状態として、そこからの重量変化分を乾燥状態の樹脂の重量で割ることにより得られた数値である。
以下、結果について述べる。図５は本実施例に係る金属含有樹脂粒子の樹脂の吸湿量と金属含有樹脂粒子の帯電量との関係を示したグラフである。図５に示されるように、吸湿量が４５８ｐｐｍのとき、帯電量は４．７６μＣ／ｇであった。これは、逆帯電を起した金属含有樹脂粒子が存在するためである。一方、吸湿量が１５４２４ｐｐｍのとき、帯電量は３．５２μＣ／ｇであった。これは金属含有樹脂粒子表面の電気的抵抗率が下がり、帯電しにくくなったためである。いずれの場合も一般の乾式複写機の現像可能な帯電量の下限値である５μＣ／ｇを下回っていた。ここで、このグラフに基づいて帯電量が５μＣ／ｇ以上になる範囲を求めると、吸湿量が５００ｐｐｍ〜１４５００ｐｐｍのときに帯電量が５μＣ／ｇ以上になることが分かった。この結果から、金属含有樹脂粒子における樹脂の吸湿量の最適範囲は５００ｐｐｍ〜１４５００ｐｐｍであることが確認された。
（実施例２）
以下、実施例２について説明する。本実施例では、樹脂粒子における吸湿量の最適範囲について調べた。
本実施例では、樹脂粒子としては、エポキシ樹脂のみから構成された平均粒径が７．９μｍのものを使用した。吸湿量が異なる樹脂粒子を複数作製し、これらの樹脂粒子を帯電させたときの帯電量を測定した。ここで、樹脂粒子の吸湿量は、樹脂粒子を真空環境で２日間放置して、重量変化のほぼ無くなったところを乾燥状態として、そこからの重量変化分を乾燥状態の樹脂粒子の重量で割ることにより得られた数値である。
以下、結果について述べる。図６は本実施例に係る樹脂粒子の吸湿量と樹脂粒子の帯電量との関係を示したグラフである。図６に示されるように、吸湿量が４４３ｐｐｍのとき、帯電量は４．８２μＣ／ｇであった。これは、逆帯電を起した樹脂粒子が存在するためである。一方、吸湿量が１５３２０ｐｐｍのとき、帯電量は４．１０μＣ／ｇであった。これは樹脂粒子表面の電気的抵抗率が下がり、帯電しにくくなったためである。いずれの場合も一般の乾式複写機の現像可能な帯電量の下限値である５μＣ／ｇを下回っていた。ここで、このグラフに基づいて帯電量が５μＣ／ｇ以上になる範囲を求めると、吸湿量が５００ｐｐｍ〜１４５００ｐｐｍのときに帯電量が５μＣ／ｇ以上になることが分かった。この結果から、樹脂粒子の吸湿量の最適範囲は５００ｐｐｍ〜１４５００ｐｐｍであることが確認された。なお、金属含有樹脂粒子の樹脂及び樹脂粒子における吸湿量の最適範囲が同じになるのは、５０重量％のＣｕを含む金属含有樹脂粒子の体積の８９％は樹脂であるため、金属含有樹脂粒子と樹脂粒子の平均粒径が同じであれば樹脂の表面積はほぼ変わらないからである。
（実施例３）
以下、実施例３について説明する。本実施例では、樹脂粒子の吸湿量が１４５００ｐｐｍ以下となる環境の相対湿度について調べた。
本実施例では、エポキシ樹脂のみから構成された平均粒径が８．５μｍ，１１．４μｍの２種類の樹脂粒子を作製し、これらの樹脂粒子をそれぞれ相対湿度が７０％，８０％の環境に放置したときの樹脂粒子の吸湿量を測定した。
以下、結果について述べる。図７は本実施例に係る放置時間と樹脂粒子の吸湿量との関係を示したグラフである。図７に示されるように、樹脂粒子の吸湿量は、平均粒径に関わらず６時間程度でほぼ飽和量に達し、その後一定となることが確認された。また、樹脂粒子の吸湿量は、樹脂粒子を放置した環境の相対湿度により異なることが確認された。即ち、相対湿度が７０％の環境で樹脂粒子を放置した場合には吸湿量は１４４００ｐｐｍ前後で一定となり、相対湿度が８０％の環境で樹脂粒子を放置した場合には吸湿量はほぼ１７３００ｐｐｍ前後で一定となった。この結果から、相対湿度を７０％以下の環境で樹脂粒子を放置した場合には、吸湿量が１４５００ｐｐｍ以下の樹脂粒子が得られることが確認された。なお、樹脂粒子の平均粒径は小さいほど、単位質量当りの表面積は増大する。このため平均粒径が８．５μｍの樹脂粒子の方が平均粒径が１１．４μｍの樹脂粒子よりも吸湿量が５０ｐｐｍ程度大きくなっているが、吸湿量への影響は環境の相対湿度の方が大きく、現実的な樹脂粒子の平均粒径の範囲では大差がないと考えられる。
なお、本発明は上記実施の形態の記載内容に限定されるものではなく、構造や材質、各部材の配置等は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
図１は本発明の一実施形態に係る電子回路基板の製造工程の流れを示したフローチャートである。 図２（ａ）〜図２（ｄ）は本発明の一実施形態に係る電子回路基板の模式的な製造工程図である。 図３は本発明の一実施形態に係る下地層形成装置の動作状況を示した図である。 図４は本発明の一実施形態に係る絶縁層形成装置の動作状況を示した図である。 図５は実施例１に係る金属含有樹脂粒子の吸湿量と金属含有樹脂粒子の帯電量との関係を示したグラフである。 図６は実施例２に係る樹脂粒子の吸湿量と樹脂粒子の帯電量との関係を示したグラフである。 図７は実施例３に係る放置時間と樹脂粒子の吸湿量との関係を示したグラフである。
符号の説明
１…基材、２…下地層、２ａ…金属含有樹脂粒子、４…絶縁層、４ａ…樹脂粒子。

Claims (4)

  1. ５０重量％以上の熱硬化性樹脂を含み、かつ５００〜１４５００ｐｐｍの吸湿量を有する樹脂と、
    前記樹脂に含有された金属微粒子と、
    から成ることを特徴とする金属含有樹脂粒子。
  2. ５０重量％以上の熱硬化性樹脂を含み、かつ５００〜１４５００ｐｐｍの吸湿量を有する樹脂から成ることを特徴とする樹脂粒子。
  3. 静電潜像が形成された感光体の表面に、５０重量％以上の熱硬化性樹脂を含み、かつ５００〜１４５００ｐｐｍの吸湿量を有する樹脂と前記樹脂に含有された金属微粒子とから成る金属含有樹脂粒子を静電的に付着させて可視像を形成する工程と、
    前記感光体の表面に形成された前記金属含有樹脂粒子から成る可視像を、基材上に転写する工程と、
    を備えた金属含有樹脂層を形成する工程を、相対湿度が７０％以下の環境で行うことを特徴とする電子回路の製造方法。
  4. 静電潜像が形成された感光体の表面に、５０重量％以上の熱硬化性樹脂を含み、かつ５００〜１４５００ｐｐｍの吸湿量を有する樹脂から成る樹脂粒子を静電的に付着させて可視像を形成する工程と、
    前記感光体の表面に形成された前記樹脂粒子から成る可視像を、基材上に転写する工程と、
    を備えた樹脂層を形成する工程を、相対湿度が７０％以下の環境で行うことを特徴とする電子回路の製造方法。
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