JP2006222324A - 配線基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電子写真方式を適用した配線基板の製造工程において、不要な位置に飛散した金属含有樹脂粒子に基づくリークやショート等の発生を防止する。
【解決手段】基板１１の表面に易エッチング性樹脂層１５を形成する。基板１１上に電子写真方式を適用して金属含有樹脂粒子１６を、配線層１３の形成パターンに応じて転写して、メッキ下地層１２を形成する。次いで、基板１１にエッチング処理を施して、メッキ下地層１２の表面部に存在する樹脂を除去して金属微粒子１７を露出させると共に、易エッチング性樹脂層１５を除去する。不要な位置に付着した金属含有樹脂粒子１６Ａは易エッチング性樹脂層１５と共に除去される。金属微粒子１７を露出させたメッキ下地層１２に金属メッキを施して配線層１３を形成する。
【選択図】図３

Description

本発明は電子写真方式を適用した配線基板の製造方法に関する。

近年、半導体素子やチップ部品等が実装される配線基板の作製に電子写真方式を適用することが検討されており、その実用化が進められている（例えば特許文献１，２等参照）。配線基板を作製するにあたって、電子写真方式は配線層パターンの形成や絶縁層パターンの形成に適用される。これらのうち、配線層パターンの形成工程ではメッキ下地層の形成に電子写真方式が適用される。そして、電子写真方式を適用して形成したメッキ下地層に無電解メッキを施すことによって、所望のパターンを有する配線層が形成される。

図４は従来の電子写真方式を適用した配線層の形成工程を示している。まず、金属微粒子１を含有させた樹脂粒子２を帯電させ、この帯電させた金属含有樹脂粒子（荷電粒子）２を感光体ドラム上に形成された静電潜像に付着させる。この荷電粒子２による可視像を基板３上に静電転写法等で転写することによって、基板３上にメッキ下地層４を形成する（図４（ａ））。次いで、メッキ下地層４はその表面に金属微粒子１が露出するようにエッチング処理が施された後に加熱定着される（図４（ｂ））。

ところで、上述した金属含有樹脂粒子（荷電粒子）２による可視像を基板３上に転写するにあたって、荷電粒子２の帯電量が少ないとパターン形成領域Ｘ以外の場所に荷電粒子２が散乱し、基板３の不要な位置に荷電粒子２Ａが付着する。また、荷電粒子２の帯電量が多すぎる場合にも、荷電粒子２同士がクーロン力により互いに反発する力が働くことから、基板３の不要な位置に荷電粒子２Ａが付着する。不要な位置に付着した荷電粒子２Ａもエッチング処理で金属微粒子１Ａが露出される。このような不要な位置への荷電粒子２Ａの付着現象は確率的な観点から避けることができない。

エッチング処理および定着処理を施したメッキ下地層４はメッキ工程に送られ、メッキ下地層４上に金属導体層（配線層）５を構成する金属を析出させる（図４（ｃ））。このメッキ工程において、基板３の不要な位置に付着した樹脂粒子２Ａ中の金属微粒子１Ａもメッキ核として機能してしまうため、パターン形成領域Ｘ以外の場所に不要な金属層５Ａが形成されることになる。このような不要な金属層５Ａは、金属導体層５で微細配線を形成する際にリークやショート等の発生原因となる。
特開平7-263841号公報 特開2004-048030号公報

上述したように、電子写真方式を適用した配線層の形成工程においては、可視像の転写時に基板の不要な位置に飛散した金属含有樹脂粒子が配線間のリークやショート等の発生原因となる。特に、金属導体層で微細配線を形成する際に、配線層間の不要な位置に飛散した金属含有樹脂粒子に起因するリークやショート等が発生しやすくなる。これらは配線基板の不良発生率を増加させるだけでなく、電気的な信頼性を低下させる要因となる。

本発明はこのような課題に対処するためになされたものである。本発明は電子写真方式を適用して配線層を形成するにあたって、不要な位置に飛散した金属含有樹脂粒子に基づくリークやショート等の発生を防止することによって、例えば微細配線を有する配線基板の製造歩留りや信頼性を向上させることを可能にした配線基板の製造方法を提供することを目的としている。

本発明の一態様に係る配線基板の製造方法は、基板上に電子写真方式を適用して配線層を形成する配線基板の製造方法において、前記基板の表面に易エッチング性樹脂層を形成する工程と、前記易エッチング性樹脂層を有する前記基板の表面上に、電子写真方式を適用して金属微粒子を含有する樹脂粒子を前記配線層の形成パターンに応じて転写し、メッキ下地層を形成する工程と、前記基板にエッチング処理を施し、前記メッキ下地層の表面部に存在する樹脂を除去して前記金属微粒子を露出させると共に、前記易エッチング性樹脂層を除去する工程と、前記金属微粒子を露出させた前記メッキ下地層に金属メッキを施して、前記配線層を形成する工程とを具備することを特徴としている。

本発明の一態様に係る配線基板の製造方法によれば、不要な位置に飛散した金属含有樹脂粒子を易エッチング性樹脂層と共に除去することができるため、不要な金属含有樹脂粒子に基づくリークやショート等の発生を防止することができる。従って、電子写真方式を適用して信頼性に優れる配線基板を歩留りよく提供することが可能となる。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態による配線基板の製造方法を適用して作製した配線基板の要部構成を模式的に示す断面図である。図１に示す配線基板１０は単層構造の配線パターンを有している。図１において、１１は基板であり、この基板１１上には目的とする配線パターンに応じてメッキ下地層１２が選択的に形成されている。メッキ下地層１２は、金属微粒子を含有する絶縁性樹脂粒子を荷電粒子（トナー）として用いて、電子写真方式（静電転写方式）を適用して形成されたものである。

メッキ下地層１２を構成する絶縁性樹脂粒子には、例えば絶縁性の熱硬化性樹脂が用いられる。このような熱硬化性樹脂としては、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、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−トリアジン樹脂、ベンジシクロブテン樹脂、ポリベンゾオキサゾール樹脂、ブタジエン樹脂、ポリカルボジイミド樹脂、ポリウレタン樹脂等が挙げられ、特にエポキシ樹脂が好適である。また、絶縁性樹脂粒子中に含有される金属微粒子としては、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｎｉ、Ａｇ等が用いられる。金属微粒子は例えば凝集粒子として絶縁性樹脂粒子中に含有される。

上述したメッキ下地層１２の表面には、絶縁性樹脂粒子中の金属微粒子をメッキ核として、配線層１３を構成する導電性の金属メッキ層が形成されている。また、配線層１３および基板１１の表面の少なくとも一部は絶縁層１４で覆われている。絶縁層１４は電子写真方式を適用して所望のパターンに形成されている。絶縁層１４の形成パターンは目的とする配線基板１０に応じて適宜に設定されるものである。例えば、配線層１３の表面は接続部や電極形成部等を除いて絶縁層１４で被覆されている。また、基板１１の表面も同様であり、その少なくとも一部が必要に応じて絶縁層１４で被覆されている。

絶縁層１４は、例えば絶縁性の熱硬化性樹脂により形成される。このような熱硬化性樹脂には、配線基板の絶縁層形成材料や封止材料等として一般的に用いられている、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、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−トリアジン樹脂、ベンジシクロブテン樹脂、ポリベンゾオキサゾール樹脂、ブタジエン樹脂、ポリカルボジイミド樹脂、ポリウレタン樹脂等が適用可能であるが、特にエポキシ樹脂が好適である。また、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂との混合物や複合物、熱硬化性樹脂と無機系充填剤との混合物等を用いてもよい。

次に、上述した配線層１３の形成工程について、図２および図３を参照して説明する。図２は電子写真方式を適用した印刷装置１００の一構成例を示すものである。また、図３は図２に示す印刷装置１００を用いた配線層１３の要部形成工程を示す断面図である。図２に示す印刷装置１００は、主として感光体ドラム１０１、帯電器１０２、レーザ発生・走査装置１０３、現像機１０４、および転写部１０５、さらに図示を省略した定着器から構成されている。現像機１０４には例えば凝集させた金属微粒子を含有する絶縁性樹脂粒子（金属含有樹脂粒子）からなるトナーが貯留されている。

金属含有樹脂粒子を形成する絶縁性樹脂粒子および金属微粒子の構成材料は上述した通りである。金属含有樹脂粒子の具体例としては、Ｂステージのエポキシ樹脂等からなる熱硬化性樹脂粒子中に、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｎｉ、Ａｇ等の金属微粒子を凝集させた状態で含有させた複合粒子が挙げられる。このような金属含有樹脂粒子において、絶縁性樹脂粒子中の金属微粒子は無電解メッキ時のメッキ核となるものであり、これによりメッキ下地層１２として機能する金属含有樹脂層が形成される。

上記したような電子写真式印刷装置１００を用いてメッキ下地層１２を形成する前に、まず図３（ａ）に示すように、基板１１の表面全体に易エッチング性樹脂層１５を形成する。なお、易エッチング性樹脂層１５は基板１１の配線パターンの形成領域を除く部位に選択的に形成してもよいが、形成工程の容易さや形成コスト等を考慮して基板１１の表面全体に形成することが好ましい。易エッチング性樹脂層１５の構成材料には、後述するメッキ下地層１２へのエッチング処理時に使用するエッチング液に対して、メッキ下地層１２を構成する絶縁性樹脂粒子より溶解速度が早い樹脂が用いられる。

例えば、メッキ下地層１２を構成する絶縁性樹脂粒子にエポキシ樹脂を用いた場合、樹脂組成や製造条件（例えばＢステージとする際の熱処理温度や熱処理時間）等に基づいて、メッキ下地層１２のエポキシ樹脂より溶解速度が早い易エッチング性のエポキシ樹脂が用いられる。また、樹脂材料自体の特性として溶解速度が早い熱硬化性樹脂等を用いてもよい。このような溶解速度がメッキ下地層１２より早い易エッチング性樹脂層１５は、例えば1〜10μmの厚さで形成する。易エッチング性樹脂層１５の膜厚が1μm未満であると、不要部分に付着した金属含有樹脂粒子を良好に取り除くことができないおそれがある。一方、易エッチング性樹脂層１５の膜厚が10μmを超えると、配線パターンの形成領域に付着した金属含有樹脂粒子まで除去されてしまうおそれがある。

次に、上記した易エッチング性樹脂層１５を形成した基板１１を、電子写真式印刷装置１００にセットしてメッキ下地層１２を形成する。なお、図２では図示を省略したが、基板１１の表面には易エッチング性樹脂層１５が形成されている。図２に示した電子写真式印刷装置１００において、まず感光体ドラム１０１を図中矢印方向に回転させながら、帯電器１０２により感光体ドラム１０１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、ブラシ帯電法等が用いられる。

感光体ドラム１０１にレーザ発生・走査装置１０３から画像信号に応じてレーザ光１０７を照射し、照射部分のマイナス電荷を除去する。これによって、感光体ドラム１０１の表面に所定パターンの電荷の像（静電潜像）１０８を形成する。次いで、現像機１０４からトナー粒子、すなわち帯電した金属含有樹脂粒子を供給し、感光体ドラム１０１上の静電潜像１０８に付着させる。現像機１０４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。続いて、感光体ドラム１０１の表面に金属含有樹脂粒子により形成された可視像１０９を、転写部１０５によって基板１１上に転写する。転写部１０５には例えば静電転写が適用される。

図３（ｂ）に示すように、金属含有樹脂粒子１６（金属微粒子１７を含有する絶縁性樹脂粒子１６）は、上述した易エッチング性樹脂層１５を有する基板１１の配線パターンの形成領域Ｘに転写される。この金属含有樹脂粒子１６の転写によって、メッキ下地層１２が形成される。金属含有樹脂粒子１６は基本的にはパターン形成領域Ｘに転写されるものであるが、前述したように基板１１の不要な位置にも金属含有樹脂粒子１６Ａが付着する。このような不要な位置への金属含有樹脂粒子１６Ａの付着現象は確率的な観点から避けることができないものである。

不要な位置に散乱した金属含有樹脂粒子１６Ａは、基板１１の表面に形成した易エッチング性樹脂層１５上に付着する。一方、配線パターンの形成領域Ｘには多数の金属含有樹脂粒子１６が集団で付着するため、ある程度の圧力を伴って金属含有樹脂粒子１６が転写される。従って、パターン形成領域Ｘでは金属含有樹脂粒子１６が易エッチング性樹脂層１５を突き破り、基板１１の表面と金属含有樹脂粒子１６が直接密着した状態となる。なお、金属含有樹脂粒子１６が易エッチング性樹脂層１５を介して基板１１上に付着していても、パターン形成領域Ｘには多数の金属含有樹脂粒子１６が存在するため、後述するエッチング工程で金属含有樹脂粒子１６自体が除去されるおそれはない。

次に、メッキ下地層１２を形成した基板１１にエッチング処理を施す。このエッチング処理工程は、図３（ｃ）に示すように、メッキ下地層１２の表面部に存在する樹脂を除去して金属微粒子１７を露出させる工程であると同時に、易エッチング性樹脂層１５を除去する工程である。すなわち、メッキ下地層１２中の絶縁性樹脂を溶解させることが可能なエッチング液、例えば過マンガン酸溶液のようなアルカリ液、あるいは酸液等を用いて、基板１１に化学的なエッチング処理を施すと、メッキ下地層１２中の絶縁性樹脂の一部（メッキ下地層１２の表面部に存在する絶縁性樹脂）が溶解されると同時に、それより溶解速度が早い易エッチング性樹脂層１５がほぼ完全に除去される。エッチング液は絶縁性樹脂の材質等に応じて適宜に選択する。

上述したエッチング処理によって、図３（ｃ）に示したように、不要な位置に付着した金属含有樹脂粒子１６Ａは易エッチング性樹脂層１５と共に除去（リフトオフ）される。このように、易エッチング性樹脂層１５は不要な位置に付着した金属含有樹脂粒子１６Ａのリフトオフ層として機能するものである。そして、易エッチング性樹脂層１５をメッキ下地層１２の表面に金属微粒子１７を露出させるエッチング工程で除去することによって、不要な付着粒子の除去に要する工程数の増加等を招くこともないため、安価にかつ確実に不要な位置に付着した金属含有樹脂粒子１６Ａを取り除くことが可能となる。

次いで、基材１１上のパターン形成領域Ｘに転写された金属含有樹脂粒子１６は、図示を省略した定着器で加熱処理等が施されて定着される。例えば、Ｂステージの熱硬化性樹脂は加熱により溶融して硬化する。このようにして、基材１１上に所望の配線パターンを有すると共に、表面に金属微粒子１７が露出されたメッキ下地層１２が形成される。なお、図２では図示を省略したが、転写部１０５に続いてエッチング槽、定着器が配置されており、さらに無電解メッキ槽等が配置されている。メッキ下地層１２を有する基板１１はＣｕ等の無電解メッキ槽に浸漬され、メッキ下地層１２の表面に突出した金属微粒子１７を核として、Ｃｕ等の金属メッキ層が選択的に形成される。なお、メッキ槽は無電解メッキ槽を単独で用いる場合に限らず、無電解メッキと電解メッキの双方を行うメッキ槽等を用いてもよい。

このように、メッキ下地層１２に無電解メッキを施すことによって、図３（ｄ）に示したように、配線層１３となる金属メッキ層が形成される。この際、不要な位置に付着した金属含有樹脂粒子１６Ａは予め除去されているため、配線層１３間のショートやリークの原因となる不要な金属層が形成されることはない。すなわち、所望のパターン形成領域Ｘのみに配線層１３となる金属メッキ層を形成することができる。従って、配線層１３間の不要な位置に形成された金属層に起因するリークやショート等が防止されるため、配線基板１０の不良発生率を低下させることができると共に、電気的な信頼性を確実かつ有効に向上させることが可能となる。

特に、電子写真方式を適用して微細な配線網を有する配線層１３を形成する場合、配線層１３間の不要な位置に形成された金属層に起因してリークやショート等が発生しやすくなる。上述した配線層１３の形成工程によれば、パターン形成領域Ｘ以外の不要な位置に金属含有樹脂粒子１６Ａが付着しても、この金属含有樹脂粒子１６Ａを予め簡易な工程で除去した後にメッキ工程を実施するため、微細配線を有する配線基板の製造歩留りや信頼性を大幅に向上させることができる。これは電子写真方式を適用した配線層の形成工程の実用性の向上に大きく寄与するものである。

上述した工程に基づいてメッキ下地層１２および配線層１３を形成した基板１１は、次いで絶縁層１４の形成工程に送られる。絶縁層１４の形成工程は、例えば電子写真方式を適用して実施される。具体的には、メッキ下地層１２の形成工程と同様な工程に基づいて絶縁層１４を形成する。すなわち、絶縁層１４の形成工程についても、例えば図２に示した電子写真方式の印刷装置１００が用いられる。例えば、熱硬化性樹脂粒子からなる樹脂トナーを、感光体ドラム１０１の表面に形成された静電潜像１０８に付着させる。この際の静電潜像１０８は絶縁層１４の形成パターンに対応させて形成される。

次いで、感光体ドラム１０１の表面に樹脂トナーにより形成された可視像を、転写部１０５で基板１１上に静電転写する。続いて、基板１１上に転写した樹脂トナーを加熱して定着させる。このようにして、配線層１３の少なくとも一部を覆う絶縁層１４を形成することによって、目的とする配線基板１０が得られる。なお、上述した実施形態では単層構造の配線パターンを有する配線基板１０の製造に本発明を適用した例について述べたが、本発明は多層配線基板の製造に対しても適用することができる。多層配線基板を作製するにあたっては、上述した配線層の形成工程と絶縁層の形成工程が繰返し実施される。

本発明の一実施形態による配線基板の製造工程を適用して作製した配線基板の要部構造を模式的に示す断面図である。 本発明の一実施形態による配線基板の製造工程に適用される電子写真方式の印刷装置の一構成例を示す図である。 本発明の一実施形態による配線基板の要部製造工程を示す断面図である。 従来の電子写真方式による配線層の製造工程を示す断面図である。

符号の説明

１０…配線基板、１１…基板、１２…メッキ下地層、１３…配線層、１４…絶縁層、１５…易エッチング性樹脂層、１６…金属含有樹脂粒子、１７…金属微粒子。

Claims (3)

1. 基板上に電子写真方式を適用して配線層を形成する配線基板の製造方法において、
   前記基板の表面に易エッチング性樹脂層を形成する工程と、
   前記易エッチング性樹脂層を有する前記基板の表面上に、電子写真方式を適用して金属微粒子を含有する樹脂粒子を前記配線層の形成パターンに応じて転写し、メッキ下地層を形成する工程と、
   前記基板にエッチング処理を施し、前記メッキ下地層の表面部に存在する樹脂を除去して前記金属微粒子を露出させると共に、前記易エッチング性樹脂層を除去する工程と、
   前記金属微粒子を露出させた前記メッキ下地層に金属メッキを施して、前記配線層を形成する工程と
   を具備することを特徴とする配線基板の製造方法。
2. 請求項１記載の配線基板の製造方法において、
   前記易エッチング性樹脂層は前記エッチング処理時のエッチング液に対して前記樹脂粒子より溶解速度が早いことを特徴とする配線基板の製造方法。
3. 請求項１または請求項２記載の配線基板の製造方法において、
   さらに、前記配線層の少なくとも一部を覆うように、電子写真方式を適用して絶縁層を形成する工程を具備することを特徴とする配線基板の製造方法。

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