JP2006245238A - スルーホールの形成方法および電子回路の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 露光、現像、エッチングなどフォトリソグラフィーの工程を経ることなく、容易に電気回路にスルーホールを形成する方法を提供する。
【解決手段】 絶縁性の基板101上に設けられた導電層102上に、加熱発泡性の粒子を含む液体からなる核103を形成する工程、該核を形成した導電層の上に絶縁層104を形成する工程、基板を加熱して前記発泡性粒子105を膨張させ絶縁膜を開裂して開口部106を形成する工程、前記開口部および絶縁膜上に導電性物質からなる導電層107を形成し、開口部106に充填された導電性物質で絶縁膜104を介して上下の導電層102、107の電気的導通を取る工程を有する電子回路の製造方法。
【選択図】 図1
【解決手段】 絶縁性の基板101上に設けられた導電層102上に、加熱発泡性の粒子を含む液体からなる核103を形成する工程、該核を形成した導電層の上に絶縁層104を形成する工程、基板を加熱して前記発泡性粒子105を膨張させ絶縁膜を開裂して開口部106を形成する工程、前記開口部および絶縁膜上に導電性物質からなる導電層107を形成し、開口部106に充填された導電性物質で絶縁膜104を介して上下の導電層102、107の電気的導通を取る工程を有する電子回路の製造方法。
【選択図】 図1
Description
本発明は、スルーホールの形成方法および電子回路の製造方法に関し、特に配線基板の絶縁膜のスルーホールの製造方法、およびナノペーストインクを用いた電子回路の製造方法に関わるものである。
プリント配線板やTFTに代表される電子回路は、絶縁性基板上に導電性材料で配線が形成されている。このような電子回路の製造方法は、予め絶縁性基板上に導電層が堆積された積層板の導電層上に、耐食性のエッチングレジスト層を設け、導電層をエッチング除去するサブトラクティプ法か、絶縁性基板上にめっきレジスト層を設け、露出している基板上に金属めっき等で導電層を形成するアディティブ法の二つがある。現在、エッチングレジスト層またはめっきレジスト層を形成する方法としては、フォトポリマーを用いた方法が一般的である。
フォトポリマーによってエッチングレジスト層またはめっきレジスト層(以降画像層という)を形成する方法は、まず金属板、紙、積層板、絶縁性基板等の基材上にフォトポリマー等の感光材料を塗布し、光を照射して感光材料の現像液に対する溶解性を変化させる。感光材料には、光が照射された部分が重合・硬化して、現像液に対して不溶性になるネガ型と、逆に光が照射された部分の官能基が変化して、現像液に対する溶解性を有するようになるポジ型とがある。何れの場合にも、現像液処理後に基板上に残こる、現像液に不溶の感光材料が画像層となる。
ところで、電子回路では、配線の高密度化に対応するために、多層回路が主流になっている。多層回路では、層間の回路はスルーホールやバイアホールと呼ばれる導通孔で接続されている。
サブトラクティブ法による電子回路の製造方法では、スルーホールやバイアホールを有する絶縁性基板の孔内を含む表面に導電層を形成してなる積層板の、回路部に相当する導電層部分をエッチングレジスト層で保護し、不要部分の導電層をエッチング除去する。この際、孔内の導電層上にエッチングレジスト層が確実に設けられていなければならない。この手法では画像形成に精密な露光現像制御が必要で、後で除去する高価なレジストを大量に使用する。
露光処理を必要としない絶縁膜のパターニング技術として、可溶性の液をインクジェットで吹き付けて、絶縁膜にコンタクトホールを形成する手法が、特許文献1に開示されている。
また、凹状に掘り込まれた形状の中の液体を、液を発泡させることによって除去する手法が特許文献2に開示されている。
特開平10−215051号公報
特開平8−117705号公報
しかしながら、前記した従来技術の方法は、工程が複雑であったり、廃棄物が大量に出たり、画像パターンに高度な位置制御を行うことができなかった。
本発明は、この様な背景技術に鑑みてなされたものであり、露光、現像、エッチングなどフォトリソグラフィーの工程を経ることなく、容易に電気回路にスルーホールを形成することができる方法および電子回路の製造方法を提供することを目的とする。
本発明は、この様な背景技術に鑑みてなされたものであり、露光、現像、エッチングなどフォトリソグラフィーの工程を経ることなく、容易に電気回路にスルーホールを形成することができる方法および電子回路の製造方法を提供することを目的とする。
すなわち、本発明の第一の発明は、導電層上に核となる材料を配置し、その上に膜を積層した後、前記膜の核または核の近傍部分を除去して孔を形成することを特徴とするスルーホールの形成方法である。
前記膜が絶縁膜であることが好ましい。
本発明の第二の発明は、絶縁性の基板上に設けられた導電層上に、加熱発泡性の粒子を含む液体からなる核を形成する工程、該核を形成した導電層の上に絶縁層を形成する工程、基板を加熱して前記発泡性粒子を膨張させ絶縁膜を開裂して開口部を形成する工程、前記開口部および絶縁膜上に導電性物質からなる導電層を形成し、開口部に充填された導電性物質で絶縁膜を介して上下の導電層の電気的導通を取る工程を有することを特徴とする電子回路の製造方法である。
本発明の第二の発明は、絶縁性の基板上に設けられた導電層上に、加熱発泡性の粒子を含む液体からなる核を形成する工程、該核を形成した導電層の上に絶縁層を形成する工程、基板を加熱して前記発泡性粒子を膨張させ絶縁膜を開裂して開口部を形成する工程、前記開口部および絶縁膜上に導電性物質からなる導電層を形成し、開口部に充填された導電性物質で絶縁膜を介して上下の導電層の電気的導通を取る工程を有することを特徴とする電子回路の製造方法である。
前記発泡性粒子を膨張させる工程の後に、発泡性粒子を収縮させる工程を有することが好ましい。
前記発泡性粒子を膨張させ絶縁膜を開裂させる工程の後に、有機溶剤によって発泡性粒子の残渣を除去する工程を有することが好ましい。
前記発泡性粒子を膨張させ絶縁膜を開裂させる工程の後に、有機溶剤によって発泡性粒子の残渣を除去する工程を有することが好ましい。
本発明の第三の発明は、絶縁性の基板上に設けられた導電層上に、撥油性の液体を配置し乾燥させて核を形成する工程、該導電層の上に油性の絶縁膜を形成し、前記撥油性の核を露出する工程、前記撥油性の核を除去して絶縁膜に開口部を形成する工程、前記開口部および絶縁膜上に導電性物質からなる導電層を形成し、開口部に充填された導電性物質で絶縁膜を介して上下の導電層の電気的導通を取る工程を有することを特徴とする電子回路の製造方法である。
本発明の第四の発明は、絶縁性の基板上に設けられた導電層上に、導電性フレークを含む液体を配置し乾燥させて核を形成する工程、該導電層の上に油性の絶縁膜を形成する工程、電解液に浸漬して前記導電層と電解液の間に電界を印加して導電性フレークの核から放電を起こさせ絶縁膜に開口部を形成する工程、前記開口部および絶縁膜上に導電性物質からなる導電層を形成し、開口部に充填された導電性物質で絶縁膜を介して上下の導電層の電気的導通を取る工程を有することを特徴とする電子回路の製造方法である。
前記核および導電性フレークを含む液体を配置する工程は、インクジェット方法によって行うことが好ましい。
前記核および導電性フレークを含む液体を配置する工程は、ディスペンサー方法によって行うことが好ましい。
前記核および導電性フレークを含む液体を配置する工程は、ディスペンサー方法によって行うことが好ましい。
前記核および導電性フレークを含む液体を配置する工程は、マニュピュレーター方法によって行うことが好ましい。
前記絶縁層が、有機物であることが好ましい。
前記絶縁層が、有機物であることが好ましい。
前記絶縁層が、塗布により形成され、焼成後に無機物に変化する物質からなることが好ましい。
本発明は、露光、現像、エッチングなどフォトリソグラフィーの工程を経ることなく、容易に電気回路にスルーホールを形成することができる方法および電子回路の製造方法を提供することができる。
また、現像液やエッチング液などを用いないので、金属の腐食などを考慮せずに配線材料を選択することが可能になる。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明は、導電層の任意の部分に核となる材料を配置し、その上に積層された膜を、核を膨張収縮させる、核を除去する、核から放電させるなどの方法により、核上の膜を除去することによって画像パターンを形成することを特徴とする。
本発明は、導電層の任意の部分に核となる材料を配置し、その上に積層された膜を、核を膨張収縮させる、核を除去する、核から放電させるなどの方法により、核上の膜を除去することによって画像パターンを形成することを特徴とする。
図1は、本発明のスルーホールの形成方法および電子回路の製造方法の実施態様の一例を示す工程図である。絶縁性の基板101上に導電層102を堆積し、所望の位置に発泡性粒子を含む液体を滴下して乾燥させ核103を形成する(図1(a)、(b)参照)。この時、滴下の方法としては、インクジェット、ディスペンサー、マニュピュレーターなどが適用できる。
次に核を覆うように絶縁膜104を積層する(図1(c)参照)。積層の方法は、スパッターや蒸着などの真空を利用したものでも良いし、ポリアミド、ポリイミド、ポリオレフィン、SiO2 系被膜形成用塗布液、シリコーン樹脂などの液体を塗布して成膜する方法でもよい。
さらに、この基板を加熱し、粒子を発泡させ絶縁膜に開裂を形成する(図1(d)、(e)参照)。105は加熱により発泡した発泡粒子を示す。次いで、基板を冷却し、粒子を収縮させ絶縁膜中に導電膜が露出する開口部106を形成する。この工程では、発泡して絶縁膜を開裂させた核材料をそのまま溶媒で除去しても良い。
この開口部に、上部の導電層107を接触するように積層させ、下部の導電層(電極)102と導通を取る(図1(f)参照)。すなわち、開口部および絶縁膜上に導電性物質からなる導電層を形成し、開口部に充填された導電性物質で絶縁膜を介して上下の導電層の電気的導通を取る。積層方法は、塗布法、インクジェット、ディスペンサー、メッキなどが適用できる。
図2は、本発明のスルーホールの形成方法および電子回路の製造方法の実施態様の他の例を示す工程図である。基板上に設けた導電層202の所望の位置に、乾燥後に撥油性を示す液体を滴下して乾燥させ核203を形成する(図2(a)、(b)参照)。この時、滴下の方法としては、インクジェット、ディスペンサー、マニュピュレーターなどが適用できる。
次に核203を覆うように絶縁膜204を積層する(図2(c)参照)。積層の方法は、ポリアミド、ポリイミド、ポリオレフィン、SiO2 系被膜形成用塗布液、シリコーン樹脂などの液体で塗布して焼成するものを用いる。
さらに、溶解性溶媒に浸漬し核を除去し、導電膜202が露出する開口部205を形成する(図1(d)参照)。この開口部205に、上部の導電層206を接触するように積層させ、下部の導電層(電極)206と導通を取る(図1(e)参照)。すなわち、開口部および絶縁膜上に導電性物質からなる導電層を形成し、開口部に充填された導電性物質で絶縁膜を介して上下の導電層の電気的導通を取る。積層方法は、塗布法、インクジェット、ディスペンサー、メッキなどが適用できる。
図3は、本発明のスルーホールの形成方法および電子回路の製造方法の実施態様の他の例を示す工程図である。基板上に設けた導電層302の所望の位置に、導電性フレークを含み、乾燥後に導電性を示す液体を滴下して乾燥させ核303を形成する(図3(a)、(b)参照)。この時、滴下の方法としては、インクジェット、ディスペンサー、マニュピュレーターなどが適用できる。
次に核303を覆うように絶縁膜304を積層する(図3(c)参照)。この時下部の導電層302は一部マスキングしておき電極を取り出せるようにした。絶縁膜の積層の方法は、スパッターや蒸着などの真空を利用したものでも良いし、ポリアミド、ポリイミド、ポリオレフィン、SiO2 系被膜形成用塗布液、シリコーン樹脂などの液体を塗布して焼成するタイプでも良い。
さらに、電解液305に浸漬し導電膜302と電解液305の間に電位を印加し、絶縁破壊によって絶縁膜304を開裂して開口部306を形成する(図3(d)参照)。この開口部306に、上部の導電層307を接触するように積層させ、下部電極302と導通を取る(図3(e)参照)。すなわち、開口部および絶縁膜上に導電性物質からなる導電層を形成し、開口部に充填された導電性物質で絶縁膜を介して上下の導電層の電気的導通を取る。積層方法は、塗布法、インクジェット、ディスペンサー、メッキなどが適用できる。電解液は、NaClやNa2 SO4 などの一般的な塩が溶解したものを用いる。電圧は200〜800Vが適応できる。
なお、本発明において、核とは凸部を示し、例えば加熱発泡性の粒子を含む液体からなる凸部、加熱発泡性の粒子を含む液体からなる凸部、撥油性の液体を配置し乾燥させて形成される凸部、導電性フレークを含む液体を配置し乾燥させて形成される凸部等が挙げられる。核の直径は0.5〜120μmの範囲が好ましい。
以下、実施例を示し本発明をさらに具体的に説明する。
実施例1
図1を用いて、本発明による実施例を説明する。
実施例1
図1を用いて、本発明による実施例を説明する。
ガラス基板101上にアルミ薄膜102を真空蒸着で3000Å積層し、所望の位置に発泡性樹脂粒子(松本油脂製薬:F−30VSD)を含むPVA(ポリビニルアルコールと)3%水溶液をインクジェットで印字し乾燥させ、直径約30μmの核103を形成した。発泡性粒子の粒子径は3〜7μmであった。
次に核を覆うようにポリアミック酸(日産化学:SE812)104を塗布し徐々に加熱し、250℃で1時間焼成しポリアミド膜にした。加熱の過程で120℃の時、発泡性樹脂は最大直径の発泡粒子105になり、ポリアミド膜に開裂が発生した。この時の発泡粒子105の最大粒径は10〜20μmであった。この後、温度を下げて冷却すると、粒子は収縮して下部導電層が露出し開口部106が形成された。
この開口部にディスペンサーで、銀ペースト(藤倉化成:ドータイトXA9069)を滴下して150℃で1時間焼成して上面の導電層(電極)107を形成した。テスターで測定したところ上下電極間の導通を確認した。
これを図4(a)のように、アルミ膜を幅200μmのストライプ状パターニングして、コンタクトホール間を銀ペースト配線108でつなぎ、直列に100個配置して導電性を測ったところ、断線は見られなかった。図4(b)は、模式平面図であり、絶縁膜を透過してアルミ配線102が見えるように描いてある。
実施例2
図2を用いて、本発明による実施例を説明する。
ガラスエポキシ板に銅メッキを10μm厚で付けた基板の所望の位置に、パラフィン(サンノプコ:1097−AH)を加熱してガラスキャピラリーを装着したマニュピュレーターで滴下して直径約20μmの核203を形成する。塗布型絶縁膜(触媒化成:セラメート)溶液204をスピンナーで塗布すると、パラフィン核203の位置には膜が形成されずにパラフィンの核が露出した。100℃でプリベークした後、アセトンでパラフィンを除去して開口部(コンタクトホール)205を形成した。ここにインクジェットで、金ナノペースト(日本ペイント:W101−20)を吐出して300℃で1時間焼成して上面の導電層(電極)206を形成した。テスターで測定したところ上下電極間の導通を確認した。
図2を用いて、本発明による実施例を説明する。
ガラスエポキシ板に銅メッキを10μm厚で付けた基板の所望の位置に、パラフィン(サンノプコ:1097−AH)を加熱してガラスキャピラリーを装着したマニュピュレーターで滴下して直径約20μmの核203を形成する。塗布型絶縁膜(触媒化成:セラメート)溶液204をスピンナーで塗布すると、パラフィン核203の位置には膜が形成されずにパラフィンの核が露出した。100℃でプリベークした後、アセトンでパラフィンを除去して開口部(コンタクトホール)205を形成した。ここにインクジェットで、金ナノペースト(日本ペイント:W101−20)を吐出して300℃で1時間焼成して上面の導電層(電極)206を形成した。テスターで測定したところ上下電極間の導通を確認した。
実施例3
図3を用いて、本発明による実施例を説明する。
表面を研磨したアルミナ板にインクジェットで金ナノペースト(日本ペイント:W101−20)を吐出して、300℃で1時間焼成し、厚さ4000Åの導電層302を形成した。この導電層の所望の位置に、粘度10000cpの銀ペースト(藤倉化成:ドータイトXA9069)をディスペンサーで滴下し、150℃で30分焼成し直径約50μmの核303を形成する。次に核を覆うようにポリアミック酸(日産化学:SE812)304を塗布し、徐々に加熱し250℃で1時間焼成しポリアミド膜にした。この時、下部の導電層は一部マスキングして電極を取り出せるようにした。
図3を用いて、本発明による実施例を説明する。
表面を研磨したアルミナ板にインクジェットで金ナノペースト(日本ペイント:W101−20)を吐出して、300℃で1時間焼成し、厚さ4000Åの導電層302を形成した。この導電層の所望の位置に、粘度10000cpの銀ペースト(藤倉化成:ドータイトXA9069)をディスペンサーで滴下し、150℃で30分焼成し直径約50μmの核303を形成する。次に核を覆うようにポリアミック酸(日産化学:SE812)304を塗布し、徐々に加熱し250℃で1時間焼成しポリアミド膜にした。この時、下部の導電層は一部マスキングして電極を取り出せるようにした。
さらに、電解液としてNa2 SO4 の0.1mol/リットル水溶液を調整し、この電解液に浸漬し、下部電極(導電層)302と電解液の間に800Vの電圧を0.5秒印加した。この結果、絶縁破壊によって絶縁膜に開口部306が形成された。この開口部にインクジェットで、銀ナノペースト(日本ペイント:W−102)を吐出して200℃で30時間焼成して上面の導電層(電極)307を形成した。テスターで測定したところ上下電極間の導通を確認した。
本発明は、露光、現像、エッチングなどフォトリソグラフィーの工程を経ることなく、容易に電気回路にコンタクトホールを形成することができるので、プリント配線基板、薄膜電子回路に利用することができる。
101 基板
102 導電層(下部電極)
103 発泡性粒子入り核
104 絶縁層
105 発泡して最大化した発泡粒子
106 開口部
107 導電層(上部電極)
108 銀ペースト配線
201 基板
202 導電層(下部電極)
203 撥油性の核
204 絶縁膜
205 開口部
206 導電層(上部電極)
301 基板
302 導電層(下部電極)
303 導電性の核
304 絶縁膜
305 電解液
306 開口部
307 導電層(上部電極)
102 導電層(下部電極)
103 発泡性粒子入り核
104 絶縁層
105 発泡して最大化した発泡粒子
106 開口部
107 導電層(上部電極)
108 銀ペースト配線
201 基板
202 導電層(下部電極)
203 撥油性の核
204 絶縁膜
205 開口部
206 導電層(上部電極)
301 基板
302 導電層(下部電極)
303 導電性の核
304 絶縁膜
305 電解液
306 開口部
307 導電層(上部電極)
Claims (22)
- 導電層上に核となる材料を配置し、その上に膜を積層した後、前記膜の核または核の近傍部分を除去して孔を形成することを特徴とするスルーホールの形成方法。
- 前記膜が絶縁膜であることを特徴とする請求項1に記載のスルーホールの形成方法。
- 絶縁性の基板上に設けられた導電層上に、加熱発泡性の粒子を含む液体からなる核を形成する工程、該核を形成した導電層の上に絶縁層を形成する工程、基板を加熱して前記発泡性粒子を膨張させ絶縁膜を開裂して開口部を形成する工程、前記開口部および絶縁膜上に導電性物質からなる導電層を形成し、開口部に充填された導電性物質で絶縁膜を介して上下の導電層の電気的導通を取る工程を有することを特徴とする電子回路の製造方法。
- 前記発泡性粒子を膨張させる工程の後に、発泡性粒子を収縮させる工程を有することを特徴とする請求項第3項記載の電子回路の製造方法。
- 前記発泡性粒子を膨張させ絶縁膜を開裂させる工程の後に、有機溶剤によって発泡性粒子の残渣を除去する工程を有することを特徴とする請求項3または4記載の電子回路の製造方法。
- 前記加熱発泡性の粒子を含む液体からなる核を形成する工程は、インクジェット方法によって行うことを特徴とする請求項3乃至5のいずれかの項に記載の電子回路の製造方法。
- 前記加熱発泡性の粒子を含む液体からなる核を形成する工程は、ディスペンサー方法によって行うことを特徴とする請求項3乃至5のいずれかの項に記載の電子回路の製造方法。
- 前記加熱発泡性の粒子を含む液体からなる核を形成する工程は、マニュピュレーター方法によって行うことを特徴とする請求項3乃至5のいずれかの項に記載の電子回路の製造方法。
- 前記絶縁層が有機物からなることを特徴とする請求項3乃至8のいずれかの項に記載の電子回路の製造方法。
- 前記絶縁層が、塗布により形成され、焼成後に無機物に変化する物質からなることを特徴とする請求項3乃至8のいずれかの項に記載の電子回路の製造方法。
- 絶縁性の基板上に設けられた導電層上に、撥油性の液体を配置し乾燥させて核を形成する工程、該導電層の上に油性の絶縁膜を形成し、前記撥油性の核を露出する工程、前記撥油性の核を除去して絶縁膜に開口部を形成する工程、前記開口部および絶縁膜上に導電性物質からなる導電層を形成し、開口部に充填された導電性物質で絶縁膜を介して上下の導電層の電気的導通を取る工程を有することを特徴とする電子回路の製造方法。
- 前記撥油性の液体を配置する工程は、インクジェット方法によって行うことを特徴とする請求項11に記載の電子回路の製造方法。
- 前記撥油性の液体を配置する工程は、ディスペンサー方法によって行うことを特徴とする請求項11に記載の電子回路の製造方法。
- 前記撥油性の液体を配置する工程は、マニュピュレーター方法によって行うことを特徴とする請求項11に記載の電子回路の製造方法。
- 前記絶縁層が有機物であることを特徴とする請求項11乃至14のいずれかの項に記載の電子回路の製造方法。
- 前記絶縁層が、塗布により形成され、焼成後に無機物に変化する物質からなることを特徴とする請求項11乃至15のいずれかの項に記載の電子回路の製造方法。
- 絶縁性の基板上に設けられた導電層上に、導電性フレークを含む液体を配置し乾燥させて核を形成する工程、該導電層の上に油性の絶縁膜を形成する工程、電解液に浸漬して前記導電層と電解液の間に電界を印加して導電性フレークの核から放電を起こさせ絶縁膜に開口部を形成する工程、前記開口部および絶縁膜上に導電性物質からなる導電層を形成し、開口部に充填された導電性物質で絶縁膜を介して上下の導電層の電気的導通を取る工程を有することを特徴とする電子回路の製造方法。
- 前記導電性フレークを含む液体を配置する工程は、インクジェット方法によって行うことを特徴とする請求項17に記載の電子回路の製造方法。
- 前記導電性フレークを含む液体を配置する工程は、ディスペンサー方法によって行うことを特徴とする請求項第17項記載の電子回路の製造方法。
- 前記導電性フレークを含む液体を配置する工程は、マニュピュレーター方法によって行うことを特徴とする請求項第17項記載の電子回路の製造方法。
- 前記絶縁層が、有機物であることを特徴とする請求項17乃至20のいずれかの項に記載の電子回路の製造方法。
- 前記絶縁層が、塗布により形成され、焼成後に無機物に変化する物質からなることを特徴とする請求項17乃至20のいずれかの項に記載の電子回路の製造方法。
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