JP2007243036A

JP2007243036A - 配線基板の製造方法およびめっき方法

Info

Publication number: JP2007243036A
Application number: JP2006065990A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Kimura; 里至木村; Hidemichi Furuhata; 栄道降旗
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2006-03-10
Filing date: 2006-03-10
Publication date: 2007-09-20

Abstract

【課題】導電特性の良好な配線基板の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明にかかる配線基板の製造方法は、第１の金属が露出している第１の基板１０と、当該第１の金属よりイオン化傾向の大きい第２の金属が露出している第２の基板１２とを導線１６で接続して、前記第１の基板および前記第２の基板を、第２の金属および還元剤を有する無電解めっき液１４に浸漬することにより、前記第１の基板に前記第２の金属を析出させて金属層を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、配線基板の製造方法およびめっき方法に関する。

近年の電子機器の高速化・高密度化に伴い、配線基板の製造方法として無電解めっき法が注目されている。無電解めっき法は、無電解めっき液中の金属イオンを還元剤の働きで金属を析出させるものであるため、電流を流す必要がなく、絶縁性の基板上にも金属を析出させることができる。

しかしながら、無電解めっき法を用いて金属を析出させる際、脱脂、表面粗化、触媒吸着等の前処理工程が必要である。
特開平１０−６５３１５号公報

本発明の目的は、触媒吸着等の前処理工程の必要のない配線基板の製造方法およびめっき方法を提供することにある。

本発明にかかる配線基板の製造方法は、
第１の金属が露出している第１の基板と、当該第１の金属よりイオン化傾向の大きい第２の金属が露出している第２の基板とを導線で接続して、
前記第１の基板および前記第２の基板を、第２の金属および還元剤を有する無電解めっき液に浸漬することにより、前記第１の基板に前記第２の金属を析出させて金属層を形成する。

本発明にかかる配線基板の製造方法によれば、第１の金属と、当該第１の金属よりイオン化傾向の大きい第２の金属との導通を保ちながら、第１の基板および第２の基板を、第２の金属および還元剤を含む溶液に浸漬する。このとき、第１の基板と第２の基板との間に電位差が生じて、電子が導線を介して移動する。この電子と無電解めっき液中の還元剤とによって大きな還元力が生じることから、無電解めっき液中の第２の金属が還元され、イオン化傾向の小さい第１の金属表面に第２の金属が析出する。第２の金属で第１の金属が覆われた後は、析出した第２の金属が自己触媒機能を果たして無電解めっき反応が開始、継続して第２の金属を厚くすることができる。これにより、所望の膜厚の第２の金属からなる金属層を形成することができる。

本発明にかかる配線基板の製造方法において、
前記第１の基板における前記第１の金属の露出面積は、前記第２の基板における第２の金属の露出面積より小さいことができる。

これにより、上述した電子の移動量および無電解めっき液の第２の金属濃度を増加させることができ、ひいては第２の金属の析出速度を向上させることができる。

本発明にかかる配線基板の製造方法において、
前記第１の金属の露出面積は、第２の金属の露出面積の４分の１以下であることができる。

本発明にかかる配線基板の製造方法において、
前記第１の金属は、銅であり、前記第２の金属は、ニッケルであることができる。

本発明にかかる配線基板の製造方法において、
前記第２の金属は、ニッケルであり、
前記無電解めっき液は、還元剤としての次亜リン酸塩を含むことができる。

本発明にかかる配線基板の製造方法において、
前記第１の基板は、前記非導電性基板と、当該基板上に形成されたパターン状の金属層とを有することができる。

本発明にかかる配線基板の製造方法において、
前記第１の基板および前記第２の基板を前記無電解めっき液に浸漬し、所与の時間経過後に、前記第２の基板のみを前記無電解めっき液から取り出すことができる。

本発明にかかる配線基板の製造方法において、
前記第１の金属の全面が前記２の金属で覆われた後に、前記第２の基板のみを前記無電解めっき液から取り出すことができる。

本発明にかかる配線基板の製造方法において、
前記第１の基板に気泡が付着し始めた後に、前記第２の基板のみを前記無電解めっき液から取り出すことができる。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

１．めっき方法および配線基板の製造方法
図１は、本実施の形態にかかる配線基板の製造方法を示す図である。

（１）まず、第１の基板１０を用意する。第１の基板１０は、第１の金属が露出していれば、その材質は特に限定されないが、たとえば絶縁基板であってもよいし、第１の金属からなる導電性基板であってもよい。具体的に第１の基板１０は、有機系基板（例えばプラスチック材、樹脂基板）であってもよいし、無機系基板（例えば石英ガラス、シリコンウエハ、酸化物層）であってもよい。プラスチック材としては、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネイト、ポリフェニレンサルファイド、ポリエチレンテレフタレートなどが挙げられる。あるいは、第１の基板１０は、光透過性基板（例えば透明基板）であってもよい。第１の基板１０は、単層のみならず、ベース基板上に少なくとも１層の絶縁層が形成されている多層のものも含む。

第１の基板１０が第１の金属からなる導電性基板でない場合には、第１の基板１０上には、第１の金属を含む第１の金属層が第１の基板１０上に形成されている。第１の金属層は、第１の基板１０全面に形成されていてもよいし、パターン状に形成されていてもよい。第１の金属層は、第１の金属の単層からなってもよいし、第１の金属と他の金属との積層であってもよい。第１の金属は、後述する第２の金属よりイオン化傾向が小さければよく、たとえば、銅、銀、金、白金等であることができる。

（２）第２の基板１２を用意する。第２の基板１２は、第２の金属が露出していれば、その材質は特に限定されないが、たとえば第２の金属からなる導電性基板であることが好ましい。第２の金属は、第１の金属よりイオン化傾向が大きく、無電解めっきに適用できる金属であれば特に限定されないが、たとえば、ニッケルであることができる。

第２の基板１２は、図１に示すように、第１の基板１０より大きいことが好ましい。具体的には、第２の基板１２における第２の金属の露出面積は、第１の基板１０における第１の金属の露出面積の４倍以上であることが好ましい。

（３）次に、第１の基板１０と、第２の基板１２とを導線１６により接続し、図１に示すように、第１の基板１０および第２の基板１２を、第２の金属および還元剤を有する無電解めっき液１４に浸漬する。ここで導線１６は、第１の基板１０上の第１の金属層および第２の基板１２の第２の金属と導通するように設けられる。還元剤は、第２の金属に対して還元力を有するものであればよく、たとえば、次亜リン酸ナトリウム等の次亜リン酸塩、ジメチルアミンボラン、ジブチルアミンボラン、ホルマリン、ヒドラジン、水酸化ホウ素ナトリウム等の水酸化ホウ素塩等であることができる。第２の金属がニッケルの場合には、還元剤として、たとえば次亜リン酸塩、ジメチルアミンボラン等を用いることができる。また、無電解めっき液中において、第１の基板１０と第２の基板１２との距離は、特に限定されないが、約１ｃｍ〜３ｃｍであることが好ましい。

このように第１の基板１０および第２の基板１２を上述した無電解めっき液１４に浸漬すると、第１の基板１０上に第２の金属が析出する。これは、以下の反応が起こるためと考えられる。

まず、第１の金属と第２の金属のイオン化傾向の違いから、第１の基板１０と第２の基板１２との間に電位差が生じ、第２の金属Ｍ_２が第２の基板１２から溶け出してイオン化する。
Ｍ_２→Ｍ_２ ^＋＋ｅ⁻
ここで生じた電子ｅ⁻が導線１６を介して第１の基板１０に送られる。第１の基板１０付近では、第２の基板１２から送られた電子ｅ⁻と、無電解めっき液１４中の還元剤とによって、イオン化された第２の金属Ｍ_２ ^＋が還元され、第２の金属が第１の基板１０上に析出する。
Ｍ_２ ^＋＋ｅ⁻→Ｍ_２
無電解めっき液中において第１の基板１０上の第１の金属の全面が第２の金属で覆われると、第１の基板１０と第２の基板１２との間に電位差がなくなるため、通常の無電解めっき反応により、第１の基板１０の第２の金属上にさらに第２の金属が積層する。この後、第２の金属によって形成された第２の金属層が所望の膜厚になるまで、第１の基板１０を無電解めっき液１４に浸漬する。

（４）次に、図２に示すように、第１の基板１０上の第１の金属の全面が第２の金属で覆われた後に、第２の基板１２を無電解めっき液１４から取り出してもよい。上述したように、第１の基板１０上の第１の金属の全面が第２の金属で覆われると、第１の基板１０と第２の基板１２との間に電位差がなくなる。したがって、第２の基板１２上においても第２の金属が無電解めっき反応により析出する場合がある。そこで、第２の基板１２を無電解めっき液１４から取り出すことにより、その後の第１の基板１０上における第１の金属の析出速度を高めることができる。

なお、無電解めっき反応が始まると、第１の基板１０に気泡が付着する場合がある。このような場合には、気泡が第１の基板１０上に付着し始めた後に、第２の基板１２を無電解めっき液１４から取り出してもよい。また、第２の基板１２を無電解めっき液１４から取り出すのと同時に導線１６を断線してもよい。

以上のめっき方法により配線基板を形成することができる。通常、無電解めっき反応の際、第１の基板１０上に触媒がなければ、反応は開始しない。しかしながら、本実施の形態にかかる配線基板の製造方法によれば、通常の無電解めっき反応のときに比べて、多くの電子が第１の基板１０に供与されるため、第１の基板１０上に触媒の存在がなくても、無電解めっき反応を開始させることができる。したがって、第１の金属上に直接第２の金属を析出させることができ、製造工程を削減することができる。

また、本実施の形態にかかる配線基板の製造方法において第２の基板１２は、第１の基板１０より大きい。これによれば、第２の基板１２で生じる電子の数を多くすることができ、その結果、第２の金属の析出反応速度を高めることができる。また、第２の金属の析出反応が遅いと、第１の金属が無電解めっき液１４に長時間曝されることになり、第１の金属と無電解めっき液１４の材質によっては、第１の金属が溶け出す場合がある。よって、第２の金属の析出反応を速めることにより、このような現象を回避することもできる。

２．電子デバイス
図３は、本実施の形態にかかる配線基板の製造方法によって製造される配線基板を適用した電子デバイスの一例を示す。電子デバイス１０００は、配線基板１００と、集積回路チップ９０と、他の基板９２とを含む。

配線基板１００に形成された配線パターンは、電子部品同士を電気的に接続するためのものであってもよい。配線基板１００は、上述した製造方法によって製造される。図３に示す例では、配線基板１００には、集積回路チップ９０が電気的に接続され、配線基板１００の一方の端部は、他の基板９２（例えば表示パネル）に電気的に接続されている。電子デバイス１０００は、液晶ディスプレイ装置、プラズマディスプレイ装置、ＥＬ（Electro luminescence）ディスプレイ装置などの表示装置であってもよい。

３．実験例
本実施の形態にかかる配線基板の製造方法により配線基板を形成した。

まず、第１の金属としての銅がパターン状に形成された第１の基板の脱脂洗浄を行った。ここで第１の基板上には、銅の各パターンを延長して設けられた予備パターン部が形成されている。次に、当該予備パターン部と導線とが導通するように、ワニ口クリップを用いて第１の基板に導線の一端を取り付けた。同様にワニ口クリップを用いてニッケル板からなる第２の基板に導線の他端を取り付けた。このとき、第１の基板における銅の露出面積（約１ｃｍ^２）は、ニッケル板の露出面積（約４ｃｍ^２）の４分の１程度であった。第１の基板と第２の基板とを、双方の基板面が間隔２ｃｍをおいて平行になるようにして、無電解めっき液中に固定した。無電解めっき液は、テクニックジャパン（株）製ＦＰＤニッケルを、液温８２℃、ｐＨ４．０〜ｐＨ４．４として使用した。

数秒〜数１０秒経過後、第１の基板上にニッケルが析出し、気泡が発生し始めた。ニッケルの析出開始直後に導線を第１の基板１０から一時的にはずしたところ、ニッケルの析出は停止した。さらに、導線を取り付けてしばらくした後、第１の基板上のニッケルの厚みが増した。このとき、再び導線を第１の基板からはずしたが、ニッケルの析出は継続した。

銅にかえて、第２の金属として金、銀、白金を用いて上記実験を行ったが、同様にニッケルが析出した。

以上の実験により、ニッケルめっき反応の初期には、導線からの電子供与に起因してニッケルの析出反応が起こり、ある程度ニッケルが析出した後には通常の無電解めっき反応によりニッケルが析出していることが確認された。

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、さらなる種々の変形が可能である。また本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び結果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

本実施の形態にかかる配線基板の製造方法を示す図。本実施の形態にかかる配線基板の製造方法を示す図。本実施の形態にかかる配線基板を適用した電子デバイスの一例を示す図。

符号の説明

１０第１の基板、１２第２の基板、１４無電解めっき液、１６導線、９０集積回路チップ、９２他の基板、１００配線基板、１０００電子デバイス

Claims

第１の金属が露出している第１の基板と、当該第１の金属よりイオン化傾向の大きい第２の金属が露出している第２の基板とを導線で接続して、
前記第１の基板および前記第２の基板を、第２の金属および還元剤を有する無電解めっき液に浸漬することにより、前記第１の基板に前記第２の金属を析出させて金属層を形成する、配線基板の製造方法。
請求項１において、
前記第１の基板における前記第１の金属の露出面積は、前記第２の基板における第２の金属の露出面積より小さい、配線基板の製造方法。
請求項２において、
前記第１の金属の露出面積は、第２の金属の露出面積の４分の１以下である、配線基板の製造方法。
請求項１ないし３のいずれかにおいて、
前記第１の金属は、銅であり、前記第２の金属は、ニッケルである、配線基板の製造方法。
請求項１ないし４のいずれかにおいて、
前記第２の金属は、ニッケルであり、
前記無電解めっき液は、還元剤としての次亜リン酸塩を含む、配線基板の製造方法。
請求項１ないし５のいずれかにおいて、
前記第１の基板は、前記非導電性基板と、当該基板上に形成されたパターン状の金属層とを有する、配線基板の製造方法。
請求項１ないし６のいずれかにおいて、
前記第１の基板および前記第２の基板を前記無電解めっき液に浸漬し、所与の時間経過後に、前記第２の基板のみを前記無電解めっき液から取り出す、配線基板の製造方法。
請求項１ないし６のいずれかにおいて、
前記第１の金属の全面が前記２の金属で覆われた後に、前記第２の基板のみを前記無電解めっき液から取り出す、配線基板の製造方法。
請求項１ないし６のいずれかにおいて、
前記第１の基板に気泡が付着し始めた後に、前記第２の基板のみを前記無電解めっき液から取り出す、配線基板の製造方法。
第１の金属が露出している第１の基板と、当該第１の金属よりイオン化傾向の大きい第２の金属が露出している第２の基板とを導線で接続して、
前記第１の基板および前記第２の基板を、第２の金属および還元剤を有する無電解めっき液に浸漬することにより、前記第１の基板に前記第２の金属を析出させて金属層を形成する、めっき方法。