JP2008193067A

JP2008193067A - 金属膜パターン形成方法

Info

Publication number: JP2008193067A
Application number: JP2008001441A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Nakamae; 一男仲前
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2007-01-10
Filing date: 2008-01-08
Publication date: 2008-08-21
Also published as: US20080166502A1

Abstract

【課題】基板上に容易に金属膜パターンを形成可能にするための金属膜パターン形成方法を提供する。
【解決手段】耐熱性の絶縁材料からなる基板(10)の表面(10a)に、金属膜(12)を密着させる。基板(10)上の金属膜(12,24)に直接又はガラス板(14)を介してレーザ光(L)が照射されることにより、金属膜(12,24)のうちレーザ照射された部分のアブレーションが引き起こされる。レーザ照射後に基板表面(10a)から金属膜(12,24)を分離することにより、アブレーションにより形成された金属膜パターン(20,26)が表面に付着した基板が得られる。
【選択図】図２

Description

この発明は、基板表面に金属膜パターンを形成する金属膜パターン形成方法に関するものである。

従来、電子部品などが搭載される配線基板の製造技術として、下記の特許文献１〜３及び非特許文献１〜２が知られている。

これら文献のうち、例えば特許文献１には、導電回路を形成する方法が開示されている。特許文献１の形成方法では、まず、樹脂成形品の表面に予め金属被覆加工が行われる（金属膜の形成）。形成された金属膜にレーザ光が照射された後、該金属膜に電気メッキが施されることにより、導電回路が形成される。一方、特許文献２には、薄膜素子の転写方法が開示されている。この特許文献２の転写方法では、基板上に分離層を設け、その基板上にＴＦＴ等の薄膜素子が形成される。その後、分離層にレーザ光を照射することによって剥離を生じさせ、転写が行われる。また、非特許文献１には、断線箇所のリペア方法が開示されている。非特許文献１のリペア方法では、予め石英ガラス上に形成された転写用メタル材料が用意される。この転写用メタル材料を断線した配線パターンの上に載せた状態で、レーザ光が照射されることにより断線箇所のリペアが行われる。
特開平６−１６４１０５号公報特開平１０−１２５９３１号公報特開２００３−１７７２２９号公報「液晶パネルのリペア新技術１ケタ高速化でインラインに」，日経マイクロデバイス，２００６年７月，ｐ．８３「ＬＩＴＩ法の原理」，日経マイクロデバイス，２００６年７月，ｐ．４７，図９

発明者は上述の従来技術を検討した結果、以下のような課題を発見した。

すなわち、上述の文献に記載された方法では、予め基板表面上に金属膜を形成する工程（特許文献１参照）、分離層上に薄膜素子を形成する工程（特許文献２参照）、石英ガラス上に転写用メタル材料を形成する工程（非特許文献１参照）がそれぞれ必要になる。そのため、従来技術では、工程数が増え、製造コストが増加するという課題があった。

この発明は上述のような課題を解決するためになされたものであり、容易かつ低コストに基板表面に金属膜パターンを形成できる金属膜パターン形成方法を提供することを目的としている。

この発明に係る金属膜パターン形成方法は、基板表面に電気配線等に適用可能な金属膜パターンを形成する方法であって、金属膜の載置工程、レーザ照射工程、及び載置された金属膜の分離工程を備える。金属膜の載置工程では、基板に直接接触した状態で該基板の表面に金属膜が載置される。レーザ照射工程では、金属膜の基板側とは反対側から金属膜に対してレーザ光が照射される。基板表面に載置された金属膜のうちレーザ照射された部分では、このレーザ照射によりアブレーション（レーザアブレーション）が引き起こされる。なお、レーザアブレーションとは、物質にレーザ光が照射された際、レーザ照射に起因した熱吸収により、該物質のレーザ照射領域が溶解、蒸発、消滅する現象をいう。また、分離工程では、レーザアブレーションにより形成されかつ基板に付着した金属膜パターンを除き、基板の表面から不要になった金属膜の残部が分離される。以上の工程を経て、基板表面に、レーザ照射パターンに一致した金属膜パターンが形成される。このように、当該金属膜パターン形成方法によれば、極めてシンプルな工程が行われることで、容易に金属膜パターンを基板表面に形成することができる。そして、複雑な処理工程が必要とされないことから、製造コストが効果的に抑制され得る。

この発明に係る金属膜パターン形成方法において、レーザ照射工程は、レーザ照射に先立ち、ガラス板を、基板とともに金属膜を挟むよう該金属膜上に載置するのが好ましい。レーザ照射工程では、このように載置されたガラス板を介して金属膜にレーザ光が照射される。ガラス板が金属膜上に載置されることにより、基板と金属膜との密着性をより高めることが可能になるとともに、基板と金属膜との相対位置の変動が効果的に抑制される。さらに、レーザアブレーションにより基板表面に付着した金属膜パターンの品質の信頼性が向上する。なお、一旦金属膜上に載置されたガラス板は、レーザ照射後に、取り除かれる。

この発明に係る金属膜パターン形成方法において、基板は、耐熱性を有する絶縁材料からなるのが好ましい。電気配線基板など、種々の応用が考えられるからである。また、耐熱性材料からなる基板が適用されることにより、レーザ光照射時に生じる熱による基板への影響が低減され、表面に形成された金属膜パターンの品質の信頼性が向上する。さらに、基板によって電気配線として形成される金属膜パターンと外界との電気的導通が阻止され、電気的損失が効果的に抑制される。

この発明に係る金属膜パターン形成方法は、さらに、分離工程後に行われるシート搭載工程を備えてもよい。このシート搭載工程では、金属膜が基板の表面から分離された後、レーザアブレーションにより金属膜パターンが付着した、基板の表面に、耐熱性の絶縁材料からなるシートが接合される。この場合、多層配線基板が容易に製造され得る。また、基板表面への金属膜パターン形成後に残留した金属膜は、回収、再利用が可能であるため、製造コストの更なる低減が可能になる。

この発明によれば、容易かつ低コスト化を可能にした金属膜パターン形成方法を提供することができる。

以下、この発明に係る金属膜形成方法の各実施形態を、図１〜図３を参照しながら詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一部位、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。

まず、基板表面への金属膜の代表的な載置方法について説明する。図１（ａ）は、基板１０の表面への金属膜１２の代表的な載置方法を説明するための斜視図である。また、図１（ｂ）は、図１（ａ）中のＩ−Ｉ線に沿った基板１０の断面図である。

図１（ａ）に示されたように、用意された基板１０は、両面が平坦な樹脂板であり、この基板１０上に金属膜１２が載置される。この際、基板１０の表面１０ａと金属膜１２とを密着させるため、基板１０に載置された金属膜１２に向けて空気１００が吹き付けられる。金属膜１２は、厚み１０μｍの金属薄膜であり、非常に薄く取り扱いが難しいが、空気を吹き付けることにより容易に基板１０の表面１０ａに密着させることが可能である。これにより、基板１０と金属膜１２は、図１Ｂに示されたように、密着する。

なお、上述のように基板１０の表面１０ａ上に金属膜１２を単に載置させただけでは、不測の気流発生による位置ズレや、基板１０と金属膜１２との間の空隙の存在を解消しきれない場合も考えられる。そこで、基板１０の表面１０ａ上に金属膜１２が載置された後、さらに、金属膜１２上に透明ガラスが載置されるのが好ましい。このように、透明ガラスが載置されることにより、基板１０と金属膜１２との相対的な位置ズレの発生は防止され、また、基板１０と金属膜１２との間に存在する空隙も解消させることが可能になる。以下の第１及び第２実施形態では、透明ガラスにより、透明ガラスを用いて金属膜１２を基板１０に押し当てる態様が示されている。

（第１実施形態）
図２は、この発明に係る金属膜パターン形成方法の第１実施形態における各工程を説明するための図である。この第１実施形態では、基板１０の表面１０ａ上に金属膜パターン２０が形成される。

まず、基板１０が用意される。ここで、用意される基板１０は、両面が平坦なポリイミド樹脂板であり、５０μｍの厚みを有する。ポリイミド樹脂は、優れた電気絶縁性及び耐熱性を有するため、基板１０によって電気配線（金属膜パターン）と外界との電気的導通が阻止される。そのため、電気的損失の防止が図られるとともに、レーザ光の照射時に生じる、熱吸収による基板１０への影響も低減される。その結果、形成された金属膜パターン２０の品質の信頼性が向上する。

続いて、基板１０の表面１０ａ上に金属膜１２が載置される。金属膜１２は、銅からなり、厚みが１０μｍに加工されている。金属膜１２上には、該金属膜１２がシワにならないように透明ガラス１４が載置され、これにより、金属膜１２と基板１０とが密着する（図２（ａ）参照）。

次に、レーザヘッド１６と照射対象（基板１０）との位置合わせが行われる。位置合わせが終わると、透明ガラス１４の上方からレーザ光Ｌが、集光レンズ１８を介して金属膜１２に照射される。ここで用いられるレーザ光源は、ＹＡＧレーザであって、波長１．０６μｍ、パルス幅１０ｎｍ、平均出力５Ｗである（図２（ｂ）参照）。また、集光レンズ１８の焦点距離は５０ｍｍである。一方、集光レンズ１８と金属膜１２との間隔は、集光レンズ１８により集光されたレーザ光Ｌの焦点が金属膜１２の表面になるように調整される。金属膜１２の一部（レーザ光Ｌが照射された領域）は、レーザ光Ｌの照射によりアブレーションされる。金属膜パターン２０は、このようなレーザアブレーションにより基板１０の表面１０ａ上に付着する（金属膜パターン２０の形成）。

レーザ光Ｌの照射は、ガルバノスキャンナーシステムを用いて行われるのが好適である。この場合、レーザ光Ｌの照射を自由に行うことができ、金属配線となる金属膜パターン２０が容易に形成され得る。

金属膜パターン２０の形成後、透明ガラス１４は取り外され、さらに、残留した金属膜１２（残部）も除去される（図２（ｃ）参照）。続いて、基板１０の表面１０ａ上に付着した金属膜パターン２０を挟むように、該基板１０上にシート２２が載置される。これら基板１０とシート２２は、レーザ光Ｌが照射されることにより互いに接合される。なお、この場合、レーザ光Ｌの照射に代えて接着剤で基板１０とシート２２とが接合されてもよい。シート２２は、基板１０と同様に、ポリイミド樹脂からなり、該基板１０と同じ厚さに加工されている。これにより、基板１０と、シート２２と、これらの間に形成された金属膜パターン２０を有する電気配線基板が実現される（図２（ｄ）参照）。

以上の第１実施形態では、基板１０の表面１０ａ上に金属膜１２が直接載置され、該金属膜１２に対してレーザ光Ｌが照射される。また、レーザＬの照射により、金属膜１２の一部にアブレーションが引き起こされ、レーザ照射位置に対応した基板１０の表面１０ａ上に金属膜パターン２０が付着する。このように第１実施形態は、極めてシンプルなプロセスを経て容易に金属膜パターン２０を基板１０の表面１０ａ上に形成することができる。さらに、この第１実施形態に係る金属膜パターン形成方法は、従来技術のように複雑な処理工程が必要とされないため（レーザ光Ｌの照射により直接基板１０の表面１０ａ上に金属膜１２の一部（金属膜パターン２０）が形成される）、製造コストが効果的に抑制され得る。

加えて、この第１実施形態では、透明ガラス１４を用いて基板１０と金属膜１２とが密着しており、形成された金属膜パターン２０の品質の信頼性が向上し得る。そして、レーザ光Ｌの照射後、残留した金属膜１２（残部）は除去され、さらに形成された金属膜パターン２０を挟むように基板１０上にシート２２が載置される。これら基板１０とシート２２とが接合されることにより、２層配線基板が容易に作製され得る。また、金属膜パターン２０の形成後、残留した金属膜１２は回収、再利用され得るので、製造コストが更なる低減される。

（第２実施形態）
以下、図３を参照しながら、この発明に係る金属膜パターン形成方法の第２実施形態を説明する。図３は、この発明に係る金属膜パターン形成方法の第２実施形態における各工程を説明するための図である。

まず、第１実施形態と同様に、基板１０とシート２２により覆われた電気配線（金属膜パターン２０）が作製される。次に、シート２２の表面２２ａ上に再度金属膜２４が載置される。金属膜２４上には、該金属膜２４がシワにならないように、透明ガラス１４が載置され、これにより、金属膜２４とシート２２とが密着する。（図３（ａ）参照）。金属膜２４は、金属膜１２と同様に銅からなり、金属膜１２と同じ厚さに加工されている。

次に、レーザヘッド１６と照射対象（基板１０）との位置合わせが行われる。位置合わせが終わると、透明ガラス１４の上方からレーザ光Ｌが集光レンズ１８を介して金属膜２４に照射される（図３（ｂ）参照）。金属膜２４の一部（レーザ光Ｌが照射された領域）は、レーザ光Ｌの照射によりアブレーションされる。金属膜パターン２６は、このようなレーザアブレーションによりシート２２の表面２２ａ上に付着する（金属膜パターン２６の形成）。なお、レーザ光Ｌの照射は、ガルバノスキャンナーシステムを用いて行われるのが好適である。

金属膜パターン２６が形成された後、透明ガラス１４は取り外され、さらに、残留した金属膜２４（残部）も除去される（図３（ｃ）参照）。続いて、形成された金属膜パターン２６を挟むようにシート２２上にシート２８が載置され、レーザ光Ｌが照射されることにより、これらシート２２、２８同士が接合される。なお、シート２８は、基板１０と同様に、ポリイミド樹脂からなり、該基板１０と同じ厚さに加工されている。これにより、基板１０と、シート２２、２８と、これらの間に形成された金属膜パターン２０、２６を有する電気配線基板が実現される（図３（ｄ）参照）。

以上の工程が繰り返されることで、複数の層を有する電気配線基板が容易に作製され得る。このような複数階層それぞれへの金属膜パターン形成方法は、上述の第２実施形態に係る金属膜パターン形成方法と同様な効果を有するため、重複説明を省略する。

この発明に係る金属膜パターン形成方法は、上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、レーザ光Ｌの光源として、ＹＡＧレーザが適用されたが、これに限らずＣＯ_２レーザ、ファイバレーザなどが適用されてもよい。また、基板１０、シート２２、シート２８の材料は、ポリイミド樹脂に限らず、ＰＥＴ（polyethylene terephthalate）など、電気絶縁性及び耐熱性を有する他の材料でもよい。

基板表面への金属膜の代表的な載置方法を説明するための斜視図、及び、図１Ａ中のＩ−Ｉ線に沿った基板部分の断面図である。この発明に係る金属膜形成方法の第１実施形態における各工程を説明するための図である。この発明に係る金属膜形成方法の第２実施形態における各工程を説明するための図である。

符号の説明

１０…基板、１２、２４…金属膜、１４…透明ガラス、２０、２６…金属膜パターン、２２、２８…シート、Ｌ…レーザ光。

Claims

基板表面に金属膜パターンを形成する金属膜パターン形成方法であって、
前記基板に直接接触した状態で前記基板の表面に金属膜を載置し、
前記金属膜の基板側とは反対側から前記金属膜に対してレーザ光を照射することにより、前記金属膜のうちレーザ照射された部分にアブレーションを引き起こさせ、そして、
前記アブレーションにより形成されかつ前記基板に付着した金属膜パターンを除く前記金属膜の残部を、前記基板の表面から分離する金属膜パターン形成方法。
前記レーザ照射に先立ち、ガラス板が、前記基板とともに前記金属膜を挟むよう前記金属膜上に載置され、そして、
前記レーザ照射後に、前記金属膜上に載置された前記ガラス板は取り除かれることを特徴とする請求項１記載の金属膜パターン形成方法。
前記基板は、耐熱性を有する絶縁材料からなることを特徴とする請求項１記載の金属膜パターン形成方法。
前記金属膜が前記基板の表面から分離された後、前記アブレーションにより形成された金属膜パターンが付着した前記基板の表面に、耐熱性の絶縁材料からなるシートが接合されることを特徴とする請求項１記載の金属膜パターン形成方法。