JP2008219018A - 金属ナノ粒子のエアロゾルを用いたフォトレジスト積層基板の形成方法、絶縁基板のメッキ方法、回路基板の金属層の表面処理方法、及び積層セラミックコンデンサの製造方法 - Google Patents
金属ナノ粒子のエアロゾルを用いたフォトレジスト積層基板の形成方法、絶縁基板のメッキ方法、回路基板の金属層の表面処理方法、及び積層セラミックコンデンサの製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】従来の湿式製造法とは異なり、エアロゾル状態の金属粒子を用いることによって、環境にやさしい製造方法として広く適用することができるフォトレジスト積層基板の形成方法を提供する。
【解決手段】本発明によるフォトレジスト積層基板の形成方法は、絶縁基板３１０と金属層３３０とを備えた積層基板を用意する段階と、前記金属層３３０上に金属ナノ粒子のエアロゾル３５０を塗布する段階と、前記金属ナノ粒子のエアロゾルが塗布された前記金属層上にフォトレジストフィルム３７０を積層する段階とを含む。
【選択図】図３
【解決手段】本発明によるフォトレジスト積層基板の形成方法は、絶縁基板３１０と金属層３３０とを備えた積層基板を用意する段階と、前記金属層３３０上に金属ナノ粒子のエアロゾル３５０を塗布する段階と、前記金属ナノ粒子のエアロゾルが塗布された前記金属層上にフォトレジストフィルム３７０を積層する段階とを含む。
【選択図】図３
Description
本発明はフォトレジスト積層基板の形成方法、絶縁基板のメッキ方法、回路基板の金属層の表面処理方法、及び積層セラミックコンデンサの製造方法に関するものであり、特に、金属ナノ粒子のエアロゾルを用いた乾式工程を導入することにより、前記方法はすべて環境にやさしく実施することができる。
従来の印刷回路基板（ＰＣＢ）の製造方法は、導電性メタルと絶縁性ポリマー材料とを繰り返し積層して構成する方式を用いる。ここで、導電性金属層の電気的回路形成と上下層の回路接続のために無電解メッキ及び電解メッキなどの技術が用いられている。最近、このような回路形成のためにインプリンティング工法及びインクジェット工法などに対する技術開発が活発に進められており、また、上下層の回路接続のためのビア充填に対するペースト開発及び工法開発にも多くの進展がある。
図１は従来技術に係る印刷回路基板の製造方法を示す工程概略図である。従来の印刷回路基板の製造方法は、無電解メッキ、ドライフィルムの積層、露光、現像、電気メッキ、剥離、及びエッチングの段階を含む。先ず、絶縁基板２１０上に銅層２３０を積層し、ドライフィルム２５０をラミネートする。ラミネートされたドライフィルム２５０を回路配線パターンに応じて露光、現像した後、選択的にドライフィルムを除去し露出された無電解メッキ銅層２３０上に電気メッキによる電解メッキ銅層２７０を形成する。次いで、ドライフィルム２５０を剥離し、エッチングして回路を形成する。この他にも、感光性樹脂であるドライフィルムの類型に応じて露光部位を現像してメッキする方式もある。
このような従来方式に係る印刷回路基板において微細回路を形成するためには、感光性樹脂であるドライフィルムを銅層に接着させることが極めて重要である。図２は絶縁層１１０上に積層された銅層１３０の表面をエッチングし微細粗さの表面を形成した後にドライフィルム１７０を積層して接着力を向上させる過程を示す断面概略図である。銅層１３０に形成された小さい穴１５０にドライフィルム１７０が押込まれるので、ドライフィルム１７０と銅層１３０との間の接着力を向上させることができる。
しかし、このようなエッチング方法には、剥離工程の際にエッチング面の水分及び残存有機物を完全に除去することが困難であるという問題点がある。また、無電解メッキ段階及び電解メッキ段階を含む従来の印刷回路基板の製造方法は、湿式メッキ工程を用いているので、環境に有害となる可能性がある。
本発明は前述した従来技術の問題点を解決するためのもので、本発明の第１の目的は、金属ナノ粒子のエアロゾルを用いたフォトレジスト積層基板の形成方法を提供することである。
本発明の他の目的は、金属ナノ粒子のエアロゾルを用いた絶縁基板のメッキ方法を提供することである。
本発明のさらに他の目的は、金属ナノ粒子のエアロゾルを用いた回路基板の金属層の表面処理方法を提供することである。
本発明のさらに他の目的は、金属ナノ粒子のエアロゾルを用いた積層セラミックコンデンサの製造方法を提供することである。
本発明の一実施形態によれば、絶縁基板と金属層とを備えた積層基板を用意する段階と、前記金属層上に金属ナノ粒子のエアロゾルを塗布する段階と、前記金属ナノ粒子のエアロゾルが塗布された前記金属層上にフォトレジストフィルムを積層する段階と、を含むフォトレジスト積層基板の形成方法が提供される。
本発明の他の実施形態によれば、絶縁基板を用意する段階と、前記絶縁基板の一側面に金属ナノ粒子のエアロゾルを塗布して金属シード層を形成する段階と、を含む絶縁基板のメッキ方法が提供される。
本発明のさらに他の実施形態によれば、絶縁基板及び前記絶縁基板上に積層された金属層を備えた回路基板を用意する段階と、前記金属層上に第１金属ナノ粒子のエアロゾルを塗布して第１金属層を形成する段階と、前記第１金属層上に第２金属ナノ粒子のエアロゾルを塗布して第２金属層を形成する段階と、を含む回路基板の金属層の表面処理方法が提供される。
本発明のさらに他の実施形態によれば、誘電体層及び内部電極を備えた積層基板を用意する段階と、前記積層基板の外部に金属ナノ粒子のエアロゾルを塗布して所定形状の外部電極を形成する段階と、を含む積層セラミックコンデンサの製造方法が提供される。
本発明によれば、金属ナノ粒子のエアロゾルを均一に塗布することにより金属層とフォトレジストフィルムとの間の接着力を向上させ、エッチングによる残存化学物質に対する問題点を解決することができる。また、金属ナノ粒子のエアロゾルを絶縁層に塗布した後、電気メッキにより塗膜を形成することができるのでハイブリッド基板の製造工程の際に無電解メッキ工程の代替効果を期待できる。さらに、回路基板のメッキ層の表面処理を湿式工程ではなく乾式方式により効果的に行うことができ、基板及び電機電子部品の表面及び外部電極に対する微細回路形成の効果を期待できる。
以下、本発明に係るフォトレジスト積層基板の形成方法、絶縁基板のメッキ方法、回路基板の金属層の表面処理方法、及び積層セラミックコンデンサの製造方法に関して添付図面を参照してより詳しく説明する。
図３は本発明の第１の実施形態に係るフォトレジスト積層基板の形成方法を示す工程概略図である。
図３を参照すると、本発明の第１の実施形態に係るフォトレジスト積層基板の形成方法は、絶縁基板３１０と金属層３３０とを含む積層基板を用意する段階と、前記金属層３３０上に金属ナノ粒子のエアロゾル３５０を塗布する段階と、前記金属ナノ粒子のエアロゾル３５０が塗布された前記金属層３３０上にフォトレジストフィルム３７０を積層する段階と、を含む。
本発明は印刷回路基板の製造において、金属層とフォトレジストフィルムとの間の接着性を向上させるためのものであるが、絶縁基板３１０とフォトレジストフィルム３７０との間に金属ナノ粒子のエアロゾル３５０を塗布することによって微細な表面粗さが形成されるので、フォトレジストフィルム３７０の接着性がより高くなり、エッチングを用いて表面粗さが形成される場合に比べて、後でフォトレジストフィルム３７０を除去する際にも残存有機物などをより確実に除去することができる。
本発明の第１の実施形態によれば、金属ナノ粒子の直径は０．００１〜１０μｍであることが好ましい。金属ナノ粒子の直径が０．００１μｍ未満であると金属の表面粗さが低くて、ドライフィルムとの接着力が低下するので好ましくなく、直径が１０μｍを超過すると粒子の均一性の調節が難しくなり、第１塗布金属面との接着力が低下するので好ましくない。この際、微細回路形成のための金属ナノ粒子の直径は０．００１〜１μｍであることがさらに好ましい。
また、前記塗布されたエアロゾルの金属ナノ粒子間のピッチは、０．００１〜２０μｍであることが好ましい。塗布された金属ナノ粒子間のピッチが０．００１μｍ未満であると不均一な金属層が成膜されるため、フォトレジストフィルムの接着性が低下する。金属ナノ粒子間のピッチが２０μｍを超過すると成膜金属層とフォトレジストフィルム面との接着面積が減少して接着力が低下する。
前記金属ナノ粒子は、銅、アルミニウム、ニッケル、錫、白金、パラジウム、銀、金、チタン、タンタル、タングステン及びこれらの合金からなる群より選ばれる少なくとも一つの金属粒子であることがよい。この際、金属層との吸着力に優れた金属ナノ粒子を選択することが好ましく、例えば、銅層を用いる場合、銅ナノ粒子を用いることができる。
本発明によれば、前記金属ナノ粒子のエアロゾルはホットサーマルスプレー方式及びコールドサーマルスプレー方式を含む多様な方式で製造することが可能である。レーザを用いて微粒子を製造、凝縮、塗布する工程と溶融、凝集、塗布する工程において、液状でスプレーする方式がホットサーマルスプレー方式であり、固体の粒子をスプレーする方式がコールドサーマルスプレー方式である。
金属ナノ粒子のエアロゾルを塗布する段階において、金属ナノ粒子を均一に塗布するために電場を印加することにより塗布効率を高めることもできる。このように金属ナノ粒子のエアロゾルを用いてフォトレジスト積層基板を形成すれば、従来のエッチングなどの湿式方式ではなく乾式方式を用いるため、環境にやさしく、金属層とフォトレジストフィルムとの間の接着性も向上でき、残存有機物を減少させるので、印刷回路基板の配線を形成した後のフォトレジストフィルムの除去も容易になる。
図４は本発明の第２の実施形態に係る絶縁基板のメッキ方法を示す工程概略図である。図４を参照すると、本発明の第２の実施形態に係る絶縁基板のメッキ方法は絶縁基板４１０を用意する段階と、前記絶縁基板４１０の一側面に金属ナノ粒子のエアロゾル４３０を塗布して金属シード層４５０を形成する段階と、を含む。
ここで、前記絶縁基板４１０はセラミック材料または半導体材料のいずれか一つであればよい。すなわち、半導体、不導体などの材料であれば、使用できる。
前記絶縁基板に塗布するのに用いられる金属ナノ粒子は、銅、アルミニウム、ニッケル、錫、白金、パラジウム、銀、金、チタン、タンタル、タングステン及びこれらの合金からなる群より選ばれる少なくとも一つの金属粒子であればよく、前記金属ナノ粒子の直径は０．００１〜１０μｍであることがよい。金属ナノ粒子の直径が０．００１μｍ未満であると成膜成長速度が遅いため好ましくなく、直径が１０μｍを超過すると過度な不均一層を形成するため厚膜電気メッキ層に欠陷が発生し得る。
金属ナノ粒子のエアロゾル４３０を塗布する方式は、前述した方式と同様である。前記金属ナノ粒子のエアロゾルを塗布する段階において、金属ナノ粒子の均一な塗布のために電場を印加して塗布効率を高めることもできる。
このように金属ナノ粒子のエアロゾル４３０を塗布して金属シード層４５０を形成すると、従来の方法において絶縁基板上に電気メッキを行う前に薄い金属膜を形成するために必要とされる無電解メッキを全く行わないで済ますことができる。また、無電解メッキ方式はある厚さの導電層を形成するのに制限的な要素が多いが、本発明の金属ナノ粒子のエアロゾルの塗布方法によれば、金属シード層の厚さを０．０１〜２００μｍにすることができる。前記金属シード層の厚さが０．０１μｍ未満であると電気メッキによる厚膜製造工程の際に耐候性及び導電特性が劣化し、２００μｍを超過すると、感光性絶縁剤の塗布、露光、現像、エッチングの一連の工程においてエッチング面の不均一性が増加するので、微細回路形成に好ましくない。
前記本発明による絶縁基板のメッキ方法は、前記金属シード層上に電気メッキを用いて金属導電層を形成する段階をさらに含むことができる。また、前記本発明による絶縁基板のメッキ方法は前記金属シード層上に回路パターンを形成する段階をさらに含むことができ、前記回路パターンを形成する段階はフォトレジストフィルムの積層、露光、現像、電気メッキ、剥離、エッチングの段階を含むことができる。また、前記本発明による絶縁基板のメッキ方法は、前記金属シード層上に金属ナノ粒子のエアロゾルを塗布して厚膜を形成する段階及び回路パターンを形成する段階をさらに含むことができ、前記回路パターンを形成する段階はフォトレジストフィルムの積層、露光、現像、エッチング、剥離の段階を含むことができる。
本発明の第３の実施形態に係る回路基板の金属層の表面処理方法は、絶縁基板及び前記絶縁基板上に積層された金属層を備えた回路基板を用意する段階と、前記金属層上に第１金属ナノ粒子のエアロゾルを塗布して第１金属層を形成する段階と、前記第１金属層上に第２金属ナノ粒子のエアロゾルを塗布して第２金属層を形成する段階と、を含む。
図５は本発明の第３の実施形態により表面処理された回路基板の断面図である。
図５を参照すると、絶縁基板５１０上に積層された金属層５３０は銅層または銅合金層であることがよく、前記金属層５３０上に第１金属層５５０が形成され、第１金属層５５０上に第２金属層５７０が形成される。
前記第１金属層５５０及び第２金属層５７０に用いられる第１金属ナノ粒子及び第２金属ナノ粒子は、それぞれ独立的に、銅、アルミニウム、ニッケル、錫、白金、パラジウム、銀、金、チタン、タンタル、タングステン及びこれらの合金からなる群より選ばれる少なくとも一つの金属粒子であり、それぞれ互いに異なる金属粒子からなることが好ましい。例えば、前記第１金属ナノ粒子はニッケルナノ粒子であり、前記第２金属ナノ粒子は金ナノ粒子であってもよい。
前記第１金属ナノ粒子の直径は０．００１〜２μｍであり、前記第１金属層５５０の厚さは０．０１〜２０μｍであることが好ましい。第１金属ナノ粒子の直径が０．０１μｍ未満であると、成膜速度が遅くなるので好ましくなく、直径が２μｍを超過すると、不均一な成膜が形成されるので好ましくない。また、前記第１金属層５５０の厚さが０．０１μｍ未満であると、金属の拡散を調節する金属層間の中間層としての十分な役割を果すことができなくなるため、長期信頼性が問題となり、２０μｍを超過すると、塗膜表面の不均一度が増加するため、表面実装技術（ＳＭＴ）などの後工程で不均一な界面形成の潜在要因となるので好ましくない。
また、前記第２金属ナノ粒子の直径は０．００１〜１μｍであり、前記第２金属層５７０の厚さは０．００３〜１μｍであることが好ましい。第２金属ナノ粒子の直径が０．００１μｍ未満であると、表面腐食が発生するので好ましくなく、直径が１μｍを超過すると、ＳＭＴなどの後工程で不均一な表面の相が形成されるので好ましくない。また、前記第２金属層５７０の厚さが０．００３μｍ未満であると、表面腐食が発生するので好ましくなく、厚さが１μｍを超過すると、製造費用が高くなるので好ましくない。
本発明の第４の実施形態に係る積層セラミックコンデンサの製造方法は、誘電体層及び内部電極を備えた積層基板を用意する段階と、前記積層基板の外部に金属ナノ粒子のエアロゾルを塗布して所定形状の外部電極を形成する段階と、を含む。
図６は本発明の第４の実施形態による金属ナノ粒子のエアロゾルを用いて外部電極を製造した積層セラミックコンデンサ（ＭＬＣＣ）を示す斜視図である。積層セラミックコンデンサは、誘電層６１０と内部電極６３０とが交互に積層されており、外部に所定形状の外部電極６５０が形成されている。
本発明の第４の実施形態によれば、前記外部電極６５０の形成に使用される金属ナノ粒子は、銅、アルミニウム、ニッケル、錫、白金、パラジウム、銀、金、チタン、タンタル、タングステン及びこれらの合金からなる群より選ばれる少なくとも一つの金属粒子であることがよい。
ここで、前記金属ナノ粒子の直径は０．００１〜１０μｍであることがよい。前記金属ナノ粒子の直径が０．００１μｍ未満であると、成膜速度が遅いので好ましくなく、直径が１０μｍを超過すると、ＳＭＴなどの後工程における実装機能が低下するので好ましくない。
所定形状の外部電極６５０は、マスクを用いて金属ナノ粒子のエアロゾルを塗布することによりを形成することができる。前記外部電極の線幅と厚さとは積層セラミックコンデンサの大きさとマスクに応じて決定されることが好ましい。
前述した実施形態と図面とは本発明の内容を詳しく説明するために用いられたもので、本発明の技術的思想の範囲を限定するものではなく、前述した本発明は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者であれば本発明の技術的思想を脱しない範囲内で多様に置換、変形、及び変更することが可能であって、実施例及び添付された図面に限定されないことは勿論であり、後述する請求範囲及び、請求範囲と均等な範囲を含むものとして判断されるべきである。
Claims (28)
- 絶縁基板と金属層とを備えた積層基板を用意する段階と、
前記金属層上に金属ナノ粒子のエアロゾルを塗布する段階と、
前記エアロゾルが塗布された前記金属層上にフォトレジストフィルムを積層する段階と、
を含むことを特徴とするフォトレジスト積層基板の形成方法。 - 前記金属ナノ粒子の直径が０．００１〜１０μｍであることを特徴とする、請求項１に記載のフォトレジスト積層基板の形成方法。
- 前記塗布されたエアロゾルの金属ナノ粒子間のピッチが、０．００１〜２０μｍであることを特徴とする、請求項１に記載のフォトレジスト積層基板の形成方法。
- 前記金属ナノ粒子が、銅、アルミニウム、ニッケル、錫、白金、パラジウム、銀、金、チタン、タンタル、タングステン及びこれらの合金からなる群より選ばれる少なくとも一つの金属粒子であることを特徴とする、請求項１に記載のフォトレジスト積層基板の形成方法。
- 前記エアロゾルを塗布する段階において、金属ナノ粒子を均一に塗布するために電場を印加することを特徴とする、請求項１に記載のフォトレジスト積層基板の形成方法。
- 前記エアロゾルを塗布する段階が、ホットサーマルスプレー及びコールドサーマルスプレーの中から一つの方式を用いてエアロゾルを生成し塗布することを特徴とする、請求項１に記載のフォトレジスト積層基板の形成方法。
- 絶縁基板を用意する段階と、
前記絶縁基板の一側面に第1金属ナノ粒子のエアロゾルを塗布して金属シード層を形成する段階と、
を含むことを特徴とする絶縁基板のメッキ方法。 - 前記絶縁基板が、セラミック材質及び半導体材質の中のいずれか一つであることを特徴とする、請求項７に記載の絶縁基板のメッキ方法。
- 前記第1金属ナノ粒子の直径が０．００１〜１０μｍであることを特徴とする、請求項７に記載の絶縁基板のメッキ方法。
- 前記金属シード層の厚さが、０．０１〜２００μｍであることを特徴とする、請求項７に記載の絶縁基板のメッキ方法。
- 前記第1金属ナノ粒子が、銅、アルミニウム、ニッケル、錫、白金、パラジウム、銀、金、チタン、タンタル、タングステン及びこれらの合金からなる群より選ばれる少なくとも一つの金属粒子であることを特徴とする、請求項７に記載の絶縁基板のメッキ方法。
- 前記エアロゾルを塗布する段階において、前記第1金属ナノ粒子を均一に塗布するために電場を印加することを特徴とする、請求項７に記載の絶縁基板のメッキ方法。
- 前記エアロゾルを塗布する段階が、ホットサーマルスプレー及びコールドサーマルスプレーの中の一つの方式を用いることを特徴とする、請求項７に記載の絶縁基板のメッキ方法。
- 前記金属シード層上に電気メッキを用いて金属メッキ層を形成する段階をさらに含むことを特徴とする、請求項７に記載の絶縁基板のメッキ方法。
- 前記金属シード層上に回路パターンを形成する段階をさらに含むことを特徴とする、請求項７に記載の絶縁基板のメッキ方法。
- 前記回路パターンを形成する段階が、フォトレジストフィルムの積層、露光、現像、電気メッキ、剥離、及びエッチングの段階を含むことを特徴とする、請求項１５に記載の絶縁基板のメッキ方法。
- 前記金属シード層上に第２金属ナノ粒子のエアロゾルを更に塗布して厚膜を形成する段階及び回路パターンを形成する段階をさらに含むことを特徴とする、請求項７に記載の絶縁基板のメッキ方法。
- 前記回路パターンを形成する段階が、フォトレジストフィルムの積層、露光、現像、エッチング、及び剥離段階を含むことを特徴とする、請求項１７に記載の絶縁基板のメッキ方法。
- 絶縁基板及び前記絶縁基板上に積層された金属層を備えた回路基板を用意する段階と、
前記金属層上に第１金属ナノ粒子のエアロゾルを塗布して第１金属層を形成する段階と、
前記第１金属層上に第２金属ナノ粒子のエアロゾルを塗布して第２金属層を形成する段階と、
を含むことを特徴とする回路基板の金属層の表面処理方法。 - 前記金属層が銅層または銅合金層であることを特徴とする、請求項１９に記載の回路基板の金属層の表面処理方法。
- 前記第１金属ナノ粒子及び第２金属ナノ粒子が、それぞれ独立的に銅、アルミニウム、ニッケル、錫、白金、パラジウム、銀、金、チタン、タンタル、タングステン及びこれらの合金からなる群より選ばれる少なくとも一つの金属粒子であり、それぞれ互いに異なる金属粒子からなることを特徴とする、請求項１９に記載の回路基板の金属層の表面処理方法。
- 前記第１金属ナノ粒子が、ニッケルナノ粒子であり、前記第２金属ナノ粒子が、金ナノ粒子であることを特徴とする、請求項１９に記載の回路基板の金属層の表面処理方法。
- 前記第１金属ナノ粒子の直径が、０．００１〜２μｍであり、前記第１金属層の厚さが０．０１〜２０μｍであることを特徴とする、請求項１９に記載の回路基板の金属層の表面処理方法。
- 前記第２金属ナノ粒子の直径が、０．００１〜１μｍであり、前記第２金属層の厚さが０．００３〜１μｍであることを特徴とする、請求項１９に記載の回路基板の金属層の表面処理方法。
- 誘電体及び内部電極を含む積層基板を用意する段階と、
前記積層基板の外部に金属ナノ粒子のエアロゾルを塗布して外部電極を形成する段階と、
を含むことを特徴とする積層セラミックコンデンサの製造方法。 - 前記金属ナノ粒子が、銅、アルミニウム、ニッケル、錫、白金、パラジウム、銀、金、チタン、タンタル、タングステン及びこれらの合金からなる群より選ばれる少なくとも一つの金属粒子であることを特徴とする、請求項２５に記載の積層セラミックコンデンサの製造方法。
- 前記金属ナノ粒子の直径が、０．００１〜１０μｍであることを特徴とする、請求項２５に記載の積層セラミックコンデンサの製造方法。
- 前記外部電極を形成する段階が、マスクを用いて前記金属ナノ粒子を塗布することにより前記外部電極を形成する段階であることを特徴とする、請求項２５に記載の積層セラミックコンデンサの製造方法。
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