JP2009252772A - Circuit pattern forming method and circuit pattern substrate for etching - Google Patents
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Description
本発明は、回路パターンの形成方法及びエッチング用回路パターン基板に係わり、特に、比較的に厚い金属板をエッチングして回路パターンを形成する場合にもインクレジストをエッチングマスクとして用いた回路パターンの形成方法及びエッチング用回路パターン基板に関する。 The present invention relates to a circuit pattern forming method and an etching circuit pattern substrate, and more particularly, to form a circuit pattern using an ink resist as an etching mask even when a relatively thick metal plate is etched to form a circuit pattern. The present invention relates to a method and an etching circuit pattern substrate.
従来の回路パターンの形成方法について説明する。
セラミックス基板の表面上に溶湯接合法によりアルミニウム膜を接合し、このアルミニウム膜上にインクレジストを回路パターン形状にスクリーン印刷する。次いで、このインクレジストに紫外線を照射することにより、印刷されたインクレジストを硬化させる。次いで、この硬化したインクレジストをマスクとしてアルミニウム膜をエッチングする。詳細には、前記インクレジストをマスクとしたアルミニウム膜にエッチング液をスプレーで噴射して供給することにより、前記アルミニウム膜がエッチング除去される。その後、インクレジストを剥離する。これにより、セラミックス基板上にアルミニウム膜からなる回路パターンが形成される(例えば特許文献1参照)。
A conventional circuit pattern forming method will be described.
An aluminum film is bonded onto the surface of the ceramic substrate by a molten metal bonding method, and an ink resist is screen-printed on the aluminum film in a circuit pattern shape. Next, the printed ink resist is cured by irradiating the ink resist with ultraviolet rays. Next, the aluminum film is etched using the cured ink resist as a mask. Specifically, the aluminum film is etched away by spraying and supplying an etching solution to the aluminum film using the ink resist as a mask. Thereafter, the ink resist is peeled off. As a result, a circuit pattern made of an aluminum film is formed on the ceramic substrate (see, for example, Patent Document 1).
上記従来の回路パターンの形成方法を用いて比較的に厚いアルミニウム膜などの金属板をエッチングしようとすると、例えばエッチング時間をより長くする必要がある。そして、エッチング時間を長くすると、アルミニウム膜のサイドエッチングにより回路パターンの側面がえぐれてくる。このえぐれた部分はインクレジストが浮いた状態となるので、その浮いた状態となった部分のインクレジストがエッチング液の衝撃(スプレー圧)により破壊される。破壊される部分と破壊されない部分とでエッチングの進行状況が変わるので、結果として回路パターンはがたついてしまう。このように比較的に厚い金属板をエッチングしようとすると、エッチング液のスプレー圧に対するインクレジストの強度が不足するため、エッチングによって形成された回路パターンにパターン欠けや寸法精度不良が発生してしまう。従って、比較的に厚い金属板をエッチングして回路パターンを形成する場合は、強度の高いラミネートフィルムによるレジストを用いる必要がある。 If a metal plate such as a relatively thick aluminum film is to be etched using the conventional circuit pattern forming method, it is necessary to increase the etching time, for example. When the etching time is lengthened, the side surface of the circuit pattern is removed by side etching of the aluminum film. Since the ink resist is in a floating state in the removed portion, the ink resist in the floating state is destroyed by the impact (spray pressure) of the etching solution. Since the progress of etching changes between the part to be destroyed and the part not to be destroyed, as a result, the circuit pattern is rattling. When an attempt is made to etch a relatively thick metal plate in this way, the strength of the ink resist with respect to the spray pressure of the etching solution is insufficient, so that the circuit pattern formed by the etching has pattern defects and poor dimensional accuracy. Therefore, when a circuit pattern is formed by etching a relatively thick metal plate, it is necessary to use a resist made of a laminate film having high strength.
しかしながら、ラミネートフィルムによるレジストは、インクレジストに比べてコストが高い。そこで、比較的に厚い金属板をエッチングして回路パターンを形成する場合にも低コストのレジスト形成方法を用いることが求められている。 However, a resist using a laminate film is more expensive than an ink resist. Therefore, it is required to use a low-cost resist forming method even when a circuit pattern is formed by etching a relatively thick metal plate.
本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、比較的に厚い金属板をエッチングして回路パターンを形成する場合にもインクレジストをエッチングマスクとして用いた回路パターンの形成方法及びエッチング用回路パターン基板を提供することにある。 The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and its purpose is to provide a circuit pattern using an ink resist as an etching mask even when a circuit pattern is formed by etching a relatively thick metal plate. And a circuit pattern substrate for etching.
上記課題を解決するため、本発明に係る回路パターンの形成方法は、基板上に金属板を形成する工程と、
前記金属板上に第1のインクレジストを印刷する工程と、
前記第1のインクレジストに紫外線を照射することにより前記第1のインクレジストを硬化させる工程と、
前記第1のインクレジスト上に第2のインクレジストを印刷する工程と、
前記第2のインクレジストに紫外線を照射することにより前記第2のインクレジストを硬化させる工程と、
前記第1及び第2のインクレジストをマスクとしてエッチング液により前記金属板をエッチングすることにより、前記基板上に前記金属板からなる回路パターンを形成する工程と、
を具備することを特徴とする。
In order to solve the above problems, a circuit pattern forming method according to the present invention includes a step of forming a metal plate on a substrate,
Printing a first ink resist on the metal plate;
Curing the first ink resist by irradiating the first ink resist with ultraviolet rays;
Printing a second ink resist on the first ink resist;
Curing the second ink resist by irradiating the second ink resist with ultraviolet rays;
Forming a circuit pattern made of the metal plate on the substrate by etching the metal plate with an etchant using the first and second ink resists as a mask;
It is characterized by comprising.
また、本発明に係る回路パターンの形成方法において、前記第1のインクレジストの厚さは8μm以上18μm以下であり、前記第2のインクレジストの厚さは8μm以上18μm以下であることが好ましい。ここでのインクレジストの厚さは、UV硬化後に測定した厚さである。 In the circuit pattern forming method according to the present invention, it is preferable that the first ink resist has a thickness of 8 μm to 18 μm, and the second ink resist has a thickness of 8 μm to 18 μm. The thickness of the ink resist here is a thickness measured after UV curing.
本発明に係るエッチング用回路パターン基板は、基板上に形成された金属板と、
前記金属板上に形成された第1のインクレジストと、
前記第1のインクレジスト上に形成された該第1のインクレジストと略同形状の第2のインクレジストと、
を具備することを特徴とする。
The circuit pattern substrate for etching according to the present invention includes a metal plate formed on the substrate,
A first ink resist formed on the metal plate;
A second ink resist having substantially the same shape as the first ink resist formed on the first ink resist;
It is characterized by comprising.
以上説明したように本発明によれば、比較的に厚い金属板をエッチングして回路パターンを形成する場合にもインクレジストをエッチングマスクとして用いた回路パターンの形成方法及びエッチング用回路パターン基板を提供することができる。 As described above, according to the present invention, there is provided a circuit pattern forming method using an ink resist as an etching mask and an etching circuit pattern substrate even when a circuit pattern is formed by etching a relatively thick metal plate. can do.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図1(A)〜(D)は、本発明の実施の形態による回路パターンの形成方法を説明する断面図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
1A to 1D are cross-sectional views illustrating a circuit pattern forming method according to an embodiment of the present invention.
まず、図1(A)に示すように、セラミックス基板10として例えば窒化アルミニウム(AlN)基板を用意し、このセラミック基板10の表面及び裏面上に溶湯接合法によりアルミニウム膜11を接合する。なお、本実施の形態では、セラミックス基板10として窒化アルミニウム基板を用いているが、他のセラミックス基板、例えばアルミナ基板や窒化珪素基板等を用いることも可能である。また、本実施の形態では、金属板としてアルミニウム膜を用いているが、他の金属板、例えばAl合金板や銅板等を用いることも可能である。また、本実施の形態では、溶湯接合法を用いているが、他の接合法、例えばろう接や直接接合法等を用いることも可能である。
First, as shown in FIG. 1A, for example, an aluminum nitride (AlN) substrate is prepared as the
次いで、このアルミニウム膜11の一方の面に第1のインクレジスト12を回路パターン形状にスクリーン印刷し、他方の面に第1のインクレジスト12をベタパターン形状(セラミックス基板の外周端部を残しほぼ全面)にスクリーン印刷する。詳細には、メッシュ#300のテトロン上に乳剤を10μmの厚さで塗布し、これに開口パターンを形成したスクリーン版(図示せず)を用意し、このスクリーン版を用いてアルミニウム膜11上に厚さ8μm以上18μm以下の第1のインクレジスト12をスクリーン印刷する。これにより、アルミニウム膜11上には回路パターン形状の第1のインクレジスト12が形成される。なお、本実施の形態では、インクレジストをスクリーン印刷により形成しているが、他の印刷方法、例えばパッド印刷や謄写印刷によりインクレジストを形成しても良い。
Next, the
次いで、第1のインクレジスト12にUV光量1800J/cm2の紫外線を照射することにより第1のインクレジスト12を硬化させる。
Next, the
次に、図1(B)に示すように、前記スクリーン版を用いて第1のインクレジスト12上に厚さ8μm以上18μm以下の第2のインクレジスト13をスクリーン印刷する。これにより、第1のインクレジスト12上には、第1のインクレジスト12と同様のパターン形状の第2のインクレジスト13が形成される。なお、第1及び第2のインクレジストは、プリント回路用に一般的に市販されている印刷用のUVインク(紫外線硬化型インク)であれば良い。その成分は、代表的にはポリエステルアクリレート、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート等をベースとし、その中に光重合性樹脂、光重合開始剤などを含有する。
Next, as shown in FIG. 1B, the second ink resist 13 having a thickness of 8 μm or more and 18 μm or less is screen-printed on the
次いで、第2のインクレジスト13にUV光量1800J/cm2の紫外線を照射することにより第2のインクレジスト13を硬化させる。これにより、アルミニウム膜11上には、第1及び第2のインクレジスト12,13からなる厚さ16μm以上36μm以下のインクレジストが形成される。
Next, the
この後、図1(C)に示すように、第1及び第2のインクレジスト12,13をマスクとしてアルミニウム膜11をエッチングする。詳細には、第1及び第2のインクレジスト12,13をマスクとしたアルミニウム膜11に例えば塩化鉄溶液などのエッチング液をスプレーで噴射して供給することにより、アルミニウム膜11がエッチング除去される。次いで、図1(D)に示すように、第1及び第2のインクレジスト12,13を例えば水酸ナトリウム水溶液で剥離する。これにより、セラミックス基板10上にはアルミニウム膜からなる回路パターン11a、ベタパターン11bが形成される。また、図2は、図1(D)の斜視図である。
Thereafter, as shown in FIG. 1C, the
上述したように第1及び第2のインクレジスト12,13それぞれの厚さの下限を8μmとしたのは、8μmより薄くすると、第1及び第2のインクレジスト12,13それぞれにピンホールが発生したり、硬化後のインクレジストの強度(エッチング液のスプレー圧の衝撃に対する強度)が不足してインクレジストの剥がれに起因する回路パターン11aの欠け等が発生するからである。また、第1及び第2のインクレジスト12,13それぞれの厚さの上限を18μmとしたのは、18μmより厚くすると、印刷したインクレジストににじみが発生し、それによりエッチング寸法不良、即ち回路パターン11aの寸法不良が発生するからである。
As described above, the lower limit of the thickness of each of the first and second ink resists 12 and 13 is set to 8 μm. If the thickness is less than 8 μm, a pinhole is generated in each of the first and second ink resists 12 and 13. In other words, the strength of the ink resist after curing (strength against the impact of the spray pressure of the etching solution) is insufficient, and the
上記実施の形態によれば、第1のインクレジスト12を印刷し、紫外線照射により硬化させ、第2のインクレジスト13を印刷し、紫外線照射により硬化させることにより、従来の1回のインクレジストの印刷では実現できなかった比較的に厚いアルミニウム膜(例えば、膜厚0.3〜1.0mm、好ましくは0.3〜0.8mm)などの金属板を低コスト且つ精度良くエッチングすることができる。 According to the above embodiment, the first ink resist 12 is printed and cured by ultraviolet irradiation, and the second ink resist 13 is printed and cured by ultraviolet irradiation. A metal plate such as a relatively thick aluminum film (for example, a film thickness of 0.3 to 1.0 mm, preferably 0.3 to 0.8 mm) that could not be realized by printing can be etched with low cost and high accuracy. .
詳細には、従来の1回のインクレジストの印刷では、20μm程度の厚さでインクレジストを印刷し、このインクレジストにUV光量1800J/cm2の紫外線を照射することにより硬化させても、インクレジストのエッチング液のスプレー圧に対する強度不足でインクレジストが部分的に破壊され、精度良くエッチングすることができず、回路パターンの寸法不良が発生してしまう。
これに対し、本実施の形態では、厚さ8μm以上18μm以下の第1のインクレジスト12を印刷し、紫外線照射により硬化させ、厚さ8μm以上18μm以下の第2のインクレジスト13を印刷し、紫外線照射により硬化させると、第1及び第2のインクレジスト12,13のエッチング液のスプレー圧に対する強度が向上してエッチング時にインクレジストが剥がれるのを抑制し、精度良くエッチングすることができ、回路パターンの寸法不良の発生を抑制できる。この理由は、インクレジストを2層形成することで破壊の起点が各層(2層)で必要となるため、エッチング液のスプレー圧に対する強度が向上するものと考えられる。
Specifically, in the conventional one-time printing of the ink resist, even if the ink resist is printed with a thickness of about 20 μm and cured by irradiating the ink resist with ultraviolet light having a UV light amount of 1800 J / cm 2 , The ink resist is partially broken due to insufficient strength of the resist with respect to the spray pressure of the etching solution, and the resist cannot be etched with high accuracy, resulting in a defective circuit pattern.
On the other hand, in the present embodiment, the first ink resist 12 having a thickness of 8 μm or more and 18 μm or less is printed, cured by ultraviolet irradiation, and the second ink resist 13 having a thickness of 8 μm or more and 18 μm or less is printed. When cured by ultraviolet irradiation, the strength of the first and second ink resists 12 and 13 with respect to the spray pressure of the etching liquid is improved, and the ink resist is prevented from being peeled off during etching, and the etching can be performed with high accuracy. Occurrence of pattern dimension defects can be suppressed. The reason for this is considered to be that the strength of the etching solution against the spray pressure is improved because the formation of two layers of ink resist requires the starting point of destruction in each layer (two layers).
図3は、図1(C)の一部を拡大した断面図であり、回路パターン11aの相互間のインクレジストの状態が示されている。第1及び第2のインクレジスト12,13の側面はセラミックス基板10に対して略垂直をなしているが、エッチングされたアルミニウム膜は、図3に示すとおり、側面が円弧状になるのが特徴である。特に、インクレジスト間の距離L、即ち回路パターン間が狭いほど円弧状になりやすく、アルミニウム膜の厚さ方向にエッチングが進んだときに、エッチング前に第1のインクレジスト12と接触していたアルミニウム膜11の表面までエッチングが進んで、第1及び第2のインクレジスト12,13が浮いた状態となる部分(その部分の長さl1、l2)が形成される。この浮いた状態となった部分のインクレジストがエッチング液のスプレー圧によって一部が欠けると、エッチング精度が悪くなったり、回路パターンの欠けの原因となることが考えられ、前述のとおりインクレジストの強度が重要となる。
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a part of FIG. 1C, showing the state of the ink resist between the
実施の形態と同様の方法で回路パターンを形成する実験を行った。この際の実験条件は下記のとおりである。インクレジストの厚さは、インクレジスト形成前とインクレジスト形成・UV硬化後の窒化アルミニウム基板とアルミニウム膜からなる金属セラミックス基板の厚さをマイクロメータで測定し、それらの差から求めた。
第1のインクレジストの厚さ : 10μm
第2のインクレジストの厚さ : 10μm
UV光量 : 1800J/cm2
アルミニウム膜 : 純アルミ(4N)
アルミニウム膜の厚さ :0.3mm
エッチング液 :塩化第2鉄水溶液
An experiment for forming a circuit pattern by the same method as in the embodiment was conducted. The experimental conditions at this time are as follows. The thickness of the ink resist was determined from the difference between the thickness of the aluminum nitride substrate and the metal ceramic substrate made of the aluminum film before the ink resist formation and after the ink resist formation / UV curing, measured with a micrometer.
First ink resist thickness: 10 μm
Second ink resist thickness: 10 μm
UV light quantity: 1800 J / cm 2
Aluminum film: Pure aluminum (4N)
Aluminum film thickness: 0.3 mm
Etching solution: Ferric chloride aqueous solution
上記実験の結果を表1に示す。 The results of the experiment are shown in Table 1.
表1に示すように、サンプル1〜8を用意し、実施例1〜8それぞれのエッチング後の回路パターン間距離の寸法を測定した。その結果、実施例1〜8におけるすべてのサンプルでパターン間距離の寸法目標値内に入っていることが確認された。これと共に、実施例1〜8におけるすべてのサンプルで回路パターンの欠け及びパターンの直線部のガタつき(波打ち)がないことも確認された。 As shown in Table 1, Samples 1 to 8 were prepared, and the distance between circuit patterns after etching of each of Examples 1 to 8 was measured. As a result, it was confirmed that all the samples in Examples 1 to 8 were within the dimensional target value of the inter-pattern distance. At the same time, it was also confirmed that all the samples in Examples 1 to 8 had no chipped circuit pattern and no rattling (waving) of the linear portion of the pattern.
また、上記の実験と同様の実験をインクレジストの厚さのみを変更して行った。つまり、第1及び第2のインクレジストそれぞれの厚さを9μmとした場合、12μmとした場合、15μmとした場合について行った。その結果、すべてのサンプルでパターン間距離の寸法目標値内に入っていること、回路パターンの欠けがないことが確認された。 In addition, an experiment similar to the above experiment was performed by changing only the thickness of the ink resist. That is, the case where the thickness of each of the first and second ink resists was 9 μm, 12 μm, and 15 μm was performed. As a result, it was confirmed that all samples were within the dimension target value of the inter-pattern distance and that there was no missing circuit pattern.
また、純アルミの厚さが0.6mmであること、第1及び第2のインクレジストそれぞれの厚さが10μmであることを除いては、前記実施例と同様の方法でサンプルを作成し、同様に評価した。このときも、パターン間の寸法目標値±0.3mm内に入っていた。また、前記実施例と同様、パターンの直線部に欠けがなく、パターンの直線がガタつく(波打つ)こともなかった。 Further, a sample was prepared in the same manner as in the above example except that the thickness of pure aluminum was 0.6 mm and the thickness of each of the first and second ink resists was 10 μm. Evaluation was performed in the same manner. Also at this time, it was within the dimensional target value ± 0.3 mm between the patterns. Further, as in the previous example, there was no chipping in the straight line portion of the pattern, and the straight line of the pattern was not rattled (undulated).
また、第1及び第2のインクレジストそれぞれの厚さを20μmとした以外は上記の実験と同様の条件で比較実験を行った。その結果、インクレジストににじみが発生することが確認された。また、第1及び第2のインクレジストそれぞれの厚さを5μmとした以外は上記の実験と同様の条件で比較実験を行った。その結果、回路パターンに欠けおよびガタつきが発生することが多かった。 Further, a comparative experiment was performed under the same conditions as the above experiment except that the thickness of each of the first and second ink resists was 20 μm. As a result, it was confirmed that bleeding occurred in the ink resist. Further, a comparative experiment was performed under the same conditions as in the above experiment except that the thickness of each of the first and second ink resists was 5 μm. As a result, the circuit pattern often has chipping and rattling.
また、厚さ10μmのインクレジストを1回塗り(即ち第1のインクレジストのみとし、第2のインクレジストは塗布しない)した以外は、実施例と同様の方法でサンプルを作成し、評価した。この例では、エッチング液のスプレー圧によりパターンの直線部のインクレジストの破壊が見られ、エッチングされた後のAlのパターンの直線部も、上方から見るとガタガタになっており(均一でない波線状になっており)、回路パターンとしての使用に耐えなかった。なお、直線部のガタつきとは、目視で明らかに直線に見えないもので波線のように見える部分をいう。具体例としては、波線のように見える部分の波の上下が150μm以上あり、且つ波線のように見える部分が10mm当たり2波以上有するものである。 A sample was prepared and evaluated in the same manner as in Example except that the ink resist having a thickness of 10 μm was applied once (that is, only the first ink resist was applied and the second ink resist was not applied). In this example, the ink resist is broken in the linear part of the pattern due to the spray pressure of the etching solution, and the linear part of the Al pattern after etching is also rattled when viewed from above (non-uniform wavy line shape) It could not withstand use as a circuit pattern. Note that the rattling of the straight line portion refers to a portion that does not look visually straight but looks like a wavy line. As a specific example, there are 150 μm or more of the upper and lower parts of the wave that looks like a wavy line, and there are two or more waves that appear as a wavy line per 10 mm.
尚、本発明は上記実施の形態及び上記実施例に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment and said Example, A various change can be implemented within the range which does not deviate from the main point of this invention.
10…セラミックス基板
11…アルミニウム膜
11a…回路パターン
12…第1のインクレジスト
13…第2のインクレジスト
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記金属板上に第1のインクレジストを印刷する工程と、
前記第1のインクレジストに紫外線を照射することにより前記第1のインクレジストを硬化させる工程と、
前記第1のインクレジスト上に第2のインクレジストを印刷する工程と、
前記第2のインクレジストに紫外線を照射することにより前記第2のインクレジストを硬化させる工程と、
前記第1及び第2のインクレジストをマスクとしてエッチング液により前記金属板をエッチングすることにより、前記基板上に前記金属板からなる回路パターンを形成する工程と、
を具備することを特徴とする回路パターンの形成方法。 Forming a metal plate on the substrate;
Printing a first ink resist on the metal plate;
Curing the first ink resist by irradiating the first ink resist with ultraviolet rays;
Printing a second ink resist on the first ink resist;
Curing the second ink resist by irradiating the second ink resist with ultraviolet rays;
Forming a circuit pattern made of the metal plate on the substrate by etching the metal plate with an etchant using the first and second ink resists as a mask;
A circuit pattern forming method comprising:
前記金属板上に形成された第1のインクレジストと、
前記第1のインクレジスト上に形成された該第1のインクレジストと略同形状の第2のインクレジストと、
を具備することを特徴とするエッチング用回路パターン基板。 A metal plate formed on the substrate;
A first ink resist formed on the metal plate;
A second ink resist having substantially the same shape as the first ink resist formed on the first ink resist;
A circuit pattern substrate for etching, comprising:
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