JP2016167558A - Method for manufacturing base material for printed-wiring board, base material for printed-wiring board, and printed-wiring board - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プリント配線板用基材の製造方法、プリント配線板用基材及びプリント配線板に関する。 The present invention relates to a method for producing a printed wiring board substrate, a printed wiring board substrate, and a printed wiring board.
可撓性を有するベースフィルムの両面に導電パターンを配設したフレキシブルプリント配線板が知られている。このようなフレキシブルプリント配線板101は、図8に示すように、ベースフィルム102の両面に導電パターンを有する導電層103、104が積層され、このベースフィルム102及び一方の導電層103を貫通する貫通孔105が形成される。そして、従来のフレキシブルプリント配線板101は、この貫通孔105及び他方の導電層104によって形成される凹部に導電材料を充填し、この導電材料を硬化することでビアホール106が形成される。これにより、一対の導電層103、104が電気的に接続される。
There is known a flexible printed wiring board in which conductive patterns are arranged on both surfaces of a flexible base film. In such a flexible printed
また、このような従来のプリント配線板における導電材料としては、導電粒子及びバインダー樹脂を含む導電ペーストが用いられている(特開2013−254910号公報参照)。つまり、従来のビアホールは、上記導電粒子がバインダー樹脂によって固着されて形成されている。 Moreover, as a conductive material in such a conventional printed wiring board, a conductive paste containing conductive particles and a binder resin is used (see JP 2013-254910 A). That is, the conventional via hole is formed by fixing the conductive particles with the binder resin.
このように、従来のプリント配線板は、ベースフィルムの両面に一対の導電層を積層し、この導電層間をビアホールによって電気的に接続するものである。つまり、従来のプリント配線板では、導電層を形成した上で、ビアホールが形成される。従って、ビアホールを形成するためには、導電パターンを形成する工程に加えて、さらに別個のビアホール形成工程が必要となる。そのため、従来のプリント配線板は、製造工程の簡素化が十分に促進されていない。 As described above, the conventional printed wiring board is formed by laminating a pair of conductive layers on both surfaces of a base film and electrically connecting the conductive layers by via holes. That is, in the conventional printed wiring board, a via hole is formed after forming a conductive layer. Therefore, in order to form the via hole, a separate via hole forming step is required in addition to the step of forming the conductive pattern. Therefore, the conventional printed wiring board is not sufficiently promoted to simplify the manufacturing process.
本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、ビアホールを容易かつ確実に製造することができると共に、製造工程を少なくすることが可能なプリント配線板用基材の製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、製造工程の増加を抑えることが可能なプリント配線板用基材及びプリント配線板を提供することを目的とする。 The present invention has been made on the basis of the circumstances as described above, and provides a method for manufacturing a substrate for a printed wiring board capable of easily and reliably manufacturing a via hole and reducing the number of manufacturing steps. The purpose is to provide. Moreover, an object of this invention is to provide the base material for printed wiring boards and a printed wiring board which can suppress the increase in a manufacturing process.
上記課題を解決するためになされた本発明の一態様に係るプリント配線板用基材の製造方法は、絶縁性を有するベースフィルムに1又は複数の貫通孔を形成する工程と、上記ベースフィルムの少なくとも一方の面に金属粒子を含有するインクを塗工する工程と、上記塗工したインクを焼成する工程とを備え、上記金属粒子の平均粒子径が1nm以上500nm以下である。 A method for manufacturing a printed wiring board substrate according to an aspect of the present invention, which has been made to solve the above problems, includes a step of forming one or a plurality of through holes in a base film having insulation properties, The method includes a step of applying an ink containing metal particles on at least one surface and a step of baking the applied ink, and the average particle diameter of the metal particles is 1 nm or more and 500 nm or less.
上記課題を解決するためになされた本発明の他の一態様に係るプリント配線板用基材は、1又は複数の貫通孔が形成され、絶縁性を有するベースフィルムと、このベースフィルムの少なくとも一方の面に形成される金属粒子の焼結層とを備えるプリント配線板用基材であって、上記貫通孔内に形成され、上記焼結層と同様の金属粒子の焼結体から構成されるビアホールをさらに備え、上記金属粒子の平均粒子径が1nm以上500nm以下である。 A printed wiring board substrate according to another aspect of the present invention, which has been made to solve the above-described problems, has a base film having one or a plurality of through-holes and having an insulating property, and at least one of the base films A substrate for a printed wiring board comprising a sintered layer of metal particles formed on the surface of the substrate, and formed of a sintered body of metal particles similar to the sintered layer formed in the through hole. A via hole is further provided, and the average particle diameter of the metal particles is 1 nm or more and 500 nm or less.
上記課題を解決するためになされた本発明の他の一態様に係るプリント配線板は、当該プリント配線板用基材を用い、サブトラクティブ法又はセミアディティブ法により形成される。 A printed wiring board according to another embodiment of the present invention made to solve the above problems is formed by a subtractive method or a semi-additive method using the printed wiring board substrate.
本発明のプリント配線板用基材の製造方法は、ビアホールを容易かつ確実に製造することができると共に、製造工程を少なくすることができる。また、本発明のプリント配線板用基材及びプリント配線板は、製造工程の増加を抑えることができる。 The method for producing a printed wiring board substrate of the present invention can produce a via hole easily and reliably, and can reduce the number of production steps. Moreover, the base material for printed wiring boards and the printed wiring board of this invention can suppress the increase in a manufacturing process.
[本発明の実施形態の説明]
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
[Description of Embodiment of the Present Invention]
First, embodiments of the present invention will be listed and described.
本発明の一態様に係るプリント配線板用基材の製造方法は、絶縁性を有するベースフィルムに1又は複数の貫通孔を形成する工程と、上記ベースフィルムの少なくとも一方の面に金属粒子を含有するインクを塗工する工程と、上記塗工したインクを焼成する工程とを備え、上記金属粒子の平均粒子径が1nm以上500nm以下である。 The manufacturing method of the base material for printed wiring boards which concerns on 1 aspect of this invention contains the metal particle in the process of forming 1 or several through-hole in the base film which has insulation, and the said base film at least one surface A step of applying the ink to be applied and a step of baking the applied ink, wherein the metal particles have an average particle diameter of 1 nm to 500 nm.
当該プリント配線板用基材の製造方法は、ベースフィルムに貫通孔を形成し、このベースフィルムの一方の面に平均粒子径が上記範囲である金属粒子を含有するインクを塗工することで、このインクをベースフィルムの一方の面に被覆させつつ上記貫通孔に充填することができる。また、当該プリント配線板用基材の製造方法は、上記ベースフィルムの一方の面に被覆され、かつ上記貫通孔に充填されたインクを焼成することで、上記金属粒子により形成される焼結体によって上記ベースフィルムの一方の面に導電パターンのベースとなる焼結層を形成し、かつ上記貫通孔内にビアホールを形成することができる。このように、当該プリント配線板用基材の製造方法は、上記ビアホールを上記焼結層と同時に容易かつ確実に製造することができるので、従来のプリント配線板用基材の製造方法に比べて製造工程を減少し、効率化及びコスト削減を促進することができる。 The printed wiring board substrate manufacturing method includes forming a through hole in a base film, and applying an ink containing metal particles having an average particle diameter in the above range on one surface of the base film. The ink can be filled into the through-hole while covering one surface of the base film. Moreover, the manufacturing method of the said base material for printed wiring boards is a sintered compact formed with the said metal particle by baking the ink with which one side of the said base film was coat | covered, and the said through-hole was filled. Thus, a sintered layer serving as a base of the conductive pattern can be formed on one surface of the base film, and a via hole can be formed in the through hole. Thus, since the said manufacturing method of the base material for printed wiring boards can manufacture the said via hole easily and reliably simultaneously with the said sintered layer, compared with the manufacturing method of the conventional base material for printed wiring boards. Manufacturing processes can be reduced, and efficiency and cost reduction can be promoted.
上記塗工工程が、上記ベースフィルムの一方の面に上記インクを塗工する第1工程と、上記ベースフィルムの他方の面に上記インクを塗工する第2工程とを有するとよい。このように、上記塗工工程で、上記ベースフィルムの両面に上記インクを塗工することによって、例えば同じ設備や材料を用いて効率的かつ低コストで両面プリント配線板用基材を製造することができる。 The coating step may include a first step of applying the ink to one surface of the base film and a second step of applying the ink to the other surface of the base film. Thus, by coating the ink on both sides of the base film in the coating step, for example, a substrate for a double-sided printed wiring board can be manufactured efficiently and at a low cost using the same equipment and materials. Can do.
上記ベースフィルムの貫通孔の平均径としては、10μm以上100μm以下が好ましい。このように、上記ベースフィルムの貫通孔の平均径が上記範囲であることによって、表面張力によって上記インクを貫通孔内に保持しやすくなり、プリント配線板用基材の製造の容易化が促進される。 The average diameter of the through holes of the base film is preferably 10 μm or more and 100 μm or less. Thus, when the average diameter of the through holes of the base film is within the above range, the ink can be easily held in the through holes by the surface tension, and the manufacture of the printed wiring board substrate is facilitated. The
上記インクにおける金属粒子の含有量としては、5質量%以上50質量%以下が好ましい。このように、上記インクにおける金属粒子の含有量が上記範囲であることによって、上記インクを貫通孔内に保持しやすくなる粘度に調整できるため、プリント配線板用基材の製造の容易化が促進される。 The content of the metal particles in the ink is preferably 5% by mass or more and 50% by mass or less. Thus, since the content of the metal particles in the ink is within the above range, the viscosity can be adjusted so that the ink can be easily held in the through hole. Is done.
上記焼成工程により形成される焼結層の外面に無電解めっきを施す工程をさらに備えるとよい。このように、上記焼成工程により形成される焼結層の外面に無電解めっきを施す工程を備えることによって、上記焼結層を形成する金属粒子間の空隙に無電解めっきによるめっきが充填され、この焼結層とベースフィルムとの剥離強度が向上すると共に導通性を高めることができる。 It is preferable to further include a step of performing electroless plating on the outer surface of the sintered layer formed by the firing step. Thus, by providing a step of performing electroless plating on the outer surface of the sintered layer formed by the firing step, the space between the metal particles forming the sintered layer is filled with plating by electroless plating, The peel strength between the sintered layer and the base film can be improved and conductivity can be increased.
上記焼成工程により形成される焼結層の外面側に電気めっきを施す工程をさらに備えるとよい。このように、上記焼成工程により形成される焼結層の外面側に電気めっきを施す工程を備えることによって、めっきの厚みを容易かつ確実に調整することができる。 It is preferable to further include a step of performing electroplating on the outer surface side of the sintered layer formed by the firing step. Thus, the thickness of plating can be adjusted easily and reliably by providing the process of electroplating the outer surface side of the sintered layer formed by the said baking process.
上記インクの金属粒子が銅又は銅合金を主成分とするとよい。このように、上記インクの金属粒子が銅又は銅合金を主成分とすることによって、製造コストを抑えつつ、導通性を向上することができる。 The metal particles of the ink are preferably composed mainly of copper or a copper alloy. Thus, when the metal particles of the ink contain copper or a copper alloy as a main component, the conductivity can be improved while suppressing the manufacturing cost.
上記課題を解決するためになされた本発明の他の一態様に係るプリント配線板用基材は、1又は複数の貫通孔が形成され、絶縁性を有するベースフィルムと、このベースフィルムの少なくとも一方の面に形成される金属粒子の焼結層とを備えるプリント配線板用基材であって、上記貫通孔内に形成され、上記焼結層と同様の金属粒子の焼結体から構成されるビアホールをさらに備え、上記金属粒子の平均粒子径が1nm以上500nm以下である。 A printed wiring board substrate according to another aspect of the present invention, which has been made to solve the above-described problems, has a base film having one or a plurality of through-holes and having an insulating property, and at least one of the base films A substrate for a printed wiring board comprising a sintered layer of metal particles formed on the surface of the substrate, and formed of a sintered body of metal particles similar to the sintered layer formed in the through hole. A via hole is further provided, and the average particle diameter of the metal particles is 1 nm or more and 500 nm or less.
当該プリント配線板用基材は、焼結層と同様の金属粒子の焼結体から構成されるビアホールを貫通孔内に備えるので、従来のプリント配線板のように絶縁層を形成した上でさらに別個の工程によってビアホールを形成することを要しない。そのため、当該プリント配線板用基材は、従来のプリント配線板に比べて製造工程の減少を図ることができる。 Since the substrate for a printed wiring board includes a via hole formed of a sintered body of metal particles similar to the sintered layer in the through hole, the insulating layer is further formed as in the conventional printed wiring board. It is not necessary to form the via hole by a separate process. Therefore, the said printed wiring board base material can aim at reduction of a manufacturing process compared with the conventional printed wiring board.
上記焼結層の外面の平均位置を基準とした上記ビアホール表面の最大凹凸高さの上記貫通孔の平均径に対する比の上限としては、1/10が好ましい。このように、上記ビアホール表面の最大凹凸高さの上記貫通孔の平均径に対する比を上記範囲とすることによって、ビアホール表面の平坦化が促進され、例えばビアホールの表面に気泡なくカバーコートを施すことができる。 The upper limit of the ratio of the maximum unevenness height of the via hole surface to the average diameter of the through-holes with respect to the average position of the outer surface of the sintered layer is preferably 1/10. Thus, by setting the ratio of the maximum unevenness height of the via hole surface to the average diameter of the through holes in the above range, planarization of the via hole surface is promoted, and for example, a cover coat is applied to the surface of the via hole without bubbles. Can do.
上記ベースフィルムの両面に焼結層を備えるとよい。このように、上記ベースフィルムの両面に焼結層を備えることによって、製造の効率化及び低コスト化を促進することができる。 A sintered layer may be provided on both sides of the base film. Thus, by providing a sintered layer on both surfaces of the base film, it is possible to promote manufacturing efficiency and cost reduction.
上記ベースフィルムの貫通孔の平均径としては、10μm以上100μm以下が好ましい。このように、上記ベースフィルムの貫通孔の平均径が上記範囲であることによって、ビアホールを的確に形成して導通性を高めることができる。 The average diameter of the through holes of the base film is preferably 10 μm or more and 100 μm or less. Thus, when the average diameter of the through-holes of the base film is within the above range, the via hole can be accurately formed and the conductivity can be enhanced.
上記焼結層の外面に形成されるめっき金属を有するとよい。このように、上記焼結層の外面にめっき金属を有することによって、焼結層とベースフィルムとの剥離強度が向上すると共に導通性が高められる。 It is good to have the plating metal formed in the outer surface of the said sintered layer. Thus, by having a plating metal on the outer surface of the sintered layer, the peel strength between the sintered layer and the base film is improved and the conductivity is enhanced.
上記焼結層及びめっき金属により形成される層の外面に金属めっき層を有するとよい。このように、上記焼結層及びめっき金属により形成される層の外面に金属めっき層を有することによって、これらによって形成される金属層の厚みを容易かつ確実に調整することができる。 It is good to have a metal plating layer in the outer surface of the layer formed with the said sintered layer and plating metal. Thus, by having a metal plating layer on the outer surface of the sintered layer and the layer formed by the plating metal, the thickness of the metal layer formed by these can be easily and reliably adjusted.
上記金属粒子が銅又は銅合金を主成分とするとよい。このように、上記金属粒子が銅又は銅合金を主成分とすることによって、製造コストを抑えつつ、導通性を向上することができる。 The metal particles are preferably composed mainly of copper or a copper alloy. As described above, when the metal particles contain copper or a copper alloy as a main component, the conductivity can be improved while suppressing the manufacturing cost.
上記ビアホールの空隙率としては、0.1%以上50%以下が好ましい。このように、上記ビアホールの空隙率が上記範囲であることによって、導通性を十分に高めることができる。 The porosity of the via hole is preferably 0.1% or more and 50% or less. Thus, when the porosity of the via hole is within the above range, the conductivity can be sufficiently increased.
上記課題を解決するためになされた本発明の他の一態様に係るプリント配線板は、当該プリント配線板用基材を用い、サブトラクティブ法又はセミアディティブ法により形成される。 A printed wiring board according to another embodiment of the present invention made to solve the above problems is formed by a subtractive method or a semi-additive method using the printed wiring board substrate.
当該プリント配線板は、当該プリント配線板用基材を用いるので、従来のプリント配線板に比べて製造工程の減少を図ることができる。 Since the printed wiring board uses the substrate for the printed wiring board, the number of manufacturing steps can be reduced as compared with the conventional printed wiring board.
なお、本発明において、「平均粒子径」とは、分散液中の金属粒子の体積粒度分布の中心径D50で表される平均粒子径を指す。「平均径」とは、同面積の真円に換算した場合の径を意味する。「ビアホールの空隙率」とは、ビアホールを形成する貫通孔内部の焼結体における空隙の割合をいい、ASTM−D−792に準拠してビアホールの密度を測定することで求めることができる。また、「ビアホール表面の最大凹凸高さ」、「平均粒子径」、「平均径」、「ビアホールの空隙率」等の微細領域のパラメータについては、ビアホールの断面を電子顕微鏡で拡大観察することによって測定することもできる。 In the present invention, the “average particle diameter” refers to the average particle diameter represented by the center diameter D50 of the volume particle size distribution of the metal particles in the dispersion. “Average diameter” means the diameter when converted to a perfect circle of the same area. “Via porosity” refers to the ratio of voids in the sintered body inside the through hole forming the via hole, and can be determined by measuring the density of the via hole in accordance with ASTM-D-792. In addition, regarding the parameters of the fine regions such as “maximum unevenness height of via hole surface”, “average particle diameter”, “average diameter”, “via hole porosity”, the cross section of the via hole is enlarged and observed with an electron microscope. It can also be measured.
[本発明の実施形態の詳細]
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態に係るプリント配線板用基材の製造方法、プリント配線板用基材及びプリント配線板について説明する。
[Details of the embodiment of the present invention]
Hereinafter, a printed wiring board substrate manufacturing method, a printed wiring board substrate, and a printed wiring board according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[第一実施形態]
<プリント配線板用基材の製造方法>
図1A乃至図1Gを参照して、当該プリント配線板用基材の製造方法について説明する。当該プリント配線板用基材の製造方法は、可撓性を有するフレキシブルプリント配線板用基材の製造に用いられる。当該プリント配線板用基材の製造方法は、絶縁性を有するベースフィルムに1又は複数の貫通孔を形成する工程と、このベースフィルムの両面に金属粒子を含有するインクを塗工する工程と、塗工したインクを焼成する工程とを主として備える。また、当該プリント配線板用基材の製造方法は、上記焼成工程により形成される焼結層の外面に無電解めっきを施す工程と、上記焼成工程により形成される焼結層の外面側に電気めっきを施す工程とを備える。
[First embodiment]
<Method for producing substrate for printed wiring board>
With reference to FIG. 1A thru | or FIG. 1G, the manufacturing method of the said base material for printed wiring boards is demonstrated. The method for manufacturing a printed wiring board substrate is used for manufacturing a flexible printed wiring board substrate having flexibility. The method for producing a substrate for a printed wiring board includes a step of forming one or a plurality of through holes in an insulating base film, a step of applying an ink containing metal particles on both sides of the base film, And a step of baking the coated ink. The printed wiring board substrate manufacturing method includes the steps of electroless plating on the outer surface of the sintered layer formed by the firing step, and the electric surface on the outer surface side of the sintered layer formed by the firing step. And a step of performing plating.
(ベースフィルム)
まず、当該プリント配線板用基材の製造方法で用いられるベースフィルムについて説明する。図1Aのベースフィルム1は、絶縁性及び可撓性を有する。ベースフィルム1の主成分としては、例えばポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、フッ素樹脂、液晶ポリマー等の合成樹脂が挙げられる。中でも、絶縁性、柔軟性、耐熱性等に優れるポリイミドが好ましい。
(Base film)
First, the base film used with the manufacturing method of the said base material for printed wiring boards is demonstrated. The
ベースフィルム1の平均厚みの下限としては、10μmが好ましく、15μmがより好ましく、25μmがさらに好ましい。一方、ベースフィルム1の平均厚みの上限としては、100μmが好ましく、60μmがより好ましく、40μmがさらに好ましい。ベースフィルム1の平均厚みが上記下限未満であると、絶縁性及び機械的強度が不十分となるおそれがある。また、ベースフィルム1に後述する貫通孔2を設け、この貫通孔2にインクを充填した際にインクの膜厚が十分に得られず、このインクを焼成して得られるビアホール5の表面を平坦化し難くなるおそれがある。逆に、ベースフィルム1の平均厚みが上記上限を超えると、上記インクの使用量が不必要に増加してコストが嵩むおそれがある。なお、「平均厚み」とは、対象物の厚み方向に切断した断面における測定長さ内の表面側の界面の平均線と、裏面側の界面の平均線との間の距離を指す。ここで、「平均線」とは、界面に沿って引かれる仮想線であって、界面とこの仮想線とによって区画される山の総面積(仮想線よりも上側の総面積)と谷の総面積(仮想線よりも下側の総面積)とが等しくなるような線を指す。
As a minimum of average thickness of
また、ベースフィルム1の後述する焼結層4a、4bが積層される面(固着面)に親水化処理を施すことが好ましい。上記親水化処理としては、例えばプラズマを照射して固着面を親水化するプラズマ処理や、アルカリ溶液で固着面を親水化するアルカリ処理を採用することができる。固着面に親水化処理を施すことにより、固着面に対するインクの表面張力が小さくなるので、インクを固着面に均一に塗布することができる。
Moreover, it is preferable to perform a hydrophilic treatment on the surface (fixed surface) on which sintered layers 4a and 4b, which will be described later, of the
<貫通孔形成工程>
貫通孔形成工程は、図1Bに示すように、絶縁性を有するベースフィルムに1又は複数の貫通孔2を形成する。貫通孔2は、ベースフィルム1の平面方向と垂直な方向に形成される。貫通孔2の形成方法としては、特に限定されるものではなく、例えばエッチング加工、レーザー加工、パンチング加工等が挙げられる。
<Through hole formation process>
In the through hole forming step, as shown in FIG. 1B, one or a plurality of through
貫通孔2の平均径の下限としては、10μmが好ましく、20μmがより好ましく、30μmがさらに好ましい。一方、貫通孔2の平均径の上限としては、100μmが好ましく、70μmがより好ましく、50μmがさらに好ましい。貫通孔2の平均径が上記下限未満であると、ビアホール5を形成した際に導通性が十分に得られないおそれがある。逆に、貫通孔2の平均径が上記上限を超えると、上記インクを貫通孔2に充填した際に貫通孔2内にインクを適切に保持できず、液漏れを生じるおそれがある。
The lower limit of the average diameter of the through
<塗工工程>
塗工工程では、ベースフィルム1の両面に金属粒子を含有するインクを塗工する。上記塗工工程は、ベースフィルム1の一方の面に上記インクを塗工する第1工程と、ベースフィルム1の他方の面に上記インクを塗工する第2工程とを有する。
<Coating process>
In the coating process, ink containing metal particles is applied to both surfaces of the
(第1工程)
第1工程は、図1Cに示すように、ベースフィルム1の一方の面に金属粒子を含有するインクを塗工する。上記第1工程で塗工された上記インクは、ベースフィルム1の一方の面を被覆すると共に貫通孔2に充填され、塗膜3aを形成する。以下、上記第1工程について詳説する。
(First step)
In the first step, as shown in FIG. 1C, an ink containing metal particles is applied to one surface of the
(金属粒子)
上記インクに分散させる金属粒子は、高温処理法、液相還元法、気相法等で製造することができる。中でも、液相還元法によれば、製造コストをより低減できる上、水溶液中での攪拌等により、容易に金属粒子の粒子径を均一にすることができる。
(Metal particles)
The metal particles dispersed in the ink can be produced by a high temperature treatment method, a liquid phase reduction method, a gas phase method, or the like. Especially, according to the liquid phase reduction method, the manufacturing cost can be further reduced, and the particle diameter of the metal particles can be easily made uniform by stirring in an aqueous solution.
液相還元法によって金属粒子を製造するためには、例えば水に金属粒子を形成する金属のイオンのもとになる水溶性の金属化合物と分散剤とを溶解させると共に、還元剤を加えて一定時間金属イオンを還元反応させればよい。液相還元法で製造される金属粒子は、形状が球状又は粒状で揃っており、しかも微細な粒子とすることができる。上記金属イオンのもとになる水溶性の金属化合物としては、例えば銅の場合は、硝酸銅(II)(Cu(NO3)2)、硫酸銅(II)五水和物(CuSO4・5H2O)等を挙げることができる。また銀の場合は、硝酸銀(I)(AgNO3)、メタンスルホン酸銀(CH3SO3Ag)等、金の場合はテトラクロロ金(III)酸四水和物(HAuCl4・4H2O)、ニッケルの場合は塩化ニッケル(II)六水和物(NiCl2・6H2O)、硝酸ニッケル(II)六水和物(Ni(NO3)2・6H2O)等を挙げることができる。他の金属粒子についても、塩化物、硝酸化合物、硫酸化合物等の水溶性の化合物を用いることができる。中でも、上記金属粒子としては、銅又は銅合金を主成分とすることが好ましい。このように、上記インクの金属粒子が銅又は銅合金を主成分とすることによって、製造コストを抑えつつ、導通性を向上することができる。 In order to produce metal particles by the liquid phase reduction method, for example, a water-soluble metal compound that is a source of metal ions that form metal particles in water and a dispersant are dissolved, and a constant is added by adding a reducing agent. What is necessary is just to carry out the reduction reaction of a metal ion for a time. The metal particles produced by the liquid phase reduction method have a spherical or granular shape and can be made into fine particles. Examples of the water-soluble metal compounds underlying the metal ions, if for example a copper, copper nitrate (II) (Cu (NO 3 ) 2), copper (II) sulfate pentahydrate (CuSO 4 · 5H 2 O) and the like. In the case of silver, silver nitrate (I) (AgNO 3 ), silver methanesulfonate (CH 3 SO 3 Ag), etc. In the case of gold, tetrachloroauric (III) acid tetrahydrate (HAuCl 4 · 4H 2 O) In the case of nickel, nickel chloride (II) hexahydrate (NiCl 2 · 6H 2 O), nickel nitrate (II) hexahydrate (Ni (NO 3 ) 2 · 6H 2 O) and the like can be mentioned. it can. For other metal particles, water-soluble compounds such as chlorides, nitric acid compounds and sulfuric acid compounds can be used. Among these, the metal particles preferably include copper or a copper alloy as a main component. Thus, when the metal particles of the ink contain copper or a copper alloy as a main component, the conductivity can be improved while suppressing the manufacturing cost.
上記還元剤としては、液相(水溶液)の反応系において、金属イオンを還元及び析出させることができる種々の還元剤を用いることができる。この還元剤としては、例えば水素化ホウ素ナトリウム、次亜リン酸ナトリウム、ヒドラジン、3価のチタンイオンや2価のコバルトイオン等の遷移金属のイオン、アスコルビン酸、グルコースやフルクトース等の還元性糖類、エチレングリコールやグリセリン等の多価アルコールなどが挙げられる。中でも、還元剤としては3価のチタンイオンが好ましい。なお、3価のチタンイオンを還元剤とする液相還元法は、チタンレドックス法という。このチタンレドックス法では、3価のチタンイオンが4価に酸化される際の酸化還元作用によって金属イオンを還元し、金属粒子を析出させる。チタンレドックス法で得られる金属粒子は、粒子径が小さくかつ揃っているため、金属粒子がより高密度に充填され、塗膜3aをより緻密な膜に形成することができる。
As the reducing agent, various reducing agents capable of reducing and precipitating metal ions in a liquid phase (aqueous solution) reaction system can be used. Examples of the reducing agent include sodium borohydride, sodium hypophosphite, hydrazine, transition metal ions such as trivalent titanium ions and divalent cobalt ions, reducing sugars such as ascorbic acid, glucose and fructose, Examples include polyhydric alcohols such as ethylene glycol and glycerin. Among these, a trivalent titanium ion is preferable as the reducing agent. The liquid phase reduction method using trivalent titanium ions as a reducing agent is referred to as a titanium redox method. In this titanium redox method, metal ions are reduced by the redox action when trivalent titanium ions are oxidized to tetravalent, thereby depositing metal particles. Since the metal particles obtained by the titanium redox method have small and uniform particle diameters, the metal particles are filled with higher density, and the
金属粒子の粒子径を調整するには、金属化合物、分散剤及び還元剤の種類並びに配合割合を調整すると共に、金属化合物を還元反応させる際に、攪拌速度、温度、時間、pH等を調整すればよい。反応系のpHの下限としては7が好ましく、反応系のpHの上限としては13が好ましい。反応系のpHを上記範囲とすることで、微小な粒子径の金属粒子を得ることができる。このときpH調整剤を用いることで、反応系のpHを上記範囲に容易に調整することができる。このpH調整剤としては、塩酸、硫酸、硝酸、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、アンモニア等の一般的な酸又はアルカリが使用できるが、特に周辺部材の劣化を防止するために、アルカリ金属、アルカリ土類金属、ハロゲン元素、硫黄、リン、ホウ素等の不純物を含まない硝酸及びアンモニアが好ましい。 In order to adjust the particle size of the metal particles, the types and blending ratios of the metal compound, the dispersant and the reducing agent are adjusted, and the stirring speed, temperature, time, pH, etc. are adjusted when the metal compound is reduced. That's fine. The lower limit of the pH of the reaction system is preferably 7, and the upper limit of the pH of the reaction system is preferably 13. By setting the pH of the reaction system within the above range, metal particles having a minute particle diameter can be obtained. At this time, the pH of the reaction system can be easily adjusted to the above range by using a pH adjuster. As this pH adjuster, common acids or alkalis such as hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, sodium hydroxide, sodium carbonate, ammonia and the like can be used. In particular, alkali metals, alkaline earths are used to prevent deterioration of peripheral members. Nitric acid and ammonia which do not contain impurities such as metals, halogen elements, sulfur, phosphorus and boron are preferred.
金属粒子の平均粒子径の下限としては、1nmとされ、10nmがより好ましく、30nmがさらに好ましい。一方、金属粒子の平均粒子径の上限としては、500nmとされ、300nmがより好ましく、100nmがさらに好ましい。金属粒子の平均粒子径が上記下限未満であると、インク中での金属粒子の分散性及び安定性が低下するおそれがある。逆に、金属粒子の平均粒子径が上記上限を超えると、金属粒子が沈殿しやすくなるおそれがあると共にインクを塗布した際に金属粒子の密度が不均一になるおそれがある。 The lower limit of the average particle diameter of the metal particles is 1 nm, more preferably 10 nm, and even more preferably 30 nm. On the other hand, the upper limit of the average particle diameter of the metal particles is 500 nm, more preferably 300 nm, and even more preferably 100 nm. If the average particle diameter of the metal particles is less than the above lower limit, the dispersibility and stability of the metal particles in the ink may be reduced. Conversely, if the average particle diameter of the metal particles exceeds the above upper limit, the metal particles may be easily precipitated and the density of the metal particles may be non-uniform when the ink is applied.
インク中の金属粒子の含有割合の下限としては、5質量%が好ましく、10質量%がより好ましく、20質量%がさらに好ましい。また、インク中の金属粒子の含有割合の上限としては、50質量%が好ましく、40質量%がより好ましく、30質量%がさらに好ましい。金属粒子の含有割合が上記下限未満であると、インクの粘度が低下して上記インクを貫通孔2に充填した際に液漏れを生じるおそれがある。逆に、金属粒子の含有割合が上記上限を超えると、粘度が高くなり、上記インクを貫通孔2に充填した上このインクを焼成して得られるビアホール5の表面が平坦化し難くなるおそれがある。
The lower limit of the content ratio of the metal particles in the ink is preferably 5% by mass, more preferably 10% by mass, and still more preferably 20% by mass. Moreover, as an upper limit of the content rate of the metal particle in ink, 50 mass% is preferable, 40 mass% is more preferable, and 30 mass% is further more preferable. When the content ratio of the metal particles is less than the lower limit, the viscosity of the ink is lowered, and there is a possibility that liquid leakage occurs when the ink is filled in the through
(その他の成分)
上記インクには、金属粒子以外に分散剤が含まれていてもよい。この分散剤としては、特に限定されず、金属粒子を良好に分散させることができる種々の分散剤を用いることができる。分散剤の分子量の下限としては、2,000が好ましく、分散剤の分子量の上限としては、30,000が好ましい。分子量が上記範囲の分散剤を用いることで、金属粒子をインク中に良好に分散させることができ、塗膜3aの膜質を緻密でかつ欠陥のないものにすることができる。上記分散剤の分子量が上記下限未満であると、金属粒子の凝集を防止して分散を維持する効果が十分に得られないおそれがある。一方、上記分散剤の分子量が上記上限を超えると、分散剤の嵩が大きすぎて、塗膜3aの焼成時において、金属粒子同士の焼結を阻害してボイドを生じさせるおそれがある。また、分散剤の嵩が大きすぎると、塗膜3aの緻密さが低下したり、分散剤の分解残渣が導通性を低下させるおそれがある。
(Other ingredients)
The ink may contain a dispersant in addition to the metal particles. The dispersant is not particularly limited, and various dispersants that can favorably disperse the metal particles can be used. The lower limit of the molecular weight of the dispersant is preferably 2,000, and the upper limit of the molecular weight of the dispersant is preferably 30,000. By using a dispersant having a molecular weight in the above range, the metal particles can be favorably dispersed in the ink, and the film quality of the
上記分散剤は、周辺部材の劣化防止の観点より、硫黄、リン、ホウ素、ハロゲン及びアルカリを含まないものが好ましい。好ましい分散剤としては、分子量が上記範囲にあるもので、ポリエチレンイミン、ポリビニルピロリドン等のアミン系の高分子分散剤、ポリアクリル酸、カルボキシメチルセルロース等の分子中にカルボキシ基を有する炭化水素系の高分子分散剤、ポバール(ポリビニルアルコール)、スチレン−マレイン酸共重合体、オレフィン−マレイン酸共重合体、1分子中にポリエチレンイミン部分とポリエチレンオキサイド部分とを有する共重合体等の極性基を有する高分子分散剤などを挙げることができる。 From the viewpoint of preventing deterioration of peripheral members, the dispersant preferably does not contain sulfur, phosphorus, boron, halogen and alkali. Preferred dispersants are those having a molecular weight in the above-mentioned range, such as amine-based polymer dispersants such as polyethyleneimine and polyvinylpyrrolidone, polyacrylic acid, and hydrocarbon-based polymers having a carboxy group in the molecule such as carboxymethylcellulose. High molecular weight dispersants such as molecular dispersants, poval (polyvinyl alcohol), styrene-maleic acid copolymers, olefin-maleic acid copolymers, copolymers having a polyethyleneimine moiety and a polyethylene oxide moiety in one molecule Examples thereof include molecular dispersants.
上記分散剤は、水又は水溶性有機溶媒に溶解させた溶液の状態でインクに配合することもできる。インクに分散剤を配合する場合、分散剤の含有割合の下限としては、100質量部の金属粒子に対して1質量部が好ましい。また、分散剤の含有割合の上限としては、100質量部の金属粒子に対して60質量部が好ましい。上記分散剤の含有割合が上記下限未満であると、金属粒子の凝集防止効果が不十分となるおそれがある。一方、上記分散剤の含有割合が上記上限を超えると、塗膜3aの焼成時に過剰の分散剤が金属粒子の焼結を阻害してボイドが発生するおそれがあり、また、分散剤の分解残渣が不純物として後述する焼結層3中に残存して導通性を低下させるおそれがある。
The dispersant can also be added to the ink in the form of a solution dissolved in water or a water-soluble organic solvent. When a dispersant is added to the ink, the lower limit of the content of the dispersant is preferably 1 part by mass with respect to 100 parts by mass of metal particles. Moreover, as an upper limit of the content rate of a dispersing agent, 60 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts metal particles. There exists a possibility that the aggregation prevention effect of a metal particle may become inadequate that the content rate of the said dispersing agent is less than the said minimum. On the other hand, if the content ratio of the dispersant exceeds the upper limit, excessive dispersant may inhibit the sintering of the metal particles during firing of the
上記インクにおける分散媒としては、例えば水が使用できる。水を分散媒とする場合、水の含有割合の下限としては、100質量部の金属粒子に対して20質量部が好ましい。また、水の含有割合の上限としては、100質量部の金属粒子に対して1,900質量部が好ましい。分散媒である水は、例えば分散剤を十分に膨潤させて分散剤で囲まれた金属粒子を良好に分散させる役割を果たすが、上記水の含有割合が上記下限未満であると、この分散剤の膨潤効果が不十分となるおそれがある。一方、上記水の含有割合が上記上限を超えると、インク中の金属粒子の含有割合が少なくなり、必要な厚みと密度とを有する良好な焼結層3を形成できないおそれがある。 As a dispersion medium in the ink, for example, water can be used. When water is used as a dispersion medium, the lower limit of the water content is preferably 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of metal particles. Moreover, as an upper limit of the content rate of water, 1,900 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts metal particles. Water as a dispersion medium, for example, sufficiently swells the dispersant and serves to satisfactorily disperse the metal particles surrounded by the dispersant, but when the content ratio of the water is less than the lower limit, the dispersant The swelling effect may be insufficient. On the other hand, when the content ratio of the water exceeds the upper limit, the content ratio of the metal particles in the ink is decreased, and there is a possibility that a good sintered layer 3 having a necessary thickness and density cannot be formed.
上記インクには、粘度調整や蒸気圧調整等のために必要に応じて有機溶媒を配合してもよい。このような有機溶媒としては、水溶性である種々の有機溶媒が使用可能である。その具体例としては、メチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、sec−ブチルアルコール、tert−ブチルアルコール等のアルコール類;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類;エチレングリコール、グリセリン等の多価アルコールやその他のエステル類;エチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル等のグリコールエーテル類などが挙げられる。 The ink may contain an organic solvent as necessary for viscosity adjustment, vapor pressure adjustment and the like. As such an organic solvent, various organic solvents that are water-soluble can be used. Specific examples thereof include alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, isobutyl alcohol, sec-butyl alcohol and tert-butyl alcohol; ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; Examples include polyhydric alcohols such as ethylene glycol and glycerin and other esters; glycol ethers such as ethylene glycol monoethyl ether and diethylene glycol monobutyl ether.
インクに有機溶媒を配合する場合、有機溶媒の含有割合の下限としては、100質量部の金属粒子に対して30質量部が好ましい。また、有機溶媒の含有割合の上限としては、100質量部の金属粒子に対して900質量部が好ましい。有機溶媒の含有割合が上記下限未満であると、インクの粘度調整及び蒸気圧調整の効果が十分に得られないおそれがある。一方、有機溶媒の含有割合が上記上限を超えると、例えば水による分散剤の膨潤効果が不十分となり、インク中で金属粒子の凝集が生じるおそれがある。 When the organic solvent is blended in the ink, the lower limit of the organic solvent content is preferably 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the metal particles. Moreover, as an upper limit of the content rate of an organic solvent, 900 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts metal particles. If the content ratio of the organic solvent is less than the lower limit, the effects of ink viscosity adjustment and vapor pressure adjustment may not be sufficiently obtained. On the other hand, when the content ratio of the organic solvent exceeds the above upper limit, for example, the swelling effect of the dispersant by water becomes insufficient, and the metal particles may be aggregated in the ink.
なお、液相還元法で金属粒子を製造する場合、液相(水溶液)の反応系で析出させた金属粒子は、ろ別、洗浄、乾燥、解砕等の工程を経て、一旦粉末状としたものを用いてインクを調製することができる。この場合は、粉末状の金属粒子と、水等の分散媒と、必要に応じて分散剤、有機溶媒等とを所定の割合で配合し、金属粒子を含むインクとすることができる。このとき、金属粒子を析出させた液相(水溶液)を出発原料としてインクを調製することが好ましい。具体的には、析出した金属粒子を含む液相(水溶液)を限外ろ過、遠心分離、水洗、電気透析等の処理に供して不純物を除去し、必要に応じて濃縮して水を除去する。又は、逆に水を加えて金属粒子の濃度を調整した後、さらに必要に応じて有機溶媒を所定の割合で配合することによって金属粒子を含むインクを調製する。この方法では、金属粒子の乾燥時の凝集による粗大で不定形な粒子の発生を防止することができ、緻密で均一な焼結層4aを形成しやすい。
In addition, when producing metal particles by the liquid phase reduction method, the metal particles deposited in the liquid phase (aqueous solution) reaction system are once powdered through steps such as filtration, washing, drying, and crushing. An ink can be prepared using the above. In this case, an ink containing metal particles can be obtained by blending powdered metal particles, a dispersion medium such as water, and, if necessary, a dispersant, an organic solvent, and the like at a predetermined ratio. At this time, it is preferable to prepare an ink using a liquid phase (aqueous solution) in which metal particles are deposited as a starting material. Specifically, the liquid phase (aqueous solution) containing the precipitated metal particles is subjected to treatment such as ultrafiltration, centrifugation, washing with water, and electrodialysis to remove impurities, and if necessary, concentrated to remove water. . Or conversely, after adding water and adjusting the density | concentration of a metal particle, the ink containing a metal particle is prepared by mix | blending an organic solvent in a predetermined | prescribed ratio further as needed. In this method, generation of coarse and irregular particles due to aggregation of the metal particles during drying can be prevented, and a dense and
(インクの塗工方法)
金属粒子を分散させたインクをベースフィルム1の一方の面に塗工する方法としては、スピンコート法、スプレーコート法、バーコート法、ダイコート法、スリットコート法、ロールコート法、ディップコート法等の従来公知の塗工法を用いることができる。また、スクリーン印刷、ディスペンサ等によりベースフィルム1の一方の面の一部のみにインクを塗工するようにしてもよい。
(Ink coating method)
Examples of methods for applying the ink in which metal particles are dispersed on one surface of the
(第2工程)
第2工程では、ベースフィルム1の他方の面に金属粒子を含有するインクを塗工する。第2工程では、まず、第1工程後のベースフィルム1を上下逆にする。そして、図1Dに示すように、ベースフィルム1の他方の面に上記インクを塗工する。この第2工程で用いられるインクとしては、特に限定されないが、上記第1塗工工程と同一のインクを用いることが好ましい。また、上記インクの塗工方法としては、特に限定されないが、上記第1工程と同様とすることができる。この第2工程によって、ベースフィルム1の他方の面に塗膜3bが形成される。
(Second step)
In the second step, an ink containing metal particles is applied to the other surface of the
<焼成工程>
焼成工程は、図1Eに示すように、塗工した上記インクによって形成される塗膜3a、3bを焼成する。詳細には、上記焼成工程は、ベースフィルムの両面に塗工したインクを乾燥した後、熱処理する。この焼成工程によって上記金属粒子同士が焼結して焼結体を構成すると共にこの焼結体がベースフィルム1に固着される。これにより、ベースフィルム1の両面に焼結層4a、4bが形成されると共に貫通孔2内に焼結層4a、4bを導通するビアホール5が形成される。なお、インクに含まれ得る分散剤やその他の有機物は、焼成によって揮発又は分解される。また、焼結層4a、4bとベースフィルム1との界面近傍では、焼成によって金属粒子が酸化されるため、金属粒子に基づく金属水酸化物やその金属水酸化物に由来する基の生成を抑えつつ、金属粒子に基づく金属酸化物やその金属酸化物に由来する基(以下、これらをまとめて「金属酸化物等」ともいう。)が生成する。この焼結層4a、4bとベースフィルム1との界面近傍に生成した金属酸化物等は、ベースフィルム1を構成するポリイミド等の樹脂と強く結合するため、ベースフィルム1と焼結層4a、4bとの間の密着力が大きくなる。
<Baking process>
In the firing step, as shown in FIG. 1E, the
上記焼成は、焼結層4a、4bとベースフィルム1との界面近傍の金属粒子の酸化を促進させるため、一定量の酸素が含まれる雰囲気下で行うことが好ましい。この場合、焼成雰囲気の酸素濃度の下限としては、1体積ppmが好ましく、10体積ppmがより好ましい。また、上記酸素濃度の上限としては、10,000体積ppmが好ましく、1,000体積ppmがより好ましい。上記酸素濃度が上記下限未満であると、焼結層4a、4bとベースフィルム1との界面近傍における金属酸化物等の生成量が少なくなり、ベースフィルム1と焼結層4a、4bとの間の密着力を向上させることができなくなるおそれがある。一方、上記酸素濃度が上記上限を超えると、金属粒子の過度の酸化により焼結層4a、4bの導通性が低下するおそれがある。
In order to promote the oxidation of the metal particles in the vicinity of the interface between the
上記乾燥は、例えば室温で行うことができる。 The drying can be performed at room temperature, for example.
上記熱処理温度の下限としては、150℃が好ましく、200℃がより好ましい。一方、上記熱処理の温度の上限としては、500℃が好ましく、400℃がより好ましい。上記熱処理温度が上記下限未満であると、焼結層4a、4bとベースフィルム1との界面近傍における金属酸化物等の生成量が少なくなり、ベースフィルム1と焼結層4a、4bとの間の密着力を向上させることができなくなるおそれがある。一方、上記熱処理温度が上記上限を超えると、ベースフィルム1が変形するおそれがある。なお、熱処理時間については、特に限定されないが、例えば30分以上400分以下の範囲とすればよい。
As a minimum of the above-mentioned heat treatment temperature, 150 ° C is preferred and 200 ° C is more preferred. On the other hand, the upper limit of the temperature of the heat treatment is preferably 500 ° C, more preferably 400 ° C. When the heat treatment temperature is less than the lower limit, the amount of metal oxide or the like generated in the vicinity of the interface between the
焼結層4a、4bの平均厚みの下限としては、10nmが好ましく、50nmがより好ましく、100nmがさらに好ましい。一方、焼結層4a、4bの平均厚みの上限としては、1μmが好ましく、700nmがより好ましく、500nmがさらに好ましい。焼結層4a、4bの平均厚みが上記下限未満であると、平面視において焼結層4a、4bに切れ目が生じて導通性が低下するおそれがある。逆に、焼結層4a、4bの平均厚みが上記上限を超えると、後述するめっき工程に要する時間が長くなり生産性が低下するおそれがある。
The lower limit of the average thickness of the
<めっき工程>
上記焼成工程によって後述する当該プリント配線板用基材11(図2参照)が得られるが、焼結層4a、4b内に空隙が残存していると、この空隙部分が破壊起点となって焼結層4a、4bがベースフィルム1から剥離しやすくなる。これに対し、図1Fに示すように、この空隙にめっき金属6a、6bを充填することで、めっき金属6a、6bが焼結層4a、4bの外面だけでなく、焼結層4a、4bの内部(焼結層4a、4bを構成する金属粒子間の隙間)に入り込み、焼結層4a、4bのベースフィルム1からの剥離が防止される。
<Plating process>
The printed wiring board substrate 11 (see FIG. 2), which will be described later, is obtained by the firing step. However, if voids remain in the
めっき金属6a、6bを形成するためのめっき方法は、特に限定されず、無電解めっきであっても電気めっきであってもよいが、焼結層4a、4bを形成する金属粒子間の空隙をより的確に埋めることで焼結層4a、4b及びベースフィルム1の剥離強度を容易かつ確実に向上できる無電解めっきが好ましい。以下、無電解めっき工程について説明する。
The plating method for forming the plated
(無電解めっき工程)
無電解めっき工程では、焼成工程により形成される焼結層の外面に無電解めっきを施す。無電解めっきに用いる金属としてとしては、導通性のよい銅、ニッケル、銀等を用いることができるが、上記金属粒子に銅を使用する場合には、焼結層4a、4bとの密着性を考慮して、銅又はニッケルを用いることが好ましい。なお、無電解めっきに用いるめっき液は、ニッケル以外の金属を無電解めっきに用いる場合、めっき金属に加えてニッケル又はニッケル化合物を含有させたものを用いることが好ましい。
(Electroless plating process)
In the electroless plating step, electroless plating is performed on the outer surface of the sintered layer formed by the firing step. As the metal used for electroless plating, copper, nickel, silver or the like having good conductivity can be used. However, when copper is used for the metal particles, the adhesion to the
無電解めっきの手順としては、特に限定されず、例えばクリーナ工程、水洗工程、酸処理工程、水洗工程、プレディップ工程、アクチベータ工程、水洗工程、還元工程、水洗工程等の処理と共に、公知の手段で無電解銅めっきを行えばよい。 The procedure of electroless plating is not particularly limited, and for example, well-known means together with processes such as a cleaner process, a water washing process, an acid treatment process, a water washing process, a pre-dip process, an activator process, a water washing process, a reduction process, and a water washing process Then, electroless copper plating may be performed.
めっき金属6a、6bの平均厚みの下限としては、0.1μmが好ましく、0.2μmがより好ましい。一方、めっき金属6a、6bの平均厚みの上限としては、1μmが好ましく、0.5μmがより好ましい。めっき金属6a、6bの平均厚みが上記下限未満であると、めっき金属6a、6bが焼結層4a、4b内の空隙に十分に充填されないおそれがある。逆に、めっき金属6a、6bの平均厚みが上記上限を超えると、無電解めっきに要する時間が長くなり生産性が低下するおそれがある。
As a minimum of average thickness of plating
また、焼結層4a、4b内の空隙をめっき金属6a、6bで充填した後、さらに熱処理を行うことが好ましい。この熱処理により、焼結層4a、4bとベースフィルム1との界面近傍における金属酸化物等がさらに増加するため、ベースフィルム1と焼結層4a、4bとの間の密着力をより向上させることができる。
Moreover, it is preferable to further heat-treat after filling the voids in the
めっき金属6a、6bの形成により後述するプリント配線板用基材21(図4参照)が得られるが、図1Gに示すように、焼結層4a、4b及びめっき金属6a、6bにより形成される層の外面に金属めっき層7a、7bを積層することで、例えばサブトラクティブ法に用いるプリント配線板用基材31(図5参照)に容易に適用できる。
A printed wiring board substrate 21 (see FIG. 4), which will be described later, is obtained by the formation of the plated
金属めっき層7a、7bのめっき方法は、特に限定されず、無電解めっきであっても電気めっきであってもよいが、厚みの調整を容易かつ正確に行うことができると共に、比較的短時間で金属めっき層7a、7bを形成することができる電気めっきが好ましい。以下、電気めっき工程について説明する。
The plating method of the
(電気めっき工程)
電気めっき工程では、上記焼成工程により形成される焼結層の外面側に電気めっきを施す。電気めっきに用いる金属としてとしては、特に限定されるものではなく、例えば導通性のよい銅、ニッケル、銀等が挙げられる。また、電気めっきの手順としても、特に限定されるものではなく、公知の電気めっき浴及びめっき条件から適宜選択すればよい。
(Electroplating process)
In the electroplating step, electroplating is performed on the outer surface side of the sintered layer formed by the firing step. The metal used for electroplating is not particularly limited, and examples thereof include copper, nickel, silver and the like having good conductivity. Also, the electroplating procedure is not particularly limited, and may be appropriately selected from known electroplating baths and plating conditions.
金属めっき層7a、7bの平均厚みは、どのようなプリント回路を作製するかによって設定されるもので特に限定されないが、例えば1μm以上100μm以下とすることができる。
The average thickness of the
なお、上記めっき金属6a、6b及び金属めっき層7a、7bが同様のめっき方法(無電解めっき又は電気めっき)で形成される場合、めっき金属6a、6b及び金属めっき層7a、7bは、一つの工程で同時に形成されてもよい。
When the plating
<利点>
当該プリント配線板用基材の製造方法は、ベースフィルム1に貫通孔2を形成し、このベースフィルム1の両面に平均粒子径が上記範囲である金属粒子を含有するインクを塗工することで、このインクをベースフィルム1の両面に被覆させつつ貫通孔2に充填することができる。また、当該プリント配線板用基材の製造方法は、ベースフィルム1の両面に被覆され、かつ貫通孔2に充填されたインクを焼成することで、上記金属粒子により形成される焼結体によってベースフィルム1の両面に導電パターンのベースとなる焼結層4a、4bを形成し、かつ貫通孔2内にビアホール5を形成することができる。このように、当該プリント配線板用基材の製造方法は、ビアホール5を焼結層4a、4bと同時に容易かつ確実に製造することができるので、従来のプリント配線板用基材の製造方法に比べて製造工程を減少し、効率化及びコスト削減を促進することができる。
<Advantages>
The printed wiring board substrate manufacturing method includes forming through
当該プリント配線板用基材の製造方法は、上述のように貫通孔2の平均径及び上記インクの粘度が調整されることによって、例えばベースフィルム1を水平に保った状態で上記貫通孔2の上方から上記インクを塗布した場合に、このインクが表面張力によって貫通孔2内に保持される。そのため、当該プリント配線板の製造方法は、ベースフィルム1の両面に焼結層4a、4bを形成するに際し、従来のプリント配線板のように、貫通孔及び導電層によって導電ペーストを受け入れるための凹部を形成しなくてもビアホール5を形成することができる。従って、当該プリント配線板用基材の製造方法は、プリント配線板用基材の製造の容易化を図ることができると共に、製造の自由度を高めることができる。
In the method for manufacturing the printed wiring board substrate, the average diameter of the through
当該プリント配線板用機材の製造方法は、上記塗工工程が、第1工程及び第2工程を有するので、例えば同じ設備や材料を用いて効率的かつ低コストでプリント配線板用基材を製造することができる。また、当該プリント配線板用基材の製造方法は、このように上記塗工工程が、第1工程及び第2工程を有することで、焼成工程によってベースフィルム1の両面に塗工したインクを同時に焼成することができ、製造工程の簡素化をさらに促進することができる。
In the printed wiring board equipment manufacturing method, since the coating process includes the first and second processes, for example, the same equipment and materials are used to manufacture a printed wiring board substrate efficiently and at low cost. can do. Moreover, the manufacturing method of the said base material for printed wiring boards is that the said coating process has a 1st process and a 2nd process in this way, The ink coated on both surfaces of the
<プリント配線板用基材>
[プリント配線板用基材の第一実施形態]
図2のプリント配線板用基材11は、ベースフィルム1と、焼結層4a、4bと、ビアホール5とを備える。図2のプリント配線板用基材11は、可撓性を有するフレキシブルプリント配線板用基材である。
<Base material for printed wiring board>
[First embodiment of substrate for printed wiring board]
A printed
(ベースフィルム)
ベースフィルム1は、絶縁性及び可撓性を有する。また、ベースフィルム1は、1又は複数の貫通孔2を有する。ベースフィルム1としては、上記製造方法で用いた図1Bのベースフィルム1と同様であるため、説明を省略する。
(Base film)
The
(焼結層)
焼結層4a、4bは、ベースフィルム1の両面に積層される。焼結層4a、4bは、金属粒子から構成され、詳細には金属粒子の焼結体から構成される。焼結層4a、4bを構成する金属粒子としては、上記塗工工程で用いられる金属粒子と同様とされ、銅又は銅合金を主成分とするのが好ましい。当該プリント配線板用基材11は、このように上記金属粒子が銅又は銅合金を主成分とすることによって、製造コストを抑えつつ、導通性を向上することができる。また、当該プリント配線板用基材11は、焼結層4a、4bがベースフィルム1の両面に積層されることで、製造の効率化及び低コスト化が促進される。
(Sintered layer)
The sintered layers 4 a and 4 b are laminated on both surfaces of the
ベースフィルム1と焼結層4a、4bとの間の剥離強度の下限としては、1N/cmが好ましく、1.5N/cmがより好ましく、2N/cmがさらに好ましく、5N/cmが特に好ましい。上記剥離強度を上記下限以上とすることによって、電気的な接続信頼性の高いプリント配線板を製造できる。一方、上記剥離強度の上限としては、特に限定されないが、例えば20N/cm程度である。上記剥離強度は、例えばベースフィルム1に固着される焼結体の量や、塗膜3a、3bを焼成する際の焼成温度及び焼成時間等により制御できる。
The lower limit of the peel strength between the
(ビアホール)
ビアホール5は、貫通孔2内に形成され、焼結層4a、4bを導通する。ビアホール5は、焼結層4a、4bと同様の金属粒子の焼結体から構成される。貫通孔2の平均径は、上記貫通孔形成工程で形成される貫通孔2と同様に調整される。当該プリント配線板用基材11は、貫通孔2の平均径が上記範囲であることによって、ビアホール5を的確に形成して導通性を高めることができる。
(Via hole)
The via
ビアホール5の表面は、図3に示すように、略平坦とされている。具体的には、焼結層4a、4bの外面の平均位置を基準としたビアホール5表面の最大凹凸高さL1、L2の貫通孔2の平均径Dに対する比(L1/D、L2/D)の上限としては、1/10が好ましく、1/20がより好ましく、1/30がさらに好ましい。このように、上記比(L1/D、L2/D)が上記範囲であることによって、ビアホール5表面の平坦化が促進され、例えばビアホール5の表面に気泡なくカバーコートを施すことができる。なお、上記比(L1/D、L2/D)は、小さい方がより平坦化が促進されて好ましいため、上記比(L1/D、L2/D)の下限としては、0とすることができる。また、このようなビアホール5表面の平坦化は、例えばベースフィルム1の厚みを上記下限以上としつつ、上記インクの粘度を一定以下に抑えること等によって行うことができる。なお、「外面の平均位置」とは、ビアホールを除いた領域の外面の厚さ方向の平均位置をいい、好ましくは、ビアホールの中心軸からビアホールの半径の1倍以上2倍以内の領域における外面の厚さ方向の平均位置をいう。
The surface of the via
ビアホール5の空隙率の上限としては、50%が好ましく、40%がより好ましく、30%がさらに好ましい。ビアホール5の空隙率が上記上限を超えると、十分な導通性が得られないおそれがある。なお、ビアホール5の空隙率の下限としては、特に限定されないが、例えば0.1%とすることができる。ビアホール5の空隙率が上記下限未満であると、ビアホール5の製造が困難になるおそれがある。
The upper limit of the porosity of the via
(利点)
当該プリント配線板用基材11は、焼結層4a、4bと同様の金属粒子の焼結体から構成されるビアホール5を貫通孔2内に備えるので、従来のプリント配線板のように絶縁層を形成した上でさらに別個の工程によってビアホールを形成することを要しない。そのため、当該プリント配線板用基材11は、従来のプリント配線板に比べて製造工程の減少を図ることができる。
(advantage)
Since the
また、当該プリント配線板用基材11は、ビアホール5の表面が焼結層4a、4bと一体的に形成されるので、ベースフィルム1の両面の所望の位置に容易かつ確実に導電パターンを形成することができる。そのため、当該プリント配線板用基材11は、導電パターンの製造の自由度を飛躍的に高めることができる。
Moreover, since the surface of the via
[プリント配線板用基材の第二実施形態]
図4のプリント配線板用基材21は、ベースフィルム1と、焼結層4a、4bと、ビアホール5と、焼結層4a、4bの外面及び内部に形成されるめっき金属6a、6bとを備える。図4のプリント配線板用基材21は、可撓性を有するフレキシブルプリント配線板用基材である。図4のプリント配線板用基材21は、図3のプリント配線板用基材11の焼結層4a、4bの外面に無電解めっき又は電気めっきが施されることで形成される。
[Second Embodiment of Substrate for Printed Wiring Board]
4 includes a
(利点)
当該プリント配線板用基材21は、焼結層4a、4bの外面及び内部にめっき金属6a、6bを有するので、焼結層4a、4bを形成する金属粒子間の空隙にめっきによる金属が充填される。そのため、当該プリント配線板用基材21は、焼結層4a、4bとベースフィルム1との剥離強度を向上できると共に導通性を高めることができる。
(advantage)
Since the printed
[プリント配線板用基材の第三実施形態]
図5のプリント配線板用基材31は、ベースフィルム1と、焼結層4a、4bと、ビアホール5と、めっき金属6a、6bと、焼結層4a、4b及びめっき金属6a、6bにより形成される層の外面に積層される金属めっき層7a、7bとを備える。図5のプリント配線板用基材31は、可撓性を有するフレキシブルプリント配線板用基材である。図5のプリント配線板用基材31は、図4のプリント配線板用基材21の焼結層4a、4b及びめっき金属6a、6bにより形成される層の外面に金属めっき層7a、7bを積層することによって形成される。なお、めっき金属6a、6b及び金属めっき層7a、7bが同様のめっき(無電解めっき又は電気めっき)で形成される場合、めっき金属6a、6b及び金属めっき層7a、7bは同一の工程で一体的に形成されてもよく、別工程で形成されてもよい。
[Third embodiment of substrate for printed wiring board]
5 is formed of the
(利点)
当該プリント配線板用基材31は、焼結層4a、4b及びめっき金属6a、6bにより形成される層の外面に金属めっき層7a、7bを有するので、焼結層4a、4b、めっき金属6a、6b及び金属めっき層7a、7bによって形成される積層体の厚みを容易かつ確実に調整することができる。そのため、当該プリント配線板用基材31は、例えばサブトラクティブ法に用いるプリント配線板用基材に容易に適用できる。
(advantage)
Since the printed
<プリント配線板>
図6のプリント配線板41は、ベースフィルム1と、ビアホール5と、導電パターン42a、42bとを備える。図5のプリント配線板用基材31を用いて形成される。具体的には、図6のプリント配線板41の導電パターン42a、42bは、プリント配線板用基材31の焼結層4a、4b、めっき金属6a、6b及び金属めっき層7a、7bによって形成される積層体をパターニングしたものであり、この積層体の一部を含む。この際のパターニング方法としては、例えばこの積層体にレジストパターン等のマスキングを施してエッチングする方法(サブトラクティブ法)を採用することができる。
<Printed wiring board>
A printed
(利点)
当該プリント配線板41は、当該プリント配線板用基材31を用いるので、従来のプリント配線板に比べて製造工程の減少を図ることができる。また、当該プリント配線板41は、上述のようにビアホール5の表面が焼結層4a、4bと一体的に形成されるので、ベースフィルム1の両面側の所望の位置に容易かつ確実に導電パターン42a、42bを形成することができる。
(advantage)
Since the printed
[その他の実施形態]
今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
[Other Embodiments]
The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is not limited to the configuration of the embodiment described above, but is defined by the scope of the claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims. The
例えば当該プリント配線板用基材の製造方法は、上述のようにベースフィルムの両面に上記インクを塗工してもよく、また図7に示すように、ベースフィルム51の一方の面にのみ上記インクを塗工してもよい。このように、ベースフィルム51の一方の面にのみ上記インクを塗工する場合でも、上記インクはベースフィルム51の一方の面を被覆すると共に貫通孔52に充填され、塗膜53を形成する。なお、当該プリント配線板用基材の製造方法は、ベースフィルム51の一方の面にのみ上記インクを塗工する場合、ベースフィルム51の他方の面には別の金属層54が積層される。また、この金属層54は、上記インクを塗工後にベースフィルム51の他方の面に積層されてもよいが、図7のように上記インクの塗工前に積層されるのが好ましい。このように、上記金属層を上記インクの塗工前に積層することによって、上記インクが貫通孔52から漏れるのを容易かつ確実に防止できる。
For example, in the method for producing a substrate for a printed wiring board, the ink may be applied to both sides of the base film as described above, and the above-described method is performed only on one side of the
当該プリント配線板用基材の製造方法は、ベースフィルムに2以上の貫通孔を形成してもよい。 The manufacturing method of the said base material for printed wiring boards may form two or more through-holes in a base film.
当該プリント配線板用基材は、必ずしもフレキシブルプリント配線板用である必要はなく、リジッドプリント配線板用であってもよい。 The substrate for a printed wiring board does not necessarily need to be for a flexible printed wiring board, and may be for a rigid printed wiring board.
当該プリント配線板は、必ずしもサブトラクティブ法によって形成される必要はなく、セミアディティブ法によって形成してもよい。 The printed wiring board is not necessarily formed by a subtractive method, and may be formed by a semi-additive method.
当該プリント配線板の製造方法は、上記塗工工程の前に、この塗工工程によって上記インクを塗工する面に親水化処理を施す工程を有してもよい。ベースフィルムに親水化処理を施すことにより、インクのベースフィルムに対する表面張力が小さくなるので、インクをベースフィルムに均一に塗りやすくなる。 The method for producing a printed wiring board may include a step of applying a hydrophilic treatment to the surface on which the ink is applied by the coating step before the coating step. By applying a hydrophilic treatment to the base film, the surface tension of the ink with respect to the base film is reduced, so that it becomes easy to uniformly apply the ink to the base film.
以上のように、本発明のプリント配線板用基材の製造方法は、ビアホールを容易かつ確実に製造することができると共に、製造工程を少なくすることができるので、種々の電子機器等に用いられるプリント配線板用基材の製造に適している。また、本発明のプリント配線板用基材及びプリント配線板は、種々の電子機器等に好適に用いられる。 As mentioned above, since the manufacturing method of the base material for printed wiring boards of this invention can manufacture a via hole easily and reliably and can reduce a manufacturing process, it is used for various electronic devices etc. It is suitable for manufacturing printed circuit board substrates. Moreover, the base material for printed wiring boards and the printed wiring board of the present invention are suitably used for various electronic devices and the like.
1、51 ベースフィルム
2、52 貫通孔
3a、3b、53 塗膜
4a、4b 焼結層
5 ビアホール
6a、6b めっき金属
7a、7b 金属めっき層
11、21、31 プリント配線板用基材
41 プリント配線板
42a、42b 導電パターン
54 金属層
101 プリント配線板
102 ベースフィルム
103、104 導電層
105 貫通孔
106 ビアホール
DESCRIPTION OF
Claims (16)
上記ベースフィルムの少なくとも一方の面に金属粒子を含有するインクを塗工する工程と、
上記塗工したインクを焼成する工程と
を備え、
上記金属粒子の平均粒子径が1nm以上500nm以下であるプリント配線板用基材の製造方法。 Forming one or a plurality of through holes in the insulating base film;
Applying an ink containing metal particles on at least one surface of the base film;
And baking the coated ink.
The manufacturing method of the base material for printed wiring boards whose average particle diameter of the said metal particle is 1 nm or more and 500 nm or less.
上記ベースフィルムの一方の面に上記インクを塗工する第1工程と、
上記ベースフィルムの他方の面に上記インクを塗工する第2工程と
を有する請求項1に記載のプリント配線板用基材の製造方法。 The coating process
A first step of applying the ink to one surface of the base film;
The method for producing a substrate for a printed wiring board according to claim 1, further comprising: a second step of applying the ink to the other surface of the base film.
このベースフィルムの少なくとも一方の面に形成される金属粒子の焼結層と
を備えるプリント配線板用基材であって、
上記貫通孔内に形成され、上記焼結層と同様の金属粒子の焼結体から構成されるビアホールをさらに備え、
上記金属粒子の平均粒子径が1nm以上500nm以下であるプリント配線板用基材。 A base film having one or more through-holes and having insulating properties;
A printed wiring board substrate comprising a sintered layer of metal particles formed on at least one surface of the base film,
Further comprising a via hole formed in the through hole and formed of a sintered body of metal particles similar to the sintered layer,
A substrate for a printed wiring board, wherein the metal particles have an average particle diameter of 1 nm to 500 nm.
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