JP2022012256A - Method for manufacturing wiring board - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、配線基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a wiring board.
従来、配線基板の製造において、配線を形成するために、めっき法が広く使用されてきた。しかし、めっき法は、めっき処理後の水洗が必要であり、廃液を処理する必要があった。そこで、特許文献1において、陽極と陰極(基材)の間に固体電解質膜を配置し、陽極と固体電解質膜の間に金属イオンを含む溶液を配置し、固体電解質膜を基材に接触させ、陽極と基材の間に電圧を印加して金属を基材の表面に析出させる、金属被膜の成膜方法が記載されている。 Conventionally, in the manufacture of wiring boards, a plating method has been widely used for forming wiring. However, the plating method requires washing with water after the plating treatment, and it is necessary to treat the waste liquid. Therefore, in Patent Document 1, a solid electrolyte membrane is placed between the anode and the cathode (base material), a solution containing metal ions is placed between the anode and the solid electrolyte membrane, and the solid electrolyte membrane is brought into contact with the base material. , A method of forming a metal film by applying a voltage between an anode and a base material to deposit a metal on the surface of the base material is described.
通常のめっき法で配線を形成する場合、一般に、配線の形状を安定させる等の目的で、各種添加剤をめっき液に添加する。しかし、本発明者らは、特許文献1に記載されるような固体電解質膜を用いた成膜方法では、金属イオンを含む溶液に添加剤を添加しても、添加剤が固体電解質膜を通過することができないため、添加剤が機能せず、所望の形状の配線層を安定的に形成することができないことを見出した。 When wiring is formed by a normal plating method, various additives are generally added to the plating solution for the purpose of stabilizing the shape of the wiring. However, in the film forming method using the solid electrolyte membrane as described in Patent Document 1, the present inventors pass the additive through the solid electrolyte membrane even if the additive is added to the solution containing the metal ions. It has been found that the additive does not function and the wiring layer having a desired shape cannot be stably formed.
そこで、本発明は、固体電解質膜を用いて、所望の形状の配線層を安定的に形成することができる、配線基板の製造方法を提供する。 Therefore, the present invention provides a method for manufacturing a wiring substrate, which can stably form a wiring layer having a desired shape by using a solid electrolyte membrane.
本発明の一態様に従えば、絶縁性基材と、前記絶縁性基材上に設けられた所定の配線パターンを有する配線層と、を備える配線基板の製造方法であって、
(a)シード層付き基材を準備するステップであって、
ここで、前記シード層付き基材は、
前記絶縁性基材と、
前記絶縁性基材上に設けられた、導電性の下地層と、
前記下地層の表面の、前記配線パターンに応じた所定パターンを有する第1の領域上に設けられた、導電性のシード層と、を含む、ステップと、
(b)前記シード層付き基材に、ポリマー、ブライトナー、及びレベラーからなる群から選択される少なくとも一種の添加剤を含む溶液を塗布するステップと、
(c)前記シード層の表面に金属層を形成するステップであって、
ここで、前記シード層と陽極との間に、金属イオンを含む溶液を含有する固体電解質膜を配置し、前記固体電解質膜と前記シード層とを圧接させながら、前記陽極と前記シード層との間に電圧を印加する、ステップと、
(d)前記下地層をエッチングするステップと、
をこの順で含む、方法が提供される。
According to one aspect of the present invention, there is a method for manufacturing a wiring board including an insulating base material and a wiring layer having a predetermined wiring pattern provided on the insulating base material.
(A) A step of preparing a base material with a seed layer.
Here, the base material with the seed layer is
With the insulating base material,
A conductive base layer provided on the insulating base material and
A step comprising a conductive seed layer provided on a first region of the surface of the substrate layer having a predetermined pattern corresponding to the wiring pattern.
(B) A step of applying a solution containing at least one additive selected from the group consisting of a polymer, a brightener, and a leveler to the substrate with a seed layer.
(C) A step of forming a metal layer on the surface of the seed layer.
Here, a solid electrolyte membrane containing a solution containing metal ions is placed between the seed layer and the anode, and the anode and the seed layer are brought into contact with each other while the solid electrolyte membrane and the seed layer are pressed against each other. Applying a voltage between the steps and
(D) The step of etching the base layer and
Are provided in this order.
本発明の製造方法では、固体電解質膜を用いて、所望の形状の配線層を安定的に形成することができる。 In the production method of the present invention, the solid electrolyte membrane can be used to stably form a wiring layer having a desired shape.
以下、図面を参照して本開示の実施形態を説明する。なお、以下の説明で参照する図面において、同一の部材又は同様の機能を有する部材には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する場合がある。また、図面の寸法比率が説明の都合上実際の比率とは異なったり、部材の一部が図面から省略されたりする場合がある。また、本願において、記号「~」を用いて表される数値範囲は、記号「~」の前後に記載される数値のそれぞれを下限値及び上限値として含む。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings. In the drawings referred to in the following description, the same member or a member having the same function may be designated by the same reference numeral, and the repeated description may be omitted. In addition, the dimensional ratio of the drawing may differ from the actual ratio for convenience of explanation, or a part of the member may be omitted from the drawing. Further, in the present application, the numerical range represented by using the symbol "-" includes the numerical values before and after the symbol "-" as the lower limit value and the upper limit value, respectively.
実施形態の配線基板の製造方法は、図1に示すように、シード層付き基材を準備するステップ(S1)と、添加剤を含む溶液を塗布するステップ(S2)と、金属層を形成するステップ(S3)と、下地層をエッチングするステップ(S4)と、を含む。以下、各ステップを説明する。 As shown in FIG. 1, the method for manufacturing a wiring board of an embodiment includes a step of preparing a base material with a seed layer (S1), a step of applying a solution containing an additive (S2), and forming a metal layer. It includes a step (S3) and a step (S4) of etching the base layer. Hereinafter, each step will be described.
(1)シード層付き基材を準備するステップ(S1)
まず、図2に示すように、絶縁性基材11の主面11a上に下地層12を形成する。絶縁性基材11としては、例えば、ガラスエポキシ樹脂基材等の樹脂及びガラスを含む基材、樹脂製の基材、ガラス製の基材等を用いることができる。絶縁性基材11に用いられる樹脂の例として、エポキシ樹脂、ABS樹脂、AS樹脂、AAS樹脂、PS樹脂、EVA樹脂、PMMA樹脂、PBT樹脂、PET樹脂、PPS樹脂、PA樹脂、POM樹脂、PC樹脂、PP樹脂、PE樹脂、PI(ポリイミド)樹脂、エラストマーとPPを含むポリマーアロイ樹脂、変性PPO樹脂、PTFE樹脂、ETFE樹脂等の熱可塑性樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、アミノ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン、ジアリルフタレート、シリコーン樹脂、アルキド樹脂等の熱硬化性樹脂、エポキシ樹脂にシアネート樹脂を加えた樹脂、液晶ポリマー等が挙げられる。
(1) Step of preparing a base material with a seed layer (S1)
First, as shown in FIG. 2, the
絶縁性基材11の主面11aは、平坦面であってよい。主面11aの中心線平均粗さRaは、特に限定されるものではないが、1μm以下であってよい。それにより、主面11a上に形成される下地層12の表面12aの中心線平均粗さRaも小さくなり、後述のように金属粒子の分散液を塗布して所定のパターンのシード層13を形成する場合に、下地層の表面の凹凸に沿ってシード層13のパターンが変形することを抑制することができる。そのため、微細なパターンのシード層13を容易に形成することができる。なお、中心線平均粗さRaは、JIS B 0601:1994に準じて測定される。
The
下地層12は、後述する金属層14の形成のために十分な導電性を有する。また、下地層12の材料は、金属層を形成するステップ(S3)で用いる金属溶液L中において、下地層12の分極曲線の立ち上がり電位が、後述するシード層13の分極曲線の立ち上がり電位よりも高くなるように選択する。特に、下地層12の分極曲線の立ち上がり電位は、シード層13の分極曲線の立ち上がり電位よりも0.02V以上高くてもよい。分極曲線の測定方法は後述する。下地層12の材料の例として、FeSi2、CoSi2、MoSi2、WSi2、VSi2、ReSi1.75、CrSi2、NbSi2、TaSi2、TiSi2、ZrSi2等の金属ケイ化物(シリサイド)、特に遷移金属ケイ化物、TiO2、SnO、GeO、ITO(酸化インジウムスズ)等の導電性金属酸化物、Ti、Al、若しくはCr、又はそれらの少なくとも一種を含有する合金、導電性樹脂が挙げられる。また、下地層12は、表面に自然酸化膜を有してよい。本願において、自然酸化膜とは、物質を大気中に放置した場合に物質の表面に自然に形成される酸化膜のことをいう。自然酸化膜の例には、Ti、Al、Cr、又はそれらの少なくとも一種を含有する合金の表面に形成される不動態膜、及びシリサイドの表面に形成されるSiO2が含まれる。下地層12は、後述する金属層14の面内均一性の観点から20nm以上、好ましくは100μm以上の厚みを有してよく、製造コストの観点から300nm以下の厚みを有してよい。
The
下地層12は、絶縁性基材11の主面11a全体に形成されてよい。下地層12は任意の方法で形成してよい。例えば、スパッタリング法等のPVD(物理気相蒸着)法、CVD(化学気相蒸着)法、無電解めっき法により下地層12を形成することができる。スパッタリング法により下地層12を形成する場合、下地層12と絶縁性基材11が強固に密着する。
The
次に、図3に示すように、下地層12の表面12aの第1の領域R1上に、シード層13を形成する。第1の領域R1は、実施形態の製造方法により製造される配線基板の配線パターンに応じた所定パターンを有する領域である。シード層13は、下地層12に電気的に接続される。
Next, as shown in FIG. 3, the
シード層13の材料は、金属層を形成するステップ(S3)で用いる金属溶液L中において、シード層13の分極曲線の立ち上がり電位が、下地層12の分極曲線の立ち上がり電位よりも低くなるように選択する。分極曲線の測定方法は後述する。シード層13の材料は、導電性酸化物ではなく、且つ、表面が自然酸化し難い、導電性の材料であってよい。例えば、シード層13の材料は、高い耐酸化性を有する貴金属であってよい。例えば、シード層13は、Pt、Pd、Rh、Cu、Ag、Auからなる群より選択される金属の1種以上から形成されてよい。シード層13は、後述する金属層14の面内均一性の観点から20nm以上、好ましくは1000μm以上の厚みを有してよく、製造コストの観点から1μm以下、好ましくは300nm以下の厚みを有してよい。また、シード層13の線幅及び線間隔は、特に限定されないが、例えば、2μm以上100μm以下であってよい。
The material of the
シード層13は任意の方法で形成してよい。例えば、金属粒子の分散液を第1の領域R1に塗布し、該分散液を固化することにより、シード層13を形成することができる。金属粒子は、Pt、Pd、Rh、Cu、Ag、Auからなる群より選択される金属の1種以上を含んでよい。微細な配線を形成するために、金属粒子はより小さい粒径を有することが好ましく、例えば1nm以上100nm以下の粒径を有してよい。また、金属粒子は、20nm以下の粒径を有してもよい。それにより金属粒子の融点が低下するため、金属粒子の焼結が容易となる。分散液の分散媒として、加熱により揮発する液体、例えばデカノールを用いることができる。分散液は、添加剤を含んでもよい。添加剤の例として、炭素数が10~17個の直鎖脂肪酸塩が挙げられる。分散液の塗布方法としては、スクリーン印刷、インクジェット印刷、転写印刷等の印刷法が挙げられる。分散液を固化する方法は、特に限定されない。例えば、加熱により分散媒を揮発させるとともに金属粒子を焼結することにより、分散液を固化することができる。
The
下地層12上にメタルマスクを配置し、真空蒸着、スパッタリング等を行うことにより、第1の領域R1にシード層13を形成してもよい。
The
下地層12の表面12aは、第1の領域R1以外の領域である第2の領域R2において、シード層13に被覆されずに露出する。下地層12は、少なくとも第2の領域R2において、酸化物を含んでよい。例えば、下地層12全体が酸化物から構成されてもよいし、下地層12が表面12a全体において酸化膜を有してもよいし、下地層12が表面12aの第2の領域R2において酸化膜を有してもよい。酸化膜は、自然酸化膜であってもよいし、任意の成膜法により形成した膜であってもよい。
The
なお、第1の領域R1は、連続した1つの領域のみからなってもよいし、複数の独立した領域を含んでもよい。第1の領域R1が複数の独立した領域を含む場合、各独立した領域に形成されたシード層13は、下地層12を介して電気的に接続される。そのため、各独立した領域に形成されたシード層13毎に、後述する金属層を形成するステップ(S3)で使用するための引き出し配線を設ける必要はない。
The first region R1 may consist of only one continuous region, or may include a plurality of independent regions. When the first region R1 includes a plurality of independent regions, the
こうして、絶縁性基材11と、絶縁性基材11上に設けられた、導電性の下地層12と、下地層12の表面12aの第1の領域R1上に設けられた導電性のシード層13と、を含む、シード層付き基材10が得られる。なお、シード層付き基材10は、自ら作製する必要はなく、予め作製されたものを購入してもよい。
In this way, the insulating
(2)添加剤を含む溶液を塗布するステップ(S2)
ポリマー、ブライトナー、及びレベラーからなる群から選択される少なくとも一種の添加剤を含む溶液を調製する。溶液は、後続の金属層を形成するステップ(S3)で用いる、金属層14(図5参照)の材料である金属のイオンを含む溶液(以下、金属溶液という)に、添加剤を加えて混合することにより調製することができる。
(2) Step of applying a solution containing an additive (S2)
Prepare a solution containing at least one additive selected from the group consisting of polymers, Brighteners, and levelers. The solution is mixed by adding an additive to a solution containing metal ions (hereinafter referred to as a metal solution) which is a material of the metal layer 14 (see FIG. 5) used in the subsequent step (S3) of forming the metal layer. Can be prepared by
ポリマー、ブライトナー、及びレベラーからなる群から選択される少なくとも一種の添加剤としては、通常の電解めっきにおいてポリマー、ブライトナー、レベラーとして用いられる添加剤を、金属層14(図5参照)の材料に応じて適宜選択して用いてよい。 As at least one additive selected from the group consisting of a polymer, a brightener, and a leveler, an additive used as a polymer, a brightener, and a leveler in ordinary electrolytic plating is used as a material for the metal layer 14 (see FIG. 5). It may be appropriately selected and used according to the above.
ポリマーとしては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレンオキシド、ポリオキシアルキレングリコール等の非イオン系ポリエーテル高分子界面活性剤を用いることができる。ポリマーは、電解めっきにおいて、陰極と電解液(めっき液)の間の界面に単分子膜を形成し、金属の析出を抑制する作用を有する成分である。 As the polymer, for example, a nonionic polyether polymer surfactant such as polyethylene glycol, polypropylene glycol, polyethylene oxide, or polyoxyalkylene glycol can be used. The polymer is a component that forms a monomolecular film at the interface between the cathode and the electrolytic solution (plating solution) in electrolytic plating and has an effect of suppressing metal precipitation.
ブライトナーとしては、例えば、含硫黄有機化合物、より具体的には、3-メルカプトプロパンスルホン酸、そのナトリウム塩、ビス(3-スルホプロピル)ジスルフィド、その2ナトリウム塩、N,N-ジメチルジチオカルバミン酸(3-スルホプロピル)エステル、そのナトリウム塩等のスルホン基を有する有機硫黄系の化合物を用いることができる。ブライトナーは、電解めっきにおいて、金属の析出を促進して、析出する金属の粒子を微細化し、形成される金属層に光沢を与える作用を有する成分である。 Brighteners include, for example, sulfur-containing organic compounds, more specifically 3-mercaptopropanesulfonic acid, sodium salts thereof, bis (3-sulfopropyl) disulfides, disodium salts thereof, N, N-dimethyldithiocarbamic acid. An organic sulfur-based compound having a sulfonic acid group such as (3-sulfopropyl) ester and a sodium salt thereof can be used. Brightener is a component having an effect of promoting metal precipitation in electrolytic plating, refining the deposited metal particles, and giving luster to the formed metal layer.
レベラーとしては、例えば、ヤヌスグリーンB(JGB)、サフラニン化合物のような第四級アンモニウム化合物、フェナジン化合物、ポリアルキレンイミン、チオ尿素及びその誘導体、ポリアクリル酸アミド等の含窒素有機化合物を用いることができる。レベラーは、電解めっきにおいて、金属が析出しやすい凸部に多く吸着し、凸部における金属の析出を抑制し、形成される金属層の平坦性を高める作用を有する成分である。 As the leveler, for example, a nitrogen-containing organic compound such as Janus Green B (JGB), a quaternary ammonium compound such as a safranin compound, a phenazine compound, a polyalkyleneimine, thiourea and its derivative, and a polyacrylic acid amide should be used. Can be done. The leveler is a component having an effect of adsorbing a large amount of metal to the convex portion where metal is likely to precipitate in electrolytic plating, suppressing the precipitation of metal in the convex portion, and improving the flatness of the formed metal layer.
調製した添加剤を含む溶液をシード層付き基材10に塗布して、図4に示すように、シード層付き基材10上に溶液層16を形成する。塗布方法は、特に限定されず、ドロップキャスト法、ディップ法等の任意の方法を用いてよい。
The prepared solution containing the additive is applied to the
(3)金属層を形成するステップ(S3)
図5に示すように、シード層13の表面に金属層14を形成する。金属層14の材料としては、Cu、Ni、Ag、Au等が挙げられ、好ましくはCuであってよい。金属層14は、例えば1μm以上100μm以下の厚みを有してよい。
(3) Step of forming a metal layer (S3)
As shown in FIG. 5, a
金属層14の形成に用いる成膜装置50の一例を図7及び図8に示す。成膜装置50は、シード層13に対向するように配置される金属製の陽極51と、陽極51とシード層13との間に配置される固体電解質膜52と、陽極51とシード層13との間に電圧を印加する電源部54と、を備える。
7 and 8 show an example of the
成膜装置50は、さらに、ハウジング53を備える。ハウジング53には、陽極51と、金属溶液Lと、が収容される。ハウジング53は、図7に示すように、陽極51と固体電解質膜52との間に、金属溶液Lが収容される空間を画成してよい。この場合、陽極51は、金属層14の材料と同じで且つ金属溶液Lに可溶な材料(例えばCu)から形成された板状部材、又は金属溶液Lに不溶な材料(例えばTi)から形成された板状部材であり得る。陽極51と固体電解質膜52との間に金属溶液Lが収容される成膜装置50では、固体電解質膜52とシード層付き基材10とを均一な圧力で圧接させることができるため、シード層付き基材10の全面にわたり、シード層13上に均一に金属層14を形成することが可能である。そのため、このような成膜装置50は、微細な配線パターンの形成に好適である。
The
なお、図には示していないが、陽極51と固体電解質膜52とが接触していてもよい。この場合、陽極51は、金属溶液Lを透過することができる多孔質体から形成されてよく、陽極51の固体電解質膜52と接触する面の反対の面が、金属溶液Lが収容される空間と接触していてよい。
Although not shown in the figure, the
固体電解質膜52の材料としては、例えばデュポン社製のナフィオン(登録商標)等のフッ素系樹脂、炭化水素系樹脂、ポリアミック酸樹脂、旭硝子社製のセレミオン(CMV、CMD、CMFシリーズ)等の陽イオン交換機能を有する樹脂が挙げられる。固体電解質膜52を金属溶液Lに接触させると、金属溶液Lが固体電解質膜52に浸透する。その結果、固体電解質膜52は、金属溶液Lを内部に含有する。固体電解質膜52は、例えば、約5μm~約200μmの厚みを有してよい。
Examples of the material of the
金属溶液Lは、金属層14の材料である金属(例えばCu、Ni、Ag、Au等)をイオンの状態で含有する。金属溶液Lは、硝酸イオン、リン酸イオン、コハク酸イオン、硫酸イオン、ピロリン酸イオンを含んでよい。金属溶液Lは、金属の塩、例えば、硝酸塩、リン酸塩、コハク酸塩、硫酸塩、ピロリン酸塩等の溶液であってよい。
The metal solution L contains a metal (for example, Cu, Ni, Ag, Au, etc.) which is a material of the
さらに、成膜装置50は、ハウジング53の上部に、ハウジング53を昇降させる昇降装置55を備える。昇降装置55は、例えば、油圧式又は空圧式のシリンダ、電動式のアクチュエータ、リニアガイド、モータ等を含んでよい。
Further, the
ハウジング53は、供給口53aと排出口53bとを有する。供給口53a及び排出口53bは、配管64を介してタンク61に接続される。配管64に接続されたポンプ62によってタンク61から送り出された金属溶液Lは、供給口53aからハウジング53内に流入し、排出口53bを介してハウジング53から排出されてタンク61に戻る。配管64には、排出口53bの下流において、圧力調整弁63が設けられる。圧力調整弁63及びポンプ62によりハウジング53内の金属溶液Lの圧力を調整することができる。
The
成膜装置50は、さらに、シード層付き基材10を載置する金属台座56と、該シード層付き基材10の下地層12又はシード層13と金属台座56とを電気的に接続するための導電部材57と、を備える。導電部材57は、シード層付き基材10の縁部の一部を覆うとともに、部分的に折り曲げられて金属台座56に接触する金属板であってよい。これにより、金属台座56が導電部材57を介して下地層12及びシード層13に電気的に接続される。なお、導電部材57は、シード層付き基材10に脱着可能であってよい。
The
電源部54の負極は、金属台座56を介して下地層12及びシード層13に電気的に接続され、電源部54の正極は、陽極51に電気的に接続される。
The negative electrode of the
以下のようにして、成膜装置50を用いて金属層14を形成することができる。
The
図7に示すように、金属台座56上の所定位置に、溶液層16を形成したシード層付き基材10及び導電部材57を載置する。次いで、図8に示すように、昇降装置55によりハウジング53を所定高さまで下降させる。
As shown in FIG. 7, the
次いで、ポンプ62により金属溶液Lを加圧する。すると、圧力調整弁63によりハウジング53内の金属溶液Lが、所定の圧力に保たれる。また、固体電解質膜52が、シード層13の表面に接触する。それにより、固体電解質膜52に含有される金属溶液Lが、シード層13の表面に接触する。固体電解質膜52は、ハウジング53内の金属溶液Lの圧力で、シード層13の表面に均一に押圧される。下地層12の表面12aの第2の領域R2(図4等参照)と固体電解質膜52の間には、溶液層16が挟まれる。
Next, the metal solution L is pressurized by the
電源部54により、陽極51とシード層13との間に電圧を印加する。上述のように、金属溶液L中における下地層12の分極曲線の立ち上がり電位は、金属溶液L中におけるシード層13の分極曲線の立ち上がり電位よりも高い。これは、下地層12の表面12aにおける、金属溶液Lに含まれる金属イオンの還元反応の活性化エネルギーが、シード層13の表面における、金属溶液Lに含まれる金属イオンの還元反応の活性化エネルギーよりも高いことを意味する。そのため、陽極51とシード層13との間に電圧を印加すると、シード層13に接触した金属溶液Lに含まれる金属イオンがシード層13の表面で選択的に還元され、シード層13の表面に金属が析出する。それにより、シード層13の表面に選択的に金属層14が形成される。シード層13の上面だけでなく側面にも金属層14が形成されてよく、それにより、金属層14とシード層13の間の密着性を向上させることができる。
A voltage is applied between the
なお、陽極51とシード層13との間に印加する電圧は、金属溶液L中におけるシード層13の分極曲線の立ち上がり電位以上、且つ、金属溶液L中における下地層12の分極曲線の立ち上がり電位以下としてよい。この場合、シード層13と陽極51の間に電流は流れるが、下地層12と陽極51の間には実質的に電流は流れない。そのため、シード層13の表面に一層選択的に金属が析出する。
The voltage applied between the
また、溶液層16に含まれる添加剤の作用により、形成される金属層14の横方向(絶縁性基材11の主面11aに平行な方向)への成長が抑制され、シード層13のパターンに対応するパターンを有する金属層14を安定的に形成することができる。
Further, due to the action of the additive contained in the
例えば、溶液層16が添加剤としてポリマーを含む場合、ポリマーがシード層13の側面及び形成された金属層14の側面に単分子膜を形成し、シード層13及び金属層14の側面における金属の析出を抑制する。それにより、金属層14の横方向への成長が抑制される。
For example, when the
溶液層16が添加剤としてブライトナーを含む場合、ブライトナーが、金属が析出しやすいシード層13及び金属層14の上面における金属の析出を促進し、シード層13及び金属層14の側面における金属の析出が相対的に抑制される。それにより、金属層14の横方向への成長が抑制される。
When the
溶液層16が添加剤としてレベラーを含む場合、レベラーがシード層13の側面及び形成された金属層14の側面に吸着して、シード層13及び金属層14の側面における金属の析出を抑制する。特に、シード層13及び金属層14の側面に凸部がある場合、この凸部にレベラーが多く吸着し、凸部における金属の析出を抑制する。その結果、金属層14の側面が平坦化する。そのため、金属層14の横方向への成長が抑制される。
When the
所定厚みを有する金属層14が形成された後、陽極51とシード層13の間の電圧の印加を停止し、ポンプ62による金属溶液Lの加圧を停止する。そして、ハウジング53を所定高さまで上昇させ(図9参照)、金属層14が形成されたシード層付き基材10を金属台座56から取り外す。次いで、シード層付き基材10上の溶液層16を水洗及び乾燥等により除去する。
After the
上述した金属溶液L中における下地層12及びシード層13の分極曲線は、ポテンショスタット(北斗電工株式会社製HZ-7000)を用いて、以下の条件にて測定される。
作用極:下地層12又はシード層13を構成する材料と同じ材料からなる電極
対極:ステップ(S3)で用いられる陽極51
参照電極:飽和カロメル電極(東亜ディーケーケー株式会社製HC-205C)
電解液:ステップ(S3)で用いられる金属溶液L
電解液温度:25℃
電位掃引速度:10mV/sec
The polarization curves of the
Working electrode: Electrode made of the same material as the material constituting the
Reference electrode: Saturated calomel electrode (HC-205C manufactured by DKK-TOA CORPORATION)
Electrolyte: Metal solution L used in step (S3)
Electrolyte temperature: 25 ° C
Potential sweep speed: 10 mV / sec
なお、本願においては、分極曲線において電流密度が0.1mA/cm2のときの電位を、立ち上がり電位と定義する。 In the present application, the potential when the current density is 0.1 mA / cm 2 in the polarization curve is defined as the rising potential.
(4)下地層をエッチングするステップ(S4)
次いで、図6に示すように、下地層12(図5参照)をエッチングする。下地層12のエッチングにおいて、金属層14がマスクとなるため、下地層12の、金属層14の下に位置する部分(以下、「適宜、残留下地層」という)12bはエッチングされることなく、絶縁性基材11上に残留する。それにより、絶縁性基材11上に、残留下地層12b、シード層13及び金属層14を含む、所定の配線パターンを有する配線層2が形成される。
(4) Step of etching the base layer (S4)
Then, as shown in FIG. 6, the base layer 12 (see FIG. 5) is etched. In the etching of the
下地層12のエッチングに用いるエッチングガス又はエッチング液は、下地層12の材質に応じて、適宜選択してよい。エッチングガスの例として、CF4、SF6、ホウ素、塩素、HBr、BCl3が挙げられる。また、エッチング液として、HF等の酸又はアルカリの溶液等を用いることができる。例えば、下地層12が、シリサイドから形成される場合、CF4ガスを用いた反応性イオンエッチング法によって下地層12をエッチングすることができる。
The etching gas or etching solution used for etching the
以上のようにして、絶縁性基材11と、絶縁性基材11上に設けられた所定の配線パターンを有する配線層2と、を備える配線基板1が製造される。実施形態に係る製造方法は、添加剤を含む溶液を塗布するステップ(S2)を含むことにより、金属層を形成するステップ(S3)において、金属層14の横方向(絶縁性基材11の主面11aに平行な方向)への成長が抑制されるため、所望の形状の配線層2を安定的に形成することができる。
As described above, the wiring board 1 including the insulating
実施形態に係る製造方法では、レジストマスクを用いることなく配線基板1を製造することができるため、配線基板1の製造コストの低減及び製造時間の短縮が可能となる。 In the manufacturing method according to the embodiment, since the wiring board 1 can be manufactured without using a resist mask, it is possible to reduce the manufacturing cost and the manufacturing time of the wiring board 1.
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができる。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various design changes are made without departing from the spirit of the present invention described in the claims. It can be performed.
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
実施例1
絶縁性基材としてガラス基材を用意した。絶縁性基材の表面に、下地層としてTi層をスパッタリング法により形成した。次に、銀ナノ粒子を含有するインクを用いて、スクリーン印刷法により、下地層の表面に、所定のパターンを有するAg層をシード層として形成した。それにより、シード層付き基材を得た。
Example 1
A glass base material was prepared as an insulating base material. A Ti layer was formed as a base layer on the surface of the insulating base material by a sputtering method. Next, using an ink containing silver nanoparticles, an Ag layer having a predetermined pattern was formed as a seed layer on the surface of the base layer by a screen printing method. As a result, a substrate with a seed layer was obtained.
1mol/Lの硫酸銅水溶液3mLに、奥野製薬工業株式会社製「トップルチナSFベース」を3滴加えて混合して、ポリマーを含む溶液を調製した。調製した溶液をシード層付き基材の表面に5滴滴下し、塗り広げて、シード層付き基材の表面に溶液層を形成した。 Three drops of "Top Lucina SF Base" manufactured by Okuno Pharmaceutical Industry Co., Ltd. were added to 3 mL of a 1 mol / L copper sulfate aqueous solution and mixed to prepare a solution containing a polymer. Five drops of the prepared solution were dropped on the surface of the substrate with a seed layer and spread to form a solution layer on the surface of the substrate with a seed layer.
図9、10に示す成膜装置50を用いて、以下の条件にて、シード層の表面に金属層として厚み4μmのCu層を形成した。
陰極:シード層
陽極:無酸素銅板(C1020)
固体電解質膜:ナフィオン(登録商標)(厚み約8μm)
金属溶液:1.0mol/Lの硫酸銅水溶液
固体電解質膜をシード層に押し当てる圧力:1.0MPa
電流密度:92mA/cm2
Using the
Cathode: Seed layer Anode: Oxygen-free copper plate (C1020)
Solid electrolyte membrane: Nafion (registered trademark) (thickness approx. 8 μm)
Metal solution: 1.0 mol / L copper sulfate aqueous solution Pressure to press the solid electrolyte film against the seed layer: 1.0 MPa
Current density: 92mA / cm 2
次いで、金属層をマスクとして、CF4ガスを用いた真空プラズマエッチングにより、絶縁性基材の表面が露出するまで下地層をエッチングした。それにより、残留下地層、シード層、及び金属層からなる所定の配線パターンの配線層が、絶縁性基材上に形成された。こうして、絶縁性基材と配線層とを備える配線基板が得られた。 Next, using the metal layer as a mask, the base layer was etched by vacuum plasma etching using CF4 gas until the surface of the insulating base material was exposed. As a result, a wiring layer having a predetermined wiring pattern composed of a residual base layer, a seed layer, and a metal layer was formed on the insulating base material. In this way, a wiring board including an insulating base material and a wiring layer was obtained.
実施例2
1mol/Lの硫酸銅水溶液3mLに、奥野製薬工業株式会社製「トップルチナSF-B」を3滴加えて混合して、ブライトナーを含む溶液を調製したこと以外は、実施例1と同様にして配線基板を作製した。
Example 2
Same as in Example 1 except that 3 drops of "Top Lucina SF-B" manufactured by In The Back Pharmaceutical Industry Co., Ltd. was added to 3 mL of a 1 mol / L copper sulfate aqueous solution and mixed to prepare a solution containing Brightener. A wiring board was produced.
実施例3
1mol/Lの硫酸銅水溶液3mLに、奥野製薬工業株式会社製「トップルチナSFレベラー」を3滴加えて混合して、レベラーを含む溶液を調製したこと以外は、実施例1と同様にして、配線基板を作製した。
Example 3
Wiring was performed in the same manner as in Example 1 except that a solution containing the leveler was prepared by adding 3 drops of "Top Lutina SF Leveler" manufactured by Okuno Pharmaceutical Industry Co., Ltd. to 3 mL of a 1 mol / L copper sulfate aqueous solution and mixing them. A substrate was prepared.
比較例
シード層付き基材の表面に溶液層を形成しなかったこと以外は実施例1と同様にして、配線基板を作製した。
Comparative Example A wiring board was produced in the same manner as in Example 1 except that a solution layer was not formed on the surface of the substrate with a seed layer.
評価
実施例1~3及び比較例の配線基板を、走査型電子顕微鏡(SEM)にて観察した。SEM像を図9~12に示す。図12に示すように、比較例の配線基板では、金属層が横方向(絶縁性基材の主面に平行な方向)に成長し、配線間の距離が小さくなっていた。図9~11に示すように、実施例1~3の配線基板では、金属層の横方向の成長が抑制され、配線間の距離が十分に保たれていた。
Evaluation The wiring boards of Examples 1 to 3 and Comparative Examples were observed with a scanning electron microscope (SEM). SEM images are shown in FIGS. 9-12. As shown in FIG. 12, in the wiring board of the comparative example, the metal layer grew in the lateral direction (direction parallel to the main surface of the insulating base material), and the distance between the wirings became small. As shown in FIGS. 9 to 11, in the wiring boards of Examples 1 to 3, the lateral growth of the metal layer was suppressed, and the distance between the wirings was sufficiently maintained.
1:配線基板、2:配線層、10:シード層付き基材、11:絶縁性基材、12:下地層、R1:第1の領域、R2:第2の領域、13:シード層、14:金属層、16:溶液層、50:成膜装置
1: Wiring board 2: Wiring layer, 10: Base material with seed layer, 11: Insulating base material, 12: Base layer, R1: First region, R2: Second region, 13: Seed layer, 14 : Metal layer, 16: Solution layer, 50: Film forming equipment
Claims (1)
(a)シード層付き基材を準備するステップであって、
ここで、前記シード層付き基材は、
前記絶縁性基材と、
前記絶縁性基材上に設けられた、導電性の下地層と、
前記下地層の表面の、前記配線パターンに応じた所定パターンを有する第1の領域上に設けられた、導電性のシード層と、を含む、ステップと、
(b)前記シード層付き基材に、ポリマー、ブライトナー、及びレベラーからなる群から選択される少なくとも一種の添加剤を含む溶液を塗布するステップと、
(c)前記シード層の表面に金属層を形成するステップであって、
ここで、前記シード層と陽極との間に、金属イオンを含む溶液を含有する固体電解質膜を配置し、前記固体電解質膜と前記シード層とを圧接させながら、前記陽極と前記シード層との間に電圧を印加する、ステップと、
(d)前記下地層をエッチングするステップと、
をこの順で含む、方法。
A method for manufacturing a wiring board comprising an insulating base material and a wiring layer having a predetermined wiring pattern provided on the insulating base material.
(A) A step of preparing a base material with a seed layer.
Here, the base material with the seed layer is
With the insulating base material,
A conductive base layer provided on the insulating base material and
A step comprising a conductive seed layer provided on a first region of the surface of the substrate layer having a predetermined pattern corresponding to the wiring pattern.
(B) A step of applying a solution containing at least one additive selected from the group consisting of a polymer, a brightener, and a leveler to the substrate with a seed layer.
(C) A step of forming a metal layer on the surface of the seed layer.
Here, a solid electrolyte membrane containing a solution containing metal ions is placed between the seed layer and the anode, and the anode and the seed layer are brought into contact with each other while the solid electrolyte membrane and the seed layer are pressed against each other. Applying a voltage between the steps and
(D) The step of etching the base layer and
In this order, the method.
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