JP3069942B2 - 電気回路基板及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気回路基板及びその
製造方法、特に印刷配線基板を始めとする電気回路基板
におけるメタライゼーションに有効なプロセス、及び該
プロセスにより作製される新規電気回路基板及びその製
造方法に関するものである。具体的には、本発明は、予
め金属を貼付けた基板のエッチングによって金属回路を
製造する操作を必要とせず、必要部分に直接無電解めっ
きで金属回路パターンを作製するために、光反応性重合
触媒を用いた導電性高分子のパターン化方法を適用する
というものである

【０００２】

【従来の技術】従来の印刷配線基板などの電気回路は
銅、金、酸化スズなどの導電性材料で被覆された絶縁性
基板に、感光性樹脂などのフォトレジスト材を塗りつ
け、所望のパターンのマスクをかけて紫外線などを照
射して、フォトレジスト剤を硬化させ、未硬化部分
を取りのぞいたのち、化学エッチングなどによって、
不要な銅箔部分を除去し電気回路を形成しており、工程
が非常に複雑である。しかもレジストの除去や大部分の
金属を溶解除去するなど資源やエネルギーを無駄に消費
する工程があるという欠点がある。

【０００３】これに対してこれらの欠点を補うものとし
てフルアディティブ法があり、配線部分だけに無電解め
っきによる回路パターンを形成する方法が考案されてい
る。例えば、光反応を利用したアディティブ法による回
路パターンの作製方法としては、特開昭４６−８２７、
特開昭４８−２００６５、特開昭４８−２４２５０、特
開昭４８−２４２５５などがある。例えば、特開昭４６
−８２７は、還元性の金属塩の光酸化により塩化パラジ
ウムの還元によるパラジウムの析出を光未照射部分にの
み起こさせるものであり、特開昭４８−２００６５、特
開昭４８−２４２５５、特開昭４８−２４２５０は、金
属塩の光還元により生成する遊離金属を核として無電解
めっきを行うものである。さらに特開昭５８−２２２５
９２では、接着剤のパターンを電子記録法により形成
し、パターン部分にのみ触媒粒子を付着させた後、無電
解めっきする方法が示されている。しかし、これらは回
路パターンの再現性や非導電回路部での異常析出など種
々の欠点があり、主たるプリント基板の製造方法の位置
を占めるに至っていない。

【０００４】一方、従来の金属に代わる導電体として、
導電性高分子が注目されるようになり、種々の導電性高
分子が合成され検討されているが、不溶不融性のため加
工性に問題があり、用途が限られていた。

【０００５】この点を改良するために、本発明者の一部
は、導電性高分子パターンの作製方法を提供している
（特願平４−６９６４７）。この方法は、導電性高分子
のモノマーの重合能力が光の照射により変化する触媒の
性質を利用して導電性高分子のパターンを作製するもの
であり、具体的には塩化鉄（ＩＩＩ）などのピロールの
酸化重合触媒となり、かつ光で還元され酸化性が失われ
る物質を溶液とし他の素材の表面に塗布するか、ポリマ
ーなどに混合した組成物を薄膜またはフィルム、板状な
どに成形し、これにマスクパターンを密着させ、紫外光
または可視光を照射することによって、光照射部分の酸
化性を消失させ、ピロールを重合させなくするものであ
る。

【０００６】すなわち、光非照射部分のみに導電性高分
子であるポリピロールが生成することにより導電性のパ
ターンが作製できる。しかし、この方法では導電性高分
子パターンの導電性が銅などの金属に比べて低いため、
発光ダイオードや液晶など低電流の電子回路には適用可
能であるが、銅プリント基板のような金属電子回路にそ
のまま代替できないなど不十分な点があった。

【０００７】このような欠点を解決するために、本発明
者らは導電性高分子パターン上に電気めっきにより金属
を析出させ金属回路パターンとする方法を開発した（特
願平５−２２８１４２）。しかし、電気めっき法では、
回路全体が電気的に接続されている必要があり、また、
電解液面に近い部分から金属が析出成長し金属化される
ため、回路パターン末端までの距離が長いと全体が金属
化されるのに長時間を要するなど、複雑な電気回路パタ
ーンの作成には問題があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の主な目的は、
光照射によりモノマーの酸化重合性が消失または減少す
る性質を持つ触媒を用いて作製した導電性高分子のパタ
ーンを用いて、工程の簡単な電気回路基板の製造プロセ
スと、特徴ある新規な電気回路基板を提供することにあ
る。

【０００９】本発明のもう一つの目的は、金属箔張積層
板を基板として用いず、エッチング工程やレジストの除
去工程を必要としない製造プロセスを提供することであ
る。

【００１０】本発明の更なる目的は、電気的に接続して
いない回路パターンやめっきスルーホールの作製も同時
に行うプロセスを提供することである。

【００１１】本発明の別な目的は、従来の印刷配線基板
などの工程の短縮化、及び省資源省エネルギー化を図る
製造プロセスを提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、光照射により
モノマーの酸化重合性が消失または減少する性質を持つ
触媒を用いて導電性高分子パターンを作製し、回路パタ
ーン化した導電性高分子の塩化パラジウム還元性を利用
して、パターン上に選択的に金属を無電解めっきするこ
とにより、短い簡単な工程で電気回路基板を製造するも
のであり、基板上に光照射によりモノマーの酸化重合性
が消失または減少する性質を持つ触媒を含む触媒層が形
成され、マスクパターンを介して形成された光非照射部
に導電性高分子からなる回路パターンが形成され、該回
路パターン上に無電解めっきによる金属膜が形成されて
いることを特徴とする電気回路基板、また、下記ａ）〜
ｃ）の工程からなる電気回路基板の製法である。ａ）基
板上に光照射によりモノマーの酸化重合性が消失または
減少する性質を持つ触媒を含む触媒層を形成し、マスク
パターンを介して光を照射する工程、ｂ）該触媒層の光
非照射部に導電性高分子の回路パターンを形成する工
程、ｃ）該導電性高分子の回路パターン上に無電解めっ
き液から金属膜を化学めっきする工程。またスルーホー
ルなどのめっきも同時に行うことができる。

【００１３】本発明おいて、光照射によりモノマーの酸
化重合性が消失または減少する性質を持つ触媒は基板自
体に予め含有させるほか、単独または他の物質の存在下
で溶液とし素材表面に塗布した塗布膜としたり、マトリ
ックスポリマー及びその他の物質を含む混合溶液をキャ
スト法、バーコート法などの膜作製法により得た複合膜
あるいはフィルムとして使用される。

【００１４】この触媒を含む層に、マスク、ネガ、ポジ
等を通して、紫外光などの光を照射し、画像を焼き付け
た後、導電性高分子のモノマー蒸気を接触させるか、モ
ノマーを含む溶液中に浸漬すると、光の当たった部分に
はモノマーが重合せず、光の遮られた部分にのみモノマ
−が重合し、導電性のパターンが形成される。導電性高
分子形成部分は、塩化パラジウムを金属パラジウムに還
元する性質を持ち、通常の無電解めっき法では不可欠な
塩化すず（Ｉ）などの還元触媒による前処理を行わなく
ても、パラジウムの金属核が導電性高分子上に形成され
るため、導電性高分子パターンを直接塩化パラジウム溶
液で処理し、無電解めっき液に浸漬することにより、導
電性高分子パターン上に金属が析出し、金属回路が形成
される。

【００１５】本発明による回路形成方法によれば、塗布
またはその他一般的な薄膜形成法により他の素材表面に
光照射によりモノマーの酸化重合性が消失または減少す
る性質を持つ触媒を含む層を施し、導電性高分子パター
ンを作製することは容易なので、プラスチックス、セラ
ミック、金属、紙、布などあらゆる固体材料表面での適
用が可能である。

【００１６】本発明において使用する光照射によりモノ
マーの酸化重合性が消失または減少する性質を持つ触媒
としては、鉄、銅などの金属化合物が有効であり、特に
好ましい化合物として、塩化鉄（ＩＩＩ）、硫酸鉄（Ｉ
ＩＩ）などの鉄（ＩＩＩ）の化合物、塩化銅（ＩＩ）、
臭化銅（ＩＩ）などの銅（ＩＩ）の化合物が挙げられ
る。これらの金属化合物は混合して用いてもよい。

【００１７】上述の化合物は、単独では水、メタノール
などのアルコール類、アセトンなどのケトン類、クロロ
ホルム、１，２−ジクロルエタンなどのハロゲン化炭化
水素、ベンゼンなど炭化水素類などを始めとする溶液と
して塗布するかまたはマトリックスポリマーと複合化し
て用いる。マトリックスポリマーとの複合化は、マトリ
ックスポリマーを溶解可能な各種溶媒を用いた混合溶液
から、キャスト法、バーコート法などの方法により各種
基材上に塗布乾燥し複合膜とする他、他の一般的な膜作
製法、例えばマトリックスポリマーとの混練押し出し等
により作製したフィルムや板などとして使用してもよ
い。

【００１８】マトリックスポリマーとしては、化合物と
の混合性のあるポリマーはすべて使用できるが、とくに
ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリメタクリ
ル酸メチルなどが良好である。また、ポリプロピレング
リコールやポリエチレングリコールなどの液状のポリマ
ーやゼラチン、セルロースなどの天然高分子も用いるこ
とができる。

【００１９】本発明においてに使用される導電性高分子
モノマーとしてはピロール類、チオフェン類がある。た
とえば、ピロール類としては非置換ピロール、Ｎ−置換
ピロールあるいは環置換ピロールが例示される。また上
述した５員環化合物同士または他の共重合性のモノマー
と共重合させることもできる。これらモノマーの重合
は、生成する導電性高分子の導電率が０．０１Ｓ／ｃｍ
程度以上あれば塩化パラジウムの還元性を持ち無電解め
っきが可能であるので、とくに高導電化を図る必要はな
く大気中室温で気相重合または溶液中で浸漬重合する方
法で十分であり、設備等も簡略化できる。

【００２０】触媒層に対する光照射は、太陽及び可視光
及び紫外光またはこれらを含む光を発生する装置はすべ
て使用することができる。

【００２１】無電解めっきできる金属としては、銅、
金、銀、ニッケル、クロムなど通常の無電解めっきでき
る金属はすべて適用できる。

【００２２】

【作用】本発明のプロセスを実施する場合、導電性高分
子の重合は、気相または溶液中における酸化剤含有部分
との接触によっておこる。さらに、導電性高分子は塩化
パラジウムを金属パラジウムに還元する性質を持つた
め、従来の無電解めっきでは不可欠の塩化すず（Ｉ）な
どの還元触媒による前処理が不要であり、直接塩化パラ
ジウム溶液で処理し、無電解めっき液に浸漬することに
よって金属を化学めっきすることができる。この方法に
おいては電気的に接続していない孤立した回路パターン
やスルーホールも同時に作製できる。

【００２３】また、導電性高分子の導電率に関しては、
本発明では導電性高分子の導電性ではなく還元性を利用
しているので、特に高導電化を図る必要はなく大気中室
温で重合したもので十分であり、設備等も簡略化でき
る。

【００２４】さらに、銅箔などの金属箔を予め接着した
基板を使用せず必要部分にだけ無電解めっきにより金属
回路を作製できるため、銅箔の大部分を廃棄するエッチ
ング工程やレジストの塗布や除去工程などが不要とな
り、省資源化を図ることができるとともに工程が著しく
短縮化される。実施例を以下に示したが、特にこれらに
限定されるものではない。

【００２５】

【実施例】

実施例１ ポリ酢酸ビニル２部を酢酸エチル２０部に溶解し、この
溶液に無水塩化鉄（ＩＩＩ）を固形分中の重量比で３０
％となるように加え完全に溶解した。この溶液をポリエ
ステルフィルム表面にバーコート法によって塗布し、７
０℃で１５分間乾燥し、厚さ約１０μｍの薄膜を作製し
た。得られた薄膜に、線幅１ｍｍ、ピッチ１ｍｍ、長さ
３０ｍｍに描いたポジフィルムマスクパターンを重ね１
ｍの距離から２ＫＷハロゲンランプで１５分間光照射し
た。光照射後、ピロールを重量比で１％配合させた四塩
化炭素溶液中に５分間浸漬させ、マスク部分にポリピロ
ールを生成させ、ポリピロールパターンを作製した。次
に、メタノール中に浸漬し未反応の溶解性の鉄化合物を
抽出除去後、再び７０℃で数分間乾燥した。このポリピ
ロールパターン形成複合膜の全体を塩化パラジウム溶液
中に数分間浸漬後、０．１Ｎ塩酸で洗浄し、さらに水洗
した。ついで、無電解銅めっき浴中に浸漬すると、徐々
にポリピロールパターン部分にのみ銅が均一に析出し、
ポリ酢酸ビニル上にポリピロールパターンに基づいた銅
のパターンが形成できた。

【００２６】実施例２ 塩化鉄（ＩＩＩ）六水塩６部をアセトン２０部に溶解
し、ポリプロピレングリコール・ポリエチレングリコー
ルエーテル２部を加え完全に溶解した。この溶液をポリ
エステルフィルムの表面にバーコート法によって塗布
し、７０℃で１５分間乾燥後、実施例１と同様の方法で
光照射し、密閉容器中でピロールを２０℃、５分間接触
させ、マスクパターン部分にポリピロールを気相重合さ
せた。これを実施例１と同様の方法で塩化パラジウム溶
液で処理し、無電解銅めっきすることによりポリエステ
ルフィルム上にポリピロールパターンに基づいた銅のパ
ターンが形成できた。

【００２７】実施例３ ポリビニルアルコール１０部を蒸留水１００部に溶解
し、この溶液に塩化鉄（ＩＩＩ）六水塩を固形分中の重
量比で３０％となるように加え完全に溶解した。以下実
施例１と同様に光照射後、密閉容器中で１時間ピロール
を気相重合させた。このポリピロールパターンを実施例
１と同様の方法で塩化パラジウム溶液で処理し、無電解
ニッケルメッキ浴中に浸漬したところ、徐々にポリピロ
ールパターン上にニッケルが析出し、ポリピロールパタ
ーンに基づいたニッケルのパターンが形成できた。

【００２８】実施例４ 塩化鉄（ＩＩＩ）六水塩４部をアセトン２０部に溶解し
た溶液に、ポリエチレングリコール６０００（平均分子
量７，５００）２部を加えた。この溶液をポリイミドフ
ィルム表面にバーコート法によって塗布し、７０℃で３
０分間乾燥し、以下実施例１と同様に光照射し、密閉容
器中で室温、３０秒間ピロールを気相重合させた。この
パターンを実施例１と同様の方法により塩化パラジウム
溶液で処理し、銅を無電解めっきすると、ポリイミドフ
ィルム上にポリピロールパターンに基づいた銅のパター
ンが形成できた。

【００２９】実施例５ 塩化鉄（ＩＩＩ）六水塩４部をアセトン２０部に溶解し
た溶液に、ポリプロピレングリコール（重合度４００）
２部を加えた。この溶液をアルミナ基板表面にバーコー
ト法によって塗布し、７０℃で３０分間乾燥後、実施例
１と同様に光照射し、密閉容器中で室温、５分間ピロー
ルを気相重合させポリピロールパターンを作製した。こ
のパターンを実施例１と同様の方法により塩化パラジウ
ム溶液で処理し、銅を無電解めっきすると、アルミナ基
板上にポリピロールパターンに基づいた銅のパターンが
形成できた。

【００３０】

【発明の効果】本発明は、簡便な方法で、銅などの金属
電気回路を基板上に製造する方法を提供するものであ
り、金属配線は必要な部分にだけ無電解めっきにより形
成させることができるため、これまでのように銅箔など
を接着した基板素材を必要としない。

【００３１】また、図１の本発明に従う電気回路基板の
製造プロセスの流れ図と、図２の従来の電気回路基板の
製造プロセスの流れ図で対比されるように、銅箔の大部
分を除去廃棄するエッチング工程やレジストの除去工程
が省略でき、資源の大幅な節約となるばかりでなく、ス
ルーホールのめっきも同時にできるため、これまで別工
程で行われたスルーホール無電解めっき工程も不要であ
る。本発明のプロセスを実施する場合、導電性高分子の
重合は、気相または溶液中において酸化重合剤含有層と
モノマーの接触によっておこるため、特殊な装置は必要
としない。

【００３２】さらに、導電性高分子形成部分は、塩化パ
ラジウムを金属パラジウムに還元する性質を持ち、従来
の無電解めっき法では不可欠な塩化すず（Ｉ）などの還
元触媒による前処理を必要とせず、直接塩化パラジウム
液で処理すればパラジウムの金属核が形成されるため、
無電解めっき工程も簡略化される。すなわち、これまで
の印刷配線基板等の複雑な製造方法と異なり、工程の短
縮化、設備の合理化、資源の節約、省エネルギー化を図
ることができる。

【００３３】加えて、基板としてエポキシ積層板のみな
らず種々のポリマー、セラミック、金属、紙、布などを
使用でき、これらの表面に金属回路を簡単に作製するこ
とができるため電子材料としての応用範囲が格段に広い
という特長がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従う電気回路基板の製造プロセスの流
れ図である。

【図２】従来の電気回路基板の製造プロセスの流れ図で
ある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 成瀬 勉 愛知県刈谷市一ツ木町西新割（番地な し） 愛知県工業技術センタ−内 (72)発明者 夏目 幸洋 愛知県海部郡甚目寺町大字上萱津字深見 24番地 アイカ工業株式会社内 (72)発明者 佐治 一良 愛知県海部郡甚目寺町大字上萱津字深見 24番地 アイカ工業株式会社内 審査官 市川 裕司 (56)参考文献 特開 平２−273926（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−160314（ＪＰ，Ａ) 特公 平３−20077（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05K 3/18 C23C 18/16

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に光照射によりモノマーの酸化
   重合性が消失または減少する性質を持つ触媒を含む触媒
   層が形成され、マスクパターンを介して形成された光非
   照射部に導電性高分子の回路パターンが形成され、該回
   路パターン上に無電解めっきによる金属膜が形成されて
   いることを特徴とする電気回路基板。
2. 【請求項２】 下記ａ）〜ｃ）の工程からなる電気回路
   基板の製法。 ａ）基板上に光照射によりモノマーの酸化重合性が消失
   または減少する性質を持つ触媒を含む触媒層を形成し、
   マスクパターンを介して光を照射する工程、 ｂ）該触媒層の光非照射部に導電性高分子の回路パター
   ンを形成する工程、 ｃ）該導電性高分子の回路パターン上に無電解めっき液
   から金属膜を化学めっきする工程。