JP3939559B2 - 表面導電化樹脂及びその製造方法並びに配線基板 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、配線基板等に好適な表面導電化樹脂及びその効率的な製造方法、並びに、該表面導電化樹脂を用いた配線基板に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、配線基板等を製造する目的でポリイミド等の絶縁樹脂の表面をメタライズする各種方法が提案されてきている。その中でも、真空蒸着装置やスパッタリング装置等の真空装置を用いるドライプロセスは、均一性、密着性に優れる金属薄層を形成することができる確実な方法であった。しかし、このドライプロセスの場合、真空装置が必要になる上にクリーンルーム等の高価な設備が必要になる一方、複雑な形状の金属薄層を形成することが困難である等の問題がある。
【0003】
このため、近時、前記ドライプロセスにおけるような問題がない、無電解めっき等のウェットプロセスの研究が盛んである。前記無電解めっき等のウェットプロセスにおいては、前処理としてエッチング処理等を行って1〜3μm程度の微細な穴を予め樹脂表面に形成し、該穴によるアンカー効果によりめっき層の密着力を向上させることが一般に行われている。しかし、この場合、前記エッチング処理等の前処理を行うのは効率的ではない上、ポリイミド等の樹脂では前記エッチング処理等を行うと、該樹脂の特性を劣化させてしまう、アンカー効果が得られない、均一性に優れる金属薄層が得られない、等の問題がある。
【0004】
そこで、近時、前記真空装置等を必要とせず、真空プロセスにおいて得られるような電気的性質、表面フラット性を示す導電性層を、無電解めっき並の低コストでかつ簡便な工程で、樹脂表面に形成可能なプロセスの開発が望まれている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記要望に応え、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、配線基板等に好適であり、電気特性、表面フラット性に優れた導電性層を表面に有する表面導電化樹脂、該表面導電化樹脂を真空装置等を使用することなく低コストで効率的にかつ簡便な工程で製造可能な表面導電化樹脂の製造方法、及び、該表面導電化樹脂を用いてなり、真空装置等を用いることなく低コストで効率的に形成可能であり、電気特性、表面フラット性に優れた配線基板を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための手段は、後述の(付記1)〜(付記23)として記載した通りである。
前記付記1に記載の表面導電化樹脂の製造方法においては、まず、アルカリ性下で置換可能な反応基を有してなく、露光されると該アルカリ性下で置換可能な反応基を生ずる感光性樹脂、及び、アルカリ性下で置換可能な反応基を有しており、露光されると該アルカリ性下で置換可能な反応基を消失する感光性樹脂の少なくともいずれかの表面に、アルカリ性下で置換可能な反応基を選択的に生じさせる。次に、アルカリ溶液に接触させて該反応基の一部をアルカリ金属イオンと置換する。次に、導電性物質のイオン溶液に接触させて該アルカリ金属イオンを該導電性物質のイオンと交換する。次に、該導電性物質のイオンを還元させて該導電性物質を前記樹脂の表面に析出させる。その結果、該導電性物質による層が表面に形成された表面導電化樹脂が製造される。
【0007】
前記付記4では、前記樹脂がポジ型反応を示し、前記導電性物質による層が刺激付与された部位の表面に形成される。前記付記5では、前記樹脂が感光性樹脂であるので、前記導電性物質による層が露光部の表面に形成される。前記付記6では、前記感光性樹脂が光酸発生剤を含有するので、露光部にアルカリ性下で置換可能な反応基が選択的に生ずる。前記付記7では、前記感光性樹脂がポリイミドであるので、露光部にカルボキシ基が選択的に生ずる。
【0008】
前記付記8では、前記樹脂がネガ型反応を示し、前記導電性物質による層が刺激付与されてない部位の表面に形成される。前記付記9では、前記樹脂が感光性樹脂であるので、前記導電性物質による層が未露光部の表面に形成される。前記付記10では、前記感光性樹脂が光塩基発生剤を含有するので、未露光部にアルカリ性下で置換可能な反応基が選択的に生ずる。前記付記11では、前記感光性樹脂がポリアミド酸であるので、未露光部にカルボキシ基が選択的に生ずる。
【0009】
前記付記12では、マスクパターン状に前記導電性物質による層が形成される。前記付記13又は14では、弱アルカリ下で前記反応基の一部がアルカリ金属イオンと置換される。前記付記15では、カルボキシル基における水素がアルカリ金属イオンと置換される。前記付記16では、前記反応基の一部が、イオン化傾向がコバルトよりも貴な金属のイオンと置換される。前記付記17では、前記導電性物質のイオンが還元剤により還元されて、該導電性物質による層が形成される。前記付記18では、表面導電化樹脂は強度に優れる。
【0010】
前記付記19又は20に記載の表面導電化樹脂は、表面に導電性物質による層を有し、配線基板等に好適である。前記付記21に記載の配線基板は、導電性物質によるパターンを有し、前記付記22では該パターンが厚肉化され、前記付記23では多層プリント配線基板として用いられる。
【0011】
【発明の実施の形態】
(表面導電化樹脂の製造方法)
本発明の表面導電化樹脂の製造方法においては、まず、樹脂の表面に、アルカリ性下で置換可能な反応基を選択的に生じさせる。以下、この工程を「反応基生成工程」と称することがある。
【0012】
−樹脂−
前記樹脂としては、刺激付与の有無によりアルカリ性下で置換可能な反応基を選択的に生じさせることができるものであれば、特に制限はなく、目的に応じて公知のものの中から適宜選択することができる。
【0013】
−−刺激付与−−
前記刺激付与としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、露光、加熱、加圧、pH変化、物質添加等が挙げられるが、これらの中でも露光が好ましい。前記刺激付与として露光を選択する場合には、前記樹脂として感光性樹脂を好適に使用することができる。
【0014】
前記刺激付与の方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、前記樹脂を支持体上にコートして行うことができる。
【0015】
前記支持体としては、特に制限はなく、目的に応じて公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、ガラス基板、シリコン基板、窒化アルミニウム基板などが挙げられる。
前記コートの方法としては、特に制限はなく、公知の方法の中から適宜選択することができ、例えば、スピンコート法、バーコート法、ブレードコート法、ビードコート法、エアーナイフコート法、スプレーコート法、浸漬コート法、カーテンコート法、などが挙げられる。
なお、これらのコート法により前記樹脂を前記支持体上にコートした後、本発明においては、適宜乾燥等を行うことができる。
【0016】
前記刺激付与は、前記樹脂の全表面に行ってもよいし、一部に行ってもよいが、得られる表面導電化樹脂を配線基板等として使用する場合にはパターン状に行うのが好ましい。該刺激付与は、1回だけ行ってもよいし、2回以上行ってもよい。
【0017】
前記刺激付与をパターン状に行う場合、その方法としては特に制限はないが、例えば、露光の場合にはパターンマスクを通して好適に行うことができる。なお、該パターンマスクとしては、特に制限はなく、所望のパターンが形成された公知のパターンマスクを好適に使用することができる。
【0018】
前記露光の方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、前記露光における光線照射量としては、50〜400mJ/cm2が好ましく、100〜300mJ/cm2がより好ましい。前記光線照射量が、50mJ/cm2未満であると、パターンが形成することができないことがあり、500mJ/cm2を超えると、過露光によるパターンの滲み等が生ずることがある。前記露光における光線照射時間としては、30秒〜10分間が好ましい。
【0019】
前記樹脂としては、酸発生剤及び塩基発生剤の少なくとも一方を含有する樹脂が好ましい。この場合、前記樹脂の刺激付与がなされた部位において、該酸発生剤及び塩基発生剤の少なくとも一方が該樹脂における反応基の一部と反応して前記アルカリ性下で置換可能な反応基を選択的に生成又は消失させることができる。
【0020】
前記酸発生剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、光酸発生剤が好適に挙げられる。
前記塩基発生剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、光塩基発生剤が好適に挙げられる。
【0021】
本発明においては、前記樹脂の中でも、光酸発生剤及び光塩基発生剤の少なくとも一方を含有する感光性樹脂が特に好ましい。この場合、前記刺激付与として露光を行った場合、該感光性樹脂の露光部において、該光酸発生剤及び光塩基発生剤の少なくとも一方の作用により酸及び塩基の少なくとも一方が生じ、前記アルカリ性下で置換可能な反応基を生じさせることができる。
【0022】
前記樹脂は、前記刺激付与がされた部位に前記アルカリ性下で置換可能な反応基が選択的に生ずるポジ型樹脂と、前記刺激付与がなされていない部位に前記アルカリ性下で置換可能な反応基が選択的に生ずるネガ型樹脂とに大別することができる。
【0023】
前記ポジ型樹脂の場合には、前記刺激付与のなされた部位に前記アルカリ性下で置換可能な反応基が生ずる。
前記ポジ型樹脂としては、前記刺激付与のなされた部位において、前記アルカリ性下で置換可能な反応基が繰返し単位毎に少なくとも一つ有するものが好ましく、その中でも感光性樹脂が好ましく、ポリイミドがより好ましく、光酸発生剤を含有するポリイミドが特に好ましい。該光酸発生剤を含有するポリイミドの場合、露光部において、酸発生剤を生じ、該酸発生剤の作用により前記アルカリ性下で置換可能な反応基が生ずる。
【0024】
前記ポリイミドは、カルボン酸二無水物とジアミン化合物とで形成される。
前記カルボン酸二無水物としては、例えば、ピロメリット酸二無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2−ビス(3,4−ベンゼンジカルボン酸アンヒドリド)パーフルオロプロパン、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ジメチルシランアンヒドリド、1,3−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサンアンヒドリド、2,2−ビス〔4−(3,4−ジカルボキシフェノキシ)フェニル〕プロパン二無水物、1,1,3,3−テトラメチル−1,3−ビス〔4−(1,2,3,6−テトラヒドロ無水フタル酸)〕ジシロキサン、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0025】
前記ジアミン化合物としては、例えば、p−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、2,2’−ビス(4−アミノフェニル)プロパン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、1,4−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(m−アミノフェニルスルホニル)ベンゼン、1,4−ビス(p−アミノフェニルスルホニル)ベンゼン、1,4−ビス(m−アミノフェニルチオエーテル)ベンゼン、1,4−ビス(p−アミノフェニルチオエーテル)ベンゼン、2,2’−ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕プロパン、2,2’−ビス〔3−メチル−4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕プロパン、2,2’−ビス〔3−クロロ−4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕プロパン、1,1’−ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕エタン、1,1’−ビス〔3−メチル−4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕エタン、1,1’−ビス〔3−クロロ−4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕エタン、1,1’−ビス〔3,5−ジメチル−4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕エタン、ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕メタン、ビス〔3−メチル−4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕メタン、ビス〔3−クロロ−4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕メタン、ビス〔3,5−ジメチル−4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕メタン、ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕スルホン、2,2’−ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕パーフルオロプロパン、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0026】
前記ネガ型樹脂の場合には、前記刺激付与のなされていない部位に前記アルカリ性下で置換可能な反応基が生ずる。
前記ネガ型樹脂としては、前記刺激付与のなされていない部位において、前記アルカリ性下で置換可能な反応基が繰返し単位毎に少なくとも一つ有するものが好ましく、その中でも感光性樹脂が好ましく、下記一般式で表されるポリアミド酸がより好ましく、光塩基発生剤を含有するポリアミド酸が特に好ましい。該光塩基発生剤を含有するポリアミド酸の場合、前記アルカリ性下で置換可能な反応基を有しており、露光部において、塩基発生剤を生じ、該塩基発生剤の作用により該アルカリ性下で置換可能な反応基が消失する。
【0027】
【化1】
ただし、前記一般式中、A及びBは、それぞれ芳香族基又は脂肪族基を表し、互いに同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【0028】
−−アルカリ性下で置換可能な反応基−−
前記アルカリ性下で置換可能な反応基としては、アルカリ性下でその一部が置換可能である限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、酸性基が好適に挙げられ、具体的には、カルボシキル基(COOH基)、スルホン酸基(SO3H)、など好適に挙げられ、これらの中でもカルボシキル基(COOH基)が好ましい。該アルカリ性下で置換可能な反応基は、前記樹脂において、1種単独で生じてもよいし、2種以上が生じてもよく、該樹脂におけるその数としては、特に制限はないが、該アルカリ性下で置換可能な反応基が選択的に生ずる部位において該樹脂の繰返し単位中に1以上であるのが好ましい。
【0029】
以上の反応基生成工程により、例えば、前記樹脂が前記感光性ポリイミドである場合には、前記刺激付与として露光がなされると、露光部において下記一般式で表される繰返し単位を有するポリアミド酸が生成する。この場合、前記アルカリ性下で置換可能な反応基はカルボキシル基(COOH基)である。
【0030】
【化2】
ただし、前記一般式中、A及びBは、それぞれ芳香族基又は脂肪族基を表し、互いに同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【0031】
本発明の表面導電化樹脂の製造方法においては、次に、前記反応基生成工程で処理された前記樹脂の表面を、アルカリ溶液に接触させて該反応基の一部をアルカリ金属イオンと置換する。以下、この工程を「アルカリ金属イオン置換工程」と称することがある。
【0032】
−アルカリ溶液−
前記アルカリ溶液の水酸化物イオン濃度[OH−]としては、確実に反応を生じさせ、かつ樹脂の劣化を防ぐ観点からは、0.01mol/l以上であるのが好ましく、0.001〜0.1mol/lであるのがより好ましい。
前記アルカリ溶液のpHとしては、8〜11であるのが好ましく、9〜10であるのがより好ましい。前記pHが前記数値範囲内にあると、前記樹脂を劣化(低分子量化等)させることがなく、アルカリ金属イオンの効率的な置換を行うことができる点で有利である。
【0033】
前記アルカリ溶液としては、アルカリ金属イオンを含有しているものであれば特に制限はないが、例えば、炭酸ナトリウム水溶液、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム水溶液、炭酸水素カリウム水溶液、炭酸カルシウム水溶液、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、該アルカリ溶液のpHを前記好ましい範囲内に容易に調節することができ、前記アルカリ金属イオンの供給源となる点で、前記炭酸ナトリウム水溶液、炭酸水素ナトリウム水溶液、炭酸カリウム水溶液、炭酸水素カリウム水溶液及び炭酸カルシウム水溶液から選択される少なくとも一種であるのが好ましい。
【0034】
前記アルカリ溶液に含有されるアルカリ金属イオンとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ナトリウム(Na)、カリウム(K)、カルシウム(Ca)などが好適に挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、ナトリウム(Na)、カリウム(K)及びカルシウム(Ca)から選択される少なくとも一種であるのが好ましい。
前記アルカリ金属イオンの供給源としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記アルカリ溶液として用いる前記炭酸ナトリウム水溶液、前記炭酸水素ナトリウム水溶液等に含まれるナトリウムなどが好適に挙げられる。この場合、pH調節と該アルカリ金属イオンの供給とを同時に行うことができる点で有利である。
【0035】
−接触−
前記接触の方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、前記アルカリ溶液中への浸漬、前記アルカリ溶液の塗布等が挙げられるが、これらの中でも前記アルカリ溶液中への浸漬が効率の点で好ましい。
【0036】
以上のアルカリ金属イオン置換工程により、例えば、前記樹脂が前記感光性ポリイミドである場合には、以下に示すように、前記アルカリ溶液に接触させて該感光性ポリイミドにおけるカルボキシル基が前記アルカリ金属イオン(ここではカリウムイオンの例で示す)で置換される。
【0037】
【化3】
ただし、前記一般式中、A及びBは、それぞれ芳香族基又は脂肪族基を表し、互いに同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【0038】
本発明の表面導電化樹脂の製造方法においては、次に、前記アルカリ金属イオン置換工程で処理された前記樹脂の表面を、導電性物質のイオン溶液に接触させて前記アルカリ金属イオンを該導電性物質のイオンと交換する。以下、この工程を「イオン交換工程」と称することがある。
【0039】
−導電性物質のイオン溶液−
前記導電性物質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、金属、該金属の合金、などが挙げられる。
前記金属としては、例えば、銀(Ag)、金(Au)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、などが挙げられる。これらの中でも、前記樹脂の表面に効率的に析出可能である点で、イオン化傾向がコバルト(Co)より貴な金属が好ましい。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0040】
前記イオン溶液としては、前記金属の塩の水溶液などが好適に挙げられ、該塩としては、例えば、硝酸塩、硫酸塩、塩酸塩、などが好適に挙げられる。これらのイオン溶液は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0041】
前記イオン溶液の濃度としては、例えば、0.01〜1.0Mが好ましく、0.02〜0.1Mがより好ましい。
前記イオン溶液の濃度が、前記好ましい数値範囲内にあると、前記アルカリ性下で置換可能な反応基において置換された前記アルカリ金属イオンを、前記導電性物質のイオンと効率的に交換することができ、前記より好ましい数値範囲内にあるとそれが顕著である。
【0042】
−接触−
前記接触の方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、前記導電性物質のイオン溶液中への浸漬、前記導電性物質のイオン溶液の塗布等が挙げられるが、これらの中でも前記導電性物質のイオン溶液中への浸漬が効率の点で好ましい。
【0043】
以上のイオン交換工程により、例えば、前記樹脂が前記感光性ポリイミドである場合には、以下に示すように、該感光性ポリイミドにおける、前記アルカリ金属置換工程により置換された前記アルカリ金属イオン(カリウムイオン)が前記導電性物質のイオン(ここでは銀イオンの例で示す)と交換される。
【0044】
【化4】
ただし、前記一般式中、A及びBは、それぞれ芳香族基又は脂肪族基を表し、互いに同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【0045】
本発明の表面導電化樹脂の製造方法においては、次に、前記導電性物質のイオンを還元させて該導電性物質を前記樹脂の表面に析出させる。以下、この工程を「還元工程」と称することがある。
【0046】
−還元−
前記還元の方法としては、前記導電性物質のイオンを還元させることができれば特に制限はなく、公知の方法の中から適宜選択することができるが、例えば、還元剤、光、などを利用した方法が好適に挙げられる。
【0047】
前記還元剤としては、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、水素化ホウ素ナトリウム、次亜燐酸ナトリウム、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、水素化ホウ素ナトリウム及び次亜燐酸ナトリウムの少なくとも一方であるのが好ましい。
前記光としては、例えば、紫外線等の活性光線が好適に挙げられる。
【0048】
前記還元の条件としては、特に制限はなく、適宜選択することができるが、例えば、温度としては、0〜100℃が好ましく、25〜50℃がより好ましく、時間としては、1〜30時間が好ましく、2〜10時間がより好ましい。前記還元の際に、前記還元剤を使用する場合、該還元剤の濃度としては、0.01〜1Mが好ましく、0.05〜0.10Mがより好ましい。
【0049】
前記還元は、前記樹脂の表面全体に対して行ってもよいし、一部に対して行ってもよい。前者の場合には、該樹脂の表面全体に前記導電性物質が析出し、該導電性物質による層を全表面に形成することができる。後者の場合には、該樹脂の表面の一部に導電性物質が析出し、該導電性物質による層を一部の表面に形成することができる。後者の場合には、前記導電性物質の還元をパターン状に行うことができるため、該導電性物質によるパターンが効率的に形成される。
【0050】
以上の還元工程により、例えば、前記樹脂が前記感光性ポリイミドである場合には、以下に示すように、該感光性ポリイミドにおける、前記イオン交換工程により交換した前記導電性物質のイオンが還元されて導電性物質(ここでは銀の例で示す)が前記樹脂の表面に析出し、表面に導電性材料による層が形成された表面導電化樹脂が製造される。
【0051】
【化5】
ただし、前記一般式中、A及びBは、それぞれ芳香族基又は脂肪族基を表し、互いに同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【0052】
本発明においては、前記還元工程の後、得られる表面導電化樹脂の強度向上等の点で、前記還元工程を行った前記樹脂を硬化するのが好ましい。
前記硬化の条件としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、200〜400℃、0.5〜3時間程度での加熱などが好ましい。
【0053】
ここで、本発明の表面導電化樹脂の製造方法について、図面を参照しながら説明する。
以下は、前記樹脂がポジ型の感光性ポリイミドであり、前記刺激付与が露光である例である。先ず、図1(a)に示すように、該感光性ポリイミドを、支持体(図示せず)上に塗布し乾燥させて感光性樹脂の層10(ポリイミドの層)を形成する。次に、図1(b)に示すように、感光性樹脂の層10(ポリイミドの層)の表面を、パターンマスク5を通して露光する。このとき、図1(c)に示すように、パターンマスク5を通して露光された露光部においては、カルボキシル基(−COOH基)が選択的に形成され、ポリアミド酸が生成している。次に、図1(d)に示すように、アルカリ溶液(例えば、KHCO3溶液:0.1M)に浸漬させることにより、前記露光部にのみ形成されたカルボキシル基(−COOH基)における水素原子がカリウムイオンと交換されて−COOKとなる。次に、図2(e)に示すように、金属イオン(M+)含有溶液に浸漬することにより、前記−COOKにおけるカリウムイオンが、金属イオンM+と交換され、−COOM+となる。その後、還元剤中に浸漬することにより、図2(f)に示すように、前記露光部において選択的に金属Mが析出し、更に加熱硬化等させることにより、金属Mのパターンが表面に形成された表面導電化樹脂が製造される。
【0054】
以下は、前記樹脂がネガ型の感光性ポリアミド酸であり、前記刺激付与が露光である例である。先ず、図3(a)に示すように、感光性ポリアミド酸を、支持体上(図示せず)に塗布し乾燥させて感光性樹脂の層10(ポリアミド酸の層)を形成した。次に、図3(b)に示すように、感光性樹脂の層10(ポリアミド酸の層)の表面を、パターンマスク5を通して露光する。このとき、図3(c)に示すように、パターンマスク5を通して露光された未露光部においては(−COOH基)が残存し、露光部においてはカルボキシル基(−COOH基)が消失した。次に、図3(d)に示すように、アルカリ溶液(例えば、KHCO3溶液:0.1M)に浸漬させることにより、前記未露光部にのみ残存するカルボキシル基(−COOH基)における水素原子がカリウムイオンと交換されて−COOKとなる。次に、図4(e)に示すように、金属イオン(M+)含有溶液に浸漬することにより、前記−COOKにおけるカリウムイオンが、金属イオンM+と交換され、−COOM+となる。その後、還元剤中に浸漬することにより、図4(f)に示すように、前記未露光部において選択的に金属Mが析出し、更に加熱硬化等させることにより、金属Mのパターンが表面に形成された表面導電化樹脂が製造される。
【0055】
本発明の表面導電化樹脂の製造方法によると、配線基板等に好適であり、電気特性、表面フラット性に優れた導電性層を表面に有する表面導電化樹脂を、真空装置等を使用することなく低コストで効率的にかつ簡便な工程で製造することができる。本発明の表面導電性樹脂の製造方法は、以下の本発明の表面導電化樹脂の製造に特に好適に使用することができる。
【0056】
(表面導電化樹脂)
本発明の表面導電化樹脂は、前記本発明の表面導電化樹脂の製造方法により製造され、表面に前記導電性物質による層を有する。
前記導電性物質による層の厚みとしては、特に制限はなく、用途、目的等に応じて適宜選択することができるが、例えば、1〜50μm程度であり、5〜20μmが好ましい。
前記導電性物質による層は、さらに、無電解金属めっき、スパッタリング、エッチング等を行うことによりその厚みを増減したり、あるいは除去等することができる。
【0057】
本発明の表面導電化樹脂は、導電性物質による層と樹脂との併用が必要な用途であれば広く適用することができ、前記金属による層の密着性に優れ、耐久性に優れることから、配線基板、同軸ケーブル等に好適に使用することができ、以下の本発明の配線基板に特に好適に使用することができる。
【0058】
(配線基板)
本発明の配線基板は、前記本発明の表面導電化樹脂の表面に前記導電性物質による層がパターン状に析出されてなること以外は、換言すれば、前記本発明の表面導電化樹脂による樹脂層及び導電性物質による層を少なくとも有してなること以外は、特に制限はなく、その形状、構造、大きさ等については、目的に応じて適宜選択することができ、単層回路基板(単層プリント配線基板)として設計してもよいし、多層回路基板(多層プリント配線基板)として設計してもよい。なお、後者の場合、本発明の配線基板をLSIやプリント配線基板と積層してもよい。
【0059】
ここで、本発明の配線基板の作製について、図面を参照しながら説明する。
先ず、図5に示すように、支持体1上に、感光性ポリイミドを塗布して乾燥させて感光性樹脂(感光性ポリイミド)の塗膜10を形成する。支持体1及び感光性樹脂(感光性ポリイミド)の塗膜10の間には、層間接続用のビア穴を形成する位置に対応する位置に、金属の層3が配されている。次に、図6に示すように、ビアパターン形成用のパターンマスク6を通して、感光性樹脂(感光性ポリイミド)の塗膜10の表面を露光し、図7に示すように、所定位置にビア孔14を形成し、金属の層3を露出させる。その後、感光性樹脂(感光性ポリイミド)の塗膜10は硬化されて、感光性樹脂(感光性ポリイミド)の層12が形成される。次に、図8に示すように、配線パターン形成用のパターンマスク8を通して感光性樹脂(ポリイミド)の層12の表面を露光することにより、例えば、露光部において、カルボキシル基(−COOH基)が選択的に形成され、ポリアミド酸が生成する。そして、前記アルカリ溶液に浸漬させた後、前記導電性物質のイオン溶液に浸漬させ、前記還元処理を行うことにより、前記露光部において選択的に該導電性物質を還元させるめっきシード層が形成され、その後、加熱硬化により、図9に示すように、導電性物質の層による配線パターン16が形成される。そして、図10に示すように、無電解Cuめっきで厚付けした後、これらの一連の操作を繰り返すことにより、多層回路基板(多層プリント配線基板)が形成される。
【0060】
本発明の配線基板は、本発明の表面導電化樹脂を用いてなるので高品質で耐久性に優れ、その製造に真空装置等の高額な設備が不要であり、その表面には凹凸が少なく、表面フラット性に優れた配線パターンが形成されているので高周波信号伝送も可能であり、各種分野において好適に使用することができ、多層プリント配線基板等に好適に使用される。
【0061】
【実施例】
以下、本発明の実施例を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
【0062】
前記支持体としてのシリコンウエハ上に、前記樹脂としての感光性ポリイミド(JR−3240P、日東電気工業(株)製)をスピンコート法により塗布し、85℃で30分間乾燥することにより、感光性ポリイミドの塗膜を形成した。該塗膜に対し、マスクパターンを通して露光(露光量:1500mJ/cm2、全波長)を行った後、165℃で10分間、PEB(Post ExposureBake)を行った。このとき、該塗膜においては、未露光部においてカルボキシル基が残存し、露光部においてカルボキシル基が消失しポリイミドが生成していた。この塗膜を、前記アルカリ溶液としてのNaHCO3(1M)に2分間浸漬し、水洗した後、前記導電性物質のイオン溶液としてのCuSO4(0.1M)に5分間浸漬し、水洗した後、前記還元剤としてのNaBH4(0.01M)に5分間浸漬した。すると、該塗膜の未露光部においては、金属Cuが均一な厚みで析出しており、該塗膜の露光部において、金属Cuが全く析出しておらず、フラット性に優れたマスクパターン形状の金属Cuパターンが効率的に形成された表面導電化樹脂が得られた。このとき、Cuにおける表面抵抗は0.1Ω/□であり、電気特性に優れていた。
【0063】
ここで、本発明の好ましい態様を付記すると、以下の通りである。
(付記1) 樹脂の表面に、アルカリ性下で置換可能な反応基を選択的に生じさせた後、アルカリ溶液に接触させて該反応基の一部をアルカリ金属イオンと置換し、導電性物質のイオン溶液に接触させて該アルカリ金属イオンを該導電性物質のイオンと交換し、該導電性物質のイオンを還元させて該導電性物質を前記樹脂の表面に析出させることを特徴とする表面導電化樹脂の製造方法。
(付記2) 樹脂が、酸発生剤及び塩基発生剤の少なくとも一方を含有する付記1に記載の表面導電化樹脂の製造方法。
(付記3) 樹脂の表面に、刺激付与によりアルカリ性下で置換可能な反応基を選択的に生じさせる付記1又は2に記載の表面導電化樹脂の製造方法。
(付記4) 樹脂における刺激付与された部位が、アルカリ性下で置換可能な反応基を繰返し単位毎に少なくとも一つ有する付記3に記載の表面導電化樹脂の製造方法。
(付記5) 樹脂が感光性樹脂であり、刺激付与が露光であり、該感光性樹脂が、アルカリ性下で置換可能な反応基を有してなく、露光されると該アルカリ性下で置換可能な反応基を生ずる付記4に記載の表面導電化樹脂の製造方法。
(付記6) 感光性樹脂が光酸発生剤を含有する付記5に記載の表面導電化樹脂の製造方法。
(付記7) 感光性樹脂がポリイミドである付記5又は6に記載の表面導電化樹脂の製造方法。
(付記8) 樹脂における刺激付与されていない部位が、アルカリ性下で置換可能な反応基を繰返し単位毎に少なくとも一つ有し、該樹脂における刺激付与された部位が該アルカリ性下で置換可能な反応基を消失する付記3に記載の表面導電化樹脂の製造方法。
(付記9) 樹脂が感光性樹脂であり、刺激付与が露光であり、該感光性樹脂が、アルカリ性下で置換可能な反応基を有しており、露光されると該アルカリ性下で置換可能な反応基が消失する付記8に記載の表面導電化樹脂の製造方法。
(付記10) 感光性樹脂が光塩基発生剤を含有する付記9に記載の表面導電化樹脂の製造方法。
(付記11) 感光性樹脂がポリアミド酸である付記9又は10に記載の表面導電化樹脂の製造方法。
(付記12) 露光がパターンマスクを通して行われる付記5から7及び付記9から11のいずれかに記載の表面導電化樹脂の製造方法。
(付記13) アルカリ溶液における水酸化物イオン濃度[OH−]が、0.01mol/l以上である付記1から12のいずれかに記載の表面導電化樹脂の製造方法。
(付記14) アルカリ溶液のpHが8〜11である付記1から13のいずれかに記載の表面導電化樹脂の製造方法。
(付記15) アルカリ性下で置換可能な反応基が、カルボキシル基である付記1から14のいずれかに記載の表面導電化樹脂の製造方法。
(付記16) 導電性物質のイオンが、イオン化傾向がコバルトよりも貴な金属のイオンである付記1から15のいずれかに記載の表面導電化樹脂の製造方法。
(付記17) 導電性物質のイオンを還元剤を用いて還元させる付記1から16のいずれかに記載の表面導電化樹脂の製造方法。
(付記18) 導電性物質を感光性樹脂の表面に析出させた後、該感光性樹脂を硬化させる付記1から17のいずれかに記載の表面導電化樹脂の製造方法。
(付記19) 付記1から18のいずれかに記載の表面導電化樹脂の製造方法により製造され、表面に導電性物質による層を有することを特徴とする表面導電化樹脂。
(付記20) 配線基板に用いられる付記19のいずれかに記載の表面導電化樹脂。
(付記21) 付記19又は20に記載の表面導電化樹脂で形成され、該表面導電化樹脂上に導電性物質によるパターンを有してなることを特徴とする配線基板。
(付記22) パターンが無電解めっき処理及び電解めっき処理の少なくとも一方により厚肉化された付記21に記載の配線基板。
(付記23) 多層プリント配線基板である付記21又は22に記載の配線基板。
【0064】
【発明の効果】
本発明によると、前記要望に応えることができ、従来における前記諸問題を解決し、配線基板等に好適であり、電気特性、表面フラット性に優れた導電性層を表面に有する表面導電化樹脂、該表面導電化樹脂を真空装置等を使用することなく低コストで効率的にかつ簡便な工程で製造可能な表面導電化樹脂の製造方法、及び、該表面導電化樹脂を用いてなり、真空装置等を用いることなく低コストで効率的に形成可能であり、電気特性、表面フラット性に優れた配線基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、ポジ型感光性樹脂を用い、導電性物質の層による選択的なパターンが表面に形成された表面導電化樹脂の製造を説明するための工程図(その1)である。
【図2】図2は、ポジ型感光性樹脂を用い、導電性物質の層による選択的なパターンが表面に形成された表面導電化樹脂の製造を説明するための工程図(その2)である。
【図3】図3は、ネガ型感光性樹脂を用い、導電性物質の層による選択的なパターンが表面に形成された表面導電化樹脂の製造を説明するための工程図(その1)である。
【図4】図4は、ネガ型感光性樹脂を用い、導電性物質の層による選択的なパターンが表面に形成された表面導電化樹脂の製造を説明するための工程図(その2)である。
【図5】図5は、感光性樹脂(感光性ポリイミド)の塗膜を形成している状態を示す概略説明図である。
【図6】図6は、図5における感光性樹脂(感光性ポリイミド)の塗膜のパターニングを示す概略説明図である。
【図7】図7は、図5における感光性樹脂(感光性ポリイミド)の塗膜にビア穴を形成した状態を示す概略説明図である。
【図8】図8は、図7におけるビア穴を形成した塗膜にめっき還元層をパターニングしている状態を示す概略説明図である。
【図9】図9は、表面にパターニング層を形成した表面化導電樹脂による配線基板を示す概略説明図である。
【図10】図10は、図9に示す配線基板の表面を無電解Cuめっきで厚付けした状態を示す概略説明図である。
【符号の説明】
1 支持体
3 金属の層
6 パターンマスク
8 パターンマスク
10 感光性樹脂(感光性ポリイミド)の塗膜
12 感光性樹脂(ポリイミド)の層12
14 ビア孔
16 配線パターン
Claims (7)
- アルカリ性下で置換可能な反応基を有してなく、露光されると該アルカリ性下で置換可能な反応基を生ずる感光性樹脂、及び、アルカリ性下で置換可能な反応基を有しており、露光されると該アルカリ性下で置換可能な反応基を消失する感光性樹脂の少なくともいずれかの表面に、アルカリ性下で置換可能な反応基を選択的に生じさせた後、アルカリ溶液に接触させて該反応基の一部をアルカリ金属イオンと置換し、導電性物質のイオン溶液に接触させて該アルカリ金属イオンを該導電性物質のイオンと交換し、該導電性物質のイオンを還元させて該導電性物質を前記樹脂の表面に析出させることを特徴とする表面導電化樹脂の製造方法。
- 樹脂が、光酸発生剤を含有するポリイミドである請求項1に記載の表面導電化樹脂の製造方法。
- 樹脂が、光塩基発生剤を含有するポリアミド酸である請求項1に記載の表面導電化樹脂の製造方法。
- アルカリ溶液における水酸化物イオン濃度[OH − ]が、0.01mol/l以上である請求項1から3のいずれかに記載の表面導電化樹脂の製造方法。
- アルカリ溶液のpHが8〜11である請求項1から4のいずれかに記載の表面導電化樹脂の製造方法。
- 請求項1から5のいずれかに記載の表面導電化樹脂の製造方法により製造され、表面に導電性物質による層を有することを特徴とする表面導電化樹脂。
- 請求項6に記載の表面導電化樹脂で形成され、該表面導電化樹脂上に導電性物質によるパターンを有してなることを特徴とする配線基板。
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