JP4436646B2 - マイクロ空間配線基板及びその製造方法 - Google Patents

Description

この出願の発明は、導体配線層と溝を有するマイクロ空間配線基板及びその製造方法に関するものである。

近年、半導体産業における微細加工技術の発展により、シリコンやガラス基板上に微細な配線を作製する技術が広く用いられるようになり、小型の電気化学センサーが作製され、環境、医療分野に応用されてきている。

また、近年、ＤＮＡの解析技術が大きく発展し、ガラス基板上に微細な溝を作製した装置を利用して、電気泳動法を応用した解析が行なわれており、このような微細加工技術を用いた小型の分析手法μＴＡＳ（Ｔｏｔａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｙｔｅｍ）が話題となっている。また、化学装置においても、マイクロリアクターの考え方が出てきており、反応装置を小型することで、資源の節約や、実験の手軽さを実現することが期待され、それに伴う実験数の増加が期待される。また、医療分野においては、その場で、血液の分析等が可能となり、迅速な医療処置がおこなわれる可能性がある。

このような小型の分析、解析装置には半導体関連の技術を用いており、加工される材料としては、シリコン、ガラス、石英等が用いられている。これらの素材は価格も高く、加工にはフォトの工程、エッチングの工程等大規模な設備を用いている。さらに、配線を形成する場合には配線の厚みの凹凸が基板材料の接合の際に邪魔となり、基板材料が応力で破壊し易い問題点があった。これらを考慮して、近年、素材に樹脂を用いた例が報告されている（特許文献１参照）。
特開２００１−３２４４７１号公報

しかしながら、樹脂を用いた特許文献１では、溝は樹脂の熱可塑性を利用して、簡単に作製できるものの、基板上への配線、電極の作製は、従来のシリコン、ガラス、石英等を基板材料として用いた場合と同様に従来のフォト工程、エッチング工程等を用いており、十分なコストダウンは達成されていない。

また、素材を樹脂に変更することにより配線の厚み凹凸による基板の破壊はなくなるものの、樹脂の種類によってはエッチングで用いられる酸、アルカリにより材料が劣化することも危惧される。これを防止するため、フッ素等を用いて、樹脂の表面処理を行なうことも可能であるが、処理の工程が複雑で大量生産に向かない。しかもフッ素処理は高価であり、コストアップにつながるという問題がある。

また、従来の配線形成方法では配線基板に全面にめっきもしくはスパッタで金属を形成し、レジストを設けて、エッチングするため、エッチング液を充分に配線間に導入する方法を取る。この方法では、配線断面の形状が配線基板に対して底辺の広い台形となり、そのまま加熱して押し込むと、樹脂が金属に沿って溶融せず、配線と樹脂との間に隙間が発生する。これを防ぐには加熱温度を樹脂の溶融温度まで加熱する必要があるが、樹脂の溶融温度まで加熱すると樹脂基板の変形が起こり、それに伴う寸法変化が発生するという問題がある。

本発明は、安価で、寸法精度に優れ、信頼性に優れたマイクロ空間配線基板およびその製造方法を提供することを目的とする。

本発明のマイクロ空間配線基板は、熱可塑性樹脂からなる樹脂基板の少なくとも一方の主面に、銅をめっき成長させた銅箔からなる導体配線層が埋設された配線基板と、熱可塑性樹脂からなる樹脂基板の少なくとも一方の主面に幅Ｗ３の溝を有する溝基板とを具備し、前記配線基板の前記導体配線層が埋設された主面と、前記溝基板の前記溝が形成された主面とを、前記導体配線層が前記溝基板の前記溝の位置に合うように当接させ、前記配線基板と前記溝基板とを一体化させてなり、前記導体配線層の前記溝基板側の主面の幅Ｗ１が前記溝基板と反対側の主面の幅Ｗ２よりも大きく、該幅Ｗ２の前記幅Ｗ１に対する比率Ｗ２／Ｗ１が０．７〜０．９であるとともに、前記溝基板の前記溝の幅Ｗ３が、前記導体配線層の前記幅Ｗ１よりも小さく、かつ前記導体配線層のピール強度が１ｋＮ／ｍ以上であることを特徴とする。

また、本発明のマイクロ空間配線基板は、導体配線層が、金、銀、銅およびアルミニウムのうちの少なくとも１種を含む低抵抗金属からなることが望ましい。

また、本発明のマイクロ空間配線基板は、溝の断面が略半円であることが望ましい。

また、本発明のマイクロ空間配線基板は、溝の断面が略矩形であることが望ましい。

また、本発明のマイクロ空間配線基板は、配線基板に用いられた熱可塑性樹脂のガラス転移温度が、溝基板に用いられた熱可塑性樹脂のガラス転移温度よりも低いことが望ましい。

また、本発明のマイクロ空間配線基板は、一方の主面に設けられた第一の導体配線層と、他方の主面に設けられた第二の導体配線層と、前記配線基板を貫通して設けられ、前記第一の導体配線層と前記第二の導体配線層とを電気的に接続するビアとを具備することが望ましい。

本発明のマイクロ空間配線基板の製造方法は、銅をめっき成長させた銅箔からなり略台形の断面を有する金属層が接着剤層を介してフィルムの表面に形成された金属層付きフィルムの前記金属層を導体配線層として用い、熱可塑性樹脂からなる配線基板の主面に、前記導体配線層の幅が狭い側の主面を当接させ、前記導体配線層を前記配線基板の主面に埋設させた後、前記フィルムおよび前記接着剤層を除去する工程と、熱可塑性樹脂からなる樹脂基板の主面に、リソグラフィーおよびエッチングにより凹凸が施された凹凸基板を高温で押し付けて、幅Ｗ３の溝を有する溝基板を形成する工程と、前記配線基板の前記導体配線層が形成された配線側主面と、前記溝基板の前記溝が形成された溝側主面とを、前記導体配線層が前記溝基板の前記溝の位置に合うように当接させ、前記配線基板と前記溝基板とを一体化する工程とを具備するとともに、前記導体配線層における幅が狭い側の主面の幅Ｗ２の他方の主面の幅Ｗ１に対する比率Ｗ２／Ｗ１を０．７〜０．９とし、前記溝基板の前記溝の幅Ｗ３を、前記導体配線層の前記幅Ｗ１よりも小さくすることを特徴とする。

また、本発明のマイクロ空間配線基板の製造方法は、フィルムの表面に接着剤層を介して金属層が形成された金属層付きフィルムの前記金属層を前記導体配線層として用い、前記金属層を前記配線基板に埋設させ、前記フィルムおよび前記接着剤層を除去することが望ましい。

また、本発明のマイクロ空間配線基板の製造方法では、前記導体配線層を配線基板に加熱しながら埋設することが望ましい。

本発明のマイクロ空間配線基板は、導体配線層の断面の形状が配線基板に対して底辺の狭い台形となっているため、配線基板と導体配線層との界面において隙間が生じにくく、埋設された配線導体層と配線基板とが強固に接続されるため、導体配線層が剥離することがなく信頼性の高いマイクロ空間配線基板となる。

また、導体配線層の溝基板側の主面の幅Ｗ１と導体配線層の他方の主面の幅Ｗ２との比率を０．９以下とすることで、特に配線基板と導体配線層との界面において隙間が生じにくくなり、また前記比率を０．７以上とすることで、導体配線層の端部において導体配線層がめくれるなどして剥離することがない。また、導体配線層の断面積が必要以上に小さくなることがなく、導体配線層の電気抵抗を小さくすることができる。

また、例えば、溝の中に液体または気体を流通あるいは充填して、液体または気体の電位等を測定する場合には、全体の平均を得るために導体配線層の溝基板側の主面の幅Ｗ１は溝の幅Ｗ３よりも広く設定されている。また、例えば、配線基板に化学的耐久性に劣る樹脂などを用いた場合でも、導体配線層と配線基板との接合界面、あるいは配線基板が液体または気体と接することがないため、液体または気体が接合界面あるいは配線基板を浸食することがなく、信頼性に優れたマイクロ空間配線基板となる。

また、本発明のマイクロ空間配線基板は、導体配線層の材質が金、銀、銅、アルミニウムの少なくとも１種を含む低抵抗金属からなることが望ましく、導体配線層にこのような低抵抗金属を用いることで、微少な信号であっても測定することができる。

また、電解法により作製された導体配線層の表面は適度にあれており、アンカー効果があり、導体配線層と配線基板あるいは溝基板との接続信頼性を向上させることができる。

なお、電解法とは電気めっき槽の中に円筒状の金属ドラムカソードを使用し、回転させながら目標とする厚みまで電気めっきを施し、それを連続的に巻き取ることで金属箔を作製する方法である。
また、溝に液体や気体などを流通させる場合には、溝の壁面が流通を妨げる要因となるが、溝の断面を略半円とすることで、溝の断面積に対する壁面の比率を小さくすることができるため、流体抵抗を小さくすることができる。

また、例えば、流体に他の薬品を混合するような場合には、溝を矩形とすることで、溝に混合の機能を設けることができ、混合時間を短縮することができる。

また、配線基板および溝基板に熱可塑性樹脂を用いることにより、例えば、導体配線層を配線基板に転写する場合には熱可塑性樹脂のガラス転移温度以上の温度で加熱圧縮し、転写された導体配線層の凹凸を吸収し配線基板を平坦化することができる。また、溝基板に溝を形成する場合にも同様の効果が得られる。

また、溝基板は溝のような空間を形成しているため配線基板に導体配線層を形成する際、溝が変形するおそれがある。溝の変形開始温度はガラス転移温度であり、この溝基板のガラス転移温度を配線基板のガラス転移温度より高くすることにより溝の変形が抑制される。ガラス転移温度は重合する際に分子量を高めに重合することで高く調整可能である。または、配線基板における樹脂の配合に際して可塑剤を多く添加することでもガラス転移温度を調整可能である。

また、配線基板にビアを設けることで、３次元の配線回路を形成することが可能となるため、配線の設計自由度が高くなり、装置を小型化できる。更に多層構造にすることが可能であり、一個の基板で多数のあるいは多種の測定を行うことが可能となる。

本発明のマイクロ空間配線基板の製造方法では、樹脂を含有する配線基板の主面に、略台形の断面を有する導体配線層の幅が狭い側の主面を配線基板に当接させることにより、導体配線層を配線基板にスムーズに埋設することが可能となる。また、導体配線層と溝を当接させることで、導体配線層と溝とで、流路、センサー、導通経路を形成することが可能となる。

また、金属層付きフィルムの金属層を、導体配線層として用いることにより樹脂を含有する配線基板の主面に、略台形の断面を有する導体配線層の幅が狭い側の主面を配線基板に当接させることが可能となり、配線基板に導体配線層をスムーズに埋設可能となる。

また、導体配線層を配線基板に加熱しながら埋設することにより、熱により配線基板の樹脂を流動させ、容易に導体配線層を埋め込むことが可能となる。

また、ガラスやセラミック、金属などからなる溝と逆の凸部を有する凹凸基板をリソグラフィー、またはエッチングにより作製し、所定の基板に、基板に含まれる樹脂のガラス転移温度以上で過熱、押し付けることにより、簡単に微細な溝を形成できる。凹凸基板は、マスターの金型を１個作製すれば、何回でも簡単に基板に溝を形成できる。形状も押し付けるだけなので、凹凸基板の精度をそのまま反映可能である。

本発明のマイクロ配線基板は、図１（ａ）に示すように、配線基板１ａ、溝基板１ｂ、導体配線層３、溝５、貫通孔７、ビア９から主に構成されている。

そして、本発明のマイクロ配線基板１１は、電解法により形成された導体配線層３ａが埋設された配線基板１ａと、少なくとも一方の主面に溝５を有する溝基板１ｂとを具備し、配線基板１ａの導体配線層３ａが形成された主面と、溝基板１ｂの溝５が形成された主面とを、当接させ、積層してなるマイクロ空間配線基板１１であって、図１（ｂ）に示すように導体配線層３ａの溝基板側の主面の幅Ｗ１が導体配線層３ａの他方の主面の幅Ｗ２よりも大きく、該幅Ｗ２の前記幅Ｗ１に対する比率Ｗ２／Ｗ１が０．７〜０．９であることを特徴とするものである。そして、このような構成とすることで、導体配線層３ａが配線基板１ａとが強固に密着するのである。

このようなマイクロ空間配線基板１１において配線基板１ａ、溝基板１ｂはこれらの上下に形成された導体配線層３、例えば導体配線層３ａと導体配線層３ｂを絶縁する機能と、溝５内の物質が漏れ出さないようにする機能をもつ。溝５は溝状の流路であり、気体、流体、および混層流体の流路である。また、配線基板１ａを貫通して設けられた貫通孔７には、導電性部材が充填され、ビア９を形成しており、ビア９は配線基板１ａで隔てられた導体配線層３ａと導体配線層３ｂとを電気的に接続している。

配線基板１ａ、溝基板１ｂの材料としては、スチロール系樹脂、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、シリコーン系樹脂、および熱可塑性弗素系樹脂など
の熱可塑性樹脂が用いられる。とくに、分光学的測定における検出器として用いる場合には、透明性が重要となるので、透明な樹脂基板が得られるような加工条件を選択したり、透明度の高い樹脂基板を選択することが好ましい。

導体配線層３は、配線基板として導体配線層を形成するのに好適な金属より形成され、例えば、金、銀、銅、アルミニウムの少なくとも１種を含む低抵抗金属の金属箔が好適に使用される。導体配線層３の厚みは１〜５０μｍが良く、望ましくは５〜２０μｍが良い。導体配線３の厚みを５〜２０μｍにすることにより、良好に電気信号を伝えることができる。導体配線層３の厚みが１μｍより小さいと導体配線層３の抵抗が大きくなり、また、５０μｍより大きいと、積層時に配線基板１ａの変形が大きくなったり、配線基板１ａへの導体配線層３の埋め込み量が多くなり、配線基板１ａの歪みが大きくなり、全製造工程後に配線基板１ａが変形を起こしやすいなどの問題がある。また、導体配線層３が厚くなることにより、エッチングしにくくなるため精度のよい微細な回路が得られないという問題もある。

導体配線層３の幅については、図１（ｂ）に示すように、溝５に接する部分の幅Ｗ１は溝５の幅Ｗ３より広く設定されている。

溝５は溝状の流路を形成し、気体、流体、および混層流体が流れる機能を維持しつつ、その目的に合わせて形状を適宜設計、変更してもよい。例えば、大気中の成分分析、液体のｐＨを測定するなど、流体に他の成分を混合するなどの処理を行う必要が無い場合には、溝の断面構造は液体と壁の抵抗が小さくなる構造が望ましく、例えば、図２（ａ）に示すように略半円とすることが望ましい。

また、流体を薬品と混合するなどして、処理した流体を検査する場合には流体と薬品とを混合する必要があるため、流体抵抗が大きい溝断面として、流体の混合を促進することが望ましく、例えば、図２（ｂ）に示すように溝断面を矩形とすることが望ましい。

このように、溝５の断面形状はその目的に合わせて、断面構造を最適化することが望ましい。いうまでもなく、溝５の最適な断面形状は検出流体の特性によっても変化する。例えば、粘度の低い流体は溝５の幅が狭くても流体は充分に流れるが、流体の粘度が高くなると溝５の幅を広くする必要がある。このような観点から、溝５の幅は、３０〜２００μｍ程度が適当である。また、溝５の深さについても同様であり、粘度が低いと浅く、粘度が高いと深くすることが望ましく、２０〜１００μｍが適当である。

また、配線基板１ａを貫通して設けられたビア９は、例えば、まず、炭酸レーザ等を用いて加工された貫通孔７に導電性の金属と熱硬化性樹脂から構成される導電性ペーストを充填して形成される。金属成分としては、銅あるいは銀コート銅、はんだコート銅等の単独または低融点金属との混合物を用いることが望ましい。樹脂は熱硬化性樹脂であれば良く、汎用のエポキシ樹脂を用いて良い。

次に、本発明のマイクロ空間配線基板１１の作製方法について図３〜７を用いて説明する。

まず、図３に金属箔付き転写フィルムの製造方法を示す。

図３（ａ）に示す転写シートＡは、樹脂フィルム１３に接着層１５を介して導体配線層３が接着されて形成されてなるものである。樹脂フィルム１３は、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイド、塩化ビニル、ポリプロピレン等公知のものが使用できる。樹脂フィルム１３の厚みは、１０〜５００μｍが適当であり、望ましくは２０〜３００μｍが良い。樹脂フィルム１３の厚みは、１０〜５００μｍあれば十分に柔軟であり導体配線層３の転写が問題なく行なわれる。これは、樹脂フィルム１３の厚みを１０μｍ以上にすることでフィルム１３の変形や折れ曲がりが発生しにくく、形成した配線回路が断線を引き起こしにくくなり、厚みを５００μｍ以下にすることでフィルム１３の柔軟性を維持できるためである。

また、耐久性が高い点で樹脂フィルム１３に換えて、金属板１３を用いてもよい。

また、接着層１５としては、アクリル系、ゴム系、シリコン系、エポキシ系等公知の接着剤を好適に用いることができる。また、接着層１５の厚みは、接着力とも関係するが、１〜２０μｍが適当である。

この導体配線層３は電解法により銅をめっき成長させた銅箔３を用いることが望ましい。めっき成長させた銅箔３は通常マット面（荒れた面）とシャイニー面（スムーズ面）からなるが、シャイニー面もエッチング液（例えばメック社のＣＺ液）にて処理すると荒れた面とすることができ、樹脂を含有する配線基板１ａや溝基板１ｂに高温で押し付けることで、界面に物理的な接続力であるアンカー効果が発現する。

そして、このような転写シートＡにおいて、樹脂フィルム１３と接着層１５の粘着力は、５０〜７００ｇ／２０ｍｍが良く、望ましくは１００〜５００ｇ／２０ｍｍが良い。樹脂フィルム１３と接着層１５の粘着力が５０〜７００ｇ／２０ｍｍであれば銅箔３が配線基板１ａに充分に密着し、問題なく電気信号を伝えることが可能となる。上記の粘着力が５０ｇ／２０ｍｍより弱いと、回路形成するためのエッチング処理の際、導体配線層３が樹脂フィルム１３より剥離し、回路の断線を引き起こす。また、７００ｇ／２０ｍｍより大きいと、回路形成後に配線基板１ａに転写し、樹脂フィルム１３を剥離する際、配線基板１ａの変形、導体配線層３の断線等を引き起こす。なお、この粘着力は、図８に示すように、接着層１５を介して導体配線層３が接着された樹脂フィルム１３から樹脂フィルム１３を導体配線層３から１８０°の方向に引き剥がす時の応力を表したものである。

次に、樹脂フィルム１３に接着された導体配線層３からエッチング法により不要部分を除去して導体回路を形成する。例えば、エッチング法では、図３（ａ）に示すように、前記樹脂フィルム１３の表面に金属箔を一面に接着して導体配線層３を形成した後、図３（ｂ）に示すように導体配線層３上にフォトレジスト、スクリーン印刷等の方法で導体回路状にレジスト１７を形成した後、レジスト１７の不要な部分をエッチング除去して、図３（ｃ）に示すような樹脂フィルム１３上に所望の回路パターンを有する導体配線層３が形成された配線付き転写フィルムＢを得ることができる。このエッチング工程において導体配線層３の断面形状が図３（ｃ）に示すように樹脂フィルム１３に対して底辺の広い台形にすることが望ましい。この時、上記レジスト１７は、一般には、導体配線層３の不要部分をエッチング除去した後にレジスト除去液等により取り除き、洗浄する工程が必要である。

次に、図４（ａ）に示すように、平行熱板２５間に、上記の工程で作製した配線付き転写フィルムＢと配線基板１ａとを積層して圧力１〜５ＭＰａ程度の圧力を印加して、導体配線層３を配線基板１ａに転写する。このときの温度は配線基板１ａのガラス転移温度以上、融点以下の温度で導体配線層３が密着する温度とすることが望ましい。

次に、図４（ｂ）に示すように、樹脂フィルム１３を接着層１５とともに剥離して、図４（ｃ）に示すような導体配線層３が配線基板１ａに埋め込まれた単層の回路基板１９を作製することができる。

導体配線層３の断面は、図４（ｃ）に示すように、台形であり、導体配線層３が配線基板１ａに食い込むように形成される。このことにより、導体配線基板３と配線基板１ａとの接着強度が高くなる。

次に溝基板１ｂに溝５を形成する方法を図５を用いて説明する。

図５（ａ）に示すように、まず、リソグラフィーおよびエッチングにより溝５と逆形状の凹凸を施された凹凸基板２１であるガラス基板２１と、溝基板１ｂを用意する。

次に、図５（ｂ）に示すように、平行熱板２５間に、ガラス基板２１の凹凸を施された側の面と溝基板１ｂとが対面するように配置して、溝基板１ｂのガラス転移温度以上、融点以下の温度で加圧することにより、溝基板１ｂに溝５を転写、形成して、図５（ｃ）に示すような溝基板１ｂを作製する。

次に、回路基板１９と溝基板１ｂの積層方法について図６を用いて説明する。

図６（ａ）に示すように、これまでの工程で作製した回路基板１９と溝基板１ｂを用意する。

次に、図６（ｂ）に示すように配線基板１ａの導体配線層３と溝基板１ｂの溝５とが接触するように重ね合わせ、平行熱板２５を用いて溝基板１ｂのガラス転移温度以上、融点以下の温度、１〜５ＭＰａ程度の圧力を印加して、図６（ｃ）に示すように配線基板１ａと溝基板１ｂとを一体化する。

次に、図７（ａ）に示すように配線基板１ａを炭酸レーザ等にて穴あけ加工し、貫通孔７を形成する。

次に、図７（ｂ）に示すように貫通孔７に熱硬化性の樹脂と導電性の金属粉等からなる導電性ペーストを埋め込んでビア９を形成する。

次に、図７（ｃ）に示すように図４の工程を再度行なうことで、導体配線層３ｂを形成する。なお、この導体配線層３ｂは例えば、信号の取り出し電極として用いられるものである。

このような工程により本発明のマイクロ空間配線基板１１を容易に作製することができる。

尚、本発明は上記形態に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、ビア構造をもつため、基板の多層化が可能であり、図９に示すような多層マイクロ配線基板とすることも可能である。また、必要でなければ、ビア９や導体配線層３ｂは形成する必要がないことはいうまでもない。

（回路基板の作製）
厚み１００μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム１３の表面にアクリル系樹脂からなる接着剤１５を３μｍ塗布し、厚さ１２μｍ、表面粗さ０．８μｍの銅箔３を接着剤１５に接着し、転写フィルムＡとした。この転写フィルムＡに対して配線形成用マスク、ＤＦＲ（ドライフィルムレジスト）を用いてフォト工程、エッチング工程を行い配線付き転写フィルムＢとした。このエッチング工程の条件を変化させ、導体配線層３の溝基板１ｂ側の主面の幅Ｗ１と、導体配線層３の配線基板１ａ側の主面の幅Ｗ２の値が表の値となるようにした。なお、この配線付き転写フィルムＢを用いて配線導体３を形成する方法を転写法という。

配線基板１ａとして、厚み２００μｍのポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を用い、このＰＭＭＡからなる配線基板１ａと配線形成された配線付き転写フィルムＢとを位置合わせし、１６０℃、３ＭＰａ、５分間ホットプレス処理することにより、ＰＭＭＡからなる配線基板１ａに導体配線層３を埋め込んだ。その後、ＰＥＴからなる樹脂フィルム１３と接着剤１５を同時に剥ぎ取り、回路基板１９とした。

また、回路基板１９を作製する他の方法としてプリント基板作製で行なわれるアディティブ法を用いて、配線基板１ａの表面に導体配線層３を形成した。具体的には配線基板１ａの一方の主面に無電解銅めっき、電解銅めっきを施し、フォト工程、エッチング工程を行い、配線基板１ａの表面に表に示す幅の導体配線層３を形成した。なお、この方法をめっき法という。

（溝基板の作製）
まず、凹凸基板２１であるガラス基板２１に従来のリソグラフィー、およびエッチング技術を用いて凹凸構造を作製し、平坦な厚み５００μｍのＰＭＭＡからなる溝基板１ｂに、ガラス基板２１の凹凸構造を有する側の面を当接させ、ホットプレスを用い１６０℃、３ＭＰａ、５分間の条件で溝基板１ｂにガラス基板２１を押し付けて処理することによりガラス基板上の凹凸をＰＭＭＡからなる溝基板１ｂに転写し、表に示す幅Ｗ３の溝５を形成した。なお、溝５の断面状は矩形とし、溝５の深さは１５０μｍとして統一して試験を行なった。
（マイクロ配線基板の作製）
次に、上記の方法で予め作製しておいた回路基板１９と、溝５を形成した溝基板１ｂとを、溝基板１ｂの溝５と回路基板１９の導体配線層３ａとが重なるように位置合わせし、２枚の熱板に挟み、表に示す密着温度で、３ＭＰａ、５分間ホットプレス処理することにより、溝基板１ｂと導体配線層３を密着させた。
次に、配線基板１ａに対して炭酸ガスレーザを用いて穴径１００μｍの貫通孔７を形成した。

そして、この貫通孔７に、銀コート銅と半田を各４５質量％、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂を１０質量％の割合で配合した導電性ペーストを印刷して埋め込み、ビア９を形成した。

さらに、他の配線付き転写フィルムＢを用意し、ビア９と導体配線層３ｂとの位置合わせを行い、転写のための熱処理と同時にビアペースト中の熱硬化性樹脂を硬化させるため表に示す温度で、３ＭＰａ、３０分間、加圧加熱処理を行なマイクロ空間配線基板１１を作製した。

そして、図１０に示すように、完成したそれぞれのマイクロ空間配線基板１１の溝５に電解質液を流し、電気が導通するか確認した。なお、このとき、導体配線層３ｂを外部電極として用いた。また、試験においては電解質液として５質量％のＮａＣｌ溶液を用いた。
導体配線層３ａの溝基板１ｂ側の主面の幅をＷ１とし、導体配線層３ａの配線基板１ｂ側の主面の幅をＷ２としたときの、Ｗ２／Ｗ１と導体配線層３ａのピール強度との関係を表１に示す。

導体配線層３ａをめっき法で形成し、Ｗ２／Ｗ１が０．９を超える本発明の範囲外の試料Ｎｏ．１、２では、ピール強度はめっき法により導体配線層３ａを直接成長させているため、強い値となってはいるが、図１１（ａ）に示すように、２２０℃という高温で転写してはいるものの樹脂が十分に流動せず大きな隙間２３ｂを生じた。このような状態では、隙間２３ｂに検査流体が流れ込み、流体のデッドスペース（死空間）を発生させるため望ましくない。また、このデッドスペースで予期せぬ副反応が起こることもあり、総合的には問題がある。よって、判定を不良とした。

本発明のＷ２／Ｗ１が０．７〜０．９の試料Ｎｏ．４〜６では、配線基板１ａと配線導体３ａとの間に隙間がなく、導体配線層のピール強度も良好な結果となった。

以下に詳細に記載する。

導体配線層３ａを電解法で作製し、配線基板１ａに転写法を用いて導体配線層３ａを形成し、Ｗ２／Ｗ１を０．６４〜０．９６の範囲で変化させた試料Ｎｏ．３〜７のうち、Ｗ２／Ｗ１が０．７未満で０．６４の試料Ｎｏ．３では、導体配線層３ａの端辺の厚みが薄くなるため導体配線層３ａを強く配線基板１ａの樹脂内部に押し込められず、剥がれ易くなり、ピール強度は０．８１ｋＮ／ｍと実用上問題はないものの若干低くなった。

Ｗ２／Ｗ１が０．７〜０．９の範囲の試料Ｎｏ．４〜６では配線基板１ａと配線導体３ａとの間に全く隙間が確認されず非常に良好な結果となった。また、１ｋＮ／ｍ以上の値が出ており、十分なピール強度が得られた。

Ｗ２／Ｗ１が０．９を超える試料Ｎｏ．７では配線基板１ａと配線導体３ａとの間に若干の隙間が確認された。

この場合の導体配線層３ａの配線基板１ａへの食い込み状態を図１１（ｂ）に示す。導体配線層３ａと配線基板１ａの間に隙間２３ａが発生していたが、転写温度を樹脂融点に近くすればこの隙間２３ａは小さくなると思われる。なお、ピール強度測定の計算は導体配線層３の溝側の主面の幅Ｗ１を基準としており、同じ導体配線層３ａと配線基板１ａの密着力があっても、数値としては小さくなる。

また、試料Ｎｏ．８は導体配線層３の材質に圧延銅箔を用いた例である。圧延銅箔は表面がスムーズであり、電解銅箔に比べ樹脂へのアンカー効果が期待できず、実用可能であるがピール強度が０．７８ｋＮ／ｍとなり、やや低い値となった。

表２にＷ１とＷ３と、配線導体層３ａと配線基板１ａとの界面との関係を示す。

図１２（ａ）に示すように、Ｗ３／Ｗ１が１未満である試料Ｎｏ．９、１０は配線導体層３ａと配線基板１ａとの界面において全く隙間がなく、問題のない状態であった。図１２（ｂ）に示すように、比率Ｗ３／Ｗ１が１以上の試料Ｎｏ．１１〜１３では、実用上問題はないが、導体配線層３ａと配線基板１ａの間に若干の剥離が観察された。

本発明のマイクロ空間配線基板を示す断面図である。 本発明のマイクロ空間配線基板を示す透過斜視図である。 本発明の作製工程を示す縦断面図である。 本発明の作製工程を示す縦断面図である。 本発明の作製工程を示す縦断面図である。 本発明の作製工程を示す縦断面図である。 本発明の作製工程を示す縦断面図である。 本発明における樹脂フィルムへの金属箔の粘着力を測定する方法を示す断面図である。 本発明のマイクロ空間配線基板の多層化した形態を示す断面図である。。 本発明のマイクロ空間配線基板の実施の形態を示す模式図である。 本発明のマイクロ空間配線基板を示す要部拡大図である。 導体配線層と配線基板を示す断面図である。

符号の説明

１ａ・・・配線基板
１ｂ・・・溝基板
３・・・導体配線層、金属箔
３ａ・・・導体配線層、第一の導体配線層、金属箔
３ｂ・・・導体配線層、第二の導体配線層、金属箔
５・・・溝
７・・・貫通孔
９・・・ビア
１１・・・マイクロ空間配線基板
１３・・・フィルム、樹脂フィルム、金属板
１５・・・接着層
１７・・・レジスト
１９・・・回路基板
２１・・・凹凸基板、ガラス基板
Ａ・・・転写フィルム
Ｂ・・・配線付き転写フィルム
Ｗ１・・・導体配線層の溝基板側の主面の幅
Ｗ２・・・導体配線層の他の主面の幅
Ｗ３・・・溝の幅

Claims (8)

1. 熱可塑性樹脂からなる樹脂基板の少なくとも一方の主面に、銅をめっき成長させた銅箔からなる導体配線層が埋設された配線基板と、熱可塑性樹脂からなる樹脂基板の少なくとも一方の主面に幅Ｗ３の溝を有する溝基板とを具備し、前記配線基板の前記導体配線層が埋設された主面と、前記溝基板の前記溝が形成された主面とを、前記導体配線層が前記溝基板の前記溝の位置に合うように当接させ、前記配線基板と前記溝基板とを一体化させてなり、前記導体配線層の前記溝基板側の主面の幅Ｗ１が前記溝基板と反対側の主面の幅Ｗ２よりも大きく、該幅Ｗ２の前記幅Ｗ１に対する比率Ｗ２／Ｗ１が０．７〜０．９であるとともに、前記溝基板の前記溝の幅Ｗ３が、前記導体配線層の前記幅Ｗ１よりも小さく、かつ前記導体配線層のピール強度が１ｋＮ／ｍ以上であることを特徴とするマイクロ空間配線基板。
2. 前記導体配線層が、金、銀、銅およびアルミニウムのうちの少なくとも１種を含む低抵抗金属からなることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ空間配線基板。
3. 前記溝の断面が、略半円であることを特徴とする請求項１または２に記載のマイクロ空間配線基板。
4. 前記溝の断面が、略矩形であることを特徴とする請求項１または２に記載のマイクロ空間配線基板。
5. 前記配線基板に用いられた熱可塑性樹脂のガラス転移点が、前記溝基板に用いられた熱可塑性樹脂のガラス転移点よりも低いことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のマイクロ空間配線基板。
6. 前記配線基板は、一方の主面に設けられた第一の導体配線層と、他方の主面に設けられた第二の導体配線層と、前記配線基板を貫通して設けられ、前記第一の導体配線層と前記第二の導体配線層とを電気的に接続するビアとを具備することを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれかに記載のマイクロ空間配線基板。
7. 銅をめっき成長させた銅箔からなり略台形の断面を有する金属層が接着剤層を介してフィルムの表面に形成された金属層付きフィルムの前記金属層を導体配線層として用い、熱可塑性樹脂からなる配線基板の主面に、前記導体配線層の幅が狭い側の主面を当接させ、前記導体配線層を前記配線基板の主面に埋設させた後、前記フィルムおよび前記接着剤層を除去する工程と、熱可塑性樹脂からなる樹脂基板の主面に、リソグラフィーおよびエッチングにより凹凸が施された凹凸基板を高温で押し付けて、幅Ｗ３の溝を有する溝基板を形成する工程と、前記配線基板の前記導体配線層が形成された配線側主面と、前記溝基板の前記溝が形成された溝側主面とを、前記導体配線層が前記溝基板の前記溝の位置に合うように当接させ、前記配線基板と前記溝基板とを一体化する工程とを具備するとともに、前記導体配線層における幅が狭い側の主面の幅Ｗ２の他方の主面の幅Ｗ１に対する比率Ｗ２／Ｗ１を０．７〜０．９とし、前記溝基板の前記溝の幅Ｗ３を、前記導体配線層の前記幅Ｗ１よりも小さくすることを特徴とするマイクロ空間配線基板の製造方法。
8. 前記導体配線層を前記配線基板に加熱しながら埋設することを特徴とする請求項７に記載のマイクロ空間配線基板の製造方法。

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