JP4496719B2

JP4496719B2 - 回路パターンの転写型およびその製造方法

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Publication number: JP4496719B2
Application number: JP2003171938A
Authority: JP
Inventors: 祐幸岡野; 和宏西川; 法人塚原; 大輔櫻井
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-06-17
Filing date: 2003-06-17
Publication date: 2010-07-07
Anticipated expiration: 2023-06-17
Also published as: JP2005007638A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、転写型から基板の表面に回路パターンを転写して回路基板を製造する技術に関連する。
【０００２】
【従来の技術】
ファインピッチの回路基板を量産する方法の１つとして、転写型を用いて転写した導電性のペーストを硬化させて回路パターンを形成する転写方式が提案さている。
【０００３】
図１（ａ）ないし（ｄ）は、転写方式による回路パターン形成方法の典型例を示す図である。まず、図１（ａ）に示す転写型９１が準備され、図１（ｂ）に示すように転写型９１の溝９２に導電性のペースト９３が充填される。次に、図１（ｃ）に示すように、転写型９１を反転させて転写型９１を基板９４に密着させ、図１（ｄ）に示すように、転写型９１を基板９４から離して溝９２に充填されていたペースト９３を基板９４に転写する。そして、ペースト９３を硬化させることにより、基板９４上に所定の回路パターンが形成された回路基板９５が得られる。
【０００４】
ここで、転写型の製造方法に関するものとして、特許文献１には、別途製作された型の凹凸を転写して転写型の一例である樹脂製凹版を製作する技術が開示されている。特許文献１に記載の技術では、まず、フォトマスク上にフォトレジスト層を形成し、フォトレジスト層を露光し、現像することによりパターンを形成し、さらに、パターン上に離型層を形成して転写型を製造するための原型が製作される。その後、原型に熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂を塗布し、その上にガラス基板を張り合わせて熱硬化性または光硬化性樹脂を硬化させた後、原型から剥離して樹脂製凹版が完成する。
【０００５】
また、特許文献２には、エッチングにより溝を形成し、さらにカップリング剤の塗布および焼成によりに離型層が形成された凹版が記載されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平４−３２７９３９号公報
【特許文献２】
特開平４−２４０７９２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載の技術により製作された転写型により、精度の高い微細パターンを形成することが可能となる。しかしながら、さらに微細でかつ高アスペクト比の回路パターンを形成する場合、原型から転写型を剥離する際の剥離性の向上が望まれる。
【０００８】
また、微細で高アスペクト比の回路パターンを形成する場合には、転写型から導電性のペーストを基板へと転写する際の転写型とペーストとの剥離性（すなわち、離型性）も向上する必要がある。剥離性が低い場合、図１（ｄ）に例示するように溝９２に充填したペースト９３の一部９３１が転写後に溝９２に残り、回路パターンに不良が発生する可能性がある。その結果、回路基板９５の歩留りが低下し、回路基板９５の製造コストを低減することが困難となる。
【０００９】
一方、特許文献２では剥離層が形成された転写型である凹版が開示されているが、転写型は摩耗するためある程度の量産性が求められる。したがって、転写型を製造する度にエッチングおよび剥離層の形成を行うことは回路基板の製造コストの増大を招くこととなる。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、転写方式にて回路基板を製造する際に用いられる転写型を簡単な手法で製造し、さらに、低コストにて転写効率の高い転写型を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、回路パターンの転写型であって、ベース層と、前記ベース層上に形成され、前記回路パターンの凹凸に対応した凹凸をもつ変形層と、前記変形層の前記凹凸の表面を覆う離型層とを備え、前記ベース層、前記変形層および前記離型層は、積層されたフィルムの層である。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の回路パターンの転写型であって、前記変形層は熱可塑性樹脂で形成されている。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の回路パターンの転写型であって、前記変形層の前記凹凸が、前記熱可塑性樹脂の軟化点温度以上に加熱した状態で、表面に前記回路パターンの前記凹凸に対応する凹凸が形成されたマスター型と前記フィルムの前記離型層とを圧接することにより形成される。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項２または３に記載の回路パターンの転写型であって、前記熱可塑性樹脂は、ポリオレフィン系変性体である。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、回路パターンの転写型の製造方法であって、ベース層、前記ベース層上に形成された変形層、および前記変形層の表面を覆う離型層が順に積層されたフィルムの前記離型層を、表面に前記回路パターンの凹凸に対応する凹凸が形成されたマスター型に対向させる工程と、前記フィルムの前記離型層と前記マスター型とを圧接し、前記変形層および前記離型層に前記マスター型の前記凹凸を転写する工程と、前記変形層を硬化させる工程と、前記変形層を硬化させた後、前記フィルムを前記マスター型から剥離する工程とを備える。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の回路パターンの転写型の製造方法であって、前記変形層は、熱可塑性樹脂で形成され、前記転写する工程の前に、前記フィルムを前記熱可塑性樹脂の軟化点温度以上に加熱する工程をさらに備える。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図２は、本発明の一の実施の形態に係る転写型１の構成を示す断面図である。転写型１は、転写方式により回路パターンを形成する際に、基板の表面に導電性ペーストの回路パターンを転写するために使用される。
【００１９】
転写型１は、ベース層２と、凹凸を有する変形層３と、変形層３の凹凸の表面を覆う離型層４とを順に積層した構造を有する。
【００２０】
ベース層２は、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などの耐熱性に優れた樹脂、ポリイミドなどの熱硬化性樹脂などの樹脂フィルム、あるいは、金属フィルムなど、後述する工程における加熱に耐える材料で形成されている。変形層３は、例えばポリエチレンやポリプロピレンの変性体など、ポリオレフィン系変性体の熱可塑性樹脂で形成されている。離型層４は、変形層の表面に改質処理を施して離型性（ペーストとの間の剥離性）を向上させた層、または、変形層３に重ね合わされた離型性に優れた薄膜である。
【００２１】
転写型１は、これらのベース層２、変形層３および離型層４が予め積層されたフィルムから製造されることが好ましく、このような３層のフィルムとして、例えば、商品名「スミライト（登録商標）」、ＣＬＥシリーズ（住友ベークライト社製）などの共押出多層フィルムを使用することができる。このような積層フィルムを使用することにより、転写型１の原材料費を削減することが可能となる。
【００２２】
転写型１の表面に形成された溝５（凹部）は、転写方式により形成される回路基板の回路パターン（凸部）に対応し、溝５には後述する回路形成工程において回路形成材料であるペーストが充填される。すなわち、転写型１の表面の凹凸は、転写方式により形成される回路パターンの凹凸とは逆の凹凸のパターンになっている。
【００２３】
次に、転写型１の製造方法について、図３および図４を参照しつつ説明する。図３は転写型１の製造工程の流れを示す図であり、図４（ａ）ないし（ｃ）は転写型１が製造される様子を示す図である。
【００２４】
まず、図４（ａ）に示すように、ベース層２、（変形前の）変形層３および離型層４を備えた３層のフィルム６を、ベース層２側から熱プレスヘッド７により吸着保持し、離型層４側をマスター型８に対向させる（ステップＳ１１）。なお、マスター型８には予め回路パターンの凹凸に対応した凹凸（以下、「転写パターン（の凹凸）」という。）が形成されている。熱プレスヘッド７にはヒータが内蔵されており、ステップＳ１１に並行してまたはその後に、変形層３の軟化点温度以上（例えば、２５０℃以上）にフィルム６が加熱され、変形層３が軟化する（ステップＳ１２）。
【００２５】
そして、図４（ｂ）に示すように、フィルム６の離型層４とマスター型８とが圧接するようにフィルム６を所定の圧力で所定時間だけ押圧（熱プレス）し、変形層３および離型層４にマスター型８の転写パターンの凹凸を転写する（ステップＳ１３）。その後、フィルム６を冷却して変形層３を硬化させ（ステップＳ１４）、図４（ｃ）に示すように、フィルム６をマスター型８から剥離する（ステップＳ１５）。これにより、フィルム６の変形層３および離型層４には、マスター型８の表面の凹凸とは逆の凹凸のパターン、具体的には、図４（ａ）および（ｂ）に示すマスター型８の凸部９に対応する溝５が転写される。
【００２６】
以上のように、転写型１はベース層２、変形層３および離型層４を順に積層したフィルム６をマスター型８に押圧することにより製造される。このとき、離型層４とマスター型８とが当接するため、ステップＳ１５における剥離を確実に行うことができる。その結果、微細な回路パターン用の転写型１を低コストにて容易に製造することが実現される。さらに、剥離の容易さから、転写型１の溝の幅に対して深さを深くする（いわゆる、アスペクト比を大きくする）ことも実現される。
【００２７】
次に、マスター型８について説明する。本実施の形態では、マスター型８として、絶縁性樹脂の表面に金属膜による導電性の回路パターンが形成されたＦＰＣ（フレキシブル回路基板）が用いられる。ＦＰＣは、図４（ｂ）に示す熱プレス工程において、加熱されたフィルム６を押し付けても変形量が非常に小さく、マスター型８に適している。また、ＦＰＣをマスター型８として用いる場合、既存の技術により、ピッチが狭く、かつ、アスペクト比の高い転写パターン（すなわち、ＦＰＣの回路パターン）を有するマスター型を低コストで製造することが可能となる。その結果、マスター型８のコスト低減が可能となり、転写方式により製造される回路基板の製造コストをさらに低減することができる。
【００２８】
次に、上記転写型１を用いた転写方式による回路パターン形成方法について、図５および図６を参照しつつ説明する。図５は、回路パターン形成工程の流れを示す図であり、図６（ａ）ないし（ｃ）は回路パターンが形成される様子を示す図である。
【００２９】
まず、基板と転写される導電性のペーストとの密着性を高めるために、基板に表面処理（例えば、改質処理）が施される（ステップＳ２１）。これにより、未処理の場合と比較してペーストと基板との間の付着性（すなわち、転写の際の転写率）が向上され、少なくとも、ペーストの基板への付着性が、離型層４への付着性よりも高くされる。
【００３０】
表面改質処理としては、基板の表面に接着剤やカップリング剤（例えば、シランカップリング剤）などのを塗布が行われる。他の表面改質処理として、基板の表面にプラズマやコロナ放電を用いて不純物の除去が行われてもよい。基板の表面改質処理の代わりに、または、表面改質処理と共に、ペーストにカップリング剤が混入されてもよい。
【００３１】
なお、ペーストの基板への付着性が転写型１に対する付着性よりも十分に高い場合、ステップＳ２１は省略されてよい。
【００３２】
次に、図６（ａ）に示すように、転写型１をその表面の凹凸（変形層３および離型層４に形成された凹凸）が上向きとなるようにベース層２側から保持し、転写型１の溝５にペースト１０が充填される（ステップＳ２２）。ペースト１０は熱硬化性を有し、少なくとも硬化後に導電性を有する導電性材料であり、例えばＡｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ａｕなどのフレーク状または球状の微小な金属フィラーを、熱収縮性を有する熱硬化性樹脂中に充填して拡散したものが用いられる。なお、ペースト１０は他の種類の導電性材料であってもよく、さらには、抵抗材料や誘電体材料のペーストであってもよい。すなわち、ペースト１０として様々な特性を有する回路形成材料が使用されてよい。ただし、ペースト１０の硬化温度は、転写型１の変形層３の軟化点温度未満である。
【００３３】
ペースト１０が溝５に充填されると、図６（ｂ）に示すように、熱プレスヘッド１１により、転写型１がベース層２側から吸着保持され、ペースト１０が充填された溝５を基板１２に対向させて転写型１が基板１２上に載置される（ステップＳ２３）。この状態で、熱プレスヘッド１１により転写型１をベース層２側（背面）から所定の圧力で押圧しながら、所定時間だけペースト１０の硬化温度以上（例えば、１５０℃以上２００℃以下）に加熱してペースト１０を硬化させる（ステップＳ２４）。なお、既述のように、転写型１の変形層３の軟化点温度の方がペースト１０の硬化温度よりも高いことから、転写に際して転写型１の形状が保たれる。
【００３４】
導電性のペースト１０を加熱して硬化させることにより、熱硬化性樹脂が収縮し、ペースト１０内の金属フィラー同士が接触してペースト１０が導電性を有する配線パターンとなる。また、加熱時に転写型１が基板１２に向けて押圧されて転写型１が僅かに変形することから、ペースト１０が硬化により収縮しても基板１２に確実に付着した状態とされる。
【００３５】
ペースト１０の硬化後、熱プレスヘッド１１が上昇し、転写型１が基板１２から剥離（すなわち、離型）される（ステップＳ２５）。これにより、図６（ｃ）に示すように、基板１２上に硬化したペースト１０による回路パターンが形成された回路基板１３が得られる。既述のように、マスター型８の表面の凹凸は、転写により形成される回路パターンの凹凸と同じパターンとされており、マスター型８の表面の凹凸が一旦反転されて転写型１の表面に転写され、転写型１の表面の溝５（凹部）に充填されたペースト１０がステップＳ１３〜Ｓ１５により基板１２の表面に回路パターンとして凸状に転写される。したがって、上記工程により、マスター型８の表面の転写パターンと同じ凹凸の回路パターンを有する回路基板１３が形成されることとなる。
【００３６】
このとき、転写型１は離型層４により硬化したペースト１０との間の剥離性に優れ、さらに、加熱プレスにより硬化したペースト１０が基板１２に強く密着しているため、ペースト１０の転写率を非常に高くすることがてき、回路基板製造の歩留りを向上することができる。なお、ペースト１０の熱硬化性樹脂の収縮により硬化物が溝５の形状よりも若干収縮しているため、離型層４に対する硬化したペースト１０の剥離性がさらに高められる。
【００３７】
以上に説明したように、転写型１は、離型層４を有するフィルム６から製造されるため、転写型１を製造する際に転写型１をマスター型８から容易に分離することができ、転写型１の製造歩留りを高めることができる。また、フィルム６から容易に製造することができ、転写型１の製造コストも削減することができる。
【００３８】
また、凹凸の表面に設けられた離型層４により回路パターンの形成時においてもペースト１０から容易に分離することができるためペースト１０の硬化物が溝５の内周面に残留することはほとんどなく、ペースト１０の転写率が高められて基板１２上に転写された回路パターンに不良がほとんど生じず、回路基板の歩留りを向上することができる。さらに、転写率が高いことから、次の回路基板を製造するために転写型１を洗浄することが不要となり、容易に再利用することができる。
【００３９】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
【００４０】
転写型１の材料は、上記のような３層のフィルム６に限定されるものではなく、少なくともベース層２、変形層３および離型層４を有していればよく、その他の層をさらに有していてもよい。
【００４１】
また、ベース層２、変形層３および離型層４の材料は、上記説明において例示したものに限定されず、同等の機能を有する他の材料が用いられてもよい。例えば、ベース層はフィルム状である必要はなく、板状であってもよい。また、変形層３は熱硬化性樹脂であってもよい。この場合、変形層３をマスター型８に圧接した状態で加熱することにより硬化し、転写型１が製造される。離型層４は転写型１の凹凸の少なくとも凹部に設けられるのであれば、凹凸全体に設けられる必要はない。
【００４２】
上記実施の形態では、コスト削減のためにマスター型８としてＦＰＣが用いられるが、転写型１に転写された凹凸の寸法誤差を許容範囲内とすることができるのであれば、他の型がマスター型８として用いられてよい。例えば、ＳＵＳ（ステンレス鋼）などの金属材料の表面に、ケミカルエッチングやプラズマエッチングにより回路パターンの凹凸と同じ凹凸の転写パターンを形成したものやセラミックス材料にプラズマエッチングにより転写パターンを形成したものであってもよい。あるいは、基板上の感光性レジストにフォトマスクを介して紫外線を照射したり、レーザビームを照射する等して露光を行い、その後現像して表面に感光性レジストの凹凸のパターンを形成した基板をマスター型８として用いることも可能である。
【００４３】
また、転写が行われる基板は、絶縁性の板状の樹脂基板には限定されず、フィルム状の樹脂基板、ガラス基板、さらには、既に回路パターンが形成された基板（この場合、回路パターン形成により多層基板が製造される。）等であってもよく、微細な回路パターンが形成される様々な回路基板の製造に上述の転写型１や回路パターン形成方法を利用することができる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明によれば、転写型の製造に際して、ベース層、変形層および離型層を有するフィルムを用いることにより、転写型の製造コストを削減することができるとともに、転写効率を向上することができる。さらに、マスター型として安価な回路基板を用いることも可能となる。
また、本発明によれば、フィルムにマスター型を押圧する際、フィルムの変形層のみが圧縮されて変形し、その他の部分（離型層）は圧縮変形することなく、単に変形層の圧縮変形の形状に追随して変形する。さらに、フィルムの離型層を介してマスター型の凹凸を転写するため、マスター型の剥離が容易で、かつ確実に行うことができる。その結果、転写型の溝の幅に対して深さの深い、いわゆるアスペクト比の大きな転写型を容易に実現できる。
また、フィルム状の離型層は、圧縮変形を生じにくいので、マスター型の圧接時、厚みを均質に保ち、マスター型の凹凸のパターンが反映されたコーナー部において途切れなどが発生しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の転写方式による回路パターンの形成方法を示す工程図
【図２】転写型の構成を示す断面図
【図３】転写型の製造工程を示す流れ図
【図４】（ａ）ないし（ｃ）は、転写型が製造される様子を示す図
【図５】回路パターン形成工程を示す流れ図
【図６】（ａ）ないし（ｃ）は、回路パターンが形成される様子を示す図
【符号の説明】
１転写型
２ベース層
３変形層
４離型層
５溝（凹部）
６フィルム
８マスター型
１０ペースト
１２基板
１３回路基板
Ｓ１１〜Ｓ１５ステップ

Claims

回路パターンの転写型であって、
ベース層と、
前記ベース層上に形成され、前記回路パターンの凹凸に対応した凹凸をもつ変形層と、
前記変形層の前記凹凸の表面を覆う離型層と、
を備え、
前記ベース層、前記変形層および前記離型層は、積層されたフィルムの層であることを特徴とする回路パターンの転写型。
請求項１に記載の回路パターンの転写型であって、
前記変形層は熱可塑性樹脂で形成されていることを特徴とする回路パターンの転写型。
請求項２に記載の回路パターンの転写型であって、
前記変形層の前記凹凸が、前記熱可塑性樹脂の軟化点温度以上に加熱した状態で、表面に前記回路パターンの前記凹凸に対応する凹凸が形成されたマスター型と前記フィルムの前記離型層とを圧接することにより形成されることを特徴とする回路パターンの転写型。
請求項２または３に記載の回路パターンの転写型であって、
前記熱可塑性樹脂は、ポリオレフィン系変性体であることを特徴とする回路パターンの転写型。
回路パターンの転写型の製造方法であって、
ベース層、前記ベース層上に形成された変形層、および前記変形層の表面を覆う離型層が順に積層されたフィルムの前記離型層を、表面に前記回路パターンの凹凸に対応する凹凸が形成されたマスター型に対向させる工程と、
前記フィルムの前記離型層と前記マスター型とを圧接し、前記変形層および前記離型層に前記マスター型の前記凹凸を転写する工程と、
前記変形層を硬化させる工程と、
前記変形層を硬化させた後、前記フィルムを前記マスター型から剥離する工程と、
を備えることを特徴とする回路パターンの転写型の製造方法。
請求項５に記載の回路パターンの転写型の製造方法であって、
前記変形層は、熱可塑性樹脂で形成され、
前記転写する工程の前に、前記フィルムを前記熱可塑性樹脂の軟化点温度以上に加熱する工程を、さらに備えることを特徴とする回路パターンの転写型の製造方法。