JP4637591B2 - 配線形成体の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、基材に対して配線を形成している配線形成体の製造方法に関する。
配線基板は、小型化、高性能化に伴い、配線パターンの微細化が要求される。配線の微細化に伴って加工精度を確保する観点から、配線厚さも減少する傾向にあり、プリント基板に使用される銅箔厚さは薄くなっている。このような微細化が進むと、ドライバ回路のような高電流を要求されるデバイスの配線に対しては、許容される電流量が制限を受けることとなるため、微細化を確保しながら大電流を供給できる配線が必要となる。
また、配線の微細化に伴い、基材平滑性が要求され、配線パターンと基材との密着性が課題となる。
これに対し、特許文献1では、針侵入硬度が10〜100μmの絶縁層に、低抵抗金属粉末を主体とする導体組成物を印刷した後、圧力を印加して、絶縁層側から、導体組成物と絶縁層中の有機樹脂とからなる第1層と、導体組成物からなる第2層とを具備し、第1層の厚みが低抵抗金属粒子の平均粒径の0.3倍以上であり、且つ第2層よりも薄い配線層を形成することで、密着性の問題を解決しようとしている。
また、特許文献2では、転写媒体用アルミニウム基板の表面に感光性樹脂によるフォトレジスト技術で基板表面を選択的に露出させ、露出した基板表面に光沢めっきにより金属粒塊成長方向が該基板表面とほぼ平行な金属層を形成し、その上に非光沢めっきにより金属粒塊成長方向が該基板表面とほぼ垂直な金属層を形成し、得られた転写媒体を表面に接着剤を有する絶縁性基板に圧着し、導体配線となる金属層を絶縁性基板表面に転写して埋設し、転写媒体の基板を化学的にエッチング除去して、配線基板を得る技術について開示している。
さらに、特許文献3では、基材上に形成される厚膜配線を基材側から下地導電層と主導電層とが積層されたものとし、主導電層は導電性の金属あるいは合金を主体とする層とし、下地導電層は主導電層を構成する金属と同種の金属の化合物を主体とする層とし、さらに主導電層上に主導電層を構成する金属と同種の金属の化合物を主体とする耐熱導電層を形成して厚膜配線とする技術について開示している。
特許文献4では、第1配線基板上に形成された第1電極端子と第2配線基板上に形成された第2電極端子とが対向して配置され、第1電極端子と第2電極端子とがUV光透過性導電部材が分散されたUV光硬化性接着剤により接着され、第1電極端子と第2電極端子とがUV光透過性導電部材中に分散させたUV光透過性導電部材により電気的接続されてなる技術について開示している。
特開平10−051089号公報 特開2001−168485公報 特開平09−074257号公報 特開平07−014625号公報
しかしながら、特許文献1に開示の技術では、配線を形成するのに粒状体を高圧縮する必要があるため、微細化には不適であった。
また、特許文献2に開示の技術では、導体配線を基材に密着するために非光沢めっきにて粗化する必要があるため、製造工程が煩雑であるという不具合がある。
さらに、特許文献3に開示の技術では、微細化において厚膜化を達成するのに異方性の高いエッチング処理が必要となり、特に2種類以上の材料を選択していることもあって、製造工程が煩雑になってしまうという不具合がある。
特許文献4に開示の技術では、導体配線の導電率が低いという不具合がある。
そこで、本発明の目的は、基材に対して配線を形成している配線形成体において、配線の微細パターンを維持しながらも導電性を良好に保つことである。また配線の基材に対する密着力を向上させることにある。
請求項1に記載の発明は、基材に配線を形成した配線形成体を製造する配線形成体の製造方法において、前記配線形成体を形成する型内に含フッ素アクリレート及び半導体レーザを用いて、疎水部と、該疎水部より濡れ性の高い親水部とからなる前記配線のパターンを形成するパターン形成工程と、前記疎水部と前記親水部との濡れ性の違いにより、前記親水部に触媒を供給する触媒供給工程と、前記触媒供給後の親水部に第1配線を形成する第1配線形成工程と、前記第1の配線形成後に前記型内に樹脂を注入して前記3次元形状体を樹脂成形する樹脂成形工程と、前記第1配線形成工程で形成された前記第1配線上に第2配線を形成する第2配線形成工程と、を備えていることを特徴とする。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の配線形成体の製造方法において、前記パターン形成工程は、前記パターンの前記疎水部と前記親水部とは後退接触角が異なるように形成することを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の配線形成体の製造方法において、前記パターン形成工程は、前記型内の面同士の角隅部にも前記親水部を形成することを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれかの一項に記載の配線形成体の製造方法において、前記第2配線形成工程は、前記第2配線を電気メッキにより形成することを特徴とする
請求項1に記載の発明によれば、第1配線形成工程、第2配線形成工程で配線を重ねて形成できるので、配線の微細パターンを維持しながらも導電性を良好に保つことができる。
請求項2に記載の発明によれば、エッチングなどの加工が必要ないため、平坦性に優れたパターンを形成することができる。
請求項3に記載の発明によれば、触媒を溶液で供給することで、角隅部の配線を厚くすることができ、角隅部の配線を強度的に強化することができる。
請求項4に記載の発明によれば、簡便に厚膜配線を形成することができる

以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
[第1実施形態]
まず、本発明の第1実施形態としての配線形成体の製造方法について説明する。
図1は、本発明の第1実施形態としての配線形成体の製造方法を説明する工程図である。この配線形成体の製造方法は以下の(1)〜(6)の工程を順次実行することにより実施される。
(1)パターン形成工程
まず、所定の型11を用意し、この型11上に親水部12と疎水部13とのパターン14を形成する(図1(a))。親水部12と疎水部13は後退接触角が異なり、親水部12は疎水部13より濡れ性が高く、この親水部12を型11上の異なる面(11a、11b、11c)をまたがるように形成する。
具体的な形成方法の例を挙げると、まず型11上に含フッ素アクリレートTG−702(ダイキン工業製)をスプレー塗装する。その後、これを乾燥させ、半導体レーザ(浜松ホトニムス製L8933)で描画して、50μm幅のパターン14を形成する。半導体レーザで加熱した部分は疎水性を示し、疎水部13となる。
(2)触媒供給工程
図1(b)に示すように、その後、TMPセンシタイザ(奥野製薬工業製)100mL/L、25℃の溶液中に型11を3分間ディッピングして親水部12に塗布した後、水洗を行なう。次に、TMPアクチベーター(奥野製薬工業製)50mL/L、30℃の溶液中に型11を1分間ディッピングして、親水部12にパラジウムの触媒2を供給する(図1(b))。
(3)第1配線形成工程
次に、配線形成として、TSPカッパーN(奥野製薬工業製)を40℃、40分で無電解銅メッキを行い、型11上に第1配線3を形成する(図1(c))。
なお、後述するが、第1配線3は触媒2を含有する層3aと触媒2を含有しない層3bにより形成されることになる。
(4)樹脂成形工程
次に、この配線形成した型11を成形装置21に組み込み、熱硬化性樹脂、例えば、MP−7400(日東電工製)を樹脂4として注入して樹脂成形を行い、基材を形成する(図1(d))。成形温度を185℃とする。
(5)離型工程
そして、この注入後、2分間放置してから離型する(図1(e))。
(6)第2配線形成工程
離型後、電気銅メッキで第1配線3上に第2配線5を形成する(図1(f))。
なお、前述の製造方法では、パターン14の形成に含フッ素アクリレートを用いた方法を示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、親水材料、疎水材料を積層し、いずれかをエッチングしてパターン14を形成する手法などを用いても良い。
親水部12に用いる疎水性材料は、有機材料としては、フッ素樹脂やシリコン樹脂などが挙げられ、無機材料としては、シリコン、GaAsの半導体及び酸化チタンなどが挙げられる。
特に、酸化チタンの場合、結晶構造がアナターズ型の場合には、紫外線を照射することにより超親水に変化するため本製造方法に用いるのに好適であり、かつ、耐久性に優れた材料である。
型11にアルミを用いた場合には、アルミが親水性を示すことから、疎水性材料の膜を形成し、エッチングしてパターニングすることにより容易に形成することが出来る。
また、本発明におけるパターン14の形成は、エッチングによる製造方法に限定されるものではなく、リフトオフで親水部12にレジストを供給し、型11全面に疎水性材料を供給してから、レジストを除去することでも達成することができる。特に、フッ素樹脂のようにエッチング耐性に優れた材料の場合は有効である。
パターン14を形成するための露光方法としては、レーザによるスポット露光の例を示したが、他の達成手段としてはマスク露光による方法や、レーザアブレーションによる膜の加工方法によっても、同様の方式で達成することが出来る。
なお、マスク露光の場合には、被露光体となる基材に対するマスクの追従性が重要となるため、単純な基材には適しているが、マスクが追従できない場合、散乱光によってパターニングがうまくいかない場合もある。
第1配線3の形成方法としては、本実施形態では無電解メッキによる例を示したが、本発明はこの方式に限定されるものではなく、電解メッキも同様のプロセスで用いることができる。この場合には、予めパターン14が導電性を有していることが必要である。
また、触媒2としては、パラジウムを用いるのが一般的であるが、触媒2の粒子をナノ粒子(粒径1〜1000nm)とすれば、その表面活性の高さを生かすことができる。
この場合のナノ粒子としては、例えばAg粒子を用いることができる。例えば、Agナノ粒子として、ファインスフィアSVW102(日本ペイント製)にディッピングにて親水部12に供給し、200℃、30分で加熱させた後に無電解銅メッキすることで第1配線3を形成することができる。
この場合に、触媒2としてAgナノ粒子を形成した後、型11の温度を180℃に上げることでAgナノ粒子を融着させることができ、これにより導電性が得られることを確認した。
すなわち、Agナノ粒子の焼結のみでは導電性が十分に得られず、大電流を要求される配線には適応できない場合には、Agナノ粒子を融着させることによって配線6の微細パターンを維持しながら配線6に大電流を流すことができる。
また、第1配線3の配線材料として、触媒2と同様の材料を用いることも可能であり、例えば、前述のファインスフィアSVW102で型11上に第1配線3を形成し、樹脂4に転写した後に、電気メッキで第2配線5を形成してもよい。
さらに、本実施形態では成形で基材を製造しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、射出成形などの熱可塑性樹脂で行われている成形方法でも実施は可能である。
そのうえ、一般的なプリント基板に本発明を適用することもでき、例えば、パターン化した導箔からなる第1配線3を樹脂4の基材に埋め込み、転写して、その後に電気メッキなどで第2配線5を形成する方法でも本発明を実現できる。
以上のような製造工程を経て製造された配線形成体1は、図1(f)、図2の部分拡大斜視図に示すように樹脂4からなる基材上に第1配線3、第2配線5からなる配線6が形成される。そして、配線6を形成している材料の中間層部分、すなわち、第1配線3の第2配線5側の層3aには触媒2が含有している。第1配線3の第2配線5側の層3aと、他の層3bとには明確な境はなく、層3aは第2配線5との界面からの距離が大きくなるほど量が減少するように触媒2は分布している。
配線6の一部、具体的には第1配線3は、基材となる樹脂4内に埋没している。
触媒2は、ナノ粒子、すなわち粒径が1〜1000nmの範囲内の粒子状であり、互いに融着させるようにするのが望ましい。触媒2は、Ag粒子で形成されている。
このような配線形成体1によれば、配線6が積層して形成されているので、微細パターンを維持しながらも導電性を良好に保つことができる。
また、配線6の一部が基材となる樹脂4に埋め込まれているため、配線6は樹脂4との密着力に優れている。
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態としての配線形成体の製造方法について説明する。
第2実施形態の製造方法が第1実施形態の製造方法と異なるのは、型11の形状が箱型で成形装置21を用いない点のみであり、他の共通の工程については詳細な説明を省略する。
図3は第2実施形態の親水部形成工程・触媒塗布工程(a)、第1配線形成工程(b)、樹脂注入工程・離型工程(c)、第2配線形成工程(d)を示す。
この図3に示すように、第2実施形態では、型11における面同士の角隅部11aに対して、他の箇所より触媒2が多く供給される。これは、触媒2を含んでいる溶液の溶媒の表面張力に起因するものであり、この表面張力が大きい溶媒になるほどより多くの触媒2が角隅部11aに残ることになる。
このような方法で製造された配線形成体1は、角隅部1aには膜厚が大きい第1配線3が形成されるほかは、第1実施形態の配線形成体1と同様の構成である。
これにより、角隅部1aの配線5を厚くすることがで、耐久性に優れた配線形成体1を提供できる。
[第3実施形態]
次に本発明の第3実施形態としての配線形成体の製造方法について説明する。
第3実施形態の製造方法が第1実施形態の製造方法と異なるのは、樹脂注入工程のみであり、他の共通の工程については詳細な説明を省略する。
図4に第3実施形態の製造工程の工程図を示す。すなわち、パターン形成工程(a)、触媒塗布工程・第1配線形成工程(b)、樹脂注入工程(c)(d)、離型工程(e)、第2配線形成工程(f)を示す。
第3実施形態の樹脂注入工程では、樹脂4として紫外線硬化型樹脂SD−2200(大日本インク製)を用いて、第1配線3を直接覆うようにディスペンサで、この紫外線硬化型樹脂(第1樹脂)4aを供給して低圧水銀灯で硬化する(図4(c))。
その後、第2樹脂であるエポキシ樹脂エポクイック4bを第1樹脂1樹脂4aの上に形成する。
本実施形態では樹脂4aとして紫外線硬化型樹脂を選択したが、配線形成体1の母材となる樹脂4bに対してより密着力を得るように接着剤を選定する方法も挙げられる。また、熱可塑性樹脂を配線近傍に注入し、硬化させた後に、熱硬化性樹脂を配線形成体1の母材として成形することで、リサイクル性に優れた配線形成体1を製造することができる。
このような方法で製造された配線形成体1は、樹脂4として、第1配線3を直接覆う第1樹脂4aと、この第1樹脂4aの上を覆う第2樹脂4bの2種類が用いられることになる。
[第4実施形態]
次に、本発明の第4実施形態としての配線形成体の製造方法について説明する。
第4実施形態の製造方法が第1実施形態の製造方法と異なるのは、樹脂注入工程の内容が変更されていることと、第2素子実装工程が追加されている点にあり、他の共通の工程については詳細な説明を省略する。
図5に、本例の製造工程の工程図を示す。すなわち、パターン形成工程(a)、触媒塗布工程・第1配線形成工程(b)、樹脂注入工程(c)(d)、離型工程・第2配線形成工程(e)、第2素子の実装工程(f)を示す。
本実施形態の樹脂注入工程では、フラックスで覆われたSn−Ag−Cuハンダバンプ51を半導体チップ52の端子として第1配線3上に配置する。その後、フリップチップボンダCB−500(ミスズFA製)で第1配線3上のハンダバンプ51に第1素子となる半導体チップ52をマウントし、300℃、30秒でハンダを溶融し、半導体チップ52と第1配線3との接続を行なう(図5(c))。
次に型11に成形装置21を設置し、チップ52の接続部付近を封止するのにアンダーフィル樹脂(ナミックス製、開発品)4aをディスペンサにて塗布する。アンダーフィル樹脂4aは半導体チップ52と型11との間に毛細管現象にて浸透し、ボイドを生じることなく封止することができる。
その後、2液性エポキシ樹脂アラルダイト急速硬化タイプ(ハンツマン・アドバンスド・マテリアルズ製)の樹脂4bを注入し、60℃で5時間放置して成形を行なう(図5(d))。
前述のように、離型工程・第2配線形成工程では、型11を離型して、電気メッキにより第2配線5を形成する(図5(e))。
そして、第2素子の実装工程では、前述の樹脂注入工程と同様にして、第2素子である半導体チップ53をフリップチップボンダで実装する(図5(f))。
このような方法で製造された立体配線形成体1は、樹脂4が半導体チップ52の樹脂封止体を兼ねるため、製造コストの低減、製造工程の短縮を図ることができる。
本発明の実施形態1を説明する製造工程図である。 実施形態1の配線形成体の部分拡大斜視図である。 本発明の実施形態2を説明する製造工程図である。 本発明の実施形態3を説明する製造工程図である。 本発明の実施形態4を説明する製造工程図である。
符号の説明
1 配線形成体、1a、11a 角隅部、2 触媒、3、3a、3b 配線(第1配線)、4、4a、4b 樹脂(基材)、5 配線(第2配線)、6 配線、11 型、12 親水部、13 疎水部、52、53 半導体チップ

Claims (4)

  1. 基材に配線を形成した配線形成体を製造する配線形成体の製造方法において、
    前記配線形成体を形成する型内に含フッ素アクリレート及び半導体レーザを用いて、疎水部と、該疎水部より濡れ性の高い親水部とからなる前記配線のパターンを形成するパターン形成工程と、
    前記疎水部と前記親水部との濡れ性の違いにより、前記親水部に触媒を供給する触媒供給工程と、
    前記触媒供給後の親水部に第1配線を形成する第1配線形成工程と、
    前記第1の配線形成後に前記型内に樹脂を注入して前記3次元形状体を樹脂成形する樹脂成形工程と、
    前記第1配線形成工程で形成された前記第1配線上に第2配線を形成する第2配線形成工程と、
    を備えていることを特徴とする配線形成体の製造方法。
  2. 前記パターン形成工程は、前記パターンの前記疎水部と前記親水部とは後退接触角が異なるように形成することを特徴とする請求項1に記載の配線形成体の製造方法。
  3. 前記パターン形成工程は、前記型内の面同士の角隅部にも前記親水部を形成することを特徴とする請求項1又は2に記載の配線形成体の製造方法。
  4. 前記第2配線形成工程は、前記第2配線を電気メッキにより形成することを特徴とする請求項1〜3のいずれかの一項に記載の配線形成体の製造方法。
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