JP5859075B1 - Wiring board manufacturing method, wiring board, and dispersion for manufacturing wiring board - Google Patents

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Abstract

【課題】銅マイクロ粒子を用いた乾式処理法(ドライプロセス)で銅配線基板を得ることが可能な配線基板の製造方法を提供する。【解決手段】本発明に係る配線基板の製造方法は、電気絶縁性の基板上に導電性配線を形成する配線基板の製造方法において、前記基板上に、銅マイクロ粒子と揮発性の有機溶剤とを含有する分散液を塗布して塗布膜を得る塗布膜形成工程と、前記塗布膜を加熱処理して前記有機溶剤を乾燥除去する乾燥工程と、前記乾燥工程後の塗布膜に、大気において、波長300〜600nmのレーザ光を照射して前記銅マイクロ粒子を焼結し前記基板に密着させることにより、銅マイクロ粒子焼結膜を得るレーザ光照射工程と、を有することを特徴とする。【選択図】図1A method of manufacturing a wiring board capable of obtaining a copper wiring board by a dry processing method (dry process) using copper microparticles is provided. A method of manufacturing a wiring board according to the present invention includes a method of manufacturing a wiring board in which conductive wiring is formed on an electrically insulating substrate, wherein copper microparticles, a volatile organic solvent, and A coating film forming step of obtaining a coating film by applying a dispersion liquid containing, a drying step of drying and removing the organic solvent by heat-treating the coating film, and a coating film after the drying step, in the atmosphere, A laser light irradiation step of obtaining a copper microparticle sintered film by irradiating a laser beam having a wavelength of 300 to 600 nm to sinter the copper microparticles and closely adhere to the substrate. [Selection] Figure 1

Description

本発明は、配線基板の製造方法、配線基板及び配線基板製造用の分散液に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a wiring board, a wiring board, and a dispersion for manufacturing the wiring board.

電子機器用配線基板の製法として、従来の銅箔のフォトケミカルエッチングやアデイティブ銅めっき法の他に、最近ではこれらの湿式プロセスに替わる新しい乾式プロセス(ドライプロセス)が発表されている。これらドライプロセス法では、銅ナノ粒子のレーザ照射やプラズマ処理により、銅ナノ粒子を焼結してバルク化し、導電性配線を基板上に形成するものである。すでに公開されているレーザ焼結やプラズマ処理による配線形成方法として、以下の特許文献1‐7がある。   In addition to the conventional photochemical etching of copper foil and additive copper plating, a new dry process (dry process) that replaces these wet processes has recently been announced as a method for manufacturing wiring boards for electronic devices. In these dry process methods, copper nanoparticles are sintered and bulked by laser irradiation or plasma treatment of copper nanoparticles, and conductive wiring is formed on a substrate. As a wiring forming method by laser sintering or plasma processing that has already been disclosed, there are the following Patent Documents 1-7.

特許文献1(特表2010‐528428号公報)には、電気絶縁性基板上に導電性フィルムを形成する方法であって、基板の表面上に複数の銅ナノ粒子を含有するフィルムを堆積させる段階と、該フィルムの少なくとも一部を露光して、露光部分を導電性にする段階とを備えた方法が開示されている。特許文献1には、露光にはレーザ(連続レーザ、パルスレーザを含む)を用いて、銅ナノ粒子(直径1000nm未満)を含む銅インクを銅導体に焼結させることが記載されている。また、パルスレーザでは、ナノ秒からフェムト秒のパルスレーザを用いて、銅インクを焼結させることが記載されている。   Patent Document 1 (Japanese Patent Publication No. 2010-528428) discloses a method of forming a conductive film on an electrically insulating substrate, and depositing a film containing a plurality of copper nanoparticles on the surface of the substrate. And exposing at least a portion of the film to render the exposed portion conductive. Patent Document 1 describes that copper ink containing copper nanoparticles (with a diameter of less than 1000 nm) is sintered to a copper conductor using a laser (including a continuous laser and a pulse laser) for exposure. In addition, it is described that in a pulse laser, copper ink is sintered using a pulse laser of nanosecond to femtosecond.

特許文献2(特開2014‐57024号公報)には、支持体と該支持体上に配置された酸化銅粒子を含む前駆体層とを有する前駆体層付き支持体に対して、光照射を行い、該酸化銅粒子を還元して金属銅を含有する導電層を形成する還元工程を備える導電層の製造方法であって、該前駆体層の酸化銅粒子の充填率が65%以上である導電層の製造方法が開示されている。特許文献2には、酸化銅粒子としては平均粒子径が200nm以下が好ましく、100nm以下がより好ましいことが記載されている。また、光照射処理で使用される光源としてはレーザービームを用いることが記載されている。   In Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2014-57024), a support with a precursor layer having a support and a precursor layer containing copper oxide particles disposed on the support is irradiated with light. A method for producing a conductive layer comprising a reduction step of forming a conductive layer containing metallic copper by reducing the copper oxide particles, wherein the filling rate of the copper oxide particles in the precursor layer is 65% or more A method for manufacturing a conductive layer is disclosed. Patent Document 2 describes that the average particle diameter of copper oxide particles is preferably 200 nm or less, and more preferably 100 nm or less. Further, it is described that a laser beam is used as a light source used in the light irradiation process.

特許文献3(特許第5507161号公報)には、有機化合物を粒子表面に有する金属微粒子と高分子分散剤と溶媒とを少なくとも含み、高分子分散剤のアミン価と酸価の差(アミン価−酸価)が0〜50である分散体を基材に塗布して塗布膜を作製する工程(a)と、該塗布膜の全領域又は一部領域にレーザ光を大気中で照射する工程(b)とを備えることを特徴とする塗膜の製造方法が開示されている。特許文献3には、金属微粒子としては、1nm〜1μm程度が好ましく、1〜200nmの範囲の平均粒子径を有する金属微粒子がより好ましく、多方面の用途に用いることができることから1〜100nm程度の平均粒子径を有する金属微粒子が更に好ましく、より微細な電極、回路配線パターンや優れた金属色調の表面を得るためには、1〜50nmの範囲の平均粒子径を有する金属微粒子を用いることが更に好ましいことが記載されている。   Patent Document 3 (Japanese Patent No. 5507161) includes at least metal fine particles having an organic compound on the particle surface, a polymer dispersant, and a solvent, and the difference between the amine value and the acid value of the polymer dispersant (amine value − A step (a) of applying a dispersion having an acid value of 0 to 50 to a substrate to produce a coating film; and a step of irradiating the entire region or a partial region of the coating film with laser light in the atmosphere ( and b). A method for producing a coating film is disclosed. In Patent Document 3, the metal fine particles are preferably about 1 nm to 1 μm, more preferably metal fine particles having an average particle diameter in the range of 1 to 200 nm, and can be used for various purposes. Metal fine particles having an average particle diameter are more preferable, and in order to obtain finer electrodes, circuit wiring patterns and surfaces with excellent metal color tone, it is further preferable to use metal fine particles having an average particle diameter in the range of 1 to 50 nm. Preferred is described.

特許文献4(特開2013‐247060号公報)には、導電性金属厚膜の形成に使用される導電性金属厚膜形成用材料であって、該導電性金属厚膜形成用材料は、導電性金属厚膜の形成に使用される金属粒子および金属ナノ粒子、ならびに有機物を含んでおり、塗布可能な流動性を示す材料であり、基材上に導電性金属厚膜形成用材料を塗布し、導電性金属厚膜形成用材料の塗布膜を形成した後、還元性雰囲気下でマイクロ波プラズマを照射して焼成する処理を施すことにより、塗布膜中に含有される金属粒子および金属ナノ粒子から、バルク状の導電性金属厚膜を形成することができる
ことを特徴とする、導電性金属厚膜形成用材料が開示されている。
Patent Document 4 (Japanese Patent Laid-Open No. 2013-247060) discloses a conductive metal thick film forming material used for forming a conductive metal thick film. The material contains metal particles and metal nanoparticles used to form a conductive metal thick film, and organic substances, and exhibits a fluidity that can be applied. A conductive metal thick film forming material is applied onto a substrate. After forming the coating film of the conductive metal thick film forming material, the metal particles and the metal nanoparticles contained in the coating film are subjected to a treatment by irradiating with microwave plasma in a reducing atmosphere and firing. Thus, a conductive metal thick film forming material is disclosed, which is capable of forming a bulk conductive metal thick film.

特許文献5(特開2010‐87287号公報)には、基材上に、銅ナノ粒子を含む塗布液をパターン状に印刷して印刷層を形成した後、この印刷層を焼成処理してパターン状の半導体層を形成する半導体基板の製造方法であって、酸素を含む雰囲気下、マイクロ波エネルギーの印加により発生する表面波プラズマに該印刷層を晒すことにより、該印刷層の焼成処理を行うことを特徴とする半導体基板の製造方法が開示されている。   In Patent Document 5 (Japanese Patent Laid-Open No. 2010-87287), a coating liquid containing copper nanoparticles is printed in a pattern on a substrate to form a printed layer, and then the printed layer is baked to form a pattern. A method for manufacturing a semiconductor substrate for forming a semiconductor layer, wherein the printed layer is exposed to surface wave plasma generated by application of microwave energy in an oxygen-containing atmosphere, thereby firing the printed layer A method for manufacturing a semiconductor substrate is disclosed.

特許文献6(特開2004‐119686号公報)には、基板上に銅ナノ粒子相互の焼結体層からなる微細な銅系配線パターンを形成する方法であって、平均粒子径を1〜100nmの範囲に選択される、表面に酸化銅被覆層を有するナノ粒子を含有する分散液を用いて、前記微細な配線パターンの塗布層を基板上に描画する工程と、前記塗布層中に含まれる、表面に酸化銅被覆層を有するナノ粒子に対して、表面の酸化銅を還元する処理を施し、さらに、還元処理を受けたナノ粒子の焼成を行って、焼結体層を形成する工程とを有し、同一工程内で実施される、前記還元処理と焼成処理は、
加熱温度を、300℃以下に選択して、還元性気体の存在下、生起されるプラズマ雰囲気内に、塗布層中に含まれる、該ナノ粒子を曝すことにより行うことを特徴とする微細配線パターンの形成方法が開示されている。
Patent Document 6 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-119686) discloses a method of forming a fine copper-based wiring pattern composed of a sintered body layer of copper nanoparticles on a substrate, and having an average particle diameter of 1 to 100 nm. And a step of drawing the coating layer of the fine wiring pattern on the substrate using a dispersion liquid containing nanoparticles having a copper oxide coating layer on the surface, which is selected within the range, and included in the coating layer Applying a treatment for reducing the surface copper oxide to the nanoparticles having a copper oxide coating layer on the surface, and further firing the nanoparticles subjected to the reduction treatment to form a sintered body layer; And the reduction treatment and the firing treatment performed in the same process,
A fine wiring pattern characterized by performing heating by selecting a heating temperature of 300 ° C. or less and exposing the nanoparticles contained in the coating layer in a plasma atmosphere generated in the presence of a reducing gas. A forming method is disclosed.

特許文献7(特開2004‐218055号公報)には、金超微粒子を導電性媒体とする導電性金ペーストを用いて、無電解金メッキ代替導電性金皮膜を形成する方法であって、無電解金メッキ代替導電性金皮膜を形成する下地上に、導電性金ペーストの塗布層を形成する工程と、形成された導電性金ペーストの塗布層を、300℃を超えない温度にて加熱処理し、含有される金超微粒子相互を焼結する工程とを有し、利用する導電性金ペーストは、分散媒体となる有機溶剤中に平均粒子径が1〜100nmの範囲に選択される金超微粒子が分散されており、金超微粒子表面は、金元素と配位的な結合が可能な基として、窒素、酸素、イオウ原子のいずれかを含む基を有する化合物1種以上により被覆されており、加熱処理を施す際、金元素と配位的な結合が可能な基として、窒素、酸素、イオウ原子を含む基を有する化合物の金超微粒子表面からの解離がなされることを特徴とする無電解金メッキ代替導電性金皮膜の形成方法が開示されている。   Patent Document 7 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-218055) discloses a method of forming an electroless gold plating alternative conductive gold film using a conductive gold paste using gold ultrafine particles as a conductive medium. A step of forming a conductive gold paste coating layer on a base for forming a gold plating alternative conductive gold film, and heat-treating the formed conductive gold paste coating layer at a temperature not exceeding 300 ° C .; And a step of sintering the ultrafine gold particles contained therein, and the conductive gold paste to be used is composed of ultrafine gold particles whose average particle diameter is selected in the range of 1 to 100 nm in the organic solvent serving as the dispersion medium. The surface of the gold ultrafine particles is dispersed and coated with one or more compounds having a group containing any of nitrogen, oxygen and sulfur atoms as a group capable of coordinative bonding with the gold element. When processing, gold element Dissociation of a compound having a group containing nitrogen, oxygen, or sulfur atom as a group capable of coordinate bond from the surface of gold ultrafine particles, and a method for forming an electroless gold plating alternative conductive gold film Is disclosed.

特表2010‐528428号公報Special table 2010-528428 特開2014‐57024号公報JP 2014-57024 A 特許第5507161号公報Japanese Patent No. 5507161 特開2013‐247060号公報JP 2013-247060 A 特開2010‐87287号公報JP 2010-87287 A 特開2004‐119686号公報JP 2004-119686 A 特開2004‐218055号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-218055

上記従来技術では、銅粒子として銅ナノ粒子を用い、この銅ナノ粒子を含む分散液をインクジェット装置等を用いて基板上に塗布し、塗布膜にレーザ又はプラズマ等を照射して配線基板を得ている。銅ナノ粒子を用いているのは、表面エネルギーが高く、レーザ光又はプラズマ照射等によって焼結しやすいためである。一般に、表面エネルギーの高い金属ナノ粒子形状を分散液中(溶媒中)で安定に保つために、ナノ粒子表面に分散剤と称する有機化合物被膜を形成することが良く知られている。この分散剤には銅とのキレート結合性の高い、ポリエチレンイミン又はアミン等のアミン系やチオール等のイオウ系の有機化合物等が用いられる。この分散剤は、レーザ照射によって、簡単に分解する必要があり、残存した場合には、バルク金属(銅配線)の電気特性、特に比抵抗を増大させる可能性がある。   In the above prior art, copper nanoparticles are used as the copper particles, a dispersion liquid containing the copper nanoparticles is applied onto the substrate using an ink jet apparatus or the like, and the coating film is irradiated with laser or plasma to obtain a wiring substrate. ing. The reason for using copper nanoparticles is that they have high surface energy and are easily sintered by laser light or plasma irradiation. In general, it is well known that an organic compound film called a dispersant is formed on the surface of a nanoparticle in order to keep a metal nanoparticle shape having a high surface energy stable in a dispersion (in a solvent). As this dispersant, an amine-based organic compound such as polyethyleneimine or amine, or a sulfur-based organic compound such as thiol, which has high chelate bonding with copper, is used. This dispersant needs to be easily decomposed by laser irradiation, and if left, there is a possibility of increasing the electrical properties, particularly the specific resistance, of the bulk metal (copper wiring).

特許文献1では、レーザ焼結前の溶媒や分散剤の乾燥を、150℃未満の温度で行うことが記述されているが、実際にはこの温度以下の沸点を有する分散剤の選定には制約があり、分散剤はレーザ焼結後にも残存する可能性がある。レーザ焼結によって分散剤が完全に燃焼又はアブレーション(分解蒸発)しない場合には、バルク銅中に残存する可能性がある。バルク銅中に分散剤が残存すると、バルク被膜中にボイドの発生や電気特性の低下を招くおそれがある。このため、これらの分散剤は必要最小限の添加量として管理される必要があり、可能であれば分散剤を使用しないことが最も望ましい。   In Patent Document 1, it is described that the solvent and the dispersant before laser sintering are dried at a temperature of less than 150 ° C. In practice, however, selection of a dispersant having a boiling point lower than this temperature is limited. And the dispersant may remain after laser sintering. If the dispersion does not completely burn or ablate (decompose and evaporate) by laser sintering, it can remain in the bulk copper. If the dispersant remains in the bulk copper, voids may be generated in the bulk coating and electrical characteristics may be deteriorated. For this reason, these dispersing agents need to be managed as the minimum necessary addition amount, and it is most desirable not to use a dispersing agent if possible.

また、銅ナノ粒子は、一般に、湿式の溶液還元法やアトマイズ法で製造される段階で、分散剤の添加された有機溶媒中に捕集して製造されるが、この製造工程には特別の工夫が必要であり、銅マイクロ粒子と比較して製造コストが極めて高価となる。   In addition, copper nanoparticles are generally produced by being collected in an organic solvent to which a dispersant has been added at the stage of being produced by a wet solution reduction method or an atomization method. Ingenuity is required, and the manufacturing cost is extremely high compared to copper microparticles.

さらに、銅ナノ粒子では、基板に一回で塗布できる膜厚が銅マイクロ粒子と比較して非常に小さい。通常の銅導電体を用いる配線基板では、銅配線膜は電気特性の面から7μm以上の厚さが求められる。これは配線基板の伝送路において要求される、低い高周波特性インピーダンスを得るのが目的でもある。この必要な膜厚を得るためには、銅ナノ粒子インクでは、インクの流動性が高く、通常5μm以上厚く塗布できないために、複数回の分散液(インク)の塗布が必要となり、製造時間及び製造コストの増大を招くことになる。   Furthermore, with copper nanoparticles, the film thickness that can be applied to the substrate at one time is very small compared to copper microparticles. In a wiring board using a normal copper conductor, the copper wiring film is required to have a thickness of 7 μm or more from the viewpoint of electrical characteristics. This is also intended to obtain a low high frequency characteristic impedance required in the transmission path of the wiring board. In order to obtain this required film thickness, the copper nanoparticle ink has high fluidity of the ink, and since it cannot normally be applied to a thickness of 5 μm or more, it is necessary to apply the dispersion liquid (ink) multiple times. This increases manufacturing costs.

本発明の目的は、上記事情に鑑み、銅マイクロ粒子を用いた乾式処理法(ドライプロセス)で銅配線基板を得ることが可能な配線基板の製造方法を提供することにある。   In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a wiring board capable of obtaining a copper wiring board by a dry processing method (dry process) using copper microparticles.

本発明は、上記目的を達成するため、電気絶縁性の基板上に導電性配線を形成する配線基板の製造方法において、前記基板上に、銅マイクロ粒子と揮発性の有機溶剤とを含有する分散液を塗布して塗布膜を得る塗布膜形成工程と、前記塗布膜を加熱処理して前記有機溶剤を乾燥除去する乾燥工程と、前記乾燥工程後の塗布膜に、大気において、波長300〜600nmのレーザ光を照射して前記銅マイクロ粒子を焼結し前記基板に密着させることにより、銅マイクロ粒子焼結膜を得るレーザ光照射工程と、を有することを特徴とする配線基板の製造方法を提供するものである。   In order to achieve the above object, the present invention provides a method for manufacturing a wiring substrate in which conductive wiring is formed on an electrically insulating substrate, and the dispersion containing copper microparticles and a volatile organic solvent on the substrate. A coating film forming step for obtaining a coating film by applying a liquid, a drying step for drying and removing the organic solvent by heat-treating the coating film, and a coating film after the drying step having a wavelength of 300 to 600 nm in the atmosphere. A method of manufacturing a wiring board, comprising: a laser light irradiation step of obtaining a copper microparticle sintered film by irradiating a laser beam of To do.

また、本発明は、電気絶縁性の基板上に銅配線を有する配線基板において、前記銅配線は、銅粒子が焼結した導電層を有し、前記導電層は、膜厚が7μm以上であることを特徴とする配線基板を提供するものである。   Moreover, the present invention provides a wiring board having a copper wiring on an electrically insulating substrate, wherein the copper wiring has a conductive layer obtained by sintering copper particles, and the conductive layer has a thickness of 7 μm or more. The present invention provides a wiring board characterized by the above.

また、本発明は、電気絶縁性の基板上に導電性配線を形成するために用いる配線基板製造用の分散液であって、前記分散液は、銅マイクロ粒子と揮発性の有機溶剤とを含有することを特徴とする配線基板製造用の分散液を提供するものである。   Further, the present invention is a dispersion for producing a wiring board used for forming conductive wiring on an electrically insulating substrate, and the dispersion contains copper microparticles and a volatile organic solvent. A dispersion for manufacturing a wiring board is provided.

本発明によれば、銅マイクロ粒子を用いた乾式処理法(ドライプロセス)で銅配線基板を得ることが可能な配線基板の製造方法を提供することができる。すなわち、銅箔のケミカルエッチングやアデイティブ銅めっき等の湿式のプロセスによる配線基板の製法に替り、銅マイクロ粒子を含むインクの印刷とレーザ焼結のドライプロセスにより、フォトマスクレスで導電性配線基板を製造できる。銅マイクロ粒子を含む分散液中には、ナノ粒子で用いる分散剤が含まれず、レーザ照射で完全に分解する成分のみを用いるため、レーザ焼結後にボイドの発生や炭素(カーボン)等の有機物が残留することが無く、高導電性の被膜を得ることができる。さらに、銅マイクロ粒子を用いることで、一回のインクの印刷で7μm以上の配線層の厚さを得ることが可能になる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the wiring board which can obtain a copper wiring board by the dry-type processing method (dry process) using copper microparticles can be provided. In other words, instead of using a wet process such as chemical etching of copper foil or additive copper plating, a conductive wiring board can be formed without a photomask by printing ink containing copper microparticles and a dry process of laser sintering. Can be manufactured. The dispersion containing copper microparticles does not contain the dispersant used for nanoparticles, but uses only components that are completely decomposed by laser irradiation. Therefore, generation of voids and organic substances such as carbon (carbon) are not generated after laser sintering. A highly conductive film can be obtained without remaining. Furthermore, by using copper microparticles, it is possible to obtain a wiring layer thickness of 7 μm or more by a single ink printing.

上記本発明の製造方法によれば、様々な立体形状を有する基板(樹脂成型品)に配線膜を形成することができる。例えば、電子機器の外装部品(携帯電話のICカードの筐体等)に直接配線膜を形成することができる。このため、従来の内臓配線基板(プリント配線基板)が不要となり、電子機器の更なる小型化を達成することができる。   According to the manufacturing method of the present invention, a wiring film can be formed on a substrate (resin molded product) having various three-dimensional shapes. For example, a wiring film can be formed directly on an exterior part of an electronic device (such as a case of an IC card of a mobile phone). For this reason, the conventional built-in wiring board (printed wiring board) becomes unnecessary, and further downsizing of the electronic device can be achieved.

本発明に係る配線基板の製造方法の一例を示すフロー図である。It is a flowchart which shows an example of the manufacturing method of the wiring board which concerns on this invention. 銅マイクロ粒子の反射、吸収及び透過スペクトルを示すグラフである。It is a graph which shows the reflection, absorption, and transmission spectrum of a copper microparticle. 本発明に係る配線基板の製造方法の他の一例を示すフロー図である。It is a flowchart which shows another example of the manufacturing method of the wiring board which concerns on this invention. フェノール樹脂の反射、吸収及び透過スペクトルを示すグラフである。It is a graph which shows the reflection, absorption, and transmission spectrum of a phenol resin. ガラスエポキシ樹脂の反射、吸収及び透過スペクトルを示すグラフである。It is a graph which shows the reflection, absorption, and transmission spectrum of glass epoxy resin. ポリイミド樹脂の反射、吸収及び透過スペクトルを示すグラフである。It is a graph which shows the reflection, absorption, and transmission spectrum of a polyimide resin. 本発明に係る配線基板の製造方法の他の一例を示すフロー図である。It is a flowchart which shows another example of the manufacturing method of the wiring board which concerns on this invention. 本発明に係る配線基板の一例を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows an example of the wiring board which concerns on this invention. 本発明に係る配線基板の一例を示す平面模式図である。It is a plane schematic diagram which shows an example of the wiring board which concerns on this invention. 実施例1のCu配線基板の光学顕微鏡写真である。2 is an optical micrograph of a Cu wiring substrate of Example 1. FIG. 実施例1のCu配線基板の光学顕微鏡写真である。2 is an optical micrograph of a Cu wiring substrate of Example 1. FIG. 実施例1のCu配線基板のレーザ顕微鏡写真である。2 is a laser micrograph of the Cu wiring substrate of Example 1. FIG. 実施例2のCu配線基板の光学顕微鏡写真である。4 is an optical micrograph of a Cu wiring board of Example 2. 実施例3のCu配線基板の光学顕微鏡写真である。4 is an optical micrograph of a Cu wiring board of Example 3.

本発明に係る配線基板の製造方法は、HLP(High speed Laser Plating:高速レーザめっき、登録商標)を用いたものである。本発明者らは、銅マイクロ粒子を含む分散液を基板上に塗布して得た塗布膜を乾燥後、大気中において、300〜600nmのレーザ光を照射することで、銅マイクロ粒子を焼結し、銅ナノ粒子と同等以上の基板との密着性及び配線抵抗を実現する配線基板が得られることを見出し、本発明を完成した。銅マイクロ粒子をレーザ光で焼結させた配線膜は従来には無く、新規な発明である。   The method for manufacturing a wiring board according to the present invention uses HLP (High Speed Laser Placing, registered trademark). The present inventors sinter copper microparticles by irradiating a 300 to 600 nm laser beam in the air after drying a coating film obtained by applying a dispersion containing copper microparticles on a substrate. As a result, the inventors have found that a wiring substrate that achieves adhesion and wiring resistance with a substrate equivalent to or higher than that of copper nanoparticles can be obtained, and the present invention has been completed. A wiring film obtained by sintering copper microparticles with a laser beam is a novel invention.

以下、図面を用いて、本発明に係る配線基板の製造方法及び配線基板について詳細に説明する。ただし、本発明はこれらの実施形態に限定されることは無く、本発明の要旨を変更しない範囲で適宜改良や変更を加えることが可能である。   Hereinafter, a manufacturing method of a wiring board and a wiring board according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to these embodiments, and improvements and modifications can be added as appropriate without departing from the scope of the present invention.

[配線基板の製造方法]
図1は本発明に係る配線基板の製造方法の一例を示すフロー図である。図1に示すように、本発明に係る配線基板の製造方法は、電気絶縁性の基板1上に銅マイクロ粒子と揮発性の有機溶剤とを含有する分散液を塗布(印刷)して、銅マイクロ粒子を含む塗布膜2を得る塗布膜形成工程(a)と、この塗布膜2を加熱処理して、塗布膜2中の揮発性の有機溶剤を乾燥除去する乾燥工程(b)と、この乾燥した塗布膜3にレーザ光6を照射して銅マイクロ粒子を焼結し基板1に密着させることにより、銅マイクロ粒子焼結膜4を得るレーザ光照射工程(c)とを有する。以下、上記(a)〜(c)の工程について詳述する。
[Method of manufacturing a wiring board]
FIG. 1 is a flowchart showing an example of a method for manufacturing a wiring board according to the present invention. As shown in FIG. 1, in the method for manufacturing a wiring board according to the present invention, a dispersion containing copper microparticles and a volatile organic solvent is applied (printed) onto an electrically insulating substrate 1 to produce a copper A coating film forming step (a) for obtaining a coating film 2 containing microparticles, a drying step (b) in which the coating film 2 is heated to remove volatile organic solvents in the coating film 2 by drying, A laser beam irradiation step (c) for obtaining a copper microparticle sintered film 4 by irradiating the dried coating film 3 with a laser beam 6 to sinter the copper microparticles and bring them into close contact with the substrate 1. Hereinafter, the steps (a) to (c) will be described in detail.

(a)塗布膜形成工程
配線を形成する電気絶縁性の基板1としては特に限定は無く、例えば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、又はこれらをブレンドして得た変性熱硬化性樹脂又は変性熱可塑性樹脂等を用いることができる。より具体的には、熱硬化性樹脂では、レゾール系やノボラック系のフェノール樹脂やエポキシ樹脂等が挙げられる。フェノール樹脂やエポキシ樹脂は、それ自体では十分な機械的強度が得られないために、ガラス繊維を補強材とし、ガラス繊維に未硬化樹脂を含浸してから硬化させた材料を用いることができる。また熱可塑性樹脂としては、フレキシブル配線基板に多く用いられるポリイミド樹脂(PI)、ポリアミドイミド樹脂(PAI)や、近年一部で実用化が開始された液晶ポリマー(LCP)を用いることができる。
(A) Coating film formation process There is no limitation in particular as the electrically insulating board | substrate 1 which forms wiring, For example, the thermosetting resin, thermoplastic resin, or the modified thermosetting resin obtained by blending these, or modification | denaturation A thermoplastic resin or the like can be used. More specifically, as the thermosetting resin, a resol-type or novolac-type phenol resin, an epoxy resin, or the like can be given. Since the phenol resin and the epoxy resin cannot provide sufficient mechanical strength by themselves, a glass fiber is used as a reinforcing material, and a material obtained by impregnating the glass fiber with an uncured resin and then curing can be used. As the thermoplastic resin, polyimide resin (PI), polyamideimide resin (PAI) often used for flexible wiring boards, and liquid crystal polymer (LCP) which has been partially put into practical use in recent years can be used.

上記した基板1上に、銅マイクロ粒子と揮発性の有機溶剤とを含む分散液を塗布し、塗布膜2を得る。本発明の銅マイクロ粒子は、平均粒径が1〜3μm(1μm以上3μm以下)であることが好ましい。1μm未満では、配線膜の膜厚を7μm以上とするためには銅ナノ粒子同様に塗布回数(印刷回数)が増え、また、3μmより大きいと、後述するレーザ光照射工程にて焼結させることが困難となる。平均粒径が1〜3μmの銅粒子を焼結させることが可能なレーザ光の条件については、追って詳述する。   A dispersion liquid containing copper microparticles and a volatile organic solvent is applied onto the substrate 1 to obtain a coating film 2. The copper microparticles of the present invention preferably have an average particle size of 1 to 3 μm (1 μm or more and 3 μm or less). If the thickness is less than 1 μm, the number of coatings (number of times of printing) increases as in the case of copper nanoparticles in order to increase the film thickness of the wiring film to 7 μm or more. If the thickness is larger than 3 μm, sintering is performed in the laser light irradiation process described later. It becomes difficult. The conditions of the laser beam capable of sintering copper particles having an average particle diameter of 1 to 3 μm will be described in detail later.

本発明が銅マイクロ粒子を用いる理由の一つには、銅ナノ粒子で用いられる分散剤を排除することがある。金属は微細化することにより格子歪が増大して表面自由エネルギーが増大することが知られている。この表面エネルギーの増大は、サイズが格子定数に近くなる粒子径、1‐5nmのナノ粒子では特に顕著である。金属のマイクロ粒子では、表面エネルギーがバルク金属に近いために、表面エネルギーが小さく分散剤の使用が不要である。   One reason why the present invention uses copper microparticles is to eliminate the dispersant used in the copper nanoparticles. It is known that when metal is miniaturized, lattice strain increases and surface free energy increases. This increase in surface energy is particularly noticeable for nanoparticles with a particle size of 1-5 nm whose size is close to the lattice constant. In the case of metal microparticles, the surface energy is close to that of bulk metal, so that the surface energy is small and the use of a dispersant is unnecessary.

なお、上述した銅マイクロ粒子は、純銅の他に、配線膜の特性を向上させるために銅と他の金属元素とを合金化させたものであってもよい。例えば、強度を向上するために錫(Sn)と合金化した銅‐錫(Cu‐Sn)合金であってもよい。その他、銅‐亜鉛(Cu‐Zn)又は銅‐ジルコニウム(Cu‐Zr)合金等であってもよい。または、銅マイクロ粒子の他に、Sn,Zn,Zr等のマイクロ粒子を混合しても良い。これらの合金粒子の平均粒径が、上述した1〜3μmの範囲にあれば、本発明の効果を得ることができる。   In addition to the pure copper, the copper microparticles described above may be an alloy of copper and another metal element in order to improve the characteristics of the wiring film. For example, a copper-tin (Cu-Sn) alloy alloyed with tin (Sn) in order to improve strength may be used. In addition, a copper-zinc (Cu-Zn) or copper-zirconium (Cu-Zr) alloy may be used. Or you may mix microparticles, such as Sn, Zn, Zr, other than a copper microparticle. If the average particle diameter of these alloy particles is in the range of 1 to 3 μm described above, the effects of the present invention can be obtained.

銅マイクロ粒子を含む分散液としては、銅マイクロ粒子の他に、揮発性の有機溶剤と、添加剤として結着剤及び粘度調整剤を含むことが好ましい。揮発性の有機溶剤は、後述する乾燥工程で乾燥除去される沸点を有するものを用いる。分散液中の添加剤成分は、後述するレーザ光照射工程において、レーザで完全分解する低沸点(350℃以下)の溶媒や、低分子量(10,000以下)の有機化合物を用いることが好ましい。これらの成分が分解せず、配線膜中に存在すると、ボイドの発生や配線抵抗の増大を招く恐れがあるためである。分散液の好ましい組成を、表1に記載する。   The dispersion containing copper microparticles preferably contains a volatile organic solvent and a binder and a viscosity modifier as additives in addition to the copper microparticles. As the volatile organic solvent, a solvent having a boiling point that is removed by drying in a drying step described later is used. As the additive component in the dispersion liquid, it is preferable to use a low boiling point (350 ° C. or lower) solvent or a low molecular weight (10,000 or lower) organic compound that is completely decomposed by a laser in a laser light irradiation step described later. This is because if these components are not decomposed and are present in the wiring film, voids may be generated and wiring resistance may be increased. The preferred composition of the dispersion is listed in Table 1.

Figure 0005859075
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表1に示す分散液では、低沸点(沸点:78.3℃)のエタノールを主たる溶剤とし、流動性を得るために、粘度調整剤としてデカノール(沸点:231℃)とヒマシ油(沸点:313℃)を加え、さらに結着剤(増粘剤)として微量のエチルセルロース(分子量:1,000〜3,000)を添加する。エタノールは後述する分散液の印刷後の乾燥工程で完全に蒸散し、そのほかの有機化合物は後述するレーザ光照射工程における熱と光により完全に分解する。   In the dispersion shown in Table 1, decanol (boiling point: 231 ° C) and castor oil (boiling point: 313) are used as viscosity modifiers in order to obtain fluidity by using ethanol having a low boiling point (boiling point: 78.3 ° C) as the main solvent. ° C.) and a small amount of ethyl cellulose (molecular weight: 1,000 to 3,000) as a binder (thickener). Ethanol is completely evaporated in the drying process after printing the dispersion described later, and other organic compounds are completely decomposed by heat and light in the laser light irradiation process described later.

なお、有機溶剤としては、エタノール以外にもメタノール(沸点64.5℃)等を用いることができる。また、粘度調整剤としてグリセリン(沸点290℃)等を用いることができ、結着剤として分子量10,000以下の低分子量メチルセルロースやポリビニルアルコール等を用いることができる。   As the organic solvent, methanol (boiling point 64.5 ° C.) or the like can be used in addition to ethanol. Moreover, glycerin (boiling point 290 degreeC) etc. can be used as a viscosity modifier, Low molecular weight methylcellulose, polyvinyl alcohol, etc. with a molecular weight of 10,000 or less can be used as a binder.

上記分散液(銅マイクロ粒子ペースト)の基板1への塗布は、銅マイクロ粒子を含む分散液を塗布可能な方法、例えば、スクリーン印刷法、ドクターブレード法又はディスペンサ法等を用いて所望のパターンの塗布を行う。   The dispersion liquid (copper microparticle paste) is applied to the substrate 1 in a desired pattern using a method capable of applying a dispersion liquid containing copper microparticles, such as a screen printing method, a doctor blade method, or a dispenser method. Apply.

(b)乾燥工程
次に、基板1を加熱処理し、塗布膜2中に含まれる揮発性の有機溶剤を乾燥除去する。乾燥は大気中で行うが、乾燥温度は銅マイクロ粒子の酸化を防止するために120℃以下の温度で行うことが好ましい。分散液の乾燥により揮発性の有機溶剤(エタノール等)が蒸発するため、乾燥後の塗布膜3の膜厚は、乾燥前の6〜7%に減少する。また、乾燥は減圧乾燥することで時間を短縮できる。
(B) Drying process Next, the board | substrate 1 is heat-processed and the volatile organic solvent contained in the coating film 2 is dried and removed. Although drying is performed in the air, the drying temperature is preferably 120 ° C. or less in order to prevent oxidation of the copper microparticles. Since the volatile organic solvent (ethanol or the like) evaporates by drying the dispersion, the thickness of the coating film 3 after drying is reduced to 6 to 7% before drying. Moreover, drying can reduce time by drying under reduced pressure.

(c)レーザ光照射工程
次に、上記乾燥後の塗布膜3に印刷パターンの上方からレーザ光6を照射し、塗布膜3中の銅マイクロ粒子を焼結させる。この工程において、分散液中に含まれる銅マイクロ粒子以外の成分(添加剤等)はレーザ光の照射によって分解する。銅マイクロ粒子のレーザ焼結には、銅マイクロ粒子の反射、吸収及び透過スペクトルの測定値から最も適した波長のレーザ光を選定する。図2は、銅マイクロ粒子(平均粒径:1μm)の反射、吸収及び透過スペクトルを示すグラフである。図2に示すように、銅マイクロ粒子は、波長200〜600nmで約80%以上の高い吸収率を有し、特に波長200〜550nmで約95%の高い吸収率を持つので、この波長帯域のレーザ光を用いることで銅マイクロ粒子の焼結膜を得ることができる。例えば、波長が532nmのグリーンレーザ光等を用いると短時間での焼結に効果的である。銅マイクロ粒子の焼結膜を得るためには、吸収率70%以上の波長のレーザ光を用いることが好ましい。
(C) Laser light irradiation step Next, the dried coating film 3 is irradiated with laser light 6 from above the printed pattern to sinter the copper microparticles in the coating film 3. In this step, components (additives and the like) other than the copper microparticles contained in the dispersion are decomposed by laser light irradiation. For laser sintering of copper microparticles, a laser beam having the most suitable wavelength is selected from the measured values of reflection, absorption and transmission spectra of the copper microparticles. FIG. 2 is a graph showing the reflection, absorption, and transmission spectra of copper microparticles (average particle size: 1 μm). As shown in FIG. 2, the copper microparticles have a high absorption rate of about 80% or more at a wavelength of 200 to 600 nm, and particularly a high absorption rate of about 95% at a wavelength of 200 to 550 nm. A sintered film of copper microparticles can be obtained by using laser light. For example, using a green laser beam having a wavelength of 532 nm is effective for sintering in a short time. In order to obtain a sintered film of copper microparticles, it is preferable to use laser light having a wavelength of 70% or more.

レーザパワー(集光ビームフルエンス)および照射時間は、乾燥工程後の塗布膜3の厚さにより最適な値を選定する。塗布膜3(印刷層)が厚いほど、レーザパワーを高く設定して照射することで、印刷層の内部まで焼結膜が得られる。照射時間は、用いるレーザ光のパワーに応じて最適な時間を決定する。レーザ光の波長、パワー、及び時間の各条件は、焼結膜の、例えばFIB(Focused Ion Beam)による断面加工後のSEM(Scanning Electron Microscope)観察により、焼結欠陥(ボイド等)の有無を観察することで最適化できる。レーザ光は、常時発振の定常波(CW:Continuous Wave)でも良いが、パルス波(PW:Pulse Wave)を用いることで、より厚く緻密な焼結膜が得られる。パルスレーザを用いる場合には、パルスレーザ光の周波数が10〜300kHzであり、パルス幅が1〜50nsであることが好ましい。例えば532nmのグリーンレーザ光では、周波数が30kHz、パルス幅6nsのパルスレーザを用いることが好ましい。   For the laser power (condensed beam fluence) and the irradiation time, optimum values are selected according to the thickness of the coating film 3 after the drying process. The thicker the coating film 3 (printing layer) is, the higher the laser power is set and irradiation is performed, whereby a sintered film can be obtained up to the inside of the printing layer. The optimum irradiation time is determined according to the power of the laser beam used. The conditions of the wavelength, power, and time of the laser beam were determined by observing the presence or absence of sintering defects (voids, etc.) by observing the sintered film by, for example, SEM (Scanning Electron Microscope) after cross-section processing using FIB (Focused Ion Beam) Can be optimized. The laser beam may be a continuous wave (CW: Continuous Wave) that oscillates constantly, but by using a pulse wave (PW: Pulse Wave), a thicker and denser sintered film can be obtained. When a pulse laser is used, it is preferable that the frequency of the pulse laser beam is 10 to 300 kHz and the pulse width is 1 to 50 ns. For example, for a green laser beam of 532 nm, it is preferable to use a pulse laser having a frequency of 30 kHz and a pulse width of 6 ns.

直径が5‐10nm以下の金属ナノ粒子は、粒子表面の格子歪に起因する表面エネルギー(粒子自らが凝集粗大化しようとするエネルギー)の増大が顕著で、融点以下で粗大化(バルク化)することが知られている。銅マイクロ粒子ではこのような粒子効果が期待できないが、本発明者らは、銅マイクロ粒子のレーザ光の70%以上の吸収率を持つ波長帯域において、特に短パルスレーザを用いることで銅ナノ粒子同様に焼結できることを見出した。例えばパルス幅が6ns以下のパルスグリーンレーザ(波長532nm)の場合に、50ms程度の短い時間で銅焼結膜の得られることを見出した。   Metal nanoparticles with a diameter of 5-10 nm or less have a remarkable increase in surface energy (energy that the particles themselves try to agglomerate and coarsen) due to lattice strain on the particle surface, and become coarser (bulk) below the melting point. It is known. Although such a particle effect cannot be expected with copper microparticles, the present inventors have developed copper nanoparticles by using a short pulse laser, particularly in a wavelength band having an absorption rate of 70% or more of the laser light of copper microparticles. It was found that it could be similarly sintered. For example, in the case of a pulse green laser (wavelength of 532 nm) having a pulse width of 6 ns or less, it was found that a copper sintered film can be obtained in a short time of about 50 ms.

このパルスレーザを用いる利点は他にもあり、例えば銅マイクロ粒子が長期保存や高温放置で酸化されて、亜酸化銅(CuO)や酸化銅(CuO)等が形成された場合でも、パルスレーザを用いることで、これら酸化銅が分解し、純銅(Cu)に還元されることを本発明者らは見出した。酸化銅が純銅に還元されることで、より緻密で欠陥の少ない銅焼結膜を得ることができる。 There are other advantages of using this pulse laser, for example, even when copper microparticles are oxidized during long-term storage or high-temperature storage to form cuprous oxide (Cu 2 O), copper oxide (CuO), or the like. The present inventors have found that these copper oxides are decomposed and reduced to pure copper (Cu) by using a laser. By reducing the copper oxide to pure copper, a denser sintered copper film with fewer defects can be obtained.

上記レーザ照射工程は、大気中で行う。上述した従来技術のプラズマ処理では、処理雰囲気を、水素を含む還元性雰囲気や、不活性雰囲気に制御する必要があるが、本発明では大気雰囲気で行うことができるため、プラズマ処理を行う製造工程に比べて製造コストを抑えることができる。さらに、プラズマ処理では焼結に数分の時間がかかるが、上述したように、本発明によれば50ms程度の短い時間で配線膜を得ることができ、成膜時間の観点からもプラズマ処理に比べて製造コストを抑えることができる。このため、樹脂成形加工プロセスや配線基板製造プロセスにインライン化が可能となる。   The laser irradiation process is performed in the atmosphere. In the above-described conventional plasma processing, the processing atmosphere needs to be controlled to a reducing atmosphere containing hydrogen or an inert atmosphere, but in the present invention, since it can be performed in an air atmosphere, a manufacturing process for performing plasma processing Compared with the manufacturing cost, the manufacturing cost can be reduced. Furthermore, although plasma processing takes several minutes to sinter, as described above, according to the present invention, a wiring film can be obtained in a short time of about 50 ms. Compared with this, the manufacturing cost can be reduced. For this reason, it becomes possible to make inline in the resin molding process and the wiring board manufacturing process.

上述した本発明に係る配線基板の製造方法によれば、分散剤被覆が必要な銅ナノ粒子を用いることなく、分散剤が不要な銅マイクロ粒子でもバルク化した銅焼結膜を得ることができる。   According to the above-described method for manufacturing a wiring board according to the present invention, a copper sintered film bulked with copper microparticles that do not require a dispersant can be obtained without using copper nanoparticles that require a dispersant coating.

図3は、本発明に係る配線基板の製造方法の他の一例を示すフロー図である。図3に示す製造方法は、図1に示す塗布膜形成工程(a)の前に、基板前処理工程(a‐1)を有する。基板前処理工程(a‐1)では、基板1の表面をレーザ光5の照射により活性化する処理を行う。具体的には、基板1の表面に対して、これらの樹脂特有の吸収スペクトル測定値から得られる波長のレーザ光5を用いて活性化処理(表面粗化及び官能基付与)を行う。以下に、この活性化処理について詳述する。   FIG. 3 is a flowchart showing another example of the method for manufacturing a wiring board according to the present invention. The manufacturing method shown in FIG. 3 has a substrate pretreatment step (a-1) before the coating film forming step (a) shown in FIG. In the substrate pretreatment step (a-1), a process for activating the surface of the substrate 1 by irradiation with the laser beam 5 is performed. Specifically, activation treatment (surface roughening and functional group addition) is performed on the surface of the substrate 1 using the laser light 5 having a wavelength obtained from the measured absorption spectrum values specific to these resins. Below, this activation process is explained in full detail.

前処理工程(a‐1)においてレーザ光照射により、照射面に銅配線膜(銅マイクロ粒子)と高い密着性を示すカルボキシル基(‐COOH)、水酸基(‐OH)又はアミノ基(NH)等の官能基が生成(露出)する。このような官能基が生成された(活性化された)基板1の表面(活性化処理面)は、レーザ光照射工程(c)により高温となるために、熱可塑性樹脂にあっては、活性化処理面の温度がTg(ガラス転移温度)以上となって分子流動し、その中に銅マイクロ粒子が取り込まれるために、熱可塑性樹脂と銅マイクロ粒子とが化学結合する。この作用と、レーザ光照射による表面粗化で得られる機械的なアンカー効果により、基板1に対して高い密着性を有する銅焼結膜が得られる。また、フェノール樹脂等の結晶性の熱硬化性の樹脂にあっては、熱可塑性を示さないが、150℃程度(熱変形温度)の温度で機械的強度が低下する。この熱変形温度程度まで基板の表面温度が上昇すると、表面をあらかじめ粗化されたフェノール樹脂の凹部に、銅マイクロ粒子が侵入しやすくなって、機械的なアンカー効果による、高密着性の銅焼結膜を得ることができる。レーザ光照射後に基板は冷却されて樹脂が収縮するので、樹脂基板内に閉じ込められた銅マイクロ粒子の焼結体は基板との密着性がさらに向上する。 Carboxyl group (—COOH), hydroxyl group (—OH) or amino group (NH 2 ) showing high adhesion to the copper wiring film (copper microparticles) on the irradiated surface by laser light irradiation in the pretreatment step (a-1) And other functional groups are generated (exposed). Since the surface (activation treatment surface) of the substrate 1 on which such a functional group is generated (activated) becomes high temperature by the laser light irradiation step (c), it is active in the case of a thermoplastic resin. Since the temperature of the chemical treatment surface becomes Tg (glass transition temperature) or higher and the molecule flows, and the copper microparticles are taken in, the thermoplastic resin and the copper microparticles are chemically bonded. Due to this action and a mechanical anchor effect obtained by surface roughening by laser light irradiation, a copper sintered film having high adhesion to the substrate 1 can be obtained. In addition, a crystalline thermosetting resin such as a phenol resin does not exhibit thermoplasticity, but its mechanical strength decreases at a temperature of about 150 ° C. (thermal deformation temperature). When the surface temperature of the substrate rises to about this thermal deformation temperature, copper microparticles easily penetrate into the recesses of the phenolic resin whose surface has been roughened in advance, and high adhesion copper firing due to the mechanical anchor effect. A conjunctiva can be obtained. Since the substrate is cooled after the laser light irradiation and the resin shrinks, the sintered body of copper microparticles confined in the resin substrate further improves the adhesion to the substrate.

以上のことから、活性化処理面を得るためには、基板1が高い吸収(吸収率50%以上)を示す波長のレーザ光を照射することが好ましい。   From the above, in order to obtain an activation treatment surface, it is preferable to irradiate a laser beam having a wavelength at which the substrate 1 exhibits high absorption (absorption rate of 50% or more).

図4〜6は、それぞれ、フェノール樹脂、ガラスエポキシ樹脂及びポリイミド樹脂の反射、吸収及び透過スペクトルを示すグラフである。   4 to 6 are graphs showing reflection, absorption, and transmission spectra of a phenol resin, a glass epoxy resin, and a polyimide resin, respectively.

自動車電子機器用樹脂成形品に多用されるフェノール樹脂は、ベンゼン環に水酸基を有するフェノールに、ヘキサメチレンテトラミン等の塩基性の硬化剤を加えて加熱重合することで三次元網目構造の樹脂として得られる。図4に示すように、フェノール樹脂の吸収スペクトルは、200〜1200nmの全波長領域で90%程度の高い吸収率を示す。これはフェノール樹脂に充填される黒色カーボン粉末や繊維状補強物質とフェノール樹脂の複合材料としての材料特性を示している。この高い吸収率は、レーザ照射によるフェノール樹脂中のカーボン分解起因の表面粗化や、フェノール樹脂の化学的結合性を優起させる官能基の生成が期待できる。   Phenolic resins frequently used in resin molded products for automotive electronics are obtained as resins with a three-dimensional network structure by adding a basic curing agent such as hexamethylenetetramine to phenol having a hydroxyl group on the benzene ring and heat polymerization. It is done. As shown in FIG. 4, the absorption spectrum of the phenol resin shows a high absorption rate of about 90% in the entire wavelength region of 200 to 1200 nm. This shows the material characteristics as a composite material of black carbon powder or fibrous reinforcing substance and phenol resin filled in phenol resin. This high absorptance can be expected to cause surface roughening due to carbon decomposition in the phenol resin by laser irradiation, and generation of functional groups that predominate the chemical bonding properties of the phenol resin.

また、図5に示すように、電子機器用配線基板に多用されるガラスエポキシ樹脂は、波長400nm程度まで80%以上の吸収率を持つが、長波長側(500nm以上)で吸収率が40%程度に低下する。このためガラスエポキシ基板では、短波長のレーザ光を用いると、効率的に樹脂の分解と官能基の付与が期待できる。   Further, as shown in FIG. 5, the glass epoxy resin frequently used in the wiring board for electronic equipment has an absorption rate of 80% or more up to a wavelength of about 400 nm, but the absorption rate is 40% on the long wavelength side (500 nm or more). To a degree. For this reason, in the case of a glass epoxy substrate, it is expected that the resin is efficiently decomposed and the functional group is imparted by using a laser beam having a short wavelength.

また、図6に示すように、ポリイミド樹脂は400nmの波長で最大の吸収を示すが、600nm以上では10%未満の吸収率に低下する。   Further, as shown in FIG. 6, the polyimide resin exhibits maximum absorption at a wavelength of 400 nm, but decreases to an absorption rate of less than 10% at 600 nm or more.

以上より、前処理工程(a‐1)で基板1に照射するレーザ光5の波長は、基板1が高い吸収率(50%以上)を示す波長域を用いることが好ましく、フェノール樹脂では200〜1200nm、ガラスエポキシ樹脂では200〜400nm、ポリイミドフィルムでは200〜400nmが好ましい。このように、銅マイクロ粒子を含む分散液を塗布する前の基板1に対して、基板1の種類に応じたレーザ波長を塗布膜形成工程前に照射することにより、樹脂基板表面の粗化および官能基付与を行うことができる。   From the above, it is preferable to use a wavelength region in which the substrate 1 has a high absorption rate (50% or more) as the wavelength of the laser beam 5 irradiated to the substrate 1 in the pretreatment step (a-1). 1200 nm, 200 to 400 nm for glass epoxy resin, and 200 to 400 nm for polyimide film are preferable. Thus, by irradiating the substrate 1 before applying the dispersion containing copper microparticles with a laser wavelength corresponding to the type of the substrate 1 before the coating film forming step, the surface of the resin substrate is roughened and Functional group addition can be performed.

図7は、本発明に係る配線基板の製造方法の他の一例を示すフロー図である。図7に示す製造方法は、図1に示す塗布膜形成工程(a)の前に、ビア穴形成工程(a‐2)を有する。ビア穴形成工程(a‐2)では、基板1にビア穴7を形成し、このビア穴7に塗布膜2を形成する。基板1に対するビア穴7の形成方法としては、特に限定は無く、ドリル等で形成することができる。塗布膜形成工程(a)において、基板1に分散液を塗布する際に、分散液を充填するビア穴の開口部と反対側の開口部を接着性の保護テープ8で覆うことで、分散液がリークすること無く、ビア穴に分散液を充填することができる。乾燥工程(b)以降は、図1に示す製造方法と同様である。また、ビア穴形成工程(a‐2)後、塗布膜形成工程(a)の前に、図3に示す基板前処理工程(a‐1)を行っても良い。図7に示す製造方法によれば、ビア穴に対しても、基板との密着性及び配線膜の電気抵抗が従来と同等以上の配線膜を形成することができる。   FIG. 7 is a flowchart showing another example of the method for manufacturing a wiring board according to the present invention. The manufacturing method shown in FIG. 7 has a via hole forming step (a-2) before the coating film forming step (a) shown in FIG. In the via hole forming step (a-2), the via hole 7 is formed in the substrate 1, and the coating film 2 is formed in the via hole 7. A method for forming the via hole 7 in the substrate 1 is not particularly limited and can be formed by a drill or the like. In the coating film forming step (a), when the dispersion liquid is applied to the substrate 1, the dispersion liquid is covered by covering the opening on the side opposite to the opening of the via hole filled with the dispersion liquid with the adhesive protective tape 8. Can be filled with the dispersion without leaking. Subsequent to the drying step (b) is the same as the manufacturing method shown in FIG. Further, after the via hole forming step (a-2) and before the coating film forming step (a), the substrate pretreatment step (a-1) shown in FIG. 3 may be performed. According to the manufacturing method shown in FIG. 7, it is possible to form a wiring film having the same or better adhesion with the substrate and the electric resistance of the wiring film than the conventional one even for the via hole.

[配線基板]
図8A及び8Bは、本発明に係る配線基板の一例を示す模式図である。上述した本発明に係る配線基板の製造方法によれば、凹凸形状を有する電子機器の外装部品(樹脂成型品)、例えば携帯電話のIC(Integrated Circuit)カード(SIM(Subscriber Identity Module)カード)の筐体に直接に導電性配線を形成することができる。従来のめっき法では、凹凸形状を有する基板に配線膜をめっきすることは不可能であった。これに対し、本発明に係る配線基板の製造方法によれば、特殊な材料及び設備を要することなく、基板の形状を選ばずに配線膜を形成することができる。基板の有する凹凸のサイズは特に限定されず、数μmのもの、数mmのものも対象とすることができる。
[Wiring board]
8A and 8B are schematic views showing an example of a wiring board according to the present invention. According to the above-described method for manufacturing a wiring board according to the present invention, an exterior part (resin molded product) of an electronic device having an uneven shape, for example, an IC (Integrated Circuit) card (SIM (Subscriber Identity Module) card) of a mobile phone. Conductive wiring can be formed directly on the housing. In the conventional plating method, it is impossible to plate a wiring film on a substrate having an uneven shape. On the other hand, according to the method for manufacturing a wiring board according to the present invention, a wiring film can be formed without selecting a substrate shape without requiring special materials and equipment. The uneven | corrugated size which a board | substrate has is not specifically limited, The thing of several micrometers and a thing of several mm can also be made into object.

従来のドライプロセスによる配線基板の製法では、例えば上述した特許文献7に見られるように、分散剤として沸点が300℃を超えないアルキルアミン等を用いる。そして焼結は、レーザではなく200℃×10分程度の炉焼成により行われるため、ほとんどの分散剤は焼結膜中に残存することになる。このため、電気抵抗は純金属(純銅)の数倍程度に大きくなる恐れがある。   In a conventional method for manufacturing a wiring board by a dry process, for example, as seen in Patent Document 7 described above, an alkylamine or the like whose boiling point does not exceed 300 ° C. is used as a dispersant. And since sintering is not performed by laser but by furnace firing at about 200 ° C. for about 10 minutes, most of the dispersant remains in the sintered film. For this reason, there exists a possibility that an electrical resistance may become large several times as much as a pure metal (pure copper).

さらに、従来の銅ナノ粒子インクは流動性が高く、インクジェット印刷が中心である。このため、1回に塗布できる膜厚は2μm程度であり、これを乾燥し、レーザ焼結すると0.5μm程度の膜厚となる。通常、配線基板の電子回路は7μm以上必要となるので、銅ナノ粒子を用いた場合には、約15回の塗布が必要となる。このように複数回塗布を行った配線膜は、ミクロ組織観察(光学顕微鏡による断面観察)で塗布境界を認識することが可能である。一方、本発明に係る配線基板の製造方法を用いて製造した配線基板の配線膜は、1回の塗布で7μm以上の配線膜が得られるため、配線膜は特に境界を持たないものとなる。   Furthermore, the conventional copper nanoparticle ink has high fluidity, and is mainly ink jet printing. Therefore, the film thickness that can be applied at one time is about 2 μm, and when this is dried and laser sintered, the film thickness is about 0.5 μm. Usually, the electronic circuit of the wiring board is required to be 7 μm or more. Therefore, when copper nanoparticles are used, it is necessary to apply about 15 times. The wiring film that has been applied a plurality of times in this manner can recognize the application boundary by microstructural observation (cross-sectional observation by an optical microscope). On the other hand, since the wiring film of the wiring board manufactured using the manufacturing method of the wiring board according to the present invention can obtain a wiring film of 7 μm or more by one coating, the wiring film has no particular boundary.

[配線基板製造用の分散液]
本発明は、上述した配線基板の製造方法及び配線基板に加えて、配線基板製造用の分散液(塗布膜形成工程(a)において、基板1に塗布する銅マイクロ粒子含有分散液)を提供するものである。分散液の組成は、上述したとおりである。従来は分散液として銅ナノ粒子を含有するものが用いられているので、銅マイクロ粒子を含有する分散液は、新規な発明である。
[Dispersion for wiring board production]
The present invention provides a wiring board manufacturing dispersion (copper microparticle-containing dispersion applied to the substrate 1 in the coating film forming step (a)) in addition to the above-described wiring board manufacturing method and wiring board. Is. The composition of the dispersion is as described above. Conventionally, since a dispersion containing copper nanoparticles is used as a dispersion, a dispersion containing copper microparticles is a novel invention.

以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. The present invention is not limited to these examples.

図1に示す製造方法にて、配線基板を作製した。基板1として、厚さ1mm、25mm角のガラスエポキシ樹脂基板を用意した。この基板1に対して、塗布膜形成工程(a)として、銅マイクロ粒子分散液を印刷し、塗布膜2を得た。分散液の組成は表1に示すものとし、銅マイクロ粒子の平均粒径は1μmとした。銅マイクロ粒子には、日本アトマイズ加工株式会社のHXR‐Cu、ロット番号14302‐Dを用いた。分散液(銅マイクロ粒子ペースト)を100μmの厚さになるように、ガラスエポキシ樹脂基板上にドクターブレードを用いて印刷した。   A wiring board was manufactured by the manufacturing method shown in FIG. A glass epoxy resin substrate having a thickness of 1 mm and a 25 mm square was prepared as the substrate 1. A copper microparticle dispersion was printed on the substrate 1 as a coating film forming step (a) to obtain a coating film 2. The composition of the dispersion was as shown in Table 1, and the average particle size of the copper microparticles was 1 μm. As the copper microparticles, HXR-Cu, lot number 14302-D of Nippon Atomizing Co., Ltd. was used. The dispersion (copper microparticle paste) was printed on a glass epoxy resin substrate using a doctor blade so as to have a thickness of 100 μm.

印刷後、乾燥工程(b)において、大気中で100℃の温度に印刷基板を昇温し、5分間の乾燥処理を行った。これにより銅マイクロ粒子分散液中に含まれる沸点78.3℃のエタノールが蒸発し逸脱した。   After printing, in the drying step (b), the temperature of the printed substrate was raised to 100 ° C. in the atmosphere, and a drying process was performed for 5 minutes. As a result, ethanol having a boiling point of 78.3 ° C. contained in the copper microparticle dispersion liquid evaporated and deviated.

次に、レーザ光照射工程(c)において、乾燥後の塗布膜3にレーザ光6を照射し、塗布膜3中の銅マイクロ粒子を焼結し基板1へ密着させた。照射は、ビーム径φ25μmのグリーンレーザ6(波長:532nm)を用いて行った。照射条件は、周波数30kHz、レーザパワー0.3W、パルス幅6ns、レーザ照射走査速度10mm/sとした。   Next, in the laser beam irradiation step (c), the dried coating film 3 was irradiated with the laser beam 6, and the copper microparticles in the coating film 3 were sintered and adhered to the substrate 1. Irradiation was performed using a green laser 6 (wavelength: 532 nm) having a beam diameter of φ25 μm. The irradiation conditions were a frequency of 30 kHz, a laser power of 0.3 W, a pulse width of 6 ns, and a laser irradiation scanning speed of 10 mm / s.

図9は実施例1のCu配線基板の光学顕微鏡写真(基板の平面図)である。図9に示すように、レーザ光を照射した部分は、銅マイクロ粒子が幅25μmのライン状にバルク化して焼結しており、またレーザ光を照射していない部分には、φ1μmの銅マイクロ粒子が印刷状態のまま残存している。図10は実施例1のCu配線基板の光学顕微鏡写真(基板の断面図)である。図10に示すように、深さ方向に約7μmの銅焼結層の形成が確認できる。図11は実施例1のCu配線基板のレーザ顕微鏡写真(基板の断面図)である。図11はレーザ焼結部の過酸化水素、アンモニア水によるエッチング後の断面ミクロ組織のレーザ顕微鏡像である。図11に示すように、未焼結のφ1μmの銅マイクロ粒子31の中央に、銅マイクロ粒子焼結層32が明瞭に確認できる。銅マイクロ粒子焼結層の周縁部に、未焼結の銅マイクロ粒子の存在を確認できる。   FIG. 9 is an optical micrograph (plan view of the substrate) of the Cu wiring substrate of Example 1. As shown in FIG. 9, the portion irradiated with the laser light is sintered with copper microparticles bulked into a line having a width of 25 μm, and the portion not irradiated with the laser light has a copper microparticle of φ1 μm. The particles remain in the printed state. 10 is an optical micrograph (cross-sectional view of the substrate) of the Cu wiring substrate of Example 1. FIG. As shown in FIG. 10, the formation of a copper sintered layer of about 7 μm in the depth direction can be confirmed. FIG. 11 is a laser micrograph (cross-sectional view of the substrate) of the Cu wiring substrate of Example 1. FIG. 11 is a laser microscope image of the cross-sectional microstructure after etching with hydrogen peroxide and ammonia water in the laser sintered portion. As shown in FIG. 11, a copper microparticle sintered layer 32 can be clearly confirmed at the center of unsintered φ1 μm copper microparticles 31. The presence of unsintered copper microparticles can be confirmed at the periphery of the copper microparticle sintered layer.

上記で得た銅配線膜に対して、接着テープ(住友スリーエム株式会社製、製品名:スコッチ(登録商標))を貼って剥がしたところ、銅配線膜のピーリング(剥離)は見られなかった。また、銅配線膜の抵抗値を四端子法で測定し、図11の断面積及び配線長さから比抵抗を算出したところ、純銅(1.68μΩ・cm)と同等の値を得ることができた。本実施例において、銅マイクロ粒子を用いたドライプロセス法によって、高い密着性及び低電気抵抗の銅配線膜を有する配線基板を得ることができた。   When the adhesive tape (manufactured by Sumitomo 3M Limited, product name: Scotch (registered trademark)) was applied to the copper wiring film obtained above and peeled off, no peeling (peeling) of the copper wiring film was observed. Moreover, when the resistance value of the copper wiring film was measured by the four probe method and the specific resistance was calculated from the cross-sectional area and the wiring length in FIG. 11, a value equivalent to pure copper (1.68 μΩ · cm) could be obtained. It was. In this example, it was possible to obtain a wiring substrate having a copper wiring film having high adhesion and low electrical resistance by a dry process method using copper microparticles.

図3に示す製造方法にて、配線基板を作製した。基板1として、厚さ1mm、25mm角のフェノール樹脂基板を用意した。この基板1に対して、基板前処理工程(a‐1)として、波長532nmのグリーンレーザ5を照射した。照射は、ビーム径φ25μm、周波数30kHz、パルス幅6nsのパルスレーザを用いた。レーザパワーを0.3Wとした。照射領域は、後段の塗布膜形成工程(a)において塗布膜を形成する15mmの銅マイクロ粒子ペースト印刷全領域とした。レーザビームの走査速度は、800mm/sとした。   A wiring board was manufactured by the manufacturing method shown in FIG. As the substrate 1, a phenol resin substrate having a thickness of 1 mm and a 25 mm square was prepared. This substrate 1 was irradiated with a green laser 5 having a wavelength of 532 nm as a substrate pretreatment step (a-1). For irradiation, a pulse laser having a beam diameter of 25 μm, a frequency of 30 kHz, and a pulse width of 6 ns was used. The laser power was 0.3W. The irradiation area was the entire area of 15 mm copper microparticle paste printing on which the coating film was formed in the subsequent coating film forming step (a). The scanning speed of the laser beam was 800 mm / s.

次に表1に示す銅マイクロ粒子ペーストをドクターブレードにより100μmの厚さに印刷後、乾燥工程(b)において、大気中で100℃の温度に印刷基板を昇温し、5分間の乾燥処理を行った。これにより銅マイクロ粒子ペースト中に含まれる沸点78.3℃のエタノールが蒸発し逸脱した。   Next, after printing the copper microparticle paste shown in Table 1 to a thickness of 100 μm with a doctor blade, in the drying step (b), the temperature of the printed board is raised to 100 ° C. in the atmosphere, and a drying process is performed for 5 minutes. went. As a result, ethanol having a boiling point of 78.3 ° C. contained in the copper microparticle paste evaporated and deviated.

次に、レーザ光照射工程(c)において、乾燥後の塗布膜3にレーザ光6を照射し、塗布膜3中の銅マイクロ粒子を焼結し基板1へ密着させた。照射は、ビーム径φ25μmの波長532nmのグリーンレーザ6を用いて行った。照射条件は、周波数90kHz、レーザパワー0.9W、パルス幅8ns、レーザ照射走査速度10mm/sとした。   Next, in the laser beam irradiation step (c), the dried coating film 3 was irradiated with the laser beam 6, and the copper microparticles in the coating film 3 were sintered and adhered to the substrate 1. Irradiation was performed using a green laser 6 having a beam diameter of 25 μm and a wavelength of 532 nm. The irradiation conditions were a frequency of 90 kHz, a laser power of 0.9 W, a pulse width of 8 ns, and a laser irradiation scanning speed of 10 mm / s.

図12は、実施例2のCu配線基板の光学顕微鏡写真(基板の平面図)である。図12に示すように、レーザ照射した部分は銅マイクロ粒子がレーザビーム幅25μmのライン状にバルク化して焼結しており、またレーザ照射していない部分には、φ1μmの銅マイクロ粒子が印刷状態のまま残存していることがわかった。   12 is an optical micrograph (plan view of the substrate) of the Cu wiring substrate of Example 2. FIG. As shown in FIG. 12, copper microparticles are bulked and sintered in a laser beam width of 25 μm in the laser irradiated part, and φ1 μm copper microparticles are printed in the part not irradiated with laser. It was found that it remained as it was.

上記で得た銅配線膜に対して、実施例1と同様に、ピーリングテープによる剥離試験を行ったところ、銅配線膜のピーリング(剥離)は見られなかった。また、銅配線膜の抵抗値を四端子法で測定し、配線膜の断面積及び配線長さから比抵抗を算出したところ、純銅(1.68μΩ・cm)と同等の値を得ることができた。本実施例において、銅マイクロ粒子を用いたドライプロセス法によって、高い密着性及び低抵抗な銅配線膜を有する配線基板を得ることができた。   When the peeling test using a peeling tape was performed on the copper wiring film obtained above in the same manner as in Example 1, peeling (peeling) of the copper wiring film was not observed. Moreover, when the resistance value of the copper wiring film was measured by the four-terminal method and the specific resistance was calculated from the cross-sectional area and wiring length of the wiring film, a value equivalent to pure copper (1.68 μΩ · cm) could be obtained. It was. In this example, a wiring substrate having a copper wiring film having high adhesion and low resistance could be obtained by a dry process method using copper microparticles.

図7に示す製造方法にて、ビア穴に配線膜が形成された配線基板を作製した。厚さ38μmのポリイミド樹脂基板1にφ0.4mmの貫通穴をパンチ穴加工金型により形成し、この貫通穴(ビア穴)7に対して、表1の組成の銅マイクロ粒子分散液を充填した。充填にはスキージー印刷法を用いた。ビア穴7の裏面(分散液を充填する開口部と反対側の開口部)には銅マイクロ粒子分散液のリークを防ぐために、厚さ60μmの接着性保護テープ8を添付した。ビア穴表面(分散液を充填する開口部)側に、ドクターブレードを用いて、基板1に対して厚さ100μmの銅マイクロ粒子インク層2を形成した。これによりφ0.4mmの貫通穴内部にも銅マイクロ粒子インクを充填することができた。   A wiring board having a wiring film formed in a via hole was manufactured by the manufacturing method shown in FIG. A through hole having a diameter of 0.4 mm was formed in a polyimide resin substrate 1 having a thickness of 38 μm by a punch hole processing die, and the through hole (via hole) 7 was filled with a copper microparticle dispersion liquid having the composition shown in Table 1. . Squeegee printing was used for filling. An adhesive protective tape 8 having a thickness of 60 μm was attached to the back surface of the via hole 7 (the opening opposite to the opening filled with the dispersion) in order to prevent leakage of the copper microparticle dispersion. A copper microparticle ink layer 2 having a thickness of 100 μm was formed on the substrate 1 on the via hole surface (opening for filling the dispersion) side with a doctor blade. As a result, the copper microparticle ink could be filled into the through hole having a diameter of 0.4 mm.

次に、乾燥工程(b)において、100℃で1分間の乾燥処理を行った。これにより銅マイクロ粒子ペースト中に含まれる沸点78.3℃のエタノールが蒸発し逸脱した。   Next, in the drying step (b), a drying treatment was performed at 100 ° C. for 1 minute. As a result, ethanol having a boiling point of 78.3 ° C. contained in the copper microparticle paste evaporated and deviated.

次に、レーザ光照射工程(c)において、乾燥後の塗布膜3にレーザ光6を照射し、塗布膜3中の銅マイクロ粒子を焼結し基板1へ密着させた。レーザ照射は、ビーム径φ25μmのグリーンレーザ5(波長:波長532nm)を用いて行った。グリーンレーザの周波数は150kHz、レーザパワー2.4W、パルス幅10ns、レーザ照射の走査速度は10mm/sとした。図13は実施例3のCu配線基板の光学顕微鏡写真(基板の平面図)である。本発明の製造方法によれば、ビア穴に対しても配線膜を形成可能であることが実証された。   Next, in the laser beam irradiation step (c), the dried coating film 3 was irradiated with the laser beam 6, and the copper microparticles in the coating film 3 were sintered and adhered to the substrate 1. Laser irradiation was performed using a green laser 5 (wavelength: wavelength 532 nm) having a beam diameter of φ25 μm. The frequency of the green laser was 150 kHz, the laser power was 2.4 W, the pulse width was 10 ns, and the laser irradiation scanning speed was 10 mm / s. FIG. 13 is an optical micrograph (plan view of the substrate) of the Cu wiring substrate of Example 3. According to the manufacturing method of the present invention, it has been demonstrated that a wiring film can be formed even for a via hole.

以上説明したように、本発明によれば、銅マイクロ粒子を用いた乾式処理法(ドライプロセス)で銅配線基板を得ることが可能な配線基板の製造方法を提供できることが示された。また、本発明によれば、一回のインクの印刷で7μm以上の配線層の厚さを得ることができ、基板との密着性及び配線抵抗が従来と同等以上の配線膜を有する配線基板を提供できることが示された。以上実施例1,2及び3で説明したように、基板の全面に銅マイクロ粒子を印刷してから部分的にレーザを照射して焼結してから、未焼結の銅マイクロ粒子を例えばアルコールなどの溶剤で除去すると、基板上に銅配線を有する配線基板を製造することができる。除去した銅マイクロ粒子は回収することで、繰り返し使用することも可能である。また、上記実施例ではドクターブレード法を用いているが、例えばスクリーン印刷法を用いて基板上に銅マイクロ粒子パターンを印刷してからレーザ照射する方法でも、導電性配線基板を製造することが可能である。この方法では、未焼結の銅マイクロ粒子を除去することなく、配線基板を製造することができる。   As described above, according to the present invention, it has been shown that a method of manufacturing a wiring board capable of obtaining a copper wiring board by a dry processing method (dry process) using copper microparticles can be provided. According to the present invention, it is possible to obtain a wiring board having a wiring film having a wiring layer thickness of 7 μm or more with a single ink printing, and having adhesion and wiring resistance equal to or higher than those of conventional ones. It was shown that it can be provided. As described above in Examples 1, 2, and 3, after printing the copper microparticles on the entire surface of the substrate and then partially irradiating with a laser to sinter, the unsintered copper microparticles are treated with, for example, alcohol. By removing with a solvent such as, a wiring board having copper wiring on the board can be manufactured. The removed copper microparticles can be collected and used repeatedly. In addition, although the doctor blade method is used in the above embodiment, a conductive wiring board can be manufactured by a method in which, for example, a copper microparticle pattern is printed on a substrate using a screen printing method and then laser irradiation is performed. It is. In this method, a wiring board can be manufactured without removing unsintered copper microparticles.

なお、上記した実施例は、本発明の理解を助けるために具体的に説明したものであり、本発明は、説明した全ての構成を備えることに限定されるものではない。例えば、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。さらに、各実施例の構成の一部について、削除・他の構成に置換・他の構成の追加をすることが可能である。   Note that the above-described embodiments have been specifically described in order to help understanding of the present invention, and the present invention is not limited to having all the configurations described. For example, a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. Further, a part of the configuration of each embodiment can be deleted, replaced with another configuration, or added with another configuration.

1…基板、2…塗布膜、3…乾燥後の塗布膜、4…焼結膜、5,6…レーザ光、7,15…ビア穴、8…保護テープ、11…銅配線、12…樹脂成型基板(SIMカード)、13…フラッシュメモリー、14…挿入端子部、20…配線基板、31…未焼結銅マイクロ粒子、32…焼結銅マイクロ粒子。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Board | substrate, 2 ... Coating film, 3 ... Coating film after drying, 4 ... Sintered film, 5, 6 ... Laser beam, 7, 15 ... Via hole, 8 ... Protection tape, 11 ... Copper wiring, 12 ... Resin molding Substrate (SIM card), 13 ... flash memory, 14 ... insertion terminal, 20 ... wiring board, 31 ... unsintered copper microparticles, 32 ... sintered copper microparticles.

Claims (19)

電気絶縁性の基板上に導電性配線を形成する配線基板の製造方法において、
前記基板上に、銅マイクロ粒子と揮発性の有機溶剤と、結着剤と、を含有する分散液を塗布して塗布膜を得る塗布膜形成工程と、
前記塗布膜を加熱処理して前記有機溶剤を乾燥除去する乾燥工程と、
前記乾燥工程後の塗布膜に、大気中において、波長300〜600nmのレーザ光を照射して前記結着剤を分解し、かつ前記銅マイクロ粒子を焼結し前記基板に密着させることにより、銅マイクロ粒子焼結膜を得るレーザ光照射工程と、を有することを特徴とする配線基板の製造方法。
In a method of manufacturing a wiring board in which conductive wiring is formed on an electrically insulating board,
A coating film forming step of obtaining a coating film by applying a dispersion containing copper microparticles, a volatile organic solvent, and a binder on the substrate;
A drying step in which the coating film is heated to remove the organic solvent by drying;
The coating film after the drying step is irradiated with a laser beam having a wavelength of 300 to 600 nm in the atmosphere to decompose the binder, and the copper microparticles are sintered and adhered to the substrate to obtain copper. And a laser beam irradiation step for obtaining a microparticle sintered film.
さらに、前記塗布膜形成工程の前に、前記基板上にレーザ光を照射する基板前処理工程を有し、
前記塗布膜形成工程において、前記基板前処理工程にてレーザ光を照射した箇所に前記塗布膜を形成することを特徴とする請求項1記載の配線基板の製造方法。
Furthermore, before the coating film forming step, it has a substrate pretreatment step of irradiating the substrate with laser light,
2. The method for manufacturing a wiring board according to claim 1, wherein, in the coating film forming step, the coating film is formed at a position irradiated with laser light in the substrate pretreatment step.
前記基板前処理工程のレーザ光の波長は、前記基板が50%以上の吸収率を示す波長であることを特徴とする請求項2記載の配線基板の製造方法。   3. The method of manufacturing a wiring board according to claim 2, wherein the wavelength of the laser light in the substrate pretreatment step is a wavelength at which the substrate exhibits an absorption rate of 50% or more. 前記レーザ光照射工程における前記レーザ光は、パルスレーザ光であり、前記パルスレーザ光の周波数が10〜300kHzであり、パルス幅が1〜50nsであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の配線基板の製造方法。 The laser beam in the laser beam irradiation step is a pulse laser beam, the frequency of the pulse laser beam is 10 to 300 kHz, and the pulse width is 1 to 50 ns. A method for manufacturing a wiring board according to claim 1. 前記銅マイクロ粒子は、平均粒径が1〜3μmであることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の配線基板の製造方法。   5. The method of manufacturing a wiring substrate according to claim 1, wherein the copper microparticles have an average particle diameter of 1 to 3 μm. 前記分散液は、添加剤として粘度調整剤を含み、
前記添加剤は前記レーザ光で分解する成分からなることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の配線基板の製造方法。
The dispersion comprises a viscosity adjusting agent as an additive,
6. The method for manufacturing a wiring board according to claim 1, wherein the additive comprises a component that is decomposed by the laser beam.
前記加熱処理は、大気中、120℃以下の温度で行うことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の配線基板の製造方法。   The method for manufacturing a wiring board according to claim 1, wherein the heat treatment is performed at a temperature of 120 ° C. or less in the atmosphere. 前記基板は、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、又はこれらの変性樹脂であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の配線基板の製造方法。   The method for manufacturing a wiring board according to any one of claims 1 to 7, wherein the substrate is a thermosetting resin, a thermoplastic resin, or a modified resin thereof. さらに、前記塗布膜形成工程の前に、前記基板にビア穴を設けるビア穴形成工程とを有し、
前記塗布膜形成工程において、前記ビア穴に前記分散液を塗布することを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の配線基板の製造方法。
Furthermore, before the coating film forming step, having a via hole forming step of providing a via hole in the substrate,
The method for manufacturing a wiring board according to claim 1, wherein the dispersion liquid is applied to the via hole in the coating film forming step.
前記基板は、凹凸形状を有する電子機器の外装部品であることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の配線基板の製造方法。   The method for manufacturing a wiring board according to claim 1, wherein the substrate is an exterior part of an electronic device having an uneven shape. 前記外装部品が、携帯電話のICカードの筐体であることを特徴とする請求項10記載の配線基板の製造方法。   11. The method for manufacturing a wiring board according to claim 10, wherein the exterior component is a housing of an IC card of a mobile phone. 電気絶縁性の基板上に銅配線を有する配線基板において、
前記銅配線は、銅粒子が焼結した導電層を有し、
前記導電層は、膜厚が7μm以上であり、溶融凝固組織を有することを特徴とする配線基板。
In a wiring board having copper wiring on an electrically insulating board,
The copper wiring has a conductive layer in which copper particles are sintered,
The conductive layer state, and are thickness 7μm or more, the wiring board characterized by having a melt solidification structure.
前記導電層は、膜厚方向に塗布境界を持たないことを特徴とする請求項12記載の配線基板。   The wiring board according to claim 12, wherein the conductive layer has no coating boundary in the film thickness direction. 前記基板が、電子機器の外装部品であることを特徴とする請求項12又は13に記載の配線基板。   The wiring board according to claim 12, wherein the board is an exterior component of an electronic device. 前記外装部品が、携帯電話のICカードの筐体であることを特徴とする請求項14記載の配線基板。   The wiring board according to claim 14, wherein the exterior component is a housing of an IC card of a mobile phone. 電気絶縁性の基板と、前記基板上にレーザ焼結によって形成された導電性配線と、を有する配線基板の製造に用いる配線基板製造用の分散液であって、
前記分散液は、銅マイクロ粒子と揮発性の有機溶剤と、結着剤と、を含有することを特徴とする配線基板製造用の分散液。
A dispersion for manufacturing a wiring board used for manufacturing a wiring board having an electrically insulating substrate and conductive wiring formed on the substrate by laser sintering ,
The said dispersion liquid contains a copper microparticle, a volatile organic solvent, and a binder , The dispersion liquid for wiring board manufacture characterized by the above-mentioned.
前記銅マイクロ粒子は、平均粒径が1〜3μmであることを特徴とする請求項16記載の配線基板製造用の分散液。   The dispersion for manufacturing a wiring board according to claim 16, wherein the copper microparticles have an average particle diameter of 1 to 3 μm. さらに、前記分散液は添加剤として粘度調整剤を含み、
前記結着剤及び前記粘度調整剤は、それぞれ、沸点が350℃以下及び/又は分子量が10,000以下の有機化合物であることを特徴とする請求項16又は17に記載の配線基板製造用の分散液。
Further comprising a viscosity modifier wherein the dispersion is an additive,
18. The wiring board manufacturing method according to claim 16, wherein each of the binder and the viscosity modifier is an organic compound having a boiling point of 350 ° C. or less and / or a molecular weight of 10,000 or less. Dispersion.
前記有機溶剤は、エタノール又はメタノールを含むことを特徴とする請求項16乃至18のいずれか1項に記載の配線基板製造用の分散液。   The dispersion liquid for manufacturing a wiring board according to any one of claims 16 to 18, wherein the organic solvent contains ethanol or methanol.
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