JP6265163B2 - 配線パターンの形成方法および配線パターン形成用のエッチング処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、樹脂基材の表面に、複数の金属配線からなる配線パターンを好適に形成するための配線パターンの形成方法および配線パターン形成用のエッチング処理装置に関する。

従来から、電子回路を製造する際には、樹脂基材の表面に、複数の金属配線からなる配線パターンを形成する。たとえば、特許文献１では、樹脂基材の表面に配線パターンの形状に応じた無電解めっき層（下地配線層）を形成し、無電解めっき（下地配線層）に、電気メッキにより金属メッキ層を積層している。これにより、樹脂基材の表面に、金属製の無電解めっき層と、金属メッキ層とを順次積層した複数の金属配線からなる配線パターンを得ることができる。

特開２００６−０７６０２０号公報

しかしながら、特許文献１に示す方法で配線パターンを形成する際には、樹脂基材の表面に、下地配線層である無電解めっき層を、複数の金属配線の形状に応じて形成するため、各金属配線の下地配線層である無電解めっき層は、樹脂基材の表面に独立して（連続することなく）形成されることになる。この結果、電気メッキにより、金属メッキ層を形成する際には、各金属配線の下地配線層であるすべての無電解メッキ層を個別に導体冶具などの電極を用いて電気メッキ用の電源（の負極）に導通する導通作業が必要である。特に、複雑な形状の配線パターン（複雑な形状の金属配線）、または、緻密に金属配線が形成された配線パターンを形成する際には、すべての下地配線層に対してこのような導通作業を行うことは難しい。

本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電極をすべての下地配線層に接触させてこれらを電源に導通しなくても、電気メッキにより、下地配線層の上に金属メッキ層を形成することができる配線パターンの形成方法および配線パターン形成用のエッチング処理装置を提供することにある。

前記課題を解決すべく、本発明に係る配線パターンの形成方法は、樹脂基材の表面に複数の下地配線層を形成し、前記複数の下地配線層のうち一部の下地配線層に電極を接触させることにより、前記電極を介して前記下地配線層を電源の負極に導通した状態で、電気メッキにより前記下地配線層に金属メッキ層を積層した複数の金属配線からなる配線パターンを形成する方法である。
前記配線パターンの形成方法は、前記下地配線層のうち、前記電気メッキの際に前記電極と接触する第１下地配線層と、前記電気メッキの際に前記電極と接触することがない第２下地配線層と、前記第１下地配線層と前記第２下地配線層とを部分的に連結する下地連結層と、からなる金属下地層を前記樹脂基材の表面に形成する工程と、前記電極を前記第１下地配線層に接触させた状態で、前記金属下地層の表面に電気メッキにより金属メッキ層を形成する工程と、前記金属メッキ層の一部を表面に被覆した下地連結層を、前記金属メッキ層の一部とともにエッチング処理で除去する工程と、を含む。
前記配線パターンの形成方法は、前記エッチング処理で除去する工程において、前記下地連結層の表面に接触するような形状の突出部が一方側の表面に形成されたエッチング処理用の固体電解質膜に、前記下地連結層および前記金属メッキ層を溶解する溶解液を浸透させるとともに、前記エッチング処理用の固体電解質膜の他方側にエッチング処理用の導電部材を配置し、前記エッチング処理用の固体電解質膜の前記突出部で、前記金属メッキ層の一部の表面を押圧しながら、前記第１下地配線層に形成された前記金属メッキ層に前記電極を接触させた状態で、前記エッチング処理用の導電部材を陰極とし、前記金属メッキ層の一部およびこれを被覆した下地連結層を陽極として、前記陽極と前記陰極との間に電圧を印加することにより、前記エッチング処理を行う。

本願では、このような配線パターン形成用のエッチング処理装置として、以下に示す装置を開示する。本発明に係るエッチング処理装置は、樹脂基材の表面に、複数の金属配線からなる配線パターンを形成する際に、隣接する金属配線同士を部分的に連結する金属連結部をエッチング処理により除去するための配線パターン形成用のエッチング処理装置であって、前記エッチング処理装置は、陰極と、前記陰極と陽極である前記金属連結部との間に配置され、前記金属連結部の金属を溶解する溶解液が浸透可能な固体電解質膜と、前記陽極と前記陰極との間に電圧を印加する電源と、を備え、前記固体電解質膜を前記金属連結部に押圧した状態で前記陽極と前記陰極との間に電圧を印加することにより、前記金属連結部を除去するものであり、前記固体電解質膜には、前記金属連結部に前記固体電解質膜が接触し、前記金属配線に前記固体電解質膜が非接触となるように、前記金属連結部の表面の形状に応じて突出した突出部が形成されている。

本発明によれば、電極をすべての下地配線層に接触させてこれらを電源に導通しなくても、電気メッキにより、下地配線層の上に金属メッキ層を形成することができる。

本発明の実施形態に係る形成方法で形成する配線パターンを示した図であり、（ａ）は、平面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すＡ−Ａ線矢視断面図である。 本発明の実施形態に係る配線パターンの形成方法のフロー図である。 金属下地層の形成工程を説明するための図であり、（ａ）は、金属下地層が形成された樹脂基材の平面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すＢ−Ｂ線矢視断面図である。 金属メッキ層を形成するためのメッキ装置の模式的概念図である。 （ａ）は、メッキ装置のメッキ前の状態を説明するための模式的断面図であり、（ｂ）は、メッキ装置のメッキ時の状態を説明するための模式的断面図である。 （ａ）は、金属メッキ層の形成工程において金属メッキ層が形成された樹脂基材の平面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すＣ−Ｃ線矢視断面図である。 金属連結部を除去するためのエッチング処理装置の模式的概念図である。 エッチング処理装置の固体電解質膜の表面を示した模式的斜視図である。 （ａ）は、エッチング処理装置のエッチング処理前の状態を説明するための模式的断面図であり、（ｂ）は、エッチング処理装置のエッチング処理時の状態を説明するための模式的断面図であり、（ｃ）は、（ｂ）の要部拡大図である。 確認試験の結果を示した写真。

以下に本発明の実施形態に係る配線パターンの形成方法の一例を説明する。

１．配線パターン３０について
図１は、本発明の実施形態に係る形成方法で形成する配線パターン３０を示した図であり、（ａ）は、平面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すＡ−Ａ線矢視断面図である。本実施形態では、図１（ａ）および（ｂ）に示すように、樹脂基材９の表面９ａに、複数の金属配線３１，３１，…からなる配線パターン３０を形成する。本実施形態で形成する配線パターン３０の複数の金属配線３１，３１，…は、第１金属配線３１Ａと第２金属配線３１Ｂとで構成されている。

第１金属配線３１Ａは、樹脂基材９の表面９ａの一方の縁部９ｃの近傍に一方の端部（パッド）３１ａを有し、他方側の縁部９ｄの近傍に他方の端部（パッド）３１ｂを有し、一方側の縁部９ｃから他方側の縁部９ｄに亘って形成されている。第２金属配線３１Ｂの両端部３１ｃ，３１ｄは、第１金属配線３１Ａの一方の端部３１ａおよび他方の端部３１ｂよりも、樹脂基材９の縁部９ｃ，９ｄの内側に形成され、第１金属配線３１Ａに沿って形成されている。第２金属配線３１Ｂの配線長さは、第１金属配線３１Ａの配線長さよりも短い。

第１金属配線３１Ａおよび第２金属配線３１Ｂのいずれの金属配線３１も、樹脂基材９の表面９ａに、金属製の下地配線層４１と、金属メッキ層５１とが順次積層された構造であり、第１金属配線３１Ａおよび第２金属配線３１Ｂは、樹脂基材９の表面９ａにおいて連続することなく、独立して分離している。このような配線パターン３０を以下に示す方法で形成する。

２．配線パターン３０の形成方法について
本実施形態に係る配線パターン３０の形成方法は、図２に示すように、金属下地層４０の形成工程Ｓ１、金属メッキ層５０の形成工程Ｓ２、金属連結部３２の除去工程Ｓ３の３つの主となる工程を含んでいる。以下の各工程について図面を参照しながら説明する。

２−１．金属下地層４０の形成工程Ｓ１について
図３は、金属下地層４０の形成工程Ｓ１を説明するための図であり、図３（ａ）は、金属下地層４０が形成された樹脂基材９の平面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示すＢ−Ｂ線矢視断面図である。

まず、本実施形態では、平板状の樹脂基材９を準備する。樹脂基材９を構成する樹脂として、たとえば、エポキシ樹脂、ＡＢＳ樹脂，ＡＳ樹脂，ＡＡＳ樹脂，ＰＳ樹脂，ＥＶＡ樹脂，ＰＭＭＡ樹脂，ＰＢＴ樹脂，ＰＥＴ樹脂，ＰＰＳ樹脂，ＰＡ樹脂，ＰＯＭ樹脂，ＰＣ樹脂，ＰＰ樹脂，ＰＥ樹脂，エラストマーとＰＰを含むポリマーアロイ樹脂，変成ＰＰＯ樹脂，ＰＴＦＥ樹脂，ＥＴＦＥ樹脂などの熱可塑性樹脂、あるいはフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂や、例えばエポキシ樹脂にシアネート樹脂を加えた樹脂などを挙げることができる。

準備した樹脂基材９の表面９ａに、複数の下地配線層４１，４１を備えた金属下地層４０を形成する。金属下地層４０は、金属配線３１の下地となる下地配線層４１と、隣接する下地配線層４１，４１同士を部分的に連結する金属製の下地連結層４２と、からなる。下地配線層４１は、後述する電気メッキにより金属メッキ層を形成するためのシード層である。

具体的には、金属下地層４０は、第１金属配線３１Ａの形状に合わせた第１下地配線層４１Ａと、第２金属配線３１Ｂの形状に合わせた第２下地配線層４１Ｂと、を備えており、金属下地層４０は、第２下地配線層４１Ｂを第１下地配線層４１Ａに連結する下地連結層４２をさらに備えている。

ここで、第１下地配線層４１Ａは、後述する電気メッキの際に導体冶具２７（電極）と接触する層であり、第２下地配線層４１Ｂと下地連結層４２は、後述する電気メッキの際に導体冶具２７（電極）と接触することがない層である。

より具体的には、第１下地配線層４１Ａは、樹脂基材９の表面９ａの一方の縁部９ｃの近傍に一方の端部（パッド下地層）４１ａを有し、他方側の縁部９ｄの近傍に他方の端部（パッド下地層）４１ｂを有し、樹脂基材９の表面９ａの一方側の縁部９ｃから他方側の縁部９ｄに亘って形成されている。

第２下地配線層４１Ｂは、第１下地配線層４１Ａの一方の端部４１ａおよび他方の端部３１ｂよりも、樹脂基材９の縁部９ｃ，９ｄの内側に両端部４１ｃ，４１ｄが形成されている。下地連結層４２は、第２下地配線層４１Ｂの中央部分を、第１下地配線層４１Ａの中央部分に連結している。下地連結層４２により、第２下地配線層４１Ｂを第１下地配線層４１Ａに電気的に接続する（導通する）ことができる。

なお、本実施形態では、下地連結層４２は、一組の第１下地配線層４１Ａと第２下地配線層４１Ｂとを連結しているが、すべての第１下地配線層４１Ａと第２下地配線層４２Ｂを連結するようにしてもよい。これにより、後述する金属メッキ層５０の形成工程Ｓ２において、１つの第１下地配線層４１Ａの端部４１ａのみを導体冶具（電極）に接触させることにより、金属下地層４０を電源２６の負極に導通し、金属メッキ層５０を簡単に形成することができる。

このような金属下地層４０は、例えば、金属下地層４０を構成する金属粒子を含むスラリー等を用いて、一般的に知られたプリント印刷の技術により形成することができる。また、この他にも、マスキング材等を用いて、金属下地層４０を形成してもよい。

具体的には、まず、樹脂基材９の表面９ａに金属下地層４０の形状に開口したマスキング材を配置する。次に、一般的に知られたスプレー塗布、印刷等により、金属下地層４０のパターン形状に合わせて金属粒子を樹脂基材９の表面９ａに配置する。その後、樹脂基材９の表面９ａからマスキング材を除去することにより、樹脂基材９の表面９ａに金属下地層４０が形成される。

別の方法としては、樹脂基材９の表面９ａに金属下地層４０の形状に開口したマスキング材を配置する。次に、スプレー塗布により金属下地層４０のパターン形状に合わせてパラジウムなどの金属触媒を樹脂基材９の表面９ａに塗布する。その後、樹脂基材９の表面９ａからマスキング材を除去後、樹脂基材９を無電解メッキ液に浸漬することにより、樹脂基材９の表面９ａに、無電解メッキにより金属下地層４０が形成される。

この他にも、樹脂基材９の表面９ａに金属箔を積層した後、金属下地層４０に相当する部分にマスキング材を被覆し、その他の金属箔の部分をエッチング処理液で除去し、さらにマスキング材を金属下地層４０から除去することにより、金属下地層４０を形成してもよい。

ここで、金属下地層４０を構成する金属として、銅、ニッケル、銀などを挙げることができ、後述する金属メッキ層５０の形成工程Ｓ２において、金属下地層４０の上に金属メッキ層５０を形成することができ、後述する金属連結部３２の除去工程Ｓ３において、下地連結層４２を除去することができるのであれば、特に限定されない。

２−２．金属メッキ層５０の形成工程Ｓ２について
金属下地層４０の形成工程Ｓ１後、次に金属メッキ層５０の形成工程Ｓ２に進む。図４は、金属メッキ層５０を形成するためのメッキ装置２の模式的概念図である。図５（ａ）は、メッキ装置２のメッキ前の状態を説明するための模式的断面図であり、図５（ｂ）は、メッキ装置２のメッキ時の状態を説明するための模式的断面図である。図６（ａ）は、金属メッキ層５０の形成工程において金属メッキ層５０が形成された樹脂基材９の平面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示すＣ−Ｃ線矢視断面図である。

図４に示すように、本実施形態では、メッキ装置２は、陽極（メッキ用の導電部材）２１と、陽極２１と樹脂基材９の間に配置されるメッキ用の固体電解質膜２３と、陽極２１と金属下地層４０（陰極）との間に電圧を印加する電源２６と、を少なくとも備えた電気メッキ装置である。

本実施形態では、メッキ装置２は、ハウジング２５をさらに備えており、陽極２１は、銅、ニッケル、または、銀などの金属のイオンを含む溶液（以下、電解液という）Ｌ１を陽極２１に供給するハウジング２５内に収容されている。より、具体的には、ハウジング２５には下方に陽極２１を収容する収容凹部２５ｃが形成されており、その収容凹部２５ｃに陽極２１が収容されている。

本実施形態では、ハウジング２５には、収容凹部２５ｃの一方側で電解液Ｌ１をハウジング２５に供給する供給通路２５ａが、収容凹部２５ｃに連通するように形成されている。また、収容凹部２５ｃの他方側で電解液Ｌ１をハウジング２５から排出する排出通路２５ｂが、収容凹部２５ｃに連通するように形成されている。

陽極２１は、電解液Ｌ１が透過し、かつ固体電解質膜に金属イオンを供給する、多孔質体からなる。これにより、供給通路２５ａから供給された電解液Ｌ１が陽極２１内を流れる。陽極２１内を流れる電解液Ｌ１の一部は、陽極２１から固体電解質膜２３に接触し、固体電解質膜２３にメッキ用の金属イオンが供給される。さらに、陽極２１内を通過した電解液Ｌ１は、排出通路２５ｂから排出される。

陽極２１を構成する多孔質体としては、（１）電解液Ｌ１に対して耐食性を有し、（２）陽極２１として作用可能な導電率を有し、（３）電解液Ｌ１を透過することができ、（４）後述する加圧部２８により加圧することができるものであれば、特に限定されるものではない。たとえば、陽極２１は、白金や酸化イリジウムなどの酸素過電圧が小さい材料による発泡金属体、または、チタン等の耐食性が高い発泡金属体に白金や酸化イリジウムなどで被覆したものが好ましい。発泡金属体を用いる場合には、気孔率５０〜９５体積％、孔径５０〜６００μｍ程度、厚さ０．１〜５０ｍｍ程度のものが好ましい。

供給通路２５ａおよび排出通路２５ｂは、配管を介して、液供給部２９に接続されている。液供給部２９は、所定の金属イオン濃度に調整された電解液Ｌ１を、ハウジング２５の供給通路２５ａに供給するポンプ（図示せず）と、排出通路２５ｂから排出された電解液Ｌ１を回収する回収槽（図示せず）備えており、回収槽で回収された電解液Ｌ１は、再度ポンプで圧送される。このようにして、メッキ装置２内で電解液Ｌ１を循環させることができる。

固体電解質膜２３は、上述した電解液Ｌ１に接触させることにより、金属イオンを内部に含浸（含有）することができ、電圧を印加したときに樹脂基材９の金属下地層４０の表面において金属イオン由来の金属を析出することができるのであれば、特に限定されるものではない。固体電解質膜２３の材質としては、たとえばデュポン社製のナフィオン（登録商標）などのフッ素系樹脂、炭化水素系樹脂、ポリアミック酸樹脂、旭硝子社製のセレミオン（ＣＭＶ、ＣＭＤ，ＣＭＦシリーズ）などのイオン交換機能を有した樹脂を挙げることができる。

または、電解液Ｌ１は、上述したようにメッキすべき金属メッキ層の金属をイオンの状態で含有している液であり、その金属に、銅、ニッケル、または銀を挙げることができ、電解液Ｌ１は、これらの金属を、硝酸、リン酸、コハク酸、硫酸、またはピロリン酸などの酸で溶解（イオン化）したものである。たとえば、金属が銅の場合には、電解液Ｌ１は、たとえば、塩化銅、硝酸銅、リン酸銅、コハク酸銅、硫酸銅、またはピロリン酸銅などの溶液を挙げることができる。

本実施形態に係るメッキ装置２は、ハウジング２５の上部に、加圧部２８を備えている。加圧部２８は、油圧式または空気式のシリンダなどを挙げることができ、陽極２１を介して固体電解質膜２３で、金属下地層４０を押圧する装置である。これにより、金属下地層４０を固体電解質膜２３で均一に加圧しながら、金属下地層４０に金属メッキ層５０を形成（メッキ）することができる。

本実施形態に係るメッキ装置２は、樹脂基材９を載置する金属台座２４を備えており、金属台座２４は、電源２６の負極に電気的に接続されている（導通している）。電源２６の正極は、ハウジング２５に内蔵された陽極２１に電気的に接続されている（導通している）。さらに、メッキ装置２は、電源２６の負極と金属メッキ層５０とを導通するよう、金属メッキ層５０の形成時に（電気メッキの際に）、金属メッキ層５０の一部（具体的には端部）に接触する導体冶具（電極）２７を備えている。

具体的には、導体冶具２７は金属メッキ層５０の形成時に金属下地層４０の複数の下地配線層のうち一部の下地配線層（具体的には各第１下地配線層４１Ａ）に接触した状態が取り付け状態であり、接触した金属下地層４０の一部から取り外し可能である。本実施形態では、導体冶具２７は、金属下地層４０の一部に対して接触自在となるように樹脂基材９に配置される。

ここで、導体冶具２７は樹脂基材９を覆う金属板であり、導体冶具２７には金属下地層４０の大きさに応じた矩形状の貫通孔２７ａが形成されており、その両側には、一対の鍔部２７ｂが形成されている。導体冶具２７を樹脂基材９の表面９ａに配置したときに、樹脂基材９の表面９ａのうち、樹脂基材９の周縁部が導体冶具２７に覆われ、貫通孔２７ａから金属下地層４０が露出するように、貫通孔２７ａが形成されている。具体的には、導体冶具２７を樹脂基材９の表面９ａに配置したときの貫通孔２７ａの周縁２７ｃに、第１下地配線層４１Ａが接触し、第２下地配線層４１Ｂは、導体冶具２７に接触することはない。

このように、本実施形態では、導体冶具２７は、各第１下地配線層４１Ａの両端部４１ａ，４１ｂに接触し、樹脂基材９の表面９ａの周縁部を囲うように導体冶具７１が配置される。なお、本実施形態では、第２下地配線層４１Ｂが、下地連結層４２を介して第１下地配線層４１Ａに接続されているので、第１下地配線層４１Ａの少なくとも一方の端部４１ａと導体冶具２７とを接触させれば、第２下地配線層４１Ｂを導体冶具２７にも簡単に導通させることができる。

導体冶具２７は、不導態皮膜を形成しやすい金属もしくは化学的に安定である金属からなる。具体的には、金属メッキ層５０を構成する金属が銅、ニッケル、または銀である場合には、導体冶具２７を構成する金属が、アルミニウム、チタン、モリブデン、タングステン、またはこれらの合金であることが好ましい。

金属メッキ層５０の形成時には、まず、図５（ａ）に示すように、樹脂基材９に形成された金属下地層４０が露出し、一対の鍔部２７ｂが金属台座２４に接触するように、樹脂基材９の表面９ａに導体冶具２７を配置する。この配置状態で、導体冶具２７の貫通孔２７ａを形成する周縁２７ｃの一部が、各第１下地配線層４１Ａの両端部４１ａ，４１ｂに接触する（図３（ａ）参照）。これにより、すべての第１および第２下地配線層４１Ａ，４１Ｂを、金属台座２４および導体冶具２７を介して、電源２６の負極に簡単に導通させることができる。

なお、本実施形態では、金属台座２４を介して、導体冶具２７を電源２６の負極に導通させたが、導体冶具２７を直接的に電源２６の負極に接続し、金属台座２４を省略してもよく、金属台座の代わりに非導電性の台座としてもよい。

次に、図５（ｂ）に示すように、加圧部２８で、固体電解質膜２３の表面を金属下地層４０に押圧し、液供給部２９を稼働し、ハウジング２５に電解液Ｌ１を供給する。これにより、ハウジング１５内に供給された電解液Ｌ１は、多孔質体である陽極２１の内部を通過し、電解液Ｌ１の金属イオンが、固体電解質膜２３に供給される。

この状態で、陽極２１と金属下地層４０（陰極）との間に電圧を印加することにより、固体電解質膜２３の内部に含有した金属イオンを還元することで金属メッキ層５０を金属下地層４０の表面に形成することができる。具体的には、図６（ａ）および（ｂ）に示すように、第１金属配線３１Ａに、第２金属配線３２Ｂが金属連結部３２を介して部分的に連結されたパターン３０’を得ることができる。

なお、実施形態では、メッキ装置２として、固体電解質膜２３を利用した装置で、金属メッキ層５０を形成した。しかしながら、例えば、固体電解質膜２３介さずに、陽極が配置された電気メッキ槽内に、金属下地層４０を陽極に対向するように、導体冶具２７とともに樹脂基材Ｐを電気メッキ液に浸漬し、陽極と金属下地層４０（陰極）との間に電圧を印加して金属メッキ層５０を形成してもよい。

２−３．金属連結部３２の除去工程Ｓ３について
図６（ａ）および（ｂ）に示すように、金属連結部３２は、下地連結層４２に、金属メッキ層５０の一部５２を表面に被覆した層であり、第２金属配線３２Ｂを第１金属配線３１Ａに連結した部分であり、この部分は不要である。そこで、以下に示すように、金属連結部３２をエッチング処理により除去する。

金属連結部３２の除去工程Ｓ３では、図７に示すエッチング処理装置１を用いる。図７は、金属連結部３２を除去するためのエッチング処理装置１の模式的概念図である。図８は、エッチング処理装置１の固体電解質膜１３の表面を示した模式的斜視図である。図９（ａ）は、エッチング処理装置１のエッチング処理前の状態を説明するための模式的断面図であり、図９（ｂ）は、エッチング処理装置１のエッチング処理時の状態を説明するための模式的断面図であり、図９（ｃ）は、図９（ｂ）の要部拡大図である。

本実施形態では、エッチング処理装置１のうち、金属台座２４、ハウジング２５、加圧部２８、および液供給部２９の構成は、図４に示したメッキ装置２のものと同じであるため、これらについては同じ符号を付して詳細な説明を省略する。なお、エッチング処理装置１では、電解液Ｌ１の代わりに、下地連結層４２および金属メッキ層５０（の一部５２）を溶解する溶解液Ｌ２を用いる。

図７に示すように、エッチング処理装置１は、陰極１１（エッチング処理用の導電部材）と、エッチング処理用の固体電解質膜１３と、を備えている。固体電解質膜１３は、陰極１１と陽極であるパターン３０’（具体的には金属連結部３２）との間に配置され、金属連結部３２の金属を溶解する溶解液Ｌ２が浸透可能な固体電解質膜である。

陰極１１は、（１）溶解液Ｌ２に対して耐食性を有し、（２）溶解液Ｌ２を透過することができ、（２）陰極として作用可能な導電率を有し、（４）加圧部２８により固体電解質膜１３を金属メッキ層５０（の一部５２）の表面に加圧することができるものであれば、特に限定されるものではない。たとえば、白金や酸化イリジウムなどの酸素過電圧が小さい材料による発泡金属、または、チタン等の耐食性が高い発泡金属に白金や酸化イリジウムなどで被覆したものが好ましい。

図８に示すように、固体電解質膜１３には、金属連結部３２に固体電解質膜１３が接触し、金属配線３１に固体電解質膜１３が非接触となるように、樹脂基材９と対向する表面１３ａに、金属連結部３２（下地連結層４２）の表面の形状に応じて突出した突出部１３ｂが形成されている。

固体電解質膜１３は、溶解液Ｌ２が浸透可能な材料、すなわち、金属連結部３２（金属メッキ層５０の一部５２と下地連結層４２）を溶解する水素イオン、水酸化物イオンまたは、塩素イオン等が浸透可能な材料からなる。固体電解質膜１３は、上述した溶解液Ｌ２に接触させることにより、溶解液Ｌ２を内部に浸透させることができるもののであれば、特に限定されるものではない。

溶解液Ｌ２としては、水酸化カリウム水溶液、塩化第二鉄水溶液、硝酸水溶液、または硫酸水溶液などを挙げることができる。たとえば、溶解液Ｌ２が、酸性溶液のうち、硫酸水溶液または硝酸水溶液である場合等、溶解に必要な成分が陽イオン性である場合には、固体電解質膜の材質としては、デュポン社製のナフィオン（登録商標）などのフッ素系樹脂、炭化水素系樹脂、ポリアミック酸樹脂、旭硝子社製のセレミオン（ＣＭＶ、ＣＭＤ，ＣＭＦシリーズ）などの、陽イオンを伝導する陽イオン交換機能を有した樹脂を挙げることができる。この場合は、メッキ装置２の固体電解質膜１３と同じ材料である。

一方、溶解液Ｌ２がアルカリ溶液である場合、または、溶解に必要な成分が陰イオン性である場合等（たとえば塩酸水溶液、塩化第二鉄水溶液）には、アストム社製のネオセプタ（ＡＭＸ、ＡＨＡ、ＡＣＳ）、旭硝子社製のセレミオン（ＡＭＶ、ＡＭＴ，ＡＨＯシリーズ）などの陰イオン交換機能を有した樹脂を挙げることができる。

金属連結部３２の除去時には、まず、図９（ａ）に示すように、樹脂基材９に形成されたパターン３０’が露出し、一対の鍔部２７ｂが金属台座２４に接触するように、樹脂基材９の表面９ａに導体冶具２７を配置する。この配置状態で、導体冶具２７の貫通孔２７ａを形成する開口縁の一部が、各第１金属配線３１Ａの両端部３１ａ，３１ｂに接触するが、各第２金属配線３１Ｂは、導体冶具２７に接触しない（図６（ａ）参照）。しかしながら、第２金属配線３１Ｂは、金属連結部３２を介して第１金属配線３１Ａに連結しているので、すべての第１および第２金属配線３１Ａ，３１Ｂを、金属台座２４および導体冶具２７を介して、電源１６の正極に簡単に導通させることができる。

次に、図９（ｂ）に示すように、加圧部２８により、固体電解質膜１３の突出部１３ｂで、金属連結部３２（金属メッキ層５０の一部５２）の表面を押圧し、液供給部２９を稼働し、ハウジング２５に溶解液Ｌ２を供給する。これにより、ハウジング１５内に供給された溶解液Ｌ２は、多孔質体である陰極１１の内部を通過し、溶解液Ｌ２が、固体電解質膜１３に供給される。

この状態で、陰極１１と金属連結部３２（陽極）との間に電源１６を用いて電圧を印加することにより、図９（ｂ）および（ｃ）に示すように、金属連結部３２をエッチング処理により除去することができる。

たとえば、金属連結部３２が銅からなり、溶解液Ｌ２が硝酸水溶液、または硫酸水溶液等である場合、固体電解質膜１３は上述しように陽イオン交換機能を有した膜が選択される。これにより、陽極（金属連結部３２）ではＣｕ→Ｃｕ^２＋＋２ｅ⁻の反応が起こり、陰極１１では２Ｈ^＋＋２ｅ⁻→Ｈ_２の反応が起こり、金属連結部３２を除去することができる。

一方、金属連結部３２が銅からなり、溶解液Ｌ２が塩酸水溶液である場合等、固体電解質膜１３は上述しように陰イオン交換機能を有した膜が選択される。これにより、陽極（金属連結部３２）ではＣｕ＋４Ｃｌ⁻→［ＣｕＣ１_４］^２−＋２ｅ⁻の反応が起こり、陰極１１では２Ｈ^＋＋２ｅ⁻→Ｈ_２の反応が起こり、金属連結部３２を除去することができる。

このようにして金属メッキ層５０の一部５２を表面５２ａに被覆した下地連結層４２を、金属メッキ層５０の一部５２とともにエッチング処理で除去する（金属連結部３２を除去する）ことができるので、図１（ａ），（ｂ）に示すような複雑な配線パターン３０であっても、これを簡単に形成することができる。

特に、複数の金属配線が緻密に形成されているような場合、または、図１（ａ）に示すように、第２金属配線３１Ｂが樹脂基材９の表面Ｂに独立して内部に入り込んでいるような場合には、これらすべての金属配線の下地配線層を電源に直接的に導通させてメッキを行うことは難しい。

しかしながら、本実施形態の如く、下地連結層４２を形成すれば、すべての金属配線の下地配線層を電源に直接的に導通させる必要がないので、より簡単に、配線パターンを形成することができる。

（確認試験）
樹脂基材の表面に銅スパッタ膜（Ｃｕスパッタ膜）を形成した。次に、図７に示すエッチング処理装置を用いて、銅スパッタ膜を部分エッチングした。具体的には、溶解液に１０％の硫酸水溶液を用い、陰極に、１０ｍｍ×１０ｍｍ×１ｍｍの発泡チタンからなる多孔質体（三菱マテリアル製）の表面に、白金めっきを被覆した陽極を用いた。固体電解質膜に、突出部（凸部）が形成された膜厚１８３μｍの電解質膜（デュポン社製：ナフィオンＮ１１７）を用いた。なお０、突出部の銅スパッタ膜に接触する面（突出面）は、４０ｍｍ×４０ｍｍである。

陰極を介して固体電解質膜を銅スパッタ膜に押圧し、加圧力０．１ＭＰａ、印加電圧３．０Ｖ、処理時間１０分、温度２５℃（室温）の条件で、エッチングを行った。この結果を、図１０に示す。図１０に示すように、固体電解質膜の突出部（凸部）の形状に応じた領域のみ銅スパッタ膜が除去されていた。

１：（配線パターン形成用の）エッチング処理装置、２：メッキ装置、９：樹脂基材、９ａ：（樹脂基材の）表面、９ｃ，９ｄ：（樹脂基材の）縁部、１１：陰極（エッチング処理用の導電部材）、１３：固体電解質膜（エッチング処理用の固体電解質膜）、１３ｂ：突出部、２１：陽極（メッキ用の導電部材）、２３：固体電解質膜（メッキ用の固体電解質膜）、２４：金属台座、２７：導体冶具（電極）、３０：配線パターン、３１Ａ：第１金属配線（金属配線）、３１Ｂ：第２金属配線、３２：金属連結部、４０：金属下地層、４１：下地配線層、４２：下地連結層、５０：金属メッキ層、５１：金属メッキ層、Ｌ１：電解液、Ｌ２：溶解液

Claims (4)

1. 樹脂基材の表面に複数の下地配線層を形成し、前記複数の下地配線層のうち一部の下地配線層に電極を接触させることにより、前記電極を介して前記下地配線層を電源の負極に導通した状態で、電気メッキにより前記下地配線層に金属メッキ層を積層した複数の金属配線からなる配線パターンを形成する配線パターンの形成方法であって、
   前記配線パターンの形成方法は、
   前記下地配線層のうち、前記電気メッキの際に前記電極と接触する第１下地配線層と、前記電気メッキの際に前記電極と接触することがない第２下地配線層と、前記第１下地配線層と前記第２下地配線層とを部分的に連結する下地連結層と、からなる金属下地層を前記樹脂基材の表面に形成する工程と、
   前記電極を前記第１下地配線層に接触させた状態で、前記金属下地層の表面に電気メッキにより金属メッキ層を形成する工程と、
   前記金属メッキ層の一部を表面に被覆した下地連結層を、前記金属メッキ層の一部とともにエッチング処理で除去する工程と、を含み、
   前記エッチング処理で除去する工程において、
   前記下地連結層の表面に接触するような形状の突出部が一方側の表面に形成されたエッチング処理用の固体電解質膜に、前記下地連結層および前記金属メッキ層を溶解する溶解液を浸透させるとともに、
   前記エッチング処理用の固体電解質膜の他方側にエッチング処理用の導電部材を配置し、
   前記エッチング処理用の固体電解質膜の前記突出部で、前記金属メッキ層の一部の表面を押圧しながら、前記第１下地配線層に形成された前記金属メッキ層に前記電極を接触させた状態で、前記エッチング処理用の導電部材を陰極とし、前記金属メッキ層の一部およびこれを被覆した下地連結層を陽極として、前記陽極と前記陰極との間に電圧を印加することにより、前記エッチング処理を行うことを特徴とする配線パターンの形成方法。
2. 前記金属メッキ層を形成する工程において、
   前記金属メッキ層の金属となる金属イオンを含有したメッキ用の固体電解質膜の一方側の表面を前記金属下地層に押圧し、
   前記メッキ用の固体電解質膜の他方側にメッキ用の導電部材を配置し、
   前記メッキ用の導電部材を陽極とし、前記金属下地層を陰極として、前記陽極と前記陰極との間に電圧を印加することにより、前記メッキ用の固体電解質膜の内部に含有した金属イオンを還元することで前記金属メッキ層を前記金属下地層の表面に形成することを特徴とする請求項１に記載の配線パターンの形成方法。
3. 前記複数の金属配線は、
   前記第１下地配線層を有するとともに、前記樹脂基材の表面の一方の縁部側に一方の端部を有し、他方の縁部側に他方の端部を有し、前記一方の縁部から前記他方の縁部に亘って形成された第１金属配線と、
   前記第２下地配線層を有するとともに、前記第１金属配線の前記一方の端部および前記他方の端部よりも、前記樹脂基材の双方の前記縁部の内側に両端部が形成された第２金属配線と、を備えており、
   前記金属下地層を前記樹脂基材の表面に形成する工程において、
   前記第１金属配線の形状に合わせた前記第１下地配線層と、前記第２金属配線の形状に合わせた前記第２下地配線層と、前記第２下地配線層を前記第１下地配線層に連結する前記下地連結層と、からなる前記金属下地層を、前記樹脂基材の表面に形成し、
   前記金属メッキ層を形成する工程において、
   前記第１下地配線層の少なくとも一方の端部に接触するように、前記樹脂基材の表面の少なくとも一方の縁部に前記電極を配置し、前記金属下地層の表面に前記金属メッキ層を形成することを特徴とする請求項２に記載の配線パターンの形成方法。
4. 樹脂基材の表面に、複数の金属配線からなる配線パターンを形成する際に、隣接する金属配線同士を部分的に連結する金属連結部をエッチング処理により除去するための配線パターン形成用のエッチング処理装置であって、
   前記エッチング処理装置は、陰極と、前記陰極と陽極である前記金属連結部との間に配置され、前記金属連結部の金属を溶解する溶解液が浸透可能な固体電解質膜と、前記陽極と前記陰極との間に電圧を印加する電源と、を備え、前記固体電解質膜を前記金属連結部に押圧した状態で前記陽極と前記陰極との間に電圧を印加することにより、前記金属連結部を除去するものであり、
   前記固体電解質膜には、前記金属連結部に前記固体電解質膜が接触し、前記金属配線に前記固体電解質膜が非接触となるように、前記金属連結部の表面の形状に応じて突出した突出部が形成されていることを特徴とする配線パターン形成用のエッチング処理装置。

Images