JP6275903B1 - Metal film-formed product and method for producing metal film-formed product - Google Patents
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Abstract
【課題】無機粒子を含有する樹脂製の基板の表面に、密着性と導電性に優れた導電性金属皮膜を有する金属皮膜形成品及び金属皮膜形成品の製造方法を提供する。【解決手段】本発明の金属皮膜形成品（１０）は、樹脂及び樹脂に分散された無機粒子を含む基材（１）と、基材（１）の表面に形成された表面改質膜（２）と、表面改質膜（２）の表面に形成され、導電性の金属からなる導電性金属皮膜（３）と、を有し、表面改質膜（２）は、基材（１）に含まれる無機粒子が空隙を含みながら溶融凝集体を構成してなる組織を有することを特徴とする。【選択図】図１The present invention provides a metal film-formed product having a conductive metal film excellent in adhesion and conductivity on the surface of a resin substrate containing inorganic particles, and a method for producing the metal film-formed product. A metal film-formed product (10) according to the present invention includes a base material (1) containing a resin and inorganic particles dispersed in the resin, and a surface-modified film (1) formed on the surface of the base material (1). 2) and a conductive metal film (3) formed on the surface of the surface-modified film (2) and made of a conductive metal. The surface-modified film (2) The inorganic particles contained in the structure have a structure that forms a melt aggregate while containing voids. [Selection] Figure 1
Description
本発明は、金属皮膜形成品及び金属皮膜形成品の製造方法に関する。 The present invention relates to a metal film-formed product and a method for producing a metal film-formed product.
携帯電話等のデジタル電子機器の伝送信号の高周波ノイズを除去するノイズフィルターには、磁性フェライトコアに導電回路を形成した積層型の面実装タイプインダクタが用いられている。この面実装型インダクタに用いられるフェライトコアは、酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）の粒子（通常Φ１〜５μｍの粒子径）に２価の金属酸化物微粒子を添加したものを熱硬化性樹脂（例えば、エポキシ樹脂）に分散混合したフェライト含有熱硬化性樹脂成形品が用いられる。このようなフェライト含有熱硬化性樹脂成形品は、樹脂硬化前に成形金型に注入し、その後樹脂を加熱硬化することで樹脂成形品の製造が可能である。このフェライト含有熱硬化性樹脂基板に導電性配線を直接形成することでインダクタとすることができる。また、配線を形成した基板を積層することにより、積層型の面実装タイプインダクタも製造できる。 A multilayer surface mount type inductor in which a conductive circuit is formed on a magnetic ferrite core is used for a noise filter that removes high-frequency noise from a transmission signal of a digital electronic device such as a cellular phone. The ferrite core used in this surface-mount type inductor is a thermosetting resin (for example, iron oxide (Fe 2 O 3 ) particles (usually having a particle diameter of Φ1 to 5 μm) added with divalent metal oxide fine particles. Ferrite-containing thermosetting resin molded product dispersed and mixed in (epoxy resin). Such a ferrite-containing thermosetting resin molded product can be produced by injecting it into a molding die before curing the resin, and then heat curing the resin. An inductor can be formed by directly forming conductive wiring on the ferrite-containing thermosetting resin substrate. Also, by laminating the substrate on which the wiring is formed, a multilayer surface mount type inductor can also be manufactured.
現在、積層型の面実装タイプのインダクタは、主に厚膜導電性Ｃｕ（銅）ペーストの印刷法で製造されている。この方法は、銅粒子と未硬化のエポキシ樹脂を含むＣｕペーストをディスペンサやスクリーン印刷等によりフェライト含有熱硬化性樹脂基板の表面にスパイラル印刷してから、１５０℃で３０〜６０分程度加熱しペーストを硬化させる手法である。また、インダクタの別の製法として、フェライト粒子をバインダーと混合した炉焼成用グリーンシートを作製し、このグリーンシートの表面に銅や銀等の炉焼成タイプの導電性ペーストをスパイラル印刷し、８００〜９００℃の温度で焼成する方法がある。いずれの方法も導電性ペースト印刷後に長時間の加熱工程が必要である。 Currently, multilayer surface mount type inductors are mainly manufactured by a printing method of thick film conductive Cu (copper) paste. In this method, a Cu paste containing copper particles and an uncured epoxy resin is spirally printed on the surface of a ferrite-containing thermosetting resin substrate by a dispenser, screen printing or the like, and then heated at 150 ° C. for about 30 to 60 minutes. Is a method of curing. Also, as another method of manufacturing an inductor, a furnace firing green sheet in which ferrite particles are mixed with a binder is prepared, and furnace firing type conductive paste such as copper or silver is spirally printed on the surface of the green sheet, There is a method of firing at a temperature of 900 ° C. Both methods require a long heating process after printing the conductive paste.
また、別の方法としては、フェライト含有熱硬化性樹脂基板の全面にセミアデイティブ銅めっきをしてから、フォトリソグラフィ法でスパイラル配線を形成する方法がある。この方法では、焼成や熱硬化のための炉は必要としないが、セミアデイティブ銅めっきプロセスの他に、感光性レジスト印刷、露光、現像、ケミカルエッチング及びレジストの剥離等の複雑な工程を必要とする。また、化学薬品の廃液処理及び洗浄水の排水処理の問題がある。 As another method, there is a method of forming a spiral wiring by a photolithography method after semi-additive copper plating is performed on the entire surface of the ferrite-containing thermosetting resin substrate. This method does not require a furnace for baking or thermosetting, but it requires complex processes such as photosensitive resist printing, exposure, development, chemical etching and resist stripping in addition to the semi-additive copper plating process. And In addition, there is a problem of chemical waste liquid treatment and cleaning water drainage treatment.
このフォトリソグラフィ法では配線を微細化でき、より小型の面実装タイプインダクタを製造できる特徴があるが、工程が複雑で、かつ製造設備も高価であり、コストアップとなることから、超小型で高性能タイプの用途以外には適さない。一方、導電性ペーストを用いる方式では、基板にビア穴を形成し導電性ペーストを充填してから積層することで積層型インダクタを製造することができるが、フォトリソグラフィ法同様に工程が長く、コストアップとなる。 This photolithography method has the feature that the wiring can be miniaturized and a smaller surface mount type inductor can be manufactured. However, the process is complicated, the manufacturing equipment is expensive, and the cost is increased. Not suitable for other than performance type applications. On the other hand, in the method using a conductive paste, a multilayer inductor can be manufactured by forming via holes in a substrate and filling the conductive paste before laminating. However, as with the photolithography method, the process is long and costly. It will be up.
このように、従来の方法では、工程が複雑で長いことから、１ラインでのインダクタの製造が不可能であると言う大きな問題がある。現在製造工程から排出されるＣＯ２起因の地球温暖化が問題になっており、製造プロセスを究極まで単純化することが世界的に求められている。具体的には、例えばインダクタの製造においては、フェライト含有熱硬化性樹脂基板へのビア穴加工、導電性ペースト印刷及び導電性ペーストの焼結の３工程が１ラインで終了するのが望ましい。 Thus, the conventional method has a big problem that it is impossible to manufacture an inductor in one line because the process is complicated and long. Currently, global warming caused by CO 2 discharged from the manufacturing process has become a problem, and there is a global demand for simplifying the manufacturing process to the ultimate. Specifically, for example, in the manufacture of an inductor, it is desirable that the three steps of via hole processing on the ferrite-containing thermosetting resin substrate, conductive paste printing, and conductive paste sintering be completed in one line.
基材へのビア穴加工、導電性ペースト印刷及び導電性ペースト焼結を１ラインで実施可能な技術として、特許文献１がある。特許文献１には、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、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、塗布膜を加熱処理して有機溶剤を乾燥除去する乾燥工程と、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結着剤を分解し、かつ銅マイクロ粒子を焼結し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が開示されている。
As a technique capable of performing via hole processing on a base material, conductive paste printing, and conductive paste sintering in one line, there is
特許文献１に記載の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）を用いたものであり、ビア穴加工及び導電性ペースト焼結にレーザ光を用いることで、基材へのビア穴加工、導電性ペースト印刷及び導電性ペースト焼結を１ラインで実施することができる。
The method of manufacturing a wiring board described in
特許文献１記載の技術では、導電性配線を形成する基板として、ガラス繊維に液状エポキシ樹脂を含浸して熱硬化させたガラスエポキシ基板を使用する。このような基板を用いた場合、レーザ光照射工程において、ガラス繊維のレーザエネルギー吸収率は低いのでガラス繊維の温度は上昇せず、またエポキシ樹脂もレーザ光の吸収率が低いため、基板がアブレーションされることは無い。このため、無機粒子（金属酸化物粒子、金属粒子及び石英等）を含まないガラスエポキシ基板を用いた場合、特許文献１の実施例にあるように、密着性のある導電性銅焼結膜が得られる。
In the technique described in
しかしながら、特許文献１記載の技術は、樹脂基板に対して密着性のある配線膜の形成が可能であるが、インダクタの基材として用いられる樹脂に無機粒子を分散した熱硬化性樹脂を基材とした場合、十分な密着性が得られない。その理由は、無機粒子のレーザエネルギーの吸収率が高く、これらの粒子表面でプラズマが発生し、粒子近傍の樹脂がアブレーションされ、界面に分解ガスが発生するためである。一方、フェライト等の無機粒子の融点は通常１０００℃以上と高く、銅マイクロ粒子ペースト塗布膜下の無機粒子が溶融するまでには至らない。このため、基材と導電性金属皮膜の高い密着性は得られない。
However, although the technology described in
本発明は、上記事情に鑑み、基材と導電性金属皮膜との密着性が高く、導電性に優れた金属皮膜形成品及び金属皮膜形成品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 metal film-formed product having high adhesion between a base material and a conductive metal film and excellent in conductivity, and a method for producing the metal film-formed product.
本発明は、上記目的を達成するため、樹脂及び樹脂に分散された無機粒子を含む基材と、基材の表面に形成された表面改質膜と、表面改質膜の表面に形成され、導電性の金属からなる導電性金属皮膜と、を有し、表面改質膜は、前記基材に含まれる無機粒子が空隙を含みながら溶融凝集体を構成してなる組織を有することを特徴とする金属皮膜形成品を提供する。 In order to achieve the above object, the present invention is formed on a surface of a base material containing a resin and inorganic particles dispersed in the resin, a surface modification film formed on the surface of the base material, and the surface modification film, A conductive metal film made of a conductive metal, and the surface-modified film has a structure in which inorganic particles contained in the base material constitute a molten aggregate while containing voids. A metal film forming product is provided.
また、本発明は、樹脂及び樹脂に分散された無機粒子を含む基材の表面にレーザ光を照射し、基材に含まれる無機粒子が空隙を含みながら溶融凝集体を構成してなる組織を有する表面改質膜を形成する工程と、表面改質膜の表面に導電性の金属を含む導電性ペーストを塗布し、塗布膜を形成する工程と、塗布膜を乾燥する工程と、乾燥した塗布膜にレーザ光を照射し、乾燥した塗布膜に含まれる導電性の金属を焼結して金属皮膜を形成する工程と、を有することを特徴とする金属皮膜形成品の製造方法を提供する。 The present invention also provides a structure in which a resin and a surface of a base material including inorganic particles dispersed in the resin are irradiated with laser light, and the inorganic particles included in the base material constitute a melt aggregate while including voids. Forming a surface modification film, applying a conductive paste containing a conductive metal to the surface of the surface modification film, forming a coating film, drying the coating film, and dry coating And a step of irradiating the film with a laser beam to sinter conductive metal contained in the dried coating film to form a metal film.
本発明のより具体的な構成は、特許請求の範囲に記載される。 More specific configurations of the present invention are described in the claims.
本発明によれば、基材と導電性金属皮膜との密着性が高く、導電性に優れた金属皮膜形成品及び金属皮膜形成品の製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the adhesiveness of a base material and an electroconductive metal film is high, and the manufacturing method of the metal film formation product and metal film formation product excellent in electroconductivity can be provided.
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 Problems, configurations, and effects other than those described above will become apparent from the following description of embodiments.
［本発明の基本思想］
上述したように、インダクタ等の電子機器を構成する部品に用いられる基材は、無機粒子（金属粒子、酸化物粒子及び石英等）を含む熱硬化性樹脂からなるものであるが、本発明者は、このような基材の表面に密着性の優れた導電性金属皮膜を形成する方法について鋭意検討を行った。その結果、基材の表面に導電性金属皮膜を形成する前に、基材の表面改質処理工程として、基材の表面に所定の条件でレーザ光を照射して基材の表面に予めアブレーション処理を行うことで、基材と導電性金属皮膜との密着性が格段に向上することを見出した。
[Basic idea of the present invention]
As described above, the base material used for components constituting electronic devices such as inductors is made of a thermosetting resin containing inorganic particles (metal particles, oxide particles, quartz, etc.). Conducted extensive studies on a method for forming a conductive metal film having excellent adhesion on the surface of such a substrate. As a result, before forming the conductive metal film on the surface of the base material, as a surface modification treatment process of the base material, the surface of the base material is irradiated with laser light under a predetermined condition to ablate the surface of the base material in advance. It discovered that the adhesiveness of a base material and an electroconductive metal film improves markedly by processing.
より具体的に説明すると、基材の表面に所定条件のレーザ光を照射すると、レーザ光を照射した箇所の樹脂がレーザアブレーションによって除去される。また、この際、レーザを照射した箇所の無機粒子が溶融する。したがって、レーザ光照射部分には、基材を構成する無機粒子が、樹脂のアブレーションによって生じた空隙を含みながら溶融凝集体を構成している組織が形成される。この組織を有する表面に導電性金属粒子を含む導電性ペーストを塗布すると、樹脂のアブレーションによって生じた空隙に導電性ペーストが侵入することで、導電性金属皮膜と基材とが機械的に強固に結合する（メカニカルロッキング）。つまり、上記空隙を含みながら溶融凝集体を構成している組織を有する層（表面改質膜）は、基材と導電性金属皮膜とを接合する接合層の役割を果たすものとなる。本発明は、該知見に基づくものである。 More specifically, when the surface of the base material is irradiated with laser light under a predetermined condition, the resin at the portion irradiated with the laser light is removed by laser ablation. At this time, the inorganic particles at the location irradiated with the laser melt. Therefore, a structure in which the inorganic particles constituting the base material form a molten aggregate while including voids generated by ablation of the resin is formed in the laser light irradiation portion. When a conductive paste containing conductive metal particles is applied to the surface having this structure, the conductive metal film and the base material are mechanically strengthened by the penetration of the conductive paste into voids generated by ablation of the resin. Join (mechanical locking). That is, the layer (surface modified film) having a structure constituting the melt aggregate while containing the voids serves as a bonding layer for bonding the base material and the conductive metal film. The present invention is based on this finding.
上述したように、基材と導電性金属皮膜との間に、無機粒子の溶融凝集体と空隙とで構成される組織を有する表面改質膜を有する金属皮膜形成品の構成は、従来には無かった画期的なものである。また、このような構成を有する金属皮膜形成品を製造することができる製造方法も新規なものである。 As described above, the structure of a metal film-forming product having a surface-modified film having a structure composed of a molten aggregate of inorganic particles and voids between a base material and a conductive metal film is conventionally used. It was a breakthrough that was not there. Moreover, the manufacturing method which can manufacture the metal film formation product which has such a structure is also novel.
以下に本発明の実施するための形態について、図面を用いて詳細にする。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, the form for implementing this invention is demonstrated in detail using drawing.
［金属皮膜形成品］
図１は本発明の金属皮膜形成品の一例を模式的に示す断面図である。図１に示すように、本発明の金属皮膜形成品１０は、樹脂及び樹脂に分散された無機粒子を含む基材１と、基材１の表面に形成された表面改質膜２と、表面改質膜２の表面に形成され、導電性の金属からなる導電性金属皮膜３を有する。
[Metal film forming products]
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of a metal film-formed product of the present invention. As shown in FIG. 1, a metal film-formed
基材１としては、前述したように、インダクタ等の電子機器を構成する部品に用いられるものを使用する。具体的には、熱硬化性樹脂（例えば、エポキシ樹脂）に、金属酸化物（例えば、Ｆｅ２Ｏ３粒子）又は金属（例えば、Ｆｅ粒子）を添加（分散混合）したものを用いることができる。さらに、熱硬化性樹脂にフィラー（例えば、球形状又は短繊維状の石英ガラスフィラー）を添加した熱硬化性樹脂も用いることができる。基材１に含まれる金属、金属酸化物及びフィラー等（以下、これらを「無機粒子」と称する。）は、後述する表面改質処理工程で照射するレーザ（単パルスレーザ）光照射で溶融凝集するものであれば良い。上述した無機粒子を複数種類混合したものであっても良い。
As the
より具体的には、平均粒子径数μｍの無機粒子を６０〜９０ｍａｓｓ％含有する熱硬化性樹脂ペレットを用意し、これを用いて所定の形状に射出成形してから、１５０〜１６０℃で１ｈ程度加熱処理した無機粒子含有熱硬化性樹脂の成形加工品を基材１として用いることができる。上記成形加工品は、通常、樹脂成形メーカーで作製された市販品として手に入れることができる。
More specifically, a thermosetting resin pellet containing 60 to 90 mass% of inorganic particles having an average particle diameter of several μm is prepared, and injection molded into a predetermined shape using the pellet, and then 1 h at 150 to 160 ° C. A molded product of inorganic particle-containing thermosetting resin that has been heat-treated to a certain degree can be used as the
基材１に分散される無機粒子の平均粒径は、０．５〜３０μｍが好ましい。０．５μｍ未満では、後述する表面改質膜形成工程において、粒子の粗大化を十分にすることができず、空隙の多い三次元溶融凝集体を形成することが困難となる。また３０μｍより大きいと、三次元溶融凝集体が荒くなり過ぎて、金属皮膜との接触面積が減少し、高い密着性が得られないためである。基材に分散される無機粒子の平均粒径が０．５〜３０μｍであると、表面改質膜形成工程後の溶融凝集体の平均粒径は略１０〜５０μｍとなる。
As for the average particle diameter of the inorganic particle disperse | distributed to the
成形加工品の形状は、面実装タイプのインダクタとする場合には、厚さ０．５〜２．０ｍｍ程度の板状に成形する。また、積層型の多層配線インダクタとする場合には、厚さ０．２〜０．５ｍｍ程度に成形する。さらに、パッケージタイプのインダクタの場合は、中央部分に凹形状のキャビティを有する異形の形状とする。中央部に導電性配線を形成して、凹部を液状熱硬化性樹脂でポッティング封止することで、封止構造のインダクタパッケージを製造することができる。 The shape of the molded product is formed into a plate shape having a thickness of about 0.5 to 2.0 mm when a surface mount type inductor is used. When a multilayer multilayer wiring inductor is used, it is formed to a thickness of about 0.2 to 0.5 mm. Further, in the case of a package type inductor, an irregular shape having a concave cavity at the center is formed. An inductor package having a sealed structure can be manufactured by forming a conductive wiring in the center and potting and sealing the recess with a liquid thermosetting resin.
表面改質膜２は、上述したように、基材１を構成する無機粒子が、樹脂のアブレーションによって生じた空隙を含みながら溶融凝集体（複雑構造の三次元溶融凝集体層）を構成している組織を有する。導電性金属皮膜３は、Ｃｕ、銀（Ａｇ）等の導電性金属のレーザ焼結膜で構成される。
As described above, the surface-modified
［電子部品］
図２Ａは本発明の金属皮膜形成品を用いた電子機器の部品の第１の例（積層型の面実装タイプインダクタ）を模式的に示す断面図である。また、図２Ｂは図２Ａの基材の積層体の模式図である。図２Ａに示すように、インダクタ２００は、筐体２７の表面に、金属皮膜形成品の積層体２０が設けられている。図２Ｂに示すように、積層体２０は、金属皮膜（内部電極）２３が形成された基材（金属皮膜形成品）２１が積層されて構成されている。それぞれの基材２１には、ビア穴２４が設けられており、各基材２１はビア穴２４部分で互いに電気的に接続されている。基材２１の端部には外部電極２５が設けられており、はんだ２６によって筐体２７に接合されている。本発明のインダクタ２００は、上述したように、基材２１と金属皮膜２３との密着性が高く、導電性に優れたものである。
[Electronic parts]
FIG. 2A is a cross-sectional view schematically showing a first example (layered surface mount type inductor) of an electronic device using the metal film-formed product of the present invention. FIG. 2B is a schematic view of a laminate of the base material of FIG. 2A. As shown in FIG. 2A, the
図３は本発明の金属皮膜形成品を用いた電子機器の部品の第２の例（アンテナ）を模式的に示す斜視図である。図３に示すアンテナは、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）等に搭載されるものである。図３に示すように、アンテナ３０は、基材３１と導電性金属皮膜（配線）３３とを有する。
FIG. 3 is a perspective view schematically showing a second example (antenna) of a part of an electronic device using the metal film-formed product of the present invention. The antenna shown in FIG. 3 is mounted on an RFID (Radio Frequency Identifier) or the like. As shown in FIG. 3, the
図４は本発明の金属皮膜形成品を用いた電子機器の部品の第３の例（コネクタ）を模式的に示す斜視図である。コネクタは、電子回路等において配線を接続するために用いられるものであり、種々の形状のものがある。図４では箱型のメス端子を示している。図４に示すように、コネクタ４０は、基材４１と、導電性金属皮膜４３とを有する。基材４１は、オス端子挿入孔４２を有する。図２Ａ〜図４に示すように、本発明の金属皮膜形成品は、様々な電子機器を構成する部品に適用することができる。さらに、本発明の金属皮膜形成品は、フェライト等の磁性体粒子や、銅や銀等の反磁性体粒子を含有させた熱硬化性樹脂成形品を用いることで、モーターや振動子等にも適用可能である。
FIG. 4 is a perspective view schematically showing a third example (connector) of an electronic device component using the metal film-formed product of the present invention. The connector is used for connecting wiring in an electronic circuit or the like, and has various shapes. FIG. 4 shows a box-shaped female terminal. As shown in FIG. 4, the
［金属皮膜形成品の製造方法］
図５は本発明の金属皮膜形成品の製造方法フローの第１の例を示す図である。図５では金属皮膜形成品の断面図とともに製造フローを図示している。後述する図７及び図８でも同様である。以下、図５に沿って、本発明の金属皮膜形成品の製造方法について説明する。
[Method for producing metal film-formed product]
FIG. 5 is a diagram showing a first example of a flow of a method for producing a metal film-formed product of the present invention. FIG. 5 shows a manufacturing flow together with a cross-sectional view of the metal film-formed product. The same applies to FIGS. 7 and 8 described later. Hereafter, the manufacturing method of the metal film formation product of this invention is demonstrated along FIG.
（ａ）基材準備工程
まず初めに、基材５１を準備する。基材５１の具体的な構成は、既に述べたとおりであり、樹脂に無機粒子を分散したものを用いる。
(A) Base material preparation process First, the
（ｂ）表面改質膜形成工程（レーザアブレーション及び溶融凝集体形成工程）
次に、基材５１の表面に対してレーザ光（パルスレーザ）５０を図の矢印方向に走査して照射する。レーザ光５０は、基材５１の全面又は後述する導電性金属皮膜形成工程において導電性金属皮膜（導電性配線）を形成する部分に照射し、基材５１の表面の樹脂のレーザアブレーションと、無機粒子の溶融凝集体の形成を同時に行い、表面改質膜５２を形成する。基材５１の全面にパルスレーザを照射する場合は、基材５１の全面に対して導電性配線を形成できる。また、基材５１の表面の一部分に選択的にパルスレーザを照射する場合は、パルスレーザ照射した部分に導電性配線を形成する。パルスレーザの条件は、熱硬化性樹脂のアブレーション除去と、無機粒子の溶融凝集が同時に行える最適な条件を選定する。レーザ条件は、具体的には、レーザ波長、周波数、ビーム径、パワー（又はエネルギー）、走査速度、レーザビーム焦点位置及び照射雰囲気等である。照射雰囲気は、熱硬化性樹脂のアブレーション除去と無機物添加粒子の溶融凝集が行える雰囲気であれば良く、不活性雰囲気でも大気中でも構わない。
(B) Surface modified film forming step (laser ablation and melt aggregate forming step)
Next, the surface of the
例えば、基材５１として、フェライトを含む熱硬化性樹脂基板を用いた場合、レーザ波長：４００〜６００ｎｍ、周波数：１０〜５０ｋＨｚ、ビーム直径：１０〜５０μｍ、レーザパワー：１〜６Ｗ、走査速度：５０〜１０００ｍｍ／ｓ、レーザビーム焦点位置（デフォーカス）：なしとし、照射雰囲気は大気中とすることが好ましい。
For example, when a thermosetting resin substrate containing ferrite is used as the
（ｃ）ビア穴形成工程
図２Ａ及び図２Ｂに示すような積層体（多層の導電性配線）を形成する場合は、上下の配線を電気的に導通させるビア穴２３の形成が必要である。ビア穴の開口には、前述した表面改質膜形成工程（ｂ）と、後述する導電性金属皮膜形成工程（ｆ）において用いるレーザ装置（パルスレーザ発振装置）を共用できる。ビア穴形成におけるレーザ照射条件は、上述した（ｂ）表面改質膜形成工程における条件（アブレーション条件）と同一である。パルスレーザ５０を図中矢印方向に走査し、基材５１にビア穴５４を形成する。
(C) Via hole formation process When forming a laminated body (multilayer conductive wiring) as shown in FIGS. 2A and 2B, it is necessary to form via
（ｄ）導電性ペースト塗布膜形成工程
次に、導電性金属皮膜の原料となる金属粒子を含む導電性ペーストを、塗布装置５８を用いてパルスレーザ照射した部分（表面改質膜５２）に印刷し、塗布膜５５を形成する。金属粒子を含む導電性ペーストには、例えば、平均粒子径が１−３μｍの銅等の高導電性金属マイクロ粒子を、有機溶剤、バインダー及び粘度調整剤等を混合した粘性体に均一分散させたものを用いることができる。
(D) Conductive paste coating film forming step Next, a conductive paste containing metal particles as a raw material for the conductive metal film is printed on a portion (surface modified film 52) irradiated with a pulse laser using a
導電性ペーストの印刷方法には、スクリーンマスク印刷及びディスペンサ印刷等によるパターン印刷を用いることができる。また、スキージーを用いた全面印刷を行い、後述する導電性金属皮膜形成工程後に、パルスレーザを照射した部分以外の部分の導電性ペーストを溶剤で除去する方法でも構わない。 As a method for printing the conductive paste, pattern printing such as screen mask printing and dispenser printing can be used. Alternatively, the entire surface printing using a squeegee may be performed, and the conductive paste in a portion other than the portion irradiated with the pulse laser may be removed with a solvent after the conductive metal film forming step described later.
導電性ペーストの粘度は、２５００〜３５００ｍＰａ・ｓが好ましい。粘度が２５００ｍＰａ・ｓ未満であると、金属粒子の含有量が少なくなり、溶剤成分が多くなるため、後述する乾燥工程における乾燥時間が長くなる。また、３５００ｍＰａ・ｓを超えると、粘度が高くなり過ぎて、印刷性が悪くなる。より具体的には、表面改質膜２の空隙に導電性ペーストが侵入しづらく、ペーストの焼結後の金属皮膜に空隙が出やすくなる。
The viscosity of the conductive paste is preferably 2500 to 3500 mPa · s. When the viscosity is less than 2500 mPa · s, the content of the metal particles is reduced and the solvent component is increased, so that the drying time in the drying step described later is increased. On the other hand, if it exceeds 3500 mPa · s, the viscosity becomes too high, and the printability deteriorates. More specifically, it is difficult for the conductive paste to penetrate into the voids of the surface modified
塗布膜５５の膜厚（導電性ペーストの印刷厚さ）は、後述する導電性金属皮膜形成工程で得られる最終の必要膜厚より厚く塗布する。導電性ペーストの中の金属粒子の容積比率によるが、容積比率が３０％の場合には、目標とする焼結膜の厚さの３倍程度の厚さを塗布する。 The film thickness of the coating film 55 (printing thickness of the conductive paste) is applied to be thicker than the final required film thickness obtained in the conductive metal film forming step described later. Depending on the volume ratio of the metal particles in the conductive paste, when the volume ratio is 30%, a thickness of about three times the thickness of the target sintered film is applied.
塗布装置５６には、高速ジェットディスペンサー（武蔵エンジニアリング株式会社製、型式：ＭＥＥＴ−Ｈ）等を用いることができる。このディスペンサは、空間を高速で吐出できるノズルを有しており、表面改質膜５２を構成する無機粒子の溶融凝集体及び空隙への印刷と、ビア穴５４への導電性ペーストの充填も可能である。表面改質層と表面改質溝の相違は、表面改質層の深さで区別できる。例えば銅マイクロ粒子焼結膜による導電性配線層の厚さを７μｍ程度とする場合には、その３倍である約２１μｍの深さの溝形状のパターンを形成することで、成形品表面から完全に埋没した導電性配線層を形成できる。また成形品表面に対して導電性配線層を高くしたい場合には、表面改質層の溝深さを浅く加工する。
As the
導電性ペーストの塗布膜５５の線幅は、目的とする電子部品の要求性能を満たす値に設定する。例えば、パワーインダクタ等の場合は、０．５〜１．０ｍｍ程度である。また、携帯電子機器の高周波信号伝送ノイズフィルター等では、小型軽量化が必要となるので、０．１〜０．２ｍｍの線幅とする。
The line width of the
（ｅ）塗布膜乾燥工程
導電性ペーストの印刷後、印刷した導電性ペーストに含まれる余分な有機溶剤を除去する目的で加熱乾燥を行う。乾燥温度と時間の条件は、大気中での乾燥における金属粒子の酸化を抑制するために、温度は１００〜１２０℃とし、時間は１〜１５ｍｉｎとすることが好ましい。乾燥処理は、大気圧の１／２程度（０．０５ＭＰａ）の弱い減圧下で行うと時間を短縮することができる。また、金属粒子が酸化しない窒素気流中等の不活性ガスの雰囲気下で乾燥を行う場合、乾燥温度を熱硬化性樹脂を主成分とする基材５１の耐熱温度（２３０℃程度）まで上げることが可能で、乾燥時間を１分以内に短縮することができる。
(E) Coating film drying step After printing the conductive paste, heat drying is performed for the purpose of removing excess organic solvent contained in the printed conductive paste. The drying temperature and time are preferably set to a temperature of 100 to 120 ° C. and a time of 1 to 15 minutes in order to suppress oxidation of metal particles during drying in the air. If the drying process is performed under a weak reduced pressure of about 1/2 of atmospheric pressure (0.05 MPa), the time can be shortened. Further, when drying is performed in an atmosphere of an inert gas such as a nitrogen stream where metal particles do not oxidize, the drying temperature can be raised to the heat resistance temperature (about 230 ° C.) of the
（ｆ）導電性金属皮膜形成工程（導電性ペースト焼結工程）
次に、乾燥処理を行った塗布膜５６の表面にパルスレーザ５０を照射し、導電性ペースト中に含まれる金属粒子を焼結して導電性金属皮膜５３の形成を行う。ここでのパルスレーザは、上述した基材の表面改質膜形成工程（ｂ）及びビア穴形成工程（ｃ）で用いたパルスレーザ装置を用いることができる。乾燥した塗布膜５６に含まれる金属粒子焼結のためのレーザ照射条件は、周波数、ビーム径、パワー（又はエネルギー）、走査速度及びレーザビーム焦点位置等を、無機粒子を含む熱硬化性樹脂と導電性皮膜の密着が得られ、また導電性金属粒子が焼結する値に設定する。
(F) Conductive metal film forming process (conductive paste sintering process)
Next, the surface of the
例えば、基材５１として、フェライトを含む熱硬化性樹脂基板を用い、導電性金属として銅マイクロ粒子を用いた場合、レーザ波長：４００〜６００ｎｍ、周波数：１０〜５０ｋＨｚ、ビーム直径：１０〜３００μｍ、レーザパワー（又はエネルギー）：１〜６Ｗ、走査速度：０．５〜２００ｍｍ／ｓ、レーザビーム焦点位置：基板下方向へ０〜８ｍｍ（デフォーカス）とすることが好ましい。照射雰囲気は、大気中でも不活性ガス雰囲気でも構わない。
For example, when a thermosetting resin substrate containing ferrite is used as the
図６は本発明の金属皮膜形成品の製造システムの一例を示す模式図である。図６は、上記（ａ）〜（ｆ）の工程を１ライン化した構成を示している。図６に示すように、レーザ光照射装置を、ビア穴形成装置、表面改質膜形成装置及び導電性金属皮膜形成装置の３装置で共用した場合、レーザ光照射装置６２を中央に固定し配置することで、上記（ａ）〜（ｆ）の全工程を大きく分けて３構成とすることができる。基材搬入及び金属皮膜形成品の搬出は、基材セット室６１を共用することができる。導電性ペースト塗布装置及び導電性ペースト乾燥装置を、温度設定したホットプレート６３上で行うことで、１つのステージで２つの工程を実施することが可能となり、成形品の搬送を簡単に行える。
FIG. 6 is a schematic diagram showing an example of a production system for a metal film-formed product of the present invention. FIG. 6 shows a configuration in which the steps (a) to (f) are made into one line. As shown in FIG. 6, when the laser beam irradiation device is shared by three devices of the via hole forming device, the surface modified film forming device, and the conductive metal film forming device, the laser
図７は本発明の金属皮膜形成品の製造工程の第２の例を示す模式図である。図７は多層配線を有する導電性配線基板や電子部品を製造する場合の工程図を示す。基材７１ａの表面（裏面、すなわち導電性金属皮膜を設ける面と反対側の面）に熱硬化性接着フィルム７７を貼り付ける。熱硬化性接着フィルム７７には、例えば株式会社巴川製紙所製の配線基板積層接着用の熱硬化性接着フィルムを使用することができる。この接着フィルムは、Ｂステージのエポキシ系樹脂であり、１６０℃で１ｈ程度加熱硬化することで、基材７１ａ，７１ｂ同士を積層接着することができる。また、加熱硬化前に一旦液状化するために、配線基板間への濡れ性と充填性に優れ、低い圧力で貼り付けることができ、基材７１ａ，７１ｂ同士間（配線基板間）のボイドも発生しない。接着フィルム７０の貼付後に導電性ペーストを印刷して塗布膜７５を形成し（工程（７ｄ））し、乾燥し（図示せず）、レーザ光を照射して導電性金属皮膜７３を形成することで（工程（７ｆ））、基材７１ａ，７１ｂをビア穴７４を介して電気的に導通させることができる。
FIG. 7 is a schematic view showing a second example of the production process of the metal film-formed product of the present invention. FIG. 7 is a process diagram in the case of manufacturing a conductive wiring board or an electronic component having a multilayer wiring. A
図８は本発明の金属皮膜形成品の製造工程の第３の例を示す模式図である。図８に示すように、基材８１ｂが両面配線基板の場合には、３層の配線形成が可能となる。
FIG. 8 is a schematic view showing a third example of the production process of the metal film-formed product of the present invention. As shown in FIG. 8, when the
本発明には以下の多くの効果がある。 The present invention has the following many effects.
（１）導電性配線形成プロセスの１ライン化
図６に示すように、従来の方法（厚膜導電性ペースト法やフォトリソグラフィ法）と比較して、プロセスの１ライン化が可能である。具体的には、無機粒子含有熱硬化性樹脂成形品へのレーザ照射による導電回路形成における、（ｉ）表面改質膜形成（樹脂のレーザアブレーションと無機粒子の溶融凝集体形成）、（ｉｉ）銅導電性ペースト塗布、（ｉｉｉ）導電性ペースト乾燥（溶剤除去）、及び（ｉｖ）導電性金属皮膜形成（レーザ焼結）の４プロセスを１ラインとすることができる。従来の導電性ペーストの熱硬化法では、３０〜６０ｍｉｎの加熱炉による熱硬化処理が必要であり、この工程で全体のプロセスが停滞するために１ライン化ができない。ここで、ライン化とは、基板が搬送路上を移動し、その搬送路上に各プロセスに用いられる装置が連結して配置されており、基板が停滞することなく製品が完成することを言う。本発明は、上記（ｉ）〜（ｉｖ）の処理時間は、それぞれ１５ｍｉｎ以内で完了するので、１ライン化が可能である。
(1) Making One Line of Conductive Wiring Formation Process As shown in FIG. 6, the process can be made one line as compared with the conventional method (thick film conductive paste method or photolithography method). Specifically, (i) surface modification film formation (laser ablation of resin and melt aggregate formation of inorganic particles), (ii) in the formation of a conductive circuit by laser irradiation to a thermosetting resin molded product containing inorganic particles, Four processes of copper conductive paste application, (iii) conductive paste drying (solvent removal), and (iv) conductive metal film formation (laser sintering) can be made into one line. The conventional conductive paste thermosetting method requires a thermosetting treatment in a heating furnace for 30 to 60 minutes, and the entire process stagnates in this step, so one line cannot be formed. Here, the line formation means that the substrate moves on the conveyance path, and apparatuses used for each process are connected and arranged on the conveyance path, so that the product is completed without the substrate stagnating. In the present invention, since the processing times (i) to (iv) are completed within 15 minutes, one line is possible.
（２）製造時間の短縮
上述したように、各プロセスが短時間で完了するので、全体の完成までの時間を短縮できる。
(2) Reduction of manufacturing time Since each process is completed in a short time as described above, the time to complete the entire process can be reduced.
（３）安価
高額の製造設備費用がかからず、製造時間も短縮が可能であり、金属皮膜形成品を安価に製造できる。
(3) Low cost No expensive manufacturing equipment costs are required, the manufacturing time can be shortened, and a metal film-formed product can be manufactured at low cost.
（４）レーザ光照射装置の共用
通常、多層配線基板のビア穴形成加工は、炭酸ガスレーザやＹＡＧレーザを用いるが、本発明では表面改質処理用レーザ及び導電性ペースト焼結用レーザと共用できる。したがって、レーザ光照射装置１台を３工程で共用できる製造設備を構築することができる。
(4) Sharing of laser beam irradiation device Normally, via hole formation processing of a multilayer wiring board uses a carbon dioxide laser or a YAG laser, but in the present invention, it can be shared with a surface modification laser and a conductive paste sintering laser. . Therefore, it is possible to construct a manufacturing facility that can share one laser beam irradiation apparatus in three processes.
（５）環境対応
二酸化炭素の発生を極限まで抑えることができるので、地球温暖化を抑制でき、地球環境保全に寄与できる。
(5) Environmental response Since the generation of carbon dioxide can be suppressed to the utmost limit, global warming can be suppressed and it can contribute to global environmental conservation.
インダクタの製造に関する技術が開示されている文献としては、例えば特開平５−２８３２３５号公報、特開平５−３０４０１９号公報及び特開平６−８４６４８号公報があるが、いずれも導電性ペーストをレーザ焼結して導電性金属皮膜を形成する本発明とは異なるものである。 For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-283235, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-304019, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-84648 are disclosed as techniques relating to inductor manufacturing. This is different from the present invention in which a conductive metal film is formed by bonding.
また、レーザアブレーションに関しては、以下の文献がある：
岡田，杉岡 レーザアブレ−ション応用の現状と今後の展開 Ｊ． Ｐｌａｓｍａ Ｆｕｓｉｏｎ Ｒｅｓ． Ｖｏｌ．７９， Ｎｏ．１２ （２００３）１２７８‐１２８６
本技術文献によれば、レーザアブレーションの現在の主たる応用分野は下記の通りである。
There are also the following references on laser ablation:
Okada, Sugioka Current status and future development of laser ablation applications Plasma Fusion Res. Vol. 79, no. 12 (2003) 1278-1286
According to this technical document, the current main application fields of laser ablation are as follows.
（イ）基板上への機能性薄膜形成
レーザアブレーションによる薄膜作製は、一般にはＰｕｌｓｅｄ−Ｌａｓｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＰＬＤ）と呼ばれており、ターゲットにパルスレーザを照射してアブレーションし、そのアブレーション粒子を対向する基板に成膜させる方法である。この方法は超硬材料を用いた金属加工部品へのＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）耐摩耗性膜形成に応用されている。
(A) Functional thin film formation on a substrate Thin film production by laser ablation is generally called Pulsed-Laser Deposition (PLD). Ablation is performed by irradiating a target with a pulsed laser and facing the ablation particles. This is a method of forming a film on a substrate. This method is applied to formation of a DLC (Diamond Like Carbon) wear-resistant film on a metal workpiece using a super hard material.
（ロ）ナノ構造体の創製
この応用はグラファイトへのレーザアブレーションによって、カーボンナノファイバーが生成されることでも知られるように、アブレーションによりターゲットから直接放出された放出物の中には、原子や分子などに混じって、さまざまな大きさのクラスターやナノ微粒子も存在しており、それを回収することにより、ナノ構造体を創製できる。
(B) Creation of nanostructures As this application is known to produce carbon nanofibers by laser ablation to graphite, some of the emissions directly emitted from the target by ablation include atoms and molecules. There are also various sizes of clusters and nanoparticles, and by collecting them, nanostructures can be created.
（ハ）材料加工
レーザアブレーションでは、高エネルギーの中性粒子、ラジカル、イオンが固体材料から放出されプラズマを形成し、放出プラズマにより固体表面はエッチング加工される．赤外レーザによる材料の加熱・蒸発現象も広義のレーザアブレーションであり、大出力の炭酸ガスレーザ（波長１０．６μｍ）を用いた金属（鉄鋼）板の穴開けや切断は、最も普及している材料加工の応用の一つである。一方エレクトロニクス分野では、携帯電話用プリント基板の穴開けが大きな市場となっている。その他レーザアブレーションは，ＳｉウェハやＩＣパケージのマーキング、フォトマスクやＩＣ回路の修正、ハイブリッドＩＣの抵抗トリミング、インクジェットプリンターノズルの穴開け等広く利用される。
(C) Material processing In laser ablation, high energy neutral particles, radicals, and ions are emitted from solid materials to form plasma, and the solid surface is etched by the emitted plasma. Heating and evaporation of materials with infrared lasers are also broadly defined by laser ablation, and drilling and cutting of metal (steel) plates using a high-power carbon dioxide laser (wavelength 10.6 μm) are the most popular materials One of the applications of processing. On the other hand, in the electronics field, punching of printed circuit boards for mobile phones has become a large market. In addition, laser ablation is widely used for marking of Si wafers and IC packages, correction of photomasks and IC circuits, resistance trimming of hybrid ICs, and drilling of inkjet printer nozzles.
上記のうちの多くは、赤外のＮｄ：ＹＡＧレーザ（波長１．０６μｍ）が用いられている。材料をより精密かつ微細に加工しようとした時、加工部周辺に極力熱影響を与えないようにしなくてはならない。そのためには、波長が短く、かつパルス幅も短いレーザを用いることが望ましい。波長が短くなればなるほど材料に対する吸収係数は増加し、加工領域に効率良くエネルギーを注入できる。逆に吸収係数が小さい場合、レーザ光は材料内部深くまで侵入し、加工されなかった領域でもエネルギーが吸収され加工部周辺に熱影響を与える。また、波長が短くなれば光子エネルギーも大きくなるため、固体内の原子や分子の光解離現象を誘起でき、非熱的加工を実現することができる。一方レーザを照射した時の熱拡散長Ｄは、Ｄ＝２（ｋ・ｔ）１／２の式で表すことができる。したがってパルス幅が短くなるとＤも短くなり、加工部周辺への熱影響も少なくなる。ここでκは材料の熱拡散係数、ｔはパルス幅である。上記のような理由で、今日微細加工を行うには紫外のナノ秒パルスレーザであるエキシマレーザが主に用いられている。 Many of the above use infrared Nd: YAG lasers (wavelength 1.06 μm). When trying to process a material more precisely and finely, it is necessary to minimize the thermal influence around the processed part. For this purpose, it is desirable to use a laser having a short wavelength and a short pulse width. As the wavelength becomes shorter, the absorption coefficient for the material increases, and the energy can be efficiently injected into the processing region. On the other hand, when the absorption coefficient is small, the laser light penetrates deep inside the material and the energy is absorbed even in the unprocessed region, which affects the periphery of the processed part. In addition, since the photon energy increases as the wavelength becomes shorter, the photodissociation phenomenon of atoms and molecules in the solid can be induced, and non-thermal processing can be realized. On the other hand, the thermal diffusion length D when the laser is irradiated can be expressed by the equation D = 2 (k · t) 1/2 . Therefore, when the pulse width is shortened, D is also shortened, and the thermal influence on the periphery of the processed portion is reduced. Where κ is the thermal diffusion coefficient of the material and t is the pulse width. For these reasons, excimer lasers, which are ultraviolet nanosecond pulse lasers, are mainly used today for fine processing.
本発明は、レーザ光を、無機粒子含有熱硬化性樹脂基材の表面改質に応用するものである。レーザとして、材料の穴開け加工用の赤外のＮｄ：ＹＡＧレーザー（波長１．０６μｍ）や炭酸ガスレーザー（波長１０．６μｍ）を用いる場合、大気中照射において、樹脂の燃焼分解によるスミア（熱分解残渣）を生じ、完全な蒸発飛散であるアブレーションが得られない。また、完全なアブレーション目的には、Ｄ＝２（ｋ・ｔ）１／２の関係から、単パルスレーザが好ましい。しかし、本発明は、無機粒子含有熱硬化性樹脂基板の樹脂をアブレーション除去すると共に無機粒子を溶融し、三次元凝集体とするものである。このような目的の場合レーザ光には、例えばレーザマーキング用のグリーンレーザ（波長５３２ｎｍ）のパルスレーザが好ましい。 The present invention applies laser light to surface modification of an inorganic particle-containing thermosetting resin substrate. When an infrared Nd: YAG laser (wavelength: 1.06 μm) or carbon dioxide laser (wavelength: 10.6 μm) for drilling a material is used as the laser, smear (heat Decomposition residue) and ablation which is complete evaporation scattering cannot be obtained. For complete ablation purposes, a single pulse laser is preferred because of the relationship D = 2 (k · t) 1/2 . However, in the present invention, the resin of the thermosetting resin substrate containing inorganic particles is ablated and removed, and the inorganic particles are melted to form a three-dimensional aggregate. For such a purpose, the laser beam is preferably a green laser (wavelength 532 nm) pulse laser for laser marking, for example.
上述した文献において、本発明のように、目的とする無機粒子含有樹脂基板の樹脂のアブレーション除去及び無機粒子の三次元溶融凝集体化を１回のレーザ照射で同時に行う技術について開示しているものは無い。 In the above-mentioned document, as in the present invention, a technique is disclosed for simultaneously performing resin ablation removal and inorganic particle three-dimensional melt aggregation of a target inorganic particle-containing resin substrate by one laser irradiation. There is no.
以下、実施例に基づき、本発明をより具体的に説明する。 Hereinafter, based on an Example, this invention is demonstrated more concretely.
本実施例では、基材としてフェライト含有熱硬化性エポキシ樹脂成形体（厚さ：２ｍｍ、一辺が１１ｍｍの正方形状）を用いて、パワーインダクタ用の配線（銅マイクロ粒子焼結膜）形成実験を行った。図９は実施例１の基材の表面のＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）観察写真である。図９に示すように、基材は、平均粒子径約５μｍのフェライト粒子９１が熱硬化性樹脂９０に分散されている構成を有している。
In this example, a ferrite-containing thermosetting epoxy resin molding (thickness: 2 mm, a square shape with a side of 11 mm) was used as a base material, and a power inductor wiring (copper microparticle sintered film) formation experiment was conducted. It was. FIG. 9 is an SEM (Scanning Electron Microscope) observation photograph of the surface of the base material of Example 1. As shown in FIG. 9, the base material has a configuration in which
フェライト粒子９１には、ＦｅＳｉＣｒ系のフェライトを用いた。この成形体全面に対して、まず表面改質膜の形成を行った。表面改質膜の形成には、グリーンレーザマーカ（株式会社キーエンス製、型式：ＭＤ−Ｓ９９００Ａ、波長：５３２ｎｍ、最大出力：６Ｗ、走査速度範囲：１〜１０００ｍ／ｓ、ビームスポット径：２５μｍ）を用いた。表面改質膜の形成は、大気中において、エポキシ樹脂のアブレーションとフェライト粒子の溶融凝集が同時に起こる条件（出力３．７Ｗ、周波数３０ｋＨｚ、走査速度８００ｍｍ／ｓ及びデフォーカスなし）とした。
As the
図１０は実施例１の表面改質膜のＳＥＭ観察写真である。図１０に示すように、エポキシ樹脂はレーザアブレーションにより除去されて空隙１０２を形成している。また、フェライト粒子は溶融凝集し、直径１０〜５０μｍ程度の三次元構造の溶融凝集体１０１を形成している。空隙１０２は最大１０μｍ程度あり、表面改質層の表面から奥（基材の厚さ方向）に入り組んだ構成となっている。
FIG. 10 is a SEM observation photograph of the surface modified film of Example 1. As shown in FIG. 10, the epoxy resin is removed by laser ablation to form a
図１１は実施例１の基材の反射及び吸収スペクトルである。図１１に示すように、基材のグリーンレーザマーカの波長５３２ｎｍにおける吸収率は８５％であり、基材は高い吸収率を持っている。図１２は実施例１の表面改質膜の表面のＥＤＸ（Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ−ｒａｙ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）分析の結果を示すグラフである。ＥＤＸ分析には、ＳＥＭ装置（株式会社日立ハイテクノロジーズ製、型式：Ｓ−４３００）を使用した。また、図１２のグラフから得られた元素の組成を以下の表１に示す。 FIG. 11 is a reflection and absorption spectrum of the base material of Example 1. As shown in FIG. 11, the absorptance of the green laser marker of the base material at a wavelength of 532 nm is 85%, and the base material has a high absorption rate. FIG. 12 is a graph showing the results of EDX (Energy Dispersive X-ray Spectroscopy) analysis of the surface of the surface modified film of Example 1. An SEM apparatus (manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation, model: S-4300) was used for EDX analysis. In addition, Table 1 below shows the composition of elements obtained from the graph of FIG.
図１２及び表１の結果から、表面改質膜形成後は、エポキシ樹脂起因のＣが減少し、フェライト成分であるＦｅ，Ｃｒ，Ｓｉの成分が増えており、エポキシ樹脂のアブレーションとフェライトの溶融凝集が効果的に行われていることが解る。 From the results of FIG. 12 and Table 1, after the surface modification film is formed, C due to the epoxy resin decreases and Fe, Cr, Si components, which are ferrite components, increase, and epoxy resin ablation and ferrite melting It can be seen that the aggregation is performed effectively.
表面改質膜形成後、以下の表２に示す組成の銅マイクロ粒子ペーストを基材の表面全面にスキージー法により印刷した。このペーストの粘度は、３０００ｍＰａ・ｓであった。塗布膜の厚さは５０μｍ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製のＨＸＲ−Ｃｕ（平均粒子径：１μｍ）を使用した。図１３は実施例１の導電性ペースト中の銅マイクロ粒子のＳＥＭ観察写真である。 After the surface modified film was formed, a copper microparticle paste having the composition shown in Table 2 below was printed on the entire surface of the substrate by the squeegee method. The paste had a viscosity of 3000 mPa · s. The thickness of the coating film was 50 μm. HXR-Cu (average particle diameter: 1 μm) manufactured by Nippon Atomizing Co., Ltd. was used for the copper microparticles. FIG. 13 is a SEM observation photograph of copper microparticles in the conductive paste of Example 1.
導電性ペースト印刷後、溶剤の乾燥処理を、大気中、１１０℃×１５ｍｉｎで行った。図１４は実施例１の塗布膜乾燥後の基材の断面ＳＥＭ観察写真である。図１４に示すように、フェライト粒子が溶融凝集した溶融凝集体１４１´の空隙に銅マイクロ粒子が深く侵入して銅マイクロ粒子塗布膜１４６が形成されていることがわかる。
After printing the conductive paste, the solvent was dried in air at 110 ° C. for 15 minutes. FIG. 14 is a cross-sectional SEM observation photograph of the substrate after drying of the coating film of Example 1. As shown in FIG. 14, it can be seen that the copper
図１５は、実施例１において塗布膜乾燥後の反射、吸収、透過スペクトルである。図１３に示すように、溶剤を乾燥除去した塗布膜は、波長５３２ｎｍにおいて９０％以上の吸収率を有し、この波長のグリーンレーザで銅マイクロ粒子の焼結が効果的に行われることが解る。 FIG. 15 shows reflection, absorption, and transmission spectra after drying the coating film in Example 1. As shown in FIG. 13, the coating film from which the solvent has been removed by drying has an absorptance of 90% or more at a wavelength of 532 nm, and it is understood that the copper microparticles are effectively sintered by the green laser having this wavelength. .
次に、塗布膜にグリーンレーザを照射した。グリーンレーザによる焼結は、大気中において、出力２．７Ｗ、周波数４０ｋＨｚ、走査速度１ｍｍ／ｓ、デフォーカス量：基板下方向６ｍｍの条件で行った。１ｍｍ／ｓの走査速度において、１回のレーザ照射により、線幅約０．６ｍｍ、厚さ約２７μｍの配線を形成できた。焦点ビーム径０．０２５ｍｍに対し０．６ｍｍの線幅の配線が得られたのは、デフォーカスによるものである。 Next, the coating film was irradiated with a green laser. Sintering with a green laser was performed in the air under the conditions of an output of 2.7 W, a frequency of 40 kHz, a scanning speed of 1 mm / s, and a defocus amount: 6 mm in the substrate downward direction. A wiring with a line width of about 0.6 mm and a thickness of about 27 μm could be formed by a single laser irradiation at a scanning speed of 1 mm / s. The reason why a wiring having a line width of 0.6 mm with respect to the focal beam diameter of 0.025 mm is obtained by defocusing.
図１６は実施例１の金属皮膜形成工程後（銅マイクロ粒子焼結後）の基材の上面の光学顕微鏡観察写真であり、図１７は図１６の断面ＳＥＭ写真である。図１６に示すように、レーザを照射しない部分は未焼結部（導電性ペースト乾燥後の状態）１６６となり、この部分はエチルアルコール等の溶剤により容易に除去することが可能である。焼結膜１６３の密着性を接着テープによる貼り付け引き剥がし試験（接着力：２Ｎ／ｃｍ）を行った結果、剥離は生じなかった。また、配線の比抵抗値を４端子法によって測定した結果、１５．６μΩｃｍの値が得られた。この値は、未硬化エポキシ系樹脂に銅や銀の粒子を混合して硬化させる方式の導電性金属ペーストと比較して約１／２から１／３の値である。
16 is an optical microscope observation photograph of the upper surface of the base material after the metal film formation step of Example 1 (after copper microparticle sintering), and FIG. 17 is a cross-sectional SEM photograph of FIG. As shown in FIG. 16, the portion not irradiated with the laser becomes an unsintered portion (state after drying the conductive paste) 166, and this portion can be easily removed with a solvent such as ethyl alcohol. The adhesion of the
本実施例では、表面改質膜の形成を、基材の全面ではなく、ライン状（線幅：３００μｍ、深さ：５０μｍ）に設定して行い、その他の条件は実施例１と同様に行った。線幅３００μｍは、レーザ焼結におけるビーム幅２００μｍに対して１００μｍ大きく、また、深さは厚さ２７μｍのレーザ焼結膜配線が完全に埋没する深さとしたものである。表面改質膜形成工程におけるレーザ光照射を３００μｍ線幅で行ってから、導電性ペーストをスキージーにより溝に充填し、溶剤乾燥後にグリーンレーザを照射した。図１８は実施例２の導電性金属皮膜形成工程後の基材の表面の光学顕微鏡観察写真を示す。図１８に示すように、表面改質処理した溝に埋没した配線を形成できた。 In this embodiment, the surface modification film is formed not in the entire surface of the substrate but in a line shape (line width: 300 μm, depth: 50 μm), and other conditions are the same as in Example 1. It was. The line width of 300 μm is 100 μm larger than the beam width of 200 μm in laser sintering, and the depth is such that the laser sintered film wiring having a thickness of 27 μm is completely buried. After the laser beam irradiation in the surface modification film forming step was performed with a line width of 300 μm, the conductive paste was filled in the groove with a squeegee, and the green laser was irradiated after the solvent was dried. 18 shows an optical microscope observation photograph of the surface of the base material after the conductive metal film forming step of Example 2. FIG. As shown in FIG. 18, the wiring buried in the groove subjected to the surface modification treatment could be formed.
本実施例では、基材として、黒色の熱硬化性エポキシ樹脂に球形石英フィラーを含有させた半導体パッケージ用封止樹脂（住友ベークライト株式会社製、製品名：Ｇ６００）を用いた。半導体パッケージに使用される黒色の封止樹脂は、微量のカーボン粉末を添加することで、封止樹脂の帯電を抑制し、半導体チップの静電破壊を防止するのが目的である。上記Ｇ６００は、米国難燃性規格ＵＬ−９４においてＶ０レベルの難燃性を有しまた、２６０℃までの耐熱温度を有している。 In this example, a semiconductor package sealing resin (manufactured by Sumitomo Bakelite Co., Ltd., product name: G600) in which a spherical quartz filler was contained in a black thermosetting epoxy resin was used as the base material. The purpose of the black sealing resin used in the semiconductor package is to suppress charging of the sealing resin and prevent electrostatic breakdown of the semiconductor chip by adding a small amount of carbon powder. The G600 has flame retardancy of V0 level in the US flame retardant standard UL-94 and has a heat resistant temperature up to 260 ° C.
図１９は実施例３の基材の表面の光学顕微鏡写真である。図１９に示すように、この封止樹脂のフィラーは、粒子径１０〜５０μｍ程度の球形フィラー分布を有している。 FIG. 19 is an optical micrograph of the surface of the substrate of Example 3. As shown in FIG. 19, the filler of this sealing resin has a spherical filler distribution with a particle diameter of about 10 to 50 μm.
図２０は実施例３の表面改質膜形成工程後の光学顕微鏡写真である。表面改質処理工程は、グリーンレーザにより、出力０．９Ｗ、周波数２０ｋＨｚ、走査速度１００ｍｍ／ｓ、デフォーカスなしの条件で行った。図２０に示すように、フィラーの微細な粒子は消失し、５０μｍ程度の粗大粒子の溶融凝集体になっている。この表面改質膜の上に銅マイクロ粒子ペーストを５０μｍの厚さにスキージーを用いて塗布し、グリーンレーザ照射したところ、基材上に密着性及び導電性に優れた金属皮膜を形成することができた。本実施例の結果より、フェライト含有熱硬化性エポキシ樹脂成形体のみならず、熱硬化性エポキシ樹脂に球形石英フィラーを含有したものも基材として使用できることが実証された。 FIG. 20 is an optical micrograph after the surface modified film forming step of Example 3. The surface modification treatment step was performed with a green laser under conditions of an output of 0.9 W, a frequency of 20 kHz, a scanning speed of 100 mm / s, and no defocus. As shown in FIG. 20, the fine particles of the filler disappear and become a molten aggregate of coarse particles of about 50 μm. When a copper microparticle paste is applied to the surface modified film to a thickness of 50 μm using a squeegee and irradiated with a green laser, a metal film having excellent adhesion and conductivity can be formed on the substrate. did it. From the result of the present Example, it was demonstrated that not only the ferrite-containing thermosetting epoxy resin molding but also a thermosetting epoxy resin containing a spherical quartz filler can be used as a substrate.
以上、説明したように、本発明によれば、密着性と導電性に優れた導電性金属皮膜を有する金属皮膜形成品、それを用いた電子部品及び金属皮膜形成品の製造方法を提供することができることが示された。 As described above, according to the present invention, a metal film-formed product having a conductive metal film excellent in adhesion and conductivity, an electronic component using the same, and a method for producing a metal film-formed product are provided. It was shown that
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、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、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。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 In addition, this invention is not limited to an above-described Example, Various modifications are included. For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Further, 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, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.
１，２１，３１，４１，５１，７１ａ，７１ｂ，８１，８１ｂ…基材、２，５２，７２，８２，…表面改質膜、３，２３，３３，４３，５３，７３，８３，１６３，１７３，１８３…導電性金属皮膜、１０，３０，４０…金属皮膜形成品、２０…金属皮膜形成品の積層体、２４，５４，７４，８４…ビア穴、２５…外部電極、２７…筐体、２８…はんだ、２００…電子部品（インダクタ）、３０…アンテナ、４０…コネクタ、４３…オス端子挿入孔、５０，７０，８０アンテナ、５５，７５，８５…導電性ペースト塗布膜，５６…導電性ペースト塗布装置、５６，１４６，１６６，１８６…塗布膜を乾燥した膜、５８…塗布装置、６１…基材セット室、６２…レーザ光照射装置、６３…ホットプレート、７７，８７…接着フィルム、９０，１４０，１７０…樹脂、９１，１４１，…無機粒子、１０１，１４１´，１７１´…無機粒子の溶融凝集体、１０２…空隙、 1, 21, 31, 41, 51, 71a, 71b, 81, 81b ... base material, 2, 52, 72, 82, ... surface modified film, 3, 23, 33, 43, 53, 73, 83, 163 , 173, 183 ... conductive metal film, 10, 30, 40 ... metal film-formed product, 20 ... laminate of metal film-formed product, 24, 54, 74, 84 ... via hole, 25 ... external electrode, 27 ... housing Body, 28 ... solder, 200 ... electronic component (inductor), 30 ... antenna, 40 ... connector, 43 ... male terminal insertion hole, 50,70,80 antenna, 55,75,85 ... conductive paste coating film, 56 ... Conductive paste coating device, 56, 146, 166, 186 ... dried film of coating film, 58 ... coating device, 61 ... substrate set chamber, 62 ... laser light irradiation device, 63 ... hot plate, 77, 87 ... bonding Film, 90,1 0, 170 ... resin, 91,141, ... inorganic particles, 101,141', melting aggregates 171' ... inorganic particles, 102 ... gap,
Claims (10)
前記基材の表面に形成された表面改質膜と、
前記表面改質膜の表面に形成され、導電性の金属からなる導電性金属皮膜と、を有し、
前記表面改質膜は、前記基材に含まれる前記無機粒子が空隙を含みながら溶融凝集体を構成してなる組織を有することを特徴とする金属皮膜形成品。 A substrate containing a resin and inorganic particles dispersed in the resin;
A surface modification film formed on the surface of the substrate;
A conductive metal film formed on the surface of the surface modification film and made of a conductive metal;
The surface-modified film has a structure in which the inorganic particles contained in the base material constitute a melt aggregate while containing voids.
前記表面改質膜の表面に導電性の金属を含む導電性ペーストを塗布し、塗布膜を形成する工程と、
前記塗布膜を乾燥する工程と、
乾燥した塗布膜にレーザ光を照射し、前記乾燥した塗布膜に含まれる導電性の金属を焼結して金属皮膜を形成する工程と、を有することを特徴とする金属皮膜形成品の製造方法。 The surface of the base material containing a resin and inorganic particles dispersed in the resin is irradiated with laser light, and the surface modification has a structure in which the inorganic particles contained in the base material constitute a melt aggregate while containing voids. Forming a membrane;
Applying a conductive paste containing a conductive metal to the surface of the surface modification film, and forming a coating film;
Drying the coating film;
Irradiating the dried coating film with a laser beam, and sintering the conductive metal contained in the dried coating film to form a metal film. .
前記基材の前記接着フィルムが設けられた面と反対側の表面に前記表面改質膜を形成する工程と、
前記表面改質膜の一部にビア穴を形成する工程と、
前記ビア穴及び前記表面改質膜に導電性ペーストを塗布し、塗布膜を形成する工程と、
前記塗布膜を乾燥する工程と、
乾燥した塗布膜にレーザ光を照射し、前記乾燥した塗布膜に含まれる導電性の金属を焼結して金属皮膜を形成する工程と、を有することを特徴とする請求項６ないし８のいずれか1項に記載の金属皮膜形成品の製造方法。 Preparing the base material provided with an adhesive film on the surface and the metal film-formed product, and joining the base material and the metal film-formed product with the adhesive film to produce a laminate;
Forming the surface modification film on the surface of the substrate opposite to the surface on which the adhesive film is provided;
Forming a via hole in a part of the surface modification film;
Applying a conductive paste to the via hole and the surface modification film to form a coating film;
Drying the coating film;
And a step of irradiating the dried coating film with laser light to sinter the conductive metal contained in the dried coating film to form a metal film. 2. A method for producing a metal film-formed product according to claim 1.
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