JPH04240792A - 回路基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はハイブリッドＩＣ回路基
板やサーマルヘッドおよび液晶ディスプレーの透明電極
などの回路基板の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、回路基板は高集積化に伴い導体パ
ターンの高密度化が進んできている。このためライン＆
スペースが微細でかつライン抵抗を下げるために膜厚の
厚い導体パターンが要求されている。

【０００３】従来の回路基板においてはベークライト板
上にメッキ等で銅の導体層を形成し導体パターンのみを
残してエッチングして回路基板を形成する方法やセラミ
ック基板上にスクリーン印刷で酸化銅ペースト等のイン
クを印刷し、これを焼成することで回路基板を形成して
きた。しかし、ハイブリッドＩＣ回路基板やサーマルヘ
ッドおよび透明電極等では導体のパターン線幅およびラ
イン間スペースが細いため金やアルミニウムやＩＴＯ（
酸化インジウムと酸化錫の混合物）を基板上に蒸着した
後、感光性樹脂を用いたフォトリソグラフィ（以下フォ
トリソと略す）技術によって、マスクを通してパターン
形成を行い、次に下地導電材料のエッチング液で下地層
をエッチングした後、感光性樹脂を除去して回路基板を
形成してきた。

【０００４】この様に導体の形成法には予め導体層をメ
ッキや蒸着法等で作製しておき、エッチング等の方法で
パターンを形成する方法と金属ペーストや金属レジネー
ト等のインクを用い予めパターン形成をしておき、焼成
し、金属化することによって回路基板を形成する方法が
ある。後者の方法では焼成によって膜厚が１０分の１か
ら２０分の１になるためパターン形成時の膜厚をできる
だけ厚くする必要がある。

【０００５】パターン形成法には前記フォトリソ法以外
に印刷法があるが、一般に印刷法としては凹版輪転印刷
法（通称グラビア）、平版印刷法（通称オフセット印刷
）、凸版印刷法（通称活版）およびスクリーン印刷法の
４つが主流である。本発明はこれら印刷法の中で最も微
細、厚膜印刷に適した凹版印刷を応用展開したものであ
る。

【０００６】凹版印刷はクロムメッキされた金属性円筒
版（版胴）を用い、この円筒版上に印刷インクを供給し
た後、ドクターブレードで版面のインクを掻き取り除去
した後、最後に凹部のインクを直接被印刷体に転写して
印刷する方法でフィルム、紙等への印刷法として利用さ
れている。版として平面状の凹版を用い、ブランケット
を介して被印刷体に印刷する方法も用いられる。例えば
、特開昭５３ー８２５１３号公報。

【０００７】最近、回路基板の導体パターンの形成法と
してフォトリソ法と焼成法を併用したタイプのものも考
えられている。例えば、特開平２ー２４０９９６号公報
。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、フォト
リソは半導体のようにミクロンもしくはそれ以下の線幅
で小面積のパターンを形成するには有効であるが、導体
パターンのような十数μｍを越すような線幅のパターン
形成には製膜からレジスト塗布、露光、現像、エッチン
グ、レジスト除去と言う工程では工数がかかりすぎ、設
備も高価であるためコスト高となる欠点を有している。

【０００９】一方、凹版印刷等の印刷法においては設備
も安価で工数も少ない反面、パターン線幅が５０μｍ以
下（スクリーン印刷においては１００μｍ以下）のよう
な微細パターンおよび５μｍを越すような厚膜の形成が
困難であるという課題を有していた。

【００１０】本発明は上記課題に鑑み、導体パターンの
線幅が１０μｍ以下までかつ印刷膜厚が５μｍ（焼成後
の導体膜厚が０．４μｍ）を越すような厚膜を低コスト
で形成する回路基板の製造方法を提供するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は凹版の溝部に有
機金属インクを充填した後、硬化性樹脂を介して被印刷
体を載せ、硬化性樹脂を硬化させ、被印刷体を凹版から
剥離し被印刷体上に有機金属インクを硬化樹脂層を介し
て転写し、回路パターンを形成する。次に、この回路パ
ターン形成された被印刷体を焼成し、有機金属インクを
金属化して導体パターンを形成することを特徴とする回
路基板の製造方法である。

【００１２】有機金属インクとは金属レジネートインク
あるいは導電性セラミックレジネートインクあるいは金
属ペーストを言う。金属および導電性セラミックのレジ
ネートインクとは有機鎖に金属原子が結合したメタルオ
ーガニック分子を有機溶剤等で調合したものであり、金
属ペーストとは金属の微粒子をエポキシ樹脂等の樹脂や
有機溶剤に分散させたものである。

【００１３】凹版としては溝部（印刷パターン部）が反
応性イオンエッチングもしくはイオンミリングによって
形成されたものが微細パターンの印刷性に優れ、さらに
凹版の表面（特に溝部表面）に離型層を形成することに
よって金属レジネートの凹版溝部からの型離れは良くな
る。また溝部にインクを充填した後、インクを少し加熱
乾燥し、溶剤分を蒸発させた方がインクの転写性は向上
する。

【００１４】用いる硬化性樹脂としてはエポキシ樹脂等
の熱硬化性樹脂もしくはエポキシアクリレート系等の光
硬化性樹脂が適している。

【００１５】

【作用】本発明は上記した構成において、有機金属イン
クと硬化性樹脂間の密着性が高く、さらに凹版の溝部の
離型性がよいためインクの転写性が良くなり、凹版パタ
ーン形状と凹凸が逆のものが硬化性樹脂を介して被印刷
体上に再現できる。そのため微細かつ厚膜のパターン印
刷が可能になる。

【００１６】凹版としては溝部が反応性イオンエッチン
グもしくはイオンミリングによって形成されたものは溝
形状が矩形に近く、溝の角が鋭角的に形成でき印刷時の
線幅のばらつきが少なくライン抵抗の安定がはかれる。 化学エッチングでは等方的にエッチングされるためパタ
ーン線幅／溝深さの比を１以下にできず、パターン線幅
が狭くなると溝も浅くなる。

【００１７】凹版印刷において微細パターン化に影響す
る要因として鋭意研究した結果、凹版の断面形状（特に
、溝の角の鋭角性）、インクと凹版の濡れ性およびイン
クの粘度が大きく効くことがわかった。

【００１８】特にインクの粘度は凹版上への塗布の際は
粘度が低く、凹版から被印刷体への転写の際には粘度が
高い方が微細パターン化に適していること、さらに凹版
表面（特に溝部）にフッ素樹脂のような界面張力の小さ
な剥離層をもうけることが有効であることを見いだした
。凹版の表面（特に溝部表面）に離型層を形成すること
によって有機金属インクの凹版溝部からの型離れが良く
なり、またインクを凹版溝部に充填後、加熱乾燥するこ
とで溶剤分が揮発しインクの粘度が上がり厚膜形成し易
くなる。しかし、粘度の高いインクは転写性が悪いため
被印刷体への印刷が困難である。そのため、硬化性樹脂
で強制的に転写を行う必要があり、これによって微細パ
ターン化が達成される。

【００１９】以上のように硬化性樹脂を介して被印刷体
上に形成された有機金属インクのパターンを焼成するこ
とで有機金属インクは有機物成分が燃焼、脱離し、金属
成分だけが残る。この際、有機金属インクと被印刷物の
間に存在する硬化性樹脂はほぼ完全に消滅し、導体パタ
ーンは被印刷体と完全に接合する。焼成によってパター
ンの線幅は変わらず、膜厚が１５分の１程度になる。

【００２０】本発明の製造方法によって線幅が１０μｍ
以下で膜厚が０．４μｍ以上の微細、厚膜の導体パター
ンが低コストで形成される。

【００２１】

【実施例】以下に本発明の回路基板の製造方法の一実施
例について、図面を参照しながら説明する。（図１）か
ら（図３）は本発明の一実施例における凹版印刷の工程
概略図を示すものである。（図１）はインク塗布工程の
概略図、（図２）は張り合わせ工程の概略図、（図３）
は剥離工程の概略図、（図４）は本実施例における回路
基板の断面図である。各図において１１は凹版、１２は
離型層、１３は金レジネートインク，１４はスキージ、
２１はガラス基板、２２は紫外線硬化樹脂、３１は硬化
樹脂層、４１は金導体パターンである。

【００２２】以下に回路基板の製造方法を示す。凹版と
しては単結晶のシリコンウエハーをフォトリソと反応性
イオンエッチング法（ＲＩＥ法）で１５μｍ程度エッチ
ングし、１０μｍから５０μｍ線幅のストライプパター
ンを形成したものを凹版１１として用いた。この凹版の
溝部の断面形状はほぼ矩形をしていた。イオンミリング
によるエッチングでも同様の矩形溝が得られた。凹版の
溝形状としては矩形や半円形で溝の角が鋭角的であるも
のが印刷ばらつきが少なく優れている。湿式エッチング
では等方的であるため、微細線幅で深い溝は形成できな
い。また、溝の角が丸みを帯びパターン線幅のばらつき
を生じる欠点がある。

【００２３】次に、この凹版上にフッ素系カップリング
剤（ハ゜ーフルオロテ゛シルトリエトキシシラン）をデ
ィッピング法で塗布し、焼き付けを行い、離型層１２を
形成した。

【００２４】この凹版の上に金レジネートインク１３（
シ゛イソフ゛チル金イソフ゜ロヒ゜ルチオラート／テル
ヒ゜ネオール）を塗布し、セラミック製のスキージ１４
で余分なインクを取り除くとともに凹版の溝部にインク
を充填した。・・・インク塗布工程（図１）インクをド
ライヤーで１０分間程度乾燥させた後、エポキシアクリ
レート系の主材に２、２ーシ゛メトキシー２ーフェニル
アセトフェノン光開始剤を混合してなる紫外線硬化樹脂
２２を凹版上に塗布し、その上にガラス基板２１を片側
から気泡が入らないようにゆっくり傾けながら凹版上に
張り合わせた。・・・張り合わせ工程（図２）次にガラ
ス基板上から紫外線を照射して紫外線硬化樹脂を硬化さ
せ硬化樹脂層３１を形成した。その後、ガラス端面から
応力によってガラス基板を凹版から剥し、インクパター
ンの転写を行った。・・・剥離工程（図３）本実施例の
印刷法で形成したパターンの形状は１０μｍ線幅、１５
μｍ深さの凹版に対して９μｍ線幅、１１μｍ高さで溝
形状をやや縮小した形状で膜厚も厚く転写でき、転写イ
ンク表面も平坦な形状をしていた。従来のように溝部に
インクの残留分が残らず印刷できた。

【００２５】ここで凹版としてはシリコンウエハー以外
にもガラスやステンレス製のものも使用できた。ガラス
製凹版の場合は被印刷体がアルミナのような不透明のも
のでも凹版側から光の照射が可能なため光硬化性樹脂が
使用できる。

【００２６】また、凹版表面（特に溝部）の離型処理に
用いる離型剤としては表面張力２０ｄｙｎ／ｃｍ以下の
ものが有効であった。硬化性樹脂としては本実施例に用
いた紫外線等で硬化する光硬化性樹脂以外にエポキシ系
接着剤等の熱硬化性樹脂も使用できた。インクは熱で少
し乾燥させた方が粘度が上がり、転写性が向上した。ま
た乾燥後インクの量が少し減るためインクの塗布、スキ
ージをもう一度行いインクを溝部に２度充填することに
よって膜厚をほぼ凹版の溝深さと同等にすることができ
る。

【００２７】次に、ガラス基板上に硬化樹脂層３１を介
して金レジネートインクのパターンを形成した基板を電
気炉で空気中５００℃２０分焼成し、金レジネートイン
クパターンを金属化し、金導体パターン４１を形成した
。金導体パターンの膜厚は０．７μｍで元のインクの膜
厚の約１６分の１程度になったが、線幅はほとんど変化
していなかった。有機金属インクの場合焼成によって膜
厚は印刷時の１０分の１から２０分の１程度になる。

【００２８】また下地のガラス基板との接着強度も十分
強くスコッチテープ法では全く剥離は認められなかった
。硬化樹脂層はほぼ完全に燃焼して金導体パターンとガ
ラス基板間には存在してなかった。焼成後の金の比抵抗
は３×１０ー６Ω・ｃｍでほぼ純金の値に近い抵抗を示
した。

【００２９】従来の凹版印刷では印刷時の金レジネート
インクの膜厚は１〜３μｍ（最大で５μｍ程度）である
ため、焼成後の金導体パターンの膜厚は０．２μｍ以下
となり回路の抵抗が高かったが、本実施例においては膜
厚が０．７μｍと厚いため回路の抵抗は従来の３分の１
以下に下げられた。

【００３０】回路基板に用いる有機金属インクとしては
金レジネートインクや銀、白金等の金属レジネートイン
クあるいはＩＴＯレジネートインク等の導電性セラミッ
クインクあるいは銀などの金属微粒子をエポキシ樹脂等
の樹脂や有機溶剤中に分散した金属ペーストも有効であ
った。

【００３１】一方、被印刷体はガラス基板のほかにもア
ルミナ等のセラミック基板が使用できた。またポリイミ
ド樹脂のような耐熱性フィルムにおいても焼成温度を４
００℃で１２０分間程度の長時間焼成することによって
導体パターンを形成することができた。（但し、金の比
抵抗は８×１０ー６Ω・ｃｍと少し高くなった。）

【０
０３２】

【発明の効果】以上のように本発明は、有機金属インク
を凹版の溝部から基板上にほぼ完全に転写することで従
来印刷法では不可能であった線幅が１０μｍ以下で膜厚
が０．４μｍ以上の微細、厚膜でかつ転写インク表面の
平坦な印刷パターンを可能にし、これを焼成することで
低抵抗の導体パターンを有する回路基板を、従来フォト
リソではできなかった低コストで提供するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における凹版印刷のインク塗
布工程の概略図である。

【図２】本発明の一実施例における張り合わせ工程の概
略図である。

【図３】本発明の一実施例における剥離工程の概略図で
ある。

【図４】本発明の一実施例における回路基板の断面図で
ある。

【符号の説明】

１１　　凹版 １２　　離型層 １３　　金レジネートインク １４　　スキージ ２１　　ガラス基板 ２２　　紫外線硬化樹脂 ３１　　硬化樹脂層 ４１　　金導体パターン

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　凹版の溝部に有機金属インクを充填し
   た後、硬化性樹脂を介して被印刷体を載せ、硬化性樹脂
   を硬化させ、被印刷体を凹版から剥離し被印刷体上に有
   機金属インクを硬化樹脂層を介して転写し、回路パター
   ンを形成する。次に、この回路パターン形成された被印
   刷体を焼成し、有機金属インクを金属化して導体パター
   ンを形成することを特徴とする回路基板の製造方法。
2. 【請求項２】　　有機金属インクが金属レジネートイン
   クあるいは導電性セラミックレジネートインクあるいは
   金属ペーストであることを特徴とする請求項１記載の回
   路基板の製造方法。
3. 【請求項３】　　凹版の表面に離型層を形成したことを
   特徴とする請求項１記載の回路基板の製造方法。
4. 【請求項４】　　硬化性樹脂が熱硬化性もしくは光硬化
   性樹脂のいずれかであることを特徴とする請求項１記載
   の回路基板の製造方法。
5. 【請求項５】　　請求項１記載の溝部にインクを充填し
   た後、インクを加熱乾燥することを特徴とする回路基板
   の製造方法。
6. 【請求項６】　　凹版の溝部が反応性イオンエッチング
   もしくはイオンミリングによって形成されたことを特徴
   とする請求項１記載の回路基板の製造方法。