JPH0574971A - 回路形成法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来のペースト−スクリーン印刷法によるフ
ァインパターンの回路形成において問題となる『にじみ
−解像性の低下』の問題がない回路形成法の確立。 【構成】 耐熱性基板に粘着性のある感光性樹脂を形成
し、これに回路パターンを露光して、露光部分の粘着性
を消失させ、粘着性部分に回路形成用粒子を付着させ、
焼結炉で導電性粒子を固着させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明の耐熱性基板、例えばセラ
ミックス基板上に導体、抵抗体（本発明においてはこれ
らを回路と総称する。）を形成する方法、特に高精細な
回路を作成するのに好適な新規な方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年素子類の微小化、高集積化とともに
電子回路の耐熱性、放熱性の要求から回路基板に二酸化
珪素、アルミナ、チタニア等のセラミックスを材料とし
た基板、あるいは裏面に銅等の金属を積層したセラミッ
クス基板、逆に金属板の表面にセラミックス層を焼き付
けや溶射などにより被覆した耐熱基板が実用化されつつ
ある。

【０００３】これらの基板上に回路を形成する方法とし
ては、耐熱性導電粒子、ガラス粒子、ポリマー等からな
る有機バインダーおよび溶剤を基本成分とするいわゆる
「ペースト」をつくり、該ペーストをスクリーン印刷法
で基板上に回路を印刷し、これを焼結炉で有機バインダ
ーの焼結とガラス粒子の溶融による耐熱性導電粒子を固
着させる方法により回路形成を行っている。

【０００４】しかし、このスクリーン印刷法によるパタ
ーン回路の作成では印刷及びペースト上の制約からいわ
ゆる「解像性」に限界があることは周知であり、今後の
市場が要求するパターン回路のますます高精細なパター
ンに対応できなくなってきた。

【０００５】この具体的な問題としてはスクリーン印刷
法で高精細印刷を行おうとする場合には細かいスクリー
ンを用いる必要がある。一方、細かいスクリーンに使用
するペーストとしては必然的に粘度が低いまたはチキソ
性の低いペーストを必要とする。この結果、印刷回路の
膜厚の確保が困難となるばかりでなく、粘性の低下は当
然にペーストの『にじみ』の現象を呈し、高精細な印刷
による回路の形成法は膜厚不足と解像性の低下を惹起す
る問題の克服が必要となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は高精細な回路
パターンの形成を充分な膜厚を解像性を維持できる方法
であって、膜厚と解像性に制限を受ける従来の技術とは
全く異なる方式による回路形成法の開発を目的とするも
のである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、耐熱性基板上
に粘着性を有する感光性樹脂層を形成させ、回路パター
ンをフォトツールを介して該感光性樹脂を露光し、露光
した部分の感光性樹脂層を硬化、粘着性を消失させ、次
にこの基板上に耐熱性導電粒子及びガラス粒子または金
属酸化物を混合した回路形成用粒子を接触させて、これ
を未硬化の感光性樹脂層上に付着させ、次いで該基板を
焼結炉に入れ、ガラス粒子または金属酸化物を溶融さ
せ、耐熱性導電粒子を基板上に固着させることを特徴と
する回路形成法を開発することにより上記の目的を達成
した。

【０００８】本発明において、耐熱性基板とは二酸化珪
素、アルミナ、チタニア等のセラミックスを材料とした
基板、裏面に銅等の金属を積層したセラミックス基板、
あるいは金属板の表面に焼き付けや溶射などの手段によ
りセラミックスの薄層を被覆した耐熱性のある基板を対
象とする。

【０００９】使用する耐熱性導電粒子としては導体用と
しては金、銀、白金、パラジウム等の貴金属粒子、銅、
ニッケル等の金属粒子、あるいは銅粒子上に銀、金など
を無電解メッキした導電粒子がある。また、抵抗用とし
てはルテニウム系の酸化物粒子が用いられる。

【００１０】ガラス粒子としては鉛ガラス、亜鉛ガラス
等のごとく６００℃〜８００℃程度の比較的低融点のガ
ラスが好ましい。金属酸化物としては酸化ビスマス、酸
化銅が好ましい。

【００１１】これらの粒子（耐熱性導電粒子及びガラス
粒子または金属酸化物）の粒径は０．１ミクロンから２
０ミクロンくらいの間に入るものが使用できる。混合割
合はガラス量が重量として約３〜２５％の範囲に入るこ
とが良い。これより少ないと回路形成用粒子の固着が不
十分となるし、多すぎるときは導電性が低下する。

【００１２】粘着性を有する感光性樹脂としては、液状
または固体状のものである。この液状感光性樹脂は常温
で粘稠な液体であり、光硬化後もセラミックス基板に対
しても良好な接着性を有するものが好ましい。このよう
な樹脂としてはアクリロイル基またはメタクリロイル基
を有するモノマー、オリゴマー類、エポキシ基を有する
モノマー、オリゴマー類が挙げられる。使用に際しては
これら樹脂に光反応開始剤、増感剤、各種助剤を配合し
て使用する。

【００１３】光反応開始剤としては良く知られているベ
ンジル、ベンゾイン、ベンゾインアルキルエーテル、テ
トラメチルチウラムジサルファイド、ベンゾフェノン、
アントラキノン等を使用することができる。

【００１４】液状の感光性樹脂を耐熱性基板にコーティ
ングする場合は、上記感光性樹脂を適当な有機溶剤で適
当な粘度に調節した後、スプレーコート、ローラーコー
ト、スピンコート等のコーティング手段でコートし、溶
剤を揮発させることにより樹脂層を形成することができ
る。この場合、該樹脂層は表面が粘着性であるため、ポ
リエチレンフィルム等の保護膜で被覆しておくと作業上
取り扱いが容易になる。

【００１５】一方、固体の感光性樹脂の場合は、常温で
粘着性を有するフィルム状のものが使用に便利である。
これは基本的にはフィルム形成能を有する高分子化合物
の基材フィルムにアクリロイル基またはメタクリロイル
基を有するモノマー、オリゴマー類、エポキシ基を有す
るモノマー、オリゴマー類等を組み合わせた系に感光性
を付与させるための光反応開始剤を添加したものが使用
される。この場合液状感光性樹脂の場合と同じく光硬化
後もセラミックス等に対し接着性を有することは必要で
あり、そのためのタッキーファイヤー等の接着助剤を添
加することも行われる。具体的には通常基材フィルムと
してのポリエステルフィルム上に該感光性樹脂の有機溶
剤溶液を塗り、乾燥して固体感光性樹脂とするが、その
表面をポリエチレンフィルム等で通常保護しておき、使
用に際してこれを剥離し、感光性樹脂面をセラミックス
基板面に圧着して使用する。

【００１６】光照射に際しては、基材フィルムを剥離し
てからでも良いが、光硬化した後で剥離したほうが良い
ようである。操作には感光に使用する光としては電離性
放射線、電子線などの放射線、紫外線、可視線のいずれ
でも良いが、光の持つエネルギー及び取り扱いの面から
は電子線、紫外線が好ましい。装置的な面からは公知、
慣用の高圧水銀ランプ、炭素アーク灯、紫外蛍光ラン
プ、タングステン灯、キセノンランプ、アルゴン−グロ
ーランプ、メタルハライドランプ等が用いられる。

【００１７】露光はその感光樹脂面に回路パターンを有
するフォトツールを密着またはステッパー等を用いてパ
ターン露光すれば良い。この結果、感光した樹脂は硬化
して粘着性を失うが、感光しない部分は初期の粘着性を
失っていない。

【００１８】感光性樹脂を露光し、回路上の感光性樹脂
を除いて非回路部分の感光性樹脂を硬化させた後に導電
性粒子を付着させる。方法としては限定するわけではな
いが、ブラシ、ローラー、導電性粒子のタンポンまたは
導電性粒子を含ませた布で回路パターンに対してトーニ
ングを行い、回路上のみに導電性パターンを形成させ
る。

【００１９】次いで焼結炉において、感光性樹脂層を焼
却し、回路形成用粒子中のガラス粒子または金属酸化物
を溶融させ、耐熱性導電粒子を固着させる。この場合、
感光性樹脂をあまり急激に燃焼させると上部に付着して
いる回路形成用粒子が表面から剥離させられることもあ
るのでまず緩やかに燃焼させ、それが収まってからガラ
スの融点まで加熱することが高精度の場合には良好な結
果が得られる。また回路が導電性回路部分と抵抗部分が
あるときはまずどちらかの回路、例えば導電性回路を固
着させた後、抵抗回路を同様な手段により固着させれば
良い。

【００２０】

【作用】本発明においては回路の形成をペーストの印刷
による手法でなく、粘着性を有する感光性樹脂の光硬化
とそれに基づく粘着性の喪失性を利用しているため、パ
ターンの形成が高精細化しても充分にそれに対応可能な
点で優れている。このため導電回路の膜厚は感光性樹脂
層を厚くすることによりその調節は可能であり、また精
細度を上げてもスクリーン印刷のようにインキの粘度を
低下させる必要もないので『にじみ』の危険もない優れ
た新規なパターン形成法である。

【００２１】

【実施例】粘着性を有する感光性樹脂は重量分子量約１
００，０００のアクリル系共重合樹脂（Ｔｇ≒１００
℃）５０部、トリメチロールプロパントリアクリレート
５０部、ベンゾフェノン３部、ベンジルジメチルケター
ル３部をアセトン中に溶解させて、感光性樹脂溶液を作
成した。この溶液をアルミナ系セラミックス基板上にロ
ールコートし、アセトンを蒸発して約２０μｍの粘着性
を有する感光性樹脂層を形成させ、この感光性樹脂層上
に高圧法ポリエチレンフィルムを保護膜としてラミネー
トした。露光に際しポリエチレンフィルム上に回路パタ
ーン用のフォトツールを密着させて３ＫＷ高圧水銀灯、
距離３０ｃｍで１５秒照射したところ、非回路部は粘着
性が全く消失した。ここで耐熱性導電粒子として銀粒子
（粒径０．６μｍ）とガラス粒子（粒径１０μｍ）を重
量比で９：１の割合で混合した導体形成用粒子をポリエ
チレンフィルムをはがした後回路部の粘着性を有するフ
ィルム層上にブラシで付着させた。

【００２２】然る後、該基板を焼結炉に投入し、約８５
０℃、３０分間焼結した。得られた回路は２０μｍピッ
チのラインを解像した厚さ１０μｍの導体回路である。

【００２３】

【発明の効果】耐熱性基板への回路形成は、いわゆるペ
ーストをスクリーン印刷による方法が行われているが、
パターンのファイン化にともない、粘度の低いペースト
を使用する要求と粘度低下に基づく『にじみ』、解像性
の低下のジレンマがあった。本発明方法は粘着性を有す
る感光性樹脂の光硬化を利用したパターン形成という全
く異なる方式を開発してペースト印刷法の問題を克服し
た。即ち、感光性樹脂の光硬化によるパターン形成であ
るため解像性を飛躍的に向上させただけでなく、にじみ
による解像性低下の全くない方法である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 耐熱性基板上に粘着性を有する感光性樹
   脂層を形成し、回路パターンをフォトツールを介して該
   感光性樹脂に露光し、露光した部分の感光性樹脂層を硬
   化、粘着性を消失させ、次にこの基板上に耐熱性導電粒
   子及びガラス粒子または金属酸化物を混合した回路形成
   用粒子を接触させて、これを未硬化の感光性樹脂層上に
   付着させ、次いで該基板を焼結炉に入れ、ガラス粒子ま
   たは金属酸化物を溶融させ、耐熱性導電粒子を基板上に
   固着させることを特徴とする回路形成法。
2. 【請求項２】 粘着性を有する感光性樹脂が液状または
   固体状であって、かつ粘着性を有する感光性樹脂フィル
   ムである請求項１記載の回路形成法。
3. 【請求項３】 耐熱性基板がセラミックスまたは金属板
   にセラミックスを積層した耐熱性基板である請求項１記
   載の回路形成法。
4. 【請求項４】 露光に使用する光が放射線、紫外線また
   は可視光線のいずれかである請求項１記載の回路形成
   法。