JPH07235754A

JPH07235754A - 微細パターンの形成方法およびペースト

Info

Publication number: JPH07235754A
Application number: JP24216794A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Masuda; 昭裕増田; Akira Nakabayashi; 明中林; Hideaki Yoshida; 秀昭吉田
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1993-12-27
Filing date: 1994-09-09
Publication date: 1995-09-05

Abstract

(57)【要約】【目的】パターンの高集積化およびその高密度化の要
請に応えることができ、非導電性基板をセラミックス基
板に限定することがなく、製造コストが低い微細パター
ンの形成方法およびペーストを提供する。【構成】金属塩を含むペーストで非導電性基板にパタ
ーンを形成する。パターンのだれがない。そして、パタ
ーン中に含まれる金属塩を還元剤を含む溶液で還元す
る。この結果、パターン表面の金属塩が還元され金属成
分が均一に析出する。このため、金属塩を含むペースト
のパターンを可能な限り微細に形成しても、パターン切
れが発生しない。また、パターン同士が短絡することが
ない。したがって、その幅およびその間隔を可能な限り
微細に形成した導電性パターンを得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、還元法を用いた微細
パターンの形成方法および微細パターンの形成に使用さ
れるペーストに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、非導電性基板上に導電性のパター
ンを形成する方法としては、例えば、スクリーン印刷に
よる厚膜形成方法が知られている。この方法は、熱硬化
性樹脂を有機溶剤に溶かした厚膜ペーストに金属粉末を
混合して導電性ペーストを作製する工程と、この導電性
ペーストを非導電性基板上にスクリーン印刷する工程
と、このスクリーン印刷した導電性ペーストを乾燥させ
る工程と、この乾燥した導電性ペーストに無電解メッキ
を施す工程とを含んでいた。

【０００３】この方法によれば、導電性ペーストを乾燥
させたとき、金属粉末同士が接触する。この金属粉末同
士の接触によって、乾燥した導電性ペーストの導電性が
保たれる。しかし、スクリーン印刷でパターンを微細に
形成した後、乾燥を行うと、ペーストの収縮が起こる。
この結果、パターン切れが発生するおそれがあった。こ
のパターン切れを防止するため、スクリーン印刷すると
き、１００μｍ程度のパターン幅が必要であった。

【０００４】また、導電性ペーストでラインを形成する
と、導電性ペースト中の金属粉末の比重が大きいために
自重により沈降する。このため、ラインだれが生じやす
く、パターン間隔を近づけすぎると、パターン同士が短
絡する危険性がある。この短絡を防止するため、スクリ
ーン印刷するとき、１００μｍ程度のパターン間幅が必
要であった。

【０００５】したがって、この方法にあっては、その幅
およびその間隔が１００μｍ程度以上のパターンしか形
成することができない。すなわち、この方法では、パタ
ーンの高集積化およびその高密度化の要請に応えられな
かった。

【０００６】この要請に応えるものとして、出願人は、
特願平２−１２５２０９号明細書において、以下の微細
パターンの形成方法を提案した。すなわち、この微細パ
ターンの形成方法では、シリコン、鉛、亜鉛、アルミニ
ウム等の金属アルコキシド溶液中に、金、銀、銅、タン
グステン等の金属微粒子（５μｍ以下）を分散させる。
この金属アルコキシド溶液中に、マスクを施したセラミ
ックス基板をディップし、引き上げる。このとき、セラ
ミックス基板上には所定パターンの耐水性（疎水性）材
料からなるマスクが被着されている。この結果、ゲル酸
化物と金属微粒子とからなるゲルコーティング膜がこの
セラミックス基板上に形成される。次に、このマスクを
セラミックス基板から除去し、この基板上の非マスク部
に残存したゲルコーティング膜を大気中で８００〜９０
０℃程度に加熱して焼成する。この結果、ゲル状の酸化
物はさらに縮合し、通常の酸化物となり、この焼成温度
域で軟化または溶融する。また、金属微粒子は焼結され
る。したがって、その幅およびその間隔が１０〜３０μ
ｍ程度の導電性の微細パターンがセラミックス基板上に
形成されることとなる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな微細パターンの形成方法にあっては、８００〜９０
０℃の焼成工程が含まれるので、セラミックス基板以外
の低融点の非導電性基板、例えばプリント基板などの有
機基板を用いることができなかった。また、使用金属量
が多いので、製造コストが割高になっていた。

【０００８】この発明の目的は、パターンの高集積化お
よびその高密度化の要請に応えることができる微細パタ
ーンの形成方法を提供することにある。また、非導電性
基板をセラミックス基板に限定することがなく、製造コ
ストが低い微細パターンの形成方法を提供することであ
る。さらに、この発明は、微細パターンの形成に使用す
るペーストを提供することを、その目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載した発明
は、金属塩を含むペーストで非導電性基板にパターンを
形成する工程と、このパターン中に含まれる金属塩を還
元剤を含む溶液で還元してパターンに導電性を付与する
工程と、を有する微細パターンの形成方法である。

【００１０】また、請求項２に記載した発明は、還元工
程を有する微細パターンの形成に使用されるペーストで
あって、無機金属塩と、この無機金属塩が可溶な有機溶
剤と、この有機溶剤に可溶な樹脂と、を含んでいる。

【００１１】また、請求項３に記載した発明は、還元工
程を有する微細パターンの形成に使用されるペーストで
あって、上記ペーストは、有機金属塩と、この有機金属
塩が可溶な有機溶剤と、この有機溶剤に可溶な樹脂と、
を含んでいる。

【００１２】

【作用】請求項１に記載した発明に係る微細パターンの
形成方法は、金属塩を含むペーストで非導電性基板にパ
ターンを形成する。そして、このパターン中に含まれる
金属塩を還元剤を含む溶液で還元する。詳しくは、パタ
ーン表面を、還元剤を含む溶液に接触させる。この結
果、パターン表面の金属塩が還元され、金属成分が均一
に析出する。このため、金属塩を含むペーストのパター
ンを微細に形成しても、パターン切れが発生しない。

【００１３】また、金属塩は溶媒（ビヒクル）中に溶解
している。このため、ペースト中では成分ごとの比重差
はほとんど無視できるため、金属塩は均一に分散、存在
し、ペーストのだれが生じることがなくなる。よって、
金属塩を含むペーストのパターンを微細に形成しても、
隣接するパターン同士が短絡することがない。したがっ
て、その幅およびその間隔を可能な限り微細に形成した
導電性のパターンを得ることができる。よって、この微
細パターン形成方法にあっては、パターンの高集積化お
よびその高密度化の要請に応えることが可能である。表
１は金属の比重と、金属塩のそれを比較して示すもので
ある。実際には、金属塩は溶解しているため、これらの
比重はそのまま適用されない。

【００１４】

【表１】

【００１５】また、導電性を付与するには、金属塩の金
属成分は、パターン表面に析出させるだけで充分であ
る。この結果、この微細パターンの形成方法は、従来の
スクリーン印刷による厚膜形成方法、および、出願人が
提案した微細パターンの形成方法に比較して、その使用
する金属成分の量が少ない。このため、製造コストを安
くすることができる。

【００１６】さらに、この微細パターンの形成方法は、
焼成工程が含まれないので、全ての非導電性基板を用い
ることができる。例えば、非導電性基板の材料として
は、有機プラスチック系材料、無機セラミック系材料、
または、無機・有機複合系材料が適している。有機プラ
スチック材料としては、紙フェノール、紙エポキシ、ポ
リイミド、フッ素樹脂、または、ポリサルフォナイドが
適している。無機セラミック系材料としては、アルミナ
セラミック、炭化ケイ素、ポロナイトライド、窒化ケイ
素、または、結晶化ガラスが適している。無機・有機複
合系材料としては、石英−エポキシが適している。な
お、この範囲に、非導電性基板の材料は限定されるもの
ではない。

【００１７】また、上記還元剤を含む溶液は、無機金属
塩および有機金属塩を還元してパターン表面に金属成分
を析出させるものであればよい。この還元剤の代表例と
して、ニッケルを析出させる還元剤は、次亜リン酸ナト
リウム（ＮａＨ₂ＰＯ₂）、ジメチルアミンボラン（（Ｃ
Ｈ₃）₂ＨＮ・ＢＨ₃）、水素化ホウ素化合物（ＮａＢ
Ｈ₄）、ヒドラジン（Ｎ₂Ｈ₄）、または、ジエチルアミ
ンボラン（（Ｃ₂Ｈ₅）₂ＨＮ・ＢＨ₃）が適している。ま
た、銀を析出させる還元剤としては、次亜リン酸ナトリ
ウム（ＮａＨ₂ＰＯ₂）、または、３７％のホルムアルデ
ヒド（ＨＣＨＯ）が適している。銅を析出させる還元剤
としては、３７％のホルムアルデヒド（ＨＣＨＯ）、Ｐ
−ホルムアルデヒド（ＨＣＨＯ）、ギ酸（ＨＣＯＯ
Ｈ）、ジメチルアミンボラン（（ＣＨ₃）₂ＨＮ・Ｂ
Ｈ₃）、次亜リン酸（Ｈ₃ＰＯ₂）、または、硫酸ヒドラ
ジン（（Ｎ₂Ｈ₅）₂ＳＯ₄，Ｎ₂Ｈ₆ＳＯ₄）が適してい
る。パラジウムを析出させる還元剤としては、次亜リン
酸ナトリウム（ＮａＨ₂ＰＯ₂）、ジメチルアミンボラン
（（ＣＨ₃）₂ＨＮ・ＢＨ₃）、ヒドラジン（Ｎ₂Ｈ₄）、
トリエチルアミンボラン（（Ｃ₂Ｈ₅）₃ＨＮ・ＢＨ₃）、
または、３７％のホルムアルデヒド（ＨＣＨＯ）が適し
ている。

【００１８】一方、この還元剤を含む溶液の代表例とし
て、無電解ニッケルメッキ浴、無電解銅メッキ浴、また
は、無電解パラジウムメッキ浴から金属成分を抜いた浴
がある。低温・アルカリ性・ニッケル還元浴としては、
次亜リン酸ナトリウムの還元剤とピロリン酸ナトリウム
とトリエタノールアミンとを含むものがある。また、高
温・アルカリ性・ニッケル還元浴としては、次亜リン酸
ナトリウムの還元剤とクエン酸ナトリウムと塩化アンモ
ニウムとを含むものがある。また、酸性・ニッケル還元
浴としては、次亜リン酸ナトリウムの還元剤と酢酸ナト
リウムと酢酸鉛とを含むものがある。また、水素化ホウ
素ナトリウムの還元剤を含むニッケル還元浴は、さら
に、水産化ナトリウムとエチレンジアミンと硝酸タリウ
ムとを含む。また、ｎ−ジメチルアミンボランの還元剤
を含むニッケル還元浴は、さらに、酢酸ナトリウムと酢
酸鉛とを含む。また、３７％のホルムアルデヒドの還元
剤を含む銅還元浴は、さらに、ロッセル塩と酸化バナジ
ウムとを含む。次亜リン酸ナトリウムの還元剤を含むパ
ラジウム還元浴は、さらに、塩化パラジウムとロッセル
塩とエチレンジアミンとを含む。

【００１９】また、上記ペーストを用いて非導電性基板
にパターンを形成するとき、スクリーン印刷等の簡易な
方法を用いると、作業性に優れ、かつ、パターン精度の
高いものとなる。このため、量産性に優れる。そして、
このようにして形成された微細パターンに対して、この
パターン上に、無電解メッキで金属配線を積層する。こ
の場合、この金属配線は下層パターンと強く密着して積
層される。したがって、配線のアスペクト比（厚さ／
幅）を高めることができる。この際、無電解メッキで
は、特にペースト中の金属塩の金属成分と同じ金属を析
出させる必要はない。

【００２０】そして、請求項２に記載した発明に係るペ
ーストの無機金属塩および有機溶剤は、例えば、表２に
示す代表例がある。なお、この表２中の（微）は、非常
にわずかしか溶けていないことを示している。また、表
２中のものに、無機金属塩および有機溶剤は限定される
ものではない。

【００２１】

【表２】

【００２２】この有機溶剤に可溶な樹脂としては、例え
ば、アクリル系樹脂、アルキド樹脂、クマロン−インデ
ン樹脂、エポキシ樹脂、フラン樹脂、石油樹脂、イソブ
チレン樹脂、イソシアネート樹脂、ケトン樹脂、メラミ
ン樹脂、オレオ樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹
脂、ポリエステル樹脂、レゾルシノール樹脂、スチレン
樹脂、テルペン樹脂、テルペン−フェノール樹脂、尿素
樹脂、または、ビニル系樹脂がある。なお、これらのも
のに、無機金属塩が可溶な有機溶剤に可溶な樹脂は限定
されるものではない。

【００２３】また、請求項３に記載した発明に係るペー
ストの有機金属塩および有機溶剤は、例えば、表３に示
す代表例がある。なお、この表３中のものに、有機金属
塩および有機溶剤は限定されるものではない。また、表
３中の有機溶剤に可溶な樹脂の具体例としては、上記に
示した無機金属塩が可溶な有機溶剤に可溶な樹脂と同じ
ものが適している。なお、これらのものに、有機金属塩
が可溶な有機溶剤に可溶な樹脂は限定されるものではな
い。

【００２４】

【表３】

【００２５】そして、請求項２および請求項３に記載し
た発明に係るペーストは、還元工程を有する微細パター
ンの形成に使用されるペーストである。この還元工程の
実施は、パターンの形成前、パターンの形成と同時、ま
たは、パターンの形成後のいずれであっても良い。上記
無機金属塩（有機金属塩）、有機溶剤、樹脂により作製
されたペーストは、各成分の分散性に優れたものであ
る。この作製されたペーストは、ペースト中の有機溶剤
の量をコントロールすることにより、スクリーン印刷等
の簡易な方法に適した粘度に調整することができる。ま
た、ペースト中には、樹脂が含まれるので、このペース
トで非導電性基板にパターンを形成すると、この非導電
性基板とペーストとの密着力を高めることができる。さ
らに、これらの金属塩はペースト中に可溶であるため、
ペースト乾燥工程にあっても割れ、クラックが生じるこ
とはない。この点からも微細パターンの形成に資するも
のである。

【００２６】さらに、請求項３に記載した発明に係るペ
ーストは、有機金属塩を含むため、無機金属塩を含むペ
ーストよりその製造コストが安い。また、請求項３に記
載した発明に係るペーストは、有機金属塩を含むため、
無機金属塩を含むペーストより微細なパターンを形成す
ることができる。

【００２７】

【実施例】以下、図を用いて、この発明の一実施例を説
明する。図１は、この実施例の微細パターンの形成方法
を示すフローチャートである。

【００２８】まず、表４、表５に示す金属塩、溶剤、樹
脂を用いてペーストを作製する。詳しくは、金属塩を溶
剤に溶解して混合し（Ｓ１）、この後、この溶剤に上記
樹脂を混合する（Ｓ２）。この結果、ペーストを作製す
ることができる（Ｓ３）。なお、表４は金属塩として無
機金属塩を用いた場合を、表５は金属塩として有機金属
塩を用いた場合を示す。

【００２９】次に、表４、表５に示すメッシュ条件のス
クリーン印刷により（Ｓ４）、このペーストを、プリン
ト基板の表面にパターン形成する（Ｓ５）。このときの
パターンの厚さ、パターン幅、パターン間隔は、表４、
表５に示す通りである。このパターンに乾燥を施す際の
条件は、表４、表５に示すスクリーン印刷後の乾燥温
度、乾燥時間である。

【００３０】次いで、パターニングされたプリント基板
を、表４、表５に示す還元剤を含む溶液中に浸漬する。
このときの浸積時間は、表４、表５に示す通りである。
この結果、パターン表面には、金属塩の還元により目的
金属が析出する（Ｓ６）。この後、表４、表５に示す浸
積後の乾燥温度、乾燥時間にて乾燥を施すと回路が形成
される（Ｓ７）。さらに、パターン上に無電解メッキを
施すと（Ｓ８）、目的膜厚の回路が形成される（Ｓ
９）。

【００３１】このときのパターン切れおよび短絡の有無
を表４、表５中に、○、×で示す。なお、パターン切
れ、短絡が発生しないときを○で示し、発生したときを
×で示す。また、これらの表４、表５にあっては、スク
リーン印刷の条件は、スクリーンのメッシュが３２５、
パターンの厚さは５０μｍである。また、スクリーン印
刷後の乾燥温度は室温とし、浸積後の乾燥温度は１００
℃である。さらに、スクリーン印刷後の乾燥時間は１．
０時間とし、浸積後の乾燥時間は０．５時間とした。

【００３２】

【表４】

【００３３】

【表５】

【００３４】

【発明の効果】この発明によれば、パターンの高集積化
およびその高密度化の要請に応えることができる。ま
た、パターン形成する非導電性基板としてセラミックス
基板に限られることがなく他の基板を使用することがで
きる。さらに、金属粉末に代えて金属塩を使用すること
により、金属量が減ってその製造コストを低くすること
もできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る微細パターンの形成
方法を示すフローチャートである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属塩を含むペーストで非導電性基板に
パターンを形成する工程と、このパターン中に含まれる金属塩を還元剤を含む溶液で
還元してパターンに導電性を付与する工程と、を有する
ことを特徴とする微細パターンの形成方法。
【請求項２】還元工程を有する微細パターンの形成に
使用されるペーストであって、上記ペーストは、無機金属塩と、この無機金属塩が可溶
な有機溶剤と、この有機溶剤に可溶な樹脂と、を含むこ
とを特徴とするペースト。
【請求項３】還元工程を有する微細パターンの形成に
使用されるペーストであって、上記ペーストは、有機金属塩と、この有機金属塩が可溶
な有機溶剤と、この有機溶剤に可溶な樹脂と、を含むこ
とを特徴とするペースト。