JPH0786721A - 配線基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ３００℃以下の低温で定着を行なっても十分
な導電性を有する導体パターンを得る。 【構成】 導電体粒子表面の少なくとも一部に、導電体
微粒子を含有する樹脂を付着させた構成を有する導電体
トナーを用い、静電転写方式により導体パターンが形成
された配線基板。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回路基板、特に半導体
素子やチップ部品などの搭載、実装に適する微細な導体
パターンを備えた配線基板に係り、特に現像剤を用いて
静電転写方式により形成された配線基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より静電転写方式を用いて導体パタ
ーンが形成された配線基板が提案されている。このよう
な配線基板の製造方法の例として、特開昭６０−１２７
７８７の基本的工程を図７を用いて示す。まず、感光ド
ラム５１表面上に帯電器５２により導体パターンに対応
する静電潜像を形成する。導体用原料粉となる現像剤５
６として銅粉末を熱硬化性樹脂で被覆したものを用い、
摩擦帯電装置５３内で磁性キャリアと混合し、摩擦帯電
させた後、転送体５４により感光ドラム５１表面上へ導
入し、これを静電潜像に吸着させて現像を行なう。この
際、磁性キャリアは磁石５９により摩擦帯電装置５３内
に回収され、繰り返し同工程で用いられる。次に感光ド
ラム５１上の現像パターンを配線用基板５５上に転写
し、導体用パターンを形成する。転写効率を上げるた
め、配線用基板５５は、コロナ放電用電極５７により帯
電させる。転写後、導体パターンを形成した配線用基板
５５は、熱圧着ローラ５８を通過することにより３００
℃から４５０℃の雰囲気中で焼成され、定着される。こ
のようにして、配線基板が製造される。

【０００３】この配線基板では、熱硬化性樹脂として、
エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、及びビスマレイミドト
リアジン樹脂が用いられる。また、導体パターンが形成
される配線用基板材料としては、熱硬化性樹脂の分解を
行う焼成工程に耐え得る材料が選択され、例えば焼結後
のセラミック基板、未焼結のセラミック生シートなどが
挙げられる。

【０００４】このような従来の方法に基づく導体パター
ンの形成方法は、セラミック基板やガラス基板の様な耐
熱温度の高い基板を用いる場合には非常に有効である。
しかしながら、無機基板に比べて、耐熱温度の低いエポ
キシ樹脂基板やポリイミド樹脂基板を使用する場合に
は、その定着温度は２００℃程度、高くても３００℃以
下であることが必要である。上記構成の樹脂被覆金属粉
を用いてこのような低温下で定着を行なうと、優れた導
電率を得るために十分な熱硬化性樹脂の溶融、分解が行
なわれない。このため、定着後の導体パターンの導電率
を上げることは困難であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
樹脂被覆金属粉からなる現像剤を用いた配線基板では、
耐熱温度の低い樹脂基板に適用した場合に十分な導電性
を得ることが困難であるという欠点があった。

【０００６】本発明は、上記従来技術の欠点を解決する
ためになされたもので、３００℃以下の低温で定着を行
なっても十分な導電性が得られる現像剤を用いた配線基
板を提供することを目的とする。このような配線基板
は、耐熱温度の低い樹脂基板材料を適用しても、十分な
導電性が得られる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の配線基板は、基
板と、該基板上に形成され、導電体を含有する現像剤を
用いて静電転写方式により形成された導体パターンとか
ら実質的に構成される配線基板であって、前記導電体を
含有する現像剤は、導電体粒子と、該導電体粒子表面の
少なくとも一部に付着された導電体微粒子を含有する樹
脂とを含むことを特徴とする。

【０００８】基板としては、セラミック基板、ガラス基
板等の無機基板、及びエポキシ樹脂基板、ポリイミド樹
脂基板等の樹脂基板を使用することができる。樹脂とし
ては、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、及びビスマレイ
ミドトリアジン樹脂、ポリフェニレンエチレン樹脂、ポ
リアミドイミド樹脂等の熱硬化性樹脂、及びポリエステ
ル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリテトラフルオロエ
チレン樹脂等の熱可塑性樹脂などが使用できる。

【０００９】導電体粒子の材料としては、銅、亜鉛、
銀、アルミニウム及びタングステン等を用いることがで
きる。十分な導電率を確保し得る導電体粒子の好ましい
粒径は、０．５〜１０μｍである。粒径が０．５μｍ未
満であると、導体微粒子を含有する樹脂を適性量付着す
るための制御が困難となる傾向があり、１０μｍを越え
ると、微細な導体パターンを高精度に形成することが困
難となる傾向がある。

【００１０】導電体微粒子としても、同様の材料を用い
ることができるが、その粒径は、好ましくは５０ｎｍ以
上１μｍ未満であり、導電体粒子との粒径比は、好まし
くは１／１０〜１／１００である。粒径が５０ｎｍ未満
であると、導電体微粒子を樹脂中に均一に分散するため
の制御が困難となる傾向があり、１μｍ以上であると、
導電体微粒子を含有する樹脂を導電体粒子の表面に適性
量付着するための制御が困難となる傾向がある。

【００１１】また、導電体粒子と導電体微粒子とは、同
じ材料を用いても、異なった材料を用いても良い。導電
体微粒子は、樹脂中に好ましくは５０〜９５重量％さら
に好ましくは、８０〜９０重量％含まれる。５０重量％
未満であると、導電体微粒子同志や導電体粒子との接触
領域が小さくなるため、良好な導電率が得られなくな
り、９５％を越えると、導電体微粒子同志や導電体粒子
との接着強度が弱くなり、導体パターンの密着強度が弱
くなる傾向がある。

【００１２】本発明にかかる導電体粒子の表面は、導電
体微粒子を含む樹脂により、全体にわたって被覆されて
いてもよい。全体に被覆されている場合には、その被覆
膜の厚さは、好ましくは、導電体粒子の平均粒径の１／
２０以下である。１／２０を越えると、導体パターン中
の樹脂の含有率が大きくなり、良好な導電率が得られな
くなる傾向がある。

【００１３】

【作用】本発明によれば、導電体を含む現像剤を用いて
静電転写方式により導体パターンが形成された配線基板
において、導電体微粒子を分散した絶縁性接着用樹脂で
導電体粒子の表面の少なくとも一部に付着せしめた構成
を有する導電体トナーを用いることにより、基板に転写
後の導電体粒子間の隙間に導電体微粒子が入り込み、電
気的接触が容易になる。これにより、従来のように、高
温で焼成して樹脂を分解する必要がない。このため、２
００℃程度の比較的低い温度で定着工程を行なっても、
優れた導電率を有する導体パターンが得られる。

【００１４】導電体微粒子を含有する樹脂は、導電体粒
子表面の少なくとも一部に付着していればよいが、表面
全体を被覆することも可能である。例えば導電体粒子と
して表面に酸化層のない活性の高い銅粉を用いる場合、
全表面に被覆を施すことにより、銅粉表面の酸化を防ぐ
ことができる。このため、優れた導電率が得られる。。
なお、導電体微粒子を含有する樹脂を導電体粒子表面の
一部に付着させるか、表面全面にわたって被覆させるか
は、導電体粒子に対する導電体微粒子を含有する樹脂の
比を加減することにより、適宜調整可能である。

【００１５】また定着後、導電体粒子間にわずかな隙間
が生じた場合も、後工程として無電界メッキ処理を行
い、隙間をメッキ膜で埋めることでより高い導電率を得
ることが可能である。この時メッキが迅速に進むよう、
導電体粒子表面にＰｄなどの無電界メッキの触媒微粒子
を分散した樹脂を被覆材料した導電体トナーを用いても
良い。

【００１６】

【実施例】以下、図面を参照し、本発明を具体的に説明
する。 実施例１ 図３は本発明の実施例１に係わる導電体トナーを用いて
導体パターンを形成した配線基板の構成を模式的に示し
た断面図である。以下に詳細を述べる。

【００１７】図１は、本発明の実施例１に係わる導電体
トナーの構成を模式的に示した図である。実施例１に係
わる導電体トナーは、図１に示すように金属粉１とその
周辺に固定した、導電体微粒子が分散された接着用樹脂
２からなる。金属粉１として、平均粒径１μｍ〜２μｍ
の不定形の銅粉を用い、また導電体微粒子分散の接着用
樹脂２として、硬化温度が２００℃の熱硬化性樹脂であ
るエポキシ樹脂中に平均粒径１００ｎｍの超微粒銅粉を
重量比で９０％の割合で均一に分散させたものを用い
た。図２は本発明の実施例１に係わる他の導電体トナー
の構成を模式的に示した断面図である。実施例１に係わ
る導電体トナーは目的に応じて図２に示すように、平均
粒径２μｍの球状銅粉を金属粉１として、その全表面に
導電体微粒子分散の接着用樹脂２を均一に被覆固定した
ものを用いることもできる。

【００１８】この導電体トナーを用いて次のようにして
現像を行なった。感光体として、厚み１０μｍのポリエ
チレンテレフタレイト（ＰＥＴ）フィルムを支持基板と
し、この上に透明導電膜ＩＴＯ層をスパッタにより５０
０ｎｍの膜厚で成膜し、さらに光導電層を積層した。光
導電層はキャリア発生層、及びキャリア輸送層から構成
され、キャリア発生層としてフタロシアニン顔料を、キ
ャリア輸送層としてポリＮビニルカルバゾール（ＰＶ
Ｋ）を、それぞれ０．２μｍ、１０μｍの厚みで形成し
た。この感光体の光導電層側にスコロトロン帯電により
表面電位が−５００Ｖとなる様に均一に帯電を行った
後、透明導電膜側から半導体レーザによるパターニング
を行ない所望のパターンの静電潜像を形成した。次に、
この潜像を形成した感光体上に上記の導電体トナーを現
像剤塗布器により均一に塗布を行なった。現像層は粒子
が２層〜１０層程度となるように、現像剤塗布器により
制御を行なった。導電体トナーを構成している導電体微
粒子を分散させた接着用樹脂２には、予め重量比で０．
１％程度の電荷制御剤を添加しておき、電荷量の調整を
行なった。次に感光体上の現像パターンに、下地基板４
として厚み２０μｍのポリイミドフィルムを接触させ、
導電体トナー層を転写し、２２０℃で導電体微粒子分散
の接着用樹脂２の主材料であるエポキシ樹脂を定着硬化
させた。定着後はパターン幅は５０μｍ、導体厚みは２
０μｍで、シート抵抗で３ｍΩ／□の良好な導体パター
ンが得られた。得られた配線基板の構成の一部を模式的
に示す断面図を図３に示す。図３に示すように、下地基
板４上に多数の導電体粒子を有する導体パターン３が形
成されている。図４は形成された導体パターン３の一部
分を拡大し、模式的に示した図である。この図４に示す
ように、得られた導体パターンでは、多少変形した銅粉
同志がそれぞれ接触して導電路を形成するとともに、硬
化後導電性を示す様になった導電体微粒子分散の樹脂に
より銅粉の隙間が埋められ導電路の一部をなして、導体
パターン３の導電率を上げていることが分かった。

【００１９】実施例２ 図５は本発明の実施例２に係る導体形成工程とメッキ工
程を含む連続製造工程を模式的に示した図である。以下
に詳細を述べる。

【００２０】感光体として、５０μｍ厚のポリエステル
フィルムを支持基板とし、透明導電膜ＳｎＯ₂ 層と光導
電膜アモルファスシリコン層をそれぞれ厚み０．２μｍ
と１５μｍで積層して形成したベルト状の感光体層６を
用いて、コロナ帯電器７により光導電層表面に−１．２
ｋＶの電位を与えた。表面電位を与えられた感光体層６
の透明導電膜側から波長６３３ｎｍのヘリウムネオンガ
スレーザ８を照射し、所望のパターンの静電潜像が得ら
れる様に描画した。

【００２１】導電体トナー９は、以下の方法で予め作成
した。融点が２００℃の熱可塑性樹脂であるポリエステ
ル樹脂を接着用樹脂の主材料とし、これに平均粒径１０
０ｎｍの超微粒銅粉を重量比で４５％、平均粒径５０ｎ
ｍの超微粒Ｐｄ粉を重量比で５３％を混合したものを均
一に分散し、さらに電荷制御剤などを加え、５００ｎｍ
から１μｍ程度の分布が得られる様に粉砕した。導電体
金属粉１として平均粒径１０μｍの表面に酸化層のない
活性な球状銅粉を用意しておき、１２０℃の窒素雰囲気
中で上記導電体微粒子分散の接着用樹脂と機械的に攪拌
することにより、銅金属粉の全表面に厚み８００ｎｍ程
度のほぼ均一な被覆固定層を形成した。

【００２２】上記手法で作成した導電体トナー９を、現
像剤塗布器１０に保持し、感光体層６上の静電潜像上に
塗布し、現像を行った。この時現像剤層は粒子が２層〜
５層程度となる様に現像剤塗布器１０により制御を行っ
た。これに下地基板１１として厚み２０μｍのポリフェ
ニレンサルファイド（以下、ＰＰＳと略す）フィルムを
接触させた状態で、ＰＰＳ基板上に導電体トナーのパタ
ーンを転写して導体パターンを形成する。転写後、僅か
に導電体トナーが残留した場合でもクリーニング装置１
２により基板表面の転写残りの導電体トナーのクリーニ
ングが行える。

【００２３】転写後の導体パターンは２００℃に設定さ
れた定着ローラ１３を通過する。通過後の導体パターン
は、部分的に接触した球状銅の表面のポリエステル樹脂
が融け、下地基板との界面付近に接着層を形成するとと
もに、一部は球状銅表面に付着されたままであった。こ
の後、無電界銅のメッキ浴１４を通過する事により球状
銅間の隙間は析出した銅メッキで埋められ、１７０℃に
設定された乾燥ローラ１５を通過する事によりアニール
を行った。アニール後は、パターン幅１００μｍ、導体
厚みは５０μｍで、シート抵抗で２ｍΩ／□の良好な導
体パターンが得られた。

【００２４】また、この実施例では、下地基板を熱可塑
性樹脂としたが、熱硬化性樹脂例えばエポキシ樹脂、ポ
リフェニレンエチレン樹脂を半硬化状態のまま用いてプ
リプレグ層を形成してもよい。この場合、導電性トナー
を定着する工程で同時にプリプレグ層の硬化を行い、導
体パターンの密着性向上を図ることができる。また、こ
のとき導電性トナーに用いる樹脂に熱硬化性樹脂を選択
し、プリプレグ層の硬化と共に導体パターンの硬化を行
なってもよい。

【００２５】導電体トナーの樹脂の種類、下地基板の樹
脂の種類及び下地基板にプリプレグ層を設けるかどうか
の選択は、配線基板の使用に応じて適宜選択できる。 実施例３ 図６は本発明の実施例３に係わる集積化回路基板の製造
工程を模式的に示した図である。以下に詳細を述べる。

【００２６】図６に示す様に、集積化回路基板の製造装
置は、感光体ベルト、帯電器、描画用レーザ、転写ロー
ラ、及びクリーニング装置を共通ユニットとして最低限
備え、かつ、それぞれ絶縁体用トナーの現像剤塗布器を
備えた絶縁体形成装置１６、導電体トナーの現像剤塗布
器を備えた導体形成装置１７、抵抗体用トナーの現像剤
塗布器を備えた抵抗体形成装置１８、及び誘電体用トナ
ーの現像剤塗布器を備えたコンデンサ形成装置１９を基
本的な構成とする。集積化回路基板の製造例として、厚
さ５０μｍステンレスフィルムを支持基板として、絶縁
体形成装置１６によりステンレスフィルム上に絶縁体を
形成し、定着ローラ２０を通過後、同様に導体形成装置
１７により導体パターンを、抵抗体形成装置１８により
抵抗体パターンを、コンデンサ形成装置１９によりコン
デンサパターンを形成、各工程後にそれぞれのトナーの
処理温度に設定された定着ローラ２０がある。これら形
成装置を適宜組み合わせる事により、連続的に絶縁体、
導体、抵抗体、コンデンサの各回路要素膜を所望の領域
に形成、積層し、最終的に集積化回路基板２１を得る。

【００２７】このようにして得られた集積回路基板の一
例を表す断面図を図８に示す。この集積回路基板は、電
源用金属として厚み５０μｍのステンレスフィルム２３
を指示体として、スルーホール２４の対応部分を除いた
領域でエポキシ樹脂を主成分として形成された絶縁体層
２５と、本発明に係る導電体トナーを用いて形成したス
ルーホール２４と導体部２７、Ｔａオキサイドを主成分
としたキャパシタ２６、カーボンを主成分としたレジス
タ２８、及び最上層に形成した半導体素子３０や受動素
子３１の搭載用電極２９から構成される。

【００２８】絶縁体用トナーに関して例えば、メラミン
樹脂やベンゾグアナミン樹脂の有機物微粒子、或いはガ
ラス、シリカの無機物微粒子や金属酸化物、金属窒化物
の微粒子にポリエステル樹脂やテフロン樹脂などの熱可
塑性樹脂をコートしたもの、或いはポリイミド樹脂やエ
ポキシ樹脂、ポリフェニレンエチレン樹脂などの熱硬化
性樹脂をコートし、半硬化状態にしたものが挙げられ
る。また、２液混合のエポキシ樹脂を硬化剤と主剤を別
々にマイクロカプセル化し、定着時に硬化反応を起こし
てエポキシ樹脂の絶縁層を得ても良い。また、耐熱性向
上のため、例えばＳｉＯ₂ などの微粒子を分散した樹脂
を用いることにより、有機と無機との混合系トナーで絶
縁層を形成することも可能である。熱硬化性樹脂を接着
用樹脂の主材料に選択した場合、定着時に半硬化の状態
とし、その上に導体、抵抗体、コンデンサや、或いは上
層の絶縁体を形成した後に硬化反応を完了させて、各回
路要素膜の密着強度を向上させる事も可能である。ま
た、所望の領域に絶縁体を形成する事が簡単に出来るの
で、スルーホールの形成が容易となる。予めスルーホー
ルに対応した領域に導電体トナーで導体領域を形成し、
その後絶縁体領域を形成する事でフィルドビアを設けた
多層基板が容易に製造出来る。

【００２９】導電体トナーに関して前述の構成の他に、
接着用樹脂中に分散する導電体微粒子として例えば真空
冶金の開発したガス中蒸発法超微粒子技術（精密工学会
誌第５９巻第一号Ｐ．５９〜６４参照）により作成した
銅の超微粒粉を不活性雰囲気において熱可塑性樹脂でコ
ートしたものを用いると、銅の超微粒粉は活性の高い表
面積が大きく、２５０℃から３００℃程度に設定した定
着工程において容易に焼結が起こりバインダーの役目を
果たして、被コート材料である金属粉間を強固に結合さ
せる事が可能となる。

【００３０】抵抗体用トナーに関して例えば、ＮｉＣｒ
合金の金属粉に接着用樹脂をコーティングしたものを用
い、さらに高抵抗化を計る場合には接着用樹脂中にシリ
カの微粒子を均一に分散させたものを用いても良い。

【００３１】コンデンサ用トナーに関して例えば、上記
のガス中蒸発法超微粒子技術により作成した平均粒径５
０ｎｍから１００ｎｍ程度の金属フタロシアニン超微粒
粉を熱可塑性樹脂中に分散したものをトナーとして用い
る事により薄膜で大容量のコンデンサが形成出来る。

【００３２】また、上記例では、同じロールの連続工程
内で絶縁体、導体、抵抗体、コンデンサの各回路要素膜
をアデティブに形成していったが、各回路要素ごとにロ
ール状の支持体を用意し、最後に一括して積層する方法
で集積回路基板を形成しても良い。

【００３３】上記に述べた実施例では、透明導電膜とし
てＩＴＯ膜とＳｎＯ₂ 膜を例示したが、適宜使用する光
源の波長領域に応じて、その他の透過性の高い導電材料
を用いる事により同様の効果を得ることが可能である。
また、光導電膜としてフタロシアニン顔料／ＰＶＫ膜と
アモルファスシリコン膜を例示したが、これも使用する
光源の波長領域に応じて、光の照射により導電性を示す
材料であれば同様の効果は可能である。また、レーザ描
画による露光の他、予め用意したパターンマスクを用い
て紫外線ランプなどで一括露光を行っても良い。

【００３４】

【発明の効果】本発明の配線基板は、導電体微粒子を分
散した接着用樹脂で金属粉の表面の少なくとも一部を被
覆した構成を有する導電体トナーを用いる事により、基
板に転写後の金属粉同志の接触を容易とし、比較的低い
定着温度で導電率の高い導体パターンを得る事が可能と
なる。

【００３５】また導電体微粒子として表面活性の高い銅
の超微粒粉を用いると、２５０℃から３００℃程度の定
着工程で容易に焼結が起こり、金属粉間を強固に結合さ
せる事が可能である。金属粉表面の被覆は、目的に応じ
て全表面を被覆し、金属粉表面の酸化を防いで導電率を
上げる事も出来る。さらに、定着後に無電界メッキ処理
を行い金属粉間のわずかな隙間をメッキ膜で埋める事で
より高い導電率を得る事も容易である。

【００３６】さらに、静電方式により、配線基板を形成
する方法以外に、導体用ペーストを用いてスクリーン版
で印刷する方法やディスペンサで直接描画する方法にお
いても、本発明の導体パターンの構成に係る導電体微粒
子を有する樹脂中に導電体粒子を分散させたペーストを
用いても優れた導電性を有する導体パターンが得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の配線基板に使用される導電体トナー一
例の構成を模式的に示す図。

【図２】本発明の配線基板に使用される導電体トナーの
他の例の構成を模式的に示す図。

【図３】本発明の配線基板の一例を表す断面図である。

【図４】図３に示す配線基板の導体パターン部分の拡大
図。

【図５】本発明の配線基板の製造工程を模式的に示す
図。

【図６】本発明の配線基板を用いた集積化回路基板の製
造工程を模式的に示す図。

【図７】従来の導電体トナーを用いた配線基板の製造工
程を模式的に示す図。

【図８】本発明の配線基板を用いた集積化回路基板の一
例を示す図。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板と、該基板上に形成され、導電体を含
   有する現像剤を用いて静電転写方式により形成された導
   体パターンとから実質的に構成される配線基板であっ
   て、前記導電体を含有する現像剤は、導電体粒子と、該
   導電体粒子表面の少なくとも一部に付着された導電体微
   粒子を含有する樹脂とを含むことを特徴とする配線基
   板。