JPS60244093A - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、回路基板の製造方法に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

回路基板上に形成される導電体としては、配線をうけも
つ導体路及び抵抗体がある。このような導電体の形成は
、従来、夫々ペーストを所望パターンで印刷塗布する方
法や、選択的にメッキを付着する方法、蒸着等の薄膜技
術を用いた方法がとられている。

最近、絶縁体を導電体にかえ、導電体と絶縁体を一体化
するような方法が各種提案されている。

例えば有機高分子化合物を熱線によシ炭化し、抵抗体と
する方法（特開昭５５−１４８４０１号）がある。

又、本発明者等は、銅等の導体粉を分散した樹脂基体も
しくは金属の有機化合物を溶解させた樹脂基体を選択的
に加熱することによシ、樹脂成分を分解蒸発させ、金属
成分を析出、融着することにより導体路を形成する方法
を先に提案した。

いずれの場合も、絶縁基体から導電体を形成できるため
、従来のごとく新たな層を設ける必要がなく、有効な方
法である。又、選択的に加熱することにより、所望のバ
ター／を形成できるので、マスクレス、ドライプロセス
が可能と、メリットも大きい。

ここで問題となるのは、いずれの場合も、導電体と加熱
を受けずに絶縁基体として残った部分との界面の問題で
ある。すなわち炭化し抵抗体となった部分、金属成分が
析出して導体路となった部分と残された絶縁基体との材
質が極端に異なるため、クラック等の発生の恐れがある
。又、炭化部分、金属析出部分は一般に脆弱であるため
、外力に弱いという問題もある。

〔発明の目的〕

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、絶縁性基
体と選択的に加熱して導電体とする技術を用い、機械的
強度及び耐環境性に優れた導電体を得る回路基板の製造
方法を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は、加熱によシ導電体に変化する絶縁性基体上に
熱線透過性の保護層を形成した後に、この保護層上から
熱線を絶縁性基体に選択的に照射し加熱することＫより
、保護層を有する導電体を形成することを特徴とした回
路基板の製造方法である。

すなわち本発明は、保護層を形成した後に加熱すること
により、機械的強度、耐環境性等の向上という効果を達
成するものである。

従来の各種導体路の形成方法、例えば印刷法等において
も、導体路形成後、例えばエポキシ樹脂膜等の保護膜を
形成することは周知の手段である。

しかしながら、本発明に係るような方法で形成した抵抗
体、導体路等の導電体は前述のごとく機械的強度に問題
がある。従って従来法のごとく導電体と形成の後、保護
層を形成する方法も当然考えられるが、このような保護
層を形成する工程自体が導電体に悪影響、すなわち断線
、抵抗値の変動等を与えてしまう恐れがある。そこで先
に保護層を形成した後、この保護層を介して熱線を照射
することによシ、前述の問題を解消したのである。

このような本発明においては、絶縁基体が導電体と変化
した部分は、直接外気にさらされることは一斉なく、機
械的強度及び耐環境性に優れているとともに取扱いが非
常に容易となる。

本発明における加熱により導電体に変化する絶縁性基体
としては、加熱により炭化して抵抗体となる有機高分子
体：有機高分子体中に金属、金属酸化物等の導体原料粉
が分散され、加熱により有料成分が分解蒸発し、導体原
料粉が析出・融着する絶縁性有機高分子体：有機高分子
体中に金属の有機化合物が溶解しており、加熱により有
機成分が分解蒸発し、金属成分が析出融着する絶縁性有
機高分子体：酸化ルテニウム粉等とガラス粉、樹脂等の
バインダーからなず一ペースト等が挙げられる。いずれ
も加熱部分が選択的に導電体に変化するものである。

加熱により炭化して抵抗体となる高分子体には熱可塑性
重合体、熱硬化性重合体、さらにはそれらいずれか２種
以上の組合せ等、炭化して抵抗体に転化し得るものであ
れば、特に限定されない。

具体例を挙げると、ポリイミド、ポリ（アミド−イミド
）、ポリベンゾイミダゾール、メラミンビスマレイミド
トリアジン、ポリスルホン、ポリ７−エレンスルフアイ
ド等である。しかしながら、形成される抵抗素子の経時
安定性の点づλら、アクリロニトリル含有率が５重量−
以上の有機重合体材料を用いると特に好ましい。このア
クリロニトリル系有機重合体材料の例を挙げると、アク
リロニトリルの単独および共重合体、並びにそれらと非
アクリロニドＩＪル系重合体（熱硬化性および熱可塑性
プラスチックを含む）との混合物である。

絶縁性基体は、上記有機重合体材料だけで形成されてい
てもよいし、あるいはセラミック基板、金属基板等に塗
布された形態をとっても良い。塗布する場合は、この有
機重合体材料を主成分としこれに加えて塗布の均一性を
確保し、および（または）抵抗値を制御するためにｆ３
　ｉ　０２　、Ａ　Ｉ！　ＯＢ等の金属酸化物の微粒子
（粒径５０隔μ溝〜１０μ簿）を５０重量％まで含んで
いてもよい。又、導電率を調整するため、Ｏｎ　＋　Ａ
　ｇ等の金属粒子、金属イオン等を含んでいても良い。

又、有機高分子体中に金属の有機化合物、導体粉等を分
散／溶解させたものは、いずれも有機高分子体を分解蒸
発せしめて導電体を形成するが、有機高分子体としては
エポキシ樹脂、フーノキシ樹脂、フーノール樹脂、ポリ
塩化ビニル、アクリル系樹脂、ポリビニルブチラール、
ポリビニルケトン、ポリイミド樹脂、ポリプロピレン樹
脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、メラミン
樹脂等のいづれを用いても良いが、光エネルギー照射に
より容易に熱分解する材料、例えばポリアクリル酸、ポ
リビニルケトン、ポリメチルアクリレート、ポリエチル
アクリレート、ポリブチルアクリレート、ポリメチル−
メタアクリレート、ポリエチル−メタアクリレート、ポ
リブチル−メタアクリレート、ポリヒドロキシメチル−
メタアクリレート、ポリエチレン、ポリプロピン、飽和
パラフィン系ワックス、ポリエチレングリコール。

ポリゾロピレングリコール、ポリビニルブチラール、ポ
リビニルアルコール等が適している。特にアクリル系樹
脂が良く、アクリル系樹脂ではポリメチルメタアクリレ
ート樹脂或いはそのコーポリマー等が好適である。

なお、ここで用いることのできる粉末としては銅、ニッ
ケル、アルミニウム、タングステン、モリブデン、チタ
ン、金、銀、白金、鉄等の金属粉末を使用することがで
きる。さらに、粉末としてＲｕ（）、　Ｉ　Ｎ　ｊ　Ｏ
ｅ　８　ｎ０２　＋　Ｏｒ　＠８１０！　＋　Ｖｌ　Ｏ
Ｈ＋　Ｆｅ５０４等の導電性を有する金属酸化物を用い
ることも可能である。この場合、形成される導体路は抵
抗体として作用することになる。又、硫酸塩等の金属塩
の形で分散させても良い。

金属粉末等の粉末を用いた場合、融着或いは焼結させる
ためには、一般には高温高圧が必要であるが、粉末自身
の粒径を細かくすることにより融着を一層容易に行うこ
とができる。特に平均粒径２０００（＾〕以下の粉末を
有機高分子バインダに分散させた組成物上に光エネルギ
ーを照射することによシ、有機高分子体が極めて容易に
熱分解すると同時に含有した粉末が融着析出する。粉末
の粒径が大きい場合、特に現在市販されている粉体はミ
クロンオーダのものが多く、これらを用いると粒径が大
きいため、有機樹脂とで構成した組成物は絶縁性、特に
耐圧が十分ではなくなるおそれがある。さらに、パター
ン幅が２０〔μ蔦〕以下というような微細に形成すると
、粉末の粒径が２０００〔又〕以上では連続したパター
ンの形成が困難となり、断線状態或いは隣接導体との短
絡等の障害が生じるおそれもある。

さらに金属粉末は空気中において表面層が酸化されやす
く、有機高分子体中に分散させてもその絶縁性を確保す
るのに有利である。又、あらかじめ金属粉末表面を酸化
しておいても良い。この場合、還元性雰囲気中で加熱を
行えば還元反応により、金属導体が形成される。特に還
元性雰囲気を用いなくとも有機高分子体によっては分解
する時に酸化物を還元する場合もある。

また、導体路原料としての粉末と有機高分子体との構成
比は特に限定しないが、これらを主成分とする膜が絶縁
性であることが必要条件であり、加熱部位以外を高絶縁
に保つには粉末の含有率が絶縁性基体を構成する有機高
分子体（導体路原料を含めたもの、以下絶縁性組成物と
いう）に対し体積比で３５　Ｃ％）以下が望ましい。ま
た良好な配線を形成するため実質的に５チ以上の含有率
が好ましい。

また、基体上に塗布する場合、この絶縁性組成物中に基
板材料と同種のものを混入すれば、熱膨張率の差等を緩
和でき、被着強度が大となる。

導体路原料として有機金属化合物を用いた場合は、無機
金属塩が樹脂中に分散しにくいこと、又イオン導電性が
生じるため例えば樹脂中に分散せしめても長期的な負荷
状態では電解現象を呈するおそれがあること、また金属
酸化物では導電性が低いものしか得られないことがある
のに比べ有機金属化合物は樹脂への相溶性を良くするこ
とも可能である。又、加熱時には結局分解して金属成分
の融着となシ、粉末の場合と同様に導体路を形成するこ
とができる。有機金属化合物は高分子でもよいが、単位
分子当りの金属の比率が大きい程良い。金属に結合する
有機基の長いもの、例えばラウロイル、ステアリル基等
の鎖の長いものは光エネルギーによって熱分解を起こし
た時に組成物中に占める金属の含有量が低下してしまい
、結果的に導電性の低い導体パターンしか得られないた
め金属含有量の高いものが望ましい。また、有機基は熱
分解時にカーボン化し難いものが好ましく、フェニル基
のような環構造成いは二重結合、また腐食性のある分解
物の発生を抑えるためハロゲン元素等を含まないものが
望ましい。また、金属の種類としては導体路にできるも
のであれば特に限定はないが、銅、ニッケル、アルミニ
ウム、金。

銀等が好適である。さらにに種類の有機金属化合物を配
合してもよい。

本発明に好適に使用できる有機金属化合物としては、ギ
酸金属化合物、酢酸金属化合物、アクリル酸金属化合物
或いはメタクリル酸化合物及びそのポリマー・アルキル
金属化合物でアルキルの炭素数が１〜５のもの、アルコ
キシ金属化合物で員数系が１〜５のものが挙げられる。

さらに、前記有機高分子体は熱線を吸収しやすいように
改質しておくことＫよシ、ファインパターンの形成が容
易となる。よって抵抗体を形成する場合は線幅を細くで
き、高抵抗を得ることができる。前記有機高分子体材料
の改質方法としては有機高分子体材料を熱処理（例えば
２００〜３００℃で０．０５〜１０時間）してやや熱分
解させ、発色基を発生させる方法：熱エネルギーを吸収
しやすい染料、顔料（例えばカーボンブラック、ベンジ
ジンイエロー、ローダミンレーキＢ）、黒色酸化鉄を有
機重合体材料に添加する方法：熱エネルギーを官能基（
例えば第１〜３級アミン基、ニトロ基）を有機重合体材
料に取込む方法：熱エネルギーを吸収しやすい官能性化
合物（例えばイミダゾール化合物、ニトロ化合物、アミ
ン化合物）を有機高分子体材料に配合する方法：前記層
上に、前記染料・顔料を含む塗料をコーティングする方
法等を挙げることができる。こうした改質方法の改質程
度は、有機高分子体材料の絶縁性を損うものであっては
ならず、従って有機高分子体材料が抵抗体導体路に転化
しえる程高いものであってはならない。

次に保護層であるが、熱線透過性の膜であれば良く、例
えばアクリル樹脂、メラミン樹脂、ツーノール樹脂、ジ
アリルフタレート樹脂、ポリスチレン樹脂、エポキシ樹
脂、ポリエステル樹脂等の透明度の高いものが挙げられ
る。このような樹脂の透明体を積層しても良い。

本発明においては、このようＫして保護層が形成された
前記絶縁性基体に熱線を照射する。熱線としては、例え
ばレーザー光、赤外線等が挙げられるが、ファインパタ
ーンの形成・高効率での導電体への変換を考えた場合、
エネルギー密度が高く、スポット後を小さくできるレー
ザ光を用いる統の色を有することが好ましい。保護層を
透過して絶縁性基体に熱線が照射され導電体となるが、
この時有機高分子体の分解により、気体が発生する場合
がある。特に前述のごとく導体路を形成する場合は気体
の発生があるが、ごく少量であり外観上は＃１とんど変
化をうけない。保護層の種類にもよるが、保護層を２０
μ為以上とすればほぼ問題はない。又、一般にこのよう
な方法で形成される導電体は、線幅の小さいことが特徴
であり、例えばレーザビーム径を１００μｍ以下程度と
すれば、発生する気体はほとんど保護層と絶縁性基体と
の密着性を損なうことは表い。

〔発明の効果〕

以上説明し友ように本発明によれば、熱線照射により導
電体と変換された部位は、外界と直接接触することなく
、常時保護層によシカバーされているため、機械的強度
、耐環境性に優れている。

又、取り扱いも非常に容易となる。特に抵抗体の場合は
、保護層を抵抗体形成後に設けると、保護層接着時の応
力（収縮等）Ｋよ）抵抗値が変動してしまう可能性があ
るが、本発明によれば事前に保護層が′形成されている
ため、その恐れはない。

〔発明の実施例〕

本発明の実施例を以下に説明する。第１図は本発明の実
施例を工程順に説明するための回路基板の断面図である
。

（実施例−１） 純度９６チのアルミナ基板（１）上に、２０ｖｚ％のス
プリットブラックを含むポリイミドフェス（東し■ニド
レース３０００　）を均一に塗布し、２５０℃で硬化さ
せて１５μ鳥厚の黒色ポリイミド樹脂層（絶縁性基体（
２））を形成した（第１図（ａ））。

次いで、ビスフーノールＡタイプエポキシ樹脂（シール
化学■：エビコート８２Ｂ）１００重量部に対しジンア
ンジアミド５重量部を溶解し、点色ポリイミド樹脂層（
２）上に塗布し、１５０℃２時間で硬化し、約７０μ賜
厚の淡黄色透明樹脂層（保護層（３））を形成した（第
１図の））。

次にＮｄ：ＹＡＧレーザ照射装置（東芝製：ＹＡＧレー
ザートリマーＬＡＹ−７１１型）を用いて、保護層の上
方からレーザ光（４）を照射（波長１．０６μ滲出力６
Ｗビ一ム径５０μ無走査スピード１００ｍ／就）し、炭
化抵抗層（導電体（５））を得た。この導電体は保護層
でカバーされているため、触ったすひつかいたりしても
抵抗値の変化がなく、また、−４０’Ｃ３０分−１２０
℃３０分の熱衝撃テス）において、１００サイクル経過
後も何ら異常はなく、抵抗変化率も１チ以内であった。

さらにトリクレン、アセトン等に２４ｈ浸漬しても抵抗
値の変化は１チ以内であった。

（実施例−２） メチルメタアクリレート樹脂１００重量部に対し平均粒
径１ｏｏｏλの超微粒銅粉（日本真空冶金■：超微粉銅
１１３７）２００重量部を添加し、ＭＥＫ（メチルエチ
ルケトン）を溶剤として混練しペースト化した。このペ
ーストは、銅粉表面が酸化しているため異色となった。

このペーストをアルミナ基板（１１上に塗布乾燥し、３
０μ寡厚の絶縁性基体（２）を形成した。次いで前記銅
粉を含まないメチルメタアクリレート樹脂をＭＥＫに溶
かしたものをスプレー法で均一に塗布し、５０μｍ厚の
透明な保護層（３）を形成した。次いで実施例−１と同
様にレーザー光（４）を照射した（出力５Ｗビーム径４
０μ無、スキャン速度５０５ｍ／５ｅｅ）。被照射部分
は銅色を呈する導体路（長さ３０１１）となり、あらか
じめアルミナ基板（１）上に形成しておいたＡｇ−Ｐｄ
系厚膜ペーストからリードをと９だし抵抗値を断定した
ところ０．５０であり、電　回路の配線として充分使用
できる値であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の詳細な説明するための回路基板の断
面図。 ２・・・絶縁性基体、３・・・保護層、４・・・レーザ
光、５・・・導電体。 代理人　弁理士　則　近　憲　佑　（＃１か１名）第１
図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 加熱によ）導電体に変化する絶縁性基体上に１熱線透過
   性の保護層を形成した後に、この保護層上から熱線を絶
   縁性基体に選択的に照射し加熱することにより、保護層
   を有する導電体を形成することを特徴とした回路基板の
   製造方法。