JPS62159493A - 基板上の伝導性パタ−ンの製造方法 - 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】 光皿皇及五立国 本発明は、例えば回路基板の製造において使用されるよ
うな、ポリマーの基板上の伝導性のパターンを製造する
方法に関する。

主皿少背景 例えばプリント回路基板のようなポリマーの基板上の伝
導性のパターンは、典型的には、そのような基板上に取
付けられた部品間を相互接続するために使用される。こ
れらの伝導性のパターンを製造するためにいくらかの方
法が使用されているが、これらの方法の内の２つの方法
であるドライフィルムイメージングとスクリーンプリン
ティングを以下簡単に説明する。

ドライフィルムイメージングは、典型的には、以下のス
テップを含む。無電解銅を基板上に堆積する。（基板は
、接続用の穴を設けてもよく、この場合、酸性銅を、穴
を介して余分な銅を加えるために基板に流す）。銅メッ
キされた基板は焼成され、銅コーテイング上にドライフ
ィルムフォトレジストが適用される。そして、フォトレ
ジストは、アートワークによりパターン化された光化学
作用を持つ光に露出される。露出されたフォトレジスト
は現像され、露出されなかったレジストは除去され、そ
して、さらされた銅は、エツチングで除去される。

スクリーンプリンティングは、フレームを超えて伸びる
精密波構造物に取付けられた写真製版法の刷込み型を使
用する。刷込み型は、感光乳剤中に構造物を浸し、選択
された領域を光化学作用をもつ光にさらすことにより構
造物に取付けられる。

光にさらされた領域は、水中で不溶性となる。その後、
構造物は水洗いされオープンメツシュの領域を残す。レ
ジストは、刷込み型を介して、メッキされた基板上に強
制的に押し進められ、レジストは、オープンメツシュを
介してのみ通過する。

この基板は、その後腐食液にさらされる。この腐食液は
、レジストでカバーされないで残ったメッキ層の部分を
エツチング除去する。

これらの工程のより詳しい説明は、Ｒ，Ｈ，クラーク（
Ｒ，Ｈ，Ｃ１ａｒｋ）による書籍「プリント回路製造の
ハンドブックＪ　　（Ｈａｎｄｂｏｏｋ　ｏｆ　Ｐｒ１
ｎｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ
）、パン　ノストランドレインホルド（Ｖａｎ　Ｎｏ５
ｔｒａｎｄ　Ｒｅ１ｎｈｏｌｄ　Ｃｏ、＋）１９８５゜
を参照のこと。

主尻皇塁翌 本発明は、ポリマーの基板上へ伝導性パターンを製造す
る方法であり、このパターンは、局部に制限されたレー
ザ加熱を行った際に生ずる表面物質の分解から得られる
伝導性カーボンを含む。伝導性パターンは、レーザビー
ム又は基板又は双方を動かすことにより形成される。結
果として生ずるパターンは、例えばプリント回路に相等
する相互接続及び接点に使用できる。伝導性パターンは
、任意に金属性伝導体物質でメッキされる。

註狙ム聚所 第１図において、レーザ１１、焦点レンズ１４、ポリマ
ーの基板１３及びＸ−Ｙプログラマブルテーブル又はス
テージ１２が示される。

第２図において、レーザ２１、可動ミラー２２、Ｘ−Ｙ
プログラマブルテーブル２３及び高分子の基板２４が示
されている。ミラー２２は、基板２２にわたってレーザ
ビームを照射するように動かすことができ、所望のパタ
ーンが描かれる。逆に、パターンはテーブル２３を動か
すことによって描くことができる。

例えば、フェノールホルムアルデヒドのようなフェノー
ル類の物質は、本発明に従った処理のための適当な基板
物質の１つである。ポリイミド、フルフリルアルコール
タイプポリマー、アクリロニトリル又は高いチャー（ｃ
ｈａｒ）収量を得るために効率的に分解する他のポリマ
ーでも適する。カプトン（Ｋａｐｔｏｎ）　（Ｅ、　１
．デュポン化学製造）及びカコール（Ｑｕａｃｏｒｒ）
　（クアーカオーツ化学製造）（Ｑｕａｋｅｒ　０ａｔ
ｓ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ）は、特に、商用の物質の１つで
ある。好ましい基板は、レーザ波長の光を効率的に吸収
するという特性を有す。このような特性は、例えば、カ
ーボン、タルク、綿、又は木の粉末のような充填物質が
含まれることにより影響を受ける。結果としてのこの合
成物質は、また、高い粘着力を有す高密度カーボンチャ
ーを生ずる１頃向にある。

Ｎｄ　二ＹＡＧ　レーザ、ＣＯアレーザ或は他の適当な
波長の連続波レーザは、本発明の使用に適するレーザの
１つである。放射のパワー密度を変化させる点に関して
、レンズによりビームを絞ったり、広げたりすることが
できる。ビームを広げることは、物質の融除（ａｂｌａ
ｔｉｏｎ）及び非伝導性チャーが生ずることになる過度
の高いパワー密度を避ける点において利益がある。熱的
に形成されたカーボンの融除は、描く速度が高い場合で
さえ生ずる。

ＣＯ□レーザで描く場合、スレシホールドバワー密度は
、はぼ１０４ワツト／ｃｉ（ビームスポットサイズが１
．５Ｘ１０−２．Ｊｌで総出力１５ワツト）である。そ
して、ＮＤ　：　ＹＡＧ　レーザを用いる場合にも当て
はまる。ビームを広げることにより、低いパワー密度と
なり、そして融除が減少する。レーザ操作は、Ｔｍｏ。

モード又は他のマルチモードででき、後者は、融除効果
を最小にする点において好ましいということができる。

ビームを広げることは、伝導通路の電気的抵抗に直接影
響を与えるということが発見された。しかしながら、そ
のような影響は相対的に弱いというごとが発見された。

ビームを広げることに関して電気的抵抗がそのように相
対的に無感覚になることにより、伝導通路を例えば電話
送受話器表面のような、非２次元の表面に直接描くこと
ができる。

カーボンの抵抗率は、銅の抵抗率より高いが（銅１０−
ｂΩ／ｃｍに対してカーボン１０−３Ω／ｃｒＱ）、本
発明により作られた伝導性パターンは、種々の分野に使
用することができる。例えば、伝導通路は、電話のキー
バッドのように、１６Ω／　ｃｍより小さい抵抗をもつ
ように容易に実現できる。

本発明は、また、回路基板間の電気的相互接続用に使用
されるモールドプロッタ上に伝導通路を作るためにも使
用することができる。そのようなブロックは、フェノー
ル類の成形物の場合のように本質的に硬くてもよく、或
は、例えばカプトン（Ｋａｐｔｏｎ）のような適当なポ
リイミドから作られた成形物の場合のように、柔軟でも
よい。同様に、本発明は、モジュール／ドータ（Ｍｏｄ
ｕｌｅ／ｄａｕｇｈｔｅｒ）基板に適用でき、伝導性エ
ポキシは接着に便利である。

本発明に従った処理は、特に特定の伝導性パターンが相
対的にほとんど特徴的部分を含まないような場合にプリ
ント回路に代わる低価格の装置の製造方法となる。そし
て、本発明はまた、基板内に刻まれた抵抗素子を作るの
にも用いることができる。

劃−」− １，０６μｍの放射波長のＮｄ　：　ＹＡＧ　レーザ（
クアントロニクス（口ｕａｎ　ｔｒｏｎ　ｉｘ）モデル
１１７が、裸の側面上のフェノールフォルムアルデヒド
のペーパ積層物（銅クラツドＰＲ−２）　（ｃｏｐｐｅ
ｒ−ｃｌａｄ　ＦＲ−２）よりなるサンプルを照射する
のに使用された。レーザは焦点距離６０ｍｍ＋のレンズ
で操作され、そして、絞られたビームは６．８　Ｘ　１
０−’ｃｎＴのスポットサイズであった。パターン形成
は、はぼ３顛／秒の速度でプログラマブルＸ−Ｙテーブ
ル（アノラド１　）（Ａｎｏｒａｄ　１　）によりポリ
マーの基板を動かし、電子シャッタでレーザをオン／オ
フすることにより達成された。実験は、サンプルをグロ
ーブバッグ内に密封することにより、そして、安定的に
窒素ガスを流すことにより、窒素雰囲気中で行なわれた
。反応ガスは、排気シュノーケルから継続的に除去され
た。直線抵抗（数オーム／　ｃｍ　）が、４端子法を用
いて計測された。１ｃｍ離間された２つの内側端子間の
電圧降下は、ケイスリモデル６１９　　（Ｋｅｉｔｈｌ
ｙ　Ｍｏｄｅｌ　　６１９）エレクトロメータマルチメ
ータを用いて計測された。２つの外部プローブは、ケイ
スリモデル２２０電流源により供給される定電流を流し
、各電圧プローブの外側約１鰭のところに位置されてい
る。レーザパワーレベルはサイエンチク（Ｓｃｉｅｎｔ
ｅｃ）　　３６−０２パワーエネルギメータにより決定
される。ＩＯＷのレーザパワーで、約６．７５Ω／　ｃ
ｍの直線抵抗の伝導性カーボン通路が得られた。同様に
、１５及び２５Ｗのレーザパワー読取値で、それぞれ約
４．５及び３．０Ω／ｃｎの直線抵抗の伝導性カーボン
通路が得られた。

■−１ 実験は、例１と類似して行なわれ、焦点距離１２ｃｎ＋
のレンズを介して裸の側面上の銅クラツドＦＲ−２より
なるサンプルを照射するために１０．６μｍの放射波長
のＣＣｇ　レーザ（スペクトラ−フィシツクモデル４２
）（Ｓｐｅｃｔｒａ−Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｍｏｄｅｌ　４
２）が使用された。レーザビームは、１．５１　Ｘ　１
０−’ｄのスポットサイズをもっていた。約３鶴／秒の
速度でプログラマブルテーブルを動かし、２０及び３０
Ｗのレーザパワー読取値で行うことにより、それぞれ約
９．４及び４．１Ω／ａａの直線抵抗の伝導性カーボン
通路が得られた。同様に、約５０／秒のテーブル速度で
、そして、２０及び３０Ｗのレーザパワー読取値で行う
ことにより、それぞれ、約１１及び６．３Ω／ｃｍの直
線抵抗の伝導性カーボン通路が得られた。

■−主 実験は、例１と類似して行なわれ、ポリフルフリルアル
コールのサンプルを照射するために、放射波長１．０６
．ｃｒｍのＮｄ　：　ＹＡＧレーザ（インスタマーク社
製造）が使用されたくポリフルフリルアルコールは、ク
アコール（Ｑｕａｃｏｒｒ）樹脂１００１を３％クアコ
ール触媒（Ｃａｔａｌｙｓｔ）　　２００１　）で混合
し、混合物を温度６０℃で１時間、９０℃で２時間、そ
して、１２０℃で１時間硬化させることにより作られる
）。レーザは、焦点距離８０鶴のレンズで操作された。

Ｘ−Ｙプログラマブルテーブルを１１龍／秒の速度で動
かし、１２Ｗ及び１９Ｗのレーザパワー読取値で行うこ
とにより、それぞれ１２及び１０Ω／ｃ１１の直線抵抗
の伝導性カーボン通路が得られた。

奥−土 例１に示されたように作られた電気的に伝導性のあるパ
ターンは、電気メッキにより、０．８モル（ｍｏｌａｒ
）ニッケル塩化物中にリットルあたり５０ｇのＨ１ＰＯ
４とリットルあたり５グラムのＨ２ＰＯ３が溶解された
電解槽から燐化ニッケルでメッキされる。電流密度は約
１５０ｍＡ／−である。そして、約１分間継続してメッ
キされる。メッキされた通路は、燐化ニッケルの銀白色
の様相を持っていた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を実施するための装置；第２図は、本
発明を実施するための他の装置である。 〔主要部分の符号の説明〕 レーザ　　　　・・・１１ テーブル　　　・・・１２ ポリマーの基板・・・１３ 焦点レンズ　　・・・１４ ＦＩＧ、　２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくとも表面部が本質的にポリマー物質よりなる
   基板上の伝導性のパターンの製造方法において、前記表
   面部にレーザビームを向け、前記表面部上のポリマー物
   質の選択された部分のパターンを描くように前記ビーム
   と前記基板とを相対移動させ、 前記物質の選択された部分の熱的分解を生ぜしめるよう
   に前記移動を制御し、 これにより前記選択された部分が、電気的に伝導性のあ
   るカーボン物質に変換されることを特徴とする基板上の
   伝導性パターンの製造方法。 ２、特許請求の範囲第１項に記載の方法であって、前記
   レーザビームが光学レンズを横切ることを特徴とする製
   造方法。 ３、特許請求の範囲第２項に記載の方法であって、前記
   レーザビームが前記レンズによって焦点がぼかされるこ
   とを特徴とする製造方法。 ４、特許請求の範囲第１項に記載の方法であって、前記
   レーザビームが可動ミラーによって偏向されることを特
   徴とする製造方法。 ５、特許請求の範囲第１項、第２項、第３項又は第４項
   に記載の方法であって、前記レーザビームがＣＯ＿２レ
   ーザ又はＮｄ：ＹＡＧレーザによって作られることを特
   徴とする製造方法。 ６、特許請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項又
   は第５項に記載の方法であって、前記電気的に伝導性の
   ある選択された部分に金属をメッキすることを特徴とす
   る製造方法。 ７、特許請求の範囲第１項から第６項までのいずれかに
   記載された方法であって、前記基板が回路基板であるこ
   とを特徴とする製造方法。 ８、特許請求の範囲第１項から第６項までのいずれかに
   記載の方法であって、前記基板が相互接続ブロックであ
   ることを特徴とする製造方法。 ９、特許請求の範囲第１項から第６項までのいずれかに
   記載の方法であって、前記基板がモジュール／ドータ基
   板であることを特徴とする製造方法。