JPS6333895A

JPS6333895A - 電気回路の製造方法

Info

Publication number: JPS6333895A
Application number: JP17668286A
Authority: JP
Inventors: 宏松田; 俊彦宮崎; 健江口; 河田　春紀; 酒井　邦裕; 佳紀富田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1986-07-29
Filing date: 1986-07-29
Publication date: 1988-02-13

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】（産業上の利用分野）本発明は、電気回路の製造方法に関し、更に詳しくは、
電荷移動錯体によるＩＣ，ＬＳＩ、超ＬＳＩ等の如き高
密度集積回路を容易に提供できる電気回路の製造方法に
関する。

（従来の技術）従来、ＩＣその他の高密度集積回路は、基板上に金属層
およびホトレジスト層を形成し、次いでパターン露光、
現像、エツチングおよびレジスト層の除去等の工程によ
り形成されている。

（発明か解決しようとしている問題点）従来のプリント
配線方法による集積回路の形成においては、金属層の形
成、ホトレジスト層の形成、パターン露光、エツチング
およびレジストの除去等の如く複雑な多数の工程と多種
類の化学薬品を使用するため、経済的でないという問題
がある。更に、導電層の形成のために基板上に金属層を
形成するに当り、ある程度の加熱を要するため、耐熱性
の低い材料は基板として使用できないという問題がある
。

従って、本発明の目的は、基板の選択性がなく、且つ非
常に少ない工程で且つ多くの化学薬品を使用することな
く経済的にこわらの電気回路を提供できる電気回路の製
造方法を提供することである。

上記本発明の目的は、以下の本発明により達成される。

（問題点を解決するための手段）本発明者は上記の如き従来技術の間厘点を解決し本発明
の目的を達成すべく鋭意研究の結果、基板に予めパター
ニングを行い、且つ特定の電荷移動錯体を電気回路形成
の材料として使用することにより、従来技術における金
属層の形成、エツチング、ホトレジストの除去という煩
雑な工程を使用せずに、しかも殆ど化学薬品を使用する
ことなく高密度および高集積度の電気回路か耐熱性の低
い基板上でも容易に形成できることを知見して本発明を
完成した。

すなわち、本発明は、分子内に親水性部位、疎水性部位
および導電性部位を有する電荷移動錯体の単分子膜また
はその累積膜を、予めパターニングされた基板上に形成
することを特徴とする電気回路の製造方法である。

次に本発明を更に詳細に説明すると、本発明で電気回路
の形成に使用する電荷移動錯体とは、１分子内に親水性
部位、疎水性部位および導電性部位を有する化合物であ
る。

このような条件を有する従来公知の電荷移動錯体はいず
れも本発明において使用できるが、本発明において好適
な化合物は、親水性部位が第４級アンモニウム基であり
、疎水性部位がアルキル基、アリール基、アルキルアリ
ール基等の疎水性炭化水素基であり、導電性部位がテト
ラシアノキノジメタン構造である電荷移動錯体である。

上記電荷移動錯体として好ましい化合物は下記−数式（
Ｉ）で表わされる。

［Ａ］　　［ＴＣＮＱコ　、Ｘ、（Ｉ）例えば、下記の
化合物が挙げられる。

ＲＲ上記におけるＲは、疎水性部位であり、アルキル基、ア
リール基またはアルキルアリール基であり、好ましいも
のは炭素数５〜３０のアルキル基である。ＲＩは、低級
アルキル基であり、ｎおよびｑは０．１または２、ｍは
０または１であり、Ｘはハロゲン等のアニオン基である
。Ｙは酸素または硫黄である。

以上の如き化合物は更に、アルキル基中に二重結合や三
重結合等の重合性基を有してもよく、また複素環上に１
個以上のアルキル基、アルケニル基、シアノ基、アルコ
キシ基、ハロゲン等の置換基を有し得るものである。

またＴＣＮＱは下記式で表わされる化合物である。

上記式中のａ−ｄの位置にはアルキル基、アルケニル基
、ハロゲン原子等の任意の置換基を有し得るものである
。

本発明者は、以上の如き例示される化合物を包含する電
荷移動錯体について鋭意研究のところ、これらの電荷移
動錯体は公知の方法によって任意の基板上に単分子膜ま
たはその累積膜として形成することか容易であり、且つ
このような単分子膜またはその累積膜は、膜の垂直方向
に対しては高い絶縁性を有し且つ膜の水平方向に対して
は高い導電性を存し、非常に優れた導電性の異方性を示
すことを知見した。

またこのような単分子膜またはその累積膜を均一な表面
の基材面に形成すれば、膜の平面方向全体にわたって良
好な導電性を示す膜が得られるが、基板面に予め任意の
パターニングを形成しておけば、必要に応じて簡単な後
処理を施すのみで、上記パターニング通りのパターン状
膜、すなわち電気回路か形成されることを知見した。

本発明において、前記の電荷移動錯体を使用して、任意
の基板の表面に電気回路用の導電層を形成する好ましい
方法は、例えば、■、ラングミュアらの開発したラング
ミュア・プロジェット法く以下ＬＢ法）である。

ＬＢ法は、例えば、前記の電荷移動錯体の如く分子内に
親水性部位と疎水性部位とを有する構造の分子において
、両者のバランス（両親媒性のバランス）が適度に保た
れている時、分子は水面上で親水性基を下に向けて単分
子の層になることを利用して単分子膜またはその累積膜
を作成する方法である。

水面上の単分子層は二次元系の特徴を有し、分子がまば
らに散開しているときは、一分子当り面積Ａと表面圧π
との間に二次元理想気体の式、πＡ＝にＴが成り立ち、“気体膜”となる。ここに、Ｋはポルツマ
ン定数、Ｔは絶対温度である。Ａを十分小さくすれば分
子間相互作用が強まり、二次元固体の“凝縮膜（または
固体膜）”になる。凝縮膜はガラスや樹脂の如き種々の
材質や形状を有する任意の物体の表面へ一層ずつ移すこ
とができる。この方法を用いて、前記の電荷移動錯体か
ら単分子膜またはその累積膜を形成し、これを電気回路
用の導電層として使用することができる。

具体的な製法としては、例えば、以下に示す方法を挙げ
ることができる。

所望の電荷移動錯体をクロロホルム、ベンゼン、アセト
ニトリル等の溶剤に溶解させる。次に添付図面の第１図
に示す如き適当な装置を用いて、電荷移動錯体の溶液を
水相１上に展開させて電荷移動錯体を膜状に形成させる
。

次にこの展開層が水相上を自由に拡散して広かりすぎな
いように仕切板（または浮子）３を設け、展開面積を制
限して膜物質の集合状態を制御し、その集合状態に比例
した表面圧πを得る。この仕切板３を動かし、展開面積
を縮小して膜物質の集合状態を制御し、表面圧を徐々に
上昇させ、膜の製造に適する表面圧πを設定することが
できる。この表面圧を維持しながら、静かに清浄な基板
２を垂直に上昇または下降させることにより電荷移動錯
体の単分子膜が基板２上に移し取られる。このような単
分子膜は第２ａ図または第２ｂ図に模式的に示す如く分
子が秩序正しく配列した膜である。

電荷移動錯体の単分子膜は以上で製造されるが、前記の
操作を繰り返すことにより所望の累積数の累積膜か形成
される。電荷移動錯体の単分子膜を基板上に移すには、
上述した垂直浸漬法の他、水平付着法、回転円筒法等の
方法でも可能である。

水平付着法は、基板を水面に水平に接触させて単分子膜
を移しとる方法であり、回転円筒法は円筒形の基板を水
面上を回転させて単分子膜を基板表面に移しとる方法で
ある。

前述した垂直浸漬法では、表面が親水性である基板を水
面を横切る方向に水中から引き上げると電荷移動錯体の
親水性基が基板側に向いた電荷移動錯体の単分子膜が基
板上に形成される（第２ａ図）。前述のように基板を上
下させると、各行程ごとに一枚ずつ単分子膜が積み重な
って累積膜が形成される。製膜分子の向きが引上行程と
浸漬行程で逆になるので、この方法によると単分子膜の
各層間は電荷移動錯体の疎水基と疎水基が向かいあうＹ
型膜が形成される（第３ａ図）。これに対し、水平付着
法は、電荷移動錯体の疎水性基が基板側に向いた単分子
膜が基板上に形成される。この方法では、単分子膜を累
積しても製膜分子の向きの交代はなく全ての層において
、疎水性基か基板側に向いたＸ型膜が形成される（第３
ｂ図）。

反対に全ての層において親水性基か基板側に向いた累積
膜はＺ型膜と呼ばれる（第３Ｃ図）。

単分子膜を基板上に移す方法は、上記方法に限定される
わけではなく、大面積基板を用いる時には、ロールから
水相中に基板を押し出していく方法なども採り得る。ま
た、前述した親水性基および疎水性基の基板への向きは
原則であり、基板の表面処理等によフて変えることもで
きる。

以上の如くして前記電荷移動錯体の単分子膜またはその
累積膜からなる電気回路用の導電層か基板上に形成され
る。

本発明において、上記の如き電荷移動錯体の単分子膜ま
たはその累Ｍ膜からなる電気回路を形成するための基板
は、金属、ガラス、セラミックス、プラスチック材料等
いずれの材料でもよく、更に耐熱性の著しく低い生体材
料も使用できる。

金属の如き導電性材料も便用できるのは、上述の通り、
単分子膜または累積膜が膜に垂直な方向では十分な絶縁
性を有していることによる。

上記の如き基板は、任意の形状でよく、平板状であるの
が好ましいが、平板に何ら限定されない。すなわち本発
明においては、基板の表面がいかなる形状であってもそ
の形状通りに膜を形成し得る利点を有するからである。

上記基板に予め形成しておくパターニングは主としてプ
リント配線における如き電気回路に一致するパターンで
あり、これらのパターンの形成方法としては、膜形成後
、後処理によって膜を上記パターン通りに残し得る方法
あるいはパターン通りに膜を形成し得る方法であればよ
く、例えば、好ましい方法として、く１）基板上に予め電気回路のネガに相当する溝パター
ンを形成しておく方法。この方法によれば、第４図示の
如く、溝パターン８を存する基板表面２全体にわたり電
荷移動錯体の単分子膜４またはその累積＠５が形成され
るので、その後適当な方法、例えば表面研磨等により、
溝部を残して他の部分の膜を除去することにより、所望
の電気回路１０が形成される。上記の如き溝パターン８
は、種々の方法、例えば、金属基板に対しては、各種写
真製版技術における如き食刻方法、プラスチック基板に
対しては、各種プラスチック成形技術におけるごときエ
ンボス方法等により容易に形成できる。

（２）表面が疎水性である基板あるいは疎水性にした表
面を有する基板面に親水性材料（例えば、親水性ポリマ
ー等）を電気回路のパターン状のネガに相当するパター
ンを形成しておく方法。この方法においては、基板２表
面に電荷移動錯体の疎水性部位が対向するように単分子
＠４またはその累積膜５を形成し、膜の形成後に全体を
ブラッシングすることにより、基板の疎水性表面は膜が
強固に密着しているためにそのまま残り、一方、親水性
材料によりパターニングされた部分は基材表面と膜との
接着力が低いため容易に除去され、結果として電気回路
が形成される。こようなパターンは、従来の微細印刷技
術によって任意の基板上に容易に形成できる。

（３）表面が親水性であるか、あるいは親水性にされた
表面を有する基板に疎水性材料によりパターンを形成し
ておく方法。この方法は上記（２）の方法と正反対の方
法であり、同様に電気回路が形成される。

以上、例示の方法は代表的な方法であり、上記と同様な
効果を奏する方法はいずれも本発明において利用できる
ものである。

また、本発明においては、使用した電荷移動錯体が重合
性基を有する場合には、上記の如く膜を形成後、現像す
る前あるいは現像後にこれらの膜を重合硬化させ、膜強
度を著しく向上させることもできる。この方法によれば
、例えば公知の重合促進剤あるいは重合遅延剤等を用い
て、上記（２）または（３）の方法と同様にパターニン
グしておいて重合後に重合部と重合の遅れた部分の膜の
強度差を利用して現像することもできる。

また、本発明方法においては、第４図示の如く形成され
た電気回路１０を利用して、公知の方法により、回路部
分（単分子膜４または累Ｈ４膜５）上に化学メツキ方法
等によりメツキ層９を形成し、回路の導電性を更に向上
させることもできる。

また、電気回路は基板の両面に形成してもよく、更に形
成される電気回路は、任意の複層とすることができる。

電気回路を複層にして更に高密度および高集積度の電気
回路を得るには、前記のパターニング方法を繰返し、あ
るいは組合わせて、例えば、第５図に示す如く、基板に
一層目の電気回路Ａを形成し、次いでその上の更に別の
電気回路Ｂを形成する場合には、これらの界面には疎水
性部位であるアルキル基が存在するため、十分に電気的
に絶縁性であり、従来技術における如く特別の絶縁層の
形成は不要である。特に単分子膜の累積膜の形成にあた
り、電気回路の界面に当る層の界面が前記のＹ型になる
ようにすることにより一層優れた界面絶縁性を達成する
ことができる。勿論、更に高絶縁性が要求される場合に
は、別の絶縁層を形成してもよい。

（作用・効果）以上の如き本発明によれば、電気回路の形成にあたり、
特に加熱工程を要しないため、使用する基板は、有機物
、無機物、生体等信等限定されず、任意の基板を使用す
ることができる。

また、従来技術の如く、導電層としての金属層の形成、
エツチングおよびホトレジストの除去という煩雑な工程
は不要であり、極めて経済的に電気回路を形成すること
ができる。

更に電気回路を任意の層数の複層にすることが容易であ
り、殆ど無限に近い高密度の集積電気回路とすることが
できる。

以上の点から、本発明によれば、本発明方法による電気
回路は従来の高密度電気回路としては勿論、生体を利用
するバイオエレクトロニクスの素子としても大いに期待
できるものである。

次に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明する。

実施例１上記の電荷移動錯体をベンゼン−アセトニトリル（容量
比１：１）混合溶媒にｔｘｉｏ−３Ｍの濃度で溶解した
後、この溶液を蒸留水（水ｆＡ１５℃）の水相上に展開
させた。溶媒を蒸発除去後、表面圧を３５ｍＮ／ｍにま
で高めて上記化合物を膜状に析出させた。その後表面圧
を一定に保ちながら第４図示の如きｒｌ］１．６μｍ、
深さ０．８μｍの溝付き（３０木／ｍｍ）ガラスエポキ
シ樹脂基板を３［ｌ１ｍ／ｗｉｎの速度で水面を横切る
方向へ浸消せしめ、電荷移動錯体の単分子膜を基板上に
形成した。更にかかる基板を３ｍｍ／ｍｉｎ、の速度で
静かに上下させ、電荷移動錯体の単分子膜を２．１０．
２０．５０．１００および２００層に累積した。かかる
処理を施した基板表面全体を、平面ボリシ加工により研
磨を行い、凸部に付着している電荷移動錯体の単分子累
積膜を除去し、本発明の電気回路を製造した。

かかる電気回路において、連続する溝上の任意の二点間
における抵抗率は１０−２〜１０−３Ω・ｃｍであり、
一方、互いに交わらない独立の溝間における抵抗率は１
０′３Ω・ｃｍ以上であり、溝の形状に従った、即ち所
望のパターンに従った電気回路が形成されていることが
わかった。

実施例２実施例１で得られた電気回路を陰極とし硫酸調水溶液（
硫酸銅２００ｇ／４−ｍ酸５０ｇ／立）中、２０〜３０
℃、陰８ｉ電流密度０．５〜１．５Ａ／ｄばの条件で電
気鋼メツキを行い、２７分後、累積膜上に３μｍのメツ
キ層を有する本発明の電気回路を得た。この電気回路の
連続する２点間の抵抗率は１０−５Ω・ｃｍ以下であり
、実施例１の場合に比して一層導電性が改良されていた
。

実施例３実施例１における電荷移動錯体に代えて下記式％式％を使用し、他は実施例１と同様にして本発明の電気回路
を得た。この電気回路の連続する溝上の任意の二点間に
おける抵抗率はｉｏ−”〜１０−３Ω・ｃＩｏであり、
一方互いに交わらない独立な溝間における抵抗率は１０
１３Ω・ｃｍ以上であり、溝の形状に従った、すなわち
所望のパターンに従った電気配線か成されていることか
わかった。

実施例４〜６実施例１または３における電荷移動錯体に代えて、下記
の電荷移動錯体を使用し、他は実施例１と同様にして本
発明の電気回路を得た。

実施例ＡＩ　　　（５）　、　Ｒ＝ｎＧ２２Ｈ４５、ｎ−２ＩＩ
　　　　４０ＩＩＩ　　　１０−２〜１Ｏ−３ＩＶ　　　＞１０１３災旌倒ｊＩ　　　（８）　、　Ｒ”ｎＣ＋ａＨ３ｙ　、　ｎ−］
　、Ｘ−１、ｍ＝ＩＩＩ　　　　　４０ＩＩＩ　　　１０−２〜１０−３ ■　　＞１０１３夾施±互Ｉ　　　（９）　、　Ｒ−ｎＣ＋ａ）Ｉ：＋７．　ｎ−
２、４−１■　　　　１００ｍ　　　　１０−’〜１０−２ ■　　　＞１０１３ ■・・・前記構造式の電荷移動錯体 ■・・・層数 ■・・・連続する溝上の任意の２点間における抵抗率：
Ω・Ｃ１１１ ■・・・互いに独立する溝間における抵抗率；Ω−ｃｍ実施例７ガラスエポキシ樹脂基板上に、アルコール溶性マレイン
酸樹脂系印刷インキ、Ａｍｂｅｒｏｌ　７５０（Ｒｏｎ
ｍ　＆、　Ｈａａｓ社製）を用いて配線パターン（ネガ
型）を印刷した後、実施例１と全く同様にして実施例１
で用いた電荷移動錯体の単分子膜を２０．５０および１
００層に累積した。係る処理を施した基板表面全体を平
面ボリシ加工により研磨を行い、印刷インキ上の電荷移
動錯体のみを剥離除去せしめた。非印刷部上の連続する
任意の２点間における抵抗率は１０−２〜１０−３Ω・
Ｃｌｌ１であり、一方、剥離部位（印刷部位）の抵抗率
は１０１３Ω・０１１１以上であり、印刷パターンに従
った電気回路（ネガ型）か形成されていることがわかっ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電気回路の導電層を形成する方法を図
解的に示す図である。第２図は単分子膜の模式図であり
、第３図は累積膜の模式図である。第４図は、本発明の
電気回路の製造工程を図解的に示し、第５図は複層の電
気回路を示す。１：水相２：基板３：浮子４；単分子膜５；累積膜６：親水性部位（導電性部位）７：疎水性部位８；溝９：メツキ層１０：電気回路Ａ、Ｂ：回路出　願　人　　キャノン株式会社ｆ↑−／１ＰＱ−コニ。第１図第２ａ図第２ｂ図勇８斧亙区肩■ト２第″Ｊａ図第３ｂ図第４Ｉｌ！１ｃＬ）第５図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）分子内に親水性部位、疎水性部位および導電性部
位を有する電荷移動錯体の単分子膜またはその累積膜を
、予めパターニングされた基板上に形成することを特徴
とする電気回路の製造方法。
（２）基板のパターニングが、溝によって形成されてい
る特許請求の範囲第（１）項に記載の電気回路の製造方
法。
（３）基板表面が親水性であり、且つパターニングがパ
ターン状疎水性処理である特許請求の範囲第（１）項に
記載の電気回路の製造方法。
（４）基材表面が疎水性であり、且つパターニングがパ
ターン状親水性処理である特許請求の範囲第（１）項に
記載の電気回路の製造方法。
（５）親水性部位が第４級アンモニウム基であり、疎水
性部位が長鎖アルキル基であり、導電性部位がテトラシ
アノキノジメタン構造である特許請求の範囲第（１）項
に記載の電気回路の製造方法。