JPWO2007029452A1 - 導電パターンの形成方法、および配線基板 - Google Patents
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Abstract
【課題】簡易な方法により微細パターンを低コストで形成できる導電パターンの形成方法を提供することにある。【解決手段】基板に対向させて、表面に凸状パターンが形成された平板を配設し、基板と平板との隙間に、導電性粒子と気泡発生剤を含有した流動体を供給した後、流動体を加熱して、流動体中に含有する気泡発生剤から気泡を発生させる。流動体は、気泡発生剤から発生した気泡が成長することで気泡外に押し出されることによって、平板に形成された凸状パターンと基板間に界面張力で自己集合し、自己集合した流動体中に含有する導電性粒子の集合体が、基板上に形成された導電パターンを構成する。
Description
本発明は、基板上に導電パターンを形成する方法に関し、特に、簡易な方法により微細パターンを得ることのできる導電パターンの形成方法に関する。
プリント基板等の基板上に導電パターン（配線パターン）を形成する場合、フォトリソグラフィー工程及びエッチング工程を経るのが一般的になっているが、これらの工程は、複雑で多数の工程から構成されているため、一般的な導電パターンの形成には手間や時間がかかる。
このような工程を経ずに、かつ微細な導電パターンを形成する技術として、金属ナノ粒子を含む導電性ペーストを用いて、基板上に導電パターンの描画を行い、得られる導電性ペースト塗布層に加熱処理を施し、目的とする導電パターンを形成する方法が知られている（特許文献１、特許文献２等）。
導電パターンの描画方法としては、スクリーン印刷法を用い、塗布開口部が設けられたスクリーンマスクを型として、所定の厚さの導電性ペーストを塗布する方法（例えば、特許文献１等）が一般的であるが、それ以外に、インクジェット法を用い、基板上に導電性ペーストを直接噴射し、目的とする導電パターンを描画する方法も開発されている（例えば、特許文献２等）。
日本特開２００４−２４７５７２号公報
日本特開２００２−１３４８７８号公報
上記特許文献１、２等に記載された導電パターンの形成方法は、従来のフォトリソグラフィー工程及びエッチング工程を経る複雑な工程よりは、簡易な工程であるので、導電パターンを比較的低コストで形成することができる。
しかしながら、スクリーン印刷法では、微細パターンの形成は困難であり、また、インクジェット法では、導電性ペーストと基板との密着性等の解決すべき課題を残しており、いずれの方法も、従来のフォトリソグラフィー工程及びエッチング工程を用いた導電パターン形成方法に置き換わる主流の技術には至っていない。
本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、簡易な方法により微細パターンを低コストで形成できる導電パターンの形成方法を提供することを目的とする。
本発明の導電パターン形成方法は、基板上に導電パターンを形成する方法であって、基板に対向させて、表面に凸状パターンが形成された平板を配設する第１の工程と、基板と平板との隙間に、導電性粒子と気泡発生剤を含有した流動体を供給する第２の工程と、流動体を加熱して、該流動体中に含有する気泡発生剤から気泡を発生させる第３の工程とを含み、第３の工程において、流動体は、気泡発生剤から発生した気泡が成長することで該気泡外に押し出されることによって、平板に形成された凸状パターンと基板間に界面張力で自己集合し、該自己集合した流動体中に含有する導電性粒子の集合体が、基板上に形成された導電パターンを構成していることを特徴とする。
ある好適な実施形態において、上記流動体は樹脂で構成されており、第３の工程において、樹脂を凸状パターンと基板間に自己集合させた後、該樹脂を硬化させる工程をさらに含む。
ある好適な実施形態において、上記樹脂は、光硬化性樹脂からなり、第３の工程において、凸状パターンと基板間に自己集合した樹脂を、選択的に光照射することによって、該樹脂を光硬化させる。
上記平板は透明基板からなり、平板の前記凸状パターン以外の表面は、光遮蔽膜が形成されていることが好ましい。
ある好適な実施形態において、上記導電性粒子の集合体は、該導電性粒子が互いに接触して導電パターンを構成している。
ある好適な実施形態において、上記第３の工程において、流動体を、凸状パターンと基板間に自己集合させた後、該流動体を導電性粒子が溶融する温度に加熱する工程をさらに含み、該加熱工程により、導電性粒子同士を金属結合させる。
上記導電性粒子の融点は、気泡発生剤の沸点よりも高いことが好ましい。
ある好適な実施形態において、上記第３の工程において、流動体を、凸状パターンと基板間に自己集合させた後、平板を基板に押圧する工程をさらに含み、該押圧工程により、導電性粒子同士を圧着させる。
ある好適な実施形態において、上記気泡発生剤は、流動体が加熱されたときに沸騰する材料、または、熱分解することにより気体を発生する材料からなる。
上記気泡発生剤は、沸点の異なる２種類以上の材料からなることが好ましい。
ある好適な実施形態において、上記第３の工程は、基板と平板とのギャップを変動させながら実行される。
ある好適な実施形態において、上記凸状パターンの少なくとも表面は、金属で形成されている。
ある好適な実施形態において、上記第３の工程において、流動体を、凸状パターンと基板間に自己集合させた後、基板と平板との隙間に封止剤を充填し、然る後、該封止剤を硬化させる工程をさらに含む。
ある好適な実施形態において、上記凸状パターンは、少なくとも２種類の高さの異なる凸状パターンで構成されている。
上記凸状パターンは、幅の狭い部位の高さが、幅の広い部位の高さよりも高く形成されていることが好ましい。
ある好適な実施形態において、上記基板は配線基板からなり、上記導電パターンは、配線基板上に形成された配線パターンの少なくとも一部を構成している。
ある好適な実施形態において、上記第３の工程の後、平板を除去する工程をさらに含む。
上記導電性パターンの断面形状は、つつみ状になっていることが好ましい。
本発明の配線基板は、表面に配線パターンが形成された配線基板であって、該配線パターンは、配線基板に対向して、表面に凸状パターンが形成された平板を配設し、配線基板と平板との隙間に供給された導電性粒子と気泡発生剤を含有する流動体が、該流動体を加熱することによって、平板に形成された凸状パターンと基板間に自己集合し、該自己集合した流動体中に含有する導電性粒子の集合体で構成されていることを特徴とする。
ある好適な実施形態において、上記配線パターンを構成する導電性粒子の集合体は、凸状パターンと基板間に自己集合した流動体を加熱することによって、導電性粒子同士が金属結合している。
本発明に係る導電パターンの形成方法は、基板と平板との隙間に供給された流動体を加熱することによって、流動体中に含有された気泡発生剤から気泡を発生させ、さらに、成長する気泡で流動体自身を気泡外に押し出すことによって、流動体を、平板に形成された凸状パターンと基板間に界面張力で自己集合させることができる。その結果、自己集合した流動体中に含有する導電性粒子の集合体が、導電パターンを構成することにより、加熱という簡易な方法によって、導電パターンを容易に形成することができる。
また、導電パターンは、凸状パターンに対して自己集合的に形成されるので、微細な導電パターンを形成することができる。
加えて、流動体に樹脂等の硬化する材料を用いれば、導電パターンを自己集合により形成した後、樹脂等の流動体を硬化させることによって、導電性粒子の集合体で構成される導電パターンを、強度的にも安定した構造にすることができる。
１１、３１ 基板
１２、４０ 平板
１３ 凸状パターン
１４ 流動体
１６ 導電性粒子（はんだ粉）
１８ 導電パターン
１９ バンプ
２０、３０ 気泡
２１ 封止剤
２２ 光
３２ 電極
１２、４０ 平板
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本願出願人は、配線基板や半導体チップ等の電極上に、導電性粒子（例えば、はんだ粉）を自己集合させて、バンプを形成する方法、あるいは、配線基板と半導体チップの電極間に導電性粒子を自己集合させて、電極間に接続体を形成し、フリップチップ実装する方法について、種々検討を行ない、従来にない新規なバンプ形成方法、フリップチップ実装方法を提案している（日本特願２００５−０９４２３２号）。
図１（ａ）〜（ｄ）、及び図２（ａ）〜（ｄ）は、本願出願人が上記特許出願明細書で開示したバンプ形成方法の基本工程を示した図である。なお、プリップチップ実装方法も、基本的な工程は共通するので、ここでは、バンプ形成方法についてのみ説明する。
まず、図１（ａ）に示すように、複数の電極３２を有する基板３１上に、導電性粒子（はんだ粉）１６と気泡発生剤（不図示）を含有した流動体（樹脂）１４を供給する。次に、図１（ｂ）に示すように、流動体（樹脂）１４表面に、平板４０を配設する。
この状態で、流動体（樹脂）１４を加熱すると、図１（ｃ）に示すように、流動体（樹脂）１４中に含有する気泡発生剤から気泡３０が発生する。そして、図１（ｄ）に示すように、流動体（樹脂）１４は、発生した気泡３０が成長することで、この気泡３０外に押し出される。
押し出された流動体（樹脂）１４は、図２（ａ）に示すように、基板３１の電極３２との界面、及び平板４０との界面に柱状に自己集合する。次に、流動体（樹脂）１４をさらに加熱すると、図２（ｂ）に示すように、流動体（樹脂）１４中に含有する導電性粒子（はんだ粉）１６が溶融し、電極３２上に自己集合した流動体（樹脂）１４中に含有する導
電性粒子（はんだ粉）１６同士が溶融結合する。
電性粒子（はんだ粉）１６同士が溶融結合する。
電極３２は、溶融結合した導電性粒子（はんだ粉）１６に対して濡れ性が高いので、図２（ｃ）に示すように、電極３２上に溶融はんだ粉よりなるバンプ１９を形成する。最後に、図２（ｄ）に示すように、流動体（樹脂）１４と平板４０を除去することにより、電極３２上にバンプ１９が形成された基板３１が得られる。
この方法の特徴は、基板３１と平板４０の隙間に供給された流動体（樹脂）１４を加熱することによって、気泡発生剤から気泡３０を発生させ、気泡３０が成長することで流動体（樹脂）１４を気泡外に押し出すことにより、流動体（樹脂）１４を基板３１の電極３２と平板４０との間に自己集合させる点にある。
なお、流動体（樹脂）１４を電極３２上に自己集合させた後、流動体（樹脂）１４を再び加熱してはんだ粉を溶融させる工程を加えているのは、最終的に、電極３２上にバンプ１９を形成するためである。
流動体（樹脂）１４が電極３２上に自己集合する現象は、図３（ａ）、（ｂ）に示すようなメカニズムで起きているものと考えられる。
図３（ａ）は、流動体（樹脂）１４が、成長した気泡（不図示）によって、基板３１の電極３２上に押し出された状態を示した図である。電極３２に接した流動体（樹脂）１４は、その界面における界面張力（いわゆる樹脂の濡れ広がりに起因する力）γにより、応力Ｆs（∝γ）が発生し、毛細現象により、電極３２の全面に亙って広がり、最終的に、電極３２の端部を境とした柱状の流動体（樹脂）が、電極３２と平板４０間に形成される。
なお、電極３２上に自己集合して形成された柱状の流動体（樹脂）（以下、「樹脂柱」という）１４には、図３（ｂ）に示すように、気泡３０の成長（または移動）による応力Ｆbが加わるが、流動体（樹脂）１４の粘度ηによる応力Ｆη（∝η）の作用により、その形状を維持することができる。
ここで、自己集合した流動体（樹脂）１４が一定の形状を維持できるかどうかは、上記界面張力γの他に、電極３２の面積Ｓ及び電極３２と平板４０との隙間の距離Ｌや、流動体（樹脂）１４の粘度ηにも依存する。
今、樹脂柱が略円柱状に維持されたとき、ラプラス圧Δｐは、流動体（樹脂）の円柱半径をＲ、樹脂のぬれ角をθとすると、以下のように表すことができる。
この式から、θ＜２／Ｌのとき、樹脂柱はつつみ状となって、引力として作用する。また、応力Ｆｓは、
となる。
例えば、γ＝４０［ｍＮ／ｍ］、Ｒ＝５０［μｍ］、Ｌ＝２０［μｍ］、θ＝０［°］のとき、Ｆs＝−１３［μＮ］となる。また、γ＝８０［ｍＮ／ｍ］、Ｒ＝５０［μｍ］、Ｌ＝２０［μｍ］、θ＝０［°］のとき、Ｆs＝−２５［μＮ］となり、γの増加により樹脂柱の安定性が増すことになる。
また、樹脂は以下のレイノルズ方程式
に支配されるため、ηの増加によっても、樹脂柱の安定性が増すことになる。
上記の説明のように、この方法は、流動体（樹脂）１４の界面張力による自己集合を利用して、電極３２上に流動体（樹脂）１４を自己整合的に形成するものであるが、かかる界面張力による自己集合は、基板３１表面に形成された電極３２が凸状に形成されているが故に、基板３１と平板４０間に形成されたギャップの中で狭くなっている電極３２上にのみ起きる現象を利用したものと言える。
バンプ形成方法においては、基板上に電極がもともと凸状に形成されているので、自ずと電極上に流動体（樹脂）が自己集合することになるが、もし、平板上に任意の凸状パターンを予め形成しておけば、この凸状パターンに対して、流動体（樹脂）を自己集合的に形成させることが可能であることに、本願発明者は気が付いた。
すなわち、凸状パターンを、所望の導電パターンと同じパターンに平板上に形成しておけば、流動体（樹脂）の界面張力による自己集合を利用して、基板上に所望の導電パターンを形成することができることになる。
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下の図面においては、説明の簡略化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示す。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。
図４（ａ）〜（ｅ）は、本発明の実施形態における導電パターン形成方法の基本的な工程を示した図である。
まず、図４（ａ）に示すように、基板１１上に、導電性粒子１６と気泡発生剤（不図示）を含有した流動体１４を供給する。次に、図４（ｂ）に示すように、流動体１４表面に、複数の凸状パターン１３が形成された平板１２を、基板１１に対向させて配設する。
ここで、凸状パターン１３は、基板１１上に形成する導電パターンと同じレイアウトで平板１２上に形成されている。また、基板１１が、例えば、電子部品等が搭載される配線基板である場合には、平板１２は、基板１１に対して必要なアライメントがなされて配設されている。
なお、ここに示した工程は、先に、基板１１と平板１２を一定の隙間を設けて互いに対向させて配置し、然る後、導電性粒子１６と気泡発生剤を含有した流動体１４を、この隙間に供給するようにしてもよい。
この状態で、流動体１４を加熱すると、図４（ｃ）に示すように、流動体１４中に含有する気泡発生剤から気泡２０が発生する。そのとき、流動体１４は、発生した気泡２０が成長する過程で、この気泡２０外に押し出される。
押し出された流動体１４は、図４（ｄ）に示すように、平板１２に形成された凸状パターン１３と基板１１間に、界面張力で自己集合する。そして、平板１２を除去することにより、基板１１上に、自己集合して形成された流動体１４のパターンが形成される。
ここで、自己集合した流動体１４に含有する導電性粒子１６の集合体は、導電性粒子１６が互いに接触して導電パターンを構成している。
図５は、図４（ａ）〜（ｅ）に示した工程により、基板１１上に形成された導電パターン１８の斜視図である。図５では、一定の幅の直線状の導電パターン１８が形成されたものを示しているが、幅が途中で異なるものでもよい。また、直線状のパターンだけでなく、折曲がったパターン、あるいは交差したパターンも形成可能である。この場合、自己集合した流動体１４の形状を維持しやすくするために、導電パターンの角部を、４５度の傾斜を持たすか、あるいは曲率をもたすように設計しておいてもよい。
なお、基板１１が配線基板の場合、導電パターン１８は、配線パターンを構成する。
本発明によれば、基板１１と平板１２との隙間に供給された流動体１４を加熱することによって、流動体１４中に含有された気泡発生剤から気泡を発生させ、さらに、成長する気泡で流動体１４自身を気泡外に押し出すことによって、流動体１４を、平板１２に形成された凸状パターン１３と基板１１間に界面張力で自己集合させることができる。その結果、自己集合した流動体１４中に含有する導電性粒子１６の集合体が、導電パターン１８を構成することにより、加熱という簡易な方法によって、導電パターン１８を容易に形成することができる。
また、導電パターン１８は、凸状パターン１３に対して自己集合的に形成されるので、微細な導電パターン１８を形成することができる。
さらに、本発明により形成された導電パターンの断面形状は、典型的には、つつみ状（中央部がくびれている形状）になっているので、従来のエッチング等により形成された配線パターン（典型的には、断面が四角または台形）に比べて、基板との接着力を大きくすることができる。また、基板とは反対側の面も、基板側の面とほぼ同じ大きさに形成されるので、例えば、導電パターンと半導体チップに形成された金バンプとを接続する場合にも、接続面積を大きくすることができるので、信頼性の高い半導体実装が実現できる。
ところで、図４（ａ）〜（ｅ）、及び図５に示した各構成の大きさや相対的な位置関係（例えば、導電性粒子１６の大きさや、基板１１と平板１２とのギャップの距離等）は、説明を容易にするために便宜的に現されたもので、実際の大きさ等を示したものではない。
次に、流動体１４として光硬化性樹脂を用いた場合の導電パターンの形成方法を、図６（ａ）〜（ｅ）を参照しながら説明する。
図６（ａ）に示すように、基板１１に対向させて、表面に凸状パターン１３が形成された平板１２を配設し、基板１１と平板１２との隙間に、導電性粒子１６と気泡発生剤（不図示）を含有した流動体（光硬化性樹脂）１４を供給する。
この状態で、流動体（光硬化性樹脂）１４を加熱すると、図６（ｂ）に示すように、流動体（樹脂）１４中に含有する気泡発生剤から気泡２０が発生する。そのとき、流動体（樹脂）１４は、発生した気泡２０が成長する過程で、この気泡２０外に押し出される。
押し出された流動体（樹脂）１４は、図６（ｃ）に示すように、平板１２に形成された凸状パターン１３と基板１１間に、界面張力で自己集合する。
次に、図６（ｄ）に示すように、紫外線等の光２２を、基板１１を通して流動体（光硬化性樹脂）１４に照射する。ここで、基板１１を、透明部材（例えば、ガラス等）で構成し、凸状パターン１３以外の表面に、光遮光膜２３（例えば、クロム膜等）を形成しておけば、自己集合した流動体（光硬化性樹脂）１４を選択的に光照射することができ、その結果、光照射された流動体（光硬化性樹脂）１４を選択的に硬化させることができる。
その後、図６（ｅ）に示すように、平板１２を除去することによって、基板１１上に自己集合した形成された流動体（光硬化性樹脂）１４のパターン、即ち、導電性粒子１６の集合体で構成される導電パターン１８が形成される。
このように、導電パターン１８を自己集合により形成した後、流動体（光硬化性樹脂）１４を硬化させることによって、導電性粒子１６の集合体で構成される導電パターン１８を、強度的にも安定した構造にすることができる。
なお、ここでは、光硬化性樹脂を用いたが、熱硬化性樹脂を用いることもできる。熱硬化性樹脂を用いた場合、熱硬化時の樹脂の収縮により、導電性粒子１６の接触をより強くすることができる。
また、流動体（樹脂）１４を自己集合させた後、流動体（樹脂）を導電性粒子１６が溶融する温度に加熱することによって、導電性粒子１６同士を金属結合させることによって、導電パターンを強度的に安定した構造にするとともに、その抵抗値をより小さくすることができる。
なお、流動体１４として、熱硬化性樹脂を用いれば、上記の加熱工程により、導電性粒子１６の溶融と、樹脂の硬化を同時に行なうことができる。
図７（ａ）〜（ｃ）は、流動体１４を凸状パターン１３と基板１１間に自己集合させた
後、基板１１と平板１２との隙間に封止剤（例えば、樹脂等）を充填し、然る後、封止剤を硬化させる例を示した工程断面図である。
後、基板１１と平板１２との隙間に封止剤（例えば、樹脂等）を充填し、然る後、封止剤を硬化させる例を示した工程断面図である。
図７（ａ）は、図４（ａ）〜（ｅ）に示した工程において、図４（ｄ）までの工程、すなわち、流動体１４を凸状パターン１３と基板１１間に自己集合させた状態を示す図である。
この状態で、図７（ｂ）に示すように、基板１１と平板１２との隙間に封止剤（例えば、樹脂等）２１を充填し、封止剤２１を硬化させる。その後、図７（ｃ）に示すように、平板１２を除去した後、封止剤２１の出っ張りを削って、導電パターン１８の表面と高さを揃える。
図７（ｃ）に示すように、基板１１上に自己集合して形成された導電パターン１８（流動体１４）は、封止剤２１によって封止された状態になり、導電パターン１８の構造を強固にすると共に、導電パターン１８を封止剤２１で保護することができる。
本発明における導電パターン形成方法は、任意の形状の導電パターンを形成することが可能であるが、さらに、高さ（厚さ）の異なる導電パターンを同時に形成することができる。以下、図８（ａ）〜（ｂ）を参照しながら、説明する。
図８（ａ）は、基板１１と平板１２との隙間に、導電性粒子１６と気泡発生剤（不図示）を含有した流動体１４を供給し、当該流動体１４を加熱する工程を示した図で、高さの異なる凸状パターン１３ａ、１３ｂが、平板１２に形成されている点が、図４（ｃ）に示した工程と異なる。
図８（ａ）に示すように、流動体１４中に含有する気泡発生剤から気泡２０が発生し、流動体１４は、発生した気泡２０が成長する過程で、この気泡２０外に押し出されるが、押し出された流動体１４は、図８（ｂ）に示すように、それぞれの凸状パターン１３ａ、１３ｂと基板１１間に、界面張力で自己集合する。
その結果、図８（ｃ）に示すように、平板１２を除去することによって、高さの異なる導電パターン１８ａ、１８ｂ（流動体１４ａ、１４ｂ）が、基板１１上に形成される。
これは、凸状パターン１３ａ、１３ｂの表面に接した流動体１４が、それぞれの界面における界面張力によって、凸状パターン１３ａ、１３ｂの全面に亙って拡がり、その後、流動体１４の粘度による応力の作用により、その形状を維持することができるためである。
なお、自己集合して形成された柱状の流動体（樹脂柱）１４の安定性を高めるためには、上記の式（１）から、図８（ａ）〜（ｂ）に示すように、異なる高さの凸状パターン１３ａ、１３ｂにおいて、幅の狭い部位の高さ（１３ａ）が、幅の広い部位の高さ（１３ｂ）よりも高く形成されていることが好ましい。
このように、異なる高さ及び幅を有する導電パターンを同時に形成することができるので、例えば、導電パターンを信号線として用いた場合、インピーダンスの整合を容易に取ることができる。
また、基板上に予め剥離材、例えばアクリル樹脂などを付加して、この基板上に、本発明の方法を用いて導電パターンを形成し、当該導電パターンを、別の部材に転写することによって、従来、形成が難しかった立体回路の形成にも応用することができる。このとき、転写される別の部材にも、予め粘着性材料を付加しておくことが好ましい。
また、基板上に、本発明の方法を用いて、部分的に高さを変えた導電パターンを形成し、これに配線パターンが形成された別の基板を積層して、一定圧力で加圧することによって、部分的に高い配線によって基板間の配線接続を行うことができる。このとき、導電パターンを形成する基板表面を半硬化状にしておけば、基板間の配線接続を行った後、硬化させることによって、多層配線基板を形成することができる。
ここで、本発明の導電パターン形成方法に使用する流動体１４、導電性粒子１６、及び気泡発生剤は、特に限定されないが、それぞれ、以下のような材料を使用することができる。
流動体１４としては、室温から導電性粒子１６の溶融温度の範囲内において、流動可能な程度の粘度を有するものであればよく、また、加熱することによって流動可能な粘度に低下するものも含む。代表的な例としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、フラン樹脂、メラミン樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリエステルエストラマ、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、アラミド樹脂等の熱可塑性樹脂、又は光（紫外線）硬化樹脂等、あるいはそれらを組み合わせた材料を使用することができる。樹脂以外にも、高沸点溶剤、オイル等も使用することができる。
また、導電性粒子１６、及び気泡発生剤としては、図９、及び図１０に示すような材料から適宜組み合わせて使用することができる。なお、導電性粒子１６の融点を、気泡発生剤の沸点よりも高い材料を用いれば、流動体１４を加熱して気泡発生剤から気泡を発生させて、流動体を自己集合させた後、さらに、流動体１４を加熱して、自己集合した流動体中の導電性粒子を溶融させ、導電性粒子同士を金属結合させる工程を実行することができる。
また、気泡発生剤は、沸点の異なる２種類以上の材料からなるものであってもよい。沸点が異なれば、気泡の発生、及び成長するタイミングに差が生じ、その結果、気泡の成長による流動体１４の押し出しが、段階的に行なわれるので、流動体１４の自己集合過程が均一化され、これにより、均一性のよい導電パターンを形成することができる。
なお、気泡発生剤としては、図１０に挙げた材料以外に、流動体１４が加熱されたときに、気泡発生剤が熱分解することにより気泡を発生する材料も使用することができる。そのような気泡発生剤としては、図１１に挙げた材料を使用することができる。例えば、結晶水を含む化合物（水酸化アルミニウム）を使用した場合、流動体１４が加熱されたときに熱分解し、水蒸気が気泡となって発生する。
以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、勿論、種々の改変が可能である。例えば、流動体を凸状パターンと基板間に自己集合させた後、平板を基板に押圧することによって、導電性粒子同士を圧着させてもよい。
また、流動体を凸状パターンと基板間に自己集合させる工程において、基板と平板とのギャップを変動させながら行なってもよい。このようにすることによって、流動体を凸状パターンと基板間に効率よく自己集合させることができる。
さらに、凸状パターンの少なくとも表面を、金属で形成しておいてもよい。これにより、金属面で界面張力が変わることによって、流動体がより自己集合しやすくなる。また、導電粒子を溶融させて導電性粒子同士を金属結合させて導電パターンを形成する場合、溶融した導電性粒子は、濡れ性の大きな金属表面に接合し易くなり、抵抗値をより小さくすることができる。
本発明によれば、簡易な方法により微細パターンを低コストで形成できる導電パターンの形成方法を提供することができる。
本発明は、基板上に導電パターンを形成する方法に関し、特に、簡易な方法により微細パターンを得ることのできる導電パターンの形成方法に関する。
プリント基板等の基板上に導電パターン（配線パターン）を形成する場合、フォトリソグラフィー工程及びエッチング工程を経るのが一般的になっているが、これらの工程は、複雑で多数の工程から構成されているため、一般的な導電パターンの形成には手間や時間がかかる。
このような工程を経ずに、かつ微細な導電パターンを形成する技術として、金属ナノ粒子を含む導電性ペーストを用いて、基板上に導電パターンの描画を行い、得られる導電性ペースト塗布層に加熱処理を施し、目的とする導電パターンを形成する方法が知られている（特許文献１、特許文献２等）。
導電パターンの描画方法としては、スクリーン印刷法を用い、塗布開口部が設けられたスクリーンマスクを型として、所定の厚さの導電性ペーストを塗布する方法（例えば、特許文献１等）が一般的であるが、それ以外に、インクジェット法を用い、基板上に導電性ペーストを直接噴射し、目的とする導電パターンを描画する方法も開発されている（例えば、特許文献２等）。
特開２００４−２４７５７２号公報
特開２００２−１３４８７８号公報
上記特許文献１、２等に記載された導電パターンの形成方法は、従来のフォトリソグラフィー工程及びエッチング工程を経る複雑な工程よりは、簡易な工程であるので、導電パターンを比較的低コストで形成することができる。
しかしながら、スクリーン印刷法では、微細パターンの形成は困難であり、また、インクジェット法では、導電性ペーストと基板との密着性等の解決すべき課題を残しており、いずれの方法も、従来のフォトリソグラフィー工程及びエッチング工程を用いた導電パターン形成方法に置き換わる主流の技術には至っていない。
本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、簡易な方法により微細パターンを低コストで形成できる導電パターンの形成方法を提供することを目的とする。
本発明の導電パターン形成方法は、基板上に導電パターンを形成する方法であって、基板に対向させて、表面に凸状パターンが形成された平板を配設する第１の工程と、基板と平板との隙間に、導電性粒子と気泡発生剤を含有した流動体を供給する第２の工程と、流動体を加熱して、該流動体中に含有する気泡発生剤から気泡を発生させる第３の工程とを含み、第３の工程において、流動体は、気泡発生剤から発生した気泡が成長することで該気泡外に押し出されることによって、平板に形成された凸状パターンと基板間に界面張力で自己集合し、該自己集合した流動体中に含有する導電性粒子の集合体が、基板上に形成された導電パターンを構成していることを特徴とする。
ある好適な実施形態において、上記流動体は樹脂で構成されており、第３の工程において、樹脂を凸状パターンと基板間に自己集合させた後、該樹脂を硬化させる工程をさらに含む。
ある好適な実施形態において、上記樹脂は、光硬化性樹脂からなり、第３の工程において、凸状パターンと基板間に自己集合した樹脂を、選択的に光照射することによって、該樹脂を光硬化させる。
上記平板は透明基板からなり、平板の前記凸状パターン以外の表面は、光遮蔽膜が形成されていることが好ましい。
ある好適な実施形態において、上記導電性粒子の集合体は、該導電性粒子が互いに接触して導電パターンを構成している。
ある好適な実施形態において、上記第３の工程において、流動体を、凸状パターンと基板間に自己集合させた後、該流動体を導電性粒子が溶融する温度に加熱する工程をさらに含み、該加熱工程により、導電性粒子同士を金属結合させる。
上記導電性粒子の融点は、気泡発生剤の沸点よりも高いことが好ましい。
ある好適な実施形態において、上記第３の工程において、流動体を、凸状パターンと基板間に自己集合させた後、平板を基板に押圧する工程をさらに含み、該押圧工程により、導電性粒子同士を圧着させる。
ある好適な実施形態において、上記気泡発生剤は、流動体が加熱されたときに沸騰する材料、または、熱分解することにより気体を発生する材料からなる。
上記気泡発生剤は、沸点の異なる２種類以上の材料からなることが好ましい。
ある好適な実施形態において、上記第３の工程は、基板と平板とのギャップを変動させながら実行される。
ある好適な実施形態において、上記凸状パターンの少なくとも表面は、金属で形成されている。
ある好適な実施形態において、上記第３の工程において、流動体を、凸状パターンと基板間に自己集合させた後、基板と平板との隙間に封止剤を充填し、然る後、該封止剤を硬化させる工程をさらに含む。
ある好適な実施形態において、上記凸状パターンは、少なくとも２種類の高さの異なる凸状パターンで構成されている。
上記凸状パターンは、幅の狭い部位の高さが、幅の広い部位の高さよりも高く形成されていることが好ましい。
ある好適な実施形態において、上記基板は配線基板からなり、上記導電パターンは、配線基板上に形成された配線パターンの少なくとも一部を構成している。
ある好適な実施形態において、上記第３の工程の後、平板を除去する工程をさらに含む。
上記導電性パターンの断面形状は、つづみ状になっていることが好ましい。
本発明の配線基板は、表面に配線パターンが形成された配線基板であって、該配線パターンは、配線基板に対向して、表面に凸状パターンが形成された平板を配設し、配線基板と平板との隙間に供給された導電性粒子と気泡発生剤を含有する流動体が、該流動体を加熱することによって、平板に形成された凸状パターンと基板間に自己集合し、該自己集合した流動体中に含有する導電性粒子の集合体で構成されていることを特徴とする。
ある好適な実施形態において、上記配線パターンを構成する導電性粒子の集合体は、凸状パターンと基板間に自己集合した流動体を加熱することによって、導電性粒子同士が金属結合している。
本発明に係る導電パターンの形成方法は、基板と平板との隙間に供給された流動体を加熱することによって、流動体中に含有された気泡発生剤から気泡を発生させ、さらに、成長する気泡で流動体自身を気泡外に押し出すことによって、流動体を、平板に形成された凸状パターンと基板間に界面張力で自己集合させることができる。その結果、自己集合した流動体中に含有する導電性粒子の集合体が、導電パターンを構成することにより、加熱という簡易な方法によって、導電パターンを容易に形成することができる。
また、導電パターンは、凸状パターンに対して自己集合的に形成されるので、微細な導電パターンを形成することができる。
加えて、流動体に樹脂等の硬化する材料を用いれば、導電パターンを自己集合により形成した後、樹脂等の流動体を硬化させることによって、導電性粒子の集合体で構成される導電パターンを、強度的にも安定した構造にすることができる。
本願出願人は、配線基板や半導体チップ等の電極上に、導電性粒子（例えば、はんだ粉）を自己集合させて、バンプを形成する方法、あるいは、配線基板と半導体チップの電極間に導電性粒子を自己集合させて、電極間に接続体を形成し、フリップチップ実装する方法について、種々検討を行ない、従来にない新規なバンプ形成方法、フリップチップ実装方法を提案している（日本特願２００５−０９４２３２号）。
図１（ａ）〜（ｄ）、及び図２（ａ）〜（ｄ）は、本願出願人が上記特許出願明細書で開示したバンプ形成方法の基本工程を示した図である。なお、プリップチップ実装方法も、基本的な工程は共通するので、ここでは、バンプ形成方法についてのみ説明する。
まず、図１（ａ）に示すように、複数の電極３２を有する基板３１上に、導電性粒子（はんだ粉）１６と気泡発生剤（不図示）を含有した流動体（樹脂）１４を供給する。次に、図１（ｂ）に示すように、流動体（樹脂）１４表面に、平板４０を配設する。
この状態で、流動体（樹脂）１４を加熱すると、図１（ｃ）に示すように、流動体（樹脂）１４中に含有する気泡発生剤から気泡３０が発生する。そして、図１（ｄ）に示すように、流動体（樹脂）１４は、発生した気泡３０が成長することで、この気泡３０外に押し出される。
押し出された流動体（樹脂）１４は、図２（ａ）に示すように、基板３１の電極３２との界面、及び平板４０との界面に柱状に自己集合する。次に、流動体（樹脂）１４をさらに加熱すると、図２（ｂ）に示すように、流動体（樹脂）１４中に含有する導電性粒子（はんだ粉）１６が溶融し、電極３２上に自己集合した流動体（樹脂）１４中に含有する導
電性粒子（はんだ粉）１６同士が溶融結合する。
電性粒子（はんだ粉）１６同士が溶融結合する。
電極３２は、溶融結合した導電性粒子（はんだ粉）１６に対して濡れ性が高いので、図２（ｃ）に示すように、電極３２上に溶融はんだ粉よりなるバンプ１９を形成する。最後に、図２（ｄ）に示すように、流動体（樹脂）１４と平板４０を除去することにより、電極３２上にバンプ１９が形成された基板３１が得られる。
この方法の特徴は、基板３１と平板４０の隙間に供給された流動体（樹脂）１４を加熱することによって、気泡発生剤から気泡３０を発生させ、気泡３０が成長することで流動体（樹脂）１４を気泡外に押し出すことにより、流動体（樹脂）１４を基板３１の電極３２と平板４０との間に自己集合させる点にある。
なお、流動体（樹脂）１４を電極３２上に自己集合させた後、流動体（樹脂）１４を再び加熱してはんだ粉を溶融させる工程を加えているのは、最終的に、電極３２上にバンプ１９を形成するためである。
流動体（樹脂）１４が電極３２上に自己集合する現象は、図３（ａ）、（ｂ）に示すようなメカニズムで起きているものと考えられる。
図３（ａ）は、流動体（樹脂）１４が、成長した気泡（不図示）によって、基板３１の電極３２上に押し出された状態を示した図である。電極３２に接した流動体（樹脂）１４は、その界面における界面張力（いわゆる樹脂の濡れ広がりに起因する力）γにより、応力Ｆs（∝γ）が発生し、毛細現象により、電極３２の全面に亙って広がり、最終的に、電極３２の端部を境とした柱状の流動体（樹脂）が、電極３２と平板４０間に形成される。
なお、電極３２上に自己集合して形成された柱状の流動体（樹脂）（以下、「樹脂柱」という）１４には、図３（ｂ）に示すように、気泡３０の成長（または移動）による応力Ｆbが加わるが、流動体（樹脂）１４の粘度ηによる応力Ｆη（∝η）の作用により、その形状を維持することができる。
ここで、自己集合した流動体（樹脂）１４が一定の形状を維持できるかどうかは、上記界面張力γの他に、電極３２の面積Ｓ及び電極３２と平板４０との隙間の距離Ｌや、流動体（樹脂）１４の粘度ηにも依存する。
今、樹脂柱が略円柱状に維持されたとき、ラプラス圧Δｐは、流動体（樹脂）の円柱半径をＲ、樹脂のぬれ角をθとすると、以下のように表すことができる。
この式から、θ＜２／Ｌのとき、樹脂柱はつづみ状となって、引力として作用する。また、応力Ｆｓは、
となる。
例えば、γ＝４０［ｍＮ／ｍ］、Ｒ＝５０［μｍ］、Ｌ＝２０［μｍ］、θ＝０［°］のとき、Ｆs＝−１３［μＮ］となる。また、γ＝８０［ｍＮ／ｍ］、Ｒ＝５０［μｍ］、Ｌ＝２０［μｍ］、θ＝０［°］のとき、Ｆs＝−２５［μＮ］となり、γの増加により樹脂柱の安定性が増すことになる。
また、樹脂は以下のレイノルズ方程式
に支配されるため、ηの増加によっても、樹脂柱の安定性が増すことになる。
上記の説明のように、この方法は、流動体（樹脂）１４の界面張力による自己集合を利用して、電極３２上に流動体（樹脂）１４を自己整合的に形成するものであるが、かかる界面張力による自己集合は、基板３１表面に形成された電極３２が凸状に形成されているが故に、基板３１と平板４０間に形成されたギャップの中で狭くなっている電極３２上にのみ起きる現象を利用したものと言える。
バンプ形成方法においては、基板上に電極がもともと凸状に形成されているので、自ずと電極上に流動体（樹脂）が自己集合することになるが、もし、平板上に任意の凸状パターンを予め形成しておけば、この凸状パターンに対して、流動体（樹脂）を自己集合的に形成させることが可能であることに、本願発明者は気が付いた。
すなわち、凸状パターンを、所望の導電パターンと同じパターンに平板上に形成しておけば、流動体（樹脂）の界面張力による自己集合を利用して、基板上に所望の導電パターンを形成することができることになる。
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下の図面においては、説明の簡略化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示す。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。
図４（ａ）〜（ｅ）は、本発明の実施形態における導電パターン形成方法の基本的な工程を示した図である。
まず、図４（ａ）に示すように、基板１１上に、導電性粒子１６と気泡発生剤（不図示）を含有した流動体１４を供給する。次に、図４（ｂ）に示すように、流動体１４表面に、複数の凸状パターン１３が形成された平板１２を、基板１１に対向させて配設する。
ここで、凸状パターン１３は、基板１１上に形成する導電パターンと同じレイアウトで平板１２上に形成されている。また、基板１１が、例えば、電子部品等が搭載される配線基板である場合には、平板１２は、基板１１に対して必要なアライメントがなされて配設されている。
なお、ここに示した工程は、先に、基板１１と平板１２を一定の隙間を設けて互いに対向させて配置し、然る後、導電性粒子１６と気泡発生剤を含有した流動体１４を、この隙間に供給するようにしてもよい。
この状態で、流動体１４を加熱すると、図４（ｃ）に示すように、流動体１４中に含有する気泡発生剤から気泡２０が発生する。そのとき、流動体１４は、発生した気泡２０が成長する過程で、この気泡２０外に押し出される。
押し出された流動体１４は、図４（ｄ）に示すように、平板１２に形成された凸状パターン１３と基板１１間に、界面張力で自己集合する。そして、平板１２を除去することにより、基板１１上に、自己集合して形成された流動体１４のパターンが形成される。
ここで、自己集合した流動体１４に含有する導電性粒子１６の集合体は、導電性粒子１６が互いに接触して導電パターンを構成している。
図５は、図４（ａ）〜（ｅ）に示した工程により、基板１１上に形成された導電パターン１８の斜視図である。図５では、一定の幅の直線状の導電パターン１８が形成されたものを示しているが、幅が途中で異なるものでもよい。また、直線状のパターンだけでなく、折曲がったパターン、あるいは交差したパターンも形成可能である。この場合、自己集合した流動体１４の形状を維持しやすくするために、導電パターンの角部を、４５度の傾斜を持たすか、あるいは曲率をもたすように設計しておいてもよい。
なお、基板１１が配線基板の場合、導電パターン１８は、配線パターンを構成する。
本発明によれば、基板１１と平板１２との隙間に供給された流動体１４を加熱することによって、流動体１４中に含有された気泡発生剤から気泡を発生させ、さらに、成長する気泡で流動体１４自身を気泡外に押し出すことによって、流動体１４を、平板１２に形成された凸状パターン１３と基板１１間に界面張力で自己集合させることができる。その結果、自己集合した流動体１４中に含有する導電性粒子１６の集合体が、導電パターン１８を構成することにより、加熱という簡易な方法によって、導電パターン１８を容易に形成することができる。
また、導電パターン１８は、凸状パターン１３に対して自己集合的に形成されるので、微細な導電パターン１８を形成することができる。
さらに、本発明により形成された導電パターンの断面形状は、典型的には、つづみ状（中央部がくびれている形状）になっているので、従来のエッチング等により形成された配線パターン（典型的には、断面が四角または台形）に比べて、基板との接着力を大きくすることができる。また、基板とは反対側の面も、基板側の面とほぼ同じ大きさに形成されるので、例えば、導電パターンと半導体チップに形成された金バンプとを接続する場合にも、接続面積を大きくすることができるので、信頼性の高い半導体実装が実現できる。
ところで、図４（ａ）〜（ｅ）、及び図５に示した各構成の大きさや相対的な位置関係（例えば、導電性粒子１６の大きさや、基板１１と平板１２とのギャップの距離等）は、説明を容易にするために便宜的に現されたもので、実際の大きさ等を示したものではない。
次に、流動体１４として光硬化性樹脂を用いた場合の導電パターンの形成方法を、図６（ａ）〜（ｅ）を参照しながら説明する。
図６（ａ）に示すように、基板１１に対向させて、表面に凸状パターン１３が形成された平板１２を配設し、基板１１と平板１２との隙間に、導電性粒子１６と気泡発生剤（不図示）を含有した流動体（光硬化性樹脂）１４を供給する。
この状態で、流動体（光硬化性樹脂）１４を加熱すると、図６（ｂ）に示すように、流動体（樹脂）１４中に含有する気泡発生剤から気泡２０が発生する。そのとき、流動体（樹脂）１４は、発生した気泡２０が成長する過程で、この気泡２０外に押し出される。
押し出された流動体（樹脂）１４は、図６（ｃ）に示すように、平板１２に形成された凸状パターン１３と基板１１間に、界面張力で自己集合する。
次に、図６（ｄ）に示すように、紫外線等の光２２を、基板１１を通して流動体（光硬化性樹脂）１４に照射する。ここで、基板１１を、透明部材（例えば、ガラス等）で構成し、凸状パターン１３以外の表面に、光遮光膜２３（例えば、クロム膜等）を形成しておけば、自己集合した流動体（光硬化性樹脂）１４を選択的に光照射することができ、その結果、光照射された流動体（光硬化性樹脂）１４を選択的に硬化させることができる。
その後、図６（ｅ）に示すように、平板１２を除去することによって、基板１１上に自己集合した形成された流動体（光硬化性樹脂）１４のパターン、即ち、導電性粒子１６の集合体で構成される導電パターン１８が形成される。
このように、導電パターン１８を自己集合により形成した後、流動体（光硬化性樹脂）１４を硬化させることによって、導電性粒子１６の集合体で構成される導電パターン１８を、強度的にも安定した構造にすることができる。
なお、ここでは、光硬化性樹脂を用いたが、熱硬化性樹脂を用いることもできる。熱硬化性樹脂を用いた場合、熱硬化時の樹脂の収縮により、導電性粒子１６の接触をより強くすることができる。
また、流動体（樹脂）１４を自己集合させた後、流動体（樹脂）を導電性粒子１６が溶融する温度に加熱することによって、導電性粒子１６同士を金属結合させることによって、導電パターンを強度的に安定した構造にするとともに、その抵抗値をより小さくすることができる。
なお、流動体１４として、熱硬化性樹脂を用いれば、上記の加熱工程により、導電性粒子１６の溶融と、樹脂の硬化を同時に行なうことができる。
図７（ａ）〜（ｃ）は、流動体１４を凸状パターン１３と基板１１間に自己集合させた
後、基板１１と平板１２との隙間に封止剤（例えば、樹脂等）を充填し、然る後、封止剤を硬化させる例を示した工程断面図である。
後、基板１１と平板１２との隙間に封止剤（例えば、樹脂等）を充填し、然る後、封止剤を硬化させる例を示した工程断面図である。
図７（ａ）は、図４（ａ）〜（ｅ）に示した工程において、図４（ｄ）までの工程、すなわち、流動体１４を凸状パターン１３と基板１１間に自己集合させた状態を示す図である。
この状態で、図７（ｂ）に示すように、基板１１と平板１２との隙間に封止剤（例えば、樹脂等）２１を充填し、封止剤２１を硬化させる。その後、図７（ｃ）に示すように、平板１２を除去した後、封止剤２１の出っ張りを削って、導電パターン１８の表面と高さを揃える。
図７（ｃ）に示すように、基板１１上に自己集合して形成された導電パターン１８（流動体１４）は、封止剤２１によって封止された状態になり、導電パターン１８の構造を強固にすると共に、導電パターン１８を封止剤２１で保護することができる。
本発明における導電パターン形成方法は、任意の形状の導電パターンを形成することが可能であるが、さらに、高さ（厚さ）の異なる導電パターンを同時に形成することができる。以下、図８（ａ）〜（ｂ）を参照しながら、説明する。
図８（ａ）は、基板１１と平板１２との隙間に、導電性粒子１６と気泡発生剤（不図示）を含有した流動体１４を供給し、当該流動体１４を加熱する工程を示した図で、高さの異なる凸状パターン１３ａ、１３ｂが、平板１２に形成されている点が、図４（ｃ）に示した工程と異なる。
図８（ａ）に示すように、流動体１４中に含有する気泡発生剤から気泡２０が発生し、流動体１４は、発生した気泡２０が成長する過程で、この気泡２０外に押し出されるが、押し出された流動体１４は、図８（ｂ）に示すように、それぞれの凸状パターン１３ａ、１３ｂと基板１１間に、界面張力で自己集合する。
その結果、図８（ｃ）に示すように、平板１２を除去することによって、高さの異なる導電パターン１８ａ、１８ｂ（流動体１４ａ、１４ｂ）が、基板１１上に形成される。
これは、凸状パターン１３ａ、１３ｂの表面に接した流動体１４が、それぞれの界面における界面張力によって、凸状パターン１３ａ、１３ｂの全面に亙って拡がり、その後、流動体１４の粘度による応力の作用により、その形状を維持することができるためである。
なお、自己集合して形成された柱状の流動体（樹脂柱）１４の安定性を高めるためには、上記の式（１）から、図８（ａ）〜（ｂ）に示すように、異なる高さの凸状パターン１３ａ、１３ｂにおいて、幅の狭い部位の高さ（１３ａ）が、幅の広い部位の高さ（１３ｂ）よりも高く形成されていることが好ましい。
このように、異なる高さ及び幅を有する導電パターンを同時に形成することができるので、例えば、導電パターンを信号線として用いた場合、インピーダンスの整合を容易に取ることができる。
また、基板上に予め剥離材、例えばアクリル樹脂などを付加して、この基板上に、本発明の方法を用いて導電パターンを形成し、当該導電パターンを、別の部材に転写することによって、従来、形成が難しかった立体回路の形成にも応用することができる。このとき、転写される別の部材にも、予め粘着性材料を付加しておくことが好ましい。
また、基板上に、本発明の方法を用いて、部分的に高さを変えた導電パターンを形成し、これに配線パターンが形成された別の基板を積層して、一定圧力で加圧することによって、部分的に高い配線によって基板間の配線接続を行うことができる。このとき、導電パターンを形成する基板表面を半硬化状にしておけば、基板間の配線接続を行った後、硬化させることによって、多層配線基板を形成することができる。
ここで、本発明の導電パターン形成方法に使用する流動体１４、導電性粒子１６、及び気泡発生剤は、特に限定されないが、それぞれ、以下のような材料を使用することができる。
流動体１４としては、室温から導電性粒子１６の溶融温度の範囲内において、流動可能な程度の粘度を有するものであればよく、また、加熱することによって流動可能な粘度に低下するものも含む。代表的な例としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、フラン樹脂、メラミン樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリエステルエストラマ、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、アラミド樹脂等の熱可塑性樹脂、又は光（紫外線）硬化樹脂等、あるいはそれらを組み合わせた材料を使用することができる。樹脂以外にも、高沸点溶剤、オイル等も使用することができる。
また、導電性粒子１６、及び気泡発生剤としては、図９、及び図１０に示すような材料から適宜組み合わせて使用することができる。なお、導電性粒子１６の融点を、気泡発生剤の沸点よりも高い材料を用いれば、流動体１４を加熱して気泡発生剤から気泡を発生させて、流動体を自己集合させた後、さらに、流動体１４を加熱して、自己集合した流動体中の導電性粒子を溶融させ、導電性粒子同士を金属結合させる工程を実行することができる。
また、気泡発生剤は、沸点の異なる２種類以上の材料からなるものであってもよい。沸点が異なれば、気泡の発生、及び成長するタイミングに差が生じ、その結果、気泡の成長による流動体１４の押し出しが、段階的に行なわれるので、流動体１４の自己集合過程が均一化され、これにより、均一性のよい導電パターンを形成することができる。
なお、気泡発生剤としては、図１０に挙げた材料以外に、流動体１４が加熱されたときに、気泡発生剤が熱分解することにより気泡を発生する材料も使用することができる。そのような気泡発生剤としては、図１１に挙げた材料を使用することができる。例えば、結晶水を含む化合物（水酸化アルミニウム）を使用した場合、流動体１４が加熱されたときに熱分解し、水蒸気が気泡となって発生する。
以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、勿論、種々の改変が可能である。例えば、流動体を凸状パターンと基板間に自己集合させた後、平板を基板に押圧することによって、導電性粒子同士を圧着させてもよい。
また、流動体を凸状パターンと基板間に自己集合させる工程において、基板と平板とのギャップを変動させながら行なってもよい。このようにすることによって、流動体を凸状パターンと基板間に効率よく自己集合させることができる。
さらに、凸状パターンの少なくとも表面を、金属で形成しておいてもよい。これにより、金属面で界面張力が変わることによって、流動体がより自己集合しやすくなる。また、導電粒子を溶融させて導電性粒子同士を金属結合させて導電パターンを形成する場合、溶融した導電性粒子は、濡れ性の大きな金属表面に接合し易くなり、抵抗値をより小さくすることができる。
本発明によれば、簡易な方法により微細パターンを低コストで形成できる導電パターンの形成方法を提供することができる。
１１、３１ 基板
１２、４０ 平板
１３ 凸状パターン
１４ 流動体
１６ 導電性粒子（はんだ粉）
１８ 導電パターン
１９ バンプ
２０、３０ 気泡
２１ 封止剤
２２ 光
３２ 電極
１２、４０ 平板
１３ 凸状パターン
１４ 流動体
１６ 導電性粒子（はんだ粉）
１８ 導電パターン
１９ バンプ
２０、３０ 気泡
２１ 封止剤
２２ 光
３２ 電極
Claims (20)
- 基板上に導電パターンを形成する方法であって、
前記基板に対向させて、表面に凸状パターンが形成された平板を配設する第１の工程と、
前記基板と前記平板との隙間に、導電性粒子と気泡発生剤を含有した流動体を供給する第２の工程と、
前記流動体を加熱して、該流動体中に含有する前記気泡発生剤から気泡を発生させる第３の工程とを含み、
前記第３の工程において、前記流動体は、前記気泡発生剤から発生した気泡が成長することで該気泡外に押し出されることによって、前記平板に形成された前記凸状パターンと前記基板間に界面張力で自己集合し、該自己集合した流動体中に含有する導電性粒子の集合体が、前記基板上に形成された導電パターンを構成していることを特徴とする導電パターンの形成方法。 - 前記流動体は樹脂で構成されており、
前記第３の工程において、前記樹脂を前記凸状パターンと前記基板間に自己集合させた後、該樹脂を硬化させる工程をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の導電パターンの形成方法。 - 前記樹脂は、光硬化性樹脂からなり、
前記第３の工程において、前記凸状パターンと前記基板間に自己集合した前記樹脂を、選択的に光照射することによって、該樹脂を光硬化させることを特徴とする、請求項２に記載の導電パターンの形成方法。 - 前記平板は透明基板からなり、
前記平板の前記凸状パターン以外の表面は、光遮蔽膜が形成されていることを特徴とする、請求項３に記載の導電パターンの形成方法。 - 前記導電性粒子の集合体は、該導電性粒子が互いに接触して導電パターンを構成していることを特徴とする、請求項１に記載の導電パターンの形成方法。
- 前記第３の工程において、前記流動体を、前記凸状パターンと前記基板間に自己集合させた後、該流動体を前記導電性粒子が溶融する温度に加熱する工程をさらに含み、
前記加熱工程により、前記導電性粒子同士を金属結合させることを特徴とする、請求項１に記載の導電パターンの形成方法。 - 前記導電性粒子の融点は、前記気泡発生剤の沸点よりも高いことを特徴とする、請求項６に記載のバンプ形成方法。
- 前記第３の工程において、前記流動体を、前記凸状パターンと前記基板間に自己集合させた後、前記平板を前記基板に押圧する工程をさらに含み、
前記押圧工程により、前記導電性粒子同士を圧着させることを特徴とする、請求項１に記載の導電パターンの形成方法。 - 前記気泡発生剤は、前記流動体が加熱されたときに沸騰する材料、または、熱分解することにより気体を発生する材料からなることを特徴とする、請求項１に記載の導電パターンの形成方法。
- 前記気泡発生剤は、沸点の異なる２種類以上の材料からなることを特徴とする、請求項１に記載の導電パターンの形成方法。
- 前記第３の工程は、前記基板と前記平板とのギャップを変動させながら実行されることを特徴とする、請求項１に記載の導電パターンの形成方法。
- 前記凸状パターンの少なくとも表面は、金属で形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の導電パターンの形成方法。
- 前記第３の工程において、前記流動体を、前記凸状パターンと前記基板間に自己集合させた後、前記基板と前記平板との隙間に封止剤を充填し、然る後、該封止剤を硬化させる工程をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の導電パターンの形成方法。
- 前記凸状パターンは、少なくとも２種類の高さの異なる凸状パターンで構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の導電パターンの形成方法。
- 前記凸状パターンは、幅の狭い部位の高さが、幅の広い部位の高さよりも高く形成されていることを特徴とする、請求項１４に記載の導電パターンの形成方法。
- 前記基板は配線基板からなり、
前記導電パターンは、前記配線基板上に形成された配線パターンの少なくとも一部を構成していることを特徴とする、請求項１に記載の導電パターンの形成方法。 - 前記第３の工程の後、前記平板を除去する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の導電パターンの形成方法。
- 前記導電性パターンの断面形状は、つつみ状になっていることを特徴とする、請求項１に記載の導電パターンの形成方法。
- 表面に配線パターンが形成された配線基板であって、
前記配線パターンは、前記配線基板に対向して、表面に凸状パターンが形成された平板を配設し、前記配線基板と前記平板との隙間に供給された導電性粒子と気泡発生剤を含有する流動体が、該流動体を加熱することによって、前記平板に形成された前記凸状パターンと前記基板間に自己集合し、該自己集合した前記流動体中に含有する導電性粒子の集合体で構成されていることを特徴とする配線基板。 - 前記配線パターンを構成する前記導電性粒子の集合体は、前記凸状パターンと前記基板間に自己集合した流動体を加熱することによって、前記導電性粒子同士が金属結合していることを特徴とする、請求項１９に記載の配線基板。
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