JPWO2016111133A1 - 導体層の製造方法及び配線基板 - Google Patents

Abstract

基板２０上に導体層３０を形成する導体層の製造方法は、金属粒子及び金属酸化物粒子の少なくとも一方を含有する前駆体層４２，５２，６２を基板２０上に形成する第１の工程Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ３１，Ｓ３２，Ｓ４１，Ｓ４２と、前駆体層４２，５２，６２にパルス電磁波を照射して焼結層４４，５４，６４を形成する第２の工程Ｓ２３，Ｓ３３，Ｓ４３と、焼結層を圧縮する第３の工程Ｓ２４，Ｓ３４，Ｓ４４と、を備え、基板の同一箇所に第１〜第３の工程をＮ回（Ｎは２以上の自然数である。）繰り返すことで、導体層を形成し、１回目〜Ｎ−１回目の第３の工程は、焼結層の表面を凹凸状に形成することを含んでいる。

Description

本発明は、支持体上に導体層を形成する導体層の製造方法、及び、基板と導体層を備えた配線基板に関するものである。
文献の参照による組み込みが認められる指定国については、２０１５年１月６日に日本国に出願された特願２０１５−０００７６８に記載された内容を参照により本明細書に組み込み、本明細書の記載の一部とする。

金属酸化物と還元剤を含有する分散液を基板上に堆積させて薄膜を形成し、当該薄膜をパルス電磁放射線に曝露して、金属酸化物を還元すると共に焼結することで、基板上に導電性薄膜を形成する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特表２０１２−５０５９６６号公報

上記の製造方法によって作製された導電性薄膜は、還元反応により発生した炭酸ガス等の放出によって多孔質構造となる。そのため、電気的な接合点が少ないために電気抵抗率が高く、また、硬くて脆いために基板の変形に追従できず剥離してしまう。こうした問題を解決するため、焼結後にローラ等の押圧具により導電性薄膜を圧縮することで、導電性薄膜内の金属結晶相互の接続点を増加させると共に、導電性薄膜と基板との密着強度の向上を図ることができる。

このように圧縮された導電性薄膜は、５〜２０μｍと非常に薄く、また金属結晶塊でないため、当該導電性薄膜の電気抵抗率は、導電性金属のバルク状態における数値と比較して劣る。そこで、導体層の膜厚増加により抵抗値の低下を図ることができる点に着目して、上述した製造方法を基材に対して単に複数回繰り返して複数の導電性薄膜を積層することで、導体層の膜厚を増加させることが考えられる。しかしながら、金属酸化物を含有する薄膜をパルス電磁放射線に曝露して還元及び焼結する際に、当該薄膜の下層部分の金属酸化物が還元せずに残留してしまう。この金属酸化物は電気絶縁体であるため、積層された導電性薄膜同士が当該金属酸化物の残留層によって電気的に絶縁され、結果的に、導体層の電気抵抗値を低下させることができず、導体層全体としての膜厚に応じた電気抵抗値などの特性期待値を実現することができない、という問題がある。

本発明が解決しようとする課題は、光焼結プロセス（Photo-sintering process）を用いて所望の厚さを有する導体層を形成することができる導体層の製造方法、及び、当該導体層を備えた配線基板を提供することである。

［１］本発明に係る導体層の製造方法は、支持体上に導体層を形成する導体層の製造方法であって、金属粒子及び金属酸化物粒子の少なくとも一方を含有する前駆体層を前記支持体上に形成する第１の工程と、前記前駆体層にパルス電磁波を照射して焼結層を形成する第２の工程と、前記焼結層を圧縮する第３の工程と、を備え、前記支持体の同一箇所に対して前記第１〜前記第３の工程をＮ回（Ｎは２以上の自然数である。）繰り返すことで、前記導体層を形成し、１回目〜Ｎ−１回目の前記第３の工程は、前記焼結層の表面を凹凸状に形成することを含む導体層の製造方法である。

［２］上記発明において、前記１回目〜前記Ｎ−１回目の第３の工程で圧縮された前記焼結層の凹凸状の表面は、複数の凸部を含んでおり、それぞれの凸部は、先端面に向かうに従って幅狭となる台形の断面形状、又は、矩形の断面形状を有してもよい。

［３］上記発明において、複数の前記凸部は、マトリクス状に配置された複数の突起を含んでもよい。

［４］上記発明において、前記１回目〜前記Ｎ−１回目の第３の工程の少なくとも一つは、第１の押圧具を前記焼結層の表面に押し付けた後に第２の押圧具を前記焼結層の表面に押し付けることで、前記焼結層の表面を凹凸状に形成することを含んでおり、前記第１の押圧具は、第１の方向に沿って延在すると共に相互に並列に配置された複数の第１の溝が形成された第１の押圧面を有しており、前記第２の押圧具は、前記第１の方向に交差する第２の方向に沿って延在すると共に相互に並列に配置された複数の第２の溝が形成された第２の押圧面を有してもよい。

［５］上記発明において、前記１回目〜前記Ｎ−１回目の第３の工程の少なくとも一つは、押圧具を前記焼結層の表面に押し付けることで、前記焼結層の表面を凹凸状に形成することを含んでおり、前記押圧具は、前記突起に対応した形状を有する凹部が形成された押圧面を有しており、複数の前記凹部は、前記突起の配列に対応するように前記押圧面に配置されていてもよい。

［６］上記発明において、複数の前記凸部は、第１の方向に沿って延在する複数の壁を含み、複数の前記壁は、相互に並列に配置されていてもよい。

［７］上記発明において、前記１回目〜前記Ｎ−１回目の第３の工程の少なくとも一つは、押圧具を前記焼結層の表面に押し付けることで、前記焼結層の表面を凹凸状に形成することを含んでおり、前記押圧具は、第１の方向に沿って延在すると共に相互に並列に配置された複数の溝が形成された押圧面を有してもよい。

［８］上記発明において、前記第１の工程は、前記金属粒子及び前記金属酸化物粒子の少なくとも一方を含有する分散液を前記支持体上に配置することと、前記分散液を乾燥させることで前記前駆体層を形成することと、を含んでもよい。

［９］上記発明において、Ｎ回目の前記第３の工程は、前記焼結層の表面を平坦状に形成することを含んでもよい。

［１０］本発明に係る配線基板は、基板と、前記基板上に設けられた導体層と、を備えた配線基板であって、前記導体層は、金属を含有し、導電性を有する導電部分と、金属酸化物を含有し、電気絶縁性を有する少なくとも一つの絶縁部分と、を含んでおり、前記絶縁部分は、前記導電部分の内部に埋設され、前記基板の延在方向と実質的に同一の方向に沿って層状に延在しており、前記絶縁部分は、前記導電部分が貫通する複数の貫通部を有している配線基板である。

［１１］上記発明において、複数の前記貫通部は、前記絶縁部分においてマトリクス状に配置された複数の貫通孔を含んでもよい。

［１２］上記発明において、複数の前記貫通部は、前記絶縁部分において相互に並列に配置された複数のスリットを含んでもよい。

本発明によれば、焼結層を圧縮する第３の工程を含む３つの工程をＮ回繰り返す際に、１回目〜Ｎ−１回目の第３の工程が、焼結層の表面を凹凸状に形成することを含んでいる。このため、光焼結プロセス（Photo-sintering process）を用いて所望の厚さを有する導体層を形成することができる。

図１は、本発明の実施形態における導体層の製造方法を示すフローチャートである。 図２（ａ）〜図２（ｄ）は、図１の各ステップを示す断面図（その１）である。 図３（ａ）〜図３（ｃ）は、図１の各ステップを示す断面図（その２）である。 図４（ａ）〜図４（ｃ）は、図１の各ステップを示す断面図（その３）である。 図５（ａ）〜図５（ｃ）は、図１の各ステップを示す断面図（その４）である。 図６（ａ）〜図６（ｃ）は、図１の各ステップを示す断面図（その５）である。 図７（ａ）及び図７（ｂ）は、図１のステップＳ２４で使用する押圧ローラを示す平面図及び側面図である。 図８は、図３（ｂ）のVIII部の拡大図であり、図７（ａ）のVIII-VIII線に沿った断面図である。 図９（ａ）及び図９（ｂ）は、図１のステップＳ２４で使用する押圧ローラの第１変形例を示す平面図及び側面図である。 図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、図１のステップＳ２４で使用する押圧ローラの第２変形例を示す平面図及び側面図である。 図１１は、図４（ａ）のXI部の拡大図である。 図１２は、図４（ｂ）のXII部の拡大図である。 図１３は、図４（ｃ）のXIII部の拡大図である。 図１４（ａ）は、本発明の実施形態における配線基板の構成を示す断面図であり、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）のXIVB-XIVB線に沿った断面図である。 図１５は、本発明の実施形態における配線基板の変形例の断面図であり、図１４（ｂ）に相当する断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本実施形態における導体層の製造方法を示すフローチャート、図２（ａ）〜図６（ｃ）は図１の各ステップを示す断面図、図７（ａ）及び図７（ｂ）は押圧ローラを示す図、図８は図３（ｂ）のVIII部の拡大図、図９（ａ）及び図９（ｂ）は押圧ローラの第１変形例を示す図、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は押圧ローラの第２変形例を示す図、図１１は図４（ａ）のXI部の拡大図、図１２は図４（ｂ）のXII部の拡大図、図１３は図４（ｃ）のXIII部の拡大図である。

本実施形態における導体層３０の製造方法は、光焼結プロセス（Photo-sintering process）を用いて、所望の厚さを有する導体層３０を基板２０（図１４（ａ）参照）に形成する方法である。

本実施形態では、図１に示すように、先ず、基材２１上に多孔質層２２を形成することで基板２０を形成し（図１のステップＳ１１〜Ｓ１２）、次いで、当該基板２０上に第１の焼結層４４を形成し（ステップＳ２０）、次いで、当該第１の焼結層４４上に第２の焼結層５４を形成し（ステップＳ３０）、さらに、当該第２の焼結層５４上に第３の焼結層６４を形成する（ステップＳ４０）ことで、導体層３０を基板２０上に形成する。すなわち、本実施形態では、基板２０の同一の箇所に対して焼結層４４，５４，６４を複数回（本例では３回）形成することで導体層３０を形成する。

以下に、本実施形態における導体層３０の製造方法の各工程について詳述する。

先ず、図１のステップＳ１１において、図２（ａ）に示すように、基材２１を準備する。この基材２１は、例えば、フィルム状、或いは、板状の形状を有しているが、特にこれに限定されない。また、この基材２１を構成する具体的な材料としては、例えば、樹脂、ガラス、金属、半導体、紙、木材、又は、これらの複合物を例示することができる。特に、基材２１を構成する樹脂の具体例としては、例えば、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、アクリル樹脂、ＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合合成）樹脂等を例示することができる。

次いで、図１のステップＳ１２において、図２（ｂ）に示すように、基材２１上に多孔質層（プライマリー層）２２を形成することで、基板２０を形成する。こうした多孔質層２２として、例えば、特開２０１４−５７０２４号公報に記載されたものを用いることができる。本実施形態における基板２０が、本発明における支持体や基板の一例に相当する。

この多孔質層２２は、内部に多数の微細孔を有している。これらの微細孔は相互に連結されており、流体が当該微細孔を介して一方の面から他方の面へと通過することが可能となっている。この多孔質層２２は、多孔質層形成材料を基材２１上に塗布し、当該多孔質層形成材料を乾燥させて溶媒を除去することで形成される。多孔質層形成材料の具体例としては、例えば、多孔質素材を溶媒で希釈分散させた溶液を例示することができる。多孔質素材としては、シリカ（酸化ケイ素）、チタニア（酸化チタン）、ジルコニア（酸化ジルコニウム）、アルミナ（酸化アルミニウム）等の粒子を例示することができる。また、溶媒としては、水やポリビニルアルコール等を例示することができる。

多孔質層形成材料の塗布方法としては、特に限定されないが、スクリーン印刷、グラビア印刷、オフセット印刷、グラビアオフセット印刷、フレキソ印刷、インクジェット印刷、ロールコーティング法、スピンコーティング法、ディップ法、スプレー塗布法、ディスペンス塗布法、ジェットディスペンス法等を例示することができる。

次いで、図１のステップＳ２１において、図２（ｃ）に示すように、基板２０に金属酸化物インクを塗布して第１のインク層４１を形成する。本実施形態における金属酸化物インクが、本発明における分散液の一例に相当する。

この金属酸化物インクは、金属酸化物粒子と還元剤を含有した溶液である。金属酸化物粒子の具体例としては、例えば、酸化銅（Ｃｕ_２Ｏ，ＣｕＯ）、酸化銀（Ａｇ_２Ｏ）、酸化モリブデン（ＭｏＯ_２，ＭｏＯ_３）、酸化タングステン（ＷＯ_２，ＷＯ_３）等のナノ粒子を例示することができる。還元剤としては、金属酸化物の還元反応時に還元性基として機能する炭素原子を内包する材料を用いることができ、例えば、エチレングリコールのような炭化水素系化合物を例示することができる。また、金属酸化物インクの溶液中に含まれる溶媒としては、例えば、水や各種有機溶媒を用いることができる。さらに、金属酸化物インクが、バインダ成分として高分子化合物を含有したり、界面活性剤等の各種調整剤を含有してもよい。なお、金属酸化物粒子が酸化銀（Ａｇ_２Ｏ）の場合は、還元剤は不要である。

なお、金属酸化物粒子に加えて、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）等の貴金属の粒子を用いてもよい。或いは、金属酸化物粒子に代えて、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）等の貴金属の粒子を用いてもよく、この場合には、還元剤は不要である。

基板２０に金属酸化物インクを塗布する方法としては、特に限定されないが、スクリーン印刷、グラビア印刷、オフセット印刷、グラビアオフセット印刷、フレキソ印刷、インクジェット印刷、ロールコーティング法、スピンコーティング法、ディップ法、スプレー塗布法、ディスペンス塗布法、ジェットディスペンス法等を例示することができる。

なお、上述の多孔質層２２は、基材２１に金属酸化物インクが浸透し得ない場合に、当該基材２１と導体層３０との間に強固な固着力を確保するために形成される。従って、基材２１が紙や木材等のような金属酸化物インクが浸透し得る材料で構成されている場合には、この多孔質層２２の形成は不要であり、基材２１の表面に金属酸化物インクを直接塗布すればよい。この場合には、本実施形態における基材２１が、本発明における支持体や基板の一例に相当する。

次いで、図１のステップＳ２２において、図２（ｄ）に示すように、第１のインク層４１を乾燥させて溶媒を除去することで、第１の金属酸化物層４２を形成する。具体的には、第１のインク層４１を１００〜１２０℃で２０〜１２０分程度乾燥させる。この際、多孔質層１２に浸潤した一部の金属酸化物インクも乾燥されて第１の金属酸化物層４３ｂが形成される。本実施形態における第１の金属酸化物層４２が、本発明における前駆体層の一例に相当する。なお、第１の金属酸化物層４２，４３ｂは、上述の金属酸化物粒子（酸化銅等）を含む層である。後述する金属酸化物層４３ａ，５２，５３ａ，５３ｂ，６２，６３ａ，６３ｂも同様に、上述の金属酸化物粒子を含む層である。

次いで、図１のステップＳ２３において、図３（ａ）に示すように、第１の金属酸化物層４２に対して光源７０からパルス光（パルス電磁波）を出力する。これにより、第１の金属酸化物層４２の上面から金属酸化物粒子の還元反応と金属焼結が進行して、第１の焼結層４４が形成される。この還元反応に伴って、第１の金属酸化物層４２から炭酸ガス（或いは酸素ガス）や溶媒の気化ガスが放出されるため、第１の焼結層４４は多孔質構造を有している。また、この際、第１の金属酸化物層４２の上部に形成された第１の焼結層４４によって光エネルギー伝搬が阻害されるため、未反応の金属酸化物からなる第１の金属酸化物層４３ａ，４３ｂが、第１の金属酸化物層４２の下層部分と多孔質層２２の内部にそれぞれ残留する。なお、第１の焼結層４４は、上述の金属酸化物粒子を還元及び焼結した金属（銅等）を含む層である。後述する焼結層５４，６４も同様に、上述の金属酸化物粒子を還元及び焼結した金属を含む層である。

光源７０としては、特に限定されないが、例えば、キセノンランプ、水銀灯、メタルハライドランプ、ケミカルランプ、カーボンアーク灯、赤外線ランプ、レーザ照射装置等を例示することができる。光源７０から照射されるパルス光が含む波長成分としては、可視光線、紫外線、赤外線等を例示することができる。なお、パルス光が含む波長成分は、電磁波であれば特に上記に限定されず、例えば、Ｘ線やマイクロ波等を含んでもよい。また、光源７０から照射されるパルス光の照射エネルギーは、例えば、６．０〜９．０Ｊ／ｃｍ^２程度であり、当該パルス光の照射時間は、２０００〜９０００μｓｅｃ程度である。

次いで、図１のステップＳ２４において、図３（ｂ）及び図３（ｃ）に示すように、第１の焼結層４４の表面を凹凸状に形成する。このステップＳ２４では、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すような２組の圧縮ローラ８１〜８４を用いて、第１の焼結層４４を圧縮する。

第１の押圧ローラ８１は、ステンレス等の金属材料から構成される円筒状のローラであり、複数の第１の溝８１２が形成された凹凸状の押圧面８１１をその表面に有している。第１の溝８１２は、第１の方向に沿って直線状に延在していると共に、相互に実質的に平行に配置されている。一方、第１の受圧ローラ８２も、ステンレス等の金属材料から構成される円筒状のローラであり、平滑な円筒状の受圧面８２１を有している。この第１の受圧ローラ８２１は、第１の押圧ローラ８１に対向するように配置されている。

第２の押圧ローラ８３も、上述の第１の押圧ローラ８１と同様に、相互に実質的に平行に配置された複数の第２の溝８３２が形成された凹凸状の押圧面８３１を有する円筒状のローラであるが、当該第２の溝８３２は、上述の第１の方向に対して実質的に直交する第２の方向に沿って直線状に延在している。一方、第２の受圧ローラ８４は、上述の第１の受圧ローラ８２と同様に、平滑な受圧面８４１を有する円筒状のローラであり、第２の押圧ローラ８３に対向するように配置されている。

そして、第１の焼結層４４が形成された基板２０が、第１の押圧ローラ８１と第１の受圧ローラ８２との間を通過することで、第１の焼結層４４の表面に複数の凸状の壁４６が形成される。この複数の壁４６は、第１の方向に沿って直線状に延在していると共に、相互に実質的に平行に配置されている。次いで、当該基板２０が、第２の押圧ローラ８３と第２の受圧ローラ８４の間を通過することで、複数の凸状壁４６の一部が押し潰されて、第１の焼結層４４の表面に複数の突起４５が形成される。この複数の突起４５は、第１の方向に所定ピッチで配置されていると共に第２の方向にも所定ピッチで配置されており、マトリクス状に配置されている。

本実施形態における一組目の圧縮ローラ８１，８２が本発明における第１の押圧具の一例に相当し、本実施形態における二組目の圧縮ローラ８３，８４が本発明における第２の押圧具の一例に相当する。また、本実施形態における突起４５が、本発明における凸部の一例に相当する。

なお、第１及び第２の溝８１２，８３２の幅やピッチは特に限定されず任意に設定することができる。また、第１の溝８１２の幅と第２の溝８３２の幅を同一としてもよいし、これらを異ならせてもよい。同様に、第１の溝８１２のピッチと第２の溝８３２のピッチを同一としてもよいし、これらを異ならせてもよい。さらに、第１の溝８１２と第２の溝８１３の交差角度（すなわち、第１の方向と第２の方向の交差角度）を直角以外の角度に設定してもよい。第１及び第２の溝８１２，８３２の幅やピッチ、或いは、第１の方向と第２の方向の交差角度を変えることで、突起４５の形状を任意の四角錐台形状とすることができる。

それぞれの突起４５は、図７（ａ）〜図８に示すように、先端面４５１と４つの側面４５２から構成される四角錐台の断面形状を有している。それぞれの側面４５２は、押圧後の第１の焼結層４４の底面４４１に対して実質的に平行な平面に対して９０度未満で傾斜しており（θ＜９０°）、相反する一対の側面４５２の間隔は、先端面４５１に向かうに従って狭くなっている。なお、一方の側面４５２の傾斜角度θと他方の側面４５２の傾斜角度θを同一としてもよいし、異ならせてもよい。

このステップＳ２４において、突起４５の先端面４５１は圧縮ローラ８１〜８４から圧力をほとんど受けていない。また、突起４５の側面４５２の上部も、押圧ローラ８１〜８４から若干の弱い圧力を受けただけである。このため、突起４５の先端面４５１や側面４５２では、光焼結時に生じた多孔質構造を構成する空隙が多く残った状態となっている。これに対し、第１の焼結層４４における突起４５以外の底面４４１は、圧縮ローラ８１〜８４によって強く押圧されている。このため、第１の焼結層４４の底面４４１では、光焼結時に生じた多孔質構造が潰されて、空隙がほとんどない状態となっている。

なお、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、一組の圧縮ローラ８１，８２のみを用いて第１の焼結層４４を押圧してもよい。この場合には、突起４５に代えて、直線状に延在すると共に相互に実質的に平行に配置された複数の壁４６が第１の焼結層４４の表面に形成される。本例における圧縮ローラ８１，８２が本発明における押圧具の一例に相当し、本例における壁４６が本発明における凸部の一例に相当する。

また、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すように、一組の圧縮ローラ８１Ｂ，８２を用いて第１の焼結層４４を押圧してもよい。本例における押圧ローラ８１Ｂの押圧面８１３には、レーザ加工等により複数の凹部８１４が形成されている。この複数の凹部８１４は、突起４５Ｂに対応した形状を有していると共に、突起４５Ｂの配列に対応するようにマトリクス状に配置されている。こうした一対の圧縮ローラ８１Ｂ，８２を用いて突起４５Ｂを形成することで、突起の形状を円錐台形状以外の形状とすることができると共に、突起の間隔や配置も任意に設定することができる。なお、本例では、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すように、突起４５Ｂが円錐台形状を有しているが、特にこれに限定されず、例えば、上述のような四角錐台形状を有してもよい。本例における圧縮ローラ８１Ｂ，８２が本発明における押圧具の一例に相当し、本例における突起４５Ｂが本発明における凸部の一例に相当する。

さらに、特に図示しないが、圧縮ローラ８１〜８４に代えて、突起に対応した複数の凹部を有する型（mold）を、プレス装置等を用いて第１の焼結層に押し付けることで、当該第１の焼結層に突起を形成してもよい。この方法により突起を形成する場合には、当該突起の断面形状を、上述のような台形としてもよいが、長方形或いは正方形とすることもでき、この場合には、突起の側面の傾斜角度θは９０度となる（θ＝９０°）。本例における型が、本発明における押圧具の一例に相当する。

図１に戻り、ステップＳ２４で第１の焼結層４４を押圧したら、ステップＳ３１において、図４（ａ）に示すように、上述のステップＳ２１と同様の要領で、第１の焼結層４４の凹凸状の表面に第２のインク層５１を形成する。この第２のインク層５１を構成する金属酸化物インクは、上述のステップＳ２１の説明で列挙したものを用いることができ、ステップＳ２１で使用した金属酸化物インクと同一の組成のインクを用いてもよいし、異なる組成のインクを用いてもよい。また、第１の焼結層４４に金属酸化物インクを塗布する方法としては、上述のステップＳ２１の説明で列挙した方法を用いることができ、ステップＳ２１と同じ方法を用いてもよいし、異なる方法を用いてもよい。

このステップＳ３１において、図１１に示すように、第２のインク層５１により突起４５の先端面４５１を薄く覆う程度の量の金属酸化物インクを第１の焼結層４４の表面に塗布する。この際、塗布された金属酸化物インクの大部分は突起４５の間に流動するため、当該突起４５の間の底面４４１に定着する第２のインク層５１は厚くなる。一方、突起４５の先端面４５１及びその周囲に定着する第２のインク層５１は必然的に薄くなる。

ここで、突起を有しない焼結層に金属酸化物インクを塗布した場合には、金属酸化物インクを平坦な焼結層上に定着させることが難しく、焼結層の上面から周囲に金属酸化物インクが流出してしまう。従って、焼結層に突起を形成しない場合には、２層目以降の金属酸化物インクの塗布膜厚を極端に薄くせざるを得ず、塗布回数の大幅な増加を招来してしまう。これに対し、本実施形態では、多数の突起４５が第１の焼結層４４にマトリクス状に設けられているので、このステップＳ３１において、表面張力を利用して金属酸化物インクを容易に定着させることができ、安定した第２のインク層５１によって突起４５の先端面４５１を覆うことができる。

また、このステップＳ３１において、突起４５の先端面４５１及び側面４５２に多孔質構造の空隙が残っているため、一部の金属酸化物インクが突起４５の先端面４５１及び側面４５２に浸潤する。これに対し、第１の焼結層４４の底面４４１は上述のステップＳ２４にて強く押圧されて空隙が潰されているため、当該底面４４１に金属酸化物インクは浸潤しない。

次いで、図１のステップＳ３２において、図４（ｂ）に示すように、上述のステップＳ２２と同様の要領で、第２のインク層５１を乾燥させて溶媒を除去することで、第２の金属酸化物層５２を形成する。本実施形態における第２の金属酸化物層５２が、本発明における前駆体層の一例に相当する。

このステップＳ３２において、図１２に示すように、第２の金属酸化物層５２において、第１の焼結層４４の底面４４１の上方を覆う第１の部分５２１は厚く形成されるのに対し、突起４５の先端面４５１及びその周囲の上方を覆う第２の部分５２２は薄く形成される。また、突起４５の先端面４５１及び側面４５２の多孔質構造の空隙に浸潤した一部の金属酸化物インクも乾燥されて第２の金属酸化物層５３ａが形成される。

次いで、図１のステップＳ３３において、図４（ｃ）に示すように、上述のステップＳ２３と同様の要領で、第２の金属酸化物層５２に対して光源７０からパルス光を照射する。これにより、第２の金属酸化物層５２の上面から金属酸化物粒子の還元反応と金属焼結が進行して、第２の焼結層５４が形成される。なお、このステップＳ３３において使用する光源７０として、上述のステップＳ２３の説明で列挙した光源を用いることができ、ステップＳ２３と同じ光源を用いてもよいし、異なる光源を用いてもよい。また、ステップＳ３３において照射するパルス光の照射エネルギーや照射時間を、上述のステップＳ２３と同じ値としてもよいし、異なる値としてもよい。

このステップＳ３３において、第２の金属酸化物層５２の第２の部分５２２及び第２の金属酸化物層５３ａが薄く形成されていると共に、当該第２の部分５２２及び第２の金属酸化物層５３ａに対して光源７０からパルス光が潤沢に照射される。このため、当該第２の部分５２２及び第２の金属酸化物層５３ａでは還元反応と焼結反応が瞬時に進行する。これにより、図１３に示すように、第２の金属酸化物層５２，５３ａが、金属酸化物を残留させることなく焼結層に完全に変化するので、突起４５と第２の焼結層５４とが確実に電気的に導通する。また、第２の金属酸化物層５３ａが突起４５の先端面４５１及び側面４５２の多孔質構造の空隙内に形成されているため、第２の焼結層５４は第１の焼結層４４の突起４５と強固に固着される。これに対し、第２の金属酸化物層５２の第１の部分５２１が厚く形成されているため、当該第２の金属酸化物層５２の下層部分に、未反応の金属酸化物からなる第２の金属酸化物層５３ｂが残留する。なお、図１３において太い実線は、突起４５と第２の焼結層５４の間に金属酸化物層が介在しておらず、これらが電気的に導通していることを示す。

因みに、平坦な焼結層を重ねることで導体層を形成する場合に、上側の金属酸化物層の下層部分も還元及び焼結し得るエネルギーのパルス光を照射すると、金属酸化物層の表層部分で再酸化及び硬化が進行し、当該金属酸化物層の剥離や飛散が発生してしまう。

次いで、図１のステップＳ３４において、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、上述のステップＳ２４と同様の要領で、２組の圧縮ローラ８１〜８４を用いて第２の焼結層５４を圧縮して、第２の焼結層５４の表面を凹凸状に形成する。これにより、第２の焼結層５４の表面にマトリクス状に配置された複数の突起５５が形成される。

なお、このステップＳ３４において、ステップＳ２４で使用したローラと同じローラを用いてもよいし、異なるローラを用いてもよい。また、上述の図９（ａ）及び図９（ｂ）に示す一組の圧縮ローラ８１，８２のみを用いて、突起５５に代えて、直線状に延在すると共に相互に並列に配置された複数の壁を第２の焼結層５４の表面に形成してもよい。或いは、上述の図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示す一組の圧縮ローラ８１Ｂ，８２を用いて、円錐台形状の突起を第２の焼結層５４の表面に形成してもよい。

次いで、図１のステップＳ４１において、図５（ｃ）に示すように、上述のステップＳ３１と同様の要領で、第２の焼結層５４の凹凸状の表面に第３のインク層６１を形成する。この第３のインク層６１を構成する金属酸化物インクは、上述のステップＳ２１の説明で列挙したものを用いることができ、ステップＳ３１で使用した金属酸化物インクと同一の組成のインクを用いてもよいし、異なる組成のインクを用いてもよい。また、第２の焼結層５４に金属酸化物インクを塗布する方法としては、上述のステップＳ２１の説明で列挙した方法を用いることができ、ステップＳ３１と同じ方法を用いてもよいし、異なる方法を用いてもよい。

このステップＳ４１においても、上述のステップＳ３１と同様の要領で、第３のインク層６１により突起５５の先端面を薄く覆う程度の量の金属酸化物インクを第２の焼結層５４の表面に塗布する。この際、金属酸化物インクの大部分が突起５５の間に流動し、当該突起５５の間の底面５４１に定着する第３のインク層６１は厚くなる。一方、突起５５の先端面及びその周囲に定着する第３のインク層６１は必然的に薄くなる。

また、このステップＳ４１において、上述のステップＳ３１と同様に、突起５５の先端面及び側面に多孔質構造の空隙が残っているため、一部の金属酸化物インクが突起５５の先端面及び側面に浸潤する。これに対し、第２の焼結層５４の底面５４１は上述のステップＳ３４にて強く押圧されて空隙が潰されているため、当該底面５４１に金属酸化物インクは浸潤しない。

次いで、図１のステップＳ４２において、図６（ａ）に示すように、上述のステップＳ３２と同様の要領で、第３のインク層６１を乾燥させて溶媒を除去することで、第３の金属酸化物層６２を形成する。本実施形態における第３の金属酸化物層６２が、本発明における前駆体層の一例に相当する。

このステップＳ４２において、上述のステップＳ３２と同様に、第３の金属酸化物層６２において、第２の焼結層５４の底面５４１の上方に位置する第１の部分６２１は厚く形成されるのに対し、突起５５の先端面及びその周囲の上方に位置する第２の部分６２２は薄く形成される。また、突起５５の先端面及び側面の多孔質構造の空隙に浸潤した一部の金属酸化物インクも乾燥されて第３の金属酸化物層６３ａが形成される。

次いで、図１のステップＳ４３において、図６（ｂ）に示すように、上述のステップＳ３３と同様の要領で、第３の金属酸化物層６２に対して光源７０からパルス光を照射する。これにより、第３の金属酸化物層６２の上面から金属酸化物粒子の還元反応と金属焼結が進行して、第３の焼結層６４が形成される。なお、このステップＳ４３において使用する光源７０として、上述のステップＳ２３の説明で列挙した光源を用いることができ、ステップＳ３３と同じ光源を用いてもよいし、異なる光源を用いてもよい。また、ステップＳ４３において照射するパルス光の照射エネルギーや照射時間を、上述のステップＳ３３と同じ値としてもよいし、異なる値としてもよい。

このステップＳ４３において、上述のステップＳ３３と同様に、第３の金属酸化物層６２の第２の部分６２２及び第３の金属酸化物層６３ａが薄く形成されていると共に、当該第２の部分６２２及び第３の金属酸化物層６３ａに対して光源７０からパルス光が潤沢に照射されるため、当該第２の部分６２２及び第３の金属酸化物層６３ａでは還元反応と焼結反応が瞬時に進行する。これにより、第３の金属酸化物層６２，６３ａが、金属酸化物を残留させることなく焼結層に完全に変化するので、突起５５と第３の焼結層６４とが確実に電気的に導通する。また、第３の金属酸化物層６３ａが突起５５の先端面及び側面の多孔質構造の空隙内に形成されているため、第３の焼結層６４は第２の焼結層５４の突起５５と強固に固着される。これに対し、第３の金属酸化物層６２の第１の部分６２１が厚く形成されているため、当該第３の金属酸化物層６２の下層部分に、未反応の金属酸化物からなる第３の金属酸化物層６３ｂが残留する。

次いで、図１のステップＳ４４において、図６（ｃ）に示すように、一組の圧縮ローラ９１，９２を用いて第３の焼結層６４を圧縮することで、導体層３０が完成する。

押圧ローラ９１は、ステンレス等の金属材料から構成される円筒状のローラであり、鏡面加工処理が施された平滑な押圧面９１１をその表面に有している。受圧ローラ９２も同様に、ステンレス等の金属材料から構成される円筒状のローラであり、平滑な受圧面９２１をその表面に有しており、押圧ローラ９１に対向するように配置されている。そして、第３の焼結層６４が形成された基板２０が、押圧ローラ９１，９２の間を通過することで、第１〜第３の焼結層４４，５４，６４の多孔質構造が有する全ての空隙が押し潰されると共に、第３の焼結層６４の表面が平坦に形成される。

なお、圧縮ローラ９１，９２に代えて、平坦な表面を有する型（mold）を、プレス装置等を用いて第３の焼結層に押し付けることで、当該第３の焼結層の表面を平坦に形成してもよい。

図１４（ａ）及び図１４（ｂ）は本実施形態における配線基板の構成を示す図、図１５は本実施形態における配線基板の変形例を示す図である。

以上のように基板２０上に形成された導体層３０は、例えば、配線パターン、ランド、パッドといった配線基板１０の導体部分として使用される。この導体層３０は、図１４（ａ）及び図１４（ｂ）に示すように、導電部分３１と、第１及び第２の絶縁部分３２，３３と、を含んでいる。導電部分３１は、例えば、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）等の金属材料を含有しており、導電性を有している。これに対し、第１及び第２の絶縁部分３２，３３は、例えば、酸化銅（Ｃｕ_２Ｏ，ＣｕＯ）、酸化銀（Ａｇ_２Ｏ）、酸化モリブデン（ＭｏＯ_２，ＭｏＯ_３）、酸化タングステン（ＷＯ_２，ＷＯ_３）等の金属酸化物を含有しており、電気絶縁性を有している。

第１の絶縁部分３２は、導電部分３１の内部に埋設されており、基板２０の延在方向と実質的に同一方向に沿って層状に延在している。第２の絶縁部分３３も同様に、導体部分３１の内部に埋設されており、基板２０の延在方向と実質的に同一方向に沿って層状に延在している。すなわち、本実施形態では、上述の製造方法において焼結層４４，５４，６４の形成を３回繰り返したため、２層の絶縁部分３２、３３が導電部分３１の内部に形成されている。

第１の絶縁部分３２には、導電部分３１が上下方向に貫通する多数の貫通孔３２１が形成されている。この貫通孔３２１は、上述の突起４５の底辺部分に対応した方形形状を有しており、当該突起４５の配列に対応するようにマトリクス状に配置されている。この第１の絶縁部分３２は、上述の製造方法において説明した第２の金属酸化物層５３ｂに相当する。

第２の絶縁部分３３にも、導電部分３１が上下方向に貫通する多数の貫通孔３３１が形成されている。この貫通孔３３１は、上述の突起５５の底辺部分に対応した方形形状を有しており、当該突起５５の配列に対応するようにマトリクス状に配置されている。この第２の絶縁部分３３は、上述の製造方法において説明した第３の金属酸化物層６３ｂに相当する。

なお、上述のステップＳ２４において図９（ａ）及び図９（ｂ）に示す一組の圧縮ローラ８１，８２のみを用いて焼結層４４に凸部として壁４６を形成した場合には、図１５に示すように、貫通孔３２１に代えて、第１の絶縁部分３２に、導電部分３１が上下方向に貫通する複数のスリット３２２が形成される。このスリット３２２は、第１の押圧ローラ８１の第１の溝８１２に対応するように、直線状に延在していると共に、相互に実質的に平行に配置されている。

同様に、上述のステップＳ３４において図９（ａ）及び図９（ｂ）に示す一組の圧縮ローラ８１，８２のみを用いて焼結層５４に凸部として壁を形成した場合にも、特に図示しないが、貫通孔３３１に代えて、第２の絶縁部分３３に、導電部分３１が上下方向に貫通する複数のスリットが形成される。

以上のように、本実施形態では、焼結層を圧縮するステップＳ２４，Ｓ３４，Ｓ４４を含む焼結層形成工程Ｓ２０，Ｓ３０，Ｓ４０を３回繰り返す際に、１回目及び２回目の圧縮ステップＳ２４，Ｓ３４が、焼結層４４，５４の表面を凹凸状に形成することを含んでいる。当該焼結層４４，５４の凹凸状の表面に金属酸化物層５２，６２を形成すると、焼結層４４，５４の突起４５，５５の先端面４５１や側面４５２では当該金属酸化物層５２，６２が薄くなるため、金属酸化物を残留させずに完全に還元させることができる。このため、導体層を厚くしても、焼結層間の電気的な導通を確保することができるので、光焼結プロセス（Photo-sintering process）を用いて所望の厚さを有する導体層を形成することができる。

本実施形態におけるステップＳ２１，Ｓ２２，Ｓ３１，Ｓ３２，Ｓ４１，Ｓ４２が本発明における第１の工程の一例に相当し、本実施形態におけるステップＳ２３，Ｓ３３，Ｓ４３が本発明における第２の工程の一例に相当し、本実施形態におけるステップＳ２４，Ｓ３４，Ｓ４４が本発明における第３の工程の一例に相当する。

なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

上述の実施形態では、焼結層形成工程Ｓ２０，Ｓ３０，Ｓ４０を３回繰り返すように説明したが、焼結層形成工程をＮ回繰り返すのであれば、特にこれに限定されない。例えば、焼結層形成工程を２回繰り返してもよいし、焼結層形成工程を４回以上繰り返してもよい。但し、Ｎは２以上の自然数である。

この際、１回目〜Ｎ−１回目の圧縮工程では、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示す２組の圧縮ローラ８１〜８４を用いて焼結層の表面を凹凸状に形成する。一方、最後のＮ回目の圧縮工程では、上述のステップＳ４４で説明した圧縮ローラ９１，９２を用いて焼結層の表面を円滑に形成する。この方法によって形成された導体層は、導電部分の内部にＮ−１層の絶縁部分を有している。

なお、１回目〜Ｎ−１回目の圧縮工程において、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示す一組の圧縮ローラ８１，８２を用いてもよいし、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示す一組の圧縮ローラ８１Ｂ，８２を用いてもよい。また、１回目〜Ｎ−１回目の圧縮工程で同じタイプの圧縮ローラを使用してもよいし、異なるタイプの圧縮ローラを使用してもよい。

例えば、焼結層形成工程を２回繰り返す場合には、１回目の圧縮工程では、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示す２組の圧縮ローラ８１〜８４を用いて焼結層の表面を凹凸状に形成する。一方、２回目の圧縮工程では、上述のステップＳ４４で説明した圧縮ローラ９１，９２を用いて焼結層の表面を円滑に形成する。特に図示しないが、この方法によって形成された導体層は、導電部分の内部に１層の絶縁部分のみを有している。

また、焼結層形成工程を４回繰り返す場合には、１回目〜３回目の圧縮工程では、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示す２組の圧縮ローラ８１〜８４を用いて焼結層の表面を凹凸状に形成する。一方、４回目の圧縮工程では、上述のステップＳ４４で説明した圧縮ローラ９１，９２を用いて焼結層の表面を円滑に形成する。特に図示しないが、この方法によって形成された導体層は、導電部分の内部に３層の絶縁部分を有している。

また、上述の実施形態では、本発明に係る製造方法を用いて基板上に導体層を形成したが、導体層を形成する対象物は特に基板に限定されず、本発明に係る製造方法を用いて基板以外の支持体上に導体層を形成してもよい。

１０…配線基板
２０…基板
２１…基材
２２…多孔質層
３０…導体層
３１…導電部分
３２…第１の絶縁部分
３２１…貫通孔
３２２…スリット
３３…第２の絶縁部分
３３１…貫通孔
４１…第１のインク層
４２…第１の金属酸化物層
４３ａ，４３ｂ…第１の金属酸化物層
４４…第１の焼結層
４４１…底面
４５，４５Ｂ…突起
４５１…先端面
４５２…側面
４６…壁
５１…第２のインク層
５２…第２の金属酸化物層
５２１…第１の部分
５２２…第２の部分
５３ａ，５３ｂ…第２の金属酸化物層
５４…第２の焼結層
５４１…底面
５５…突起
６１…第３のインク層
６２…第３の金属酸化物層
６２１…第１の部分
６２２…第２の部分
６３ａ，６３ｂ…第３の金属酸化物層
６４…第３の焼結層
７０…光源
８１，８１Ｂ…第１の押圧ローラ
８１１…押圧面
８１２…第１の溝
８１３…押圧面
８１４…凹部
８２…第１の受圧ローラ
８２１…受圧面
８３…第２の押圧ローラ
８３１…押圧面
８３２…第２の溝
８４…第２の受圧ローラ
８４１…受圧面
９１…押圧ローラ
９２…受圧ローラ

Claims (12)

1. 支持体上に導体層を形成する導体層の製造方法であって、
   金属粒子及び金属酸化物粒子の少なくとも一方を含有する前駆体層を前記支持体上に形成する第１の工程と、
   前記前駆体層にパルス電磁波を照射して焼結層を形成する第２の工程と、
   前記焼結層を圧縮する第３の工程と、を備え、
   前記支持体の同一箇所に対して前記第１〜前記第３の工程をＮ回（Ｎは２以上の自然数である。）繰り返すことで、前記導体層を形成し、
   １回目〜Ｎ−１回目の前記第３の工程は、前記焼結層の表面を凹凸状に形成することを含む導体層の製造方法。
2. 請求項１に記載の導体層の製造方法であって、
   前記１回目〜前記Ｎ−１回目の第３の工程で圧縮された前記焼結層の凹凸状の表面は、複数の凸部を含んでおり、
   それぞれの凸部は、先端面に向かうに従って幅狭となる台形の断面形状、又は、矩形の断面形状を有する導体層の製造方法。
3. 請求項２に記載の導体層の製造方法であって、
   複数の前記凸部は、マトリクス状に配置された複数の突起を含む導体層の製造方法。
4. 請求項３に記載の導体層の製造方法であって、
   前記１回目〜前記Ｎ−１回目の第３の工程の少なくとも一つは、第１の押圧具を前記焼結層の表面に押し付けた後に第２の押圧具を前記焼結層の表面に押し付けることで、前記焼結層の表面を凹凸状に形成することを含んでおり、
   前記第１の押圧具は、第１の方向に沿って延在すると共に相互に並列に配置された複数の第１の溝が形成された第１の押圧面を有しており、
   前記第２の押圧具は、前記第１の方向に交差する第２の方向に沿って延在すると共に相互に並列に配置された複数の第２の溝が形成された第２の押圧面を有する導体層の製造方法。
5. 請求項３に記載の導体層の製造方法であって、
   前記１回目〜前記Ｎ−１回目の第３の工程の少なくとも一つは、押圧具を前記焼結層の表面に押し付けることで、前記焼結層の表面を凹凸状に形成することを含んでおり、
   前記押圧具は、前記突起に対応した形状を有する凹部が形成された押圧面を有しており、
   複数の前記凹部は、前記突起の配列に対応するように前記押圧面に配置されている導体層の製造方法。
6. 請求項２に記載の導体層の製造方法であって、
   複数の前記凸部は、第１の方向に沿って延在する複数の壁を含み、
   複数の前記壁は、相互に並列に配置されている導体層の製造方法。
7. 請求項６に記載の導体層の製造方法であって、
   前記１回目〜前記Ｎ−１回目の第３の工程の少なくとも一つは、押圧具を前記焼結層の表面に押し付けることで、前記焼結層の表面を凹凸状に形成することを含んでおり、
   前記押圧具は、第１の方向に沿って延在すると共に相互に並列に配置された複数の溝が形成された押圧面を有する導体層の製造方法。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の導体層の製造方法であって、
   前記第１の工程は、
   前記金属粒子及び前記金属酸化物粒子の少なくとも一方を含有する分散液を前記支持体上に配置することと、
   前記分散液を乾燥させることで前記前駆体層を形成することと、を含む導体層の製造方法。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の導体層の製造方法であって、
   Ｎ回目の前記第３の工程は、前記焼結層の表面を平坦状に形成することを含む導体層の製造方法。
10. 基板と、前記基板上に設けられた導体層と、を備えた配線基板であって、
    前記導体層は、
    金属を含有し、導電性を有する導電部分と、
    金属酸化物を含有し、電気絶縁性を有する少なくとも一つの絶縁部分と、を含んでおり、
    前記絶縁部分は、前記導電部分の内部に埋設され、前記基板の延在方向と実質的に同一の方向に沿って層状に延在しており、
    前記絶縁部分は、前記導電部分が貫通する複数の貫通部を有している配線基板。
11. 請求項１０に記載の配線基板であって、
    複数の前記貫通部は、前記絶縁部分においてマトリクス状に配置された複数の貫通孔を含む配線基板。
12. 請求項１０に記載の配線基板であって、
    複数の前記貫通部は、前記絶縁部分において相互に並列に配置された複数のスリットを含む配線基板。

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