KR20160091921A

KR20160091921A - 회로 기판의 제조 방법 및 회로 기판

Info

Publication number: KR20160091921A
Application number: KR1020167015367A
Authority: KR
Inventors: 고스케 츠지; 가즈노리 고이케; 가츠라 가와시마; 겐쥬 츠치야; 신지 이마이
Original assignee: 도요 알루미늄 가부시키가이샤
Priority date: 2013-11-28
Filing date: 2014-11-28
Publication date: 2016-08-03
Also published as: TWI634825B; US10206287B2; TW201540150A; EP3076771A1; JPWO2015080245A1; CN105766070B; EP3076771B1; US20170034920A1; EP3076771A4; JP6490012B2; CN105766070A; WO2015080245A1

Abstract

본 발명은, 적어도 표면에 규소를 함유하는 기판을 준비하는 공정, 그 기판 상에 알루미늄 입자를 포함하는 페이스트 (4) 를 도포하는 공정, 그 페이스트 (4) 를 도포한 그 기판을 소성함으로써 그 기판 상에 도체층 (5) 을 형성하는 공정, 그 도체층 (5) 상에 특정 패턴의 레지스트막 (6) 을 형성하는 공정, 및 그 레지스트막 (6) 이 형성되어 있지 않은 부분의 그 도체층 (5) 을 에칭액에 의해 제거하는 공정을 포함하는 회로 기판의 제조 방법으로서, 그 에칭액은, 표준 전극 전위가 알루미늄의 표준 전극 전위보다 큰 값을 취하는 금속 (M) 의 금속 이온과 불화물 이온을 포함하는, 회로 기판의 제조 방법 및 그와 같은 방법에 의해 제조할 수 있는 회로 기판에 관한 것이다.

Description

회로 기판의 제조 방법 및 회로 기판{METHOD FOR PRODUCING CIRCUIT BOARD, AND CIRCUIT BOARD}

본 발명은, 회로 기판의 제조 방법 및 회로 기판에 관한 것이다.

세라믹스 회로 기판의 제조 방법은 여러 가지 있지만, 저비용, 고정세, 고신뢰성을 요구한 개량이 검토되고 있다. 종래 이러한 세라믹스 회로 기판은, 금, 은, 구리, 알루미늄 등을 도체층의 재질로서 선택하고, 금속박 또는 금속 페이스트를 사용하는 방법, PVD 법 (스퍼터링법, 진공 증착법 등) 또는 CVD 법 등에 의해서 도체층을 형성하는 방법이 채용되고 있다. 도체층을 회로 패턴에 형성하는 방법으로는, 도체층을 에칭하는 방법이나, 페이스트를 회로상으로 인쇄하는 방법이 채용되고 있다.

도체층의 형성에 있어서는, PVD 법이나 CVD 법은 진공 프로세스 때문에 비용 상승이 되는 것, 및 밀착성이 불충분해지는 것 등이 문제가 된다. 또한 금속박을 사용하는 경우에는 세라믹스 기판에 금속박을 고정시키기 위해서 접착제를 사용할 필요가 있고, 그 열화로부터 장기 안정성에 있어서는 불리해지기 쉬운 것이 문제가 된다.

금속 페이스트를 사용하는 경우에는, 주로 금, 은, 구리 등의 귀금속류가 일반적으로 사용되고 있지만, 비용이 높은 데다가, 은에서는 마이그레이션, 구리에서는 산화에 의한 저항값 증가가 과제로 되어 있다.

상기 금속 페이스트를 사용하는 경우의 과제를 해결하는 방법의 하나로서, 국제 공개 제2010/100893호 팜플렛 (이하, 특허문헌 1) 에서는, 알루미늄 페이스트를 사용하는 방법이 제안되어 있다.

또한, 금속 페이스트를 사용하여 도체층을 형성하는 구체적 방법으로는, 금속 페이스트를 회로상으로 인쇄하는 방법과, 금속 페이스트를 일면에 도포하고, 소성하여 도체층으로 한 후에 에칭하는 방법이 있다. 그러나, 회로상으로 인쇄하는 것보다 에칭하는 것이, 인쇄성이나 금속 페이스트 중의 금속 입자의 입경의 영향을 받지 않기 때문에, 보다 고정세하게 회로를 형성할 수 있는 것이 알려져 있다.

그리고, 금속 페이스트를 소성하여 도체층으로 할 때에는, 기판과의 밀착성을 부여하기 위해서, 규소를 포함하는 유리 프리트를 페이스트 중에 첨가한 후에 소성하여, 규소를 포함하는 도체층으로 하는 것이 일반적이다.

단, 통상의 에칭에서는, 상기 규소를 포함하는 도체층을 기판 표면으로부터 완전히 제거하는 것이 어렵기 때문에, 에칭한 부분에도 규소를 포함하는 도체층이 잔사로서 남고, 배선간의 절연 신뢰성이 저해될 우려가 있다. 그 도체층의 잔사를 제거하는 방법으로는, 일본 공개특허공보 2010-278410호 (이하, 특허문헌 2) 와 같이, 에칭을 실시한 부분에 샌드 블라스트 처리를 가하는 방법이 제안되어 있다.

국제 공개 제2010/100893호 팜플렛 일본 공개특허공보 2010-278410호

기판과 도체층의 밀착성을 부여하는 방법으로서 상기 규소를 포함하는 유리 프리트를 페이스트 중에 첨가하는 방법을 채용하는 경우에는, 도체층 중에 절연물인 규소를 포함하는 유리가 포함되게 되므로, 도체층의 도전성 등의 성능이 열화될 우려가 있다.

또한, 상기 규소를 포함하는 도체층의 잔사를 제거하는 방법으로서, 샌드 블라스트 처리를 채용하는 경우에는, 연마재의 입경의 제한에 의해 회로의 정세성이 저해되므로, 고정세하게 회로를 형성할 수 있다는 에칭에 의한 방법의 메리트가 상실된다. 즉, 샌드 블라스트 처리를 실시하여, 예를 들어 라인간 거리 (도체/절연체/도체) 를 100 ㎛ 미만으로 하는 미세 배선을 형성하는 경우 등에는, 샌드 블라스트 처리에 사용하는 연마재의 입경을 작게 하는 것이 요구되지만, 입경이 지나치게 작으면 연삭 능력이 불충분해지고, 에칭 후의 잔사를 제거하는 것이 곤란해진다. 또한, 샌드 블라스트에 의한 연삭 후에는 기판에 부착된 연마재의 제거 공정도 필요하게 되어, 공정이 증가하고, 결과적으로 비용 상승이 된다.

이상으로부터, 고정세하게 회로를 형성할 수 있다는 에칭에 의한 방법의 메리트를 살리면서, 기판과 도체층 사이에 높은 밀착성을 부여하는 것과, 에칭 후의 잔사를 용이하게 제거하는 것을 양립시킨 회로 기판의 제조 방법 및 이러한 방법에 의해 제조할 수 있는, 기판과 도체층 사이의 높은 밀착성과 배선간의 우수한 절연 신뢰성을 갖는 회로 기판은, 아직 알려져 있지 않은 상황에 있다.

본 발명은, 상기와 같은 상황을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적으로 하는 것은, 고정세하게 회로를 형성할 수 있다는 에칭에 의한 방법의 메리트를 살리면서, 기판과 도체층 사이에 높은 밀착성을 부여하는 것과, 에칭 후의 잔사를 용이하게 제거하는 것을 양립시킨 회로 기판의 제조 방법 및 기판과 도체층 사이의 높은 밀착성과 배선간의 우수한 절연 신뢰를 갖는 회로 기판을 제공하는 것에 있다.

본 발명자들은, 통상의 에칭에 의한 방법에서는 잔사로서 남는 도체층의 제거를 용이하게 하고, 높은 미세 배선을 형성하는 것을 가능하게 한다는 과제를 달성하기 위해서는, 적어도 표면에 규소를 함유하는 기판을 사용하고, 금속 페이스트 중에 포함되는 금속으로서 알루미늄 입자를 사용하고, 에칭액은 표준 전극 전위가 알루미늄의 표준 전극 전위보다 큰 값을 취하는 금속 (M) 의 금속 이온과 불화물 이온을 포함하는 것으로 하면 되는 것을 알아내고, 본 발명을 완성시켰다.

즉, 본 발명은, 적어도 표면에 규소를 함유하는 기판을 준비하는 공정, 그 기판 상에 알루미늄 입자를 포함하는 페이스트를 도포하는 공정, 그 페이스트를 도포한 그 기판을 소성함으로써 그 기판 상에 도체층을 형성하는 공정, 그 도체층 상에 특정 패턴의 레지스트막을 형성하는 공정, 및 그 레지스트막이 형성되어 있지 않은 부분의 그 도체층을 에칭액에 의해 제거하는 공정을 포함하는 회로 기판의 제조 방법으로서, 그 에칭액은, 표준 전극 전위가 알루미늄의 표준 전극 전위보다 큰 값을 취하는 금속 (M) 의 금속 이온과 불화물 이온을 포함하는, 회로 기판의 제조 방법이다.

여기서, 그 금속 이온은, 철 이온 또는 구리 이온으로서, 그 불화물 이온은, 불화수소, 테트라플루오로규소, 헥사플루오로규산, 헥사플루오로규산염, 3불화붕소, 플루오로붕산, 플루오로붕산염, 불화인, 불화암모늄, 불화은, 불화알루미늄, 불화세슘, 불화칼륨, 불화나트륨 및 불화리튬으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 화합물에서 유래되는 것이어도 된다.

또한, 그 에칭액은, 0.01 ∼ 10 질량％ 의 그 불화물 이온을 포함해도 된다.

또한, 본 발명은, 적어도 표면에 규소를 함유하는 기판과, 그 기판 상에 형성된 알루미늄을 포함하는 도체층과, 그 기판과 그 도체층의 계면에 형성된 도체층 유래의 알루미늄과 규소가 혼재하는 혼재층을 포함하고, 그 기판은, 그 도체층이 그 기판 상에 특정한 배선 패턴을 형성하도록, 그 도체층이 부분적으로 제거된 부분을 갖고, 그 기판에 대한 수직 방향의 단면 (斷面) 에 있어서, 그 도체층이 부분적으로 제거된 부분의 그 기판의 표면 영역에 있어서의 그 도체층 유래의 알루미늄 원소의 에너지 분산형 X 선 분석 (이하, EDS 분석이라고도 한다) 에 의한 피크 강도와 규소 원소의 에너지 분산형 X 선 분석에 의한 피크 강도의 비 (알루미늄 원소의 피크 강도/규소 원소의 피크 강도) 가 10 분의 1 이하인, 회로 기판이다.

또, 그 기판이 알루미늄 원소를 포함하는 경우에는, 그 분석 결과에 있어서의 알루미늄 원소의 피크 강도로부터 기판 유래의 알루미늄 원소의 피크 강도를 뺀 수치를 도체층 유래의 알루미늄 원소의 피크 강도로서 취급할 수 있다.

본 발명에 관련된 회로 기판의 제조 방법은, 고정세하게 회로를 형성할 수 있다는 에칭에 의한 방법의 메리트를 살리면서, 기판과 도체층 사이에 높은 밀착성을 부여하는 것과, 에칭 후의 잔사를 용이하게 제거하는 것을 양립시킬 수 있다는 우수한 효과를 나타낸다.

따라서, 본 발명의 제조 방법에 의해 얻어진 회로 기판은, 멀티칩화 및 고밀도 실장화에 바람직한 회로 기판이 된다.

즉, 본 발명의 회로 기판은, 기판과 도체층 사이의 높은 밀착성과 배선간의 우수한 절연 신뢰성을 갖는다.

도 1 은 본 발명의 회로 기판의 제조 방법의 공정을 모식적으로 나타낸 단면도이다.
도 2 는 실시예 1 의 회로 기판의 도체층의 표면을 관찰한 광학 현미경 이미지이다.
도 3 은 실시예 1 의 회로 기판의 도체층과 기판 사이의 수직 방향의 단면 중, 도체층과 기판의 계면 부분의 원소 분석 결과를 나타낸 도면이다.
도 4 는 실시예 1 의 회로 기판의 도체층과 기판 사이의 수직 방향의 단면 중, 도체층을 제거한 부분의 원소 분석 결과를 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

<회로 기판의 제조 방법>

본 발명의 회로 기판의 제조 방법은, 적어도 표면에 규소를 함유하는 기판을 준비하는 공정과, 기판 상에 알루미늄 입자를 포함하는 페이스트를 도포하는 공정과, 페이스트를 도포한 기판을 소성함으로써 기판 상에 도체층을 형성하는 공정과, 도체층 상에 특정 패턴의 레지스트막을 형성하는 공정과, 레지스트막이 형성되어 있지 않은 부분의 도체층을 에칭액에 의해 제거하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

<기판을 준비하는 공정>

본 발명의 회로 기판의 제조 방법은, 적어도 표면에 규소를 함유하는 기판을 준비하는 공정을 포함한다.

(기판)

적어도 표면에 규소를 함유하는 기판으로는, 예를 들어, 도 1(i) 에 있어서 유리-세라믹스 복합 기판 (1) 으로서 나타내는 바와 같이, 세라믹스 기판 (2) 상에 규소를 포함하는 유리 조성물 (3) 을 피복한 기판을 들 수 있다. 여기서, 세라믹스 기판의 재질은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 알루미나, 질화알루미늄, 탄화규소 등을 들 수 있다. 또한, 유리 조성물의 재질은, 규소를 포함하는 한 특별히 한정되는 것은 아니지만, 붕규산계 유리, 알칼리토류 규산염 유리 등을 들 수 있다. 유리-세라믹스 복합 기판은 예를 들어, 세라믹스 기판 표면에 유리 페이스트를 도포 소성함으로써 형성할 수 있다.

또, 도 1 에서는, 적어도 표면에 규소를 함유하는 기판으로서, 상기와 같은 유리-세라믹스 복합 기판을 예시하고 있지만, 본 발명에 있어서 사용되는 기판은 이것에만 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 규소를 함유하는 한, 유리 기판을 사용하는 것도 가능하다. 유리 기판의 재질은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 소다 석회 유리, 알루미노규산 유리, 붕규산 유리 등을 들 수 있다. 이러한 유리 기판을 사용하는 경우, 표면을 포함하는 기판 전체에 규소가 포함되게 된다.

또, 적어도 표면에 규소를 함유하는 기판으로는, 유리 기판을 사용하는 경우에는 기판을 투명으로 하는 것이 가능해지고, 유리-세라믹스 복합 기판을 사용하는 경우에는 세라믹스 단체와 비교하여 표면 평활성이나 내구성이 얻어지고, 용도에 따라 선택할 수 있다.

본 발명에 있어서 사용되는 기판은, 상기와 같이, 적어도 표면에 규소를 포함하기 때문에, 후술하는 페이스트 중에 포함되는 알루미늄 입자와, 소성 후에 있어서 혼재층을 형성하는 것으로 생각된다. 이와 같이, 기판 표면에 알루미늄과 규소를 포함하는 혼재층이 형성되기 때문에, 도체층과 기판 사이에 높은 밀착성이 부여되는 것으로 추측된다.

<페이스트를 도포하는 공정>

본 발명의 회로 기판의 제조 방법은, 기판 상에 알루미늄 입자를 포함하는 페이스트를 도포하는 공정을 포함한다. 이 공정은, 예를 들어 도 1(i) 과 같이, 유리-세라믹스 복합 기판 (1) 상에, 알루미늄 입자를 포함하는 페이스트 (4) 를 도포하는 공정이다. 페이스트는, 1 회 또는 복수 회 도포할 수 있다.

(페이스트)

본 발명에 있어서 사용되는 알루미늄 입자를 포함하는 페이스트로는, 적어도 알루미늄 입자와 용제를 포함하는 것을 사용할 수 있다. 예를 들어, 용제를 포함하는 유기 액체 비히클과 알루미늄 입자로 구성되는 페이스트를 바람직하게 사용할 수 있다.

(1) 알루미늄 입자

알루미늄 입자는, 박편상 알루미늄 입자인 것이 바람직하고, 알루미늄 입자의 평균 입경은, 0.5 ∼ 50 ㎛ 가 바람직하고, 0.5 ∼ 20 ㎛ 가 보다 바람직하다. 여기서, 본 발명에 있어서의 「평균 입경」이란, 레이저 회절법에 의해서 측정된 체적 평균의 입도 분포에 기초하여 산출된 평균 입경을 의미한다. 평균 입경은 메디안 직경 (D50) 이라고도 불리고, 그것보다 입경이 큰 것과 작은 것이 등량으로 존재하는 입경으로 정의된다. 상기 알루미늄 입자의 입경이 0.5 ㎛ 미만인 경우에는, 알루미늄 입자의 비표면적이 증대되고, 페이스트 점도가 높아짐으로써 인쇄에 적합한 점도가 얻어지기 어렵다. 또한 알루미늄 입자의 평균 입경이 50 ㎛ 를 초과하는 경우에는 페이스트의 인쇄성이 저하되는 경우가 있다.

또한, 알루미늄 입자는, 페이스트 중에 5 ∼ 40 질량％ 포함되는 것이 바람직하고, 10 ∼ 30 질량％ 포함되는 것이 보다 바람직하다. 5 질량％ 미만에서는 알루미늄의 존재량이 적은 부위가 생기기 쉬워져 도전성이 악화되는 경우가 있고, 40 질량％ 를 초과하면, 알루미늄의 존재량이 확보되기 때문에 도전성이 악화될 우려는 없어지지만, 페이스트의 도막이 두꺼워지고, 에칭이 곤란해지는 경우가 있다.

(2) 유기 액체 비히클

본 발명에 있어서 사용되는 페이스트 중에 함유되는 유기 액체 비히클의 구성은, 특별히 한정되지 않지만, 바인더 수지와 용제를 포함하는 것으로 할 수 있다.

바인더 수지의 성분은 특별히 한정되지 않고, 에틸셀룰로오스계 수지, 알키드계 수지, 폴리에스테르계 수지, 아크릴계 수지 등의 수지를 사용할 수 있다. 본 발명의 페이스트를 기판에 도포 후, 가열하여 소성함으로써, 그 소성 온도에서 완전히 연소되고 분해되는 바인더 수지가 바람직하다.

용제로는, 이소프로필알코올, 톨루엔, 시클로헥사논, 글리콜에테르계나 글리콜에스테르계, 터피네올계 등의 유기 용제를 사용할 수 있다.

유기 액체 비히클은, 용제 중에, 바인더 수지가 5 ∼ 40 질량％ 함유되어 있는 것이 바람직하다. 유기 액체 비히클의 조성이 상기 범위 내이면, 본 발명의 회로 기판의 제조 방법에 있어서 사용되는 페이스트는, 각종 기판에 대한 도포성이나 인쇄성 면에서 우수한 것이 된다.

유기 액체 비히클은, 페이스트 전체에 대하여 60 ∼ 95 질량％ 함유되는 것이 바람직하다.

(3) 유리 프리트

본 발명에 있어서 사용되는 페이스트는, 유리 프리트를 포함하고 있어도 되고, 포함하고 있지 않아도 된다. 본 발명에 있어서는 기판 표면에 규소가 존재하기 때문에, 반드시 페이스트 중에 유리 프리트가 포함되지 않아도, 나중의 공정에서 소성에 의해 페이스트를 도체층으로 했을 때, 기판과 도체층 사이에 높은 밀착성을 부여할 수 있다. 또한 도체층 중에 유리 프리트 유래의 절연물이 포함되지 않으면, 도전성 등의 성능이나 신뢰성에 있어서 우수한 것이 된다. 이 때문에, 페이스트 중에 유리 프리트가 포함되지 않는 것이 바람직하다.

(페이스트의 도포)

본 발명에 있어서의 페이스트의 도포 방법은, 특별히 한정되지 않고, 닥터 블레이드법, 스프레이 도장법, 스크린 인쇄법, 잉크젯법 등을 채용하여, 페이스트를 도포하고, 도막으로 할 수 있다. 도포 횟수는, 1 회이어도 되고, 복수 회이어도 된다. 도포 부분은, 기판의 표면 전체면으로 하는 것이 바람직한데, 도포되어 있지 않은 부분이 존재해도, 본 발명의 범위를 일탈하는 것은 아니다. 바람직한 도막의 두께는, 도포 방법 및 페이스트 중의 고형분 농도에 의존하여 적절히 변동되는데, 0.1 ∼ 100 ㎛ 가 바람직하고, 0.2 ∼ 5 ㎛ 로 하는 것이 더욱 바람직하다. 도막이 지나치게 두꺼우면, 도막의 소성 후, 에칭으로 다 제거되지 않게 될 우려가 있고, 또한 두께 방향의 에칭이 완료하기 전에 선폭 방향의 침식이 발생할 우려가 있다. 도막이 지나치게 얇으면, 도막을 소성하고, 도체층으로 했을 때, 도체층과 기판 사이에 충분한 밀착성을 부여할 수 없는 경우가 있다.

(건조·탈지)

상기 페이스트의 도포 후, 필요에 따라 건조, 탈지 처리를 실시해도 된다. 건조, 탈지의 처리 조건은 특별히 한정되지 않지만, 통상, 건조 온도는 50 ℃ ∼ 150 ℃, 탈지 온도는 250 ℃ ∼ 450 ℃ 이다. 또한, 건조, 탈지 처리시의 분위기는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 일반적으로는 공기 중이다.

<도체층을 형성하는 공정>

본 발명의 회로 기판의 제조 방법은, 페이스트를 도포한 기판을 소성함으로써 기판 상에 도체층을 형성하는 공정을 포함한다. 도체층을 형성하는 공정에 있어서는, 예를 들어 도 1(ii) 와 같이, 페이스트 (4) 를 도포한 기판을 소성하여, 기판 상에 도체층 (5) 을 형성한다. 즉, 페이스트 (4) 를 소성하여 도체층 (5) 으로 한다.

(소성)

본 발명에 있어서의 페이스트의 소성 방법에 대해서는 특별히 한정되지 않는다. 소성로는 여러 가지의 것을 사용할 수 있고, 배치식 소성로, 롤러식 소성로, 벨트식 소성로 등을 예시할 수 있는데, 벨트식 소성로와 같이 페이스트를 도포한 기판을 연속적으로 소성할 수 있는 소성로를 사용하는 것이 생산성 면에서 바람직하다. 소성 온도는, 400 ℃ ∼ 850 ℃ 로 하는 것이 바람직하고, 450 ℃ ∼ 600 ℃ 로 하는 것이 더욱 바람직하다. 소성 시간은, 단시간 소성으로부터 장시간 소성까지, 알루미늄 입자를 포함하는 페이스트가 소성 후에 도전성을 갖는 도체층이 되는 소성 시간이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 단, 저항값 증대의 요인이 되는 알루미늄의 산화 피막의 형성을 억제하기 위해서는 단시간 소성이 바람직하다.

또한, 소성 분위기는, 특별히 한정되지는 않고, 공기 중, 비산화 분위기 중, 환원 분위기 중, 진공 중 등 어느 소성 분위기에 있어서도 양호한 도전성과 밀착성을 나타내는 도체층을 얻을 수 있다. 단, 산화 피막의 형성을 억제한다는 관점에서는, 비산화성 분위기, 환원 분위기 또는 진공 중으로 하는 것이 보다 바람직하다. 상기 「비산화성 분위기」는, 산소를 포함하지 않는, 예를 들어 아르곤, 헬륨, 질소 등의 어느 가스를 포함하는 분위기, 또는 이것들 가스를 복수종 포함하는 혼합 가스 분위기이다. 또한, 상기 비산화성 분위기의 가스에, 환원성 가스, 예를 들어 수소 가스 등을 혼합하여 환원 분위기로 해도 된다.

(도체층)

도체층은, 예를 들어 도 1(ii) 와 같이, 기판 상에 도포된 페이스트가 소성되어 도체층 (5) 이 된 것이다. 기판과 도체층의 계면에 있어서는, 소성에 의해서 높은 밀착성이 부여된다. 이러한 도체층은, 도전성을 갖는 것이다.

(1) 기판과 도체층의 계면

본 발명의 회로 기판의 제조 방법은, 적어도 표면에 규소를 함유하는 기판 상에 페이스트를 도포하고, 소성을 실시함으로써, 기판과 도체층 사이에 높은 밀착성을 부여하는 것이다.

상기 방법으로 높은 밀착성을 부여할 수 있는 이유에 대해서는 명확하지는 않지만, 이하의 이유를 생각할 수 있다. 즉, 적어도 표면에 규소를 함유하는 기판과 도체층의 계면에, 알루미늄과 규소가 혼재하는 혼재층이 형성되기 때문이라고 추측된다.

<레지스트막을 형성하는 공정>

본 발명의 회로 기판의 제조 방법은, 도체층 상에 특정 패턴의 레지스트막을 형성하는 공정을 포함한다. 이 공정에 있어서는, 예를 들어 도 1(iii) 및 (iv) 와 같이, 상기 도체층을 형성하는 공정에서 형성한 도체층 (5) 상에, 특정 패턴의 레지스트막 (6) 이 형성된다.

(레지스트막)

레지스트막 (6) 은, 공지된 레지스트막 중, 나중의 도체층을 제거하는 에칭액에 침식되지 않는 것이면, 특별히 한정되지 않고 사용할 수 있다. 예를 들어, 드라이 필름 등의 시판되는 레지스트막을 사용해도 되고, 레지스트액을 스핀 코트법 또는 롤 코트법 등의 도포 방법을 사용하여 도체층 상에 도포하고, 이것을 레지스트막화해도 된다.

(노광 및 현상)

드라이 필름 등의 시판되는 레지스트막을 사용하는 경우에 있어서도, 레지스트액을 레지스트막화하여 사용하는 경우에 있어서도, 통상의 노광 및 현상의 프로세스에 의해, 특정 패턴의 레지스트막을 형성할 수 있다.

예를 들어, 목적으로 하는 특정한 배선 패턴의 광투과부 (7) 를 형성한 포토마스크 (8) 를 준비하고, 예를 들어 도 1(iii) 과 같이, 레지스트막 (6) 상에 포토마스크 (8) 를 겹치고, 자외선 등의 레지스트막을 경화시키는 소정의 광을 조사한다. 그 후 레지스트막을 현상액으로 현상 처리함으로써, 노광되지 않은 부분의 레지스트막이 용해되고, 예를 들어 도 1(iv) 와 같이, 원하는 배선 패턴에 대응한 특정 패턴의 레지스트막이 도체층 상에 형성된다.

또, 노광은, 컨택트 방식, 프록시미티 방식을 채용할 수 있고, 현상은, 공지된 현상액으로 실시할 수 있다.

또한, 상기 설명 및 도 1 에 있어서는, 특정 패턴의 레지스트막을 형성하는 방법으로서, 네거티브형 포토마스크를 사용하는 경우를 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니고, 포지티브형 포토마스크를 사용하여, 통상의 노광 및 현상 방법으로 특정 패턴의 레지스트막을 형성하는 것도 가능하다.

<도체층을 에칭액에 의해 제거하는 공정>

본 발명의 회로 기판의 제조 방법은, 레지스트막이 형성되어 있지 않은 부분의 도체층을 에칭액에 의해 제거하는 공정을 포함한다. 이 공정은, 예를 들어 도 1(v) 와 같이, 레지스트막 (6) 이 형성되어 있지 않은 부분의 도체층 (5) 을 에칭액에 의해 제거하고, 도체층을 원하는 배선 패턴으로 형성한다.

이하, 이 공정에서 사용되는 에칭액 및 에칭 방법을 설명한다.

(에칭액)

이 공정에서 사용하는 에칭액은, 표준 전극 전위가 알루미늄의 표준 전극 전위보다 큰 값을 취하는 금속 (M) 의 금속 이온 (이하 간단히 「금속 이온」이라고도 기재한다) 과 불화물 이온을 포함한다.

(1) 금속 이온

금속 이온은, 표준 전극 전위가 알루미늄의 표준 전극 전위보다 큰 값을 취하는 금속 (M) 의 이온이다. 표준 전극 전위가 알루미늄의 표준 전극 전위보다 큰 값을 취하는 금속 (M) 의 이온이면, 그 종류는 특별히 한정되지 않는다. 따라서 알루미늄과의 전위차가 클수록 효과가 높고, 금, 백금, 은, 구리, 납, 주석, 니켈, 철, 아연 등을 예시할 수 있다. 특히 가격 면에서 철, 구리를 바람직하게 사용할 수 있다. 철 이온은, 그 가수는 특별히 한정되지 않지만, 3 가의 철 이온이 바람직하다. 2 가의 철은 공기 중의 산소에 의해 용이하게 산화되기 쉽고, 조성을 제어하는 데에 있어서 취급이 곤란하기 때문이다. 구리 이온은, 2 가의 구리 이온인 것이 바람직하다. 2 가의 구리염은 물에 용해되기 쉽고, 수용액 중에서 안정되어 있기 때문이다. 이러한 철 이온 및 구리 이온은, 염화 제2철, 질산철, 황산철, 염화 제2구리, 질산구리 및 황산구리로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 화합물에서 유래되는 것을 예시할 수 있지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다. 여기서, 「화합물에서 유래된다」는 것은, 그 화합물이 에칭액에 포함되고, 금속 이온을 생성하는 것을 말한다.

금속 이온의 함유량은, 함유되는 금속 이온에 따라서도 상이하지만, 에칭액 중에 5 ∼ 30 질량％ 포함되는 것이 에칭 속도의 사정상 바람직하고, 10 ∼ 15 질량％ 인 것이 보다 바람직하다.

(2) 불화물 이온

본 발명에서 사용하는 에칭액은, 상기 금속 이온과 함께, 불화물 이온을 포함한다.

이 불화물 이온은, 불화수소, 테트라플루오로규소, 헥사플루오로규산, 헥사플루오로규산염, 3불화붕소, 플루오로붕산, 플루오로붕산염, 불화인, 불화암모늄, 불화은, 불화알루미늄, 불화세슘, 불화칼륨, 불화나트륨 및 불화리튬으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 화합물에서 유래되는 것이, 산화 피막 및 산화규소의 에칭의 관점에서 바람직하다. 여기서, 「화합물에서 유래된다」는 것은, 상기 금속 이온의 경우와 동일하게, 그 화합물이 에칭액에 포함되고, 불화물 이온을 생성하는 것을 말한다. 이러한 화합물로는, 불화암모늄이 바람직하다. 불화수소와 같은 위험성을 수반하지 않기 때문이다.

불화물 이온의 에칭액 중에 있어서의 함유량은, 에칭액 중에 있어서 0.01 ∼ 10 질량％ 인 것이 바람직하고, 0.3 ∼ 5 질량％ 인 것이 보다 바람직하다. 불화물 이온의 함유량이 0.01 질량％ 보다 적으면, 반응물의 충분한 제거 효과가 얻어지지 않는 경우가 있다. 한편, 함유량이 10 질량％ 보다 많으면, 제조 장치나 기판에 대한 부식성이 지나치게 커지는 경우가 있다.

(3) 작용

세라믹스 등의 기판에 접착제를 사용하여 알루미늄박을 적층하고, 이 알루미늄박을 에칭하여 회로를 형성하는 경우이면, 에칭액이 상기 금속 이온만 포함하고 있으면, 불화물 이온이 포함되지 않아도, 에칭이 가능하다. 그러나, 본 발명의 회로 기판의 제조 방법으로 형성된 도체층 (알루미늄 입자를 포함하는 페이스트를 소성함으로써 형성된 도체층) 을 에칭하여 회로를 형성하는 경우에는, 상기 금속 이온만을 포함하는 에칭액을 사용해도, 에칭 후에 있어서도 기판 상에 잔사가 남고, 절연 신뢰성이 우수한 회로가 얻어지는 에칭을 실시할 수는 없다. 그래서, 본 발명에서 사용하는 에칭액은, 금속 이온과 불화물 이온을 포함하는 것으로 하고 있다. 이것에 의해, 기판 상에 잔사를 남기지 않고 회로를 형성하는 것이 가능해진다.

이러한 본 발명의 에칭액의 상세한 작용은, 아직 충분히는 해명되어 있지 않지만, 본 발명자는 다음과 같이 생각하고 있다.

즉, 알루미늄박은, 표면에 산화 피막이 형성되지만, 알루미늄박의 내부에는 산화 피막이 형성되지는 않는다. 그리고, 알루미늄의 산화물은, 상기 금속 이온만을 포함하는 에칭액에는 용해되기 어렵지만, 알루미늄박 표면의 산화 피막 1 층만이면, 상기 금속 이온만을 포함하는 에칭액이어도 용해 가능하다. 그리고, 산화 피막만 용해되면, 알루미늄박 내부의 알루미늄은 당해 에칭액에 의해 용이하게 용해된다. 따라서, 알루미늄박을 에칭하는 경우이면, 상기 금속 이온만을 포함하는 에칭액을 사용해도, 에칭을 실시하는 것은 가능하다.

그러나, 본 발명과 같이, 알루미늄 입자를 포함하는 페이스트를 소성하여 형성한 도체층을 에칭하는 경우, 도체층 중에 다수의 알루미늄 입자가 겹겹이 쌓인 상태로 존재하고 있다. 이 알루미늄 입자 개개의 표면에는, 알루미늄박 표면과 동일하게 산화 피막이 존재한다. 따라서, 도체층 중에는 알루미늄 입자의 수에 따른, 다수의 산화 피막이 존재한다. 그 때문에, 상기 금속 이온만을 포함하는 에칭액에서는, 도체층 중의 산화 피막을 모두 용해할 수 없기 때문에, 에칭이 불완전한 것이 된다고 추측된다.

또한, 본 발명에 있어서는, 도체층과 기판의 계면에는, 전술한 바와 같이, 알루미늄과 규소가 혼재하는 혼재층이 형성되는 것으로 생각되고, 이 혼재층이 상기 금속 이온만을 포함하는 에칭액에 의해서는 제거되지 않고 남는 것도 생각된다. 본 발명에서 사용되는 에칭액은, 이러한 혼재층에 대해서도 충분한 에칭 작용을 나타낸다고 생각된다.

또, 도체층을, 불화물 이온만을 포함하는 용액으로 에칭하는 경우에는, 제조 장치나 기판, 레지스트막에 대한 부식성이 지나치게 커지기 때문에, 원하는 고정세한 회로가 얻어지는 에칭을 실시할 수는 없다.

이와 같이 본 발명에 있어서 사용하는 에칭액은, (1) 불화물 이온의 작용에 의해 알루미늄 입자 표면의 산화 피막이 용해되고, (2) 그 후에 상기 금속 이온의 작용에 의해 알루미늄 입자의 알루미늄이 용해되고, 이 (1), (2) 의 반복 작용에 의해, 도체층 중에 다수의 산화 피막이 겹겹이 쌓여 있는 상태이어도, 도체층을 용이하게 용해할 수 있다고 추측되고, 그 후 (3) 상기 혼재층도, 알루미늄에는 상기 금속 이온이 작용하고, 규소에는 불화물 이온이 작용하기 때문에, 용이하게 용해할 수 있는 것으로 추측된다.

(에칭 방법)

레지스트막이 형성되어 있지 않은 부분의 도체층을 에칭액에 의해 제거하는 구체적인 방법은, 특별히 한정되지 않지만, 기판 전체를 에칭액에 침지하는 방법, 에칭액을 스프레이하는 방법 등을 채용할 수 있다. 상기와 같은 방법을 채용함으로써, 레지스트막이 형성되어 있지 않은 부분의 도체층을 에칭액에 의해 제거하고, 도체층을 원하는 배선 패턴으로 형성할 수 있다.

<그 밖의 공정>

본 발명의 회로 기판의 제조 방법은, 상기 각 공정을 포함하는 한, 다른 임의의 공정을 포함하고 있어도 된다.

예를 들어 상기 도체층을 에칭액에 의해 제거하는 공정 후에, 레지스트막 (6) 을 제거하는 공정을 포함할 수 있다. 이 공정에 의해, 예를 들어 도 1(vi) 과 같은 회로 기판을 얻을 수 있다.

또한, 형성한 도체층 (미세 배선) 상에, 납땜 등을 목적으로 하여, 금, 니켈 등의 금속을 도금하는 공정을 포함하고 있어도 된다.

<회로 기판>

본 발명의 회로 기판은, 적어도 표면에 규소를 함유하는 기판과, 기판 상에 형성된 알루미늄을 포함하는 도체층과, 기판과 도체층의 계면에 형성된 알루미늄과 규소가 혼재하는 혼재층을 포함하고, 기판은, 도체층이 기판 상에 특정한 배선 패턴을 형성하도록, 도체층이 부분적으로 제거된 부분을 갖고, 기판에 대한 수직 방향의 단면에 있어서, 도체층이 부분적으로 제거된 부분의 기판의 표면 영역에 있어서의 알루미늄 원소의 에너지 분산형 X 선 분석에 의한 피크 강도와 규소 원소의 에너지 분산형 X 선 분석에 의한 피크 강도의 비 (알루미늄 원소의 피크 강도/규소 원소의 피크 강도) 가 10 분의 1 이하인, 회로 기판인 것을 특징으로 한다. 이러한 회로 기판은, 상기에서 설명한 회로 기판의 제조 방법에 의해서 제조할 수 있다.

이하, 본 발명의 회로 기판에 대해서 설명한다.

<기판>

본 발명의 회로 기판은, 적어도 표면에 규소를 함유하는 기판을 갖는다. 표면에 규소를 함유하는 기판으로는, 상기 회로 기판의 제조 방법의 설명에서 서술한 것과 동일한 기판을 사용할 수 있다. 즉, 본 발명의 회로 기판에 있어서의 표면에 규소를 함유하는 기판으로는, 예를 들어 도 1(vi) 에 유리-세라믹스 복합 기판 (1) 으로서 나타내는 바와 같은 세라믹스 기판 (2) 상에 규소를 포함하는 유리 조성물 (3) 을 피복한 기판을 들 수 있는 것 외에, 적어도 표면을 포함하는 기판 전체에 규소가 포함되는 유리 기판을 사용하는 것도 가능하다. 본 발명의 회로 기판은, 표면에 규소를 함유하는 기판을 사용함으로써, 후술하는 도체층과의 사이에서 혼재층이 형성되기 때문에, 도체층과 기판 사이에 높은 밀착성을 부여할 수 있는 것으로 추측된다.

<도체층>

본 발명의 회로 기판은, 기판 상에 형성된 알루미늄을 포함하는 도체층을 갖는다. 본 발명의 회로 기판은, 알루미늄을 포함하는 도체층을 사용함으로써, 도체층의 도전성을 확보할 수 있고, 또한 전술한 기판과의 사이에서 혼재층이 형성되기 때문에 도체층과 기판 사이에 높은 밀착성을 부여할 수 있는 것으로 추측된다. 도체층은, 알루미늄을 포함하고, 도전성을 갖는 것이면 되는데, 도전성을 보다 양호하게 하기 위해서는, 알루미늄을 70 질량％ 이상 함유하는 것이 바람직하고, 90 질량％ 이상 함유하는 것이 보다 바람직하다. 도체층의 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 도전성을 보다 양호하게 하기 위해서는, 0.1 ㎛ ∼ 100 ㎛ 로 하는 것이 바람직하고, 0.2 ∼ 5 ㎛ 로 하는 것이 더욱 바람직하다.

본 발명의 도체층은, 상기 회로 기판의 제조 방법의 설명에서 서술한 도체층의 형성 방법과 동일한 방법을 사용하여 형성할 수 있다. 즉, 예를 들어 도 1(i) 및 (ii) 와 같이, 기판 (1) 상에 알루미늄 입자를 포함하는 페이스트 (4) 를 도포하고, 그 페이스트를 소성함으로써, 도체층 (5) 을 형성할 수 있다.

<혼재층>

본 발명의 회로 기판은, 기판과 도체층의 계면에 형성된 알루미늄과 규소가 혼재하는 혼재층을 갖는다. 본 발명의 회로 기판은, 기판과 도체층의 계면에 혼재층을 가짐으로써, 기판과 도체층 사이에 밀착성을 부여할 수 있는 것으로 추측된다.

혼재층은, 알루미늄과 규소가 혼재하고, 기판과 도체층 사이에 밀착성을 부여하는 것이면 된다. 혼재층의 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 밀착성을 보다 양호하게 하기 위해서는, 0.005 ㎛ ∼ 10 ㎛ 가 바람직하고, 0.01 ∼ 5 ㎛ 로 하는 것이 더욱 바람직하다.

또, 도체층과 기판 사이에 알루미늄과 규소의 혼재층이 형성되어 있는지의 여부를 확인하기 위해서는, 예를 들어, 기판에 대한 수직 방향의 단면에 있어서의, 도체층 및 기판을 포함하는 영역에 대하여, 전자 현미경 (상품명 : 「TITAN80-300」, FEI 사 제조) 을 사용한 에너지 분산형 X 선 분광 분석을 실시하고, 도체층과 기판의 계면에 있어서의 알루미늄 및 규소의 농도 변화를 관찰하면 된다. 에너지 분산형 X 선 분광 분석의 실시 결과, 알루미늄의 검출값이 도체층에 있어서의 알루미늄의 검출값의 10 분의 1 이상 존재하고, 또한 규소의 검출값이 기판에 있어서의 규소의 검출값의 10 분의 1 이상 동시에 존재하는 영역이 5 nm 이상 확인되면, 도체층과 기판 사이에 혼재층이 형성되어 있는 것으로 판단할 수 있다.

본 발명의 혼재층은, 상기 회로 기판의 제조 방법의 설명에서 서술한 혼재층의 형성 방법과 동일한 방법을 사용하여 형성할 수 있다. 즉, 예를 들어 도 1(i) 및 (ii) 와 같이, 적어도 표면에 규소를 포함하는 기판 (1) 상에 알루미늄 입자를 포함하는 페이스트 (4) 를 도포하고, 소성함으로써, 기판 (1) 상에 알루미늄을 포함하는 도체층 (5) 을 형성할 때, 기판 표면에 포함되는 규소와 페이스트 중에 포함되는 알루미늄 입자의 알루미늄이 혼재하기 때문에, 혼재층 (도시하지 않음) 을 형성할 수 있는 것으로 추측된다.

<배선 패턴>

본 발명의 회로 기판에 있어서의 기판은, 도체층이 기판 상에 특정한 배선 패턴을 형성하도록, 도체층이 부분적으로 제거된 부분을 갖는다. 도체층의 배선 패턴은 특별히 한정되는 것은 아니고, 원하는 패턴을 선택하면 된다. 또, 본 발명의 회로 기판의 제조에 있어서는, 고정세한 회로 형성이 가능한 에칭을 사용하고, 또한 샌드 블라스트 처리에 의해 에칭 후의 잔사를 제거하는 조작의 필요도 없이 배선 패턴을 형성 가능하기 때문에, 고정세한 배선 패턴을 채용하는 것이 가능하다. 본 발명의 배선 패턴에 있어서의 배선의 폭 (선폭) 과 인접하는 배선끼리의 간격 (선간 (線間)), 즉 이른바 라인 앤드 스페이스 (L/S) 는, 특별히 한정되지 않지만, 배선 패턴을 고정세로 하기 위해서는, 100 ㎛ 이하로 하는 것이 바람직하고, 60 ㎛ 이하로 하는 것이 보다 바람직하고, 40 ㎛ 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다.

본 발명의 배선 패턴의 형성 방법은, 상기 회로 기판의 제조 방법의 설명에서 서술한 배선 패턴의 형성 방법과 동일한 방법을 사용할 수 있다. 즉, 예를 들어 도 1(iii) ∼ (vi) 과 같이, 도체층 (5) 상에, 특정 패턴의 레지스트막 (6) 을 형성하고, 레지스트막이 형성되어 있지 않은 부분의 도체층을 에칭액에 의해 제거함으로써, 도체층을 원하는 배선 패턴으로 형성할 수 있다.

(도체층이 제거된 부분)

본 발명의 회로 기판은, 기판에 대한 수직 방향의 단면에 있어서, 도체층이 부분적으로 제거된 부분의 기판의 표면 영역 (이하 「기판의 표면 영역」이라고도 기재한다) 에 있어서의 도체층 유래의 알루미늄 원소의 에너지 분산형 X 선 분석에 의한 피크 강도와 규소 원소의 에너지 분산형 X 선 분석에 의한 피크 강도의 비 (알루미늄 원소의 피크 강도/규소 원소의 피크 강도) 를 10 분의 1 이하로 하는 것이다.

본 발명의 회로 기판은, 기판의 표면 영역의 도체층 유래의 알루미늄 원소의 에너지 분산형 X 선 분석에 의한 피크 강도와 규소 원소의 에너지 분산형 X 선 분석에 의한 피크 강도의 비 (알루미늄 원소의 피크 강도/규소 원소의 피크 강도) 가 10 분의 1 이하인 것에 의해, 절연하는 것이 의도된 배선 사이가 알루미늄 원소의 존재 때문에 통전될 우려가 저하되고, 우수한 절연 신뢰성을 갖게 되는 것으로 추측된다.

여기서, 「기판의 표면 영역」이란, 도체층이 기판 상에 특정한 배선 패턴을 형성하도록, 도체층이 부분적으로 제거된 부분 중, 도체층의 제거에 의해 형성된 표면 근방의 영역을 의미한다. 여기서, 도체층이 부분적으로 제거된 기판의 표면에, 도체층에서 유래되는 잔사가 잔류하는 경우에는, 그 잔사를 포함하여, 이 「기판의 표면 영역」을 정의하는 것으로 한다.

기판의 표면 영역에는, 전술한 에칭액과의 반응에 의한 도체층 유래의 잔사, 및 알루미늄과 규소의 혼재층이 남아 있지 않은 것이 바람직하기 때문에, 기판의 표면 영역의 알루미늄 원소의 이상적인 함유량은 0 이다. 그러나, 공업적인 생산성의 밸런스를 고려하면, 에칭액의 조성이나 에칭에 요하는 시간 등의 요인에 의해, 완전하게는 전술한 잔사나 혼재층을 에칭 등에 의해 제거할 수 없는 경우도 있다. 본 발명의 회로 기판은, 상기를 감안하여, 기판의 표면 영역의 도체층 유래의 알루미늄 원소의 에너지 분산형 X 선 분석에 의한 피크 강도와 규소 원소의 에너지 분산형 X 선 분석에 의한 피크 강도의 비 (알루미늄 원소의 피크 강도/규소 원소의 피크 강도) 를 10 분의 1 이하로 함으로써, 배선간의 절연 신뢰성이 우수하다는 효과가 저해되지 않는 것으로 한 것이다.

기판의 표면 영역의 도체층 유래의 알루미늄 원소의 에너지 분산형 X 선 분석에 의한 피크 강도와 규소 원소의 에너지 분산형 X 선 분석에 의한 피크 강도의 비 (알루미늄 원소의 피크 강도/규소 원소의 피크 강도) 를 10 분의 1 이하로 하는 것은, 본 발명의 회로 기판의 제조 방법에 있어서의 도체층을 에칭액에 의해 제거하는 방법, 예를 들어 표준 전극 전위가 알루미늄의 표준 전극 전위보다 큰 값을 취하는 금속 (M) 의 금속 이온과 불화물 이온을 포함하는 에칭액에 의해 도체층을 제거하는 방법에 의해 달성 가능하다.

또, 기판의 표면 영역의 도체층 유래의 알루미늄 원소의 에너지 분산형 X 선 분석에 의한 피크 강도와 규소 원소의 에너지 분산형 X 선 분석에 의한 피크 강도의 비 (알루미늄 원소의 피크 강도/규소 원소의 피크 강도) 는, 100 분의 7 이하인 것이 바람직하고, 100 분의 2 이하인 것이 보다 바람직하고, 100 분의 1 이하인 것이 더욱 바람직하다.

또한, 기판의 표면 영역에 있어서의 알루미늄 및 규소의 존재 유무 및 함유량을 확인하기 위해서는, 예를 들어, 기판의 표면 영역에 대하여, 전자 현미경으로 화상 관찰을 실시하면서, 주식회사 호리바 제작소 제조 에너지 분산형 X 선 분석 장치 「X-MAX」를 사용한 분산형 X 선 분석을 실시하면 된다.

또, 본 발명의 회로 기판에 있어서는, 상기 피크 강도비에 추가하여, 기판의 표면 영역의 알루미늄 원소의 함유량이 1000 ppm 이하이면 되고, 100 ppm 이하인 것이 보다 바람직하고, 50 ppm 이하인 것이 더욱 바람직하다. 이러한 수치 범위로 함으로써, 배선간의 절연 신뢰성이 우수하다는 효과가 저해되지 않는 것으로 한 것이다. 또, 그 기판이 알루미늄 원소를 포함하는 경우에는, 분석 결과에 있어서의 알루미늄 원소의 함유량으로부터 기판 유래의 알루미늄 원소의 함유량을 뺀 수치를 도체층 유래의 알루미늄 원소의 함유량으로서 취급할 수 있다.

본 발명의 회로 기판은, 기판과 도체층의 계면에 형성된 알루미늄과 규소가 혼재하는 혼재층이 존재함으로써, 도체층과 기판 사이에 높은 밀착성이 부여되게 되는 한편, 기판에 대한 수직 방향의 단면에 있어서, 도체층이 부분적으로 제거된 부분의 기판의 표면 영역에 있어서의 도체층 유래의 알루미늄 원소의 에너지 분산형 X 선 분석에 의한 피크 강도와 규소 원소의 에너지 분산형 X 선 분석에 의한 피크 강도의 비 (알루미늄 원소의 피크 강도/규소 원소의 피크 강도) 가 10 분의 1 이하인 것에 의해, 우수한 절연 신뢰성을 갖게 되는 것으로 추측된다. 그 때문에, 본 발명의 회로 기판은, 기판과 도체층 사이의 높은 밀착성과 배선간의 우수한 절연 신뢰성을 갖는 것이다.

실시예

이하, 실시예를 들어 본 발명을 보다 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이것들에 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1>

(기판을 준비하는 공정)

기판으로서 소다라임 유리 기판 (상품명 : 「FL2」, 센트럴 유리사 제조) 을 준비하였다. 이 소다라임 유리 기판은, 표면을 포함하는 기판 전체에 규소를 함유하는 기판이다.

(페이스트를 도포하는 공정)

에틸셀룰로오스 10 질량부를 부틸카르비톨 90 질량부에 용해한 유기 액체 비히클 70 질량부, 부틸카르비톨 20 질량부, 및 평균 입경 11 ㎛ 의 알루미늄 입자 10 질량부를 교반하여, 페이스트를 조제하였다. 다음으로, 이 페이스트를, 소다라임 유리 기판의 전체면에, 스크린 인쇄에 의해 페이스트를 도포하였다. 도포 후, 페이스트의 요철을 없애기 위해서, 페이스트를 도포한 소다라임 유리 기판을 10 분간 수평인 상태로 정치 (靜置) 시키고, 다음으로 100 ℃ 에서 10 분간 건조시켰다. 건조 후의 페이스트의 두께는 5 ㎛ 였다.

<도체층을 형성하는 공정>

상기 공정에서 페이스트를 도포한 소다라임 유리 기판을 대기 분위기하, 60 분만에 550 ℃ 까지 승온시키고, 550 ℃ 에서 60 분간 유지한 후, 30 분만에 실온까지 냉각시킨다는 조건에서 소성하였다. 이것에 의해, 기판 상에 도체층을 형성하였다.

(레지스트막을 형성하는 공정)

소성한 도체층 상에 레지스트막으로서 감광성 드라이 필름 (상품명 : 「ATP-153」, 아사히 화성사 제조) 을 첩부하고, 선폭/선간 (이하 「L/S」라고도 기재한다) 이 60 ㎛/40 ㎛ 의 빗형 패턴을 갖는 포토마스크를 레지스트막에 접촉시켜 자외선 노광하고, 알칼리 현상액으로 현상함으로써, 도체층 상에 특정 패턴의 레지스트막을 형성하였다.

(도체층을 에칭액에 의해 제거하는 공정 등)

에칭액으로서, 염화 제2구리를 14 질량％ 포함하고, 불화암모늄을 3 질량％ 포함하는 수용액인 에칭액, 즉, 표준 전극 전위가 알루미늄의 표준 전극 전위보다 큰 값을 취하는 금속 (M) 의 금속 이온 (2 가의 구리 이온) 과 불화물 이온을 포함하는 에칭액을 사용하여, 레지스트막이 형성되어 있지 않은 부분을 실온에서 10 초간 에칭액에 침지시키고, 도체층을 에칭액에 의해 제거함으로써, 특정한 배선 패턴을 형성하였다. 그 후, 도체층 상의 레지스트막을 N-메틸피롤리돈으로 제거하였다.

이상의 공정에 의해, 레지스트막이 형성되어 있지 않은 부분의 도체층이 에칭액에 의해 제거되고, 도체층에 의한 특정한 배선 패턴이 형성된 회로 기판이 얻어졌다. 도 2 는, 실시예 1 의 회로 기판의 도체층의 표면을 관찰한 광학 현미경 이미지이다. 도 2 에 있어서, 백색 (담색) 의 밴드가 도체층, 흑색 (농색) 의 밴드가 도체층이 제거된 부분을 나타내고 있다.

<실시예 2>

기판으로서 유리-세라믹스 복합 기판을 사용하는 것 이외에는, 실시예 1 과 동일한 방법으로 회로 기판을 형성하였다. 또, 유리-세라믹스 복합 기판은 (상품명 : 「글레이즈 가공 기판 GS-32」, MARUWA 사 제조) 를 사용하였다. 즉, 이 유리-세라믹스 복합 기판은, 세라믹스로 이루어지는 기판 상에 규소를 포함하는 유리 조성물을 형성한 것이고, 적어도 표면에 규소를 함유하는 기판이다.

<비교예 1>

기판으로서 알루미나 기판 (상품명 : 「후막용 알루미나 기판」, 포논 메이와사 제조) 을 사용하는 것 이외에는, 실시예 1 과 동일한 방법으로 페이스트를 도포, 건조, 소성하였지만, 도체층이 기판에 대하여 밀착성을 갖지 않고, 박리되었기 때문에 이후의 실험을 할 수 없었다. 알루미나 기판은, 규소를 함유하지 않은 기판이다.

<비교예 2>

에칭액에 불화물 이온을 첨가하지 않은 것 이외에는, 실시예 1 과 동일한 방법을 실시했지만, 1 시간 침지해도 에칭이 충분히 진행되지 않았기 때문에, 회로 형성을 할 수 없다고 판단하였다.

<비교예 3>

에칭액에 불화물 이온을 첨가하지 않은 것 이외에는, 실시예 2 와 동일한 방법을 실시했지만, 1 시간 침지해도 에칭이 충분히 진행되지 않았기 때문에, 회로 형성을 할 수 없다고 판단하였다.

<평가 방법>

상기 실시예 1 ∼ 2 및 비교예 1 ∼ 3 에 의해서 얻어진 회로 기판에 대해서, 도체층과 기판의 밀착성 및 절연 저항을 측정하였다. 또한, 실시예 1 에 의해서 얻어진 회로 기판의 도체층과 기판 사이의 원소 분석을 실시하였다.

(밀착성의 측정)

도체층과 기판의 밀착성은, 이하와 같이 측정하였다. 즉, 셀로판 테이프 (등록 상표) (상품명 : 「CT-24」, 니치반 (주) 제조) 를 도체층 표면에 밀착시키고, 45 도의 각도로 잡아 당기고, 도체층의 박리 정도를 육안으로 관찰하였다. 관찰 결과에 따라, 박리가 없으면 밀착성은 「양호」, 박리가 있으면 밀착성은 「불가」라고 평가하였다. 이 결과를 표 1 에 나타낸다.

(절연 저항의 측정)

절연 저항은, 이하와 같이 측정하였다. 즉, 회로 기판에 그려진 선상의 도체층과, 그 도체층과 인접하는 선상의 도체층 사이의 절연 저항에 대해서, 초절연계 (상품명 : 「SM-8216」, HIOKI 사 제조) 를 사용하고, 20 ℃ 의 조건하에서, 500 V 의 전압을 인가하고, 1 분 후의 저항값을 계측하였다. 이 결과를 표 1 에 나타낸다. 절연 저항의 값이 높은 것일수록, 절연 신뢰성이 우수한 것을 나타낸다.

(단면 방향의 원소 분석)

도체층과 기판 사이의 알루미늄과 규소의 혼재층의 확인을 위해, 도체층과 기판의 계면에 대하여, 전자 현미경 (상품명 : 「TITAN80-300」, FEI 사 제조) 의 에너지 분산형 X 선 분광 분석을 실시예 1 의 샘플에 대하여 실시하였다. 이 결과를 도 3 에 나타낸다.

또, 도체층을 제거한 지점에 있어서의 기판의 표면 영역에 있어서의 알루미늄의 존재 유무, 알루미늄의 함유량, 알루미늄 원소의 피크 강도 및 규소 원소의 피크 강도를 확인하기 위해서, 실시예 1 의 회로 기판에 대하여, 도체층이 제거된 부분 (도체층 제거가 끝난 부분) 의, 기판에 대한 수직 방향의 단면에 있어서의, 기판을 포함하는 영역, 및 기판의 표면 영역에 대해서, 전자 현미경으로 가속 전압 15 kV 에서 화상 관찰을 실시하면서 주식회사 호리바 제작소 제조 에너지 분산형 X 선 분석 장치 「X-MAX」를 사용한 EDS 분석을 실시하였다. 이 결과를 도 4 에 나타낸다. 도 4 에서 기판의 표면 영역에 있어서의 알루미늄 원소의 피크 강도는 40 Counts, 규소 원소의 피크 강도는 620 Counts 이고, 알루미늄 원소와 규소 원소의 피크 강도의 비 (알루미늄 원소의 피크 강도/규소 원소의 피크 강도) 는 0.0645 였다. 또한, 도 4 에서, 기판의 표면 영역과 기판에 있어서의 알루미늄의 피크 강도비가 동등하고, 도체층 유래의 알루미늄의 피크 강도가 규소의 10 분의 1 보다 충분히 작은 것이 확인되는 점에서, 실시예 1 에 있어서 기판과 도체층 사이에 혼재층이 충분히 제거되어 있는 것이 분명했다.

<평가>

(밀착성)

표 1 의 「밀착성」의 항은, 실시예 및 비교예에 있어서 제조된 회로 기판의 도체층과 기판의 밀착성의 평가 결과를 나타내고 있다. 표 1 을 참조하면, 규소가 기판 표면에 존재하는 소다라임 유리를 사용한 실시예 1, 비교예 2 및 유리-세라믹스 복합 기판을 사용한 실시예 2, 비교예 3 에서는, 도체층과 기판의 밀착성이 「양호」라고 평가되고, 밀착성이 우수한 것으로 되어 있는 것이 분명하다. 한편, 규소를 표면에 포함하지 않는 비교예 1 의 알루미나 기판은, 밀착성이 「불가」라고 평가되고 있고, 페이스트의 소성 후에, 기판으로부터 도체층이 박리되고, 기판과 도체층 사이에 양호한 밀착성이 얻어지고 있지 않은 것이 분명하다. 이상으로부터, 적어도 표면에 규소를 함유하는 기판을 사용함으로써, 도체층과 기판의 밀착성을 크게 향상시킬 수 있는 것이 분명해졌다.

(절연 저항)

표 1 의 「절연 저항」의 항은, 절연 저항의 측정 결과를 나타낸다. 표 1 을 참조하면, 실시예 1 및 실시예 2 에서는, 절연 저항이 모두 10¹² Ω 이상이고, 절연 신뢰성이 우수한 것으로 되어 있는 것이 분명하다. 이것에 대하여, 비교예 2 및 비교예 3 에서는, 전술한 바와 같이, 에칭에 의한 충분한 회로 형성을 할 수 없었기 때문에, 선상의 도체층과 인접하는 선상의 도체층 사이의 절연 저항을 측정할 수 없었다. 이상으로부터, 표준 전극 전위가 알루미늄의 표준 전극 전위보다 큰 값을 취하는 금속 (M) 의 금속 이온 및 불화물 이온이 첨가된 에칭액을 사용함으로써, 배선간에 잔사가 없는, 절연 신뢰성이 우수한 회로 기판을 제조할 수 있는 것이 분명해졌다.

또, 비교예 1 에 있어서는, 기판과 도체층의 밀착성이 불충분하여 배선이 박리되었기 때문에, 절연 저항을 측정할 수 없었다.

(단면 방향의 원소 분석)

도 3 은, 실시예 1 의 회로 기판의 도체층과 기판 사이의 수직 방향의 단면 중, 도체층과 기판의 계면 부분의 원소 분석 결과를 나타내고 있다.

도 3 을 참조하면, 기판과 도체층 (알루미늄) 사이에 유리 기판 유래의 규소와 알루미늄이 상호 확산되고, 알루미늄과 규소가 혼재하고 있는 혼재층 (도 3 에 있어서 「알루미늄-규소 혼재층」이라고 기재한다) 을 확인할 수 있다.

이상으로부터, 적어도 표면에 규소를 함유하는 기판을 사용하고, 그 기판에 페이스트를 도포하여 소성함으로써 도체층과 기판 사이에 알루미늄과 규소의 혼재층이 형성되고, 밀착성을 크게 향상시킬 수 있는 것이 분명해졌다.

이상의 것으로부터, 본 발명의 회로 기판의 제조 방법에 따른 실시예 1 및 실시예 2 는, 고정세하게 회로를 형성할 수 있다는 에칭에 의한 방법의 메리트를 살리면서, 기판과 도체층 사이에 높은 밀착성을 부여하는 것과, 에칭 후의 잔사를 용이하게 제거하는 것을 양립시킬 수 있다는 우수한 효과를 나타내는 것을 알 수 있다.

이상과 같이 본 발명의 실시형태 및 실시예에 대해서 설명을 실시했지만, 상기 서술한 각 실시형태 및 실시예의 구성을 적절히 조합하는 것도 당초부터 예정하고 있다.

이번에 개시된 실시형태 및 실시예는 모든 점에서 예시로서 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는 상기한 설명이 아니라 청구의 범위에 의해서 나타나며, 청구의 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

1 : 유리-세라믹스 복합 기판,
2 : 세라믹스 기판,
3 : 규소를 포함하는 유리 조성물,
4 : 페이스트,
5 : 도체층,
6 : 레지스트막,
7 : 광투과부,
8 : 포토마스크

Claims

적어도 표면에 규소를 함유하는 기판을 준비하는 공정,
상기 기판 상에 알루미늄 입자를 포함하는 페이스트를 도포하는 공정,
상기 페이스트를 도포한 상기 기판을 소성함으로써 상기 기판 상에 도체층을 형성하는 공정,
상기 도체층 상에 특정 패턴의 레지스트막을 형성하는 공정, 및
상기 레지스트막이 형성되어 있지 않은 부분의 상기 도체층을 에칭액에 의해 제거하는 공정
을 포함하는 회로 기판의 제조 방법으로서,
상기 에칭액은, 표준 전극 전위가 알루미늄의 표준 전극 전위보다 큰 값을 취하는 금속 (M) 의 금속 이온과 불화물 이온을 포함하는, 회로 기판의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 금속 (M) 의 금속 이온은, 철 이온 또는 구리 이온이고, 상기 불화물 이온은, 불화수소, 테트라플루오로규소, 헥사플루오로규산, 헥사플루오로규산염, 3불화붕소, 플루오로붕산, 플루오로붕산염, 불화인, 불화암모늄, 불화은, 불화알루미늄, 불화세슘, 불화칼륨, 불화나트륨 및 불화리튬으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 화합물에서 유래되는 것인, 회로 기판의 제조 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 에칭액은, 0.01 ∼ 10 질량％ 의 상기 불화물 이온을 포함하는, 회로 기판의 제조 방법.
적어도 표면에 규소를 함유하는 기판과, 상기 기판 상에 형성된 알루미늄을 포함하는 도체층과, 상기 기판과 상기 도체층의 계면에 형성된 알루미늄과 규소가 혼재하는 혼재층을 포함하고,
상기 기판은, 상기 도체층이 상기 기판 상에 특정한 배선 패턴을 형성하도록, 상기 도체층이 부분적으로 제거된 부분을 갖고,
상기 기판에 대한 수직 방향의 단면에 있어서, 상기 도체층이 부분적으로 제거된 부분의 상기 기판의 표면 영역에 있어서의 상기 도체층 유래의 알루미늄 원소의 에너지 분산형 X 선 분석에 의한 피크 강도와 규소 원소의 에너지 분산형 X 선 분석에 의한 피크 강도의 비 (알루미늄 원소의 피크 강도/규소 원소의 피크 강도) 가 10 분의 1 이하인, 회로 기판.