JP2005159255A

JP2005159255A - 回路基板およびその製造方法

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Publication number: JP2005159255A
Application number: JP2004031457A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiko Fujieda; 信彦藤枝; Kunio Nishihara; 邦夫西原
Original assignee: Mitsui Chemicals Inc
Current assignee: Mitsui Chemicals Inc
Priority date: 2003-11-06
Filing date: 2004-02-09
Publication date: 2005-06-16

Abstract

【課題】微細な導電回路を有する回路基板を効率的、安価かつ環境面の問題無く形成できる方法および形成された回路基板を提供する。
【解決手段】絶縁性樹脂からなる回路基板の製造方法であって、表面にペースト被着部とペースト反発部が形成されてなる基板表面に導電性ペーストを塗布することにより回路部を形成する工程、該基板の回路部形成面側に絶縁性樹脂層を形成する工程および該基板を除去し、回路部を絶縁性樹脂に転写する工程を含むことを特徴とする回路基板の製造方法。

Description

本発明は、電子機器に使用される回路基板およびその製造方法に関するものであり、特に高密度配線を必要とするフレキシブル回路基板に関するものである。

従来、回路基板の製造方法は、絶縁基板に銅箔が接着された銅張り積層板の銅箔上にフォトレジストを塗布あるいはラミネートし、所望回路の露光工程、未露光部分のフォトレジストを除去する現像工程、露出した銅箔部分を除去するエッチング工程、露光したフォトレジストを除去する剥離工程により導電回路を形成する方法が実用化されている。

近年の電子機器の小型化、高機能化に伴い回路基板はいっそう高密度となり配線の細線化が進んでいる。しかしながら従来の方法ではエッチング時の側面からのエッチング液の侵蝕を防ぐことが出来ず、特に５０μｍ以下の細線では安定した形状の導体回路を形成することが困難となっている。また、上記の工法では、種々の廃液を生じ、環境面より改善が望まれている。この問題に対し基板上に直接、導電性ペーストにより配線回路を描画し配線基板を得る工法が実用化されているが、現状スクリーン印刷を用いて描画するため、微細な配線が形成できない問題を有している。
第13回マイクロエレクトロニクスシンポジウム論文集ｐ８０

本発明の課題は、微細な導電回路を有する回路基板を効率的、安価かつ環境面の問題無く形成できる方法および形成された回路基板を提供することにある。

本発明は、所望の回路部を形成する部分にペースト親和性のある被着部を有する基板を用い、形成した回路パターンを絶縁性樹脂層に転写することにより微細配線を有する回路基板を製造することを主要な特徴とする。また、導体厚の厚い微細な導電回路を有する回路基板も効率的、安価に製造できる。
すなわち、本発明は、
（１）絶縁性樹脂からなる回路基板の製造方法であって、表面にペースト被着部とペースト反発部が形成されてなる基板表面に導電性ペーストを塗布することにより回路部を形成する工程、該基板の回路部形成面側に絶縁性樹脂層を形成する工程および該基板を除去し、回路部を絶縁性樹脂層に転写する工程を含むことを特徴とする回路基板の製造方法。
（２）回路部を形成する工程が、導電性ペーストを基板表面の全面に塗布し、更にペースト反発部上の余分なペーストを除去することを特徴とする（１）に記載の回路基板の製造方法。
（３）少なくともペースト被着部の表面が硬化後のガラス転移温度が１００℃以上の熱硬化性樹脂で形成されていることを特徴とする（１）または（２）に記載の回路基板の製造方法。
（４）前記絶縁性樹脂層が熱可塑性樹脂フィルムあるいは片表面又は両表面に熱可塑性樹脂層を形成したフィルムであり、絶縁性樹脂層の形成を該熱可塑性樹脂のガラス転移温度の＋１５℃から＋１００℃の温度範囲、０．５から２０ＭＰａの圧力範囲で熱圧し、該基板の除去を該絶縁性樹脂層の剥離角度を９０度以下で行うことを特徴とする（１）〜（３）いずれかに記載の回路基板の製造方法。
（５）（１）〜（３）いずれかに記載の方法により得られた回路基板の非回路形成面に、フィルムを積層し、加熱、加圧して貼りあわせたのち、導通用スルーホールを形成し、該スルーホール内に導電性ペーストを埋め込み、該フィルムを剥離してバンプを形成することを特徴とするバンプ付き回路基板の製造方法。
（６）（１）〜（５）いずれかに記載の方法により得られた回路基板を２以上積層し加熱,加圧する工程を含むことを特徴とする多層回路基板の製造方法。
（７）（１）〜（６）いずれかに記載の製造方法により製造された回路基板。
に関する。

本発明の製造方法により、微細回路を有する回路基板を容易にかつ環境負荷の少ない工法にて作成することが出来る利点がある。また、導体厚の厚い微細な導電回路を有する回路基板も効率的、安価に製造できる。

本発明に用いる基板（以下マスター板という）としては、特に限定はないが、表面にペースト被着部とペースト反発部を有するものであり、ペースト被着性を有する樹脂層上に感光性とペースト反発性を有する樹脂膜が形成されている基板が好ましく、該感光性樹脂膜を光により硬化させた後に、現像し未露光部の樹脂膜を除去してペースト被着部を形成する、或いは該樹脂膜をフォトマスクを介して光により分解し、現像にて露光部の樹脂膜を除去しペースト被着部を形成することができる。マスター板のベースはアルミ等の金属板あるいは剛性を有する樹脂板であることが後述する加工工程において作業性の面より好ましい。ここで光とは赤外線、可視光、紫外線の波長領域の光およびレーザー光をいう。
本マスター板のペースト被着性を有する層の少なくとも表面は、硬化後のガラス転移温度が１００℃以上である熱硬化性樹脂が好ましい。ガラス転移温度が１００℃未満あるいは熱可塑性樹脂の場合、後述のマスター板剥離工程において導電性ペーストの凝集破壊を生じ、安定した回路形状が得られない場合がある。これらの熱硬化性樹脂としては例えばエポキシ樹脂、非熱可塑性ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、ビスマレイミド樹脂、アリル樹脂、ポリエステル樹脂等が挙げられる。これらの樹脂はマスター板のベースと感光性樹脂層を接着する樹脂の露出部分に被膜として形成されていても構わず、この場合には被膜の厚さは２μｍ以下０．０１μｍ以上が好ましい。２μｍを超える場合には導電性ペーストの充填率が低減し膜厚の低下を生じ、０．０１μｍ未満では剥離効果が不十分となる場合がある。この際、使用されるマスター板としては例えばコダック社製プロフェッショナルダイレクトイメージサーマルプリンティングプレート／８３０、三菱化学社製ダイアモンドプレートＬＴ-１およびＬＴ-Ｇ、富士写真フィルム社製ＢｒｉｌｌｉａＬＨ-ＰおよびＬＨ-Ｎ、コニカ社製コニカサーマルプレート、旭化成社製旭化成サーマルプレート、東レ社製東レ水なし平版等が挙げられる。
被膜形成方法は特に限定しないが、塗布方法としてはロールコート法、ディップコート法が均一に薄膜形成をするに好適である。塗布後、１００℃から２５０℃にて１０分から１２０分の条件にて処理され被膜が形成される。

本マスター板に塗布される導電性ペーストとしては、マスター板のペースト反発部に対し濡れ性を示さないものであれば、特に限定はないが、微細な配線回路を形成するために、使用される導電粒子は、平均径が１００ｎｍ以下０．５ｎｍ以上の金属粒子であることが好ましく、ペースト被着部の凹部形状への埋め込み性を向上させるため、および配線回路の導通抵抗を低下させる為に平均径が５０ｎｍ以下１ｎｍ以上であることが、さらに好ましい。金属粉としては、金、銀、銅、ニッケル、パラジュウム等が挙げられる。これらの金属粉は、有機樹脂、溶剤と混合、分散させることにより本ペーストを調整できる。有機樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリシアネート樹脂等が挙げられ、金属粉と有機樹脂の重量比は、７０：３０〜９９．５：０．５の範囲が好ましい。又、分散剤、粘性調整剤、還元剤等が加えられていても構わない。
溶剤としては、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル系溶剤、ポリエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート系溶剤、ポリプロピレングリコールモノメチルエーテル系溶剤、ポリプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート系溶剤、アルコール系溶剤、炭化水素系溶剤、ケトン系溶剤、トルエン、キシレン等の芳香族系溶剤、Ｎ-メチルピロリドン、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド等の溶剤および水等が挙げられる。

本導電性ペーストのマスター板のペースト被着部への塗布、印刷方法は特に限定はないが通常、インクジェット印刷、スクリーン印刷、オフセット印刷、ディップコート、スプレーコート、ロールコート等の方法が用いられる。マスター板表面のペースト反発部の作用によりペースト被着部のみに導電性ペーストが形成される。本マスター板に形成されるペースト被着部の凹部形状の深さが、２μｍ以上である場合には、該被着部にのみ導電性ペーストを厚く塗布しようとするとペースト反発部の表面にも導電性ペーストが残存する場合があるので、基板全体に導電性ペーストを塗布し、更にペースト反発部上の余分なペーストを除去する方法により、導体厚の厚い回路も形成することができる。導体厚を厚くする場合には、多量のインク供給ができることよりスキ−ジ−印刷方法が好ましい。更に好ましくは、真空スキ−ジ−印刷法が挙げられる。ロ−ルをマスタ−板上にて回転させ、マスタ−板表面のペースト反発部の余分なペ−ストを除去することができる。使用されるロ−ルは、ゴムロ−ルが好ましく、材質としてはポリウレタン、天然ゴム、ネオプレンゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム等が挙げられる。ゴム硬度は、好ましくは３０°〜９０°、更に好ましくは５０°〜７０°である。５０°以下では柔らかすぎてペースト被着部のペ−ストまで除去してしまい、７０°以上ではペ−スト反発部のペ−スト除去が不十分となる場合がある。

導電性ペーストは、印刷、塗布された後、マスター板とともに熱処理される。熱処理条件としては導電性ペーストに含まれる溶剤の種類により異なるが、通常、１００℃〜３００℃にて１０分〜１２０分行われる。

次にマスター板上に絶縁性樹脂層が形成される。絶縁性樹脂層としては、熱可塑性樹脂フィルム或いは片面または両面に熱可塑性樹脂層を形成したフィルムが使用できる。熱可塑性樹脂フィルムの場合は、ガラス転移温度が１００℃以上であることが回路基板としての信頼性の面より好ましい。これらの例としてはポリエステル、熱可塑性ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンオキサイド、液晶ポリマー等が挙げられる。また、表面に熱可塑性樹脂層を形成したフィルムとしては、ポリイミドフィルム上に前記熱可塑性樹脂層を形成したものが挙げられる。絶縁性樹脂層は、導電性ペーストにより回路形成されたマスター板上に熱圧にて積層される。両面に熱可塑性樹脂層を形成したフィルムすなわち導通スル−ホ−ル形成用フィルムを使用する場合は、マスタ−板と接する反対面をテフロン（登録商標）あるいはポリイミドフィルムにテフロン（登録商標）をコ−ティングしたものを当てて熱圧着するのが好ましい。
積層時の温度は使用される熱可塑性樹脂のガラス転移温度の＋１５℃〜＋１００℃の温度範囲であることが好ましい。積層温度がガラス転移温度＋１５℃未満では導電性ペースト回路と絶縁性樹脂層の密着性が不足し、＋１００℃を超える場合は樹脂の軟化が激しくなり膜厚変動や変形を生じ好ましくない傾向にある。積層時の圧力は、０．５ＭＰａ〜２０ＭＰａ、更に２ＭＰａ〜１５ＭＰａにて行うのが好ましい。

絶縁性樹脂層を積層した後、マスター板を除去し、回路基板を得るが、この剥離工程において回路形成部が絶縁性樹脂層に転写され、回路基板が製造できる。急激な角度にて絶縁性樹脂層を剥離すると回路部にクラックが発生する場合がある。これを防ぐためには剥離角度を９０度以下にて剥離することが好ましい。さらに絶縁性樹脂層上にロール形状のバーを配し、このバーに抱かせるように剥離することが好ましい。該両面に熱可塑性樹脂層を形成した基板はさらにバンプを形成するために回路と反対面にフィルム、好ましくはポリイミドフィルムを加熱、加圧により貼り合せたのち、レ−ザ−穴あけにより穴を開けてスル−ホ−ルを形成し、導電性ペ−ストを埋め込み、該フィルムを巻き取るように剥離することでバンプが形成される。該フィルムを取り除く際に簡単に剥離できることが必要である。従って、該両面に熱可塑性樹脂層を形成した基板の回路と反対面へのフィルムの貼り合わせ条件としては、加熱は１４０℃〜２５０℃で、更に１６０℃〜２００℃で行うのが好ましい。加圧の条件は、０．５Ｍｐａ〜５ＭＰａで、更に１．５ＭＰａ〜３ＭＰaが好ましい。また形成されるバンプの絶縁性樹脂層からの高さは５〜１０μmであることが望ましい。バンプの高さが１０μmより高い場合には、バンプが座屈を起こして導通不良の原因となり、５μmより低い場合は導通不良を起こす場合がある。
この時使用される導電性ペ−ストには、三井化学社製、商品名MSP-812Bあるいはハリマ化成社製、商品名NSP-H等が挙げられるが、これら以外の通常の導電ペ−ストを使用してもかまわない。
該回路基板を２層以上組み合わせて加熱、加圧することにより、多層板を製造することができる。圧力は０．５ＭＰａ〜５ＭＰａが好ましく、更に好ましくは１．５ＭＰａ〜２ＭＰａである。０．５ＭＰａ以下では層間の接続が十分とならず、５ＭＰa以上では回路が変形あるいは断線し好ましくない場合がある。加熱は、２００℃〜３５０℃で、更に２５０℃〜３００℃が好ましい。２００℃以下では層間接着力が不十分となり、３５０℃では回路の変形を生じ好ましくない場合がある。

（実施例１）
回路基板の製造プロセスを図-１に示す。マスター板としては、ペースト被着層とペースト反発層を有する水なし平版（東レ社製、商品名ＨＧ２）を使用し、フォトマスクを介して露光、現像することにより所望の回路パターンのペースト被着部を形成した（工程２）。次に本マスター板上に熱硬化性樹脂をディップコート法により塗布した（工程３）。使用した熱硬化性樹脂は、ビスマレイミド（三井化学株式会社製）、ノボラックフェノール樹脂（三井化学株式会社製ミレックス(登録商標)ＸＬＣ-３Ｌ)、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂からなるもので配合重量比率は５０：２５：２５であり、メチルエチルケトンとＮ-メチルピロリドンを１：１で配合した溶剤を使用し、固形分０．１重量％の溶液として使用した。塗布後、２００℃６０分乾燥硬化し、０．２μｍの被膜を形成した。硬化後のガラス転移温度は１８０℃であった。本マスター板に導電性ペーストをロールコート法によりペースト被着部に印刷した（工程４）。使用した導電性ペーストは、平均粒径７ｎｍの銀粉９５重量部とフェノール樹脂（三井化学社製、商品名ミレックス（登録商標）ＸＬＣ）２．５重量部、エポキシ樹脂（日本化薬社製、商品名ＥＯＣＮ-４４００）２．５重量部、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート１００重量部を混合、分散することにより得られたものである。印刷後、２００℃で６０分加熱処理し、導電回路を形成した。
その後、導電性ペースト印刷面に絶縁性樹脂層として厚さ２５μｍのポリイミドフィルム（鐘淵化学社製、商品名アピカル）上に５μｍのガラス転移温度２００℃の熱可塑性ポリイミドを形成したフィルムを積層した（工程５）。積層条件は、２５０℃、１０ＭＰａ、３０ｍｉｎであった。次いで積層体上に直径１００ｍｍφの円筒をのせ、絶縁性樹脂層の端より円筒に抱かせるように剥離角度1度で剥離し（工程６）、導電性ペーストが転写された回路基板を得た。

（実施例２）
回路基板の製造プロセスを図-２に示す。実施例１と同様にペースト被着層とペースト反発層を有する水なし平板（東レ社製）を使用し、ペースト被着部の凹部形状の深さが６μｍの回路パターンを形成した（工程１）。実施例１と同様に熱硬化性樹脂層を形成したのち（工程２）、実施例１で使用したのと同じ導電性ペーストをスキージ-印刷法により全面に印刷した（工程３）。次に材質が、エチレンプロピレンゴムでゴム硬度が５０°のロ−ルを用い該マスタ−板上を回転させることにより、ペースト反発部の余分の導電性ペ−ストを除去し、ペースト被着部のみに導電性ペーストを形成した（工程４）。以下、実施例１と同様に実施し、回路基板を得た。形成された回路パターンの膜厚は、６μｍであった。
（実施例３）
回路基板の製造プロセスを図−３に示す。工程１から工程４までは実施例２と同様な方法により印刷し回路パターンを形成した。厚さ２５μｍのポリイミドフィルム（鐘淵化学社製、商品名アピカル）の両面にガラス転移温度２００℃の熱可塑性ポリイミドをそれぞれ膜厚５μｍおよび１０μｍで塗布したフィルムの１０μｍ塗布した側を導電性ペースト印刷面に積層した（工程８）。
積層条件は、２００℃、１０ＭＰａ、３０ｍｉｎであった。次に厚さ１２．５μｍのポリイミドフィルム（鐘淵化学社製、商品名アピカル）を積層した（工程９）。積層条件は、２００℃、２ＭＰａ、５ｍｉｎであった。ついで、レ−ザ−により１００μｍの穴あけを行った（工程１０）。ついで穴埋め用インキを印刷により埋め込み２００℃で乾燥した（工程１１）。積層体上に直径１００ｍｍφの円筒をのせ、厚さ１２．５μｍの該ポリイミドフィルムの端より円筒に抱かせるように剥離角度1度で剥離した（工程１２）。更にマスタ−板を剥離することにより導電性ペーストのバンプが形成された回路基板を得た（工程１３）。
（実施例４）
多層回路基板の製造プロセスを図−４に示す。実施例３で製造した回路基板の上に実施例２で製造した回路基板を積層し（工程１４）、導通スル−ホ−ルを有する多層回路基板を得た（工程１５）。積層条件は、３００℃、２ＭＰａ、６０ｍｉｎであった。
（実施例５）
アルミ板上に実施例１で使用した熱硬化性樹脂を塗布硬化し、１ミクロンの被膜を得た。その後、水なし平版（東レ社製、商品名ＨＧ２）と同様に感光性とペースト反発性を有する層を形成しマスター板を作成した。実施例１と同様に所望の回路パターンのペースト被着部を形成し、実施例１と同様の導電性ペーストをインクジェット法によりペースト被着部に印刷した。実施例１と同様にして硬化させた後、絶縁性樹脂層としてポリエーテルイミドフィルム（ＧＥ社製、商品名ウルテム）を積層した。積層条件は、３００℃、７ＭＰａ、４５ｍｉｎであった。その後、実施例１と同様にしてマスター板と絶縁性樹脂層を剥離し、回路基板を得た。
（実施例６）
アルミ板上に実施例１で使用した熱硬化性樹脂を塗布硬化し、１ミクロンの被膜を得た。その後、水なし平版（東レ社製、商品名ＨＧ２）と同様に感光性とペースト反発性を有する層を形成しマスター板を作成した。実施例１と同様に所望の回路パターンのペースト被着部を形成し、実施例１で得られた導電性ペーストを実施例２と同様にして塗布、硬化させた後、絶縁性樹脂層としてポリエーテルイミドフィルム（ＧＥ社製、商品名ウルテム）を積層した。積層条件は、３００℃、２ＭＰａ、６０ｍｉｎであった。その後、実施例１と同様にしてマスター板と絶縁性樹脂層を剥離し、回路基板を得た。

ペースト被着部の処理をされたマスター板を用いて導電性ペーストによる厚膜の微細回路形成が容易となり、フレキシブルな絶縁性樹脂層に転写することによりフレキシブル回路基板の用途に適用できる。

実施例１の回路基板の加工プロセスを示した工程図である実施例２の回路基板の加工プロセスを示した工程図である実施例３の回路基板の加工プロセスを示した工程図である実施例４の回路基板の加工プロセスを示した工程図である

Claims

絶縁性樹脂からなる回路基板の製造方法であって、表面にペースト被着部とペースト反発部が形成されてなる基板表面に導電性ペーストを塗布することにより回路部を形成する工程、該基板の回路部形成面側に絶縁性樹脂層を形成する工程および該基板を除去し、回路部を絶縁性樹脂に転写する工程を含むことを特徴とする回路基板の製造方法。
回路部を形成する工程が、導電性ペーストを基板表面の全面に塗布し、更にペースト反発部上の余分なペーストを除去することを特徴とする請求項１に記載の回路基板の製造方法。
少なくともペースト被着部の表面が、硬化後のガラス転移温度が１００℃以上の熱硬化性樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の回路基板の製造方法。
前記絶縁性樹脂層が熱可塑性樹脂フィルムあるいは片表面又は両表面に熱可塑性樹脂層を形成したフィルムであり、絶縁性樹脂層の形成を該熱可塑性樹脂のガラス転移温度の＋１５℃から＋１００℃の温度範囲、０．５から２０ＭＰａの圧力範囲で熱圧し、該基板の除去を該絶縁性樹脂層の剥離角度を９０度以下で行うことを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の回路基板の製造方法。
請求項１〜３いずれかに記載の方法により得られた回路基板の非回路形成面に、フィルムを積層し、加熱、加圧して貼りあわせたのち、導通用スルーホールを形成し、該スルーホール内に導電性ペーストを埋め込み、該フィルムを剥離してバンプを形成することを特徴とするバンプ付き回路基板の製造方法。
請求項１〜５いずれかに記載の方法により得られた回路基板を２以上積層し加熱,加圧する工程を含むことを特徴とする多層回路基板の製造方法。
請求項１〜６いずれかに記載の製造方法により製造された回路基板。