JP4130407B2 - 電子回路の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子回路の製造方法に関する。

従来、電子回路基板の製造においては、金属薄膜上にレジストを塗布し、露光、現像、エッチング等を行うことにより導体パターンを形成している（特許文献１参照。）。しかしながら、この方法では、各層ごとに露光マスクが必要となり、露光マスクの設計や作製に多大な時間とコストを要していた。また、露光マスクの変更や修正等が生じると、電子回路基板の納期やコストに多大な影響を与えていた。
特開平７−２６３８４１号公報

このようなことから、上記方法に代わり電子写真方式を用いた印刷により電子回路基板を形成する方法が提案されている。この方法では、まず樹脂内に金属微粒子を含有する荷電粒子を使用して電子写真方式により任意のパターンを有する無電解めっき用の下地層を形成し、この下地層上に無電解めっきによりめっき層を形成し、さらに樹脂から成る荷電粒子を使用して電子写真方式により絶縁層を形成することにより、電子回路基板を形成する。

ところで、上記絶縁層には充分な電気絶縁性が要求されるため、２０μｍ以上程度の厚さが必要となる。ここで、１回の印刷で形成できる絶縁層の厚さは荷電粒子の平均粒径に依存している。このため、絶縁膜の形成には、１回の印刷で２０μｍ以上の厚さが得られるような平均粒径が大きい荷電粒子を使用することが考えられる。しかしながら、このような荷電粒子を使用して、絶縁層を形成した場合には、絶縁層内にボイドが発生してしまうという問題がある。また、パターンの解像度は粒径に大きく依存するため、大きな家電粒子を使用した場合、微細なパターン形成ができないという問題もある。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものである。即ち、充分な厚さと解像度を有し、かつボイドを低減させた樹脂層を得ることができる電子回路の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、感光体の表面を帯電させる工程と、帯電した感光体の表面に所定のパターンの静電潜像を形成する工程と、前記静電潜像が形成された前記感光体の表面に、Ｂステージの熱硬化性樹脂から成る荷電粒子を静電的に付着させて可視像を形成する工程と、前記感光体の表面に形成された前記荷電粒子から成る可視像を、基材上に転写する工程と、前記基材上に転写された前記可視像を前記基材上に硬化及び定着させて、前記基材上に樹脂層を形成する工程と、を備えた樹脂層形成工程を、前記樹脂層が積み重なるように複数回繰り返して、前記基材上に全ての前記樹脂層が一体化した所定の厚さを有する絶縁層を形成することを特徴とする電子回路の製造方法が提供される。

本発明の一実施態様による電子回路の製造方法によれば、樹脂層形成工程を樹脂層が積み重なるように複数回繰り返して、基材上に全ての樹脂層が一体化した所定の厚さを有する樹脂層を形成するので、充分な厚さと解像度を有し、かつボイドの少ない樹脂層を得ることができる。

以下、実施の形態について説明する。図１は本実施の形態に係る電子回路基板の製造工程の流れを示したフローチャートであり、図２は本実施の形態に係る樹脂層形成工程の流れを示したフローチャートである。図３（ａ）〜図４（ｂ）は本実施の形態に係る電子回路基板の模式的な製造工程図である。図５は本実施の形態に係る下地層形成装置の動作状況を示した図であり、図６は本実施の形態に係る絶縁層形成装置の動作状況を示した図である。

まず、図１及び図３（ａ）に示されるように基材１上に無電解めっき用の下地層２を、電子写真方式を用いた印刷により形成する（ステップ１）。下地層２は、図５に示されるような下地層形成装置１０を使用して形成することができる。具体的には、下地層形成装置１０は、感光体ドラム１１、帯電器１２、レーザ発生・走査器１３、現像器１４、転写器１５、定着器１６から主に構成されている。

下地層２を形成するには、まず、感光体ドラム１１を矢印方向に回転させながら、帯電器１２により感光体ドラム１１の表面電位を一定電位（例えばマイナス電荷）に均一に帯電させる。具体的な帯電方法としては、スコロトロン帯電法、ローラ帯電法、ブラシ帯電法などがある。

次に、レーザ発生・走査器１３により、画像信号に応じてレーザ光１３ａを感光体ドラム１１に照射し、照射部分のマイナス電荷を除去し、感光体ドラム１１の表面に所定パターンの電荷の像（静電潜像）を形成する。

次に、感光体ドラム１１上の静電潜像に、現像器１４に貯留された帯電した金属微粒子含有樹脂粒子２ａを供給機構によって静電的に付着させ可視像を形成する。現像器１４には、公知の電子写真式複写システムにおける乾式または湿式のトナー転写技術を適用することができる。

現像器１４が乾式の場合、現像器１４には、３〜５０μｍの粒径の金属含有樹脂粒子２ａが貯留される。ここで、金属含有樹脂粒子２ａのより好ましい粒径は、５〜１０μｍである。一方、現像器１４が湿式の場合、現像器１４には、３μｍ以下の粒径の金属含有樹脂粒子２ａが溶媒である液体とともに貯留される。

現像器１４に貯留された金属含有樹脂粒子２ａは、供給機構によって感光体ドラム１１に供給され現像される。このとき、正現像法あるいは反転現像法を用いることができる。

ここで、金属含有樹脂粒子２ａを構成する樹脂としては、常温で固体のＢステージの熱硬化性樹脂を用いることができる。Ｂステージとは、熱硬化性樹脂の少なくとも一部は硬化しておらず、所定の熱を加えるとその硬化していない部分が溶融する状態をいう。Ｂステージの熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、ビスマレイミド樹脂、シアネートエステル樹脂、ビスマレイミドートリアジン樹脂、ベンジシクロブテン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリベンゾオキサゾール樹脂、ブタジエン樹脂、シリコーン樹脂、ポリカルボジイミド樹脂、ポリウレタン樹脂等を使用することができ、必要により帯電制御剤を添加してもよい。

また、金属含有樹脂粒子２ａは、Ｂステージの熱硬化性樹脂を主体とし、これに例えば粒径０．０５〜３μｍ以下の導電性の金属微粒子が１５〜７０重量％の割合で含有されている。金属含有樹脂粒子２ａに含有される金属微粒子のさらに好ましい含有率は、３０〜６０重量％である。ここで、金属微粒子としては、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｎｉ、Ａｇから成る群から選択される少なくとも１種の金属微粒子を用いることが望ましい。これらの金属微粒子は、後述する無電解めっきの核となり、めっき反応の進行に対して触媒的な作用を有する。これらの中でも、特にＰｄまたはＣｕの使用が望ましい。

続いて、感光体ドラム１１の表面に、金属含有樹脂粒子２ａにより形成された可視像（パターン）は、転写器１５によって感光体ドラム１１から所望の基材１上に静電転写される。転写後の感光体ドラム１１は、図示を省略したクリーニング装置により、表面に残った金属含有樹脂粒子２ａが除去され回収される。

続いて、基材１上に転写されたＢステージの金属含有樹脂粒子２ａを、加熱あるいは光照射による定着器１６を通し、金属含有樹脂粒子２ａを構成する熱硬化性樹脂を溶融し金属含有樹脂層２ｂを形成する。その後定着器１６により加熱或いは光を照射して金属含有樹脂層２ｂを硬化させ、基材１上に金属含有樹脂層２ｂを定着させる。これにより、下地層２が形成される。

基材１上に下地層２を形成した後、図３（ｂ）に示されるように無電解めっきにより下地層２に含まれる金属微粒子を核として下地層２上にめっき層３を形成する（ステップ２）。なお、本実施の形態では、無電解めっきによりめっき層３を形成しているが、無電解めっきと電解めっきとの両方によりめっき層３を形成してもよい。

無電解めっきを効率的に行うために、下地層２に無電解めっきを施す前に、下地層２の表面に金属微粒子の少なくとも一部を突出させる処理を施してもよい。このような処理としては、例えば、アセトン、イソプロパノールなどの溶剤、酸、アルカリなどを使用したエッチング、ショットブラスト、エアーブラスト等が挙げられる。

基材１上にめっき層３を形成した後、基材１上に電気絶縁性の絶縁層４を、電子写真方式を利用した印刷により形成する（ステップ３）。絶縁層３は、図６に示されるように下地層形成装置１０とほぼ同様の構成の絶縁層形成装置２０を使用して形成することができる。ここで、現像器１４には、金属含有樹脂粒子２ａの代わりに樹脂粒子４ａが貯留される。

絶縁層４を形成するには、まず、図２に示されるように感光体ドラム１１を矢印方向に回転させながら、帯電器１２により感光体ドラム１１の表面電位を一定電位（例えばマイナス電荷）に均一に帯電させる（ステップ３１）。

次に、感光体ドラム１１の表面を帯電させた後、レーザ発生・走査器１３により、画像信号に応じてレーザ光１３ａを感光体ドラム１１に照射し、照射部分のマイナス電荷を除去し、感光体ドラム１１の表面に所定パターンの電荷の像（静電潜像）を形成する（ステップ３２）。

感光体ドラム１１の表面に静電潜像を形成した後、現像器１４により帯電した樹脂粒子４ａを感光体ドラム１１の表面に静電的に付着させて、感光体ドラム１１の表面に可視像を形成する（ステップ３３）。現像器１４には、公知の電子写真式複写システムにおける乾式または湿式のトナー転写技術を適用することができる。

現像器１４には、平均粒径が８〜１５μｍの樹脂粒子４ａが貯留されることが好ましい。絶縁層４の形成においては、電気絶縁性の観点から厚さが厚いことが望ましく、したがって樹脂粒子４ａの粒径は、金属含有樹脂粒子２ａに比べて大きい。

現像器１４に貯留された樹脂粒子４ａは、供給機構によって感光体ドラム１１に供給され現像される。このとき、正現像法あるいは反転現像法を用いることができる。

ここで、樹脂粒子４ａを構成する樹脂としては、常温で固体のＢステージの熱硬化性樹脂を用いることができる。Ｂステージの熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、ビスマレイミド樹脂、シアネートエステル樹脂、ビスマレイミドートリアジン樹脂、ベンジシクロブテン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリベンゾオキサゾール樹脂、ブタジエン樹脂、シリコーン樹脂、ポリカルボジイミド樹脂、ポリウレタン樹脂等を使用することができ、必要により帯電制御剤を添加してもよい。また、樹脂粒子４ａ中に所定の割合で含有されたシリカなどの微粒子を分散させてもよく、これによって、特に、多層配線基板において、剛性、熱膨張係数など特性を制御することができ、基板の信頼性の向上を図ることができる。

感光体ドラム１１の表面に可視像（パターン）を形成した後、転写器１５によって感光体ドラム１１から所望の基材１上に静電転写される（ステップ３４）。転写後の感光体ドラム１１は、図示を省略したクリーニング装置により、表面に残った樹脂粒子４ａが除去され回収される。

基材１上に可視像を転写した後、定着器１６により可視像を加熱し、可視像を構成している樹脂粒子４ａを軟化させて、樹脂層４ｂを形成する。その後定着器１６により加熱或いは光を照射して樹脂層４ｂを硬化させ、基材１上に樹脂層４ｂを定着させる（ステップ３５）。これにより、図３（ｃ）に示されるように基材１上に樹脂層４ｂが形成される。ここで、樹脂層４ｂは、樹脂層４ｂの厚さが樹脂粒子４ａの平均粒径の２倍以下となるように形成される。

基材１上に樹脂層４ｂを形成した後、ステップ３１〜ステップ３５の樹脂層形成工程を繰り返し行い、樹脂層４ｂ上に樹脂層４ｂと同じパターンの樹脂層４ｂを積み重ねていく。ここで、樹脂層４ｂを樹脂層４ｂ上に定着させると、樹脂層４ｂと樹脂層４ｂとは一体化する。なお、樹脂層形成工程は、一体化した樹脂層４ｂの厚さが所定の厚さ、例えば１５〜５０μｍとなるまで繰り返される。これにより、図４（ａ）に示されるように一体化した樹脂層４ｂから成る絶縁層４が形成される。

基材上に絶縁層４を形成した後、ステップ１〜ステップ３の電子回路形成工程を繰り返し行い、図４（ｂ）に示されるような多層の電子回路基板５が形成される。

本実施の形態では、樹脂層形成工程を樹脂層４ｂが積み重なるように複数回繰り返して、一体化した樹脂層４ｂから成る所定厚さの絶縁層４を基材１上に形成するので、充分な厚さを有し、かつボイドの少ない絶縁層４を得ることができる。即ち、ボイドは、樹脂粒子４ａを軟化させた際に樹脂粒子４ａ間に存在する空気が絶縁層４から排出されずに絶縁層４内に残留することにより発生すると考えられる。一方、電子写真方式を用いて絶縁層４を印刷により形成する場合、上述したように１回の印刷で形成できる樹脂層の厚さは樹脂粒子４ａの平均粒径に依存しているため、例えば厚さ２０μｍの絶縁層４を２回以上の印刷で形成する場合には、１回の印刷で形成する場合よりも平均粒径が小さい樹脂粒子４ａを使用する必要がある。ここで、平均粒径が小さい樹脂粒子と平均粒径が大きい樹脂粒子によりそれぞれ絶縁層を形成した場合を考えると、平均粒径が小さい樹脂粒子を使用した場合の方が、平均粒径が大きい樹脂粒子を使用した場合よりも樹脂粒子間に存在する空気が少なくなる。また、１回の印刷ごとに樹脂の軟化がなされるので、１回の印刷ごとにボイドが排出される。それ故、２回以上の印刷で絶縁層を形成した方が、１回の印刷で絶縁層を形成した場合よりもボイドの少ない絶縁層を得ることができる。また、絶縁層４の厚さが所定の厚さになるまで樹脂層形成工程を繰り返すので、充分な厚さを有する絶縁膜４を得ることができる。

本実施の形態では、１回の樹脂層形成工程で、厚さが樹脂粒子４ａの平均粒径の２倍以下となるような樹脂層４ｂを形成するので、印刷精度の良い絶縁層４を得ることができる。
（実施例）

以下、実施例について説明する。本実施例では、平均粒径が異なる樹脂粒子を用いて所定のパターンを有する樹脂層を電子写真方式によりそれぞれ形成し、そのときの印刷精度及びボイドを調べた。

本実施例では、平均粒径が７．９μｍ、１１．７μｍ、２１．２μｍ、２９．８μｍの樹脂粒子を用意し、これらの樹脂粒子を用いて所定のパターンを有する樹脂層を電子写真方式によりそれぞれ形成し、そのときの印刷精度及びボイドについて調べた。

以下、結果について述べる。図７は本実施例に係る印刷回数と樹脂層の厚みとの関係を示したグラフである。図７に示されるように、平均粒径が大きい樹脂粒子を使用するほど、１回の印刷で形成される樹脂層の厚さは厚くなる。従って、平均粒径が大きい樹脂粒子を使用するほど、所定の厚さに到達するまでの印刷回数が少なくなる。しかしながら、平均粒径が２１．２μｍ、２９．８μｍの樹脂粒子を使用して樹脂層を形成した場合には、所定のパターン以外の場所にも樹脂粒子が飛散していた。一方、平均粒径が７．９μｍ、１１．７μｍ、２１．２μｍの樹脂粒子を使用して樹脂層を形成した場合には樹脂層内部のボイドは少なかったが、平均粒径２９．８μｍの樹脂粒子を使用して樹脂層を形成した場合には樹脂層内部にボイドが多数観察された。これらの結果から、平均粒径が小さい樹脂粒子を使用した方が、優れた印刷精度を有するとともにボイドが発生し難いことが確認された。

なお、本発明は上記実施の形態の記載内容に限定されるものではなく、構造や材質、各部材の配置等は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

本発明の一実施形態に係る電子回路基板の製造工程の流れを示したフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る樹脂層形成工程の流れを示したフローチャートである。 （ａ）〜（ｃ）は本発明の一実施形態に係る電子回路基板の模式的な製造工程図である。 （ａ）及び（ｂ）は本発明の一実施形態に係る電子回路基板の模式的な製造工程図である。 本発明の一実施形態に係る下地層形成装置の動作状況を示した図である。 本発明の一実施形態に係る絶縁層形成装置の動作状況を示した図である。 本発明の一実施例に係る印刷回数と樹脂層の厚みとの関係を示したグラフである。

符号の説明

１…基材、４…絶縁層、４ａ…樹脂粒子、４ｂ…樹脂層。

Claims (2)

1. 感光体の表面を帯電させる工程と、
   帯電した感光体の表面に所定のパターンの静電潜像を形成する工程と、
   前記静電潜像が形成された前記感光体の表面に、Ｂステージの熱硬化性樹脂から成る荷電粒子を静電的に付着させて可視像を形成する工程と、
   前記感光体の表面に形成された前記荷電粒子から成る可視像を、基材上に転写する工程と、
   前記基材上に転写された前記可視像を前記基材上に硬化及び定着させて、前記基材上に樹脂層を形成する工程と、
   を備えた樹脂層形成工程を、前記樹脂層が積み重なるように複数回繰り返して、前記基材上に全ての前記樹脂層が一体化した所定の厚さを有する絶縁層を形成することを特徴とする電子回路の製造方法。
2. 前記樹脂層形成工程は、前記樹脂層形成工程１回における前記樹脂層の厚さが前記荷電粒子の平均粒径の２倍以下になるように樹脂層を形成する工程であることを特徴とする請求項１記載の電子回路の製造方法。

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