導電性パターンの形成方法、導電性パターン形成用組成物および導電性パターンを有する電子部品
【課題】基材表面に、導電性に優れ、断面のアスペクト比が高い導電性パターンを形成する方法およびその方法に用いる組成物を提供する。
【解決手段】導電性パターン形成用液状組成物を露光面を有する容器に供給する工程と、導電性パターンが形成される表面を有する基材を前記組成物に浸漬する工程と、露光面と基材の表面との間に所定厚みの組成物層が介在するように基材を配置し、組成物層にマスクを介して露光し、所定パターンの硬化物層を形成する工程と、露光面と形成された硬化物層の表面との間に所定厚みの新たな組成物層が介在するように基材を移動させ、その組成物層にマスクを介して露光し、所定パターンの硬化物層を更に形成する操作を１回以上行い、硬化物層の積層膜を形成する工程と、基材の表面から未硬化の組成物を除去する工程と、積層膜を熱処理する工程とを有する導電性パターンの形成方法およびその方法に用いる導電性パターン形成用組成物。
【解決手段】導電性パターン形成用液状組成物を露光面を有する容器に供給する工程と、導電性パターンが形成される表面を有する基材を前記組成物に浸漬する工程と、露光面と基材の表面との間に所定厚みの組成物層が介在するように基材を配置し、組成物層にマスクを介して露光し、所定パターンの硬化物層を形成する工程と、露光面と形成された硬化物層の表面との間に所定厚みの新たな組成物層が介在するように基材を移動させ、その組成物層にマスクを介して露光し、所定パターンの硬化物層を更に形成する操作を１回以上行い、硬化物層の積層膜を形成する工程と、基材の表面から未硬化の組成物を除去する工程と、積層膜を熱処理する工程とを有する導電性パターンの形成方法およびその方法に用いる導電性パターン形成用組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に導電性パターンの形成方法に関し、詳しくは感光性成分を含む導電性パターン形成用組成物を用いる導電性パターンの形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話などの電子機器は、小型化が急速に進んでいる。それにともなって、電子機器内で使用される半導体素子（例えばＩＣやＬＳＩ）などの電子部品も小型化が進んでいる。そのため、電子部品や基板を基材として、それらの表面に形成される配線パターン（導電性パターン）に対しても、微細化や低抵抗化、更には高密度実装による小型化のための積層化が要求されている。
【０００３】
微細な導電性パターンの形成方法としては、従来、薄膜法、メッキ法、印刷法などが用いられている。これらのなかでも、導電粒子と樹脂とを含む組成物を所定パターンでスクリーン印刷し、その後、組成物の膜を焼成して導電性パターンを形成する印刷法が広く用いられている。この方法によれば、導電性パターンの形成が容易であり、抵抗体等の受動素子を同時に形成することが可能である。しかし、印刷法では、導電性パターンを５０μｍ以下の解像度で形成することが困難であり、得られる導電性パターンの断面形状の制御にも限界がある。
【０００４】
導電性パターンの解像度および断面形状を改善するものとして、感光性の組成物を用いる方法が提案されている。この方法は、光硬化性を有する感光性成分を含む組成物を基板全面に塗布し、乾燥後、マスク露光および現像の工程を経ることで、高解像度の導電性パターンを形成するものである。感光性の組成物には、金属粉末と光硬化性樹脂との混合物が多く用いられている。しかし、感光性の組成物の膜は、非感光性のそれと比較して、焼成後に得られる導電性パターンの抵抗値が高いという問題がある。
【０００５】
高導電性の導電性パターンを得ようとした場合、組成物中に多量の導電粒子を含ませる必要がある。その場合、組成物の膜に露光しても、膜の内部まで光が十分に到達せず、感光性成分の硬化が不十分となる。一方、膜を内部まで十分に硬化させるためには、組成物中に含ませる導電粒子の量を制限する必要があり、導電性パターンの抵抗値の制御には限界が生じる。
【０００６】
なお、感光性の組成物を用いる方法として、従来、以下のような技術が提案されている。
特許文献１は、膜の焼成処理を行うことなく、感光性成分（樹脂材料）の光硬化性を改善することにより、導電性パターンの抵抗値を低くすることを提案している。この提案では、焼成を行わないため、基材に熱ダメージを与えることがないが、低抵抗化に限界があるため、利用範囲は限られている。
【０００７】
特許文献２は、感光性成分中における炭素−炭素２重結合の量を、２ｍｍｏｌ／ｇ以上とすることにより、感光性成分の光硬化性を高めることを提案している。この提案によれば、低抵抗の導電性パターンを形成することができるが、組成物の膜を５８０℃程度の高温で加熱処理する必要がある。よって、耐熱性の低い材料からなる基材に導電性パターンを形成することは困難である。
【０００８】
特許文献３は、金属コロイド粒子、高分子顔料分散剤および感光性成分を含む組成物を提案している。この提案では、塗布−乾燥−露光−現像からなるフォトリソグラフィにより、所定パターンで組成物の膜を形成した後、１００〜４００℃の低温で膜の加熱処理が行われる。この方法では、例えば幅５０μｍのラインアンドスペース（Ｌ／Ｓ＝５０μｍ）の導電性パターンを得ることができるが、達成できる膜厚は１μｍ以下である。すなわち、断面のアスペクト比の小さい導電性パターンしか得ることができないため、導電性パターンの幅を狭くすると、抵抗値を低く維持することができない。よって、導電性パターンの微細化に十分に対応できるものではない。
【０００９】
一方、フォトリソグラフィ法により、基材上に膜厚の厚い導電性パターンを形成するためには、塗布−乾燥−露光−現像を複数回繰り返す必要がある。つまり、先に形成されたパターンの上に、新たなパターンを正確に位置合わせして積層することが必要となる。しかし、先に形成したパターンの表面には凹凸が生じるため、感光性の組成物を平坦かつ均一に塗布することは困難である。また、複雑な工程を複数回行うことが必要となるため、コストも高くなる。
【特許文献１】特開平４−２８３２１１号公報
【特許文献２】特開２００１−１９４７７９号公報
【特許文献３】特開２００３−２１７３５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記を鑑み、感光性成分を含む導電性パターン形成用組成物を用いて、高い導電性を有する高アスペクト比の断面形状を有する導電性パターンを形成するための有効な手段を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、（１）導電粒子と感光性成分とを含み、感光性成分が光硬化性モノマーと光重合開始剤とを含む導電性パターン形成用液状組成物を、露光面を有する容器に供給する工程と、（２）前記組成物に、導電性パターンが形成される表面を有する基材を浸漬する工程と、（３）前記露光面と前記基材の表面との間に、所定厚みの組成物層が介在するように、基材を配置し、前記組成物層にマスクを介して露光し、所定パターンの硬化物層を形成する工程と、（４）前記露光面と前記形成された硬化物層の表面との間に、所定厚みの新たな組成物層が介在するように、基材を移動させ、前記新たな組成物層にマスクを介して露光し、所定パターンの硬化物層を更に形成する操作を１回以上行い、硬化物層の積層膜を形成する工程と、（５）前記基材の表面から、未硬化の前記組成物を除去する工程と、（６）前記積層膜を熱処理する工程とを有する導電性パターンの形成方法に関する。
【００１２】
上記の導電性パターンの形成方法において、前記露光面が、前記容器の上面である場合、工程（３）では、基材を移動させることにより、前記露光面と前記形成された硬化物層の表面との間に、所定厚みの新たな組成物層を介在させることが有効である。
【００１３】
本発明は、また、上記の導電性パターンの形成方法に好適な導電性パターン形成用組成物に関する。すなわち、本発明は、導電粒子と感光性成分とを含み、感光性成分が、光硬化性モノマーと光重合開始剤とを含み、導電粒子が、前記組成物の５０〜９０重量％を占め、残りが感光性成分である導電性パターン形成用組成物に関する。
【００１４】
ここで、光硬化性モノマーは、複数の光重合性基を有する多官能性モノマーと、光重合性基を１つだけ有する単官能性モノマーとを含むことが好ましい。また、導電粒子の平均粒子径は、１０μｍ未満であることが好ましい。また、導電性パターン形成用組成物の粘度は、１０Ｐａ・ｓ以下であることが好ましい。
【００１５】
本発明は、さらに、積層構造を有する導電性パターンと、導電性パターンが担持された表面とを備え、導電性パターンが、２層以上の上記の導電性パターン形成用組成物の焼成膜からなる電子部品に関する。本発明は、また、前記２層以上の焼成膜の寸法が、前記表面から遠くなるに従い、次第に小さくなっている電子部品に関する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、薄い厚さの組成物層に対する露光を繰り返すことができるため、比較的多量の導電粒子を含む光透過性の低い組成物を用いることができる。また、導電粒子の含有量の高い組成物を用いることができるため、比較的低温で硬化物の積層膜を焼成することにより、高い導電性を有する高アスペクト比の断面形状を有する導電性パターンを形成することができる。また、硬化物の積層膜を焼成するため、内部歪みの小さな導電性パターンを得ることができる。さらに、高温での焼成工程を要さないため、耐熱性の低い基材の表面にも導電性パターンを形成することができる。
【００１７】
本発明では、組成物を収容した容器に、基材を浸漬した状態で、硬化物の積層膜を形成することができるため、塗布−乾燥−露光−現像という複雑な操作を繰り返す必要がない。よって、露光毎に、マスクと下地の硬化物層との位置合わせをする必要がなく、効率的に導電性パターンを形成することができる。
【００１８】
なお、本発明によれば、コンピュータ制御可能な液晶パネルなどをマスクとして用い、露光毎に光透過部の形状を変更することにより、複雑な立体形状を有する導電性パターンを電子部品などの表面に形成することができる。例えば、本発明によれば、高密度実装のためのピラミッド型の接合用バンプを、ＩＣなどの電極表面に形成することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を、図面を参照しながら説明する。
実施の形態１
図１は、本発明の一実施形態にかかる、表面に導電性パターンが形成された基材（配線基板）１００の縦断面図を示す。図２に、図１の波線で囲まれた部分の拡大図を示す。
図１の配線基板１００は、基板１１０とその上に形成された配線パターン（導電性パターン）１２０を具備する。
【００２０】
基板１１０としては、例えば、ガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させたガラスエポキシ基板、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、ポリイミド樹脂などのフレキシブル基板、セラミック、ガラス、シリコンなどからなる無機基板を用いることができる。
【００２１】
導電性パターン１２０は、図２に示されるように、積層構造を有している。導電性パターン１２０は、複数の焼成膜１３０を含む。
【００２２】
以下、基板１１０上への導電性パターン１２０の形成方法の一例について、図３および図４を参照しながら、説明する。
まず、導電粒子および感光性成分を含み、感光性成分が光硬化性モノマーと光重合開始剤とを含む導電性パターン形成用液状組成物を調製する。
【００２３】
次に、図３（ａ）に示されるように、光源２０６、基板上に形成される導電性パターンの形状に対応する光透過部２１１を有するマスク２００、および移動可能なステージ２０１を用意する。
マスク２００を所定の位置に配置する。次いで、基板１１０の所定の位置に導電性パターンが形成されるように、基板１１０をステージ２０１の上に装着する。
【００２４】
次いで、マスク２００と基板１１０との間に、透明板２０２を、透明板２０２と基板１１０とが平行になるように配置する。ここで、ステージ２０１は、透明板２０２に対して、Ｚ軸方向（紙面に平行な上下方向）に移動可能である。基板１１０と透明板２０２とが所定の間隔になるように、ステージ２０１を移動させて、基板１１０の位置を定める。
【００２５】
次に、上面に透明板２０２を装着可能であり、その上面が露光面となる容器２０４を用意する。容器２０４に、導電性パターン形成用組成物２０３をその露光面に達するまで供給する（工程１）。
次いで、組成物２０３を満たした容器２０４を、図３（ｂ）に示されるように、容器２０４の上面に透明板２０２が装着されるように配置し、基板１１０を組成物２０３中に浸漬させる（工程２）。
【００２６】
露光面となる組成物２０３の液面には、透明板２０２の下面が接している。基板１１０は、露光面と基板の表面とが平行になるように、組成物２０３中の所定深さに配置される。基板１１０の表面と透明板２０２との間隙２０５に、組成物２０３が流れ込む。こうして、露光面と基板１１０の表面との間に、所定厚さの組成物層を介在させる。
なお、露光面と基板１１０の表面との間に介在する組成物層の厚みは、本実施形態においては、組成物２０３の液面が透明板２０２の下面に接しているため、透明板２０２の下面と基板１１０の表面との距離を調節することにより、制御することができる。
【００２７】
次に、光源２０６から、マスク２００および透明板２０２を介して、露光面と基板１１０の表面との間に介在する組成物層に光を照射する。これにより、マスクが有する光透過部の形状に、組成物層が光硬化される。
【００２８】
透明板２０２を構成する材質は、光源２０６から照射される所定の波長の光が透過するように選択されている。透明板２０２の材質としては、用いられる光の波長にもよるが、ガラスを用いることができる。また、光の透過性の観点から、石英ガラスが最適である。また、透明板２０２の導電性パターン形成用組成物と接する方の表面には、光硬化物が離型しやすいように、離型処理が施してあることが好ましい。
【００２９】
こうして、図３（ｃ）に示されるように、基板１１０上に、所定厚さの第１硬化物層２０７が形成される（工程３）。
【００３０】
ここで、露光面と基板１１０の表面との間に介在する組成物層の厚さは、組成物２０３の硬化深さ以下であることが好ましい。硬化深さとは、組成物２０３に所定の露光量の露光を行ったときに光硬化することのできる深さ方向の寸法をいう。なお、組成物２０３の厚さを、硬化深さを超える寸法とした場合、露光により光硬化は起こるものの、基板に近いところでは、その組成物が硬化しない。このため、硬化物が基板に密着しないので、導電性パターンが崩れる虞がある。
【００３１】
次に、図３（ｄ）に示されるように、ステージ２０１をＺ軸方向下側に移動させて、形成された第１硬化物層２０７を透明板２０２の下面から離型させる。そうすると、透明板と第１硬化物層２０７との間に再度、所定厚さの間隙２０８が形成される。この間隙には、周囲から組成物２０３が流れ込む。こうして、露光面と第１硬化物層２０７との間に、所定厚さの組成物層を新たな介在させる。なお、組成物２０３に圧力をかけて、露光面と第１硬化物層との間隙への組成物２０３の充填を促進することも可能である。
【００３２】
次いで、上記と同様にして、露光面と第１硬化物層との間に介在する組成物層にマスクを介して露光し、その組成物層を光硬化する。こうして、図３（ｅ）に示されるように、第１硬化物層２０７の上に、第２硬化物層２０９が形成される。
この操作を、１回以上行い、図３（ｆ）に示されるように、硬化物層が積層された積層膜２１０を基板１１０上に形成する（工程４）。
【００３３】
次に、基板を取り出し、その表面から、未硬化の導電性パターン形成用組成物を取り除く（工程５）。未硬化の導電性パターン形成用組成物は、例えば、エアーブローや溶剤リンスなどの当該分野で一般的な方法を用いて取り除くことができる。
【００３４】
次に、基板表面に形成された積層膜２１０を熱処理し、導電粒子からなる導電性パターンを得る（工程６）。ここで、本方法においては、以下で説明するような導電性パターン形成用組成物を用いているため、熱処理の温度は、１５０〜３５０℃とすることができる。なお、熱処理により、感光性成分のような有機物は分解される。
【００３５】
基板上に所定厚みの積層した硬化物層を形成する方法としては、本実施の形態１の方法に限定するものではない。
例えば、上記容器２０４の底面を透明板（露光面）として、基板を上方に移動させながら、容器２０４の下方からマスク露光してもよい。
また、上記方法において、透明板を用いず、基板の位置を容器２０４の所定の位置に固定した状態で、マスク露光ごとに容器２０４における導電性パターン形成用組成物の量を調節して、基板の表面または硬化物層の表面からの組成物２０３の液面（露光面）の高さを調整することにより、硬化物層を複数積層してもよい。
【００３６】
次に、導電性パターン形成用液状組成物について説明する。
導電性パターン形成用液状組成物は、光硬化性モノマーおよび光重合開始剤を含む感光性成分と、導電粒子とを含有する。
【００３７】
光硬化性モノマーは、複数の光重合性基を有する多官能性モノマーと光重合性基を１つだけ有する単官能性モノマーの両方を含むことが好ましい。
複数の光重合性基を有する多官能性モノマーとしては、例えば、１分子中に、炭素−炭素二重結合重結合のような重合可能な官能基を２つ以上有する化合物が用いられる。多官能性モノマーに含まれる重合可能な官能基の数は、３〜１０個であることが好ましいが、前記範囲に限定されない。なお、重合可能な官能基の数が３個より少ない場合、硬化性が低下する傾向がある。その官能基の数が１０個より多くなると、分子サイズが大きくなり、粘度が大きくなる傾向がある。
【００３８】
複数の光重合性基を有する多官能性モノマーの具体的な例としては、例えば、アリル化シクロヘキシルジアクリレート、１，４−ブタンジオールジアクリレート、１，３−ブチレングリコールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトールモノヒドロキシペンタアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、グリセロールジアクリレート、メトキシ化シクロヘキシルジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、トリグリセロールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ビスフェノールＡジアクリレート、ビスフェノールＡ−エチレンオキサイド付加物のジアクリレート、ビスフェノールＡ−プロピレンオキサイド付加物のジアクリレートが挙げられる。また、上記化合物に含まれるアクリル基の１部または全てを、例えば、メタクリル基に置換した化合物を用いることもできる。
【００３９】
光重合性基を１つだけ有する単官能性モノマーは、かぶり現象を防止するために、前記組成物に添加される。単官能性モノマーを含有しない場合には、光硬化が進みやすくなるため、露光部分だけでなく、非露光部分まで光硬化が進み、パターンの境界がぼける、いわゆる、かぶり現象が発生しやすくなる。
また、単官能性モノマーは比較的低粘度であるため、前記組成物の粘度を低くするために、前記組成物に添加してもよい。
【００４０】
光重合性基を１つだけ有する単官能性モノマーとしては、例えば、ベンジルアクリレート、ブトキシエチルアクリレート、ブトキシトリエチレングリコールアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、ジシクロペンタニルアクリレート、ジシクロペンテニルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、グリセロールアクリレート、グリシジルアクリレート、ヘプタデカフロロデシルアクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、イソボニルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、イソデキシルアクリレート、イソオクチルアクリレート、ラウリルアクリレート、２−メトキシエチルアクリレート、メトキシエチレングリコールアクリレート、メトキシジエチレングリコールアクリレート、オクタフロロペンチルアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、ステアリルアクリレート、トリフロロエチルアクリレートが挙げられる。また、上記化合物に含まれるアクリル基を、例えば、メタクリル基に置換した化合物を、単官能性モノマーとして用いることもできる。
【００４１】
光重合開始剤としては、市販の光開始剤を好適に使用できる。光重合開始剤としては、例えば、光還元性の色素と還元剤との組み合わせが用いられる。なお、光重合開始剤はこれらに限定されるものではない。
【００４２】
光還元性の色素としては、例えば、ベンゾフェノン、ｏ−ベンゾイル安息香酸メチル、４，４’−ビス（ジメチルアミン）ベンゾフェノン、４，４’−ビス（ジエチルアミン）ベンゾフェノン、α−アミノアセトフェノン、４，４’−ジクロロベンゾフェノン、４−ベンゾイル−４’−メチルジフェニルケトン、ジベンジルケトン、フルオレノン、２，２−ジエトキシアセトフェノン、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン、２−ヒドロキシ−２−メチルプロピルフェノン、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルジクロロアセトフェノン、チオキサントン、２−メチルチオキサントン、２−クロロチオキサントン、２−イソプロピルチオキサントン、ジエチルチオキサントン、ベンジルジメチルケタール、ベンジルメトキシエチルアセタール、ベンゾインメチルエーテル、アントラキノン、２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラキノン、２−アミルアントラキノン、β−クロルアントラキノン、アントロン、ベンズアントロン、ジベンズスベロン、メチレンアントロン、４−アジドベンジルアセトフェノン、２，６−ビス（ｐ−アジドベンジリデン）−４−メチルシクロヘキサノン、２−フェニル−１，２−ブタジオン−２−（Ｏ−メトキシカルボニル）オキシム、１−フェニル−プロパンジオン−２−（Ｏ−エトキシカルボニル）オキシム、１，３−ジフェニル−プロパントリオン−２−（Ｏ−エトキシカルボニル）オキシム、１−フエニル−３−エトキシープロパントリオン−２−（Ｏ−ベンゾイル）オキシム、ミヒラーケトン、２−メチル−１−[４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルフォリノプロパン−１−オン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタノン−１、ナフタレンスルホニルクロライド、キノリンスルホニルクロライド、ｎ−フェニルチオアクリドン、２，２’−アゾビスイソブチロニトリル、ジフェニルスルフィド、ベンズチアゾールジスルフィド、トリフェニルホスフィン、カンファーキノン、四臭素化炭素、トリブロモフェニルスルホン、過酸化ベンゾイル、エオシン、メチレンブルーが挙げられる。これらは、単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００４３】
還元剤としては、例えば、アスコルビン酸、トリエタノールアミンが挙げられる。これらは、単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００４４】
導電粒子としては、導電性を有する金属微粒子であれば、限定されることなく用いることができる。例えば、金、銀、白金、ニッケル、銅、パラジウム、モリブデン、タングステン等の微粒子が挙げられる。これらの金属微粒子は、単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。また、上記元素を含む合金からなる合金粉を導電粒子として使用することもできる。
【００４５】
また、低温による焼成で低抵抗の導体を得るという目的から、比較的融点が低く、比抵抗値の低い金属材料を導電粒子として用いることが好適である。このような金属材料としては、例えば、金、銀および銅が好ましい。なお、金は非常に高価であること、銅は酸化しやすく、空気中の焼成ができない等のことから、銀が最も好適である。
【００４６】
導電粒子の形状は、塊状、鱗片状、微結晶状、球状、粒状、フレーク状等の種々の形状であってもよいし、不定形であってもよい。そのなかでも、導電粒子の形状は、球状または粒状であることが好ましい。露光時の光透過性が良く、露光効率が良いからである。
【００４７】
導電粒子の平均粒子径は、１０μｍ未満であることが好ましく、５μｍ未満であることがさらに好ましく、３μｍ未満であることが特に好ましい。導電粒子の平均粒子径が５μｍ未満であることにより、１５０〜３５０℃程度の低温での焼結が可能となるため、焼結後の比抵抗値が小さく、電気伝導性に優れた伝導体が得られる。また、このような微粒子を使用することにより、解像度の良い光硬化物が得られる。
導電粒子の平均粒子径が３μｍ未満であることにより、更に、低温で焼結を行うことができるだけでなく、より微細な導電性パターンを形成することができ、電子部品の小型化が可能となる。
なお、導電粒子の平均粒子径が１０μｍ以上である場合には、光硬化物の表面粗さが大きくなり、パターン精度や寸法精度が低下する。
【００４８】
基板と透明板との間隙への前記組成物の充填性を良好なものとするために、前記組成物の粘度は、１０Ｐａ・ｓ以下であることが好ましく、１Ｐａ・ｓ以下であることがさらに好ましい。特に前記組成物の粘度が１Ｐａ・ｓ以下である場合には、基板と透明板との間隙への前記組成物の充填性がより向上するため、組成物層の厚みをより薄くすることができ、導電性パターンの解像度を向上させることができる。さらには、充填時間が短くできるため、生産性を向上させることもできる。一方で、前記組成物の粘度が１０Ｐａ・ｓよりも高い場合には、所定厚みの組成物層を形成するための充填に時間を要したり、前記間隙に空気がはいったりすることがある。さらには、充填が困難となり、組成物層を介在させることができなくなる場合もある。
なお、上記粘度は、例えば、温度２５℃で、コーンプレート型粘度計を用いて測定することができる。
【００４９】
抵抗値の低い導電性パターンを得るために、導電粒子は、導電性パターン形成用組成物の５０〜９０重量％を占めることが好ましい。
また、前記組成物に含まれる感光性成分について、多官能性モノマー、単官能性モノマーおよび光重合開始剤の適正な配合量は、導電粒子１００重量部あたり、多官能性モノマーは５〜３０重量部であり、単官能性モノマーは０．５〜１０重量部であり、光重合開始剤は０．１〜５重量部であることが望ましい。各感光性成分の量がこの範囲を逸脱した場合、所望の導電性が得られず、また、密着性、パターン形成の点で問題を生じる。
【００５０】
なお、導電性パターン形成用組成物は、上記導電粒子および感光性成分の他に、例えば、分散剤および粘度調節剤を含んでいてもよい。
【００５１】
以上のように、本実施形態では、電子部品の表面または硬化物層と露光面との間に、所定厚さの組成物層を介在させ、その組成物層にマスク露光を行うことにより、硬化物層を積層している。このため、硬化物層が積層された積層膜において、深さ方向における硬化が均一であり、また、硬化による歪みが少ない。このような積層膜を熱処理することにより、寸法精度がよく、低抵抗の導電性パターンを得ることができる。また、硬化物層の積層数を増やすことによって、容易に高アスペクト比の断面形状を持つ導電性パターンが得られる。さらには、積層膜の熱処理を低い温度で行うことができるため、耐熱性の低い材料や電子部品の上にも、導電性パターンを形成することができる。
【００５２】
さらに、上記方法では、所定厚さの組成物層に露光を繰り返すため、フォトリソグラフィー法では必要とされる塗布、現像および乾燥の工程が不要となる。また、硬化物層の積層において、基板の位置決めを何度も行う必要がなくなる。このため、硬化物層の積層を容易に行うことができる。
【００５３】
実施の形態２
図５に、本発明の別の実施形態に係る、ＩＣチップの電極表面に接合用バンプを形成した電子部品（ＩＣ基板）の斜視図を示す。また、図６には、図５のＶＩ−ＶＩ線断面図を示す。
【００５４】
図５に示されるＩＣ基板３００は、ＩＣチップ３１０およびその上に担持された複数のピラミッド形状の接合用バンプ３３０を含む。なお、ＩＣ基板３００においては、ＩＣチップ３１０の表面に設けられた複数の電極３２０上に、それぞれ、接合用バンプ３３０が形成されている。
【００５５】
本実施形態のＩＣ基板３００の導電体（接合用バンプ）と、実施の形態１の配線基板１００の導電体（導電性パターン）とは、導電体の縦断面の形状が異なる。すなわち、実施の形態１の配線基板１００では、縦断面の形状および大きさが同じである焼成膜が積層されている。一方で、本実施形態では、図６に示されるように、ＩＣチップ３１０の電極３２０の上に、横断面が正方形で、その大きさが徐々に小さくなっていく焼成膜３４０が積層されて、ピラミッド形状の接合用バンプ３３０が形成されている。
【００５６】
本実施形態に示されるＩＣ基板の作製方法の一例を、図７および８を参照しながら説明する。なお、図７〜８において、図３〜４と同じ構成要素には、同じ番号を付している。
図７〜８に示される作製方法においては、図３〜４のマスクの代わりに、光透過部４０２の形状および大きさがコンピュータ４０１によって制御される液晶素子４００を用いている。
【００５７】
まず、上記実施の形態１と同様に、ＩＣチップ３１０の所定の位置にバンプパターンに合わせて硬化物層が形成されるように、ステージ２０１の上にＩＣチップ３１０を装着する。液晶素子４００と基板１１０との間に、透明板２０２を配置する。次いで、図７（ａ）に示されるように、ＩＣチップ３１０と透明板２０２とが所定の間隔になるように、ステージ２０１を移動させる。
【００５８】
次に、上面に透明板２０２を装着可能であり、その上面が露光面となる容器２０４に、導電性パターン形成用組成物２０３をその上面まで満たす。組成物２０３を満たした容器２０４を、図７（ｂ）に示されるように、容器２０４の上面に透明板２０２が装着されるように配置し、ＩＣチップ３１０を導電性パターン形成用組成物２０３中に浸漬させる。このとき、上記実施の形態１と同様に、露光面とＩＣチップ３１０の表面が平行となるように、組成物２０３内にＩＣチップ３１０を配置する。
【００５９】
ＩＣ３１０の表面と露光面（透明板の下面）との間隙２０５には、周囲から組成物２０３が流れ込む。こうして、ＩＣチップ３１０の表面に、所定厚さの組成物層を介在させる。
【００６０】
次いで、液晶素子４００および透明板２０２を介して、光源２０６から光を照射し、露光面とＩＣチップ３１０の表面に供給された組成物層に露光する。マスクとして用いられる液晶素子４００には、コンピュータ４０１により、バンプの底面に合わせて、正方形の光の透過部が設けられている。
こうして、図７（ｃ）に示されるように、ＩＣチップ３１０上に、横断面が正方形で、所定厚さの第１硬化物層４０７が形成される。
ここで、上記実施の形態１と同様に、ＩＣチップ３１０の表面と露光面との間に介在する組成物層の厚さは、組成物２０３の硬化深さ以下であることが好ましい。
【００６１】
次に、図８（ｄ）に示されるように、ステージ２０１をＺ軸方向下側に移動させ、第１硬化物層４０７を透明板２０２の下面から離型させる。第１硬化物層４０７の上面には、再度、所定厚さの間隙２０８が形成される。この間隙に、周囲から導電性パターン形成用組成物が流れ込む。こうして、露光面と第１硬化物層４０７との間に、所定厚さの新たな組成物層を介在させる。なお、実施の形態１と同様に、組成物２０３に圧力をかけて、透明板とＩＣチップとの間隙への組成物２０３の充填を促進してもよい。
【００６２】
次いで、コンピュータ４０１によって、液晶素子４００の光透過部４０２の寸法を小さくして、再度マスク露光を行う。これにより、第１硬化物層４０７と露光面との間に介在する組成物層が光硬化される。こうして、図８（ｅ）に示されるように、第１硬化物層４０７の上に、横断面が、第１硬化物層４０７のそれよりも少し小さい寸法の正方形である第２硬化物層４０９が形成される。
この操作を、液晶素子４００に設けられる正方形の光透過部４０２の寸法を徐々に小さくしながら、１回以上行い、硬化物層がピラミッド状に積層された積層膜４１０を得る。
【００６３】
ＩＣチップ３１０を取り出し、その表面から、未硬化の導電性パターン形成用組成物を取り除く。
次いで、ＩＣチップ３１０の表面に形成された積層膜４１０を熱処理することにより、導電粒子を焼結する。このして、ピラミッド状の接合用バンプを得ることができる。なお、積層膜の熱処理は、実施の形態１と同様に、１５０〜３５０℃の温度で行うことができる。
【００６４】
このように、ＩＣチップの表面または硬化物層と露光面との間に介在する組成物層に露光するときに、正方形の光透過部の寸法を変化させることにより、ピラミッド状の接合用バンプを形成することができる。このとき、光透過部の寸法の変更とステージのＺ軸方向の移動とを、コンピュータにより連動して制御することにより、硬化物層を自動的に積層することもできる。
なお、上記のような液晶素子を用いることなく、正方形の透過部の寸法が異なる複数のマスクを用いることによっても、上記ピラミッド状の接合用バンプを形成することもできる。
【００６５】
また、露光時に、マスクの光透過部の形状を変更することにより、ピラミッド形状よりも複雑な立体形状、さらには、オーバハング形状のバンプや導電体の形成も可能である。さらには、本発明の形成方法を用い、露光毎にマスクの光透過部を所定の形状に変更することにより、これまで形成できなかったバネ形状の導電体も容易に形成することができる。
【００６６】
以下、本発明を、実施例により、さらに具体的に説明する。本発明は、これら実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００６７】
以下のような導電粒子、多官能性モノマー、単官能性モノマーおよび光重合開始剤を混合し、導電性パターン形成用組成物を調製した。
【００６８】
導電粒子として、平均粒径０．０８μｍの銀微粒子（４０重量部）と平均粒径０．９μｍの銀微粒子（６０重量部）の２種類を用いた。
多官能性モノマーとしては、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（２０重量部）およびトリメチロールプロパントリアクリレート（５重量部）を用いた。
単官能性モノマーとしては、メタクリル酸メチル（１重量部）およびアクリル酸ブチル（３重量部）を用いた。
光重合開始剤として、アセトフェノン誘導体（２．５重量部）を用いた。
【００６９】
導電性パターン形成用組成物の粘度を、２５℃で、コーンプレート型粘度計を用いて測定したところ、０．８Ｐａ・ｓであった。
【００７０】
この導電性パターン形成用組成物を用いて、上記実施の形態１と同様にして、ガラス基板上に、ラインアンドスペースの導電性パターンを形成した。
【００７１】
透明板とその透明板に対して移動可能なステージを用意し、５ｃｍ角のガラス基板をステージ上に装着した。ここで、ガラス基板と透明板との間隔を５μｍに調整しておいた。
次に、上面に透明板を装着でき、その上面が露光面となる所定の容器に、上記のようにして調製した導電性パターン形成用組成物を満たした。このとき、その上面（露光面）まで、組成物を満たした。その容器の上面に透明板を装着し、露光面とガラス基板の表面とが平行になるように、ガラス基板を前記組成物中に浸漬した。ここで、透明板の下面には、組成物が接しており、この下面が露光面となる。
組成物がガラス基板と透明板の間隙に流れ込み、これにより、厚さ５μｍの組成物層を、ガラス基板と露光面との間に介在させた。
【００７２】
次に、開口部の幅が３０μｍのラインアンドスペースの直線パターンのマスクを用い、超高圧水銀灯により、５００ｍＪ／ｃｍ2のエネルギーで光を、ガラス基板と露光面との間に介在する組成物層に照射し、厚さ５０μｍの第１硬化物層を得た。なお、５００ｍＪ／ｃｍ2のエネルギーで光線を導電性パターン形成用組成物に照射したときの硬化深さは、２０μｍである。
【００７３】
次に、ステージを、Ｚ軸方向にさらに５μｍ下向きに移動させて、第１硬化物層と露光面との間に、厚さ５μｍの組成物層を介在させた。再度、超高圧水銀灯により５００ｍＪ／ｃｍ2のエネルギーで光を、第１硬化物層と露光面との間に介在する組成物層に照射し、厚さ５μｍの第２硬化物層を形成した。
この工程を所定の回数行い、ラインアンドスペースの直線パターンの積層膜を得た。得られた積層膜の厚みは６０μｍであり、各幅は３０μｍであった。
【００７４】
上記直線パターンを形成したガラス基板を取り出し、その表面をエアーブローによって、クリーニングして、未硬化の導電性パターン形成用組成物を除去した。この後、その積層膜を、２００℃で２時間加熱処理し、導電粒子を焼結して、導電性パターンを得た。
【００７５】
得られた導電性パターンの体積抵抗率を、抵抗率測定器（三菱化学（株）製のロレスターＧＰ）を用いて計測したところ、３．０×１０-5Ω・ｃｍであった。
【実施例２】
【００７６】
上記実施の形態２と同様にして、５ｍｍ角のＩＣチップの電極上に、ピラミッド形状の接合用バンプを形成した。導電性パターン形成用組成物は、実施例１と同じものを用いた。
ＩＣチップとしては、縦方向および横方向において、２００μｍのピッチで各１０個ずつ、合計１００個の電極が形成されているものを用いた。
【００７７】
ＩＣチップを、電極面を上にしてステージ上に装着し、ＩＣチップの電極面と透明板の間隔を５μｍに調整した。
【００７８】
次に、上記実施例１と同様に、導電性パターン形成用組成物を満たした容器の上面に透明板を装着し、露光面とＩＣチップの表面とが平行になるように、ＩＣチップを組成物中に浸漬した。ＩＣチップの電極面と透明板の間隙に組成物が流れ込み、こうして、露光面とＩＣチップとの間に厚さ５μｍの組成物層を介在させた。
【００７９】
マスクとして、光透過部の形状がコンピュータにより制御される液晶素子を用いた。この液晶素子は、７０μｍ角の正方形の光透過部が、２００μｍのチッピで、縦方向および横方向に、それぞれ各１０個ずつ、合計１００個配置された光透過パターンを有した。
露光面とＩＣチップの表面との間に介在する組成物層に、超高圧水銀灯により５００ｍＪ／ｃｍ2のエネルギーで光を照射し、横断面が７０μｍ角の正方形で、厚さが５μｍの第１硬化物層を形成した。
【００８０】
次に、ステージをＺ軸方向に、さらに５μｍだけ下向きに移動させ、露光面と第１硬化物層との間に、厚さ５μｍの組成物層を介在させた。液晶素子の光透過部の形状を、７０μｍ角の正方形から６２μｍ角の正方形に変更して、再度、超高圧水銀灯により５００ｍＪ／ｃｍ2のエネルギーで光を、第１硬化物層の上に供給された組成物に照射した。こうして、第１硬化物層の上に、横断面が６２μｍ角の正方形で、厚さが５μｍの第２硬化物層を形成した。
この操作を、液晶素子の光透過部の寸法を５４μｍ角、４６μｍ角、３８μｍ角、３０μｍ角、２２μｍ角、または１４μｍ角に変更して行い、底面が７０μｍ角の正方形であり、高さが４０μｍであるピラミッド形状の積層膜を形成した。
【００８１】
ＩＣチップを取り出し、その表面をエアーブローによって、クリーニングし、未硬化の導電性パターン形成用組成物を除去した。この後、形成した積層膜を、２７０℃で２時間熱処理して、導電粒子を焼結した。このようにして、ＩＣチップの電極上に、ピラミッド状の接合用バンプを形成した。
【００８２】
得られた接合用バンプの抵抗を、抵抗率測定器（三菱化学（株）製のロレスターＧＰ）を用いて計測したところ、５ｍΩであった。
【比較例１】
【００８３】
導電性パターン形成用組成物（粘度０．８Ｐａ・ｓ）の代わりに、感光性ポリマーおよびウレタンアクリレートをベースとした感光性ペースト（粘度９０Ｐａ・ｓ）を用いたこと以外、実施例１と同様して、基板上に導電性パターンを形成した。
しかしながら、前記感光性ペーストを、基板と透明板との間隙（幅５μｍ）に均一に充填することができなかった。このため、マスク露光によって、マスクパターンの一部分しか光硬化できず、実施例１と同じパターンで硬化物層を形成することはできなかった。
【比較例２】
【００８４】
比較例１で用いた感光性ペーストに、溶剤である酢酸ブチルカルビトールを添加して、その粘度を７Ｐａ・ｓに調整した。このような感光性ペーストを用いて、実施例１と同様にして、露光を行った。しかし、感光性ペーストが十分に硬化されず、実施例１と同じパターンの硬化物層を得ることができなかった。つまり、非重合性の溶剤を添加して、粘度を１０Ｐａ・ｓ以下に調整した感光性ペーストを用いた場合、光硬化性が十分ではなかった。
【００８５】
実施例１〜２および比較例１〜２の結果より、本発明の導電性パターン形成用組成物および導電性パターン形成方法を用いることによって、種々の立体形状の、導電性に優れた導電性パターンを形成できることが分かる。
【００８６】
さらには、上記導電性パターン形成用組成物を用いることにより、積層膜の熱処理を従来よりも低くすることができる。このため、上記組成物および形成方法を用いることにより、耐熱性の低い基板にも、例えば、抵抗が小さい微細な配線パターンを形成することができる。
【００８７】
また、実施の形態２および実施例２に示されるように、ＩＣチップの電極上に、液晶素子をマスクとした露光により、ＩＣチップの複数の電極上に、一括して、ピラミッド状の接合用バンプを形成することができた。よって、高密度実装における積層化された接合用バンプを、ＩＣなどの電極表面に形成することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明は、例えば、電子部品の表面に、導電性パターンを形成するために用いることができる。特に、電子部品上に、導電性が高く、また高アスペクト比の縦断面を有する導電性パターン、さらには、複雑な立体構造の導電性パターンを形成するために、本発明を好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の一実施形態にかかる電子部品（配線基板）の縦断面図である。
【図２】図１の波線で囲まれた部分の拡大図である。
【図３】図１に示される配線基板の作製において、基板上に１つの硬化物層を形成するまでの操作を説明する図である。
【図４】図１に示される配線基板の作製において、基板上に１つの硬化物層を形成したのち、基板上に複数の硬化物層が積層された積層膜が形成されるまでの操作を説明する図である。
【図５】本発明の別の実施形態にかかる電子部品（ＩＣ基板）の縦断面図である。
【図６】図５の電子部品のVI−VI線での縦断面図である。
【図７】図５に示されるＩＣ基板の作製において、ＩＣチップの電極上に、横断面が正方形である硬化物層を１つ形成するまでの操作を説明する図である。
【図８】図１に示されるＩＣ基板の作製において、ＩＣチップの電極上に１つの硬化物層を形成したのち、横断面の正方形の寸法が徐々に小さくなる、複数の硬化物層が積層された積層膜が形成されるまでの操作を説明する図である。
【符号の説明】
【００９０】
１００ 配線基板
１１０ 基板
１２０ 導電性パターン
１３０、３４０ 焼成膜
２００ マスク
２０１ ステージ
２０２ 透明板
２０３ 導電性パターン形成用組成物
２０４ 容器
２０５、２０８ 間隙
２０６ 光源
２０７、４０７ 第１硬化物層
２０９、４０９ 第２硬化物層
２１０、４１０ 積層膜
２１１、４０２ 光透過部
３００ ＩＣ基板
３１０ ＩＣチップ
３２０ 電極
３３０ 接合用バンプ
４００ 液晶素子
４０１ コンピュータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に導電性パターンの形成方法に関し、詳しくは感光性成分を含む導電性パターン形成用組成物を用いる導電性パターンの形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話などの電子機器は、小型化が急速に進んでいる。それにともなって、電子機器内で使用される半導体素子（例えばＩＣやＬＳＩ）などの電子部品も小型化が進んでいる。そのため、電子部品や基板を基材として、それらの表面に形成される配線パターン（導電性パターン）に対しても、微細化や低抵抗化、更には高密度実装による小型化のための積層化が要求されている。
【０００３】
微細な導電性パターンの形成方法としては、従来、薄膜法、メッキ法、印刷法などが用いられている。これらのなかでも、導電粒子と樹脂とを含む組成物を所定パターンでスクリーン印刷し、その後、組成物の膜を焼成して導電性パターンを形成する印刷法が広く用いられている。この方法によれば、導電性パターンの形成が容易であり、抵抗体等の受動素子を同時に形成することが可能である。しかし、印刷法では、導電性パターンを５０μｍ以下の解像度で形成することが困難であり、得られる導電性パターンの断面形状の制御にも限界がある。
【０００４】
導電性パターンの解像度および断面形状を改善するものとして、感光性の組成物を用いる方法が提案されている。この方法は、光硬化性を有する感光性成分を含む組成物を基板全面に塗布し、乾燥後、マスク露光および現像の工程を経ることで、高解像度の導電性パターンを形成するものである。感光性の組成物には、金属粉末と光硬化性樹脂との混合物が多く用いられている。しかし、感光性の組成物の膜は、非感光性のそれと比較して、焼成後に得られる導電性パターンの抵抗値が高いという問題がある。
【０００５】
高導電性の導電性パターンを得ようとした場合、組成物中に多量の導電粒子を含ませる必要がある。その場合、組成物の膜に露光しても、膜の内部まで光が十分に到達せず、感光性成分の硬化が不十分となる。一方、膜を内部まで十分に硬化させるためには、組成物中に含ませる導電粒子の量を制限する必要があり、導電性パターンの抵抗値の制御には限界が生じる。
【０００６】
なお、感光性の組成物を用いる方法として、従来、以下のような技術が提案されている。
特許文献１は、膜の焼成処理を行うことなく、感光性成分（樹脂材料）の光硬化性を改善することにより、導電性パターンの抵抗値を低くすることを提案している。この提案では、焼成を行わないため、基材に熱ダメージを与えることがないが、低抵抗化に限界があるため、利用範囲は限られている。
【０００７】
特許文献２は、感光性成分中における炭素−炭素２重結合の量を、２ｍｍｏｌ／ｇ以上とすることにより、感光性成分の光硬化性を高めることを提案している。この提案によれば、低抵抗の導電性パターンを形成することができるが、組成物の膜を５８０℃程度の高温で加熱処理する必要がある。よって、耐熱性の低い材料からなる基材に導電性パターンを形成することは困難である。
【０００８】
特許文献３は、金属コロイド粒子、高分子顔料分散剤および感光性成分を含む組成物を提案している。この提案では、塗布−乾燥−露光−現像からなるフォトリソグラフィにより、所定パターンで組成物の膜を形成した後、１００〜４００℃の低温で膜の加熱処理が行われる。この方法では、例えば幅５０μｍのラインアンドスペース（Ｌ／Ｓ＝５０μｍ）の導電性パターンを得ることができるが、達成できる膜厚は１μｍ以下である。すなわち、断面のアスペクト比の小さい導電性パターンしか得ることができないため、導電性パターンの幅を狭くすると、抵抗値を低く維持することができない。よって、導電性パターンの微細化に十分に対応できるものではない。
【０００９】
一方、フォトリソグラフィ法により、基材上に膜厚の厚い導電性パターンを形成するためには、塗布−乾燥−露光−現像を複数回繰り返す必要がある。つまり、先に形成されたパターンの上に、新たなパターンを正確に位置合わせして積層することが必要となる。しかし、先に形成したパターンの表面には凹凸が生じるため、感光性の組成物を平坦かつ均一に塗布することは困難である。また、複雑な工程を複数回行うことが必要となるため、コストも高くなる。
【特許文献１】特開平４−２８３２１１号公報
【特許文献２】特開２００１−１９４７７９号公報
【特許文献３】特開２００３−２１７３５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記を鑑み、感光性成分を含む導電性パターン形成用組成物を用いて、高い導電性を有する高アスペクト比の断面形状を有する導電性パターンを形成するための有効な手段を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、（１）導電粒子と感光性成分とを含み、感光性成分が光硬化性モノマーと光重合開始剤とを含む導電性パターン形成用液状組成物を、露光面を有する容器に供給する工程と、（２）前記組成物に、導電性パターンが形成される表面を有する基材を浸漬する工程と、（３）前記露光面と前記基材の表面との間に、所定厚みの組成物層が介在するように、基材を配置し、前記組成物層にマスクを介して露光し、所定パターンの硬化物層を形成する工程と、（４）前記露光面と前記形成された硬化物層の表面との間に、所定厚みの新たな組成物層が介在するように、基材を移動させ、前記新たな組成物層にマスクを介して露光し、所定パターンの硬化物層を更に形成する操作を１回以上行い、硬化物層の積層膜を形成する工程と、（５）前記基材の表面から、未硬化の前記組成物を除去する工程と、（６）前記積層膜を熱処理する工程とを有する導電性パターンの形成方法に関する。
【００１２】
上記の導電性パターンの形成方法において、前記露光面が、前記容器の上面である場合、工程（３）では、基材を移動させることにより、前記露光面と前記形成された硬化物層の表面との間に、所定厚みの新たな組成物層を介在させることが有効である。
【００１３】
本発明は、また、上記の導電性パターンの形成方法に好適な導電性パターン形成用組成物に関する。すなわち、本発明は、導電粒子と感光性成分とを含み、感光性成分が、光硬化性モノマーと光重合開始剤とを含み、導電粒子が、前記組成物の５０〜９０重量％を占め、残りが感光性成分である導電性パターン形成用組成物に関する。
【００１４】
ここで、光硬化性モノマーは、複数の光重合性基を有する多官能性モノマーと、光重合性基を１つだけ有する単官能性モノマーとを含むことが好ましい。また、導電粒子の平均粒子径は、１０μｍ未満であることが好ましい。また、導電性パターン形成用組成物の粘度は、１０Ｐａ・ｓ以下であることが好ましい。
【００１５】
本発明は、さらに、積層構造を有する導電性パターンと、導電性パターンが担持された表面とを備え、導電性パターンが、２層以上の上記の導電性パターン形成用組成物の焼成膜からなる電子部品に関する。本発明は、また、前記２層以上の焼成膜の寸法が、前記表面から遠くなるに従い、次第に小さくなっている電子部品に関する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、薄い厚さの組成物層に対する露光を繰り返すことができるため、比較的多量の導電粒子を含む光透過性の低い組成物を用いることができる。また、導電粒子の含有量の高い組成物を用いることができるため、比較的低温で硬化物の積層膜を焼成することにより、高い導電性を有する高アスペクト比の断面形状を有する導電性パターンを形成することができる。また、硬化物の積層膜を焼成するため、内部歪みの小さな導電性パターンを得ることができる。さらに、高温での焼成工程を要さないため、耐熱性の低い基材の表面にも導電性パターンを形成することができる。
【００１７】
本発明では、組成物を収容した容器に、基材を浸漬した状態で、硬化物の積層膜を形成することができるため、塗布−乾燥−露光−現像という複雑な操作を繰り返す必要がない。よって、露光毎に、マスクと下地の硬化物層との位置合わせをする必要がなく、効率的に導電性パターンを形成することができる。
【００１８】
なお、本発明によれば、コンピュータ制御可能な液晶パネルなどをマスクとして用い、露光毎に光透過部の形状を変更することにより、複雑な立体形状を有する導電性パターンを電子部品などの表面に形成することができる。例えば、本発明によれば、高密度実装のためのピラミッド型の接合用バンプを、ＩＣなどの電極表面に形成することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を、図面を参照しながら説明する。
実施の形態１
図１は、本発明の一実施形態にかかる、表面に導電性パターンが形成された基材（配線基板）１００の縦断面図を示す。図２に、図１の波線で囲まれた部分の拡大図を示す。
図１の配線基板１００は、基板１１０とその上に形成された配線パターン（導電性パターン）１２０を具備する。
【００２０】
基板１１０としては、例えば、ガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させたガラスエポキシ基板、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、ポリイミド樹脂などのフレキシブル基板、セラミック、ガラス、シリコンなどからなる無機基板を用いることができる。
【００２１】
導電性パターン１２０は、図２に示されるように、積層構造を有している。導電性パターン１２０は、複数の焼成膜１３０を含む。
【００２２】
以下、基板１１０上への導電性パターン１２０の形成方法の一例について、図３および図４を参照しながら、説明する。
まず、導電粒子および感光性成分を含み、感光性成分が光硬化性モノマーと光重合開始剤とを含む導電性パターン形成用液状組成物を調製する。
【００２３】
次に、図３（ａ）に示されるように、光源２０６、基板上に形成される導電性パターンの形状に対応する光透過部２１１を有するマスク２００、および移動可能なステージ２０１を用意する。
マスク２００を所定の位置に配置する。次いで、基板１１０の所定の位置に導電性パターンが形成されるように、基板１１０をステージ２０１の上に装着する。
【００２４】
次いで、マスク２００と基板１１０との間に、透明板２０２を、透明板２０２と基板１１０とが平行になるように配置する。ここで、ステージ２０１は、透明板２０２に対して、Ｚ軸方向（紙面に平行な上下方向）に移動可能である。基板１１０と透明板２０２とが所定の間隔になるように、ステージ２０１を移動させて、基板１１０の位置を定める。
【００２５】
次に、上面に透明板２０２を装着可能であり、その上面が露光面となる容器２０４を用意する。容器２０４に、導電性パターン形成用組成物２０３をその露光面に達するまで供給する（工程１）。
次いで、組成物２０３を満たした容器２０４を、図３（ｂ）に示されるように、容器２０４の上面に透明板２０２が装着されるように配置し、基板１１０を組成物２０３中に浸漬させる（工程２）。
【００２６】
露光面となる組成物２０３の液面には、透明板２０２の下面が接している。基板１１０は、露光面と基板の表面とが平行になるように、組成物２０３中の所定深さに配置される。基板１１０の表面と透明板２０２との間隙２０５に、組成物２０３が流れ込む。こうして、露光面と基板１１０の表面との間に、所定厚さの組成物層を介在させる。
なお、露光面と基板１１０の表面との間に介在する組成物層の厚みは、本実施形態においては、組成物２０３の液面が透明板２０２の下面に接しているため、透明板２０２の下面と基板１１０の表面との距離を調節することにより、制御することができる。
【００２７】
次に、光源２０６から、マスク２００および透明板２０２を介して、露光面と基板１１０の表面との間に介在する組成物層に光を照射する。これにより、マスクが有する光透過部の形状に、組成物層が光硬化される。
【００２８】
透明板２０２を構成する材質は、光源２０６から照射される所定の波長の光が透過するように選択されている。透明板２０２の材質としては、用いられる光の波長にもよるが、ガラスを用いることができる。また、光の透過性の観点から、石英ガラスが最適である。また、透明板２０２の導電性パターン形成用組成物と接する方の表面には、光硬化物が離型しやすいように、離型処理が施してあることが好ましい。
【００２９】
こうして、図３（ｃ）に示されるように、基板１１０上に、所定厚さの第１硬化物層２０７が形成される（工程３）。
【００３０】
ここで、露光面と基板１１０の表面との間に介在する組成物層の厚さは、組成物２０３の硬化深さ以下であることが好ましい。硬化深さとは、組成物２０３に所定の露光量の露光を行ったときに光硬化することのできる深さ方向の寸法をいう。なお、組成物２０３の厚さを、硬化深さを超える寸法とした場合、露光により光硬化は起こるものの、基板に近いところでは、その組成物が硬化しない。このため、硬化物が基板に密着しないので、導電性パターンが崩れる虞がある。
【００３１】
次に、図３（ｄ）に示されるように、ステージ２０１をＺ軸方向下側に移動させて、形成された第１硬化物層２０７を透明板２０２の下面から離型させる。そうすると、透明板と第１硬化物層２０７との間に再度、所定厚さの間隙２０８が形成される。この間隙には、周囲から組成物２０３が流れ込む。こうして、露光面と第１硬化物層２０７との間に、所定厚さの組成物層を新たな介在させる。なお、組成物２０３に圧力をかけて、露光面と第１硬化物層との間隙への組成物２０３の充填を促進することも可能である。
【００３２】
次いで、上記と同様にして、露光面と第１硬化物層との間に介在する組成物層にマスクを介して露光し、その組成物層を光硬化する。こうして、図３（ｅ）に示されるように、第１硬化物層２０７の上に、第２硬化物層２０９が形成される。
この操作を、１回以上行い、図３（ｆ）に示されるように、硬化物層が積層された積層膜２１０を基板１１０上に形成する（工程４）。
【００３３】
次に、基板を取り出し、その表面から、未硬化の導電性パターン形成用組成物を取り除く（工程５）。未硬化の導電性パターン形成用組成物は、例えば、エアーブローや溶剤リンスなどの当該分野で一般的な方法を用いて取り除くことができる。
【００３４】
次に、基板表面に形成された積層膜２１０を熱処理し、導電粒子からなる導電性パターンを得る（工程６）。ここで、本方法においては、以下で説明するような導電性パターン形成用組成物を用いているため、熱処理の温度は、１５０〜３５０℃とすることができる。なお、熱処理により、感光性成分のような有機物は分解される。
【００３５】
基板上に所定厚みの積層した硬化物層を形成する方法としては、本実施の形態１の方法に限定するものではない。
例えば、上記容器２０４の底面を透明板（露光面）として、基板を上方に移動させながら、容器２０４の下方からマスク露光してもよい。
また、上記方法において、透明板を用いず、基板の位置を容器２０４の所定の位置に固定した状態で、マスク露光ごとに容器２０４における導電性パターン形成用組成物の量を調節して、基板の表面または硬化物層の表面からの組成物２０３の液面（露光面）の高さを調整することにより、硬化物層を複数積層してもよい。
【００３６】
次に、導電性パターン形成用液状組成物について説明する。
導電性パターン形成用液状組成物は、光硬化性モノマーおよび光重合開始剤を含む感光性成分と、導電粒子とを含有する。
【００３７】
光硬化性モノマーは、複数の光重合性基を有する多官能性モノマーと光重合性基を１つだけ有する単官能性モノマーの両方を含むことが好ましい。
複数の光重合性基を有する多官能性モノマーとしては、例えば、１分子中に、炭素−炭素二重結合重結合のような重合可能な官能基を２つ以上有する化合物が用いられる。多官能性モノマーに含まれる重合可能な官能基の数は、３〜１０個であることが好ましいが、前記範囲に限定されない。なお、重合可能な官能基の数が３個より少ない場合、硬化性が低下する傾向がある。その官能基の数が１０個より多くなると、分子サイズが大きくなり、粘度が大きくなる傾向がある。
【００３８】
複数の光重合性基を有する多官能性モノマーの具体的な例としては、例えば、アリル化シクロヘキシルジアクリレート、１，４−ブタンジオールジアクリレート、１，３−ブチレングリコールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトールモノヒドロキシペンタアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、グリセロールジアクリレート、メトキシ化シクロヘキシルジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、トリグリセロールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ビスフェノールＡジアクリレート、ビスフェノールＡ−エチレンオキサイド付加物のジアクリレート、ビスフェノールＡ−プロピレンオキサイド付加物のジアクリレートが挙げられる。また、上記化合物に含まれるアクリル基の１部または全てを、例えば、メタクリル基に置換した化合物を用いることもできる。
【００３９】
光重合性基を１つだけ有する単官能性モノマーは、かぶり現象を防止するために、前記組成物に添加される。単官能性モノマーを含有しない場合には、光硬化が進みやすくなるため、露光部分だけでなく、非露光部分まで光硬化が進み、パターンの境界がぼける、いわゆる、かぶり現象が発生しやすくなる。
また、単官能性モノマーは比較的低粘度であるため、前記組成物の粘度を低くするために、前記組成物に添加してもよい。
【００４０】
光重合性基を１つだけ有する単官能性モノマーとしては、例えば、ベンジルアクリレート、ブトキシエチルアクリレート、ブトキシトリエチレングリコールアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、ジシクロペンタニルアクリレート、ジシクロペンテニルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、グリセロールアクリレート、グリシジルアクリレート、ヘプタデカフロロデシルアクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、イソボニルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、イソデキシルアクリレート、イソオクチルアクリレート、ラウリルアクリレート、２−メトキシエチルアクリレート、メトキシエチレングリコールアクリレート、メトキシジエチレングリコールアクリレート、オクタフロロペンチルアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、ステアリルアクリレート、トリフロロエチルアクリレートが挙げられる。また、上記化合物に含まれるアクリル基を、例えば、メタクリル基に置換した化合物を、単官能性モノマーとして用いることもできる。
【００４１】
光重合開始剤としては、市販の光開始剤を好適に使用できる。光重合開始剤としては、例えば、光還元性の色素と還元剤との組み合わせが用いられる。なお、光重合開始剤はこれらに限定されるものではない。
【００４２】
光還元性の色素としては、例えば、ベンゾフェノン、ｏ−ベンゾイル安息香酸メチル、４，４’−ビス（ジメチルアミン）ベンゾフェノン、４，４’−ビス（ジエチルアミン）ベンゾフェノン、α−アミノアセトフェノン、４，４’−ジクロロベンゾフェノン、４−ベンゾイル−４’−メチルジフェニルケトン、ジベンジルケトン、フルオレノン、２，２−ジエトキシアセトフェノン、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン、２−ヒドロキシ−２−メチルプロピルフェノン、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルジクロロアセトフェノン、チオキサントン、２−メチルチオキサントン、２−クロロチオキサントン、２−イソプロピルチオキサントン、ジエチルチオキサントン、ベンジルジメチルケタール、ベンジルメトキシエチルアセタール、ベンゾインメチルエーテル、アントラキノン、２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラキノン、２−アミルアントラキノン、β−クロルアントラキノン、アントロン、ベンズアントロン、ジベンズスベロン、メチレンアントロン、４−アジドベンジルアセトフェノン、２，６−ビス（ｐ−アジドベンジリデン）−４−メチルシクロヘキサノン、２−フェニル−１，２−ブタジオン−２−（Ｏ−メトキシカルボニル）オキシム、１−フェニル−プロパンジオン−２−（Ｏ−エトキシカルボニル）オキシム、１，３−ジフェニル−プロパントリオン−２−（Ｏ−エトキシカルボニル）オキシム、１−フエニル−３−エトキシープロパントリオン−２−（Ｏ−ベンゾイル）オキシム、ミヒラーケトン、２−メチル−１−[４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルフォリノプロパン−１−オン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタノン−１、ナフタレンスルホニルクロライド、キノリンスルホニルクロライド、ｎ−フェニルチオアクリドン、２，２’−アゾビスイソブチロニトリル、ジフェニルスルフィド、ベンズチアゾールジスルフィド、トリフェニルホスフィン、カンファーキノン、四臭素化炭素、トリブロモフェニルスルホン、過酸化ベンゾイル、エオシン、メチレンブルーが挙げられる。これらは、単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００４３】
還元剤としては、例えば、アスコルビン酸、トリエタノールアミンが挙げられる。これらは、単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００４４】
導電粒子としては、導電性を有する金属微粒子であれば、限定されることなく用いることができる。例えば、金、銀、白金、ニッケル、銅、パラジウム、モリブデン、タングステン等の微粒子が挙げられる。これらの金属微粒子は、単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。また、上記元素を含む合金からなる合金粉を導電粒子として使用することもできる。
【００４５】
また、低温による焼成で低抵抗の導体を得るという目的から、比較的融点が低く、比抵抗値の低い金属材料を導電粒子として用いることが好適である。このような金属材料としては、例えば、金、銀および銅が好ましい。なお、金は非常に高価であること、銅は酸化しやすく、空気中の焼成ができない等のことから、銀が最も好適である。
【００４６】
導電粒子の形状は、塊状、鱗片状、微結晶状、球状、粒状、フレーク状等の種々の形状であってもよいし、不定形であってもよい。そのなかでも、導電粒子の形状は、球状または粒状であることが好ましい。露光時の光透過性が良く、露光効率が良いからである。
【００４７】
導電粒子の平均粒子径は、１０μｍ未満であることが好ましく、５μｍ未満であることがさらに好ましく、３μｍ未満であることが特に好ましい。導電粒子の平均粒子径が５μｍ未満であることにより、１５０〜３５０℃程度の低温での焼結が可能となるため、焼結後の比抵抗値が小さく、電気伝導性に優れた伝導体が得られる。また、このような微粒子を使用することにより、解像度の良い光硬化物が得られる。
導電粒子の平均粒子径が３μｍ未満であることにより、更に、低温で焼結を行うことができるだけでなく、より微細な導電性パターンを形成することができ、電子部品の小型化が可能となる。
なお、導電粒子の平均粒子径が１０μｍ以上である場合には、光硬化物の表面粗さが大きくなり、パターン精度や寸法精度が低下する。
【００４８】
基板と透明板との間隙への前記組成物の充填性を良好なものとするために、前記組成物の粘度は、１０Ｐａ・ｓ以下であることが好ましく、１Ｐａ・ｓ以下であることがさらに好ましい。特に前記組成物の粘度が１Ｐａ・ｓ以下である場合には、基板と透明板との間隙への前記組成物の充填性がより向上するため、組成物層の厚みをより薄くすることができ、導電性パターンの解像度を向上させることができる。さらには、充填時間が短くできるため、生産性を向上させることもできる。一方で、前記組成物の粘度が１０Ｐａ・ｓよりも高い場合には、所定厚みの組成物層を形成するための充填に時間を要したり、前記間隙に空気がはいったりすることがある。さらには、充填が困難となり、組成物層を介在させることができなくなる場合もある。
なお、上記粘度は、例えば、温度２５℃で、コーンプレート型粘度計を用いて測定することができる。
【００４９】
抵抗値の低い導電性パターンを得るために、導電粒子は、導電性パターン形成用組成物の５０〜９０重量％を占めることが好ましい。
また、前記組成物に含まれる感光性成分について、多官能性モノマー、単官能性モノマーおよび光重合開始剤の適正な配合量は、導電粒子１００重量部あたり、多官能性モノマーは５〜３０重量部であり、単官能性モノマーは０．５〜１０重量部であり、光重合開始剤は０．１〜５重量部であることが望ましい。各感光性成分の量がこの範囲を逸脱した場合、所望の導電性が得られず、また、密着性、パターン形成の点で問題を生じる。
【００５０】
なお、導電性パターン形成用組成物は、上記導電粒子および感光性成分の他に、例えば、分散剤および粘度調節剤を含んでいてもよい。
【００５１】
以上のように、本実施形態では、電子部品の表面または硬化物層と露光面との間に、所定厚さの組成物層を介在させ、その組成物層にマスク露光を行うことにより、硬化物層を積層している。このため、硬化物層が積層された積層膜において、深さ方向における硬化が均一であり、また、硬化による歪みが少ない。このような積層膜を熱処理することにより、寸法精度がよく、低抵抗の導電性パターンを得ることができる。また、硬化物層の積層数を増やすことによって、容易に高アスペクト比の断面形状を持つ導電性パターンが得られる。さらには、積層膜の熱処理を低い温度で行うことができるため、耐熱性の低い材料や電子部品の上にも、導電性パターンを形成することができる。
【００５２】
さらに、上記方法では、所定厚さの組成物層に露光を繰り返すため、フォトリソグラフィー法では必要とされる塗布、現像および乾燥の工程が不要となる。また、硬化物層の積層において、基板の位置決めを何度も行う必要がなくなる。このため、硬化物層の積層を容易に行うことができる。
【００５３】
実施の形態２
図５に、本発明の別の実施形態に係る、ＩＣチップの電極表面に接合用バンプを形成した電子部品（ＩＣ基板）の斜視図を示す。また、図６には、図５のＶＩ−ＶＩ線断面図を示す。
【００５４】
図５に示されるＩＣ基板３００は、ＩＣチップ３１０およびその上に担持された複数のピラミッド形状の接合用バンプ３３０を含む。なお、ＩＣ基板３００においては、ＩＣチップ３１０の表面に設けられた複数の電極３２０上に、それぞれ、接合用バンプ３３０が形成されている。
【００５５】
本実施形態のＩＣ基板３００の導電体（接合用バンプ）と、実施の形態１の配線基板１００の導電体（導電性パターン）とは、導電体の縦断面の形状が異なる。すなわち、実施の形態１の配線基板１００では、縦断面の形状および大きさが同じである焼成膜が積層されている。一方で、本実施形態では、図６に示されるように、ＩＣチップ３１０の電極３２０の上に、横断面が正方形で、その大きさが徐々に小さくなっていく焼成膜３４０が積層されて、ピラミッド形状の接合用バンプ３３０が形成されている。
【００５６】
本実施形態に示されるＩＣ基板の作製方法の一例を、図７および８を参照しながら説明する。なお、図７〜８において、図３〜４と同じ構成要素には、同じ番号を付している。
図７〜８に示される作製方法においては、図３〜４のマスクの代わりに、光透過部４０２の形状および大きさがコンピュータ４０１によって制御される液晶素子４００を用いている。
【００５７】
まず、上記実施の形態１と同様に、ＩＣチップ３１０の所定の位置にバンプパターンに合わせて硬化物層が形成されるように、ステージ２０１の上にＩＣチップ３１０を装着する。液晶素子４００と基板１１０との間に、透明板２０２を配置する。次いで、図７（ａ）に示されるように、ＩＣチップ３１０と透明板２０２とが所定の間隔になるように、ステージ２０１を移動させる。
【００５８】
次に、上面に透明板２０２を装着可能であり、その上面が露光面となる容器２０４に、導電性パターン形成用組成物２０３をその上面まで満たす。組成物２０３を満たした容器２０４を、図７（ｂ）に示されるように、容器２０４の上面に透明板２０２が装着されるように配置し、ＩＣチップ３１０を導電性パターン形成用組成物２０３中に浸漬させる。このとき、上記実施の形態１と同様に、露光面とＩＣチップ３１０の表面が平行となるように、組成物２０３内にＩＣチップ３１０を配置する。
【００５９】
ＩＣ３１０の表面と露光面（透明板の下面）との間隙２０５には、周囲から組成物２０３が流れ込む。こうして、ＩＣチップ３１０の表面に、所定厚さの組成物層を介在させる。
【００６０】
次いで、液晶素子４００および透明板２０２を介して、光源２０６から光を照射し、露光面とＩＣチップ３１０の表面に供給された組成物層に露光する。マスクとして用いられる液晶素子４００には、コンピュータ４０１により、バンプの底面に合わせて、正方形の光の透過部が設けられている。
こうして、図７（ｃ）に示されるように、ＩＣチップ３１０上に、横断面が正方形で、所定厚さの第１硬化物層４０７が形成される。
ここで、上記実施の形態１と同様に、ＩＣチップ３１０の表面と露光面との間に介在する組成物層の厚さは、組成物２０３の硬化深さ以下であることが好ましい。
【００６１】
次に、図８（ｄ）に示されるように、ステージ２０１をＺ軸方向下側に移動させ、第１硬化物層４０７を透明板２０２の下面から離型させる。第１硬化物層４０７の上面には、再度、所定厚さの間隙２０８が形成される。この間隙に、周囲から導電性パターン形成用組成物が流れ込む。こうして、露光面と第１硬化物層４０７との間に、所定厚さの新たな組成物層を介在させる。なお、実施の形態１と同様に、組成物２０３に圧力をかけて、透明板とＩＣチップとの間隙への組成物２０３の充填を促進してもよい。
【００６２】
次いで、コンピュータ４０１によって、液晶素子４００の光透過部４０２の寸法を小さくして、再度マスク露光を行う。これにより、第１硬化物層４０７と露光面との間に介在する組成物層が光硬化される。こうして、図８（ｅ）に示されるように、第１硬化物層４０７の上に、横断面が、第１硬化物層４０７のそれよりも少し小さい寸法の正方形である第２硬化物層４０９が形成される。
この操作を、液晶素子４００に設けられる正方形の光透過部４０２の寸法を徐々に小さくしながら、１回以上行い、硬化物層がピラミッド状に積層された積層膜４１０を得る。
【００６３】
ＩＣチップ３１０を取り出し、その表面から、未硬化の導電性パターン形成用組成物を取り除く。
次いで、ＩＣチップ３１０の表面に形成された積層膜４１０を熱処理することにより、導電粒子を焼結する。このして、ピラミッド状の接合用バンプを得ることができる。なお、積層膜の熱処理は、実施の形態１と同様に、１５０〜３５０℃の温度で行うことができる。
【００６４】
このように、ＩＣチップの表面または硬化物層と露光面との間に介在する組成物層に露光するときに、正方形の光透過部の寸法を変化させることにより、ピラミッド状の接合用バンプを形成することができる。このとき、光透過部の寸法の変更とステージのＺ軸方向の移動とを、コンピュータにより連動して制御することにより、硬化物層を自動的に積層することもできる。
なお、上記のような液晶素子を用いることなく、正方形の透過部の寸法が異なる複数のマスクを用いることによっても、上記ピラミッド状の接合用バンプを形成することもできる。
【００６５】
また、露光時に、マスクの光透過部の形状を変更することにより、ピラミッド形状よりも複雑な立体形状、さらには、オーバハング形状のバンプや導電体の形成も可能である。さらには、本発明の形成方法を用い、露光毎にマスクの光透過部を所定の形状に変更することにより、これまで形成できなかったバネ形状の導電体も容易に形成することができる。
【００６６】
以下、本発明を、実施例により、さらに具体的に説明する。本発明は、これら実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００６７】
以下のような導電粒子、多官能性モノマー、単官能性モノマーおよび光重合開始剤を混合し、導電性パターン形成用組成物を調製した。
【００６８】
導電粒子として、平均粒径０．０８μｍの銀微粒子（４０重量部）と平均粒径０．９μｍの銀微粒子（６０重量部）の２種類を用いた。
多官能性モノマーとしては、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（２０重量部）およびトリメチロールプロパントリアクリレート（５重量部）を用いた。
単官能性モノマーとしては、メタクリル酸メチル（１重量部）およびアクリル酸ブチル（３重量部）を用いた。
光重合開始剤として、アセトフェノン誘導体（２．５重量部）を用いた。
【００６９】
導電性パターン形成用組成物の粘度を、２５℃で、コーンプレート型粘度計を用いて測定したところ、０．８Ｐａ・ｓであった。
【００７０】
この導電性パターン形成用組成物を用いて、上記実施の形態１と同様にして、ガラス基板上に、ラインアンドスペースの導電性パターンを形成した。
【００７１】
透明板とその透明板に対して移動可能なステージを用意し、５ｃｍ角のガラス基板をステージ上に装着した。ここで、ガラス基板と透明板との間隔を５μｍに調整しておいた。
次に、上面に透明板を装着でき、その上面が露光面となる所定の容器に、上記のようにして調製した導電性パターン形成用組成物を満たした。このとき、その上面（露光面）まで、組成物を満たした。その容器の上面に透明板を装着し、露光面とガラス基板の表面とが平行になるように、ガラス基板を前記組成物中に浸漬した。ここで、透明板の下面には、組成物が接しており、この下面が露光面となる。
組成物がガラス基板と透明板の間隙に流れ込み、これにより、厚さ５μｍの組成物層を、ガラス基板と露光面との間に介在させた。
【００７２】
次に、開口部の幅が３０μｍのラインアンドスペースの直線パターンのマスクを用い、超高圧水銀灯により、５００ｍＪ／ｃｍ2のエネルギーで光を、ガラス基板と露光面との間に介在する組成物層に照射し、厚さ５０μｍの第１硬化物層を得た。なお、５００ｍＪ／ｃｍ2のエネルギーで光線を導電性パターン形成用組成物に照射したときの硬化深さは、２０μｍである。
【００７３】
次に、ステージを、Ｚ軸方向にさらに５μｍ下向きに移動させて、第１硬化物層と露光面との間に、厚さ５μｍの組成物層を介在させた。再度、超高圧水銀灯により５００ｍＪ／ｃｍ2のエネルギーで光を、第１硬化物層と露光面との間に介在する組成物層に照射し、厚さ５μｍの第２硬化物層を形成した。
この工程を所定の回数行い、ラインアンドスペースの直線パターンの積層膜を得た。得られた積層膜の厚みは６０μｍであり、各幅は３０μｍであった。
【００７４】
上記直線パターンを形成したガラス基板を取り出し、その表面をエアーブローによって、クリーニングして、未硬化の導電性パターン形成用組成物を除去した。この後、その積層膜を、２００℃で２時間加熱処理し、導電粒子を焼結して、導電性パターンを得た。
【００７５】
得られた導電性パターンの体積抵抗率を、抵抗率測定器（三菱化学（株）製のロレスターＧＰ）を用いて計測したところ、３．０×１０-5Ω・ｃｍであった。
【実施例２】
【００７６】
上記実施の形態２と同様にして、５ｍｍ角のＩＣチップの電極上に、ピラミッド形状の接合用バンプを形成した。導電性パターン形成用組成物は、実施例１と同じものを用いた。
ＩＣチップとしては、縦方向および横方向において、２００μｍのピッチで各１０個ずつ、合計１００個の電極が形成されているものを用いた。
【００７７】
ＩＣチップを、電極面を上にしてステージ上に装着し、ＩＣチップの電極面と透明板の間隔を５μｍに調整した。
【００７８】
次に、上記実施例１と同様に、導電性パターン形成用組成物を満たした容器の上面に透明板を装着し、露光面とＩＣチップの表面とが平行になるように、ＩＣチップを組成物中に浸漬した。ＩＣチップの電極面と透明板の間隙に組成物が流れ込み、こうして、露光面とＩＣチップとの間に厚さ５μｍの組成物層を介在させた。
【００７９】
マスクとして、光透過部の形状がコンピュータにより制御される液晶素子を用いた。この液晶素子は、７０μｍ角の正方形の光透過部が、２００μｍのチッピで、縦方向および横方向に、それぞれ各１０個ずつ、合計１００個配置された光透過パターンを有した。
露光面とＩＣチップの表面との間に介在する組成物層に、超高圧水銀灯により５００ｍＪ／ｃｍ2のエネルギーで光を照射し、横断面が７０μｍ角の正方形で、厚さが５μｍの第１硬化物層を形成した。
【００８０】
次に、ステージをＺ軸方向に、さらに５μｍだけ下向きに移動させ、露光面と第１硬化物層との間に、厚さ５μｍの組成物層を介在させた。液晶素子の光透過部の形状を、７０μｍ角の正方形から６２μｍ角の正方形に変更して、再度、超高圧水銀灯により５００ｍＪ／ｃｍ2のエネルギーで光を、第１硬化物層の上に供給された組成物に照射した。こうして、第１硬化物層の上に、横断面が６２μｍ角の正方形で、厚さが５μｍの第２硬化物層を形成した。
この操作を、液晶素子の光透過部の寸法を５４μｍ角、４６μｍ角、３８μｍ角、３０μｍ角、２２μｍ角、または１４μｍ角に変更して行い、底面が７０μｍ角の正方形であり、高さが４０μｍであるピラミッド形状の積層膜を形成した。
【００８１】
ＩＣチップを取り出し、その表面をエアーブローによって、クリーニングし、未硬化の導電性パターン形成用組成物を除去した。この後、形成した積層膜を、２７０℃で２時間熱処理して、導電粒子を焼結した。このようにして、ＩＣチップの電極上に、ピラミッド状の接合用バンプを形成した。
【００８２】
得られた接合用バンプの抵抗を、抵抗率測定器（三菱化学（株）製のロレスターＧＰ）を用いて計測したところ、５ｍΩであった。
【比較例１】
【００８３】
導電性パターン形成用組成物（粘度０．８Ｐａ・ｓ）の代わりに、感光性ポリマーおよびウレタンアクリレートをベースとした感光性ペースト（粘度９０Ｐａ・ｓ）を用いたこと以外、実施例１と同様して、基板上に導電性パターンを形成した。
しかしながら、前記感光性ペーストを、基板と透明板との間隙（幅５μｍ）に均一に充填することができなかった。このため、マスク露光によって、マスクパターンの一部分しか光硬化できず、実施例１と同じパターンで硬化物層を形成することはできなかった。
【比較例２】
【００８４】
比較例１で用いた感光性ペーストに、溶剤である酢酸ブチルカルビトールを添加して、その粘度を７Ｐａ・ｓに調整した。このような感光性ペーストを用いて、実施例１と同様にして、露光を行った。しかし、感光性ペーストが十分に硬化されず、実施例１と同じパターンの硬化物層を得ることができなかった。つまり、非重合性の溶剤を添加して、粘度を１０Ｐａ・ｓ以下に調整した感光性ペーストを用いた場合、光硬化性が十分ではなかった。
【００８５】
実施例１〜２および比較例１〜２の結果より、本発明の導電性パターン形成用組成物および導電性パターン形成方法を用いることによって、種々の立体形状の、導電性に優れた導電性パターンを形成できることが分かる。
【００８６】
さらには、上記導電性パターン形成用組成物を用いることにより、積層膜の熱処理を従来よりも低くすることができる。このため、上記組成物および形成方法を用いることにより、耐熱性の低い基板にも、例えば、抵抗が小さい微細な配線パターンを形成することができる。
【００８７】
また、実施の形態２および実施例２に示されるように、ＩＣチップの電極上に、液晶素子をマスクとした露光により、ＩＣチップの複数の電極上に、一括して、ピラミッド状の接合用バンプを形成することができた。よって、高密度実装における積層化された接合用バンプを、ＩＣなどの電極表面に形成することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明は、例えば、電子部品の表面に、導電性パターンを形成するために用いることができる。特に、電子部品上に、導電性が高く、また高アスペクト比の縦断面を有する導電性パターン、さらには、複雑な立体構造の導電性パターンを形成するために、本発明を好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の一実施形態にかかる電子部品（配線基板）の縦断面図である。
【図２】図１の波線で囲まれた部分の拡大図である。
【図３】図１に示される配線基板の作製において、基板上に１つの硬化物層を形成するまでの操作を説明する図である。
【図４】図１に示される配線基板の作製において、基板上に１つの硬化物層を形成したのち、基板上に複数の硬化物層が積層された積層膜が形成されるまでの操作を説明する図である。
【図５】本発明の別の実施形態にかかる電子部品（ＩＣ基板）の縦断面図である。
【図６】図５の電子部品のVI−VI線での縦断面図である。
【図７】図５に示されるＩＣ基板の作製において、ＩＣチップの電極上に、横断面が正方形である硬化物層を１つ形成するまでの操作を説明する図である。
【図８】図１に示されるＩＣ基板の作製において、ＩＣチップの電極上に１つの硬化物層を形成したのち、横断面の正方形の寸法が徐々に小さくなる、複数の硬化物層が積層された積層膜が形成されるまでの操作を説明する図である。
【符号の説明】
【００９０】
１００ 配線基板
１１０ 基板
１２０ 導電性パターン
１３０、３４０ 焼成膜
２００ マスク
２０１ ステージ
２０２ 透明板
２０３ 導電性パターン形成用組成物
２０４ 容器
２０５、２０８ 間隙
２０６ 光源
２０７、４０７ 第１硬化物層
２０９、４０９ 第２硬化物層
２１０、４１０ 積層膜
２１１、４０２ 光透過部
３００ ＩＣ基板
３１０ ＩＣチップ
３２０ 電極
３３０ 接合用バンプ
４００ 液晶素子
４０１ コンピュータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（１）導電粒子と感光性成分とを含み、前記感光性成分が光硬化性モノマーと光重合開始剤とを含む導電性パターン形成用液状組成物を、露光面を有する容器に供給する工程と、
（２）前記組成物に、導電性パターンが形成される表面を有する基材を浸漬する工程と、
（３）前記露光面と前記基材の表面との間に、所定厚みの組成物層が介在するように、前記基材を配置し、前記組成物層にマスクを介して露光し、所定パターンの硬化物層を形成する工程と、
（４）前記露光面と前記形成された硬化物層の表面との間に、所定厚みの新たな組成物層が介在するように、前記基材を移動させ、前記新たな組成物層にマスクを介して露光し、所定パターンの硬化物層を更に形成する操作を１回以上行い、硬化物層の積層膜を形成する工程と、
（５）前記基材の表面から、未硬化の前記組成物を除去する工程と、
（６）前記積層膜を熱処理する工程と、
を有する導電性パターンの形成方法。
【請求項２】
前記露光面が、前記容器の上面であり、工程（３）において、前記基材を移動させることにより、前記露光面と前記形成された硬化物層の表面との間に、前記所定厚みの新たな組成物層を介在させる、請求項１記載の導電性パターンの形成方法。
【請求項３】
前記組成物の粘度が、１０Ｐａ・ｓ以下である、請求項１記載の導電性パターンの形成方法。
【請求項４】
請求項１記載の導電性パターンの形成方法に用いる導電性パターン形成用組成物であって、
導電粒子と感光性成分とを含み、
前記感光性成分が、光硬化性モノマーと光重合開始剤とを含み、
前記導電粒子が、前記組成物の５０〜９０重量％を占め、残りが前記感光性成分である、導電性パターン形成用組成物。
【請求項５】
前記光硬化性モノマーが、複数の光重合性基を有する多官能性モノマーと、光重合性基を１つだけ有する単官能性モノマーとを含む、請求項４記載の導電性パターン形成用組成物。
【請求項６】
前記導電粒子の平均粒子径が、１０μｍ未満である、請求項４記載の導電性パターン形成用組成物。
【請求項７】
積層構造を有する導電性パターンと、前記導電性パターンが担持された表面とを備え、前記導電性パターンが、２層以上の請求項４記載の組成物の焼成膜からなる、電子部品。
【請求項８】
前記２層以上の焼成膜の寸法が、前記表面から遠くなるに従い、次第に小さくなっている、請求項７記載の電子部品。
【請求項１】
（１）導電粒子と感光性成分とを含み、前記感光性成分が光硬化性モノマーと光重合開始剤とを含む導電性パターン形成用液状組成物を、露光面を有する容器に供給する工程と、
（２）前記組成物に、導電性パターンが形成される表面を有する基材を浸漬する工程と、
（３）前記露光面と前記基材の表面との間に、所定厚みの組成物層が介在するように、前記基材を配置し、前記組成物層にマスクを介して露光し、所定パターンの硬化物層を形成する工程と、
（４）前記露光面と前記形成された硬化物層の表面との間に、所定厚みの新たな組成物層が介在するように、前記基材を移動させ、前記新たな組成物層にマスクを介して露光し、所定パターンの硬化物層を更に形成する操作を１回以上行い、硬化物層の積層膜を形成する工程と、
（５）前記基材の表面から、未硬化の前記組成物を除去する工程と、
（６）前記積層膜を熱処理する工程と、
を有する導電性パターンの形成方法。
【請求項２】
前記露光面が、前記容器の上面であり、工程（３）において、前記基材を移動させることにより、前記露光面と前記形成された硬化物層の表面との間に、前記所定厚みの新たな組成物層を介在させる、請求項１記載の導電性パターンの形成方法。
【請求項３】
前記組成物の粘度が、１０Ｐａ・ｓ以下である、請求項１記載の導電性パターンの形成方法。
【請求項４】
請求項１記載の導電性パターンの形成方法に用いる導電性パターン形成用組成物であって、
導電粒子と感光性成分とを含み、
前記感光性成分が、光硬化性モノマーと光重合開始剤とを含み、
前記導電粒子が、前記組成物の５０〜９０重量％を占め、残りが前記感光性成分である、導電性パターン形成用組成物。
【請求項５】
前記光硬化性モノマーが、複数の光重合性基を有する多官能性モノマーと、光重合性基を１つだけ有する単官能性モノマーとを含む、請求項４記載の導電性パターン形成用組成物。
【請求項６】
前記導電粒子の平均粒子径が、１０μｍ未満である、請求項４記載の導電性パターン形成用組成物。
【請求項７】
積層構造を有する導電性パターンと、前記導電性パターンが担持された表面とを備え、前記導電性パターンが、２層以上の請求項４記載の組成物の焼成膜からなる、電子部品。
【請求項８】
前記２層以上の焼成膜の寸法が、前記表面から遠くなるに従い、次第に小さくなっている、請求項７記載の電子部品。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００７−１９４１１８（Ｐ２００７−１９４１１８Ａ）
【公開日】平成１９年８月２日（２００７．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１２５６３（Ｐ２００６−１２５６３）
【出願日】平成１８年１月２０日（２００６．１．２０）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月２日（２００７．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月２０日（２００６．１．２０）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]