配線基板の製造方法及びこれにより製造される液体吐出ヘッド
【課題】 微細で、付着力が強く、放熱効果のある配線基板を提供する。
【解決手段】 電気配線を形成するための絶縁体からなる基板表面に光触媒粒子を含有する材料からなる光触媒含有層を形成する工程と、前記光触媒含有層上の非配線領域のすべてに樹脂層を形成する工程と、前記樹脂層の形成された基板を少なくとも金属イオン及び犠牲剤を含む溶液に浸漬した後、紫外線を照射し露出している前記光触媒含有層上に金属を析出する工程を含むことを特徴とする配線基板の製造方法を提供する。
【解決手段】 電気配線を形成するための絶縁体からなる基板表面に光触媒粒子を含有する材料からなる光触媒含有層を形成する工程と、前記光触媒含有層上の非配線領域のすべてに樹脂層を形成する工程と、前記樹脂層の形成された基板を少なくとも金属イオン及び犠牲剤を含む溶液に浸漬した後、紫外線を照射し露出している前記光触媒含有層上に金属を析出する工程を含むことを特徴とする配線基板の製造方法を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は配線基板の製造方法及びこれにより製造される液体吐出ヘッドに関するものであり、特に、微細でかつ密着性に優れた配線基板の製造方法及びこれにより製造される液体吐出ヘッドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化や軽量化に伴い電子機器に用いられる各種電子部品は高密度に集約化される傾向にある。これに対応して、各種電子部品が実装される配線基板の電気配線パターンも高密度化され、電気配線パターンの幅や各パターンの間隔は、例えば１０μｍ程度といった微細サイズが要求される。このように極めて微細化された電気配線とその電気配線の支持基板との接合面積は必然的に小さくなる傾向にあり、これに伴い電気配線と基板との付着力すなわち密着性が低下するといった問題が生じる。
【０００３】
具体的には、通常の微細配線のプロセスとしては、フォトリソグラフィにより電気配線を形成する方法が存在しているが、この場合、電気配線と基板の接触部分は一面だけであり、電気配線が微細になればなる程、密着性は弱くなる傾向にある。特に、基板或いは基板近傍に振動発生部や稼動部を有している場合には、この振動部や稼動部により発生した振動により、基板から電気配線が剥がれてしまい、機能的問題を発生させてしまう。
【０００４】
このため、特許文献１には、電気配線を形成する場合、その両側面となる領域に絶縁層を形成した後、電気配線を形成する方法が開示されている。この方法により形成された電気配線は、基板面と接触しているのみならず、電気配線の両側に形成されている絶縁体層と接触しているため、電気配線は三方向で接触している。従って、基板面のみの一方向と接触している場合と比べ、電気配線の付着力は強くなる。
【特許文献１】特許３４８６８６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の発明では、酸化亜鉛層を形成し、硫酸銅水溶液中に浸漬することにより、酸化亜鉛層の露出した部分において、亜鉛と銅とが置換し、銅を析出することにより電気配線を形成する方法であるが、酸化亜鉛は、硫酸銅水溶液に浸漬した際、亜鉛との置換により銅の析出はするものの、このような置換メッキで得られる膜は粗くてピンホールが多く密着性が悪いので、基板と電気配線を構成する銅との付着力は低下する。
【０００６】
また、特許文献１では、酸化亜鉛中にＬｉ、Ｎａ、Ｋａ等のアルカリ金属をドープした発明が開示されている。Ｓｉ等の半導体材料にこれらの材料が混入すると、半導体素子は正常に動作しなくなり、歩留まりが低下することは以前より知られている。特許文献１に記載した発明では、形成された基板にはこれらアルカリ金属を含有しているため、基板上に半導体素子を形成したり、半導体素子を用いたりする場合に、このような基板を用いることは不向きである。
【０００７】
更に、通常、酸化亜鉛は、透明性導電材料として使用される材料であり、絶縁性は低い。このため、酸化亜鉛膜上に電気配線を形成した場合、電気配線に流れるはずの電流が酸化亜鉛膜を介して隣接する電気配線に流れ込み、電気配線間の絶縁がとれなくなり、配線基板としての機能を有しなくなるといった問題点を有している。特に、この酸化亜鉛にアルカリ金属をドープした場合、更に抵抗値は下がる傾向にあり、更に問題は深刻である。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、簡易で、放熱性が高く、基板との密着性の高い高密度な電気配線の形成方法及びこれにより製造される液体吐出ヘッドを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、電気配線を形成するための絶縁体からなる基板表面に光触媒粒子を含有する材料からなる光触媒含有層を形成する工程と、前記光触媒含有層上の非配線領域のすべてに樹脂層を形成する工程と、前記樹脂層の形成された基板を少なくとも金属イオン及び犠牲剤を含む溶液に浸漬した後、紫外線を照射し露出している前記光触媒含有層上に金属を析出する工程と、を含むことを特徴とする配線基板の製造方法である。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、前記基板は電気配線及び放熱のための放熱領域を形成するものであって、前記樹脂層を形成する工程において、前記光触媒含有層上の非配線領域で、かつ、非放熱領域となる領域のすべてに樹脂層を形成することを特徴とする請求項１に記載の配線基板の製造方法である。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、前記光触媒含有層に含まれる光触媒材料が、前記金属の還元電位よりも前記光触媒材料の伝導帯の下端が負であり、かつ、バンドギャップが３〔ｅＶ〕以上、６〔ｅＶ〕以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の配線基板の製造方法である。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、前記光触媒含有層に含まれる光触媒材料が、水素発生電位より前記光触媒材料の伝導帯の下端が負であり、かつ、バンドギャップが３〔ｅＶ〕以上、６〔ｅＶ〕以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の配線基板の製造方法である。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、前記光触媒材料が、紫外光を照射した際、水に対し不溶であることを特徴とする請求項３または４に記載の配線基板の製造方法である。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、前記光触媒材料が、ＴｉＯ２、ＳｒＴｉＯ３、ＫＴａＯ３、ＫＴａＮｂＯ３、ＺｒＯ２或いはこれらの複合化合物であることを特徴とする請求項３から５のいずれかに記載の配線基板の製造方法である。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、前記紫外光の波長が、２１０〔ｎｍ〕以上、４２０〔ｎｍ〕以下であることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の配線基板の製造方法である。
【００１６】
請求項８に記載の発明は、前記樹脂層を形成する工程において、前記樹脂層は、フォトリソグラフィ法、または、インプリント法により作製することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の配線基板の製造方法である。
【００１７】
請求項９に記載の発明は、前記少なくとも金属イオン及び犠牲剤を含む溶液は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔのうち少なくとも一つのイオンを含んでいることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の配線基板の製造方法である。
【００１８】
請求項１０に記載の発明は、請求項１から９のいずれかに記載された製造方法により製造された配線基板を有する液体吐出ヘッドである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明では、簡易で、放熱性が高く、基板との密着性の高い高密度な電気配線を形成することができる効果がある。また、本発明により、製造された回路基板を液体吐出ヘッドに用いることにより、液体吐出ヘッドを小型化することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施の形態について説明する。
【００２１】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る配線基板の製造方法である。第１の実施の形態では、フォトリソグラフィ法により配線基板を製造する方法である。
【００２２】
図１（ａ）に示すように、絶縁体からなる基板１０１上に光触媒含有層１０２を形成する。
【００２３】
基板１０１は、ガラス基板、シリコンウエハ、樹脂或いはセラミックス基板等からなるものである。また、光触媒含有層１０２は、紫外線の照射により光触媒活性を示す光触媒材料を含んでいるものであればよいが、本実施の形態においては、以下の条件を満たしている必要がある。これについて、図７に基づき説明する。
【００２４】
具体的には、本実施の形態において用いられる、光触媒材料は、目的とする金属材料を直接還元することができることが必要である。
【００２５】
即ち、Ｃｕの還元電位は、＋０．３３７〔Ｖ〕、Ａｇの還元電位は、＋０．７９９〔Ｖ〕、Ｐｔの還元電位は、＋１．１８８〔Ｖ〕、Ａｕの還元電位は、＋１．５２〔Ｖ〕であり、光触媒材料の伝導帯の下端は、これよりも十分負にあることが必要である。特に、電気配線材料として銅を用いる場合では、過電圧分を考慮すると水素発生電位（ＳＨＥ）よりも少なくとも負であることが必要となる。尚、水素発生電位は、標準水素電極電位（ＳＨＥ）であり、電極電位の基準となるため、Ｈ２／Ｈ２Ｏ＝０〔Ｖ〕である。
【００２６】
次に、本実施の形態で用いる光触媒材料のバンドギャップは、３〔ｅＶ〕以上、６〔ｅＶ〕以下であることが必要とされる。光触媒含有層１０２上に電気配線が形成されるため、常温においては、導電性を有していないことが必要とされるからである。また、低エネルギーの電磁波等により容易に電子が励起されてしまう材料も同様に用いることができない。このため、光触媒材料のバンドギャップは、３〔ｅＶ〕以上有していることが必要となる。
【００２７】
また、バンドギャップが広すぎると紫外光程度の波長では、励起することができないため紫外光により光触媒活性するためには、６〔ｅＶ〕以下であることが必要となる。
【００２８】
更に、本実施の形態における光触媒材料は、水に対し難溶、望ましくは不溶であること、また、紫外光等の光を照射した場合においても、水に対し難溶、望ましくは不溶であることが必要となる。無電解メッキ液は通常水溶液であることから水を含んでおり、光触媒材料が、水に対し可溶性である場合、また、紫外光等の光照射を照射した際に、水に対し可溶性である場合、無電解メッキ液に浸漬させることにより光触媒材料が溶けてしまうからである。
【００２９】
このため、光触媒材料であっても、ＺｎＯ、硫化物半導体、セレン化物半導体は、水溶液中で溶解してしまうか、光を照射することにより、水溶液中で光酸化により溶解してしまうので、本実施の形態においては用いることができない。
【００３０】
以上より、本発明に使用することができる光触媒材料は、バンドギャップ３．０〔ｅＶ〕（４１０ｎｍ）であるＴｉＯ２（酸化チタン）、バンドギャップ３．２〔ｅＶ〕（３８８ｎｍ）であるＳｒＴｉＯ３（チタン酸ストロンチウム）、バンドギャップ３．４〔ｅＶ〕（３６５ｎｍ）であるＫＴａＯ３（タンタル酸カリウム）、バンドギャップ３．２〔ｅＶ〕（３８８ｎｍ）であるＫＴａＮｂＯ３（タンタル酸ニオブ酸カリウム）、バンドギャップ５．０〔ｅＶ〕（２４８ｎｍ）であるＺｒＯ２（酸化ジルコニウム）或いはこれらの複合化合物が好ましいが、特に、光触媒として最も一般的であり、耐久性の高いＴｉＯ２が好ましい。
【００３１】
尚、光触媒含有層１０２は、光触媒材料のみから構成してもよいが、基板１０１との密着性を高めるため光触媒材料とバインダ材料とを混合した材料により形成してもよい。この場合、バインダを固化するため加熱処理を行う場合がある。
【００３２】
また、光触媒含有層１０２には、光触媒粒子が含まれているため、光触媒含有層１０２の表面は、凹凸の状態となっている。この凹凸により光触媒含有層１０２の表面積が広くなり、後の工程で樹脂層や金属層を形成する際、密着力を強める効果がある。光触媒含有層１０２は、同時に放熱機能を有するため、厚さは、０．１〜１００〔μｍ〕形成する必要がある。よって、光触媒材料を構成する光触媒粒子の大きさは、光触媒活性の効率と、光触媒含有層１０２の膜厚から、０．０１〜１〔μｍ〕であることが好ましい。光触媒粒子は小さい方が、光触媒活性効率が高くなり、後の工程で形成される電気配線を考慮すると、１〔μｍ〕以下であることが必要となるからである。また、あまりに小さすぎると光触媒含有層１０２の表面に凹凸が全く形成されなくなってしまうからである。
【００３３】
次に、図１（ｂ）に示すように光触媒含有層１０２上にレジスト層１１３を形成する。具体的には、レジスト層１１３のレジストは永久型のレジストで、光硬化型のエポキシ系レジストである。これを基板１０１の光触媒含有層１０２上にスピンコーター等により塗布する。この後、プリベークを行った後、図１（ｃ）に示すように非配線領域のみ樹脂層１０３が形成されるようなパターンが形成された露光用マスク１０８を用い、マスクアライナー等による紫外線照射装置により矢印の方向から紫外光を照射しレジスト層１１３を露光する。この紫外光は、レジストを露光するためのものである。露光した後、現像液に浸漬することにより、図１（ｄ）に示すように、光触媒含有層１０２上の非配線領域においてのみ樹脂層１０３が形成される。
【００３４】
このようにして、基板１０１には、配線領域には光触媒含有層１０２が露出し、非配線領域のみ樹脂層１０３が形成されたパターンが作製される。
【００３５】
次に、図１（ｅ）に示すように、このようにパターンが形成された基板１０１を無電解メッキ槽１１１内の少なくとも金属イオン及び犠牲剤を含む溶液に浸漬した後、基板１０１の樹脂層１０３が形成された面に、矢印に示す方向から紫外光を照射する。この紫外光は、光触媒材料を光触媒活性させるためのものである。
【００３６】
少なくとも金属イオン及び犠牲剤を含む溶液には、金属イオンとして、Ｃｕ（銅）、Ａｇ（銀）、Ａｕ（金）、Ｐｔ（白金）等の金属イオンと、犠牲剤として、ホルムアルデヒド、メタノール、エタノール、ギ酸や有機酸が含まれた溶液を用いる。犠牲剤は、紫外線の照射により光触媒含有層１０２により生じる電子とホールのうち、ホールと反応することにより、電子が金属イオンの還元のために用いられるような働きをするものである。尚、一般的に無電解メッキ液には、上記金属イオンと犠牲剤が含まれているので、本実施の形態では、少なくとも金属イオン及び犠牲剤を含む溶液として、無電解メッキ液を用いている。
【００３７】
照射する紫外光の波長は、光触媒含有層１０２を構成する光触媒材料のバンドギャップより、２１０〔ｎｍ〕〜４２０〔ｎｍ〕が適当である。
【００３８】
紫外光を照射することにより、光触媒含有層１０２の露出している面では、光触媒材料が光触媒活性し、この領域に金属が付着し、金属析出層１０４が形成される。この金属析出層１０４が形成された後、無電解メッキ液に浸漬すると、金属析出層１０４の表面で無電解メッキ反応が起こり、金属膜１０５が積層される。また、先に説明したように、一般的に無電解メッキ液には、上記金属イオンと犠牲剤が含まれているので、直接無電解メッキ液に浸漬して、紫外線を照射しても良い。尚、紫外光の照射は、最初のみ行えばよい。即ち、光触媒含有層１０２自体は、無電解メッキ反応の触媒活性を有していないため無電解メッキ槽１１１内の無電解メッキ液に浸漬しただけでは、光触媒含有層１０２上に金属が堆積することはない。しかしながら、光触媒含有層１０２に紫外光を照射することにより、光触媒材料は、光触媒活性し、無電解メッキ液に含まれる金属の堆積が開始する。露出している光触媒含有層１０２の略全面に金属析出層１０４が形成された後は、この金属析出層１０４は触媒活性を有するため、紫外光の照射を停止しても、図１（ｆ）に示すように樹脂層１０３の形成されていない金属析出層１０４上のみ金属は堆積し金属層１０５が形成される。
【００３９】
図２は、上記工程により作製された配線基板である。
【００４０】
基板１０１上の全面に光触媒含有層１０２が形成され、光触媒含有層１０２上の非配線領域には、樹脂層１０３が形成され、配線領域には、金属析出層１０４、金属層１０５からなる電気配線１０７が形成されている。
【００４１】
図に示すように、金属析出層１０４、金属層１０５からなる電気配線１０７は、基板１０１に形成された光触媒含有層１０２と、樹脂層１０３とにより３方向において接触しており、電気配線１０７の付着力は強化されている。また、金属析出層１０４、金属層１０５からなる電気配線１０７に電流を流した場合に、生じた発熱は、電気配線から光触媒含有層１０２を介して矢印に示す方向に熱が流れ放熱される効果も有している。
【００４２】
〔放熱層〕
更に放熱効果を高めた構成の配線基板を図３に示す。この配線基板は、電気配線１０７と、放熱層１０６とを同時に形成したものである。
【００４３】
図３に、放熱層１０６の形成された基板１０１を示す。
【００４４】
基板１０１上に光触媒含有層０１２を全面に形成した後、非配線領域で、かつ、非放熱領域である領域に、樹脂層１０３を形成する。即ち、後に、電気配線１０７と、放熱層１０６が形成される領域以外の領域に樹脂層１０３を形成する。この後、金属析出層１０４、金属層１０５を形成することにより、電気配線１０７と放熱層１０６とを同時に形成することができる。
【００４５】
これにより、電気配線１０７に電流を流した際に発熱等が生じた場合であっても、矢印の方向に熱が流れ、光触媒含有層１０２を介し、放熱層１０６に熱を伝達し放熱することができる。
【００４６】
特に、基板１０１が樹脂やガラスにより形成されている場合、光触媒含有層１０２を構成する材料の方が熱伝導率は一般的に高くなるため効果は大きい。
【００４７】
図４には、立体的な基板１０１上に光触媒含有層１０２を形成し、樹脂層１０３を形成した後、金属析出層１０４、金属層１０５を形成することにより電気配線１０７と放熱層１０６を形成したものであり、同様に矢印の方向に熱が流れ放熱効果がある。
【００４８】
〔液体吐出ヘッド〕
次に、本実施の形態による製造方法により製造された基板を用いて作製された液体吐出ヘッドについて、図５に基づき説明する。
【００４９】
本実施の形態により製造された液体吐出ヘッドは、ノズル５１、圧力室５２、供給口５３を有しており、振動板と兼用の共通電極５６と個別電極５７に挟まれた圧電素子５８に電界を印加することにより、振動板が変形し圧力室５２内のインクがノズル５１より吐出する。個別電極５７は、貫通電極６２を介し、共通液室５５を構成する壁面に構成された電気配線６１と接続している。共通液室５５の壁面６０に形成された電気配線６１は、壁面６０を基板として先に示した本実施の形態に係る基板製造方法により製造されており、電気配線６１が埋め込まれた構造となっているため、密着性が高く圧電素子５８を駆動する際に発生する微小な振動や、液体吐出ヘッドの駆動によって、電気配線６１が壁面より剥離することはない。
【００５０】
〔第２の実施形態〕
図６は、本発明の第２の実施の形態に係る配線基板の製造方法である。第２の実施の形態は、インプリント法を用い配線基板を製造する方法である。
【００５１】
図６（ａ）に示すように、絶縁体からなる基板１０１上に光触媒含有層１０２を形成する。
【００５２】
基板１０１は、ガラス基板、シリコンウエハ、樹脂或いはセラミックス基板等からなるものである。また、光触媒含有層１０２は、紫外線の照射により光触媒活性を示す光触媒材料を含んでいるものであればよいが、本実施の形態においては、以下の条件を満たしている必要がある。これについて、図７に基づき説明する。
【００５３】
具体的には、本実施の形態においては、光触媒材料は、目的とする金属を直接還元することができることが必要である。
【００５４】
即ち、Ｃｕの還元電位は、＋０．３３７〔Ｖ〕、Ａｇの還元電位は、＋０．７９９〔Ｖ〕、Ｐｔの還元電位は、＋１．１８８〔Ｖ〕、Ａｕの還元電位は、＋１．５２〔Ｖ〕であり、光触媒材料の伝導帯の下端は、これよりも十分負にあることが必要である。特に、電気配線材料として銅を用いる場合では、過電圧分を考慮すると水素発生電位（ＳＨＥ）よりも少なくとも負であることが必要となる。尚、水素発生電位は、標準水素電極電位（ＳＨＥ）であり、電極電位の基準となるため、Ｈ２／Ｈ２Ｏ＝０〔Ｖ〕である。
【００５５】
次に、本実施の形態で用いる光触媒材料のバンドギャップは、３〔ｅＶ〕以上、６〔ｅＶ〕以下であることが必要とされる。光触媒含有層１０２上に電気配線が形成されるため、常温においては、導電性を有していないことが必要とされるからである。また、低エネルギーの電磁波等により容易に電子が励起されてしまう材料も同様である。このため、光触媒材料のバンドギャップは、３〔ｅＶ〕以上有していることが必要となる。
【００５６】
また、バンドギャップが広すぎると紫外光程度の波長では、励起することができないため紫外光により光触媒活性するためには、６〔ｅＶ〕以下であることが必要となる。
【００５７】
更に、本実施の形態における光触媒材料は、水に対し難溶、望ましくは不溶であること、また、紫外光等の光を照射した場合においても、水に対し難溶、望ましくは不溶であることが必要となる。無電解メッキ液は通常水溶液であることから水を含んでおり、光触媒材料が、水に対し可溶性である場合、また、紫外光等の光照射を照射した際に、水に対し可溶性である場合、無電解メッキ液に浸漬させることにより光触媒材料が溶けてしまうからである。
【００５８】
このため、光触媒材料であっても、ＺｎＯ、硫化物半導体、セレン化物半導体は、水溶液中で溶解してしまうか、光を照射することにより、水溶液中で光酸化により溶解してしまうので、本実施の形態においては用いることができない。
【００５９】
以上より、本発明に使用することができる光触媒材料は、バンドギャップ３．０〔ｅＶ〕（４１０ｎｍ）であるＴｉＯ２（酸化チタン）、バンドギャップ３．２〔ｅＶ〕（３８８ｎｍ）であるＳｒＴｉＯ３（チタン酸ストロンチウム）、バンドギャップ３．４〔ｅＶ〕（３６５ｎｍ）であるＫＴａＯ３（タンタル酸カリウム）、バンドギャップ３．２〔ｅＶ〕（３８８ｎｍ）であるＫＴａＮｂＯ３（タンタル酸ニオブ酸カリウム）、バンドギャップ５．０〔ｅＶ〕（２４８ｎｍ）であるＺｒＯ２（酸化ジルコニウム）或いはこれらの複合化合物が好ましいが、特に、光触媒として最も一般的であり、耐久性の高いＴｉＯ２が好ましい。
【００６０】
尚、光触媒含有層１０２は、光触媒材料のみから構成してもよいが、基板１０１との密着性を高めるため光触媒材料とバインダ材料とを混合した材料により形成してもよい。この場合、バインダを固化するため加熱処理を行う場合がある。
【００６１】
また、光触媒含有層１０２には、光触媒粒子が含まれているため、光触媒含有層１０２の表面は、凹凸の状態となっている。この凹凸により光触媒含有層１０２の表面積が広くなり、後の工程で樹脂層や金属層を形成する際、密着力を強める効果がある。光触媒含有層１０２は、同時に放熱機能を有するため、厚さは、０．１〜１００〔μｍ〕形成する必要がある。よって、光触媒材料を構成する光触媒粒子の大きさは、光触媒活性の効率と、光触媒含有層１０２の膜厚から、０．０１〜１〔μｍ〕であることが好ましい。光触媒粒子は小さい方が、光触媒活性効率が高くなり、後の工程で形成される電気配線を考慮すると、１〔μｍ〕以下であることが必要となるからである。また、あまりに小さすぎると光触媒含有層１０２の表面に凹凸が全く形成されなくなってしまうからである。
【００６２】
次に、光触媒含有層１０２上に樹脂膜層１１４を形成する。具体的には、樹脂膜層１１４を形成する材料としては、熱可塑性樹脂材料、若しくは、光硬化性樹脂材料が用いる。図６（ｂ）に示すように、基板１０１の光触媒含有層１０２上に樹脂材料を塗布することにより樹脂膜層１１４を形成する。この後、図６（ｃ）に示すように、非配線領域のみ樹脂層１０３が形成されるように、電気配線が形成される領域が凸となっている金型１０９を押し当てる。これにより、図６（ｄ）に示すように非配線領域に樹脂層１０３が形成される。
【００６３】
具体的には、樹脂膜層１１４として、熱可塑性樹脂材料を用いた場合には、基板１０１全体を昇温し、樹脂膜層１１４を軟化させた後、金型１０９を押し当て、冷却することにより、樹脂膜層１１４を構成する熱可塑性材料が硬化させた後、金型１０９を取り外すことにより、非配線領域に樹脂層１０３が形成される。
【００６４】
また、樹脂膜層１１４として、光硬化性樹脂材料を用いた場合には、樹脂膜層１１４の塗布された基板１０１に金型１０９を押し当てた後、所望の波長の光を照射することにより、樹脂膜層１１４を構成する光硬化性樹脂材料を硬化させた後、金型１０９を取り外すことにより、非配線領域に樹脂層１０３が形成される。
【００６５】
尚、この工程で用いられる金型１０９は、Ｎｉ等により作製されたものであり、樹脂膜層１１４が取り除かれるべき非配線領域に樹脂材料が残っている場合には、その部分にレーザー光を照射し樹脂材料を昇華させることや、酸素プラズマによるアッシング等により取り除いてもよい。
【００６６】
インプリント法では、金型１０９を押し当てることにより樹脂層１０３を形成する方法であるため、設備等も簡単でありコストも低く、製造における時間も短時間で済むといった利点を有している。
【００６７】
このようにして、基板１０１には、配線領域には光触媒含有層１０２が露出し、非配線領域のみ樹脂層１０３が形成されたパターンが作製される。
【００６８】
次に、図６（ｅ）に示すように、このようにパターンが形成された基板１０１を無電解メッキ槽１１１内の少なくとも金属イオン及び犠牲剤を含む溶液に浸漬した後、基板１０１の樹脂層１０３が形成された面に、矢印に示す方向から紫外光を照射する。この紫外光は、光触媒材料を光触媒活性させるためのものである。
【００６９】
少なくとも金属イオン及び犠牲剤を含む溶液には、金属イオンとして、Ｃｕ（銅）、Ａｇ（銀）、Ａｕ（金）、Ｐｔ（白金）等の金属イオンと、犠牲剤として、ホルムアルデヒド、メタノール、エタノール、ギ酸や有機酸が含まれた溶液を用いる。犠牲剤は、紫外線の照射により光触媒含有層１０２により生じる電子とホールのうち、ホールと反応することにより、電子が金属イオンの還元のために用いられるような働きをするものである。尚、本実施の形態では、少なくとも金属イオン及び犠牲剤を含む溶液として、無電解メッキ液を用いている。
【００７０】
照射する紫外光の波長は、光触媒含有層１０２を構成する光触媒材料のバンドギャップより、２１０〔ｎｍ〕〜４２０〔ｎｍ〕が適当である。
【００７１】
紫外光を照射することにより、光触媒含有層１０２の露出している面では、光触媒材料が光触媒活性し、この領域に金属が付着し、金属析出層１０４が形成される。この金属析出層１０４が形成された後、無電解メッキ液に浸漬すると、金属析出層１０４の表面で無電解メッキ反応が起こり、金属膜１０５が積層される。また、先に説明したように、一般的に無電解メッキ液には、上記金属イオンと犠牲剤が含まれているので、直接無電解メッキ液に浸漬して、紫外線を照射しても良い。尚、紫外光の照射は、最初のみ行えばよい。即ち、光触媒含有層１０２自体は、無電解メッキ反応の触媒活性を有していないため無電解メッキ槽１１１内の無電解メッキ液に浸漬しただけでは、光触媒含有層１０２上に金属が堆積することはない。しかしながら、光触媒含有層１０２に紫外光を照射することにより、光触媒材料は、光触媒活性し、無電解メッキ液に含まれる金属の堆積が開始する。露出している光触媒含有層１０２の略全面に金属析出層１０４が形成された後は、この金属析出層１０４は触媒活性を有するため、紫外光の照射を停止しても、図６（ｆ）に示すように樹脂層１０３の形成されていない金属析出層１０４上のみ金属は堆積し金属層１０５が形成される。
【００７２】
以上の工程により、図２に示す配線基板を作製することができる。
【００７３】
また、本実施の形態における別の形成方法を図８に基づき説明する。最初に図６において説明した工程と同様に、図８（ａ）に示すように、絶縁体からなる基板１０１上に光触媒含有層１０２を形成する。この後、図８（ｂ）に示すように、基板１０１の光触媒含有層１０２上に、後の工程で形成される樹脂層１０３の領域が凹部となっている型１１９を密着させる。この型は密着性を高めるため柔軟性を持つことが望ましく、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）などの材質が適している。
【００７４】
この後、型を密着させた状態で、基板１０１上の光触媒含有層１０２と型１１９との間の空間に樹脂材料を注入させた後、硬化させる。
【００７５】
具体的に、この樹脂材料を注入する方法を図９に基づき説明する。図９（ａ）は、図８（ｂ）の９Ａ−９Ｂ線で垂直に切断した断面図である。図９（ｂ）に示すように、減圧状態とし、基板１０１上の光触媒含有層１０２と型１１９との間に樹脂材料１２３を付着させる。この後、減圧状態より常圧（大気圧）に戻すことにより、図９（ｃ）に示すように、基板１０１上の光触媒含有層１０２と型１１９との間の空間内部に樹脂材料１２３が入り込んでいく。更に、この状態を維持することにより図９（ｄ）に示すように、基板１０１上の光触媒含有層１０２と型１１９との間に樹脂材料１２３が完全に入り込む。この後、樹脂材料１２３を硬化させることにより樹脂層１０３が形成される。この状態を図８（ｃ）に示す。尚、樹脂材料の注入方法は、これ以外の方法によって行うことも可能である。
【００７６】
この方法では、樹脂層１１４が取り除かれるべき非配線領域に樹脂材料が残存しないため、レーザー光の照射や酸素プラズマによるアッシング等の残膜除去が不要となる。
【００７７】
この後、図８（ｄ）に示すように、型１１９を取り外すことにより、基板１０１の光触媒含有層１０２上に、樹脂層１０３が形成される。この後、図６において説明した工程と同様に、無電解メッキ槽１１１内の少なくとも金属イオン及び犠牲剤を含む溶液に浸漬した後、矢印の方向から紫外光を照射し、金属析出層１０４を形成する。この後、図８（ｆ）に示すように、金属析出層１０４上に金属が堆積し金属層１０５が形成され、図２に示す配線基板を作製することができる。
【００７８】
以上、本発明に係る配線基板の製造方法並びにこれにより製造される液体吐出ヘッドについて詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る配線基板の製造方法の説明図
【図２】本発明により製造される配線基板の断面図
【図３】本発明により製造される別の態様の配線基板の断面図
【図４】本発明により製造される別の態様の配線基板の断面図
【図５】本発明に係る液体吐出ヘッドの断面図
【図６】第２の実施の形態に係る配線基板の製造方法の説明図
【図７】光触媒材料のバンド構造と水の酸化・還元電位の説明図
【図８】第２の実施の形態に係る別の配線基板の製造方法の説明図
【図９】第２の実施の形態に係る別の配線基板の製造方法の部分的な説明図
【符号の説明】
【００８０】
１０１…基板、１０２…光触媒含有層、１０３…樹脂層、１０４…金属析出層、１０５…金属層、１０６…放熱層、１０７…電気配線、１１１…無電解メッキ槽、１０８…露光マスク、１１３…レジスト層
【技術分野】
【０００１】
本発明は配線基板の製造方法及びこれにより製造される液体吐出ヘッドに関するものであり、特に、微細でかつ密着性に優れた配線基板の製造方法及びこれにより製造される液体吐出ヘッドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化や軽量化に伴い電子機器に用いられる各種電子部品は高密度に集約化される傾向にある。これに対応して、各種電子部品が実装される配線基板の電気配線パターンも高密度化され、電気配線パターンの幅や各パターンの間隔は、例えば１０μｍ程度といった微細サイズが要求される。このように極めて微細化された電気配線とその電気配線の支持基板との接合面積は必然的に小さくなる傾向にあり、これに伴い電気配線と基板との付着力すなわち密着性が低下するといった問題が生じる。
【０００３】
具体的には、通常の微細配線のプロセスとしては、フォトリソグラフィにより電気配線を形成する方法が存在しているが、この場合、電気配線と基板の接触部分は一面だけであり、電気配線が微細になればなる程、密着性は弱くなる傾向にある。特に、基板或いは基板近傍に振動発生部や稼動部を有している場合には、この振動部や稼動部により発生した振動により、基板から電気配線が剥がれてしまい、機能的問題を発生させてしまう。
【０００４】
このため、特許文献１には、電気配線を形成する場合、その両側面となる領域に絶縁層を形成した後、電気配線を形成する方法が開示されている。この方法により形成された電気配線は、基板面と接触しているのみならず、電気配線の両側に形成されている絶縁体層と接触しているため、電気配線は三方向で接触している。従って、基板面のみの一方向と接触している場合と比べ、電気配線の付着力は強くなる。
【特許文献１】特許３４８６８６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の発明では、酸化亜鉛層を形成し、硫酸銅水溶液中に浸漬することにより、酸化亜鉛層の露出した部分において、亜鉛と銅とが置換し、銅を析出することにより電気配線を形成する方法であるが、酸化亜鉛は、硫酸銅水溶液に浸漬した際、亜鉛との置換により銅の析出はするものの、このような置換メッキで得られる膜は粗くてピンホールが多く密着性が悪いので、基板と電気配線を構成する銅との付着力は低下する。
【０００６】
また、特許文献１では、酸化亜鉛中にＬｉ、Ｎａ、Ｋａ等のアルカリ金属をドープした発明が開示されている。Ｓｉ等の半導体材料にこれらの材料が混入すると、半導体素子は正常に動作しなくなり、歩留まりが低下することは以前より知られている。特許文献１に記載した発明では、形成された基板にはこれらアルカリ金属を含有しているため、基板上に半導体素子を形成したり、半導体素子を用いたりする場合に、このような基板を用いることは不向きである。
【０００７】
更に、通常、酸化亜鉛は、透明性導電材料として使用される材料であり、絶縁性は低い。このため、酸化亜鉛膜上に電気配線を形成した場合、電気配線に流れるはずの電流が酸化亜鉛膜を介して隣接する電気配線に流れ込み、電気配線間の絶縁がとれなくなり、配線基板としての機能を有しなくなるといった問題点を有している。特に、この酸化亜鉛にアルカリ金属をドープした場合、更に抵抗値は下がる傾向にあり、更に問題は深刻である。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、簡易で、放熱性が高く、基板との密着性の高い高密度な電気配線の形成方法及びこれにより製造される液体吐出ヘッドを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、電気配線を形成するための絶縁体からなる基板表面に光触媒粒子を含有する材料からなる光触媒含有層を形成する工程と、前記光触媒含有層上の非配線領域のすべてに樹脂層を形成する工程と、前記樹脂層の形成された基板を少なくとも金属イオン及び犠牲剤を含む溶液に浸漬した後、紫外線を照射し露出している前記光触媒含有層上に金属を析出する工程と、を含むことを特徴とする配線基板の製造方法である。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、前記基板は電気配線及び放熱のための放熱領域を形成するものであって、前記樹脂層を形成する工程において、前記光触媒含有層上の非配線領域で、かつ、非放熱領域となる領域のすべてに樹脂層を形成することを特徴とする請求項１に記載の配線基板の製造方法である。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、前記光触媒含有層に含まれる光触媒材料が、前記金属の還元電位よりも前記光触媒材料の伝導帯の下端が負であり、かつ、バンドギャップが３〔ｅＶ〕以上、６〔ｅＶ〕以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の配線基板の製造方法である。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、前記光触媒含有層に含まれる光触媒材料が、水素発生電位より前記光触媒材料の伝導帯の下端が負であり、かつ、バンドギャップが３〔ｅＶ〕以上、６〔ｅＶ〕以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の配線基板の製造方法である。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、前記光触媒材料が、紫外光を照射した際、水に対し不溶であることを特徴とする請求項３または４に記載の配線基板の製造方法である。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、前記光触媒材料が、ＴｉＯ２、ＳｒＴｉＯ３、ＫＴａＯ３、ＫＴａＮｂＯ３、ＺｒＯ２或いはこれらの複合化合物であることを特徴とする請求項３から５のいずれかに記載の配線基板の製造方法である。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、前記紫外光の波長が、２１０〔ｎｍ〕以上、４２０〔ｎｍ〕以下であることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の配線基板の製造方法である。
【００１６】
請求項８に記載の発明は、前記樹脂層を形成する工程において、前記樹脂層は、フォトリソグラフィ法、または、インプリント法により作製することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の配線基板の製造方法である。
【００１７】
請求項９に記載の発明は、前記少なくとも金属イオン及び犠牲剤を含む溶液は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔのうち少なくとも一つのイオンを含んでいることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の配線基板の製造方法である。
【００１８】
請求項１０に記載の発明は、請求項１から９のいずれかに記載された製造方法により製造された配線基板を有する液体吐出ヘッドである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明では、簡易で、放熱性が高く、基板との密着性の高い高密度な電気配線を形成することができる効果がある。また、本発明により、製造された回路基板を液体吐出ヘッドに用いることにより、液体吐出ヘッドを小型化することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施の形態について説明する。
【００２１】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る配線基板の製造方法である。第１の実施の形態では、フォトリソグラフィ法により配線基板を製造する方法である。
【００２２】
図１（ａ）に示すように、絶縁体からなる基板１０１上に光触媒含有層１０２を形成する。
【００２３】
基板１０１は、ガラス基板、シリコンウエハ、樹脂或いはセラミックス基板等からなるものである。また、光触媒含有層１０２は、紫外線の照射により光触媒活性を示す光触媒材料を含んでいるものであればよいが、本実施の形態においては、以下の条件を満たしている必要がある。これについて、図７に基づき説明する。
【００２４】
具体的には、本実施の形態において用いられる、光触媒材料は、目的とする金属材料を直接還元することができることが必要である。
【００２５】
即ち、Ｃｕの還元電位は、＋０．３３７〔Ｖ〕、Ａｇの還元電位は、＋０．７９９〔Ｖ〕、Ｐｔの還元電位は、＋１．１８８〔Ｖ〕、Ａｕの還元電位は、＋１．５２〔Ｖ〕であり、光触媒材料の伝導帯の下端は、これよりも十分負にあることが必要である。特に、電気配線材料として銅を用いる場合では、過電圧分を考慮すると水素発生電位（ＳＨＥ）よりも少なくとも負であることが必要となる。尚、水素発生電位は、標準水素電極電位（ＳＨＥ）であり、電極電位の基準となるため、Ｈ２／Ｈ２Ｏ＝０〔Ｖ〕である。
【００２６】
次に、本実施の形態で用いる光触媒材料のバンドギャップは、３〔ｅＶ〕以上、６〔ｅＶ〕以下であることが必要とされる。光触媒含有層１０２上に電気配線が形成されるため、常温においては、導電性を有していないことが必要とされるからである。また、低エネルギーの電磁波等により容易に電子が励起されてしまう材料も同様に用いることができない。このため、光触媒材料のバンドギャップは、３〔ｅＶ〕以上有していることが必要となる。
【００２７】
また、バンドギャップが広すぎると紫外光程度の波長では、励起することができないため紫外光により光触媒活性するためには、６〔ｅＶ〕以下であることが必要となる。
【００２８】
更に、本実施の形態における光触媒材料は、水に対し難溶、望ましくは不溶であること、また、紫外光等の光を照射した場合においても、水に対し難溶、望ましくは不溶であることが必要となる。無電解メッキ液は通常水溶液であることから水を含んでおり、光触媒材料が、水に対し可溶性である場合、また、紫外光等の光照射を照射した際に、水に対し可溶性である場合、無電解メッキ液に浸漬させることにより光触媒材料が溶けてしまうからである。
【００２９】
このため、光触媒材料であっても、ＺｎＯ、硫化物半導体、セレン化物半導体は、水溶液中で溶解してしまうか、光を照射することにより、水溶液中で光酸化により溶解してしまうので、本実施の形態においては用いることができない。
【００３０】
以上より、本発明に使用することができる光触媒材料は、バンドギャップ３．０〔ｅＶ〕（４１０ｎｍ）であるＴｉＯ２（酸化チタン）、バンドギャップ３．２〔ｅＶ〕（３８８ｎｍ）であるＳｒＴｉＯ３（チタン酸ストロンチウム）、バンドギャップ３．４〔ｅＶ〕（３６５ｎｍ）であるＫＴａＯ３（タンタル酸カリウム）、バンドギャップ３．２〔ｅＶ〕（３８８ｎｍ）であるＫＴａＮｂＯ３（タンタル酸ニオブ酸カリウム）、バンドギャップ５．０〔ｅＶ〕（２４８ｎｍ）であるＺｒＯ２（酸化ジルコニウム）或いはこれらの複合化合物が好ましいが、特に、光触媒として最も一般的であり、耐久性の高いＴｉＯ２が好ましい。
【００３１】
尚、光触媒含有層１０２は、光触媒材料のみから構成してもよいが、基板１０１との密着性を高めるため光触媒材料とバインダ材料とを混合した材料により形成してもよい。この場合、バインダを固化するため加熱処理を行う場合がある。
【００３２】
また、光触媒含有層１０２には、光触媒粒子が含まれているため、光触媒含有層１０２の表面は、凹凸の状態となっている。この凹凸により光触媒含有層１０２の表面積が広くなり、後の工程で樹脂層や金属層を形成する際、密着力を強める効果がある。光触媒含有層１０２は、同時に放熱機能を有するため、厚さは、０．１〜１００〔μｍ〕形成する必要がある。よって、光触媒材料を構成する光触媒粒子の大きさは、光触媒活性の効率と、光触媒含有層１０２の膜厚から、０．０１〜１〔μｍ〕であることが好ましい。光触媒粒子は小さい方が、光触媒活性効率が高くなり、後の工程で形成される電気配線を考慮すると、１〔μｍ〕以下であることが必要となるからである。また、あまりに小さすぎると光触媒含有層１０２の表面に凹凸が全く形成されなくなってしまうからである。
【００３３】
次に、図１（ｂ）に示すように光触媒含有層１０２上にレジスト層１１３を形成する。具体的には、レジスト層１１３のレジストは永久型のレジストで、光硬化型のエポキシ系レジストである。これを基板１０１の光触媒含有層１０２上にスピンコーター等により塗布する。この後、プリベークを行った後、図１（ｃ）に示すように非配線領域のみ樹脂層１０３が形成されるようなパターンが形成された露光用マスク１０８を用い、マスクアライナー等による紫外線照射装置により矢印の方向から紫外光を照射しレジスト層１１３を露光する。この紫外光は、レジストを露光するためのものである。露光した後、現像液に浸漬することにより、図１（ｄ）に示すように、光触媒含有層１０２上の非配線領域においてのみ樹脂層１０３が形成される。
【００３４】
このようにして、基板１０１には、配線領域には光触媒含有層１０２が露出し、非配線領域のみ樹脂層１０３が形成されたパターンが作製される。
【００３５】
次に、図１（ｅ）に示すように、このようにパターンが形成された基板１０１を無電解メッキ槽１１１内の少なくとも金属イオン及び犠牲剤を含む溶液に浸漬した後、基板１０１の樹脂層１０３が形成された面に、矢印に示す方向から紫外光を照射する。この紫外光は、光触媒材料を光触媒活性させるためのものである。
【００３６】
少なくとも金属イオン及び犠牲剤を含む溶液には、金属イオンとして、Ｃｕ（銅）、Ａｇ（銀）、Ａｕ（金）、Ｐｔ（白金）等の金属イオンと、犠牲剤として、ホルムアルデヒド、メタノール、エタノール、ギ酸や有機酸が含まれた溶液を用いる。犠牲剤は、紫外線の照射により光触媒含有層１０２により生じる電子とホールのうち、ホールと反応することにより、電子が金属イオンの還元のために用いられるような働きをするものである。尚、一般的に無電解メッキ液には、上記金属イオンと犠牲剤が含まれているので、本実施の形態では、少なくとも金属イオン及び犠牲剤を含む溶液として、無電解メッキ液を用いている。
【００３７】
照射する紫外光の波長は、光触媒含有層１０２を構成する光触媒材料のバンドギャップより、２１０〔ｎｍ〕〜４２０〔ｎｍ〕が適当である。
【００３８】
紫外光を照射することにより、光触媒含有層１０２の露出している面では、光触媒材料が光触媒活性し、この領域に金属が付着し、金属析出層１０４が形成される。この金属析出層１０４が形成された後、無電解メッキ液に浸漬すると、金属析出層１０４の表面で無電解メッキ反応が起こり、金属膜１０５が積層される。また、先に説明したように、一般的に無電解メッキ液には、上記金属イオンと犠牲剤が含まれているので、直接無電解メッキ液に浸漬して、紫外線を照射しても良い。尚、紫外光の照射は、最初のみ行えばよい。即ち、光触媒含有層１０２自体は、無電解メッキ反応の触媒活性を有していないため無電解メッキ槽１１１内の無電解メッキ液に浸漬しただけでは、光触媒含有層１０２上に金属が堆積することはない。しかしながら、光触媒含有層１０２に紫外光を照射することにより、光触媒材料は、光触媒活性し、無電解メッキ液に含まれる金属の堆積が開始する。露出している光触媒含有層１０２の略全面に金属析出層１０４が形成された後は、この金属析出層１０４は触媒活性を有するため、紫外光の照射を停止しても、図１（ｆ）に示すように樹脂層１０３の形成されていない金属析出層１０４上のみ金属は堆積し金属層１０５が形成される。
【００３９】
図２は、上記工程により作製された配線基板である。
【００４０】
基板１０１上の全面に光触媒含有層１０２が形成され、光触媒含有層１０２上の非配線領域には、樹脂層１０３が形成され、配線領域には、金属析出層１０４、金属層１０５からなる電気配線１０７が形成されている。
【００４１】
図に示すように、金属析出層１０４、金属層１０５からなる電気配線１０７は、基板１０１に形成された光触媒含有層１０２と、樹脂層１０３とにより３方向において接触しており、電気配線１０７の付着力は強化されている。また、金属析出層１０４、金属層１０５からなる電気配線１０７に電流を流した場合に、生じた発熱は、電気配線から光触媒含有層１０２を介して矢印に示す方向に熱が流れ放熱される効果も有している。
【００４２】
〔放熱層〕
更に放熱効果を高めた構成の配線基板を図３に示す。この配線基板は、電気配線１０７と、放熱層１０６とを同時に形成したものである。
【００４３】
図３に、放熱層１０６の形成された基板１０１を示す。
【００４４】
基板１０１上に光触媒含有層０１２を全面に形成した後、非配線領域で、かつ、非放熱領域である領域に、樹脂層１０３を形成する。即ち、後に、電気配線１０７と、放熱層１０６が形成される領域以外の領域に樹脂層１０３を形成する。この後、金属析出層１０４、金属層１０５を形成することにより、電気配線１０７と放熱層１０６とを同時に形成することができる。
【００４５】
これにより、電気配線１０７に電流を流した際に発熱等が生じた場合であっても、矢印の方向に熱が流れ、光触媒含有層１０２を介し、放熱層１０６に熱を伝達し放熱することができる。
【００４６】
特に、基板１０１が樹脂やガラスにより形成されている場合、光触媒含有層１０２を構成する材料の方が熱伝導率は一般的に高くなるため効果は大きい。
【００４７】
図４には、立体的な基板１０１上に光触媒含有層１０２を形成し、樹脂層１０３を形成した後、金属析出層１０４、金属層１０５を形成することにより電気配線１０７と放熱層１０６を形成したものであり、同様に矢印の方向に熱が流れ放熱効果がある。
【００４８】
〔液体吐出ヘッド〕
次に、本実施の形態による製造方法により製造された基板を用いて作製された液体吐出ヘッドについて、図５に基づき説明する。
【００４９】
本実施の形態により製造された液体吐出ヘッドは、ノズル５１、圧力室５２、供給口５３を有しており、振動板と兼用の共通電極５６と個別電極５７に挟まれた圧電素子５８に電界を印加することにより、振動板が変形し圧力室５２内のインクがノズル５１より吐出する。個別電極５７は、貫通電極６２を介し、共通液室５５を構成する壁面に構成された電気配線６１と接続している。共通液室５５の壁面６０に形成された電気配線６１は、壁面６０を基板として先に示した本実施の形態に係る基板製造方法により製造されており、電気配線６１が埋め込まれた構造となっているため、密着性が高く圧電素子５８を駆動する際に発生する微小な振動や、液体吐出ヘッドの駆動によって、電気配線６１が壁面より剥離することはない。
【００５０】
〔第２の実施形態〕
図６は、本発明の第２の実施の形態に係る配線基板の製造方法である。第２の実施の形態は、インプリント法を用い配線基板を製造する方法である。
【００５１】
図６（ａ）に示すように、絶縁体からなる基板１０１上に光触媒含有層１０２を形成する。
【００５２】
基板１０１は、ガラス基板、シリコンウエハ、樹脂或いはセラミックス基板等からなるものである。また、光触媒含有層１０２は、紫外線の照射により光触媒活性を示す光触媒材料を含んでいるものであればよいが、本実施の形態においては、以下の条件を満たしている必要がある。これについて、図７に基づき説明する。
【００５３】
具体的には、本実施の形態においては、光触媒材料は、目的とする金属を直接還元することができることが必要である。
【００５４】
即ち、Ｃｕの還元電位は、＋０．３３７〔Ｖ〕、Ａｇの還元電位は、＋０．７９９〔Ｖ〕、Ｐｔの還元電位は、＋１．１８８〔Ｖ〕、Ａｕの還元電位は、＋１．５２〔Ｖ〕であり、光触媒材料の伝導帯の下端は、これよりも十分負にあることが必要である。特に、電気配線材料として銅を用いる場合では、過電圧分を考慮すると水素発生電位（ＳＨＥ）よりも少なくとも負であることが必要となる。尚、水素発生電位は、標準水素電極電位（ＳＨＥ）であり、電極電位の基準となるため、Ｈ２／Ｈ２Ｏ＝０〔Ｖ〕である。
【００５５】
次に、本実施の形態で用いる光触媒材料のバンドギャップは、３〔ｅＶ〕以上、６〔ｅＶ〕以下であることが必要とされる。光触媒含有層１０２上に電気配線が形成されるため、常温においては、導電性を有していないことが必要とされるからである。また、低エネルギーの電磁波等により容易に電子が励起されてしまう材料も同様である。このため、光触媒材料のバンドギャップは、３〔ｅＶ〕以上有していることが必要となる。
【００５６】
また、バンドギャップが広すぎると紫外光程度の波長では、励起することができないため紫外光により光触媒活性するためには、６〔ｅＶ〕以下であることが必要となる。
【００５７】
更に、本実施の形態における光触媒材料は、水に対し難溶、望ましくは不溶であること、また、紫外光等の光を照射した場合においても、水に対し難溶、望ましくは不溶であることが必要となる。無電解メッキ液は通常水溶液であることから水を含んでおり、光触媒材料が、水に対し可溶性である場合、また、紫外光等の光照射を照射した際に、水に対し可溶性である場合、無電解メッキ液に浸漬させることにより光触媒材料が溶けてしまうからである。
【００５８】
このため、光触媒材料であっても、ＺｎＯ、硫化物半導体、セレン化物半導体は、水溶液中で溶解してしまうか、光を照射することにより、水溶液中で光酸化により溶解してしまうので、本実施の形態においては用いることができない。
【００５９】
以上より、本発明に使用することができる光触媒材料は、バンドギャップ３．０〔ｅＶ〕（４１０ｎｍ）であるＴｉＯ２（酸化チタン）、バンドギャップ３．２〔ｅＶ〕（３８８ｎｍ）であるＳｒＴｉＯ３（チタン酸ストロンチウム）、バンドギャップ３．４〔ｅＶ〕（３６５ｎｍ）であるＫＴａＯ３（タンタル酸カリウム）、バンドギャップ３．２〔ｅＶ〕（３８８ｎｍ）であるＫＴａＮｂＯ３（タンタル酸ニオブ酸カリウム）、バンドギャップ５．０〔ｅＶ〕（２４８ｎｍ）であるＺｒＯ２（酸化ジルコニウム）或いはこれらの複合化合物が好ましいが、特に、光触媒として最も一般的であり、耐久性の高いＴｉＯ２が好ましい。
【００６０】
尚、光触媒含有層１０２は、光触媒材料のみから構成してもよいが、基板１０１との密着性を高めるため光触媒材料とバインダ材料とを混合した材料により形成してもよい。この場合、バインダを固化するため加熱処理を行う場合がある。
【００６１】
また、光触媒含有層１０２には、光触媒粒子が含まれているため、光触媒含有層１０２の表面は、凹凸の状態となっている。この凹凸により光触媒含有層１０２の表面積が広くなり、後の工程で樹脂層や金属層を形成する際、密着力を強める効果がある。光触媒含有層１０２は、同時に放熱機能を有するため、厚さは、０．１〜１００〔μｍ〕形成する必要がある。よって、光触媒材料を構成する光触媒粒子の大きさは、光触媒活性の効率と、光触媒含有層１０２の膜厚から、０．０１〜１〔μｍ〕であることが好ましい。光触媒粒子は小さい方が、光触媒活性効率が高くなり、後の工程で形成される電気配線を考慮すると、１〔μｍ〕以下であることが必要となるからである。また、あまりに小さすぎると光触媒含有層１０２の表面に凹凸が全く形成されなくなってしまうからである。
【００６２】
次に、光触媒含有層１０２上に樹脂膜層１１４を形成する。具体的には、樹脂膜層１１４を形成する材料としては、熱可塑性樹脂材料、若しくは、光硬化性樹脂材料が用いる。図６（ｂ）に示すように、基板１０１の光触媒含有層１０２上に樹脂材料を塗布することにより樹脂膜層１１４を形成する。この後、図６（ｃ）に示すように、非配線領域のみ樹脂層１０３が形成されるように、電気配線が形成される領域が凸となっている金型１０９を押し当てる。これにより、図６（ｄ）に示すように非配線領域に樹脂層１０３が形成される。
【００６３】
具体的には、樹脂膜層１１４として、熱可塑性樹脂材料を用いた場合には、基板１０１全体を昇温し、樹脂膜層１１４を軟化させた後、金型１０９を押し当て、冷却することにより、樹脂膜層１１４を構成する熱可塑性材料が硬化させた後、金型１０９を取り外すことにより、非配線領域に樹脂層１０３が形成される。
【００６４】
また、樹脂膜層１１４として、光硬化性樹脂材料を用いた場合には、樹脂膜層１１４の塗布された基板１０１に金型１０９を押し当てた後、所望の波長の光を照射することにより、樹脂膜層１１４を構成する光硬化性樹脂材料を硬化させた後、金型１０９を取り外すことにより、非配線領域に樹脂層１０３が形成される。
【００６５】
尚、この工程で用いられる金型１０９は、Ｎｉ等により作製されたものであり、樹脂膜層１１４が取り除かれるべき非配線領域に樹脂材料が残っている場合には、その部分にレーザー光を照射し樹脂材料を昇華させることや、酸素プラズマによるアッシング等により取り除いてもよい。
【００６６】
インプリント法では、金型１０９を押し当てることにより樹脂層１０３を形成する方法であるため、設備等も簡単でありコストも低く、製造における時間も短時間で済むといった利点を有している。
【００６７】
このようにして、基板１０１には、配線領域には光触媒含有層１０２が露出し、非配線領域のみ樹脂層１０３が形成されたパターンが作製される。
【００６８】
次に、図６（ｅ）に示すように、このようにパターンが形成された基板１０１を無電解メッキ槽１１１内の少なくとも金属イオン及び犠牲剤を含む溶液に浸漬した後、基板１０１の樹脂層１０３が形成された面に、矢印に示す方向から紫外光を照射する。この紫外光は、光触媒材料を光触媒活性させるためのものである。
【００６９】
少なくとも金属イオン及び犠牲剤を含む溶液には、金属イオンとして、Ｃｕ（銅）、Ａｇ（銀）、Ａｕ（金）、Ｐｔ（白金）等の金属イオンと、犠牲剤として、ホルムアルデヒド、メタノール、エタノール、ギ酸や有機酸が含まれた溶液を用いる。犠牲剤は、紫外線の照射により光触媒含有層１０２により生じる電子とホールのうち、ホールと反応することにより、電子が金属イオンの還元のために用いられるような働きをするものである。尚、本実施の形態では、少なくとも金属イオン及び犠牲剤を含む溶液として、無電解メッキ液を用いている。
【００７０】
照射する紫外光の波長は、光触媒含有層１０２を構成する光触媒材料のバンドギャップより、２１０〔ｎｍ〕〜４２０〔ｎｍ〕が適当である。
【００７１】
紫外光を照射することにより、光触媒含有層１０２の露出している面では、光触媒材料が光触媒活性し、この領域に金属が付着し、金属析出層１０４が形成される。この金属析出層１０４が形成された後、無電解メッキ液に浸漬すると、金属析出層１０４の表面で無電解メッキ反応が起こり、金属膜１０５が積層される。また、先に説明したように、一般的に無電解メッキ液には、上記金属イオンと犠牲剤が含まれているので、直接無電解メッキ液に浸漬して、紫外線を照射しても良い。尚、紫外光の照射は、最初のみ行えばよい。即ち、光触媒含有層１０２自体は、無電解メッキ反応の触媒活性を有していないため無電解メッキ槽１１１内の無電解メッキ液に浸漬しただけでは、光触媒含有層１０２上に金属が堆積することはない。しかしながら、光触媒含有層１０２に紫外光を照射することにより、光触媒材料は、光触媒活性し、無電解メッキ液に含まれる金属の堆積が開始する。露出している光触媒含有層１０２の略全面に金属析出層１０４が形成された後は、この金属析出層１０４は触媒活性を有するため、紫外光の照射を停止しても、図６（ｆ）に示すように樹脂層１０３の形成されていない金属析出層１０４上のみ金属は堆積し金属層１０５が形成される。
【００７２】
以上の工程により、図２に示す配線基板を作製することができる。
【００７３】
また、本実施の形態における別の形成方法を図８に基づき説明する。最初に図６において説明した工程と同様に、図８（ａ）に示すように、絶縁体からなる基板１０１上に光触媒含有層１０２を形成する。この後、図８（ｂ）に示すように、基板１０１の光触媒含有層１０２上に、後の工程で形成される樹脂層１０３の領域が凹部となっている型１１９を密着させる。この型は密着性を高めるため柔軟性を持つことが望ましく、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）などの材質が適している。
【００７４】
この後、型を密着させた状態で、基板１０１上の光触媒含有層１０２と型１１９との間の空間に樹脂材料を注入させた後、硬化させる。
【００７５】
具体的に、この樹脂材料を注入する方法を図９に基づき説明する。図９（ａ）は、図８（ｂ）の９Ａ−９Ｂ線で垂直に切断した断面図である。図９（ｂ）に示すように、減圧状態とし、基板１０１上の光触媒含有層１０２と型１１９との間に樹脂材料１２３を付着させる。この後、減圧状態より常圧（大気圧）に戻すことにより、図９（ｃ）に示すように、基板１０１上の光触媒含有層１０２と型１１９との間の空間内部に樹脂材料１２３が入り込んでいく。更に、この状態を維持することにより図９（ｄ）に示すように、基板１０１上の光触媒含有層１０２と型１１９との間に樹脂材料１２３が完全に入り込む。この後、樹脂材料１２３を硬化させることにより樹脂層１０３が形成される。この状態を図８（ｃ）に示す。尚、樹脂材料の注入方法は、これ以外の方法によって行うことも可能である。
【００７６】
この方法では、樹脂層１１４が取り除かれるべき非配線領域に樹脂材料が残存しないため、レーザー光の照射や酸素プラズマによるアッシング等の残膜除去が不要となる。
【００７７】
この後、図８（ｄ）に示すように、型１１９を取り外すことにより、基板１０１の光触媒含有層１０２上に、樹脂層１０３が形成される。この後、図６において説明した工程と同様に、無電解メッキ槽１１１内の少なくとも金属イオン及び犠牲剤を含む溶液に浸漬した後、矢印の方向から紫外光を照射し、金属析出層１０４を形成する。この後、図８（ｆ）に示すように、金属析出層１０４上に金属が堆積し金属層１０５が形成され、図２に示す配線基板を作製することができる。
【００７８】
以上、本発明に係る配線基板の製造方法並びにこれにより製造される液体吐出ヘッドについて詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る配線基板の製造方法の説明図
【図２】本発明により製造される配線基板の断面図
【図３】本発明により製造される別の態様の配線基板の断面図
【図４】本発明により製造される別の態様の配線基板の断面図
【図５】本発明に係る液体吐出ヘッドの断面図
【図６】第２の実施の形態に係る配線基板の製造方法の説明図
【図７】光触媒材料のバンド構造と水の酸化・還元電位の説明図
【図８】第２の実施の形態に係る別の配線基板の製造方法の説明図
【図９】第２の実施の形態に係る別の配線基板の製造方法の部分的な説明図
【符号の説明】
【００８０】
１０１…基板、１０２…光触媒含有層、１０３…樹脂層、１０４…金属析出層、１０５…金属層、１０６…放熱層、１０７…電気配線、１１１…無電解メッキ槽、１０８…露光マスク、１１３…レジスト層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気配線を形成するための絶縁体からなる基板表面に光触媒粒子を含有する材料からなる光触媒含有層を形成する工程と、
前記光触媒含有層上の非配線領域のすべてに樹脂層を形成する工程と、
前記樹脂層の形成された基板を少なくとも金属イオン及び犠牲剤を含む溶液に浸漬した後、紫外線を照射し露出している前記光触媒含有層上に金属を析出する工程と、
を含むことを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項２】
前記基板は電気配線及び放熱のための放熱領域を形成するものであって、
前記樹脂層を形成する工程において、前記光触媒含有層上の非配線領域で、かつ、非放熱領域となる領域のすべてに樹脂層を形成することを特徴とする請求項１に記載の配線基板の製造方法。
【請求項３】
前記光触媒含有層に含まれる光触媒材料が、
前記金属の還元電位よりも前記光触媒材料の伝導帯の下端が負であり、かつ、
バンドギャップが３〔ｅＶ〕以上、６〔ｅＶ〕以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の配線基板の製造方法。
【請求項４】
前記光触媒含有層に含まれる光触媒材料が、
水素発生電位より前記光触媒材料の伝導帯の下端が負であり、かつ、
バンドギャップが３〔ｅＶ〕以上、６〔ｅＶ〕以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の配線基板の製造方法。
【請求項５】
前記光触媒材料が、紫外光を照射した際、水に対し不溶であることを特徴とする請求項３または４に記載の配線基板の製造方法。
【請求項６】
前記光触媒材料が、ＴｉＯ２、ＳｒＴｉＯ３、ＫＴａＯ３、ＫＴａＮｂＯ３、ＺｒＯ２或いはこれらの複合化合物であることを特徴とする請求項３から５のいずれかに記載の配線基板の製造方法。
【請求項７】
前記紫外光の波長が、２１０〔ｎｍ〕以上、４２０〔ｎｍ〕以下であることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の配線基板の製造方法。
【請求項８】
前記樹脂層を形成する工程において、
前記樹脂層は、フォトリソグラフィ法、または、インプリント法により作製することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の配線基板の製造方法。
【請求項９】
前記少なくとも金属イオン及び犠牲剤を含む溶液は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔのうち少なくとも一つのイオンを含んでいることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の配線基板の製造方法。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれかに記載された製造方法により製造された配線基板を有する液体吐出ヘッド。
【請求項１】
電気配線を形成するための絶縁体からなる基板表面に光触媒粒子を含有する材料からなる光触媒含有層を形成する工程と、
前記光触媒含有層上の非配線領域のすべてに樹脂層を形成する工程と、
前記樹脂層の形成された基板を少なくとも金属イオン及び犠牲剤を含む溶液に浸漬した後、紫外線を照射し露出している前記光触媒含有層上に金属を析出する工程と、
を含むことを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項２】
前記基板は電気配線及び放熱のための放熱領域を形成するものであって、
前記樹脂層を形成する工程において、前記光触媒含有層上の非配線領域で、かつ、非放熱領域となる領域のすべてに樹脂層を形成することを特徴とする請求項１に記載の配線基板の製造方法。
【請求項３】
前記光触媒含有層に含まれる光触媒材料が、
前記金属の還元電位よりも前記光触媒材料の伝導帯の下端が負であり、かつ、
バンドギャップが３〔ｅＶ〕以上、６〔ｅＶ〕以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の配線基板の製造方法。
【請求項４】
前記光触媒含有層に含まれる光触媒材料が、
水素発生電位より前記光触媒材料の伝導帯の下端が負であり、かつ、
バンドギャップが３〔ｅＶ〕以上、６〔ｅＶ〕以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の配線基板の製造方法。
【請求項５】
前記光触媒材料が、紫外光を照射した際、水に対し不溶であることを特徴とする請求項３または４に記載の配線基板の製造方法。
【請求項６】
前記光触媒材料が、ＴｉＯ２、ＳｒＴｉＯ３、ＫＴａＯ３、ＫＴａＮｂＯ３、ＺｒＯ２或いはこれらの複合化合物であることを特徴とする請求項３から５のいずれかに記載の配線基板の製造方法。
【請求項７】
前記紫外光の波長が、２１０〔ｎｍ〕以上、４２０〔ｎｍ〕以下であることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の配線基板の製造方法。
【請求項８】
前記樹脂層を形成する工程において、
前記樹脂層は、フォトリソグラフィ法、または、インプリント法により作製することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の配線基板の製造方法。
【請求項９】
前記少なくとも金属イオン及び犠牲剤を含む溶液は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔのうち少なくとも一つのイオンを含んでいることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の配線基板の製造方法。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれかに記載された製造方法により製造された配線基板を有する液体吐出ヘッド。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００７−２６６１２４（Ｐ２００７−２６６１２４Ａ）
【公開日】平成１９年１０月１１日（２００７．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−８６４６３（Ｐ２００６−８６４６３）
【出願日】平成１８年３月２７日（２００６．３．２７）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月１１日（２００７．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月２７日（２００６．３．２７）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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