説明

配線基板の製造方法

【課題】品質の高い配線パターンを有する配線基板を提供する。
【解決手段】基板上に配線パターンが形成された配線基板の製造方法であって、前記基板の第1領域に対して、前記配線パターンの材料を含むとともに、基準の表面張力を有する第1機能液を液滴として吐出して、前記第1領域に前記第1機能液を塗布する第1塗布工程と、前記基板の第2領域に対して、前記配線パターンの材料を含むとともに、前記第1機能液よりも表面張力が小さい第2機能液を液滴として吐出して、前記第2領域に前記第2機能液を塗布する第2塗布工程と、を含むことを特徴とする。

【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に関する。
【背景技術】
【0002】
基板の両面に形成された導電性配線パターン同士を、基板に形成された貫通孔を介して電気的に接続させる配線基板の製造方法として、例えば、基板の一方面から貫通孔の周囲の縁部に導電性材料含有溶液を塗布して、貫通孔の内壁部に導電性材料含有溶液を付着させながら、基板の他方の面にまで到達させ、基板の両面に形成された導電性配線パターン同士を接続する方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2008−294244号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、貫通孔に対して導電性材料含有溶液が容易に濡れ広がらないため、基板の両面に形成された導電性配線パターン同士を容易に接続することができない、という課題があった。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【0006】
[適用例1]本適用例にかかる配線基板の製造方法は、基板上に配線パターンが形成された配線基板の製造方法であって、前記基板の第1領域に対して、前記配線パターンの材料を含むとともに、基準の表面張力を有する第1機能液を液滴として吐出して、前記第1領域に前記第1機能液を塗布する第1塗布工程と、前記基板の第2領域に対して、前記配線パターンの材料を含むとともに、前記第1機能液の前記表面張力よりも小さい表面張力を有する第2機能液を液滴として吐出して、前記第2領域に前記第2機能液を塗布する第2塗布工程と、を含むことを特徴とする。
【0007】
この構成によれば、基板の領域に応じて表面張力が異なる機能液を塗布することなる。すなわち、基板の領域に応じて機能液の塗り分けが可能となる。第1機能液は、基準の表面張力を有しており、これにより、エッジの良好な配線パターンを描画することができる。また、第2機能液は、例えば、機能液が濡れ広がりにくい領域において適用する。第2機能液は、第1機能液に比べて表面張力が小さい(低い)ため、第2領域において濡れ広がり、良好な配線パターンを描画できる。
【0008】
[適用例2]上記適用例にかかる配線基板の製造方法では、前記第1領域が、前記基板の平面部であり、前記第2領域が、前記基板に形成された貫通孔の壁面であることを特徴とする。
【0009】
この構成によれば、基板の平面部においてエッジの良好な配線パターンを形成することができる。また、貫通孔の内壁において容易に配線パターンを形成することができる。これにより、基板の両面に形成された配線パターンを、貫通孔の壁面に形成された配線パターンを介して容易に接続させることができる。
【0010】
[適用例3]上記適用例にかかる配線基板の製造方法において、前記第1機能液は、導電性微粒子が第1分散媒に分散された分散液であり、前記第2機能液は、前記導電性微粒子が第2分散媒に分散された分散液であることを特徴とする。
【0011】
この構成によれば、異なる分散媒を用いることにより、第1機能液と第2機能液の表面張力を容易に異ならせることができる。
【0012】
[適用例4]上記適用例にかかる配線基板の製造方法の前記第2塗布工程では、前記貫通孔の周縁部に対して、前記第1塗布工程における単位面積当たりの前記第1機能液の塗布量よりも多くの量の前記第2機能液を塗布することを特徴とする。
【0013】
この構成によれば、例えば、貫通孔の周縁部に対して、より多くの第2機能液を塗布することにより、塗布された第2機能液が貫通孔の壁面に濡れ広がるため、確実に壁面に配線パターンを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】配線基板の構成を示す断面図。
【図2】液滴吐出装置の構成を示す斜視図。
【図3】ピエゾ方式による機能液の吐出原理を説明する説明図。
【図4】配線基板の製造方法を示す工程図。
【図5】配線基板の製造方法を示す工程図。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、各層や各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各層や各部材の尺度を実際とは異ならせしめている。
【0016】
(配線基板の構成)
まず、配線基板の構成について説明する。図1は、配線基板の構成を示す断面図である。図1に示すように、配線基板1は、基板10と、基板10に形成された貫通孔20と、導電性を有する配線パターン100と、を備えている。本実施形態では、基板10の一方の第1平面部11aに形成された配線パターン100と、基板10の他方の第2平面部11bに形成された配線パターン100が、貫通孔20の壁面21に形成された配線パターン100を介して電気的に接続されている。基板10は、例えば、アルミナセラミック基板であり、厚みが250μmであり、貫通孔20の直径は80μmである。
【0017】
次に、配線基板の製造方法について説明する。なお、本実施形態にかかる配線基板の製造方法では、機能液を液滴として吐出する液滴吐出装置を用いるため、配線基板の製造方法の説明に先立ち、まず、液滴吐出装置について説明する。
【0018】
(液滴吐出装置の構成)
図2は、液滴吐出装置の構成を示す斜視図である。液滴吐出装置IJは、液滴吐出ヘッド1001と、X軸方向駆動軸1004と、Y軸方向ガイド軸1005と、制御装置CONTと、ステージ1007と、クリーニング機構1008と、基台1009と、ヒーター1015を備えている。
【0019】
ステージ1007は、機能液が塗布されるワークWを支持するものであって、ワークWを基準位置に固定する固定機構(図示省略)を備えている。
【0020】
液滴吐出ヘッド1001は、複数のノズル孔を備えたマルチノズルタイプの液滴吐出ヘッドであり、長手方向とX軸方向とを一致させている。複数のノズル孔は、液滴吐出ヘッド1001の下面に一定間隔で設けられている。液滴吐出ヘッド1001のノズル孔からは、ステージ1007に支持されているワークWに対して、機能液を液滴として吐出して、ワークW上に機能液を塗布するように構成されている。なお、液滴吐出装置IJには、複数の液滴吐出ヘッド1001を搭載することができる。
【0021】
X軸方向駆動軸1004には、X軸方向駆動モーター1002が接続されている。このX軸方向駆動モーター1002は、ステッピングモーター等からなるもので、制御装置CONTからX軸方向の駆動信号が供給されると、X軸方向駆動軸1004を回転させる。X軸方向駆動軸1004が回転すると、液滴吐出ヘッド1001はX軸方向に移動する。
【0022】
Y軸方向ガイド軸1005は、基台1009に対して動かないように固定されている。ステージ1007は、Y軸方向駆動モーター1003を備えている。Y軸方向駆動モーター1003はステッピングモーター等であり、制御装置CONTからY軸方向の駆動信号が供給されると、ステージ1007をY軸方向に移動する。
【0023】
制御装置CONTは、液滴吐出ヘッド1001に液滴の吐出制御用の電圧を供給する。また、X軸方向駆動モーター1002に液滴吐出ヘッド1001のX軸方向の移動を制御する駆動パルス信号を、Y軸方向駆動モーター1003にステージ1007のY軸方向の移動を制御する駆動パルス信号を供給する。
【0024】
クリーニング機構1008は、液滴吐出ヘッド1001をクリーニングするものである。クリーニング機構1008には、図示は省略のY軸方向の駆動モーターが備えられている。このY軸方向の駆動モーターの駆動により、クリーニング機構は、Y軸方向ガイド軸1005に沿って移動する。クリーニング機構1008の移動も制御装置CONTにより制御される。
【0025】
ヒーター1015は、ここではランプアニールによりワークWを熱処理する手段であり、ワークW上に配置された機能液に含まれる溶媒の蒸発及び乾燥を行う。このヒーター1015の電源の投入及び遮断も制御装置CONTにより制御される。
【0026】
液滴吐出装置IJは、液滴吐出ヘッド1001とワークWを支持するステージ1007とを相対的に走査しつつ、ワークWに対して、液滴吐出ヘッド1001の下面にX軸方向に配列された複数のノズル孔から液滴を吐出するようになっている。
【0027】
図3は、ピエゾ方式による機能液の吐出原理を説明する説明図である。図3において、機能液を収容する液体室1021に隣接してピエゾ素子1022が設置されている。液体室1021には、機能液を収容する材料タンクを含む液体材料供給系1023を介して機能液が供給される。ピエゾ素子1022は駆動回路1024に接続されており、この駆動回路1024を介してピエゾ素子1022に電圧を印加し、ピエゾ素子1022を変形させることにより、液体室1021が変形し、ノズル孔1025から機能液が液滴として吐出される。この場合、印加電圧の値を変化させることにより、ピエゾ素子1022の歪み量が制御される。また、印加電圧の周波数を変化させることにより、ピエゾ素子1022の歪み速度が制御される。ピエゾ方式による液滴吐出は材料に熱を加えないため、材料の組成に影響を与えにくいという利点を有する。
【0028】
(配線基板の製造方法)
次に、配線基板の製造方法について説明する。図4および図5は、配線基板の製造方法を示す工程図である。本実施形態の配線基板の製造方法は、基板上に配線パターンが形成された配線基板の製造方法であって、基板の第1領域に対して、配線パターンの材料を含むとともに、基準の表面張力を有する第1機能液を液滴として吐出して、第1領域に第1機能液を塗布する第1塗布工程と、基板の第2領域に対して、配線パターンの材料を含むとともに、記第1機能液の表面張力よりも小さい(低い)表面張力を有する第2機能液を液滴として吐出して、第2領域に第2機能液を塗布する第2塗布工程と、を含むものである。なお、本実施形態では、基板としてのアルミナセラミック基板に導電性を有する配線パターンが形成された配線基板の製造方法について説明する。
【0029】
まず、図4(a)に示すように、アルミナセラミック基板10を液滴吐出装置IJのステージ1007に載置する。そして、アルミナセラミック基板10を基準位置に固定する。本実施形態にかかるアルミナセラミック基板10は、第1および第2平面部11a,11bと、アルミナセラミック基板10に形成された貫通孔20と、を有し、第1および第2平面部11a,11bが、第1領域に対応し、貫通孔20の壁面21が、第2領域に対応する。そして、本実施形態では、第1領域としての第1および第2平面部11a,11bに対して第1機能液を塗布し、第2領域としての貫通孔20の壁面21に対して第2機能液を塗布する。
【0030】
第1機能液および第2機能液は、導電性微粒子が分散媒に分散された分散液である。導電性微粒子は、例えば、金、銀、銅、パラジウム、ニッケル等を含有する金属微粒子の他、導電性ポリマーや超電導体の微粒子、あるいは炭素粒子などを用いることができる。また、これら導電性微粒子については、分散性を向上させるためその表面に有機物などをコーティングして使用することもできる。このようなコーティング剤としては、例えばキシレン、トルエン等の有機溶剤やクエン酸溶液等が挙げられる。また導電性微粒子の粒径は1nm以上0.1μm以下であることが好ましい。0.1μmより大きいと、液滴吐出装置IJの液滴吐出ヘッド1001のノズル孔1025の目詰まりが起こりやすく、液滴Sの吐出が困難になるからである。また、1nmより小さいと、導電性微粒子に対するコーティング剤の体積比が大きくなり、得られる膜中の有機物の割合が過多となるからである。
【0031】
分散媒としては、前記の導電性微粒子を分散できるもので、凝集を起こさないものであれば特に限定されない。そのような分散媒として、具体的には、水の他に、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのアルコール類、n−ヘプタン、n−オクタン、デカン、トルエン、キシレン、シメン、デュレン、インデン、ジペンテン、テトラヒドロナフタレン、デカヒドロナフタレン、シクロヘキシルベンゼンなどの炭化水素系化合物、またエチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、1,2−ジメトキシエタン、ビス(2−メトキシエチル)エーテル、p−ジオキサンなどのエーテル系化合物、更にプロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、シクロヘキサノンなどの極性化合物を挙げることができる。これらのうち、微粒子の分散性と分散液の安定性、有機金属化合物の溶解性、また液滴吐出法への適用のし易さの点で、水、アルコール類、炭化水素系化合物、エーテル系化合物が好ましく、さらに好ましい分散媒または溶媒としては、水、炭化水素系化合物を挙げることができる。これらの分散媒または溶媒は、単独でも、あるいは2種以上の混合物としても使用することができる。
【0032】
なお、本実施形態では、第1および第2平面部11a,11bに塗布する第1機能液の表面張力を基準とし、貫通孔20の壁面21に形成される配線パターンを形成するための第2機能液の表面張力が、第1機能液の表面張力よりも小さく(低く)なるように設定する。換言すれば、アルミナセラミック基板10に対する第1機能液の基準となる接触角に対して、アルミナセラミック基板10に対する第2機能液の接触角が小さくなるように設定する。このように、表面張力が異なる第1および第2機能液を設定するため、本実施形態では、各機能液に含まれる分散媒を異ならせる。例えば、第1機能液は、銀の金属微粒子が分散媒としてのオクタノールに分散された分散液を用い、第2機能液は、銀の金属微粒子が分散媒としての2−エチルヘキサノールに分散された分散液を用いることができる。なお、この場合において、アルミナセラミック基板10に対する第1機能液の接触角は32°であった。一方、アルミナセラミック基板10に対する第2機能液の接触角は28°であり、第1機能液に比べ第2機能液の方が、接触角が小さい結果であった。これは、第2機能液の方が、第1機能液よりも表面張力が小さい(低い)ことを示す。以降、アルミナセラミック基板10に向けて上記第1および第2機能液を塗布する。
【0033】
まず、第1塗布工程では、図4(b)に示すように、第1平面部11aに対して、配線パターン100の材料を含むとともに、基準の表面張力を有する第1機能液を液滴S1として吐出して、第1平面部11aに第1機能液を塗布する。これにより、第1平面部11a上に第1機能液の液滴ドットD1が付着する。
【0034】
次いで、第2塗布工程では、図4(b)に示すように、貫通孔20の壁面21に対して、配線パターン100の材料を含むとともに、第1機能液よりも表面張力が小さい(低い)第2機能液を液滴S2として吐出して、壁面21に第2機能液を塗布する。さらに具体的には、貫通孔20の周縁部20aに対して、第1塗布工程における単位面積当たりの第1機能液の塗布量よりも多くの量の第2機能液を塗布する。また、例えば、図5に示すように、貫通孔20の周縁部20aを覆うように第2機能液を塗布する。これにより、貫通孔20の周縁部20aに第2機能液の液滴ドットD2が付着する。そうすると、塗布された第2機能液が貫通孔20の壁面21に濡れ広がりやすくなり、図4(b)に示すように、第2機能液が、第2機能液が塗布された面とは反対の面に到達する。
【0035】
なお、上記実施形態では、第1塗布工程の後に第2塗布工程を実施したが、第1塗布工程より先に第2塗布工程を行ってもよい。また、第1塗布工程と第2塗布工程とを同時期に行ってもよい。この場合、液滴吐出装置に複数の液滴吐出ヘッド1001を搭載し、第1機能液を吐出するための液滴吐出ヘッド1001と、別に第2機能液を吐出するための液滴吐出ヘッド1001を設ければよい。
【0036】
次いで、第1平面部11aに塗布された第1機能液と壁面21に塗布された第2機能液とを乾燥する。例えば、液滴吐出装置のヒーター1015を用いる。これにより、図4(c)に示すように、アルミナセラミック基板10上に仮乾燥された配線パターン100aが形成される。
【0037】
次いで、ステージ1007の載置面に対して、アルミナセラミック基板10の第1平面部11aと第2平面部11bとが逆さまとなるように移動する(ひっくり返す)。そして、図4(d)に示すように、第2平面部11bに第1機能液を塗布する。これにより、第2平面部11b上に第1機能液の液滴ドットD1が付着する。次いで、貫通孔20の周縁部20aに第2機能液を塗布する。これにより、貫通孔20の周縁部20aに第2機能液の液滴ドットD2が付着する。なお、先述した第2機能液塗布工程において、第2機能液が貫通孔20の壁面21を十分に濡れ広がっている場合には、貫通孔20の周縁部20aに対して第2機能液に変えて第1機能液を塗布してもよい。
【0038】
次いで、塗布された第1および第2機能液を熱処理して個化(焼成)させる。このような熱処理は、通常は大気中で行うが、必要に応じて窒素、アルゴン、ヘリウムなどの不活性ガス雰囲気中で行ってもよい。熱処理の処理温度としては、分散媒の沸点(蒸気圧)、雰囲気ガスの種類や圧力、微粒子の分散性や酸化性等の熱的挙動、コーティング剤の有無や量、基材の耐熱温度などを考慮して適宜決定される。本実施形態では、例えば、250℃でおよそ30分の熱処理を施す。なお、液滴吐出装置IJのヒーター1015を用いて熱処理を行ってもよい。
【0039】
以上の工程を経ることにより、配線基板1が形成される。
【0040】
従って、上記実施形態によれば、以下に示す効果がある。
【0041】
アルミナセラミック基板10の第1および第2平面部11a,11bに対して第1機能液を塗布し、貫通孔20の壁面21に対して第2機能液を塗布した。この際、第1機能液は、基準の表面張力を有しているため、第1および第2平面部11a,11b上に所定の通りに濡れ広がり、所望の寸法の配線パターン100を形成することができる。一方、貫通孔20の壁面21に対して塗布された第2機能液は、第1機能液に比べ、表面張力が小さい(低い)ため、壁面21に濡れ広がり、良好な配線パターン100を描画できる。従って、アルミナセラミック基板10の領域に応じて、機能液を使い分けることにより、第1および第2平面部11a,11b、および壁面21に対して容易に配線パターン100を形成することができる。また、壁面21における配線パターン100を介して、第1および第2平面部11a,11bに形成された配線パターン100を確実に電気的に接続させることができ、品質の高い配線パターンを有する配線基板1を提供することができる。
【0042】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態に種々の変更や改良などを加えることが可能である。変形例を以下に述べる。
【0043】
(変形例1)上記実施形態では、第1機能液の表面張力に基づいて、第1機能液よりも表面張力が小さな第2機能液を用いた場合について説明したが、これに限定されない。例えば、第1機能液の表面張力に基づいて、表面張力が異なる2種類以上の機能液を用いてもよい。この場合、第1機能液の表面張力よりも小さい機能液に限らず、第1機能液の表面張力よりも大きな機能液を設定してもよい。このようにすれば、基板に対して機能液の塗布する場合において、基板の領域をさらに詳細に設定し、その領域に合致した機能液で塗布することが可能となり、さらに品質の高い配線パターン100を形成することができる。
【0044】
(変形例2)上記実施形態では、分散媒を異ならせて第1機能液と第2機能液の表面張力を異ならせたが、別の手段によって表面張力を調整してもよい。例えば、フッ素系、シリコーン系、ノニオン系などの表面張力調節剤を微量添加することにより各機能液の表面張力を異ならせてもよい。このようにしても、上記同様の効果を得ることができる。
【0045】
(変形例3)上記実施形態では、基板としてアルミナセラミック基板10を用いて説明したが、これに限定されない。例えば、半導体装置(電子デバイス)における配線として用いる場合にはシリコン基板、液晶表示装置や有機EL装置、プラズマディスプレイなどの電気光学装置(電子デバイス)における配線として用いる場合にはガラス基板、多層配線基板の配線として用いる場合にはポリイミド基板等に適宜適用することができる。このような場合であっても、各基板の対象領域に応じて、基準の表面張力を有する機能液と、表面張力が異なる機能液と、を用いればよい。このようにしても、上記同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【0046】
1…配線基板、10…基板としてのアルミナセラミック基板、11a…第1平面部、11b…第2平面部、20…貫通孔、20a…周縁部、21…壁面、100…配線パターン、1001…液滴吐出ヘッド。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板上に配線パターンが形成された配線基板の製造方法であって、
前記基板の第1領域に対して、前記配線パターンの材料を含むとともに、基準の表面張力を有する第1機能液を液滴として吐出して、前記第1領域に前記第1機能液を塗布する第1塗布工程と、
前記基板の第2領域に対して、前記配線パターンの材料を含むとともに、前記第1機能液の前記表面張力よりも小さい表面張力を有する第2機能液を液滴として吐出して、前記第2領域に前記第2機能液を塗布する第2塗布工程と、を含むことを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項2】
請求項1に記載の配線基板の製造方法において、
前記第1領域が、前記基板の平面部であり、
前記第2領域が、前記基板に形成された貫通孔の壁面であることを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項3】
請求項1または2に記載の配線基板の製造方法において、
前記第1機能液は、導電性微粒子が第1分散媒に分散された分散液であり、
前記第2機能液は、前記導電性微粒子が第2分散媒に分散された分散液であることを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項4】
請求項2または3に記載の配線基板の製造方法において、
前記第2塗布工程では、
前記貫通孔の周縁部に対して、前記第1塗布工程における単位面積当たりの前記第1機能液の塗布量よりも多くの量の前記第2機能液を塗布することを特徴とする配線基板の製造方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公開番号】特開2012−248595(P2012−248595A)
【公開日】平成24年12月13日(2012.12.13)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−117676(P2011−117676)
【出願日】平成23年5月26日(2011.5.26)
【出願人】(000002369)セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Fターム(参考)】