JPWO2015147219A1 - プリント配線板用基板、プリント配線板及びプリント配線板用基板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
以下、本発明の実施形態に係るプリント配線板用基板、プリント配線板及びプリント配線板用基板の製造方法を図面を参照しつつ説明する。
図1の当該プリント配線板用基板は、絶縁性を有し、複数の開口4を有するベースフィルム1と、金属粒子を含む導電性インクの塗布及び熱処理によりベースフィルム1の両面に積層され、かつ開口4内に充填される第1導電層2と、メッキにより第1導電層2の表面に積層される第2導電層3とを主に備える。
当該プリント配線板用基板を構成する図1Bのベースフィルム1は絶縁性を有し、複数の開口4が形成されている。このベースフィルム1の材料としては、例えばポリイミド、液晶ポリマー、テフロン(登録商標)、フッ素樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等の可撓性を有する樹脂、紙フェノール、紙エポキシ、ガラスコンポジット、ガラスエポキシ、ガラス基材等のリジッド材、硬質材料と軟質材料とを複合したリジッドフレキシブル材を用いることが可能である。これらの中でも、金属酸化物種との結合力が大きいことから、ポリイミドが特に好ましい。
上記開口4は、平面視円形状で、ベースフィルム1の一方の面から他方の面まで垂直に貫通している。ここで、開口4は、例えばドリル加工やレーザー加工等によりベースフィルム1の一方の面側から形成することができ、この場合、この一方の面側から他方の面側へ縮径するように開口4が形成される。つまり、この場合、開口4のベースフィルム1両面における直径のうち、上記一方の面の直径の方が他方の面の直径よりも大きい。このように、一方の面の直径の方が他方の面の直径よりも大きくなるように開口4を形成することで、上記一方の面側から導電性インクが充填し易くなる。
上記第1導電層2は、金属粒子を含む導電性インクの塗布により、ベースフィルム1の両面に積層され、かつ開口4内に充填されている。当該プリント配線板用基板では、導電性インクの塗布により第1導電層2を形成するので、容易に導電性インクで開口4内を充填すると共にベースフィルム1の両面を導電性の皮膜で覆うことができる。なお、導電性インク中の不要な有機物等を除去して金属粒子を確実に開口4内及びベースフィルム1の両面に固着させるため、第1導電層2は導電性インクの塗布後に熱処理が施されることが好ましい。
上記第1導電層2を形成する導電性インクは、導電性をもたらす導電性物質として金属粒子を含んでいる。本実施形態では、導電性インクとして、金属粒子と、その金属粒子を分散させる分散剤と、分散媒とを含むものを用いる。このような導電性インクを用いて塗布することで、微細な金属粒子による第1導電層2がベースフィルム1の両面に積層され、かつ開口4内に充填される。
上記第2導電層3は、無電解メッキにより第1導電層2のベースフィルム1とは反対側の面に積層されている。このように上記第2導電層3が無電解メッキにより形成されているので、第1導電層2を形成する金属粒子間の隙間には第2導電層3の金属が充填されている。このように、無電解メッキ金属が金属粒子間の隙間に充填されることによって金属粒子間の空隙を減少させることで、空隙部分が破壊起点となって第1導電層2がベースフィルム1から剥離することを抑制できる。
当該プリント配線板用基板の製造方法は、絶縁性を有するベースフィルムに開口を形成する開口形成工程と、開口を形成したベースフィルムの両面への金属粒子を含む導電性インクの塗布、及び所定以上の酸素濃度の雰囲気下での所定温度以上の加熱により第1導電層を形成する工程(第1導電層形成工程)と、メッキにより、上記第1導電層の少なくとも一方の面に第2導電層を形成する工程(第2導電層形成工程)とを備える。
上記開口形成工程では、図2Aに示す絶縁性のベースフィルム1に、ドリル加工やレーザー加工等を用いて複数の開口4を形成する(図2B)。
上記第1導電層形成工程では、図2Cに示すように、ベースフィルム1の両面へ金属粒子を含む導電性インクを塗布し、乾燥した後、熱処理を施す。導電性インクがベースフィルム1の両面へ塗布されることで、導電性インクは開口4内に充填される。
ここで、導電性インクに分散させる金属粒子の製造方法について説明する。上記金属粒子は、高温処理法、液相還元法、気相法等で製造することができる。
次に、上記導電性インクの調整方法について説明する。上記導電性インクに含まれる分散剤としては、分子量が2,000以上300,000以下で、分散媒中で析出した金属粒子を良好に分散させることができる種々の分散剤を用いることができる。分子量が上記範囲の分散剤を用いることで、金属粒子を分散媒中に良好に分散させることができ、得られる第1導電層2の膜質を緻密でかつ欠陥のないものにすることができる。上記分散剤の分子量が上記下限未満の場合、金属粒子の凝集を防止して分散を維持する効果が十分に得られないおそれがあり、その結果、ベースフィルム1に積層される第1導電層を緻密で欠陥の少ないものにできないおそれがある。一方、上記分散剤の分子量が上記上限を超える場合、分散剤の嵩が大きすぎ、導電性インクの塗布後に行う熱処理において、金属粒子同士の焼結を阻害してボイドを生じさせるおそれがある。また、分散剤の嵩が大きすぎると、第1導電層2の膜質の緻密さが低下したり、分散剤の分解残渣が導電性を低下させるおそれがある。
金属粒子を分散させた導電性インクをベースフィルム1の両面に塗布する方法としては、バーコート法、スプレーコート法、ディップコート法等の従来公知の塗布法を用いることができる。この中でも、バーコート法が、導電性インクをベースフィルム1の両面に均一に塗布でき、かつ開口4内へ確実に充填できる点で好ましい。
導電性インクをベースフィルム1の両面に塗布し、乾燥した後、熱処理を行う。ベースフィルム1の両面に導電性インクを塗布した後、熱処理をすることで、焼成された塗布層としてベースフィルム1の両面及び開口4の内壁に固着された第1導電層2が得られる。熱処理により、塗布された導電性インクに含まれる分散剤やその他の有機物を揮発及び分解させて塗布層から除去することにより、残る金属粒子が焼結状態又は焼結に至る前段階にあって相互に密着して固体接合したような状態となる。
上記第2導電層形成工程では、図2Dに示すように、上記第1導電層形成工程でベースフィルム1に積層した第1導電層2の外側に露出している面に、無電解メッキにより第2導電層3を形成する。
当該プリント配線板は、図1に示す上記プリント配線板用基板に導電パターンを形成することにより製造される。上記導電パターンは、上記プリント配線板用基板の第1導電層2及び第2導電層3にサブトラクティブ法又はセミアディティブ法を用いて形成される。
次に、上記プリント配線板用基板を用いる当該プリント配線板の製造方法の実施形態について説明する。ここでは、サブトラクティブ法により導電パターンを形成する場合について説明する。
当該プリント配線板用基板は、金属粒子を含む導電性インクの塗布及び熱処理により第1導電層がベースフィルムの開口内に緻密に充填されているので、高い導電性を有する。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
開口の直径が異なるベースフィルムを用いて、4つの実施例のプリント配線板用基板を製造し、耐リフロー性の評価を行った。
参考として、開口の直径、導電性インクの表面張力等と、開口上へのランド部の形成可能性及びランド部保持性との関係を評価した。
評価No.1〜No.13の熱処理後のプリント配線板用基板の断面を光学顕微鏡(株式会社ニコンの偏光顕微鏡「OPTIPHOT−2」)、電子顕微鏡(日本電子株式会社の分析走査電子顕微鏡「JSM−6390A」)等で観測し、開口内に導電性インクが充填されているか否かを確認した。開口内に導電性インクが充填されていたものは、開口上にランド部を形成できる可能性が高いとし評価結果「A」とした。一方、開口内に導電性インクが充填されていなかったものは、開口上にランド部を形成できる可能性が低いとし評価結果「B」とした。これらの評価結果を表1に示す。
評価No.1〜No.13の熱処理後のプリント配線板用基板に回路を形成し、プリント配線板を作製した。具体的には、評価No.1〜No.13のプリント配線板用基板に無電解メッキにより第2導電層を形成した後、サブトラクティブ法により導電パターンを形成した。この一連の回路形成の工程で上記導電性インクにより開口内に形成された導電層が脱落しなかったものをランド部成形保持性が高いとし評価結果「A」とした。一方、上記一連の回路形成の工程で上記開口内に形成された導電層が脱落したものをランド部成形保持性が低いとし評価結果「B」とした。これらの評価結果を表1に示す。
2 第1導電層
3 第2導電層
4 開口
5 レジスト
Claims (15)
- 絶縁性を有し、1又は複数の開口を有するベースフィルムと、
金属粒子を含む導電性インクの塗布及び熱処理により上記ベースフィルムの両面に積層され、かつ上記開口内に充填される第1導電層と、
メッキにより上記第1導電層の少なくとも一方の面に積層される第2導電層と
を備えるプリント配線板用基板。 - 上記金属粒子の平均粒子径が1nm以上500nm以下である請求項1に記載のプリント配線板用基板。
- 上記ベースフィルムの両面に親水化処理が施されている請求項1又は請求項2に記載のプリント配線板用基板。
- 上記金属が銅である請求項1、請求項2又は請求項3に記載のプリント配線板用基板。
- 上記第1導電層におけるベースフィルムの一方の面又は他方の面との界面から500nm以内の領域及び上記開口内の領域の空隙率が1%以上50%以下である請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のプリント配線板用基板。
- 上記ベースフィルムの一方の面を基準とした上記開口内に形成される第1導電層の凹部の最大深さの上記ベースフィルムの平均厚みに対する比が50%以下である請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のプリント配線板用基板。
- 上記開口のベースフィルム両面における直径のうち、大きい方の直径に対する上記ベースフィルムの平均厚みの比が0.2以上2.0以下である請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のプリント配線板用基板。
- 上記開口のベースフィルム両面における直径のうち、一方の直径に対する他方の直径の比が0.2以上1.0未満である請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のプリント配線板用基板。
- 上記ベースフィルム及び第1導電層の界面近傍に、上記金属粒子の金属に基づく金属酸化物又はその金属酸化物に由来する基並びに上記金属に基づく金属水酸化物又はその金属水酸化物に由来する基が存在する請求項1から請求項8のいずれか1項に記載のプリント配線板用基板。
- 上記金属酸化物又はその金属酸化物に由来する基の単位面積当たりの質量が0.1μg/cm2以上10μg/cm2以下、上記金属酸化物又はその金属酸化物に由来する基の上記金属水酸化物又はその金属水酸化物に由来する基に対する質量比が0.1以上である請求項9に記載のプリント配線板用基板。
- 上記金属粒子が、水溶液中で還元剤の働きにより金属イオンを還元する液相還元法によって得られた粒子である請求項1から請求項10のいずれか1項に記載のプリント配線板用基板。
- 上記液相還元法がチタンレドックス法である請求項11に記載のプリント配線板用基板。
- 導電パターンを有するプリント配線板であって、
上記導電パターンが、請求項1から請求項12のいずれか1項に記載のプリント配線板用基板の第1導電層及び第2導電層にサブトラクティブ法又はセミアディティブ法を用いることで形成されているプリント配線板。 - 絶縁性を有し、1又は複数の開口を有するベースフィルムの両面への金属粒子を含む導電性インクの塗布、及び酸素濃度が1ppm以上10,000ppm以下の雰囲気下での150℃以上500℃以下の加熱により、上記ベースフィルムの両面に積層され、かつ上記開口内に充填される第1導電層を形成する工程と、
メッキにより、上記第1導電層の少なくとも一方の面に第2導電層を形成する工程と
を備え、
上記金属粒子の平均粒子径が1nm以上500nm以下であるプリント配線板用基板の製造方法。 - 上記導電性インクの表面張力が10mN/m以上100mN/m以下である請求項14に記載のプリント配線板用基板の製造方法。
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