JP3634658B2 - Pattern substrate and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はパターン基板およびその製造方法に係わり、特に樹脂基体上に選択的にメッキを行ってパターンを形成した基板、および、その製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より行われている樹脂基体上へのメッキ方法としては、以下のような方法が知られている。
【0003】
すなわち、プリント回路基板などに使用されるガラスエポキシ樹脂基板上にパターンを形成する際には、基板表面にメッキ反応の反応開始点となるPdなどの触媒核を形成し、これを無電解銅メッキ液に接触させて、基板上に銅メッキ層を形成する。さらに、フォト・エッチングプロセスにより、所望のパターンの保護レジストをこの銅メッキ層上に形成後、不要な部分を薬液によりエッチング除去し、希望するパターンを形成後、電気メッキ法などを用いて膜厚を増加させる。
【0004】
ここで、上記の工程におけるPd触媒核の形成には、塩化スズ水溶液、および、塩化パラジウム水溶液などを使用するウエットプロセスを用いても良いし、パラジウムなどの触媒核となる金属をスパッタなどのドライプロセス基板上に形成しても良い。
【0005】
また、上記プロセスで使用するエッチング時の保護レジストを使用しないパターン形成方法も知られている。例えば、ポリマー基板上に金属化合物とシュウ酸化合物よりなる層を形成し、これを200〜450(nm)の波長を有する光によりパターン露光して触媒層を形成後に、未露光の触媒能を有しない部分をアルカリ溶液で洗浄除去し、この基板を銅、コバルト、ニッケル、金などのメッキ浴に浸漬することで、保護レジストを使用することなく、基板上に金属パターンを形成する方法が知られている(特開平7−336018号公報)。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来より行われている樹脂基体へのパターン形成方法には、以下のような問題点があった。即ち、前記のようなウエット、または、ドライのプロセスを使用して、基体全面に金属層を形成した場合には、これをパターン化するための保護レジストの形成および金属層のエッチングプロセスを省くことができず、どうしても工程が複雑になってしまう。
【0007】
また、特開平7−336018号公報に記載されている方法は、上記の保護レジストの形成および金属層のエッチングプロセスを省略できる優れた方法であるが、同公報中に記載されている内容によれば、パターン化された触媒核層上(同公報中では、シード金属上)に最近でも1(μm)以上のストライク層を成膜する必要がある。しかも、このストライク層を成膜するにあたって使用するメッキ浴の浴温は、パターン化した触媒核層の破損を防ぐために、室温近辺の温度で行う必要がある。同公報には明示されていないが、このような条件の下で、例えば、1(μm)以上の銅ストライク層を形成しようとした場合、メッキ時間は数十分から数時間を要するのが普通であり、加工処理時間が長くなってしまうという問題点がある。
【0008】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたもので、その目的とするところは、パターン化された保護レジストを用いることなく、樹脂基体上にメッキによる金属パターンを形成し、しかも、上記ストライク層と同等の作用を持つメッキ層を、高速で成膜することが可能な層構成と製造方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明は樹脂基体上への選択的な触媒活性の付与を効果的に行うための、メッキ層の層構成と活性化プロセスを明らかにするものであり、少なくとも、樹脂基体上にニッケル・リンメッキ層、パラジウムメッキ層を、湿式のメッキ法によりこの順で積層してなるパターン基板の製造方法において、前記樹脂基体表面にエキシマ光を所望のパターンに照射し、しかる後に、アミノ基を有するシランカップリング剤、または、アミノ変性された反応性のシリコンオイルに前記樹脂基体を接触させ、前記エキシマ光の照射部に、無電解めっき反応を開始するための触媒を捕捉・固定化するための受容層を形成し、該受容層上に前記ニッケル・リンメッキ層を無電解めっきにより形成したことを特徴とするものである。
【0010】
本発明の製造方法は、樹脂基体上の第一層にニッケル・リンメッキ層、第二層にパラジウムメッキ層を無電解メッキ法によって形成しており、これら2層を基材上に連続的に形成した後に、例えば100℃以上の雰囲気温度にて熱処理を10分以上実施し、基板とメッキ層との密着を強化するようなメッキプロセスを用いている。このとき、無電解ニッケル・リンメッキ浴により、該基体上に金属析出を開始させるために、パターン化された触媒層を基体表面に設ける。そのために、まず所望のパターンと逆のパターンを有するマスクを介して、エキシマ光を基体表面のパターン形成を希望する部位に照射し、基体表面をミクロにエッチングしながら、エキシマ光の照射により生成される活性化酸素と該表面とを接触させる。これにより、パターンを形成したいと望む部分のみに活性化酸素を付与でき、この活性化酸素にアミノ基を有するシランカップリング剤、または、アミノ変性された反応性のシリコンオイルを捕捉させることが可能となる。
【0011】
これらの捕捉されたカップリング剤やシリコンオイルは、アミノ基を外側に向けて基材と結合するので、触媒核となり得る金属種のイオンを含有する水溶液(例えば塩化パラジウム水溶液など)と接触させることで、該アミノ基に金属イオンが捕捉され無電解メッキ反応の開始点となり、保護レジストを使用せずとも、任意のメッキパターンを基体上に形成することができる。
【0012】
この際に、使用可能なアミノ基を有するシランカップリング剤としては、
γ−アミノプロピルトリエトキシシランに代表されるような、構造式の端末に一つの1級アミンを有するもの、および、
N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリメトキシシランに代表されるような、構造式中に1級アミンと2級アミンを一つずつ有するもの、
その他を好適に利用することができる。
【0013】
同様に、使用可能なアミノ変性された反応性のシリコンオイルとしては、
ポリシロキサンの側鎖にR−NH2 基(RはCn H2n:nは整数)を導入したものなどを好適に利用することができる。
【0014】
また、上記第二層目の積層に用いる無電解パラジウムメッキ液は、第一層目のニッケル・リンメッキ層中への水素アタックを最小限に留めるために、金属析出反応の副反応生成物として水素を発生するような還元剤を含有していないメッキ液を使用することが好ましい。
【0015】
以上のような製造プロセスを用いて、前述したような層構成で樹脂基体上にメッキ層を積層する場合、ニッケル・リンメッキ層とパラジウムメッキ層の合計膜厚は、0.1(μm)以上あれば十分であり、この上に更に他の金属種や樹脂を積層するときの膜応力に耐えることができる。さらに、本発明のプロセスを用いれば、第一層目の形成に使用する無電解ニッケル・リンメッキ液の浴温が70℃近辺でも、パターン化触媒核層に損傷を与えることなく短時間で成膜ができる。
【0016】
ちなみに、本発明の製造プロセスを用いて、エポキシ樹脂上に、無電解ニッケル・リンメッキ層を浴温70℃にて0.2(μm)積層するには約3分、パラジウムメッキ層を浴温90℃にて0.15(μm)積層するには約2分を要し、このときのトータル膜厚が0.35(μm)であるにもかかわらず、さらなる金属層の積層のための下地層として十分な機能を発現した。
【0017】
本発明は、このようにして、保護レジストを用いなくとも、樹脂基体への選択的な触媒活性の付与と金属化パターンの形成を、密着性良く、経済的に行うことが可能である。
【0018】
また、上記のパラジウムメッキ層に、さらにメッキ法により、銅、銀、金、白金、その他を積層することで、任意のパターンを持った配線や電極、保護膜などを容易に形成することができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて詳しく説明する。
【0020】
図1(a)〜(e)は、本発明の代表的な成膜プロセスの模式図であり、図2は図1(e)のパラジウムメッキ層上に、さらに、メッキにより金属種を積層して、配線や保護膜としての機能を強調した場合の代表的な層構成を示す模式図である。
【0021】
このとき、図1(a)は本発明において使用可能な樹脂基体をあらわす模式図であり、樹脂基体1の材料としては、主たる構造が、エポキシ、ポリサルフォン、フッ素化ポリマー、ポリイミドからなる樹脂を含有するもの、その他を使用することができる。
【0022】
図1(b)は所望のパターンと同じ開口部を有するメタルマスク2を通して、図示されていない光源より、エキシマ光を樹脂基体1上に照射したときの模式図である。
【0023】
エキシマ光の光源としては、例えば、172(nm)に波長の発光分布のピークを有するウシオ電機製の誘電体バリア放電エキシマランプ、その他を好適に使用することができる。
【0024】
図1(c)はパターン状にエキシマ光を照射した基板を、アミノ基を有するシランカップリング剤を含有する水溶液、または、アミノ変性された反応性のシリコンオイルを含有する水溶液に浸漬し、これらの分子3をパターン状に基板に結合させたときの模式図である。
【0025】
ここで、アミノ基を有するシランカップリング剤の市販品の一例としては、信越化学工業(株)製のKBE603(分子端末に一つの1級アミンを有するもの)や、同社製のKBM603(構造式中に1級アミンと2級アミンを一つずつ有するもの)、その他を好適に使用することができる。
【0026】
また、アミノ変性された反応性のシリコンオイルの市販品の一例としては、同じく、信越化学工業(株)製のKF−861、X−22−3939A(ポリシロキサンの側鎖にアミノ基を導入したもの)、その他を好適に使用することができる。
【0027】
図1(d)は、図1(c)において形成されたパターンと、塩化パラジウムを含有する水溶液とを接触させ、無電解メッキ反応の開始点となる触媒核層を形成し、これを、無電解ニッケル・リンメッキ液中に浸漬して、ニッケル・リンメッキ層4を形成した時の模式図である。
【0028】
ここで使用する無電解ニッケル・リンメッキ液は、析出する膜応力が小さいものであれば、いずれのメーカーのものであっても使用することが可能である。
【0029】
ここで、無電解ニッケル・リンメッキ液の市販品の一例としては、メルテックス社製のメルプレートNi−1402(メッキ温度73℃、金属Ni濃度5.8g/L;Lはリットルを示す。)、その他を好適に使用することができる。
【0030】
図1(e)は、図1(d)に示したようなニッケル・リンメッキパターン上に、さらに、パラジウムメッキ層5を積層したときの模式図である。
【0031】
ここで使用する無電解パラジウムメッキ液は、パラジウム析出時の主たる副反応として、水素を生じない還元剤を含有するものが好ましい。なぜならば、熱処理により、基体とメッキ層との界面の密着を強化する前に、ニッケル・リンメッキ薄膜中にさらに外部から水素を吸蔵させることは、水素吸蔵による膜破壊の危険性を増大させる原因となるからである。
【0032】
このような条件の下で使用できる還元剤としては、ヒドラジン、ヒドロキノン、ギ酸ナトリウム、クエン酸、その他のものを好適に使用することができる。
【0033】
また、そのような条件を満たす市販品の一例としては、小島化学薬品(株)製の無電解パラジウムメッキ液であるPARED、その他を好適に使用することができる。
【0034】
以上のようにして、パターンメッキを行った樹脂基板を100℃以上の雰囲気温度にて熱処理する。この熱処理によって、樹脂基体とメッキ層との密着力を強化することができる。
【0035】
また、最上層にパラジウムメッキ層が形成されている状態で熱処理を行うと、金属層の酸化を抑制できるばかりか、さらなる金属種の積層を行う場合にも、活性化しやすいというパラジウムの特性を利用することができるので、有利である。
【0036】
図2は上述した熱処理を行ったパターンメッキ基板に、さらに他の金属種を積層した場合の模式図である。
【0037】
ここで、パラジウム上に銅、銀、金などの配線抵抗が低くなるような金属種を積層する場合には、樹脂基板上の導電回路パターンとしての特性が強化される。
【0038】
これらの金属の積層には無電解メッキ法、電解メッキ法のどちらを利用しても良く、その成膜に使用するメッキ液は、市販のもの、その他を自由に利用できる。
【0039】
利用できる市販品の一例としては、N.E.ケムキャット社製の電気銀メッキ液S−900、同じく無電解銀メッキ液EL−Ag、小島化学薬品(株)製の電気金メッキ液K−710ピュア・ゴールド、日本リーロナール社製の電気銅メッキ用添加剤カパーグリームCLX−A、同じくCLX−Cを添加した硫酸銅メッキ浴、大和化成(株)製の無電解金メッキ液ダインゴールドEL−2、その他を好適に使用することができる。
【0040】
また、パラジウム上に白金やイリジウムなどの耐薬品性に優れた金属種を積層する場合には、樹脂基板上の保護パターンとしての機能が強化される。
【0041】
これらの積層には無電解メッキ法、電解メッキ法のどちらを利用しても良く、その成膜に使用するメッキ液は、市販のもの、その他を自由に利用できる。
【0042】
利用できる市販品の一例としては、N.E.ケムキャット社製の無電解白金メッキ液EL−Pt、同じく、電解白金メッキ液Pt−745、その他を好適に使用することができる。
【0043】
以上に述べたように、本発明は、保護レジストを使用しなくとも、湿式のメッキ法を利用して、任意の金属パターンを樹脂基体上に形成できるばかりか、ニッケル・リン/パラジウムという層構成が優れた積層性を有しているために、様々な金属種を上部に積層することで、形成するパターンに付加価値を与えることができる。
【0044】
これに対して、本発明に示した製造プロセスによらず、樹脂基体上の全面に積層した10(μm)の銅メッキ層7を、保護レジスト8を用いてパターンエッチングする場合の模式図を図3に示す。この場合には、保護レジストの塗布・はく離という余分なプロセスが増加するばかりでなく、厚膜のエッチングまで行う必要があり、プロセスに無駄が多く好ましくない。
【0045】
【実施例】
以下、具体的に本発明の実施例について説明を行う。
[実施例1]
主たる構造がエポキシ樹脂よりなる樹脂基板を用意し、これに50(μm)のライン状の開口部を有するメタルマスクを乗せて、中心波長が172(nm)のエキシマ光を照射した。
【0046】
照射条件は、以下のとうりである。
【0047】
照射距離 基板表面から5(mm)
エキシマランプの放射強度 5.5(mW/cm2 )
照射雰囲気 室温、大気雰囲気中
照射時間 2(分)
このとき、γ−アミノプロピルトリエトキシシランとエタノールを重量比で1対1となるように混合した溶液の5(g)を1(L)のイオン交換水中に溶解したものを用意し、エキシマ光をパタン照射した基板を2分間浸漬し、イオン交換水で洗浄した。
【0048】
次に、イオン交換水に塩化パラジウムを0.5(g/L)となるように溶解したものを水酸化ナトリウムによりpH6.5に調整した水溶液を用意し、室温にて上記基板を2分間浸漬後、イオン交換水に浸漬して、余分なパラジウム水溶液を除去後に、無電解ニッケル・リンメッキ液中に浸漬した。
【0049】
ここで使用した無電解ニッケル・リンメッキ液は、前述したメルテックス社製のメルプレートNi−1402であり、メッキ温度73℃にて、3分間メッキを行い、樹脂基体上に0.25(μm)のニッケル・リンメッキ層を形成した。
【0050】
無電解ニッケル・リンメッキ終了後、ただちに、この基板を50℃に加温したイオン交換水中に浸漬し、基板に付着するメッキ液を除去した後に、90℃に加温した無電解パラジウムメッキ液中に浸漬して2分間メッキを行い、パラジウムメッキ層を0.15(μm)積層した。
【0051】
ここで使用した無電解パラジウムメッキ液は、ギ酸を還元剤とするものであり、浴のpHは6であった。
【0052】
Pdメッキの終了後に、基板をイオン交換水により十分に水洗し、窒素ブローを行って基板に付着するイオン交換水を除去後、130℃の大気雰囲気中にて30分間の焼成を行い、図1(e)に示した層構成を有するパターン基板を作製した。
【0053】
このようにして得られたメッキパターンは、使用したマスクと同じ50(μm)のラインが、断線することなく形成されていた。
[実施例2]
実施例1において、γ−アミノプロピルトリエトキシシランの代わりに前述の商品名KBM603を用いた。その他の条件は実施例1と同様にしてメッキを行い、図1(e)に示した層構成を有するパターン基板を作製した。
【0054】
このようにして得られたメッキパターンは、使用したマスクと同じ50(μm)のラインが、断線することなく形成されていた。
[実施例3]
実施例1において、γ−アミノプロピルトリエトキシシランの代わりに前述の商品名KF−861を用いた。その他の条件は実施例1と同様にしてメッキを行い、図1(e)に示した層構成を有するパターン基板を作製した。
【0055】
このようにして得られたメッキパターンは、使用したマスクと同じ50(μm)のラインが、断線やはく離は見られなかった。
[実施例4]
実施例1〜3と同様の製造プロセスを用いて作製した、図1(e)に示す層構成を有する基板のパラジウムメッキ層上に、さらに、前述した電解銀メッキ液(商品名S−900)を用いて、銀メッキ層を20(μm)積層し、図2に示した層構成を有するパターン基板を作製した。
【0056】
このとき、基板上に形成されているパターンに断線やはく離は見られなかった。
[実施例5]
実施例1〜3と同様の製造プロセスを用いて作製した、図1(e)に示す層構成を有する基板のパラジウムメッキ層上に、さらに、前述した無電解白金メッキ液(商品名EL−Pt)を用いて、白金メッキ層を0.2(μm)積層し、図2に示した層構成を有するパターン基板を作製した。
【0057】
このとき、基板上に形成されているパターンに断線やはく離は見られなかった。
[実施例6]
主たる構造がポリサルフォン樹脂よりなる樹脂基板を用意した以外は、実施例1〜5と同様の処理を行ったところ、基板上に形成されているパターンに断線やはく離は見られなかった。
[実施例7]
主たる構造がフッ素化ポリマーよりなる樹脂基板を用意した以外は、実施例1〜5と同様の処理を行ったところ、基板上に形成されているパターンに断線やはく離は見られなかった。
[実施例8]
主たる構造がポリイミドよりなる樹脂基板を用意した以外は、実施例1〜5と同様の処理を行ったところ、基板上に形成されているパターンに断線やはく離は見られなかった。
[比較例1]
図3に示したような、エポキシ樹脂基板上の全面に厚さ20(μm)の銅メッキ層を形成し、これに幅50(μm)の保護レジストパターンを形成し、エッチングプロセスにより金属パターンを形成したところ、銅パターンのところどころに断線や欠けが見られた。
【0058】
【発明の効果】
本発明は、以上に詳述したような製造プロセスと層構成を採用することで、保護レジストによるフォトエッチングプロセスを用いなくとも、樹脂基板上に十分な解像力を有する金属パターンを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の成膜プロセスと層構成を表す模式図である。
【図2】本発明の層構成を表す模式図である。
【図3】本発明の比較例を表す模式図である。
【符号の説明】
1 樹脂基板
2 マスク
3 触媒核受容層
4 ニッケル・リンメッキ膜
5 パラジウムメッキ膜
6 銅、銀、金、白金、又はイリジウムメッキ層
7 基板を全面被覆した銅メッキ層
8 保護レジスト層[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a pattern substrate and a manufacturing method thereof, and more particularly to a substrate on which a pattern is formed by selectively plating on a resin substrate and a manufacturing method thereof.
[0002]
[Prior art]
The following methods are known as conventional plating methods on a resin substrate.
[0003]
That is, when a pattern is formed on a glass epoxy resin substrate used for a printed circuit board or the like, a catalyst nucleus such as Pd which is a reaction starting point of a plating reaction is formed on the substrate surface, and this is electroless copper plated. A copper plating layer is formed on the substrate in contact with the liquid. Furthermore, a protective resist with a desired pattern is formed on this copper plating layer by a photo-etching process, then unnecessary portions are etched away with a chemical solution, and a desired pattern is formed. Increase.
[0004]
Here, for the formation of the Pd catalyst nucleus in the above step, a wet process using a tin chloride aqueous solution and a palladium chloride aqueous solution or the like may be used. It may be formed on a process substrate.
[0005]
Also known is a pattern formation method that does not use a protective resist during etching used in the above process. For example, a layer composed of a metal compound and an oxalic acid compound is formed on a polymer substrate, and this is subjected to pattern exposure with light having a wavelength of 200 to 450 (nm) to form a catalyst layer. A method for forming a metal pattern on a substrate without using a protective resist by rinsing and removing the portion not to be washed with an alkaline solution and immersing the substrate in a plating bath of copper, cobalt, nickel, gold or the like is known. (JP-A-7-336018).
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, conventional methods for forming a pattern on a resin substrate have the following problems. That is, when a metal layer is formed on the entire surface of the substrate using the wet or dry process as described above, the formation of a protective resist for patterning the metal layer and the etching process of the metal layer are omitted. The process is complicated by necessity.
[0007]
Further, the method described in JP-A-7-336018 is an excellent method capable of omitting the formation of the protective resist and the etching process of the metal layer, but according to the contents described in the same publication. For example, it is necessary to form a strike layer of 1 (μm) or more on the patterned catalyst core layer (in the same publication, on the seed metal). In addition, the bath temperature of the plating bath used to form the strike layer must be set at a temperature around room temperature in order to prevent damage to the patterned catalyst core layer. Although not specified in the publication, for example, when a copper strike layer of 1 (μm) or more is to be formed under such conditions, the plating time usually requires several tens of minutes to several hours. There is a problem that the processing time becomes long.
[0008]
The present invention has been made to solve the above problems, and the object is to form a metal pattern by plating on a resin substrate without using a patterned protective resist, Moreover, it is an object of the present invention to provide a layer structure and a manufacturing method capable of forming a plating layer having the same effect as the strike layer at a high speed.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
For this reason, the present invention clarifies the layer structure of the plating layer and the activation process for effectively imparting selective catalytic activity on the resin substrate, and at least nickel on the resin substrate. In a method for producing a patterned substrate in which a phosphor plating layer and a palladium plating layer are laminated in this order by a wet plating method, the resin substrate surface is irradiated with excimer light on a desired pattern, and then has an amino group. The resin substrate is brought into contact with a silane coupling agent or amino-modified reactive silicone oil, and a catalyst for initiating an electroless plating reaction is captured and immobilized on the excimer light irradiation part. A receiving layer is formed, and the nickel / phosphorous plating layer is formed on the receiving layer by electroless plating.
[0010]
In the manufacturing method of the present invention, a nickel / phosphorous plating layer is formed on a first layer on a resin substrate, and a palladium plating layer is formed on a second layer by an electroless plating method. These two layers are continuously formed on a substrate. After that, for example, a heat treatment is performed for 10 minutes or more at an atmospheric temperature of 100 ° C. or higher, and a plating process is used to strengthen the adhesion between the substrate and the plating layer. At this time, a patterned catalyst layer is provided on the surface of the substrate in order to initiate metal deposition on the substrate by an electroless nickel / phosphorous plating bath. For this purpose, first, excimer light is applied to the desired pattern formation on the substrate surface through a mask having a pattern opposite to the desired pattern, and the substrate surface is micro-etched and generated by irradiation with excimer light. The activated oxygen is brought into contact with the surface. As a result, activated oxygen can be applied only to the portion where pattern formation is desired, and this activated oxygen can capture a silane coupling agent having an amino group or amino-modified reactive silicone oil. It becomes.
[0011]
Since these trapped coupling agents and silicone oil bind to the base material with the amino group facing outward, they should be brought into contact with an aqueous solution (for example, an aqueous palladium chloride solution) containing ions of metal species that can become catalyst nuclei. Thus, metal ions are captured by the amino group and become the starting point of the electroless plating reaction, and an arbitrary plating pattern can be formed on the substrate without using a protective resist.
[0012]
At this time, as a usable silane coupling agent having an amino group,
having one primary amine at the end of the structural formula, such as γ-aminopropyltriethoxysilane, and
Having one primary amine and one secondary amine in the structural formula as represented by N-β (aminoethyl) γ-aminopropyltrimethoxysilane,
Others can be suitably used.
[0013]
Similarly, usable amino-modified reactive silicone oils are:
The side chain of the polysiloxane R-NH 2 group (R is C n H 2n: n is an integer) can be suitably used such as those introduced.
[0014]
In addition, the electroless palladium plating solution used for the lamination of the second layer is hydrogen as a side reaction product of the metal deposition reaction in order to minimize hydrogen attack into the first nickel / phosphorous plating layer. It is preferable to use a plating solution that does not contain a reducing agent that generates odor.
[0015]
When the plating layer is laminated on the resin substrate with the layer structure as described above using the manufacturing process as described above, the total film thickness of the nickel / phosphorous plating layer and the palladium plating layer should be 0.1 (μm) or more. It is sufficient to withstand the film stress when another metal species or resin is further laminated thereon. Furthermore, if the process of the present invention is used, even if the bath temperature of the electroless nickel / phosphorous plating solution used for forming the first layer is around 70 ° C., the patterned catalyst core layer can be formed in a short time without damaging it. Can do.
[0016]
Incidentally, by using the manufacturing process of the present invention, an electroless nickel / phosphorous plating layer is laminated on an epoxy resin at a bath temperature of 70 ° C. by 0.2 (μm) for about 3 minutes, and the palladium plating layer is heated at a bath temperature of 90 ° C. It takes about 2 minutes to laminate 0.15 (μm) at ℃, and even though the total film thickness at this time is 0.35 (μm), the underlayer for further metal layer lamination As a sufficient function.
[0017]
Thus, the present invention can economically perform selective imparting of catalytic activity to a resin substrate and formation of a metallized pattern without using a protective resist.
[0018]
Further, by laminating copper, silver, gold, platinum, and others on the palladium plating layer by plating, wiring, electrodes, protective films, etc. having arbitrary patterns can be easily formed. .
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0020]
FIGS. 1A to 1E are schematic views of a typical film forming process of the present invention. FIG. 2 is a diagram in which a metal species is further laminated on the palladium plating layer of FIG. FIG. 6 is a schematic diagram showing a typical layer configuration when the function as a wiring or a protective film is emphasized.
[0021]
At this time, FIG. 1A is a schematic view showing a resin substrate that can be used in the present invention. As a material of the
[0022]
FIG. 1B is a schematic diagram when excimer light is irradiated onto the
[0023]
As a light source for excimer light, for example, a dielectric barrier discharge excimer lamp manufactured by USHIO INC. Having a peak of light emission distribution of wavelength at 172 (nm), and the like can be preferably used.
[0024]
In FIG. 1 (c), a substrate irradiated with excimer light in a pattern is immersed in an aqueous solution containing an amino group-containing silane coupling agent or an aqueous solution containing amino-modified reactive silicone oil. It is a schematic diagram when the molecule |
[0025]
Here, as an example of a commercially available silane coupling agent having an amino group, KBE603 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. (having one primary amine at the molecular terminal) or KBM603 manufactured by the same company (structural formula) Among them, those having one primary amine and one secondary amine) and others can be used preferably.
[0026]
In addition, as an example of a commercially available product of amino-modified reactive silicone oil, KF-861 and X-22-3939A manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. (an amino group was introduced into the side chain of polysiloxane) And the like can be suitably used.
[0027]
FIG. 1 (d) shows a catalyst core layer that is the starting point of the electroless plating reaction by bringing the pattern formed in FIG. 1 (c) into contact with an aqueous solution containing palladium chloride. It is a schematic diagram when the nickel /
[0028]
The electroless nickel / phosphorous plating solution used here can be used by any manufacturer as long as the deposited film stress is small.
[0029]
Here, as an example of a commercially available electroless nickel / phosphorous plating solution, Melplate Ni-1402 manufactured by Meltex (plating temperature 73 ° C., metal Ni concentration 5.8 g / L; L indicates liter), Others can be suitably used.
[0030]
FIG. 1E is a schematic view when a
[0031]
The electroless palladium plating solution used here preferably contains a reducing agent that does not generate hydrogen as a main side reaction during palladium deposition. This is because, by strengthening the adhesion at the interface between the substrate and the plating layer by heat treatment, occlusion of hydrogen from the outside into the nickel / phosphorous plating thin film is the cause of increasing the risk of film destruction due to hydrogen occlusion. Because it becomes.
[0032]
As a reducing agent that can be used under such conditions, hydrazine, hydroquinone, sodium formate, citric acid, and others can be suitably used.
[0033]
Moreover, as an example of a commercial product that satisfies such conditions, PARED, which is an electroless palladium plating solution manufactured by Kojima Chemical Co., Ltd., and the like can be suitably used.
[0034]
As described above, the resin substrate subjected to pattern plating is heat-treated at an ambient temperature of 100 ° C. or higher. This heat treatment can reinforce the adhesion between the resin substrate and the plating layer.
[0035]
In addition, when the heat treatment is performed with the palladium plating layer formed on the top layer, not only the oxidation of the metal layer can be suppressed, but also the use of the characteristics of palladium that it is easy to activate when laminating more metal species. This is advantageous.
[0036]
FIG. 2 is a schematic view when another metal species is further laminated on the pattern-plated substrate subjected to the above-described heat treatment.
[0037]
Here, when a metal species such as copper, silver, and gold that has low wiring resistance is stacked on palladium, the characteristics as a conductive circuit pattern on the resin substrate are enhanced.
[0038]
For the lamination of these metals, either an electroless plating method or an electrolytic plating method may be used. A commercially available plating solution or the like can be used freely for the film formation.
[0039]
Examples of commercially available products that can be used include N.I. E. Electrocatalytic plating solution S-900 manufactured by Chemcat, electroless silver plating solution EL-Ag, electrogold plating solution K-710 Pure Gold manufactured by Kojima Chemical Co., Ltd. The agent copper grease CLX-A, a copper sulfate plating bath to which CLX-C is similarly added, electroless gold plating solution Dyne Gold EL-2 manufactured by Daiwa Kasei Co., Ltd., and others can be suitably used.
[0040]
In addition, when a metal species having excellent chemical resistance such as platinum or iridium is laminated on palladium, the function as a protective pattern on the resin substrate is enhanced.
[0041]
For the lamination, either an electroless plating method or an electrolytic plating method may be used, and commercially available plating solutions and others can be freely used for the film formation.
[0042]
Examples of commercially available products that can be used include N.I. E. Electroless platinum plating solution EL-Pt manufactured by Chemcat Corporation, as well as electrolytic platinum plating solution Pt-745, and the like can be preferably used.
[0043]
As described above, the present invention can form an arbitrary metal pattern on a resin substrate by using a wet plating method without using a protective resist, and also has a layer structure of nickel, phosphorus and palladium. Therefore, it is possible to give added value to the pattern to be formed by laminating various metal species on the upper part.
[0044]
On the other hand, regardless of the manufacturing process shown in the present invention, a schematic diagram in the case of pattern etching using a protective resist 8 on a 10 (μm) copper plating layer 7 laminated on the entire surface of a resin substrate is shown. 3 shows. In this case, not only the extra process of applying / peeling the protective resist is increased, but it is also necessary to carry out the etching of the thick film, and the process is wasteful and is not preferable.
[0045]
【Example】
Hereinafter, specific examples of the present invention will be described.
[Example 1]
A resin substrate having a main structure made of an epoxy resin was prepared, and a metal mask having a line-shaped opening of 50 (μm) was placed thereon, and excimer light having a center wavelength of 172 (nm) was irradiated.
[0046]
The irradiation conditions are as follows.
[0047]
Irradiation distance 5mm from substrate surface
Excimer lamp radiation intensity 5.5 (mW / cm 2 )
Irradiation atmosphere Room temperature, atmospheric irradiation time 2 (min)
At this time, a solution prepared by dissolving 5 (g) of γ-aminopropyltriethoxysilane and ethanol mixed at a weight ratio of 1 to 1 in 1 (L) ion-exchanged water was prepared. The substrate irradiated with the pattern was immersed for 2 minutes and washed with ion-exchanged water.
[0048]
Next, an aqueous solution prepared by dissolving palladium chloride in ion exchange water to 0.5 (g / L) to pH 6.5 with sodium hydroxide is prepared, and the substrate is immersed for 2 minutes at room temperature. Then, after immersing in ion-exchanged water and removing an excess palladium aqueous solution, it was immersed in an electroless nickel / phosphorous plating solution.
[0049]
The electroless nickel / phosphorous plating solution used here is the above-mentioned Melplate Ni-1402 made by Meltex Co., Ltd., plated at a plating temperature of 73 ° C. for 3 minutes, and 0.25 (μm) on the resin substrate. A nickel-phosphorous plating layer was formed.
[0050]
Immediately after completion of electroless nickel / phosphorous plating, the substrate is immersed in ion-exchanged water heated to 50 ° C., and after removing the plating solution adhering to the substrate, the substrate is placed in an electroless palladium plating solution heated to 90 ° C. It was immersed and plated for 2 minutes, and a palladium plating layer was laminated to 0.15 (μm).
[0051]
The electroless palladium plating solution used here was formic acid as a reducing agent, and the pH of the bath was 6.
[0052]
After the Pd plating is completed, the substrate is sufficiently washed with ion exchange water, blown with nitrogen to remove ion exchange water adhering to the substrate, and then baked for 30 minutes in an air atmosphere at 130 ° C. A patterned substrate having the layer configuration shown in (e) was produced.
[0053]
In the plating pattern thus obtained, the same 50 (μm) line as the mask used was formed without disconnection.
[Example 2]
In Example 1, the above-mentioned trade name KBM603 was used in place of γ-aminopropyltriethoxysilane. Other conditions were plated in the same manner as in Example 1 to produce a patterned substrate having the layer structure shown in FIG.
[0054]
In the plating pattern thus obtained, the same 50 (μm) line as the mask used was formed without disconnection.
[Example 3]
In Example 1, the above-mentioned trade name KF-861 was used instead of γ-aminopropyltriethoxysilane. Other conditions were plated in the same manner as in Example 1 to produce a patterned substrate having the layer structure shown in FIG.
[0055]
In the plating pattern thus obtained, the same 50 (μm) line as that of the used mask was not broken or peeled off.
[Example 4]
On the palladium plating layer of the substrate having the layer structure shown in FIG. 1 (e) produced using the same manufacturing process as in Examples 1 to 3, the above-described electrolytic silver plating solution (trade name S-900) Was used to laminate a silver plating layer of 20 (μm), and a patterned substrate having the layer configuration shown in FIG. 2 was produced.
[0056]
At this time, no disconnection or separation was observed in the pattern formed on the substrate.
[Example 5]
An electroless platinum plating solution (trade name EL-Pt) described above was further formed on the palladium plating layer of the substrate having the layer structure shown in FIG. ) Was used to form a patterned substrate having the layer configuration shown in FIG.
[0057]
At this time, no disconnection or separation was observed in the pattern formed on the substrate.
[Example 6]
Except for preparing a resin substrate whose main structure is made of polysulfone resin, the same processing as in Examples 1 to 5 was performed. As a result, no disconnection or separation was observed in the pattern formed on the substrate.
[Example 7]
Except that a resin substrate having a main structure made of a fluorinated polymer was prepared, the same treatment as in Examples 1 to 5 was performed. As a result, no disconnection or separation was observed in the pattern formed on the substrate.
[Example 8]
Except that a resin substrate whose main structure is made of polyimide was prepared, the same processing as in Examples 1 to 5 was performed. As a result, no disconnection or separation was observed in the pattern formed on the substrate.
[Comparative Example 1]
As shown in FIG. 3, a copper plating layer having a thickness of 20 (μm) is formed on the entire surface of the epoxy resin substrate, a protective resist pattern having a width of 50 (μm) is formed thereon, and a metal pattern is formed by an etching process. When formed, disconnection and chipping were observed in some places in the copper pattern.
[0058]
【The invention's effect】
The present invention can form a metal pattern having a sufficient resolving power on a resin substrate without using a photo-etching process using a protective resist by employing the manufacturing process and the layer structure as described in detail above. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a film forming process and a layer structure of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a layer structure of the present invention.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a comparative example of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記樹脂基体表面にエキシマ光を所望のパターンに照射し、しかる後に、アミノ基を有するシランカップリング剤、または、アミノ変性された反応性のシリコンオイルに前記樹脂基体を接触させ、前記エキシマ光の照射部に、無電解めっき反応を開始するための触媒を捕捉・固定化するための受容層を形成し、該受容層上に前記ニッケル・リンメッキ層を無電解めっきにより形成したことを特徴とするパターン基板の製造方法。At least in the method for producing a patterned substrate in which a nickel / phosphorous plating layer and a palladium plating layer are laminated in this order by a wet plating method on a resin substrate,
Excimer light is irradiated on the surface of the resin substrate in a desired pattern, and then the resin substrate is brought into contact with a silane coupling agent having an amino group or reactive amino oil modified with amino, and the excimer light is irradiated. A receiving layer for capturing and immobilizing a catalyst for initiating an electroless plating reaction is formed on the irradiated portion, and the nickel / phosphorous plating layer is formed on the receiving layer by electroless plating. A method for manufacturing a pattern substrate.
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