JP7616108B2 - Method for manufacturing a wiring board - Google Patents
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Description
本発明は、配線基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a wiring board.
従来から、電子回路基板などを製造する際には、金属回路パターンを形成するために、基材の表面に金属皮膜が成膜される（例えば、特許文献１）。特許文献１には、金属イオンを還元することで金属を析出させて、この析出した金属からなる金属皮膜を樹脂基材の導体パターン層の表面に成膜する技術が開示されている。
Conventionally, when manufacturing electronic circuit boards and the like, a metal film is formed on the surface of a substrate to form a metal circuit pattern (for example, Patent Document 1).
特許文献１に開示された技術では、樹脂基材の導体パターン層の表面に固体電解質膜（以下、電解質膜ともいう）を押圧した状態で、電源部を用いて、陽極と陰極となる導体パターン層との間に電圧を印加する。電源部による電圧の印加により、導体パターン層の表面で、電解質膜に含有した金属イオンが還元される。したがって、導体パターン層の表面に金属が析出され、導体パターン層の表面に金属皮膜を成膜することができる。
In the technology disclosed in
ところで、樹脂基材の表面のうち、導体パターン層が形成されていない部分は、陰極となり得ないため、この部分には、金属皮膜が成膜されない。このため、陽極と導体パターン層との間に電圧が印加されると、金属皮膜が成膜された部分と金属皮膜が成膜されていない部分との間に、段差が生じる。樹脂基材の導体パターン層の表面に電解質膜が押圧されているため、電解質膜は、段差に追従するように変形する。導体パターン層の表面の金属皮膜が成長するに従い、上記段差も大きくなるため、電解質膜は、上記段差に追従する際に、局所的に塑性変形することがあり、電解質膜の耐久性が低下するおそれがあった。 However, the portion of the surface of the resin substrate where the conductor pattern layer is not formed cannot become a cathode, and therefore no metal film is formed on this portion. Therefore, when a voltage is applied between the anode and the conductor pattern layer, a step is formed between the portion where the metal film is formed and the portion where the metal film is not formed. Since the electrolyte membrane is pressed against the surface of the conductor pattern layer of the resin substrate, the electrolyte membrane deforms to conform to the step. As the metal film on the surface of the conductor pattern layer grows, the step also becomes larger, and therefore the electrolyte membrane may locally undergo plastic deformation when conforming to the step, which may reduce the durability of the electrolyte membrane.
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、その目的は、固体電解質膜の耐久性低下を抑制することのできる、配線基板の製造方法を提供することである。 The present invention was made in consideration of these points, and its purpose is to provide a method for manufacturing a wiring board that can suppress deterioration in the durability of the solid electrolyte membrane.
前記課題を鑑みて、本発明に係る配線基板の製造方法は、基材と、該基材の表面に設けられた所定の配線パターンの配線層と、を備えた配線基板の製造方法であって、前記基材として、樹脂を含む絶縁性の基材を準備する工程と、前記基材の表面のうち、前記配線層が設けられる部分の表面を粗化する工程と、ターゲット源で生成された金属粒子を、前記基材の表面に蒸着させることにより、前記基材の表面に金属を含有するシード層を形成する工程と、陽極と陰極である前記シード層との間に固体電解質膜を配置し、前記固体電解質膜を前記シード層に接触させ、前記陽極と前記シード層との間に電圧を印加して、前記固体電解質膜に含有された金属イオンを還元することで、前記シード層に金属皮膜を成膜する工程と、前記金属皮膜及び前記シード層に対し、前記金属皮膜の表面から、前記基材の表面において、粗化された部分と粗化されていない部分との境界に向かって、切り込みを形成する工程と、前記切り込みが形成された前記金属皮膜及び前記シード層の部分のうち、前記基材において粗化されていない部分に位置する部分を、前記基材から物理的に除去する工程と、を含むことを特徴とする。 In view of the above problem, the method for manufacturing a wiring board according to the present invention is a method for manufacturing a wiring board including a substrate and a wiring layer of a predetermined wiring pattern provided on the surface of the substrate, and includes the steps of: preparing an insulating substrate containing a resin as the substrate; roughening the surface of the substrate where the wiring layer is to be provided; forming a seed layer containing a metal on the surface of the substrate by depositing metal particles generated by a target source on the surface of the substrate; disposing a solid electrolyte film between the seed layer, which is an anode and a cathode, contacting the solid electrolyte film with the seed layer, and applying a voltage between the anode and the seed layer to reduce the metal ions contained in the solid electrolyte film, thereby forming a metal film on the seed layer; forming a cut in the metal film and the seed layer from the surface of the metal film toward the boundary between the roughened portion and the non-roughened portion on the surface of the substrate; and physically removing from the substrate the portion of the metal film and the seed layer where the cut is formed, which is located in the non-roughened portion of the substrate.
本発明に係る配線基板の製造方法では、基材の表面のうち、配線層が設けられる部分の表面を粗化するので、基材は、配線層が設けられる部分の表面粗さが、それ以外の部分の表面粗さよりも粗く形成される。つまり、粗化された部分に凹凸が形成され、粗化された部分の表面積は、それ以外の部分の表面積よりも大きくなる。当該方法では、基材の表面を粗化した後、ターゲット源で生成された金属粒子が、基材の表面に蒸着され、これにより、基材の表面に平坦な表面のシード層が形成される。この際、シード層は、基材の表面の粗化された部分の凹部に入り込み、当該部分において、それ以外の部分よりも大きな表面積で、基材と接触する。このため、基材において配線層が設けられる部分とシード層との密着強度は、基材において配線層が設けられない部分とシード層との密着強度より、高くなる。当該方法では、平坦なシード層に固体電解質膜を接触させることにより、シード層に金属皮膜を成膜するため、固体電解質膜の局所的な変形を抑制することができ、ひいては、固体電解質膜の耐久性低下を抑制することができる。最後に、金属皮膜及びシード層の部分のうち、基材において粗化されていない部分に位置する部分を、基材から物理的に除去することにより、基材の表面に所定の配線パターンの配線層を形成することができる。 In the method for manufacturing a wiring board according to the present invention, the surface of the portion of the substrate on which the wiring layer is provided is roughened, so that the surface roughness of the portion on which the wiring layer is provided is rougher than that of the other portions of the substrate. In other words, the roughened portion has an uneven surface, and the surface area of the roughened portion is larger than that of the other portions. In this method, after roughening the surface of the substrate, metal particles generated by the target source are deposited on the surface of the substrate, thereby forming a seed layer with a flat surface on the surface of the substrate. At this time, the seed layer enters the recesses of the roughened portion of the substrate surface, and contacts the substrate with a surface area larger than that of the other portions. Therefore, the adhesion strength between the portion of the substrate on which the wiring layer is provided and the seed layer is higher than the adhesion strength between the portion of the substrate on which the wiring layer is not provided and the seed layer. In this method, the solid electrolyte film is brought into contact with the flat seed layer to form a metal film on the seed layer, so that local deformation of the solid electrolyte film can be suppressed, and thus the deterioration of the durability of the solid electrolyte film can be suppressed. Finally, the portions of the metal film and seed layer that are located in the non-roughened areas of the substrate are physically removed from the substrate, thereby forming a wiring layer with a predetermined wiring pattern on the surface of the substrate.
好ましい態様としては、前記粗化する工程において、前記配線層が設けられる部分の表面を、レーザにより粗化する。 In a preferred embodiment, in the roughening step, the surface of the portion on which the wiring layer is to be provided is roughened by a laser.
この態様によれば、配線層が設けられる部分の表面をレーザにより粗化することから、たとえば過マンガン酸塩などの薬液を用いて粗化する場合に比べて、より細い配線パターンを実現することができる。また、基材の樹脂に対し、大気中で、レーザによって熱が加えられるため、樹脂の酸化物の官能基が生成され、基材において粗化された部分の表面に、当該官能基が付着する。ターゲット源で生成された金属粒子は、基材の樹脂から生じた官能基と結合するため、基材の表面において粗化された部分とシード層との間の密着強度を高くすることができる。 According to this aspect, the surface of the portion on which the wiring layer is provided is roughened by the laser, so that a finer wiring pattern can be realized compared to the case where the surface is roughened using a chemical solution such as permanganate. In addition, heat is applied to the resin of the substrate by the laser in the atmosphere, so that functional groups of the oxide of the resin are generated, and the functional groups adhere to the surface of the roughened portion of the substrate. The metal particles generated by the target source bond with the functional groups generated from the resin of the substrate, so that the adhesive strength between the roughened portion of the substrate surface and the seed layer can be increased.
好ましい態様としては、前記粗化する工程の後、且つ、前記シード層を形成する工程の前において、前記基材の表面に酸素プラズマを照射する工程を含む。 A preferred embodiment includes a step of irradiating the surface of the substrate with oxygen plasma after the roughening step and before the seed layer forming step.
基材の表面において粗化された部分の表面積は、それ以外の部分の表面積よりも大きいため、この態様によれば、酸素を含む官能基は、基材において粗化された部分の表面に、より多く付着される。ターゲット源で生成された金属粒子は、基材の表面に付着した官能基と結合するため、基材において粗化された部分の表面とシード層との間の密着強度を高くすることができる。 The surface area of the roughened portion of the substrate surface is larger than the surface area of the remaining portion, so that in this embodiment, more oxygen-containing functional groups are attached to the surface of the roughened portion of the substrate. The metal particles generated by the target source bond to the functional groups attached to the substrate surface, so that the adhesive strength between the surface of the roughened portion of the substrate and the seed layer can be increased.
好ましい態様としては、前記シード層を形成する工程において、前記ターゲット源として銅を使用し、前記金属粒子としての銅粒子を、前記基材の表面にスパッタリングにより蒸着させることにより、前記基材の表面に銅を含有するシード層を形成し、前記金属皮膜を成膜する工程の後、前記基材の樹脂が軟化するまで、前記基材、前記シード層、及び、前記金属皮膜に熱を加えて熱処理を行う工程を含む。 In a preferred embodiment, the step of forming the seed layer includes a step of forming a copper-containing seed layer on the surface of the substrate by using copper as the target source and depositing copper particles as the metal particles on the surface of the substrate by sputtering, and after the step of forming the metal coating, a step of applying heat to the substrate, the seed layer, and the metal coating until the resin of the substrate softens, thereby carrying out a heat treatment.
基材の表面において粗化された部分の表面積は、それ以外の部分の表面積よりも大きいため、この態様によれば、ターゲット源から飛来した銅粒子は、基材において粗化された部分の表面に、より多く蒸着される。スパッタリングによって、基材の表面に銅粒子が蒸着した場合、銅粒子と基材の表面との間には、隙間が形成される。本態様によれば、基材の樹脂が軟化するまで、基材、シード層、金属皮膜に熱を加えて熱処理を行うため、熱処理によって軟化した樹脂が、銅粒子と基材の表面との間に形成された隙間に入り込む。基材において粗化された部分の表面には、より多くの銅粒子が蒸着しているため、銅粒子と軟化された樹脂との接触面積が増加し、基材において粗化された部分の表面とシード層との間の密着強度を高くすることができる。 Since the surface area of the roughened portion of the substrate surface is larger than the surface area of the other portions, according to this embodiment, more copper particles coming from the target source are deposited on the surface of the roughened portion of the substrate. When copper particles are deposited on the surface of the substrate by sputtering, gaps are formed between the copper particles and the surface of the substrate. According to this embodiment, heat is applied to the substrate, seed layer, and metal coating to perform heat treatment until the resin of the substrate softens, so that the resin softened by the heat treatment enters the gaps formed between the copper particles and the surface of the substrate. Since more copper particles are deposited on the surface of the roughened portion of the substrate, the contact area between the copper particles and the softened resin increases, and the adhesive strength between the surface of the roughened portion of the substrate and the seed layer can be increased.
好ましい態様としては、前記切り込みを形成する工程及び前記除去する工程を、前記熱処理を行う工程の後に行う。 In a preferred embodiment, the step of forming the incisions and the step of removing the incisions are carried out after the step of performing the heat treatment.
この態様によれば、熱処理を行った後、金属皮膜及びシード層に対し、金属皮膜の表面から、基材の表面において、粗化された部分と粗化されていない部分との境界に向かって、切り込みを形成する。このように、熱処理によって、基材において粗化された部分の表面とシード層との間の密着強度が高くされた状態で、金属皮膜及びシード層に切り込みを形成することから、当該切り込みを形成する際に、シード層が、基材において粗化された部分の表面から剥離することを回避できる。シード層が、基材の粗化された部分の表面に強く密着しているため、切り込みが形成された金属皮膜及びシード層の部分のうち、基材の表面において粗化されていない部分に位置する部分だけを、基材から除去することができる。 According to this aspect, after the heat treatment, an incision is formed in the metal coating and the seed layer from the surface of the metal coating toward the boundary between the roughened portion and the non-roughened portion on the surface of the substrate. In this way, the heat treatment increases the adhesion strength between the surface of the roughened portion of the substrate and the seed layer, and the incision is formed in the metal coating and the seed layer. Therefore, when the incision is formed, it is possible to prevent the seed layer from peeling off from the surface of the roughened portion of the substrate. Since the seed layer is strongly adhered to the surface of the roughened portion of the substrate, only the portion of the metal coating and the seed layer where the incision is formed that is located on the non-roughened portion of the substrate surface can be removed from the substrate.
本発明によれば、固体電解質膜の耐久性低下を抑制することができる。 The present invention makes it possible to suppress deterioration of the durability of the solid electrolyte membrane.
以下、本発明の実施形態について図面を参照し説明する。 The following describes an embodiment of the present invention with reference to the drawings.
＜第１実施形態＞
図１Ａから図３を参照して、第１実施形態に係る配線基板８０の製造方法について説明する。本実施形態の製造方法は、図１Ｃ（ｇ）に示すような、基材Ｂと、基材Ｂの表面Ｂ１に設けられた所定の配線パターンの配線層Ｃと、を備えた配線基板８０の製造に適用することができる。
First Embodiment
A method for manufacturing a
［準備する工程］
図１Ａ（ａ）に示すように、本実施形態の配線基板８０の製造方法では、基材Ｂとして、樹脂を含む絶縁性の基材Ｂを準備する工程を実施する。基材Ｂを構成する樹脂として、たとえば、エポキシ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂、ＡＡＳ樹脂、ＰＳ樹脂、ＥＶＡ樹脂、ＰＭＭＡ樹脂、ＰＢＴ樹脂、ＰＥＴ樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＰＡ樹脂、ＰＯＭ樹脂、ＰＣ樹脂、ＰＰ樹脂、ＰＥ樹脂、ＰＩ樹脂（ポリイミド）、エラストマーとＰＰを含むポリマーアロイ樹脂、変性ＰＰＯ樹脂、ＰＴＦＥ樹脂、ＥＴＦＥ樹脂等の熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。基材Ｂとしては、たとえば、ガラスエポキシ樹脂からなる基材、ポリイミド樹脂等の可撓性を有するフィルム状の基材等を用いることができる。
[Preparation process]
1A(a), in the manufacturing method of the
［粗化する工程］
次いで、図１Ａ（ｂ）に示すように、本実施形態に係る製造方法では、基材Ｂの表面Ｂ１のうち、配線層Ｃが設けられる部分の表面Ｂ２を粗化する工程を実施する。具体的には、この工程では、基材Ｂをレーザ照射装置（図示せず）に設置し、当該レーザ照射装置に設けられたレーザ光源（図示せず）から基材Ｂの表面Ｂ１に向かって、レーザ３０を照射する。基材Ｂの表面Ｂ１に、配線基板８０の配線パターンに応じた所定パターンが形成されるように、配線層Ｃが設けられる部分の表面Ｂ２にレーザ３０を照射し、当該表面Ｂ２を粗化する。これにより、基材Ｂの表面Ｂ１において粗化された部分の表面Ｂ２に凹凸が形成される。基材Ｂにおいて配線層Ｃが設けられる部分の表面Ｂ２の算術平均粗さＲａが０．１μｍ～０．５μｍとなるように粗化することが好ましい。なぜなら、当該Ｒａが大きくなるほど、基材Ｂと後述する金属粒子（例えば銅粒子）との密着強度は高くなるが、その一方で、基材Ｂの表面Ｂ２に存在する金属粒子（例えば銅粒子）の表面積が大きくなり導通経路が長くなるため、伝送損失が大きくなるためである。５Ｇや６Ｇなどの通信では、より低い伝送損失が求められるため、この場合、上記表面Ｂ２の算術平均粗さＲａが０．１μｍ～０．２μｍとなるように粗化することが、より好ましい。この工程では、例えば、配線基板８０の配線パターンに応じた形状のマスク部材（図示せず）を基材Ｂの表面Ｂ１に配置し、過マンガン酸塩などの薬液を用いて基材Ｂの表面Ｂ１を粗化してもよい。基材Ｂの表面Ｂ１をレーザ３０により粗化する場合、たとえば過マンガン酸塩などの薬液を用いて粗化する場合に比べて、より細い配線パターンを実現することができる。また、基材Ｂの樹脂に対し、大気中で、レーザ３０によって熱が加えられると、樹脂の酸化物の官能基が生成され、基材Ｂの表面Ｂ１において粗化された部分の表面Ｂ２に、当該官能基が付着する。当該官能基は、大気中、特に酸素雰囲気中で、基材Ｂの樹脂に対し、レーザ３０によって熱が加えられたときに生成され、当該官能基としては、たとえば、水酸基（－ＯＨ）、カルボキシル基（－ＣＯＯＨ）、アルデヒド基（－ＣＯＨ）が挙げられる。
[Roughening process]
Next, as shown in FIG. 1A(b), in the manufacturing method according to the present embodiment, a step of roughening the surface B2 of the surface B1 of the base material B, which is a portion on which the wiring layer C is provided, is carried out. Specifically, in this step, the base material B is placed in a laser irradiation device (not shown), and a
［シード層を形成する工程］
次いで、図１Ａ（ｃ）に示すように、ターゲット源（図示せず）で生成された金属粒子Ｍを、基材Ｂの表面Ｂ１に蒸着させることにより、基材Ｂの表面Ｂ１に金属を含有するシード層２０を形成する工程を実施する。具体的には、この工程では、粗化する工程を経て製造された基材Ｂを、図示しない搬送装置に取付け、基材Ｂの表面Ｂ１がターゲット源（図示せず）と対向する位置に、基材Ｂを搬送する。その後、本工程では、基材Ｂにおいて粗化された部分の表面Ｂ２及び粗化されていない部分の表面Ｂ３に、ターゲット源で生成された金属粒子Ｍ（例えば銅粒子）を蒸着させる。詳細には、基材Ｂにおいて粗化された部分の表面Ｂ２において、ターゲット源から飛来した金属粒子Ｍは、当該表面Ｂ２に形成された凹部に入り込み、凹部が金属粒子Ｍによって充填された後、金属粒子Ｍは、表面Ｂ２に形成された凸部を覆うように堆積する。一方、基材Ｂにおいて粗化されていない部分の表面Ｂ３において、ターゲット源から飛来した金属粒子Ｍは、一様に堆積する。このように、金属粒子Ｍが、基材Ｂの表面Ｂ１（即ち、基材Ｂにおいて粗化された部分の表面Ｂ２及び粗化されていない部分の表面Ｂ３）に堆積することにより、所定の厚さのシード層２０が形成される。シード層２０は、ターゲット源に面する平坦な表面２１を有する。シード層２０の形成方法としては、スパッタリング、真空蒸着、またはイオンプレーティング等の物理蒸着法（ＰＶＤ）が挙げられる。シード層２０の材料としては、上述の粗化する工程で生成された官能基と結合し得るものが好ましく、たとえば、シード層２０を一種の金属の単層として形成する場合、その材料として、銅、銀、ニッケル等を用いてよい。また、シード層２０を、複数の金属を積層して形成する場合、その材料として、基材Ｂの側にチタン、後述する金属皮膜Ｆの側に銅を用いてよい。シード層２０の材料として銅を選択する場合、銅の結晶粒径が１ｎｍ～１μｍの範囲となるように、シード層２０を形成することが好ましい。銅の結晶粒径は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いた銅皮膜の断面観察によって測定できる。
[Step of forming seed layer]
Next, as shown in FIG. 1A(c), a step of forming a
上述したように、本実施形態に係る製造方法では、基材Ｂの表面Ｂ１のうち、配線層Ｃが設けられる部分の表面Ｂ２を粗化するので、基材Ｂは、配線層Ｃが設けられる部分の表面粗さが、それ以外の部分の表面粗さよりも粗く形成される。つまり、基材Ｂにおいて粗化された部分の表面Ｂ２の表面積は、それ以外の部分の表面積よりも大きくなる。ターゲット源で生成された金属粒子Ｍは、基材Ｂの表面Ｂ１の粗化された部分の凹部に入り込む。このため、シード層２０は、基材Ｂの粗化された部分の表面Ｂ２において、それ以外の部分の表面Ｂ３よりも大きな表面積で、基材Ｂと接触する。この結果、基材Ｂにおいて配線層Ｃが設けられる部分の表面Ｂ２とシード層２０との密着強度を、それ以外の部分の表面Ｂ３とシード層２０との密着強度より、高くすることができる。さらに、ターゲット源で生成された金属粒子Ｍは、基材Ｂの表面Ｂ１に衝突することにより、基材Ｂの樹脂から生じた官能基と結合する。このため、基材Ｂにおいて粗化された部分の表面Ｂ２とシード層２０との間の密着強度を、それ以外の部分の表面Ｂ３とシード層２０との密着強度より、さらに高くすることができる。
As described above, in the manufacturing method according to the present embodiment, the surface B2 of the surface B1 of the substrate B where the wiring layer C is provided is roughened, so that the surface roughness of the substrate B where the wiring layer C is provided is rougher than that of the other portions. In other words, the surface area of the surface B2 of the roughened portion of the substrate B is larger than the surface area of the other portions. The metal particles M generated by the target source enter the recesses of the roughened portion of the surface B1 of the substrate B. Therefore, the
［金属皮膜を成膜する工程］
次いで、図１Ｂ（ｄ）に示すように、金属皮膜Ｆを成膜する工程を実施する。この工程では、図２及び図３に示す成膜装置１を用いて、シード層２０の表面２１に、金属皮膜Ｆを成膜する。金属皮膜Ｆは、例えば１μｍ以上１００μｍ以下の厚さで形成される。
[Metal coating formation process]
1B(d), a step of forming a metal coating F is performed. In this step, the metal coating F is formed on the
まず、成膜装置１の構成について説明する。成膜装置１は、固相電析法で、金属皮膜Ｆを成膜する成膜装置（めっき装置）であり、シード層２０の表面２１に金属皮膜Ｆを成膜する際に用いられる。なお、本実施形態では、説明の便宜上、陽極１１の下方に固体電解質膜１３（以下、電解質膜ともいう）を配置し、さらにその下方に基材Ｂを配置することを前提として、成膜装置１の構成部材の位置関係を特定する。しかしながら、基材Ｂに形成されたシード層２０の表面２１に金属皮膜Ｆを成膜することができるのであれば、この位置関係に限定されるものではなく、たとえば、図２の成膜装置１の上下が反転していてもよい。
First, the configuration of the
図２に示すように、成膜装置１は、金属製の陽極１１と、陽極１１と陰極であるシード層２０との間に配置された電解質膜１３と、陽極１１とシード層２０との間に電圧を印加する電源部１４と、を備えている。
As shown in FIG. 2, the
本実施形態では、成膜装置１は、さらに収容体１５を備えており、収容体１５には、陽極１１と、金属皮膜Ｆの材料である金属（たとえばＣｕ）のイオンを含む溶液Ｌ（以下、金属溶液Ｌという）と、が収容される。具体的には、陽極１１と電解質膜１３との間に、金属溶液Ｌを収容する収容空間１５ｃが形成され、収容された金属溶液Ｌは、収容体１５の一方側から他方側に流れる。
In this embodiment, the
図２に示すように、陽極１１と電解質膜１３とが離間して配置されている場合には、陽極１１は、板状であり、金属皮膜Ｆと同じ材料（例えばＣｕ）からなる可溶性の陽極、または、金属溶液Ｌに対して不溶性を有した材料（例えばＴｉ）からなる陽極のいずれであってもよい。一方、図示していないが、陽極１１と電解質膜１３とが接触している場合には、陽極１１として、金属溶液Ｌが透過し、かつ電解質膜１３に金属イオンを供給する、多孔質体からなる陽極を用いてもよい。
As shown in FIG. 2, when the
電解質膜１３は、上述した金属溶液Ｌに接触させることにより、金属イオンを内部に含浸（含有）することができ、電圧を印加したときに陰極であるシード層２０の表面２１において金属イオン由来の金属を析出可能であれば、特に限定されるものではない。電解質膜１３の厚みは、例えば、約５μｍ～約２００μｍである。電解質膜１３の材料としては、例えばデュポン社製のナフィオン（登録商標）等のフッ素系樹脂、炭化水素系樹脂、ポリアミック酸樹脂、旭硝子社製のセレミオン（ＣＭＶ、ＣＭＤ、ＣＭＦシリーズ）等の陽イオン交換機能を有した樹脂を挙げることができる。
The
金属溶液Ｌは、金属皮膜Ｆの金属をイオンの状態で含有している液であり、その金属としては、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、またはＡｕ等を挙げることができ、金属溶液Ｌは、これらの金属を、硝酸、リン酸、コハク酸、硫酸、またはピロリン酸等の酸で溶解（イオン化）したものである。 The metal solution L is a liquid that contains the metal of the metal film F in an ionic state. Examples of the metal include Cu, Ni, Ag, and Au. The metal solution L is prepared by dissolving (ionizing) these metals in an acid such as nitric acid, phosphoric acid, succinic acid, sulfuric acid, or pyrophosphoric acid.
さらに、本実施形態の成膜装置１は、収容体１５の上部に、収容体１５を昇降させる昇降装置７０を備えている。昇降装置７０は、収容体１５を昇降させることができるものであればよく、例えば、油圧式または空圧式のシリンダ、電動式のアクチュエータ、リニアガイドおよびモータ等によって構成可能である。
Furthermore, the
また、収容体１５には、金属溶液Ｌが供給される供給口１５ａと、金属溶液Ｌが排出される排出口１５ｂとが設けられている。供給口１５ａおよび排出口１５ｂはそれぞれ、配管５０，５２を介してタンクＴに接続されている。タンクＴからポンプＰによって送り出された金属溶液Ｌは、供給口１５ａから収容体１５内に流入し、排出口１５ｂから排出されてタンクＴに戻る。排出口１５ｂの下流側には圧力調整弁５４が設けられており、圧力調整弁５４およびポンプＰにより収容体１５内の金属溶液Ｌを所定の圧力で加圧することが可能である。このため、成膜時には、金属溶液Ｌの液圧により、電解質膜１３がシード層２０の表面２１を押圧する。これにより、シード層２０の表面２１を、電解質膜１３で均一に加圧しながら、シード層２０に金属皮膜Ｆを成膜することができる。
The
本実施形態の成膜装置１は、シード層２０が形成された基材Ｂを載置する金属台座１１０を備えており、金属台座１１０は、電源部１４の負極に電気的に接続されている。電源部１４の正極は、収容体１５に内蔵された陽極１１に電気的に接続されている。具体的には、成膜装置１は、電源部１４の負極とシード層２０とを導通するように、金属皮膜Ｆの成膜時に、シード層２０の一部（具体的には端部）に接触する導電部材５６を備えている。導電部材５６は、シード層２０の縁部の一部を覆う金属板であり、導電部材５６の一部は折り曲げられて金属台座１１０に接触するように形成されている。これにより、金属台座１１０が導電部材５６を介してシード層２０と導通する。なお、導電部材５６は、シード層２０が形成された基材Ｂに脱着可能である。
The
次いで、成膜装置１を用いた金属皮膜Ｆの成膜工程について説明する。この工程では、陽極１１と陰極であるシード層２０との間に電解質膜１３を配置し、電解質膜１３をシード層２０に接触させ、陽極１１とシード層２０との間に電圧を印加して、電解質膜１３に含有された金属イオンを還元することで、シード層２０に金属皮膜Ｆを成膜する。
Next, the process of forming the metal film F using the
まず、成膜工程では、図２に示すように、金属台座１１０上の所定位置に、シード層２０が形成された基材Ｂおよび導電部材５６を載置する。そして、図３に示すように、昇降装置７０により収容体１５を所定高さまで下降させる。
First, in the film formation process, as shown in FIG. 2, the substrate B on which the
そして、ポンプＰにより金属溶液Ｌを加圧すると、電解質膜１３がシード層２０の表面２１に押圧されるとともに、圧力調整弁５４により収容体１５内の金属溶液Ｌは、設定された一定の圧力になる。すなわち、電解質膜１３は、収容体１５内の金属溶液Ｌの調圧された液圧で、シード層２０の表面２１を均一に押圧することができる。
When the metal solution L is pressurized by the pump P, the
この押圧状態で、陽極１１とシード層２０との間に電圧を印加して、電解質膜１３に含有した金属イオンを還元することで、シード層２０の表面２１に金属イオンに由来した金属が析出する。さらに、電圧の印加により、収容体１５内の金属溶液Ｌの金属イオンは陰極で還元され続けるので、シード層２０の表面２１に金属皮膜Ｆが成膜される。
In this pressed state, a voltage is applied between the
金属皮膜Ｆが所定厚みに形成されると、陽極１１とシード層２０との間の電圧の印加を停止し、ポンプＰによる金属溶液Ｌの加圧を停止する。そして、昇降装置７０を用いて、収容体１５を所定高さまで上昇させ（図２参照）、図１Ｂ（ｄ）の如く金属皮膜Ｆが成膜された状態の基材Ｂを、金属台座１１０から取り外す。
When the metal coating F has been formed to a predetermined thickness, the application of voltage between the
［切り込みを形成する工程］
次いで、図１Ｂ（ｅ）に示すように、金属皮膜Ｆ及びシード層２０に対し、金属皮膜Ｆの表面Ｆ１から、基材Ｂの表面Ｂ１において粗化された部分の表面Ｂ２と粗化されていない部分の表面Ｂ３との境界Ｂ４、又はその近傍に向かって、切り込み２４を形成する工程を実施する。具体的には、この工程では、シード層２０及び金属皮膜Ｆが形成された基材Ｂを、レーザ照射装置（図示せず）に設置し、当該レーザ照射装置に設けられたレーザ光源（図示せず）から金属皮膜Ｆの表面Ｆ１に向かって、レーザ３２を照射する。このレーザ３２により、金属皮膜Ｆ及びシード層２０に、金属皮膜Ｆの表面Ｆ１から、基材Ｂの表面Ｂ１又はその近傍に至る、切り込み２４が形成される。当該切り込み２４は、基材Ｂの表面Ｂ１に到達していることが好ましいが、後述する除去する工程において、第２シード層部２０Ｂ及び第２金属皮膜部ＦＢを、基材Ｂから除去することができれば、基材Ｂの表面Ｂ１に到達していなくもよい。
[Step of forming notches]
Next, as shown in FIG. 1B(e), a process of forming an
切り込み２４を形成する工程では、金属皮膜Ｆ及びシード層２０の材料がともに銅である場合、金属皮膜Ｆ及びシード層２０に切り込みを形成する一方で、基材Ｂの樹脂を溶かさないように、金属皮膜Ｆ及びシード層２０に対し、短パルス～超短パルスで、熱影響の少ない非熱加工でのレーザ加工を行うことが好ましい。レーザの照射回数は、金属皮膜Ｆ及びシード層２０の厚さに応じて決定され、この厚さが厚いほど、レーザの照射回数を増加することが必要となる。例えば、銅などの金属皮膜Ｆ及びシード層２０の厚さが２０μｍの場合、一例として、グリーンレーザ（波長５３２ｎｍ）、出力１Ｗ、パルス幅２０ｐｓ（ピコ秒）、周波数３０ｋＨｚの条件で、レーザ照射を行う。切り込み２４を形成することにより、シード層２０は、基材Ｂにおいて粗化された部分の表面Ｂ２に位置する第１シード層部２０Ａと、基材Ｂにおいて粗化されていない部分の表面Ｂ３に位置する第２シード層部２０Ｂと、に分離される。また、金属皮膜Ｆは、第１シード層部２０Ａの上に位置する第１金属皮膜部ＦＡと、第２シード層部２０Ｂの上に位置する第２金属皮膜部ＦＢと、に分離される。なお、切り込み２４の形成は、レーザに限定されるものではなく、たとえば回転刃カッターや直線刃カッター等の物理的な切断具（切断機）を使用してもよい。
In the process of forming the
［除去する工程］
次いで、図１Ｂ（ｆ）に示すように、切り込み２４が形成された金属皮膜Ｆ及びシード層２０の部分のうち、基材Ｂにおいて粗化されていない部分に位置する部分を、基材Ｂから物理的に除去する工程を実施する。つまり、この工程では、金属皮膜Ｆ及びシード層２０のうち、第２金属皮膜部ＦＢ及び第２シード層部２０Ｂを、基材Ｂの粗化されていない部分の表面Ｂ３から物理的に除去する。除去する方法としては、物理的な方法が挙げられ、たとえば、粘着性のテープ９０やフィルム、磁石等の剥離用部材を用いてもよし、圧縮エア（図示せず）等の圧縮性気体を用いてもよい。ここで、上述したように、シード層２０は、基材Ｂの粗化された部分の表面Ｂ２において、それ以外の部分の表面Ｂ３よりも大きな表面積で、基材Ｂと接触するため、粗化された部分の表面Ｂ２とシード層２０との密着強度は、それ以外の部分の表面Ｂ３とシード層２０との密着強度より高い。さらに、ターゲット源で生成された金属粒子Ｍは、基材Ｂの表面Ｂ１に衝突することにより、基材Ｂの樹脂から生じた官能基と結合するため、基材Ｂにおいて粗化された部分の表面Ｂ２とシード層２０との間の密着強度は、それ以外の部分の表面Ｂ３とシード層２０との密着強度より、さらに高くなる。このため、図示するように、粘着性のテープ９０を金属皮膜Ｆの表面Ｆ１に貼付し、その後、テープ９０を引き上げることにより、基材Ｂの粗化されていない部分の表面Ｂ３から、第２金属皮膜部ＦＢ及び第２シード層部２０Ｂだけが除去される。一方、第１金属皮膜部ＦＡ及び第１シード層部２０Ａは、基材Ｂの粗化された部分の表面Ｂ２に残り、配線層Ｃを形成する。この結果、図１Ｂ（ｇ）に示すように、基材Ｂの表面Ｂ１に所定の配線パターンの配線層Ｃを形成した配線基板８０を得ることができる。
[Removal process]
Next, as shown in FIG. 1B(f), a step of physically removing from the substrate B the part of the metal coating F and the
上述したように、本実施形態に係る製造方法によれば、基材Ｂの表面Ｂ１に、平坦な表面２１を有するシード層２０が形成される、このため、この平坦な表面２１に電解質膜１３を接触させて、シード層２０の表面２１に金属皮膜Ｆを成膜することができ、電解質膜１３の局所的な変形を抑制することができる。このため、金属皮膜Ｆの成膜を繰り返し行う場合であっても、電解質膜１３の耐久性低下を抑制することができる。
As described above, according to the manufacturing method of this embodiment, a
＜第２実施形態＞
次いで、図４Ａ及び図４Ｂを参照して、第２実施形態に係る配線基板８０の製造方法について説明する。第２実施形態に係る製造方法では、基材Ｂを粗化する工程（図４Ａ（ｂ））の後、且つ、シード層２０を形成する工程（図４Ａ（ｃ））の前において、基材Ｂの表面Ｂ１に酸素プラズマ４０を照射する工程を含む点が、第１実施形態に係る製造方法とは異なる。以下、相違点について主に説明し、上述した実施形態と同じ部材および部分に関しては、同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
Second Embodiment
Next, a method for manufacturing a
［酸素プラズマを照射する工程］
図４Ａ（ｂ-1）に示すように、本実施形態では、基材Ｂを粗化する工程（図４Ａ（ｂ））の後、基材Ｂの表面Ｂ１（即ち、基材Ｂにおいて粗化された部分の表面Ｂ２及び粗化されていない部分の表面Ｂ３）に酸素プラズマ４０を照射する。具体的には、この工程では、粗化する工程を経て製造された基材Ｂを、図示しない搬送装置に取付け、基材Ｂの表面Ｂ１が酸素プラズマ生成源（図示せず）と対向する位置に、基材Ｂを搬送する。その後、本工程では、基材Ｂにおいて粗化された部分の表面Ｂ２及び粗化されていない部分の表面Ｂ３に、酸素プラズマ生成源で生成された酸素プラズマ４０を照射し、基材Ｂの表面Ｂ１に酸素を含む官能基（たとえば、水酸基（－ＯＨ）、カルボキシル基（－ＣＯＯＨ）、アルデヒド基（－ＣＯＨ））を付着する。基材Ｂの表面Ｂ１において粗化された部分の表面Ｂ２の表面積は、それ以外の部分の表面Ｂ３の表面積よりも大きいため、酸素を含む官能基は、基材Ｂの粗化された部分の表面Ｂ２に、より多く付着される。上述したように、基材Ｂの樹脂に対し、大気中で、レーザ３０によって熱が加えられることにより、樹脂の酸化物の官能基が生成されたが、本実施形態によれば、より多くの酸素を含む官能基を付着させることができる。
[Oxygen plasma irradiation step]
As shown in FIG. 4A(b-1), in this embodiment, after the step of roughening the substrate B (FIG. 4A(b)), the surface B1 of the substrate B (i.e., the surface B2 of the roughened portion and the surface B3 of the unroughened portion of the substrate B) is irradiated with
その後、上述したシード層２０を形成する工程が実施される。ターゲット源で生成された金属粒子Ｍは、基材Ｂの表面Ｂ１に衝突することにより、基材Ｂの表面Ｂ１（即ち、基材Ｂにおいて粗化された部分の表面Ｂ２及び粗化されていない部分の表面Ｂ３）に付着した官能基と結合する。このため、基材Ｂにおいて粗化された部分の表面Ｂ２とシード層２０との間の密着強度を、それ以外の部分の表面Ｂ３とシード層２０との密着強度より、高くすることができる。
Then, the step of forming the
＜第３実施形態＞
次いで、図５Ａから図５Ｃを参照して、第３実施形態に係る配線基板８０の製造方法について説明する。第３実施形態に係る製造方法では、金属皮膜Ｆを成膜する工程（図５Ｂ（ｄ））の後に、熱処理を行う工程（図５Ｂ（ｄ-1）を含む点、および、切り込みを形成する工程及び除去する工程を、上記熱処理を行う工程の後に行う点が、第２実施形態に係る製造方法とは異なる。以下、相違点について主に説明し、上述した実施形態と同じ部材および部分に関しては、同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
Third Embodiment
Next, a method for manufacturing a
［熱処理を行う工程］
本実施形態では、熱処理を行う工程に先立って、図５Ａ（ｃ）に示すように、シード層２０を形成する工程を実施する。この工程では、ターゲット源として銅を使用し、金属粒子Ｍとしての銅粒子を、基材Ｂの表面Ｂ１にスパッタリングにより蒸着させることにより、基材Ｂの表面Ｂ１に銅を含有するシード層２０を形成する。次いで、図５Ｂ（ｄ）に示すように、成膜装置１を用いて、シード層２０の表面２１に、金属皮膜Ｆを成膜する工程を実施する。シード層２０を形成する工程及び金属皮膜Ｆを成膜する工程の説明は、第１実施形態において行っているので、本実施形態では、これらの工程の説明を省略する。
[Heat treatment process]
In this embodiment, prior to the step of performing the heat treatment, a step of forming a
図５Ｂ（ｄ-1）に示すように、本実施形態では、金属皮膜Ｆを成膜する工程の後、基材Ｂの樹脂が軟化するまで、基材Ｂ、シード層２０、及び、金属皮膜Ｆに熱を加えて熱処理を行う工程を実施する。具体的には、この工程では、シード層２０及び金属皮膜Ｆが形成された基材Ｂを、図示しない搬送装置に取付け、当該基材Ｂを、たとえば電気炉などの加熱装置１００の内部に配置する。その後、たとえば酸素雰囲気下で、基材Ｂの樹脂は軟化するもののシード層２０及び金属皮膜Ｆの材料である銅は軟化しない温度で、一定時間加熱する。基材Ｂに適用される樹脂が軟化する温度として、樹脂のＴｇ（ガラス転移温度）に併せて１２０℃～３５０℃の範囲で熱処理を行うことが好ましく、特に、基材Ｂの材料としてエポキシ樹脂を選択した場合、エポキシ樹脂が軟化する温度として、１２０℃～２００℃の範囲で熱処理を行うことが好ましい。ここで、スパッタリングによって、基材Ｂの表面Ｂ１に銅粒子が蒸着した場合、銅粒子と基材Ｂの表面Ｂ１との間には、隙間が形成される。本実施形態によれば、基材Ｂの樹脂が軟化するまで、基材Ｂ、シード層２０、金属皮膜Ｆに熱を加えて熱処理を行うため、熱処理によって軟化した樹脂が、銅粒子と基材Ｂの表面Ｂ１との間に形成された隙間に入り込む。基材Ｂにおいて粗化された部分の表面Ｂ２には、より多くの銅粒子が蒸着しているため、銅粒子と軟化された樹脂との接触面積が増加する。このため、基材Ｂにおいて粗化された部分の表面Ｂ２とシード層２０との間の密着強度を、基材Ｂにおいて粗化されていない部分の表面Ｂ３とシード層２０との間の密着強度より、高くすることができる。また、金属皮膜Ｆの材料が銅である場合、シード層２０及び金属皮膜Ｆが形成された基材Ｂを１２０℃～２００℃の温度範囲で一定時間熱処理することにより、上述した密着強度を高めつつ、金属皮膜Ｆを成膜する際に発生した、金属皮膜Ｆの内部応力を緩和することもできる。
As shown in FIG. 5B (d-1), in this embodiment, after the process of forming the metal film F, a process of applying heat to the substrate B, the
なお、本実施形態では、シード層２０及び金属皮膜Ｆが形成された基材Ｂを、電気炉などの加熱装置１００の内部に配置することにより、熱処理を行う場合を説明した。しかし、当該熱処理は、レーザ照射装置（図示せず）を用いて行ってもよい。具体的には、シード層２０及び金属皮膜Ｆが形成された基材Ｂを、レーザ照射装置（図示せず）に設置し、当該レーザ照射装置に設けられたレーザ光源（図示せず）から、金属皮膜Ｆの表面Ｆ１に向かって、レーザを照射する。より詳細には、金属皮膜Ｆの表面Ｆ１のうち、配線層Ｃとなる第１金属皮膜部ＦＡの表面に対しレーザを照射する。レーザにより加えられた熱は、第１金属皮膜部ＦＡ及び第１シード層部２０Ａを伝達して、基材Ｂにおいて粗化された部分の表面Ｂ２に到達する。これにより、基材Ｂにおいて粗化された部分の表面Ｂ２の樹脂を軟化させることができる。レーザ照射装置（図示せず）を用いて熱処理を行う場合、電気炉などの加熱装置１００を用いて熱処理を行う場合と比較して、基材Ｂにおいて粗化されていない部分の表面Ｂ３へ、熱が伝わることを抑制できる。このため、基材Ｂにおいて粗化された部分の表面Ｂ２とシード層２０との間の密着強度と、基材Ｂにおいて粗化されていない部分の表面Ｂ３とシード層２０との間の密着強度と、の差をより大きなものとすることができる。したがって、後続の除去する工程において、基材Ｂの粗化されていない部分の表面Ｂ３から、第２金属皮膜部ＦＢ及び第２シード層部２０Ｂを、容易に引き剥がすことができる。
In this embodiment, the heat treatment is performed by placing the substrate B on which the
本実施形態に係る製造方法では、切り込みを形成する工程（図５Ｂ（ｅ））及び除去する工程（図５Ｂ（ｆ））を、熱処理を行う工程（図５（ｄ-1））の後に行う。このため、熱処理によって、基材Ｂにおいて粗化された部分の表面Ｂ２とシード層２０との間の密着強度を、基材Ｂにおいて粗化されていない部分の表面Ｂ３とシード層２０との間の密着強度より高くした状態で、金属皮膜Ｆ及びシード層２０に切り込み２４を形成することができる。よって、当該切り込み２４を形成する際に、シード層２０（即ち第１シード層部２０Ａ）が、基材Ｂにおいて粗化された部分の表面Ｂ２から剥離することを回避できる。第１シード層部２０Ａは、基材Ｂにおいて粗化された部分の表面Ｂ２に強く密着しているため、切り込み２４が形成された金属皮膜Ｆ及びシード層２０の部分のうち、第２金属皮膜部ＦＢ及び第２シード層部２０Ｂだけを、基材から除去することができる。
In the manufacturing method according to the present embodiment, the step of forming the incision (FIG. 5B(e)) and the step of removing the incision (FIG. 5B(f)) are performed after the step of performing heat treatment (FIG. 5(d-1)). Therefore, the
本発明を以下の実施例により説明する。 The present invention is illustrated by the following examples.
［実施例１］
成膜用の基材として、ガラス繊維製の布を重ねたものにエポキシ樹脂を含侵させて成るガラスエポキシ基板（味の素製ＡＢＦ基板）を準備した。次いで、準備された基材に、大気中でレーザを照射することにより、上述した粗化する工程を実施した。この工程では、Ｅｓｉ社のＬｏｄｅＳｔｏｎｅという装置を使用し、波長５１５ｎｍ、パルス幅０．８ｐｓ、ビーム径φ１０μｍ、出力０．１５Ｗ、繰り返し周波数１００ＫＨｚ、走査速度５００ｍｍ／ｓ、オーバーラップ５μｍの条件でレーザを照射した。この結果、粗化する前の基材の表面の算術平均粗さＲａ＝０．０５μｍに対し、算術平均粗さＲａ＝０．２０μｍとなる基材を得た。
[Example 1]
As a substrate for film formation, a glass epoxy substrate (ABF substrate manufactured by Ajinomoto Co., Ltd.) was prepared by impregnating a layer of glass fiber cloth with epoxy resin. Next, the above-mentioned roughening process was carried out by irradiating the prepared substrate with a laser in the atmosphere. In this process, a device called LodeStone manufactured by Esi Corporation was used to irradiate the laser under the conditions of a wavelength of 515 nm, a pulse width of 0.8 ps, a beam diameter of φ10 μm, an output of 0.15 W, a repetition frequency of 100 KHz, a scanning speed of 500 mm/s, and an overlap of 5 μm. As a result, a substrate was obtained with an arithmetic mean roughness Ra=0.20 μm, compared to the arithmetic mean roughness Ra=0.05 μm of the surface of the substrate before roughening.
次に、粗化された基材に対し、上述したプラズマを照射する工程を実施した。この工程では、島津製作所製の高速スパッタリング装置を使用し、Ａｒ／Ｈ２プラズマ：ＲＦ１７５０Ｗ×６０ｓｅｃ．、Ｏ２プラズマ：ＲＦ２１００Ｗ×１８０ｓｅｃ．の条件でプラズマを照射した。その後、上記プラズマが照射された基材に対し、上述のシード層を形成する工程を実施した。この工程では、島津製作所製の高速スパッタリング装置を使用し、ターゲット源として銅を選択し、６００ｎｍの膜厚の銅のシード層を形成した。 Next, the roughened substrate was irradiated with the above-mentioned plasma. In this process, a high-speed sputtering device manufactured by Shimadzu Corporation was used, and plasma was irradiated under the conditions of Ar/ H2 plasma: RF1750W x 60 sec., O2 plasma: RF2100W x 180 sec. Then, the above-mentioned seed layer was formed on the substrate irradiated with the above-mentioned plasma. In this process, a high-speed sputtering device manufactured by Shimadzu Corporation was used, copper was selected as the target source, and a copper seed layer with a thickness of 600 nm was formed.
次に、第１実施形態に係る成膜装置１（図２及び図３）を用いて銅皮膜を成膜した。金属溶液には、ＣｕＳＯ４（１Ｍ）／Ｈ２ＳＯ４（０．２Ｍ）を用い、陽極にはＣｕ板を使用した。成膜条件としては、金属溶液の温度を４２℃として、固体電解質膜を基材に密着させ、金属溶液の加圧量１ｋＮ、成膜速度１．５μｍ／ｍｉｎで、膜厚１０μｍの銅皮膜を成膜した。 Next, a copper film was formed using the film forming apparatus 1 (FIGS. 2 and 3) according to the first embodiment. CuSO4 (1M)/ H2SO4 (0.2M ) was used as the metal solution, and a Cu plate was used as the anode. The film forming conditions were as follows: the temperature of the metal solution was 42°C, the solid electrolyte film was adhered to the substrate, the pressure of the metal solution was 1 kN, and the film forming speed was 1.5 μm/min, and a copper film having a thickness of 10 μm was formed.
次いで、銅シード層及び銅皮膜が形成された基材に対し、上述した熱処理を行う工程を実施した。この工程では、電気炉を使用し、酸素雰囲気中で２００℃×６０ｍｉｎの条件で熱処理を行った。次いで、熱処理が終了した、銅シード層及び銅皮膜が形成された基材に対し、上述した切り込みを形成する工程を実施した。この工程では、レーザ照射装置を使用して、銅皮膜及び銅シード層に対し、銅皮膜の表面から、基材の表面において粗化された部分の表面と粗化されていない部分の表面との境界にむけて、レーザを照射し、切り込みを形成した。最後に、上述の除去する工程を実施した。この工程では、銅皮膜の表面に粘着性のテープを貼付し、このテープを引き剥がすことで、試験体としての配線基板を作成した。試験体としての配線基板の幅は５ｍｍである。 Then, the above-mentioned heat treatment process was carried out on the substrate on which the copper seed layer and copper film were formed. In this process, an electric furnace was used to carry out the heat treatment under the conditions of 200°C x 60 min in an oxygen atmosphere. Next, the above-mentioned process of forming an incision was carried out on the substrate on which the copper seed layer and copper film were formed after the heat treatment. In this process, a laser irradiation device was used to irradiate the copper film and copper seed layer with a laser from the surface of the copper film toward the boundary between the surface of the roughened portion and the surface of the unroughened portion on the surface of the substrate to form an incision. Finally, the above-mentioned removal process was carried out. In this process, an adhesive tape was attached to the surface of the copper film, and the tape was peeled off to create a wiring board as a test specimen. The width of the wiring board as the test specimen was 5 mm.
［実施例２］
実施例２に係る試験体において、実施例１の試験体と異なる点は、熱処理を行う工程をレーザ照射装置によって行って製造された点である。この工程では、銅皮膜の表面のうち、配線層となる第１金属皮膜部の表面に対しレーザを照射した。具体的には、出力２０Ｗ、走査速度５０ｍｍ／ｓ、波長５３２ｎｍ、パルス幅１５ｐｓ（ピコ秒）、ビーム径約φ１９μｍ（デフォーカス後ビーム径約φ５ｍｍ）、パルス周波数２００ＫＨｚ（ステップ０．２５μｍ）の条件で、１分間レーザを照射した。それ以外の製造条件は、実施例１と同じである。
[Example 2]
The specimen according to Example 2 is different from the specimen according to Example 1 in that it was manufactured by performing a heat treatment process using a laser irradiation device. In this process, the surface of the first metal film portion, which is the wiring layer, of the surface of the copper film was irradiated with a laser. Specifically, the laser was irradiated for 1 minute under the following conditions: output 20 W, scanning
［実施例３］
実施例３に係る試験体において、実施例１の試験体と異なる点は、粗化された基材にプラズマを照射する工程を省略した点である。それ以外の製造条件は、実施例１と同じである。
[Example 3]
The specimen according to Example 3 differs from the specimen according to Example 1 in that the step of irradiating the roughened substrate with plasma was omitted. The other manufacturing conditions were the same as those of Example 1.
［実施例４］
実施例４に係る試験体において、実施例２の試験体と異なる点は、粗化された基材にプラズマを照射する工程を省略した点である。それ以外の製造条件は、実施例２と同じである。
[Example 4]
The specimen of Example 4 differs from the specimen of Example 2 in that the step of irradiating the roughened substrate with plasma was omitted. The other manufacturing conditions were the same as those of Example 2.
［実施例５］
実施例５に係る試験体において、実施例１の試験体と異なる点は、プラズマを照射する工程において、粗化された基材に対し、酸素プラズマを照射した点である。それ以外の製造条件は、実施例１と同じである。
[Example 5]
The specimen of Example 5 differs from the specimen of Example 1 in that the roughened substrate was irradiated with oxygen plasma in the plasma irradiation step. The other manufacturing conditions were the same as those of Example 1.
［比較例１］
比較例１に係る試験体において、実施例１の試験体と異なる点は、基材にシード層を形成する工程において、無電解めっきによって銅のシード層を形成した点である。それ以外の製造条件は、実施例１と同じである。
[Comparative Example 1]
The specimen of Comparative Example 1 differs from the specimen of Example 1 in that a copper seed layer was formed by electroless plating in the step of forming a seed layer on the substrate. The other manufacturing conditions were the same as those of Example 1.
［比較例２］
比較例２に係る試験体において、実施例２の試験体と異なる点は、基材にシード層を形成する工程において、無電解めっきによって銅のシード層を形成した点である。それ以外の製造条件は、実施例２と同じである。
[Comparative Example 2]
The specimen of Comparative Example 2 differs from the specimen of Example 2 in that a copper seed layer was formed by electroless plating in the step of forming a seed layer on the substrate. The other manufacturing conditions were the same as those of Example 2.
［比較例３］
比較例３に係る試験体において、実施例１の試験体と異なる点は、プラズマを照射する工程において、粗化された基材に対し、水素プラズマを照射した点である。それ以外の製造条件は、実施例１と同じである。
[Comparative Example 3]
The specimen of Comparative Example 3 differs from the specimen of Example 1 in that the roughened substrate was irradiated with hydrogen plasma in the plasma irradiation step. The other manufacturing conditions were the same as those of Example 1.
［比較例４］
比較例４に係る試験体において、実施例１の試験体と異なる点は、切り込みを形成する工程及び除去する工程を行った後、熱処理を行う工程を行った点である。それ以外の製造条件は、実施例１と同じである。
[Comparative Example 4]
The specimen of Comparative Example 4 differs from the specimen of Example 1 in that a heat treatment step was performed after the step of forming and removing the notches. The other manufacturing conditions were the same as those of Example 1.
［比較例５］
比較例４に係る試験体において、実施例１の試験体と異なる点は、切り込みを形成する工程及び除去する工程を行った後、熱処理を行う工程を行った点、及び、作成された試験体の両端を１ｍｍずつカットして、３ｍｍ幅の試験体を作成した点である。それ以外の製造条件は、実施例１と同じである。
[Comparative Example 5]
The specimen of Comparative Example 4 differs from the specimen of Example 1 in that a heat treatment step was performed after the step of forming and removing the incisions, and that both ends of the specimen were cut by 1 mm to create a specimen with a width of 3 mm. The other manufacturing conditions were the same as those of Example 1.
［成膜状態の確認］
上述のようにして製造された配線基板に対し、基材に対するシード層の密着力をピール試験（島津製作所製 ＥＺ ｔｅｓｔ）により測定した。ピール強度の測定では、試験体の基材を固定板に取付け、装置によりチャックした当該試験体の銅シード層及び銅皮膜を、基材に対し９０°方向へ剥離した。具体的には、固定板をスライドさせながら、銅皮膜を引張った。ここで、試験体の基材に対する銅皮膜の密着力が０．５ｋＮ／ｍ以下である場合、密着強度が不足していると判断し、密着強度が０．５ｋＮ／ｍより大きい場合、良好であると判断した。上記０．５ｋＮ／ｍは、配線基板の密着強度の閾値として一般的に用いられる値である。この結果を、図６～図８に示す。
[Checking the film formation state]
The adhesion strength of the seed layer to the substrate of the wiring board manufactured as described above was measured by a peel test (EZ test manufactured by Shimadzu Corporation). In the measurement of peel strength, the substrate of the test specimen was attached to a fixed plate, and the copper seed layer and copper film of the test specimen chucked by the device were peeled off in a 90° direction to the substrate. Specifically, the copper film was pulled while sliding the fixed plate. Here, if the adhesion strength of the copper film to the substrate of the test specimen was 0.5 kN/m or less, it was determined that the adhesion strength was insufficient, and if the adhesion strength was greater than 0.5 kN/m, it was determined that the adhesion strength was good. The above 0.5 kN/m is a value generally used as a threshold value of adhesion strength of wiring boards. The results are shown in Figures 6 to 8.
［結果・考察］
図６は、本発明の実施例を説明するものであり、配線基板の製造条件を変更して製造された、各試験体のピール強度を示すものである。図６では、実施例１～４、及び比較例１～２の製造条件と、各試験体のピール強度が示されている。図６から明らかなように、実施例１～４に係る試験体は、いずれも０．５ｋＮ／ｍの閾値を超えるピール強度を得ており、良好な結果であった。実施例３，４の試験体に関しては、ターゲット源で生成された銅粒子が、基材の表面に衝突することにより、基材の樹脂から生じた官能基と結合し、基材において粗化された部分の表面とシード層との間の密着強度が高くなったためと考えられる。実施例１，２の試験体に関しては、酸素を含む官能基が、基材の粗化された部分の表面に、より多く付着され、基材において粗化された部分の表面とシード層との間の密着強度が、さらに高くなったためと考えられる。比較例１，２の試験体に関しては、無電解めっきにより銅のシード層を形成しているため、シード層を形成する際に、銅イオンが基材の樹脂の内部に入り込んでいるため、非常に高いピール強度を得たと考えられる。この場合、基材とシード層とのピール強度は閾値（０．５ｋＮ／ｍ）を超えているものの、樹脂の内部に銅イオンが残留するため、基材に絶縁性が低下して好ましくない。
[Results and Discussion]
FIG. 6 is an explanatory diagram of an embodiment of the present invention, and shows the peel strength of each test specimen manufactured by changing the manufacturing conditions of the wiring board. FIG. 6 shows the manufacturing conditions of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 2, and the peel strength of each test specimen. As is clear from FIG. 6, all of the test specimens according to Examples 1 to 4 obtained peel strengths exceeding the threshold value of 0.5 kN/m, which was a good result. For the test specimens of Examples 3 and 4, it is considered that the copper particles generated by the target source collided with the surface of the substrate and bonded with the functional groups generated from the resin of the substrate, thereby increasing the adhesion strength between the surface of the roughened portion of the substrate and the seed layer. For the test specimens of Examples 1 and 2, it is considered that the functional groups containing oxygen were attached to the surface of the roughened portion of the substrate more, and the adhesion strength between the surface of the roughened portion of the substrate and the seed layer was further increased. For the test specimens of Comparative Examples 1 and 2, since the copper seed layer was formed by electroless plating, copper ions penetrated into the resin of the substrate when the seed layer was formed, and therefore a very high peel strength was obtained. In this case, although the peel strength between the substrate and the seed layer exceeds the threshold value (0.5 kN/m), copper ions remain inside the resin, undesirably lowering the insulating properties of the substrate.
図７は、本発明の実施例を説明するものであり、配線基板の製造条件として、基材に照射するプラズマの種類を変更して製造された、各試験体のピール強度比を示すものである。図７から明らかなように、粗化された基材に対し、Ｈ２＋Ｏ２プラズマ（実施例１）、Ｏ２プラズマ（実施例５）を照射した場合、当該基材にプラズマを照射しない場合よりも、高いピール強度を得ることができた。一方、粗化された基材に対し、Ｈ２プラズマ（比較例３）を照射した場合、当該基材にプラズマを照射しない場合よりも、低いピール強度を得た。実施例１，５の試験体に関しては、酸素を含む官能基が、基材の粗化された部分の表面に、より多く付着され、基材において粗化された部分の表面とシード層との間の密着強度が、さらに高くなったためと考えられる。一方、比較例３の試験体に関しては、粗化された基材の表面にＨ２プラズマを照射することにより、基材の樹脂から生じた官能基の酸素原子が反応して、基材の表面に付着した官能基が、基材の表面から除去されたためと考えられる。 FIG. 7 is an explanatory diagram of an embodiment of the present invention, and shows the peel strength ratio of each test specimen manufactured by changing the type of plasma irradiated to the substrate as the manufacturing condition of the wiring board. As is clear from FIG. 7, when the roughened substrate was irradiated with H 2 +O 2 plasma (Example 1) or O 2 plasma (Example 5), a higher peel strength was obtained than when the substrate was not irradiated with plasma. On the other hand, when the roughened substrate was irradiated with H 2 plasma (Comparative Example 3), a lower peel strength was obtained than when the substrate was not irradiated with plasma. With respect to the test specimens of Examples 1 and 5, it is considered that more oxygen-containing functional groups were attached to the surface of the roughened portion of the substrate, and the adhesion strength between the surface of the roughened portion of the substrate and the seed layer was further increased. On the other hand, with respect to the test specimen of Comparative Example 3, it is considered that by irradiating the surface of the roughened substrate with H 2 plasma, the oxygen atoms of the functional groups generated from the resin of the substrate reacted, and the functional groups attached to the surface of the substrate were removed from the surface of the substrate.
図８は、本発明の実施例を説明するものであり、（ａ）は、試験体の平面写真を示し、（ｂ）は、熱処理を行う工程及び切り込みを形成する工程の順序を入れ替えて製造された、各試験体ピール強度を示すものである。図８（ｂ）に示すように、実施例１に係る試験体（５ｍｍ幅）では、０．５ｋＮ／ｍの閾値を超えるピール強度を得ており、良好な結果であった。一方、比較例４に係る試験体（５ｍｍ幅）では、ピール強度が０．５ｋＮ／ｍの閾値を下回っている。これに対し、比較例５に係る試験体（３ｍｍ幅）では、実施例１の試験体と同等のピール強度を得ている。比較例４、５からは、切り込みを形成する工程及び除去する工程を行った後、熱処理を行う工程を行って作成された試験体は、その両端部（１ｍｍ幅）のピール強度が、その中央部（３ｍｍ幅）のピール強度よりも、低くなっていると考えられる。これは、熱処理が行われる前（即ち、シード層と樹脂との密着強度が高くされる前）に、銅皮膜及び銅シード層に切り込みを形成するため、この切り込みを形成する際に、銅シード層の両端部（１ｍｍ幅）が基材から浮く（剥離する）ことが理由と考えられる。これに対し、実施例１では、熱処理によって、基材において粗化された部分の表面とシード層との間の密着強度を高くした状態で、銅皮膜及びシード層に切り込みを形成するため、当該切り込みを形成する際に、シード層が、基材において粗化された部分の表面から剥離していないと考えられる。 Figure 8 illustrates an embodiment of the present invention, where (a) shows a planar photograph of a test specimen, and (b) shows the peel strength of each test specimen manufactured by switching the order of the heat treatment process and the incision formation process. As shown in Figure 8(b), the test specimen (5 mm width) according to Example 1 obtained a peel strength exceeding the threshold of 0.5 kN/m, which was a good result. On the other hand, the test specimen (5 mm width) according to Comparative Example 4 has a peel strength below the threshold of 0.5 kN/m. In contrast, the test specimen (3 mm width) according to Comparative Example 5 obtained a peel strength equivalent to that of the test specimen of Example 1. From Comparative Examples 4 and 5, it is considered that the test specimens produced by performing the heat treatment process after the incision formation process and the removal process have a lower peel strength at both ends (1 mm width) than the peel strength at the center (3 mm width). This is thought to be because the cuts are made in the copper film and copper seed layer before the heat treatment (i.e., before the adhesive strength between the seed layer and the resin is increased), and both ends (1 mm wide) of the copper seed layer float (peel off) from the substrate when the cuts are made. In contrast, in Example 1, the cuts are made in the copper film and seed layer while the adhesive strength between the surface of the roughened portion of the substrate and the seed layer is increased by the heat treatment, and therefore it is thought that the seed layer does not peel off from the surface of the roughened portion of the substrate when the cuts are made.
１１：陽極、１３：固体電解質膜、２０：シード層、２４：切り込み、３０：レーザ、４０：酸素プラズマ、８０：配線基板、Ｂ：基材、Ｂ１：表面、Ｂ２：配線層が設けられる部分の表面、Ｂ４：境界、Ｃ：配線層、Ｍ：金属粒子、Ｆ：金属皮膜、Ｆ１：表面 11: Anode, 13: Solid electrolyte film, 20: Seed layer, 24: Incision, 30: Laser, 40: Oxygen plasma, 80: Wiring board, B: Base material, B1: Surface, B2: Surface where wiring layer is provided, B4: Boundary, C: Wiring layer, M: Metal particles, F: Metal film, F1: Surface
Claims (5)
前記基材として、樹脂を含む絶縁性の基材を準備する工程と、
前記基材の表面のうち、前記配線層が設けられる部分の表面を粗化する工程と、
ターゲット源で生成された金属粒子を、前記基材の表面に蒸着させることにより、前記基材の表面に金属を含有するシード層を形成する工程と、
陽極と陰極である前記シード層との間に固体電解質膜を配置し、前記固体電解質膜を前記シード層に接触させ、前記陽極と前記シード層との間に電圧を印加して、前記固体電解質膜に含有された金属イオンを還元することで、前記シード層に金属皮膜を成膜する工程と、
前記金属皮膜及び前記シード層に対し、前記金属皮膜の表面から、前記基材の表面において、粗化された部分と粗化されていない部分との境界に向かって、切り込みを形成する工程と、
前記切り込みが形成された前記金属皮膜及び前記シード層の部分のうち、前記基材において粗化されていない部分に位置する部分を、前記基材から物理的に除去する工程と、を含むことを特徴とする配線基板の製造方法。 A method for manufacturing a wiring board including a base material and a wiring layer having a predetermined wiring pattern provided on a surface of the base material, the method comprising the steps of:
preparing an insulating base material containing a resin as the base material;
roughening a surface of the base material at a portion on which the wiring layer is to be provided;
forming a metal-containing seed layer on a surface of the substrate by depositing metal particles produced by a target source onto the surface of the substrate;
a step of disposing a solid electrolyte membrane between an anode and the seed layer which is a cathode, bringing the solid electrolyte membrane into contact with the seed layer, and applying a voltage between the anode and the seed layer to reduce metal ions contained in the solid electrolyte membrane, thereby forming a metal coating on the seed layer;
forming a cut in the metal coating and the seed layer from a surface of the metal coating toward a boundary between a roughened portion and a non-roughened portion on a surface of the substrate;
and physically removing, from the substrate, portions of the metal film and the seed layer in which the notches are formed, the portions being located in non-roughened portions of the substrate.
前記金属皮膜を成膜する工程の後、前記基材の樹脂が軟化するまで、前記基材、前記シード層、及び、前記金属皮膜に熱を加えて熱処理を行う工程を含む、ことを特徴とする請求項３に記載の配線基板の製造方法。 In the step of forming the seed layer, copper is used as the target source, and copper particles as the metal particles are deposited on the surface of the base material by sputtering to form a copper-containing seed layer on the surface of the base material;
4. The method for manufacturing a wiring board according to claim 3, further comprising, after the step of forming the metal film, a step of performing a heat treatment by applying heat to the substrate, the seed layer, and the metal film until the resin of the substrate softens.
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