布线基板的制造方法与流程

1.本发明涉及布线基板的制造方法。


背景技术：

2.以往，在布线基板的制造中，为了形成布线，广泛使用了镀敷法。但是，镀敷法需要镀敷处理后的水洗，需要处理废液。于是，在专利文献1中，记载了以下的金属覆膜的成膜方法：在阳极与阴极(基材)之间配置固体电解质膜，在阳极与固体电解质膜之间配置包含金属离子的溶液，使固体电解质膜与基材接触，向阳极与基材之间施加电压而使金属在基材的表面析出。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开2014
‑
185371号公报


技术实现要素：

6.发明所要解决的课题
7.在使用专利文献1所记载的方法在绝缘性基材上形成具有预定的布线图案的布线层的情况下，有时会在预定的布线图案以外的区域析出金属。析出到预定的布线图案以外的区域的金属有时会引起布线间的短路，因此需要除去。但是，难以选择性地除去析出到预定的布线图案以外的区域的金属。因而，希望防止在预定的布线图案以外的区域析出金属。
8.于是，本发明提供防止了在预定的布线图案以外的区域析出金属的布线基板的制造方法。
9.用于解决课题的技术方案
10.根据本发明的一方案，提供一种布线基板的制造方法，所述布线基板具备绝缘性基材和设置在所述绝缘性基材上的具有预定的布线图案的布线层，所述方法包括：
11.步骤(a)，准备带种层基材，
12.在此，所述带种层基材包括：
13.所述绝缘性基材；
14.导电性的基底层，设置在所述绝缘性基材上，具有亲水性的表面；
15.导电性的种层，设置于所述基底层的表面的、具有与所述布线图案相应的预定图案的第1区域；以及
16.疏水层，设置于所述基底层的表面的、第1区域以外的区域即第2区域；
17.步骤(b)，在所述种层的表面形成金属层，
18.在此，在所述带种层基材与阳极之间配置含有包含金属离子的水溶液的固体电解质膜，使所述固体电解质膜和所述种层压接并向所述阳极与所述种层之间施加电压；以及
19.步骤(c)，对所述疏水层及所述基底层进行蚀刻。
20.发明效果
21.在本发明的制造方法中，能够防止在预定的布线图案以外的区域析出金属。
附图说明
22.图1是示出实施方式的布线基板的制造方法的流程图。
23.图2是示出实施方式的布线基板的制造方法的、准备带种层基材的步骤的流程图。
24.图3是说明形成基底层的步骤的概念图。
25.图4是说明形成种层的步骤的概念图。
26.图5是说明形成疏水层的步骤的概念图。
27.图6是说明形成金属层的步骤的概念图。
28.图7是说明对疏水层及基底层进行蚀刻的步骤的概念图。
29.图8是说明对疏水层及基底层进行蚀刻的步骤的概念图。
30.图9是示出在形成金属层的步骤中使用的成膜装置的概略剖视图。
31.图10是示出使壳体下降至预定高度的、图9所示的成膜装置的概略剖视图。
32.图11是示出变形方式的布线基板的制造方法的、准备带种层基材的步骤的流程图。
33.标号说明
34.1：布线基板，2：布线层，10：带种层基材，11：绝缘性基材，12：基底层，12a：第1区域，12b：第2区域，13：种层，14：金属层，16：疏水层，50：成膜装置。
具体实施方式
35.如图1所示，实施方式的布线基板的制造方法包括：准备带种层基材的步骤(s1)、形成金属层的步骤(s2)及对疏水层及基底层进行蚀刻的步骤(s3)。如图2所示，准备带种层基材的步骤(s1)包括：形成基底层的步骤(s11)、形成种层的步骤(s12)及形成疏水层的步骤(s13)。以下，说明各步骤。
36.(1)基底层的形成(s11)
37.首先，如图3所示，在绝缘性基材11上形成基底层12。作为绝缘性基材11，例如，能够使用玻璃环氧树脂基材等包含树脂及玻璃的基材、树脂制的基材、玻璃制的基材等。作为用于绝缘性基材11的树脂的例子，可举出环氧树脂、abs树脂、as树脂、aas树脂、ps树脂、eva树脂、pmma树脂、pbt树脂、pet树脂、pps树脂、pa树脂、pom树脂、pc树脂、pp树脂、pe树脂、pi(聚酰亚胺)树脂、包含弹性体和pp的聚合物合金树脂、改性ppo树脂、ptfe树脂、etfe树脂等热塑性树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂、氨基树脂、不饱和聚酯树脂、聚氨酯、邻苯二甲酸二烯丙酯、硅树脂、醇酸树脂等热固性树脂、在环氧树脂中添加氰酸酯树脂而得到的树脂、液晶聚合物等。优选地，可以使用玻璃环氧树脂基材作为绝缘性基材11。
38.基底层12为了后述的金属层14的形成而具有充分的导电性。基底层12在表面具有羟基、氨基、羧基等亲水基。由此，基底层12具有亲水性的表面。例如，基底层12可以是tio2、sno、geo、ito(氧化铟锡)等导电性金属氧化物的层。或者，基底层12可以包括ti、al、cr、si或含有它们中的至少一种的合金或fesi2、cosi2、mosi2、wsi2、vsi2、resi
1.75
、crsi2、nbsi2、tasi2、tisi2、zrsi2等金属硅化物(硅化物)的层和形成于该层的表面的自然氧化层。自然氧化层是指在将物质放置于大气中的情况下在物质的表面自然地形成的氧化层，在表面具有
羟基。在自然氧化层的例子中，包括在ti、al、cr或含有它们中的至少一种的合金的表面形成的钝化层及在si或硅化物的表面形成的氧化硅层。基底层12从后述的金属层14的面内均匀性的观点来看可以具有20nm以上的厚度，从制造成本的观点来看可以具有300nm以下的厚度。
39.基底层12可以形成于绝缘性基材11的表面(主面)整体。基底层12可以通过任意的方法形成。例如，能够通过溅射法等pvd(物理气相蒸镀)法、cvd(化学气相蒸镀)法、无电解镀敷法来形成基底层12。
40.(2)种层的形成s12
41.如图4所示，在基底层12的表面的第1区域12a形成种层13。第1区域12a是具有与通过实施方式的制造方法制造的布线基板的布线图案相应的预定图案的区域。种层13与基底层12电连接。
42.种层13的材料只要是导电性即可，没有特别的限定。种层13的材料可以是具有高的耐氧化性的贵金属。例如，种层13可以由选自由pt、pd、rh、cu、ag、au构成的群的金属的1种以上形成。种层13从后述的金属层14的面内均匀性的观点来看可以具有20nm以上的厚度，从制造成本的观点来看可以具有300nm以下的厚度。
43.种层13可以通过任意的方法形成。例如，通过将金属颗粒的分散液向第1区域12a涂布并将该分散液固化，能够形成种层13。金属颗粒可以包括选自由pt、pd、rh、cu、ag、au构成的群的金属的1种以上。为了形成微细的布线，金属颗粒优选具有更小的粒径，例如可以具有1nm以上且100nm以下的粒径。另外，金属颗粒也可以具有20nm以下的粒径。由此，金属颗粒的熔点下降，因此金属颗粒的烧结变得容易。作为分散液的分散介质，能够使用通过加热而挥发的液体，例如癸醇。分散液也可以包括添加剂。作为添加剂的例子，可举出碳数是10～17个的直链脂肪酸盐。作为分散液的涂布方法，可举出丝网印刷、喷墨印刷、转印印刷等印刷法。将分散液固化的方法没有特别的限定。例如，通过利用加热使分散介质挥发并且将金属颗粒烧结，能够将分散液固化。
44.也可以通过在基底层12上配置金属掩模，进行真空蒸镀、溅射等，从而在第1区域12a形成种层13。
45.此外，第1区域12a可以仅由连续的1个区域构成，也可以包括多个独立的区域。在第1区域12a包括多个独立的区域的情况下，形成于各独立的区域的种层13经由基底层12而电连接。因而，无需针对形成于各独立的区域的每个种层13设置用于在后述的金属层形成步骤中使用的引出布线。
46.(3)疏水层的形成(s13)
47.如图5所示，在基底层12的表面的第2区域12b形成疏水层16。第2区域12b是基底层12的表面的第1区域12a以外的区域。
48.疏水层16能够使用由式r
n
‑
si
‑
x
(4
‑
n)
表示的有机硅烷或由r3‑
si
‑
(nr
‑
si)
m
‑
r3表示的有机硅氮烷来形成。式中，n表示1、2、3或4，m表示1以上的整数，r分别独立地表示置换或非置换的烷基、苯基、三氟甲基、烷基甲硅烷基或氟硅烷基，x分别独立地表示氢、卤素、氧或氮。这样的有机硅烷及有机硅氮烷能够与基底层12的表面的亲水基缩聚而形成键。作为有机硅烷的例子，可举出四乙基硅烷、四甲基硅烷、对氨基苯基三甲氧基硅烷。另外，作为有机硅氮烷的例子，可举出六甲基二硅氮烷(hmds)。
49.疏水层16能够通过浸涂法、雾涂法、喷涂法、cvd法、lb(langmuir blogetto)法等任意的方法而形成。此外，雾涂法是以下的方法：使用超声波振动件将包括金属元素的原料溶液雾化而形成雾，向基板供给雾，通过热能等在基板的表面使雾分解和/或反应，由此在基板的表面形成包括金属元素的薄膜。作为疏水层16的原料的有机硅烷或有机硅氮烷与基底层12的表面的亲水基结合，因此疏水层16在基底层12的表面选择性地形成。在不具有亲水基的种层13的表面上，疏水层16不形成。因而，在本实施方式中，不使用印刷法等图案化手法就能够将疏水层16仅形成在基底层12上。
50.这样，得到包括绝缘性基材11、设置在绝缘性基材11上的具有亲水性的表面的导电性的基底层12、设置于基底层12的表面的第1区域12a的导电性的种层13及设置于基底层12的表面的第2区域12b的疏水层16的带种层基材10。此外，带种层基材10无需自己制作，也可以购买预先制作好的带种层基材。
51.(4)金属层的形成(s2)
52.如图6所示，在种层13的表面形成金属层14。作为金属层14的材料，可举出cu、ni、ag、au等，优选地，可以是cu。金属层14例如可以具有1μm以上且100μm以下的厚度。
53.将在金属层14的形成中使用的成膜装置50的一例在图9及图10中示出。成膜装置50具备：以与带种层基材10相对的方式配置的金属制的阳极51、配置于阳极51与带种层基材10之间的固体电解质膜52及向阳极51与种层13之间施加电压的电源部54。
54.成膜装置50还具备壳体53。在壳体53容纳阳极51和包括作为金属层14的材料的金属的离子的水溶液(以下，称作金属溶液)l。如图9所示，壳体53可以在阳极51与固体电解质膜52之间区划容纳金属溶液l的空间。在该情况下，阳极51能够是由与金属层14的材料相同的可溶于金属溶液l的材料(例如cu)形成的板状构件或由不溶于金属溶液l的材料(例如ti)形成的板状构件。在阳极51与固体电解质膜52之间容纳金属溶液l的成膜装置50中，能够以均匀的压力使固体电解质膜52和带种层基材10压接(压力接触)，因此能够遍及带种层基材10的整面而在种层13上均匀地形成金属层14。因而，这样的成膜装置50适合于微细的布线图案的形成。
55.此外，虽然未图示，但阳极51和固体电解质膜52也可以接触。在该情况下，阳极51可以由能够使金属溶液l透过的多孔质体形成，阳极51的与固体电解质膜52接触的面的相反的面可以与容纳金属溶液l的空间接触。
56.作为固体电解质膜52的材料，例如可举出杜邦公司制的nafion(注册商标)等氟系树脂、烃系树脂、聚酰胺酸树脂、旭硝子公司制的selemion(cmv、cmd、cmf系列)等具有阳离子交换功能的树脂。若使固体电解质膜52与金属溶液l接触，则金属溶液l向固体电解质膜52浸透。其结果，固体电解质膜52在内部含有金属溶液l。固体电解质膜52例如可以具有约5μm～约200μm的厚度。
57.金属溶液l以离子的状态含有作为金属层14的材料的金属(例如cu、ni、ag、au等)。金属溶液l可以包括硝酸根离子、磷酸根离子、琥珀酸根离子、硫酸根离子、焦磷酸根离子。金属溶液l可以是金属的盐，例如硝酸盐、磷酸盐、琥珀酸盐、硫酸盐、焦磷酸盐等的水溶液。
58.而且，成膜装置50在壳体53的上部具备使壳体53升降的升降装置55。升降装置55例如可以包括液压式或空压式的缸、电动式的致动器、直线导轨、马达等。
59.壳体53具有供给口53a和排出口53b。供给口53a及排出口53b经由配管64而连接于
罐61。由连接于配管64的泵62从罐61送出的金属溶液l从供给口53a向壳体53内流入，经由排出口53b而从壳体53排出并返回罐61。在配管64中，在排出口53b的下游设置有压力调整阀63。通过压力调整阀63及泵62，能够调整壳体53内的金属溶液l的压力。
60.成膜装置50还具备载置带种层基材10的金属台座56和用于将载置在金属台座56上的带种层基材10的基底层12或种层13与金属台座56电连接的导电构件57。导电构件57可以是覆盖带种层基材10的缘部的一部分并且局部地折弯而与金属台座56接触的金属板。由此，金属台座56经由导电构件57而与基底层12及种层13电连接。此外，可以是，导电构件57能够相对于带种层基材10装卸。
61.电源部54的负极经由金属台座56而与带种层基材10的基底层12及种层13电连接，电源部54的正极与阳极51电连接。
62.如以下这样，能够使用成膜装置50来形成金属层14。
63.如图9所示，在金属台座56上的预定位置载置带种层基材10及导电构件57。接着，如图10所示，利用升降装置55使壳体53下降至预定高度。
64.接着，利用泵62对金属溶液l进行加压。于是，壳体53内的金属溶液l由压力调整阀63保持为预定的压力。另外，固体电解质膜52以仿照带种层基材10的表面即种层13及疏水层16的表面的方式变形，与种层13及疏水层16的表面接触。由此，固体电解质膜52中含有的金属溶液l与种层13接触。另一方面，由于疏水层16的表面为疏水性，所以能够抑制固体电解质膜52所包含的金属溶液l与疏水层16的表面接触。固体电解质膜52由壳体53内的金属溶液l的压力向种层13及疏水层16的表面被均匀地按压。
65.通过电源部54，向阳极51与种层13之间施加电压。于是，与种层13接触的金属溶液l所包含的金属离子在种层13的表面被还原，在种层13的表面析出金属。另一方面，如上所述，由于能够抑制金属溶液l与疏水层16的表面接触，所以在疏水层16的表面上，金属离子的还原及金属的析出被抑制。由此，在种层13的表面选择性地形成金属层14。
66.在形成了具有预定厚度的金属层14后，停止阳极51与种层13之间的电压的施加，停止泵62对金属溶液l的加压。然后，使壳体53上升至预定高度(参照图9)，将形成有金属层14的带种层基材10从金属台座56取下。
67.(5)疏水层及基底层的蚀刻(s3)
68.如图7所示，对疏水层16(参照图6)进行蚀刻，接着，如图8所示，对基底层12(参照图7)进行蚀刻。在基底层12的蚀刻中，金属层14成为掩模，因此位于基底层12的金属层14之下的部分(以下，适当称作“残留基底层”)12c不被蚀刻而在绝缘性基材11上残留。由此，在绝缘性基材11上形成包括残留基底层12c、种层13及金属层14的具有预定的布线图案的布线层2。
69.蚀刻法可以是干式及湿式中的任一种。作为干式蚀刻的例子，可举出反应性气体蚀刻法、溅射蚀刻法、等离子体蚀刻法、反应性离子蚀刻(rie)法、反应性离子束蚀刻法、自由基蚀刻法、光激发蚀刻法、激光辅助蚀刻法、激光烧蚀蚀刻法。在反应性离子蚀刻法中，能够使用电容耦合型等离子体(ccp)、电感耦合型等离子体(icp)或微波ecr(electron cyclotron resonance：电子回旋共振)等离子体。
70.在蚀刻中使用的蚀刻气体或蚀刻液可以根据疏水层16及基底层12的材质而适当选择。作为蚀刻气体的例子，可举出cf4、sf6、硼、氯、hbr、bcl3。另外，作为蚀刻液，能够使用
hf等酸或碱的溶液等。例如，在基底层12由wsi2或zrsi2形成的情况下，能够通过使用了cf4气体的反应性离子蚀刻法来对基底层12进行蚀刻。另外，使用有机硅烷或有机硅氮烷形成的疏水层16也能够通过使用了cf4气体的反应性离子蚀刻法来进行蚀刻。
71.如以上这样，制造具备绝缘性基材11和设置在绝缘性基材11上的具有预定的布线图案的布线层2的布线基板1。
72.在本实施方式中，如上所述，通过在基底层12的表面的第2区域12b形成疏水层16，在形成金属层14的步骤(s2)中，能够在种层13的表面选择性地使金属析出。即，能够防止在预定的布线图案以外的区域析出金属。
73.以上，对本发明的实施方式进行了详述，但本发明不限定于上述实施方式，能够在不脱离权利要求书所记载的本发明的精神的范围内进行各种设计变更。例如，如图11所示，准备带种层基材的步骤(s1)也可以依次包括形成基底层的步骤(s11)、形成疏水层16的步骤(s13)及形成种层的步骤(s12)。即，也可以在形成疏水层16的步骤(s13)之后进行形成种层的步骤(s12)。在该情况下，可以使用丝网印刷、喷墨印刷、转印印刷等印刷法，在基底层12的表面的第2区域12b选择性地形成疏水层16。
74.【实施例】
75.以下，通过实施例来具体地说明本发明，但本发明不限定于这些实施例。
76.实施例1
77.准备了玻璃基材作为绝缘性基材。在绝缘性基材的表面，通过溅射法形成了厚度300nm的wsi2层来作为基底层。接着，使用含有铜纳米颗粒的墨水，通过丝网印刷法，在基底层的表面形成了具有预定的图案的厚度300nm的cu层作为种层。接着，通过旋涂法来涂布hmds，形成了疏水层。疏水层不在种层上形成，仅在基底层的表面的未形成种层的区域形成。
78.在种层的表面，通过固相电沉积法形成了cu层来作为金属层。具体而言，使用图9、图10所示的成膜装置50，在以下的条件下进行了cu的成膜。
79.阴极：种层
80.阳极：无氧铜线
81.固体电解质膜：nafion(注册商标)(厚度约8μm)
82.金属溶液：1.0mol/l的硫酸铜水溶液
83.将固体电解质膜抵压于种层的压力：1.0mpa
84.施加电压：0.5v
85.电流密度：0.23ma/cm286.接着，通过使用了cf4气体的电容耦合型等离子体蚀刻，以金属层为掩模，直到绝缘性基材的表面露出为止，对疏水层及基底层进行了蚀刻。由此，在绝缘性基材上形成由基底层、种层及金属层构成的预定的布线图案的布线层。这样，得到了具备绝缘性基材和布线层的布线基板。
87.实施例2
88.除了通过使用了对氨基苯基三甲氧基硅烷作为原料气体的热cvd法形成了疏水层以外，与实施例1同样地制作了布线基板。
89.比较例
90.除了没有形成疏水层以外，与实施例1同样地制作了布线基板。
91.评价
92.利用显微镜(倍率：100倍)观察了比较例的布线基板。在与布线图案对应的区域以外的区域中，观察到cu的析出。即，观察到不包含于布线层的cu层。基于显微镜像，使用图像解析软件winroof计算了不包含于布线层的cu层的面积相对于与布线图案对应的区域以外的区域的面积的比例。cu层的面积比例是1％。
93.同样，也利用显微镜观察了实施例1、2的布线基板。在与布线图案对应的区域以外的区域中，没有发现cu的析出。