JPH03155005A - 金パターン形成組成物及び形成法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はハイブリッドＩＣ等の電子回路基板作製時に用
いられる金パターン形成組成物及びその金パターン形成
法に関する。

従来の技術 従来のハイブリッドＩＣにおける電子回路はアルミナセ
ラミック基板上に印刷法を用いて形成されていた。この
印刷法における基本構成物は、第４図に示されるように
、基板３上に描こうとする電子回路５とポジの関係に空
孔を設けたスクリーン１とスキージ２である。このスク
リーン１は基板３と平行にかつ、基板３の上方０．２５
ｍｍ〜２．０ｍｍ程度の位置に保持され、このスクリー
ン１上に電子回路５となる導体ペースト４が載せられ、
この導体ペースト４がスクリーン１を押し付けつつ移動
するスキージ２により押し付けられ共に移動する。その
結果、スクリーン１中の空孔部を通って導体ペースト４
が基板３上に移り、電子回路５が基板３上に形成される
。。

また、最近描画法による基板上への電子回路形成が提案
されている。この描画法は第５図に示すように、まずペ
ーストカートリッジ７に導体ペースト４を充填する。こ
のペーストカートリッジ７は筒状になっており下端部は
絞り込まれ直径０．０６〜２　ｍｒａ程度の空孔が設け
られているつこのペーストカートリッジ７の上端部に空
気などで圧力を加えることにより下端部より一定直径を
持ったペースト４が吐出される。このペースト吐出を行
いながらペーストカートリッジ７を移動させることによ
り基板３上に一定線幅の電子回路５えお描かせている。

発明が解決しようとする課題 しかし、印刷法においては、得ようとする電子回路のパ
ターンが変わった場合、スクリーンを換える必要がある
。また同一電子回路パターンであっても、ある程度の印
刷回数を経るとスクリーンに伸びが生じその結果、印刷
された電子回路パターンに位置ずれが生じるため、同一
電子回路の印刷中であっても、途中でスクリーンを交換
する必要がある。このスクリーンの交換には、スクリー
ン枠の加工精度及びスクリーンを枠に貼るときの精度等
の原因で、必ずしも均一なもののみ入手できるわけでは
ない。従って、スクリーンを交換する際に新たに位置合
わせや基板とスクリーンの平行を出すなどの調整が必要
である。しかしこの調整には最低でも３０分程度必要で
あり、ハイブリッドＩＣ生産ラインの稼働率を低下させ
ている。

また、電子回路を設計しそれをテストする場合スクリー
ン作製に４日程度必要であり、開発期間を延ばしている
原因となっている。

次に描画法では、電子回路パターンを変更する場合でも
パターン座標を入力したプログラムを換えるだけである
ため、これらの原因でハイブリッドＩＣ生産ラインの停
止はほとんどない。しかしこのときのペーストカートリ
ッジ先端部の空孔は直径０．０６〜２ＩＩＩＩｌと限ら
れ、また基本的には線による電子回路形成であるため、
印刷に比べ生産性は極めて悪いという欠点がある。

そこで従来の印刷法や描画法に代えて、紫外線、可視光
線、赤外線など比較的制御しゃすいエネルギーを照射す
ることにより金属を析出させる電子回路形成法が提案さ
れている。

しかし、金による電子回路を紫外線、可視光線、赤外線
などのエネルギーを用いて形成する方法は、実用化され
ていない。

またこの形成法に用いることが可能な感光性のある従来
の金化合物の例としては塩化金酸、水酸化金、酸化金が
知られている。しかし塩化金酸の場合、それ自体が酸性
であり、かつ光により金属金を析出することにより ＨＡｕＣｅ　　−”Ａｕ＋ＨＣｅ　＋Ｃｅ２　　　　（
１）（１）で示される反応の結果、塩酸を発生しこれは
他の金属の腐食の原因となるために好ましくない。

また酸化金、水酸化合は非常に不安定であり４　Ａ　ｕ
　（ＯＨ）　　→４　Ａ　ｕ　＋　６　Ｈ２Ｏ＋　３０
２　（２）２　Ａ　ｕ　　Ｏ→４　Ａ　ｕ　＋　３０２
（３）３ （２）　（３）で示される反応を容易におこして金属金
を析出するため好ましくない。

そこで第１の発明の目的は、レーザーなどの熱エネルギ
ーを用いることにより電子回路パターンの異なる基板を
得る場合にもハイブリッドＩＣ生産ラインの稼働率を低
下させることがなく、さらに量産にあたっても対応が可
能となる金属金パターン形成法を提供するものである。

第２の発明の目的は、紫外線を用いることにより電子回
路パターンの異なる基板を得る場合にもハイブリッドＩ
Ｃ生産ラインの稼働率を低下させることがなく、さらに
量産にあたっても対応が可能となる金属金パターン形成
材料を提供するものである。

第３の７発明の目的は、第２の発明の金属金パターン形
成材料を用いた金属金パターン形成法を提供するもので
ある。

第４の発明の目的は、紫外線を用いて選択的に金属金を
より高密度でかつ２０μｍ以上の厚さに析出することが
できる金属金パターン形成法を提供するものである。

課題を解決するための手段 第１の発明は、構造式がＡ−０−Ａｕ＝Ｏ（Ａ　：　Ｋ
。

Ｎａ等のアルカリ金属）で示される金化合物に２５０℃
以上の熱を加えることを特徴とする金パターン形成法で
ある。

第２の発明は、構造式がＡ−０−Ａｕ＝０（Ａ：Ｋ，Ｎ
ａ等のアルカリ金属）物質と、１．４−ナフトキノン、
１，４−アントラキノン、９．１０−アントアラキノン
、１−４−ナフトキノン誘導体、１．４−アントラキノ
ン誘導体、９．１０アントラキノン誘導体の少な（とも
１つとを含むことを特徴とする金パターン形成組成物で
ある。

第３の発明は、請求項２記載の金パターン形成組成物に
紫外線を照射することを特徴とする金パターン形成法で
ある。

第４の発明は、１，４−ナフトキノン、１，４アントラ
キノン、９，１０−アントラキノン、１．４〜ナフトキ
ノン誘導体、１，４−アントラキノン誘導体、９，１０
−アントラキノン誘導体の少なくとも１つを含む還元剤
ペーストを基板上に塗布し、このペーストに対し金属金
を析出させる部分に紫外線を照射したのち、構造式がＡ
−０−Ａｕ＝Ｏ（Ａ　：　Ｋ、Ｎａ等のアルカリ金属）
である組成物の水溶液と接触させることを特徴とする金
パターン形成法である。

作　　　用 第１の発明によれば、Ａ−０−Ａｕ＝Ｏ（Ａ　：　Ｎａ
。

Ｋ等のアルカリ金属）は２５０℃以上の熱が加えられる
と熱分解して金属金を析出する。この溶液を基板上に塗
布しこれにレーザー光などを用いて選択的に熱を加える
ことにより基板上に、金属金パターンが得られる。

第２の発明を用いた第３の発明によると、１．４−ナフ
トキノン、１．４−アントラキノン、９，１０アントラ
キノン、およびそれらの誘導体は、それ自体では還元力
が示されずかつ疎水性であるが紫外線が照射されると例
えば９，１０−アントラキノンの場合 ノン、およびそれらの誘導体は、そのものでは還元力が
示されずかつ疎水性であるが紫外線が照射されると例え
ば９．１０−アントラキノンの場合０　　　　　　　　
　　　　　　　０Ｈで示される反応が起こる。すなわち
、９，１０アントラキノンは、紫外線を受けることによ
り、９．１０−アントラジオールに化学変化する。この
９，１０−アントラジオールは、還元力を持ちかつ親水
性物質である。

従って、１．４−ナフトキノン、１．４−アントラキノ
ン、９．１０−アントラキノン、およびそれらの誘導体
と、Ａ−０−Ａｕ＝０　（Ａ　：　Ｎａ。

Ｋ等のアルカリ金属）との混合物が紫外線が照射される
まで安定な状態が保たれている。しかし紫外線が照射さ
れるや否や１．４−ナフトキノン、１．４−アントラキ
ノン、９．１０−アントラキノンは還元力を示して金属
金を析出させる。

第４の発明によると、１，４−ナフトキノン、１．４−
アントラキノン、９，１０−アントラキで示される反応
が起こる。すなわち、９，１０アントラキノンは、紫外
線を受けることにより９、ｌＯ−アントラジオールに化
学変化する。この９．１０−アントラジオールは、還元
力を持ちかつ親水性物質である。

従って、例えば９，１０−アントラキノンを厚く塗布し
、その後選択的に紫外線を照射することにより、紫外線
照射部は９，１０−アントラジオールに変化する。これ
に溶液状の金属金形成組成物を塗布すると、９，１０−
アントラジオールは親水性であるため、この上に塗布さ
れた金属金形成組成物は内部に浸透して行（が紫外線を
受けずに９．ＩＯ−アントラキノン上に塗布された全形
成組成物ははじかれる。この結果、パターン化された金
属金が高密度に、また還元剤ペーストの膜厚を変えるこ
とにより自由な厚さで得ることができる。

実施例 実施例１ 第１図Ａ、Ｂは本発明の第１の実施例すなわち第１の発
明である金属金パターン形成法を示す断面図である。

まず水酸化金５ｇを５Ｎ−水産化カリウム水溶液１０ｍ
ｆ！に溶かすことにより金属全形成組成物であるＫ　−
０−Ａ　Ｌｌ　＝　Ｏ水溶液が得られ、これに２０％−
ポリビニルアルコール水溶液を５ｍｅと粒径が平均１μ
ｍの鉛ホウ珪酸ガラスを加えてよく撹拌し、金属全形成
組成物ペースト８とした。

これを第１図Ａに示されるように基板３上に塗布し、次
に金属金を析出させる部分に第１図Ｂで示されるように
ＹＡＧレーザー光９を照射して照射部を２５０℃以上に
加熱することにより、その部分に金属金ＩＯが得られ、
かつその部分に存在する鉛ホウ珪酸ガラスは溶融し析出
した金属金ＩＯと基板３を十分に密着する働きを示した
。その後、金属金が析出しなかった部分を水洗除去した
。これにより金属金による電子回路が形成できた。

本実施例では金属全形成組成物を基板３上に塗布する際
の操作性の点で金属全形成組成物にポリビニルアルコー
ル水溶液を加えて粘度を上げペースト状としたものを用
いたが特に金属金の厚さを必要としない場合、ペースト
状にすることはない。またペースト状にする場合に他の
高分子樹脂例えばエチルセルロースなどを用いても構わ
ない。また水洗除去は特に必要とするものではなく、こ
の場合ホウ珪酸鉛ガラスなどを添加し析出した金属金と
基板３の密着強度をあげなくても構わない。また熱源と
して本実施例では、ＹＡＧレーザーを用いたが、ＣＯ２
レーザーなど他のレーザー、あるいはレーザー以外に加
熱した凸版を接触させるなど、他の加熱手段を用いても
構わない。

実施例２ 第２図Ａ、Ｂは本発明の第２の実施例すなわち第２の発
明である金属金パターン形成組成物を用いた第３の発明
による金属金パターン形成方法を示すものである。

まず水酸化金５ｇを５Ｎ−水酸化カリウム水溶液１０ｒ
ｒｌに溶かずことにより金属全形成組成物であるに−０
−Ａｕ＝Ｏ水溶液が得られ、これに２０％−ポリビニル
アルコール水溶液を５ｍｅと、９．１０−アントラキノ
ン５ｇとを加えたものを金属金形成ペーストとする。

次に第２図Ａに示されるように基板３上にこの金属金形
成ペースト１１を塗布し、これを５０℃の環境の下に２
時間おいて乾燥させる。さらに′１ｆｉ２図Ｂに示され
るように金属金を析出させる部分が紫外線を透過するよ
うになっているマスク１２を用いて光源１３から発せら
れる紫外線をパターン化し金属金形成ペースト１１に照
射する。紫外線が照射された部分にある９、１０−アン
トラキノンは９，１０−アントラジオールに化学変化し
、これによって紫外線照射部に存在している金属全形成
物に−０−Ａｕ＝Ｏは還元されて金を析出する。このこ
とにより基板３上に金属金１０による電子回路を得るこ
とができる。

本実施例では紫外線を照射することにより還元剤となる
物質として１，４−ナフトキノン、■、４−アントラキ
ノンおよびそれらの誘導体または、９．１０−アントラ
キノン誘導体を用いても構わない。また金属全形成物は
に−０−Ａｕ＝Ｏを用いたがＮａ−０〜Ａｕ＝Ｏであっ
ても構わない。

また金属全形成組成物を基板上に塗布する際の操作性の
点で金属全形成組成物にポリビニルアルコール水溶液を
加えて粘度を上げバースト状としたものを用いたが特に
金属金の厚さが必要でない場合、ペースト状にすること
はない。またペースト状にする場合に他の高分子樹脂例
えばエチルセルロース等を用いても楕わない。また紫外
線をパターン化する場合にマスクを用いたが紫外線をビ
ーム状に集光し、これを操作して金属金形成ペースト上
に照射し、９，１０−アントラキノンを９．１０−アン
トラジオールに変化させても構わない。

実施例３ 第３図Ａ、Ｂ、Ｃは本発明の第３の実施例すなわち第４
の発明による金属金パターン形成方法を示すものである
。

まず水酸化合５ｇを５Ｎ−水酸化カリウム水溶液１０ｍ
１！に溶かすことにより金属全形成組成物であるＫ　−
０−Ａ　ｕ　＝　Ｏ水溶液が得られこれを金属全形成組
成物水溶液とする。また２０％−ポリビニルアルコール
水溶液を５ｍｅに９．１０−アントラキノン５ｇを加え
たものを９，１０−アントラキノンペーストとする。

まず第３図Ａに示されるように基板３上にこの９．１０
−アントラキノンペースト１４を塗布し、これを５０℃
の環境の下で２時間保持し乾燥させる。次に第３図Ｂに
示されるように金属金を析出させる部分が紫外線を透過
するようになっているマスク１２を用いて光源１３から
発せられる紫外線をパターン化し９．１０−アントラキ
ノンペースト１４に照射する。紫外線照射部１５の９．
１０−アントラキノンは９，１０−アントラジオールに
化学変化し、この物質は金属全形成組成物Ｋ　−０−Ａ
　ｕ　＝　Ｏを還元して金属金を析出することができる
。次にこれを第３図Ｃに示されるように金属金形成水溶
液１６に浸す。これにより、９，１０−アントラジオー
ルに変化した部分と接触した金属全形成組成物ｉ（−０
−Ａ　ｕ　＝　Ｏの水溶液１６は、９．１０−アントラ
ジオールが親水性であること、及び還元力を持つことか
らこの部分１５に侵入のうえ、金属金１０を析出するが
、９，１０−アントラキノンは還元力はなくさらに疎水
性であることから金属全形成組成物水溶液１６を弾水し
かつ還元することもないため金属金は析出しない。以上
により金属金による電子回路が形成できた。

本実施例では紫外線を照射することにより還元剤となり
物質として９．１０−アントラキノンを用いたがこれ以
外に１．４−ナフトキノン、１，４アントラキノン、お
よびそれらの誘導体、または９．１０−アントラキノン
誘導体を用いても構わない。また金属金形成物はに−０
−Ａｕ＝Ｏを用いたがＮａ−０−Ａｕ＝Ｏであっても構
わない。

また９、１０−アントラキノンを基板上に塗布する際の
操作性の点でポリビニルアルコール水溶液を９，１０−
アントラキノンに加えてペースト状にしたが特に９，１
０−アントラキノンに厚さを必要としない場合、ペース
ト状にすることはない。またペースト状にする場合に他
の高分子樹脂例えばエチルセルロース等を用いても構わ
ない。

また紫外線をパターン化する場合にマスクを用いたが紫
外線をビーム状に集光し、それを走査して金属全形成ペ
ースト状に照射し、９．ＩＯ−アントラキノンを９，１
０−アントラジオールに変化させても構わない。さらに
金属金形成水溶液とパターン化された還元剤と反応させ
る場合、金属金形成水溶液中に基板を浸したが、金属全
水溶液を親水性物質を外周に備えたローラーに浸して、
これをパターン化された基板上に還元剤に接触させるな
ど他の方法を用いても構わない。

発明の効果 第１の発明によれば、金属全形成組成物水溶液に２５０
℃以上の熱を加えることにより金属金が析出する。従っ
て比較的制御し易いレーザーなどを熱源にすることで、
選択的に熱を加えることができる。この結果、電子回路
パターンが変わってもすぐさま対応でき、パターン形成
のタクトは十分に量産に対応できるものである。また金
属金形成物は水溶液の形で用いるため、均一でかつ密度
の高い金属金を析出させることができた。

第２の発明の組成物を用いた第３の発明によれば金属全
形成組成物と紫外線を受けることにより還元力が現れる
還元剤の混合物を基板上に塗布し、金属金を析出させる
部分にのみ比較的制御し易い紫外線を照射させて金属金
を得る。この結果、電子回路パターンが変わってもすぐ
さま対応でき、パターン形成のタクトは十分に量産に対
応できるものである。また紫外線があたらない限りこの
還元剤は、還元力もなくまた疎水性物質であるためこの
材料を使う以前およびパターン形成後の紫外線非照射部
については非常に安定である。

第４の発明によれば紫外線を受けることにより還元力が
現れかつ親水性となる還元剤ペーストを基板上に塗布し
、これに比較的制御し易い紫外線を照射し還元剤をパタ
ーン化したのちこれに金属全形成水溶液を接触させて金
属金を得る。この結果、電子回路パターンが変わっても
すぐさま対応でき、パターン形成のタクトは十分量産に
対応できるものである。また紫外線があたらない状態で
は還元力がなくさらに疎水性物質であるが、紫外線を受
けた部分は還元力を発生するとともに親水性物質となる
ため、基板上に還元剤ペーストを厚く塗布することによ
り析出する金属金を厚くすることができ、２０μｍ以上
の厚さに析出さぜることかできた。さらに、この方法で
は還元剤の密度を高めることができるため高密度のパタ
ーン形成ができ線幅が０．０６ｍｍの電子回路を得るこ
とができた。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）、（Ｂ）は本発明の第１の実施例における
金属金パターン形成方法を示す断面図、第２図（Ａ）、
（Ｂ）は本発明の第２の実施例における金パターン形成
法を示す断面図、第３図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は本発
明の第３の実施例における金パターン形成法を示す断面
図、第４図、第５図は従来の電子回路に用いられる金属
パターンを形成する際に用いられていた印刷法、描画法
をそれぞれ示す簡単な断面図である。 ３・・・・・・基板、８・・・・・・金属全形成組成物
ペースト、９・・・・・・ＹＡＧレーザー光、１０・・
・・・・金属金、１１・・・・・・金属全形成ペースト
、１２・・・・・・マスク、１３・・・・・・光源、１
４・・・・・・９，１０−アントラキノンペースト、１
５・・・・・・紫外線照射部、１６・・・・・・金属全
形成物水溶液。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）構造式がＡ−Ｏ−Ａｕ＝Ｏ（Ａ：Ｋ，Ｎａ等のア
   ルカリ金属）で示される金化合物に２５０℃以上の熱を
   加える金パターン形成法。
2. （２）構造式がＡ−Ｏ−Ａｕ＝Ｏ（Ａ：Ｋ，Ｎａ等のア
   ルカリ金属）物質と、１，４−ナフトキノン、１，４−
   アントラキノン、９，１０−アントラキノン、１，４−
   ナフトキノン誘導体、１，４−アントラキノン誘導体、
   ９，１０−アントラキノン誘導体の少なくとも１つとを
   含む金パターン形成組成物。
3. （３）請求項２記載の金パターン形成組成物に紫外線を
   照射する金パターン形成法。
4. （４）１，４−ナフトキノン、１，４−アントラキノン
   、９，１０−アントラキノン、１，４−ナフトキノン誘
   導体、１，４−アントラキノン誘導体、９，１０−アン
   トラキノン誘導体の少なくとも１つを含む還元剤ペース
   トを基板上に塗布し、このペーストに対し金属金を析出
   させる部分に紫外線を照射したのち、構造式がＡ−Ｏ−
   Ａｕ＝０（Ａ：Ｋ，Ｎａ等のアルカリ金属）である組成
   物の水溶液と接触させる金パターン形成法。