CN1836472B - 印刷布线板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种不用干燥处理和干燥处理装置、能够利用加成法制造的无凹陷的导体电路及其制造方法。本发明的印刷布线板，具有通过以填充凹陷的方式进行追加电镀而制造的、无凹陷的导体电路。

Description

印刷布线板及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种印刷布线板及其制造方法，尤其是涉及具有利用加成法(additive process)形成的导体电路的印刷布线板及其制造方法。
背景技术
作为印刷布线板的电路形成方法公知的有加成法。在加成法中，在绝缘基材的一面均匀形成了薄的导电层膜(种子层)的基材的种子层上，利用光刻法形成被成图的电镀用抗蚀剂，利用电解电镀在抗蚀剂之间分别形成电镀部。其后，通过去除电镀用抗蚀剂，并蚀刻去除电镀部间的种子层，得到导体电路。
与通过对均匀形成在绝缘基材上的铜箔等的导体层进行蚀刻从而形成电路的减成法(subtract process，或蚀刻法)形成导体电路相比，上述加成法可以形成线宽更窄的电路，这是公知的。从追求电子设备的小型化或高密度化的现状来看，加成法在这一点上具有很大的优点。
但是，现有的加成法具有下述的缺点。即，在利用光刻法曝光时，由于产生种子层引起的漫反射等，如图4A所示，作为与种子层102的界面的抗蚀剂103的底部，变得具有向底部扩展的边缘部104。由于在这种状态下如图4B所示实施电镀，因而电镀部105的底部如图4C所示，具有像被挖去的凹陷部106。
其后，实施上述所示蚀刻，但上述凹陷部106，如图4D所示，侵蚀得更深。保护层材料或阻焊层材料等的绝缘物覆盖不能充分填充较深的凹陷部106，会产生残留空隙的危险。上述空隙会成为迁移等的原因。
另外，由于产生凹陷部时，导体电路与绝缘基材的接触面积变小，因此其间的连接强度降低，甚至容易产生导体电路由于热处理而剥落的危险。并且，由于导体电路的截面形状不是矩形，因此容易引起传送高频信号时阻抗不匹配的问题。
日本专利公开2001-196740号公报公开了一种形成无凹陷部的导体电路的方法。根据该方法，通过干燥处理将上述抗蚀剂底部的边缘部部分去除后，进行用于形成电路的电镀，由此能够抑制凹陷的发生。
发明内容
上述干燥处理需要具有大规模的真空箱等的干燥处理装置，需要去除水分或抽成真空的工序，因此会有提高印刷布线板的制造成本的问题。
本发明的目的在于提供一种不用干燥处理和干燥处理装置、能够利用加成法制造的无凹陷的导体电路及其制造方法。
根据本发明的第一方式，一种印刷布线板，具有：绝缘基材；以及导体电路，包括上述绝缘基材上的在底面上具有凹陷部的第一导体、及填充上述凹陷部的第二导体。
优选的是，还具有介于上述绝缘基材和上述第一导体之间的导电性种子层，上述第一导体通过加成法形成于上述导电性种子层上。
并且优选的是，上述导体电路的截面形状为矩形、或具有向底部扩展的边缘部。
并且，优选的是，上述边缘部伸出，使得从上述凹陷部的底部至上述边缘部的伸出端部的宽度是上述凹陷部的深度的1～3倍。
并且，优选的是，上述第一导体和上述第二导体，由实质上具有相同热膨胀系数的物质分别构成。
并且，优选的是，还具有导电性种子层，其介于上述绝缘基材和上述第一导体之间，与上述第二导体实质上具有相同的耐蚀刻性。
根据本发明的第二方案，一种印刷布线板，具有：绝缘基材；上述绝缘基材上的导电性种子层；以及导电性电路，位于上述导电性种子层上，具有电镀层，从上述导电性电路的上方看，上述导电性种子层的轮廓，与上述导电性电路的轮廓一致，或包围上述导电性电路的轮廓。
根据本发明的第三方案，一种印刷布线板的制造方法，包括：抗蚀剂层形成工序，在绝缘基材上的导电性种子层上形成抗蚀剂层；光刻工序，对上述抗蚀剂层进行曝光、显影，以形成被成图的电镀用抗蚀剂；电镀工序，进行电解电镀，以在上述光刻工序中去除了上述抗蚀剂层的部分上形成导体电路；抗蚀剂去除工序，去除上述被成图的电镀用抗蚀剂；以及追加电镀工序，进行基于电解电镀的追加电镀，以填充上述导体电路所具有的凹陷。
优选的是，上述追加电镀工序，包括：在上述抗蚀剂去除工序后电镀全部面的再电镀工序；和留下必要的部分并去除电镀的去除工序。
并且，优选的是，在再电镀工序中利用高均一性酸性铜镀浴或填孔镀浴。
另外，优选的是，上述填孔镀浴含有添加剂，该添加剂具有相对地促进电镀液循环不良的部分的电镀的功能。或者上述填孔镀浴含有添加剂，该添加剂具有抑制被镀物的电镀的功能。
附图说明
图1A是本发明的第一实施方式的各工序前的印刷布线板的截面图。
图1B是本发明的第一实施方式的导电性种子层形成后的印刷布线板的截面图。
图1C是本发明的第一实施方式的光刻工序的印刷布线板的截面图。
图1D是本发明的第一实施方式的显影后的印刷布线板的截面图。
图1E是本发明的第一实施方式的电镀后的印刷布线板的截面图。
图1F是本发明的第一实施方式的抗蚀剂去除后的印刷布线板的截面图。
图1G是本发明的第一实施方式的再电镀后的印刷布线板的截面图。
图1H是本发明的第一实施方式的电镀去除后的印刷布线板的截面图。
图2A是具有凹陷部分的再电镀前的状态。
图2B是说明利用高均一性酸性铜镀浴形成追加电镀层的情况的截面图。
图2C是说明利用填孔镀浴形成追加电镀层的情况的截面图。
图3A是本发明的第二实施方式的电镀去除后的印刷布线板的截面图。
图3B是本发明的第二实施方式的变形例的电镀去除后的印刷布线板的截面图。
图4A是现有技术的光刻工序后的印刷布线板的截面图。
图4B是现有技术的电镀后的印刷布线板的截面图。
图4C是现有技术的抗蚀剂去除后的印刷布线板的截面图。
图4D是现有技术的电镀去除后的印刷布线板的截面图。
具体实施方式
以下参照图1A至图1H对本发明的第一实施方式的印刷布线板及其制造方法进行说明。
绝缘基材11如图1A所示是由聚酰亚胺等树脂构成的薄膜。上述绝缘基材11的原料并不限于聚酰亚胺，可以利用可适用于电子设备的各种的绝缘树脂。可以使用环氧玻璃(glass epoxy)、环氧芳族聚酰胺(aramid epoxy)、BT树脂、PET、液晶聚合物等代替聚酰亚胺。
首先，实施导电性种子层形成工序。在上述绝缘基材11的一面上，通过溅射使镍薄膜成长至
Figure G2004800231566D00051
左右，并进一步在其上层成长
Figure G2004800231566D00052
左右的铜薄膜，由此成为图1B所示导电性种子层12。上述镍薄膜可以用其他金属薄膜代替，但需要选择与绝缘基材11的密合性良好的材料。铜薄膜防止上述镍薄膜在其后的工序中由于电解电镀浴而溶解。该金属可以用铬、铝、金、银等其他导电性良好的其他金属进行替换。
其次，实施抗蚀剂层形成工序。在导电性种子层12上，利用滚筒层压(roll laminate)或真空层压，层压干膜抗蚀剂(dry film resist)，由此形成抗蚀剂层13。也可以涂布液状抗蚀剂以代替干膜抗蚀剂。
其次，实施光刻工序。在上述抗蚀剂层13正上方配置如图1C所示的抗蚀剂成图用掩模14，并照射紫外线15。上述紫外线15是从波长365nm和405nm中选择的至少一种。接着，通过进行显影，从而形成如图1D所示的电镀用抗蚀剂16。由于使用正性抗蚀剂，因此在抗蚀剂层13中去除被曝光的部分，留下没有被曝光的部分。这样，被成图的电镀用抗蚀剂16，在作为与导电性种子层12的界面的底部上具有向底部扩展的边缘部(裾部)17。
其次，实施电镀工序。进行电解铜电镀(硫酸铜电镀)，在抗蚀剂16间、即抗蚀剂层13被去除的部分上，如图1E所示，形成厚度为8μm左右的电路用电镀部(第一导体)18。上述电解铜电镀通过利用后述的高均一性酸性铜镀浴(ハイスロ一めっき浴)，高效地形成良好的电路用电镀部(第一导体)18。电路用电镀部(第一导体)18构成导体电路的主要部分。
其次，实施抗蚀剂去除工序。通过吹送适当的剥离液，如图1F所示，完全剥除电镀用抗蚀剂16。此时，上述边缘部17被转印，在电路用电镀部(第一导体)18上，在其底面附近、即与导电性种子层12的界面附近，生成凹陷(アンダ一カツト)部分19。至此的工序与利用现有的加成法进行的电路形成在实质上是相同的。
其次，实施由再电镀工序和去除工序构成的追加电镀工序。
在再电镀工序中，利用硫酸铜电镀再次电镀全部面，如图1G所示，形成追加电镀层(第2导体)20以填充上述凹陷部分19。用于再电镀的镀浴，既可以是高均一性酸性铜镀浴，也可以是填孔(ビアフイル)镀浴。
在上述再电镀工序中，在镀浴中添加了商品名为カパ一グリ一ムCLX(日本リ一ロナ一ル株式会社)所提供的通孔电镀用添加剂、或商品名为トツプルチナBVF(奥野制药株式会社)所提供的填充孔(フイルドビア)用的添加剂、或者商品名为トツプルチナα(奥野制药株式会社)所提供的填充孔/通孔同时电镀用的添加剂。
通孔电镀用添加剂具有提高电镀膜厚的均一性、即提高均匀电镀能力(スロ一イングパワ一)的作用，因此被添加在高均一性酸性铜镀浴中。
所谓填充孔是指，在多层板或双面板的通孔中，通过电镀将金属无缝隙地填充其中的通孔。填充孔用的添加剂具有抑制被镀物的电镀的功能。在基板表面由于电镀液的循环较好而能够更有效地作用，在通孔内部由于电镀液的循环不好而不能有效地作用，因此上述功能可以相对地促进通孔内部的电镀。因此，上述添加剂具有促进通孔被金属填充的作用。
在本发明的本实施方式中，利用填充孔用的添加剂具有的上述功能，相对地对电镀液循环不好的凹陷部分19优先实施电镀。
凹陷部分19的深度从电路用电镀部(第一导体)18的侧壁开始测量约为1μm的情况下的、典型镀浴的结构和电镀条件，如下所示。下述的目标膜厚可以根据电流密度和通电时间简单地进行设置。
(高均一性酸性铜镀浴的情况下)
硫酸铜浓度60～90g/升、硫酸浓度165～210g/升、氯离子30～75mg/升、通孔电镀用添加剂カパ一グリ一ムCLX-A(日本リ一ロナ一ル株式会社制)3～7毫升/升、通孔电镀用添加剂カパ一グリ一ムCLX-C(日本リ一ロナ一ル株式会社制)5～15毫升/升、电流密度0.1～4A/dm2、目标膜厚0.5～1μm。
(填孔镀浴的情况下)
硫酸铜浓度160～240g/升、硫酸浓度40～80g/升、氯离子30～70mg/升、填充孔电镀用添加剂トツプルチナBVF(奥野制药株式会社)2～10毫升/升、电流密度0.1～5A/dm2、目标膜厚0.2～3μm。
在对如图2A所示状态的凹陷部分19实施再电镀工序的情况下，为使后述的去除工序中导电性种子层12的去除容易实现，优选的是电镀膜厚较小。另一方面，需要通过电镀充分填充凹陷部分19。
利用高均一性酸性铜镀浴进行电镀的情况下，如图2B所示，被镀物被大致均一地电镀，因此，为了填充约1μm深的凹陷部分19，需要0.5～1μm的目标膜厚。
利用填孔镀浴进行电镀的情况下，如图2C所示，优先电镀凹陷部分19附近，因此在上述的目标膜厚下会导致电镀厚度过厚。因此，目标膜厚优选为更少的0.2～0.5μm。
其次，实施去除工序。蚀刻、去除导电性种子层12和追加电镀层(第二导体)20，使得必要的部分、即介于电路用电镀部(第一导体)18和绝缘基材11之间的部分以及填充凹陷部分19的部分残留。
由此，由电路用电镀部(第一导体)18、和填充凹陷部分19的追加电镀层(第二导体)20的残存部分，如图1H所示，构成了无凹陷的导体电路21。此时，导体电路21为难以产生凹陷的形状，因此不会由于蚀刻而产生或扩大凹陷。另外，蚀刻液的选定可以从更多的选择顶中选取。另外，从上方看时，导电性种子层12的轮廓与导体电路21的轮廓大致一致。另外，导体电路21的截面形状大致为矩形。
另外，导体电路21，如图3A所示，也可以形成为具有向底部扩展的边缘部22。例如，在上述的再电镀工序中，使用填孔镀浴、且使目标膜厚为0.5μm～3μm时，如图2C所示，凹陷部分19附近电镀得比其他部分厚。通过对其实施上述去除工序，形成具有边缘部22的导体电路21。从上方看时，导电性种子层12的轮廓比导体电路21的轮廓大，且将其包围。用与电路的行进方向垂直的截面切断的导体电路21的截面形状，为下部比上部宽的喇叭状。由此能够防止去除工序中产生新的凹陷。另外，提高边缘部22相对于导体电路21的绝缘基材11的密合性，且抑制龟裂的发生，因此，在其后的工序中所进行的以防锈为目的的镀镍或金等的电镀工序中，能够有效防止导体电路21剥落。上述边缘部22的伸出，过大时绝缘产生问题，过小时不能充分获得上述效果。因此，优选的是，从凹陷部分19的底部至边缘部22的伸出端部的宽度dm是凹陷部分19的深度dc的1～3倍，更加优选的是1.5～2倍。
另外，如图3B所示，去除工序后，追加电镀层(第二导体)20也可残留少许。
并且，优选的是，电路用电镀部(第一导体)18和追加电镀层(第二导体)20的热膨胀系数大致相等，更加优选的是由同种金属构成。由此，能够防止后续工序中的热处理等引起的热应力的发生，进而防止裂纹或剥落等缺陷的产生。
另外，优选的是，导电性种子层12和追加电镀层(第二导体)20具有大致相等的耐蚀刻性。由此能够防止新的凹陷的发生。
以上说明了本发明的优选实施例，但本发明并不限于上述实施例。基于上述公开内容，本领域技术人员能够通过对实施例的修改或变形实施本发明。
产业上的利用可能性
提供一种不用干燥处理和干燥处理装置、能够利用加成法制造的无凹陷的导体电路及其制造方法。

Claims (10)

1.一种印刷布线板，其特征在于，具有：
绝缘基材；以及
导体电路，包括上述绝缘基材上的在底面上具有凹陷部的第一导体、及填充上述凹陷部的第二导体，
上述导体电路的截面形状为矩形、或具有向底部扩展的边缘部，
上述边缘部伸出，使得从上述凹陷部的底部至上述边缘部的伸出端部的宽度是上述凹陷部的深度的1～3倍。
2.根据权利要求1所述的印刷布线板，其特征在于，
还具有介于上述绝缘基材和上述第一导体之间的导电性种子层，上述第一导体通过加成法形成于上述导电性种子层上。
3.根据权利要求1所述的印刷布线板，其特征在于，
上述第一导体和上述第二导体，由具有相同热膨胀系数的物质分别构成。
4.根据权利要求1所述的印刷布线板，其特征在于，
还具有导电性种子层，其介于上述绝缘基材和上述第一导体之间，与上述第二导体具有相同的耐蚀刻性。
5.一种印刷布线板的制造方法，其特征在于，包括：
抗蚀剂层形成工序，在绝缘基材上的导电性种子层上形成抗蚀剂层；
光刻工序，对上述抗蚀剂层进行曝光、显影，以形成被成图的电镀用抗蚀剂；
电镀工序，进行电解电镀，以在上述光刻工序中去除了上述抗蚀剂层的部分上形成导体电路；
抗蚀剂去除工序，去除上述被成图的电镀用抗蚀剂；以及
追加电镀工序，进行基于电解电镀的追加电镀，以填充上述导体电路所具有的凹陷。
6.根据权利要求5所述的印刷布线板的制造方法，其特征在于，
上述追加电镀工序，包括：在上述抗蚀剂去除工序后电镀全部面的再电镀工序；和留下介于导体电路和绝缘基材之间的部分以及填充凹陷的部分而蚀刻的去除工序。
7.根据权利要求6所述的印刷布线板的制造方法，其特征在于，
在上述再电镀工序中利用高均一性酸性铜镀浴。
8.根据权利要求6所述的印刷布线板的制造方法，其特征在于，
在上述再电镀工序中利用填孔镀浴。
9.根据权利要求8所述的印刷布线板的制造方法，其特征在于，
上述填孔镀浴含有添加剂，该添加剂具有促进电镀液循环不良的部分的电镀的功能。
10.根据权利要求8所述的印刷布线板的制造方法，其特征在于，
上述填孔镀浴含有添加剂，该添加剂具有抑制被镀物的电镀的功能。
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