JP2004087550A

JP2004087550A - プリント配線板

Info

Publication number: JP2004087550A
Application number: JP2002243078A
Authority: JP
Inventors: Yuka Mizuno; 水野　由香
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2002-08-23
Filing date: 2002-08-23
Publication date: 2004-03-18

Abstract

【課題】エッチング溶液に従来の塩化第二鉄溶液を用いることができ、且つエッチングファクタを高めることができる導体層の構成及びプリント配線板を提供することを目的とする。
【解決手段】絶縁基材１１の両面に配線層１２ａ及び配線層１２ｂを形成したコア基板１０の両面に絶縁層１５及び銅箔からなる金属層２１を形成し、硫酸銅めっき浴に窒素含有の界面活性剤であるＪａｎｕｓ　Ｇｒｅｅｎ　Ｂなどの染料系化合物や、ポリエチレンベンジルイミンなどのイミン化合物等を添加して電解銅めっきを行い、金属層２１上に窒素を０．０１〜１０ｐｐｍの範囲で含有させた所定厚の銅からなる金属層３１を形成し、金属層２１及び窒素を含有した金属層３１からなる導体層４０をパターニング処理して配線層４０ａを形成してプリント配線板１００を得る。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は民生用、産業用電子機器に使用される高密度配線のプリント配線板に関し、特にプリント配線板の配線層に使用する導体層の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在プリント配線板は電子機器の高機能、高性能化に伴って高密度配線のプリント配線板が要求されている。フォトエッチング加工技術においては高精細化が重要な課題である。湿式エッチングにおける金属材料の溶出は基板に対して垂直方向だけでなく、水平方向にも進行するサイドエッチが発生し、エッチング断面は垂直ではなく山裾野型曲線となる（図４参照）。
【０００３】
図３（ａ）〜（ｃ）に、配線層形成工程の一例を示す。
絶縁基材１１上の銅箔からなる導体層４１上にレジストパターン５１を形成して、導体層４１をエッチングし、レジストパターンを剥離して配線層４１ａ形成する。
配線層４１ａのエッチング状態は導体層４１の厚みｄをサイドエッチ量（水平方向のエッチング量：（Ｗ_１−Ｗ_２）／２）で割った値で示される「エッチングファクタ」で評価されることが多い（図３（ｃ）参照）。
エッチングファクタ（Ｅ_ｆ）＝２ｄ／（Ｗ_１−Ｗ_２）で表される。
フォトエッチング加工で高精細パターンを得るための課題は、いかにしてエッチングファクタ（Ｅ_ｆ）を高める（サイドエッチング量を抑える）かにある。
【０００４】
プリント配線板の銅箔をエッチングするエッチング溶液には、一般に塩化第二鉄溶液が用いられる。エッチングファクタ（Ｅ_ｆ）を高めるために、スプレイ噴射により垂直方向への液の供給効率を高めるスプレイ法がよく用いられている。板厚の制御も行われているが板厚が厚くなると、エッチング深度が大きくなる分、サイドエッチング量が大きくなり、パターニング精度は悪くなるという問題点がある。
また、塩化第二鉄溶液以外のエッチング溶液を用いる方法としては、アンモニアアルカリ溶液を用い、エッチング生成物の銅アンミン錯体を耐食層として形成させる方法があるが、サイド面だけでなく全体に耐食層が形成されてしまうため、エッチング速度が遅くなってしまうという問題点がある。
また、酢酸−過酸化水素系溶液を用いる方法では、結晶面によってエッチング速度が大きく異なるため、エッチング速度の遅い結晶面をサイド面に作製してサイドエッチ量を抑える方法が検討されている。しかし、これらの溶液は塩化第二鉄溶液に比べ高価である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題点に鑑み考案されたもので、エッチング溶液に従来の塩化第二鉄溶液を用いることができ、且つエッチングファクタを高めることができる導体層の構成及びプリント配線板を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に於いて上記問題点を解決するために、まず請求項１においては、導体層をパターニング処理して、絶縁基材上に少なくとも配線層を形成してなるるプリント配線板において、前記導体層（４０）が結晶性の異なる少なくとも２種類の金属層（２１）及び金属層（３１）が積層状に構成されていることを特徴とするプリント配線板としたものである。
【０００７】
また、請求項２においては、前記導体層（４０）の最上層の前記金属層（３１）は０．０１〜１０ｐｐｍの窒素を含有していることを特徴とする請求項１記載のプリント配線板としたものである。
【０００８】
また、請求項３においては、前記金属層（３１）の厚みは前記導体層（４０）の厚みの１０〜５０％であることを特徴とする請求項１または２に記載のプリント配線板としたものである。
【０００９】
さらにまた、請求項４においては、前記金属層（２１）及び前記金属層（３１）が銅からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のプリント配線板としたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１（ａ）に本発明のプリント配線板の一実施例を示す構成断面図を、図１（ｂ）に図１（ａ）のＡ部を拡大した配線層４０ａの拡大断面図を、図２（ａ）〜（ｆ）に本発明のプリント配線板の製造方法を工程順に示す構成断面図をそれぞれ示す。
【００１１】
請求項１に係るプリント配線板の発明では、配線層に使用する導体層４０を図２（ｄ）に示すように結晶性の異なる少なくとも２種類の金属層２１及び金属層３１を積層状に構成したもので、このような構成にすることにより、エッチング加工時のエッチング速度を変化させ、エッチングファクタを高める効果を狙ったものである。
【００１２】
また、請求項２に係るプリント配線板の発明では、導体層４０を構成している上層の金属層３１中の窒素含有量を０．０１〜１０ｐｐｍにしている。
配線層をサブトラクティブ法で形成する場合に有効で、これは銅からなる金属層３１に窒素を含有させるとエッチング速度が小さくなることを利用して、エッチングが進行してくる側の金属層３１のエッチング速度を小さくする効果を狙ったものである。そうすることにより、従来のエッチングでパターン形成する場合よりもエッチングファクタを上げることができる。ここで、窒素含有量は０．０１ｐｐｍ以上でエッチング速度を小さくするに効果を示し、１０ｐｐｍ以上でもエッチング速度を小さくする効果は有するが、１０ｐｐｍ以上窒素を含有させた金属層は伸び率が減少し、抗張力が高くなるという問題を有し、金属層３１中の窒素含有量は０．０１〜１０ｐｐｍの範囲が好適である。
【００１３】
また、請求項３に係るプリント配線板の発明では、上層の金属層３１の厚みが導体層４０の厚みの１０〜５０％とすることで、サイドエッチ量を抑え、エッチングファクタを高める効果を狙ったものである。
【００１４】
また、請求項４に係るプリント配線板の発明では、導体層４０を構成している金属層２１及び金属層３１は銅金属からからなり、金属層３１を電解銅めっきで形成する際に効果を有する。
【００１５】
以下、本発明のプリント配線板の形成法について図２（ａ）〜（ｆ）を用いて説明する。
まず、ガラスクロスにエポキシ樹脂等を含浸させた絶縁基材１１の両面に銅箔を積層した銅張積層板をスルーホール加工、パターニング処理して、絶縁基材１１の両面に配線層１２ａ及び配線層１２ｂを形成したコア基板１０を作製する（図２（ａ）参照）。
【００１６】
次に、プリプレグフィルム及び銅箔を積層して、コア基板１０の両面に絶縁層１５及び銅箔からなる金属層２１を形成する（図２（ｂ参照）。
さらに、金属層２１の所定位置をレーザー加工にて孔開け加工して、ビア用孔２２を形成する（図２（ｃ）参照）。このビア用孔はコア基板１０の配線層１２ａ及び１２ｂと上層に形成する配線層を絶縁層１５を介してフィルドビアで電気的接続するためのフィルドビア形成用の孔である。
【００１７】
次に、硫酸銅めっき浴に窒素含有の界面活性剤であるＪａｎｕｓ　ＧｒｅｅｎＢなどの染料系化合物や、ポリエチレンベンジルイミンなどのイミン化合物等を添加して電解銅めっきを行い、金属層２１上に窒素を０．０１〜１０ｐｐｍの範囲で含有させた所定厚の銅からなる金属層３１及びビア用孔２２にフィルドビア３２を形成し、コア基板の絶縁層１５上に金属層２１上に金属層３１が積層された導体層４０を形成する（図２（ｄ）参照）。
ここで、金属層３１への窒素含有量は硫酸銅めっき浴に添加する添加剤と電解銅めっき条件でどの程度になるか、予め実験的にデータを収集しておく。
また、導体層４０はフィルドビア３２にてコア基板１０の配線層１２ａ及び１２ｂと電気的に接続される。
【００１８】
次に、導体層４０上にドライフィルムを貼り合わせる等の方法で感光層を形成し、パターン露光、現像等のパターニング処理を行って、レジストパターン５１を形成する（図２（ｅ）参照）。
【００１９】
次に、レジストパターン５１をエッチングマスクにして導体層４０を塩化第二鉄溶液にてエッチングし、レジストパターン５１を専用の剥離液で剥離し、金属層パターン２１ａ及び窒素を含有した金属層パターン３１ａからなる配線層４０ａを形成し、本発明の４層のプリント配線板１００を得る（図２（ｆ）参照）。ここでは、コア基板１０の両面に配線層を形成した４層のプリント配線板について説明したが、これに限定されるものではなく、必要に応じて、上記絶縁層、導体層形成及びパターニング工程を繰り返すことにより、必要層数のプリント配線板を得ることができる。
【００２０】
【実施例】
以下実施例により本発明を詳細に説明する。
まず、ガラスクロスにエポキシ樹脂等を含浸させた絶縁基材１１の両面に１６μｍ厚の銅箔を積層した銅張積層板をスルーホール加工、パターニング処理して、絶縁基材１１の両面に配線層１２ａ及び配線層１２ｂを形成したコア基板１０を作製した（図２（ａ）参照）。
【００２１】
次に、コア基板１０の両面にドライフィルム状ビルドアップ樹脂（プロビコート５０００（商品名）：日本ペイント（株）製）と２０μｍ厚の銅箔を真空ラミネーターで貼り合わせ、加熱乾燥して絶縁層１５及び金属層２１を形成した（図２（ｂ）参照）。
【００２２】
次に、金属層２１及び絶縁層１５の所定位置をレーザー加工にて孔開け加工し、フィルドビア形成用のビア用孔２２を形成した（図２（ｃ）参照）。
【００２３】
次に、硫酸銅７０ｇ／Ｌ、硫酸２５０ｇ／Ｌ、塩酸５０ｍｇ／Ｌの溶液に窒素含有の界面活性剤であるＪａｎｕｓ　Ｇｒｅｅｎ　Ｂ（Ｃ_３０Ｈ_３１ＣｌＮ_６）を４０ｐｐｍ添加した硫酸銅めっき浴にて電解銅めっきを行い、金属層２１上に１０μｍ厚の金属層３１を形成した導体層４０及びフィルドビア３２を形成した（図２（ｄ）参照）。電解銅めっき条件は、温度２５℃、陰極電流密度１Ａ／ｄｍ^２とした。
【００２４】
次に、金属層３１表面を整面処理し、液状レジスト（ＰＭＥＲ−Ｎ（商品名）：東京応化工業（株）製）をスピンナーにて塗布、乾燥して７．５μｍ厚の感光層を形成した。さらに、パターン露光、現像等のパターニング処理を行って、金属層３１の所定位置に幅３０μｍ、間隔３０μｍのレジストパターン５１を形成した（図２（ｅ）参照）。
【００２５】
次に、比重１．５ｇ／ｃｍ^３、温度５０℃の塩化第二鉄溶液を用いて、レジストパターン５１をエッチングマスクにして、導体層４０をスプレイ法でエッチングし、３％水酸化ナトリウム水溶液にてレジストパターン５１を剥離し、金属層パターン２１ａ及び窒素を含有した金属層パターン３１ａからなる配線層４０ａを形成し、本発明の４層のプリント配線板１００を得た（図２（ｆ）参照）。
【００２６】
上記プリント配線板１００の配線層４０ａのエッチングファクタは２．７であった。また、金属層パターン３１ａをＸＰＳ（Ｘ線光電子分析装置）で組成分析した結果、窒素含有量は７ｐｐｍであった。
【００２７】
＜比較例＞
コア基板１０の両面にドライフィルム状ビルドアップ樹脂（プロビコート５０００（商品名）：日本ペイント（株）製）と３０μｍ厚の銅箔を真空ラミネーターで貼り合わせ、加熱乾燥して、３０μｍ厚の単一層の銅箔導体層を形成し、実施例と同様のエッチング条件でエッチングした結果、エッチングファクタは１．８となった。
【００２８】
実施例と比較例の同一膜厚でのエッチングファクタを比較した結果、実施例では２．７、比較例では１．８となり、本発明のプリント配線板では、従来のエッチング条件で、エッチングファクタの大きい、高精度の配線層が得られることが確認できた。
【００２９】
【発明の効果】
本発明のプリント配線板では、導体層を銅からなる金属層の２層構成とし、上層の金属層に０．０１〜１０ｐｐｍの窒素を含有させることにより、従来の同一膜厚の銅箔と比較してエッチングファクタを高めることができ、高密度、高精度の配線層を有するプリント配線板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明のプリント配線板の一実施例を示す模式構成断面図である。（ｂ）は、（ａ）の配線層４０ａのＡ部を拡大した模式構成断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｆ）は、本発明のプリント配線板の製造方法の一例を工程順に示す模式構成断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、配線層の形成工程を示す説明図である。
【図４】配線層のパターン形状の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１０……コア基板
１１……絶縁基材
１２ａ、１２ｂ……配線層
１５……絶縁層
２１……金属層
２１ａ……金属層パターン
２２……ビア用孔
３１……窒素を含有させた金属層
３１ａ……金属層パターン
３２……フィルドビア
４０……導体層
４０ａ……配線層
４１……導体層
４１ａ……配線層
５１……レジストパターン
１００……プリント配線板
Ｗ_１……配線層のボトム幅
Ｗ_２……配線層のトップ幅
ｄ……導体層の厚さ

Claims

導体層をパターニング処理して、絶縁基材上に少なくとも配線層を形成してなるるプリント配線板において、前記導体層（４０）が結晶性の異なる少なくとも２種類の金属層（２１）及び金属層（３１）が積層状に構成されていることを特徴とするプリント配線板。
前記導体層（４０）の最上層の前記金属層（３１）は０．０１〜１０ｐｐｍの窒素を含有していることを特徴とする請求項１記載のプリント配線板。
前記金属層（３１）の厚みは前記導体層（４０）の厚みの１０〜５０％であることを特徴とする請求項１または２に記載のプリント配線板。
前記金属層（２１）及び前記金属層（３１）が銅からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のプリント配線板。