JP2004128181A

JP2004128181A - 多層プリント配線板の製造方法

Info

Publication number: JP2004128181A
Application number: JP2002289591A
Authority: JP
Inventors: Katsushi Makino; 牧野　勝史; Yoshihisa Sakukawa; 佐久川　恵寿; Hiroshi Matsuzawa; 松澤　宏
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2002-10-02
Filing date: 2002-10-02
Publication date: 2004-04-22

Abstract

【課題】多層プリント配線板をビルドアップ法で製造する場合に、アライメントマークの伸縮、変形を減少させ、境界部を鮮明にし、中心位置の誤認識を減少させ、既に形成された回路パターンに対し、次の層の回路パターンの位置を精度よく形成する多層プリント配線板の製造方法を提供すること。
【解決手段】下層回路パターンと上層回路パターンの位置合わせに用いるアライメントマーク３、４、５として、各層の回路パターンを形成する度に、予めコア基板に設けられた、その周辺部に銅箔を有する貫通孔の内の異なった貫通孔を用いること。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子を搭載するビルドアップ法による多層プリント配線板の製造方法に関するものであり、特に、下層回路パターンと上層回路パターンの位置関係を精度よく製造することのできる製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多層構造のプリント配線板においては、層間のパターンの位置合わせがされていなければならない。このため、多層構造のプリント配線板をビルドアップ法で製造する場合には、すでにパターン形成されている内層のパターンに合わせて次の層を加工することになる。なぜなら、内層パターンの形成の際に寸法誤差が不可避的に生じているからである。従来は、このパターン合わせを次のように行っていた。
【０００３】
すなわち、内層の一部に、次の層のパターン合わせのための基準となるアライメントパターンを設定しておき、そのパターンの加工、及びその次の層の層間材の形成がなされている基板の内層のアライメントパターンを読みとり、その位置を認識する。そして、その認識した位置に基づいて次の層のパターンの加工を行うのである。
しかし、このような方法では、層間材が形成されているのでアライメントパターンの境界部が不鮮明になったり、読みとり時にはすでに表面に粗化が施されていたりして、十分なパターン合わせ精度が得られない場合があった。
【０００４】
また、別な方法として、金型によって形成した１組の同一のアライメントマーク（貫通孔）を、多層のパターンの作成に多数回使用して多層プリント配線板を作成する方法がある。この方法は、アライメントマーク検出用の照明光によってアライメントマーク周辺部は露光されるので、１層目のレジストパターン形成時にアライメントマーク周辺部の銅部分が露出してしまい、エッチングによってアライメントマーク周辺の銅が除去されることになる。
【０００５】
２層目からも、アライメントマーク周辺の銅が除去されポリイミドが露出した、同一のアライメントマークでアライメントを行うことになるが、ポリイミドは若干の吸水性をもつため、後のウエット工程を通すことによりポリイミドに伸縮が生じたり、また、アライメントマーク部分がポリイミドであるため種々の工程内の搬送によるアライメントマーク部分（貫通孔）の変形を引き起こす。
加えて、ポリイミドは光透過性を持つため、アライメントマークを透過光で確認する時、そのエッジ検出が困難であり中心位置を誤認識し、露光時のオートスケール量と伸縮した実際の基板とに差異が生じ、内層の回路パターンとの位置ズレが生じてしまうといった問題が発生していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、多層構造のプリント配線板をビルドアップ法で製造する場合に、アライメントマークの伸縮、変形を減少させ、その境界部を鮮明に保ち、その中心位置を誤認識を減少させた、すなわち、既に形成された回路パターンに対し、次の層の回路パターンの位置を精度よく形成することのできる多層プリント配線板の製造方法を提供することを課題とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、回路パターンが形成されたコア基板に、絶縁層と回路パターンが交互に積層して設けられた多層プリント配線板の製造方法において、下層回路パターンと上層回路パターンの位置合わせに用いるアライメントマークとして、各層の回路パターンを形成する度に、予めコア基板に設けられた、その周辺部に銅箔を有する貫通孔の内の異なった貫通孔を用いることを特徴とする多層プリント配線板の製造方法である。
【０００８】
また、本発明は、上記発明による多層プリント配線板の製造方法において、前記コア基板と、絶縁層フィルム及び導体層フィルムが長尺フィルム状であることを特徴とする多層プリント配線板の製造方法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明による多層プリント配線板の製造方法を、その実施の形態に基づいて説明する。
図１は、本発明による多層プリント配線板の製造方法の一実施例におけるコア基板の概念図である。
【００１０】
本発明に関わる多層プリント配線板の製造方法は、まず、１層目回路パターンを形成する絶縁層と導体層からなるコア基板にアライメントマークを形成する。
アライメントマークは１層目回路パターン作成用、２層目回路パターン作成用などと積層数に応じた相当数を形成する。図１は、１回の回路パターン形成時に、図１中、上下同一符号の２つ１組のアライメントマークを使用し、３層の回路パターンを作成するため、３組のアライメントマーク３、４、５を金型により打ち抜き加工したコア基板の概念図である。
積層数によってアライメントマークの数は増加する。尚、図１中、上下方向ｘを基板幅方向、横方向ｙを基板長さ方向とし、図２、図３でも同様の方向とする。
【００１１】
次に、ポジ型レジストを基板全面に塗布し、図１に示す状態、すなわち、アライメントマーク周辺部に銅箔が設けられている状態の、１組の１層目回路パターン作製用アライメントマーク３を使用して１層目回路パターンを形成する。
図２は、図１のＡ部分を拡大したものである。図２（ａ）は、１層目回路パターンが形成された後の状態を示したものである。
図２（ａ）に示すように、露光時にはアライメントマークを確認するため、アライメントマーク検出用の照明光によってアライメントマーク部分が露光され、レジストパターンから銅が露出し、エッチングによって銅が除去され、アライメントマーク周辺部のポリイミドは露出している。１層目に使用したアライメントマーク３以外のアライメントマーク４、５周辺はエッチングされないようにマスク上で設計する。
【００１２】
次に、このコア基板上に、接着剤を介して絶縁層フィルム、及び導体層フィルムを積層する（図示せず）。このとき、このコア基板上に設けたアライメントマーク３、４、５上には積層用フィルム（絶縁層フィルム、及び導体層フィルム）が被覆しないようにし、アライメントマークを露出した状態にしておく。
次に、図２（ａ）に示す、このコア基板上の２層目回路パターン作成用アライメントマーク４を基準として、ビアホールおよび２層目回路パターンを形成する。
【００１３】
図２（ｂ）は、図１のＡ部分を拡大したものであり、２層目回路パターンが形成された後の状態を示したものである。図２（ｂ）に示すように、２層目回路パターン形成時にも１層目回路パターン形成時と同様、２層目回路パターン作製用アライメントマーク４以外のアライメントマーク５周辺部がエッチングされないように設計する。
以降、同様に、所望する層数のビルドアップを繰り返し多層プリント配線板を製造する。図１および図２に示す概念図は３層の回路パターンの場合である。
【００１４】
回路パターン形成、およびビアホール形成の位置決めの基準として使用するアライメントマークの形状は特に限定されるものではなく、円形、ドーナツ形、四角形、井形等の中心部分または特定位置部分が確認できる形状が好ましい。特に円形、ドーナツ形が好ましい。
また、１回の位置決めに必要な複数のアライメントマークの数も特に限定されるものではなく、２以上の複数で構成することにより、平面上での位置座標のズレの確認だけではなく、工程中での基板の伸縮量を確認して補正をすることも可能になる。特にアライメントマークの数は４が好ましい。
【００１５】
アライメントマークの形成方法は特に限定されるものでなく、フォトリソ法、穴あけ加工法等が考えられる。
フォトリソ法では、フォトレジストによるアライメントマーク形成や、アディティブ法、セミアディティブ法、またはサブトラクティブ法によるアライメントマーク形成方法が考えられる。この方式ではアライメントマーク形状を任意に設計することが可能である。また、工程によっては、回路パターンとアライメントマークを同時に形成することも可能であり、工程数を減らせる利点もある。
【００１６】
孔あけ加工法では、ドリル加工、レーザ加工または金型による打ち抜き加工などが考えられる。この加工法では、形状はほぼ円形に限定される。アライメントマークとして貫通孔を形成した場合、同一のアライメントマークをコア基板の両面から確認可能であるため、両面にビルドアップ多層プリント配線板を形成する場合に、両面の位置合わせが容易になる。
【００１７】
特にアライメントマークの形成の精度から判断すると、金型による打ち抜き加工が好適である。このとき、１回の位置決めに必要な複数のアライメントマークは、同一の金型を使用した抜き加工で同時に加工することが望ましい。また、同時加工で形成するアライメントマーク間の形状と位置精度は、あらかじめ金型の精度によって確認する事ができ、高い繰り返し加工精度で形成することが可能である。
【００１８】
アライメントマークの位置は、コア基板の回路パターン形成部分の外側、例えば、コア基板の幅方向の両端部に形成し、可能であれば積層数の数に応じてコア基板の長さ方向に対し垂直に並べることが好ましい。アライメントマークの数が多くなるのであれば左右のどちらかにずらして作成することも可能である。
図３は、５組のアライメントマークを作成した基板の概念図であるが、図３（ａ）は、５組をコア基板の長さ方向に対し垂直に一列に並べた概念図、図３（ｂ）は、３組と２組の２列に分けて基板の長さ方向に垂直に並べた概念図である。
【００１９】
垂直方向に並べるアライメントマークの数に制限はないが、垂直方向にアライメントマークを並べることにより積層用フィルムの有効幅が狭くなるため、積層数によっては列数を増加させることも可能である。積層用フィルムの幅はコア基板の最内に位置するアライメントマークの間隔より狭くし、積層用フィルムがコア基板の両端部に設けた最内に位置するアライメントマークより内側になるような位置に積層し、コア基板のアライメントマーク部分は露出しているようにする。これは多層化工程を３層以上に繰り返す場合も同様にする。
【００２０】
１層目から最上層までの回路形成で使用するアライメントマークは、それぞれどこに位置するアライメントマークを使用してもよく、積層数と使用アライメントマークの組数が一致していればよい。ただし、１層目は最外に位置するアライメントマークを使用し、２層目、３層目と徐々に内側のアライメントマークを使用し、最上層は最内に位置するアライメントマークを使用することが好ましい。
これは、できるだけ回路作成時に使用するアライメントマークの内側に、基板の伸縮を引き起こすポリイミドの露出部分が存在しないようにするためである。
【００２１】
また、積層用フィルムに、予めコア基板のアライメントマークより大きい開口部を設け、その開口部をコア基板のアライメントマークの位置に一致するように積層して、コア基板のアライメントマークを積層したフィルムの開口部内に確認できるようにする方式もある。
これは多層化工程を３層以上に繰り返す場合も同様である。この方式では、コア基板と積層用フィルムの大きさをそろえることが出来るが、フィルム積層時にコア基板のアライメントマークが積層用フィルムの開口部に入るよう、積層時にある程度の位置合わせが必要となる。このとき、アライメントマークの位置は特に限定されるものではないが、コア基板の回路パターン部分の外側が望ましい。
【００２２】
なお、本発明による多層配線板の製造方法は、枚葉のコア基板に限定されるものではなく、テープ状のフレキシブル基板を用いたロール・ツー・ロールの連続生産方法にも適用できるものである。
また、製造する多層配線板の精度が高い場合には、その精度に応じ上下アライメントマークの間隔を狭くし、コア基板の長さ方向のアライメントマークの加工ピッチを狭くすることで対応できる。
【００２３】
上記のように、本発明は、積層する各上層の回路パターンを形成する際に、コア基板上に予め設けられた異なったそれぞれのアライメントマークを基準に露光、ビアホール加工の位置決めを行うことを特徴としている。
配線板の表裏に、逐次積み上げて形成される、各上層の回路パターンおよび上層と内層を電気的に接続するビア形成において、各々異なったそれぞれのアライメントマークを使用するものである。各々異なったそれぞれのアライメントマークは、そのアライメントマーク周辺部に銅箔が設けられており、ポリイミドが露出していないため、ポリイミドの伸縮、アライメントマークの変形等の問題がなく、高精度な露光の位置合わせが可能となる。
【００２４】
【実施例】
以下に、実施例により本発明を具体的に説明する。
＜実施例１＞
図４〜図６は、実施例１における多層プリント配線板の製造方法を、その巾方向の断面で示す説明図である。
まず、図４（ａ）に示すように、幅１０５ｍｍのテープ状の両面銅箔付ポリイミド基板３０（銅箔２、ポリイミド１、銅箔２ａで構成される）に、金型を使用した打ち抜き加工にて直径４００μｍの貫通孔である各層用のアライメントマーク３、４、５を形成した。アライメントマークはテープ状の基板の両端に幅９５ｍｍの間隔にて形成された２つを１組とし、テープ状の基板長さ方向に対し垂直に３組作成した。それをテープ状の基板の長さ方向に９０ｍｍピッチにて等間隔に形成した。
【００２５】
次に、図４（ｂ）に示すように、上記両面銅箔付ポリイミド基板３０に脱脂処理を施した後、基板端部に形成した１層目回路パターン作製用アライメントマーク３を基準として位置合わせをし、レーザ加工を、基板の上面から銅箔２、ポリイミド１を貫通し、ポリイミド１と下面側の銅箔２ａの境界面まで施し、ビアホール６を形成した。
次に、図４（ｃ）に示すように、上記両面銅箔付ポリイミド基板に形成したビアホール６内部にデスミア処理を施した後、無電解銅めっき及び電解銅めっきを施してめっき層８を形成し、基板両面の銅箔層を電気接続する導通ビア７を形成した。
【００２６】
次に、図４（ｄ）に示すように、硫酸と過酸化水素水の混合液により化学研磨を行い、めっき層８の厚さを約１０μｍ程度にした。次に、上記両面銅箔付ポリイミド基板の両面にポジ型の感光性樹脂を塗布、乾燥した後、基板端部に形成した最外に位置する、１層目回路パターン作製用アライメントマーク３を基準としてフォトマスクの位置合わせをし、両面をそれぞれ露光した後、一括現像にて感光性樹脂層の露光部分を除去して、エッチングレジスト９、９ａを形成した。露光、現像時には上下２、３層目回路パターン作製用アライメントマーク４、５周辺にレジストが残存するように設計した。
【００２７】
次に、図４（ｅ）に示すように、エッチングレジスト９、９ａを形成した、上記両面銅箔付ポリイミド基板の両面の銅箔層にエッチング液をスプレー噴霧してエッチングレジスト開口部分の銅箔をエッチング処理にて除去した後、エッチングレジストを剥離して回路パターン１１、１１ａを形成した。
【００２８】
次に、図５（ａ）に示すように、両面に回路パターン１１、１１ａを形成した上記両面銅箔付ポリイミド基板の両面に、それぞれテープ状の片面銅箔付ポリイミド基板１２、１３を銅箔側が外側になるようにして接着剤を介してラミネートした。このとき積層する片面銅箔付ポリイミド基板は幅９０ｍｍであり、コア基板の幅方向の中央から±２ｍｍの位置精度で貼り合わせて、コア基板端部に形成した各層用のアライメントマーク３、４、５を被覆しないようにした。
【００２９】
次に、図５（ｂ）に示すように、上記両面銅箔付ポリイミド基板に脱脂処理を施した後、基板端部に形成した２層目回路パターン作製用アライメントマーク４で位置合わせをし、レーザ加工を基板の上面から銅箔１３、ポリイミド１２を貫通させ、ポリイミド１２と下面側の銅箔１１の境界面まで施し、ビアホール１４を形成した。同様にして、ビアホール１４ａを形成した。
【００３０】
次に、図５（ｃ）に示すように、硫酸と過酸化水素水の混合液により化学研磨を行い、銅箔１３、１３ａを約１０μｍ程度にした。次に、上記両面銅箔付ポリイミド基板に形成した孔の内部にデスミア処理を施した後、無電解銅めっき及び電解銅めっきを施してめっき層１６、１６ａを形成し、基板両面の銅箔層を電気接続する導通ビア１５、１５ａを形成した。
【００３１】
次に、図６（ａ）に示すように、上記両面銅箔付ポリイミド基板の両面にポジ型の感光性樹脂を塗布、乾燥した後、基板端部に形成した２層目回路パターン作製用アライメントマーク４を用いフォトマスクの位置合わせをし、両面をそれぞれ露光した後、一括現像にて感光性樹脂層の露光部分を除去して、エッチングレジスト１７、１７ａを形成した。露光、現像時には３層目回路パターン作製用アライメントマーク５周辺にレジストが残存するように設計した。
【００３２】
次に、図６（ｂ）に示すように、エッチングレジスト１７、１７ａが形成された上記両面銅箔付ポリイミド基板の両面の銅箔１３、１３ａにエッチング液をスプレー噴霧してエッチングレジスト開口部分の銅箔をエッチング処理にて除去した後、エッチングレジストを剥離して回路パターン１９、１９ａを形成した。
次に、図６（ｃ）に示すように、２層目回路パターン形成時と同様に、コア基板の端部に形成した３層目回路パターン作製用アライメントマーク５を基準として、両面に積層した片面銅箔付ポリイミド基板に回路パターン形成、ビア形成をそれぞれ行い、上下３層のプリント配線板を製造した。
【００３３】
尚、実施例１の多層プリント配線板は回路パターンが上下３層の場合であるが、その他、回路パターンが上下４層、５層等のさらに多層のプリント配線板にも広く適用することができる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明は、下層回路パターンと上層回路パターンの位置合わせに用いるアライメントマークとして、各層の回路パターンを形成する度に、予めコア基板に設けられた、その周辺部に銅箔を有する貫通孔の内の異なった貫通孔を用いる多層プリント配線板の製造方法であるので、多層構造のプリント配線板をビルドアップ法で製造する場合に、アライメントマークの伸縮、変形を減少させ、その境界部を鮮明に保ち、その中心位置を誤認識を減少させた、すなわち、既に形成された回路パターンに対し、次の層の回路パターンの位置を精度よく形成することのできる多層プリント配線板の製造方法となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による多層プリント配線板の製造方法の一実施例におけるコア基板の概念図である。
【図２】（ａ）は、図１のＡ部分を拡大し、１層目回路パターンが形成された後の状態を示した説明図である。
（ｂ）は、図１のＡ部分を拡大し、２層目回路パターンが形成された後の状態を示した説明図である。
【図３】（ａ）は、５組のアライメントマークをコア基板の長さ方向に対し垂直に一列に並べた概念図である。
（ｂ）は、５組のアライメントマークを３組と２組の２列に分けて基板の長さ方向に垂直に並べた概念図である。
【図４】実施例１における多層プリント配線板の製造方法を、その巾方向の断面で示す説明図である。
【図５】実施例１における多層プリント配線板の製造方法を、その巾方向の断面で示す説明図である。
【図６】実施例１における多層プリント配線板の製造方法を、その巾方向の断面で示す説明図である。
【符号の説明】
１・・・ポリイミド
２・・・銅箔
３・・・１層目回路パターン作成用アライメントマーク
４・・・２層目回路パターン作成用アライメントマーク
５・・・３層目回路パターン作成用アライメントマーク
６、１４・・・ビアホール
７、１５・・・導通ビア
８、１６・・・めっき層
９、１７・・・エッチングレジスト
１０、１８・・・アライメントマーク周辺部の銅箔
１１・・・１層目回路パターン
１２・・・絶縁層フィルム
１３・・・導体層フィルム
１９・・・２層目回路パターン
２０、２１・・・アライメントマーク周辺部のポリイミド
２２・・・積層フィルム
２３・・・１列に配列されたアライメントマーク
２４・・・２列に配列されたアライメントマーク
３０・・・両面銅箔付ポリイミド基板

Claims

回路パターンが形成されたコア基板に、絶縁層と回路パターンが交互に積層して設けられた多層プリント配線板の製造方法において、下層回路パターンと上層回路パターンの位置合わせに用いるアライメントマークとして、各層の回路パターンを形成する度に、予めコア基板に設けられた、その周辺部に銅箔を有する貫通孔の内の異なった貫通孔を用いることを特徴とする多層プリント配線板の製造方法。
前記コア基板と、絶縁層フィルム及び導体層フィルムが長尺フィルム状であることを特徴とする請求項１記載の多層プリント配線板の製造方法。