JP2004289176A - 配線板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】IC素子もしくはICパッケージを対象とした実装などに適する配線板を容易に供給できる製造法の提供。
【解決手段】フィルム状支持体２の一主面に積層状に支持された導電性金属層３の主面に選択的にエッチングレジスト膜４を設ける工程と、前記エッチングレジスト膜４を設けた導電性金属層３の露出領域をエッチング除去して配線パターン３′化する工程と、前記配線パターン３′化面に絶縁体層５を積層配置し、この積層体を加圧一体化して配線パターン３′部を絶縁体層５に埋め込む工程と、要すれば、前記フィルム状支持体２を除去する工程とを有することを特徴とする配線板の製造方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は配線板の製造方法に係り、特に配線層間を貫通型の導体部で接続する構成を備え、かつ高密度な実装が可能な配線板の製造方法に関する。

両面型印刷配線板もしくは多層型印刷配線板においては、両面導電パターンなどの配線層間の電気的な接続を、次のようにして行っている。たとえば、両面型印刷配線板の場合は、先ず、両面銅箔張り基板の所定位置に穴明け加工を施し、穿設した穴の内壁面を含め、全面に化学メッキ処理を施した後、さらに、電気メッキ処理を施し、金属層を厚くして信頼性を高め、配線層間の電気的な接続を行っている。

また、多層印刷配線板の場合は、基板両面に張られた銅箔をそれぞれ配線パターニングした後、その配線パターニング面上に絶縁シート（たとえばプリプレグ）を介して銅箔を積層、配置し、加熱加圧を施して一体化した後、前述の両面型印刷配線板のときと同様に、穴明け加工およびメッキ処理による配線層間の電気的な接続、表面銅箔の配線パターニングにより多層型印刷配線板を得ている。なお、より配線層の多い多層型印刷配線板の場合は、中間に介挿させる両面型印刷配線板数を増やす方式で製造できる。

一方、製造工程を簡略化した印刷配線板の製造方法も開発されている。たとえば、第１の導電性金属層面の所定位置に、層間導電用の導体バンプ（導電性突起）を形設し、この導体バンプ形設面に、熱溶融性を有する合成樹脂系シートを介して第２の導電性金属層を積層・配置する。次いで、積層体を加圧して、導体バンプ先端部を合成樹脂系シートの厚さ方向に貫挿させ、対向する第２の導電性金属層面へ電気的に接続する。

その後、前記第１および第２の各導電性金属層にフォトエッチング処理を施して配線パターニングする。このような工程をベースとして、層間接続など煩雑な工程の削減を図りながら、高密度配線を可能とする両面型配線板、あるいは多層型配線板の製造方法が実用化されている。

上記、層間絶縁体層（合成樹脂系シート）を厚さ方向に貫挿させた導電性突起（導体バンプ）で、配線層間の電気的な接続を行う手段は、メッキ法を利用する印刷配線板の製造方法に比べて、穴明け加工、穴内壁面を含めたメッキ処理など省略（製造工程の短縮）を図れるともに、工程管理の繁雑さも大幅に解消できる。しかし、一方では、製造された印刷配線板には、次ぎのような問題が認められ、実用上、なお十分満足できる状態といえない。

たとえば厚さ 100μm 程度の絶縁体層（支持体）面に、線幅30〜 100μm 程度の微細な配線パターンを設けた薄型の印刷配線板は折り曲げなどしたときに、配線パターンの一部が絶縁体層から剥離することがある。すなわち、配線パターンを微細化したとき、絶縁体層に対する配線パターンの接合面が小さく、しかも、絶縁体層面から突出しているため、折り曲げや引っ張りなどの外的な力が加わると、絶縁体層面との一体性が損なわれ、剥離を起こし易いという不都合がある。そのため、配線パターンの配線ピッチも制約され、高密度配線が損なわれるという問題もある。つまり、配線パターンは、絶縁体層面に突出・配置され、隣接する配線パターン間で、たとえば電子部品を実装する際など、半田ブリッジなどによって、隣接する配線パターン同士の短絡などを起こす恐れがある。

したがって、安全性を十分考慮した配線パターン幅や配線ピッチを採ることになり、配線密度は制約されることになり、さらには、印刷配線板の小形化も制約される。そして、結果的には、印刷配線板を使用した回路装置の信頼性、小形化、製品歩留まりを大きく左右するので、実用面で由々しき問題を提起することになる。

本発明は上記事情に対処してなされたもので、簡易なプロセスで、より高密度の実装が可能な、かつ信頼性の高い印刷配線板を歩留まりよく製造し得る方法の提供を目的とする。

請求項１の発明は、フィルム状支持体の一主面に積層状に支持された導電性金属層の主面に選択的にエッチングレジスト膜を設ける工程と、前記エッチングレジスト膜を設けた導電性金属層の露出領域をエッチング除去して配線パターン化する工程と、前記配線パターン化面に絶縁体層を積層配置し、この積層体を加圧一体化して配線パターン部を絶縁体層に埋め込む工程と、前記フィルム状支持体を除去する工程とを有することを特徴とする配線板の製造方法である。

請求項２の発明は、請求項１記載の配線板の製造方法において、フィルム状支持体が導電性金属層と材質の異なる金属製であることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１もしくは請求項２記載の配線板の製造方法において、フィルム状支持体の除去をエッチングで行うことを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１記載の配線板の製造方法において、フィルム状支持体が樹脂製であることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１もしくは請求項４記載の配線板の製造方法において、樹脂製のフィルム状支持体が透光性であることを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項１、請求項４および請求項５いずれか一記載の配線板の製造方法において、フィルム状支持体の除去を剥離によって行うことを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項１ないし請求項６いずれか一記載の配線板の製造方法において、絶縁体層が少なくとも熱可塑性樹脂を含有していることを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項１ないし請求項７いずれか一記載の配線板の製造方法において、絶縁体層が液晶ポリマーであることを特徴とする。

請求項９の発明は、樹脂フィルムの一主面に積層状に支持された導電性金属層の主面に選択的にエッチングレジスト膜を設ける工程と、前記エッチングレジスト膜を設けた導電性金属層の露出領域をエッチング除去して配線パターン化する工程と、前記配線パターン化面に絶縁体層を積層配置し、この積層体を加圧一体化して配線パターン部を絶縁体層に埋め込む工程とを有することを特徴とする配線板の製造方法である。

請求項１０の発明は、請求項９記載の配線板の製造方法において、樹脂フィルムに、絶縁体層に埋め込まれた前記配線パターン部との電気的接続孔を設ける工程を有することを特徴とする。

請求項１ないし請求項１０の発明において、フィルム状の支持体は、たとえば厚さ10〜 100μm 程度のポリイミド樹脂フィルム、ポリエチレンテレフタレート樹脂などのポリエステルフィルム、ポリフェニレンエーテル樹脂フイルム、液晶ポリマーフィルム、ポリアミドイミド樹脂フィルム、ポリエーテルイミド樹脂フィルム、ポリフェニレンサルファイド樹脂フィルム、エポキシ樹脂フィルム、シリコーン樹脂フィルム、フッ素樹脂フィルム、ステンレス鋼箔、銅箔、アルミ箔、ニッケル箔、金箔、錫箔などが挙げられる。

一方、導電性金属層（箔ないし薄板）としては、たとえば厚さ 5〜70μm 程度の銅箔、アルミ箔、ニッケル箔、亜鉛箔、鉄箔、金箔、錫箔などの導電体が挙げられる。そして、導電性金属層の選択的なフォトエッチングで、配線パターニングが行われる。

ここで、フィルム状の支持体および導電性金属層は、積層一体化した複合体を成し、導電性金属層を配線パターニングする際、フィルム状支持体が機械的に支持するよう機能するために、導電性金属層の配線パターニングに耐える材質の組み合わせを選択する必要がある。つまり、一般的には、樹脂フィルムを支持体とし、導電性金属層を張り合わせた複合体を使用するが、フィルム状支持体に金属箔を選ぶ場合は、複合体化する両金属層に対するエッチング液の選定により、選択的に導電部のみエッチングすることが可能なエッチング液の選択、あるいはエッチングのスピード差を利用することもできる。

なお、導電性金属層は、経済性および加工性の点などから銅箔が適し、また、フィルム状支持体として、導電性金属層に対する剥離性が良好な材質を選んだ場合は、支持体としての機能を果たした後の除去を容易に行える。一方、支持体がポリイミド樹脂フィルムなど透明性の場合は、配線パターンを透視できるので、絶縁体層などに対する積層・位置決めが容易になし、また、このフィルムは、必要な部分をたとえばレーザー光でカバーレイを除去することにより、永久カバーとして利用することもできる。

さらに、配線パターンを多層化し、かつ対向する配線パターン層間の接続を行う場合は、層間接続部を構成する領域面に、たとえば半田類、金や銀などの柔軟性の金属層を突起状に設け、その先端面同士を接合させるようにしてもよい。

請求項１ないし請求項１０の発明において、絶縁体層は、たとえばエポキシ樹脂、ポリフェニルエーテル樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、各種芳香族系の液晶ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂などの１種もしくは２種以上の混合系、または、前記樹脂とガラスクロスやマット、合成繊維や布などとを組み合わせたシート状（もしくはフィルム状）のものが挙げられる。そして、これら樹脂系シートは、たとえば厚さ25〜 150μm 、好ましくは30〜 120μm 程度である。

特に、液晶ポリマーは、吸湿性がほとんどなく、誘電率が約 3.0(1MHz)程度であり、広い周波数領域で安定しているので好ましい。ここで、液晶ポリマーから成る絶縁体層（膜）厚は、たとえば厚さ30〜 100μm 程度である。また、液晶ポリマーは、たとえばキシダール（商品名．Dartco社製）、ベクトラ（商品名．Clanese 社製）で代表される多軸配向の熱可塑性ポリマーである。

そして、液晶ポリマーは、その分子構造によって、その融点なども異なっており、同一の分子構造でも、結晶構造や添加物によって融点が変動する。たとえばベクトラン Aタイプ（製造元クラレ社．融点， 285℃）、ベクトラン Cタイプ（製造元クラレ社．融点， 325℃）、BIACフィルム（製造元ジャパンゴアテックス社．融点， 335℃）などが例示される。

請求項１ないし請求項１０の発明では、配線パターンが互いに絶縁離隔し、かつ絶縁体層に埋め込まれた薄型で可撓性を有する配線板を提供できる。そして、配線パターンなどは、エッチング手段で形成されるため、配線などの微細化や微小ピッチ化も可能となる。また、微細化や微小ピッチ化された配線パターンおよび層間接続部などは、埋め込みないし貫挿する絶縁体層により、相互の絶縁が確実に行われるとともに、機械的に補強された状態を維持する。したがって、電気的・機械的にも信頼性の高い配線板が容易に提供されることになる。

特に、絶縁体層として液晶ポリマーを使用した場合は、吸湿性がほとんどなく、また、誘電率も小さい液晶ポリマーを主成分とする絶縁体層を備えているため、外界の影響などが特性に及ぶ恐れもなく、さらに、信頼性の向上に寄与する。

請求項１ないし請求項１０の発明によれば、支持体に複層化させた一定厚さの導電性金属層を選択エッチングして配線パターニングする。したがって、微細で微小ピッチなど、高精度の配線パターンが形成されるし、また、その配線パターンは、一部を露出させて絶縁体層に埋め込まれた構成を採っているため、絶縁的にも、機械的にも安定した状態を採った配線板が提供される。つまり、配線パターンが絶縁体層とほぼ平坦面を成すために薄型化が図られ、軽量化および可撓性と相俟って使用上の自由度なども拡大した配線板を容易に提供できる。特に、支持体として樹脂フィルムを使用した場合は、そのままカバーコートとして利用できるし、さらに、透明性の樹脂フィルムなどを使用した場合は、製造工程での積層配置における位置決めなどし易いという利点もある。

以下図１(a) 〜(g) および図２を参照して実施例を説明する。

図１(a) 〜(g) は、第１の実施例の実施態様を工程順に模式的に示す要部の拡大断面図である。先ず、図１(a) に示すような導電性金属層（箔）張りの複合体１を用意する。すなわち、厚さ25μm 程度のポリイミド樹脂フィルム２の一主面に導電性金属箔、たとえば厚さ18μm の電解銅箔３を張り合わせてなる複合体１を用意し、図１(b) に示すように、この電解銅箔３面に選択的に、幅50μm 程度のエッチングレジスト膜４を被覆形成する。

次いで、塩化第２銅水溶液をエッチング液として、前記エッチングレジスト膜４を被覆形成した電解銅箔３についてエッチング処理を施す。このエッチング処理によって、前記電解銅箔３を選択エッチングし、所定の配線パターン３′を形設する。

つまり、このエッチング処理により、支持体２の一主面に高さ18μm 、幅50μm の配線パターン３′を支持体２の一主面に突起状に形成させた。このエッチング処理後、前記エッチングレジスト膜４を、アルカリ水溶液で剥離ないし溶解・除去する。図１(c) は、この段階での状態を示すものである。

その後、図１(d) に示すように、配線パターン３′を形設・具備させ支持体２の間に、厚さ50μm 程度の絶縁体層５、たとえば液晶ポリマーのフィルムを介挿・配置し、この積層体を加圧一体化する。この加圧一体化によって、図１(e) に示すように、支持体２がカバーコート的に絶縁体層５面に対接・一体化し、配線パターン３′が絶縁体層５に埋め込まれ、かつカバーコートされた型の両面型配線板６が得られる。ここで、加圧一体化は、 300℃程度に加熱された加圧体を使用し、40 kgf／cm² 程度の圧力で行った。

上記製造した両面型配線板６は、支持体２として機能させたポリイミド樹脂フィルムをカバーコートとして残してもよいが、たとえば引き剥がし除去して、図１(f) に示すように、両面に配線パターン３′が埋め込み露出した両面型配線板６′として使用する構成を採ってもよい。ここで、配線板６′化に当たって、図１(g) に示すように、カバーコートとして機能している支持体２に、レーザ加工などによって穿孔2aし、この孔2aを接続用にして電気的な接続を行う構成としてもよい。

また、上記例示の製造工程において、絶縁体層５を介して配線パターン３′を互いに対向させて配置積層するとき（図１ (d)参照）、両配線パターン３′間の接続部としたい部分（領域）３′面に、たとえば半田などの接合性導電剤層７を形成しておくと、図２に拡大断面的に示すような両面の配線パターン３′が接続した構成の配線板６″が得られる。

なお、３層以上の多層型配線板の場合は、たとえば両面型配線板６′（図１(f) 参照）の少なくとも一主面上に、絶縁体層５を介して配線パターン３′を有する支持体２を位置決め・積層配置し、これらを加圧一体化することによって製造できる。

上記構成の配線板は、支持体２に支持された一定厚の導電性金属層の選択エッチングによって、一定高さ（厚さ）で高精度の微細な配線パターン３′が形成されているため、高密度の配線を確保できる。また、その配線パターン３′は、絶縁体層５に少なくとも一部が埋め込まれているため、互いに絶縁性が容易に確保されるとともに、絶縁体層５に対して強固な一体性を呈する。つまり、薄型・軽量化、可撓性に伴う取扱易さなどの利点を有するだけでなく、電気的および機械的に信頼性の高い配線板として機能する。

上記では、ポリイミド樹脂フィルムをフィルム状の支持体２とした複合体１を素材とし、配線パターンニングを行った例を説明したが、たとえば厚さ10μm 程度のニッケル箔（支持体）に、厚さ18μm 程度の銅箔を張り合わせて成る複合体を素材とした場合は、次のように行われる。

すなわち、エッチングレジスト膜の形成、露光・現像などは、上記例示の場合と同様に行われ、その後の選択エッチングにおいては、銅箔に対するエッチング作用を有するが、支持体に対してはエッチング作用が低いか、ほとんどないようなエッチング液、たとえば塩化第二銅水溶液を使用し、選択的なエッチングを行って、所要の配線パターニングを行う。

その後、前記配線パターンニングした対向面間に、絶縁体層９を介挿・配置し（図１(d) 参照）、この積層体を加圧一体化して、両面金属箔（支持体）張り配線素板を作製する。次いで、前記配線素板の両面金属箔（支持体）をエッチングレートの違いによって選択的にエッチングするエッチング液、たとえば塩化第二銅水溶液によるエッチング処理を施して、両面金属箔（支持体）をエッチング除去することにより、上記両面型配線板６′（図１(f) 参照）に対応する配線板が得られる。

この配線板について、配線板において一般的に行われる試験評価をしたところ、すぐれた電気的な特性を保持していることが確認された。また、曲げの応力に対しても配線パターンが剥離することもなく、小形チップ部品を半田付けして、部品に外力を加えて採った場合、半田が破壊した。このように、従来の基板面に配線パターンが突出した配線板に比べて、耐剥離性などが著しく改善された。

本発明は、上記実施例に限定されるものでなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲でいろいろの変形を採ることができる。

(a) 〜(g) 実施例に係る配線板の製造実施態様を工程順に模式的に示す断面図。 図１の実施態様(c) の変形例を示す断面図。

符号の説明

１…複合体、２…フィルム状の支持体、３…導電性金属層（箔）、３′…配線パターン、４…エッチングレジスト膜、５…絶縁体層、６，６′，６″…両面型配線板

Claims (10)

1. フィルム状支持体の一主面に積層状に支持された導電性金属層の主面に選択的にエッチングレジスト膜を設ける工程と、
   前記エッチングレジスト膜を設けた導電性金属層の露出領域をエッチング除去して配線パターン化する工程と、
   前記配線パターン化面に絶縁体層を積層配置し、この積層体を加圧一体化して配線パターン部を絶縁体層に埋め込む工程と、
   前記フィルム状支持体を除去する工程と、
   を有することを特徴とする配線板の製造方法。
2. フィルム状支持体が導電性金属層と材質の異なる金属製であることを特徴とする請求項１記載の配線板の製造方法。
3. フィルム状支持体の除去をエッチングで行うことを特徴とする請求項１もしくは請求項２記載の配線板の製造方法。
4. フィルム状支持体が樹脂製であることを特徴とする請求項１記載の配線板の製造方法。
5. 樹脂製のフィルム状支持体が透光性であることを特徴とする請求項１もしくは請求項４記載の配線板の製造方法。
6. フィルム状支持体の除去を剥離によって行うことを特徴とする請求項１、請求項４および請求項５いずれか一記載の配線板の製造方法。
7. 絶縁体層が少なくとも熱可塑性樹脂を含有していることを特徴とする請求項１ないし請求項６いずれか一記載の配線板の製造方法。
8. 前記絶縁体層が液晶ポリマーであることを特徴とする請求項１ないし請求項７いずれか一記載の配線板の製造方法。
9. 樹脂フィルムの一主面に積層状に支持された導電性金属層の主面に選択的にエッチングレジスト膜を設ける工程と、
   前記エッチングレジスト膜を設けた導電性金属層の露出領域をエッチング除去して配線パターン化する工程と、
   前記配線パターン化面に絶縁体層を積層配置し、この積層体を加圧一体化して配線パターン部を絶縁体層に埋め込む工程と、
   を有することを特徴とする配線板の製造方法。
10. 前記樹脂フィルムに、絶縁体層に埋め込まれた前記配線パターン部との電気的接続孔を設ける工程を有することを特徴とする請求項９記載の配線板の製造方法。

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