JP2004327609A - パターンフィルムの位置合わせ方法およびプリント配線基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】積層プリント配線板の層間パターンを形成するためのパターンフィルムの位置合わせは、基板材料の穴にパターンフィルムの位置合わせを行っているため、積層工程における内層パターンの熱収縮や穴あけ工程での穴あけ誤差や機差などにより、内層パターンとの位置合わせの精度の向上を妨げていたが、これらを解決し、高精度の位置合わせができるパターンフィルムの位置合わせ方法とプリント配線基板の製造方法を提供する。
【解決手段】内層パターンに上層パターンを形成するためのパターンフィルムの位置合わせを行うための位置合わせマーク３を形成して、この位置合わせマーク３にビアホール５を形成して露出させ、パターンフィルム２に作画されているマーク１とを整合させて位置決めするので、内層パターンに対して高精度でパターフィルムの位置合わせができる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内層パターンを有するプリント配線板材料に表層パターンを形成する工程に関し、内層パターンと外層パターンとの位置関係の精度を向上させるための製造技術の改良に関するものである。本発明の適用技術分野・範囲としてはプリント配線板の製造技術分野を主とする。特にビルドアップ基板に用いて、各層間の位置関係を高精度化させる手段として有効である。
【０００２】
【従来の技術】
従来のプリント配線板の製造におけるフィルム合わせ作業は、プリント板材料には予めフィルム合わせの作業の際に位置関係の基準となる貫通穴を施しておき、パターンフィルムにも材料との位置関係の基準となる合わせマークを施しておく。材料の基準貫通穴とパターンフィルムの合わせマークを重ね合わせて位置調整を行っている。
また、プリント板材料に直接位置合わせを行うためのマークを設け、パターンフィルムにも位置合わせのマークを予め施しておいて、この両者をあわせることによって位置合わせを行っている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−１８０５０７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のフィルム合わせ作業では材料の合わせ穴または基板上に設けられたマークに対してパターンフィルムの位置合わせを行っており、内層パターンに対してパターンフィルムを直接位置合わせを行っていない。従って、内層パターン形成以後、本パターン形成工程までの間に内層とパターンフィルムの位置合わせ精度の向上を阻害する要因を含むことになる。阻害する要因の一つ目は、内層パターン上に絶縁層と導体層を積み上げる積層工程の際に熱収縮が内層に起こりパターンが縮むことにある。この内層パターンに対して穴明けを行なうが、穴明けを行うための穴明けデーターは予め熱収縮を見越した位置データーになってはいるが、予見した熱収縮量と実際に内層が熱収縮した量との差が位置合わせの際の誤差となる。要因の二つ目は、穴明け工程で行う基準穴明け作業や穴明け作業で生じる穴明け誤差や機差が位置合わせの際の誤差となる。要因の三つ目は、研磨による材料の伸びである、穴明け後のバリ取りやエッチングレジストのラミネート前処理として研磨が行われるがこの時の材料の伸びが位置あわせの際の誤差となる。このように従来の内層とパターンフィルムの位置合わせでは、内層パターンと外層パターンとの位置関係を高精度にしたプリント基板を得られないという課題があった。
【０００５】
この発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、上述の内層とパターンフィルムの位置合わせ精度の向上を阻害する要因の影響を避けるため、画像認識装置などを備えた自動露光機のような高級な装置を必ずしも必要とせずに、内層パターンに対して直接パターンフィルムの位置合わせができ、高精度のプリント基板がえられるプリント基板の製造方法を得るものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るプリント配線基板の製造方法は、内層パターンに外層パターンを形成するためのパターンフィルムの位置合わせを行うための位置あわせマークを予め形成して、この内層の位置合わせマークを内壁にメッキ析出を伴わない小さい径のビアホールで露出させて、この露出した位置合わせマークとパターンフィルムに作画されている位置合わせマークを整合させて、パターンフィルムの位置決めを行い外層パターンの形成を行うものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における基板材料の位置合わせマークの構造と位置合わせ方法を説明するものである。以下の説明では、基板材料とは製造過程にある積層中のプリント基板をいい、プリント配線基板は最終形態となったプリント基板をいう。
表層パターン（一番上にあるパターンをいう。複数ある内層パターンで内層の上のパターンは上層パターンと表現する）を形成するための位置合わせ用のマーク１はパターンフィルム２に作画されており、パターンフィルム２に作画されている回路パターン等を作画するときに同時に作画される。合わせマーク３は回路パターンなどの導体パターン６と共に内層パターン８を形成する。内層パターン８の上に絶縁層４（実際には、下側にもあるが図示していない）があり、その表層にこれからパターンを形成するもとになる導体７が積層されている。導体７の表面にはエッチングレジスト（図示していない）が施されている。ビアホール５は基板材料の前工程でレーザー加工によりあけられ内層パターンの合わせマーク３が矢印Ｂの位置から見えるように露出形成されている。ここで、ビアホールについて説明をする。基板材料にレーザー加工により、ビアホール５とその他のビアホールが形成した後、内層パターン導体と表層導体との接続させるためメッキ処理が施される。このメッキ処理によりビアホールの内壁と導体パターン６とがメッキされ接続される。この発明では、ビアホール５の径を他のビアホールの径より小さくし、メッキ処理により合わせマーク３がメッキされるのを防いでいる。
【０００８】
図１（ｂ）はパターンフィルム２のマーク１を矢印Ａより見た図である。マーク１の外形輪郭１ａ、環状円１ｂと中心円１ｃから成っている。そして、外形輪郭１ａ、環状円１ｂと中心円１ｃの部分は光を透過せず、外形輪郭１ａと環状円１ｂの間および環状円１ｂと中心円１ｃの間は光を透過する透明な部分である。このようにすると、外形輪郭１ａと環状円１ｂの間および環状円１ｂと中心円１ｃの間の光を透過する透明な部分からプリント基板材料９の合わせマーク３が視認できる。また、図１（ｃ）は、内層パターン８に形成されている合わせマーク３を矢印Ｂから見た図である。この合わせマーク３は円状導体３ａ、環状導体３ｂからなり、環状導体３ｂの外側円はビアホール５の内壁との境界線であり、この導体径は境界線より若干大きい。図２は、２つの合わせマーク、すなわち、プリント基板材料９の内層に形成された合わせマーク３にパターンフィルム２のマーク１を重ね合わせ、プリント基板材料９の上方、すなわち、矢印Ａの位置から見たときの状態を示すものである。
【０００９】
また、図３は、上記説明した基板材料の合わせマーク３にパターンフィルム２の合わせマークを合わせる作業工程を示す概念図である。図３（ａ）は、パターンフィルム２の全体を示すもので、パターンフィルム２の四隅に、プリント基板材料９の合わせマーク３に対応したマーク１が形成されている例である。図には、マーク１のみを図示しているが、実際にはプリント基板材料９の表層の導体７に配線パターンを形成するための元になるパターンが描かれている。図３（ｂ）は、プリント基板材料９で、四隅に合わせマーク３が設けられている。ここで、合わせマーク３がプリント基板材料９の表面に存在するように見えるが、実際には図１に示すようにビアホール５の底（内層パターン８の位置）にある。したがって、実際に見えるのは、ビアホール５の表層の開口部であるが、位置合わせの概念を示すために合わせマーク３としている。図３（ｃ）は、プリント基板材料９の上にパターンフィルム２を配置し、プリント基板材料９の四隅にある合わせマーク３にパターンフィルム２のマーク１を視認しながら位置決めし合わせた状態を示すものである。位置合わせは、プリント基板材料９の合わせマーク３にパターンフィルム２のマーク１が図２に示すように同心円状になるようにパターンフィルム２の位置調整を行い得られる。
【００１０】
このように内層パターン８の合わせマーク３に対してパターンフィルム２のマーク１を直接、視認しながら位置合わせすることが出来る。しかも、わずかなマークのずれも認識できるため高精度の位置合わせができる。また、径の小さいビアの中に合わせマークを形成したので高精度な位置合わせが可能となる。さらに、画像認識装置による位置合わせでは、量子化誤差による位置ずれが生じるが、このような位置ずれも生じることがないので高精度な位置合わせができる。
【００１１】
実施の形態２．
つぎに、図４に基づきプリント基板の製造方法を説明する。なお、実施の形態１と同じまたは相当な部分には同じ符号を用いている。
図４は、大きく分けて積層工程、ビア形成工程とパターン形成工程に分けられ、図の（ａ）〜（ｃ）が積層工程、（ｄ）〜（ｆ）がビア形成工程、（ｇ）〜（ｈ）がパターン形成工程である。内層パターン８には、位置合わせマーク３と共に他のビア用ランドやパターンの他に基板を積層するときにガイドピン用の基準穴をあけるための円形状のターゲットマーク１０が形成されている。図４（ｂ）は、上記の内層パターン８に絶縁層４とその上に導体１２（図１における導体７と同じ）を積層した基板材料とし、内層パターン８のターゲットマークに軟Ｘ線を照射して浮き上がらせ、同心円になるように穴あけ加工をおこなって基準穴１１をあける。この基準穴１１は、基板材料を積層して多層基板をビルドアップする際にガイドピンを通す基準として使用される。（ｃ）では、基準穴１１を基準として、次工程の内層パターンと外層パターンの電気的導通をとるためのビアホールを形成するためのレーザー加工用フィルムの位置合わせ基準となる貫通穴１３をあける。（ｄ）は、表層導体１２の表面にエッチングレジストを施し、レーザー加工用のフィルム１４の位置合わせマーク１５を貫通穴１３と一致させる。
【００１２】
このレーザー加工用のフィルム１４には、内層パターン８にある合わせマーク３に正確にビアを形成するためのパターン１６が描画されている。レーザー加工用のフィルム１４の合わせマーク１５と貫通穴１３との位置合わせが完了すると露光現像処理後エッチング処理を行う。この結果、ビアホールの穴となる部分の表層導体は取り除かれる。つぎに、レーザー加工により表層導体の取り除かれた部分に位置合わせマーク３のビアホール５とその他のビアホール１７を形成する。
以上のレーザー加工工程が完了すると、以降は、パターン露光工程となるが、その前処理としてレーザー加工の終わったプリント基板材料９にメッキが施され（後述する）、表面全体にエッチングレジストが処理される。図４（ｆ）は、基板材料にパターンを形成するために、パターンフィルムを位置合わせする作業を示している。ビアホール５の形成により内層パターンの位置合わせマーク３が露出しており、この合わせマーク３にパターンフィルム２のマーク１を目視により前述したように、それぞれの合わせマークを重ねて同心円状になるように位置合わせを行う。この位置合わせが完了すると、エッチングレジストにパターンフィルム２のパターン画像を露光現像させる。つぎに、エッチングによりパターン画像が露光されていない表層導体の部分が取り除かれて、必要な導体パターン６とビアホール５や他のビアホール１７の周辺の導体もパターンフィルムに作画されているので導体パターンとして形成される。
【００１３】
つぎに、図５によりさらに詳細に説明する。図では、ビアホールのみの形成を中心にしたものである。内層パターン８にはパターンフィルム２のマーク１の照準となる合わせマーク３（点線部分）と他のビアホールの底の導体（実践部分）がある。エッチングレジスト露光現像工程後のエッチングでビアホールとなる部分の表層導体が取り除かれる（図５（ｂ））。このビアホールの表層導体が取り除かれた状態でレーザー加工を行うと、表層導体のない部分の絶縁層が取り除かれて、内層パターン８のビアパターンが露出する。この後、表層パターンと内層パターンの電気的導通を得るために銅メッキを施す。銅メッキは、絶縁層にも施す必要があるので、化学銅メッキ、電気銅メッキの順で施す。ここで、通常のビアホールは内層導体パターンと表層導体パターンとの電気的導通を図るため０．１ｍｍ〜０．２ｍｍの仕上がり径のものが用いられている。この発明の合わせマークに用いるビアホールの径は０．１ｍｍ以下で形成するのが好ましい。このことにより、通常のビアホールでは、その内部壁面にめっきが析出し内層パターンを覆って接続を行うが、０．１ｍｍ以下にすると絶縁層の厚さとビアホールの径とのアスペクト比が大きくなりビアホールの内壁面にめっきが析出しなくなる。このため、内層パターンの位置合わせマーク３のマーク形状がメッキで覆われることがなく、位置合わせマークとしての機能を損なうことがない。例えば、内層パターンと表層パターンの間の絶縁層の厚さを０．１ｍｍ、位置合わせマーク３のビアホール５の径を０．０６ｍｍ、その他の電気的導通を目的としたビアホールの径を０．１５ｍｍの例では、位置合わせマークのビアホールの内壁にはメッキは析出せず、電気的導通を目的としたビアホールは確実に導通が図られる。したがって、位置合わせマークのビアホール径は、絶縁層の厚さとの関係において、ビアホール内にメッキが析出しない範囲の径を用いればよい。
【００１４】
つぎに、図５（ｄ）は、メッキ処理が完了した状態を示しており、位置合わせマーク３のビアホール５には、途中までメッキが析出することはあってもビアホール内壁底面には析出せずに位置合わせマークがそのままの状態に保たれている。一方、他のビアホール１７はメッキにより表層と内層パターンがつながり電気的に接続されている様子を示している。ビアホール形成が完了すると、表層導体１８（図４の１２に相当）にエッチングレジスト処理を行う。つぎに、パターンフィルムの位置合わせマークを基板材料の位置合わせマーク３に目視で整合させて位置決めを行った後、露光すると表層導体１８に内層パターンに高精度で外層パターンが移されることになる。そして、露光現像を行った後、エッチング処理により不要な表層導体を除去すれば、必要な導体パターンが形成される。
【００１５】
以上の説明では、内層パターンに対して１層を積層する場合について説明してきたが、これだけに限るものでなく、上記説明中のパターンフィルムに位置合わせマークを作画しておくことにより、さらに上層のパターン形成のためのパターンフィルムの位置合わせマークの形成ができ、積層多層基板の製造ができる。
【００１６】
以上のように、この発明の実施の形態２によれば、内層パターンに形成された表層パターン形成用のパターンフィルムの位置合わせを行う位置合わせマークをメッキ処理におけるメッキがビアホールの内壁に析出を伴わないビアホール径とすることで内層パターンの位置合わせマークが露出され、パターンフィルムの位置合わせが高精度に位置決めできるプリント基板の製造とプリント基板が得られる。
また、内層パターンを形成するためのパターンフィルムに上層パターンフィルムを位置合わせするときの位置合わせマークを作画しておきパターンを形成することにより積層多層基板の製造ができ、また上下層の形成パターンの位置関係を高精度にしたプリント配線基板の製造方法およびプリント配線基板が得られる。
【００１７】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、内層パターンに外層パターン形成するためのパターンフィルムの位置合わせマークを形成し、この位置合わせマークをメッキ析出を伴わない小径のビアホールで露出させ視認できるようにしたので、パターンフィルムの描画されている位置合わせマークと高精度に位置合わせが可能となり、内層パターンと外層パターンの位置関係を高精度にしたプリント配線基板の製造およびそのプリントは配線基板が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１のパターンフィルム合わせマークと基板材料の合わせマークの構造を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１のパターンフィルムおよび基板材料の合わせマークを合わせた状態を説明する図である。
【図３】この発明の実施の形態１のパターンフィルムの合わせマークと基板材料の合わせマークを合わせる作業の全体概念を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態２の基板材料の合わせマークの形成とその合わせマークを用いてプリントパターンを形成する製造方法を示す図である。
【図５】図４の形成工程をより詳細に説明する図である。
【符号の説明】
１ マーク、２ パターンフィルム、３ 合わせマーク、４ 絶縁層、５ ビアホール、６ 導体パターン、７ 導体、８ 内層パターン、９ 基板材料。

Claims (3)

1. プリント基板の内層パターンに形成され、ビアホールにより露出させられた円環状の位置合わせマークと、前記プリント基板の外層パターンを形成するためのパターンフィルムに描画され、前記円環状の位置合わせマークと同心円状を成す位置合わせマークとを整合させて位置合わせを行うパターンフィルムの位置合わせ方法。
2. プリント基板の内層パターンに形成され、ビアホール内壁にメッキ析出を伴わないビアホール径で形成されたビアホールで露出させた位置合わせマークと、前記内層パターンの上層のパターンを形成するためのパターンフィルムに作画された位置合わせマークとを整合させて露光しパターンを形成するプリント配線基板の製造方法。
3. 前記パターンフィルムで内層パターンを形成するパターンフィルムは、下層パターンとの位置合わせを行う位置あわせマークとは別に上層パターン形成用のパターンフィルムの位置合わせを行うための位置あわせマークが作画されていることを特徴とする請求項２記載のプリント配線基板の製造方法。

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