JP2004335751A - プリント基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】回路パターンのエッチングを防ぎつつ、シード層をエッチングできるプリント基板の製造方法を提供する。
【解決手段】セミアディティブ法によるプリント基板の製造工程では、無電解銅めっき法によりシード層２が形成され、その後、レジストパターン３を用いて電解銅めっき法により回路パターン４が形成される。回路パターン４の形成後、不要なシード層２はエッチングされる。エッチングは１５℃以下に冷却したエッチング液が使用される。エッチング液の温度が低いほど、シード層２と回路パターン４との電位差が大きくなる。電位差の増大により、シード層２はエッチングされ易くなるが、回路パターン４はカソード防食によりエッチングされ難くなる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント基板の製造方法に関し、さらに詳しくは、セミアディティブ法を用いたプリント基板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高密度のプリント基板の製造方法として、セミアディティブ法がある。セミアディティブ法では、初めに絶縁層である基板上に無電解銅めっき法によりシード層を形成する。シード層は無電解銅めっき層で構成される。その後、フォトリソグラフィによりシード層上にレジストパターンを形成する。形成されたレジストパターンを用いて電解銅めっき法により回路パターンを形成する。回路パターンは電解銅めっき層で構成される。回路パターン形成後、レジストパターンを除去する。除去されたレジストパターン下に形成されているシード層をエッチングにより除去する（以下、このエッチングをフラッシュエッチングと称する）。フラッシュエッチングでは、エッチング液としてたとえばＳＰＳ（Ｓｏｄｉｕｍ ｐｅｒ ｓｕｌｆａｔｅ：過硫酸ナトリウム）水溶液等が使用される。
【０００３】
セミアディティブ法では、シード層及び回路パターンはともに銅めっきで形成されるため、フラッシュエッチングではシード層だけでなく、回路パターンもエッチングされてしまう。
【０００４】
また、フラッシュエッチングにより回路パターンの角部が丸くなるため、実装時に要求されるパッド幅等の管理が困難になる。よって、セミアディティブ法では、フラッシュエッチング工程で回路パターンのエッチングをいかに防止するかが重要となる。
【０００５】
また、製造時間の短縮という観点から、エッチング時間は短い方が好ましい。図４にシード層のみが形成された基板でのブレークポイントとエッチング液の温度との関係を示す。ブレークポイントとは、フラッシュエッチングにより不要なシード層が完全に除去されるまでの時間をいう。図４においてはシード層のみが形成された基板を用いているため、基板上のシード層が全て除去されるまでの時間をブレークポイントとしている。図４から明らかなように、エッチング液の温度が高いほどブレークポイントは短くなる。
【０００６】
シード層上に回路パターンが形成された場合も上記と同様に、エッチング液の温度が高いほどブレークポイントが短くなると推定される。しかしながら、エッチング液の温度を高くすれば、回路パターンもエッチングされ易くなる。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−２３４１８６号公報
【特許文献２】
特開昭５４−４４７７４号公報
【特許文献３】
特開昭６１−２１７５８５号公報
【特許文献４】
特開平２−２５０９０号公報
【特許文献５】
特開平８−１１６１５９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の主たる目的は、回路パターンのエッチングを防ぎつつ、シード層をエッチングできるプリント基板の製造方法を提供することである。
【０００９】
本発明のもう１つの目的は、製造時間を短縮できるプリント基板の製造方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明によるプリント基板の製造方法は、基板上に無電解めっき法によりシード層を形成する工程と、シード層上にレジストパターンを形成する工程と、レジストパターンを用いてシード層上に電解めっき法により回路パターンを形成する工程と、レジストパターンを除去する工程と、レジストパターンを除去した領域に形成されているシード層を、常温よりも低い、又は、冷却されたエッチング液を用いてエッチングする工程とを備える。
【００１１】
本発明によるプリント基板の製造方法は、常温よりも低い、又は、冷却されたエッチング液を使用する。シード層は無電解めっき法により形成され、回路パターンは電解めっき法により形成されるため、回路パターンはシード層よりも「貴」な金属となり、逆に、シード層は回路パターンよりも「卑」な金属となる。そのため、回路パターンの電位はシード層の電位よりも高くなる。これらの間に生じた電位差はエッチング液の温度が低下するほど大きくなる。したがって、エッチング液の温度が低いほど、シード層はエッチングされ易く、回路パターンはエッチングされ難くなる。このようにエッチング液の温度が低いほどシード層はエッチングされ易くなるため、エッチング時間が短くなり、その結果、プリント基板の製造時間を短縮できる。エッチング時間が短くなれば、回路パターンのエッチング量を小さくできる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明を援用する。
【００１３】
図１を参照して、セミアディティブ法によるプリント基板の製造方法では、初めに基板１上に無電解銅めっき法によりシード層２を形成する（図１（ａ））。シード層２は無電解銅めっき層で構成される。基板１上にシード層２を形成した後、フォトリソグラフィによりシード層２上にレジストパターン３を形成する（図１（ｂ））。レジストパターン３を形成後、レジストパターン３内のレジストが形成されていない領域（すなわち、シード層２が表れている領域）に電解銅めっき法により回路パターン４を形成する（図１（ｃ））。回路パターン４は電解銅めっき層で構成される。回路パターン４を形成した後、レジストパターン３を除去する（図１（ｄ））。レジストパターン３が除去された領域５にはシード層２が表れる。レジストパターン３を除去した後、領域５に表れたシード層２をフラッシュエッチングにより除去する（図１（ｅ））。
【００１４】
本実施の形態におけるフラッシュエッチングはエッチング液を０℃以下まで冷却可能なディップ槽を用いて行われる。ここで、好ましくは、エッチング液は１５℃以下まで、さらに好ましくは５〜１０℃に冷却される。冷却したエッチング液を用いてフラッシュエッチングを行うことにより、従来の常温でのフラッシュエッチングと比較して回路パターン４のエッチング量を小さくできる。冷却したエッチング液を利用することにより、エッチング中の水素ガスの発生を抑制できるためである。また、エッチング液中でのシード層２と回路パターン４との間に生じる電位差を大きくすることができるからである。以下、これらの理由について詳述する。
【００１５】
［エッチング中の水素ガス発生の抑制］
エッチング液で銅を溶解させるとき、反応式（１）に示すように、銅の溶解とともに水素ガスが発生する。
Ｃｕ→Ｃｕ^２＋＋２ｅ⁻ ， ２Ｈ^＋＋２ｅ⁻→Ｈ_２ （１）
【００１６】
エッチング中に水素ガスが多量に発生した場合、エッチングは発生した水素ガスによって阻害される。すなわち、シード層２上に水素が発生するため、発生した水素の妨害によりエッチング液とシード層２との接触面積が小さくなる。その結果、ブレークポイントまでのエッチング時間は長くなる。特に、近年のプリント基板の高密度化により回路パターン間の距離Ｄ（図１（ｄ）参照）は短くなっているため、回路パターン間に発生した水素の拡散は阻害され、エッチング時間は長くなる。エッチング時間が長くなると、回路パターン４もエッチングされるため、エッチング時間は短い方がよい。
【００１７】
冷却されたエッチング液を用いると、エッチング液と銅との反応速度は遅くなる。これにより、接触を妨害していた水素ガスの発生が抑制され、シード層２がエッチング液に接触し易くなる。単位時間当たりのシード層２とエッチング液との接触面積が従来よりも大きくなるので、シード層２のエッチング時間もブレークポイントも従来よりも短くなる。その結果、回路パターン４のエッチング量を小さくすることができる。
【００１８】
回路パターン間の距離Ｄが短いほど、回路パターン間に発生した水素は拡散されず、残留しやすい。よって回路パターン間の距離Ｄが短いほど、本発明の効果は顕著となる。好ましくは、回路パターン間の距離Ｄは１５０μｍ以下であり、さらに好ましくは２５μｍ程度である。
【００１９】
［エッチング液中でのシード層と回路パターンとの電位差の増大］
図２は、エッチング液中でのシード層２と回路パターン４との間に生じる電位差と、エッチング液の温度との関係を示す図である。ここでは、エッチング液として０．１ＮのＨ_２ＳＯ_４を使用している。また、電位差△Ｖは以下の式（２）で示される。
電位差△Ｖ＝シード層の電位−回路パターンの電位 （２）
【００２０】
図２を参照して、エッチング液の温度が低いほど電位差△Ｖが大きくなる。回路パターン４を構成する電解銅めっき層はシード層２を構成する無電解銅めっき層よりも「貴」な金属であり、逆に、無電解銅めっき層は電解銅めっき層よりも「卑」な金属だからと考えられる。特に、エッチング液の温度が１５℃以下となった場合に電位差△Ｖが大きくなる。よって、エッチング液の温度が低いほど、シード層２はエッチングされ易くなる。一方、エッチング液の温度が低いほど、回路パターン４はカソード防食によりエッチングされ難くなる。しかもブレークポイントも短くなるため、エッチング時間も短くできる。その結果、回路パターン４のエッチング量を小さくすることができる。特にエッチング液の温度が１５℃以下の場合にその効果が顕著に現れる。
【００２１】
本発明の実施の形態ではエッチング時間を短くできるため、プリント基板の製造時間を短くすることができる。図３に本実施の形態によるフラッシュエッチングでのエッチング液の温度とブレークポイントとの関係を示す。エッチング液の温度を低くするほど、ブレークポイントが短くなることがわかる。
【００２２】
なお、従来のフラッシュエッチングでは、コンベアにより基板を搬送し、スプレーで局所的にエッチングする方式（スプレー方式）が採用されていたが、本実施の形態によるプリント基板の製造方法では、プリント基板の品質管理を目的にキャリア及びディップ槽を用いた方式（ディップ方式）を採用することもできる。ディップ方式を採用すれば、スプレー方式でのコンベア搬送時の疵の発生をなくすことができる。また、スプレー方式では、スプレーの当たり方によりエッチングにばらつきが発生するが、ディップ方式ではディップ槽内のエッチング液中に基板を浸漬させるため、エッチングのばらつきは発生しない。さらに、ディップ方式のエッチング装置の方がスプレー方式のものより安価である。ディップ方式はスプレー方式と比較して基板の搬送時間が長くなるが、本発明の実施の形態によればエッチング時間を短縮できるため、搬送時間の増大は相殺される。
【００２３】
本実施の形態では銅めっきを行ったが、他の金属のめっきでも同様の効果が得られる。
【００２４】
また、エッチング液はＳＰＳ水溶液でもＨ_２Ｏ_２−Ｈ_２ＳＯ_４水溶液でもよい。酸性のエッチング液であればよい。エッチング液の濃度が低いほど回路パターン４のエッチング量を小さくできるが、製造工程のタクトタイムを考慮してエッチング時間を短くしたい場合は濃度を高くしてもよい。
【００２５】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態によるプリント基板の製造方法を示す工程図である。
【図２】図１（ｄ）に示したエッチング工程において、回路パターン（電気めっき層）に対するシード層（無電解めっき層）の電位差とエッチング液の温度との関係を示す図である。
【図３】本実施の形態によるフラッシュエッチングでのエッチング液の温度変化とブレークポイントとの関係を示す図である。
【図４】シード層のみが形成された基板でのブレークポイントとエッチング液の温度との関係を示す図である。
【符号の説明】
１ 基板
２ シード層
３ レジストパターン
４ 回路パターン

Claims (7)

1. 基板上に無電解めっき法によりシード層を形成する工程と、
   前記シード層上にレジストパターンを形成する工程と、
   前記レジストパターンを用いて前記シード層上に電解めっき法により回路パターンを形成する工程と、
   前記レジストパターンを除去する工程と、
   前記レジストパターンを除去した領域に形成されている前記シード層を、常温よりも低いエッチング液を用いてエッチングする工程とを備えることを特徴とするプリント基板の製造方法。
2. 基板上に無電解めっき法によりシード層を形成する工程と、
   前記シード層上にレジストパターンを形成する工程と、
   前記レジストパターンを用いて前記シード層上に電解めっき法により回路パターンを形成する工程と、
   前記レジストパターンを除去する工程と、
   前記レジストパターンを除去した領域に形成されている前記シード層を、冷却されたエッチング液を用いてエッチングする工程とを備えることを特徴とするプリント基板の製造方法。
3. 請求項１又は請求項２に記載のプリント基板の製造方法であって、
   前記エッチング液の温度は１５度以下であることを特徴とするプリント基板の製造方法。
4. 請求項３に記載のプリント基板の製造方法であって、
   前記エッチング液の温度は５度〜１０度であることを特徴とするプリント基板の製造方法
5. 請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のプリント基板の製造方法であって、
   前記回路パターン間の距離は１５０μｍ以下であることを特徴とするプリント基板の製造方法。
6. 請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のプリント基板の製造方法であって、
   前記シード層と前記回路パターンとは銅めっきで構成されることを特徴とするプリント基板の製造方法。
7. 請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のプリント基板の製造方法であって、
   前記エッチング液は酸性のエッチング液であることを特徴とするプリント基板の製造方法。

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