JP2005189462A - プリント配線板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】シート基板に多面付けされたフレーム（プリント配線板）をスライサーで断裁加工して個々のプリント配線板を作製する際、面付け間隔を狭めても断裁不良の発生を低減できるプリント配線板の製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】パターン露光にステッパーを用い、シート基板に複数個のフレーム（プリント配線板）をマトリックス状に面付けし、スライサーで直線状に断裁を行い、各個のプリント配線板に分離するプリント配線板の製造方法において、前記フレーム領域へのパターン露光の際に、前工程でフレーム領域に形成された所定のパターンを検出し、前記検出データをもとに、露光されるフレーム（プリント配線板）パターン位置と本来あるべき位置（設計位置）とのズレ量を算出し、前記ズレ量をもとに、設計仕様で許容される最大許容範囲内で設計位置に戻すようにパターン露光位置の補正を行うことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、シート基板に多面付けされたプリント配線板の製造方法に関し、特に、パターン露光位置を補正して、パターン露光を行うプリント配線板の製造方法に関する。

近年、半導体実装技術の発展によりＬＳＩ等の半導体チップを実装するプリント配線板においては、高密度、高精度の配線層を有する半導体装置用プリント配線板が要求されている。

この種のプリント配線板は、コスト対応を図るため、シート基板にプリント配線板（以下、シート基板上に面付けされた状態の個々のプリント配線板をフレーム（プリント配線板）と称す。）を多面付けし、絶縁層、配線層及びビア等の形成を行い、所望の層数の配線板ができたところで、断裁加工を行って、個々のプリント配線板を作製する（例えば、特許文献１参照）。

近年、プリント配線板、特に、パッケージ基板のさらなるコスト低減のために、シート基板への面付数を増やし、１シート基板から製造されるプリント配線板の数を増やすことが行われている。

図４に多面付けプリント配線板の一例を示す。

図４（ａ）は、シート基板６１上にフレーム（プリント配線板）７１を面付け間隔Ｄ₁にて、Ｘ方向に４面付け、Ｙ方向に３面付けした１２面付プリント配線板２０ａを示す。

図４（ｂ）は、フレーム（プリント配線板）７１の面付け数を増やすため、シート基板６１上にフレーム（プリント配線板）７１を、上記面付け間隔Ｄ₁より狭い面付け間隔Ｄ₂にて、Ｘ方向に５面付け、Ｙ方向に４面付けした２０面付プリント配線板２０ｂを示す。

図４（ａ）の１２面付プリント配線板２０ａでは、プリント配線板の各製造工程でのシート基板の伸縮を考慮して、断裁線６２Ｘ、６２Ｙからのフレーム（プリント配線板）７１の位置ずれ、傾き等が発生しても、スライサーで断裁加工した場合、フレーム（プリント配線板）７１のパターン欠け等の加工不良が発生しないような面付け間隔Ｄ₁になっている。

面付け間隔Ｄ₁は、５１０×３４０ｍｍサイズのシート基板を用いた場合、８ｍｍ前後が一般的である。

図４（ｂ）の２０面付プリント配線板２０ｂでは、同一シート基板を用いて、フレーム（プリント配線板）７１の面付け数を増やすため、上記面付け間隔Ｄ₁より狭い面付け間隔Ｄ₂にて面付けすることにより、１２面付プリント配線板２０ａよりも１６７％増の２０面付けとしたものである。

このように、面付け間隔を狭めて面付けすると、面付け数は増えるが、フレーム不良が発生することになる。従来の製造法を適用したプリント配線板の製造では、露光、現像、エッチング、めっき等の各製造工程毎に加熱処理が行われ、シート基板に伸縮等が発生する。かかる伸縮は、シート基板上の各領域で伸縮を生じることが多い。シート基板が部分的に変形をきたした場合、シート基板６１上のフレーム（プリント配線板）７１の面付け
位置、形状もバラツクことになる。そのため、スライサーで断裁加工した場合、製造用データから規定される設計上の断裁加工線６３Ｘ、６３Ｙからはみ出したフレーム（プリント配線板）７１のパターン等は部分的に切断されて、フレーム不良となる。
また、レーザを用いたビア用孔形成においても、部分的に面付け位置が変わった場合ズレが多発することになる。

シート基板の部分的な変形に対するフレーム（プリント配線板）７１の面付け位置、形状のバラツキと断裁加工後のフレーム（プリント配線板）不良との関連について説明する。

図５に、フレーム（プリント配線板）が部分的に位置ずれ、変形を起こした場合の事例を示す。

図５は、各々アライメントマークを有するフレーム（プリント配線板）を面付けしたもので、面付けされたフレーム（プリント配線板）に７１−１〜７１−２０のフレーム番号を付与する。フレーム（プリント配線板）７１−１０は、製造用データ面付けする際に予め規定されている位置、すなわち設計上の位置よりもΔθだけ傾いたフレーム（プリント配線板）の状態を、フレーム（プリント配線板）７１−１５は設計上の位置よりもΔｘだけ位置ズレを起こしたフレーム（プリント配線板）の状態をそれぞれ示す。

通常行われるパターン露光では、前工程で形成されたアライメントマークを検出し、検出されたアライメントマークを基にパターン露光の位置を決めた後、次のパターン露光を行う。そのため、前工程の加熱等でシート基板が部分的に伸縮、変形を起こすと、アライメントマークも同じようにズレてしまい、次のパターンもシート基板の伸縮量、変形量に応じたパターンズレを起こす。これは、製造工程としてパターン露光が複数日にかかる場合、かかるパターンズレが累積していくことにもなる。

この状態で、スライサーで切断線６２ｙ、６２ｘに沿って断裁加工すると、フレーム（プリント配線板）７１−１０及びフレーム（プリント配線板）７１−１０の一部が断裁されて、プリント配線板不良となる。

ここでは、例えば面付け間隔Ｄ₂をスライサーの刃の厚みと同程度にした事例である。
特開平５−１９８９１５号公報

上記したように、高密度、高精度の配線層を有する半導体装置用プリント配線板は、シート基板上に多面付けされたフレーム（プリント配線板）のパターニングはレーザ、ステッパーの組み合わせで作製され、スライサーを使用してフレーム（プリント配線板）の外形加工をしているため、面付け間隔が狭まってくると、シート基板の伸縮、変形がほぼそのまま、プリント配線板の加工不良につながる。

本発明は、上記問題点に鑑み鋭意検討した結果考案されたもので、シート基板に多面付けされたフレーム（プリント配線板）をスライサーで断裁加工して個々のプリント配線板を作製する際、面付け間隔を狭めても断裁不良の発生を低減できるプリント配線板の製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を達成するために、パターン露光にステッパーを用い、シート基板
に複数個のフレーム（プリント配線板）をマトリックス状に面付けし、スライサーで直線状に断裁を行い、各個のプリント配線板に分離するプリント配線板の製造方法であって、前記フレーム領域へのパターン露光の際に、前工程でパターン露光が行われたフレーム領域に形成された所定のパターンを検出し、前記検出データをもとに、露光されるフレーム（プリント配線板）パターン位置と本来あるべき位置（設計位置）とののズレ量を算出し、前記ズレ量をもとに、設計仕様で許容される最大許容範囲内で設計位置に戻すように、パターン露光位置の補正を行うことを特徴とするプリント配線板の製造方法としたものである。

本発明のプリント配線板の製造方法によれば、シート基板に複数個面付けされたフレーム（プリント配線板）の前工程で形成されたアライメントマークの位置データを読みとり、フレーム（プリント配線板）単体毎に、露光されるフレーム位置が本来あるべき位置（設計位置）に対してのズレ量を算出し、該工程のパターン露光位置の補正を行うため、スライサーによる断裁不良を低減でき、プリント配線板の製造コストを低減できる。
また、レーザーを用いて形成されるビア用孔の位置ズレによる不良も低減できる。

図１は、本発明のプリント配線板の製造方法に用いる多面付けプリント配線板の一例を示す説明図である。

これは、シート基板１１上にフレーム（プリント配線板）５１を、面付け間隔Ｄ₂にて、Ｘ方向に５面付け、Ｙ方向に４面付けした２０面付けプリント配線１０である。

各フレーム（プリント配線板）５１毎にアライメントマーク２３ａが少なくとも２個以上、各フレーム（プリント配線板）５１内、もしくはシート基板１１の一定位置に形成されている。

面付け間隔Ｄ₂はスライサーの刃の厚みとほぼ同じ値（１００μｍ前後）に設定されている。

各フレーム（プリント配線板）５１間にはスライサーで切断する際にスライサーの刃を位置合わせするための断裁加工線２３ｃが設けられている。

以下、上記多面付けプリント配線の製造方法について説明する。

図２（ａ）〜（ｅ）及び図３（ｆ）〜（ｉ）に、多面付けプリント配線の製造方法の一例を示す。

まず、エポキシ等の絶縁基材１１の両面に銅箔２１が積層された両面銅張積層板の所定位置にドリル等により貫通孔１２及び基準孔（特に、図示せず）を形成する（図２（ａ）参照）。

次に、貫通孔１２内のデスミア処理を行って、無電解銅めっきにてめっき下地導電層を形成し、パネルめっきにより、銅箔２１上に所定厚の導体層２２及び貫通孔１２内にスルーホール２３を形成する（図２（ｂ）参照）。

次に、感光性レジストを塗布するか、感光性ドライフィルムレジストをラミネートする等の方法で感光層を形成する。次いで、ステッパー露光機にて各フレーム毎にパターン露光を行う。その際、まず、ステッパーに付属するレーザー測長機にてパターン露光が行わ
れるフレーム領域の所定の基準孔の位置を測定する。この測定により、基板に形成された基準孔と設計上規定された基準孔の位置とのズレ量が分かる。次いで、ズレ量を基にステッパーを作動させる露光用パターンの補正を行う。すなわち、ステッパーを作動させる露光用データは、設計の段階でフレームを面付けするにあたり予め設定された設計上のデータである。そのため、実際に基板を製造する際シート基板に不測の伸縮が生じた場合、そのままパターン露光を行うと、パターンがズレてフレームに露光されることになる。そのため、パターン露光位置の補正を行う必要がある。補正は、前記ズレ量を基に行うもので、設計仕様に対して許容される最大許容範囲内で設計値に戻すよう、あるいは近づけるようにパターン露光位置を補正する。補正されたパターン露光用データにてステッパーを作動させ、各フレーム毎に露光を行った後、現像等の一連のパターニング処理を行い、レジストパターン４１及び４２を形成する（図２（ｃ）参照）。

次に、レジストパターン４１及び４２をマスクにして、所定のエッチング液にて銅箔２１及び導体層２２をエッチングし、アライメントマーク２２ａ、配線パターン２２ｂ及び断裁加工線２２ｃを形成する（図２（ｄ）参照）。

次に、エポキシ樹脂等の樹脂溶液を塗布するか、樹脂シートをラミネートする等の方法で、所定厚の樹脂層を形成し、加熱硬化して絶縁層３１を形成し、絶縁層３１の所定位置にレーザー加工によりビア用孔３２を形成すし、デスミア、めっき触媒付与及び無電解銅めっきを行って、めっき下地導電層（特に、図示せず）を形成する（図２（ｅ）参照）。ここで、前工程で形成された各フレーム毎のアライメントマーク等の予め定めたパターンを測定し、加工位置補正してレーザー加工を行うことにより、位置ズレのないビア用孔３２を形成することができる。

次に、感光性レジストを塗布するか、感光性ドライフィルムをラミネートする等の方法で感光層を形成し、ステッパーに付属するレーザー測長機にて各フレームのアライメントマーク２２ａの位置を測定し、次に、露光されるフレーム（プリント配線板）パターンの設計位置に対してのズレ量を算出し、設計仕様に対して許容される最大許容範囲内で設計値に戻すパターン露光位置の補正を行った後ステッパーを用いてパターン露光を行い、現像等の一連のパターニング処理を行って、パターンめっき用のレジストパターン４３及び４４を形成する（図３（ｆ）参照）。

ここで、上述したパターン露光位置の補正に関し、さらに説明を行う。前述したように、スライサーでの切断時、スライサーの刃がＸ方向、Ｙ方向に動く。そのため、設計上、各フレーム（プリント基板）は、Ｘ方向、Ｙ方向にマトリックス状に並んだ状態でシート基板に面付けされる（例えば図４（ｂ）参照）。本実施例では、パターン露光に先立ち各フレームの基準孔の位置を測定しているが、仮に、図５に示すフレーム（プリント基板）７１−１０の基準孔（例えば、アライメントマーク６２）を測定したとする。この測定により、フレーム（プリント基板）７１−１０は設計上のフレーム位置より△θだけ傾いているというズレ量が得られる。パターン露光にあたっては、設計上のフレーム位置に戻すよう、△θ逆方向に傾けた露光が行われるように露光用データに補正を行う。同様に、図５に示すフレーム（プリント基板）７１−１５では、測定によりＸの正方向への△ｘのズレ量が分かるため、パターン露光にあたっては、設計上のフレーム位置に戻すよう、△ｘだけＸの負方向にズラしたパターン露光が行われるように補正を行う。

ここで、基板製造にあたり、設計仕様と一般的に呼称される仕様が予め定められている。例えば、ランドパターンの縁と、当該ランドパターン内に穿孔された貫通孔の縁との距離、配線パターン同士の距離等の位置関係は、基板に所望する性能を持たせる上で、予め設計仕様の一環として各種プリント配線板毎に定められている。また、設計仕様を完全に満たして基板を製造することは現実的に困難なため、設計仕様からある程度外れても許さ
れる最大許容範囲も予め定められている。上記補正を行う際、シート基板の変形量が大きいと、得られたズレ量分だけ単純に補正を行うと、ランドパターンの縁と、当該ランドパターン内に穿孔された貫通孔の縁との距離が設計仕様から外れる等の間題が生じる。そのため、本発明に係わる補正は、設計仕様に対して許容される最大許容範囲内で行うようにしている。本発明では、かかる補正を製造工程（パターン露光、レーザー加工といったパターン形成に係わる工程）で逐次行うもので、基板の伸縮等により一時的に設計位置（Ｘ方向、Ｙ方向に並んだマトリックス状）からフレーム位置がズレたとしても、その都度フレーム領域に形成するパターンを設計位置に戻せる、あるいは近づけることが可能となる。そのため、前述した（背景技術）の項で記したように、パターンズレが累積されることが無くなり、最終的にＸ方向、Ｙ方向に各フレームがマトリックス状に面付けされたシート基板が得られる。

次に、めっき下地導電層をカソードにして、電解銅めっきを行い、めっき下地導電層上に所定厚の導体層を形成し、レジストパターン４３及び４４を専用の剥離液で剥離し、レジストパターン４３及び４４下部にあっためっき下地導電層をクイックエッチングにて除去し、アライメントマーク２３ａ、断裁加工線２３ｃ、半導体実装パッド２４、ビア２５及びはんだボール用パッド２６を形成する（図３（ｇ）参照）。

次に、スクリーン印刷にてソルダーレジスト溶液を塗布して、ソルダー感光層を形成し、ステッパーに付属するレーザー測長機にてアライメントマーク２３ａの位置を測定し、次に露光されるソルダーパターンの設計位置に対してのズレ量を算出し、設計仕様に対して許容される最大許容範囲内で設計値に戻すパターン露光位置の補正を行った後ステッパーを用いてパターン露光を行い、現像等のパターニング処理を行って、ソルダーレジストパターン５３を形成し、半導体実装パッド２４及びハンダボール用パッド２６上にニッケル、金皮膜を形成する（図３（ｈ）参照）。

次に、スライサーにて２０面付けプリント配線板１０の断裁加工線２３ｃに沿って断裁加工を行い、半導体パッケージ用の４層のプリント配線板５１を得る。

このように、本発明では、ステッパーを用いたパターン露光において、各フレーム毎にパターン露光位置補正を行う。また、レーザー加工によるビア用孔形成でも、各フレーム毎に最大許容範囲内で加工位置補正を行っている。これにより、シート基板１１の伸縮、変形等によるパターン位置ズレを最小に抑えることができ、スライサーにて断裁加工した場合の加工不良及びビア用孔位置ズレを減少させることができる。

ここでは、４層のプリント配線板について述べたが、これはプリント配線板の一例であって、絶縁層、配線パターンの形成工程を繰り返すことにより、任意の層数のプリン配線板を得ることができるのは言うまでもない。

また、レーザー測長機で測定するパターンは、上記の形態では、アライメントマークとしているが、これに限らず、前工程で形成された所定のパターンを測定して構わない。

本発明のプリント配線板の製造方法に用いる多面付けプリント配線板の一例を示す説明図である。 （ａ）〜（ｅ）は、本発明のプリント配線板の製造方法における工程の一部を模式的に示す部分断面図である。 （ｆ）〜（ｉ）は、本発明のプリント配線板の製造方法における工程の一部を模式的に示す部分断面図である。 多面付けプリント配線板の一例を示したもので、 （ａ）は、シート基板６１上にフレーム（プリント配線板）７１を面付け間隔Ｄ₁にて、Ｘ方向に４面付け、Ｙ方向に３面付けした１２面付プリント配線板２０ａを示す説明図である。

（ｂ）は、シート基板６１上にフレーム（プリント配線板）７１を面付け間隔Ｄ₂にて、Ｘ方向に５面付け、Ｙ方向に４面付けした２０面付プリント配線板２０ｂを示す説明図である。
シート基板６１上に面付けされたフレーム（プリント配線板）が部分的に位置ずれ、変形を起こした状態を模式的示す説明図である。

符号の説明

１０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ……多面付けプリント配線板
１１、６１……シート基板
２１……銅箔
２２……導体層
２２ａ、６２……アライメントマーク
２２ｂ……配線パターン
２２ｃ、６３ｘ、６３ｙ……断裁加工線
２３……スルーホール
２４……半導体実装パッド
２５……ビア
２６……はんだボール用パッド
３１……絶縁層
３２……ビア用孔
３３……ソルダーレジストパターン
４１、４２、４３、４４……レジストパターン
５１、７１、７１−１、７１−２、７１−３、７１−４、７１−５、７１−６、７１−７、７１−８、７１−９、７１−１０、７１−１１、７１−１２、７１−１３、７１−１４、７１−１５、７１−１６、７１−１７、７１−１８、７１−１９、７１−２０……フレーム（プリント配線板）
Ｄ₁、Ｄ₂……面付け間隔

Claims (1)

1. パターン露光にステッパーを用い、シート基板に複数個のフレーム（プリント配線板）をマトリックス状に面付けし、スライサーで直線状に断裁を行い、各個のプリント配線板に分離するプリント配線板の製造方法であって、
   前記フレーム領域へのパターン露光の際に、前工程でパターン露光が行われたフレーム領域に形成された所定のパターンを検出し、前記検出データをもとに、露光されるフレーム（プリント配線板）パターン位置と本来あるべき位置（設計位置）とのズレ量を算出し、前記ズレ量をもとに、設計仕様で許容される最大許容範囲内で設計位置に戻すように、パターン露光位置の補正を行うことを特徴とするプリント配線板の製造方法。