JP2006013161A - 配線回路基板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 サイドエッチングの発生を防止して、導体パターンの剥離や導体パターンの電気抵抗の増大を防止することのできる、配線回路基板の製造方法、および、その製造方法によって製造される配線回路基板を提供すること。
【解決手段】 ベース絶縁層１を用意し、そのベース絶縁層１の上に、チタン薄膜またはジルコニウム薄膜からなる第１金属薄膜２と、銅薄膜からなる第２金属薄膜３とを順次形成する。次いで、第２金属薄膜３の上に、電解銅めっきにより、銅からなる導体パターン４を形成し、その導体パターン４から露出する第２金属薄膜３を、塩化第二鉄水溶液を用いてエッチングする。その後、第１金属薄膜２を酸化して、酸化チタン薄膜または酸化ジルコニウム薄膜の絶縁体からなる絶縁薄膜６を形成し、フレキシブル配線回路基板を得る。
【選択図】 図１

Description

本発明は、配線回路基板およびその製造方法、詳しくは、フレキシブル配線回路基板などの配線回路基板およびその製造方法に関する。

近年、配線回路基板においては、導体パターンの高密度化がますます要求されている。導体パターンのパターンニング法として、従来より、サブトラクティブ法、アディティブ法が知られており、高密度化を図る観点からは、アディティブ法が広く用いられている。
アディティブ法では、例えば、ポリイミドなどからなる絶縁樹脂層の表面に、ニッケル箔などからなる金属薄膜を形成し、その金属薄膜の表面に、ドライフィルムレジストからなるめっきレジストを、導体パターンの逆パターンで形成する。そして、めっきレジストが形成されている部分以外の金属皮膜の表面に、電解銅めっきにより、回路パターンからなる導体パターンを形成し、その後、めっきレジストを剥離し、続いて、導体パターンが形成されている部分以外の金属薄膜を、エッチングにより除去するようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００２−１７６２５９号公報

しかし、アディティブ法では、導体パターンが形成されている部分以外の金属薄膜をエッチングする工程において、導体パターンが形成されている部分の金属薄膜まで、過度にエッチングされるサイドエッチングを生じて、導体パターンが剥離したり、あるいは、導体パターンの電気抵抗が増大するという不具合がある。
本発明の目的は、サイドエッチングの発生を防止して、導体パターンの剥離や導体パターンの電気抵抗の増大を防止することのできる、配線回路基板の製造方法、および、その製造方法によって製造される配線回路基板を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明の配線回路基板の製造方法は、絶縁層を用意する工程、前記絶縁層の上に、第１金属薄膜と第２金属薄膜とを順次形成する工程、前記第２金属薄膜の上に、電解めっきにより、導体パターンを形成する工程、前記導体パターンから露出する前記第２金属薄膜を除去する工程、前記第１金属薄膜を酸化して絶縁体からなる絶縁薄膜を形成する工程を含んでいることを特徴としている。

また、本発明の配線回路基板の製造方法では、前記第１金属薄膜が、チタン薄膜またはジルコニウム薄膜であり、前記第２金属薄膜が、銅薄膜であることが好適である。
また、本発明は、絶縁層と、前記絶縁層の上に形成された第１金属薄膜が酸化されることにより形成された、絶縁体からなる絶縁薄膜と、前記絶縁薄膜の上に形成された、所定のパターンからなる第２金属薄膜と、前記第２金属薄膜の上に形成された、前記第２金属薄膜と同一のパターンからなる導体パターンとを備えている、配線回路基板を含んでいる。

本発明の配線回路基板では、前記第１金属薄膜が、酸化チタン薄膜または酸化ジルコニウム薄膜であることが好適である。

本発明の配線回路基板の製造方法によれば、導体パターンから露出する第２金属薄膜を除去した後、第１金属薄膜を酸化して絶縁体からなる絶縁薄膜を形成する。そのため、第１金属薄膜を除去する必要がなく、つまり、導体パターンから露出する第２金属薄膜だけを除去すればよいため、サイドエッチングの発生を防止することができる。
その結果、本発明の配線回路基板の製造方法により製造された配線回路基板は、導体パターンの剥離や導体パターンの電気抵抗の増大が防止されるので、接続信頼性および電気特性に優れた配線回路基板として用いることができる。

図１は、本発明の配線回路基板の製造方法の一実施形態として、フレキシブル配線回路基板の製造方法を示す製造工程図である。以下、図１を参照して、このフレキシブル配線回路基板の製造方法を説明する。
この方法では、まず、図１（ａ）に示すように、絶縁層としてベース絶縁層１を用意する。ベース絶縁層１としては、例えば、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、アクリル樹脂、ポリエーテルニトリル樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、フッ素樹脂などの合成樹脂のフィルムが用いられ、好ましくは、ポリイミド樹脂のフィルムが用いられる。

なお、ベース絶縁層１は、例えば、予めフィルムとして形成されているものや、また、感光性樹脂の溶液（ワニス）を成膜して、露光および現像することにより、所定パターンに形成した後、硬化させたものが用いられる。
また、ベース絶縁層１の厚みは、例えば、３〜１００μｍ、好ましくは、５〜５０μｍである。

次いで、この方法では、図１（ｂ）に示すように、ベース絶縁層１の全面に、第１金属薄膜２を形成する。第１金属薄膜２は、後述するように、酸化により絶縁体となることができ、酸化前後においてベース絶縁層１との密着性が良好な金属薄膜であれば、特に制限されないが、好ましくは、チタン薄膜、ジルコニウム薄膜が用いられる。
また、ベース絶縁層１の全面に第１金属薄膜２を形成するには、特に制限されないが、無電解めっきや真空蒸着法などの公知の薄膜形成法が用いられ、好ましくは、真空蒸着法、より好ましくは、スパッタリング法が用いられる。

第１金属薄膜２の厚みは、例えば、１〜５００Å、酸化の容易化や膜厚の均一化の観点から、好ましくは、１０〜３００Åである。
次いで、この方法では、図１（ｃ）に示すように、第１金属薄膜２の全面に、第２金属薄膜３を形成する。第２金属薄膜３は、導体パターン４との密着性が良好な金属薄膜であれば、特に制限されないが、好ましくは、銅薄膜が用いられる。

また、第１金属薄膜２の全面に第２金属薄膜３を形成するには、特に制限されないが、第１金属薄膜２の形成と同様に、無電解めっきや真空蒸着法などの公知の薄膜形成法が用いられ、好ましくは、真空蒸着法、より好ましくは、スパッタリング法が用いられる。
第２金属薄膜３の厚みは、例えば、１００〜３０００Å、好ましくは、５００〜２０００Åである。

なお、第１金属薄膜２および第２金属薄膜３は、別々の工程で、あるいは、連続スパッタリングなどによって同一の工程で、ベース絶縁層１の上に順次形成する。
次いで、この方法では、第２金属薄膜３の表面に、電解めっきにより、導体パターン４を形成する。導体パターン４は、アディティブ法により、配線回路パターンとして形成し、まず、図１（ｄ）に示すように、第２金属薄膜３の表面に、めっきレジスト５を配線回路パターンの反転パターンで形成する。

めっきレジスト５は、特に制限されないが、例えば、ドライフィルムレジストを、第２金属薄膜３の全面に積層した後、露光および現像することにより、配線回路パターンの反転パターンのレジストパターンとして形成する。なお、めっきレジスト５の厚みは、例えば、５〜３０μｍ、好ましくは、１０〜２０μｍである。
そして、この方法では、図１（ｅ）に示すように、めっきレジスト５から露出する第２金属薄膜３の表面、すなわち、めっきレジスト５が形成されている部分以外の第２金属薄膜３の表面に、導体パターン４を、電解めっきにより配線回路パターンとして形成する。

導体パターン４の導体としては、例えば、銅、ニッケル、金、はんだ、または、これらの合金などの金属が用いられ、好ましくは、銅が用いられる。より具体的には、めっきレジスト５から露出する第２金属薄膜３の表面に、電解銅めっきにより、銅からなる導体パターン４を配線回路パターンとして形成する。電解銅めっきのめっき液としては、例えば、硫酸銅めっき液、ピロ燐酸銅めっき液などが用いられる。

なお、導体パターン４の厚みは、例えば、３〜２０μｍ、好ましくは、５〜１５μｍである。
次いで、この方法では、図１（ｆ）に示すように、めっきレジスト５を除去する。めっきレジスト５の除去は、例えば、エッチング液として水酸化ナトリウム溶液などのアルカリ溶液を用いる化学エッチング（ウェットエッチング）などの公知のエッチング法または剥離が用いられる。

そして、この方法では、図１（ｇ）に示すように、導体パターン４から露出する第２金属薄膜３、すなわち、導体パターン４が形成されている部分以外の第２金属薄膜３を除去する。第２金属薄膜３の除去は、公知のエッチング法が用いられ、特に制限されないが、第２金属薄膜３がエッチングされ、第１金属薄膜２がエッチングされないエッチング液、例えば、第２金属薄膜３が銅薄膜であり、第１金属薄膜２がチタン薄膜またはジルコニウム薄膜である場合には、塩化第二鉄水溶液などを用いて、化学エッチング（ウェットエッチング）する。これによって、第２金属薄膜３は、導体パターン４が形成されている部分のみが、その導体パターン４と同一のパターンで残存する。

その後、この方法では、必要により、図１（ｈ）に示すように、第１金属薄膜２を酸化して、絶縁体からなる絶縁薄膜６を形成する。第１金属薄膜２の酸化は、特に制限されないが、例えば、大気中、１５０〜３５０℃で、３〜５０時間加熱する。これによって、第１金属薄膜２が酸化され、酸化金属薄膜（例えば、第１金属薄膜２がチタン薄膜またはジルコニウム薄膜である場合には、それぞれ、酸化チタン薄膜または酸化ジルコニウム薄膜）からなる絶縁体となる。第１金属薄膜２の表面抵抗値は、通常、１０⁴〜１０⁶Ω／□であり、その酸化後の絶縁体からなる絶縁薄膜６の表面抵抗値は、１０⁹〜１０¹³Ω／□となる。なお、表面抵抗値の単位は、慣用的に「Ω／□」として表されるが、単に「Ω」として表すこともできる。

その後、この方法では、必要により、図１（ｉ）に示すように、絶縁薄膜６の表面に、導体パターン４を被覆するように、カバー絶縁層７を形成して、フレキシブル配線回路基板を得る。
カバー絶縁層７としては、ベース絶縁層１と同様の合成樹脂が用いられ、好ましくは、ポリイミド樹脂が用いられる。カバー絶縁層７の形成は、例えば、導体パターン４を含む絶縁薄膜６の表面に、感光性樹脂の溶液（ワニス）を成膜して、露光および現像することにより、所定パターンに形成した後に、硬化させる。

なお、カバー絶縁層７の厚みは、例えば、２〜５０μｍ、好ましくは、５〜３０μｍである。
これによって、ベース絶縁層１と、そのベース絶縁層１の上に形成された第１金属薄膜２が酸化されることにより形成される、絶縁体からなる絶縁薄膜６と、その絶縁薄膜６の上に形成され、導体パターン４と同一のパターンとして形成される第２金属薄膜３と、その第２金属薄膜３の上に形成され、配線回路パターンからなる導体パターン４と、絶縁薄膜６の上に形成され、導体パターン４を被覆するカバー絶縁層７とが、順次積層されているフレキシブル配線回路基板を得る。

そして、このようなフレキシブル配線回路基板の製造方法によれば、図１（ｇ）に示す工程において、導体パターン４から露出する第２金属薄膜３を除去した後に、図１（ｈ）に示す工程において、第１金属薄膜２を酸化して絶縁体からなる絶縁薄膜６を形成する。そのため、従来のように、図１（ｇ）に示す工程に続いて、導体パターン４から露出する第１金属薄膜２を除去する工程が必要なく、つまり、導体パターン４から露出する第２金属薄膜３だけを除去すればよいため、サイドエッチングの発生を防止することができる。

その結果、この方法により得られたフレキシブル配線回路基板は、導体パターン４の剥離や導体パターン４の電気抵抗の増大が防止されるので、接続信頼性および電気特性に優れたフレキシブル配線回路基板として用いることができる。

以下、実施例を挙げて、本発明をさらに具体的に説明する。
実施例１
厚み２５μｍのポリイミド樹脂のフィルムからなるベース絶縁層を用意した（図１（ａ）参照）。次いで、ベース絶縁層の全面に、厚み１０Åのチタン薄膜からなる第１金属薄膜と、厚み１０００Åの銅薄膜からなる第２金属薄膜とを、連続スパッタリングにより順次形成した（図１（ｂ）および（ｃ）参照）。その後、第２金属薄膜の全面に、ドライフィルムレジストを積層して、露光および現像することにより、配線回路パターンの反転パターンのレジストパターンとして、めっきレジストを形成した（図１（ｄ）参照）。そして、めっきレジストから露出する第２金属薄膜の表面に、電解銅めっきにより、銅からなる導体パターンを配線回路パターンとして形成した（図１（ｅ）参照）。なお、導体パターンの厚みは、１０μｍであった。

その後、めっきレジストを剥離した後（図１（ｆ）参照）、塩化第二鉄水溶液を用いて、導体パターンから露出する第２金属薄膜のみをエッチングした（図１（ｇ）参照）。
次いで、第２金属薄膜のエッチングにより露出した第１金属薄膜（導体パターンが形成されている部分も含む。）を、大気中、３００℃で３時間加熱して、酸化した。これによって、チタン薄膜からなる第１金属薄膜は、その表面抵抗値が、３×１０⁵Ω／□（酸化前）から１×１０¹³Ω／□（酸化後）となり、酸化チタン薄膜からなる絶縁体に変化し、絶縁薄膜が形成された（図１（ｈ）参照）。

その後、導体パターンを含む絶縁薄膜の表面に、感光性ポリアミック酸樹脂の溶液（ワニス）を成膜して、露光および現像することにより、所定パターンに形成した後、硬化させることにより、厚み１５μｍのポリイミド樹脂からなるカバー絶縁層を、絶縁薄膜の表面に導体パターンを被覆するように形成し、フレキシブル配線回路基板を得た（図１（ｉ）参照）。

このようにして得られたフレキシブル配線回路基板について、サイドエッチングの有無について確認したところ、サイドエッチングのないことが確認された。
実施例２
第２金属薄膜のエッチングにより露出した第１金属薄膜（導体パターンが形成されている部分も含む。）を、大気中、１５０℃で５０時間加熱して、酸化した以外は、実施例１と同様にして、フレキシブル配線回路基板を得た。なお、酸化時には、チタン薄膜からなる第１金属薄膜は、その表面抵抗値が、３×１０⁵Ω／□（酸化前）から１×１０⁹Ω／□（酸化後）となり、酸化チタン薄膜からなる絶縁体に変化した。

また、このようにして得られたフレキシブル配線回路基板について、サイドエッチングの有無について確認したところ、サイドエッチングのないことが確認された。
実施例３
ベース絶縁層の全面に、厚み２００Åのチタン薄膜からなる第１金属薄膜を、第２金属薄膜とともに連続スパッタリングにより形成し、その後、第２金属薄膜のエッチングにより露出した第１金属薄膜（導体パターンが形成されている部分も含む。）を、大気中、２５０℃で５時間加熱して、酸化した以外は、実施例１と同様にして、フレキシブル配線回路基板を得た。なお、酸化時には、チタン薄膜からなる第１金属薄膜は、その表面抵抗値が、４×１０⁴Ω／□（酸化前）から８×１０¹²Ω／□（酸化後）となり、酸化チタン薄膜からなる絶縁体に変化した。

また、このようにして得られたフレキシブル配線回路基板について、サイドエッチングの有無について確認したところ、サイドエッチングのないことが確認された。
実施例４
ベース絶縁層の全面に、厚み１００Åのジルコニア薄膜からなる第１金属薄膜を、第２金属薄膜とともに連続スパッタリングにより形成し、その後、第２金属薄膜のエッチングにより露出した第１金属薄膜（導体パターンが形成されている部分も含む。）を、大気中、２５０℃で８時間加熱して、酸化した以外は、実施例１と同様にして、フレキシブル配線回路基板を得た。なお、酸化時には、チタン薄膜からなる第１金属薄膜は、その表面抵抗値が、１×１０⁵Ω／□（酸化前）から８×１０¹⁰Ω／□（酸化後）となり、酸化チタン薄膜からなる絶縁体に変化した。

また、このようにして得られたフレキシブル配線回路基板について、サイドエッチングの有無について確認したところ、サイドエッチングのないことが確認された。

本発明の配線回路基板の製造方法の一実施形態として、フレキシブル配線回路基板の製造方法を示す製造工程図であって、（ａ）は、ベース絶縁層を用意する工程、（ｂ）は、ベース絶縁層の全面に、第１金属薄膜を形成する工程、（ｃ）は、第１金属薄膜の全面に、第２金属薄膜を形成する工程、（ｄ）は、第２金属薄膜の表面に、めっきレジストを配線回路パターンの反転パターンで形成する工程、（ｅ）は、めっきレジストから露出する第２金属薄膜の表面に、導体パターンを、電解めっきにより配線回路パターンとして形成する工程、（ｆ）は、めっきレジストを除去する工程、（ｇ）は、導体パターンから露出する第２金属薄膜を除去する工程、（ｈ）は、第１金属薄膜を酸化して、絶縁体からなる絶縁薄膜を形成する工程、（ｉ）は、絶縁薄膜の表面に、導体パターンを被覆するように、カバー絶縁層を形成する工程を示す。

符号の説明

１ ベース絶縁層
２ 第１金属薄膜
３ 第２金属薄膜
４ 導体パターン
６ 絶縁薄膜

Claims (5)

1. 絶縁層を用意する工程、
   前記絶縁層の上に、第１金属薄膜と第２金属薄膜とを順次形成する工程、
   前記第２金属薄膜の上に、電解めっきにより、導体パターンを形成する工程、
   前記導体パターンから露出する前記第２金属薄膜を除去する工程、
   前記第１金属薄膜を酸化して絶縁体からなる絶縁薄膜を形成する工程
   を含んでいることを特徴とする、配線回路基板の製造方法。
2. 前記第１金属薄膜が、チタン薄膜またはジルコニウム薄膜であることを特徴とする、請求項１に記載の配線回路基板の製造方法。
3. 前記第２金属薄膜が、銅薄膜であることを特徴とする、請求項１または２に記載の配線回路基板の製造方法。
4. 絶縁層と、
   前記絶縁層の上に形成された第１金属薄膜が酸化されることにより形成された、絶縁体からなる絶縁薄膜と、
   前記絶縁薄膜の上に形成された、所定のパターンからなる第２金属薄膜と、
   前記第２金属薄膜の上に形成された、前記第２金属薄膜と同一のパターンからなる導体パターンとを備えていることを特徴とする、配線回路基板。
5. 前記第１金属薄膜が、酸化チタン薄膜または酸化ジルコニウム薄膜であることを特徴とする、請求項４に記載の配線回路基板。

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