JP2006203013A - Pattern formation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、産業機器、民生機器等の各種電気部品(電気音響変換器、トランス、モータなど)に広く利用可能な平面コイルを製造するためのパターン形成方法に関するものであり、特に電気めっきにてコイル導体パターンを形成する高電流密度方式のパターンめっき技術に関するものである。 The present invention relates to a pattern forming method for manufacturing a planar coil that can be widely used for various electrical components (electroacoustic transducers, transformers, motors, etc.) such as industrial equipment and consumer equipment. The present invention relates to a high current density pattern plating technique for forming a coil conductor pattern.
近年、電子機器の小型・薄型・軽量化に伴い、これらに用いられる平面コイルの形状についても小型化、薄型化、軽量化することが必要となり、製品性能面でもその体積の中でコイル性能の向上が強く望まれている。代表的な製造方法としてエッチングやめっきによる製造方法が挙げられるが、線間が狭く空隙の少ない高占積率コイルが求められているため、めっき方式による製造方法が不要となり、セミアディティブ、アディティブ等の製造方法がよく知られている。 In recent years, along with the reduction in size, thickness, and weight of electronic devices, it is necessary to reduce the size, thickness, and weight of planar coils used in these devices. Improvement is strongly desired. Typical manufacturing methods include etching and plating, but there is a need for a high space factor coil with narrow spaces between the wires and few gaps, so there is no need for a plating method, so semi-additive, additive, etc. The manufacturing method is well known.
前記したセミアディティブ方法については、絶縁性基板上にあらかじめ形成した下地導体層の表面にコイル部以外を被覆するようにレジストを形成し、下地導体層を下地として、直流電流による電気めっきを行うことにより導体層を形成する。その後、レジストパターンを剥離した後、レジストパターンの剥離により露出した不要な下地導体層をエッチングにより除去するという製造方法である。 As for the semi-additive method described above, a resist is formed so as to cover the surface of the underlying conductor layer previously formed on the insulating substrate except for the coil portion, and electroplating by direct current is performed using the underlying conductor layer as a base. To form a conductor layer. Then, after peeling a resist pattern, it is a manufacturing method of removing the unnecessary base conductor layer exposed by peeling of a resist pattern by an etching.
その際、一般的なパターンめっきとしては、パターン形成材料として銅めっきが用いられ、その技術は重要度を増している。銅めっきは主に硫酸銅めっきが使用されており、主成分として硫酸と硫酸銅を混合溶解させ、この中に光沢剤および塩素を添加した溶液である。硫酸銅めっき浴は、以前は均一電着性が劣っていたが、近年では光沢剤の改良により、硫酸銅濃度を低くし硫酸濃度を高くして、液伝導度を高めるとともに、活性化分極を大きくした高均一浴が開発され、プリント基板の電気銅めっきとして多く用いられている。 At that time, as a general pattern plating, copper plating is used as a pattern forming material, and the technique is becoming more important. Copper plating mainly uses copper sulfate plating, and is a solution in which sulfuric acid and copper sulfate are mixed and dissolved as main components, and a brightener and chlorine are added thereto. Copper sulfate plating baths were previously poor in throwing power, but in recent years, by improving the brightener, the copper sulfate concentration is lowered and the sulfuric acid concentration is raised to increase the liquid conductivity and to activate the polarization. Larger, highly uniform baths have been developed and are often used as electrolytic copper plating for printed circuit boards.
しかし、硫酸銅濃度が低いために陰極電流密度は3A/dm2までしか上げることができない。それ以上にすると、界面近傍の銅イオンの供給不足により、やけが生じ、面内均一性が劣る。その結果、コイル導体の抵抗値を一定にできない。また、陰極電流密度の向上及び面内均一性の確保の重要な因子としてめっき時のめっき液流速の最適化及び均一化があげられ、それを実施することで生産性向上及び歩留り向上に繋がる。 However, since the copper sulfate concentration is low, the cathode current density can only be increased to 3 A / dm 2 . If it is more than that, burn will occur due to insufficient supply of copper ions in the vicinity of the interface, resulting in poor in-plane uniformity. As a result, the resistance value of the coil conductor cannot be made constant. Further, as an important factor for improving the cathode current density and ensuring in-plane uniformity, optimization and uniformization of the plating solution flow rate at the time of plating can be mentioned, and by implementing this, productivity and yield can be improved.
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1、特許文献2、特許文献3、非特許文献1が知られている。
従来のパターンめっきの欠点は、直流電流印加方式では多面付けしたワークの周辺、あるいはコイルパターンの形状、配列、あるいはワーク給電部の形状により、電流の集中する個所が発生する。そのため電流集中部の導体が厚く形成され、コイルパターンを数個から数千個と面付けした場合はめっき厚みにバラツキが発生し、ワークサイズをできるだけ小さくする必要があり、結果的に歩留り面、コスト面で量産性に劣っていた。 The disadvantage of the conventional pattern plating is that, in the direct current application method, current concentration occurs in the periphery of a multi-faced workpiece, the shape and arrangement of the coil pattern, or the shape of the workpiece feeding portion. Therefore, the conductor of the current concentration part is formed thick, and when the coil pattern is faced with several to thousands, the plating thickness varies, and it is necessary to make the work size as small as possible. As a result, the yield surface, In terms of cost, it was inferior in mass productivity.
また、生産性と歩留りを同時に達成するめっきをする必要があり、生産性を考慮すると、陰極電流密度は6A/dm2以上とする必要があるが、電着性の改善された高均一浴においても硫酸銅濃度が低いため、陰極電流密度は最大でも3A/dm2しか上げることができず、それ以上にすると、面内均一性に劣りコイル導体の抵抗値を一定にできないという課題を有していた。そこで、本発明は産業機器、民生機器等の各種電気製品に広く利用可能な、直流抵抗バラツキが小さいコイル導体線条を有する平面コイルを多量に製造する方法で生産性及び歩留りを考慮しためっきによるパターン形成方法を提供することを目的とするものである。 In addition, it is necessary to perform plating that achieves productivity and yield at the same time. In consideration of productivity, the cathode current density needs to be 6 A / dm 2 or more, but in a highly uniform bath with improved electrodeposition. However, since the copper sulfate concentration is low, the cathode current density can be increased only by 3 A / dm 2 at the maximum, and if it exceeds this, the in-plane uniformity is inferior and the resistance value of the coil conductor cannot be made constant. It was. Therefore, the present invention is a method of manufacturing a large amount of planar coils having coil conductor wires with small DC resistance variation, which can be widely used in various electrical products such as industrial equipment and consumer equipment, and is based on plating in consideration of productivity and yield. An object of the present invention is to provide a pattern forming method.
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有する。 In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration.
本発明の請求項1に記載の発明は、局部エッチングが、電気めっきと同一のめっき液中で、導体形成とは逆の負電流を印加してパターン形成を行う平面コイルの製造方法であって、電気めっきと同一のめっき液中で電気めっきによる導体層導体形成と逆の電流を印加する電解エッチングを繰り返して中心導体層を積層するために、電流集中部に余分に形成された余分な導体を電解エッチングによって除去しながら導体層を形成するようになるので、多面付けしたワークやコイルパターンの形状によらずバラツキの少ない均一なめっきをすることができる。
The invention according to
本発明の請求項2に記載の発明は、局部エッチングのために流す負電流の電流密度が、表面導体層の導体形成のために流す正電流の電流密度よりも大きい平面コイルの製造方法であって、局部エッチングのために流す負電流の電流密度が、導体形成のために流す正電流の電流密度よりも大きいために、導体形成時に多面付けしたワークの周辺やコイルパターンの形状により、部分的に電流の集中する箇所に余分に形成された余分なめっきを優先的にエッチングすることになるため、多面付けしたワークやコイルパターンの形状によらずバラツキの少ない均一なめっきをすることができる。
The invention according to
本発明の請求項3に記載の発明は、電気めっきによる導体の形成と局部エッチングを繰り返す際の1サイクルの所要時間が0.1秒以下である平面コイルのパターンの製造方法であって、1サイクルの所要時間を短くして頻繁に導体の形成とエッチングを繰り返すことにより、部分的に電流の集中する箇所に余分に形成された余分なめっきを優先的にエッチングすることになるため、多面付けしたワークやコイルパターンの形状によらずにバラツキの少ない均一なめっきをすることができる。
The invention according to
本発明の請求項4に記載の発明は、めっき生成速度が最大2μm/minで行うめっき方法であり、量産性に優れた高速のめっきをすることが可能となる。 The invention described in claim 4 of the present invention is a plating method performed at a maximum plating production rate of 2 μm / min, and enables high-speed plating with excellent mass productivity.
本発明の請求項5に記載の発明は、さらにワーク近傍の流速を一定にすることにより、さらなる面内均一性の向上ができる。 According to the fifth aspect of the present invention, the in-plane uniformity can be further improved by making the flow velocity near the workpiece constant.
本発明の請求項6に記載の発明は、スルーホールめっきの膜厚もパターンめっき膜厚と均一にすることにより、パターン形成精度をさらに向上することができる。 The invention according to claim 6 of the present invention can further improve the pattern formation accuracy by making the through-hole plating film thickness uniform with the pattern plating film thickness.
本発明の高電流密度印加方式によるパターンめっきは、直流電流印加方式と比較して周期的反転電流印加方式により、陰極電流密度向上及び面内均一性向上が可能となり、生産性および歩留りの向上が図れるという効果を奏するものである。 The pattern plating by the high current density application method of the present invention can improve the cathode current density and the in-plane uniformity by the periodic reversal current application method as compared with the direct current application method, thereby improving productivity and yield. There is an effect of being able to plan.
(実施の形態)
以下、実施の形態を用いて、本発明の特に請求項1〜5に記載の発明について説明する。
(Embodiment)
Hereinafter, the invention according to the first to fifth aspects of the present invention will be described with reference to embodiments.
図1(a)〜(i)は、本発明の実施の形態の平面コイル製造プロセスを説明するための概略図である。まず、両面に厚み9±1μmのCu箔からなる下地導体層1を形成した厚み25μmのポリイミドフィルムからなる絶縁性基板2を用意した。ワークサイズは250×500mmである(図1(a))。
1A to 1I are schematic views for explaining a planar coil manufacturing process according to an embodiment of the present invention. First, an
次に、硫酸過酸化水素系溶液からなるエッチング液を用いて、Cu箔全体をスライスエッチング装置により、Cu箔の厚さを3±1μmまでエッチングした(図1(b))。次に、両面の下地導体層1および絶縁性基板2を貫通するように、穴加工用パンチング装置で直径100μmのスルーホール3を設けた(図1(c))。
Next, the entire Cu foil was etched to a thickness of 3 ± 1 μm by a slice etching apparatus using an etching solution made of a sulfuric acid hydrogen peroxide solution (FIG. 1B). Next, a
次に、硫酸過酸化水素系溶液からなるソフトエッチング液を用いて、Cu箔の厚さを2±1μmまでエッチングした(図1(d))。次に、両面の下地導体層1の表面に37μmのドライフィルムレジスト4をラミネートした。そして、300個のコイルパターンを面付けしたフィルムマスクでパターニングした(図1(e))。パターニングはレジスト幅40μm、レジスト間スペース40μmの螺旋状のパターンを形成した(図1(f))。
Next, the thickness of the Cu foil was etched to 2 ± 1 μm using a soft etching solution made of a sulfuric acid hydrogen peroxide solution (FIG. 1D). Next, a 37 μm dry film resist 4 was laminated on the surface of the
次に、レジスト4で被覆していないスルーホール部を含む下地導体層1にワーク近傍の流速をプロペラ式流速計によりワーク全面の流速を均一にしためっき装置において、硫酸銅濃度100g/l、硫酸濃度220g/lの硫酸銅めっき液を用いて、図2に示す正電流密度6A/dm2で印加時間10mSの正電流と、負電流密度12A/dm2で印加時間0.5mSの負電流を交互に印加した周期的反転電流印加方式でめっきを行い、36μmのめっき導体層5を両面形成した(図1(g))。このときのめっき厚バラツキは±13%の小さなバラツキであった。これは、直流電流印加方式で電流密度6A/dm2のめっき厚バラツキ±30%に対して約40%減となった。また、両面同時にパターン形成する際に同時にスルーホール3内においてもめっきされるが、その膜厚はパターンめっき厚と均一であった。
Next, in a plating apparatus in which the flow velocity in the vicinity of the workpiece is made uniform on the
次に、40℃で有機アミン系溶液でレジスト剥離装置にて、レジストパターンを除去した(図1(h))。その後、硫酸過酸化水素溶液からなるエッチング液を使用するエッチング装置を用いて、下地導体層をエッチングして、コイル導体線条を形成した(図1(i))。 Next, the resist pattern was removed with an organic amine solution at 40 ° C. using a resist stripping apparatus (FIG. 1H). Thereafter, the underlying conductor layer was etched using an etching apparatus using an etching solution comprising a sulfuric acid hydrogen peroxide solution to form a coil conductor filament (FIG. 1 (i)).
本発明にかかるパターンめっきにおける高電流密度印加方式は、陰極電流密度の向上による生産性向上、パターンめっきの面内均一性の向上による歩留り向上を実現し、めっきによる平面コイルの製造方法の用途として有用である。 The high current density application method in pattern plating according to the present invention realizes productivity improvement by improving cathode current density and yield improvement by improving in-plane uniformity of pattern plating. Useful.
1 下地導体層
2 絶縁性基板
3 スルーホール
4 ドライフィルムレジスト
5 めっき導体層
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Claims (6)
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