JP2007150059A - 回路基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】通電層を別途形成することなく、導体パターン形状の変化を抑制した回路基板の製造方法を提供すること。
【解決手段】絶縁基板２上に導体層１１を形成し、導体層１１上にメッキ用マスク１２を形成するメッキ用マスク形成工程と、導体層１１上のメッキ用マスク１２の非形成領域に第１及び第２被覆層４ａ、４ｂを電解メッキ処理により形成する電解メッキ工程と、メッキ用マスク１２を除去した後、導体層１１及び第１及び第２被覆層４ａ、４ｂ上に導体パターン用マスク１３を形成する導体パターン用マスク形成工程と、導体層１１のうち導体パターン用マスク１３の非形成領域をエッチングにより除去し、導体パターン３を形成するエッチング工程とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えばプリント基板や半導体パッケージ基板などの回路基板の製造方法に関する。

プリント基板や半導体パッケージ基板における導体パターンは、一般的に絶縁層の表面に形成された銅パターンによって構成されている。また、この導体パターンの表面の酸化防止や、導体パターン同士や表層実装部品との電気的接続（例えば、ワイヤボンディングなど）の接着性の向上などを目的として、ニッケルや金、錫、銀など銅と異なる異種金属によって構成された被覆層で導体パターンの表面を被覆している。
このような被覆層は、導体パターン上に無電解メッキ処理やペースト印刷、電解メッキ処理を施すことによって形成される。しかし、無電解メッキ処理やペースト印刷によって被覆層を形成する場合には、被覆層内に樹脂やリンなどの不純物が多く含まれることから、電解メッキ処理で被覆層を形成する場合と比較して、ワイヤボンディング時における接着性のようなワイヤボンディング特性などが劣化する。また、電解メッキ処理によって被覆層を形成する場合には、導体パターンの上面のうち被覆層を形成する領域に電解メッキ処理時における給電を行うために、給電用パターンを絶縁層の側方まで引き回すように形成する必要がある。このため、パターン設計が複雑になり、回路基板の縮小化や狭ピッチ化が困難となる。

そこで、給電用パターンを絶縁層の側方に向けて引き回すことを行うことなく、被覆層の形成予定領域における給電を確保し、電解メッキ処理を施すことで被覆層を形成する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この方法は、サブトラクティブ法を用いて電気的に独立した導体パターンを形成した後、無電解メッキなどによって電解メッキ処理用の通電層を形成し、被覆層を形成しない領域をレジストなどのマスクで覆ってから電解メッキ処理によって被覆層を形成するものである。
特開２００４−３４９４１４号公報

しかしながら、上記従来の回路基板の製造方法には、以下の課題が残されている。すなわち、上記従来の回路基板の製造方法では、被覆層を形成した後で通電層をエッチング処理などによって除去する必要があり、工程数が増加してしまう。また、通電層のエッチング時に導体パターンもエッチングされることでパターン形状が変化する場合があるという問題がある。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、通電層を別途形成することなく、導体パターン形状の変化を抑制した回路基板の製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明の回路基板の製造方法は、絶縁層上に導体パターンを形成する回路基板の製造方法において、前記絶縁層上に形成された導体層上にメッキ用マスクを形成するメッキ用マスク形成工程と、前記導体層上の前記メッキ用マスクの非形成領域に電解メッキ処理により被覆層を形成する電解メッキ工程と、前記メッキ用マスクを除去した後、前記導体層及び前記被覆層上に導体パターン用マスクを形成する導体パターン用マスク形成工程と、前記導体層のうち前記導体パターン用マスクの非形成領域をエッチングにより除去し、前記導体パターンを形成するエッチング工程とを備えることを特徴とする。

この発明では、電解メッキ工程において、回路基板上に形成した導電層を給電用の通電層としているので、電解メッキ処理用の通電層を別途形成する必要がなくなる。したがって、パターン設計が容易となると共に製造工程の簡略化が図れる。また、導体パターンの狭ピッチ化や回路基板の縮小化が可能となる。
さらに、被覆層を形成した後で導体層をエッチングして導体パターンを形成しているので、導体パターンの設計誤差を小さくすることができる。

また、本発明の回路基板の製造方法は、前記導体パターン用マスク形成工程で、前記導体パターン用マスクを前記被覆層の上面よりも大きく形成することが好ましい。
この発明では、エッチング工程において導体パターンの幅方向でサイドエッチングされることで導体パターンの幅が被覆層の幅よりも狭くなることを抑制し、被覆層の導体パターンに対する密着強度を確実に確保することができる。

また、本発明の回路基板の製造方法は、前記電解メッキ工程で、前記導体層上に前記被覆層を複数積層することとしてもよい。
この発明では、被覆層を複数積層することで、複数の被覆層のうち最上層の被覆層と導体パターンとの密着強度を向上させることができる。

また、本発明の回路基板の製造方法は、前記導体層と前記被覆層とが異なる金属材料によって構成されていることとしてもよい。
この発明では、導体層と異なる導電材料によって被覆層を形成することで、例えば導体層よりも酸化への耐性を有する導電材料を用いたときに導体パターンの酸化を抑制することができる。

本発明の回路基板の製造方法によれば、電解メッキ処理用の通電層を別途形成することなく電解メッキ処理を施すことによって被覆層を形成することができ、製造工程の簡略化が図れる。また、導体パターンの狭ピッチ化や回路基板の縮小化が図れる。さらに、被覆層の形成後にエッチングによって導体パターンを形成するので、導体パターンの設計誤差を小さくすることができる。

以下、本発明にかかる回路基板の第１の実施形態を、図１を参照しながら説明する。
本実施形態における回路基板１は、いわゆるプリント基板であって、絶縁基板（絶縁層）２と、絶縁基板２の一面に形成された導体パターン３と、導体パターン３上の一部に形成された第１及び第２被覆層４ａ、４ｂと、絶縁基板２及び導体パターン３を被覆するソルダレジスト層５とを備えている。

絶縁基板２は、例えばガラスエポキシ樹脂のような絶縁性材料によって構成された基板であり、その層厚が例えば５００μｍとなっている。
導体パターン３は、例えば銅（Ｃｕ）によって構成されており、絶縁基板２の一面に形成された後述する導体層１１をエッチングすることによって形成される。ここで、この導体パターン３の層厚は、例えば１５μｍとなっている。

第１被覆層４ａは、銅で構成された導体パターン３の酸化を抑制する機能を有しており、例えばニッケル（Ｎｉ）によって構成されている。ここで、第１被覆層４ａの層厚は、例えば３μｍとなっている。
また、第２被覆層４ｂは、ワイヤボンディング時におけるワイヤボンディング特性を向上させる機能を有しており、例えば金（Ａｕ）によって構成されている。ここで、第２被覆層４ｂの層厚は、例えば０．５μｍとなっている。

ソルダレジスト層５は、導体パターン３の酸化防止や不要部分へのハンダの付着防止などの機能を有しており、絶縁基板２や導体パターン３、第２被覆層４ｂの周縁部を覆っている。

次に、以上のような構成の回路基板１の製造方法を、図２を用いて説明する。
まず、絶縁基板２の一面に銅箔を高温下で貼り合せることによって導体層１１を形成する（図２（ａ））。
そして、メッキ用マスク形成工程を行う。これは、導体層１１上にドライフィルムレジストを貼り合わせ、フォトリソグラフィ技術により、第１及び第２被覆層４ａ、４ｂの形成領域に開口を有するメッキ用マスク１２を形成する（図２（ｂ））。

次に、電解メッキ工程を行う。これは、導体層１１を通電層として使用してメッキ用マスク１２の開口領域に電解メッキ処理によって第１被覆層４ａを形成する（図２（ｃ））。さらに、第１被覆層４ａと同様に、導体層１１を通電層として使用し、電解メッキ処理によって第２被覆層４ｂを形成する（図２（ｄ））。そして、第１及び第２被覆層４ａ、４ｂの形成後、水酸化ナトリウム水溶液などのアルカリ性水溶液を用いてメッキ用マスク１２を除去する。
続いて、導体パターン用マスク形成工程を行う。これは、上述したメッキ用マスク１２と同様に、導体層１１及び第１及び第２被覆層４ａ、４ｂ上にドライフィルムレジストを貼り合わせ、フォトリソグラフィ技術を用いることにより、導体パターン３と同様の形状の開口を有する導体パターン用マスク１３を形成する（図２（ｅ））。ここで、導体パターン用マスク１３は第１及び第２被覆層４ａ、４ｂよりも大きく形成されている。したがって、第１及び第２被覆層４ａ、４ｂの輪郭線が導体パターン用マスク１３の輪郭線よりも内側に形成されており、第２被覆層４ｂが導体パターン用マスク１３によって被覆されている。なお、ドライフィルムレジストは、ポジ型でもネガ型でもよい。

次に、エッチング工程を行う。これは、塩化第２鉄溶液や塩化第２銅溶液、過酸化水素水−硫酸系、過硫酸系水溶液などのエッチング液を用いたウエットエッチング法によって導体層１１のうち導体パターン用マスク１３で覆われていない非形成領域を除去する。そして、導体パターン３の形成後、上述と同様に、導体パターン用マスク１３を除去する。これにより、導体パターン３が形成される（図２（ｆ））。ここで、上述したように第２被覆層４ｂが導体パターン用マスク１３によって被覆されているので、エッチング時に導体パターン３の幅方向でサイドエッチングが発生しても、導体パターン３の幅が第１及び第２被覆層４ａ、４ｂよりも狭くなることを防止して導体パターン３に対する第１被覆層４ａの密着強度が維持される。
最後に、絶縁基板２、導体パターン３及び第２被覆層４ｂ上にソルダレジストを塗布し、フォトリソグラフィ技術により絶縁基板２及び導体パターン３の側面を被覆するソルダレジスト層５を形成する（図２（ｇ））。
以上のようにして、回路基板１を製造する。

このように構成された回路基板１の製造方法によれば、電解メッキ処理用の通電層を別途形成することなく電解メッキ処理を施すことによって第１及び第２被覆層４ａ、４ｂを形成することができるので、製造工程の簡略化が図れる。また、導体パターン３の狭ピッチ化や回路基板の縮小化が図れる。
また、第１及び第２被覆層４ａ、４ｂの形成後に導体パターン３を形成するので、導体パターン３の設計誤差を小さくすることができる。
ここで、第１被覆層４ａをニッケルによって構成することで、銅で構成された導体パターン３の酸化を防止することができる。また、第２被覆層４ｂを金によって構成することで、ワイヤボンディング時の接着強度を向上させることができる。
そして、導体パターン用マスク１３を第１及び第２被覆層４ａ、４ｂよりも大きく形成することで、エッチング工程において導体パターン３の幅方向でサイドエッチングされることで導体パターン３の幅が第１及び第２被覆層４ａ、４ｂの幅よりも狭くなることを抑制し、第１被覆層４ａの導体パターン３に対する密着強度を維持できる。

次に、第２の実施形態について、図３を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、上記実施形態で説明した構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
第２の実施形態と第１の実施形態との異なる点は、第１の実施形態の回路基板１が絶縁基板２の一面にのみ導体パターン３が形成されているが、第２の実施形態における回路基板２０は、いわゆる一括積層法によって積層された複数の導体パターン２４、２５、３２、３３を備える点である。

すなわち、回路基板２０は、図３に示すように、主回路基板２１と、主回路基板２１の両面にそれぞれ積層された絶縁層２２、２３と、絶縁層２２、２３の表面にそれぞれ形成された導体パターン２４、２５と、導体パターン２４上の一部に形成された第１及び第２被覆層２６ａ、２６ｂと、導体パターン２５上の一部に形成された第１及び第２被覆層２７ａ、２７ｂと、ソルダレジスト層５とを備えている。

主回路基板２１は、絶縁基板３１と、絶縁基板３１の両面に形成された導体パターン３２、３３とを備えている。
絶縁基板３１は、例えばガラスエポキシ基板によって構成されており、その層厚が例えば５００μｍとなっている。
導体パターン３２、３３は、例えば銅によって構成されており、絶縁基板３１の両面にそれぞれ形成された後述する導体層４１、４２をエッチングすることによって形成される。ここで、この導体パターン３２、３３の層厚は、例えば１５μｍとなっている。

絶縁層２２、２３は、それぞれ導体パターン３２、３３上にプレス加圧などによって貼り合わされている。
また、導体パターン２４、２５は、例えば銅によって構成されており、絶縁層２２、２３の一面に形成された後述する導体層５１、５２をエッチングすることによって形成される。ここで、この導体パターン２４、２５の層厚は、例えば１５μｍとなっている。

第１被覆層２６ａ、２７ａは、例えばニッケル（Ｎｉ）によって構成されており、層厚が例えば３μｍとなっている。
また、第２被覆層２６ｂ、２６ｂは、例えば金（Ａｕ）によって構成されており、層厚が例えば０．５μｍとなっている。

次に、以上のような構成の回路基板２０の製造方法を、図４〜図６を用いて説明する。
まず、サブトラクティブ法を用いて主回路基板２１を形成する。これは、最初に絶縁基板３１の両面にそれぞれ銅箔を高温下で貼り合わせることで導体層４１、４２を形成する（図４（ａ））。
そして、導体層４１、４２間の導通を確保する。これは、ドリルやレーザ照射などの方法によって導体層４１、絶縁基板３１及び導体層４２を貫通する貫通孔４３を形成し、過マンガン酸カリウムなどを用いた化学的なクリーニングによって貫通孔４３内のクリーニング処理を行う（図４（ｂ））。その後、無電解メッキ処理によって導体層４１、４２及び絶縁基板３１の貫通孔４３における内壁に銅メッキ膜を形成し、さらに電解メッキ処理を施すことで導体層４１、４２を電気的に接続する（図４（ｃ））。

次に、導体層４１、４２にエッチング処理を施して導体パターン３２、３３を形成する。これは、導体層４１、４２上にそれぞれドライフィルムレジストを貼り合わせ、フォトリソグラフィ技術により、導体パターン３２、３３の形成領域に開口を有する導体パターン用マスク４４、４５を形成する（図４（ｄ））。そして、上述した第１の実施形態と同様に、エッチング液を用いたウエットエッチング法によって導体層４１、４２のうち導体パターン用マスク４４、４５で覆われていない非形成領域を除去する。続いて、導体パターン３２、３３の形成後、上述と同様に、導体パターン用マスク４４、４５を除去する。これにより、導体パターン３２、３３が形成される（図４（ｅ））。
以上のようにして、主回路基板２１を形成する。

次に、このように形成した主回路基板２１を用いて回路基板２０を形成する。
まず、導体パターン３２、３３の表面に、絶縁層２２、２３をプレスを用いた加圧などの方法によってそれぞれ貼り合せる。そして、絶縁層２２、２３の表面に銅箔を高温下でそれぞれ貼り合わせて導体層５１、５２を形成する（図５（ａ））。
続いて、導体層５１、５２間の導通を確保する。これは、上述した導体層４１、４２間の導通の確保と同様に、導体層５１、主回路基板２１及び導体層５２を貫通する貫通孔５３を形成し、クリーニング処理を行った後（図５（ｂ））、無電解メッキ処理及び電解メッキ処理を施すことで導体層５１、５２を電気的に接続する（図５（ｃ））。

そして、メッキ用マスク形成工程を行う。これは、上述した第１の実施形態と同様に、導体層５１、５２上にフィルムレジストを貼り合わせ、フォトリソグラフィ技術を用いることにより、第１及び第２被覆層２６ａ、２６ｂの形成領域に開口を有するメッキ用マスク５４と、第１及び第２被覆層２７ａ、２７ｂの形成領域に開口を有するメッキ用マスク５５とそれぞれを形成する（図５（ｄ））。
次に、電解メッキ工程を行う。これは、導体層５１、５２を通電層として使用してメッキ用マスク５４、５５の開口領域に電解メッキ処理によって第１被覆層２６ａ、２７ａを形成する。さらに、第１被覆層２６ａ、２７ａと同様に、導体層５１、５２を通電層として使用し、電解メッキ処理によって第２被覆層２６ｂ、２７ｂを形成する（図６（ａ））。そして、第１及び第２被覆層２６ａ、２６ｂ、２７ａ、２７ｂの形成後、メッキ用マスク５４、５５を除去する。

続いて、導体パターン用マスク形成工程を行う。これは、上述したメッキ用マスク５４、５５と同様に、導体層５１及び第１及び第２被覆層２６ａ、２６ｂ上と導体層５２及び第１及び第２被覆層２７ａ、２７ｂ上とにそれぞれドライフィルムレジストを貼り合わせ、フォトリソグラフィ技術を用いることにより、導体パターン２４、２５と同様の形状の開口を有する導体パターン用マスク５６、５７を形成する（図６（ｂ））。ここで、導体パターン用マスク５６は第１及び第２被覆層２６ａ、２６ｂよりも大きく形成されており、導体パターン用マスク５７は第１及び第２被覆層２７ａ、２７ｂよりも大きく形成されている。なお、ドライフィルムレジストは、ポジ型でもネガ型でもよい。

次に、エッチング工程を行う。これは、上述と同様に、エッチング液を用いたウエットエッチング法によって導体層５１、５２のうち導体パターン用マスク５６、５７で覆われていない非形成領域を除去する。そして、導体パターン５１、５２の形成後、上述と同様に、水酸化ナトリウム水溶液を用いて導体パターン用マスク５６、５７を除去する。これにより、導体パターン２４，２５が形成される（図６（ｃ））。
最後に、絶縁層２２、２３及び導体パターン２４、２５の側面をソルダレジストによって被覆して、ソルダレジスト層５を形成する（図６（ｄ））。以上のようにして、回路基板２０を製造する。

このように構成された回路基板２０の製造方法によっても、上述した第１の実施形態と同様の作用、効果を奏する。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態において、回路基板をプリント基板としているが、半導体パッケージ基板としてもよい。
また、絶縁基板または絶縁層に銅箔を貼り合わせることで導体層を形成しているが、絶縁基板または絶縁層上に無電解メッキ処理やスパッタ法など、他の手法を施すことによって形成してもよい。また、導体層としては、導電性を有していれば銅に限られない。
また、絶縁基板や絶縁層としてガラスエポキシ樹脂を用いているが、ＢＴレジンやポリイミドなど、他の絶縁性材料を用いてもよい。

また、導体パターン上に被覆層を２層に積層しているが、いずれか一方の１層のみであってもよく、３層以上であってもよい。また、被覆層としては、ニッケルや金のほかに、パラジウム（Ｐｄ）や錫（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、あるいはこれらにニッケルや金を含めたうちの２以上を含む金属を用いてもよい。
また、導体パターン用マスク形成工程において、導体パターン用マスクの輪郭線を第１及び第２被覆層の輪郭線よりも外側となるように形成しているが、エッチング工程において導体パターンの幅方向でサイドエッチングされて導体パターンの幅が被覆層の幅よりも狭くなった場合でも被覆層の導体パターンに対する密着強度が確保されれば、これに限らない。
また、メッキ用マスク及び導体パターン用マスクがドライフィルムレジストを貼り合わせた後フォトリソグラフィ技術を用いることで形成されているが、液状レジストを塗布した後フォトリソグラフィ技術を用いることによって形成されてもよい。ここで、液状レジストの塗布方法としては、ディップ法やコーター法を用いることができる。
また、フォトリソグラフィ技術を用いてソルダレジスト層を形成しているが、スクリーン印刷法によってパターン形成する方法やソルダレジストを前面に塗布した後で所望の位置にレーザ照射により開口を形成する方法など、他の方法によって形成してもよい。
また、絶縁基板や絶縁層、導体パターンをソルダレジストによって被覆しているが、目的に応じてカバーレイを用いてもよい。

また、第１の実施形態において、回路基板１には絶縁基板２の一面にのみ導体パターン３を形成しているが、絶縁基板２の他面にも同様に導体パターン３を形成し、絶縁基板２に貫通孔を形成して導電材料を充填することで双方の導体パターン３を接続する構成としてもよい。さらに、複数の回路基板１を接着して積層する構成としてもよい。

また、第２の実施形態において、回路基板２０が主回路基板２１の両面に絶縁層２２、２３及び導体パターン２４、２５を積層した構成となっているが、主回路基板２１を複数積層して積層体を形成し、この積層体の両面に絶縁層２２、２３及び導体パターン２４、２５を積層する構成としてもよい。
また、主回路基板２１の導体パターン３２、３３をサブトラクティブ法により形成しているが、セミアディティブ法により形成してもよい。セミアディティブ法によって形成する場合には、まず、絶縁基板３１の表面に銅で構成された０．１μｍ〜５μｍ程度の通電層を形成する。そして、この通電層上にレジストを用いて導体パターン３２、３３の形成領域に開口を有するマスクを形成する。次に、通電層に給電しながら電解メッキ処理によって導体パターン３２、３３の形成領域に導体層を形成し、マスクを除去する。その後、導体層の非形成領域における通電層をウエットエッチング法などで除去する。このようにして、セミアディティブ法によって導体パターン３２、３３を形成する。
また、一括積層法を用いて導体パターンを多層化した回路基板２０を形成しているが、逐次積層法や一括積層法及び逐次積層法を組み合わせた方法など、他の方法を用いて導体パターンの多層化を行ってもよい。

本発明の活用例としては、プリント基板や半導体パッケージ基板などの導体パターンの形成に用い、特に給電用のパターンの引き回しが困難な小型回路基板の製造に効果が期待できる。

本発明の第１の実施形態における回路基板を示す断面図である。 第１の実施形態における回路基板の製造方法を示す工程図である。 本発明の第２の実施形態における回路基板を示す断面図である。 第２の実施形態における回路基板の製造方法を示す工程図である。 同様に、回路基板の製造方法を示す工程図である。 同様に、回路基板の製造方法を示す工程図である。

符号の説明

１、２０ 回路基板
２ 絶縁基板（絶縁層）
３、２４、２５ 導体パターン
４ａ、２６ａ、２７ａ 第１被覆層
４ｂ、２６ｂ、２７ｂ 第２被覆層
１１、５１、５２ 導体層
１２、５４、５５ メッキ用マスク
１３、５６、５７ 導体パターン用マスク
２２、２３ 絶縁層

Claims (4)

1. 絶縁層上に導体パターンを形成する回路基板の製造方法において、
   前記絶縁層上に形成された導体層上にメッキ用マスクを形成するメッキ用マスク形成工程と、
   前記導体層上の前記メッキ用マスクの非形成領域に電解メッキ処理により被覆層を形成する電解メッキ工程と、
   前記メッキ用マスクを除去した後、前記導体層及び前記被覆層上に導体パターン用マスクを形成する導体パターン用マスク形成工程と、
   前記導体層のうち前記導体パターン用マスクの非形成領域をエッチングにより除去し、前記導体パターンを形成するエッチング工程とを備えることを特徴とする回路基板の製造方法。
2. 前記導体パターン用マスク形成工程で、前記導体パターン用マスクを前記被覆層の上面よりも大きく形成することを特徴とする請求項１に記載の回路基板の製造方法。
3. 前記電解メッキ工程で、前記導体層上に前記被覆層を複数積層することを特徴とする請求項１または２に記載の回路基板の製造方法。
4. 前記導体層と前記被覆層とが異なる金属材料によって構成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の回路基板の製造方法。
   

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