JP2007250747A - プリント配線板製造方法及びプリント配線板 - Google Patents

Abstract

【課題】回路パターンの高さの均一性を必要とする箇所において、回路パターンの高さが均一なプリント配線板を提供する。
【解決手段】絶縁基材の表面上に導電性のシード層を形成する工程と、シード層上にレジスト層を形成する工程と、レジスト層に回路形成用パターンをパターンニングしてメッキ用レジスト層を形成する工程と、メッキ用レジスト層の回路形成用パターンで高さの均一性を必要とする箇所にカバー材を配置する工程と、シード層から成長させたメッキをカバー材で制限して回路パターンを形成する工程と、メッキ用レジスト層及びカバー材を除去する工程と、回路パターンが形成された部分以外のシード層を除去する工程とを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、プリント配線板に関し、特に回路の高さが均一なプリント配線板製造方法及びプリント配線板に関する。

従来、プリント配線板の製造方法としては、「サブトラクティブ法」と「アディティブ法」が知られている。

「サブトラクティブ法」とは、絶縁基材の表面の全面に銅箔を貼り付けた銅張積層板を用いて、不要な部分の銅箔を除去し、回路パターンを形成する方法である。サブトラクティブ法は、従来よりプリント配線板の製造において広く使われている製造方法であり、多くの実績がある。

「アディティブ法」とは、銅箔を使用せず、絶縁基材の表面上の必要な部分だけに銅メッキを施して、回路パターンを形成する製造方法である。アディティブ法は、サブトラクティブ法よりも微細な回路パターン、例えば、３０μｍピッチ以下のファインピッチ回路を形成することができる。アディティブ法は、サブトラクティブ法に比較して無駄の少ない製造方法であるが、実績が少ないため未解決の課題も少なくない。

そして、「アディティブ法」のうちの一つにスパッタ成膜、蒸着などで予め導電層を設け、必要な部分にのみめっきで回路を形成する「セミアディティブ法」がある。この「セミアディティブ法」は、以下の工程を有するものである。

（１）まず、図９（ａ）に示す絶縁材料からなる絶縁基材１００を用意する。そして、図９（ｂ）に示すように、絶縁基材１００の表面上の全面に無電解銅メッキとして導電性のシード層２００を形成する。

（２）次に、図９（ｃ）に示すように、シード層２００上において、レジスト材を設けてレジスト層３００を形成する。レジスト層３００に露光及び現像を行い、図９（ｄ）に示すように、回路パターンとなる部分以外の部分にメッキ用レジスト層３０２を作製する。

（３）そして、図９（ｅ）に示すように、電解銅メッキを行うことにより、回路パターンとなる部分に所定の厚さの銅を付着させて回路パターン４００を形成する。

（４）次に、図９（ｆ）に示すように、メッキ用レジスト層３０２を除去する。

（５）さらに、図９（ｇ）に示すように、回路パターン４００が形成された部分以外の不要部分のシード層２００を除去することにより、プリント配線板が完成する。

従来のセミアディティブ法で形成された回路パターン４００は、図９（ｅ）の点線で囲った箇所を拡大した図１０に示すように、丸みを帯びることが多く、高さにばらつきが生じてしまう。

また、セミアディティブ法においては、銅メッキを施すことにより回路パターンを形成することから、回路パターンの高さ（厚さ）にばらつきが生じる場合がある。銅メッキにより形成される回路パターンにおいては、図１１に示すように、回路パターンの端部に電流が集中することにより、回路パターンの端部近傍が高くなる傾向がある。

このような回路パターンの高さのばらつきが大きいと、この回路パターンに対する電子部品の実装が不可能となったり、または、電子部品を実装した後の接続信頼性が低くなってしまう虞れがある。具体的には、ＩＣ実装部で回路パターンの高さにばらつきが２．０μｍ以上になると、ＩＣ実装が不可能になる、あるいは、ＩＣ実装後の接続信頼性が低くなる等の問題が生じる。そこで、プリント配線板の基板端部周辺に補助電極および遮蔽板を設け、基板端部での電流集中を防ぎ、回路パターンの高さのばらつきを小さくして均一性を高める提案が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。

しかしながら、プリント配線板の基板端部周辺に補助電極および遮蔽板を設けることで、基板端部での回路パターンの高さの均一性を制御することは可能であるが、電子部品を実装する箇所等の回路パターンの高さの均一性を必要とする箇所において、回路の粗密による回路パターンの高さのばらつきを小さくして均一性を高めることはできない。
特開平８−３６７１１号公報

本発明は、回路パターンの高さの均一性を必要とする箇所において、回路パターンの高さが均一なプリント配線板製造方法及びプリント配線板を提供することを目的とする。

本願発明の一態様によれば、絶縁基材の表面上に導電性のシード層を形成する工程と、シード層上にレジスト層を形成する工程と、レジスト層に回路形成用パターンをパターンニングしてメッキ用レジスト層を形成する工程と、メッキ用レジスト層の回路形成用パターンで高さの均一性を必要とする箇所にカバー材を配置する工程と、シード層から成長させたメッキをカバー材で制限して回路パターンを形成する工程と、メッキ用レジスト層及びカバー材を除去する工程と、回路パターンが形成された部分以外のシード層を除去する工程とを含むプリント配線板製造方法であることを要旨とする。

本願発明の他の態様によれば、絶縁基材上に導電材料からなる回路パターンがメッキによって形成されたプリント配線板であって、メッキ工程で回路パターンの高さの均一性を必要とする箇所にカバー材を配置することでメッキの成長が制限され、高さの均一性を必要とする箇所の高さがそろえられた回路パターンを備えるプリント配線板であることを要旨とする。

本発明によれば、回路パターンの高さの均一性を必要とする箇所において、回路パターンの高さが均一なプリント配線板製造方法及びプリント配線板を提供することができる。

以下に図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号で表している。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なる。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係るプリント配線板製造方法について、図１（ａ）〜図１（ｈ）に示す工程断面図、及び図２〜図５を参照して説明する。

まず、図１（ａ）に示す絶縁材料からなる絶縁基材１０を用意し、図１（ｂ）に示すように、絶縁基材１０の表面上の全面に導電性のシード層２０を形成する。絶縁基材１０としては、例えばポリイミド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等の可撓性を有する絶縁フィルムを用いることができる。シード層２０は、絶縁基材１０の表面に電気伝導性を付与するための層であり、無電解銅メッキ、蒸着、あるいは、スパッタ成膜等によって形成される。

次に、図１（ｃ）に示すように、シード層２０上にレジスト材を設けてレジスト層３０を形成する。レジスト材としては、ドライフィルムレジスト、有機化合物系レジスト、及び金属系レジスト等を採用することができる。レジスト材は、ネガ型及びポジ型のどちらを用いても構わない。

次に、図１（ｄ）に示すように、レジスト層３０に露光及び現像を行い、所望の回路形成用パターン（回路設計）がパターンニングされたメッキ用レジスト層３２を形成する。メッキ用レジスト層３２は、図２（ａ）に示すように、ＩＣ等の電子部品を実装する部品実装領域等のファインピッチ回路のパターンとして形成される。例えば、回路パターンのパターン幅は１０〜５００μｍ、パターン間隔は１０〜５００μｍとする。

次に、図１（ｅ）及び図２（ｂ）に示すように、メッキ用レジスト層３２上の回路形成用パターンの高さの均一性を必要とする箇所にカバー材５０ａを配置する。回路形成用パターンの高さの均一性を必要とする箇所は、例えばＩＣチップ等の電子部品を実装する部品実装領域等である。カバー材５０ａは、あらかじめメッキ用レジスト層３２の形状に合わせてアルミ材等の金属板をレーザ加工して、絶縁体を被覆した嵌合材を用いることができる。嵌合材は、アライメントマークを設けて画像認識をして位置合わせをする、あるいは、ピンラミネーションすることによりメッキ用レジスト層３２上に配置される。

次に、図１（ｆ）及び図２（ｃ）に示すように、メッキ浴等によってシード層２０から成長させたメッキを、カバー材５０ａで制限して回路パターン４０を形成する。回路パターン４０は、カバー材５０ａである嵌合材に到達するまでメッキされることで、図１（ｆ）の点線で囲った箇所を拡大した図３に示すように、所望の高さに形成することができる。

次に、図１（ｇ）及び図２（ｄ）に示すように、メッキ用レジスト層３２及びカバー材５０ａを除去する。

そして、図１（ｈ）及び図２（ｅ）に示すように、回路パターン４０が形成された部分以外のシード層２０を除去する。

本発明の第１の実施の形態に係るプリント配線板製造方法によって製造されたプリント配線板は、図１（ｈ）及び図２（ｅ）に示したように、絶縁基材１０上に導電材料からなる回路パターン４０がメッキによって形成されたプリント配線板であって、メッキ工程で回路パターン４０の高さの均一性を必要とする箇所にカバー材５０ａを配置することでメッキの成長が制限され、高さの均一性を必要とする箇所の高さがそろえられた回路パターン４０を備える。

第１の実施の形態に係るプリント配線板は、図４に示すように、回路パターン４０におけるＩＣチップなどの電子部品等を実装する部品実装領域は開口部７０とする。開口部７０以外の回路パターン４０上には、絶縁性のポリイミドフィルム等を基材にしたカバーレイやレジストの保護膜６０を配置する。プリント配線板は、必要に応じて補強材等を取り付けることにより、強度を補強することも可能である。

本発明の第１の実施の形態に係るプリント配線板製造方法によれば、回路形成用パターンで高さの均一性を必要とする箇所にカバー材５０ａを配置して、カバー材５０ａである嵌合材に到達するまでメッキされるので、図５に示すように、回路パターン４０の高さは回路位置によって回路の高さが変わることなく一定となる。したがって、第１の実施の形態に係るプリント配線板は、回路パターン４０の高さのばらつきが小さいので、電子部品の実装が不可能となったり、または、電子部品を実装した後の接続信頼性が低くなってしまう虞れがなくなる。

また、本発明の第１の実施の形態に係るプリント配線板によれば、カバー材５０ａである嵌合材は、メッキ用レジスト層３２に勘合させる長さを変えることにより、回路パターン４０の高さを所望の高さにすることもできる。

（第１の実施の形態に係る実施例）
（実施例１）
以下、本発明の第１の実施の形態に係るプリント配線板についての実施例を挙げる。

実施例１においては、図１に示した実施形態において、絶縁基材１０として、ポリイミドフィルムである「カプトンＥＮ」（商品名：東レデュポン社製）を使用する。絶縁基材１０をスパッタチャンバにセットし、プラズマガスとしてアルゴン（Ａｒ）を用い、０．９Ｐａの真空下で、スパッタリングにより、絶縁基材１０の表面部に導電性のシード層２０を形成した。このシード層２０は、ニッケル・クロム（膜厚１０ｎｍ）及び銅層（膜厚２００ｎｍ）からなるものである。

次に、絶縁基材１０上に形成された導電性のシード層２０上に、レジスト材としてドライフィルム型のフォトレジストである「ＲＹ−３３１５」（商品名：日立化成工業社製）（膜厚１５μｍ）をラミネートし、レジスト層３０とする。このレジスト層３０に対して、回路パターンを露光し、現像することによって、回路形成用パターンを形成する部分のレジスト層３０を除去し、回路形成用パターンの非形成部のみがメッキ用レジスト層３２によって被覆された状態とする。

そして、あらかじめメッキ用レジスト層３２の形状に合わせてレーザ加工したアルミ板の表面を酸化処理したカバー材（嵌合材）５０ａをメッキ用レジスト層３２に勘合させる。カバー材（嵌合材）５０ａを勘合させるためには、アライメントマークを設けて画像認識をして位置合わせをする、あるいは、ピンラミネーションする。

その後、電解銅メッキによって、シード層２０上のレジスト層３０が除去された部分に銅を析出させ、回路パターン４０を形成する。このとき、２Ａ／ｄｍ²程度の電流密度でカバー材５０ａに到達するまでメッキする。なお、電解銅メッキには、下記の硫酸銅メッキ浴を用いて、この硫酸銅メッキ浴中に浸した絶縁基材１０上のシード層２０に電気を流し、メッキ用レジスト層３２により被覆されていない部分に銅を析出させる。

〔硫酸銅メッキ浴〕
硫酸銅５水塩・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・７５ｇ／Ｌ
硫酸・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１９０ｇ／Ｌ
塩素イオン・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・５０ｍｇ／Ｌ
硫酸銅メッキ光沢剤「ＣＬＸ−Ａ」（商品名：メルテックス社製）・・・５ｍＬ／Ｌ
硫酸銅メッキ光沢剤「ＣＬＸ−Ｃ」（商品名：メルテックス社製）・・・５ｍＬ／Ｌ
次に、３％水酸化ナトリウム水溶液を用いて、メッキ用レジスト層３２を除去する。さらに、塩化鉄液や塩化銅液などのエッチング液を用いて、回路パターン４０の非形成部のシード層２０をエッチングにより除去する。

そして、絶縁性のポリイミドフィルム等を基材を用いて、保護膜６０を形成する。保護膜６０は、回路パターン４０の端子メッキ後に、回路パターン４０を覆うように絶縁基材１０上に配置する。その後、異方性導電フィルム（ＡＣＦ）接続によって、ＩＣチップを実装する。

ＩＣチップ実装後、接続信頼性評価として、ヒートショック試験を実施する。なお、ヒートショック試験は、−４０°Ｃ〜１２５°Ｃを１サイクルとし、１時間あたり１サイクルで１０００時間に亘って行う。ヒートショック試験の合否は、抵抗変化率が１０％以内のとき合格、抵抗変化率が１０％より大きいときは不合格とする。

（実施例２）
カバー材（嵌合材）５０ａとして、ネガ・ポジ反転させてアディティブ法により回路を形成して、メッキ用レジスト層３２に勘合させる。他は実施例１に記載した工程と実質的に同様である。

（実施例３）
カバー材（嵌合材）５０ａとして、離型シート上にネガ・ポジ反転させてアディティブ法により回路を形成して、メッキ用レジスト層３２に勘合させる。他は実施例１に記載した工程と実質的に同様である。

（比較例１）
カバー材（嵌合材）５０ａを配置しないこと以外は実施例１に記載した工程と実質的に同様である。

〔実施例と比較例との対比〕
実施例と比較例との回路パターン４０の高さのばらつきと、ＩＣチップ実装後のヒートショック試験の結果を表１に示す。

回路パターン４０の高さのばらつきは、表１に示すように、実施例１では０．７μｍ、実施例２では１．８μｍ、実施例３では１．９μｍ、比較例１では４．０μｍとなった。即ち、実施例１〜３においては、回路パターン４０の高さのばらつきは２．０μｍ以内であり、回路パターンに対する電子部品の実装が不可能となったり、電子部品を実装した後の接続信頼性が低くなってしまうことはない。しかしながら、比較例１においては、回路パターン４０の高さのばらつきは、４．０μｍであり、回路パターンに対する電子部品の実装が不可能となったり、電子部品を実装した後の接続信頼性が低くなってしまう虞れがある。

ＩＣチップ実装後のヒートショック試験の結果は、実施例１〜３では合格、比較例１では不合格となった。

（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係るプリント配線板製造方法は、図６（ａ）〜図６（ｈ）に示すように、図１（ａ）〜図１（ｈ）に示したプリント配線板製造方法のカバー材５０ａとしての嵌合材の代わりに、レジストによって形成されるカバー材５０ｂを用いる点が異なる。他は図１（ａ）〜図１（ｈ）に示したプリント配線板製造方法と実質的に同様であるので、重複した記載を省略する。

本発明の第２の実施の形態に係るプリント配線板製造方法について、図６（ａ）〜図６（ｈ）に示す工程断面図、図７、及び図８を参照して説明する。

まず、図６（ａ）に示す絶縁材料からなる絶縁基材１０を用意し、図６（ｂ）に示すように、絶縁基材１０の表面上の全面に導電性のシード層２０を形成する。

次に、図６（ｃ）に示すように、シード層２０上にレジスト材を設けてレジスト層３０を形成する。

次に、図６（ｄ）に示すように、レジスト層３０に露光及び現像を行い、所望の回路形成用パターン（回路設計）がパターンニングされたメッキ用レジスト層３２を形成する。

次に、図６（ｅ）に示すように、メッキ用レジスト層３２上の回路形成用パターンの高さの均一性を必要とする箇所にカバー材５０ｂを配置する。カバー材５０ｂは、あらかじめメッキ用レジスト層３２の形状に合わせてフォトレジストをフォトリソグラフィ工程で加工する。カバー材５０ｂは、アライメントマークを設けて画像認識をして位置合わせをする、あるいは、ピンラミネーションすることによりメッキ用レジスト層３２上に配置される。

次に、図６（ｆ）に示すように、メッキ浴等によってシード層２０から成長させたメッキを、カバー材５０ｂで制限して回路パターン４０を形成する。回路パターン４０は、カバー材５０ｂである嵌合材に到達するまでメッキされることで、図６（ｆ）の点線で囲った箇所を拡大した図７に示すように、所望の高さに形成する。

次に、図６（ｇ）に示すように、メッキ用レジスト層３２及びカバー材５０ｂを除去する。

そして、図６（ｈ）に示すように、回路パターン４０が形成された部分以外のシード層２０を除去する。

本発明の第２の実施の形態に係るプリント配線板製造方法によれば、回路形成用パターンで高さの均一性を必要とする箇所にカバー材５０ｂを配置して、カバー材５０ｂである嵌合材に到達するまでメッキされるので、図８に示すように、回路パターン４０の高さは回路位置によって回路の高さが変わることなく一定となる。したがって、第２の実施の形態に係るプリント配線板は、回路パターン４０の高さのばらつきが小さいので、電子部品の実装が不可能となったり、または、電子部品を実装した後の接続信頼性が低くなってしまう虞れがなくなる。

（第２の実施の形態に係る実施例）
（実施例４）
カバー材５０ｂとして、ドライフィルム型のフォトレジストである「ＲＹ−３３１５」（商品名：日立化成工業社製）をメッキ用レジスト層３２上にラミネートして、露光現像することでＩＣチップの接続部を被覆する。他は実施例１に記載した工程と実質的に同様である。

（実施例５）
カバー材５０ｂとして、ステンレス（ＳＵＳ）付き粘着テープでＩＣチップの接続部を被覆する。他は実施例１に記載した工程と実質的に同様である。

〔実施例と比較例との対比〕
実施例と比較例との回路パターン４０の高さのばらつきと、ＩＣチップ実装後のヒートショック試験の結果を表１に示す。

回路パターン４０の高さのばらつきは、表２に示すように、実施例４では０．７μｍ、実施例５では１．８μｍ、比較例１では４．０μｍとなった。即ち、実施例４，５においては、回路パターン４０の高さのばらつきは２．０μｍ以内であり、回路パターンに対する電子部品の実装が不可能となったり、電子部品を実装した後の接続信頼性が低くなってしまうことはない。しかしながら、比較例１においては、回路パターン４０の高さのばらつきは、４．０μｍであり、回路パターンに対する電子部品の実装が不可能となったり、電子部品を実装した後の接続信頼性が低くなってしまう虞れがある。

ＩＣチップ実装後のヒートショック試験の結果は、実施例４，５では合格、比較例１では不合格となった。

（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす記述及び図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかになるはずである。

例えば、本発明の実施の形態に係るプリント配線板製造方法は、片面板、両面板、ビルドアップ基板、ウェハレベルパッケージ（ＷＬＰ）などＩＣ再配線等に用いてもよい。また、層数、材料の厚み、構成も特に制限はない。

また、本発明の第２の実施の形態において、カバー材５０ｂは、フォトレジストで形成すると記載したが、フォトレジストではなく樹脂等で形成された平板を用いても構わない。

このような、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。

本発明の第１の実施の形態に係るプリント配線板製造方法を示す工程断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るプリント配線板製造方法を示す工程平面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るプリント配線板製造方法を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るプリント配線板の平面模式図である。 本発明の第１の実施の形態に係るプリント配線板の回路位置と回路高さの関係を示すグラフである。 本発明の第２の実施の形態に係るプリント配線板製造方法を示す工程断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係るプリント配線板製造方法を示す断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係るプリント配線板の回路位置と回路高さの関係を示すグラフである。 従来のプリント配線板製造方法を示す工程断面図である。 従来のプリント配線板製造方法を示す断面図である。 従来のプリント配線板の回路位置と回路高さの関係を示すグラフである。

符号の説明

１０，１００…絶縁基材
２０，２００…シード層
３０，３００…レジスト層
３２，３０２…メッキ用レジスト層
４０、４００…回路パターン
５０ａ，５０ｂ…カバー材
６０…保護膜
７０…開口部

Claims (7)

1. 絶縁基材の表面上に導電性のシード層を形成する工程と、
   前記シード層上にレジスト層を形成する工程と、
   前記レジスト層に回路形成用パターンをパターンニングしてメッキ用レジスト層を形成する工程と、
   前記メッキ用レジスト層の前記回路形成用パターンで高さの均一性を必要とする箇所にカバー材を配置する工程と、
   前記シード層から成長させたメッキを前記カバー材で制限して回路パターンを形成する工程と、
   前記メッキ用レジスト層及び前記カバー材を除去する工程と、
   前記回路パターンが形成された部分以外の前記シード層を除去する工程
   とを含むことを特徴とするプリント配線板製造方法。
2. 前記カバー材は、前記回路形成用パターンを形成する空隙に勘合させる嵌合材を用いることを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板製造方法。
3. 前記嵌合材は、前記高さの均一性を必要とする箇所と合致するように加工した金属板に絶縁体を被覆して形成することを特徴とする請求項２に記載のプリント配線板製造方法。
4. 前記カバー材は、レジストよって形成されることを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板製造方法。
5. 絶縁基材上に導電材料からなる回路パターンがメッキによって形成されたプリント配線板であって、
   メッキ工程で前記回路パターンの高さの均一性を必要とする箇所にカバー材を配置することで前記メッキの成長が制限され、前記高さの均一性を必要とする箇所の高さがそろえられた回路パターンを備えることを特徴とするプリント配線板。
6. 前記高さの均一性を必要とする箇所は、ばらつきが２μｍ以内にそろえられることを特徴とする請求項５に記載のプリント配線板。
7. 前記高さの均一性を必要とする箇所は、部品実装領域であることを特徴とする請求項５又は６に記載のプリント配線板。

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