JP2007335539A - 両面配線基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】微細パターンの配線を高精度に形成することを可能とし、かつ製造工程に要する時間を短縮することを可能とする。
【解決手段】キャリア箔付き極薄銅箔２２を絶縁性基材３の両面に極薄銅箔２２を対面させてそれぞれ貼り付ける工程と、キャリア箔２０を引き剥がす工程と、厚み方向に貫通する一連の配線孔４を形成する工程と、前記配線孔４の壁面のみに導電性皮膜５又は無電解めっき層を形成する工程と、前記極薄銅箔２２の表面にドライフィルム６ａ,６ｂを貼り付けてドライフィルムパターンを形成する工程と、前記極薄銅箔２２および前記導電性皮膜５又は無電解めっき層を電解用電極下地とする電解めっきにより、前記極薄銅箔２２の露出面と前記配線孔４の壁面とを電解銅めっきによりめっきする工程と、前記極薄銅箔２２からドライフィルム６ａ,６ｂを剥離する工程と、極薄銅箔２２をフラッシュエッチングによって除去する工程と、を含むものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、両面配線基板の製造方法に係り、特に、フィルム状の絶縁性基材の両面に微細な配線パターンを形成するための両面配線基板の製造方法に関するものである。

一般に、フレキシブル基材の表裏両面に微細な配線パターンを形成するための製造方法としては、ウェットエッチングを用いて配線パターンを形成する方法（サブトラクティブ法）と、無電解めっきと電解銅めっきとを併用して配線パターンの主要部を形成する方法（アディティブ法）とが知られている。

図４はサブトラクティブ法による配線パターンの製造方法の一例を示している。
この方法では、図４(ａ)に示されるように、まず、薄厚のポリイミドフィルムからなる絶縁性基材１０１の両面に銅箔１０２，１０３を貼り合せた両面銅貼テープ（テープ）１００を形成する。
次に、図４(ｂ)に示すように、前記両面銅貼テープ１００に、例えばウェットエッチングまたはレーザビームによってブラインドビアホール１０４ａ，１０４ｂを形成し、続いて、図４(ｃ)に示すように、無電解めっきによってブラインドビアホール１０４ａ，１０４ｂの壁面（内面）に、導電性皮膜１０５を形成する。導電性皮膜１０５の形成後は、図４(ｄ)に示されるように、両面銅貼テープ１００の片面（図４（ｄ）では上面）の銅箔１０２および導電性皮膜１０５の表面に電解銅めっきを施すことによって銅めっき１０６を形成すると共に、ブラインドビアホール１０４ａ，１０４ｂの空所に銅めっきを充填することにより、いわゆる両面間接続導体１０９を形成する。
さらに、感光性ドライフィルムのラミネート工程およびその感光・現像工程を経て、図４(ｅ)に示すように、銅めっき１０６の表面と銅箔１０３の表面とにドライフィルム１０７ａ，１０７ｂを貼り付けてそれぞれドライフィルムパターンを形成し、続いて、図４(ｆ)に示すように、ウェットエッチングにより、不要な部分を取り除いて配線１０８ａ，１０８ｂを形成する。この後、図４(ｇ)に示すように、各配線１０８ａ，１０８ｂからドライフィルム１０７ａ，１０７ｂを剥離して微細配線の作製を終了する。
このようなサブトラクティブ法により微細配線を形成する技術は、フレキシブル配線基板のみならず、リジッド配線基板にも利用されている。

一方、アディティブ法（例えば特許文献１、特許文献２参照）では、ビアホールまたはスルーホールが設けられた後に、ホールの壁面を含めて基板の表面全体に例えば銅系の無電解めっきを施して、無電解めっき皮膜（これを単に「無電解めっき」と呼ぶ場合も有る）を形成し、その表面に所望のドライフィルムパターンを形成する。そして、前述の無電解めっき皮膜をいわゆる電解用電極下地として用いた電解銅めっきを行って、ドライフィルムパターンで覆われていない部分の無電解めっき皮膜の上に電解銅めっきを付着させてこれを微細配線パターンとした後、ドライフィルムパターンを剥離する。
このようなアディティブ法によれば、一般に、微細配線パターンを高精度に作製することが可能とある。

特開２００４−２８１５３２号公報 特開２００４−３３５７８４号公報

しかし、上述のサブトラクティブ法によって配線１０８ａ，１０８ｂをパターン形成すると、図４（ｆ）に示すように、ウェットエッチング法によって銅箔１０２および銅めっき１０６を蝕刻して配線１０８ａ，１０８ｂを形成する際に、エッチングファクタに起因して、サイドエッチングが不可避的に発生してしまい、
完成した配線１０８ａ，１０８ｂの断面形状が台形となってしまう問題がある。
また、ブラインドビアホール１０４ａ，１０４ｂの空所を埋めて両面間接続導体１０９を形成するための電解めっきが行われるが、これに伴って銅めっき１０６が両面銅貼テープ１００の表裏両面ほぼ全面に亘って比較的厚く形成され、電解銅めっきによって形成された銅めっき１０６の厚みに銅箔１０２，１０３の厚みが加えられて厚くなってしまい、配線１０８ａ，１０８ｂの断面のアスペクトレシオがさらに大きな値となってしまうので、微細配線の形成が困難となる問題がある。
なお、アスペクトレシオを小さくするには、配線１０８ａ，１０８ｂをウェットエッチング法でパターニングする前に、図４の（ｄ）の状態にした後、銅箔１０２，１０３の表面を覆っている銅めっき１０６を、一種の機械的研削法であるダマシン法などによって除去（研削）することなどが想定されるが、工程が増加し製造工程の煩雑化してしまうので好ましくない。つまり、ダマシン法は、シリコンウェハのようなリジッドな基板の研削加工に適していてもフレキシブル基板のような柔軟性を有する基材の表裏に微細なブラインドビアホール等を形成したものには適してはおらず、面内均一性の高い研削加工をすることは困難で製造工程が煩雑化するという不都合がある。

一方、アディティブ法では、ウェットエッチング法によるパターン形成の場合にはエッチングファクタに起因したサイドエッチングや配線の断面形状におけるアスペクトレシオの増大が回避されるので、微細配線パターンを高精度に作製することが可能となるが、無電解めっきによって導電性皮膜が絶縁性基材の表面ほぼ全面に付着させると共にブラインドビアホールの壁面にも付着させるには無電解の工程時間が長くなり、製造時間の短縮が困難になる問題がある。このためこのような方法は、短時間で多量の製品を製造することが要請される、いわゆるリールトゥリールライン（供給側リールから巻取側リールへとインラインに並べられた自動化製造ライン）には適用が困難である。

そこで、本発明は、配線の厚みをより薄く、サイドエッチングの発生し難い両面配線基板の製造方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、極薄銅箔にキャリア箔を剥離可能に積層したキャリア箔付き極薄銅箔を絶縁性基材の両面に極薄銅箔を対面させてそれぞれ貼り付ける工程と、前記絶縁性基材の両面に貼り付けられたキャリア箔付き極薄銅箔からそれぞれキャリア箔を剥離する工程と、前記絶縁性基材の両面の極薄銅箔の少なくとも一方と絶縁性基材とに、厚み方向に貫通する一連の配線孔を形成する工程と、前記配線孔の壁面のみに導電性皮膜又は無電解めっき層を形成する工程と、前記極薄銅箔の表面にドライフィルムを貼り付けてドライフィルムパターンを形成する工程と、前記極薄銅箔および前記導電性皮膜又は無電解めっき層を電解用電極下地とする電解めっきにより、前記極薄銅箔の露出面と前記配線孔の壁面とを電解銅めっきによりめっきする工程と、前記極薄銅箔からドライフィルムを剥離する工程と、前記ドライフィルムの剥離により露出した極薄銅箔をフラッシュエッチングによって除去する工程と、を含む構成としたものである。
このようにすると、極薄銅箔および導電性皮膜又は無電解めっきを電解用電極下地として用いた電解銅めっきによって、配線孔を経由した基板両面の配線間の導通（両面間接続導体）と配線の形成とが同じ一つの工程中でなされる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の両面配線基板の製造方法において、前記極薄銅箔の厚さが、０．５μｍ以上３．５μｍ以下に定められたものである。
これにより、配線の断面のアスペクトレシオが低減され、微細な配線が形成される。

請求項３の発明は、請求項１または２に記載の両面配線基板の製造方法において、前記配線孔の形成に際し、前記絶縁性基材に対してはレーザを用い、前記極薄銅箔に対してはレーザー又はエッチングを用いるものである。
このようにすると、微細な配線孔が精確よく形成される。

また、請求項４の発明は、請求項１〜請求項３いずれかに記載の両面配線基板の製造方法において、前記ドライフィルムの厚さが、５μｍ以上２０μｍ以下に定められ、且つ前記電解銅めっきの厚さがドライフィルムパターンの厚さ未満に定められたものである。
このようにすると、配線の断面のアスペクトレシオがさらに低減され、微細な配線の精度が向上する。

また、請求項５の発明は、前記各工程がリール又はロールを用いた搬送ライン中で実施するようにしたものである。このようにすると、リールトゥリールライン又はロールトゥロールラインによる両面配線基板の製造が可能となる。

また、請求項６記載の発明は、請求項１〜５いずれかに記載の発明において、前記導電性皮膜が錫−パラジウム、錫−パラジウムの化合物、導電性ポリマの中から選ばれたひとつから形成されるものである。

さらに、請求項７記載の発明は、請求項１〜７いずれかに記載の発明において、前記配線孔の穿孔後、導電性皮膜又は無電解めっき層の形成前に配線孔内面のスミアをデスミア加工により除去するようにしたものである。

本発明によれば、配線の断面形状が台形となることが回避されると共にその断面形状のアスペクトレシオが小さくなるので微細配線を精度よく形成することができる。

以下、本発明の最良の形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明の最良の形態に係る両面基板の製造方法における主要な工程の流れを説明するための工程図であり、図２はキャリア箔付き極薄銅箔を示す模式図、図３は図２に示した構成のキャリア箔付き極薄銅箔を作製する工程の主要な流れを説明するための工程図である。

まず、図２に示すように、キャリア箔付き極薄銅箔１，２を、合計２巻、用意し、それぞれ絶縁性基材３の表裏両面に貼り合わせる。
キャリア箔付き極薄銅箔１，２は、図３（ａ）に示すように、例えば、数１０μｍの厚みの銅箔をキャリア箔２０として、図３（ｂ）に示すように、キャリア箔２０と同程度の厚みの別の銅箔２１をキャリア箔２０に貼り合せたものである。そして、図３（ｃ）に示すように、キャリア箔付き極薄銅箔１，２の銅箔２１の厚みを研磨加工またはフラッシュエッチング加工などによって薄くしていき、数μｍ程度の所望の厚さの極薄銅箔２２を形成する。
ここで、微細配線の形成を可能とするため、極薄銅箔２２の厚みは、０．５μｍ以上３．５μｍ以下とすることが望ましい。

次に、図１（ａ）に示すように、ポリイミドフィルムからなるフレキシブルな絶縁性基材３の表裏両面に２巻のキャリア箔付き極薄銅箔１，２を貼り付ける。この場合、キャリア箔付き極薄銅箔１，２は、極薄銅箔２２側を裏側、キャリア箔側を表側として、各キャリア箔付き極薄銅箔１，２の極薄銅箔２２を絶縁性機材３の両面に対面させて貼り付ける。そして、キャリア箔付き極薄銅箔１，２を貼り付けた絶縁性基材３の極薄銅箔２２からキャリア箔２０を引き剥がす。
これにより、図１（ｂ）に示すように、絶縁性基材３の表裏両面に貼り合わされた極薄銅箔２２の表面は外部に露出して剥き出しの状態となる。

続いて、図１（ｃ）に示すように、片側（図１では上側）の極薄銅箔２２と絶縁性基材３とを貫通する配線孔４、所謂、ブラインドビアホールを穿設する。この配線孔４は、レーザにより極薄銅箔２２と絶縁性基材３とを貫通させて一気に形成してもよいし、絶縁性基材３に対してはレーザで穿孔し、極薄銅箔２２に対してはエッチングにより穿孔することで形成してもよい。

配線孔４の穿設後は、穿設によって生じたスミアやバリをデスミア加工によって除去し、濡れ性を向上させる。この後、図１（ｄ）に示すように、配線孔４の壁面を選択してこれに導電性皮膜５又は導電皮膜に代わる無電解めっき層を形成する。
導電性皮膜５の場合、例えば、ポリイミドフィルムからなる絶縁性基材３に対して予め触媒を吸着させるなどしておき、無電解めっきを形成（着膜）するようにしてもよいし、又は、他の方法によって形成してもよい。ここで、導電性皮膜５は、錫−パラジウムまたはその化合物の膜、グラファイト、導電性カーボン、あるいは導電性ポリマ（ポリピロール等）から選択したひとつを用いて形成する。

続いて、図１（ｅ）に示すように、表裏両面の極薄銅箔２２，２２のそれぞれの表面に、感光性のドライフィルム６ａ，６ｂをラミネートし、その感光、現像を行って、所望のドライフィルムパターンを形成する。

その後、図１（ｆ）に示すように、極薄銅箔２２，２２をいわゆる電解用電極下地として用いた電解めっき法によって、極薄銅箔２２，２２の表面および配線孔４の壁面のうち、ドライフィルム６ａ，６ｂで覆われておらず露出している部分、すなわち、前記極薄銅箔２２の露出面と前記配線孔４の壁面に、電解銅めっき法によって電解銅めっき７ａ，７ｂ及び両面間接続導体８を成長させる。
この工程で成長した電解銅めっき７ａ，７ｂが図１（ｈ）に示すように、両面間接続導体８や配線９ａ，９ｂとなる。ここで、より微細な配線パターンの配線９ａ，９ｂを形成するには、ドライフィルム６ａ，６ｂの厚さを５μｍ以上２０μｍ以下とし、かつ電解銅めっき７ａ，７ｂの厚さをドライフィルム６ａ，６ｂの厚さ未満とすることが好ましい。

配線９ａ，９ｂおよび両面間接続導体８を形成した後は、図１（ｇ）に示すように、ドライフィルム６ａ，６ｂを剥離する。

そして、図１（ｈ）に示すように、極薄銅箔２２，２２のうち、電解銅めっき法によって形成した電解銅めっき７ａ，７ｂおよび両面間接続導体８で覆われておらず露出している部分を、フラッシュエッチング法によって除去する。このようにして微細配線パターンの配線９や両面間接続導体８が形成して、両面配線基板１０の主要部の作成を終了する。

このように、本発明の最良の形態に係る両面配線基板の製造方法では、絶縁性基材３の表裏両面にそれぞれ貼り合わされた所定の厚さのキャリア箔２０，２２をウェットエッチングによってパターニングして配線９ａ，９ｂを形成するのではなく、極薄銅箔２２及び導電性皮膜又は無電解めっきを電解用電極下地として用いた電解めっきによって配線９ａ，９ｂを所望の厚さに形成し、配線９ａ，９ｂの形成後、両面配線基板１０の表裏両面の全体に亘ってフラッシュエッチングを施すようにしている。
このようすると、配線９ａ，９ｂの断面形状をサイドエッチングのある台形ではなく矩形にすることができると共に配線９ａ，９ｂに余分な厚さを付加することが回避されるので、微細な配線９ａ，９ｂを高精度に形成することが可能となり、ドライフィルムパターンの精度と同じ精度で、所望の厚さに配線９ａ，９ｂのパターンを形成することが可能となる。

また、極薄銅箔２２を電解銅めっき工程における電解用電極下地として用いて、その極薄銅箔２２の上に、これと同種の金属である電解銅めっき７を成長させるようにしたので、電解銅めっき７の電解用電極下地を例えば無電解ニッケルめっき膜のような異種の金属とし、その上に電解銅めっきを成長させた場合と比べてフラッシュエッチングによって隣接する配線９ａ，９ａ、９ｂ，９ｂ同士の間を確実に分離することが容易となり、また、フラッシュエッチングの進行の精密な管理を容易に行うことが可能となる。

また、配線９ａ，９ｂと両面間接続導体８との主要部を構成する電解銅めっき７の形成は、同じ一つの電解めっき工程で行われるので、工程数の増加やそれに伴う工程の煩雑化を防ぐことができる。

また、電解銅めっきを行う際に用いられる電解用電極下地は、無電解めっき法によって無電解ニッケルめっき膜などから形成されるのではなく、極薄銅箔２２を絶縁性基材３の表面に貼り合せて形成するので、その形成時間が長時間なものとなることを回避して、工程時間を短縮することができる。

なお、極薄銅箔２２がまだ貼り合わされていない状態の絶縁性基材３、または極薄銅箔２２が既に貼り合わせた状態の絶縁性基材３を、リールから（あるいはロール状で）引き出して製造ラインへと供給し、配線９ａ，９ｂが形成されドライフィルム７ａ，７ｂの剥離によりドライフィルムパターンが除去されて、製品としてほぼ完成状態にある絶縁性基材３を、リールで（又はロール状に）巻き取るようにすることも可能になる。また、本実施の形態では、配線孔４としてブラインドビアホールを例示したが、ブラインドビアホールに代えてスルーホールを形成した場合も同様の作用効果が得られる。

引剥装置は、図１（ｂ）に示したキャリア箔２０を極薄銅箔２２から引き剥がして極薄銅箔２２を露出させる工程を行う。孔穿設装置は、図１（ｃ）に示した配線孔４を穿設する工程を行う。導電性皮膜着膜装置は、図１（ｄ）に示した導電性皮膜５を形成する工程を行う。
ドライフィルムパターニング装置は、図１（ｅ）に示したドライフィルム６ａ，６ｂのパターニングを行う。電解銅めっき装置は、図１（ｆ）に示した電解銅めっき７ａ，７ｂの電解めっき法による成長を行う。
ドライフィルム剥離装置は、図１（ｇ）に示したドライフィルム６ａ，６ｂの剥離を行う。フラッシュエッチング装置は、図１（ｈ）に示したフラッシュエッチングを行う。

上記の実施の形態で述べたような工程に従って、図１の（ｈ）に示した構造の両面配線基板１０を製造した。この実施例で製造した両面配線基板１０は、線間最小ピッチが３０μｍに設定されたＦＢＧＡ用のものとした。

絶縁性基材３としては、厚さ２５μｍのポリイミドフィルムを用い、キャリア箔２０および極薄銅箔２２を形成するための銅箔としてはどちらも厚さ１８μｍの銅箔を用いた。そして一方のキャリア箔２０を、絶縁性基材３に貼り合せる前に、１μｍの厚さまで化学研削して、極薄銅箔２２とした。
配線孔４の穿設には、住友重機工業製のレーザ加工機ＵＶ２０００を用いた。また、その際に生じるレーザの燃えかすや配線孔４の壁面のスミア除去および導電化処理を行うため、荏原ユージライト製の薬液を用いた。
また、ドライフィルムパターンを作るためのドライフィルム６ａ，６ｂとしては、旭化成製の厚さ１５μｍのものを用いた。
配線９を形成した後のフラッシュエッチングには、過酸化水素系の薬液を用いた。この場合、電解銅めっき７ａ，７ｂの厚さは、１２μｍとし、配線規格は１５±３μｍ以内に設定した。

このような条件設定で、上述の最良の形態で説明したような製造方法によってフレキシブルな両面配線基板１０を作製し、配線９の線幅を３０箇所で測定した。その結果、配線９の線幅は、１５±３μｍという規格に対して、Ｃｐｋ＞１．３３が達成されることが確認できた。

本発明の最良の形態に係る両面基板の製造方法における主要な工程の流れを説明するための工程図である。 キャリア箔付き極薄銅箔を示す模式図である。 図２に示した構成のキャリア箔付き極薄銅箔を作製する工程の主要な流れを説明するための工程図である。 従来の両面配線基板の製造方法の主要な工程を示す工程図である。

符号の説明

１ キャリア箔付き極薄銅箔
２ キャリア箔付き極薄銅箔
３ 絶縁性基材
４ 配線孔
５ 導電性皮膜
６ａ ドライフィルムパターン
６ｂ ドライフィルムパターン
７ａ 電解銅めっき
７ｂ 電解銅めっき
８ 両面間接続導体
９ａ 配線
９ｂ 配線
１０ 両面配線基板
２０ キャリア箔
２２ 極薄銅箔

Claims (7)

1. 極薄銅箔にキャリア箔を剥離可能に積層したキャリア箔付き極薄銅箔を絶縁性基材の両面に極薄銅箔を対面させてそれぞれ貼り付ける工程と、
   前記絶縁性基材の両面に貼り付けられたキャリア箔付き極薄銅箔からそれぞれキャリア箔を剥離する工程と、
   前記絶縁性基材の両面の極薄銅箔の少なくとも一方と絶縁性基材とに、厚み方向に貫通する一連の配線孔を形成する工程と、
   前記配線孔の壁面のみに導電性皮膜又は無電解めっき層を形成する工程と、
   前記極薄銅箔の表面にドライフィルムを貼り付けてドライフィルムパターンを形成する工程と、
   前記極薄銅箔および前記導電性皮膜又は無電解めっき層を電解用電極下地とする電解めっきにより、前記極薄銅箔の露出面と前記配線孔の壁面とを電解銅めっきによりめっきする工程と、
   前記極薄銅箔からドライフィルムを剥離する工程と、
   前記ドライフィルムの剥離により露出した極薄銅箔をフラッシュエッチングによって除去する工程と、
   を含むことを特徴とする両面配線基板の製造方法。
2. 前記極薄銅箔の厚さが、０．５μｍ以上３．５μｍ以下に定められた請求項１記載の両面配線基板の製造方法。
3. 前記配線孔の形成に際し、絶縁性基材に対してはレーザを用い、前記極薄銅箔に対してはレーザー又はエッチングを用いる請求項１または２に記載の両面配線基板の製造方法。
4. 前記ドライフィルムの厚さが、５μｍ以上２０μｍ以下に定められ、且つ前記電解銅めっきの厚さがドライフィルムパターンの厚さ未満に定められた請求項１〜請求項３いずれかに記載の両面配線基板の製造方法。
5. 前記各工程がリール又はロールを用いた搬送ライン中で実施される請求項１〜請求項４いずれかに記載の両面配線基板の製造方法。
6. 前記導電性皮膜が錫−パラジウム、錫−パラジウムの化合物、導電性ポリマの中から選ばれたひとつから形成される請求項１〜５いずれかに記載の両面配線基板の製造方法。
7. 前記配線孔の穿孔後、導電性皮膜又は無電解めっき層の形成前に配線孔内面のスミアをデスミア加工により除去するようにした請求項１〜７いずれかに記載の両面配線基板の製造方法。

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