JP2008066444A - 配線基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】気泡を発生させずに、スルーホールを充填する。
【解決手段】基板１１ａの裏面に第一の裏面側樹脂フィルム３１を貼付し、スルーホール２２内を深さ方向途中まで第一の裏面側樹脂フィルム３１で充填して、半充填孔２８を形成した後、表面に感光性樹脂液を塗布し、感光性樹脂フィルム２６を形成して半充填孔２８を充填し、パターニングし、半充填孔２８内に充填部２７を形成する。スルーホール２２の深さを浅くした状態で充填するので、気泡の巻き込みが無い。また、充填部２７とは別にカバーフィルムを設け、カバーフィルムによって充填部２７や配線膜２４ａを覆うようにすると、感光性樹脂フィルム２６の膜厚は薄くてもよいから、低粘度の感光性樹脂液を用いることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、配線基板の製造方法に係り、特に、両面配線のフレキシブル配線基板に関する。

フレキシブル配線基板は、電子機器の小型化、軽量化の要求に応じ、色々な種類のものが開発されている。
それらのうち、両面フレキシブル配線基板は、実装した回路部品間の配線が容易であり、省面積にできることから小型機器の回路基板として重要である。

両面フレキシブル配線基板の表面の配線膜と裏面の配線膜はスルーホールによって電気的に接続されており、配線膜表面にカバーフィルムを形成し、絶縁させるのに加え、スルーホール内を樹脂で充填し、配線基板の強度や信頼性を向上させる技術は重要である。

スルーホール内を樹脂で充填するためには、低粘度の樹脂が望ましく、配線膜を保護するカバーフィルムを形成するためには、膜厚を厚くするために、高粘度のペースト状の樹脂を塗布し、硬化させるのが望ましい。
フレキシブル配線基板製造方法は種々提案されており、一例として下記文献を挙げておく。
特開昭５８−１２４２９３ 特開平２−９０６９７ 特開平３−２３６９５６ 特開平６−６９６３１

スルーホール内を充填すると共に、膜厚の厚いカバーフィルムによって配線膜を保護するために、先ず、下記のような製造方法が開発された。
その製造方法を説明すると、図３(ａ)を参照し、符号１１１は、メッキ工程が終了した状態の基板であり、ベースフィルム１２１に形成された貫通孔の内周面には、メッキ法で成長された銅薄膜から成る接続層１２３が配置され、貫通孔と接続層１２３とでスルーホール１２２が形成されている。
ベースフィルム１２１の両面には、それぞれ配線膜１２４ａ、１２４ｂが配置されており、両面の配線膜１２４a、１２４ｂ間は、スルーホール１２２によって接続されている。

この状態では、配線膜１２４ａ、１２４ｂの表面は露出されており、他の部品や電子回路と接触して短絡しないように、先ず、裏面を作業台に向けて基板１１１を作業台上にを乗せ、感光性樹脂液を塗布し、スルーホール１２２内を感光性樹脂液で充填する。このとき、感光性樹脂液は基板１１１の表面側の配線膜１２４ａにも塗布される。
その状態で乾燥させ、同図(ｂ)に示すように、感光性樹脂フィルム１２６を形成する。
感光性樹脂液は、微細なスルーホール１２２を充填するため低粘度であり、感光性樹脂フィルム１２６の配線膜１２４ａ上の膜厚は薄くなってしまう。

そこで一旦露光、現像によって感光性樹脂フィルム１２６をパターニングし、同図(ｃ)に示すように、スルーホール１２２を覆うパターニングされた感光性樹脂フィルム１２７を形成する。他の部分は現像時に除去し、表面側の配線膜１２４ａは露出させる。

次いで、図３（ｄ)に示すように、基板１１１の表面に感光性樹脂から成るカバーフィルム１３４を形成した後、カバーフィルム１３４を露光、現像によってパターニングし、同図(ｅ)に示すように、配線膜１２４ａ上にパターニングされたカバーフィルム１３５を配置する。

そして、同図(ｆ)に示すように、裏面側にもカバーフィルム１３２を配置し、必要に応じてパターニングした後、基板１１１を加熱し、感光性樹脂フィルム１２７、表面と裏面のカバーフィルム１３５、１３２が硬化させると、配線膜１２４ａ、１２４ｂがカバーフィルム１３５、１３２によって保護され、スルーホールが感光性樹脂フィルム１２７によって充填された両面フレキシブル配線基板１１２が得られる。

しかしながら上記のような製造方法では、スルーホール１２２が微細化し、スルーホールのアスペクト比が大きくなると、感光性樹脂液を塗布してスルーホール１２２を充填する際、スルーホール１２２内に空気が巻き込まれ、スルーホール１２２内に気泡１３０が生じるという不都合がある。

この気泡１３０が発生すると、リフロー時に気泡が破裂することによって回路が断線したり、レジストが剥がれてショートを引き起こしたりする等、両面フレキシブル配線基板１１２の回路の接続信頼性を低下させる原因となる。

また、基板１１１の表面側に感光性樹脂液を塗布してスルーホール１２２を充填する際、スルーホール１２２を通り抜けた可能性樹脂液が基板１１１の裏面側にしみ出し、基板１１１を乗せる台に感光性樹脂液が付着すると、他の基板を汚染する、という問題がある。

上記課題を解決するため、本発明は、ベースフィルムと、前記ベースフィルムの表面に配置された第一の配線膜と、前記ベースフィルムの裏面に配置された第二の配線膜と、前記ベースフィルムを貫通し、前記第一、第二の配線膜を電気的に接続するスルーホールとを有する配線基板の前記裏面側に第一の裏面側樹脂フィルムを貼付し、前記第一の裏面側樹脂フィルムによって前記スルーホールを厚み方向途中まで充填して半充填孔を形成し、前記配線基板の前記表面側に流動性を有する感光性樹脂液を塗布し、前記半充填孔を前記感光性樹脂液で充填した状態で前記感光性樹脂液から感光性樹脂フィルムを形成する配線基板の製造方法である。
また、本発明は、前記スルーホール内に嵌入された前記第一の裏面側樹脂フィルムの、前記スルーホール内の厚みは、前記スルーホールの深さの３０％以上７０％以下の範囲にされた配線基板の製造方法である。
また、本発明は、前記半充填孔の底面の前記第一の裏面側樹脂フィルム上の前記感光性樹脂フィルムの厚みＨは、前記半充填孔の深さｄよりも大きく、且つ、前記スルーホールの深さＤよりも小さくされた配線基板の製造方法である。
また、本発明は、前記感光性樹脂フィルムを露光、現像によって所定の平面形状にパターニングする配線基板の製造方法である。
また、本発明は、パターニングされた前記感光性樹脂フィルムを保護フィルムで覆う配線基板の製造方法である。
また、本発明は、前記第一の裏面側樹脂フィルムをエッチング除去した後、前記配線基板の裏面側に第二の裏面側樹脂フィルムを配置する配線基板の製造方法である。
また、本発明は、前記第一の裏面側樹脂フィルムを、前記感光性樹脂フィルムを現像する際に現像液によってエッチング除去する配線基板の製造方法である。

深いスルーホールを裏面側から深さ方向途中まで第一の裏面側樹脂フィルムで充填し、浅い半充填孔を形成し、半充填孔を充填するようにしているので、気泡が発生しない。また、充填の際にも感光性樹脂液が裏面側にしみ出さず、他の基板を汚染しない。

また、配線膜とスルーホール上の感光性樹脂フィルムを覆うカバーフィルムを感光性樹脂フィルムとは別に設けるため、カバーフィルムの熱履歴が少なく、エッチング精度を高くすることができる。

また、感光性樹脂液のスルーホール外部の配線膜２４ａ上やベースフィルム２１上の厚みをスルーホールの深さＤよりも浅くすることができるので、感光性樹脂フィルムのパターニングが容易である。

図１を参照し、図１(ａ)の符号１１ａは本発明に用いることができる基板であり、ベースフィルム２１を有している。ベースフィルム２１の表面と裏面には、配線膜２４ａ、２４ｂがそれぞれ形成されている。

ベースフィルム２１は、ポリイミド等の樹脂フィルムであり、配線膜２４ａ、２４ｂは、エッチングによる銅箔のパターニングによって形成されている。ベースフィルム２１と配線膜２４ａ、２４ｂは、厚みが数μｍ〜数十μｍであり、それぞれ柔軟であり、基板１１ａが可撓性を有するように構成されている。

ベースフィルム２１には、ベースフィルム２１を厚み方向に貫通する貫通孔が形成されており、その貫通孔の内周面にはメッキ法によって、導電性の接続層２３が形成され、貫通孔と接続層２３によってスルーホール２２が構成されている。接続層２３は、例えば銅を析出させることによって形成することができる。

ベースフィルム２１の表面の配線膜２４ａと裏面の配線膜２４ｂは、この接続層２３と連なっており、ベースフィルム２１の表面と裏面の配線膜２４ａ、２４ｂの間は、スルーホール２２によって電気的に接続されている。同図(ａ)の符号Ｄはスルーホール２２の深さであり、ベースフィルム２１の厚みと、表面と裏面の配線膜２４ａ、２４ｂの厚みを合計した値になる。

次に、この基板１１ａの裏面を、同図(ｂ)に示すように、接着性を有する第一の裏面側樹脂フィルム３１と密着させ、押圧して基板１１ａの裏面に第一の裏面側樹脂フィルム３１を貼付する。
このとき、基板１１ａと第一の裏面側樹脂フィルム３１とを押圧し、第一の裏面側樹脂フィルム３１の表面をスルーホール２２内に嵌入させる。同図(ｂ)の符号１１ｂはこの状態の基板を示している。
押圧量や押圧力を制御し、第一の裏面側樹脂フィルム３１がスルーホール２２内に、厚み方向途中まで嵌入させ、半充填孔２８を形成する。

スルーホール２２内に嵌入された部分の厚みｔは限定されるものではないが、少なくとも裏面側の配線膜２４ｂの厚み以上にしておき、ベースフィルム２２の内部に確実に位置させるとよい。
また、後で半充填孔２８を充填する際に気泡が形成されないようにするためには、スルーホール２２内に嵌入させる厚みｔは、スルーホールの深さＤの３０％以上７０％以下の範囲、即ち、Ｄ／２±Ｄ×２０％の範囲にすることが望ましい。
この状態の半充填孔２８は、底面に第一の裏面側樹脂フィルム３１の嵌入部分の先端が露出されており、半充填孔２８の深さｄは、Ｄ−ｔの大きさである。

次に、基板１１ｂの表面を上方に向け、半充填孔２８を含む領域内に第一の感光性樹脂液を塗布すると、底面に第一の裏面側樹脂フィルム３１の表面が露出する半充填孔２８が充填される。半充填孔２８が形成されているスルーホール２２の底面は第一の裏面側樹脂フィルム３１で閉塞されており、半充填孔２８内に塗布された第一の感光性樹脂液が、基板１１ｂの裏面側に漏れ出すことはない。

なお、スルーホール２２は複数形成されており、その裏面に１枚の第一の裏面側樹脂フィルム３１が貼付されると、複数の半充填孔２８が一緒に形成される。複数の半充填孔２８に対しては、第一の感光性樹脂液は、基板１１表面の全部に塗布し、複数の半充填孔２８を一緒に充填してもよいし、一乃至複数の半充填孔２８を含む領域毎に、部分的に塗布してもよい。

塗布された第一の感光性樹脂液を乾燥すると、第一の感光性樹脂液はフィルム化し、同図(ｃ)に示すように、感光性樹脂フィルム２６が形成された基板１１ｃが得られる。
ここで、基板１１ｂ上に第一の感光性樹脂液を塗布する際、半充填孔２８の底面には、第一の裏面側樹脂フィルム３１の表面が露出されており、塗布された第一の感光性樹脂液の、半充填孔２８の底面に位置する第一の裏面側樹脂フィルム３１上の厚みＨが、半充填孔２８の深さｄよりも大きくされており、半充填孔２８の内周面の接続層２３や開口周囲の配線膜２４ａが露出しないようにされている。

この厚みＨは、半充填孔２８を深さ方向全部充填するために、半充填孔２８の深さｄよりも大きくされている(ｄ＜Ｈ)。乾燥によって形成された感光性樹脂フィルム２６の厚さが、塗布された第一の感光性樹脂液の半充填孔２８の底面上の厚さＨと等しいとすると、半充填孔２８の開口に位置する接続層２３や配線膜２４ａは、感光性樹脂フィルム２６によって覆われているが、気泡を巻き込まないように、また、パターニングし易いように薄く塗布するのが望ましい。
塗布する第一の感光性樹脂液は、微細な半充填孔２８内にも流れ込むように、後述するカバーフィルム用の樹脂ペーストよりも低粘度で流動性が高いのものを用いることができる。

半充填孔を形成せずにスルーホールを深さ方向全部充填する場合には、第一の感光性樹脂液をスルーホールの深さＤよりも厚く塗布塗布する必要がある。それに対し、本発明では、塗布時のスルーホール２２は第一の裏面側樹脂フィルム３１によって浅い半充填孔２８にされ、第一の感光性樹脂液は半充填孔２８を充填すればよいように構成されており、スルーホールを充填する場合に比べ、第一の感光性樹脂液の塗布層の膜厚Ｈを薄くすることができる(Ｈ＜Ｄ)。第一の感光性樹脂液は、後述するように、感光性樹脂フィルム２６を露光・現像によってパターニングする為に、表面を平坦に塗布することが望ましい。
感光性樹脂フィルム２６を薄くした場合、パターニングは容易であるが、配線膜２４ａのカバーフィルムとして用いるのは不十分である。

本発明では、感光性樹脂フィルム２６上に遮光部と透光部を有するマスクを配置し、露光、現像によって感光性樹脂フィルム２６をパターニングしている。
感光性樹脂フィルム２６が光硬化型樹脂の場合、透光部を透過した露光光が照射された部分が硬化し、現像液に不溶になり、露光光が遮光部で照射されなかった部分が硬化せず、現像液に溶解する。感光性樹脂フィルム２６が光分解型樹脂の場合、透光部を透過した露光光が照射された部分が分解し、現像液に可溶になり、露光光が遮光部で照射されなかった部分が分解せず、現像液に不溶のままとなる。

いずれの型の樹脂であっても、感光性樹脂フィルム２６を露光、現像によりパターニングし、同図(ｄ)に示すように、感光性樹脂フィルム２６の残した部分から成る充填部２７を少なくとも形成し、この充填部２７によって半充填孔２８の内部を充填する。ここでは、半充填孔２８の開口に位置する接続層２３及び、その周囲近傍の配線膜２４ａも残されている。同図(ｄ)の符号１１ｄはこの状態の基板を示している。

第一の裏面側樹脂フィルム３１は、感光性樹脂フィルム２６の可溶部分を溶解させる現像液に溶解する樹脂であり、第一の裏面側樹脂フィルム３１は、感光性樹脂フィルム２６を現像する際に溶解され、感光性樹脂フィルム２６がパターニングされると、スルーホール２２内の第一の裏面側樹脂フィルム３１も除去され、基板１１ｄの裏面は、スルーホール２２の裏面側も含めて露出し、裏面側には、底面に充填部２７が位置する浅穴２９が形成される。表面側は、配線膜２４ａやベースフィルム２１が露出する。

第一の裏面側樹脂フィルム３１は、感光性樹脂フィルム２６の現像液でエッチングされない樹脂を用い、感光性樹脂フィルム２６を露光、現像した後、剥離させてもよいが、ベースフィルム２１や裏面側配線膜２４ｂを損傷させる虞があるので、感光性樹脂フィルム２６を現像する際に、感光性樹脂フィルム２６の可溶部分と一緒にエッチング除去することが望ましい。
第一の裏面側樹脂フィルム３１は感光性アクリル系樹脂フィルムであり、感光性樹脂フィルム２６は感光性のエポキシ樹脂である。現像液は、アルカリ性溶液である。

次に、基板１１ｄの表面に、感光性樹脂フィルム２６の第一の感光性樹脂液と同じ種類の樹脂から成る第二の感光性樹脂液を塗布、乾燥すると、感光性のカバーフィルム３４が形成される。
図２(ｅ)の符号１１ｅは、このカバーフィルム３４が形成された状態の基板を示している。カバーフィルム３４は、スルーホール２２を覆う充填部２７を覆う膜厚にされている。カバーフィルム３４の表面は平坦に形成される。

カバーフィルム３４を形成する第二の感光性樹脂液は、微細なスルーホールを充填する必要が無く、図１（ｃ）の感光性樹脂フィルム２６を形成した感光性樹脂液よりも高粘度のものを用いることができる。カバーフィルム３４の膜厚を、感光性樹脂フィルム２６の配線膜２４ａ上の膜厚よりも厚くすることができる。

なお、感光性樹脂フィルム２６をパターニングせずにカバーフィルム３４を形成し、感光性樹脂フィルム２６とカバーフィルム３４を一緒にパターニングしようとすると、感光性樹脂フィルム２６が、パターニング前に、二回加熱処理されてしまい、微細なパターニングができなくなる。従って、感光性樹脂フィルム２６は、第二の感光性樹脂液を塗布する前に、パターニングしておくことが望ましい。
カバーフィルム３４上に、マスクを配置し、露光、現像し、パターニングすると、同図(ｆ)に示すように、パターニングされたカバーフィルム３５を有する基板１１ｆが得られる。

次に、基板１１ｆの裏面側に、同図(ｇ)に示すように、樹脂液を塗布し、浅穴２９を樹脂液によって充填し、その状態で乾燥させ、裏面を覆う樹脂フィルム３２を形成する。
次いで、露光、現像によって樹脂フィルム３２をパターニングし、熱処理によって硬化させると、図２(ｈ)に示すように、第二の裏面側樹脂フィルム３３が形成される。図２(ｈ)の符号１２は、その状態の配線基板１２を示している。

充填部２７と、カバーフィルム３５は、第二の裏面側樹脂フィルム３３を硬化する際に一緒に硬化されている。
この配線基板１２のベースフィルム２１、配線膜２４ａ、２４ｂ、充填部２７、カバーフィルム３５、及び第二の裏面側樹脂フィルム３３は柔軟性を有しており、従って、配線基板１２は曲げが可能な可撓性を有している。

なお、上記感光性樹脂液は、液体状の他、ペースト状のものも含まれる。また、各フィルムは、一緒に加熱硬化させてもよいし、パターニング後に個別に加熱硬化させてもよい。

(ａ)〜(ｄ)：本発明の配線基板製造方法を説明するための図 (ｅ)〜(ｈ)：本発明の配線基板製造方法を説明するための図 (ａ)〜(ｆ)：本発明に関連する配線基板製造方法を説明するための図

符号の説明

１１ａ〜１１ｇ……基板
１２……配線基板
２１……ベースフィルム
２２……スルーホール
２４ａ、２４ｂ……第一、第二の配線膜
２６……感光性樹脂フィルム
２７……充填部
３１……第一の裏面側樹脂フィルム
３３……第二の裏面側樹脂フィルム
Ｄ……内部が充填されていない状態のスルーホールの深さ
ｄ……内部が第一の裏面側樹脂フィルムによって深さ方向途中まで充填された状態のスルーホールの深さ
Ｈ……スルーホール内の感光性樹脂フィルムの厚さ

Claims (7)

1. ベースフィルムと、
   前記ベースフィルムの表面に配置された第一の配線膜と、
   前記ベースフィルムの裏面に配置された第二の配線膜と、
   前記ベースフィルムを貫通し、前記第一、第二の配線膜を電気的に接続するスルーホールとを有する配線基板の前記裏面側に第一の裏面側樹脂フィルムを貼付し、前記第一の裏面側樹脂フィルムによって前記スルーホールを厚み方向途中まで充填して半充填孔を形成し、
   前記配線基板の前記表面側に流動性を有する感光性樹脂液を塗布し、前記半充填孔を前記感光性樹脂液で充填した状態で前記感光性樹脂液から感光性樹脂フィルムを形成する配線基板の製造方法。
2. 前記スルーホール内に嵌入された前記第一の裏面側樹脂フィルムの、前記スルーホール内の厚みは、前記スルーホールの深さの３０％以上７０％以下の範囲にされた請求項１記載の配線基板の製造方法。
3. 前記半充填孔の底面の前記第一の裏面側樹脂フィルム上の前記感光性樹脂フィルムの厚みＨは、前記半充填孔の深さｄよりも大きく、且つ、前記スルーホールの深さＤよりも小さくされた請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の配線基板の製造方法。
4. 前記感光性樹脂フィルムを露光、現像によって所定の平面形状にパターニングする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の配線基板の製造方法。
5. パターニングされた前記感光性樹脂フィルムを保護フィルムで覆う請求項４記載の配線基板の製造方法。
6. 前記第一の裏面側樹脂フィルムをエッチング除去した後、前記配線基板の裏面側に第二の裏面側樹脂フィルムを配置する請求項４又は請求項５のいずれか１項記載の配線基板の製造方法。
7. 前記第一の裏面側樹脂フィルムを、前記感光性樹脂フィルムを現像する際に現像液によってエッチング除去する請求項６記載の配線基板の製造方法。

Images