JP2008078250A - 配線板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】配線板におけるプリント配線のパターンおよびピッチのさらなる微細化や高密度実装化を達成しつつ、その総合的な作製期間の短縮化および製造コストの低廉化を達成することを可能とした配線板の製造方法を提供する。
【解決手段】配線板の製造方法は、表面に銅箔２を貼設してなる絶縁性基板１における、その銅箔２の表面上に、レーザー光５の照射によるパターニング加工が可能な材質からなるフィルム４を貼り付ける工程と、そのフィルム４にレーザー光５を照射することで、そのレーザー光５が照射された部分を除去してフィルム４を所望のパターンに加工する工程と、フィルム４のパターンをエッチングレジストとして用いて銅箔２をエッチング加工する工程と、そのエッチング加工を行った後、フィルム４を剥離する工程と、を含む。
【選択図】 図１

Description

本発明は、絶縁性基板の表面に貼設された銅箔をサブトラクティブ法によって加工することによって配線パターンを形成する工程を含んだ配線板の製造方法に関する。

従来、絶縁性基板の表面に貼り合わされた銅箔をパターン加工して微細な配線パターンを形成する方法としては、サブトラクティブ法（より具体的にはウェットエッチング法）を用いたプリント配線のパターン形成方法がある。
図２は、そのような従来の典型的なフレキシブルプリント配線板の製造方法におけるプリント配線パターンの形成工程を中心とした主要な工程の流れを示す断面図である。
まず、図２（ａ）に示したように、ポリイミド等の薄い絶縁性基板１０の片面（または両面も可能）に銅箔２０を貼り合わせたものを用意し、その銅箔２０の表面ほぼ全面上に、図２（ｂ）に示したように感光性フィルム３０を貼り付ける。
続いて、図２（ｃ）に示したように、露光マスク４０を装着した露光装置５０を用いて、露光光６０の照射によって露光マスク４０のパターン４１を感光性フィルム３０上に転写（投影）する。
そして、図２（ｄ）に示したように、感光性フィルム３０のうち露光されていない部分３１を現像プロセスにて除去することで、いわゆるフィルムレジストパターン（エッチングレジスト）３２が形成される。
引き続いて、図２（ｅ）に示したように、銅箔２０のうちフィルムレジストパターン３２で覆われていない（露出している）部分２１を、エッチング工程にて除去（蝕刻）して、プリント配線２２を形成する。そしてそのエッチング工程で使用済みのフィルムレジストパターン３２は、例えばアルカリ水溶液を用いて、プリント配線２２上から除去される。
このようにして、図２（ｆ）に示したような従来の一般的な配線板の主要部が作製される。

ところで、近年では半導体装置のさらなる小型化・高密度実装化が要請されており、それに対応するために、配線板における配線パターンおよびピッチのさらなる微細化や高密度実装化ならびに実装外形寸法のさらなる小型化が必要とされるようになってきている。また、それと並行して、配線板や実装パッケージの設計から製造〜完成までを通しての総合的な作製期間の短縮化および製造コストの低廉化も益々強く要請されるようになってきている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−２６６２３０号公報

しかしながら、上記のような従来の一般的な配線板の製造方法では、レジスト露光マスクを用いているが、この露光マスクを作製するためには長い時間が掛かりまたそれに起因して高額なコストも掛かるため、上記のような配線板の総合的な作製期間の短縮化および製造コストの低廉化の妨げとなるという問題があった。
本発明はこのような問題に鑑みてなされたもので、その目的は、配線板における配線パターンおよびピッチのさらなる微細化や高密度実装化を達成しつつ、その総合的な作製期間の短縮化および製造コストの低廉化を達成することを可能とする配線板の製造方法を提供することにある。

本発明に係る第１の配線板の製造方法は、表面に銅箔を貼設してなる絶縁性基板における当該銅箔の表面上に、レーザー光照射によるパターニング加工が可能な材質からなるフィルムを貼り付ける工程と、前記フィルムにレーザー光を照射することで当該レーザー光が照射された部分を除去して前記フィルムを所望のパターンに加工する工程と、前記フィルムのパターンをエッチングレジストとして用いて前記銅箔をエッチング加工する工程と、前記エッチング加工を行った後、前記フィルムを剥離する工程とを含むことを特徴としている。
また、本発明に係る第２の配線板の製造方法は、上記第１の配線板の製造方法において、前記フィルムとして、アルカリ水溶液によって剥離可能な樹脂フィルムを用いることを特徴としている。
また、本発明に係る第３の配線板の製造方法は、上記第１または第２の配線板の製造方法において、前記フィルムの厚さを、１０μｍ以下とすることを特徴としている。
また、本発明に係る第４の配線板の製造方法は、上記第１ないし第３のうちいずれかの配線板の製造方法において、前記レーザー光として、ビーム径が２０μｍ以下でかつ波長が２５０〜５５０μｍの紫外レーザー光を用いることを特徴としている。
また、本発明に係る第５の配線板の製造方法は、上記第１ないし第４のうちいずれかの配線板の製造方法において、前記絶縁性基板をＴＡＢ用のフレキシブル基板とし、かつ前記銅箔の厚さを１２μｍ以下とすることを特徴としている。

本発明の配線板の製造方法によれば、銅箔の表面に貼り付けた樹脂フィルムをレーザー光で直接にパターニングしてエッチングレジストを形成し、これを用いたエッチング工程によって銅箔を加工することで所望の配線を形成するようにしたので、露光マスク等を用いることなく、配線板における配線のパターンおよびピッチのさらなる微細化や高密度実装化を達成しつつ、その総合的な作製期間の短縮化および製造コストの低廉化を達成することが可能となる。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。
図１は、本実施の形態に係る配線板の製造方法の主要な工程を示す断面図である。

この配線板の製造方法では、まず、図１（ａ）に示したように、絶縁性基板１の片面（または両面も可能）に銅箔２が貼り合わされた配線板基材３を用意する。
絶縁性基板１としては、この配線板が組み込まれる半導体装置のパッケージ全体の実装(外形)寸法の小型化・薄型化への対応を考慮して、薄いポリイミドからなるＴＡＢ（Tape Automated Bonding）用のフレキシブル基板などが好適である。
また、銅箔２は、配線パターンの微細化に対応するために、厚さを例えば１２μｍ以下のように薄いものとすることが望ましい。これは、後述するようなウェットエッチング法によるパターン加工精度を確保するために有利だからである。

続いて、図１（ｂ）に示したように、配線板基材３における銅箔２の表面上にフィルム４を貼り付ける。
このフィルム４としては、レーザー光照射によるパターニング加工が可能であり、かつアルカリ水溶液によって剥離可能な材質の、例えばノボラック樹脂やアクリル樹脂などの樹脂フィルムが好適である。
また、このフィルム４の厚さは、１０μｍ以下であることが望ましい。これは、フィルム４がそれ以上に厚いと、ウェットエッチング法による銅箔２のパターン加工工程での、エッチャント（エッチング液）の循環や行き渡りが悪化して、配線のファインピッチ／ラインの良好な形成が阻害される虞があるからである。

そして、図１（ｃ）に示したように、レーザー加工機８を用いて、フィルム４に対してレーザー光５を照射することで、フィルム４を所望のパターンに加工する。すなわち、フィルム４のうちレーザー光５が照射された部分が蒸散（昇華）によって除去されて、残りの部分がいわゆるエッチングレジストパターンとなる。
このレーザー光５としては、波長が２５０〜５５０μｍの紫外レーザー光を用いることが望ましい。また、そのビーム径は２０μｍ以下とすることが望ましい。これは、ビーム径が２０μｍ超であると、フィルム４のパターン加工工程における微細なパターン形成が阻害され、延いてはそれをエッチングレジストパターンとして用いて行われる銅箔２のパターン加工の際のファインピッチ／ライン形成が困難なものとなる虞があるからである。また、そのようにビーム径を小さくすることを可能とするためには、波長が２５０〜５５０μｍの紫外レーザー光が好適だからである。なお、このレーザー光５の照射方式については、いわゆるラスタースキャン方式でもよく、あるいはベクタースキャン方式でもよい。

続いて、図１（ｄ）に示したように、上記のようにしてパターン加工されたフィルム４をエッチングレジストパターンとして用いて、ウェットエッチング法により銅箔２をパターン加工する。このエッチング工程では、フィルム４で覆われていない部分（つまり上記のようにしてレーザー光５の照射によってフィルム４が除去された部分）６の銅箔２が蝕刻され、それ以外のフィルム４で覆われている部分は残されることで、銅箔２をパターン加工してなる配線パターン７が形成される。

その後、図１（ｅ）に示したように、銅箔２の上に残っているフィルム４を、例えばアルカリ水溶液のような剥離液によって剥離する。
このようにして、本実施の形態に係る製造方法によって、ファインピッチ／パターンを有する配線板の主要部が製造される。

上記のような本実施の形態に係る配線板の製造方法によれば、多段階の煩雑な製造工程およびそれに伴う製造コストを必要とする露光マスク等を用いることなく、ビーム径２０μｍ以下で波長２５０〜５５０μｍの、微細パターン加工を行うことが可能な紫外レーザー光５を照射することによって、配線板基材３の銅箔２の表面に貼り付けたフィルム４を直接にパターニングしてエッチングレジストパターンを形成し、これを用いたウェットエッチング工程によって、銅箔２をパターン加工することで、所望の配線パターン７を形成するようにしたので、配線板における配線パターン７のピッチ／パターンのさらなる微細化・高密度化を達成しつつ、その総合的な作製期間の短縮化および製造コストの低廉化を達成することが可能となる。

また、絶縁性基板１として薄いポリイミドからなるＴＡＢ用のフレキシブル基板を用いるようにしたので、この製造方法によって製造される配線板が組み込まれる半導体装置のパッケージ全体の実装寸法の小型化・薄型化が達成される。
また、銅箔２の厚さを１２μｍ以下のように薄いものとしたので、ウェットエッチング法によって銅箔２をパターン加工してなる配線パターンの微細化が達成される。
また、フィルム４の厚さを１０μｍ以下としたので、ウェットエッチング法による銅箔２のパターン加工工程での、エッチャントの循環や行き渡り等を良好なものとすることができ、延いては銅箔２をパターン加工してなる配線パターン７のファインピッチ／ライン化が達成される。

ここで、本実施の形態に係る配線板の製造方法では、レーザー光５によって、フィルム４にエッチングレジストパターンを直接描画しているが、これは、露光マスクを用いたフォトリソグラフィ法によるパターン転写技術を採用した従来の製造方法の場合よりも長い製造時間が掛かるようにも、一見、思われる。例えば、半導体ウェハ上のレジストにフォトマスクを用いて回路パターンを一括転写する場合と、電子ビーム等を用いて直描する場合とでの、回路パターン転写に要する時間やそれによるコストの違いなどの例に基づいた類推から、フィルム４にエッチングレジストパターンを直接描画するほうが、露光マスクを用いた転写の場合よりも長い時間が掛かるように想像されるためと思われる。
しかし実際には、特にＴＡＢ方式のような近年小型化が著しい配線板の場合には、本実施の形態に係る配線板の製造方法のようにフィルム４上にレーザー光５で直接に描画したほうが、従来の露光マスクを用いたパターン転写の場合よりも、その総合的な製造時間は短くなり得るのである。また、それに伴って製造コストも低廉なものとなり得るのである。

何故なら、特に本実施の形態で説明したようなＴＡＢ方式の配線板の場合には、その本質的な技術上の要請から、外形寸法の小型化が近年さらに進んできているので、その個々の配線板の面積はさらに小さなものとなってきている。従って、そのように小さな面積の配線板の全面に対して例えばラスタースキャン方式でレーザー光５を照射したとしても、その実時間は短くて済む。また、半導体ウェハの場合には１枚のウェハにマトリックス状に数１０個〜１００個単位ものオーダーで極めて多数のチップが配列形成されるので、そのような極めて多数のチップに対してフォトマスクを用いた一回の露光でパターンを一括転写することが可能である。しかし、それと比較すると、ＴＡＢ方式の実装パッケージ内に用いられるようなプリント配線板の場合には、その特殊な形状による制約等に起因して、一度の露光あたりに転写可能な配線板の数量は桁違いに少ない。しかも、そのような露光プロセスで必要とされる露光マスク自体の作製に多大な時間とコストとが掛かってしまう。
このような理由から、特にＴＡＢ方式などのような小型化が近年著しい配線板の製造方法の場合には、半導体ウェハの場合とは大幅に異なり(むしろ逆に)、一度の露光あたりに転写可能な配線板の数量が少ない割にはその製造が煩雑で多大な時間およびコストの掛かる露光マスクを使用することを回避して、レーザー光５によってフィルム４上に直描したほうが、総合的な作製期間をより短縮化することが可能となり、延いてはその製造コストの低廉化も達成されることとなるのである。

また、折角、レーザー光５を用いて直描するのであれば、そのレーザー光５をより直接的に銅箔２に照射してパターン形成すればよいようにも、一見、思われる。しかし実際には、本実施の形態に係る配線板の製造方法のようにフィルム４をレーザー光５の照射によってパターン加工し、それをエッチングレジストとして用いてウェットエッチング法によって銅箔２をパターン加工したほうが、出来上がった配線板における配線パターン７のピッチ／パターンのさらなる微細化・高密度化を確実に達成することが可能となるのである。むしろ、レーザー光５で銅箔２を直接にパターン加工する場合には、出来上がった配線パターン７のピッチ／パターンの精度が阻害される虞さえもあり得るので、この点でも本実施の形態に係る配線板の製造方法のほうが有利である。

何故なら、特に本実施の形態や実施例で説明したようなＴＡＢ方式のプリント配線板の場合には、その本質的な技術上の要請から、配線のピッチ／ラインの微細化・高密度化が近年さらに進んできているので、それに対応するべく、配線パターン７を形成するための銅箔２としてはさらに薄いものが用いられるようになってきている。またそれと共に、実装パッケージの薄型化に対応するべく、ＴＡＢ方式の絶縁性基板１として用いられるポリイミドフィルムの厚さも近年ますます薄くなってきている。このため、レーザー光５の直接的な照射によって銅箔２を微細なパターンに加工しようとすると、そのときのレーザー光５の照射によって与えられる熱エネルギーや光エネルギーの伝導・拡散等に起因して、薄くて脆い銅箔２における除去すべき部分の近傍の、本来除去すべきでない部分に、損傷やクラックが生じる虞がある。また、そのレーザー光５の照射で余った熱や銅箔２を貫通したレーザー光５が絶縁性基板１にまで達して、その部分の絶縁性基板１を損傷させてしまう虞もある。あるいは逆に、そのような絶縁性基板１の損傷を回避するためにレーザー光５の出力レベルを抑えたりその焦点深度を微妙な浅さに設定したりすると、そのレーザー光５を照射した部分の銅箔２が完全には除去されないでスミア状や残渣状に残ってしまうなどして配線不良が生じる虞もある。

しかし、本実施の形態に係る配線板の製造方法によれば、銅箔２の上に貼り合わされたフィルム４に対してレーザー光５を照射することによってそれをパターン加工しているので、レーザー光５が直接に銅箔２や絶縁性基板１へ照射されることは殆どない。従って、レーザー光５の照射に起因したその近傍の銅箔２や絶縁性基板１への損傷やクラック等の発生の虞を、本実施の形態に係る配線板の製造方法によれば、解消することができる。
また、フィルム４は銅箔２の表面上に配置されており、かつレーザー光５は銅箔２の表面における除去されるべき部分の上に照射される。従って、たとえレーザー光５がフィルム４を貫通して銅箔２の表面にまで達してしまってその部分の銅箔２の表面に傷を付けたとしても、その後のウェットエッチング工程でその部分は除去されるのであるから、結果的に全く問題ないこととなる。
しかも、そのようにしてパターン加工されたフィルム４をエッチングレジストとして用いたウェットエッチング法によって銅箔２をパターン加工して配線パターン７を形成するようにしているので、レーザービーム直射カッター法やプレス加工法のような、本実施の形態以外のパターン加工法よりも確実かつ精確に銅箔２をパターン加工して微細な配線パターン７を形成することが可能となる。

このように、本実施の形態に係る配線板の製造方法によれば、配線板における配線パターン７のピッチ／パターンのさらなる微細化・高密度化を達成しつつ、その総合的な作製期間の短縮化および製造コストの低廉化を達成することが可能となる。

実施例として、パーソナルコンピュータのような汎用コンピュータのメモリ用半導体装置に用いられる配線板の製造の場合の一例について説明する。
絶縁性基板１として、デュポン（社名）製の厚さ２５μｍのカプトン（商品名）を用いた。また、銅箔２としては、三井金属（社名）製の厚さ１２μｍのＳＱ−ＶＬＰ（商品名）を用いた。
フィルム４としては、レーザー加工が可能でかつアルカリ水溶液で剥離可能な材質の、厚さ１０μｍ以下のアクリル樹脂フィルムを用いた。このフィルム４を、上記の銅箔２の表面上に、ロールラミネータによって貼り付けた。
そしてレーザー加工機８を用いて、ビーム径を２０μｍ以下とし波長を２５０〜５５０μｍの範囲内とした紫外レーザー光５を照射してフィルム４を所望のパターンに加工し、それをエッチングレジストとして用いてウェットエッチング法により銅箔２をパターン加工し、配線パターン７を形成した。
その後、剥離液としてアルカリ水溶液を用いてフィルム４を剥離した。

このような本実施例の配線板の製造方法によって、ファインピッチ／ラインの配線パターン７を形成することができた。しかも、この製造方法によれば、従来の一般的な露光マスク等を用いた製造方法と比較して、総合的な製造時間が短縮され、また製造コストも約１０％低廉価することが可能となることが確認された。

なお、上記の実施の形態および実施例では、本発明がＴＡＢ用のフレキシブル配線板の製造方法において特に好適なものであることから、絶縁性基板１としてＴＡＢ用のフレキシブル基板を用いる場合について説明したが、本発明はこれのみには限定されないことは勿論である。本発明はガラスエポキシ基板のようないわゆるリジッド基板を用いた配線板の製造などにも適用可能である。
また、フィルム４としては、レーザー加工が可能でかつウェットエッチング工程終了後にアルカリ水溶液などで確実に剥離可能な材質という条件を満たすものであれば、上記で説明したアクリル樹脂やノボラック樹脂等以外の材料からなるフィルムを利用することも可能であることは言うまでもない。

本発明を実施するための形態に係る配線板の製造方法の主要な工程を示す断面図である。 従来の典型的なフレキシブルプリント配線板の製造方法の主要な工程を示す断面図である。

符号の説明

１ 絶縁性基板
２ 銅箔
３ 配線板基材
４ フィルム
５ レーザー光
７ 配線パターン
８ レーザー加工機

Claims (5)

1. 表面に銅箔を貼設してなる絶縁性基板における当該銅箔の表面上に、レーザー光照射によるパターニング加工が可能な材質からなるフィルムを貼り付ける工程と、
   前記フィルムにレーザー光を照射することで当該レーザー光が照射された部分を除去して、前記フィルムを所望のパターンに加工する工程と、
   前記フィルムのパターンをエッチングレジストとして用いて前記銅箔をエッチング加工する工程と、
   前記エッチング加工を行った後、前記フィルムを剥離する工程と
   を含むことを特徴とする配線板の製造方法。
2. 請求項１記載の配線板の製造方法において、
   前記フィルムとして、アルカリ水溶液によって剥離可能な樹脂フィルムを用いることを特徴とする配線板の製造方法。
3. 請求項１または２記載の配線板の製造方法において、
   前記フィルムの厚さを、１０μｍ以下とすることを特徴とする配線板の製造方法。
4. 請求項１ないし３のうちいずれか１項に記載の配線板の製造方法において、
   前記レーザー光として、ビーム径が２０μｍ以下でかつ波長が２５０〜５５０μｍの紫外レーザー光を用いることを特徴とする配線板の製造方法。
5. 請求項１ないし４のうちいずれか１項に記載の配線板の製造方法において、
   前記絶縁性基板をＴＡＢ用のフレキシブル基板とし、かつ前記銅箔の厚さを１２μｍ以下とすることを特徴とする配線板の製造方法。

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