JP2008172273A

JP2008172273A - 回路基板の製造方法

Info

Publication number: JP2008172273A
Application number: JP2008075324A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Hamatsu; 力濱津; Hideto Misawa; 英人三澤
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2008-03-24
Filing date: 2008-03-24
Publication date: 2008-07-24

Abstract

【課題】通常よりも特に厚みの厚い回路が形成された回路基板を得る場合に、エッチファクターが高められた（アンダーカット量が小さく抑えられた）回路基板を迅速に製造することができる方法を提供する。
【解決手段】絶縁基板２の片面又は両面に回路形成をすることによって回路基板１を製造する方法に関する。厚み１０５μｍ以上の金属層３を絶縁基板２の片面又は両面に形成する。機械加工を行った後にレーザ加工を行う。上記金属層３のうち回路非形成部３ａを除去する。回路形成部３ｂを残して回路形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、絶縁基板の片面又は両面に回路形成された回路基板の製造方法に関するものである。

プリント配線板として用いられる回路基板１は、図５に示すように製造されている。すなわち、まず絶縁基板２の表面に銅箔等の金属箔で金属層３を設けて金属張積層板５を製造し（図５（ａ））、この金属張積層板５をドライフィルム９等のレジスト４でラミネートする（図５（ｂ））。次に、回路パターンが形成されたマスクフィルム１０を通してＵＶ等の光をドライフィルム９に照射することによって露光処理を行った後（図５（ｃ））、現像液を用いてドライフィルム９の非露光部分を溶解させる（図５（ｄ））。そうすると、金属層３のうち回路７を形成しない部分である回路非形成部３ａが露出し、金属層３のうち回路７を形成する部分である回路形成部３ｂの表面がエッチングレジスト６で被覆されることとなる。そして、エッチング液を用いて回路非形成部３ａの金属層３を溶解除去した後（図５（ｅ））、エッチングレジスト６を剥離すると、図５（ｆ）に示すような回路基板１を得ることができるものである。

従来においては、金属層３の厚みは７０μｍ以下が主流であり、厚くても１０５μｍ程度であったが、近年においては、自動車用途等で大容量化や高放熱化を図るため、金属層３の厚みをさらに厚くする必要性が生じてきた（例えば、特許文献１参照。）。
特開平９−２９３９５０号公報

しかしながら、厚みが１０５μｍを超えるような金属層３をエッチング液で溶解除去するとなれば、これに要する時間がかかるうえに、エッチング液の使用量も増加してコストアップにつながるという問題が生じる。加えて金属層３の厚みが厚くなれば、エッチングが絶縁基板２に対して垂直方向に進むだけでなく、平行な方向にも進行することとなり、図５（ｅ）（ｆ）に示すように、サイドエッチングによるアンダーカットが顕著にみられ、エッチファクターが低下するようになる。このようなエッチファクターの低下は、回路基板１の大容量化や高放熱化を阻害する要因となる。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、特に厚みの厚い回路が形成された回路基板を得る場合に、エッチファクターが高められた（アンダーカット量が小さく抑えられた）回路基板を迅速に製造することができる方法を提供することを目的とするものである。

本発明の請求項１に係る回路基板の製造方法は、絶縁基板２の片面又は両面に回路形成をすることによって回路基板１を製造するにあたって、厚み１０５μｍ以上の金属層３を絶縁基板２の片面又は両面に形成し、機械加工を行った後にレーザ加工を行うことによって、上記金属層３のうち回路非形成部３ａを除去すると共に回路形成部３ｂを残して回路形成することを特徴とするものである。

本発明の請求項１に係る回路基板の製造方法によれば、特に厚みの厚い回路が形成された回路基板を得る場合に、エッチファクターを高め（アンダーカット量を小さく抑え）、回路基板を迅速に製造することができるものである。

以下、本発明の実施の形態を説明する。

（参考例１）
図２に参考例１に係る回路基板の製造方法の一例を示す。この方法では、まずガラス基材エポキシ樹脂等の絶縁基板２の表面に銅箔等の金属箔で金属層３を設けて金属張積層板５を製造する（図２（ａ））。回路基板１の大容量化及び高放熱化を図るため、厚み１０５μｍ以上の金属層３を絶縁基板２の表面に形成するものであり、上記金属層３は図２に示すように絶縁基板２の両面に形成することができるほか、片面にのみ形成することもできる。なお、金属層３の厚みの上限は、特に限定されるものではないが、実質的には４００μｍである。絶縁基板２の厚みも、特に限定されるものではないが、例えば、０．１〜２．０ｍｍである。

次に、金属層３の表面にレジスト４を塗布した後（図２（ｂ））、このレジスト４にＵＶ等の光を照射することによって露光処理を行う（図２（ｃ））。そうすると、金属層３の全面がエッチングレジスト６で被覆されることとなる。

次に、機械加工を行うことによって、金属層３のうち回路７を形成しない部分である回路非形成部３ａを除去する（図２（ｄ））。金属層３のうち回路７を形成する部分である回路形成部３ｂは除去しない。機械加工としては、特に限定されるものではないが、例えば、ルータ加工を行うことができる。ルータ加工では、ルータビット８を用いて回路非形成部３ａの金属層３を切削除去することとなるが、このような機械加工を行えば、アンダーカット量を小さく抑えることができる。エッチングでは、金属層３の厚みが厚くなればなるほど絶縁基板２に対して平行な方向にエッチング液が進行するのを有効に防止することができなくなるが、上記のような機械加工であれば、金属層３の厚みに関係なく、絶縁基板２に対して平行な方向に金属層３が侵食されることはないからである。また、エッチングでは、回路非形成部３ａの金属層３がエッチング液で溶解除去されるのを待つしかないが、上記のような機械加工であれば、例えば、ルータビット８の回転数を上げることによって、回路非形成部３ａの金属層３の除去速度を自由に高めることができる。よって、上記機械加工は、回路非形成部３ａの金属層３の大部分が除去されるまで可能な限り行うのが好ましい。

機械加工のみでは回路非形成部３ａの金属層３を完全に除去するのが難しく、後に短絡の原因ともなるので、上記機械加工を行った後に化学的処理を行う（図２（ｅ））。化学的処理としては、特に限定されるものではないが、例えば、塩化第二銅エッチング液を用いたエッチングを行うことができる。エッチングでは、絶縁基板２に対して平行な方向にエッチング液が進行するのを防止できないという欠点があるものの、参考例１では化学的処理を行う前にあらかじめ機械加工を行って回路非形成部３ａの金属層３の大部分を除去しているので、エッチング液の使用量は少量で済み、しかもエッチングに要する時間が短くなることによって、エッチング液に起因するアンダーカット量を小さく抑えることができるものである。エッチングによる化学的処理を行うと、回路非形成部３ａの幅（回路７間の間隔）が０．００５〜０．０２ｍｍ（５〜２０μｍ）広がるおそれがあるので、機械加工を行う場合には、あらかじめ設計値よりも０．００５〜０．０２ｍｍ狭く回路非形成部３ａの金属層３を除去しておくのが好ましい。

化学的処理が終了すると、図２（ｅ）に示すように上記金属層３のうち回路非形成部３ａが完全に除去されると共に回路形成部３ｂが残る。そして、それまで回路形成部３ｂの表面を被覆していたエッチングレジスト６を剥離することによって、厚み１０５μｍ以上の回路７が表面に形成された回路基板１を得ることができるものである（図２（ｆ））。

上記のように、参考例１に係る回路基板の製造方法によれば、通常よりも特に厚みの厚い回路７が形成された回路基板１を得る場合に、機械加工を行うことによって、エッチファクターを高め（アンダーカット量を小さく抑え）、回路基板１を迅速に製造することができるものであり、化学的処理を行うことによって、機械加工のみでは除去しきれない金属層３を完全に除去して仕上げることができるものである。

図２に示す方法では、機械加工を行う前に、金属層３の表面にレジスト４を塗布しているが（図２（ｂ）（ｃ））、レジスト４は特に塗布する必要はない。しかし、レジスト４を塗布してエッチングレジスト６を形成しておけば、このエッチングレジスト６で回路形成部３ｂの金属層３の表面を保護することができ、エッチング等による化学的処理の工程（図２（ｅ））で回路７が薄くなるのを防止することができるものである。よって、金属層３の表面にレジスト４を塗布しないよりも塗布しておく方が好ましい。

（参考例２）
図３に参考例２に係る回路基板の製造方法の一例を示す。この方法では、まずガラス基材エポキシ樹脂等の絶縁基板２の表面に銅箔等の金属箔で金属層３を設けて金属張積層板５を製造する（図３（ａ））。回路基板１の大容量化及び高放熱化を図るため、厚み１０５μｍ以上の金属層３を絶縁基板２の表面に形成するものであり、上記金属層３は図３に示すように絶縁基板２の両面に形成することができるほか、片面にのみ形成することもできる。なお、金属層３の厚みの上限は、特に限定されるものではないが、実質的には４００μｍである。絶縁基板２の厚みも、特に限定されるものではないが、例えば、０．１〜２．０ｍｍである。

次に、機械加工を行うことによって、金属層３のうち回路７を形成しない部分である回路非形成部３ａを除去する（図３（ｂ））。金属層３のうち回路７を形成する部分である回路形成部３ｂは除去しない。機械加工としては、特に限定されるものではないが、例えば、ルータ加工を行うことができる。ルータ加工では、ルータビット８を用いて回路非形成部３ａの金属層３を切削除去することとなるが、このような機械加工を行えば、アンダーカット量を小さく抑えることができる。エッチングでは、金属層３の厚みが厚くなればなるほど絶縁基板２に対して平行な方向にエッチング液が進行するのを有効に防止することができなくなるが、上記のような機械加工であれば、金属層３の厚みに関係なく、絶縁基板２に対して平行な方向に金属層３が侵食されることはないからである。また、エッチングでは、回路非形成部３ａの金属層３がエッチング液で溶解除去されるのを待つしかないが、上記のような機械加工であれば、例えば、ルータビット８の回転数を上げることによって、回路非形成部３ａの金属層３の除去速度を自由に高めることができる。よって、上記機械加工は、回路非形成部３ａの金属層３の大部分が除去されるまで可能な限り行うのが好ましい。

次に、ローラ式塗布装置等を用いて回路形成部３ｂの金属層３の表面にレジスト４を塗布した後（図３（ｃ））、このレジスト４にＵＶ等の光を照射することによって露光処理を行う（図３（ｄ））。そうすると、回路形成部３ｂの金属層３の表面のみがエッチングレジスト６で被覆されることとなる。なお、回路非形成部３ａの金属層３の表面にレジスト４が塗布された場合には、このレジスト４には露光処理を行わず、現像液を用いて上記レジスト４を溶解除去する。これにより、回路形成部３ｂの金属層３の表面のみがエッチングレジスト６で被覆されることとなる（図３（ｄ））。

機械加工のみでは回路非形成部３ａの金属層３を完全に除去するのが難しく、後に短絡の原因ともなるので、上記機械加工を行ってレジスト４を塗布した後に化学的処理を行う（図３（ｅ））。化学的処理としては、特に限定されるものではないが、例えば、塩化第二銅エッチング液を用いたエッチングを行うことができる。エッチングでは、絶縁基板２に対して平行な方向にエッチング液が進行するのを防止できないという欠点があるものの、参考例２では化学的処理を行う前にあらかじめ機械加工を行って回路非形成部３ａの金属層３の大部分を除去しているので、エッチング液の使用量は少量で済み、しかもエッチングに要する時間が短くなることによって、エッチング液に起因するアンダーカット量を小さく抑えることができるものである。エッチングによる化学的処理を行うと、回路非形成部３ａの幅（回路７間の間隔）が０．００５〜０．０２ｍｍ（５〜２０μｍ）広がるおそれがあるので、機械加工を行う場合には、あらかじめ設計値よりも０．００５〜０．０２ｍｍ狭く回路非形成部３ａの金属層３を除去しておくのが好ましい。

化学的処理が終了すると、図３（ｅ）に示すように上記金属層３のうち回路非形成部３ａが完全に除去されると共に回路形成部３ｂが残る。そして、化学的処理を行っている間回路形成部３ｂの表面を被覆していたエッチングレジスト６を剥離することによって、厚み１０５μｍ以上の回路７が表面に形成された回路基板１を得ることができるものである（図３（ｆ））。

上記のように、参考例２に係る回路基板の製造方法によれば、通常よりも特に厚みの厚い回路７が形成された回路基板１を得る場合に、機械加工を行うことによって、エッチファクターを高め（アンダーカット量を小さく抑え）、回路基板１を迅速に製造することができるものであり、化学的処理を行うことによって、機械加工のみでは除去しきれない金属層３を完全に除去して仕上げることができるものである。

図３に示す方法では、機械加工を行った後化学的処理を行う前に、金属層３の表面にレジスト４を塗布しているが（図３（ｃ）（ｄ））、レジスト４は特に塗布する必要はない。しかし、レジスト４を塗布してエッチングレジスト６を形成しておけば、このエッチングレジスト６で回路形成部３ｂの金属層３の表面を保護することができ、エッチング等による化学的処理の工程（図３（ｅ））で回路７が薄くなるのを防止することができるものである。よって、金属層３の表面にレジスト４を塗布しないよりも塗布しておく方が好ましい。

（実施形態１）
図１に本発明に係る回路基板の製造方法の一例を示す。この方法では、まずガラス基材エポキシ樹脂等の絶縁基板２の表面に銅箔等の金属箔で金属層３を設けて金属張積層板５を製造する（図１（ａ））。回路基板１の大容量化及び高放熱化を図るため、厚み１０５μｍ以上の金属層３を絶縁基板２の表面に形成するものであり、上記金属層３は図１に示すように絶縁基板２の両面に形成することができるほか、片面にのみ形成することもできる。なお、金属層３の厚みの上限は、特に限定されるものではないが、実質的には４００μｍである。絶縁基板２の厚みも、特に限定されるものではないが、例えば、０．１〜２．０ｍｍである。

次に、機械加工を行うことによって、金属層３のうち回路７を形成しない部分である回路非形成部３ａを除去する（図１（ｂ））。金属層３のうち回路７を形成する部分である回路形成部３ｂは除去しない。機械加工としては、特に限定されるものではないが、例えば、ルータ加工を行うことができる。ルータ加工では、ルータビット８を用いて回路非形成部３ａの金属層３を切削除去することとなるが、このような機械加工を行えば、アンダーカット量を小さく抑えることができる。エッチングでは、金属層３の厚みが厚くなればなるほど絶縁基板２に対して平行な方向にエッチング液が進行するのを有効に防止することができなくなるが、上記のような機械加工であれば、金属層３の厚みに関係なく、絶縁基板２に対して平行な方向に金属層３が侵食されることはないからである。また、エッチングでは、回路非形成部３ａの金属層３がエッチング液で溶解除去されるのを待つしかないが、上記のような機械加工であれば、例えば、ルータビット８の回転数を上げることによって、回路非形成部３ａの金属層３の除去速度を自由に高めることができる。よって、上記機械加工は、回路非形成部３ａの金属層３の大部分が除去されるまで可能な限り行うのが好ましい。

機械加工のみでは回路非形成部３ａの金属層３を完全に除去するのが難しく、後に短絡の原因ともなるので、上記機械加工を行った後にレーザ加工を行う（図１（ｃ））。レーザＬとしては、特に限定されるものではないが、例えば、炭酸ガスレーザ（ＣＯ_２レーザ）、ＹＡＧレーザ、エキシマレーザ等を照射することができる。レーザ加工には精密な加工ができるという利点があるものの、機械加工を行うことなくレーザ加工のみを行うようにすると、回路非形成部３ａの金属層３を除去するのに時間がかかる。しかし、図１（ｂ）（ｃ）に示すようにレーザ加工を行う前にあらかじめ機械加工を行って回路非形成部３ａの金属層３の大部分を除去しているので、レーザ加工に要する時間を短くすることができるものである。

レーザ加工が終了すると、図１（ｃ）に示すように上記金属層３のうち回路非形成部３ａが完全に除去されると共に回路形成部３ｂが残ることによって、厚み１０５μｍ以上の回路７が表面に形成された回路基板１を得ることができるものである。

上記のように、本発明に係る回路基板の製造方法によれば、特に厚みの厚い回路７が形成された回路基板１を得る場合に、機械加工を行うことによって、エッチファクターを高め（アンダーカット量を小さく抑え）、回路基板１を迅速に製造することができるものであり、レーザ加工を行うことによって、機械加工のみでは除去しきれない金属層３を完全に除去して仕上げることができるものである。しかもレーザＬは一般的に平行性に優れているので、回路非形成部３ａの金属層３のみを正確に除去することができるものであり、エッチング等の化学的処理を行う場合のように回路形成部３ｂの金属層３まで除去されるというサイドエッチングの問題が生じないものである。つまり、実施形態１によれば、参考例１及び２よりも、アンダーカット量をさらに小さく抑え、エッチファクターをさらに高めることができるものである。

以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。

（参考例）
まず絶縁基板２（ガラス基材エポキシ樹脂）の表面に銅箔で金属層３（厚み２４５μｍ）を設けて金属張積層板５を製造した（図３（ａ））。なお、絶縁基板２の厚みは０．４ｍｍである。

次に、ルータ加工を行うことによって、金属層３のうち回路７を形成しない部分である回路非形成部３ａを切削除去した（図３（ｂ））。金属層３のうち回路７を形成する部分である回路形成部３ｂは除去しなかった。

次に、ローラ式塗布装置を用いて回路形成部３ｂの金属層３の表面にレジスト４を塗布した後（図３（ｃ））、このレジスト４にＵＶを照射することによって露光処理を行った（図３（ｄ））。これにより、回路形成部３ｂの金属層３の表面のみがエッチングレジスト６で被覆された。

その後、エッチングを行った（図３（ｅ））。エッチング液としては、塩酸（１１５ｇ／ｌ）・過酸化水素・銅イオンを含む塩化第二銅エッチング液（溶液比重１．２９）を用いた。

エッチングが終了すると、図３（ｅ）に示すように上記金属層３のうち回路非形成部３ａが完全に除去されると共に回路形成部３ｂが残った。そして、エッチングを行っている間回路形成部３ｂの表面を被覆していたエッチングレジスト６を剥離することによって、厚み２４５μｍの回路７が表面に形成された回路基板１を得ることができた（図３（ｆ））。

（実施例）
まず絶縁基板２（ガラス基材エポキシ樹脂）の表面に銅箔で金属層３（２４５μｍ）を設けて金属張積層板５を製造した（図１（ａ））。なお、絶縁基板２の厚みは０．４ｍｍである。

次に、ルータ加工を行うことによって、金属層３のうち回路７を形成しない部分である回路非形成部３ａを除去した（図１（ｂ））。金属層３のうち回路７を形成する部分である回路形成部３ｂは除去しなかった。

その後、レーザ加工を行った（図１（ｃ））。レーザＬとしては、炭酸ガスレーザを照射した。

レーザ加工が終了すると、図１（ｃ）に示すように上記金属層３のうち回路非形成部３ａが完全に除去されると共に回路形成部３ｂが残ることによって、厚み２４５μｍの回路７が表面に形成された回路基板１を得ることができた。

（比較例）
まず絶縁基板２（ガラス基材エポキシ樹脂）の表面に銅箔で金属層３（厚み２４５μｍ）を設けて金属張積層板５を製造し（図５（ａ））、この金属張積層板５をドライフィルム９でラミネートした（図５（ｂ））。次に、回路パターンが形成されたマスクフィルム１０を通してＵＶをドライフィルム９に照射することによって露光処理を行った後（図５（ｃ））、現像液を用いてドライフィルム９の非露光部分を溶解させた（図５（ｄ））。そうすると、金属層３のうち回路７を形成しない部分である回路非形成部３ａが露出し、金属層３のうち回路７を形成する部分である回路形成部３ｂの表面がエッチングレジスト６で被覆されることとなった。そして、塩酸（１１５ｇ／ｌ）・過酸化水素・銅イオンを含む塩化第二銅エッチング液（溶液比重１．２９）を用いて回路非形成部３ａの金属層３を溶解除去した後（図５（ｅ））、エッチングレジスト６を剥離すると、図５（ｆ）に示すような回路基板１を得ることができた。

（評価）
上記のようにして回路基板１を５枚ずつ製造し、これらの回路基板１について、アンダーカットの程度を評価するため、エッチファクターを求めた。エッチファクターは、図４に示すように、回路基板１に垂直な方向のエッチング深さ（Ｈ）を、サイドエッチングによるアンダーカット量（（Ｂ−Ｔ）／２）で割った値として求めた。結果を下記［表１］に示す。なお、回路７はＢ＝３００μｍとなるように形成した。

上記結果は、回路基板１（５枚）の端部と中央部における回路７断面についての平均値である。

上記［表１］にみられるように、実施例及び参考例の方が、比較例よりも、エッチファクターが高い（アンダーカット量が小さく抑えられた）回路基板１を得られることが確認される。また、機械加工を行った後にレーザ加工を行った実施例の方が、機械加工を行った後に化学的処理を行った参考例よりも、エッチファクターがさらに高い（アンダーカット量がさらに小さく抑えられた）回路基板１を得られることが確認される。

本発明に係る回路基板の製造方法の一例を示すものであり、（ａ）〜（ｃ）は各工程の断面図である。参考例１に係る回路基板の製造方法の一例を示すものであり、（ａ）〜（ｆ）は各工程の断面図である。参考例２に係る回路基板の製造方法の一例を示すものであり、（ａ）〜（ｆ）は各工程の断面図である。エッチファクターを説明するための説明図である。従来の回路基板の製造方法の一例を示すものであり、（ａ）〜（ｆ）は各工程の断面図である。

符号の説明

１回路基板
２絶縁基板
３金属層
３ａ回路非形成部
３ｂ回路形成部

Claims

絶縁基板の片面又は両面に回路形成をすることによって回路基板を製造するにあたって、厚み１０５μｍ以上の金属層を絶縁基板の片面又は両面に形成し、機械加工を行った後にレーザ加工を行うことによって、上記金属層のうち回路非形成部を除去すると共に回路形成部を残して回路形成することを特徴とする回路基板の製造方法。