JP2008258482A

JP2008258482A - プリント配線基板の製造方法

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Publication number: JP2008258482A
Application number: JP2007100406A
Authority: JP
Inventors: 秀介 ▲桑▼島; Hidesuke Kuwajima; Satoshi Chinda; 聡珍田
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 2007-04-06
Filing date: 2007-04-06
Publication date: 2008-10-23
Anticipated expiration: 2027-04-06
Also published as: JP5051355B2

Abstract

【課題】信頼性のある導体形状や導体表面が作製可能なプリント配線基板の製造方法を提供する。
【解決手段】絶縁基材(1)の少なくとも一方の面に形成された導電性金属層(2)上に、感光性樹脂膜(3)を形成する工程と、前記感光性樹脂膜(3)を露光・現像して、所要のレジストパターン(4)を形成する工程と、エッチング液により露出している前記導電性金属層(3)を除去して、導体パターン(5)を形成する一段目のエッチング工程と、前記レジストパター
ン(4)の感光性樹脂膜(3)を剥離する工程と、形成された前記導体パターン(5)を再びエッ
チング液で処理する二段目のエッチング工程とを含むプリント配線基板の製造方法である。
【選択図】図１

Description

本発明はプリント配線基板の製造方法、特に導電性金属層をエッチングにより導体パターンを形成する方法を改善したプリント配線基板の製造方法に関するものである。

電子基板の製造法として、サブトラクティブ法が広く使用されている。サブトラクティブ法は、樹脂基板上に導電性金属層を有する積層板上に液体レジストやドライフィルム等の感光性樹脂層を形成し、この感光性樹脂層を露光・現像して所望のレジストパターンを形成し、エッチング処理により露出部分の導電性金属層をエッチングした後、レジストパターンを剥離することによって配線パターンを形成する方法である。

近年、電子機器の小型化に伴って電子基板の微細化が急速に進行している。特に、液晶ドライバに使用されているＣＯＦ(Chip on Film)においては、配線ピッチ微細化の要求は一層強まっており、配線ピッチが２５μm以下というファイン領域のリードをもつテープ
も作られている。また、配線ピッチ微細化にともない、放熱性の向上も課題となっており、放熱性の向上のために、配線断面積の大きい配線形状が要求されている。

なお、関連する技術として、両面に銅箔を貼り付けた銅張積層板を搬送しながら両面の銅箔をエッチングした後、銅張積層板を反転して、両面の銅箔を再度エッチングすることにより、両面の銅箔を均一に薄くするという提案がある（特許文献１参照）。
特開平９−９２９５８号公報

しかしながら、断面積の大きい配線をサブトラクティブ法を用いて形成する場合、配線ピッチが微細になるほど困難となる。これは、エッチング液によるエッチングは等方的に行なわれるため、配線のトップ幅が確保できなくなるからである。即ち、図３に示すように、絶縁基材１１に形成された導電性金属層１２上に感光性樹脂膜１３のレジストパターン１４を形成し（図３(ａ)）、エッチング液により導電性金属層１２をエッチングしてゆき（図３(ｂ)〜(ｄ)）、エッチング後に感光性樹脂膜１３を剥離して配線１５を形成する（図３(ｅ)）が、配線１５はサイドエッチングによりトップ幅が狭くなってしまう。

一方、エッチングを異方的に行なうことで断面積の大きい配線を形成しようとした場合、エッチング後にレジストパターンを除去すると、図４に示すように、配線１５のトップ１５ａのエッジが尖った形状となる（なお、図中、Ｗｔは配線１５のトップ幅、Ｗｂはボトム幅である）。この配線形状は、ＣＯＦなどのプリント配線基板とＩＣチップとを接合する際に接続不良を起こしやすい。例えば、ＣＯＦテープをＩＣチップとフリップチップ接合する場合に、トップエッジが尖った配線形状は、ＩＣチップ側の金バンプとフィレットを形成しにくいため、問題となる。そして、この配線形状のプリント配線基板とＩＣチップとの接続不良は、配線間が微細になるほど顕著になる。例えば、２５μｍ以下という微細な配線ピッチでは、隣接するリード間隔が狭いためショート等の接続不良も起きやすくなる。また、フィレットを形成しにくく、さらに接合時の面圧が高くなってしまうため、フィレットの広がりによる配線間ショート等が起こり、接合時に不良となってしまうのである。

また、サブトラクティブ法を用いて形成した配線は、その側壁面が粗い場合があり、例えば、ＣＯＦで形成された配線に錫めっきをする際に、配線の側壁面が粗いと錫めっきの
異常析出が発生してしまう。

本発明は、上記課題を解決し、信頼性のある導体形状や導体表面が作製可能なプリント配線基板の製造方法を提供することにある。

本発明の第１の態様は、絶縁基材の少なくとも一方の面に形成された導電性金属層上に、感光性樹脂膜を形成する工程と、前記感光性樹脂膜を露光・現像して、所要のレジストパターンを形成する工程と、エッチング液により露出している前記導電性金属層を除去して、導体パターンを形成する一段目のエッチング工程と、前記レジストパターンの感光性樹脂膜を剥離する工程と、形成された前記導体パターンを再びエッチング液で処理する二段目のエッチング工程とを含むことを特徴とするプリント配線基板の製造方法である。
上記プリント配線基板には、いわゆるプリント回路基板(ＰＷＢ)、ＴＡＢ(Tape Automated Bonding)テープ、ＣＯＦ(Chip on Film)用テープ、ＦＰＣ(Flexible Printed Circuit)、ＢＧＡ (Ball Grid Array)用の配線テープが含まれる。

本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記一段目のエッチング工程は、サイドエッチングを抑制しつつ前記導体パターンを形成する主エッチング処理であり、前記二段目のエッチング工程は、前記形成された導体パターンを所望の形状又は表面にエッチングする処理であることを特徴とするプリント配線基板の製造方法。

本発明の第３の態様は、第１又は第２の態様において、前記一段目のエッチング工程で用いる前記エッチング液は、過酸化水素／硫酸溶液、塩化第二銅溶液、又は塩化第二鉄溶液であることを特徴とするプリント配線基板の製造方法である。

本発明の第４の態様は、第１〜第３の態様のいずれかの態様において、前記二段目のエッチング工程で用いる前記エッチング液は、過酸化水素／硫酸溶液、塩化第二銅溶液、又は塩化第二鉄溶液であることを特徴とするプリント配線基板の製造方法である。

本発明の第５の態様は、第１〜第３の態様のいずれかの態様において、前記二段目のエッチング工程を、電解酸洗を用いて行なうことを特徴とするプリント配線基板の製造方法である。

本発明によれば、レジストパターンで覆われた導電性金属層をエッチング液により除去して導体パターンを形成した後、レジストパターンを剥離した導体パターンを再びエッチング液で処理する二段階のエッチングを行っているため、所望の配線・ランドなどの導体の形状ないし導体表面が得られ、信頼性のあるプリント配線基板を製造することができる。

以下、本発明に係るプリント配線基板の製造方法の実施形態を図面を用いて説明する。図１は、この実施形態のプリント配線基板の製造における製造工程（ａ）〜（ｆ）を示す工程図である。

図１(ａ)に示すように、片面に導電性金属層２が形成された絶縁基材１を用意する。絶縁基材１は絶縁樹脂等の絶縁性の材料からなり、絶縁基材１は可撓性のあるフレキシブルなものでも、可撓性がないリジッドなものでも良い。また、絶縁基材１の両面に導電性金属層２を有するものでも良い。導電性金属層２は、銅箔などの金属箔、或いは銅めっき層などの金属めっき層でもよい。

まず、絶縁基材１の導電性金属層２上に感光性樹脂膜３を形成する（図１(ｂ)）。感光性樹脂膜３は、液状レジストを導電性金属層２上に塗布して形成したもの、或いは導電性金属層２上に貼付したドライフィルムなどでもよい。

次に、感光性樹脂膜３をフォトマスクを通して露光し、現像により所要のレジストパターン４を形成する（図１(ｃ)）。

レジストパターン４によって覆われていない導電性金属層２をエッチング液により除去して、配線パターン（導体パターン）５を形成する（図１(ｄ)）。このエッチング処理が一段目のエッチング工程となり、大体の配線（導体）６の形状が形成される。
一段目のエッチング工程で用いられるエッチング液としては、過酸化水素／硫酸溶液（過酸化水素と硫酸の混合水溶液）、塩化第二銅溶液、又は塩化第二鉄溶液などがある。導電性金属層２のエッチングは、エッチング液を導電性金属層２にスプレーしても、或いはエッチング液に浸漬させても良い。

配線パターン５を形成した後、レジストパターン４の感光性樹脂膜３をアルカリ水溶液等により剥離する（図１(ｅ)）。

更に、レジストパターン４が剥離された配線パターン５の配線６を、再びエッチング液で処理する（図１(ｆ)）。このエッチング処理が二段目のエッチング工程となり、最終的な形状・表面の配線（導体）７が形成される。
二段目のエッチング工程で用いられるエッチング液には、過酸化水素／硫酸溶液、塩化第二銅溶液、又は塩化第二鉄溶液などがある。エッチングは、エッチング液をスプレーしても、或いはエッチング液に浸漬させても良い。

一段目と二段目のエッチング工程で用いるエッチング液は、エッチング液のベース（過酸化水素と硫酸の混合水溶液、塩化第二銅、塩化第二鉄）は異なっても、同じであってもよい。ただし、一段目と二段目のエッチング工程では、エッチングの目的が異なる為、ベースとなるエッチング液の成分濃度（例えば、過酸化水素、硫酸、塩化鉄、塩化銅などの濃度）や、ベースとなるエッチング液に添加する添加剤の種類などは異なるのがよい。
即ち、一段目のエッチング工程のエッチング液は、狭い配線ピッチでも配線トップ幅を大きく残せるようなサイドエッチングを抑制したエッチング液が望ましい。二段目のエッチング工程のエッチング液は、感光性樹脂層のエッチングレジストパターンを剥離した後におこなうエッチングであり、形成された配線の断面積を極力維持したい為、形成された配線の高さ（厚み）の減少を抑え、配線トップのエッジを選択的にエッチングするエッチング液が望ましい。
また、二段目のエッチング工程のエッチング液は、一段目のエッチング工程で形成された配線の側壁面を平滑化するためのエッチング液を用いるようにしても良い。

このような二段階のエッチングにより、配線ピッチが狭い場合にも、断面積が大きく且つ配線トップのエッジが丸みを持った配線を形成でき、ＩＣチップとの接合時などにおいて信頼性が高いプリント配線板を効率良く製造することができる。
また、配線の側壁面が平滑なプリント配線板が得られ、例えば、配線に錫めっきを施す場合に、錫めっきの異常析出を防止できるなど、信頼性が高いプリント配線板を製造できる。

上記実施形態において、二段目のエッチング工程を、電解酸洗を用いて行なうようにしても良い。即ち、電解酸洗用液の液中にステンレス板とプリント配線板を浸漬し、ステンレス板とプリント配線板の配線との間に電圧を印加して、上記配線の表面を研磨する。電
解酸洗では、電流は尖った形状であるエッジ部に集中するため、配線のエッジ部のみが選択的に溶解され、尖った形状である配線のエッジ部を所望の丸い形状にすることができる。

次に、本発明の実施例を示してさらに詳しく説明する。
［実施例１］
平均厚さ３８μｍのポリイミドフィルムの表面にＮｉ−Ｃｒからなる基材金属層を有し、この基材金属層上に平均厚さ８μｍの電解銅層が形成された基材フィルムを使用した。
この基材フィルムの電解銅層の表面に感光性樹脂を塗布した後、露光・現像して、配線ピッチ２５μｍの感光性樹脂のレジストパターンを形成した。この感光性樹脂のレジストパターンでマスキングされた電解銅層を、塩化第二鉄（濃度：１５ｇ／Ｌ）、塩酸（濃度：０.１〜０.２ｇ／Ｌ）から成るエッチング液を用いて、スプレー圧０.２ＭＰａ、液温
３０℃で２５秒間、エッチング液をスプレーしてエッチングした。次に、得られた銅配線上の感光性樹脂で形成されたレジストパターンを水酸化ナトリウム水溶液でスプレーして除去した。その後、過酸化水素（濃度：２５ｇ／Ｌ）、硫酸（濃度：１００ｇ／Ｌ）から成るエッチング液を用いて、液温４０℃で１２０秒間、エッチング液に浸漬させてエッチング処理する二段目のエッチングをした。
上記のように形成された銅の配線パターンのトップ幅は６.５μｍ、ボトム幅は１２.５μｍであった。また、形成された配線の側壁面は平滑であった。

［比較例１］
実施例１と比較するために、比較例１として、従来と同様に一回のエッチングのみで配線を形成した。比較例１では、実施例１と同等の基材フィルムを用いて、塩化第二鉄（濃度：１５ｇ／Ｌ）、塩酸（濃度：０.１〜０.２ｇ／Ｌ）から成るエッチング液を用いて、液温３０℃で３５秒間エッチングすることで銅配線を形成し、次いで、得られた配線上の感光性樹脂で形成されたレジストパターンを水酸化ナトリウム水溶液をスプレーして除去し、プリント配線板を製造した。
この比較例１の配線のトップ幅は５.３μｍ、ボトム幅は１２.５μｍであり、形成された配線の側壁面は粗い形状であった。

［実施例２］
平均厚さ３８μｍのポリイミドフィルムの表面にＮｉ−Ｃｒからなる基材金属層を有し、この基材金属層上に平均厚さ８μｍの電解銅層が形成された基材フィルムを使用した。
この基材フィルムの電解銅層の表面に感光性樹脂を塗布した後、露光・現像して、配線ピッチ２５μｍの感光性樹脂のレジストパターンを形成した。この感光性樹脂のレジストパターンでマスキングされた電解銅層を、過酸化水素（濃度：２０ｇ／Ｌ）、硫酸（濃度：４ｇ／Ｌ）、ピリジン（濃度：０.１ｇ／Ｌ）、フェノールスルホン酸ナトリウム・１
水和物（濃度：１ｇ／Ｌ）から成るエッチング液を用いて、スプレー圧０.１ＭＰａ、液
温４０℃で約３００秒間、エッチングした。形成された配線は、図４に示すように、配線トップの幅が広く、かつ配線トップのエッジは尖った形状であった。この配線のトップ幅は１２.５μｍ、ボトム幅は１２μｍであった。
得られた配線上の感光性樹脂で形成されたレジストパターンを水酸化ナトリウム水溶液をスプレーして除去した。次いで、過酸化水素（濃度：８０ｇ／Ｌ）、硫酸（濃度：２５ｇ／Ｌ）から成るエッチング液を用いて、液温３０℃で３０秒間処理する二段目のエッチングをした。その結果、図２に示すように、配線７のトップ７ａのエッジは丸みを帯びた形状にすることができた（なお、７ｂは配線７の側壁面である）。この配線のトップ幅は１０μｍ、ボトム幅は１１μｍであった。

次に、上述したように、二段階のエッチング処理により作製した実施例２のＣＯＦ用テ
ープを、ＩＣチップとフリップチップ接合したところ、二段目のエッチングを行なわずに一段目のエッチングのみで配線を形成した比較例２のＣＯＦ用テープと比較して、ＩＣチップとの接合性が向上することが確認できた。
このように、二段階エッチングを行うことで、配線トップの形状を所望の形状にすることが可能であるため、ＩＣチップとの接合時に、面圧を抑制でき、フィレットの広がりによる配線間ショート等、接合時の不良を低減できることが分かった。

本発明に係るプリント配線基板の製造方法の一実施形態を示す工程図である。本発明の実施形態の製造方法により形成される配線形状の一例を示す断面図である。従来のサブトラクティブ法を用いて配線を形成する方法を示す工程図である。従来方法により形成される配線形状を示す断面図である。

符号の説明

１絶縁基材
２導電性金属層
３感光性樹脂膜
４レジストパターン
５配線パターン（導体パターン）
６配線（導体）
７配線（導体）
７ａ配線のトップ
７ｂ配線の側壁面

Claims

絶縁基材の少なくとも一方の面に形成された導電性金属層上に、感光性樹脂膜を形成する工程と、
前記感光性樹脂膜を露光・現像して、所要のレジストパターンを形成する工程と、
エッチング液により露出している前記導電性金属層を除去して、導体パターンを形成する一段目のエッチング工程と、
前記レジストパターンの感光性樹脂膜を剥離する工程と、
形成された前記導体パターンを再びエッチング液で処理する二段目のエッチング工程とを含むことを特徴とするプリント配線基板の製造方法。
前記一段目のエッチング工程は、サイドエッチングを抑制しつつ前記導体パターンを形成する主エッチング処理であり、前記二段目のエッチング工程は、前記形成された導体パターンを所望の形状又は表面にエッチングする処理であることを特徴とする請求項１に記載のプリント配線基板の製造方法。
前記一段目のエッチング工程で用いる前記エッチング液は、過酸化水素／硫酸溶液、塩化第二銅溶液、又は塩化第二鉄溶液であることを特徴とする請求項１又は２に記載のプリント配線基板の製造方法。
前記二段目のエッチング工程で用いる前記エッチング液は、過酸化水素／硫酸溶液、塩化第二銅溶液、又は塩化第二鉄溶液であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のプリント配線基板の製造方法。
前記二段目のエッチング工程を、電解酸洗を用いて行なうことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のプリント配線基板の製造方法。