JP2008258483A - プリント配線板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 プリント配線板の製造プロセス全体に対してプロセス整合性の良好な方法によって、簡易かつ確実に配線の高さの均一化を達成することを可能としたプリント配線板の製造方法を提供する。
【解決手段】 基板１に導体金属３からなる配線２を形成してなるプリント配線板の製造方法であって、前記導体金属３を、所望のパターンの位置に、当該プリント配線板の完成時の配線高さとして設定された高さ以上の高さに析出させる工程と、前記析出させた導体金属３の高さをエッチングによって均一な高さに揃えて、前記導体金属３を前記完成時の配線高さを有する配線２とする工程とを備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば半導体装置用テープキャリアのような微細な配線パターンを備えたプリント配線板の製造方法に関する。

近年、この種のプリント配線板では、電子機器の小型化に伴い、配線の線幅等をはじめとしてプリント配線板全体に亘る各種寸法設定の微細化が急速に進行している。特に、ＣＯＦ（Chip On Film）テープにおいては、配線ピッチ微細化の要請が益々強くなってきており、例えば配線ピッチが２５μｍ以下といった、いわゆるファイン領域の寸法のリードを備えたＣＯＦテープなども製造されるようになってきている。
また、そのような配線ピッチの微細化に加えて、半導体装置のさらなる高集積化や信号処理高速化等に伴い、放熱性の向上もさらに強く要請されるようになって来た。
放熱性の向上のためには、配線高さを高くして熱容量を増大するという手法が有功である。このため、導体層の厚い配線を形成することが必要となる。
ところが、配線ピッチや線幅の微細化との両立を考え合わせると、配線の線幅やピッチ（スペース）のアスペクトレシオがさらに高いものとなるので、従来から一般に採用されていたサブトラクティブ法による配線形成は困難なものとなってきている。

サブトラクティブ法は、樹脂製の基材上に導電性金属層を積層してなる基板を用いて、その導電性金属層上に液体レジストまたはドライフィルム等の感光性樹脂層を形成し、それを露光・現像して所望の配線（回路）のレジストパターンを形成した後、エッチング処理によって導電性金属層のうちの非配線部分を蝕刻除去することで、導電性金属からなる所望のパターンの配線を形成する、というものである。このようなサブトラクティブ法では、サイドエッチングのような、いわゆるエッチングファクタに起因して、配線のピッチや線幅が微細になる程、また導体厚が厚くなる程、配線のトップ幅を確保することが困難になり、精確なパターニングができなくなってしまう傾向にある。

そこで、導電性金属層をサブトラクティブ法によって部分除去して配線を形成するのではなく、逆に、電解めっきや無電解めっきによって導電性金属を所望のパターンの位置に析出させることで配線を形成するという、フルアディティブ法やセミアディティブ法が採用されるようになってきた。
フルアディテイブ法は、絶縁性基板上の所望の配線パターンの位置にのみ無電解銅めっきのようなめっきによって導体金属を析出させることで配線を形成する、というものである。
また、セミアディティブ法は、アディティブ法とセミアディティブ法との中間に位置づけられる配線形成方法で、基板表面に下地金属層を設けておき、その上に感光性樹脂層をパターニングしてレジストパターンを形成した後、そのレジストパターンから露出した下地金属層の表面上に導体金属を電解銅めっきなどにより析出させることで配線を形成する。そしてその配線を形成した後には、感光性樹脂層を除去し、露出した不要な下地金属層を全て除去することで、所望の電気回路を構成する配線が完成する、というものである。

ところが、このようなフルアディティブ法およびセミアディティブ法（以下、これらを総称してアディティブ法とも呼ぶ）の場合、めっきにより析出された導体金属層には厚さにばらつきが発生しやすい傾向にある。従って、形成された配線の高さが不均一なものとなりやすい。このように配線の高さが不均一であると、プリント配線板が多層化すればする程、配線板における各中間層や表面での凹凸が大きくなるという不都合が生じる。また、特にＣＯＦテープのようなテープキャリアの場合には、配線高さが不均一であると、そ
のテープキャリアに半導体チップを実装して電気的接続を行う際に、接続不良が多発する虞がある。
このため、アディティブ法を用いてプリント配線板の配線を形成する場合には、導体金属を析出させた後、感光樹脂層を除去する前に、バフ研磨法、ＣＭＰ（ケミカルメカニカルポリッシング）法、電解研磨法などによって導体金属を研磨することで、均一な厚さの配線を得るようにする、という手法が提案されている（特許文献１参照）。

特開２００４−３６３２８３号公報

しかしながら、上記のような従来提案されている研磨方法は、一般にエッチングプロセスやアディティブプロセス（導体析出プロセス）のような化学的プロセスの組み合わせで成立しているプリント配線板の製造プロセス全体に対して、プロセス整合性が極めて悪いので、製造ラインの煩雑化やスループットの大幅な低下を引き起こしやすいという問題があり、延いては、製造コストの低廉化の著しい妨げとなる虞もある。
本発明は、このような問題に鑑みて成されたもので、その目的は、プリント配線板の製造プロセス全体に対してプロセス整合性の良好な方法によって、簡易かつ確実に配線の高さの均一化を達成することを可能としたプリント配線板の製造方法を提供することにある。

本発明の第１のプリント配線板の製造方法は、基板に導体金属からなる配線を形成してなるプリント配線板の製造方法であって、前記導体金属を、所望のパターンの位置に、当該プリント配線板の完成時の配線高さとして設定された高さ以上の高さに析出させる工程と、前記析出させた導体金属の高さをエッチングによって均一な高さに揃えて、前記導体金属を前記完成時の配線高さを有する配線とする工程とを含むことを特徴としている。

本発明の第２のプリント配線板の製造方法は、上記第１のプリント配線板の製造方法において、前記導体金属を析出させる工程以前に、前記基板の表面に感光性樹脂層を形成し、当該感光性樹脂層を前記所望のパターンに従ってパターニングする工程と、前記導体金属を均一な高さに揃えた後、前記感光性樹脂層を除去する工程とを含むことを特徴としている。

本発明の第３のプリント配線板の製造方法は、上記第１または第２のプリント配線板の製造方法において、前記析出させた導体金属の高さをエッチングによって均一な高さに揃えるにあたり、エッチングシミュレータによるシミュレーションに基づいて、前記エッチングのパラメータを設定することを特徴としている。

本発明の第４のプリント配線板の製造方法は、上記第３のプリント配線板の製造方法において、前記導体金属の析出量のばらつきの前記基板上における位置的な分布に対応して、前記エッチングの際に用いるエッチャントの噴射ノズルの配置の設定を少なくとも含むエッチングパラメータを設定することを特徴としている。

本発明の第５のプリント配線板の製造方法は、上記第３または第４のプリント配線板の製造方法において、前記エッチングのパラメータとして、前記エッチングの際に用いるエッチャントの噴出位置および噴出速度を設定することを特徴としている。

本発明の第６のプリント配線板の製造方法は、上記第１ないし第５のうちいずれかのプリント配線板の製造方法において、前記析出させた導体金属の高さをエッチングによって
均一な高さに揃える工程では、前記導体金属をエッチングによりパターニングする場合に想定されるエッチング速度よりも遅いエッチング速度で前記導体金属をエッチングするエッチャントを用いることを特徴としている。

本発明の第７のプリント配線板の製造方法は、上記第１ないし第６のうちいずれかのプリント配線板の製造方法において、前記基板が、フレキシブル基板であり、当該プリント配線板が、半導体装置用テープキャリアであることを特徴としている。

本発明に係るプリント配線板の製造方法によれば、導体金属を、所望のパターンの位置に、そのプリント配線板の完成時の配線高さとして設定された高さ以上の高さに析出させる工程と、その析出させた導体金属の高さをエッチングによって均一な高さに揃えて、導体金属を完成時の配線高さを有する配線とする工程とを含むようにしたので、機械的な研磨工程を用いることなく、プリント配線板の製造プロセス全体に対してプロセス整合性の良好なエッチングによって、簡易かつ確実に配線の高さの均一化を達成することが可能となる。

以下、本実施の形態に係るプリント配線板の製造方法について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係るプリント配線板の製造方法における主要な工程の流れを示す図である。

このプリント配線板の製造方法は、例えばポリイミドフィルムのような絶縁性材料からなる基板１上に、電解めっき銅のような導体金属３からなる配線２を形成してなるプリント配線板の製造方法であって、導体金属３を、所望のパターンの位置に、このプリント配線板の完成時の配線高さとして設定された高さ以上の高さに析出させる工程と、析出させた導体金属３の高さをエッチングによって均一な高さに揃えて、その導体金属３を完成時の配線高さを有する配線２とする工程とを含んでいる。

さらに具体的には、まず、図１（ａ）に示したように、ポリイミドフィルムのような基材４の表面に基材金属層５（５ａ，５ｂ）をラミネートしてなる基板１上を用意する。

その基板１上に、図１（ｂ）に示したように、所望の配線パターンに対してラインアンドスペースを反転してなるレジストパターン６を、ドライフィルムのような感光性樹脂層の露光〜現像によって形成する。

続いて、図１（ｃ）に示したように、例えば電解銅めっき法、または無電解銅めっき法などのようなアディティブプロセスによって、銅のような導体金属３を、レジストパターン６で覆われていない（露出した）部分の基材金属層５の表面上に析出させる。
この析出工程の段階では、析出された導体金属３の高さは、基板１上でばらつきが生じていても構わない。

すなわち、銅のような導体金属３を析出させる場合には、生産能率をできるだけ高くするために、無電解めっき法よりも電解めっき法が好適なものとして用いられるが、配線パターンの密度分布や長さ、およびめっき電流の供給位置と電流供給用の電極（本実施の形態では基材金属層５等）の内部抵抗との兼ね合いなどに起因して、めっき電流密度の分布には偏りが不可避的に生じる。このため、この析出工程では、実際上、析出される導体金属３の高さは基板１上で不均一になることが避け難い。例えば、一般的なＣＯＦテープの製造工程において、セミアディティブ法により配線２を形成する場合には、電解めっき用
の電流がテープ（基板１）の両縁部から供給されることなどに起因して、テープの両縁に近い部分ほど導体金属３の析出高さが高くなり、逆にテープの幅方向中央部に近い部分ほど析出高さは相対的に低くなる傾向にある。
また、このような導体金属３の析出高さの不均一（ばらつき）は、無電解めっき法の場合でも、めっき浴槽内でのめっき液の濃度分布の偏り等に起因して、発生することが避け難い。

そこで、次の工程として、図１（ｄ）に示したように、導体金属３の高さのばらつきを、所定の許容誤差の範囲内にまで均一にできるように、エッチングプロセスによって、基板１の全面に亘って導体金属３をその上面からちょうどレジストパターン６の上面の高さに揃うまで蝕刻する。このようにすることで、導体金属３の高さが基板１の全面に亘って所定の許容誤差内にまで均一化される。

このエッチングによる導体金属３の高さの均一化の工程を行うにあたり、導体金属３の析出量の、基板１上における位置的な分布のシミュレーションを行って、導体金属３の高さのばらつきおよびその分布を把握しておき、その情報に基づいて、どの部分を重点的にエッチングすればよいのかを決定することで、より効果的かつ確実に導体金属３の高さ（つまり配線２の高さ）の均一化を達成することが可能となる。あるいは、導体金属３の析出工程が完了した段階で、所定の位置ごとにおける導体金属３の高さをサンプリング測定するようにしてもよい。

そして、そのような導体金属３の高さの不均一の情報を把握した後、エッチングシミュレータを用いるなどして、上記のエッチング工程における主要なパラメータである、エッチャント（エッチング液）の噴射ノズルを配置する位置や、そのときの個々のノズルにおけるエッチャントの噴出速度などのような種々の設定を行うことで、より効果的かつ確実に導体金属３の高さの均一化を達成することが可能となる。

また、このエッチング工程では、少なくとも導体金属３をエッチングによりパターニングすることを想定したときに予想されるエッチング速度よりも遅いエッチング速度で導体金属３をエッチングすることが可能なエッチャントを用いるようにすることが望ましい。これは、この導体金属３の高さを均一化させる工程で、一般的なサブトラクティブ法におけるエッチングの場合のような速いエッチャントを用いると、却ってこのエッチング工程で導体金属３の高さを均一化させることが困難となる場合が想定されるからであり、この観点から、より確実に導体金属３の高さを均一化するためには、この図１（ｄ）に示したエッチング工程ではできるだけ緩やかな（遅い）エッチングを行うことが望ましい。但し、余りにもエッチング速度が遅いと、このプリント配線板の製造工程全体のスループットを引き下げてしまうこととなるので、そのような不都合が生じることのないような範囲内で、可能な限り緩やかで均一なエッチングが行われるようにすることが望ましいことは勿論である。
このようにして導体金属３の高さを均一化した後、図１（ｅ）に示したように、レジストパターン６を除去する。

その後、図１（ｆ）、（ｇ）に示したように、導体金属３で覆われておらず露出している部分の基材金属層５ａ，５ｂを全て除去する。ここで、この基材金属層５ａ，５ｂを除去する工程では、一般的なサブトラクティブ法によって導体層をパターニングするような深いエッチング等を行うのではなく、導体金属３（配線２）の表面へのダメージが少なく、かつ効率的に基材金属層５ａ，５ｂを除去することが可能な方法を用いることが望ましい。
このようにして、均一な高さを有する配線２を完成する。

以上のように、本実施の形態に係るプリント配線板の製造方法によれば、導体金属３を、所望の配線パターンの位置に、このプリント配線板の完成時の配線２の高さとして設定された高さ以上の高さに析出させ、その析出させた導体金属３の高さをエッチングによって均一な高さに揃えて、導体金属３を均一な所望の高さの配線２とするようにしたので、プロセス整合性の良好でない機械的な研磨工程を用いることなく、プロセス整合性の良好なエッチングによって、簡易かつ確実に、配線２の高さの均一化を達成することができる。

しかも、析出させた導体金属３の高さをエッチング工程によって均一な高さに揃えるにあたり、基板１上における導体金属３の高さの位置的分布を把握またはシミュレートし、またそれと共に、エッチング工程におけるエッチャントの噴射ノズルの設置位置および各ノズルごとの噴出速度等の各種エッチングパラメータを種々変更した場合のエッチングの進行状況をシミュレートし、それらのシミュレーション結果に基づいて、実際のエッチング工程で採用するエッチングパラメータを最終的に決定するようにしたので、より効果的かつ確実に、導体金属３（配線２）の高さの均一化を達成することができる。

また、析出させた導体金属３の高さをエッチングによって均一な高さに揃える工程では、その導体金属３をエッチングによりパターニングする場合に想定されるエッチング速度よりも遅いエッチング速度でエッチングするようなエッチャントを用いるようにしたので、より確実に導体金属３の高さを均一化することができる。

なお、本発明のプリント配線板の製造方法は、特にＣＯＦのようなテープキャリアの製造方法に好適なものであるが、これのみには限定されないことは云うまでもない。

上記の実施の形態で説明したようなプリント配線板の製造方法によって、ＣＯＦテープを製造した。

基板１としては、平均厚さ３８μｍのポリイミドフィルムからなる基材４の表面にＮｉ−Ｃｒからなる基材金属層５ａ、Ｃｕからなる基材金属層５ｂをラミネートしてなるものを用いた。
この基板１における基材金属層５ｂの表面上に、ドライフィルムをラミネートし、これを露光〜現像して、レジストパターン６を形成した。

続いて、電解銅めっき法により、電解めっき銅からなる導体金属３を析出させた。このときの電解めっき工程は、硫酸銅めっき浴を用いて、電流２５Ａ、電圧４Ｖに設定して行った。完成時の所望の配線高さ（めっき層のみの厚さ）を８μｍと設定したので、この電解銅めっき工程で析出させる導体金属３の高さ（厚さ）はその８μｍ以上となるようにした。

そして、銅抑制剤を添加した塩化第二鉄、塩酸からなるエッチング液を用い、スプレー圧０．０５ＭＰａ、液温４５℃でエッチング液をスプレー（噴射）して、導体金属３の高さを均一化させるためのエッチング工程を行った。このとき、噴射ノズル７は、導体金属３の高さの分布の測定結果およびエッチングシミュレーションの結果に基づいて、図２に模式的に示したように、基板１の両縁部の導体金属３ａが中央部の導体金属３ｂよりも速く（多く）エッチングされるように、基板１の両縁部に寄せた位置に配置し、この部分にはエッチング液が優先的に多めに当たるようにした。また他方、基板１の中央部の上には噴射ノズル７を配置しないようにして、この部分の導体金属３ｂにはエッチング液が少なめに当たって、両縁部の導体金属３ａよりも遅く（少なく）エッチングされるようにした。

その後、レジストパターン６を炭酸ナトリウム水溶液によって除去し、続いて基材金属層５ｂを、過酸化水素および硫酸からなるエッチング液によって除去し、また基材金属層５ａを、塩酸を含むシード層除去液によって除去して、配線２を完成した。

このようにして本実施例に係る製造方法により作製されたプリント配線板では、配線２の高さの誤差（ばらつき）は、±０．５μｍであった。

この実施例に対する比較例として、一般的なセミアディティブ法により、上記の実施例と同様の設計でＣＯＦテープを作製した。
図３は、比較例のセミアディティブ法によるプリント配線板の製造工程の主要な流れを示す図である。

この比較例では、上記の実施例と同様の基板１を用いて（図３（ａ））、その表面上にドライフィルムをラミネートし、それを露光〜現像して、実施例と同様のレジストパターン６を形成した（図３（ｂ））。

そして基材金属層５をめっき電流供給電極として用いた電解銅めっき法により、レジストパターン６で覆われていない基材金属層５ｂの露出面上に、配線３０を析出形成した（図３（ｂ））。この電解銅めっき工程は、上記実施例と同様の硫酸銅めっき浴装置を用いて、めっき用供給電流２５Ａ、電圧４Ｖの設定で行った。上記実施例と同様に、設計上の（完成時の目標の）配線高さを８μｍと設定したので、この高さを目標値として電解めっき銅を析出させた。

その後、レジストパターン６を炭酸ナトリウム水溶液によって除去し、続いて基材金属層５ｂを、過酸化水素および硫酸からなるエッチング液によって除去し、また基材金属層５ａを、塩酸を含むシード層除去液によって除去して、配線３０を完成した。
このようにして比較例としてのセミアディティブ法により作製されたプリント配線板では、配線３０の高さの誤差（ばらつき）は、±２．０μｍであった。

以上のような実施例と比較例との比較実験により、本発明の実施例に係る製造方法によれば、従来の一般的なセミアディティブ法による配線３０の場合と比較して、配線２の高さの誤差（ばらつき）の最大値を１／４以下と大幅に低減することが可能となることが確認された。

本発明の実施の形態に係るプリント配線板の製造方法における主要な工程の流れを示す図である。 本発明の実施例に係るプリント配線板の製造方法における、エッチング工程でのエッチング液噴射ノズルの配置状態を模式的に示す図である。 比較例としての従来の一般的なセミアディティブ法によるプリント配線板の製造方法における主要な工程の流れを示す図である。

符号の説明

１ 基板
２ 配線
３ 導体金属
４ 基材
５ 基材金属層
６ レジストパターン
７ 噴射ノズル

Claims (7)

1. 基板に導体金属からなる配線を形成してなるプリント配線板の製造方法であって、
   前記導体金属を、所望のパターンの位置に、当該プリント配線板の完成時の配線高さとして設定された高さ以上の高さに析出させる工程と、
   前記析出させた導体金属の高さをエッチングによって均一な高さに揃えて、前記導体金属を前記完成時の配線高さを有する配線とする工程と
   を含むことを特徴とするプリント配線板の製造方法。
2. 請求項１記載のプリント配線板の製造方法において、
   前記導体金属を析出させる工程以前に、前記基板の表面に感光性樹脂層を形成し、当該感光性樹脂層を前記所望のパターンに従ってパターニングする工程と、
   前記導体金属を均一な高さに揃えた後、前記感光性樹脂層を除去する工程と
   を含むことを特徴とするプリント配線板の製造方法。
3. 請求項１または２記載のプリント配線板の製造方法において、
   前記析出させた導体金属の高さをエッチングによって均一な高さに揃えるにあたり、エッチングシミュレータによるシミュレーションに基づいて、前記エッチングのパラメータを設定する
   ことを特徴とするプリント配線板の製造方法。
4. 請求項３記載のプリント配線板の製造方法において、
   前記導体金属の析出量のばらつきの前記基板上における位置的分布に対応して、前記エッチングの際に用いるエッチャントの噴射ノズルの配置の設定を少なくとも含むエッチングパラメータを設定する
   ことを特徴とするプリント配線板の製造方法。
5. 請求項３または４記載のプリント配線板の製造方法において、
   前記エッチングのパラメータとして、前記エッチングの際に用いるエッチャントの噴出位置および噴出速度を設定する
   ことを特徴とするプリント配線板の製造方法。
6. 請求項１ないし５のうちいずれか１項に記載のプリント配線板の製造方法において、
   前記析出させた導体金属の高さをエッチングによって均一な高さに揃える工程では、前記導体金属をエッチングによりパターニングする場合に想定されるエッチング速度よりも遅いエッチング速度で前記導体金属をエッチングするエッチャントを用いる
   ことを特徴とするプリント配線板の製造方法。
7. 請求項１ないし６のうちいずれか１項に記載のプリント配線板の製造方法において、
   前記基板が、フレキシブル基板であり、当該プリント配線板が、半導体装置用テープキャリアである
   ことを特徴とするプリント配線板の製造方法。

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