JP2012212825A - 配線板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高板厚で大径や異形のスルーホールを有していても、スルーホールの開口を覆うテンティング用のエッチングレジストが破れるのを防止して信頼性を確保し、安価なテンティングプロセスの適用が可能な配線板の製造方法を提供する。
【解決手段】スルーホールめっきを形成した配線板のスルーホールに充填部材を充填する工程と、前記充填部材を充填したスルーホールの開口を覆うように感光性のドライフィルムをラミネートし、所定パターンを露光し、現像することにより、前記スルーホールの開口を覆うエッチングレジストを形成する工程と、前記配線板に対してエッチングを行う工程と、前記充填部材をスルーホールに充填したまま、前記スルーホールの開口を覆うエッチングレジストのみを除去する工程と、前記充填部材をスルーホールから取出す工程と、を有する配線板の製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、高板厚で大径や異形のスルーホールを有する配線板の製造方法に関する。

バックボードをはじめとする高多層で高板厚の配線板では、電子部品の高機能化に伴い、ますます高密度化や高多層化が進んでおり、それに伴って、板厚が３ｍｍ以上に厚くなり高板厚化する傾向がある。また、スルーホールは、層間接続用の比較的小径（直径０．２ｍｍ程度）や部品搭載用の中径（直径０．８〜２．０ｍｍ）で平面視円形のものに限られず、機器を取り付けたり、筐体に固定するための大径（直径３．０ｍｍ以上）のものや、長孔等の異形（平面視円形以外のもの）のものが要求されている。

このような、高板厚で大径や異形のスルーホールを有する配線板では、スルーホールの開口を覆うようにエッチングレジストを形成すると、大径のスルーホールでは、スルーホールの開口面積が大きいので、この開口を覆うエッチングレジストが現像工程やエッチング工程でのスプレー圧に耐えられずに破れる問題がある。また、異形のスルーホールにおいても、感光性レジストのドライフィルムをラミネートする際に、エッチングレジストが異形スルーホールの開口形状に沿って変形するので、局部的に応力が集中して強度が低下し、現像工程やエッチング工程でのスプレー圧に耐えられずに破れる問題がある。いわゆるテンティング工法において、スルーホールの開口を覆うエッチングレジストが破れると、エッチング液がスルーホール内に浸入して、スルーホールめっきをエッチングするので、信頼性が低下する問題がある。

スルーホールの開口を覆うエッチングレジストの破れを防止する方法としては、スルーホールの内壁にエッチングレジスト用の感光性樹脂を電着塗布する方法や、スルーホール内に孔埋めインクを充填する方法（特許文献１）や、エッチングレジストを２層とすることで強度を向上させる方法（特許文献２）等が知られている。

特開平１０−１２６０５５号公報 特開２００４−０２０６４３号公報

しかしながら、スルーホールの内壁にエッチングレジスト用の感光性樹脂を電着塗布する方法は、スルーホールの内壁を完全に露光することは難しいため、形成されるエッチングレジストに欠陥が生じやく、この結果、エッチングでピンホールが発生することがある。また、特許文献１の方法は、通常のエッチングレジストの形成に加えて、スルーホール内への孔埋めインクの充填、硬化、研磨、除去といった工程が必要であり、工数が大幅に増えてしまう問題がある。また、特許文献２の方法は、エッチングレジストが厚くなるため、材料コストが増加する問題がある。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、高板厚で大径や異形のスルーホールを有していても、スルーホールの開口を覆うテンティング用のエッチングレジストが破れるのを防止して信頼性を確保し、安価なテンティングプロセスの適用が可能な配線板の製造方法を提供する。

本発明は、以下に関する。
１．スルーホールめっきを形成した配線板のスルーホールに充填部材を充填する工程と、前記充填部材を充填したスルーホールの開口を覆うように感光性のドライフィルムをラミネートし、所定パターンを露光し、現像することにより、前記スルーホールの開口を覆うエッチングレジストを形成する工程と、前記配線板に対してエッチングを行う工程と、前記充填部材をスルーホールに充填したまま、前記スルーホールの開口を覆うエッチングレジストのみを除去する工程と、前記充填部材をスルーホールから取出す工程と、を有する配線板の製造方法。
２．項１において、充填部材が、フッ素系樹脂またはシリコーン系樹脂を用いて形成された配線板の製造方法。
３．項１または２において、充填部材が、円柱状に加工され、前記円柱の上面と側面及び下面と側面との角が面取りされた配線板の製造方法。
４．項１から３の何れかにおいて、充填部材が、配線板の厚み±１０％以内に形成された配線板の製造方法。

本発明によれば、高板厚で大径や異形のスルーホールを有していても、スルーホールの開口を覆うテンティング用のエッチングレジストが破れるのを防止して信頼性を確保し、安価なテンティングプロセスの適用が可能な配線板の製造方法を提供することができる。

本発明の配線板の製造方法を表すフロー図である。 本発明の配線板の製造方法に用いる充填材の（ａ）平面図及び（ｂ）断面図である。

本発明の配線板の製造方法は、図１に示すように、スルーホールめっき７を形成した配線板１のスルーホール２に充填部材５を充填する工程（Ｂ）と、前記充填部材５を充填したスルーホール２の開口を覆うように感光性のドライフィルム６をラミネートし（Ｃ）、所定パターンを露光し、現像することにより（Ｄ）、前記スルーホール２の開口を覆うエッチングレジスト３を形成する（Ｅ）工程と、前記配線板１に対してエッチングを行う工程（Ｆ）と、前記充填部材５をスルーホール２に充填したまま、前記スルーホール２の開口を覆うエッチングレジスト３のみを除去する工程（Ｇ）と、前記充填部材５をスルーホール２から取出す工程（Ｈ）と、を有する。

本発明の配線板の製造方法の対象となる配線板としては、スルーホールを有し、このスルーホールを覆うエッチングレジストを形成するための現像や水洗処理、及びエッチングレジストを形成した後にエッチングする工程（いわゆるテンティングプロセス）を有する配線板が挙げられる。特には、バックボードをはじめとする高板厚（厚さ３．０ｍｍ以上）の配線板であって、スルーホールの径が大径（直径３．０ｍｍ以上）のものや、長孔等の異形（平面視円形以外のもの）のものである場合に有効である。

本発明のスルーホールは、配線板に設けた貫通孔にスルーホールめっきを形成したものをいう。配線板に貫通孔を設ける方法としては、特に限定はないが、ドリル、ルータ、レーザ等を用いることができる。また、スルーホールめっきについても、貫通孔の内壁を覆い、層間を接続するものであれば、形成方法やめっきの種類に限定はないが、一般に、電解銅めっき、無電解銅めっき等を用いることができる。

本発明の充填部材は、スルーホールに一時的に充填され、スルーホールの開口を覆うように設けられる感光性のドライフィルムや、このドライフィルムに所定パターンを露光・現像して形成されるエッチングレジストを、スルーホールの内側から支持するものをいう。

充填部材は、フッ素系樹脂またはシリコーン系樹脂を用いて形成されたものであるのが望ましい。これにより、（１）ある程度の柔軟性やスルーホールめっきとの潤滑性を有するため、スルーホールの直径よりも充填部材の直径を若干大きくすることで、スルーホールへの一時的な固定と取出しが容易であり、また、スルーホールを傷つけたりしないようにできる。また、（２）加工性がよいので、種々の板厚や直径、形状のスルーホールに対応可能となる。また、（３）耐薬品性、耐熱性、耐磨耗性を有するため、感光性のドライフィルムのラミネート、所定パターンの露光、現像、エッチング、エッチングレジストの除去等の工程において、劣化、変形、溶融等して脱落したり、配線板に付着して異物となったり、または製造装置や処理液に悪影響を及ぼすのを抑制できる。さらに、万が一、スルーホールから脱落しても、製造装置や処理薬品に影響を与えるのを防止できる。

充填部材５は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、円柱状に加工され、円柱の上面１１と側面１３及び下面１２と側面１３との角が面取りされるのが望ましい。これにより、充填部材５をスルーホール２内に充填することが容易になるばかりでなく、充填部材５の上端部及び下端部の直径が中央部に比べて小さいため、スルーホール２への充填が容易になる。また、角が鋭角でないため、この上を覆って形成されるエッチングレジスト３にダメージを与え難く、破れを抑制することができる。

充填部材は、配線板の厚み±１０％以内に形成されるのが望ましい。これにより、充填部材を覆って形成されるエッチングレジストの変形が所定範囲に抑えられるので、破れを抑制する効果を向上することができる。

配線板のスルーホールに充填部材を充填する工程は、予め、充填する予定のスルーホールの孔径や形状、深さ（板厚）に合わせて、加工した充填部材を準備しておき、手作業または適当な充填装置を用いて自動で行うことができる。

本発明の感光性のドライフィルムとは、いわゆるフォトリソグラフ法によって導体回路を形成する際に、配線板上にラミネート、露光、現像することによって、エッチングレジストとを形成可能なものであり、露光、現像する前の状態のものをいう。つまり、紫外線による硬化はまだ行われていない状態のものである。本発明では、スルーホールに充填部材を充填して、テンティング法で導体回路を形成する際のエッチングレジストの破れを防止する。このため、例えば、エッチングレジストが破れ難いように、エッチングレジストを２重に形成可能な感光性のドライフィルム（特許文献２）のような特殊なものを使用する必要がなく、配線板の導体回路をテンティング法で形成する際に、一般に用いられるものを用いることができる。このため、安価な感光性のドライフィルムを選択することができる。

本発明のエッチングレジストとは、感光性のドライフィルムを配線板上にラミネートした後、所定のパターンを露光し、現像した後のものをいう。つまり、露光時の紫外線によって硬化し、所定パターンを形成した状態のものである。

エッチングレジストを形成する工程は、ラミネート、露光、現像によって行うことができる。例えば、ロール状のドライフィルムをラミネート装置に取り付け、配線板の温度を４０〜６０℃に予熱した後、ラミネート装置のラミネートロール温度を１０５〜１１５℃、ラミネート圧力を０．３〜０．５ＭＰａ、送り速度を０．７ｍ／分程度とする条件で行うことができる。

本発明のエッチングとは、配線板上のスルーホールめっきや金属箔等を除去して所定のパターンの導体回路を形成する工程をいう。エッチング液としては、塩化銅、塩化鉄、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム等の、一般の配線板の製造プロセスで用いられるものを用いることができる。エッチング時のスプレー圧は、一般的には、０．０１〜０．３ＭＰａ程度が用いられる。本発明では、スルーホールに充填部材を充填して、エッチングレジストの破れを防止する。このため、例えば、必要なエッチング量が大きい場合に、エッチングスプレー圧を１ＭＰａまたはそれ以上に高圧とすることも可能になる。このため、処理時間を短縮することができる。

本発明は、充填部材をスルーホールに充填したまま、スルーホールの開口を覆うエッチングレジストのみを除去する工程を有する。これは、従来のスルーホールに孔埋めインクを充填する方法（特許文献１）と大きく違う点であり、本発明のエッチングレジストを除去する工程では、充填部材はスルーホール内に充填されたままとなっている。このため、スルーホールの充填部材の上を覆ったエッチングレジストだけを除去すればよく、従来技術のようにスルーホールの内部の孔埋めインクまで除去する必要がないので、エッチングレジストの除去の工程の負荷が小さく、処理時間及び処理液への負担を軽減することができる。

以下、本発明の好適な実施例について説明するが、本発明は以下の実施例に限定されない。

（実施例１）
図１（Ａ）に示すように、板厚３．０ｍｍ、サイズ５００ｍｍ×４００ｍｍ、スルーホールが平面視円形で、直径６．０ｍｍ、８．０ｍｍ、１０．０ｍｍ、１２．０ｍｍの４種類を有する配線板１を準備した。次に、図１（Ｂ）に示すように、この配線板１のスルーホール２の直径、深さ（板厚）、形状に合わせて、円柱状に加工した充填部材５を準備し、手作業でスルーホール２に充填した。充填部材５はテフロン（登録商標）を用い、充填部材５の厚みは、板厚の１００％とした。また、充填部材５は、円柱の上面１１と側面１３及び下面１２と側面１３との角が面取りされている。

次に、図１（Ｃ）に示すように、感光性のドライフィルム６として、Ｈ−Ｗ４５０（日立化成工業株式会社製、商品名）、厚み４８μｍを、配線板１の表裏の全面にラミネートした。なお、ラミネートは、配線板１の表面温度を４０〜６０℃に予熱した後、手動ラミネータ（大成ラミネータ株式会社製）を用い、ラミネートロール温度を１０５〜１１５℃、速度を０．７ｍ／分、ラミネート圧力を０．３〜０．５ＭＰａとする条件で行った。

次に、図１（Ｄ）に示すように、所定パターンの露光を行った。露光は、感光性のドライフィルム６をラミネートした配線板１の両面に、フォトマスク８を位置合せし、手動平行露光機（オーク株式会社製）を用いて、紫外線９（ＵＶ）の露光量を１１０ｍＪ／ｃｍ^２とする条件行った。

次に、図１（Ｅ）に示すように、感光性のドライフィルム６に対して、現像を行った。現像は、アルカリ現像機（東京化工機株式会社製）を用い、現像液である１．５質量％の炭酸ナトリウム水溶液の温度を２９〜３１℃とし、搬送速度を１．６ｍ／分、現像スプレー圧を０．１４〜０．１８ＭＰａとする条件で行った。この段階で、エッチングレジスト３の破れ（テント破れ）の有無を確認した。確認は、３倍の実体顕微鏡を用いて行った。

次に、図１（Ｆ）に示すように、エッチングを行い導体回路１０を形成した。エッチングは、エッチング装置（東京化工機株式会社製）を用い、エッチング液である塩化第二銅の温度を４３〜４７℃、搬送速度を１．７ｍ／分、エッチングスプレー圧を０．１〜０．１７ＭＰａとする条件で行った。この段階で、エッチングレジスト３の破れ（テント破れ）の有無を確認した。確認は、３倍の実体顕微鏡を用いて行った。

次に、図１（Ｇ）に示すように、エッチングレジスト３の除去を行った。エッチングレジスト３の除去は、エッチングレジスト剥離装置（東京化工機株式会社製）を用い、エッチングレジスト３の除去液である３質量％水酸化ナトリウム水溶液の温度を４３〜４７℃、搬送速度を１．７ｍ／分、エッチングスプレー圧を０．１〜０．１７ＭＰａとする条件で行った。

次に、図１（Ｈ）に示すように、充填部材５をスルーホール２から取出した。充填部材５の取出しは、細い棒状の冶具（図示しない。）を用いて、配線板１のスルーホール２の一方の開口から他方の開口に向かって、充填部材５を押し出すことによって行った。

（実施例２）
充填部材の厚みは、板厚の９０％とした。これ以外は、実施例１と同様である。

（実施例３）
充填部材の厚みは、板厚の１１０％とした。これ以外は、実施例１と同様である。

（参考例１）
充填部材の厚みは、板厚の８０％とした。これ以外は、実施例１と同様である。

（参考例２）
充填部材の厚みは、板厚の１２０％とした。これ以外は、実施例１と同様である。

（参考例３）
充填部材の厚みは、板厚の５０％とした。これ以外は、実施例１と同様である。

表１に、実施例１〜３及び参考例１〜３のエッチングレジストの破れ（テント破れ）の有無を確認した結果を示す。実施例１〜３では、スルーホールの直径が６．０〜１２．０ｍｍで現像後及びエッチング後の何れもエッチングレジストの破れは観察されなかった。一方、参考例１〜３では、スルーホールの直径が８．０ｍｍ以上に大きくなると、エッチングレジストの破れが生じるようになった。

（実施例４）
図１（Ａ）に示すように、板厚６．０ｍｍ、サイズ５００ｍｍ×４００ｍｍ、スルーホール２が平面視円形で、直径６．０ｍｍ、８．０ｍｍ、１０．０ｍｍ、１２．０ｍｍの４種類を有する配線板１を準備した。これ以外は、実施例１と同様である。

（実施例５）
充填部材の厚みは、板厚の９０％とした。これ以外は、実施例４と同様である。

（実施例６）
充填部材の厚みは、板厚の１１０％とした。これ以外は、実施例４と同様である。

（参考例４）
充填部材の厚みは、板厚の８０％とした。これ以外は、実施例４と同様である。

（参考例５）
充填部材の厚みは、板厚の１２０％とした。これ以外は、実施例４と同様である。

（参考例６）
充填部材の厚みは、板厚の５０％とした。これ以外は、実施例４と同様である。

表２に、実施例４〜６及び参考例４〜６のエッチングレジストの破れ（テント破れ）の有無を確認した結果を示す。実施例４〜６では、スルーホールの直径が６．０〜１２．０ｍｍで現像後及びエッチング後の何れもエッチングレジストの破れは観察されなかった。一方、参考例４〜６では、スルーホールの直径が８．０ｍｍ以上に大きくなると、エッチングレジストの破れが生じるようになった。

１…配線板
２…スルーホール
３…エッチングレジスト
４…基材
５…充填部材
６…ドライフィルム
７…スルーホールめっき
８…フォトマスク
９…紫外線
１０…導体回路
１１…上面
１２…下面
１３…側面

Claims (4)

1. スルーホールめっきを形成した配線板のスルーホールに充填部材を充填する工程と、
   前記充填部材を充填したスルーホールの開口を覆うように感光性のドライフィルムをラミネートし、所定パターンを露光し、現像することにより、前記スルーホールの開口を覆うエッチングレジストを形成する工程と、
   前記配線板に対してエッチングを行う工程と、
   前記充填部材をスルーホールに充填したまま、前記スルーホールの開口を覆うエッチングレジストのみを除去する工程と、
   前記充填部材をスルーホールから取出す工程と、
   を有する配線板の製造方法。
2. 請求項１において、充填部材が、フッ素系樹脂またはシリコーン系樹脂を用いて形成された配線板の製造方法。
3. 請求項１または２において、充填部材が、円柱状に加工され、前記円柱の上面と側面及び下面と側面との角が面取りされた配線板の製造方法。
4. 請求項１から３の何れかにおいて、充填部材が、配線板の厚み±１０％以内に形成された配線板の製造方法。

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