JP2013512562A - プリント回路基板及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】従来のプリント回路基板の製造方法は、工程が複雑であり、回路の絶縁層への埋め込みにおいてアラインメント問題が生じる恐れがあった。
【解決手段】本発明は、(ａ)シード層が形成された絶縁層上に回路パターンを形成するステップと、(ｂ)回路パターンをプレス方式により絶縁層の内部に埋め込むステップと、(ｃ)シード層を除去するステップと、を含んでなる。本発明によると、絶縁層上に回路パターンを直接形成することによりアラインメント問題を回避して微細回路を形成でき、突出した回路を絶縁層の内部に埋め込むことにより、形成された微細回路の信頼性を高めることができる。さらに、シード層を除去するエッチング工程において、回路パターンが絶縁層の表面より低く形成されるように、オーバーエッチングを行うことにより、隣接回路間のイオンの移動による回路の不良を低減することができるという効果が得られる。
【選択図】図６
【解決手段】本発明は、(ａ)シード層が形成された絶縁層上に回路パターンを形成するステップと、(ｂ)回路パターンをプレス方式により絶縁層の内部に埋め込むステップと、(ｃ)シード層を除去するステップと、を含んでなる。本発明によると、絶縁層上に回路パターンを直接形成することによりアラインメント問題を回避して微細回路を形成でき、突出した回路を絶縁層の内部に埋め込むことにより、形成された微細回路の信頼性を高めることができる。さらに、シード層を除去するエッチング工程において、回路パターンが絶縁層の表面より低く形成されるように、オーバーエッチングを行うことにより、隣接回路間のイオンの移動による回路の不良を低減することができるという効果が得られる。
【選択図】図６
Description
本発明は、基板の内部に回路パターンが埋め込まれる構造のプリント回路基板及びその製造方法に関する。
プリント回路基板は、電気絶縁性基板に銅のような導電性材料で回路配線をプリントして形成するものであり、電子部品を搭載する直前の基板を言う。すなわち、種々の電子部品を平板上に密集して搭載させるために、各部品の装着位置を決め、部品を接続する回路配線を平板表面にプリントして固定させた回路基板を意味する。
通常、プリント回路基板の製造方法は、生産性が高く且つ製造コストが低いフォトリソグラフィー法を用いている。このようなフォトリソグラフィー法を用いてプリント回路基板を製造する方法としてサブトラクティブ法、セミアディティブ法(Ｓｅｍｉ-Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｐｒｏｃｅｓｓ:ＳＡＰ)等がある。
図１はサブトラクティブ法の工程例を示すものである。
具体的には、(ａ)絶縁層１上に金属層２を形成し、(ｂ)金属層２上に感光性材料を塗布した後、露光及び現像により感光性材料のパターン３を形成し、(ｃ)エッチングを行った後、(ｄ)感光性材料３を除去して回路パターン４を形成する工程からなる。
具体的には、(ａ)絶縁層１上に金属層２を形成し、(ｂ)金属層２上に感光性材料を塗布した後、露光及び現像により感光性材料のパターン３を形成し、(ｃ)エッチングを行った後、(ｄ)感光性材料３を除去して回路パターン４を形成する工程からなる。
図２はセミアディティブ法の工程例を示すものである。
具体的には、(ａ)絶縁層１１上にシード層１２を形成し、(ｂ)シード層１２上に感光性材料１３を塗布してパターニングをした後、(ｃ)無電解銅メッキ１４を行う。その後、(ｄ)感光性材料１３を除去し、(ｅ)シード層１２を除去する工程からなる。セミアディティブ法は、図３から分かるようにアラインメント（目合わせ）に関しては所望の位置に回路パターン１４を形成することができる。
具体的には、(ａ)絶縁層１１上にシード層１２を形成し、(ｂ)シード層１２上に感光性材料１３を塗布してパターニングをした後、(ｃ)無電解銅メッキ１４を行う。その後、(ｄ)感光性材料１３を除去し、(ｅ)シード層１２を除去する工程からなる。セミアディティブ法は、図３から分かるようにアラインメント（目合わせ）に関しては所望の位置に回路パターン１４を形成することができる。
しかしながら、上記のようなサブトラクティブ法やセミアディティブ法により製造されるプリント回路基板の回路は、絶縁層の表面が均一でなく、微細回路の形成に限界がある。微細回路を形成するためには、絶縁部材を含んだ表面の粗さが低いほど有利であるが、絶縁層と感光性材料との密着性が低くなり、回路を形成する一連の工程中に層間剥離現象等によって回路形成に悪影響を及ぼす。粗さが大きい場合、感光性材料と基材との密着性は良くなるが、メッキ工程及び感光性材料の剥離工程後、最終シード層を除去する工程で粗い絶縁部材内に微細Ｃｕが残存し易く、電気的にショートが発生する可能性が高く、回路の下地層にエッチング液が浸透して所望の回路形状を形成し難くなり、高い信頼性を有する微細回路の形成に悪影響を及ぼす。
したがって、絶縁部材の粗さと信頼性が高い微細回路の実現能力とのネガティブな相関関係のために、微細回路を実現するための特別な工法が要求されている。
上記の微細回路に対する制約を解決するための方法として、金属層の表面と金属層を支持する絶縁層を含む一連のキャリア基板上に回路のパターンを予め形成した後、これを反転させて回路が絶縁部材に向かうようにし圧力を加えることにより回路を埋め込む方法がある。
図４は上述した絶縁層に回路パターンを埋め込む工程例を示すものである。
(ａ)シード層２２を含んだキャリア基板２１を形成し、(ｂ)感光性材料２３を塗布してパターニングを行った後、(ｃ)金属材料を充填して回路パターン２４を形成する。その後、(ｄ)感光性材料２３を除去し、(ｅ)回路パターン２４が絶縁層２５と対向するように位置合わせし、(ｆ)これをプレスした後、(ｇ)キャリア基板２１を除去し、(ｈ)シード層２２を除去する工程からなる。
(ａ)シード層２２を含んだキャリア基板２１を形成し、(ｂ)感光性材料２３を塗布してパターニングを行った後、(ｃ)金属材料を充填して回路パターン２４を形成する。その後、(ｄ)感光性材料２３を除去し、(ｅ)回路パターン２４が絶縁層２５と対向するように位置合わせし、(ｆ)これをプレスした後、(ｇ)キャリア基板２１を除去し、(ｈ)シード層２２を除去する工程からなる。
しかしながら、上記の回路パターンの埋め込み方法は、その工程が複雑であり、回路２４の絶縁層２５への埋め込みにおいてアラインメントの問題が生じる恐れがあり、図５のように回路パターン２４が所望の位置に埋め込まれない可能性がある。また、製造コストが高く、工程の歩留まりが低くなるという問題点がある。
本発明の目的は、既存のセミアディティブ法のように回路パターンを所望の絶縁層上に形成することにより、アラインメント問題を生じることなく、微細回路を形成することができ、形成された微細回路の信頼性を高めるために、突出した回路を絶縁層の内部に埋め込む工程を含む一連の工程により、信頼性の高い微細回路を形成できるプリント回路基板及びその製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、回路を埋め込んだ後、シード層を除去するエッチング工程において、回路層が絶縁層の表面より低く形成されるようにオーバーエッチングを行うことにより、隣接回路間のイオンの移動による回路の不良を低減することができるプリント回路基板及びその製造方法を提供することにある。
本発明の一実施例により、(ａ)シード層が形成された絶縁層上に回路パターンを形成するステップと、(ｂ)回路パターンをプレス方式により絶縁層の内部に埋め込むステップと、(ｃ)シード層を除去するステップと、を含み、信頼性の高い微細回路を形成するプリント回路基板の製造方法を提供する。
特に、ステップ(ａ)は、(ａ−１)絶縁層上にシード層を形成するステップと、(ａ−２)シード層上に感光性材料を塗布して露光及び現像によりパターニングするステップと、(ａ−３)パターニングされた感光性材料層に金属材料を充填して回路パターンを形成するステップと、(ａ−４)パターニングされた感光性材料を除去するステップと、を含んでなることが好ましい。
なお、ステップ(ａ−１)のシード層は、例えば、銅(Ｃｕ)、金(Ａｕ)、ニッケル(Ｎｉ)、パラジウム(Ｐｄ)、インジウム(Ｉｎ)、チタン(Ｔｉ)、錫(Ｓｎ)のうち少なくとも１つ以上を含む金属層であることを特徴とし、もしくは、アニリン、ピロール、チオフェン、アセチレンなどのアルケン及びその誘導体を単量体として用いる導電性高分子であることを特徴とし、もしくは金属性粒子及びイオンを含む高分子複合体であることを特徴とし、グラファイト、カーボンナノチューブ、カーボンブラックなどのカーボン系とインジウム、錫、二酸化チタン(ＴｉＯ2)などの無機材料のうち少なくとも１つ以上を含むことが好ましい。
さらに、ステップ(ａ−３)は、金属材料の充填方法として、例えば、無電解メッキ、電解メッキ、スクリーン印刷法、ディスフェンシング法、インク噴射法、ドライ方式のうち少なくともいずれか１つであることを特徴とし、上記の金属材料は、銅、銀、錫、金、ニッケル、パラジウムのうち少なくとも１つ以上を含むことが望ましい。
なお、ステップ(ｂ)のプレス方式は、熱と圧力を同時に加えるプレス方式、超音波を用いたプレス方式、あるいはサーマルレーザーを用いたプレス方式のうちいずれか１つであることが好ましい。
プリント回路基板の製造方法は、ステップ(ｃ)以後に、(ｄ)上記の埋め込まれた回路の高さが絶縁層の表面より低く形成されるようにオーバーエッチングを行うステップをさらに含み、隣接回路間のイオンの移動を防ぎ、回路の不良を低減することができる。
なお、本発明の一実施例により、絶縁層の内部に回路パターンが埋め込まれており、回路パターンは、絶縁層の表面より低く形成されるプリント回路基板を提供し、信頼性の高い微細回路を形成し隣接回路間のイオンの移動を防ぎ、回路の不良を低減することができる。
本発明によると、絶縁層上に所望の回路パターンを直接形成することにより、アラインメント問題を生じることなく、微細回路を形成することができ、形成された微細回路の信頼性を高めるために、突出した回路パターンを絶縁層の内部に埋め込む工程を含む一連の工程により、高密度及び信頼性が向上した微細回路を形成できるという効果が得られる。
なお、回路層を埋め込んだ後、シード層を除去するエッチング工程において、回路層が絶縁層の表面より低く形成されるように、オーバーエッチングを行う工程を加えることにより、隣接回路間のイオンの移動の発生を減らすことができ、これによる回路の不良を低減する効果も得られる。
本発明は、前述した本発明の目的及び他の目的、特徴、利点は、添付の図面を参照して詳細に説明することから明確になるであろう。
本発明の一実施例により、(ａ)シード層が形成された絶縁層上に回路パターンを形成するステップと、(ｂ)回路パターンをプレス方式により絶縁層の内部に埋め込むステップと、(ｃ)シード層を除去するステップと、を含み、信頼性の高い微細回路を形成するプリント回路基板の製造方法が提供される。
(実施形態)
以下、添付の図面を参照して本発明の望ましい実施例について詳細に説明する。但し、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。明細書全体に亘って同一の構成要素に対しては同一の符号を付す。
以下、添付の図面を参照して本発明の望ましい実施例について詳細に説明する。但し、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。明細書全体に亘って同一の構成要素に対しては同一の符号を付す。
図６及び図７は本発明による具体的な製造工程についての手順図及び工程図を示すものである。
本発明は、(ａ)シード層が形成された絶縁層上に回路パターンを形成するステップと、(ｂ)回路パターンをプレス方式により絶縁層の内部に埋め込むステップと、(ｃ)シード層を除去するステップと、を含むことを特徴とするプリント回路基板の製造方法及び、回路パターンの形成を所望の絶縁層上に直接形成することにより、アラインメント問題を起こさず微細回路を形成することができ、突出した回路を絶縁層の内部に埋め込む工程を含むことにより、微細回路の信頼性を高めることができるプリント回路基板を提供する。
本発明は、(ａ)シード層が形成された絶縁層上に回路パターンを形成するステップと、(ｂ)回路パターンをプレス方式により絶縁層の内部に埋め込むステップと、(ｃ)シード層を除去するステップと、を含むことを特徴とするプリント回路基板の製造方法及び、回路パターンの形成を所望の絶縁層上に直接形成することにより、アラインメント問題を起こさず微細回路を形成することができ、突出した回路を絶縁層の内部に埋め込む工程を含むことにより、微細回路の信頼性を高めることができるプリント回路基板を提供する。
具体的には、上記の工程は、ステップＳ１では絶縁層１１０上に金属薄膜のシード層１２０を形成する。シード層１２０を含む基板、又は、シード層１２０及び基板の一部を穿孔してビアホールを形成することができる。また、シード層１２０は、例えば、銅、金、ニッケル、パラジウム、インジウム、チタン、錫のうち少なくとも１つ以上を含む金属層であり、もしくはアニリン、ピロール、チオフェン、アセチレンなどのアルケン及びその誘導体を単量体として用いる導電性高分子である。さらに、シード層１２０は、金属性粒子及びイオンを含む高分子複合体であることを特徴とするのみでなく、グラファイト、カーボンナノチューブ、カーボンブラックなどのカーボン系とインジウム、錫、二酸化チタンなどの無機材料のうち少なくとも１つ以上を含むこともできる。
ステップＳ２では、シード層１２０上に感光性材料を塗布してパターニングする。この場合、シード層１２０上に塗布された感光性材料を露光及び現像工程により所望のパターン１３０を形成することができる。
その後、ステップＳ３では、パターニングされた感光性材料層１３０に金属材料を充填して所望の回路パターン１４０を形成する。この場合、金属材料は、銅、銀、錫、金、ニッケル、パラジウムのうち少なくとも１つ以上を含むことが望ましい。また、金属材料の充填方法として無電解メッキ、電解メッキ、スクリーン印刷法、ディスフェンシング法、インク噴射法、ドライ方式のうち少なくともいずれか１つであることが望ましく、ドライ方式にはスパッタ法、蒸着法などがある。
ステップＳ４では、感光性材料１３０を除去してシード層１２０上に所望の回路パターン１４０のみが残ることになる。このように形成された回路パターン１４０は基板上に突出した形態で残ることになる。
ステップＳ５では、プレス方式で突出した回路を絶縁層１１０の内部に埋め込む。この場合、プレス方式は、熱と圧力を同時に加えるプレス方式、超音波を用いたプレス方式、又はサーマルレーザーを用いたプレス方式であることが望ましい。
ステップＳ６では、絶縁層１１０上のシード層１２０を除去して回路パターン１４０が絶縁層１１０上に埋め込まれたプリント回路基板を提供することができる。このように既存のセミアディティブ法のように絶縁層１１０上に回路パターン１４０を直接形成することにより、回路パターン１４０を所望の位置に形成でき、回路の埋め込み時に発生し得るアラインメント問題は発生しなくなる。これは図８に示されている。
その後、ステップＳ７で回路パターン１４０が絶縁層１１０の表面より低く形成されるように、オーバーエッチングを行うステップをさらに含んで構成することができる。このようなオーバーエッチングにより隣接回路間のイオンの移動による回路の不良を低減することができる。
図８は、本発明により回路パターン１４０を埋め込んでプリント回路基板を製造したものであり、図９は、回路パターン１４０が絶縁層１１０の表面より低く形成されるようにオーバーエッチング工程をさらに加えたプリント回路基板の一部断面図を示すものである。
図８及び図９を参照すると、上述した本発明による製造工程により製造される本発明のプリント回路基板は、絶縁層１１０の内部に埋め込まれる回路パターン１４０を備え、回路パターン１４０の表面は、絶縁層の表面以下の高さに露出する構造で形成される。即ち、絶縁層にシード層を形成し、シード層の上部に回路パターンを直接形成した後、加圧して埋め込む構造であるので、基本的に回路パターンは、絶縁層の表面以下に形成され、上述したオーバーエッチング工程を加える場合、絶縁層の表面より低い、段差(ｄ)を有する高さで回路パターンの表面が外部に露出することになる。
このような工程上の特殊性に起因して、回路パターンの表面の露出面の直径(Ｔ1)は、回路パターンの下部面の直径(Ｔ2)より広い構造で形成されることになる。即ち、上部から加圧される圧力によって一定部分の上部表面が圧縮されて広い直径を有することから、全体的に回路パターンは、上部面から下部面に行くほど狭くなるテーパー状に形成される。
なお、本発明による製造工程の特性上、シード層を形成し、シード層の上部に回路パターンを形成した後、直ぐに加圧によって埋め込まれるため、回路パターンの下部面にはシード層が積層されたまま絶縁層に埋め込まれることになる。
したがって、図８及び図９に示すように、回路パターン１４０の下部面にはシード層１２０が存在する構造で回路パターンが形成される。
この場合、回路パターンは、銅、銀、錫、金、ニッケル、パラジウムのうちいずれか１つ、もしくは少なくとも２つ以上の材料からなり、シード層も回路パターンと同一の材料で形成することができる。
勿論、これとは異なり、本発明の回路パターンの下部面に形成される薄膜のシード層が回路パターンと異なる材料で形成される場合には、シード層は、例えば、アニリン、ピロール、チオフェン、アセチレンなどのアルケン及びその誘導体を単量体として用いる導電性高分子からなる。
又は、回路パターンの下部面に形成される薄膜のシード層は、金属性粒子及びイオンを含む高分子複合体で形成するか、もしくはグラファイト、カーボンナノチューブ、カーボンブラックなどのカーボン系とインジウム、錫、二酸化チタンなどの無機材料のうち少なくとも１つ以上を含む材料で形成することもできる。
上述した本発明による製造工程で実現されるプリント回路基板は、キャリア基板上に回路パターンを予め形成した後、これを絶縁層と対向させて圧力を加えることにより回路パターンを埋め込む。従来の方式は、図５のように所望の位置に回路パターンを形成できず、アラインメント問題が発生したが、本発明によると、絶縁層１１０上に回路パターン１４０を直接形成して埋め込むことにより、図８及び図９のように所望の位置に回路パターン１４０を埋め込むことができ、回路のアラインメント問題を解消させることができる。
Claims (19)
- (ａ)シード層が形成された絶縁層上に回路パターンを形成するステップと、
(ｂ)前記回路パターンをプレス方式により前記絶縁層の内部に埋め込むステップと、
(ｃ)前記シード層を除去するステップと、
を含むことを特徴とするプリント回路基板の製造方法。 - 前記ステップ(ａ)は、
(ａ−１)絶縁層上にシード層を形成するステップと、
(ａ−２)前記シード層上に感光性材料を塗布して露光及び現像によりパターニングするステップと、
(ａ−３)前記のパターニングされた感光性材料層に金属材料を充填して回路パターンを形成するステップと、
(ａ−４)前記のパターニングされた感光性材料を除去するステップと、
を含む、請求項１に記載のプリント回路基板の製造方法。 - 前記ステップ(ａ−１)のシード層は、銅(Ｃｕ)、金(Ａｕ)、ニッケル(Ｎｉ)、パラジウム(Ｐｄ)、インジウム(Ｉｎ)、チタン(Ｔｉ)、及び錫(Ｓｎ)のうち少なくとも１つ以上を含む金属層である、請求項２に記載のプリント回路基板の製造方法。
- 前記ステップ(ａ−１)のシード層は、アニリン、ピロール、チオフェン、アセチレンなどのアルケン及びその誘導体を単量体として用いる導電性高分子である、請求項２に記載のプリント回路基板の製造方法。
- 前記ステップ(ａ−１)のシード層は、金属性粒子及びイオンを含む高分子複合体である、請求項２に記載のプリント回路基板の製造方法。
- 前記ステップ(ａ−１)のシード層は、グラファイト、カーボンナノチューブ、カーボンブラックなどのカーボン系と、インジウム、錫、二酸化チタン(ＴｉＯ2)などの無機材料のうち少なくとも１つ以上を含む、請求項２に記載のプリント回路基板の製造方法。
- 前記ステップ(ａ−３)は、前記金属材料の充填方法であって、無電解メッキ、電解メッキ、スクリーン印刷法、ディスフェンシング法、インク噴射法、及びドライ方式のうち少なくともいずれか１つである、請求項２に記載のプリント回路基板の製造方法。
- 前記ステップ(ａ−３)の金属材料は、銅、銀、錫、金、ニッケル、パラジウムのうち少なくとも１つ以上を含む、請求項２に記載のプリント回路基板の製造方法。
- 前記ステップ(ｂ)のプレス方式は、熱と圧力を同時に加えるプレス方式、超音波を用いたプレス方式、及びサーマルレーザーを用いたプレス方式のうちいずれか１つである、請求項２に記載のプリント回路基板の製造方法。
- 前記ステップ(ｃ)以後に、
(ｄ)前記の埋め込まれた回路の高さが絶縁層の表面より低く形成されるように、オーバーエッチングを行うステップ、
をさらに含む、請求項１乃至８のいずれか一項に記載のプリント回路基板の製造方法。 - 絶縁層の内部に埋め込まれる回路パターンを備え、
前記回路パターンの表面は前記絶縁層の表面以下の高さに露出する構造で形成される、
ことを特徴とするプリント回路基板。 - 前記回路パターンの表面の露出面の直径(Ｔ1)は、前記回路パターンの下部面の直径(Ｔ2)より大きい、請求項１１に記載のプリント回路基板。
- 前記回路パターンは、上部面から下部面に行くほど狭くなるテーパー状に形成される、請求項１２に記載のプリント回路基板。
- 前記回路パターンは、銅、銀、錫、金、ニッケル、パラジウムのうちいずれか１つ、もしくは少なくとも２以上の材料からなる、請求項１３に記載のプリント回路基板。
- 前記回路パターンの下部面には薄膜のシード層が形成され、
前記シード層は前記回路パターンと同一の材料層、または、異なる材料層で形成される、請求項１３に記載のプリント回路基板。 - 前記シード層は、銅、金、ニッケル、パラジウム、インジウム、チタン、錫のうち少なくとも１つ以上を含む金属層である、請求項１５に記載のプリント回路基板。
- 前記回路パターンの下部面には薄膜のシード層が形成され、
前記シード層は、アニリン、ピロール、チオフェン、アセチレンなどのアルケン及びその誘導体を単量体として用いる導電性高分子である、請求項１５に記載のプリント回路基板。 - 前記回路パターンの下部面には薄膜のシード層が形成され、
前記シード層は、金属性粒子及びイオンを含む高分子複合体である、請求項１５に記載のプリント回路基板。 - 前記回路パターンの下部面には薄膜のシード層が形成され、
前記シード層は、グラファイト、カーボンナノチューブ、カーボンブラックなどのカーボン系と、インジウム、錫、二酸化チタンなどの無機材料のうち少なくとも１つ以上を含む材料で形成される、請求項１５に記載のプリント回路基板。
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