JP2014053608A - 回路基板及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】従来の無電解金めっき系列とOSPとを用いる選択的表面処理においてめっき層の腐食などの問題を解決することができる、回路基板を提供する。
【解決手段】 回路基板は、基板110に形成された回路パターン120と、回路パターン120の上に形成された第1のソルダレジスト層130と、第1のソルダレジスト層130がオープンされた回路パターン120の上に形成された無電解めっき層140、150、160と、第1のソルダレジスト層130の上に形成された第2のソルダレジスト層230とを含む。
【選択図】図6

Description

本発明は、回路基板及びその製造方法に関する。
基板の表面処理(Surface FiNish)工法にはさまざまなものがある。第一には、めっき法が挙げられ、第二には、有機被膜法(OSP)、第三には、該めっき法と該有機被膜法とを混合して使用する工法が挙げられる。このようなさまざまな表面処理工法は、その用途や費用、信頼性及び顧客の好みによって、基板製造時に選択的に適用される。
前記めっき法には、ENIG(Electroless Nickel Immersion Gold)、ENEPIG(Electroless Nickel Electroless Palladium Immersion Gold)などの無電解金めっき系列の表面処理と電解Ni/Auなどの電解金めっき系列の表面処理とが挙げられ、この中、無電解めっき法が主に用いられている。
従来には、主に一つの表面処理方法を用いて基板の前面(Top/Bottom sideの全て)に適用される場合が多かったが、2000年代初中半から電解金めっき系列の表面処理とOSPとを一緒に適用する選択的(selective)表面処理技術がたくさん適用され始めた。しかし、ドライフィルム(Dry film)などを用いて手軽く選択的表面処理ができる電解金めっき工法に比べて、ドライフィルムがめっき液から溶出されるという問題を抱いている無電解金めっき系列の工法は、容易に選択的表面処理を適用することができなかった。
最近には、溶出性が一部改善された資材が開発されており、LDAなどの技術が開発されるにつれ、無電解金めっき系列の工法においても選択的表面処理技術の開発が活発に進められてきている。
このような無電解メッキ工法では、選択的表面処理のために有機被膜(OSP)処理を行う。OSP工法の一般的な工程(Process)は、投入→脱脂(酸洗)→エッチング(Soft etching)→OSP前処理→OSP処理→排出のステップから成る。これらの工程において、脱脂(酸洗)及びエッチング工程は、主に酸(Acid)成分(例えば、硫酸)を多用するようになる。
しかし、無電解金めっき系列のENEPIGやThin Ni ENEPIGなどのPdやAuの厚さは、非常に薄いため、このようなメッキの表面が酸雰囲気下で完壁に耐酸性を有することには難しさがある。そのため、有機被膜法の処理時、酸洗及びエッチング工程において該金めっきされた表面が腐食されるという問題が発生する。
従来基板の製造方法は、回路形成方法(Tenting、MSAP、AMSAP、SAPなど)に関わらず、ソルダレジスト(Solder Resist:SR)を塗布、露光、現像後の一般的な構造は、図1のようである。
図1は、表面実装構造形態(SMD type)の銅パッド(Cu pad)20上にSR30が形成された一般的な構造を示すもので、この形態の構造に表面処理めっきを実施するようになる。該表面処理は、無電解金めっき系列を挙げて説明することにする。
図2及び図3は、図1のSMDタイプのソルダレジストがオープンされた銅パッド10に無電解金めっき系列の表面処理であるENEPIGの構造(ニッケル40、パラジウム50、金60)とThin Ni ENEPIGの構造(ニッケル40、パラジウム50、金60)とを各々示す。
このような無電解めっきの特徴は、電解めっき方式と異なり、化学的な反応のみによってめっき層を形成するため、電解方式のめっきと対比してめっき層の組織及び構造が相違し、めっき厚さの析出速度や形成可能なメッキ厚さにも限界がある。
また、図4は、ENEPIG及びThin Ni ENEPIGメッキ後、選択的に有機被膜処理の前(図4a)、処理後のENEPIG(図4b)及びThin Ni ENEPIG(図4c)の表面形状を示す。同図のように、ENEPIG及びThin Ni ENEPIG工法は、OSP後にソルダレジストのエッジ(SR edge)方向に腐食現象が目視される。このような現象は、ソルダレジストの縁部のメッキ品質(Coverage)特性が良くないということを表す。すなわち、SRエッジにSR残り(residue)が残っているか、SR縁部におけるめっき液の流動が良くなく、反応性が低下し、銅パッドの中心部に比べてメッキ保護特性が良くなかったと思われる。
韓国特許出願公開第10−2012−46495号公報
このような状態で、OSP前処理工程を経れば、酸成分で構成された脱脂または酸洗やエッチング(Soft etching)工程において、ガルバニック腐食(Galvanic corrosion)などの反応によって腐食がひどく起きることがある。
また、他の問題としては、Thin Ni ENEPIGのような薄膜のみによって構成された表面処理工法では、特にSR縁部のアンダーカット(Undercut)の問題がさらにひどくなる。ENIGやENEPIGのような既存の工法は、Niの厚さが最小3μm以上、一般的に5〜7μmの厚さを有するため、アンダーカットが発生してもその部分にNiめっきされつつ満たされるため、大きい問題にならなかった。
しかし、Thin Ni ENEPIG、EPIGなどめっき層の総厚さが1μmにならない工法では、このようなアンダーカット部分は品質を脆弱するようにする。すなわち、アンダーカット部分のメッキ品質は悪くなり、該部分にOSPを用いる酸処理を再びすると、図5に示すような深刻な腐食現象をもたらす。
本発明は上記の問題点に鑑みて成されたものであって、従来の無電解金めっき系列とOSPとを用いる選択的表面処理においてめっき層の腐食などの問題を解決することができる、回路基板を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、ソルダレジスト層のエッジ部のめっきが脆弱な部分とソルダレジスト層の下地のアンダーカットを解決することができる、回路基板を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、前記のような従来技術を解決することができる、回路基板の製造方法を提供することにある。
上記の目的を解決するために、本発明の一実施形態による回路基板は、基板に形成された回路パターンと、前記回路パターンの上に形成された第1のソルダレジスト層と、前記第1のソルダレジスト層がオープンされた前記回路パターンの上に形成された無電解めっき層と、前記第1のソルダレジスト層の上に形成された第2のソルダレジスト層とを含む。
前記第2のソルダレジスト層は、望ましくは、前記第1のソルダレジスト層の形成領域を含めて前記無電解めっき層の一部まで延設される。
一実施形態によれば、前記無電解めっき層は、ニッケル層(Ni)、パラジウム層(Pd)及び金層(Au)から選ばれる少なくとも一つによって形成される。
一実施形態によれば、前記回路パターンは望ましくは、銅(Cu)を用いる。
また、上記の目的を解決するために、本発明の他の実施形態によれば、前記回路基板は、基板の上に回路パターンを形成するステップと、前記回路パターンの上に第1のソルダレジスト層を塗布するステップと、前記回路パターンがオープンされるように第1のソルダレジスト層をエッチングするステップと、前記回路パターンを表面処理して無電解めっき層を形成するステップと、前記表面処理された第1のソルダレジスト層の上に第2のソルダレジスト層を形成するステップとを含む製造方法によって製造される。
前記第2のソルダレジスト層は、望ましくは、前記第1のソルダレジスト層の形成領域を含めて前記無電解めっき層の一部まで延設される。
一実施形態によれば、前記無電解めっき層は、ENIG(Electroless Nickel Immersion Gold:無電解ニッケル/置換金)、ENEPIG(Electroless Nickel Electroless Palladium Immersion Gold:無電解ニッケル/無電解パラジウム/置換金)、EPIG(Electroless Palladium Immersion Gold:無電解パラジウム/置換金)、Thin Ni ENEPIG(Thin Ni Electroless Nickel Electroless Palladium Immersion Gold:薄膜ニッケル/無電解ニッケル/無電解パラジウム/置換金)及びDIG(direct immersion gold:直接置換金)よりなる群から選ばれる少なくとも一つによって形成される。
前記無電解めっき層のニッケル層(Ni)は、ENIG、ENEPIGの場合、2〜9μmの厚さを有し、Thin Ni ENEPIGの場合、0.1〜1.0μmの厚さを有する。
本発明のさらに他の一実施形態による回路基板は、基板に形成された回路パターンと、前記回路パターンの上に形成された無電解めっき層と、前記無電解めっき層上に形成されたソルダレジスト層とを含む。
前記無電解めっき層は、望ましくは、前記回路パターンの上部及び両側面に形成され、前記回路パターンと同じ形態を有する。
一実施形態によれば、前記無電解めっき層は、ニッケル層(Ni)、パラジウム層(Pd)及び金層(Au)から選ばれる少なくとも一つで形成される。
望ましくは、前記回路パターンは銅(Cu)を用いる。
また、さらに他の実施形態によれば、前記回路基板は、基板の上に回路パターンを形成するステップと、前記回路パターンを表面処理して無電解めっき層を形成するステップと、前記無電解めっき層にソルダレジスト層を形成するステップとを含む製造方法によって製造される。
一実施形態によれば、前記無電解めっき層は、ENIG、ENEPIG、EPIG、Thin Ni ENEPIG及びDIGよりなる群から選ばれる少なくとも一つによって形成される。
一実施形態によれば、前記無電解めっき層のニッケル層(Ni)は、ENIG、ENEPIGの場合、2〜9μmの厚さを有し、Thin Ni ENEPIGの場合、0.1〜1.0μmの厚さを有する。
本発明によれば、表面処理されためっき層上に追加のソルダレジスト層を設けることによって、既存ソルダレジスト層の縁部周りのソルダレジストの残りあるいは濡れ性(wetting)の欠如などの現象によるめっき品質が脆弱な部分をカバーすることができる。また、ソルダレジスト層の下地のアンダーカット部分を追加のソルダレジスト層の形成によって保護することができる。
また、本発明によれば、回路パターンにソルダレジスト層を形成する前に、表面処理を先に行ってからめっき層を形成することによって、回路パターンの全面にかけて均一なメッキ厚さと均一なメッキ品質特性を有する。
銅(Cu)回路の形成後、SRが形成された一般的構造を示す断面図である。 銅(Cu)回路にENEPIGめっきを適用してNi/Pd/Au層が形成された構造を示す断面図である。 図2のENEPIGめっきでNiの厚さが非常に薄いThin Ni ENEPIGの構造を示す断面図である。 図4a〜図4cよりなり、各々はOSP処理前(図4a)、OSP処理後のENEPIG(図4b)及びOSP処理後のThin Ni ENEPIG(図4c)の表面形状を示す写真である。 SRエッジの下地のアンダーカットに発生した腐食のさまざまな形態を示す写真である。 本発明の一実施形態による回路基板の構造を示す断面図である。 本発明の一実施形態による回路基板の構造を示す断面図である。 図6及び図7の構造を有する回路基板の効果を示す断面図である。 図6及び図7の構造を有する回路基板の効果を示す断面図である。 本発明の他の一実施形態による回路基板の構造を示す断面図である。 図10の構造を有する回路基板の効果を示す断面図である。
以下、本発明の好適な実施の形態は図面を参考にして詳細に説明する。次に示される各実施の形態は当業者にとって本発明の思想が十分に伝達されることができるようにするために例として挙げられるものである。従って、本発明は以下示している各実施の形態に限定されることなく他の形態で具体化されることができる。そして、図面において、装置の大きさ及び厚さなどは便宜上誇張して表現されることができる。明細書全体に渡って同一の参照符号は同一の構成要素を示している。
本明細書で使われた用語は、実施形態を説明するためのものであって、本発明を制限しようとするものではない。本明細書において、単数形は文句で特別に言及しない限り複数形も含む。明細書で使われる「含む」とは、言及された構成要素、ステップ、動作及び/又は素子は、一つ以上の他の構成要素、ステップ、動作及び/又は素子の存在または追加を排除しないことに理解されたい。
本発明は、無電解金めっき法及び有機被膜処理法を用いて回路基板を表面処理するに当たって、従来のソルダレジストの腐食やアンダーカットなどの不良を解決することができる構造を有するような回路基板及びその製造方法に関する。
本発明の一実施形態による回路基板は、図6に示すように、基板110に形成された回路パターン120と、この回路パターン120上に形成された第1のソルダレジスト層130と、この第1のソルダレジスト層130がオープンされた回路パターン120上に形成された無電解めっき層140、150、160と、該第1のソルダレジスト層130上に形成された第2のソルダレジスト層230とを含む。
従来技術における不良現象を改善するに一番確かで且つ簡単な方法は、メッキ時にソルダレジスト層の縁部にも中央と同じレベルのメッキ品質(Coverage)を維持することができる方法である。中央に比べて、メッキ品質特性が低下しないと、このような縁部での腐食現象は防止することができる。
しかし、このようなソルダレジスト層の縁部におけるメッキ品質特性の改善は、あまり易しく短期間に解決することができるのではない。そのため、本発明では、その次善として製品の構造を変更し、そのような不都合を補完しようとする。
すなわち、本発明の一実施形態によれば、図6に示すように、追加の第2のソルダレジスト層をさらに含むことに特徴がある。該第2のソルダレジスト層230は、ENEPIGあるいはThin Ni ENEPIGを用いるめっき層140、150、160を適用した後に設けられ、初期に形成された第1のソルダレジスト層130よりさらに広い範囲の銅回路パターン120をカバーしている。すなわち、第2のソルダレジスト層230は望ましくは、前記第1のソルダレジスト層130の形成領域を含めて前記無電解めっき層140、150、160の一部まで延設される。
したがって、第1のソルダレジスト層130に比べて追加的により広い範囲の銅回路パターン120をカバーしている第2のソルダレジスト層230の部分は、めっき時にメッキ品質特性が優秀ではなく、ソルダレジスト工程後に行われる多くのエッチング工程によって発生されたアンダーカット部分をすべてカバーすることができるという効果を奏する。
図6のような構造を有する本発明の一実施形態による回路基板の製造方法は、基板の上に回路パターンを形成するステップと、前記回路パターンの上に第1のソルダレジスト層を塗布するステップと、前記回路パターンがオープンされるように第1のソルダレジスト層をエッチングするステップと、前記回路パターンを表面処理して無電解めっき層を形成するステップと、前記表面処理された第1のソルダレジスト層の上に第2のソルダレジスト層を塗布するステップとを含む。
通常の回路基板と同様に、基板の上に回路パターンを形成し、この回路パターンには、銅が一番望ましく使われる。続いて、該回路パターンの上に第1のソルダレジスト層を形成する。前記第1のソルダレジスト層の形成のためのソルダレジストの組成は、これに限定するものではなく、通常の回路基板に使われるものならどれでも構わない。
続いて、前記回路パターンに表面処理を行うために、前記第1のソルダレジスド層をエッチングして回路パターンの部分をオープンさせる。この第1のソルダレジスト層のエッチング方法は、これに限定するものではない。
前記オープンされた回路パターンは、無電解めっき法によって表面処理され、ニッケル層(Ni)140−パラジウム層(Pd)150−金層(Au)160が順に積層された無電解めっき層が設けられる。本発明による無電解めっき層はこの順に積層されるものではなく、ニッケル層、パラジウム層及び金層よりなる群から選ばれる少なくとも一つによって形成されてもよく、必要によって選択的に用いて形成されてもよい。
前記無電解めっき層は、ENIG、ENEPIG、EPIG、Thin Ni ENEPIG及びDIGよりなる群から選ばれる少なくとも一つの方法によって形成されてもよい。
したがって、前記無電解めっき層は、図6に示すようにニッケル層140が比較的厚い場合だけではなく、薄膜のニッケル層を有する図7に示すような構造でも適用可能である。前記無電解めっき層のニッケル層(Ni)は、望ましくは、ENIG、ENEPIGの場合、2〜9μmの厚さを有し、Thin Ni ENEPIGの場合、0.1〜1.0μmの厚さを有する。
最後に、前記表面処理された第1のソルダレジスト層130上に第2のソルダレジスト層230を形成させる。前記第2のソルダレジスト層230は、前記第1のソルダレジスト130のエッジ部まで含むセクターに形成され、メッキ品質が脆弱な第1のソルダレジスト130のエッジ部までカバーする。すなわち、前記第1のソルダレジスト130形成領域を含めて前記無電解めっき層140、150、160の一部まで延設されることが望ましい。
したがって、図8に示すように、第1のソルダレジスト層130の縁部周りにソルダレジスト残りあるいは濡れ性(wetting)の欠如などの現象によってメッキ品質が脆弱な部分を第2のソルダレジスト層230の塗布によってさらにカバーすることができる。
また、図9に示すように、第1のソルダレジスト層130の下部のアンダーカット部分(A)を追加の第2のソルダレジスト層230を塗布することによって保護することができる。
また、本発明によれば、製品の構造を変更して従来技術の問題を解決することができるまた他の方法として、一般的にソルダレジスト層を形成して表面処理めっきを実施することと反対に、表面処理めっきを先に実施し、その後にソルダレジスト層を形成することによって最初からソルダレジスト残りあるいは濡れ性の欠如による表面処理メッキ品質の低下を防止することができる。
したがって、本発明の他の一実施形態による回路基板は、図10に示すように、基板110に形成された回路パターン120と、この回路パターン120上に形成された無電解めっき層140、150、160と、該無電解めっき層上に形成されたソルダレジスト層130とを含む。
前記無電解めっき層140、150、160は、望ましくは、前記回路パターン120の上部及び両側面に形成され、前記回路パターン120と同じ形態を有する。
また、前記無電解めっき層のニッケル層(Ni)は、望ましくは、ENIG、ENEPIGの場合、2〜9μmの厚さを有し、Thin Ni ENEPIGの場合0.1〜1.0μmの厚さを有する。
図10のような構造を有する本発明の一実施形態による回路基板の製造方法は、基板の上に回路パターンを形成するステップと、前記回路パターンを表面処理して無電解めっき層を形成するステップと、前記無電解めっき層にソルダレジスト層を形成するステップとを含む。
通常の回路基板と同様に、基板110上に回路パターン120を形成し、該回路パターン120には銅が一番望ましく使われる。
続いて、前記回路パターン120上に無電解めっき法を用いて表面処理し、ニッケル層(Ni)140−パラジウム層(Pd)150−金層(Au)160が順に積層された無電解めっき層を形成する。しかし、本発明による無電解めっき層が必ずこの順に積層されるものではなく、ニッケル層、パラジウム層及び金層のうちの少なくともいずれか一つによって形成されてもよく、必要によって選択的に用いて形成されてもよい。
一実施形態によれば、回路パターン120に表面処理を先に行うため、前記無電解めっき層140、150、160は、前記回路パターン120と同じ形態で形成される。すなわち、前記無電解めっき層140、150、160は、前記回路パターン120の上部及び両側面にまで形成される。
前記無電解めっき層は、ENIG、ENEPIG、EPIG、Thin Ni ENEPIG及びDIGよりなる群から選ばれる少なくとも一つの方法によって形成される。
最後に、前記無電解めっき層にソルダレジストを形成する。このソルダレジストは、これに限定するものではなく、通常の回路基板に使われるものならどの組成でもよい。
前述のような構造を有する場合、銅回路パターン120上に何らの障害物なしに表面処理めっきを実施することができるため、図11に示すように銅回路パターン120の全面にかけて均一なメッキ厚さ及び均一なメッキ品質特性を得ることができるという効果が奏する。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、前記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
110 基板
20、120 回路パターン
30、130、230 ソルダレジスト層
40、140 ニッケル(Ni)層
50、150 パラジウム(Pd)層
60、160 金(Au)層

Claims (15)

  1. 基板に形成された回路パターンと、
    前記回路パターンの上に形成された第1のソルダレジスト層と、
    前記第1のソルダレジスト層がオープンされた前記回路パターンの上に形成された無電解めっき層と、
    前記第1のソルダレジスト層の上に形成された第2のソルダレジスト層と
    を含む回路基板。
  2. 前記第2のソルダレジスト層は、前記第1のソルダレジスト層の形成領域を含めて前記無電解めっき層の一部まで延設される、請求項1に記載の回路基板。
  3. 前記無電解めっき層は、ニッケル層(Ni)、パラジウム層(Pd)及び金層(Au)から選ばれる少なくとも一つによって形成される、請求項1に記載の回路基板。
  4. 前記回路パターンは、銅(Cu)を用いる、請求項1に記載の回路基板。
  5. 基板の上に回路パターンを形成するステップと、
    前記回路パターンの上に第1のソルダレジスト層を塗布するステップと、
    前記回路パターンがオープンされるように第1のソルダレジスト層をエッチングするステップと、
    前記回路パターンを表面処理して無電解めっき層を形成するステップと、
    前記表面処理された第1のソルダレジスト層の上に第2のソルダレジスト層を形成するステップと
    を含む回路基板の製造方法。
  6. 前記第2のソルダレジスト層は、前記第1のソルダレジスト層の形成領域を含めて前記無電解めっき層の一部まで延設される、請求項5に記載の回路基板の製造方法。
  7. 前記無電解めっき層は、ENIG、ENEPIG、EPIG、Thin Ni ENEPIG及びDIGよりなる群から選ばれる少なくとも一つの方法によって形成される、請求項5に記載の回路基板の製造方法。
  8. 前記無電解めっき層のニッケル層(Ni)は、ENIG、ENEPIGの場合、2〜9μmの厚さを有し、Thin Ni ENEPIGの場合、0.1〜1.0μmの厚さを有する、請求項7に記載の回路基板。
  9. 基板に形成された回路パターンと、
    前記回路パターンの上に形成された無電解めっき層と、
    前記無電解めっき層上に形成されたソルダレジスト層と
    を含む回路基板。
  10. 前記無電解めっき層は、前記回路パターンの上部及び両側面に形成され、前記回路パターンと同じ形態を有する、請求項9に記載の回路基板。
  11. 前記無電解めっき層は、ニッケル層(Ni)、パラジウム層(Pd)及び金層(Au)から選ばれる少なくとも一つによって形成される、請求項9に記載の回路基板。
  12. 前記回路パターンは、銅(Cu)を用いる、請求項9に記載の回路基板。
  13. 基板の上に回路パターンを形成するステップと、
    前記回路パターンを表面処理して無電解めっき層を形成するステップと、
    前記無電解めっき層にソルダレジスト層を形成するステップと
    を含む回路基板の製造方法。
  14. 前記無電解めっき層は、ENIG、ENEPIG、EPIG、Thin Ni ENEPIG及びDIGよりなる群から選ばれる少なくとも一つの方法によって形成される、請求項13に記載の回路基板の製造方法。
  15. 前記無電解めっき層のニッケル層(Ni)は、ENIG、ENEPIGの場合、2〜9μmの厚さを有し、Thin Ni ENEPIGの場合、0.1〜1.0μmの厚さを有する、請求項14に記載の回路基板の製造方法。
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