JP2014063784A - 配線基板、および、配線基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストや製造時間を増大させることなく、配線パターンと高精度に位置合わせして樹脂隆起パターンを形成することができる、配線基板の製造方法を実現する。
【解決手段】本発明に係る配線基板の製造方法は、パターン形成プロセスと、樹脂充填プロセスと、樹脂硬化プロセスと、キャリア剥離プロセスと、を実施する。パターン形成プロセスでは、キャリア付き金属箔に対して、前記金属箔の表面からキャリアフィルムに到る深さの溝を形成する。樹脂充填プロセスでは、前記溝に未硬化状態の絶縁樹脂を充填する。樹脂硬化プロセスでは、未硬化状態の前記絶縁樹脂を硬化させる。キャリア剥離プロセスでは、前記金属箔と前記絶縁樹脂との積層体からキャリアフィルムを剥離する。
【選択図】 図２

Description

この発明は、配線パターンを有する配線基板の構造と、キャリア付き金属箔を用いて配線パターンを形成する配線基板の製造方法と、に関する。

配線基板に配線パターンを形成する方法として、サブトラクティブ法が知られている。サブトラクティブ法では、全面に金属箔が貼り付けられた基板から金属箔の不要部分を取り除くことにより、配線パターンが形成される。基板に貼り付ける金属箔の厚みが厚い場合、例えば９μｍ以上の場合には、金属箔はそのまま基板に貼り付けられるが、金属箔が薄く取り回し（ハンドリング）が難しい場合には、キャリア付き金属箔が利用されることがある。キャリア付き金属箔は、厚みのあるキャリアフィルムの表面に金属箔を接合したものであり、金属箔の取り回しを容易にするものである。キャリア付き金属箔を用いて基板に金属箔を貼り付ける場合には、キャリア付き金属箔を基板に張り付け、キャリア付き金属箔のキャリアフィルムのみが除去されることになる。

また、配線基板の表面に形成された配線パターンには、しばしば実装部品がはんだ実装される。配線パターンに実装部品がはんだ実装される場合、はんだが配線パターンから流れ出すことで、実装部品同士がショートすることがある。そこで、はんだが配線パターンから流れ出すことを防ぐために、絶縁樹脂からなる物理的な隆起（以下、樹脂隆起パターンと言う。）を配線基板の表面で配線パターンを囲むように形成することがある（例えば、特許文献１参照。）。このような樹脂隆起パターンは、従来、配線基板の表面に未硬化状態の絶縁樹脂を塗布して硬化させることにより形成されていた。

特許第２５３１２８８号公報

上述したような配線パターンと樹脂隆起パターンとを有する配線基板の製造のためには、配線パターンとの位置合わせを行って樹脂隆起パターンを成形する必要があった。そのため、配線パターンと樹脂隆起パターンとの位置合わせに適した樹脂隆起パターンの印刷装置や、配線パターンと樹脂隆起パターンとの位置合わせのプロセスが必要であり、製造コストや製造時間が増大する問題があった。

そこで本発明の目的は、製造コストや製造時間を増大させることなく、配線パターンと高精度に位置合わせして樹脂隆起パターンを形成することに適した、配線基板の構造と、配線基板の製造方法とを実現することにある。

本発明に係る配線基板の製造方法は、金属箔とキャリアフィルムとを備えるキャリア付き金属箔に対して、金属箔の表面からキャリアフィルムに到る深さの溝を形成するパターン形成プロセスと、前記金属箔に未硬化状態の絶縁樹脂を積層し、前記溝に前記絶縁樹脂を充填させる樹脂充填プロセスと、前記キャリア付き金属箔と前記絶縁樹脂との積層体から前記キャリアフィルムを剥離するキャリア剥離プロセスと、を実施する。

この製造方法によれば、キャリア付き金属箔に溝を形成することにより、金属箔に配線パターンを形成することができる。また、キャリア付き金属箔の溝に絶縁樹脂を充填することにより、配線パターンをネガパターンとした樹脂隆起パターンを形成することができる。そして、キャリア付き金属箔と絶縁樹脂との積層体からキャリアフィルムを剥離することによって、配線パターンと樹脂隆起パターンとが絶縁樹脂の表面に転写された配線基板を製造することができる。

上述の配線基板の製造方法において、前記絶縁樹脂をめっきレジストとして前記金属箔をめっきする、めっきプロセスを実施すると好適である。これにより、微細かつ高アスペクトな配線パターンを形成することができる。

上述の配線基板の製造方法において、未硬化状態の絶縁樹脂と金属箔とからなる積層体を、複数積層してプレスする多層化プロセスを実施すると好適である。これにより、多層配線基板を形成することができる。

本発明に係る配線基板は、樹脂基材と、配線パターンと、樹脂隆起パターンとを備える。樹脂基材は、平板状であり、絶縁樹脂からなる。配線パターンは、樹脂基材の主面に接合されている。樹脂隆起パターンは、樹脂基材の主面にて配線パターンを除く領域から隆起しており、樹脂基材との連続体として構成されている。

この発明の配線基板の製造方法によれば、キャリア付き金属箔に溝を形成することにより、金属箔に配線パターンを形成し、キャリア付き金属箔の溝に絶縁樹脂を充填することにより、配線パターンをネガパターンとして樹脂隆起パターンを形成し、キャリア付き金属箔と絶縁樹脂との積層体からキャリアフィルムを剥離することにより、配線パターンと樹脂隆起パターンとを絶縁樹脂の表面に転写した配線基板を製造することができる。樹脂隆起パターンは、配線パターンの周囲に確実に形成されるため、従来工法で懸念される樹脂隆起パターンと配線パターンとの位置ずれの心配がなく、樹脂隆起パターンと配線パターンとの確実な位置合わせを実現できる。したがって、配線パターンとの位置合わせに適した樹脂隆起パターンの印刷装置や、配線パターンと樹脂隆起パターンとの位置合わせのプロセスが不要である。即ち、製造コストや製造時間を増大させることなく、配線パターンと高精度に位置合わせして樹脂隆起パターンを形成することができる。

このようにして製造した本発明の配線基板では、配線パターンの周囲に樹脂隆起パターンが設けられるので、配線パターンの絶縁性が高まる。即ち、実装部品のはんだ実装時に、樹脂隆起パターンが障壁となってはんだが配線パターンから外に流れ出すことを防ぐことができ、実装部品同士のショートなどが発生することが無くなる。

本発明の実施形態に係る配線基板を説明する平面図および側面断面図である。 本発明の実施形態に係る配線基板の製造方法を説明する図である。 本発明の実施形態に係る配線基板の製造過程を順に示す模式図である。 本発明の第１の実施例に係る配線基板の製造方法を説明する図である。 本発明の第２の実施例に係る配線基板の製造方法を説明する図である。 本発明の第３の実施例に係る配線基板の製造方法を説明する図である。

以下、本発明の実施形態について図１〜図３を参照して説明する。なお、以降に説明する図においては、導電性の部材にハッチング表記を採用し、絶縁性の部材にドット表記を採用する。

図１（Ａ）は、本発明の実施形態に係る配線基板１の平面図である。図１（Ｂ）は、本発明の実施形態に係る配線基板１の側面断面図であり、図１（Ａ）中にＢ−Ｂ’線で示す位置での断面を示している。

配線基板１は、樹脂部１７と配線パターン１２Ａとを備えている。また、樹脂部１７は、樹脂基材１７Ａと、樹脂隆起パターン１７Ｂと、を備えている。

樹脂部１７は、絶縁樹脂からなり、樹脂基材１７Ａと樹脂隆起パターン１７Ｂとが連続体となるように一体に成形されている。即ち、樹脂基材１７Ａと樹脂隆起パターン１７Ｂとの間には接合界面が存在していない。樹脂基材１７Ａは、平板状である。配線パターン１２Ａは、樹脂基材１７Ａの主面に接合された金属箔からなる。樹脂隆起パターン１７Ｂは、樹脂基材１７Ａの主面における、配線パターン１２Ａが接合されている領域を除く領域に設けられており、樹脂基材１７Ａの主面から法線方向に凸に形成されていて、配線パターン１２Ａを超える高さで隆起している。

なお、ここでは配線パターン１２Ａにおける樹脂基材１７Ａとの接合面を粗面化しており、これにより配線パターン１２Ａと樹脂基材１７Ａとの接触面積を増大させ、強固な接合を実現している。ただし、配線パターン１２Ａにおける樹脂基材１７Ａとの接合面は、必ずしも粗面化しなくてもよい。

このような構成の配線基板１では、配線パターン１２Ａの周囲に隆起する樹脂隆起パターン１７Ｂが設けられているので、配線パターン１２Ａの絶縁性が高まる。即ち、この配線基板１に何らかの実装部品をはんだ実装する際に、樹脂隆起パターン１７Ｂが障壁となって、はんだが配線パターン１２Ａから外に流れ出すことを防ぐことができる。したがって、実装部品同士のショートなどが発生することが無くなる。

図２は、本発明の実施形態に係る配線基板１の製造方法を説明する図である。また、図３は、本発明の実施形態に係る配線基板の製造過程を示す模式図である。

配線基板１の製造フローでは、まず、パターン形成プロセス（Ｓ１）が実施される。このプロセスでは、まず、図３（Ａ）に示すキャリア付き金属箔１１が用意される。キャリア付き金属箔１１は、金属箔１２と、キャリアフィルム１３と、剥離層１４と、を備えている。金属箔１２とキャリアフィルム１３とは、剥離層１４を介して接合されている。なお、金属箔１２の表面は予め粗面化されている。このようなキャリア付き金属箔１１に対して、図３（Ｂ）に示すように、金属箔１２側の表面からキャリアフィルム１３に到る深さの溝１１Ａが形成される。これにより、金属箔１２から配線パターン１２Ａが形成される。

次に、パターン形成プロセス（Ｓ１）に続いて、樹脂充填プロセス（Ｓ２）が実施される。このプロセスでは、図３（Ｃ）に示すように、先のパターン形成プロセス（Ｓ１）で形成したキャリア付き金属箔１１に、溝１１Ａに充填されるように未硬化状態の絶縁樹脂が積層される。これにより、未硬化状態で樹脂部１７が形成される。即ち、未硬化状態で樹脂基材１７Ａおよび樹脂隆起パターン１７Ｂが形成される。

次に、樹脂充填プロセス（Ｓ２）に続けて、樹脂硬化プロセス（Ｓ３）が実施される。このプロセスでは、未硬化状態の樹脂部１７を硬化させる。

次に、樹脂硬化プロセス（Ｓ３）に続けて、キャリア剥離プロセス（Ｓ４）が実施される。このプロセスでは、キャリア付き金属箔１１と樹脂部１７との積層体から、キャリアフィルム１３および剥離層１４が剥離される。これにより、図３（Ｄ）に示すように、樹脂基材１７Ａの主面に、配線パターン１２Ａと樹脂隆起パターン１７Ｂとが転写された配線基板１が製造される。

なお、ここでは、樹脂硬化プロセス（Ｓ３）の次にキャリア剥離プロセス（Ｓ４）を実施したが、キャリア剥離プロセス（Ｓ４）の次に樹脂硬化プロセス（Ｓ３）を実施するようにしてもよい。

このような配線基板１の製造方法によれば、パターン形成プロセス（Ｓ１）で、配線パターン１２Ａを形成するとともに、樹脂隆起パターン１７Ｂの基となる溝１１Ａが、配線パターン１２Ａのネガパターンとして形成される。したがって、樹脂充填プロセス（Ｓ２）や樹脂硬化プロセス（Ｓ３）を経て、配線パターン１２Ａの周囲に樹脂隆起パターン１７Ｂが確実に形成され、従来工法で懸念される樹脂隆起パターン１７Ｂと配線パターン１２Ａとの位置ずれの心配がない。したがって、樹脂隆起パターン１７Ｂと配線パターン１２Ａとの確実な位置合わせを実現できる。また、配線パターン１２Ａとの位置合わせに適した樹脂隆起パターン１７Ｂの印刷装置や、配線パターン１２Ａと樹脂隆起パターン１７Ｂとの位置合わせのプロセスが不要である。即ち、製造コストや製造時間を増大させることなく、配線パターン１２Ａと高精度に位置合わせして樹脂隆起パターン１７Ｂを形成することができる。

《第１の実施例》
次に、本発明のより具体的な実施例に係る配線基板の製造方法を説明する。

図４は、第１の実施例に係る配線基板の製造過程を順に示す側面断面図である。

まず、図４（Ｓ１１）に示すキャリア付き金属箔１１が用意される。

キャリア付き金属箔１１は、金属箔１２と、キャリアフィルム１３と、剥離層１４と、を備えている。金属箔１２は、厚み１〜１０μｍ程度であれば好適であり、ここでは厚み５μｍの銅箔とする。キャリアフィルム１３は、厚み１８〜７０μｍ程度であれば好適であり、ここでは厚み３５μｍの銅箔とする。剥離層１４は、金属箔１２およびキャリアフィルム１３に対して選択性を有するエッチング液（塩化第II鉄や塩化第二銅）に対して可溶な、亜鉛、スズ、鉛、ビスマス、インジウム、ニッケル等の金属とする。

次に、図４（Ｓ１２）に示すように、キャリア付き金属箔１１における金属箔１２側の主面に感光性レジスト１５を設ける。また、キャリア付き金属箔１１におけるキャリアフィルム１３側の主面に感光性レジスト１６を設ける。感光性レジスト１５，１６は、上記エッチング液に耐性を有するものとする。ここでは、厚み１０〜３５μｍ程度の感光性ドライフィルムレジスト材を、ロールラミネーターによってキャリア付き金属箔１１の両主面に貼り付けることで、感光性レジスト１５，１６を設ける。なお、液状のレジスト材をスピンコート法などで塗布することにより、厚み１〜２０μｍ程度の感光性レジスト１５，１６を設けるようにしても良い。

次に、図４（Ｓ１３）に示すように、感光性レジスト１５を露光し、現像することにより、感光性レジスト１５を、配線パターンのネガパターンとなるように成形する。また、感光性レジスト１６を露光し、現像することにより、感光性レジスト１６をキャリアフィルム１３の全面を覆うように成形する。

次に、図４（Ｓ１４）に示すように、塩化第II鉄や塩化第二銅などのエッチング液を用いてエッチングすることにより、感光性レジスト１５の開口部から露出する金属箔１２、剥離層１４、およびキャリアフィルム１３を溶解させ、キャリア付き金属箔１１に溝１１Ａと配線パターン１２Ａとを設ける。溝１１Ａは、感光性レジスト１５を設けた金属箔１２の表面から、剥離層１４を超え、キャリアフィルム１３に到達する深さで形成する。エッチング条件を調整することにより、溝１１Ａの深さを調整することができ、これにより、後に形成される樹脂隆起パターンの高さを調整することができる。

次に、図４（Ｓ１５）に示すように、レジスト剥離液やアルカリ溶液への浸漬法等を用いて、キャリア付き金属箔１１の両主面に設けられている感光性レジスト１５，１６を除去する。

ここまでのプロセスは、本実施例におけるパターン形成プロセスに相当するものである。したがって、ここまでのプロセスによって、配線パターン１２Ａが形成されるとともに、樹脂隆起パターン１７Ｂの基となる溝１１Ａが、配線パターン１２Ａのネガパターンとして形成される。なお、溝形成には、上述のエッチングのような化学的な工法の他、機械的な工法、例えば研削加工法やレーザ加工法などを採用することもできる。

次に、図４（Ｓ１６）に示すように、キャリア付き金属箔１１における配線パターン１２Ａ側の主面に未硬化状態の熱硬化性樹脂からなるシートを重ね、熱プレス機で圧着および熱硬化させることにより、樹脂部１７を形成する。熱プレス機による圧着時に、未硬化状態の熱硬化性樹脂がキャリア付き金属箔１１の溝１１Ａに流入して、溝１１Ａを充填する。この熱硬化性樹脂が硬化することにより、樹脂隆起パターン１７Ｂが形成される。また、溝１１Ａに流入するだけでなく、配線パターン１２Ａの表面側に未硬化状態の熱硬化性樹脂が残り、この熱硬化性樹脂が硬化することにより、樹脂基材１７Ａが形成される。

このプロセスは、本実施例における樹脂充填プロセスおよび樹脂硬化プロセスに相当するものである。したがって、このプロセスによって、配線パターン１２Ａの周囲に樹脂隆起パターン１７Ｂが位置ずれすることなく形成される。

なお、未硬化状態の絶縁樹脂からなるシートを圧着する他、液状の絶縁樹脂をポッティングしたり、ペースト上の絶縁樹脂を塗布したりして、絶縁樹脂をキャリア付き金属箔１１の溝１１Ａに充填してもよい。また、絶縁樹脂の種類としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド等に代表される熱硬化性樹脂の他、ポリウレタン樹脂やポリスチレン等の熱可塑性樹脂などであってもよい。さらには、絶縁樹脂として、ガラス繊維や無機フィラー等を混合させたものを用いてもよい。

次に、図４（Ｓ１７）に示すように、樹脂部１７とキャリア付き金属箔１１との積層体から、キャリアフィルム１３および剥離層１４を剥離する。これにより、樹脂基材１７Ａの表面に、配線パターン１２Ａおよび樹脂隆起パターン１７Ｂが転写された配線基板１を製造する。キャリア剥離は、キャリアフィルムを機械的に剥がすようにしてもよく、キャリアフィルムや剥離層をエッチングにより除去する化学的な剥離法を用いてもよい。

以上の製造フローにより、樹脂部１７の表面に、樹脂隆起パターン１７Ｂと配線パターン１２Ａとが確実に位置合わせされた状態で転写された配線基板１を製造することができる。したがって、配線パターン１２Ａとの位置合わせに適した樹脂隆起パターン１７Ｂの印刷装置や、配線パターン１２Ａと樹脂隆起パターン１７Ｂとの位置合わせのプロセスが不要である。即ち、製造コストや製造時間を増大させることなく、配線パターン１２Ａと高精度に位置合わせして樹脂隆起パターン１７Ｂを形成することができる。

≪第２の実施例≫
次に、本発明の第２の実施例に係る配線基板の製造方法を説明する。

図５は、第２の実施例に係る配線基板の製造過程での状態を示す側面断面図である。

第２の実施例においては第１の実施例と同様の製造過程により、図５（Ｓ２１）に示すような構成の配線基板１、即ち、樹脂隆起パターン１７Ｂと配線パターン１２Ａとが樹脂部１７の表面に転写された配線基板１が製造される。

そのあと、第２の実施例においては、めっきプロセスを実施する。このプロセスでは、図５（Ｓ２２）に示すように、銅、ニッケル、スズ等の一般的に使用されるめっき種を用いて電解めっきを行うことにより、配線パターン１２Ａの表面にメッキ部１２Ｂを形成し、配線パターン１２Ａの表面改質および厚膜化を行う。この際、樹脂隆起パターン１７Ｂは、めっきレジストとして機能するため、別途めっきレジストを形成するプロセスを実施する必要が無い。また、金属箔１２として極めて薄いものを用いて微細な配線を形成し、めっき処理によって配線パターン１２Ａを厚膜化することにより、微細かつ高アスペクトな配線形成が可能となる。

≪第３の実施例≫
次に、本発明の第３の実施例に係る配線基板の製造方法を説明する。

図６は、第３の実施例に係る配線基板の製造過程での状態を示す側面断面図である。

まず、第３の実施例においては第１の実施例と同様の製造過程で、溝１１Ａを設けたキャリア付き金属箔１１に、未硬化状態の熱硬化性樹脂からなるシートを、加熱せずにプレス機で圧着させ、未硬化状態の熱硬化性樹脂をキャリア付き金属箔１１の溝１１Ａを充填させる。そして、そのキャリア付き金属箔１１から、キャリアフィルム１３を剥離し、配線パターン１２Ａと未硬化状態の樹脂隆起パターン１７Ｂとを、樹脂部１７の表面に転写させた積層体１Ａを構成する。

次に、上述の状態の積層体１Ａを複数用意し、図６（Ｓ３１）に示すように、熱硬化性樹脂が未硬化状態のまま積層する。そして、図６（Ｓ３２）に示すように、複数の積層体１Ａを一括で熱プレスし、配線パターン１２Ａと樹脂隆起パターン１７Ｂとの段差を埋め、熱硬化性樹脂を硬化させる。このような積層プロセスを実施して、複数の配線パターン１２Ａを有する多層配線基板を形成する。

本発明は以上に説明したように実施することができるが、本発明は、上述の記載に制限されるものではなく、本発明の範囲は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およ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ものである。

１…配線基板
１１…フィルム付き金属箔
１１Ａ…溝
１２…金属箔
１２Ａ…配線パターン
１２Ｂ…メッキ部
１３…キャリアフィルム
１４…剥離層
１５，１６…感光性レジスト
１７…樹脂部
１７Ａ…樹脂基材
１７Ｂ…樹脂隆起パターン

Claims (4)

1. 金属箔とキャリアフィルムとを備えるキャリア付き金属箔に対して、前記金属箔の表面から前記キャリアフィルムに到る深さの溝を形成するパターン形成プロセスと、
   前記溝に未硬化状態の絶縁樹脂を充填する樹脂充填プロセスと、
   前記金属箔と前記絶縁樹脂との積層体から前記キャリアフィルムを剥離するキャリア剥離プロセスと、
   を実施する配線基板の製造方法。
2. 前記絶縁樹脂をめっきレジストとして前記金属箔をめっきする、めっきプロセスを実施する、請求項１に記載の配線基板の製造方法。
3. 未硬化状態の前記絶縁樹脂と前記金属箔とからなる積層体を、複数積層してプレスする多層化プロセスを実施する、請求項１に記載の配線基板の製造方法。
4. 平板状であり、絶縁樹脂からなる樹脂基材と、
   前記樹脂基材の主面に接合されている配線パターンと、
   前記樹脂基材の主面にて前記配線パターンを除く領域から隆起しており、前記樹脂基材との連続体として構成されている樹脂隆起パターンと、
   を備える配線基板。

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