JP2014090005A - 印刷配線板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性の高い厚いめっきスルーホールを形成し、かつ、厚さのバラツキが少ない薄い金属めっき層により精密な微細回路の配線パターンを形成する。
【解決手段】貫通孔が形成された絶縁樹脂の積層基板の上下面と前記貫通孔の内壁面に第１の金属めっき層を設ける工程と、前記貫通孔内を除く第１の金属めっき層上に錫めっき層を形成する工程と、全面に第２の金属めっき層を設ける工程と、次に、前記貫通孔に穴埋め材を充填する工程と、前記第２の金属めっき層をソフトエッチングにより除去して前記錫めっき層を露出させる工程と、前記錫めっき層を剥離して上下面の前記第１の金属めっき層を露出させる工程と、前記第１の金属めっき層をエッチングして表層配線パターンを形成する工程で印刷配線板を製造する。
【選択図】図３

Description

本発明は、印刷配線板に精密な微細回路の配線パターンと一緒にスルーホールを形成した印刷配線板の製造方法に関し、特に、そのスルーホールめっきの電気接続の信頼性が高い印刷配線板、及び、その製造方法に関するものである。

従来の印刷配線板の製造方法では、精密な微細回路の配線パターンとスルーホールとを一緒に存在させた印刷配線板を製造する場合、絶縁基板の表面からドリルで穴あけ加工を実施しスルーホール穴を形成する。その後、スルーホール壁及び基板表面上に銅めっき処理を施し絶縁基板の表裏並びに内層とをスルーホール壁の銅めっき膜で導通をとるめっきスルーホールの構造を形成する。次に、回路形成工程へと進み、銅めっき膜の表面に感光性ドライフィルムエッチングレジストをラミネートし、パターンの絵柄を露光・現像してエッチングレジストパターンを形成する。次に、エッチングレジストパターンから露出した部分の銅めっき膜をエッチングして除去し、回路の配線パターンを形成する。

ここで、サブトラクティブ工法を用いて印刷配線板に微細回路の配線パターンを形成する場合、印刷配線板における微細回路の配線パターンの形成面の金属めっき層の厚さを薄く形成する必要がある。その理由は、回路の配線パターンを形成するためのエッチングファクターを確保するためであり、金属めっき層が厚い状態でサブトラクティブ工法を用いて回路を形成した場合は、エッチングファクターが悪化し回路の形状を確保することができなくなるのみならず、回路間のショートに至る可能性があるからである。

従来、金属めっき層を、その厚さのバラツキを小さくして精度を高くして薄く形成する手法として、特許文献１の技術で、積層基板の配線パターンの表面にニッケルの保護層を形成した上で積層基板に貫通孔を形成し、その貫通孔と保護層の上に銅のめっきを形成し、次に、その貫通孔を穴埋め材で充填した上で、積層基板の表面のニッケルの保護層をエッチングして除去する方法で薄い銅層による配線パターンを形成し、かつ、スルーホールのめっき層の厚さが厚く信頼性の高いめっきスルーホールを形成する技術が提案されていた。

特開２００３−３０９３５６号公報

しかし、特許文献１の技術では、保護層のニッケル層を露出させて、その上に銅のめっきを形成するが、積層基板に形成した貫通孔の壁面に先ず無電解銅めっき処理をして銅の膜を形成する必要があり、その無電解銅めっき液にニッケルが溶け出して無電解銅めっき液に悪影響を与える問題があった。

本発明は、かかる問題を解決し、無電解銅めっき液に悪影響を与えずに積層基板に形成した貫通孔の壁面に信頼性の高い厚い銅めっき層を形成し、かつ、厚さが薄く、厚さのバラツキが少ない薄い金属めっき層により精密な微細回路の配線パターンを形成する印刷配線板の製造方法を提供することを課題とする。

本発明は、上記課題を解決するために、貫通孔が形成された絶縁樹脂の積層基板の上下面と前記貫通孔の内壁面に第１の金属めっき層を設ける工程と、前記貫通孔内を除く第１の金属めっき層上に錫めっき層を形成する工程と、全面に第２の金属めっき層を設ける工程と、次に、前記貫通孔に穴埋め材を充填する工程と、前記第２の金属めっき層をソフトエッチングにより除去して前記錫めっき層を露出させる工程と、前記錫めっき層を剥離して上下面の前記第１の金属めっき層を露出させる工程と、前記第１の金属めっき層をエッチングして表層配線パターンを形成する工程とを有することを特徴とする印刷配線板の製造方法である。

また、本発明は、上記の印刷配線板の製造方法であって、前記貫通孔が、前記積層基板にドリルによって形成されたことを特徴とする印刷配線板の製造方法である。

また、本発明は、上記の印刷配線板の製造方法であって、前記積層基板が、内層基板の表面にプリプレグと金属箔とを積層して成ることを特徴とする印刷配線板の製造方法である。

また、本発明は、上記の印刷配線板の製造方法であって、前記積層基板が、内層基板の表面に樹脂付き銅箔を設けて成ることを特徴とする印刷配線板の製造方法である。

また、本発明は、上記の印刷配線板の製造方法であって、前記第１の金属めっき層を設ける工程の前に、前記積層基板の前記絶縁樹脂にレーザー穴あけによってビアホール下穴をあける工程を有することを特徴とする印刷配線板の製造方法である。

また、本発明は、絶縁樹脂の積層基板に、貫通孔が形成され、前記貫通孔の内壁面に第１の金属めっき層に第２の金属めっき層を重ねてスルーホールめっき層が形成され、該貫通孔に穴埋め材が充填され、前記積層基板の表層配線パターンが、前記第２の金属めっき層を含まず、前記貫通孔の壁面の前記第１の金属めっき層と一体に形成された第１の金属めっき層がエッチングされて形成されていることを特徴とする印刷配線板である。

本発明の印刷配線板の製造方法によれば、貫通孔が形成された絶縁樹脂の積層基板の上下面と前記貫通孔の内壁面に第１の金属めっき層を設け、貫通孔内を除く第１の金属めっき層上に錫めっき層を形成し、その上に第２の金属めっき層を設けた上で、貫通孔内に穴埋め材を充填し、次に第２の金属めっき層をソフトエッチングにより除去し、次に錫めっき層を剥離して上下面の第１の金属めっき層を露出させ、その第１の金属めっき層をエッチングして表層配線パターンを形成する。

本発明では、第１の金属めっき層を形成する際に、銅のスルーホールめっき層を形成するための無電解銅めっきを行う。そのため、本発明では、無電解銅めっきを行う際に無電解銅めっき液が錫めっき層に接触しないので、錫によって無電解銅めっき液が悪影響を受けない効果があるとともに、厚さのバラツキが少ない薄い金属めっき層１３をエッチングして配線パターンを形成するので、回路の精度が高い精密な配線パターンを形成できる効果がある。

また、本発明の印刷配線板は、絶縁樹脂の積層基板に、貫通孔が形成され、その貫通孔の内壁面に第１の金属めっき層に第２の金属めっき層を重ねてスルーホールめっき層が形成され、貫通孔に穴埋め材が充填されている。また、積層基板の表層配線パターンが、第２の金属めっき層を含まず、貫通孔の壁面の第１の金属めっき層と一体に形成された第１の金属めっき層がエッチングされて形成されている。

そのため、貫通孔の内壁面のスルーホールめっき層が第１の金属めっき層に第２の金属めっき層を重ねた厚い金属めっき層で形成されているのでスルーホールめっき層が強固で信頼性が高い効果がある。また、積層基板の表層配線パターンが、第２の金属めっき層を含まず、貫通孔の壁面の前記第１の金属めっき層と一体に形成された第１の金属めっき層がエッチングされて形成されているので、精度が高く精密に表層配線パターンが得られる効果がある。

本発明の実施形態を示すプリント配線板の製造方法の工程断面図である（その１）。 本発明の実施形態を示すプリント配線板の製造方法の工程断面図である（その２）。 本発明の実施形態を示すプリント配線板の製造方法の工程断面図である（その３）。 本発明の実施形態を示すプリント配線板の製造方法の工程断面図である（その４）。

以下に、本発明の実施形態による印刷配線板の製造方法を、図１から図４を用いて説明する。

（工程１）
先ず、絶縁基板１に厚さ１２μｍから７０μｍの銅箔を張り合わせた内層基板２を製造する。ここで、絶縁基板１としては、補強材入り絶縁樹脂の基板を用いる。すなわち、ガラス繊維入りエポキシ樹脂材、あるいは、ガラス繊維入りビスマレイミド−トリアジン樹脂材（以下、ＢＴ樹脂と称す）、ガラス繊維入りポリイミド樹脂材、ガラス繊維入りＰＰＥ樹脂材を用いることができる。この絶縁基板１の補強材としては、ガラス繊維に替えて以下の材料を使用できる。すなわち、アラミド不織布、アラミド繊維、ポリエステル繊維を用いることができる。

（工程２）
次に、この内層基板２の銅箔をエッチングによりパターニングして、図１（ａ）のように内層配線パターン３を形成する。

（工程３）
次に、内層配線パターン３の表面を、過水硫酸系のソフトエッチング、蟻酸溶液（例えばメック株式会社製「メックエッチボンド」）を用いたＣＺ処理、あるいは、酸化還元処理による黒化処理などで、０．１〜１０μｍの最大粗度（Ｒｍａｘ）となるように粗化処理する。

（工程４）
この内層基板２と同様に、第２の内層基板４を作成する。

（工程５）
次に、図１（ｂ）のように、上層から順に、厚さが１２μｍ厚の銅箔やアルミニウム箔などの第１の金属箔５と、第１のプリプレグ６と、内層基板２と、第２のプリプレグ７と、第２の内層基板４と、第３のプリプレグ８と、その下に第２の金属箔９を重ねた積層材を形成する。

ここで、プリプレグと金属箔との組み合わせの代わりに樹脂付き金属箔を用いることも
できる。

（工程６）
次に、図１（ｃ）のように、この積層材を積層プレスで加熱・加圧し、プリプレグの樹脂材を溶融・流出させて、溶融した樹脂で積層材の各材料を接着させる。これによって、上層から下層に向けて順次に、第１の金属箔５、第１の絶縁樹脂層６ａ、第１の内層基板２、第２の絶縁樹脂層７ａ、第２の内層基板４、第３の絶縁樹脂層８ａ、第２の金属箔９が積層された積層基板１０を形成する。ここで、第１の絶縁樹脂層６ａや第３の絶縁樹脂層８ａの厚さは３０〜９０μｍ程度に形成することが望ましい。

（工程７）
次に、図１（ｄ）のように、この積層基板１０の第１の金属箔５と第２の金属箔９を全面エッチングして除去する。このエッチング処理において、第１の金属箔５と第２の金属箔９が銅箔の場合は、塩化第二鉄水溶液などのエッチング液を使用してエッチングする。

（変形例１）
この工程７の変形例１として、第１の金属箔５と第２の金属箔９を全面エッチングする代わりに、ビアホール下穴１１を形成する位置に、エッチングにより第１の金属箔５と第２の金属箔９に開口部を、ビアホール下穴１１より大きく形成しても良い。

（工程８）
次に、図１（ｅ）のように、第２の絶縁樹脂層６ａと第３の絶縁樹脂層８ａの外面から炭酸ガスレーザー光線やＹＡＧレーザー光線を照射することで、内層配線パターン３に達するビアホール下穴１１をレーザー穴あけする。このビアホール下穴１１は、後工程で、内層配線パターン３を積層基板１０の上下層の配線パターン１７に電気接続するビアホールめっき層１１ａを形成する下穴である。ビアホール下穴１１の形状は、例えば外層側の径が８０μｍ、内層側の穴底の径が５０μｍ、第１の絶縁樹脂層６ａや第３の絶縁樹脂層８ａによる層間厚を３０〜９０μｍに形成する。

（工程９）
次に、積層基板１０にドリルで穴あけすることで、貫通孔１２を形成する。

（工程１０）
次に、積層基板１０の表面および貫通孔１２の壁面を粗化する。なお、工程８で、レーザー光線にてビアホール下穴１１を形成した場合は、ビアホール下穴１１の底に薄い樹脂膜が残る場合があり、その場合は、この工程１０において、強アルカリにより樹脂を膨潤させ、その後、クロム酸や過マンガン酸塩水溶液などの酸化剤を使用して樹脂を分解除去するデスミア処理を行う。また研磨材によるサンドブラスト処理やプラズマ処理にて穴の底に残った樹脂膜を除去してもよい。

本工程１０における積層基板１０の貫通孔１２の壁面の粗化処理は、内層基板２及び４の絶縁基板１に熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂を使用した場合、クロム酸、過マンガン酸塩の水溶液などの酸化剤による表面粗化処理などのウェットプロセスや、プラズマ処理やアッシング処理などのドライプロセスが有効である。

（工程１１）
次に、ビアホール下穴１１の壁面、貫通孔１２の壁面、および積層基板の表面にめっき触媒付与及び無電解銅めっきを行って、めっき下地導電層を形成する。

次に、電解銅めっきを行って、図２（ｆ）のように、積層基板１０の両面のめっき下地
導電層上に、厚さ１５μｍ〜２０μｍ程度の厚さのバラツキの少ない銅による金属めっき層１３を形成し、ビアホール下穴１１の壁面に銅のビアホールめっき層１１ａを形成し、貫通孔１２の壁面にスルーホールめっき層１２ａを形成する。

（工程１２）
次に、図２（ｇ）に示すように、積層基板１０の上下の金属めっき層１３の全面とビアホールめっき層１１ａの表面と貫通孔１２内のスルーホールめっき層１２ａの表面に錫めっき層１４を形成する。

（工程１３）
次に、ドライフィルムエッチングレジスト２０を熱圧着し、この上から所望のマスクフィルムを介して、貫通孔１２以外の表面に紫外線を露光する。露光後、ｐＨ９〜１０の炭酸ソーダ等の弱アルカリ現像液にて未露光部分のドライフィルムエッチングレジスト２０を除去し、図２（ｈ）のようにドライフィルムエッチングレジスト２０を形成する。

（工程１４）
次に、図２（ｉ）のように、ドライフィルムエッチングレジスト２０が形成されずに露出した貫通孔１２内のスルーホールめっき層１２ａの表面の錫めっき層を、フッ素化合物を主成分とするエッチング液や、ニトロベンゼンスルホン酸を主成分とするエッチング液や、硝酸を主成分とするエッチング液や、４価の錫の化合物を含む水溶液から成るエッチング液等のエッチング液でエッチングして除去し、貫通孔１２の壁面に銅のスルーホールめっき層１２ａを露出させる。

（工程１５）
次に、図３（ｊ）のようにドライフィルムエッチングレジスト２０を除去する。

（工程１６）
次に、全面への電解銅めっき処理を行うことで、図３（ｋ）のように、積層基板１０の表裏面に銅の金属めっき層１５を形成し、貫通孔１２の壁面に露出した銅のスルーホールめっき層１２ａの上に重ねて銅のスルーホールめっき層１２ｂを形成する。

この工程１６では、貫通孔１２の壁面に既に銅のスルーホールめっき層１２ａが形成されているため、この工程では電解銅めっき処理だけで銅のスルーホールめっき層１２ｂを形成する。そのため、接触する金属の影響を受け易い無電解銅めっき処理を行う必要が無いので、積層基板１０の上下面の露出した錫めっき層１４によって銅めっき液が悪影響を受けることが無い効果がある。

（工程１７）
次に、図３（ｌ）のように、貫通孔１２内に樹脂の穴埋め材１６を充填する。これは、積層基板１０の表面にスクリーン版（図示せず）を置き、そのスクリーン版を通じたスクリーン印刷により行なう。このスクリーン版は、貫通孔１２に対応する位置に開口部を有しており、その開口部を介して貫通孔１２に樹脂の穴埋め材１６を充填する。このとき、貫通孔１２の開口部から樹脂の穴埋め材１６が僅かにはみ出るので、このはみ出た部分の樹脂の穴埋め材１６を除去するために、ロールバフや研磨ベルトを用いて研磨する。

（工程１８）
次に、図３（ｍ）のように、塩化第二鉄溶液、又は、過硫酸ナトリウム、もしくは、過酸化水素／硫酸溶液のエッチング液を用いたソフトエッチングにより、積層基板１０の表面の金属めっき層１５をソフトエッチングすることで除去する。このソフトエッチングは、金属めっき層１５までがエッチングされ、その下層の錫めっき層１４でエッチングがストップし、金属めっき層１３を残す。また、貫通孔１２内のスルーホールめっき層１２ａ及び１２ｂは、貫通孔１２の淵部分に至るまで穴埋め材１６により保護されているので、貫通孔１２内のスルーホールめっき層１２ａ及び１２ｂの全体がエッチングされずに残る。

この工程によって錫めっき層１４上の銅めっきを全て除去するため、厚さのバラツキが少ない薄い金属めっき層１３が残る。それにより、後に金属めっき層１３をエッチングして形成する配線パターンの厚さのバラツキを少なくでき、回路幅の精度が高い精密な配線パターンを形成できる効果がある。

（工程１９）
次に、図４（ｎ）のように、積層基板１０の表面の銅の金属めっき層１３を覆う錫めっき層１４を、例えば、熱濃燐酸あるいは熱塩酸中に浸漬して剥離し、あるいは、ホウフッ化水素酸とホウ素化合物とチオ尿素と安定化剤を含む水溶液の錫めっき用剥離液で剥離し、あるいは、チオ尿素とアルキルスルホン酸またはアルカノールスルホン酸を含有する水溶液等の錫めっき用剥離液で剥離し、その下層の金属めっき層１３を露出させる。

（工程２０）
次に、図４（ｎ）のように、積層基板１０の表面に金属めっき層１５と錫めっき層１４の厚さ分の高さで突出した樹脂の穴埋め材１６を、ロールバフや研磨ベルトを用いて研磨し、図４（ｏ）のように、表面が平坦化された積層基板１０を得る。

（工程２１）
次に、積層基板１０の両面の金属めっき層１３上に感光性レジスト、例えばドライフィルムのエッチングレジストをロールラミネートで貼り付け、そのエッチングレジストを露光・現像することで表層配線パターン１７の部分以外の銅めっき層を露出させる。

次に、図４（ｐ）のように、そのエッチングレジストから露出した部分の銅の金属めっき層１３を、塩化第二鉄水溶液などのエッチング液でエッチングして除去し、表層配線パターン１７を形成し、次に、そのエッチングレジストを除去する。

（工程２２）
次に、図４（ｑ）のように、積層基板１０の両面に感光性ソルダーレジストを形成して露光・現像し、次に、加熱硬化させることでソルダーレジストパターン１８を形成する。

なお、本発明は、上記の実施形態に限定されず、内層基板は２つに限らず１つでも、また３つ以上の内層基板を用いても良く、更に積層基板１０の最外層に内層基板を用いても良い。また、積層基板１０は、内層基板とプリプレグを重ねて積層プレスで加熱・加圧して形成する方法以外に、内層基板上に樹脂付き銅箔等をラミネートしてビルドアップする方法で積層基板１０を形成しても良い。更に、積層基板１０は、支持板上にビルドアップして形成した絶縁樹脂層から支持基板を分離することで形成しても良い。また、積層基板１０に形成する貫通孔１２は、ドリルで形成する以外に、レーザー穴あけによって貫通孔１２を形成しても良い。

１・・・絶縁基板
２、４・・・内層基板
３・・・内層配線パターン
５、９・・・金属箔
６、７、８・・・プリプレグ
６ａ、７ａ、８ａ・・・絶縁樹脂層
１０・・・積層基板
１１・・・ビアホール下穴
１１ａ・・・ビアホールめっき層
１２・・・貫通孔
１２ａ・・・スルーホールめっき層
１２ｂ・・・スルーホールめっき層
１３・・・金属めっき層
１４・・・錫めっき層
１５・・・金属めっき層
１６・・・樹脂の穴埋め材
１７・・・表層配線パターン
１８・・・ソルダーレジストパターン
２０・・・ドライフィルムエッチングレジスト

Claims (6)

1. 貫通孔が形成された絶縁樹脂の積層基板の上下面と前記貫通孔の内壁面に第１の金属めっき層を設ける工程と、前記貫通孔内を除く第１の金属めっき層上に錫めっき層を形成する工程と、全面に第２の金属めっき層を設ける工程と、次に、前記貫通孔に穴埋め材を充填する工程と、前記第２の金属めっき層をソフトエッチングにより除去して前記錫めっき層を露出させる工程と、前記錫めっき層を剥離して上下面の前記第１の金属めっき層を露出させる工程と、前記第１の金属めっき層をエッチングして表層配線パターンを形成する工程とを有することを特徴とする印刷配線板の製造方法。
2. 請求項１記載の印刷配線板の製造方法であって、前記貫通孔が、前記積層基板にドリルによって形成されたことを特徴とする印刷配線板の製造方法。
3. 請求項１又は２に記載の印刷配線板の製造方法であって、前記積層基板が、内層基板の表面にプリプレグと金属箔とを積層して成ることを特徴とする印刷配線板の製造方法。
4. 請求項１又は２に記載の印刷配線板の製造方法であって、前記積層基板が、内層基板の表面に樹脂付き銅箔を設けて成ることを特徴とする印刷配線板の製造方法。
5. 請求項１乃至４の何れか一項に記載の印刷配線板の製造方法であって、前記第１の金属めっき層を設ける工程の前に、前記積層基板の前記絶縁樹脂にレーザー穴あけによってビアホール下穴をあける工程を有することを特徴とする印刷配線板の製造方法。
6. 絶縁樹脂の積層基板に、貫通孔が形成され、前記貫通孔の内壁面に第１の金属めっき層に第２の金属めっき層を重ねてスルーホールめっき層が形成され、該貫通孔に穴埋め材が充填され、前記積層基板の表層配線パターンが、前記第２の金属めっき層を含まず、前記貫通孔の壁面の前記第１の金属めっき層と一体に形成された第１の金属めっき層がエッチングされて形成されていることを特徴とする印刷配線板。

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