JP2014197606A - 配線基板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】導体パターン厚さが１００〜３００μｍの厚銅配線基板に対しても、ソルダーレジストによる導体パターンコーナー部の被覆性、密着性及び現像性を確保しつつ。ソルダーレジストの開口精度を確保する。【解決手段】絶縁基板と、この絶縁基板上に配置され、上側両端部が鋭角な凸形状を有する導体パターンと、前記絶縁基板及び導体パターン上に配置された２層のソルダーレジストと、を備え、前記２層のソルダーレジストのうち下層のソルダーレジストが、導体パターンの上側両端部を挟んで、導体パターンの上部と、側面と、下側両端部を含む絶縁基板上と、に配置され、前記導体パターンの上側に開口を有しており、前記２層のソルダーレジストのうち上層のソルダーレジストが、前記下層のソルダーレジスト上に配置され、前記下層のソルダーレジストの開口の内側又は外側に開口を有する配線基板。【選択図】図１

Description

本発明は、配線基板及びその製造方法に関し、特には、導体パターンの厚さが１００から３００μｍ程度の厚銅配線基板及びその製造方法に関する。

比較的大きな電流を流す用途の配線基板においては、絶縁基板の表面に、例えば１００〜３００μｍといった厚い導体パターンを形成し、この厚い導体パターンを必要な部分だけ露出させて、残りの部分を被覆するソルダーレジストを設けることが求められる。以下、このような１００〜３００μｍといった厚い導体パターンを「厚銅パターン」といい、この厚銅パターンを有する配線基板を、「厚銅配線基板」ということがある。

このような大電流用途の厚銅配線基板としては、銅箔をエッチングして導体パターンを形成した後、形成した導体パターンの全体をさらにエッチングしたり、機械研磨することで、導体パターンの幅方向の両端部に丸みを形成するものが開示されている（特許文献１、２）。

また、絶縁基板表面の厚い導体パターンを、絶縁基板内にある程度埋め込まれるように形成する配線基板が開示されている（特許文献３）。

また、絶縁基板表面に厚い導体パターンを有する配線基板に、ソルダーレジストを形成する方法としては、数回に分けてソルダーレジスト用のインクを塗布し、塗布したインク内の気泡を真空脱泡する方法が開示されている（特許文献４）。

特開２００８−９８４０６号公報 特開２００７−２４２６５９号公報 特開Ｈ１０−０３２３７１号公報 特開１９９４−３０２９４１号公報

しかし、特許文献１、２の配線基板は、一旦形成した導体パターンに対して、エッチングや機械研磨を行うので、形成した導体パターンの寸法や形状が変化したり、断線や上端部の脱落による短絡等の欠陥が生じることが考えられる。

また、特許文献３の配線基板は、埋め込み回路やその上に回路を形成するといったものであるため、単に銅箔やめっきをエッチングする汎用のプロセスに比べて、プロセスが大幅に増えたり、複雑化する問題がある。

また、特許文献４の方法は、厚銅パターンに対応するため、残留する気泡を脱泡し易くすることによって、ソルダーレジストを厚く途布する方法であるため、ソルダーレジストに部品実装のための開口が必要な場合は、開口の形成やその精度を確保するのが難しい。また、ソルダーレジストを途布した後に気泡の脱泡を行うものであるため、脱泡工程やそのための真空脱泡装置が必要になる問題がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、導体パターン厚さが１００〜３００μｍの厚銅配線基板に対しても、導体パターンに対するソルダーレジストによる導体パターンのコーナー部（以下、コーナー部を「上側両端部」ということがある。）の被覆性、密着性及び現像性を確保しつつ、ソルダーレジストの開口精度を確保することを目的とする。

本発明は、以下のものに関する。
１． 絶縁基板と、この絶縁基板上に配置され、上側両端部が鋭角な凸形状を有する導体パターンと、前記絶縁基板及び導体パターン上に配置された２層のソルダーレジストと、を備え、前記２層のソルダーレジストのうち下層のソルダーレジストが、導体パターンの上側両端部を挟んで、導体パターンの上部と、側面と、下側両端部を含む絶縁基板上と、に配置され、前記導体パターンの上側に開口を有しており、前記２層のソルダーレジストのうち上層のソルダーレジストが、前記下層のソルダーレジスト上に配置され、前記下層のソルダーレジストの開口の内側又は外側に開口を有する配線基板。
２． 項１において、導体パターンの上側両端部が鋭角な凸形状で、中央部の側面が内側への湾曲を形成して、前記導体パターン上部の幅が中央部の幅よりも広く、導体パターンの中央部の下層のソルダーレジストを含む幅が、前記導体パターン上部の幅よりも広い配線基板。
３． 項１又は２において、導体パターンの下層のソルダーレジストを含む上側両端部が、鈍角な凸形状を有する配線基板。
４． 絶縁基板と、この絶縁基板上に配置され、上側両端部が鋭角な凸形状を有する導体パターンと、前記絶縁基板及び導体パターン上に配置された２層のソルダーレジストと、を備える配線基板の製造方法であって、前記導体パターンの上側両端部を挟んで、導体パターンの上部と、側面と、下側両端部を含む絶縁基板上と、に配置され、前記導体パターンの上側に開口を有する下層のソルダーレジストを形成する工程（ａ）と、前記下層のソルダーレジスト上に配置され、前記下層のソルダーレジストの開口の内側又は外側に開口を有する上層のソルダーレジストを形成する工程（ｂ）と、を有する配線基板の製造方法。
５． 項４において、２層のソルダーレジストが何れも現像型であり、工程（ａ）では、下層のソルダーレジストの途布、仮乾燥、露光、現像までを行い、工程（ｂ）では、上層のソルダーレジストの途布、仮乾燥、露光、現像までを行った後、さらに、本乾燥を行う配線基板の製造方法。

本発明によれば、厚銅配線基板（銅厚２００〜３００μｍ）に対しても、ソルダーレジストの開口精度を確保し、かつソルダーレジストによる導体パターンコーナー部の被覆性、密着性及び現像性を確保することができる。

本実施の形態に係る配線基板及び製造方法を表す断面図である。 本実施の形態に係る配線基板及び製造工程を表す断面図である。

図１（ｂ）及び図２（ｂ）に、本実施の形態の配線基板１を示す。本実施の形態の配線基板１は、絶縁基板２と、この絶縁基板２上に配置され、上側両端部が鋭角な凸形状を有する導体パターン３と、前記絶縁基板２及び導体パターン３上に配置された２層のソルダーレジスト４、５と、を備え、前記２層のソルダーレジスト４、５のうち下層のソルダーレジスト４が、導体パターン３の上側両端部を挟んで、導体パターン３の上部と、側面と、下側両端部を含む絶縁基板２上と、に配置され、前記導体パターン３の上側に開口６、７を有しており、前記２層のソルダーレジスト４、５のうち上層のソルダーレジスト５が、前記下層のソルダーレジスト４上に配置され、前記下層のソルダーレジスト４の開口７の内側又は外側に開口６を有する配線基板である。

絶縁基板は、導体パターン同士を電気的に絶縁するものであり、また支持基板としての役割を有するものである。本実施の形態では、ガラスエポキシ基板を用いているが、特に限定はなく、一般の配線基板に用いるものを用いて形成することができる。このようなものとしては、ガラスポリイミド基板、紙フェノール等が挙げられる。

導体パターンは、搭載される部品同士等を電気的に接続するものである。本実施の形態では、２００μｍ厚さの銅箔をテンティング法を用いてエッチングすることにより形成した。導体パターンは、この他、一般の配線基板で用いられるはんだ剥離法やその他のサブトラクト法によっても形成できる。また、導体パターンの厚さは、１００〜３００μｍの厚銅パターンであると、導体パターンの側面の湾曲が大きくなり過ぎない点で好ましい。

ソルダーレジストは、はんだの付着等から導体パターンを保護しつつ、部品搭載等に必要な箇所の導体パターン上に開口を形成するものである。本実施の形態では、下層のソルダーレジスト及び上層のソルダーレジストともに、現像タイプのものを用いたが、開口の精度が対応可能であれば、いわゆる印刷でパターンを形成する熱硬化タイプやＵＶ硬化タイプを用いることもできる。また、本実施の形態で用いた現像タイプのソルダーレジストは、下層及び上層ともに、スプレーコートで２０〜６０μｍの厚さ（硬化後）に塗布したが、塗布方法は、これに限られず、印刷、スプレーコート、ロールコート、ディップコート等の公知の途布方法を用いることができる。これらの途布方法の中でも、スプレー塗布が、印刷及びその他の途布方法よりも好ましい。印刷による途布方法の場合は、導体パターンの上側両端部にソルダーレジストのインクが回り込みにくい場合や、導体パターンが密な箇所は、インクが導体パターンの間隙に充填されて厚くなり過ぎてしまい、その結果、途布後の仮乾燥で乾燥しにくく、また露光や本乾燥を行っても硬化しにくい場合がある。

上記の本実施の形態によれば、絶縁基板と、この絶縁基板上に配置され、上側両端部が鋭角な凸形状を有する導体パターンと、前記絶縁基板及び導体パターン上に配置された２層のソルダーレジストと、を備えるので、厚銅パターンを有する厚銅配線基板であっても、エッチング等で形成した導体パターンに対して、研磨やエッチング等の後処理を行うことなく、２層のソルダーレジストが形成されている。

また、２層のソルダーレジストのうち下層のソルダーレジストが、導体パターンの上側両端部を挟んで、導体パターンの上部と、側面と、下側両端部を含む絶縁基板上と、に配置されるので、下層のソルダーレジストが、導体パターンの上側両側端部を挟んで、丸みを帯びた断面形状を形成する。また、絶縁基板上にも形成されるので、その分、導体パターンとの段差が小さくなる。このため、下層のソルダーレジスト上に配置される上層のソルダーレジストが、導体パターンの上側両端部を被覆するのが容易になる。

さらに、２層のソルダーレジストのうち下層のソルダーレジストが、導体パターンの上側に開口を有しており、上層のソルダーレジストが、下層のソルダーレジスト上に配置され、下層のソルダーレジストの開口の内側又は外側に開口を有するので、厚銅配線基板のような、導体パターンを被覆するのに、ソルダーレジストを２層に形成して厚くする必要がある場合でも、導体パターンを露出させるソルダーレジストの開口は、１層のソルダーレジストで形成される。このため、ソルダーレジストの開口の寸法精度や位置精度を確保できる。

図１（ｂ）及び図２（ｂ）に示すように、好ましくは、導体パターン３の上側両端部が鋭角な凸形状で、中央部の側面が内側への湾曲９を形成して、導体パターン３上部の幅が中央部の幅よりも広く、導体パターン３の中央部の下層のソルダーレジスト４を含む幅が、導体パターン３上部の幅よりも広い。

導体パターンの上側両端部が鋭角な凸形状で、中央部の側面が内側への湾曲を形成して、導体パターン上部の幅が中央部の幅よりも広いので、厚銅パターンを有する厚銅配線基板であっても、エッチング等で形成した導体パターンに対して、研磨やエッチング等の後処理を行う必要がない。

また、導体パターンの中央部の下層のソルダーレジストを含む幅が、導体パターン上部の幅よりも広いので、導体パターンの中央部の側面が導体パターンの上側端部から絶縁基板に垂直に降ろした直線よりも内側への湾曲を形成した部分（湾曲部）が下層のソルダーレジストで埋まっている。このため、下層のソルダーレジスト上に塗布された上層のソルダーレジストは、湾曲部に流れ込まず、導体パターンの上側両端部により多く残留する。つまり、途布されたソルダーレジストのインクが、湾曲部に流れ込んで、一旦、湾曲部が埋まってしまうと、導体パターン上部からのソルダーレジストのインクの流れ落ちは少なくなる。その結果、ソルダーレジストのインクは、導体パターンの上側両端部の周辺に残留しやすくなる。

図１（ｂ）及び図２（ｂ）に示すように、好ましくは、導体パターン３の下層のソルダーレジスト４を含む上側両端部が、鈍角な凸形状を有する。これにより、下層のソルダーレジスト４上に塗布された上層のソルダーレジスト５から、導体パターン３の上側両端部が飛び出しにくい。なお、下層のソルダーレジスト４の開口端部（開口先端）は、導体パターン３の上側両端部から中央側に約２００μｍ以上、好ましくは３００μｍ以上離れた箇所に位置するのが好ましい。これにより、導体パターン３の上側両端部を挟んだ上側と側面とに形成される下層のソルダーレジスト４が丸みを形成するので、導体パターン３の下層のソルダーレジスト４を含む上側両端部が、鈍角な凸形状を形成しやすい。また、下層のソルダーレジスト４の開口端部（開口先端）は、導体パターン３の上側両端部から中央側に３００μｍを超えて位置すると、導体パターン３上のソルダーレジストの開口面積を確保できず、部品の実装の高密度化等に支障が出る可能性がある。

図１（ａ）、（ｂ）及び図２（ａ）、（ｂ）に、本実施の形態の配線基板１の製造方法を示す。本実施の形態の配線基板１の製造方法は、絶縁基板２と、この絶縁基板２上に配置され、上側両端部が鋭角な凸形状を有する導体パターン３と、絶縁基板２及び導体パターン３上に配置された２層のソルダーレジスト４、５と、を備える配線基板１の製造方法であって、導体パターン３の上側両端部を挟んで、導体パターン３の上部と、側面と、下側両端部を含む絶縁基板２上と、に配置され、導体パターン３の上側に開口７を有する下層のソルダーレジスト４を形成する工程（ａ）と、下層のソルダーレジスト４上に配置され、下層のソルダーレジスト４の開口７の内側又は外側に開口６を有する上層のソルダーレジスト５を形成する工程（ｂ）と、を有する配線基板１の製造方法である。

絶縁基板と、この絶縁基板上に配置され、上側両端部が鋭角な凸形状を有する導体パターンと、前記絶縁基板及び導体パターン上に配置された２層のソルダーレジストと、を備えるので、厚銅パターンを有する厚銅配線基板であっても、エッチング等で形成した導体パターンに対して、研磨やエッチング等の後処理を行うことなく、２層のソルダーレジストが形成される。

また、図１（ａ）、図２（ａ）に示すように、導体パターン３の上側両端部を挟んで、導体パターン３の上部と、側面と、下側両端部を含む絶縁基板２上と、に配置され、導体パターン３の上側に開口７を有する下層のソルダーレジスト４を形成する工程（ａ）を有するので、下層のソルダーレジスト４が、導体パターン３の上側両側端部を挟んで、丸みを帯びた断面形状を形成する。また、絶縁基板２上にも形成されるので、その分、導体パターン３との段差が小さくなる。このため、下層のソルダーレジスト４上に配置される上層のソルダーレジスト５が、導体パターン３の上側両端部を被覆するのが容易になる。

さらに、図１（ｂ）、図２（ｂ）に示すように、下層のソルダーレジスト４上に配置され、下層のソルダーレジスト４の開口７の内側又は外側に開口７を有する上層のソルダーレジスト５を形成する工程（ｂ）を有するので、厚銅配線基板のような、導体パターン３を被覆するのに、ソルダーレジストを２層に形成して厚くする必要がある場合でも、導体パターン３を露出させるソルダーレジストの開口は、１層のソルダーレジストで形成される。このため、ソルダーレジストの開口の寸法精度や位置精度を確保できる。

好ましくは、２層のソルダーレジストが何れも現像型であり、工程（ａ）では、下層のソルダーレジストの途布、仮乾燥、露光、現像までを行い、工程（ｂ）では、上層のソルダーレジストの途布、仮乾燥、露光、現像までを行った後、さらに、２層のソルダーレジストの本乾燥を同時に行う。下層のソルダーレジストを現像まで行なうことにより、ある程度硬化し、形状が固定されるので、上層のソルダーレジストを形成する際にも、下層のソルダーレジストが崩れにくい。このため、下層のソルダーレジスト上に配置される上層のソルダーレジストが、導体パターンの上側両端部を被覆するのが容易になる。

好ましくは、導体パターン上に形成される下層のソルダーレジストの開口よりも、外側に、上層のソルダーレジストの開口が配置されるのが好ましい。これにより、下層のソルダーレジストの開口端部（開口の先端）が、上層のソルダーレジストで覆われるので、例えば、２層のソルダーレジストとして、何れも現像型のものを用い、工程（ａ）では、下層のソルダーレジストの途布、仮乾燥、露光、現像までを行い、工程（ｂ）では、上層のソルダーレジストの途布、仮乾燥、露光、現像を行った後、２層のソルダーレジストの本乾燥を同時に行うというプロセスを用いても、下層のソルダーレジストの開口端部（開口の先端）は、現像を１回受けるだけであるため、図１（ｂ）に示すように、下層のソルダーレジスト４の開口端部（開口の先端）のアンダーカット（ソルダーレジストの上部よりも下部の方が開口径が拡大すること）は比較的小さい。一方、下層のソルダーレジスト４の開口７よりも、内側に、上層のソルダーレジスト５の開口６が配置される場合は、上記のプロセスの場合、下層のソルダーレジスト４の開口端部（開口の先端）は、現像を２回受けるため、図２（ｂ）に示すように、下層のソルダーレジスト４の開口端部（開口の先端）のアンダーカット８は比較的拡大してしまう。

以下、図１及び図２を用いて、本発明の実施例を説明するが、本発明は、本実施例に限定されるものではない。

片面に２００μｍの厚さの銅箔を有するガラスエポキシ製の銅張り積層板を準備し、エッチングレジストを形成して、エッチングを行い、厚さ２００μｍの導体パターンを形成した。図１及び図２に示すように、この導体パターン３は、導体パターン３の上側両端部が鋭角な凸形状で、中央部の側面が内側への湾曲９を形成し、導体パターン３上部の幅が中央部の幅よりも広く形成されていた。

エッチング等で形成した導体パターンに対して、研磨やエッチング等の後処理を行うことなく、下層のソルダーレジストとして、現像タイプのものを用い、スプレーコートで４０μｍの厚さ（硬化後）に途布し、仮乾燥、露光、現像までを行い、本乾燥は行なわないようにして、下層のソルダーレジストを形成した。図１及び図２に示すように、このとき、下層のソルダーレジスト４は、導体パターン３の上側両端部を挟んで、導体パターン３の上部と、側面と、下側両端部を含む絶縁基板２上に形成されていた。また、下層のソルダーレジスト４の開口７の端部は、導体パターン３の上側両端部から中央側に約３００μｍのところに位置していた。導体パターン３の側面に形成される湾曲９には、下層のソルダーレジスト４が充填され、導体パターン３の中央部の下層のソルダーレジスト４を含む幅が、導体パターン３上部の幅よりも広かった。また、導体パターン３の下層のソルダーレジスト４を含む上側両端部が、丸みを有しており、鈍角な凸形状を有していた。また、下層のソルダーレジスト４が、絶縁基板２上にも形成されるので、その分、導体パターン３との段差が小さくなった。この段階で、導体パターン３の断面を観察したところ、導体パターン３の上側両端部において、下層のソルダーレジスト４の厚みが明確には観察されなかった。また、はんだ浴に浸漬したところ、導体パターン３の上側両端部において、若干のはんだ付着が認められた。

下層のソルダーレジスト４上に、上層のソルダーレジストを形成した。上層のソルダーレジストとしては、下層のソルダーレジストと同様に、現像タイプのものを用い、スプレーコートで４０μｍの厚さ（硬化後）に途布し、仮乾燥、露光、現像を行なった後、本乾燥を行なって、下層のソルダーレジストと上層のソルダーレジストの両方を最終硬化させた。この段階で、導体パターン３の断面を観察したところ、導体パターン３の上側両端部において、上層のソルダーレジストの厚みが、５〜１０μｍ程度あることが明確に観察された。また、はんだ浴に浸漬したところ、導体パターン３の上側両端部において、はんだ付着は全く認められなかった。

図１（ｂ）、図２（ｂ）に示すように、上層のソルダーレジスト５は、下層のソルダーレジスト４の開口７の内側又は外側に開口７を有するように形成した。このため、導体パターン３を露出させるソルダーレジストの開口は、上層又は下層の何れか１層のソルダーレジストで形成した。このため、ソルダーレジストの開口の寸法精度や位置精度を確保できた。なお、上層のソルダーレジスト５が、下層のソルダーレジスト４の開口７の内側に配置される場合、つまり、上層のソルダーレジスト５が、下層のソルダーレジストの開口端部を覆っている場合は、ソルダーレジストの開口端部におけるアンダーカットが、上層のソルダーレジスト５が、下層のソルダーレジスト４の開口７の外側に配置される場合に比べて小さかった。このため、開口の精度が要求される場合に有効であることがわかった。

１．配線基板
２．絶縁基板
３．導体パターン
４．下層のソルダーレジスト
５．上層のソルダーレジスト
６．（上層のソルダーレジストの）開口
７．（下層のソルダーレジストの）開口
８．アンダーカット
９．湾曲

Claims (5)

1. 絶縁基板と、この絶縁基板上に配置され、上側両端部が鋭角な凸形状を有する導体パターンと、前記絶縁基板及び導体パターン上に配置された２層のソルダーレジストと、を備え、
   前記２層のソルダーレジストのうち下層のソルダーレジストが、導体パターンの上側両端部を挟んで、導体パターンの上部と、側面と、下側両端部を含む絶縁基板上と、に配置され、前記導体パターンの上側に開口を有しており、
   前記２層のソルダーレジストのうち上層のソルダーレジストが、前記下層のソルダーレジスト上に配置され、前記下層のソルダーレジストの開口の内側又は外側に開口を有する配線基板。
2. 請求項１において、
   導体パターンの上側両端部が鋭角な凸形状で、中央部の側面が内側への湾曲を形成して、前記導体パターン上部の幅が中央部の幅よりも広く、
   導体パターンの中央部の下層のソルダーレジストを含む幅が、前記導体パターン上部の幅よりも広い配線基板。
3. 請求項１又は２において、
   導体パターンの下層のソルダーレジストを含む上側両端部が、鈍角な凸形状を有する配線基板。
4. 絶縁基板と、この絶縁基板上に配置され、上側両端部が鋭角な凸形状を有する導体パターンと、前記絶縁基板及び導体パターン上に配置された２層のソルダーレジストと、を備える配線基板の製造方法であって、
   前記導体パターンの上側両端部を挟んで、導体パターンの上部と、側面と、下側両端部を含む絶縁基板上と、に配置され、前記導体パターンの上側に開口を有する下層のソルダーレジストを形成する工程（ａ）と、
   前記下層のソルダーレジスト上に配置され、前記下層のソルダーレジストの開口の内側又は外側に開口を有する上層のソルダーレジストを形成する工程（ｂ）と、
   を有する配線基板の製造方法。
5. 請求項４において、２層のソルダーレジストが何れも現像型であり、工程（ａ）では、下層のソルダーレジストの途布、仮乾燥、露光、現像までを行い、工程（ｂ）では、上層のソルダーレジストの途布、仮乾燥、露光、現像までを行った後、さらに、本乾燥を行う配線基板の製造方法。

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