JP2014204099A - 多層プリント配線板の形成方法及び多層プリント配線板 - Google Patents

Abstract

【課題】配線パターン剥がれを抑え、微細配線を簡便に形成することができる多層プリント配線板の製造方法を提供する。【解決手段】ベース基材上に絶縁樹脂層を形成する工程と、前記絶縁樹脂層上に無電解銅めっきからなる導体層を形成する工程と、前記導体層上に所要の配線パターンの形状に応じてパターニングされた開口部を有するドライフィルムレジスト層を形成する工程と、前記開口部から露出している前記導体層に溝を形成する工程と、前記溝を含んだ前記開口部内に、電解めっきにより導体パターンを形成する工程と、前記ドライフィルムレジスト層を除去し、さらに前記導体層が露出した部分を除去する工程を含むことを特徴とする。【選択図】 図２

Description

本発明は、ビルドアップ基板をはじめとする多層プリント配線基板の形成方法および多層プリント配線板に関する。

近年の携帯端末やモバイル機器等の電子機器においては、その高機能化及び小型化（薄型化）が要求されており、その要求に伴い、かかる電子機器に内蔵されて用いられる配線基板（半導体パッケージ）についても配線の微細化及び高密度化が進んでいる。微細配線の形成技術としては、従来セミアディティブ法を利用したプロセスが多く用いられている。これは、対象とする基材（樹脂基板）に所要の前処理（両面接続用の穴明け、表面粗化、デスミア、触媒化など）を行った後、無電解銅（Ｃｕ）めっきを施し、次いで、めっきレジストのパターンを形成し、そのパターン部分に電解銅めっきを施して配線を形成後、めっきレジストを除去し、その直下の無電解銅めっき膜をエッチングするものである。

上記従来の製造方法では、めっきレジストとして感光性のドライフィルムが多く用いられるが、既存の現像液によるウエット処理条件では、細線化したドライフィルムレジスト間の液循環が限界に近づいており、ドライフィルム残渣や裾引きが発生してしまう。その結果、裾引きの箇所に配線パターンが形成できず、回路形成エッチング時に回路底部での過剰侵食が発生し、場合によっては配線が剥がれる問題があった。

このような問題を解決するための技術としては、例えば、特許文献１に記載されるように、樹脂基材に所定パターンの溝を形成し、該基材上に無電解金属メッキ層を形成後、溝以外の基材表面にレジスト膜を選択的に形成し、該基材上に回路パターン形成用の導体層を形成後、レジスト膜及び無電解金属めっき層を除去するようにしたものがある。また、特許文献２に記載されるように、基板に配線パターン形状の凹部を付与しておき、この凹部が形成されている側の全面に導体金属を付着させ、その表面を除去して、凹部にのみ導体金属を残すようにしたものがある。

特開平１−９９２８１号公報 特開平１１−６８２８８号公報

上述したこれらの方法は、金型からの転写、レーザによる加工などで樹脂基材に配線パターン形状を形成する必要があり、プロセスが煩雑になる問題があった。

本発明は、かかる従来技術における課題に鑑み創作されたもので、配線パターン剥がれを抑え、微細配線を簡便に形成することができる多層プリント配線板及びその製造方法を提供することを目的とする。

上述した従来技術の課題を解決するため、本発明の一形態によれば、ベース基材上に絶縁樹脂層を形成する工程と、前記絶縁樹脂層上に無電解銅めっきからなる導体層を形成する工程と、前記導体層上に所要の配線パターンの形状に応じてパターニングされた開口部を有するドライフィルムレジスト層を形成する工程と、前記開口部から露出している前記
導体層に溝を形成する工程と、前記溝を含んだ前記開口部内に、電解めっきにより導体パターンを形成する工程と、前記ドライフィルムレジスト層を除去し、さらに前記導体層が露出した部分を除去する工程を含むことを特徴とする多層プリント配線板の形成方法が提供される。

この形態に係る配線基板の製造方法によれば、ベース基材上の絶縁樹脂層上に無電解銅めっきからなる導体層を形成後、配線パターンの形状に応じてパターニングされた開口部を有するドライフィルムレジスト層を形成し、上記開口部から露出している導体層に溝を形成し、この溝内を含む導体層上に、電解めっきにより導体パターンを形成し、最後にドライフィルムレジスト層及び導体層が露出した部分を除去している。つまり、導体パターンは、導体層にある溝内に埋め込まれた構造を有している。

かかる構造により、導体層に形成された溝に電解めっきによる導体パターンが入り込むため、導体層と導体パターンの密着性が向上し、従来技術に見られたような、回路形成エッチング時に回路底部での過剰侵食が発生し、配線が剥がれるといった問題を簡便に解決できる。

なお、導体層には溝を形成するのであって、貫通した穴とすると、電解めっきができない部分が生じてしまう。

一般的に、配線基板における配線層を形成する際、配線パターン間を絶縁させるため、無電解めっきなどにより形成されるシード層はエッチングにより除去される。そのため、シード層を除去する際に使用される装置や薬液などを本発明の溝形成に流用することができ、経済的である。

好ましくは、導体層に形成する溝の幅は、ドライフィルムレジストでパターニングされた開口部より広いほうがよい。そして好ましくは、０．１〜１．０μｍ程度大きくする。溝の幅の大きさがパターン開口部に比べて０．１μｍより小さければ、電解銅めっきによる導体パターンが導体層に十分密着しない可能性がある。またパターン開口部に比べて１．０μｍより大きければ、エッチングによる溝形成が困難となる。

好ましくは、導体層に形成する溝の深さは、０．１〜１．０μｍ程度である。溝の深さが０．１μｍより小さければ、電解銅めっきによる導体パターンが導体層に十分密着しない可能性がある。また溝の深さが１．０μｍより大きければ、第１の導体層が電解めっきのシード層として十分に機能しなくなる可能性がある。

好ましくは、導体層に形成する溝はウエットエッチングにより形成されることである。導体層を等方的にエッチングすることで溝が簡便に形成できる。また無電解めっき層を除去する際に使用される装置や薬液などを本発明の溝形成に流用することができ、経済的である。

好ましくは、導体層の厚みは０．５〜２．０μｍである。導体層の厚みが０．５μｍ未満では、溝を形成することが困難となる可能性がある。また、導体層の厚みが２μｍを超えると、導体パターンのエッチング量が増え、微細な配線を形成することが困難となる。

本発明によると、下地の導体層に配線パターンが入り込むことにより、配線パターン剥がれを改善できる。したがって、回路形成エッチング時に回路底部での過剰侵食により配線が剥がれる問題を、工程数を大幅に増やすことなく、解決することができる。これにより配線の更なる高密度化や微細化の向上を図ることができる。

本発明に係る多層プリント配線板形成方法における一連の工程を表す要部断面図である。 図１に続く工程を示す要部断面図である。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ具体的に説明する。

図１及び図２は本発明の一実施形態に係る多層プリント配線基板の製造方法の工程（本発明に関連する部分の工程）を断面図の形態で示したものである。

まず、図１（ａ）に示すように、基材１１と、パターン化された第１の配線層１０、１２からなる配線基板１の配線層１０上に絶縁樹脂層２および導体層３を順次積層形成する。なお、図中において、配線層１０、１２のパターン化された様子は発明の特徴ではないので示していない。また、本実施形態では、配線基板１の片側（第１の配線層１０側）のみに配線形成する方法について説明するが、第１の配線層１２側に形成する場合も同様である。

絶縁樹脂層２は、フィルム状の絶縁材料を貼り付けることにより形成してもよいし、液状の絶縁材料をスピンコート法などで塗布した後、加熱硬化させることにより形成してもよい。絶縁樹脂層２を構成する絶縁材料としては、エポキシ樹脂などが挙げられる。

図１（ｂ）に示すように、導体層３は無電解めっきにより絶縁樹脂層２上に形成される。無電解めっき技術としては、公知の技術を利用することができる。導体層３を構成する金属としては、銅やニッケルといった金属単体、あるいは、銅およびニッケルのいずれか一方を少なくとも含む合金などが挙げられる。導体層３の厚みは、０．５〜２．０μｍであるのが好ましい。導体層３の厚みがこの範囲より小さいと、後述する第１のエッチング処理（図２（ａ）参照）による溝形成が不充分となり、逆に、導体層３の厚みが過剰に大きいと、後述する第２のエッチング処理（図２（ｄ）参照）の際にエッチング量が大きくなり、微細な配線を形成することが困難となる。

次に、図１（ｃ）に示すように、導体層３上にドライフィルムレジスト層４を露光・現像により形成する。ドライフィルムレジストの材料はプリント配線板の回路形成で用いられるものが望ましく、例えば、酸発生剤とノボラック樹脂やポリヒドロキシスチレンなどのアルカリ可溶性樹脂とメラミン樹脂や尿素樹脂などのアミノ樹脂との組合せを含む化学増幅型のネガ型レジスト組成物などがある。

次に、図２（ａ）に示すように、ドライフィルムレジスト層４の開口部に露出した導体層３に溝６を形成する。溝６はウエットエッチング処理により、開口部に露出した導体層を等方的に０．１〜１．０μｍ程度エッチングすることが望ましい。エッチング量が０．１μｍより小さければ、電解銅めっきによる導体パターンが導体層に十分密着しない可能性がある。またエッチング量が１．０μｍより大きければ、導体層が電解めっきのシード層として十分に機能しなくなる可能性がある。また、エッチング液５として例えば、硫酸・過酸化水素系エッチング液や塩化第二銅エッチング液が挙げられる。

次に、図２（ｂ）に示すように、ドライフィルムレジスト層４の開口部に露出した導体層３をシード層として電解銅めっきによる導体パターン８を形成する。溝６に導体パターン８が入り込むことにより導体層と導体パターンの密着性向上が期待できる。電解銅めっき浴７として例えば、硫酸銅浴、ピロリン酸銅浴、シアン化銅浴が挙げられる。

次に、図２（ｃ）に示すように、強アルカリ水溶液であるドライフィルムレジスト剥離液９でドライフィルムレジスト層を剥離する。ドライフィルムレジスト剥離液９として例えば、ＮａＯＨ水溶液、有機アミン系水溶液が挙げられる。

次に、図２（ｄ）に示すように、露出した導体層をウエットエッチングにより除去する。このエッチング液には溝６形成時に用いたエッチング液５を流用することが望ましい。

次に、本発明の実施例について説明する。

厚さ０．８ｍｍであって３４０ｍｍ×５１０ｍｍサイズのＦＲ−４材の両面に厚さ１８μｍの銅箔が貼着されている両面銅張積層板（商品名：ＭＣＬ−Ｅ−６７、日立化成株式会社製）の銅表面に、絶縁樹脂層としての半硬化状態の熱硬化性エポキシ樹脂フィルム（膜厚：４０μｍ、商品名：ＡＢＦ−ＧＸ１３、味の素ファインテクノ株式会社製）を積層した後、大気圧下にて１８０℃で３０分加熱し、絶縁樹脂層を硬化させた。

次に、絶縁樹脂層上に無電解銅めっきを施すことにより、導体層としての厚さ１．０μｍの無電解銅めっき層を形成した。無電解銅めっき層の形成には、以下の各処理液にめっき対象物を順次浸漬するサーキュポジットプロセス（シプレイ・ファーイースト株式会社製）を採用した。具体的には、まず絶縁層表面の予洗処理としてサーキュポジットコンディショナ３３２０水溶液（水：９０ｖｏｌ％、コンディショナー３３２０：１０ｖｏｌ％）により５０℃で５分間浸漬処理した。次に、プレディップ処理としてキャタプレップ４０４プレディップを２７０ｇ／ｄｍ^３の濃度で含む水溶液により室温で９０秒間浸漬処理した。次に、触媒化処理としてキャタプレップ４０４プレディップおよびキャタポジット４４キャタリストコンセントレートの混合水溶液（水：８５ｖｏｌ％、キャタプレップ４０４：２７０ｇ／ｄｍ^３、キャタポジット４４：３ｖｏｌ％）により５５℃で３分間浸漬処理した。活性化処理としてキューポジットアクセラレータ１９水溶液（水：８３ｖｏｌ％、アクセラレータ１９：１７ｖｏｌ％）により室温で６分間浸漬処理した。次に、無電解めっき処理としてキューポジット３２８Ａカッパーミックスコンセントレートおよびキューポジット３２８ＬＡカッパーミックスコンセントレートの混合水溶液（水：７５ｖｏｌ％、キューポジット３２８Ａ：１２．５ｖｏｌ％、キューポジット３２８Ｌ：１２．５ｖｏｌ％）により室温で２５分間浸漬処理した。以上のようにして、導体層を形成した。

次に、導体層上にドライフィルムレジスト層を形成した。具体的には、ドライフィルムレジストに感光層の厚さ２５μｍのＤＦＲ（ＲＹ−３５２５、日立化成株式会社製）を用い、１０５℃で導体層上にラミネートした。次にｉ線投影露光機（ウシオ電機株式会社製）を用いて露光量１００ｍＪ／ｃｍ^２で露光を、炭酸ナトリウム水溶液（０．７ｗｔ％）で現像を行ない、ラインアンドスペース＝１５μｍ／１５μｍのパターンを形成した。

次に、ウエットエッチング処理により導体層に溝を形成した。エッチング量は０．５μｍ狙いで行なった。具体的には硫酸・過酸化水素水系エッチング液ＣＰＥ−８００（三菱ガス化学株式会社製）（過酸化水素１．７±０．３ｗｔ％、硫酸７．０±３．０ｗｔ％、銅４５．０±５．０ｇ／Ｌ）に３０℃で３０秒浸漬処理した。

次に、ドライフィルムレジスト層の開口部に電解銅めっきにより導体配線パターンを形成した。具体的には基板を酸洗脱脂処理としてＡＴＳピュアクリーンＮ３（５０ｍｌ／ｌ）（奥野製薬工業株式会社）と９８％硫酸（５０ｍｌ／ｌ）の混合液に３５℃で１８０秒浸漬処理を行い、次に基板を酸洗処理として１０ｗｔ％硫酸に室温で６０秒浸漬処理した。最後に硫酸銅めっき浴（２３℃、電流密度１．０Ａ／ｄｍ）で導体パターンを形成した。

次に、ドライフィルムレジスト層の除去を行なった。具体的には、１．０％の炭酸ソーダ水溶液に２５℃で１分間浸漬処理した。浸漬処理後、付着した剥離液を除去するために水洗し、１２０℃で１０分間乾燥した。

次に、パターンめっきの給電層として使用した導体層をエッチングにより除去し、パターン間を絶縁した。具体的にはエッチング量は１．０μｍ狙いで、硫酸・過酸化水素水系エッチング液ＣＰＥ−８００（三菱ガス化学株式会社製）（過酸化水素１．７±０．３ｗｔ％、硫酸７．０±３．０ｗｔ％、銅４５．０±５．０ｇ／Ｌ）に３０℃で１２０秒浸漬処理した。

以上のようにして形成された配線パターン（ラインアンドスペース＝１５μｍ／１５μｍ）において、導体層に溝が形成されていること、導体層と導体パターンが強固に密着していることを確認した。

１ 配線基板
２ 絶縁樹脂層
３ 導体層
４ ドライフィルムレジスト層
５ エッチング液
６ 溝
７ 電解めっき液
８ 導体パターン
９ ドライフィルム剥離液

Claims (6)

1. ベース基材上に絶縁樹脂層を形成する工程と、前記絶縁樹脂層上に無電解銅めっきからなる導体層を形成する工程と、前記導体層上に所要の配線パターンの形状に応じてパターニングされた開口部を有するドライフィルムレジスト層を形成する工程と、前記開口部から露出している前記導体層に溝を形成する工程と、前記溝を含んだ前記開口部内に、電解めっきにより導体パターンを形成する工程と、前記ドライフィルムレジスト層を除去し、さらに前記導体層が露出した部分を除去する工程を含むことを特徴とする多層プリント配線板の形成方法。
2. 前記導体層に形成する溝の幅は、パターニングされた開口部より、０．１〜１．０μｍ大きいことを特徴とする請求項１に記載の多層プリント配線板の形成方法。
3. 前記溝の深さは、０．１〜１．０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の多層プリント配線板の形成方法。
4. 前記溝の形成は、前記導体層をウエットエッチングすることにより行なわれることを特徴とする請求項１に記載の多層プリント配線板の形成方法。
5. 前記導体層の厚みは、０．５〜２．０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の多層プリント配線板の形成方法。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の多層プリント配線板の形成方法により形成されたことを特徴とする多層プリント配線板。

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