JP2015026771A - 回路基板の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 層間導電部を形成する際に導電率等の電気的特性の劣化を防止できる回路基板の製造方法を提供する。
【解決手段】 層間導電部12を有する回路基板1の製造方法において、絶縁性基板2の一方の主面に対して、層間導電部12の形状に対応すると共に底部に当該絶縁性基板2の薄膜部14を残存させるようにインプリント法により凹部21を形成する工程と、前記薄膜部14の上面から下面まで貫通するような改質層22を形成する工程と、前記改質層22に金属めっき触媒を付与する工程と、前記金属めっき触媒が付与された改質層23に対して、無電解めっきにより金属層4を形成する工程と、前記金属層4をシード層とした電解めっきにより前記凹部21内に導電体6を充填する工程を具備することを特徴とする。
【選択図】図1

Description

本発明は、無電解めっき処理及び電解めっき処理によって配線パターンと層間導電部を形成する回路基板の製造方法に関するものである。
インプリントモールドを用いた配線基板の製造方法において、配線基板の上面と下面を導電させるビアホールを形成する方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1においては、導電性金属の支持体に形成された硬化性樹脂層に、押し型パターンを有する配線基板形成用モールドを侵入させて、モールドのパターンを硬化性樹脂層に転写し、形成された凹部に金属を析出させることにより配線基板の上面と下面を導電させるビアホールを形成している。
特開2006−339365号公報
特許文献1の特徴は、モールドが有する押し型パターンを同一断面における支持基台側の断面幅が先端側の断面幅よりも広く形成することにより、硬化性樹脂層からのモールドの撤去を容易にし、硬化性樹脂層に欠落等が生じ難くすることである。その場合であってもモールドの撤去後には凹部の底部に残留層が残存することになり、特許文献1はこの残留層をデスミア処理により除去することにより、支持体を露出させるとしている。デスミア処理は例えばプラズマを照射することにより行なわれる。しかしながら、デスミア処理により周囲の硬化性樹脂層にもダメージを与え、凹部の内壁形状が変形してしまうことが一般的に知られており、これに起因して凹部に形成される金属の形状も不安定になり、ビアホールの導電率等の電気的特性が劣化してしまうという課題があった。
そこで、本発明は、以上の事情を考慮してなされ、層間導電部を形成する際に導電率等の電気的特性の劣化を防止できる回路基板の製造方法を提供することを目的とする。
前記課題を解決するため、本発明は、層間導電部を有する回路基板の製造方法において、絶縁性基板の一方の主面に対して、層間導電部の形状に対応すると共に底部に当該絶縁性基板の薄膜部を残存させるようにインプリント法により凹部を形成する工程と、前記薄膜部の上面から下面まで貫通するような改質層を形成する工程と、前記改質層に金属めっき触媒を付与する工程と、前記金属めっき触媒が付与された改質層に対して、無電解めっきにより金属層を形成する工程と、前記金属層をシード層とした電解めっきにより前記凹部内に導電体を充填する工程を具備することを特徴とする。
本発明によれば、層間導電部を有する回路基板の製造方法において、絶縁性基板の一方の主面に対して、層間導電部の形状に対応すると共に底部に当該絶縁性基板の薄膜部を残存させるようにインプリント法により凹部を形成するのでインプリントモールドの表面形状が当該絶縁性基板に正確に転写される。次に、前記薄膜部の上面から下面まで貫通するような改質層を形成した後に前記改質層に金属めっき触媒を付与するので改質層全域に金属めっき触媒が拡散される。そして、前記金属めっき触媒が付与された改質層に対して、無電解めっきにより金属層を形成するので前記薄膜部の上面から下面まで貫通するような金属層が形成される。さらに、前記金属層をシード層とした電解めっきにより前記凹部内に導電体を充填するので安定した形状の層間導電部が形成される。その結果、導電率等の電気的特性の劣化を防止できる。
本発明によれば、絶縁性基板に層間導電部を形成する際に、導電率等の電気的特性の劣化を防止できる。
図1は、本発明の第1実施形態によって製造された回路基板1の断面図である。 図2は、本発明の第1実施形態における回路基板1の製造方法を示す工程図である。 図3(a)〜(c)は図2の各工程を示す概略断面図である。 図4(a)〜(c)は図2の各工程を示す概略断面図である。 図5は、本発明の第1実施形態によって製造された回路基板101の断面図である。 図6は、本発明の第2実施形態によって製造された回路基板201の断面図である。 図7は、本発明の第2実施形態における回路基板201の製造方法を示す工程図である。 図8(a)〜(c)は図7の各工程を示す概略断面図である。 図9(a)〜(d)は図7の各工程を示す概略断面図である。
以下、本発明の主たる実施形態を図面に基づいて説明する。
<第1実施形態>
まず、第1実施形態に係る製造方法によって製造された回路基板1の構成について、図1を参照しながら説明する。図1は、本発明の第1実施形態によって製造された回路基板1の断面図である。
本実施形態における回路基板1は、図1に示すように絶縁性基板2と、配線パターン8と、層間導電部12を備えている。この回路基板1は、例えば、フレキシブルプリント配線板、リジッドプリント配線板を利用でき、インタポーザ等として使用することができる。層間導電部12はランド12aとビア12bが一体化されることにより構成されるが、層間導電部12が同径のビア12bのみで構成されていてもよい。
絶縁性基板2は、電気絶縁性を有する樹脂材料から構成されたフレキシブルな樹脂基材である。この絶縁性基板2を構成する具体的な樹脂材料としては、例えば、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリカーボネート(PC)、ポリフェニレンスルファイド(PPS)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、液晶ポリマ(LCP)、ポリイミド(PI)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂(ABS)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)を例示することができる。なお、絶縁性基板2をリジッドな樹脂基材で構成してもよい。
本実施形態では、この絶縁性基板2の上面2aに熱インプリント法によって凹部21が形成されている。この凹部21は配線パターン8と層間導電部12に対応した形状を有している。なお、凹部21を光インプリント法によって形成してもよい。この場合には、例えば、ポリジメチルシロキサン(PDMS)等で絶縁性基板2を構成してもよい。
凹部21の内部表面には無電解金属めっきによって金属層4が形成されており、更に凹部21の内部空間には金属層4をシード層とした電解金属めっきによって導電体6が形成されている。金属層4及び導電体6により配線パターン8または層間導電部12を構成する。なお、金属層4や導電体6を構成する導電性材料は例えば銅であるが、これに限定されず、例えばニッケル(Ni)や銀等であってもよいし、それらの混合物、または合金であってもよい。
また、絶縁性基板2の下面2bにも同様に、金属層4及び導電体6が形成されている。絶縁性基板2の上面2aと下面2bは、層間導電部12を構成するビア12bの底部の薄膜部14において無電解金属めっきによる金属層4を介して導電しているが、詳細は後述する。
なお、配線パターン8や層間導電部12の形状、数、配置等は、回路基板1に示す例に限定されない。また、本実施形態では、絶縁性基板2の上面2aのみに配線パターン8を形成する例について説明したが、特にこれに限定されない。例えば、配線パターン8を絶縁性基板2の両面2a、2bに形成してもよい。更に、回路基板1を積層して多層プリント配線板を形成してもよい。
次に、本実施形態における回路基板1の製造方法について、図2、図3(a)〜(c)及び図4(a)〜(c)を参照しながら説明する。
図2は、本発明の第1実施形態における回路基板1の製造方法を示す工程図、図3(a)〜(c)及び図4(a)〜(c)は図2の各工程を示す概略断面図である。
本実施形態では、まず、図2のステップS11において、図3(a)に示すように、絶縁性基板2とインプリントモールド3を所定温度まで加熱した後に、インプリントモールド3を絶縁性基板2の上面2aに押し付ける。
このインプリントモールド3は、例えば、シリコン(Si)から構成される熱インプリント用の金型であり、図3(a)に示すように、ベース部3aと2つの凸部3bを有している。凸部3bは下方に突出するようにベース部3aに設けられており、配線パターン8と層間導電部12の形状に対応している。
このインプリントモールド3が絶縁性基板2の上面2aに押し付けられると、図3(a)に示すように、インプリントモールド3の表面形状(本例では2つの凸部3b)が絶縁性基板2に転写される。これにより、絶縁性基板2の上面2aに2つの凹部21が形成される。この際に、層間導電部12の形状に対応するインプリントモールド3の凸部3bの高さ等を調整することにより、ビア12bの底部に絶縁性基板2の薄膜部14を残存させる。残存させる薄膜部14の厚さは400nm以下とし、好適には200nm以下、更に好適には50nm以下とする。
次に、図2のステップS12において、図3(b)に示すように、光源(不図示)から絶縁性基板2に対して紫外線を照射して、絶縁性基板2の2つの凹部21の内壁面を含む上面2a、下面2bに改質層22を形成する。
形成される改質層22の厚さは、絶縁性基板の材質や条件にもよるが、概ね基板表面から内部の方向へ200nm以下である。すなわち、ビア12bの底部においては、残存させる薄膜部14の厚さが400nm以下であれば、絶縁性基板2に対して2つの凹部21の内壁面を含む上面2a及び下面2bから改質層22を形成した場合、当該薄膜部14の上面と下面の間の内部全てが改質層22で構成されることになる。
このステップS12で使用される光源としては、例えば、低圧水銀灯を例示することができる。この低圧水銀灯は、波長が185[nm]の紫外線と波長が254[nm]の紫外線を主に発生する。前者の光エネルギーは647[kJ/mol]であり、後者の光エネルギーが472[kJ/mol]である。これに対し、例えば、絶縁性基板2を構成する有機化合物のC−H結合の結合エネルギーは457[kJ/mol]であり、前述の紫外線の光エネルギーの方が分子結合の結合エネルギーよりも強い。このため、この紫外線照射によって、当該絶縁性基板2の2つの凹部21の内壁面を含む上面2a及び下面2bの分子結合が断ち切られて、ヒドロキシル基、カルボニル基、カルボキシル基等の親水性の極性基を有する改質層22が形成される。
この改質層22は、無電解金属めっき用の金属めっき触媒を含有した溶液がぬれ易く金属めっき触媒を吸着させ易くなっており、金属が析出し易くなっている。また、こうした紫外線照射によって形成された改質層22は、微細な孔が形成された多孔質の構造を有しているため、無電解金属めっき用の金属めっき触媒を含有した溶液に絶縁性基板2を浸漬すると、当該溶液が改質層22の微細な孔に浸透し、この孔の内部から金属を析出させることができる。
なお、このステップS12において、紫外線照射に代えてプラズマ処理、コロナ放電処理、又はアルカリ処理によって絶縁性基板2の2つの凹部21の内壁面を含む上面2a及び下面2bに改質層22を形成してもよい。なお、アルカリ処理とは例えば、水酸化ナトリウム水溶液に絶縁性基板2を浸漬するウェット処理である。
次に、図2のステップS13において、図3(c)に示すように、絶縁性基板2の2つの凹部21の内壁面を含む上面2a及び下面2bに形成された改質層22に無電解金属めっき用の金属めっき触媒(例えばパラジウム、白金、銀、又はこれらの前駆物質等)を付与することにより、金属めっき触媒が付与された改質層23を形成する。金属めっき触媒の付与は、金属めっき触媒イオンを含む溶液で改質層22を処理した後、還元剤で処理して金属めっき触媒イオンを還元し、金属めっき触媒を析出させることにより行なうことができる。金属めっき触媒金属を含むコロイド溶液で改質層22を処理した後、アクセラレーター処理により保護層を除去することで金属めっき触媒を析出させてもよい。なお、これらの方法に限定されない。
次に、図2のステップS14において、絶縁性基板2を無電解金属めっき液に浸漬する。これにより、図4(a)に示すように、絶縁性基板2の2つの凹部21の内壁面を含む上面2a及び下面2bに形成された金属めっき触媒が付与された改質層23内部に金属が析出し、金属層4が形成される。
ここで、前述の通り、ビア12bの底部の薄膜部14は内部全てが金属めっき触媒が付与された改質層23なので、当該薄膜部14の上面と下面は金属層4により導電することになる。
次に、図2のステップS15において、ステップS14で形成された金属層4をシード層として、絶縁性基板2に電解金属めっきを行なう。これにより、図4(b)に示すように、絶縁性基板2の2つの凹部21の内部空間を含む上面2a及び下面2bに導電体6が形成される。この際、ビア12bの底部には金属層4が存在するため、層間導電部12の内部空間への充填性は、貫通孔と比較して非常に優れたものとなる。
最後に、図2のステップS16において、図4(c)に示すように、エッチング又は/及び研磨により、不要な金属層4及び導電体6を除去し、配線パターン8と層間導電部12を形成する。
以上のように、本実施形態によれば、層間導電部12を有する回路基板1の製造方法において、絶縁性基板2の一方の主面に対して、層間導電部12の形状に対応すると共に底部に当該絶縁性基板2の薄膜部14を残存させるようにインプリント法により凹部21を形成するのでインプリントモールド3の表面形状が当該絶縁性基板2に正確に転写される。次に、前記薄膜部14の上面から下面まで貫通するような改質層22を形成した後に前記改質層22に金属めっき触媒を付与するので改質層22全域に金属めっき触媒が拡散される。そして、前記金属めっき触媒が付与された改質層23に対して、無電解めっきにより金属層4を形成するので前記薄膜部14の上面から下面まで貫通するような金属層4が形成される。さらに、前記金属層4をシード層とした電解めっきにより前記凹部21内に導電体6を充填するので安定した形状の層間導電部12が形成される。その結果、導電率等の電気的特性の劣化を防止できる。
また、第1実施形態に係る製造方法によって製造された他の回路基板101の構成について、図5を参照しながら説明する。図5は、本発明の第1実施形態によって製造された回路基板101の断面図である。
回路基板101は、回路基板1と同様に層間導電部112を有するが、回路基板101は絶縁性基板102の上面102aに予め配線パターン等の導電層116が形成されていると共に、下面102bにおける前記導電層116に対応する位置に対して熱インプリント法によって層間導電部112に対応した形状を有し、薄膜部114を残存させた凹部121が形成されている点が異なる。すなわち、回路基板101においては層間導電部112が同径のビアのみで構成されている。導電層116は例えばサブトラクティブ法やセミアディティブ法により形成されている。
<第2実施形態>
本発明は、前記の第1実施形態に限定されるものではなく、以下に例示するような第2実施形態も挙げることができる。図6は、本発明の第2実施形態によって製造された回路基板201の断面図である。
回路基板201は、回路基板1と同様に層間導電部212を有するが、回路基板201は絶縁性基板202の上面202aに熱インプリント法によって第1の配線パターン208及び第2の配線パターン210に対応した形状を有する凹部221aが形成されていると共に、下面202bにおける前記第2の配線パターン210に対応する位置に対して同様に熱インプリント法によって層間導電部212に対応した形状を有する凹部221bが形成されている点が異なる。すなわち、回路基板201においては層間導電部212が同径のビアのみで構成されている。
層間導電部212を形成する際に、第2の配線パターン210と接する底部において、絶縁性基板202の薄膜部214を残存させる。薄膜部214の厚さは400nm以下とし、好適には200nm以下、更に好適には50nm以下とする。その他の材料や製造方法は回路基板1と同様である。その結果、当該薄膜部214の上面と下面は金属層204により導電することにより、層間導電部212が構成される。
次に、本実施形態における回路基板201の製造方法について、図7、図8(a)〜(c)及び図9(a)〜(d)を参照しながら説明する。
図7は本実施形態における回路基板201の製造方法を示す工程図、図8(a)〜(c)及び図9(a)〜(d)は図7の各工程における絶縁性基板の断面図である。
本実施形態では、まず、図7のステップS101において、図8(a)に示すように、絶縁性基板202とインプリントモールド203を所定温度まで加熱した後に、インプリントモールド203を絶縁性基板202の上面202aに押し付ける。これにより、絶縁性基板202の上面202aに2つの凹部221aが形成される。
次に、図7のステップS102において、図8(b)に示すように、同様にインプリントモールド303を絶縁性基板202の下面202bに押し付ける。これにより、絶縁性基板202の下面202bに1つの凹部221bが形成される。インプリントモールド203、303の表面形状(本例ではベース部203aに設けられた2つの凸部203b及びベース部303aに設けられた1つの凸部303b)が絶縁性基板202に転写されること、層間導電部212の底部に絶縁性基板202の薄膜部214を残存させることは図2と同様である。残存させる薄膜部214の厚さは400nm以下とし、好適には200nm以下、更に好適には50nm以下とする。なお、図7のステップS101とステップS102の工程が逆になっても構わない。その場合には、インプリントモールド203を絶縁性基板202の上面202aに押し付ける際に薄膜部214を残存させる。
次に、図7のステップS103において、図8(c)に示すように、光源(不図示)から絶縁性基板202に対して紫外線を照射して、絶縁性基板202の2つの凹部221aの内壁面を含む上面202a、1つの凹部221bの内壁面を含む下面202bに改質層222を形成する。改質層222を形成する方法は図2と同様であり、薄膜部214の上面と下面の間の内部全てが改質層222で構成される。
次に、図7のステップS104において、図9(a)に示すように、絶縁性基板202の2つの凹部221aの内壁面を含む上面202a及び1つの凹部221bの内壁面を含む下面202bに形成された改質層222に無電解金属めっき用の金属めっき触媒を付与することにより、金属めっき触媒が付与された改質層223を形成する。金属めっき触媒を付与する方法は図2と同様である。
次に、図7のステップS105において、絶縁性基板202を無電解金属めっき液に浸漬する。これにより、図9(b)に示すように、絶縁性基板202の2つの凹部221aの内壁面を含む上面202a及び1つの凹部221bの内壁面を含む下面202bに形成された金属めっき触媒が付与された改質層223内部に金属が析出し、金属層204が形成される。
ここで、前述の通り、層間導電部212の底部の薄膜部214は内部全てが金属めっき触媒が付与された改質層223なので、当該薄膜部214の上面と下面は金属層204により導電することになる。
次に、図7のステップS106において、ステップS105で形成された金属層204をシード層として、絶縁性基板202に電解金属めっきを行なう。これにより、図9(c)に示すように、絶縁性基板202の2つの凹部221aの内部空間を含む上面202a及び1つの凹部221bの内部空間を含む下面202bに導電体206が形成される。この際、層間導電部212の底部には金属層204が存在するため、層間導電部212の内部空間への充填性は、貫通孔と比較して非常に優れたものとなる。
最後に、図7のステップS107において、図9(d)に示すように、エッチング又は/及び研磨により、不要な金属層204及び導電体206を除去し、第1の配線パターン208及び第2の配線パターン210と層間導電部212を形成する。
以上のように、本実施形態によれば、層間導電部212を有する回路基板201の製造方法において、絶縁性基板202の一方の主面に対して、配線パターン210の形状に対応するようにインプリント法により第1の凹部221aを形成した後に前記絶縁性基板202の他方の主面における前記配線パターン210に対応する位置に対して、層間導電部212の形状に対応すると共に底部に当該絶縁性基板202の薄膜部214を残存させるようにインプリント法により第2の凹部221bを形成するのでインプリントモールド203、303の表面形状が当該絶縁性基板202に正確に転写される。次に、前記薄膜部214の上面から下面まで貫通するような改質層222を形成した後に前記改質層222に金属めっき触媒を付与するので改質層222全域に金属めっき触媒が拡散される。そして、前記金属めっき触媒が付与された改質層223に対して、無電解めっきにより金属層204を形成するので前記薄膜部214の上面から下面まで貫通するような金属層204が形成される。さらに、前記金属層204をシード層とした電解めっきにより前記第1の凹部221a及び前記第2の凹部221b内に導電体206を充填するので安定した形状の層間導電部212が形成される。その結果、導電率等の電気的特性の劣化を防止できる。同時に、配線パターン210と層間導電部212が独立して形成されることにより各々の体積が小さくなるので導電体206の充填性をさらに向上させることができる。
なお、以上説明した第1及び第2実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。従って、前記の第1及び第2実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
1、101、201・・・回路基板
2、102、202・・・絶縁性基板
2a、102a、202a・・・上面
2b、102b、202b・・・下面
3、203、303・・・インプリントモールド
3a、203a、303a・・・ベース部
3b、203b、303b・・・凸部
4、104、204・・・金属層
6、106、206・・・導電体
8、208、210・・・配線パターン
12、112、212・・・層間導電部
12a・・・ランド
12b・・・ビア
14、114、214・・・薄膜部
116・・・導電層
21、121、221a、221b・・・凹部
22、222・・・改質層
23、223・・・金属めっき触媒が付与された改質層

Claims (4)

  1. 層間導電部を有する回路基板の製造方法において、
    絶縁性基板の一方の主面に対して、層間導電部の形状に対応すると共に底部に当該絶縁性基板の薄膜部を残存させるようにインプリント法により凹部を形成する工程と、
    前記薄膜部の上面から下面まで貫通するような改質層を形成する工程と、
    前記改質層に金属めっき触媒を付与する工程と、
    前記金属めっき触媒が付与された改質層に対して、無電解めっきにより金属層を形成する工程と、
    前記金属層をシード層とした電解めっきにより前記凹部内に導電体を充填する工程を具備する
    ことを特徴とする回路基板の製造方法。
  2. 前記薄膜部の上面から下面まで貫通するような改質層を形成する工程は、前記絶縁性基板の一方の主面及び他方の主面から行なうことを特徴とする請求項1記載の回路基板の製造方法。
  3. 層間導電部を有する回路基板の製造方法において、
    絶縁性基板の一方の主面に対して、配線パターンの形状に対応するようにインプリント法により第1の凹部を形成する工程と、
    前記絶縁性基板の他方の主面における前記配線パターンに対応する位置に対して、層間導電部の形状に対応すると共に底部に当該絶縁性基板の薄膜部を残存させるようにインプリント法により第2の凹部を形成する工程と、
    前記薄膜部の上面から下面まで貫通するような改質層を形成する工程と、
    前記改質層に金属めっき触媒を付与する工程と、
    前記金属めっき触媒が付与された改質層に対して、無電解めっきにより金属層を形成する工程と、
    前記金属層をシード層とした電解めっきにより前記第1の凹部及び前記第2の凹部内に導電体を充填する工程を具備する
    ことを特徴とする回路基板の製造方法。
  4. 前記薄膜部の上面から下面まで貫通するような改質層を形成する工程は、前記絶縁性基板の一方の主面及び他方の主面から行なうことを特徴とする請求項3記載の回路基板の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN106034373A (zh) * 2015-03-10 2016-10-19 上海量子绘景电子股份有限公司 高密度多层铜线路板及其制备方法
CN107402513A (zh) * 2016-05-19 2017-11-28 斯沃奇集团研究和开发有限公司 设置有凸起的外部元件的钟表的制造方法
JP2021520070A (ja) * 2018-04-02 2021-08-12 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー ジャンパを有する電気デバイス

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