JP2018085465A - 配線基板 - Google Patents

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基行 富澤
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Abstract

【課題】電子部品の実装工程や、それを搭載した電子機器使用時等に発生する、配線剥がれの発生を抑制した配線基板を提供する。【解決手段】配線基板10は、絶縁性基材11と前記絶縁性基材の少なくとも一方の面上に配置され、アスペクト比が1以下である配線12と、を有する。【選択図】図1

Description

本発明は、配線基板に関する。
携帯電話や自動車電話などの移動体通信や、タブレット、電子書籍専用端末、スマートフォン、MP3プレーヤー、電子ゲーム機などの携帯用電子機器等の各種電子機器類について近年、小型薄型化、高機能化の要請が高まっている。
このため、各種電子機器類に用いる、電子部品を実装するための配線基板について、配線の高密度化が進み、特に印加電圧や電流が小さい用途に対して微細配線によるファインピッチ化が進んでいる。
このような微細配線を備えた配線基板の配線は、例えばサブトラクティブ法や、セミアディティブ法等により製造されている。
サブトラクティブ法により配線を製造する場合、絶縁性基材上に配置した金属層の表面にレジスト層を形成後、レジスト層に配線形成用開口部を形成し、開口部から露出した金属層をエッチングして配線を形成することができる。
例えば特許文献1には、サブトラクティブ法により銅回路パターンを形成する際に、所望のエッチングレジストのパターンが形成された銅張り積層板に172nmの波長を主体とする紫外線の照射を行う工程と、該紫外線の照射によってレジストの濡れ性が改良された状態で銅層のウエットエッチング処理を行う工程とを包含することを特徴とする銅回路パターンの形成方法が開示されている。
また、セミアディティブ法により配線を製造する場合、絶縁性基材上に、例えば乾式めっき法により第1金属層を配置しておき、該第1金属層上にレジスト層を形成後、そのレジスト層に配線形成用開口部を形成する。そして、該配線形成用開口部に例えば湿式めっき法により第2金属層を積み上げる。レジスト層を除去後、露出した第1金属層をエッチングすることで、パターニングされた第1金属層及び第2金属層により配線を形成することができる。
セミアディティブ法による配線基板の製造方法として、例えば特許文献2にはCOF配線基板の製造方法が開示されている。特許文献2では、COF配線基板用基材を用いてセミアディティブ法によりCOF配線基板を製造する方法において、前記COF配線基板用基材として、絶縁フィルムの表面に乾式めっき法でシード層を設け、このシード層の上に乾式めっき法で銅もしくは銅を主成分とする導電層を設けたことを特徴とするCOF配線基板の製造方法が開示されている。セミアディティブ法により配線基板を製造する場合、特許文献2に開示されているように、絶縁性基材上にスパッタ法等の乾式めっき法によりシード層等と呼ばれる導電性の薄膜層を形成した基材が用いられる場合がある。
セミアディティブ法では、レジストで形成された開口部内に配線を形成するため、配線形状がレジストで形成された開口部の形状に倣う。このため、サブトラクティブ法と比較して、矩形性に優れた高アスペクト比の配線を形成することができるという特徴を有している。
ところで、既述のように近年では微細配線によるファインピッチ化が進んでおり、絶縁性基材と配線との密着幅、すなわち配線幅が小さくなっている。このため、密着力の絶対値が低下し、配線形成後の電子部品の実装工程や、電子部品を実装した配線基板を含む電子機器を使用している時等に配線剥がれが発生しやすいという問題があった。
特開2004−319593号公報 特開2008−263026号公報
上記従来技術の問題に鑑み、本発明の一側面では、配線剥がれの発生を抑制した配線基板を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため本発明の一側面では、
絶縁性基材と、
前記絶縁性基材の少なくとも一方の面上に配置され、アスペクト比が1以下である配線と、を有する配線基板を提供する。
本発明の一側面によれば、配線剥がれの発生を抑制した配線基板を提供することができる。
本発明の実施形態に係る配線基板の構成例の説明図。 本発明の実施形態に係る配線基板の構成例の説明図。 本発明の実施形態に係る配線基板の製造方法の説明図。 本発明の実施形態に係る配線基板の製造方法の説明図。 実施例、比較例における配線剥がれテストの試料の構成の説明図。
以下、本発明の配線基板、配線基板の製造方法、及び電子部品実装基板の一実施形態について説明する。
[配線基板]
本実施形態の配線基板の構成例について説明する。
本実施形態の配線基板は、絶縁性基材と、絶縁性基材の少なくとも一方の面上に配置され、アスペクト比が1以下である配線と、を有することができる。
ここで、本実施形態の配線基板について、図1(A)、図1(B)を用いて説明する。
図1(A)は、本実施形態の配線基板10の斜視図を示しており、図1(B)は、図1(A)中、点線で囲まれた領域Aを拡大して示した図1である。
図1(A)に示したように、本実施形態の配線基板10は、絶縁性基材11と、絶縁性基材11の少なくとも一方の面上に配置された配線12とを有することができる。
図1(A)では、絶縁性基材11の一方の面11a側のみに配線12を設けた例を示しているが、係る形態に限定されるものではない。例えば、絶縁性基材11の一方の面11aと反対側に位置する他方の面11b上にも配線を設けることもできる。
また、絶縁性基材11の一方の面11a、および/または他方の面11b上には、必要に応じて、電子部品を実装するためのパッド等を設けておくこともできる。
本発明の発明者は、配線形成後の電子部品の実装工程や、電子部品を実装した配線基板を含む電子機器を使用した際等に、配線剥がれが発生する原因について鋭意検討を行った。その結果、配線基板上に電子部品等を実装し、電子部品と配線基板との間にアンダーフィルを充填した箇所で、特に配線剥がれが発生していることを見出した。係る知見から、例えばアンダーフィルを充填する際や、電子部品に対して電流を供給、停止することで、アンダーフィルが加熱、冷却され、それに伴うアンダーフィルの膨張、収縮による圧力が配線の側面に加わり、配線剥がれが生じていると推認した。
そこで本発明の発明者はさらに検討を行い、配線のアスペクト比を所定の範囲とすることで、配線の側面にアンダーフィルの温度変化によるアンダーフィルの膨張、収縮に伴う圧力が加わった場合でも、配線剥がれの発生を抑制できることを見出した。
そして、配線12は、アスペクト比が1以上であることが好ましい。ここでいうアスペクト比とは、図1(B)に示した、配線12の配線厚さTを、配線12の絶縁性基材11と接している面の配線幅Wで除した値、すなわちT/Wで表される値を意味している。
アスペクト比を1以下とすることで、配線厚さTに対して、配線幅Wが十分に確保できており、絶縁性基材11に対して、配線12は十分な密着力を有しているといえる。このため、アンダーフィルの充填圧力や、温度変化によるアンダーフィルの膨張、収縮に伴う圧力が加わった場合でも、配線剥がれの発生を十分抑制することができる。
一方、アスペクト比の下限は特に限定されるものではないが、微細配線としての要求を満たす観点から、0.08以上とすることが好ましく、特に微細化が要求される場合には、0.2以上とすることがより好ましい。
図1(A)においては、絶縁性基材11上に互いに平行な配線12を設けた例を示しているが係る形態に限定されるものではない。配線12の配置や形状は係る形態に限定されるものではなく、例えば屈曲部等を有することができ、また互いに平行ではない配線を含むことができる。
ただし、2本以上の配線が近接して存在する場合に特に、配線間に存在するアンダーフィル等により、配線はその側面にアンダーフィル等からの圧力を受け、配線剥がれが生じやすくなる。そして、本実施形態の配線基板においては、このように配線間が近接している場合でも配線剥がれの発生を抑制することができ、特に高い効果を発揮することができる。このため、本実施形態の配線基板は、例えば2本以上の配線を有し、配線間の距離が近接している部分を有していることが好ましい。特に、本実施形態の配線基板は、その上面に電子部品を実装し、絶縁性基材と、電子部品との間にアンダーフィルを充填する領域において、例えば2本以上の複数の配線を有し、配線間の距離が近接している部分を有することがより好ましい。
上述の配線間の距離が近接している部分においては、例えば配線間の距離が20μm以下の部分を含むことが好ましい。ただし、配線間の距離が近すぎると、配線間の絶縁を十分に確保できない恐れがあるため、配線間の距離は10μm以上であることが好ましい。
絶縁性基材11上に配置する配線としては、上述のアスペクト比を満たす配線と、上述のアスペクト比を満たさない配線とを含んでいても良い。すなわち、配線基板10は、アスペクト比が1以下の配線を含んでいれば良い。
ただし、少なくともその上面に電子部品を実装し、アンダーフィルを充填する領域の配線は、配線剥がれの発生を特に抑制する観点から上記アスペクト比を充足することが好ましい。特に、絶縁性基材11上の全ての配線は上記アスペクト比を満たすことがより好ましい。すなわち配線基板10は、配線部分がアスペクト比が1以下の配線から構成されていることがより好ましい。
配線12の幅や、厚さについては特に限定されるものではなく、上述のアスペクト比を満たしていれば足りる。
ただし、例えば配線12の幅、すなわち配線幅Wは、2μm以上12μm以下であることが好ましく、2μm以上10μm以下であることがより好ましい。
これは配線幅Wを2μm以上とすることで、絶縁性基材11と、配線12との密着性を特に高めることができるからである。また、配線幅Wを12μm以下とすることで、十分に微細な配線とすることができ、電子部品の高密度実装を図ることが可能になるからである。
配線12の厚さ、すなわち配線厚さTは、1μm以上10μm以下であることが好ましく、2μm以上10μm以下であることがより好ましい。
これは、配線厚さTを1μm以上とすることで、十分な電流を供給することができ、該配線を備えた配線基板を用いることで、特に安定して動作を行うことができる電子部品を形成することができるからである。配線厚さTを10μm以下とすることで、配線の側面の面積を低減し、配線がアンダーフィルから受ける力を低減できるため、特に配線剥がれが生じることを抑制できるからである。
次に、本実施形態の配線基板が含む各部材について説明する。
絶縁性基材11の材料としては特に限定されるものではなく、例えば、ポリアミド系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂、ポリエチレンナフタレート系樹脂、シクロオレフィン系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、アセチルセルロース系樹脂等の樹脂を好ましく用いることができる。特に、絶縁性樹脂基板の材料として、ポリアミド、PET(ポリエチレンテレフタレート)、COP(シクロオレフィンポリマー)、PEN(ポリエチレンナフタレート)、ポリイミド、ポリカーボネート、アセチルセルロース等から選択された1種以上をより好ましく用いることができる。
絶縁性基材の厚さについては特に限定されず、配線基板とした場合に要求される強度や耐熱性、静電容量等に応じて任意に選択することができる。絶縁性基材の厚さとしては例えば10μm以上200μm以下とすることができる。
次に配線12について説明する。
絶縁性基材11上に配線を形成する方法として、例えば以下の2つの方法が挙げられる。
第1の方法としては、回路を形成する導体に用いられる金属箔とプラスチックフィルムとを熱圧着(ラミネート)法で貼り合わせるラミネート法が挙げられる。
第2の方法としては、スパッタリング法、イオンプレーティング法、真空蒸着法等の乾式めっき法によって、プラスチックフィルム上に薄膜のシード層、及び第1金属層を形成し、その上に無電解めっき法または電解めっき法の湿式めっき法によりさらに第2金属層を形成するメタライジング法が挙げられる。
特に配線を形成する際に、第2の方法として挙げたメタライジング法を用いた場合、微細な配線を形成しやすいものの、絶縁性基材と、配線との密着性が、第1の方法のラミネート法と比較して低くなりやすい。すなわち配線剥がれが発生しやすくなる。しかし、本実施形態の配線基板とすることで、係る配線剥がれの発生を抑制することができるため、特に高い効果を発揮することが可能なる。このため、本実施形態の配線基板は、第2の方法として挙げたメタライジング法により配線部分(導電部)が形成されていることが好ましい。
そこで、本実施形態の配線基板の配線12は、シード層と、金属層とを有することが好ましい。具体的には例えば図2に示したように、配線12は、絶縁性基材11側から、シード層121と、金属層122とが積層された構造を有していることが好ましい。金属層122は、後述するように、乾式めっき膜である第1金属層1221と、湿式めっき膜である第2金属層1222とを有することもできる。
以下、各層について説明する。
シード層121は、絶縁性基材11と、金属層122との密着性を高める働きを有する。
シード層を構成する材料は特に限定されるものではなく、絶縁性基材及び金属層との密着力や、配線基板を使用する環境(例えば湿度や、温度)に対する安定性の程度等に応じて任意に選択することができる。
シード層は例えば、Ni,Zn,Mo,Ta,Ti,V,Cr,Fe,Co,W,Cu,Sn,Mnから選ばれる少なくとも1種以上の金属を含むことが好ましい。また、シード層は炭素、酸素、水素、窒素から選ばれる1種以上の元素をさらに含むこともできる。
なお、シード層は、Ni,Zn,Mo,Ta,Ti,V,Cr,Fe,Co,W,Cu,Sn,Mnから選ばれる少なくとも2種以上の金属を含む金属合金を含むことができる。この場合についても、シード層は炭素、酸素、水素、窒素から選ばれる1種以上の元素をさらに含むこともできる。この際、Ni,Zn,Mo,Ta,Ti,V,Cr,Fe,Co,W,Cu,Sn,Mnから選ばれる少なくとも2種以上の金属を含む金属合金としては、Cu−Ti−Fe合金や、Cu−Ni−Fe合金、Ni−Cu合金、Ni−Zn合金、Ni−Ti合金、Ni−W合金、Ni−Cr合金、Ni−Cu−Cr合金から選択された1種以上を好ましく用いることができる。特にNi−Cr合金、またはNi−Cu合金をより好ましく用いることができる。
シード層の成膜方法は特に限定されるものではないが、乾式めっき法により成膜することが好ましい。乾式めっき法としては例えばスパッタリング法、イオンプレーティング法や蒸着法等を好ましく用いることができる。シード層を乾式法により成膜する場合、膜厚の制御が容易であることから、スパッタリング法を用いることがより好ましい。なお、シード層には上述のように炭素、酸素、水素、窒素から選ばれる1種以上の元素を添加することもでき、この場合は反応性スパッタリング法をさらに好ましく用いることができる。
シード層が炭素、酸素、水素、窒素から選ばれる1種以上の元素を含む場合には、シード層を成膜する際の雰囲気中に炭素、酸素、水素、窒素から選ばれる1種以上の元素を含有するガスを添加しておくことにより、シード層中に添加することができる。例えば、シード層に炭素を添加する場合には一酸化炭素ガスおよび/または二酸化炭素ガスを、酸素を添加する場合には酸素ガスを、水素を添加する場合には水素ガスおよび/または水を、窒素を添加する場合には窒素ガスを、乾式めっきを行う際の雰囲気中に添加しておくことができる。
炭素、酸素、水素、窒素から選ばれる1種以上の元素を含有するガスは、不活性ガスに添加し、乾式めっきの際の雰囲気ガスとすることが好ましい。不活性ガスとしては特に限定されないが、例えばアルゴンを好ましく用いることができる。
シード層を上述のように乾式めっき法により成膜することにより、絶縁性基材とシード層との密着性を高めることができる。そして、シード層は例えば金属を主成分として含むことができるため金属層との密着性も高い。このため、絶縁性基材と金属層との間にシード層を配置することにより、金属層の剥離を抑制することができる。
なお、シード層を乾式めっき法により成膜することで、絶縁性基材上に接着剤を介さずにシード層を直接形成することができる。
シード層の厚さは特に限定されるものではないが、絶縁性基材と金属層との密着性を十分に高める観点から、3nm以上であることが好ましい。
ただし、必要以上に厚くしても成膜に要する時間や、配線を形成する際のエッチングに要する時間が長くなり、コストの上昇を招くことになる。このため、シード層の厚さは上述のように50nm以下とすることが好ましく、35nm以下とすることがより好ましく、33nm以下とすることがさらに好ましい。
このため、シード層は、例えば3nm以上50nm以下とすることが好ましく、3nm以上35nm以下とすることがより好ましく、3nm以上33nm以下とすることがさらに好ましい。
次に、金属層について説明する。
金属層を構成する材料は特に限定されず用途にあった電気伝導率を有する材料を選択できるが、例えば、金属層を構成する材料は、Cuと、Ni,Mo,Ta,Ti,V,Cr,Fe,Mn,Co,Wから選ばれる少なくとも1種以上の金属との銅合金、または銅を含む材料であることが好ましい。また、金属層は銅から構成される銅層とすることもできる。
金属層は、既述の様に乾式めっき膜である第1金属層を有することができる。また、乾式めっき膜である第1金属層と、湿式めっき膜である第2金属層とを有することもできる。
例えば透明基材上に、乾式めっき法により第1金属層を形成し該第1金属層を金属層とすることができる。これにより、シード層上に接着剤を介さずに直接金属層を形成できる。なお、乾式めっき法としては後で詳述するが、例えばスパッタリング法や蒸着法、イオンプレーティング法等を好ましく用いることができる。
また、金属層の膜厚を厚くする場合には、第1金属層を給電層として湿式めっき法の一種である電解めっき法により第2金属層を形成することにより、第1金属層と第2金属層とを有する金属層とすることもできる。金属層が第1金属層と第2金属層とを有することにより、この場合もシード層上に接着剤を介さずに直接金属層を形成できる。
なお、金属層が第1金属層と、第2金属層とを有する場合、第1金属層と、第2金属層との組成は同じであっても良く、異なっていてもよい。特に、第1金属層と第2金属層とは同じ組成であることが好ましい。
金属層の厚さは特に限定されるものではなく、シード層、及び金属層を含む配線に供給する電流の大きさや配線幅等に応じて任意に選択することができる。また、金属層の厚さは、例えば形成する配線のアスペクト比、及び配線幅に応じて、シード層の厚さを勘案して任意に選択することができる。
ただし、金属層が厚くなると、配線のアスペクト比を1以下とするために金属層を含む配線の配線幅Wを大きくする必要が生じ、微細配線とすることができなくなる恐れがある。また、配線を形成するために金属層をエッチングする際にエッチングに時間を要するためサイドエッチが生じ易くなり、細線が形成しにくくなる等の問題を生じる場合がある。このため、金属層の厚さは10μm以下であることが好ましく、9μm以下であることがより好ましく、5μm以下であることがさらに好ましい。
また、特に配線基板の抵抗値を低くし、十分に電流を供給できるようにする観点から、例えば金属層は厚さが50nm以上であることが好ましく、60nm以上であることがより好ましく、150nm以上であることがさらに好ましい。
なお、金属層が上述のように第1金属層と、第2金属層とを有する場合には、第1金属層の厚さと、第2金属層の厚さとの合計が上記範囲であることが好ましい。
金属層が第1金属層により構成される場合、または第1金属層と第2金属層とにより構成される場合のいずれの場合でも、第1金属層の厚さは特に限定されるものではないが、例えば50nm以上500nm以下とすることが好ましい。
以上に説明した本実施形態の配線基板によれば、絶縁性基材の少なくとも一方の面上に所定のアスペクト比を有する配線が配置されている。このため、例えば絶縁性基材の配線上に電子部品を実装し、電子部品と絶縁性基材との間にアンダーフィルを充填した場合でも、該アンダーフィルから配線の側面に加えられる圧力による配線剥がれの発生を抑制することができる。
[配線基板の製造方法]
次に本実施形態の配線基板の製造方法の構成例について説明する。
なお、本実施形態の配線基板の製造方法により、既述の配線基板を製造できるため、既に説明した事項については一部説明を省略する。
本実施形態の配線基板は絶縁性基材上に、例えばサブトラクティブ法や、セミアディティブ法を用いて配線部分を形成することができる。以下に具体的に説明する。
(1)第1構成例
配線基板の製造方法の第1構成例について説明する。
第1構成例は、サブトラクティブ法を用いて配線基板を製造する配線基板の製造方法であって、例えば以下の工程を有することができる。
絶縁性基材の少なくとも一方の面上にシード層を形成するシード層形成工程。
シード層上に金属層を形成する金属層形成工程。
シード層、及び金属層をパターニングするパターニング工程。
以下、各工程について説明する。
(シード層形成工程)
シード層形成工程では、絶縁性基材の少なくとも一方の面上にシード層を形成することができる。シード層形成工程に供する絶縁性基材は予め準備しておくことができる。絶縁性基材の好適な構成については既述のため、ここでは説明を省略する。絶縁性基材は必要に応じて予め任意のサイズに切断等行っておくこともできる。
シード層形成工程において、シード層の成膜方法は特に限定されるものではないが、乾式めっき法により成膜することが好ましい。乾式めっき法としては例えばスパッタリング法、イオンプレーティング法や蒸着法等を好ましく用いることができる。シード層を乾式めっき法により成膜する場合、膜厚の制御が容易であることから、スパッタリング法を用いることがより好ましい。
シード層の好適な構成については既述のため、ここでは説明を省略する。
(金属層形成工程)
金属層は、乾式めっき膜である第1金属層から構成することもできる。また、金属層は乾式めっき膜である第1金属層と、湿式めっき膜である第2金属層とから構成することもできる。
このため、金属層形成工程は、例えば第1金属層を形成する第1金属層形成工程を有することができる。また、金属層形成工程は、第1金属層を形成する第1金属層形成工程と、第2金属層を形成する第2金属層形成工程とを有することもできる。
第1金属層形成工程で用いる乾式めっき法としては、特に限定されるものではなく、例えば、スパッタリング法、イオンプレーティング法や蒸着法等を好ましく用いることができる。なお、蒸着法としては真空蒸着法を好ましく用いることができる。第1金属層形成工程で用いる乾式めっき法としては、特に膜厚の制御が容易であることから、スパッタリング法を用いることがより好ましい。
第1金属層の好適な構成については既述のため、ここでは説明を省略する。
そして、既述の様にさらに、第1金属層上に第2金属層を形成する第2金属層形成工程を有することもできる。第2金属層形成工程を実施する場合、第2金属層形成工程では、第1金属層上に、湿式めっき法により第2金属層を形成することができる。
第2金属層形成工程で用いる湿式めっき法としては特に限定されないが、例えば電解めっき法を好ましく用いることができる。
第2金属層を湿式めっき法により成膜する場合、その成膜条件は特に限定されるものではなく、常法による諸条件を採用すればよい。例えば、第2金属層が銅により構成されている場合、銅めっき液を入れためっき槽にシード層、及び第1金属層を形成した絶縁性基材を供給し、電流密度や、基材の搬送速度を制御することによって、第2金属層を形成できる。
第2金属層の好適な構成については既述のため、ここでは説明を省略する。
(パターニング工程)
パターニング工程は以下のステップを有することができる。
金属層上に、形成する配線に対応した形状を有するレジストを形成するレジスト配置ステップ。
レジストを用いて金属層をパターニングし、配線を形成する配線形成ステップ。
レジストを除去するレジスト除去ステップ。
以下、各ステップについて、図3(A)〜図3(C)を用いて説明する。図3(A)〜図3(C)は、絶縁性基材31の主表面と垂直な面における断面図を示している。
既述の金属層形成工程まで実施することで、図3(A)に示したように、絶縁性基材31の少なくとも一方の面31a上に、シード層321、及び金属層322を備えた導電性基板を形成することができる。
なお、金属層322は、既述の様に第1金属層のみから構成することもできるが、第1金属層と第2金属層とから構成することもできる。
そして、レジスト配置ステップでは、図3(A)に示すように、金属層322上に、形成する配線に対応した形状を有するレジスト33を形成することができる。
レジスト33は、例えば以下の手順により形成できる。
まず、金属層322の絶縁性基材31と対向する面とは反対の面上に、感光性のレジストを塗布、あるいは貼付する。
次いで、レジストが、形成する配線に対応した形状となるようにフォトリソグラフィ法により加工する。そして、感光し、不要部を除去することで形成する金属配線に対応した形状を有するレジスト33を形成することができる。
次に配線形成ステップを実施することができる。
レジスト配置ステップの後、レジスト33上からエッチング液を供給することで、金属配線形成ステップを実施できる。金属配線形成ステップでは、図3(B)に示したように、レジスト33を用いてシード層321、及び金属層322をエッチングによりパターニングし、所望の形状を有する配線32を形成することができる。
この際、用いるエッチング液としては特に限定されるものではなく、シード層や、金属層の材料に応じたエッチング液を用いることができる。
(レジスト除去ステップ)
その後、レジスト除去ステップを実施できる。レジスト除去ステップでは、配線32上に残ったレジスト33を除去することで、図3(C)に示すように、絶縁性基材31と、絶縁性基材31上に配置された配線32とを備えた導電性基板を得ることができる。
なお、配線32は既述の配線基板の配線の特性、例えばアスペクト比を充足していることが好ましい。例えばレジスト形成工程において形成するレジストの形状や、各層を形成する際の各層の厚さにより、所望のアスペクト比となるように調整することができる。
ここでは、絶縁性基材31の一方の面31a上にのみ配線を設けた配線基板の場合を例に説明したが、絶縁性基材31の一方の面31a、及び他方の面31b上に配線を設けた配線基板を製造する場合には、他方の面31b上にも同様にして配線を形成できる。
(2)第2構成例
配線基板の製造方法の第2構成例について説明する。
第2構成例は、セミアディティブ法を用いて配線基板を製造する配線基板の製造方法であって、例えば以下の工程を有することができる。
絶縁性基材の少なくとも一方の面上にシード層を形成するシード層形成工程。
シード層上に第1金属層を形成する第1金属層形成工程。
第1金属層上に、形成する配線に対応する開口部を有するレジストを形成するレジスト形成工程。
レジストの開口部の、第1金属層上に第2金属層を形成する第2金属層形成工程。
レジストを除去するレジスト除去工程
シード層、及び第1金属層のレジストで覆われていた部分を除去するシード層・第1金属層除去工程。
以下、各工程について説明する。
(シード層形成工程、第1金属層形成工程)
シード層形成工程、及び第1金属層形成工程を実施することで、図4(A)に示す様に、絶縁性基材41の少なくとも一方の面41a上に、シード層421、及び第1金属層4221を形成することができる。
シード層形成工程、及び第1金属層形成工程は、第1構成例の場合と同様に実施できるため、ここでは説明を省略する。
(レジスト形成工程)
レジスト形成工程は、第1金属層形成工程の後に実施することができ、レジスト形成工程では、図4(A)に示すように、第1金属層4221上に形成する配線に対応した形状を有する開口部431を有するレジスト43を形成することができる。
レジスト43は、例えば以下の手順により形成できる。
まず、第1金属層4221の絶縁性基材41と対向する面とは反対の面上に、感光性のレジストを塗布、あるいは貼付する。
次いで、レジストに形成する開口部が、形成する配線に対応した形状となるようにフォトリソグラフィ法により加工する。そして、感光し、不要部を除去することで、形成する金属配線に対応した形状の開口部431を有するレジスト43を形成することができる。
レジスト43の厚さは特に限定されないが、形成する第2金属層に対応した厚さを有することが好ましい。具体的には、例えばレジスト43の厚さは、形成する第2金属層の厚さ(高さ)よりも厚いことが好ましい。
(第2金属層形成工程)
レジスト形成工程の後、第2金属層形成工程を実施することができる。第2金属層形成工程は、第1金属層上に、湿式めっき法により第2金属層を形成する工程とすることができる。
具体的には、図4(B)に示したように、湿式めっき法により、レジスト43の開口部431内に第2金属層4222を形成することができる。この際、湿式めっき法として電解めっき法を用いる場合、第1金属層4221を給電層として用いることができる。
第2金属層形成工程は、レジスト43の開口部431内に第2金属層を形成する点以外は第1の構成例の場合と同様に実施できるため、ここでは説明を省略する。
(レジスト除去工程、シード層・第1金属層除去工程)
その後、レジスト43の除去を実施できる(レジスト除去工程)。
そして、シード層421、及び第1金属層4221のレジスト43で覆われていた部分の除去を実施できる(シード層・第1金属層除去工程)。なお、シード層421、及び第1金属層4221のレジスト43で覆われていた部分とは、シード層421、及び第1金属層4221のうち、レジスト43を除去した際に第2金属層4222により覆われておらず、露出した部分ともいえる。
これにより、図4(C)に示すように、絶縁性基材41と、絶縁性基材41上に、パターニングされたシード層421と、パターニングされた第1金属層4221、及びパターニングされた第2金属層4222を有する配線42とを備えた配線基板を得ることができる。
なお、配線42は既述の配線基板の配線の特性、例えばアスペクト比を充足していることが好ましい。例えばレジスト形成工程において形成するレジストに設けた開口部431の形状や、各層を形成する際の各層の厚さにより、所望のアスペクト比となるように調整することができる。
ここでは、絶縁性基材41の一方の面41a上にのみ配線を設けた配線基板の場合を例に説明したが、絶縁性基材41の一方の面41a、及び他方の面41b上に配線を設けた配線基板を製造する場合には、上述の場合と同様にして、他方の面41b上にも配線を形成できる。
ここまで、配線基板の製造方法について、第1の構成例、第2の構成例を示して説明したが、係る形態に限定されるものではない。また、配線を形成する際には、第1の構成例、第2の構成例、いずれも取り得ることができるが、第2の構成例で示したセミアディティブ法で形成した配線は、特に直線性に優れ、かつ形成する配線の長さ方向と垂直な面での断面形状の矩形性が高く、アスペクト比も容易に調整できる。既述の様に近年は微細な配線が求められているところ、特に第2の構成例で示した方法によれば容易に、微細な配線を形成することができる。このため、特に高密度な配線を製造することが求められる場合には、第2の構成例で示した配線基板の製造方法を用いることが好ましい。
以上に説明した本実施形態の配線基板の製造方法によれば、容易に所定のアスペクト比を有する配線を形成することができる。このため、配線剥がれが生じることを抑制した配線基板を製造することができる。
[電子部品実装基板]
次に電子部品実装基板の構成例について説明する。
本実施形態の電子部品実装基板は、既述の配線基板と、係る配線基板の配線上に配置された電子部品と、配線基板と電子部品との間に充填されたアンダーフィルとを有することができる。
本実施形態の電子部品実装基板に用いる電子部品としては特に限定されるものではなく、各種電子部品を用いることができる。
アンダーフィルについても特に限定されるものではなく、例えばポリイミド樹脂を含む組成物や、エポキシ樹脂を含む組成物、アクリル樹脂を含む組成物等が挙げられる。
なお、本実施形態の電子部品実装基板の製造方法は特に限定されないが、例えば既述の配線基板を用い、該配線基板に電子部品を実装し、配線基板の絶縁性基材と、電子部品との間にアンダーフィルを充填することで製造することができる。
既述のように、従来の配線基板においては、配線上に電子部品を実装し、電子部品と、配線基板との間にアンダーフィルを充填した電子部品実装基板とした場合に、特に配線剥がれが生じ易かった。しかしながら、本実施形態の配線基板によれば、配線が所定のアスペクト比を有するため、特に配線剥がれが生じることを抑制できている。このため、本実施形態の電子部品実装基板によれば、歩留まりが高く、動作安定性に優れた電子部品実装基板とすることができる。
以下に具体的な実施例、比較例を挙げて説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
[実施例1]
まず、絶縁性基材として、100mm角、厚さが35μmの矩形形状のポリイミドフィルム(宇部興産社製 商品名:Upilex−35SGAV1)を用意し、以下の手順により、セミアディティブ法を用いて配線基板を製造した。
(シード層形成工程)
絶縁性基材の一方の面上に、シード層として、厚さが4nmのNi−Cr合金層を成膜した。
具体的には、マグネトロンスパッタリング装置内にポリイミドフィルムをセットし、Cr(クロム)を全量に対して20質量%含有し、残部がNi(ニッケル)である、ニッケル−クロム合金ターゲットを用い、真空雰囲気下、Ni−Cr合金層を成膜した。
(第1金属層形成工程)
次いで、シード層上に、厚さ100nmの銅層である第1金属層を形成した。なお、シード層を成膜したマグネトロンスパッタリング装置には銅ターゲットをセットしておき、シード層の成膜後、チャンバーを開けることなく、連続して第1金属層を成膜した。
(レジスト配置工程)
まず、第1金属層表面にドライフィルムレジスト(日立化成製 商品名:RY−3315EE)をラミネートした。次いで、ドライフィルムレジストへ形成する配線のパターンを露光し、0.8質量%の炭酸ナトリウム水溶液にドライフィルムレジストを接触させた。
これにより図4(A)に示す様に、絶縁性基材41上にシード層421、及び第1金属層4221が形成され、第1金属層4221上に、形成する配線に対応する形状の開口部431を有するレジスト43を形成した。なお、レジスト43には、絶縁性基材の一辺と平行で、かつ互いに平行な、配線幅が10μm、配線間の距離が10μmの複数の直線状の配線のパターンが形成できるように開口部431を形成した。
(第2金属層形成工程)
次に硫酸銅めっき浴で銅めっきを行い、図4(B)に示す様にレジスト43に形成された開口部431に厚さ3μmの第2金属層4222を形成した。なお、第2金属層4222は、第1金属層4221上に形成されることになる。
(レジスト除去工程、シード層・第1金属層除去工程)
そして、2.0質量%の水酸化ナトリウム水溶液にドライフィルムを接触させることでレジスト43を剥離、除去した(レジスト除去工程)。
次に、シード層・第1金属層除去工程を実施した。
まず、主成分が硫酸及び過酸化水素からなるソフトエッチング液(CPE−800、三菱ガス化学製)を用いて、第2金属層4222に覆われていない、露出した第1金属層4221を除去した。
さらに、上記露出した第1金属層4221を除去することで、第1金属層4221、及び第2金属層4222に覆われておらず、露出したシード層421を、ニッケルクロム選択エッチング液(FLICKER−YL、日本化学産業製)を用いて除去した。
これにより、図4に示す、絶縁性基材41上に、パターニングされたシード層421、第1金属層4221、第2金属層4222を含む配線42を有する配線基板が得られた。
なお、配線42は、配線幅Wは10μm、配線厚さTは3μmとなっている。
得られた配線基板について、図5に示す様に、配線42上に5mm角のダミーチップ51を配置後、絶縁性基材41と、ダミーチップ51との間、すなわち配線42間にアンダーフィル材(商品名 ThreeBond2202:粘度13Pa・s スリーボンド社製)を充填した。なお、アンダーフィル樹脂は配線42間に、毛細管現象によって、例えばブロック矢印Xに沿って、すなわち配線42の長さ方向に沿って拡がり、充填される。アンダーフィル樹脂は充填後、加熱硬化させた。
そして、アンダーフィルを充填、硬化後、−40℃で30分間保持と、125℃で30分間保持との熱サイクルを1サイクルとし、係る熱サイクルを1000サイクル繰り返す配線剥がれテストを実施し、配線剥がれの有無を評価した。
配線剥がれが生じた場合には×、配線剥がれが生じなかった場合には〇と評価した。
結果を表1に示す。
Figure 2018085465
[実施例2〜実施例4]
第2金属層形成工程において、第2金属層の厚さを変更することにより、配線42の厚さが、それぞれ表1に示した値となるように配線基板を製造し、実施例1と同様に配線剥がれテストを実施した。
結果を表1に示す。
[比較例1、比較例2]
第2金属層形成工程において、第2金属層の厚さを変更することにより、配線42の厚さが、それぞれ表1に示した値となるように配線基板を製造し、実施例1と同様に配線剥がれテストを実施した。
結果を表1に示す。
表1に示した結果から、配線のアスペクト比が1以下である実施例1〜4においては、剥がれテストの結果が○になっていることを確認できた。一方アスペクト比が1より大きい比較例1、2においては配線剥がれテストの結果が×になっていることが確認できた。
以上の結果から、配線のアスペクト比を所定の範囲とすることで、配線剥がれを抑制できることを確認できた。
10 配線基板
11、31、41 絶縁性基材
12、32、42 配線
121、321、421 シード層
122、322 金属層
1221、4221 第1金属層
1222、4222 第2金属層

Claims (4)

  1. 絶縁性基材と、
    前記絶縁性基材の少なくとも一方の面上に配置され、アスペクト比が1以下である配線と、を有する配線基板。
  2. 前記配線は、シード層と、金属層とを有する請求項1に記載の配線基板。
  3. 前記配線の幅は、2μm以上12μm以下である請求項1または2に記載の配線基板。
  4. 前記配線の厚さは、1μm以上10μm以下である請求項1乃至3のいずれか一項に記載の配線基板。
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