JP2018113396A - フレキシブルプリント基板の製造方法及びフレキシブルプリント基板 - Google Patents

Abstract

【課題】ビアホール形成をスミアを残さず短時間で行う工程を含むフレキシブルプリント基板の製造方法を提供する。
【解決手段】フレキシブルプリント基板の製造方法は、第１の導電層の一方の面に第１の感光性絶縁樹脂層を設ける工程と、前記第１の感光性絶縁樹脂層に、フォトリソグラフィによって前記第１の導電層に達する第１の穴を設ける工程と、前記第１の感光性絶縁樹脂層の、前記第１の導電層に接している面とは反対側の面に第１の配線層を設ける工程とを含み、前記第１の配線層を設ける工程では、前記第１の穴の中に設けられた第１の導電部材によって前記第１の配線層を前記第１の導電層に電気的に導通させている。
【選択図】図７

Description

本発明は、フレキシブルプリント基板の製造方法及びフレキシブルプリント基板に関するものである。

電子機器の小型化の要請は近年益々強まっており、電子機器内の部品や部品を搭載する基板を小さくする技術開発が進められている。基板を多層プリント基板とすることで電子機器を小型化することができるため、多層プリント基板の開発が進められている。

多層プリント基板では、層の異なる配線同士を接続させるためビアホールを形成し、ビアホール内に導電性の部材を埋設している場合がある。このような場合、以前はビアホールを機械式のドリルで形成していたが、最近はレーザにより形成することが多くなっている。

レーザによるビアホールの穴開けでは、スミアと呼ばれる残渣がビアホールの底やビアホール近傍の表面に残るという問題があった。スミアが残ったまま後工程を行うと、導通不良及び層間の密着不良の原因となってしまうので、湿式法によってスミアを除去する工程およびスミア残りがないことを確認する検査工程が穴開け工程の後に設けられるためコスト増となっている。さらに、ビア径が小さくなるとビアホールの底に残ったスミアを除去することが困難になり、スミアが除去されたか否かの検査も困難になり、且つ検査に時間がかかってしまう。この問題を緩和するために特許文献１，２に開示されている技術が提案されている。

特開２００７−２９４７０８号公報 特開２０１４−１８３１５２号公報

しかしながら、特許文献１，２に開示された技術をもってしてもレーザ加工だけではスミアを完全に取り除くことはできず、レーザ加工を行った後に湿式法によってスミアを除去する工程が必要であり、ビア径が小さくなると生じる問題にも対応が不完全で、コストと加工時間が増大してしまうという問題があった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ビアホール形成をスミアを残さず短時間で行う工程を含むフレキシブルプリント基板の製造方法を提供することにある。

上述の課題を解決するフレキシブルプリント基板の製造方法の一態様は、第１の導電層の一方の面に第１の感光性絶縁樹脂層を設ける工程と、前記第１の感光性絶縁樹脂層に、フォトリソグラフィによって前記第１の導電層に達する第１の穴を設ける工程と、前記第１の感光性絶縁樹脂層の、前記第１の導電層に接している面とは反対側の面に第１の配線層を設ける工程とを含み、前記第１の配線層を設ける工程では、前記第１の穴の中に設けられた第１の導電部材によって前記第１の配線層を前記第１の導電層に電気的に導通させている。第１の導電層には配線パターンが形成されていてもよい。

前記第１の穴は、前記第１の導電層側の開口面積よりも前記第１の配線層側の開口面積の方が小さくてもよい。

前記第１の導電層の他方の面には絶縁樹脂フィルムが設けられており、前記絶縁樹脂フィルムの、前記第１の導電層に接している面とは反対側の面に第２の導電層が設けられているとともに、前記第２の導電層の、前記絶縁樹脂フィルムに接した面とは反対側の面に第２の感光性絶縁樹脂層を設ける工程と、前記第２の感光性絶縁樹脂層に、フォトリソグラフィによって前記第２の導電層に達する第２の穴を設ける工程と、前記第２の感光性絶縁樹脂層の、前記第２の導電層に接している面とは反対側の面に第２の配線層を設ける工程とをさらに含み、前記第２の配線層を設ける工程では、前記第２の穴の中に設けられた第２の導電部材によって前記第２の配線層を前記第２の導電層に電気的に導通させていてもよい。第２の導電層には配線パターンが形成されていてもよい。また、絶縁樹脂フィルムに貫通孔を設けて第１の導電層と第２の導電層とを導通させてもよい。

前記第２の穴は、前記第２の導電層側の開口面積よりも前記第２の配線層側の開口面積の方が小さくてもよい。

前記第１の配線層の、前記第１の感光性絶縁樹脂層に接している面とは反対側の面に第３の感光性絶縁樹脂層を設ける工程と、前記第３の感光性絶縁樹脂層に、フォトリソグラフィによって前記第１の配線層に達する第３の穴を設ける工程と、前記第３の感光性絶縁樹脂層の、前記第１の配線層に接している面とは反対側の面に第３の配線層を設ける工程とをさらに含み、前記第３の配線層を設ける工程では、前記第３の穴の中に設けられた第３の導電部材によって前記第３の配線層を前記第１の配線層に電気的に導通させていてもよい。

前記第１の穴と前記第２の穴とは同時に設けられてもよい。

また、上述の課題を解決するフレキシブルプリント基板の一態様は、絶縁樹脂フィルムと、前記絶縁樹脂フィルムの上に設けられた導電層と、前記導電層の上に設けられた感光性絶縁樹脂層と、前記感光性絶縁樹脂層の上に設けられた配線層とを備え、前記感光性絶縁樹脂層は前記導電層に達する穴を備えており、前記穴の中には前記導電層と前記配線層とを電気的に導通させる導電部材が配されている。

前記感光性絶縁樹脂層は光照射によって硬化しており、前記穴は前記導電層側の開口面積よりも前記配線層側の開口面積の方が小さくてもよい。

感光性絶縁樹脂層を用い、フォトリソグラフィによって穴を開けるので、スミアが残らず、低コストで信頼性の高いビア接続を備えたフレキシブルプリント基板を作成することができる。

２層ＣＣＬの断面を示す模式図である。 層間接続がなされた２層配線パターンを有するＦＰＣの模式的な断面図である。 ある実施形態に係る製法の一工程終了後のＦＰＣの模式的な断面図である。 ある実施形態に係る製法の一工程終了後のＦＰＣの模式的な断面図である。 ある実施形態に係る製法の一工程終了後のＦＰＣの模式的な断面図である。 ある実施形態に係る製法の一工程終了後のＦＰＣの模式的な断面図である。 ある実施形態に係る製法の一工程終了後のＦＰＣの模式的な断面図である。 別の実施形態に係る製法の一工程終了後のＦＰＣの模式的な断面図である。 別の実施形態に係る製法の一工程終了後のＦＰＣの模式的な断面図である。 別の実施形態に係る製法の一工程終了後のＦＰＣの模式的な断面図である。 別の実施形態に係る製法の一工程終了後のＦＰＣの模式的な断面図である。 別の実施形態に係る製法の一工程終了後のＦＰＣの模式的な断面図である。 他の実施形態に係る製法の一工程終了後のＦＰＣの模式的な断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。以下の図面においては、説明の簡潔化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示す。また、以下の説明における上下関係は、図面における上下の関係を指している。

（実施形態１）
実施形態１に係るフレキシブルプリント基板の製造方法を図１から図７に基づいて説明する。

図１に示すように、まず絶縁樹脂フィルム５０の両面に金属層１０，２０を設けたフレキシブル２層ＣＣＬを用意する。絶縁樹脂フィルム５０は例えばポリイミドフィルムからなり、曲げられるように厚みは５μｍ〜５０μｍ程度であることが好ましい。金属層１０，２０は金属薄膜からなり、コストおよび導電性の高さから銅薄膜であることが好ましく、その厚みは０．２μｍ〜２μｍであることが好ましい。

この２層ＣＣＬの両面に、配線パターンを有する第１の導電層１１及び第２の導電層２１を形成すると共に、絶縁樹脂フィルム５０に貫通孔を設けその貫通孔を導電物質によって埋めて第１の導電層１１及び第２の導電層２１の間の導通を確保する（図２）。このような層間接続されたＦＰＣを作成するには、例えば、金属層２０をエッチングして穴を形成し、その穴から露出した絶縁樹脂フィルム５０の部分をエッチングにより貫通孔を形成し、その貫通孔にめっきにより銅を埋め込んだ後、金属層１０，２０に対してパターンエッチングを行って配線パターンを形成し、さらにその配線パターン上に金属めっきを行って導電層厚みを大きくして第１の導電層１１及び第２の導電層２１を形成する、という方法で行えばよい。なお、この方法は１つの例であり、別の方法で行っても構わない。

次に、図３に示すように、第１の導電層１１の上面（絶縁樹脂フィルム５０に接した面とは反対側の面）に第１の感光性絶縁樹脂層１２を設けるとともに、第２の導電層２１の下面（絶縁樹脂フィルム５０に接した面とは反対側の面）に第２の感光性絶縁樹脂層２２を設ける。第１及び第２の感光性絶縁樹脂層１２，２２は、例えば感光性ポリイミドフィルムを貼り合わせて形成したり、感光性のワニスを塗布して形成したりすればよく、その厚みは５μｍ〜５０μｍ程度が好ましい。

それから図４に示すように、フォトリソグラフィによって第１の感光性絶縁樹脂層１２に第１の穴１５を、第２の感光性絶縁樹脂層２２に第２の穴２５を設ける。即ち、第１の穴１５，第２の穴２５の部分のみが硬化しないようにマスク・露光を行って、薬液によって除去することにより、第１の穴１５，第２の穴２５を形成する。ビアホールである第１の穴１５は第１の導電層１１にまで達しており、第２の穴２５は第２の導電層２１にまで達している。

さらに図５に示すように第１及び第２の穴１５，２５を形成した第１及び第２の感光性絶縁樹脂層１２，２２の露出している面の全面にスパッタ等により導電薄膜１３，２３を形成する。そして、フォトリソグラフィにより両面にパターンマスクを形成し、めっきによって、第１の穴１５を第１の導電部材１６を用いて埋設し、第２の穴２５を第２の導電部材２６を用いて埋設すると共に、第１の配線層１４及び第２の配線層２４をそれぞれ第１の感光性絶縁樹脂層１２の上（第１の導電層１１に接している面とは反対側）、第２の感光性絶縁樹脂層２２の下（第２の導電層２１に接している面とは反対側）に設ける（図６）。その後、第１の配線層１４の直下及び第２の配線層２４の直上に存在している導電薄膜１３，２３のみを残して、それ以外の導電薄膜１３，２３をエッチングによって除去することにより、図７に示す４層の配線パターンが積層されて、隣接する上下の配線パターン同士が接続されたフレキシブルプリント基板が出来上がる。

本実施形態では、第１の導電層１１と第１の配線層１４との間、及び第２の導電層２１と第２の配線層２４との間にそれぞれ第１の感光性絶縁樹脂層１２及び第２の感光性絶縁樹脂層２２を介在させることにより、第１の導電層１１と第１の配線層１４との間のビア接続及び第２の導電層２１と第２の配線層２４との間のビア接続のための第１の穴１５及び第２の穴２５をフォトリソグラフィによって形成することができる。このように第１の穴１５及び第２の穴２５をフォトリソグラフィによって形成すると、未硬化の感光性絶縁樹脂は薬液に溶解して確実に取り除かれるため、穴の中及び第１の感光性絶縁樹脂層１２及び第２の感光性絶縁樹脂層２２の表面に感光性絶縁樹脂の残渣が残らず、ビア接続が確実に行われ、第１の配線層１４及び第２の配線層２４も信頼性の高い配線パターンとすることができる。さらに残渣が残らないので穴の形成後の検査も容易に行うことができ、形成条件によっては検査を省略することも可能となり、製造時間が短縮でき、コストも下げることができる。また、リソグラフィによる穴開けは、基板の全ての穴の加工を一括して行えるため、同様に製造時間が短縮でき、コストも下げることができる。そして、第１と第２の感光性絶縁樹脂層１２，２２や、第１と第２の導電層１１，２１、第１と第２の配線層１４，２４の材料の種類や厚みなどを適切に選択することにより、薄くて曲げやすいフレキシブルプリント基板を製造することが可能になる。

（実施形態２）
実施形態２は実施形態１により作成された図７に示すフレキシブルプリント基板の第１の配線配線層１４の上に、さらにもう一つの配線層を形成しているので、図７に示されたフレキシブルプリント基板以降の製造方法について以下に説明する。

本実施形態では、まず、図７に示すフレキシブルプリント基板の第１の配線配線層１４の上（第１の感光性絶縁樹脂層１２に接している面とは反対側）に、図８に示すように第３の感光性絶縁樹脂層３２を設ける。

次に図９に示すように、フォトリソグラフィによって第３の感光性絶縁樹脂層３２に第３の穴３５を設ける。ビアホールである第３の穴３５は第１の配線層１４にまで達している。

それから図１０に示すように第３の穴３５を形成した第３の感光性絶縁樹脂層３２の露出している上側の面の全面にスパッタ等により導電薄膜３３を形成する。そして、フォトリソグラフィにより導電薄膜３３の上にパターンマスクを形成し、めっきによって、第３の穴３５を第３の導電部材３６を用いて埋設すると共に、第３の配線層３４を第３の感光性絶縁樹脂層３２の上（第１の配線層１４に接している面とは反対側）に設ける（図１１）。その後、第３の配線層３４の直下に存在している導電薄膜３３のみを残して、それ以外の導電薄膜３３をエッチングによって除去することにより、図１２に示す５層の配線パターンを積層し、隣接する上下の配線パターン同士が接続されたフレキシブルプリント基板が出来上がる。

本実施形態においても実施形態１と同じ効果を奏する。また、同様の方法で第２の配線層２４の表面にさらにもう一つの配線層を形成してもよく、同じようにして両面にさらに配線層を重ねていっても構わない。

（実施形態３）
実施形態３は、実施形態１とは第１の穴１５及び第２の穴２５の形状が異なっており、従って第１の導電部材１６及び第２の導電部材２６の形状が異なっていて、それ以外は実施形態１と同じであるので、実施形態１とは異なっている点について以下に説明をする。

図１３に示すように、本実施形態では第１の穴１９は第１の導電層１１側の開口面積よりも第１の配線層１４側の開口面積の方が小さくなっている。同様に第２の穴２９は第２の導電層２１側の開口面積よりも第２の配線層２４側の開口面積の方が小さくなっている。即ち第１の穴１９及び第２の穴２９が形成された時点では、これらの穴１９，２９は開口に向かうに連れて径が小さくなるテーパ形状を有している。第１の穴１９及び第２の穴２９がこのような形状を有しているので、これらの穴１９，２９に埋設された第１の導電部材１８及び第２の導電部材２８は実施形態１に比較して第１の感光性絶縁樹脂層１２及び第２の感光性絶縁樹脂層２２から抜け落ちにくくなっている。従って、第１の配線層１４及び第２の配線層２４は強固に形成されて高い信頼性を有している。なお、このような第１の穴１９及び第２の穴２９の形状を形成するには、例えば、第１の感光性絶縁樹脂層１２及び第２の感光性絶縁樹脂層２２の原材料を光照射により硬化する樹脂とし、フォトリソグラフィの工程において光の照射量を少なめにコントロールする方法が考えられる。そうすると、穴を形成するためのマスクの端部において、端部の外側の光が照射される部分の感光性絶縁樹脂層は底に近づくにつれて硬化が不十分となり、穴を開けるための現像において底側に近づくほどマスクされていない部分も薬液に溶解するようになるからである。

（その他の実施形態）
上述の実施形態は本願発明の例示であって、本願発明はこれらの例に限定されず、これらの例に周知技術や慣用技術、公知技術を組み合わせたり、一部置き換えたりしてもよい。また当業者であれば容易に思いつく改変発明も本願発明に含まれる。

最初に用意する材料は２層ＣＣＬに限定されず、３層ＣＣＬや片面のみに金属層を備えたＣＣＬであってもよい。また、銅箔であってもよい。金属層が１層のみの場合や銅箔をスタート材料とする場合、それらの上にのみ感光性絶縁樹脂層や配線層を積層していってもよいし、下面側にも感光性絶縁樹脂層や配線層を積層してもよく、それらが薄膜の場合、ＰＥＴ等の支持材によって支持を行ったり、あらかじめ積層されている材料を用いても構わない。

各感光性絶縁樹脂層の感光性は、ポジ型であってもネガ型であっても構わない。また、各感光性絶縁樹脂層は同じもの（例えば同じ品番の感光性カバーレイフィルム）を用いてもよいし、種類や材料、厚みが異なるものをそれぞれ用いても構わない。

第１の穴、第２の穴、第３の穴を各導電部材によって埋めてしまう必要はない。例えば、各導電部材として導電薄膜を用いてその導電薄膜と、第１の配線層、第２の配線層、第３の配線層とが電気的に導通している構造としても構わない。

第１の穴と第２の穴は同じフォトリソグラフィ工程によって同時に形成すると、コストが低下するため好ましいが、別々に形成しても構わない。

各穴に形成する導電薄膜は、例えば、ニクロムスパッタや、ニクロムスパッタと銅スパッタの併用により厚みが２μｍ以下に形成することが好ましいが、この形成方法に限定されることはなく、公知の種々の導電薄膜形成方法を用いることができる。また、導電薄膜の上に設けるめっき層は特に限定されないが、例えば銅を用いることが挙げられる。この場合、導電部材はめっきによる銅ということになる。

実施形態３における穴の形成方法は、別の方法を用いても構わない。

１１ 第１の導電層
１２ 第１の感光性絶縁樹脂層
１４ 第１の配線層
１５、１９ 第１の穴
１６、１８ 第１の導電部材
２１ 第２の導電層
２２ 第２の感光性絶縁樹脂層
２４ 第２の配線層
２５、２９ 第２の穴
２６、２８ 第２の導電部材
３２ 第３の感光性絶縁樹脂層
３４ 第３の配線層
３５ 第３の穴
３６ 第３の導電部材
５０ 絶縁樹脂フィルム

Claims (8)

1. 第１の導電層の一方の面に第１の感光性絶縁樹脂層を設ける工程と、
   前記第１の感光性絶縁樹脂層に、フォトリソグラフィによって前記第１の導電層に達する第１の穴を設ける工程と、
   前記第１の感光性絶縁樹脂層の、前記第１の導電層に接している面とは反対側の面に第１の配線層を設ける工程と
   を含み、
   前記第１の配線層を設ける工程では、前記第１の穴の中に設けられた第１の導電部材によって前記第１の配線層を前記第１の導電層に電気的に導通させている、フレキシブルプリント基板の製造方法。
2. 前記第１の穴は、前記第１の導電層側の開口面積よりも前記第１の配線層側の開口面積の方が小さい、請求項１に記載されているフレキシブルプリント基板の製造方法。
3. 前記第１の導電層の他方の面には絶縁樹脂フィルムが設けられており、
   前記絶縁樹脂フィルムの、前記第１の導電層に接している面とは反対側の面に第２の導電層が設けられているとともに、
   前記第２の導電層の、前記絶縁樹脂フィルムに接した面とは反対側の面に第２の感光性絶縁樹脂層を設ける工程と、
   前記第２の感光性絶縁樹脂層に、フォトリソグラフィによって前記第２の導電層に達する第２の穴を設ける工程と、
   前記第２の感光性絶縁樹脂層の、前記第２の導電層に接している面とは反対側の面に第２の配線層を設ける工程と
   をさらに含み、
   前記第２の配線層を設ける工程では、前記第２の穴の中に設けられた第２の導電部材によって前記第２の配線層を前記第２の導電層に電気的に導通させている、請求項１又は２に記載されているフレキシブルプリント基板の製造方法。
4. 前記第２の穴は、前記第２の導電層側の開口面積よりも前記第２の配線層側の開口面積の方が小さい、請求項３に記載されているフレキシブルプリント基板の製造方法。
5. 前記第１の配線層の、前記第１の感光性絶縁樹脂層に接している面とは反対側の面に第３の感光性絶縁樹脂層を設ける工程と、
   前記第３の感光性絶縁樹脂層に、フォトリソグラフィによって前記第１の配線層に達する第３の穴を設ける工程と、
   前記第３の感光性絶縁樹脂層の、前記第１の配線層に接している面とは反対側の面に第３の配線層を設ける工程と
   をさらに含み、
   前記第３の配線層を設ける工程では、前記第３の穴の中に設けられた第３の導電部材によって前記第３の配線層を前記第１の配線層に電気的に導通させている、請求項１から４のいずれか一つに記載されているフレキシブルプリント基板の製造方法。
6. 前記第１の穴と前記第２の穴とは同時に設けられる、請求項３又は４に記載されているフレキシブルプリント基板の製造方法。
7. 絶縁樹脂フィルムと、
   前記絶縁樹脂フィルムの上に設けられた導電層と、
   前記導電層の上に設けられた感光性絶縁樹脂層と、
   前記感光性絶縁樹脂層の上に設けられた配線層と
   を備え、
   前記感光性絶縁樹脂層は前記導電層に達する穴を備えており、
   前記穴の中には前記導電層と前記配線層とを電気的に導通させる導電部材が配されている、フレキシブルプリント基板。
8. 前記感光性絶縁樹脂層は光照射によって硬化しており、
   前記穴は前記導電層側の開口面積よりも前記配線層側の開口面積の方が小さい、請求項７に記載されているフレキシブルプリント基板。

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