JP3402372B2 - 配線板の製造法 - Google Patents

配線板の製造法

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JP3402372B2 JP10467592A JP10467592A JP3402372B2 JP 3402372 B2 JP3402372 B2 JP 3402372B2 JP 10467592 A JP10467592 A JP 10467592A JP 10467592 A JP10467592 A JP 10467592A JP 3402372 B2 JP3402372 B2 JP 3402372B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、配線板の製造法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、配線板の製造法としてはエッチド
フォイル法が最も広く使用されている。エッチドフォイ
ル法は、銅張り積層板にエッチングレジストを形成し、
エッチング液によりエッチングレジストが形成されてな
い部分の銅箔をエッチング除去して所定の配線パターン
を形成した後、エッチングレジストを除去して配線板を
製造するものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】エッチドフォイル法は
簡便で生産性に優れた方法であるが、この方法で使用さ
れる銅張り積層板の銅箔厚みが通常35〜70μmと厚
いため、エッチングレジストが形成されてない部分の銅
箔をエッチング除去する工程でアンダーカットにより配
線パターン導体の側面がえぐられてしまい、高密度ある
いは高精度のパターンを形成することができない。
【0004】また、製造された配線板の表面には配線パ
ターン導体が凸となっており、更にその上に絶縁層を介
して配線パターンを形成して多層配線板を製造する場合
に配線板表面の凹凸形状が高密度多層配線板製造の障害
となっている。
【0005】本発明は、高密度、高精度の配線パタ−ン
の形成が可能であるとともに、配線導体が基板に埋め込
まれ表面が平滑な配線板を生産性よく製造する方法を提
供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】図1により本発明の一実
施例を説明する。キャリヤ金属箔1の片面にキャリヤ金
属箔1とエッチング条件が異なる金属薄層2を設ける
(図1(a))。キャリヤ金属箔1としては銅箔が一般
的であるが、ステンレス板(箔)上に電気めっきで形成
した銅箔なども適用できる。また、金属薄層2としては
ニッケルや半田などが一般的であるが特に限定されるも
のではなく、成膜手段も電気めっきや無電解めっき及び
真空成膜法などの適用が可能である。次に、金属薄層2
上に金属薄層2とエッチング条件が異なる金属層3を設
け3層箔を形成する(図1(b))。この場合、3層箔
(金属箔1/金属薄層2/金属層3)の組合せとして
は、例えば、銅箔/ニッケル薄層/銅層が挙げられる。
なお、3層箔の各層厚さについては、特に限定はされな
いが、金属薄層2については、キャリヤ金属層1と金属
層3に対するエッチング時のバリヤー効果が要求される
ため、1〜3μm程度の膜厚が必要である。
【0007】次に、3層箔の金属層3面に所定の配線パ
ターン形成用のレジストパターン4とキャリヤ金属箔1
面に所定の位置合わせ用パターン形成用のレジストパタ
ーン5をそれぞれ形成し(図1(c))、化学エッチン
グにより所定の配線パターン6及び位置合わせ用パター
ン7を形成後(図1(d))、レジストパターン4、5
を剥離する(図1(e))。この場合、キャリア金属箔
1/金属薄層2からなる2層箔の両面にレジストパター
ンを形成した後、めっきによって所望する配線パターン
と位置合わせ用パターンを形成することも可能である。
このめっき法を適用する場合は、位置合わせ用パターン
の厚さが厚いと絶縁基材と積層する際にプレス用鏡板に
傷がつくこと、圧力が均一にかからないことなどの懸念
があるため、めっき時の電流密度を調節して厚さを10
μm以下にすることが望ましい。
【0008】次に、配線パターン6及び位置合わせ用パ
ターン7が形成されたキャリヤ金属箔1を配線パターン
6を内側にして絶縁基材8と重ね合わせて配線パターン
6を絶縁基板8内に埋め込む(図1(f))。配線パタ
ーン6はプレス等熱圧着によって容易に絶縁基板8の樹
脂内に埋め込むことができる。次に、キャリヤ金属箔1
の露出面9を機械的に研磨し、レジスト層を形成後、位
置合わせ用パターン7を基準にフォトマスクを使用して
所望する領域のレジスト層を感光させ、現像により所定
のレジストパターン10を形成した(図1(g))。続
いて、化学エッチング法により所望する部分のキャリヤ
金属箔及び金属薄層を除去して所定のパターン11を形
成した(図1(h))。この場合、キャリヤ金属箔及び
金属薄層をエッチング加工してなるパターン11はその
まま表面配線(配線パタ−ン)として利用できる他、例
えば、更に多層化が必要な場合は、配線パターン6と上
部配線層との接続部としても利用可能である。このよう
にして、配線パターン6を形成したキャリヤ金属箔面の
反対面にフォトリソグラフ法を適用して形成した位置合
わせパターン7を使用することにより、製造工程の短縮
に加えて加工精度の向上を図ることができる。
【0009】この方法では、従来一般的であったザグリ
加工によって位置合わせパターンを露出させる方法に比
べて工程を短縮できること、位置合わせパターンに対す
る機械的ダメージが皆無であることなどから、位置合わ
せ精度が格段に向上した。また、キャリヤ金属箔に配線
パターンを形成した時点でドリルにより穴加工する方法
と比較しても、金属箔穴あけ時に発生するバリやプレス
後に発生する樹脂のしみ出しなどの問題がなく安定的な
製造が可能になった。更に、配線パタ−ンを絶縁基材に
埋め込んだ後にキャリヤ金属箔と金属薄層の所定の部分
をエッチングする方法では、エッチングする部分を設定
するための基準点を決めることが困難であるが、本発明
では配線パタ−ンを絶縁基材に埋め込んだ後に新たに基
準点を設けることが不用であるため、配線パタ−ン位置
合わせ精度、生産性が向上する。
【0010】図2は、本発明の他の一実施例を説明する
ものである。ローラー圧延された金属箔12にキャリア
基板13を設ける(図2(a))。キャリア基板13と
しては電気めっきで形成した銅箔やニッケル箔が使用で
き、またアクリル系などの粘着剤をステンレスなどの金
属板や可とう性を有する高分子フィルムに塗布し、ロー
ラー圧延された金属箔12をラミネートすることも可能
である。なお、キャリア基板13を電気めっきで形成す
る場合、ローラー圧延された金属箔12に対するエッチ
ング時のバリヤー効果が要求されるため、ローラー圧延
された金属箔12とエッチング条件の異なることが必要
である。また、金属板や可とう性を有する高分子フィル
ムをキャリア基板13とする場合は、塗布する粘着剤に
耐エッチング液性や後工程となる転写プレス後の剥離性
がよいことなどが必要になる。
【0011】次に、ローラー圧延された金属箔12面に
所定のレジストパターン14を形成し(図2(b))、
化学エッチングにより所定の配線パターン15を形成後
(図2(c))、レジストパターン14を剥離する(図
2(d))。次に、配線パターン15を内側にして絶縁
基材(ポリイミドフィルム等)16と重ね合わせて配線
パターン15を絶縁基材16内に埋め込む(図2
(e))。配線パターン15は、プレスなど熱圧着によ
って容易に絶縁基材16内に埋め込むことができる。
【0012】次に、キャリア基板12を除去し(図2
(f))、配線パターン15の絶縁保護のためにカバー
材17をラミネートし、所望するフレキシブルプリント
配線板(図2(g))を得る。こうして得られた配線板
は、配線パターン15が絶縁フィルム基材16内に埋め
込まれ平滑なパターンになることから、微細パターンへ
のはんだ接続時のブリッジ不良を発生しにくくすること
ができ、なおかつローラー圧延された金属箔配線パター
ンであることから繰り返し屈曲するような用途にも適用
可能である。
【0013】この方法によれば、配線パターンが微細な
パターンになってもそれへのはんだ接続時のブリッジ不
良が発生しにくく、しかも繰り返し屈曲するようなプリ
ンタやハードディスクドライブなどの用途にも使用可能
なフレキシブルプリント配線板の製造を可能とする。
【0014】図3は、本発明の更に他の一実施例を説明
するものである。第一の金属によるキャリヤ金属箔18
としての35μm厚みの銅箔(図3(a))の一方の表
面に、第一の金属とエッチング条件が異なる第二の金属
による薄層19としてニッケルを電気めっきで1μm厚
み形成した(図3(b))後、感光性レジスト膜20を
形成し、露光、現像することで深さ25μmの所定の配
線パタ−ンの溝を形成した(図3(c))。その後、銅
箔に給電する方法で、配線パタ−ンの溝底部に露出して
いるニッケル上に銅を20μm厚さ形成し、第二の金属
とエッチング条件が異なる第三の金属による所定の配線
パターン21とした。次に、レジストを剥離し、配線銅
を酸化処理して積層時の層間密着性を向上させた後、絶
縁基材すなわちガラス布エポキシ樹脂プリプレグを介し
てガラス布エポキシ樹脂積層板22に熱プレスし一体化
し配線パタ−ンを絶縁基材内に埋め込んだ(図3
(e))。その後、表面の銅層を当初形成したニッケル
層まで選択的に溶解するエッチング液で高速エッチング
除去した(図3(f))後、逆の選択性を有するエッチ
ング液でニッケルをクイックエッチングした(図3
(g))。第二の金属による薄層の面に第二の金属とエ
ッチング条件が異なる第三の金属による所定の配線パタ
ーンを形成する場合、めっき法によって行うこともでき
る。
【0015】第二の金属による薄層19としてニッケル
層は、ワイヤボンディング端子や接続端子として使用す
るため接栓めっきを必要とする配線導体に金めっきをす
る場合の給電用端子として使用できる。図3(f)の段
階、即ち表面の銅層を当初形成したニッケル層まで銅を
選択的に溶解するエッチング液で高速エッチング除去し
た段階で、接栓めっきを必要とする配線導体以外の部分
にエッチングレジストを形成しエッチングを行い接栓め
っきを必要とする配線導体上のニッケル層を除去し、除
去されずに残ったニッケル層を給電用端子として接栓め
っきを必要とする配線導体に金めっきを行った後、エッ
チングレジストを除去する。あるいは図3(f)の段階
で、接栓めっきを必要とする配線導体以外の部分にめっ
きレジストを形成しニッケル層を給電用端子として接栓
めっきを必要とする配線導体部に金めっきを行い、めっ
きレジストを除去するようにすることもできる。第二の
金属による薄層19としてニッケル層は、その後エッチ
ング除去されるが薄層であるので接栓めっきの給電用端
子として使用しつつ、エッチングにより簡単に除去する
ことができる。
【0016】第一の金属によるキャリヤ金属箔18とし
ては、銅箔の他ステンレス、アルミニムウ等任意の金属
箔が使用でき、厚さは20〜100μmが好ましい。第
二の金属による薄層19の金属はニッケルの他アルミニ
ウム、銅、チタン等任意の金属が使用でき、厚さは0.
1〜10μmが好ましく、形成法は電気めっき法、無電
解めっき法、真空成膜法(真空蒸着法、スッパタリング
法等)等任意のものが使用される。第三の金属による所
定の配線パタ−ン21の金属としては銅が好ましい。第
一の金属、第二の金属、第三の金属は、エッチングの条
件が少なくとも第一の金属と第二の金属及び第二の金属
と第三の金属で異なるものであれば良い。
【0017】絶縁基材としては、ガラス布等の基材にエ
ポキシ樹脂等の合成樹脂を含浸・乾燥したプリプレグを
介してのガラス布エポキシ樹脂積層板等の積層板、ポリ
イミドフィルム等の合成樹脂フィルム、接着剤付き積層
板、接着剤付きセラミック板等配線パタ−ンが埋め込ま
れるものであればとくに制限はない。
【0018】所定の配線パターンが形成されたキャリヤ
金属箔を配線パターン面が内側になるようにして絶縁基
材と重ね合わせ配線パターンを絶縁基材内に埋め込む場
合、加熱・加圧することが好ましい。本発明で使用され
る、第一の金属によるキャリヤ金属箔と、その片面に形
成された第一の金属とエッチング条件が異なる第二の金
属による薄層と、第二の金属による薄層の面に形成され
た第二の金属とエッチング条件が異なる第三の金属によ
る所定の配線パターンよりなる配線パターン付き金属箔
では、キャリヤ金属箔とその片面に形成された金属薄層
の材質、厚み、層の数等を適宜選定することにより、加
熱・加圧により配線パタ−ンが埋め込まれる絶縁基材と
加熱温度域での熱膨張係数が適合するよう、配線パター
ン付き金属箔の熱膨張係数を調整することが可能とな
る。こうすることにより、配線パターンの寸法精度を向
上することができる。配線パターン付き金属箔は柔軟性
に富むものであり、配線パタ−ンが埋め込まれる絶縁基
材の形状すなわち転写面の形状は平面状だけでなく曲面
状のものも使用可能となる。またキャリア板をステンレ
ス板等の板状のものの場合は、大きさに自ずと制限があ
るが、本発明ではキャリヤ金属箔であるので大型化が容
易となる。
【0019】図4は、本発明の更に他の一実施例を説明
するものである。図4(a)は、レジストラミネ−ト工
程を示すもので、23は厚さ35μmの銅箔の片面に3
μmニッケル層を形成した幅600mmの長尺銅箔による
銅箔ロ−ルである。この長尺銅箔23のニッケル層が形
成された面にレジストフィルム24をロ−ルラミネ−タ
−25により連続的にラミネ−トする。26はレジスト
付き銅箔のロ−ルである。図4(b)は、露光、現像工
程を示すものである。レジスト付き銅箔26のレジスト
面を所定のパタ−ンマスクを用いて連続的に露光27
し、続いて現像28、乾燥29を行いレジストパタ−ン
付き銅箔30を連続的に作成する。図4(c)は、パタ
−ンめっき工程を示すものである。レジストパタ−ン付
き銅箔30を電気銅めっき槽を通過させ高速銅めっきを
行い、厚さ20μmの所定の配線パタ−ンを連続的に形
成する。その後、水洗、レジスト除去を行い、酸化処理
槽32を通過させ配線パタ−ン表面を酸化し絶縁基材と
の接着性向上のための酸化処理をした後、水洗、乾燥を
行い、めっきパタ−ン(配線パタ−ン)付き銅箔30を
連続的に作成する。
【0020】このように本発明では、ロ−ル状銅箔を用
いて、レジスト塗工、露光、現像、めっき工程を含む配
線パタ−ン形成を連続化でき、生産性を高めることが可
能となる。こうして得られためっきパタ−ン(配線パタ
−ン)付き銅箔30を連続的に所定の大きさに切断し、
ガラス布エポキシ樹脂プリプレグを介してガラス布エポ
キシ樹脂積層板等の絶縁基板に熱プレスし一体化し配線
パタ−ンを絶縁基板内に埋め込んだ後、外形加工を行
い、その後、銅箔、ニッケル層の所望の部分をエッチン
グし配線板とする。
【0021】このようにして得られた配線板は、微細配
線(配線幅、配線間隔が50μm以下)が可能であり、
また微細ピッチはんだ付けに最適の平面配線構造である
ので高密度表面実装に適する。また本発明の方法は、長
尺の銅箔等の連続したキャリヤ金属箔に連続的に配線加
工をした後に絶縁基板材料と組み合わせる方式であるの
で、極めてクリ−ンな環境下で運転される連続自動製造
ラインの使用が可能となり、欠陥発生要因も少なく、生
産性、量産性にも優れる等の特徴を持つものである。
【0022】
【実施例】実施例1 外形350mm角、厚さ50μmの電解箔(日本電解
(株)製、商品名SMR)の粗化処理面に厚さ1μmのニッ
ケル及び厚さ25μmの銅をそれぞれ連続的に電気めっ
きで形成し、銅箔/ニッケル層/銅層からなる3層箔を
形成した。ニッケルメッキは、ワット浴を使用し、電流
密度2A/dm2で行った。銅めっきは、硫酸銅浴を使用
し、4A/dm2で行った。次に、ヂュポン社製ドライフィ
ルムレジスト(商品名、リストンT-1215)を両面にラミ
ネートし、両面合わせマスクを使って露光後、現像によ
り配線パターンに対応するレジストパターンを銅層面
に、また、位置合わせ用パターンに対応するレジストパ
ターンを銅箔側にそれぞれ形成した。この場合、位置合
わせパターンとしては、4個のトンボマーク(直径5m
m)を使用した。3層箔の前加熱条件は、80℃で15
分とし、ラミネート条件は、圧力20psi、ロール温度
104℃、送り速度0.5m/分で行った。露光量は、1
20mJ/cm2とし、トリクロロエタンで現像した。次に、
カメリヤ(株)製両面エッチング装置を用いて、アルカ
リエッチング液(メルテックス(株)社製Aプロセス、
液温度は40±3℃)により銅層と銅箔の所望する部分
を両面同時にエッチング除去した。この場合、銅層及び
銅箔エッチング時のスプレー圧力をそれぞれ4kg/cm2、
1kg/cm2とすることにより、配線幅/配線間隔が150
/150μmで配線厚さが35μmの配線パターンと深さ
10μmのトンボマークをそれぞれ銅箔の表裏に同時に
形成した。次に、塩化メチレンでレジストパターンを剥
離後、配線パターンに黒色酸化処理を施し、プレスによ
って配線パターンが内側になるようにガラスエポキシ基
材と加熱圧着した。プレス条件は、170℃、40kg/c
m2で120分である。プレス後、キャリヤ銅箔面を機械
研磨し、前述のトンボマークを基準点として再び所定の
レジストパターンを形成した。レジストパターン形成条
件は、前記の条件と同じである。更に、前述のアルカリ
エッチャントを用いてキャリヤ銅箔の所定の部分をエッ
チングした後、塩化メチレンでレジストパターンを剥離
して所望する表面配線を得た。こうして得られた表面配
線と既に形成されていた配線パターンとの位置精度は良
好であた。以上は、キャリヤ銅箔を表面配線として使用
する例であるが、多層板の層間接続部として使用するこ
とも可能である。その場合には、例えばキャリヤー銅箔
をピラー状に加工し、更に絶縁樹脂層を設け、ピラー頭
頂部を露出させた後、上部配線を形成する方法などが使
用できる。
【0023】実施例2 厚さ35μmの圧延銅箔(日鉱グールドフォイル(株)
社製、商品名BHNー02)の粗化処理面にキャリア基
板となるニッケル層を電気めっきで形成する。ニッケル
めっきはワット浴を使用し、電流密度2A/dm2で3
μm形成した。次に、レジストフィルム(日本合成化学
工業(株)社製ドライフィルムレジスト、商品名アルフ
ォ401Y25)を圧延銅箔の光沢面にラミネートし、
露光後、現像によりレジストパターンを形成した。仮前
加熱条件は、80℃、15分とし、ラミネート条件は、
圧力4kg/cm2、ロール温度95℃、送り速度1.0m
/分で行った。露光量は、80mj/cm2とし、炭酸
ソーダ水溶液で現像した。次に、アルカリエッチング液
(メルテックス(株)社製Aプロセス、液温度は40±
3℃))により、最小配線幅/配線間隔が70/80μ
mで配線厚さ35μmの配線パターンを形成した。次
に、苛性ソーダ水溶液でレジストパターンを剥離後、配
線パターンに黒色酸化処理を施し、プレスによって配線
パターンが内側になるように厚さ25μmの接着剤付き
ポリイミドフィルム基材(デュポン社製商品名パイララ
ックスLFー0210)と加熱圧着した。プレス条件
は、180℃、35kg/cm2で60分である。次
に、外側に露出しているキャリア板であるニッケルめっ
きを、剥離液(メルテックス(株)社製商品名エンスト
リップ165S)で剥離した。次に、配線パターン上に
絶縁保護のため、同様の厚さ25μmの接着剤付きポリ
イミドフィルム基材(デュポン社製商品名パイララック
スLFー0110)をラミネートし、前記同様加熱圧着
して、フレキシブルプリント配線板を作製した。この配
線板の耐屈曲性は4.3×106サイクルであった。屈
曲試験はJISC5016に準拠して行った。条件は、
曲げ半径R4.5mm、ストローク30mm、振動数2
5Hz、抵抗上昇1%時の屈曲回数を測定した。
【0024】比較例 配線パターンが厚さ35μmの電解銅箔(日鉱グールド
フォイル(株)社製商品名JTCー35)によるもので
あること以外は、実施例2と同様にしてフレキシブルプ
リント配線板を作製した。この配線板の耐屈曲性は5.
2×105サイクルであった。
【0025】
【発明の効果】本発明は、高密度、高精度の配線パタ−
ンの形成が可能であるとともに、配線導体が基板に埋め
込まれ表面が平滑な配線板を生産性よく製造ことができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の製造工程を示す断面図であ
る。
【図2】本発明の他の一実施例の製造工程を示す断面図
である。
【図3】本発明のさらに他の一実施例の製造工程を示す
断面図である。
【図4】本発明のさらに他の一実施例の製造工程を示す
断面図である。
【符号の説明】
1.キャリヤ金属箔 2.金属薄層 3.金属層 4.配線パターン形成用レジストパターン 5.位置合わせ用パターン形成用レジストパターン 6.配線パターン 7.位置合わせ用パターン 8.絶縁基材 9.キャリヤ金属箔露出面 10.レジストパターン 11.所定のパターン 12.ローラー圧延された金属箔 13.キャリア基板 14.レジストパターン 15.配線パターン 16.絶縁基材 17.カバー材 18.キャリヤ金属箔 19.金属薄層 20.感光性レジスト膜 21.配線パターン 22.絶縁基材
フロントページの続き (72)発明者 吉富 泰宣 茨城県つくば市和台48番 日立化成工業 株式会社筑波開発研究所内 (56)参考文献 特開 平2−14597(JP,A) 特開 昭61−20395(JP,A) 特開 平2−159789(JP,A) 特開 昭61−82497(JP,A) 特開 平4−127492(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05K 3/20 H05K 1/09 H05K 3/06

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(1A)第一の金属によるキャリヤ金属箔
    の片面に第一の金属とエッチング条件が異なる第二の金
    属による薄層を形成し、 (1B)第二の金属による薄層の面に第二の金属とエッ
    チング条件が異なる第三の金属による所定の配線パター
    ンを形成し、かつこの第三の金属による所定の配線パタ
    ーンの形成と同時に、第一の金属によるキャリヤ金属箔
    の第二の金属による薄層が形成されている面の反対面
    に、後工程で第一の金属によるキャリヤ金属箔の所望の
    部分をエッチング除去する際の基準となる位置合わせ用
    パターンを形成し、 (1C)所定の配線パターンが形成されたキャリヤ金属
    箔を配線パターン面が内側になるようにして絶縁基材と
    重ね合わせ配線パターンを絶縁基材内に埋め込み、 (1D)第一の金属によるキャリヤ金属箔及び第二の金
    属による薄層の所望の部分をエッチング除去する、こと
    を特徴とする配線板の製造法。
  2. 【請求項2】位置合わせ用パターンの形成を、エッチン
    グ法およびめっき法から選ばれた少なくとも一種により
    行う請求項1記載の配線板の製造法。
  3. 【請求項3】キャリア基板上に配線パターンを形成し、
    配線パターンを内側にして絶縁基材と重ね合わせ、配線
    パターンを絶縁基材内に埋め込み、キャリア基板を除去
    する工程を含む配線板の製造法であって、配線パターン
    がローラー圧延された金属箔をエッチングして形成され
    ことを特徴とする配線板の製造法。
  4. 【請求項4】キャリア基板が、電気めっき法で形成され
    た金属箔、金属板および可とう性を有する高分子フィル
    ムから選ばれた少なくとも一種である請求項3記載の配
    線板の製造法。
  5. 【請求項5】(5A)第一の金属によるキャリヤ金属箔
    の片面に第一の金属とエッチング条件が異なる第二の金
    属による薄層を形成し、 (5B)第二の金属による薄層の面に第二の金属とエッ
    チング条件が異なる第三の金属による所定の配線パター
    ンを形成し、 (5C)所定の配線パターンが形成されたキャリヤ金属
    箔を配線パターン面が内側になるようにして絶縁基材と
    重ね合わせ配線パターンを絶縁基材内に埋め込み、 (5D)第一の金属によるキャリヤ金属箔及び第二の金
    属による薄層の所望の部分をエッチング除去する、こと
    を特徴とする配線板の製造法。
  6. 【請求項6】キャリア金属箔が長尺のものであり、所定
    の配線パタ−ンを連続して形成するようにした請求項1
    または5記載の配線板の製造法。
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