JP3736806B2 - プリント配線基板、その製造方法および回路装置 - Google Patents
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Description
上記のような銅張り積層板は、表面に接着剤層が形成された絶縁フィルムに、銅箔を加熱圧着することにより製造される。したがって、このような銅張り積層板を製造する際には、銅箔を単独で取り扱わなければならない。しかしながら、銅箔は薄くなるほど腰が弱くなり、単独で取り扱える銅箔の下限は9〜12μm程度であり、これよりも薄い銅箔を用いる場合には、例えば支持体付の銅箔を用いることが必要になるなど、その取り扱いが非常に煩雑になる。また、絶縁フィルムの表面に接着剤を用いて、上記のような薄い銅箔を貼着した銅張り積層板を使用して配線パターンを形成すると、銅箔を貼着するために使用した接着剤の熱収縮によりプリント配線基板に反り変形が生ずる。特に電子機器の小型軽量化に伴い、プリント配線基板も薄化、軽量化が進んでおり、このようなプリント配線基板には、絶縁フィルム、接着剤および銅箔からなる3層構造の銅張り積層板では対応できなくなりつつある。
エッチング液との接触によっては除去されにくく、ポリイミドフィルムの表面に残留しやすい。そして、このような金属が配線パターン間のポリイミドフィルム表面に残存すると、配線パターンを形成する基材金属層から僅かにマイグレーションが生じた場合でも、ポリイミドフィルム表面に残存する金属を介して隣接する配線パターンとの間で短絡が発生しやすくなるという問題がある。
また、本発明は、上記のようにして形成された絶縁抵抗値が変動しにくいプリント配線基板を提供することを目的としている。
該配線パターンの断面における導電性金属層の下端部の幅が、該断面における基材金属層の上端部の幅よりも小さく形成されており、少なくとも配線パターンの側壁部に輪郭状に張り出して露出する基材金属層の表面が、隠蔽メッキ層で被覆されていることを特徴としている。
に溶解するマイクロエッチング液と接触させた後、第1処理液とは異なる化学組成を有し
、且つ導電性金属に対するよりも基材金属層形成金属に対して高い選択性で作用する第2
処理液と接触させ、さらに、少なくとも配線パターンの周囲に輪郭状に張り出して露出する基材金属層の表面を、隠蔽メッキ層で被覆することを特徴としている。さらに本発明のプリント配線基板の製造方法は、絶縁フィルムの少なくとも一方の表面にNiおよびCrを含む基材金属層を析出させた後、該基材金属層表面に導電性金属を析出させて導電性金属層を形成し、次いで、基材金属層と導電性金属層とを選択的にエッチングして配線パターンを形成する工程を有するプリント配線基板の製法であり、該基材金属層と導電性金属層とを、導電性金属を溶解するエッチング液と接触させて、配線パターンを形成した後、基材金属層を形成する金属のうち、Niを溶解する第1処理液と接触させ、次いで、該形成され
た配線パターンを、導電性金属を溶解するマイクロエッチング液と接触させて導電性金属層を後退させ配線パターンの周囲に輪郭状に基材金属層を露出させた後、Crを溶解させるか、または残存した僅かなCrを不働態膜に変化させる第2処理液と接触させ、さらに、少
なくとも配線パターンの周囲に輪郭状に張り出して露出する基材金属層の表面を、隠蔽メッキ層で被覆することが好ましい。さらに、本発明のプリント配線基板の製造方法は、絶縁フィルム表面に基材金属層を析出させた後、該基材金属層表面に導電性金属を析出させて導電性金属層を形成し、次いで、基材金属層と導電性金属層とを選択的にエッチングして配線パターンを形成する工程を有するプリント配線基板の製法であり、該基材金属層と導電性金属層とを導電性金属を溶解するエッチング液と接触させて、配線パターンを形成した後、基材金属層を形成する金属を溶解するエッチング液と接触させ、次いで、該形成された配線パターンを隠蔽メッキ処理することを特徴としている。
基材金属層の表面に形成されたメッキ層からはホイスカは発生しない。
さらに、本発明の回路装置は、上記のようにプリント配線基板に形成された配線パターン間の電気抵抗値が経時的に安定しているので、本発明の回路装置は長時間安定に使用することができる。
図1および図2は、本発明のプリント配線基板を製造する工程における基板の断面を示す図である。なお、以下に示す図面においては共通する部材には共通する付番を付してある。
上記のように基材金属層12を形成した後、図2(D)に示すように、この基材金属層12の表面に導電性金属層20を形成する。本発明において、導電性金属層20を形成する金属の例としては、銅あるいは銅合金を挙げることができる。このような導電性金属層20は、メッキ法により形成することができる。ここでメッキ法としては、電気メッキ法および無電解メッキ法を挙げることができる。
なお、本発明では、上記のような基材金属層12を形成し、この基材金属層12の表面に導電性金属層20を形成する前に、図1(C)に示すように、上記の基材金属層12の表面に導電性金属層20と同一の金属(例えば銅)を用いて、上記の基材金属層12と同じ方法でスパッタリング金属層13を形成することもできる。例えば、基材金属層12をニッケルおよびクロムを用いてスパッタリング法で形成し、導電性金属層20が銅層である場合、スパッタリング金属層13をスパッタリング銅層とすることができる。
このNiを溶解可能な第1処理液を用いて処理することにより、基材金属層12に含有される金属の一部を除去する。このNiを溶解可能な第1処理液を用いた処理においては、処理温度は、通常は30〜55℃、好ましくは35〜45℃で、処理時間は、通常は2〜40秒間、好ましくは2〜30秒間である。
このようにNiを溶解可能な第1処理液を用いた処理を行った後、過硫酸カリウム(K2S2O8)、過硫酸ナトリウム(Na2S2O8)、硫酸+H2O2などのいずれかの溶液で、Cuパターンを選択的にマイクロエッチングして、導電性金属からなるパターンを選択的にわずかに溶解させる(後退させる)ことで基材金属層(シード層)をパターンのボトム部分から張り出した構造にする。しかしながら、このマイクロエッチング工程において、エッチング液との接触時間が長いと配線パターンを形成する導電性金属である銅の溶出量が多くなり、配線パターン自体がやせ細ってしまうので、このマイクロエッチング工程におけるエッチング液と配線パターンとの接触時間は、通常は2〜60秒間、好ましくは10〜45秒間程度である。
おり(W1−W2の値が、通常は0.1〜4.0μm、好ましくは0.4〜2.0μm幅広に形成されており)、片側の基材金属層12の張り出し部分の幅W3が、通常は、基材金属層12の幅(断面幅)は、基材金属層12の張り出し部分の片側の幅W3は、導電性金属層の下端部の幅W2よりも、通常は0.05〜2.0μm、好ましくは0.2〜1.0μmだけ広くすることが望ましい。
である。
また、ここにおいけるメッキ層は、ソルダーレジスト層のキュアなどのために加熱により、基材金属層および/または導電性金属層と接触している面側は、これらの金属と合金化が進む場合がある。例えば、スズメッキ層を形成した場合、導電性金属銅(特に銅層)との界面ではCu−Sn合金層が形成される。しかしながら、端子部に設けられるメッキ層の外部電極などと接合される最表面は合金化が進んでいなければ、元の金属組成の状態が保たれる。また、上記のようにしてスズメッキ層を形成した場合であっても、下地となる基材金属層12は不働態化されているので、この部分からのスズメッキ層からホイスカが発生することはない。
このように、本発明のプリント配線基板あるいは回路装置は、マイグレーションなどによって配線パターン間の電気抵抗値が変動することが著しく少ない。すなわち、本発明のプリント配線基板および回路装置は、マイグレーションなどが生じにくく、長時間電圧を印加し続けた後の絶縁抵抗と、電圧を印加する前の絶縁抵抗との間に実質的な変動が認められず、プリント配線基板として非常に高い信頼性を有する。
Bonding)テープ、COF(Chip On Film)、CSP(Chip Size Package)、BGA (Ball Grid Array)、μ−BGA(μ− Ball Grid Array)、FPC(Flexible Printed Circuit)などがある。また、上述の説明では、本発明のプリント配線基板は、絶縁フィルムであるポリイミドフィルムの表面に配線パターンが形成されたものであったが、この配線パターンの一部に電子部品が実装されていてもよい。また、このようにして実装された電子部品が通常は封止樹脂で封止されて、回路装置を形成する。
なお、以下に記載する実施例および比較例における絶縁抵抗値は全て恒温恒湿槽外にお
ける室温での測定値である。
上記のようにして形成されたスパッタリング銅層の表面に、電気メッキ法により、銅を析出させて厚さ8μmの電解銅層(電気メッキ銅層)を形成した。
℃×10秒処理し、銅層と基材金属層(Ni−Cr合金)とを酸洗した。
W3)の幅で溶解した(Cu導体の後退)。
さらに、第2処理液として40g/リットルの過マンガン酸カリウム+20g/リットルのKOH溶液を用いて、65℃で30秒間処理して基材金属層中に含有されるCrを溶解した。この第2処理液は、基材金属層中のクロムを溶解除去すると共に、わずかに残存するクロムを酸化し不働態化することができる。
さらに、上記のようにしてスズメッキ層により配線パターンを隠蔽した後、接続端子および外部接続端子を露出するようにソルダーレジスト層を形成した。
電圧を印加して1000時間導通試験(HHBT)を行った。この導通試験は促進試験であり、短絡が生ずるまでの時間が、例えば絶縁抵抗値が1×108Ω未満になるまでの時
間が、1000時間に満たないものは、一般的な基板として使用することはできない。また、絶縁信頼試験前の絶縁抵抗は比較例に比較して高く、4×1014Ωであり、絶縁信頼性試験後に測定した絶縁抵抗は2×1014Ωであり、両者の間に電圧を印加したことに伴う絶縁抵抗の実質的な差は認められなかった。
こうして形成された電解銅層の表面に感光性樹脂を塗布し、露光・現像して、配線ピッチが30μm(ライン幅;15μm、スペース幅;15μm)となるように櫛形電極のパターンを形成し、このパターンをマスキング材として、銅層を、HCl;100g/リットルを含む濃度12%の塩化第2銅エッチング液を用いて30秒間エッチングして配線パターンを製造した。
℃×10秒処理し、銅層と基材金属層(Ni−Cr合金)とを酸洗した。
W3)の幅で溶解した(Cu導体の後退)。
さらに、第2処理液として40g/リットルの過マンガン酸カリウム+20g/リットルのKOH溶液を用いて、65℃で30秒間処理して基材金属層中に含有されるCrを溶解した。この第2処理液は、基材金属層中のクロムを溶解除去すると共に、わずかに残存するクロムを酸化し不働態化することができる。
さらに、上記のようにしてスズメッキ層により配線パターンを隠蔽した後、接続端子および外部接続端子を露出するようにソルダーレジスト層を形成した。
に場所を変えて10箇所観察したところ、配線の基材金属間の最短距離は15.5μmであり、基材金属層の突起や線間に独立して存在する基材金属層は観察されなかった。
た以外は同様にしてプリント配線基板を製造した。
こうして櫛形電極が形成されたプリント配線基板を85℃85%RHの条件で40Vの電圧を印加して1000時間導通試験(HHBT)を行った。また、絶縁信頼試験前の絶縁抵抗は比較例に比較して高く6×1014Ωであり、絶縁信頼性試験後に測定した絶縁抵抗は5×1014Ωであり、両者の間に電圧を印加したことに伴う絶縁抵抗の実質的な差は認められなかった。
<実施例4>
こうして櫛形電極が形成されたプリント配線基板を85℃85%RHの条件で40Vの電圧を印加して1000時間導通試験(HHBT)を行った。また、絶縁信頼試験前の絶縁抵抗は比較例に比較して高く6×1014Ωであり、絶縁信頼性試験後に測定した絶縁抵抗は5×1014Ωであり、両者の間に電圧を印加したことに伴う絶縁抵抗の実質的な差は認められなかった。
〔比較例1〕
厚さ25μmのポリイミドフィルム(東レ・デュポン社製、商品名「カプトン100EN」の片面を、30%ヒドラジン−KOH水溶液中で60秒間処理した。その後、純水で10分間洗浄し室温で乾燥させた。このポリイミドフィルムを、真空蒸着装置に設置し、プラズマ処理後、スパッタリングにてNi・Cr合金を40nm蒸着し、さらに、メッキ法で銅を8μm成膜して金属被覆ポリイミド基板を得た。
12・・・基材金属層
13・・・スパッタリング銅層
14・・・メッキ銅層
16・・・隠蔽メッキ層
20・・・導電性金属層(銅層)
21・・・基材金属層露出部
21a・・・基材金属層の突起
21b・・・独立した基材金属層の残部
Claims (18)
- 絶縁フィルムの少なくとも一方の表面に、基材金属層と該基材金属層上に形成された導電性金属層とからなる配線パターンを有するプリント配線基板であって、
該配線パターンの断面における導電性金属層の下端部の幅が、該断面における基材金属層の上端部の幅よりも小さく形成されており、少なくとも配線パターンの側壁部に輪郭状に張り出して露出する基材金属層の表面が、隠蔽メッキ層で被覆されていることを特徴とするプリント配線基板。 - 上記絶縁フィルムに形成された最狭間隔部分における隣接する配線パターンとの平均距離が5〜40μmの範囲内にあり、絶縁フィルムに接して配線パターンを構成する基材金属層は、導電性金属層からなる配線パターンの周囲を縁取るように輪郭状に張り出すと共に、該輪郭状に張り出した基材金属層からなる配線パターンには不連続な突起が形成されておらず、且つ、各配線パターン間の絶縁フィルム上には、独立した基材金属層が実質的に残存していないことを特徴とする請求項第1項記載のプリント配線基材。
- 上記基材金属層が、2種以上の異なる特性を有する金属からなる合金または積層体から
なることを特徴とする請求項第1項または第2項記載のプリント配線基板。 - 上記基材金属層が、Niおよび/またはCrを含有する層、またはこれらの合金層である請求項3記載のプリント配線板。
- 上記配線パターンの断面形状が、基材金属層による段部を有し、この基材金属層による段部が導電性金属層の配線パターン周囲に輪郭状に張り出すように形成されていることを特徴とする請求項第1項乃至第4項のいずれかの項記載のプリント配線基板。
- 上記配線パターンの断面における導電性金属層の下端部(ボトム)の幅が、該断面における輪郭状基材金属層を含む導電性金属層下端部の幅よりも0.1〜4μmの範囲内で小さく形成されている請求項第1項乃至第5項のいずれかの項記載のプリント配線基板。
- 上記隠蔽メッキ層が、スズメッキ層、金メッキ層、ニッケル−金メッキ層、ハンダメッキ層、鉛フリーハンダメッキ層、Pdメッキ層、Niメッキ層、Znメッキ層、および、Crメッキ層よりなる群から選ばれる少なくとも一種類のメッキ層であることを特徴とする請求項
第1項記載のプリント配線基板。 - 上記配線パターンの表面全体にメッキ層が形成されていると共に、配線パターン上に、その端子部を除いてソルダーレジスト層が形成されていることを特徴とする請求項第1項
乃至第7項のいずれかの項記載のプリント配線基板。 - 上記配線パターンの表面全体にメッキ層が形成されていると共に、配線パターン上に、その端部を除いてソルダーレジスト層が形成され、該端子部にさらに第2のメッキ層が形
成されていることを特徴とする請求項第1項乃至第8項のいずれかの項記載のプリント配線基板。 - 上記配線パターン上に、その端子部を除いてソルダーレジスト層が形成され、該ソルダーレジスト層から露出した端子部にメッキ層が形成されていることを特徴とする請求項第1項乃至第9項のいずれかの項記載のプリント配線基板。
- 上記基材金属層の表面に、スパッタリング銅層を介して導電性金属層が形成されていることを特徴とする請求項第1項乃至第10項のいずれかの項記載のプリント配線基板。
- 絶縁フィルムの少なくとも一方の表面に基材金属層を析出させた後、該基材金属層表面に導電性金属を析出させて導電性金属層を形成し、次いで、基材金属層と導電性金属層とを選択的にエッチングして配線パターンを形成する工程を有するプリント配線基板の製造方法であり、該基材金属層と導電性金属層とを、導電性金属を溶解するエッチング液と接触させて、配線パターンを形成した後、基材金属層を形成する金属を溶解する第1処理液
と接触させ、次いで導電性金属を選択的に溶解するマイクロエッチング液と接触させた後、第1処理液とは異なる化学組成を有し、且つ導電性金属に対するよりも基材金属層形成
金属に対して高い選択性で作用する第2処理液と接触させ、さらに、少なくとも配線パタ
ーンの周囲に輪郭状に張り出して露出する基材金属層の表面を、隠蔽メッキ層で被覆することを特徴とするプリント配線基板の製造方法。 - 上記第2処理液が、基材金属層を選択的に溶解除去すると共に、残存する基材金属層形
成金属を不働態化するものであることを特徴とする請求項第12項記載のプリント配線基板の製造方法。 - 上記導電性金属を溶解するエッチング液と接触させて形成された配線パターンを、第1
処理液と接触する前にマイクロエッチングすることを特徴とする請求項第13項記載のプリント配線基板の製造方法。 - 絶縁フィルムの少なくとも一方の表面にNiおよびCrを含む基材金属層を析出させた後、該基材金属層表面に導電性金属を析出させて導電性金属層を形成し、次いで、基材金属層と導電性金属層とを選択的にエッチングして配線パターンを形成する工程を有するプリント配線基板の製法であり、該基材金属層と導電性金属層とを、導電性金属を溶解するエッチング液と接触させて、配線パターンを形成した後、基材金属層を形成する金属のうち、Niを溶解する第1処理液と接触させ、次いで、該形成された配線パターンを、導電性金属
を溶解するマイクロエッチング液と接触させて導電性金属層を後退させ配線パターンの周囲に輪郭状に基材金属層を露出させた後、Crを溶解させるか、または残存した僅かなCrを不働態膜に変化させる第2処理液と接触させ、さらに、少なくとも配線パターンの周囲に
輪郭状に張り出して露出する基材金属層の表面を、隠蔽メッキ層で被覆することを特徴とする請求項第12項乃至第14項のいずれかの項記載のプリント配線基板の製造方法。 - 上記隠蔽メッキ層が、スズメッキ層、金メッキ層、ニッケル-金メッキ層、ハンダメッ
キ層、鉛フリーハンダメッキ層、Pdメッキ層、Niメッキ層、Znメッキ層、および、Crメッキ層よりなる群から選ばれる少なくとも一種類のメッキ層であることを特徴とする請求項第15項記載のプリント配線基板の製造方法。 - 上記基材金属の表面に、スパッタリング銅層を介して、導電性金属層が形成されていることを特徴とする請求項第12項乃至第16項のいずれかの項記載のプリント配線基板の製造方法。
- 上記請求項第1項乃至第11項のいずれかの項記載のプリント配線基板に、電子部品が実装されている回路装置。
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