JP3843027B2 - プリント配線板の製造方法 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はプリント配線板の製造方法に関し、詳しくは、配線パターンの厚みばらつきを軽減できるプリント配線板の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、電気機器または電子機器の小型化および高集積化に伴い、プリント配線板における配線パターンのピッチが小さくなってきている。そこで、配線パターンのピッチ(隣接するパターン間の間隔)が約75μm以下の小さいピッチ(ファインピッチ)の場合には、アディティブ法、セミアディティブ法等の方法により、配線パターンを形成している。
【0003】
アディティブ法においては、例えば、絶縁基板上にレジストパターンを形成し、レジストパターン以外の領域に、メッキにより銅からなる導体層を形成した後、レジストパターンを除去する。このようにしてレジストパターン以外の領域に配線パターンが形成される。
【0004】
一方、セミアディティブ法では、まず、絶縁基板上にメッキ、蒸着等によりCr等の下地金属層を形成し、該下地金属層上にレジストパターンを形成する。続いて、レジストパターン以外の領域の下地金属層上にメッキによりCu層を形成した後、レジストパターンを除去することにより配線パターンを形成する。さらに、該配線パターンをマスクとして下地金属層をエッチングする。このようにして、レジストパターン以外の領域に配線パターンが形成される。セミアディティブ法により製造したプリント配線板においては、配線パターンがCr層等の下地金属層を介して絶縁基板上に形成されるため、配線パターンを構成する金属イオンが絶縁基板へ溶出するいわゆるイオンマイグレーションを防止することができる。
【0005】
ところで、アディティブ法やセミアディティブ法によるプリント配線板の製造においては、配線パターンの厚みばらつきが問題になっている。すなわち、配線パターンの、個々のパターンが密集する中央領域に在るパターンと、その外側にパターンが存在しない外周領域に在るパターンでは、メッキ時の電流密度が異なり、それによって、同じ工程で形成されているにもかかわらず、中央領域に在るパターンと外周領域に在るパターン間で厚みが異なってくる。従って、この問題を解消するために、従来から、配線パターンの外側にダミーパターンを形成することが行われている。
【0006】
図9(a)〜図9(c)はかかるダミーパターンの具体例を示している。
図9(a)は配線パターンの近傍にベタのダミーパターンを配置した態様、図9(b)は配線パターンの周りをベタのダミーパターンで囲んだ態様、図9(c)は配線パターンの近傍に配線パターンと同一形状のダミーパターンを並べた態様、である。
【0007】
しかし、ダミーパターンはプリント配線板にとって本来不要なものであり、最終的にはダミーパターンを除去する必要がある。そのため、例えば、上記の例の場合、配線パターン(ダミーパターン)の形成後、エッチング等の方法で、ダミーパターンを除去していた。つまり、ダミーパターンを設けるが故に、ダミーパターンの除去工程を付加する必要があり、これが、プリント配線板の製造コストを高くする原因になっていた。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
上記事情に鑑み、本発明は、ダミーパターン除去のための特別な工程を必要とせず、ダミーパターンが除去され、かつ、厚みばらつきの小さい配線パターンを有するプリント配線板を製造できるプリント配線板の製造方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は以下の特徴を有する。
(1)支持基板の一方の面に所定パターンの絶縁層を形成し、次に、該絶縁層上に配線パターンを形成するとともに、支持基板の一方の面内の絶縁層が形成されていない領域にダミーパターンを形成した後、支持基板の、その上に絶縁層および配線パターンが形成されていない不要部分を溶解除去して、当該支持基板の不要部分とともにダミーパターンを溶解除去することを特徴とするプリント配線板の製造方法。
(2)ダミーパターンのパターン幅が200μm以下である上記(1)記載のプリント配線板の製造方法。
【0010】
【作用】
本発明においては、従来のように、同一平面内に配線パターンとダミーパターンを形成せず、予めその一部をウエットエッチングで除去することを予定する支持基板(金属箔や金属薄板等)を使用して、該支持基板の一方の面内の所定領域に絶縁層を形成し、当該絶縁層上に配線パターンを形成すると同時に、ダミーパターンを支持基板の一方の面内における前記絶縁層を形成してない領域に形成する。これにより、支持基板の、その上に絶縁層および配線パターンが有してない不要部分をウエットエッチングで除去することで、ダミーパターンが支持基板と同時に除去され、従来のように、ダミーパターン除去のための工程が不要になる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のプリント配線板の製造方法は、下記の第1工程〜第3工程を含むことを特徴とする。
第1工程:支持基板の一方の面に所定パターンの絶縁層を形成する。
第2工程:上記絶縁層の上に配線パターンを形成するとともに、上記支持基板の一方の面内の絶縁層が形成されていない領域にダミーパターンを形成する。
第3工程:支持基板における、その上に絶縁層および配線パターンを有していない不要部分(ダミーパターンを有する部分)を溶解除去する。
【0012】
本発明のプリント配線板の製造方法は、「アディティブ法」および「セミアディティブ法」の両方を包含するが、以下に、セミアディティブ法によるプリント配線板の製造工程の一例を示して本発明をより具体的に説明する。
【0013】
図1〜6は本発明の方法でプリント配線板が製造される過程を模式的に示した断面図である。
先ず、図1に示すように、支持基板1の一方の面(上面)1A上に所定パターンの絶縁層2を形成する。
ここで、支持基板1としては、各種金属よる金属箔や金属薄板が使用できるが、そのなかでも、耐腐食性や反発弾性(バネ性)等の点から、ステンレス、42アロイ(42%Ni−Fe合金)に代表されるNi−Fe系合金、銅、アルミニウム、銅−ベリリウム、リン青銅等による金属箔や金属薄板が好適であり、これらの中でもステンレス、42アロイが好適である。該支持基板1の厚さは、後述する支持基板の溶解除去(ウエットエッチング)の際の除去効率とプリント配線板の振動特性を両立する観点から、10〜60μm程度が好ましく、特に好ましくは15〜30μmである。また、その幅は通常50〜500mm程度、好ましくは125〜300mm程度である。ここで「支持基板の幅」とは、外形が矩形(正方形、長方形)の基板である場合は、直交する2つの辺のそれぞれの長さであり、外形が、円、楕円またはこれらに近似する形状の基板である場合、直径、長径、短径に相当する。
【0014】
絶縁層2の材料(絶縁体)としては、特に限定されないが、例えば、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ポリエーテルニトリル樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂等の合成樹脂が好ましい。これらのなかでも、ポリイミド樹脂が好ましく、また、ポリイミド樹脂にジヒドロピリジン誘導体等の感光剤を含有させて感光性を付与した(すなわち、露光、現像によりパターニングができる)ポリイミド樹脂が耐熱性、機械的強度および寸法安定性が優れる点から特に好ましい。なお、感光性を有しない樹脂を使用する場合、適当な方法で所定形状のフィルムに成形したものを、接着剤(熱硬化性接着剤、熱可塑性接着剤等)で支持基板1の一方の面1Aに貼り付ける等して、支持基板の一方の面1Aに所定パターンの絶縁層2を形成する。
【0015】
絶縁層2の厚みは電気絶縁性の点から、2〜20μmが好ましく、特に好ましくは5〜15μmである。
【0016】
以下に、所定パターンの絶縁層2を、感光性を有するポリイミド樹脂で形成する方法を詳しく説明する。まず、支持基板の一方の面の全面に、ポリイミド前駆体溶液を塗布した後、例えば、60〜150℃、好ましくは80〜120℃で乾燥して、ポリイミド前駆体の被膜を形成する。次に、かかる被膜にフォトマスクを介して露光し、露光(光照射された)部分を加熱した後、現像して、被膜を所定パターンにパターニングする。
【0017】
上記露光のための照射光は、その露光波長が300〜450nmが好ましく、特に好ましくは350〜420nmである。また、露光積算光量は100〜1000mJ/cm2が好ましく、特に好ましくは200〜700mJ/cm2である。
【0018】
被膜の光照射された部分は、例えば、130℃以上、150℃未満の温度で加熱することにより、現像において可溶化し(光照射されていない部分が不溶化する)(ポジ型)、150℃以上、180℃以下の温度で加熱することで、現像において不溶化する(光照射されていない部分が可溶化する)(ネガ型)。現像は、アルカリ現像液等の公知の現像液を用い、浸漬法、スプレー法等の公知の方法で行われる。
【0019】
次に、上記のようにしてパターニングされた被膜を、250℃以上(好ましくは250〜400℃)に加熱することによって、硬化(イミド化)させ、これによって、ポリイミド樹脂からなる所定パターンの絶縁層2を得る。このように、ポリイミド樹脂で所定パターンの絶縁層2を形成する場合、その厚みは2〜20μmが好ましく、5〜15μmがより好ましい。
【0020】
以上が第1工程であり、このようにして、所定のパターンの絶縁層2を形成した後、以下の作業で、配線パターンを形成する(第2工程を行う)。
【0021】
先ず、図2に示すように、支持基板1の一方の面1Aの全面に対して、絶縁層2を覆うように導電層3を形成する。導電層3の形成材料(導電体)としては、特に限定されないが、例えば、Cr、Cu、Ni、Ti、Ni−Cr合金等が挙げられ、これらのうちでも絶縁層2との密着性の点から、Cr、Cuが好ましい。また、かかる導電層3は単一層でも、互いに異なる金属からなる2以上の層(膜)を積層して構成してもよい。かかる2以上の層(膜)を積層して構成する場合、強固に密着させる点から、Cr層(膜)とCu層(膜)をこの順に積層したものが好ましい。導電層3の厚みは、特に限定されないが、密着性の向上の点から、600〜6000Å程度が好ましく、特に好ましくは1300〜3700Å程度である。なお、上記のCr層(膜)とCu層(膜)の積層構成とする場合、Cr層(膜)の厚みは100〜1000Åが好ましく(特に好ましくは300〜700Å)、Cu層(膜)の厚みは500〜5000Åが好ましい(特に好ましくは1000〜3000Å)。
【0022】
導電層3の形成方法は特に限定されず、例えば、無電解メッキ法、スパッタ蒸着法等が挙げられる。
【0023】
次に、図3に示すように、上記導電層3上に配線パターンおよびダミーパターン形成用のレジストパターン4を形成する。当該レジストパターン4の形成に用いるレジストは、例えば、ドライフィルムレジスト、液状レジストが挙げられるが、製造コスト等の点からドライフィルムレジストが好適である。また、ドライフィルムレジストの中でも、アクリル系のドライフィルムレジストが耐酸性の点で好ましい。液状レジストにおいては、スクリーン印刷、スピンコーター等の方法でレジスト膜を形成する。ドライフィルムレジストの場合は、適当なローラーで加圧して導電層3上に定着させる。
【0024】
レジストパターン4の厚みは、後述の配線パターンおよびダミーパターンを電解メッキで形成する際のメッキ金属の堆積のしやすさおよび最終的な配線パターンの厚みを考慮して、1〜50μm程度が好ましく、特に好ましくは20〜40μm程度である。
【0025】
レジストパターン4の形成方法(レジスト膜に開口を形成する方法)としては、レーザー加工、フォトリソグラフィー加工等が挙げられるが、寸法精度、加工コストの点から、フォトリソグラフィー加工(すなわち、フォトマスクを介して露光した後、現像して開口を形成する。)が好ましい。配線パターン形成用の開口5Aの幅(=後述の配線パターン6のパターン幅)は一般に1〜2000μmの範囲、好ましくは5〜200μmの範囲である。一方、ダミーパターン形成用の開口5Bの幅(=後述のダミーパターン7のパターン幅)は200μm以下にするのが好ましく、特に好ましくは10〜60μmである。かかる好ましい幅とすることで、後述の支持基板の溶解除去工程(ウエットエッチング)において、ダミーパターンをより確実に溶解、除去することができる。なお、図3では、ダミーパターン形成用の開口5Bを2つ形成しているが、開口の数および形状は特に限定されず、これらは、配線パターンの形状、数、レイアウト等に応じて適宜変更できる。
【0026】
図7(a)〜図7(c)はダミーパターン形成用の開口(すなわち、ダミーパターン)のパターンバリエーションの具体例を示している。図7(a)は、直線状の開口5B−1を一つ形成した例、図7(b)は、直線状の開口5B−1を複数形成した例、図7(c)は、格子状のダミーパターン形成用の開口5B−2を形成した例である。
【0027】
ダミーパターン形成用開口の形状としては、直線状(図7(a)、図7(b))、曲線状、鋸歯型の線状(ジグザク)等の線状、格子状(前記の図7(c))、円形、楕円、多角形およびこれらが複合した形状等が挙げられる。なお、図7(c)に示すような格子状の場合、線状の開口が交差する部分のレジスト部の形状は、特に限定されず、矩形、円、楕円等のいずれの形状でもよい。
【0028】
本発明において、ダミーパターン形成用の開口の幅(=ダミーパターンのパターン幅)とは、開口の形状が線状または格子状の場合はその線幅(格子状の場合、格子を成す線の線幅)であり、例えば、前記図7(a)〜図7(c)の例の場合、図中の符号W1が当該開口の幅(=ダミーパターンのパターン幅)である。開口の形状が円の場合は直径であり、開口の形状が楕円の場合はその短径であり、開口の形状が多角形の場合はその最小幅部の幅を意味する。ここでの「多角形の最小幅部」とは、奇数の頂点を有する多角形(三角形、五角形、・・・)の場合、各頂点から対向する辺に垂線を下ろし、全ての垂線のうちの、最小長さの垂線(が通るところ)を多角形の最小幅部とする。また、偶数の頂点を有する多角形(四角形、六角形・・・)の場合、各辺の中点にその辺に対する垂線を引き、このようにして得られた全ての辺の垂線のうちの、辺の中点と、垂線の向かい合う辺との交点との間の距離が最小となる垂線(が通るところ)を多角形の最小幅部とする。
【0029】
前記したように、本発明においてはダミーパターン形成用の開口の幅(=ダミーパターンのパターン幅)を200μm以下にすることが重要であり、これによって、支持基板とともにダミーパターンをエッチングによって確実に溶解、除去できる。ダミーパターンが楕円や多角形の場合、短径が200μm以下、または、多角形の最小幅部が200μm以下の形状にすれば、その部分のレジストとの界面からダミーパターン全体(のレジストとの界面)に向けてエッチングが進行し、ダミーパターンが除去される。
【0030】
上記のようにして、配線パターンおよびダミーパターン形成用の開口を形成した後、以下の手順で配線パターンおよびダミーパターンを形成する。すなわち、上記のレジストパターン4による配線パターン形成用の開口5Aおよびダミーパターン形成用の開口5B内に電解メッキにより配線用金属(合金)を堆積させて、配線パターン6およびダミーパターン7を形成する(図4)。配線用金属(合金)としては、Cu、Au、ステンレス鋼、Al、Ni等の金属、またはこれらの金属にBe、Ni、Co、Ag、Pb、Cr等を添加した合金が好適である。これらの中でも、強度、弾性率等の機械的特性および導電率等の電気的特性から、Cuが特に好ましい。配線パターン6の厚みは、2〜30μmとするのが好ましく、5〜20μmがより好ましい。
【0031】
次に、例えばアルカリ系溶液等を用いたウエットエッチングでレジストパターン4を除去した後、さらに導電層3の不要部分を除去する(図5)。導電層3の不要部分の除去は、特に限定されないが、例えば、支持基板1の露出部全体、配線パターン6全体およびダミーパターン7の一部をマスクした後、ウエットエッチングを施す方法等で行う。当該方法では、例えば、アクリル系ドライフィルムレジストからなるマスクを使用し、エッチング液としてフェリシアン化カリウム系、過マンガン酸カリウム系、メタケイ酸ナトリウム系等の水溶液を使用するのが好ましい。
【0032】
以上が第2工程であり、上記のようにして、配線パターン6およびダミーパターン7を形成した後、以下の作業により、支持基板1の不要部分とともにダミーパターン7を除去する(第3工程)。
【0033】
図6(a)に示すように、支持基板1の一方の面(上面)1A側において、導電層2、配線パターン6およびダミーパターン7の全てをレジスト(膜)8で多い、さらに、支持基板1の他方の面(下面)1Bの全面をレジスト(膜)9で覆う。ここで、レジスト(膜)8、9には、例えば、ドライフィルムレジスト、液状レジスト等が好適に使用されるが、ドライフィルムレジストが特に好ましく、ドライフィルムレジストのなかでもアクリル系ドライフィルムレジストが耐酸性の点でとりわけ好ましい。
【0034】
次に、図6(b)に示すように、支持基板1の他方の面(下面)1Bの全面を覆うレジスト(膜)9にフォトリソグラフィー加工を施して、支持基板1のその上に絶縁層2および配線パターン6を有していない不要部分(ダミーパターン7を有する部分)Dを露出させる。
【0035】
次に、図6(c)に示すように、支持基板1の他方の面(下面)1B側からウエットエッチングを施して、支持基板の不要部分Dを除去すると同時に、ダミーパターン7も除去する。当該ウエットエッチングのエッチング液としては、支持基板1およびダミーパターン7(配線パターン6)の材料によっても異なるが、塩化第二鉄、塩化第二銅等の水溶液等が好適である。
そして、この後、レジスト(膜)8、9を完全に除去すると、図6(d)に示す、プリント配線板100が完成する。
【0036】
以上図1〜6を参照して説明したプリント配線板100の製造例は、セミアディティブ法による製造例であるが、アディティブ法で配線板を製造する場合、上記の導電層3の形成作業を行わない以外、基本的に同様の作業によって行われる。
【0037】
なお、本発明の製造方法によって製造されるプリント配線板は、支持基板(金属箔、金属薄板)1上に絶縁層(のパターン)2を有し、該絶縁層2上に配線パターン6が形成された構造であることから、従来の絶縁基板上に配線パターンが形成されたものに比べて、良好な反発弾性(バネ性)を有すると共に、曲げ加工が可能であるという利点がある。
【0038】
【実施例】
以下、実施例を示して本発明をより具体的に説明する。
(実施例1)
厚さ20μmのステンレス箔(SUS304 H−TA)の上に、感光性を有するポリアミド樹脂前駆体の溶液を、乾燥後の厚みが24μmとなるように塗布した後、130℃で乾燥することにより、ポリイミド樹脂前駆体の被膜を形成した。
【0039】
次に、かかる被膜にフォトマスクを介して露光し(波長:405nm、露光積算光量:700mJ/cm2)、露光部分を180℃に加熱した後、アルカリ現像液を用いて現像して、当該被膜をネガ型の画像でパターニングした。次いで、該パターニングされたポリイミド樹脂前駆体の被膜を、350℃で加熱して硬化(イミド化)し、これによって、厚さ10μmのポリイミド樹脂からなる所定パターンのベース層(絶縁層)を形成した。
【0040】
次に、ステンレス箔と該ベース層(絶縁層)の全面に、厚さ300ÅのCr薄膜と厚さ700ÅのCu薄膜をこの順にスパッタ蒸着法によって形成した。
次に、上記Cu薄膜上に厚み30μmのアクリル系ドライフィルムレジストを貼り合わせた。
【0041】
次に、上記ドライフィルムレジストにフォトリソグラフィー加工により、配線パターン形成用とダミーパターン形成用の開口パターンを空けた。かかる配線パターン形成用の開口パターンは幅15〜1500μmで、4本1組とし、ピッチ3mmで84組並べ、ダミーパターン形成用の開口パターンは幅50μmの直線状で、ピッチ120μmで複数本並べた。配線パターンから100μm〜5mm離れた位置に形成した。
次に、電解メッキ法により、上記の開口パターン内にCuを堆積させて、厚み14μmの配線パターンおよびダミーパターンを形成した。図8はこの配線パターン6とダミーパターン7のレイアウト図である。
【0042】
上記ドライレジストフィルムを化学エッチング(エッチャント:アルカリ水溶液)で完全に除去した後、導体パターンの全てとダミーパターンの一部をアクリル系ドライフィルムレジストでマスクした後、ウエットエッチング(エッチング液:過マンガン酸カリウム水溶液)によりCr薄膜とCu薄膜を除去した。
【0043】
次に、ステンレス箔の上面側および下面側から、ステレス箔、配線パターン、ベース層およびダミーパターンの露出面全面をアクリル系ドライフィルムレジストで覆った後、フォトリソグラフィー加工により、ステンレス箔の不要部分(ベース層および配線パターンを有していない不要部分)を露出させた。
【0044】
次に、エッチング液として塩化第二鉄水溶液を使用して、ステンレス箔の下面側から、ウエットエッチングを施して、ステンレス箔の不要部分とダミーパターンを除去した。そして、残存するレジストフィルムを除去してプリント配線板を完成させた。
【0045】
【発明の効果】
以上の説明により明らかなように、本発明のプリント配線板の製造方法によれば、ダミーパターン除去のための特別な工程が設ける必要がないので、従来よりも工程数を削減でき、その結果、厚みばらつきの小さい、配線パターンを備えたプリント配線板を低コストに製造することができる。また、配線パターンの形状に依存せずダミーパターンを形成することができるので、ダミーパターンの形状設計も容易であるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の製造方法によるプリント配線板の一製造例における支持基板上に所定パターンの絶縁層を形成した状態の模式断面図である。
【図2】図1の状態の後、支持基板の一方の面の全面に対して絶縁層を覆うように導電層を形成した状態の模式断面図である。
【図3】図2の状態の後、配線パターンおよびダミーパターン形成用のレジストパターンを形成した状態の模式断面図である。
【図4】図3の状態の後、レジストパターンの開口に配線用金属を堆積して配線パターンおよびダミーパターンを形成した状態の模式断面図である。
【図5】図4の状態の後、レジストパターン4を除去し、さらに導電層の不要部分を除去した状態の模式断面図である。
【図6】図6(a)〜図6(d)は、図5の状態の後、ダミーパターンを支持基板の不要部分とともにウエットエッチングで除去するための、一連の作業を模式的に示した断面図である。
【図7】図7(a)〜図7(c)はダミーパターン形成用の開口のパターンバリエーションを示した図である。
【図8】実施例における配線パターンとダミーパターンとのレイアウト図である。
【図9】図9(a)〜図9(c)は従来のプリント配線板における配線パターンとダミーパターンの位置関係を模式的に示した図である。
【符号の説明】
1 支持基板
2 絶縁層
3 導電層
4 レジストパターン
6 配線パターン
7 ダミーパターン
100 プリント配線板

Claims (2)

  1. 支持基板の一方の面に所定パターンの絶縁層を形成し、次に、該絶縁層上に配線パターンを形成するとともに、支持基板の一方の面内の絶縁層が形成されていない領域にダミーパターンを形成した後、支持基板の、その上に絶縁層および配線パターンが形成されていない不要部分を溶解除去して、当該支持基板の不要部分とともにダミーパターンを溶解除去することを特徴とするプリント配線板の製造方法。
  2. ダミーパターンのパターン幅が200μm以下である請求項1記載のプリント配線板の製造方法。
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