JP4358059B2

JP4358059B2 - 回路基板の製造方法

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Publication number: JP4358059B2
Application number: JP2004223023A
Authority: JP
Inventors: 田文彦松
Original assignee: Nippon Mektron KK
Current assignee: Nippon Mektron KK
Priority date: 2004-07-30
Filing date: 2004-07-30
Publication date: 2009-11-04
Anticipated expiration: 2024-07-30
Also published as: JP2006041424A

Description

本発明は、回路基板の製造方法に係り、とくに導電性突起で層間の接続を行う回路基板の製造方法に関する。

近年、電子機器の小型化および高機能化は益々促進されてきており、そのために回路基板に対する高密度化の要求が高まってきている。そこで、回路基板を片面から両面や３層以上の多層回路基板とすることにより、回路基板の高密度化を図っている。

これらの回路基板においては、従来、層間接続には、レーザー、ＮＣドリル、プラズマエッチング、化学エッチング等による開孔後、メッキ処理を行う手法が採用されている。しかし、メッキ処理工程自体の歩留まりが悪いとか、絶縁樹脂層の導通をとるための工程が煩雑であるという欠点を有する。

そこで、回路基板の層間の電気的な接続を従来のメッキ法によるビアホール接続から、所謂、導電ペーストによる印刷バンプ、メッキ又はエッチングによる金属バンプなどの導電性突起を用いた接続に置き換える手法が開発されている。

特許文献１ないし３には、金属板の表面に縦断面形状が山形の複数の導電性バンプ(導電性突起部)が形成され、この金属板上に絶縁シートが設けられた回路基材が示されている。

図７および図８は、特許文献１，２に記載の従来工法による、導電性突起を用いた接続による両面可撓性回路基板の製造法を示す、工程図である。両面可撓性回路基板の製造の際に、図７(１)に示すように、特許文献２に記載されている銅箔６１（例えば厚さ100μm）/ニッケル箔６２（例えば厚さ２μm）/銅箔６３（例えば厚さ１８μm）の３層構造を有する金属基材６４を用意する。

次に図７(２)に示すように、導電性突起６５を、銅箔６３上に、エッチング手法で形成し、回路部材６６を得る。このときのエッチング液としては、特許文献３に記載の選択性を有するエッチング液を用いる。

次いで図７(３)に示すように、両面に熱可塑性ポリイミドを有するポリイミドフィルム６７を、導電性突起が立設された面にプレス、ラミネーター等で貼り付ける。

続いて図８(４)に示すように、導電性突起の頂部６８をポリイミドフィルム６７から露出させるために、ロール研磨等の機械研磨・ＣＭＰ等の化学研磨等を行う。ポリイミドフィルムの種類によっては導電性突起６５がポリイミドフィルムを貫通することが特許文献４に記載されているが、このようなポリイミドフィルムを用いたとしても、エッチングにより形成された頂部の平坦な導電性突起６５においては、その頂部に必ずポリイミドフィルムが残るため、上述したような導電性突起の頂部を露出させる工程が必要である。

ここまでの工程で、導電性突起６５がポリイミドフィルム６７を貫通した回路基材６９を得る。

次いで、図８(５)に示すように、金属箔７０に、導電性突起６５がポリイミドフィルム６７を貫通した回路基材６９を積層する。

この後、図８(６)に示すように、積層した基材の銅箔に回路パターン７１を形成する。さらに定法により、カバーフィルムおよびソルダーレジスト層の形成や無電解ニッケル、金メッキ等を行い、両面可撓性回路基板７２を得る。
特開2002-141629号公報特開2003-129259号公報特開平6-350258号公報特開2003-327697号公報

上述のように、導電性突起を用いた接続による回路基板の層間絶縁材を、可撓性のある例えば両面に熱可塑性ポリイミド等の接着性樹脂を有するポリイミドフィルムで形成し、
両面型可撓性回路基板としたり多層回路基板のケーブル部としたりする構造がある。

一般にポリイミドフィルムは、導電性突起を用いた接続では直接貫通が困難であり、特許文献３に記載されているような印刷法による導電性突起では貫通できない。また、印刷法による導電性突起は、エッチング手法による導電性突起に比べ高さばらつきが大きいという欠点があり、特許文献１，２にエッチング手法による導電性突起による層間接続手法が記載されている。特許文献４には、特許文献１，２に記載されているようなエッチング手法による導電性突起あるいはめっき法による導電性突起といった金属製の導電性突起を用いれば貫通可能なポリイミドフィルムが記載されている。

しかしながら、導電性突起によって貫通可能なポリイミドフィルムを用いた場合においても、エッチング手法による導電性突起頂部には平坦な部分があるため、導電性突起の頂部の平坦な部分にポリイミドフィルムが残る。

このため、導電性突起の頂部を露出させるには、煩雑なロール研磨等の機械研磨・ＣＭＰ等の化学研磨等の導電性突起頂部を露出させる工程が必須である。さらに、特許文献１に記載されているように、ロール研磨等の機械研磨・ＣＭＰ等の化学研磨等の後で、エアスプレー等による異物除去の工程も必要であり、ロール研磨等の機械研磨・ＣＭＰ等の化学研磨等の後に導電性突起頂部、基板、周囲の環境の清浄度を保つことが困難である。

また、上述した以外のロール研磨等の機械研磨・ＣＭＰ等の化学研磨等の悪影響としては、導電性突起の高さばらつきが発生することや、特にロール研磨等の機械研磨による発熱で導電性突起頂部の酸化が進行し、接続信頼性や光学的な検査に対して悪影響を及ぼす問題がある。また、ポリイミドフィルム上に表面保護用の剥離シートを被覆する必要があるが、この剥離シートは再利用ができないため、副資材のコストも無視できない。

このような背景から、従来の工法では、導電性突起を用いた接続による回路基板を安価かつ安定的に製造することは困難である。

本発明は、上述の点を考慮してなされたもので、導電性突起を用いた接続による回路基板の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的達成のため、本願では、次の各発明を提供する。

銅層およびニッケル層により構成された複層金属箔を用意し、前記ニッケル層を、前記銅層をエッチングして導電性突起を形成するためのレジスト層となるように選択エッチングし、前記レジスト層を用いて前記銅層をエッチングすることにより、頂部にニッケル層を有する前記導電性突起が少なくとも一面に立設された金属箔を形成し、前記金属箔における前記導電性突起が立設された面に絶縁樹脂層を形成し、ニッケル選択エッチングを施して前記ニッケル層および前記導電性突起の頂部にある前記絶縁樹脂層を除去して前記導電性突起の頂部を露出させることを特徴とする回路基板の製造方法、および
銅箔上に、導電性突起をめっきで形成するためのレジスト層を形成し、銅めっきにより前記導電性突起を形成し、前記導電性突起の頂部にニッケルめっきを行い、前記頂部にニッケル層を有する導電突起が少なくとも一面に立設する金属箔を形成し、前記金属箔の導電性突起が立設された面に絶縁樹脂層を形成し、ニッケル選択エッチングで前記ニッケル層および前記導電性突起の頂部の前記絶縁樹脂層を除去することにより前記導電性突起の頂部を露出させることを特徴とする回路基板の製造方法、
を提供するものである。

本発明によれば、導電性突起を用いた接続を行う回路基板の製造において、導電層上に絶縁樹脂層を積層することにより導電性突起の頂部に残った絶縁樹脂層を、予め絶縁樹脂層をニッケル層上に配し、ニッケル層を選択エッチングすることで絶縁樹脂層とともに除去するようにしたため、従来問題であった研磨工程を省略して導電性突起を有する回路基板を安価かつ安定的に製造することができる。これによって、導電性突起の高さばらつきが少なくなり、導電性突起頂部を露出させる工程による異物の発生がなく、副資材である表面保護用の剥離シートが不要になる、という効果を奏する。

以下、図１ないし図４を参照して本発明の実施例を説明する。

図１および図２は、本発明の実施例１としての製造方法を示す工程図である。先ず、図１（１）に示すように、両面可撓性回路基板の製造の際に、ニッケル箔１（例えば厚さ２μm）/銅箔２（例えば厚さ１００μm）/ニッケル箔３（例えば厚さ２μm）/銅箔４（例えば厚さ１８μm）の４層構造を有する金属基材５を用意する。

次いで図１(２)に示すように、銅箔３上に導電性突起をエッチング手法で形成するためのレジスト層６を形成する。続いて図１(３)に示すように、レジスト層６を用いたエッチング手法で、導電性突起７を銅箔３上に頂部８にニッケル層が残るように形成する。このときのエッチング液としては、アルカリ性エッチング液のような選択性を有するエッチング液を用いる。

次に図１(４)に示すように、絶縁樹脂層９を銅箔３の導電性突起７が立設された面に形成する。絶縁樹脂層９は、導電性突起７を貫通するものの、導電性突起の頂部８にも形成される。

この後、図２(５)に示すように、導電性突起の頂部７を絶縁樹脂層９から露出させるために、絶縁樹脂層９が形成された前記金属基材に対して選択的ニッケルエッチングを行う。このときのニッケルエッチング液としては、例えば性質の弱いアルカリエッチング液を用いる。

ニッケルエッチングにより、導電性突起７の頂部８のニッケル層が選択的にエッチングされ、導電性突起７の頂部８に形成されている絶縁樹脂層９はニッケルとともに除去される。サイドエッチングだけで導電性突起７の頂部８に形成されている絶縁樹脂層９の下にあるニッケルを除去することが困難な場合は、銅箔にダメージを与えない程度、例えば2MPaの圧力でスプレーエッチングすることで除去可能である。

また、サイドエッチングがある程度進行し、導電性突起７の頂部８に形成されている絶縁樹脂層９のニッケルに対する密着強度が低くなったところで、導電性突起７の頂部８を粘着ローラーでクリーニングすることでも、導電性突起７の頂部８に形成されている絶縁樹脂層９を除去可能である。

なお、このときの粘着ローラーは導電性突起７の頂部８に粘着材が転写せず、導電性突起７の頂部８に形成されている絶縁樹脂層９を除去可能なものが望ましい。ここまでの工程で、導電性突起７が絶縁樹脂層９を貫通した回路基材１０を得る。

次いで、図２(６)に示すように、銅箔１１に、導電性突起が絶縁樹脂層９を貫通した基材１０を積層する。

この後、図２(７)に示すように、定法により積層した銅箔１１に回路パターン１２を形成する。同時に、出発材料の金属基材５の銅箔４にも銅エッチングを行った後、ニッケル選択エッチングを行い、回路パターン１３を得る。さらに定法により、カバーフィルムおよびソルダーレジスト層の形成および無電解ニッケル、金メッキ等を行い、両面可撓性回路基板１４を得る。

この実施例１によれば、従来の製造方法では困難であった導電性突起による層間接続を用いた回路基板が安価かつ安定的に提供できる。そして、従来のロール研磨等の機械研磨・ＣＭＰ等の化学研磨等の導電性突起頂部を露出させる工程では発熱により導電性突起の頂部に酸化膜が生成するが、ニッケル選択エッチング後に塩酸、硫酸等で洗浄することで、露出した導電性突起の頂部の酸化膜が除去されるため、接続信頼性や光学的な検査に対しても悪影響を及ぼさないという効果も奏する。

図３は、本発明の実施例２としての製造方法を示す工程図であって、実施例１と同様に複層金属箔を用いて導電性突起を形成する。先ず、図３(１)に示すように、両面可撓性回路基板の製造の際に、ニッケル箔２１（例えば厚さ２μm）/銅箔２２（例えば厚さ１２０μm）の２層構造を有する金属基材２３を用意する。次いで図３(２)に示すように、導電性突起を、エッチング手法で形成するためのレジスト層２４を形成する。

続いて図３(３)に示すように、レジスト層２４を用い、導電性突起２５をエッチング手法で頂部４６にニッケル層が残るように形成する。このときのエッチング液としては、アルカリ性エッチング液のような選択性を有するエッチング液を用いる。

この後、図３(４)に示すように、絶縁樹脂層２７を導電性突起２５が立設された面に形成する。絶縁樹脂層２７は導電性突起２５を貫通するものの、導電性突起２５の頂部２６にも形成される。

次に図４(５)に示すように、導電性突起の頂部２６を絶縁樹脂層２７から露出させるために、絶縁樹脂層２７が形成された前記金属基材に対して選択的ニッケルエッチングを行う。このときのニッケルエッチング液としては、例えば性質の弱いアルカリエッチング液を用いる。

ニッケルエッチングにより、導電性突起２５の頂部２６のニッケル層が選択的にエッチングされ、導電性突起２５の頂部２６に形成されている絶縁樹脂層２７はニッケルとともに除去される。サイドエッチングだけで導電性突起２５の頂部２６に形成されている絶縁樹脂層２７の下にあるニッケルを除去することが困難な場合は、銅箔にダメージを与えない程度、例えば２MPaの圧力でスプレーエッチングすることで除去可能である。

また、ある程度サイドエッチングが進行し、導電性突起２５の頂部２６に形成されている絶縁樹脂層２７のニッケルに対する密着強度が低くなったところで、導電性突起２５の頂部２６を粘着ローラーでクリーニングすることでも、導電性突起２５の頂部２６に形成されている絶縁樹脂層２７を除去可能である。

なお、このときの粘着ローラーは導電性突起２５の頂部２６に粘着材が転写せず、導電性突起２５の頂部２６に形成されている絶縁樹脂層２７を除去可能なものが望ましい。ここまでの工程で、導電性突起２５が絶縁樹脂層２７を貫通した回路基材２８を得る。

次いで、図４(６)に示すように、銅箔２９に、導電性突起が絶縁樹脂層２７を貫通した基材２８を積層する。

そして、図４(７)に示すように、定法により積層した銅箔２９に回路パターン３０を形成する。同時に、出発材料の金属基材２３におけるニッケル箔２１と反対の面の銅箔２２にも銅エッチングを行い、回路パターン３1を得る。さらに定法により、カバーフィルムおよびソルダーレジスト層の形成および無電解ニッケル、金メッキ等を行い、両面可撓性回路基板３２を得る。

この実施例２によれば、従来の製造方法では困難であった導電性突起による層間接続を用いた回路基板が安価かつ安定的に提供できる。そして、従来のロール研磨等の機械研磨・ＣＭＰ等の化学研磨等の導電性突起頂部を露出させる工程では発熱により導電性突起の頂部に酸化膜が生成するが、ニッケル選択エッチング後に塩酸、硫酸等で洗浄することで、露出した導電性突起の頂部の酸化膜が除去されるため、接続信頼性や光学的な検査に対しても悪影響を及ぼさないという効果も奏する。

図５は、本発明の実施例３としての製造方法を示す工程図であって、実施例１，２と異なり、レジスト層を用いてめっきにより導電性突起を形成する。そのために、先ず、図５（１）に示すように、両面可撓性回路基板の製造の際に、銅箔２１に導電性突起をめっきで形成するためのレジスト層４２および４３を形成する。

次に図５(２)に示すように、銅箔４１上に導電性突起４４を電解銅めっきで１００μm程度の高さとなるように形成し、さらにその上に電解ニッケルめっき４５を約2μm付ける。

続いて図５(３)に示すように、レジスト層４２，４３を剥離し、銅箔４１上に導電性突起４４を立設し、その頂部４６にニッケル層を有した金属基材４７を得る。

次いで図５(４)に示すように、絶縁樹脂層４８を金属基材４７の導電性突起４４が立設された面に形成する。絶縁樹脂層４８は、導電性突起４４を貫通するものの、導電性突起の頂部４６にも形成される。

この後、図６(５)に示すように、導電性突起の頂部４６を絶縁樹脂層４８から露出させるために、絶縁樹脂層２８が形成された金属基材４７に対して選択的ニッケルエッチングを行う。このときのニッケルエッチング液としては、例えば性質の弱いアルカリエッチング液を用いる。

ニッケルエッチングにより、導電性突起４４の頂部４６のニッケル層が選択的にエッチングされ、導電性突起４４の頂部４６に形成されている絶縁樹脂層４８はニッケルとともに除去される。サイドエッチングだけで、導電性突起４４の頂部４６に形成されている絶縁樹脂層４８の下にあるニッケルを除去することが困難な場合は、銅箔にダメージを与えない程度、例えば２MPaの圧力でスプレーエッチングすることで除去可能である。

また、ある程度サイドエッチングが進行し、導電性突起４４の頂部４６に形成されている絶縁樹脂層４８のニッケルに対する密着強度が低くなったところで、導電性突起４４の頂部４６を粘着ローラーでクリーニングすることでも、導電性突起４４の頂部４６に形成されている絶縁樹脂層４８を除去可能である。

なお、このときの粘着ローラーは導電性突起４４の頂部４６に粘着材が転写せず、導電性突起４４の頂部４６に形成されている絶縁樹脂層４８を除去可能なものが望ましい。ここまでの工程で、導電性突起４４が絶縁樹脂層４８を貫通した回路基材４９を得る。

次いで、図６(６)に示すように、銅箔５０に、導電性突起４４が絶縁樹脂層４８を貫通した回路基材４９を積層する。

この後、図６(７)に示すように、積層した基材の銅箔に回路パターン５１を形成する。さらに定法により、カバーフィルムおよびソルダーレジスト層の形成および無電解ニッケル、金メッキ等を行い、両面可撓性回路基板５２を得る。

この実施例３によれば、従来の製造方法では困難であった導電性突起による層間接続を用いた回路基板が安価かつ安定的に提供できる。そして、従来のロール研磨等の機械研磨・ＣＭＰ等の化学研磨等の導電性突起頂部を露出させる工程では発熱により導電性突起の頂部に酸化膜が生成するが、ニッケル選択エッチング後に塩酸、硫酸等で洗浄することで、露出した導電性突起の頂部の酸化膜が除去されるため、接続信頼性や光学的な検査に対しても悪影響を及ぼさないという効果も奏する。

本発明の実施例１における両面可撓性回路基板を製造する方法の工程図。本発明の実施例１における両面可撓性回路基板を製造する方法の工程図。本発明の実施例２における両面可撓性回路基板を製造する方法の工程図。本発明の実施例２における両面可撓性回路基板を製造する方法の工程図。本発明の実施例３における両面可撓性回路基板を製造する方法の工程図。本発明の実施例３における両面可撓性回路基板を製造する方法の工程図。従来工法による両面可撓性回路基板製造方法の概念的断面図。従来工法による両面可撓性回路基板製造方法の概念的断面図。

符号の説明

１，３ニッケル箔
２，４銅箔
５金属基材
６レジスト層
７導電性突起
８導電性突起の頂部
９絶縁樹脂層
１０回路基材
１１金属箔
１２，１３回路パターン
１４本発明による両面可撓性回路基板
２１ニッケル箔
２２銅箔
２３金属基材
２４レジスト層
２５導電性突起
２６導電性突起の頂部
２７絶縁樹脂層
２８回路基材
２９金属箔
３０，３１回路パターン
３２本発明による両面可撓性回路基板
４１銅箔
４２，４３レジスト層
４４導電性突起
４５電解ニッケルめっき層
４６導電性突起の頂部
４７金属基材
４８絶縁樹脂層
４９回路基材
５０銅箔
５１回路パターン
５２本発明による両面可撓性回路基板
６１銅箔
６２ニッケル箔
６３銅箔
６４金属基材
６５導電性突起
６６導電性突起が銅箔上に立設した回路部材
６７ポリイミドフィルム
６８導電性突起の頂部
６９回路基材
７０金属箔
７１回路パターン
７２従来工法による両面可撓性回路基板

Claims

銅層およびニッケル層により構成された複層金属箔を用意し、
前記ニッケル層を、前記銅層をエッチングして導電性突起を形成するためのレジスト層となるように選択エッチングし、
前記レジスト層を用いて前記銅層をエッチングすることにより、頂部にニッケル層を有する前記導電性突起が少なくとも一面に立設された金属箔を形成し、
前記金属箔における前記導電性突起が立設された面に絶縁樹脂層を形成し、
ニッケル選択エッチングを施して前記ニッケル層および前記導電性突起の頂部にある前記絶縁樹脂層を除去して前記導電性突起の頂部を露出させる
ことを特徴とする回路基板の製造方法。
銅箔上に、導電性突起をめっきで形成するためのレジスト層を形成し、
銅めっきにより前記導電性突起を形成し、
前記導電性突起の頂部にニッケルめっきを行い、前記頂部にニッケル層を有する導電突起が少なくとも一面に立設する金属箔を形成し、
前記金属箔の導電性突起が立設された面に絶縁樹脂層を形成し、
ニッケル選択エッチングで前記ニッケル層および前記導電性突起の頂部の前記絶縁樹脂層を除去することにより前記導電性突起の頂部を露出させる
ことを特徴とする回路基板の製造方法。