JP4483247B2 - 多層フレキシブル配線基板の製造方法及び多層フレキシブル配線基板 - Google Patents

Description

本発明は、絶縁性樹脂フィルムからなる絶縁基材に配線層、ランド、ビア及び電極等が形成された多層フレキシブル配線基板に関し、特に、導体層及びビア等を電解銅めっきで形成する際の給電が複合導体層にて行われるリールツーリール工法で製造される多層フレキシブル配線基板の製造方法に関する。

近年、電子機器の小型化、多機能化、軽量化に伴い、これらの電子機器に組み込まれる回路基板として多層フレキシブル配線基板が広く使われるようになっている。

従来から、絶縁性樹脂フィルムよりなる絶縁基材にセミアディティブプロセスにてビア及び配線層をめっきにて形成するフレキシブル配線基板が知られている（例えば、特許文献１参照）。

以下、セミアディティブプロセスにてビア及び配線層を形成するフレキシブル配線基板の製造方法の一例について説明する。

まず、絶縁性樹脂フィルムからなる絶縁基材１５の片面もしくは両面（ここでは片面）に銅箔を積層した銅張積層板の銅箔をパターニング処理して、配線層５５を形成する（図５（ａ）参照）。

次に、エポキシ系の樹脂等からなる樹脂シートをラミネートする等の方法で所定厚の絶縁層１６を形成し、絶縁層１６の所定位置にレーザー加工等によりビア用孔１７を形成する（図５（ｂ）参照）。

次に、ビア用孔１７のデスカム処理を行って無電解めっき等により絶縁層１６上及びビア用孔１７内に薄膜導体層３３を形成する（図５（ｃ）参照）。

次に、感光性レジストを塗布して感光層を形成し、パターン露光、現像等の一連のパターニングを行ってレジストパターン４３を形成する（図５（ｄ）参照）。

次に、レジストパターン４３をめっきマスクにして、電解銅めっきを行い、所定厚の導体層５６及びフィルドビア５７を形成する（図５（ｅ）参照）。

次に、レジストパターン４３を専用の剥離液で剥離し、さらに、レジストパターン４３の下部に薄膜導体層３３をクイックエッチングにより除去して、ランド５６ａ及び配線層５６ｂを形成する（図５（ｆ）参照）。

以上の工程を経ることにより、微細配線を有する２層の配線基板の作成が可能である。さらに、３層以上の多層配線基板を作成するには、さらに絶縁層、ビア、配線層の作製プロセスを繰り返してやれば良い。
特開２００２−３２４９６８公報

リジッド基板、または短尺のフレキシブル基板の導体層及びビアを電解めっきで形成する場合、陰極との接点である給電部と被めっき部との距離はセンチメートルのオーダーまで短くすることが可能である。

しかしながら、図６に示すような通常のリールツーリール工法の長尺基板用めっき装置を用いた場合、基材の搬送を兼ねた給電ローラー９３により給電されるため、給電部と被めっき部の距離が少なくともメートルのオーダーになる。この場合、絶縁基材表面の薄膜
導体層による給電では電気抵抗が高くなる。その結果絶縁基材の発熱、添加剤の効果の減少等が要因となり、所望のめっき状態が得られない。所望のめっき状態を得るためには、給電方法を変更するなどの装置の改造が必要となってくる。

そこで本発明は、現状のリールツーリール工法の長尺基板用めっき装置を用いて、安定した電解めっき状態が得られる多層フレキシブル基板の製造方法及び多層フレキシブル基板を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を達成するために、まず請求項１においては、リールツーリール工
法により多層フレキシブル配線基板を製造する方法であって、少なくとも以下の工程を有
し、電解銅めっき工程における給電が少なくとも一対以上の導体層と薄膜導体層からなる
複合導体層にて行われ、且つ、導体層、薄膜導体層及びビアが、少なくとも銅を主成分と
する導体で形成されていること、を特徴とする多層フレキシブル配線基板の製造方法とし
たものである。
（ａ）絶縁性樹脂フィルムからなる絶縁基材（１１）の一方の面に導体層（２１）を形成し、前記絶縁基材（１１）の他方の面の所定位置に導体層（２１）に達するビア用孔（１２）を形成する工程。
（ｂ）絶縁基材（１１）上、ビア用孔（１２）及びビア用孔（１２）内底の導体層（２１）上に、ならびに導体層（２１）の他方の面に、薄膜導体層（３１）を形成することで、導体層（２１）上に薄膜導体層（３１）を有する複合導体層（６１）を形成する工程。
（ｃ）前記ビア用孔（１２）が形成されている側の薄膜導体層（３１）上にパターンめっき用のレジストパターン（４１）を形成する工程。
（ｄ）複合導体層（６１）をカソードにして電解銅めっきを行い、前記ビア用孔（１２）が形成されている側の前記薄膜導体層（３１）上に所定厚の導体層（５１）及びビア（５２）を形成し、前記複合導体層（６１）上に所定厚の導体層（５１）を有する複合導体層（６２）を形成する工程。
（ｅ）レジストパターン（４１）を剥離処理し、絶縁基材１１の一方の面にランド（５１ａ）、配線層（５１ｂ）及び信号配線層（５１ｃ）のうち少なくとも一つを形成し、他方の面に複合導体層（６２）を形成し、前記ランド（５１ａ）と前記複合導体層（６２）がフィルドビア（５２）にて電気的に接続された中間配線基板（５０）を作製する工程。
（ｆ）中間配線基板（５０）の配線層側に、絶縁シート（１３）の一方の面に導体層（２２）が、他方の面に接着剤層（７１）が形成された積層材（６０）の接着剤層（７１）面を貼り合わせ、積層して積層配線基板（７０）を作製する工程。
（ｇ）積層配線基板（７０）の導体層（２２）及び絶縁シート（１３）の所定位置にビア用孔（１４）を形成する工程。
（ｈ）導体層（２２）上とビア用孔（１４）内に、及び他方の面の複合導体層（６２）上に、薄膜導体層（３２）を形成することで、ビア用孔（１４）側の面に導体層（２２）上に薄膜導体層（３２）を有する複合導体層（６３）及び他方の面に複合導体層（６２）上に薄膜導体層（３２）を有する複合導体層（６４）を形成する工程。
（ｉ）複合導体層（６４）をカソードにして電解銅めっきを行い、複合導体層（６３）の面に所定厚の導体層（５４）及びビア（５５）を、また複合導体層（６４）の面には所定厚の導体層（５４）を形成することで、複合導体層（６３）上に導体層（５４）を有する複合導体層（６５）及び複合導体層（６４）上に導体層（５４）を有する複合導体層（６６）を形成する工程。
（ｊ）複合導体層（６５）及び複合導体層（６６）を薄膜化するためのエッチング処理を行って、導体層（２１）及び導体層（２２）を形成し、導体層（２１）及び導体層（２２）上にレジストパターン（４２）を形成する工程。
（ｋ）レジストパターン（４２）をマスクにして、導体層（２１）及び導体層（２２）をエッチングし、レジストパターン（４２）を剥離処理することによりランド、配線層等を形成する工程。

さらにまた、請求項２においては、請求項１に記載の製造方法によって作製されたことを特徴とする多層フレキシブル配線基板としたものである。

本発明における多層フレキシブル基板の製造方法によれば、電解銅めっきの際の給電が少なくとの一対以上の導体層と薄膜導体層からなる複合導体層にて行われるため、従来のリールツーリールめっき装置に改造を加えることなく、安定しためっき状態が得られる。
また、必要最低限の工数で該多層フレキシブル基板の製造が可能である。

図１は、本発明の多層フレキシブル配線基板の製造方法にて作製された多層フレキシブル配線基板の一実施例を示す模式構成断面図である。
図２（ａ）〜（ｆ）、図３（ｇ）〜（ｊ）及び図４（ｋ）〜（ｏ）は本発明の多層フレキシブル配線基板の製造方法の一例を工程順に示す模式構成断面図である。
以下、本発明の多層フレキシブル配線基板の製造方法について図面を用いて説明する。

まず、絶縁性樹脂フィルムからなる絶縁基材１１の一方の面に銅箔を積層して導体層２１を形成した銅箔積層フィルムを準備する（図２（ａ）参照）。
次に、絶縁基材１１の他方の面の所定位置にレーザー加工にて導体層２１に達するビア用孔１２を形成し、ビア用孔底、またはビア用孔内壁に付着した樹脂残渣を、ドライデスミア、またはウェットデスミア等のデスミア処理にて除去する（図２（ｂ）参照）。

次に、無電解銅めっき、またはDPS、またはスパッタ等にて、絶縁基材１１上、ビア用孔１２内及び導体層２１上に薄膜導体層３１を形成し、複合導体層６１が形成される（図２（ｃ）参照）。

次に、薄膜導体層３１上に感光性レジストを塗布して感光層を形成し、パターン露光、現像等のパターニング処理を行って、パターンめっき用のレジストパターン４１を形成する（図２（ｄ）参照）。
次に、図６に示すようなリールツーリール工法のめっき装置を用いて、給電ローラー９３にて複合導体層６１に給電を行って、フィルドビア用銅めっき液を用いて電解銅めっきを行い所定厚の導体層５１、フィルドビア５２を形成し、複合導体層６２が形成される（図２（ｅ）参照）。ここで、電解銅めっきの給電が複合導体層６１にて行われるため、給電ローラー９３からの複合導体層６１の電気抵抗は問題にならず、所望のめっき状態を再現できる。

次に、レジストパターン４１を専用の剥離液で剥離し、レジストパターン４１の下部にあった薄膜導体層３１をクイックエッチングにて除去し、絶縁基材１１の一方の面にランド５１ａ、配線層５１ｂ及び信号配線層５１ｃが、他方の面に複合導体層６２が形成され、ランド５１ａと複合導体層６２がフィルドビア５２にて電気的に接続された中間配線基板５０を作製する（図２（ｆ）参照）。

次に、中間配線基板５０のランド５１ａ、配線層５１ｂ及び信号配線層５１ｃ側に、絶縁フィルム１３の一方の面に導体層２２が、他方の面に接着剤層７１が形成された積層材６０の接着剤層７１面を貼り合わせ、積層して（図３（ｇ）参照）、中間配線基板５０のランド５１ａ、配線層５１ｂ及び信号配線層５１ｃ側に絶縁層１３ａ及び導体層２２が形成された積層配線基板７０を作製する（図３（ｈ）参照）。

次に、レーザー加工により、積層配線基板７０の導体層２２及び絶縁層１３ａの所定位置にビア用孔１４を形成し、ビア用孔底、またはビア用孔内壁に付着した樹脂残渣を、ドライデスミア、またはウェットデスミア等のデスミア処理にて除去する（図３（ｉ）参照）。
次に、無電解銅めっき、またはDPS、またはスパッタ等にて、ビア用孔１２内、導体層２２上及び複合導体層６２上に薄膜導体層３２を形成し、複合導体層６３及び複合導体層６４が形成される（図３（ｊ）参照）。

次に、図６に示すようなリールツーリール工法のめっき装置を用いて、給電ローラー９
３にて複合導体層６４に給電を行って、フィルドビア用銅めっき液を用いて電解銅めっきを行い、所定厚の導体層５４及びフィルドビア５５を形成し、複合導体層６５及び複合導体層６６が形成される（図４（ｋ）参照）。

次に、複合導体層６５及び複合導体層６６をサブトラクティブ法でパターニングする際微細パターンが得られるように、エッチング処理にて薄膜化された導体層２１及び導体層２２を形成し（図４（ｌ）参照）、導体層２１及び導体層２２上に感光性レジストを塗布して感光層を形成し、パターン露光、現像等のパターニング処理を行って、エッチング用のレジストパターン４２を形成する（図４（ｍ）参照）。

次に、レジストパターン４２をエッチングマスクにしてエッチング液で導体層２１及び導体層２２をエッチングし（図４（ｎ）参照）、レジストパターン４２を専用の剥離液で剥離して、ランド２１ａ、ランド２２ａ、配線層２１ｂ、配線層２２ｂ、信号配線層２２ｃを形成し、ランド２２ａとランド５１ａとランド２１ａとがフィルドビア５５及び５２で電気的に接続された３層の多層フレキシブル配線基板１００を得る（図４（ｏ）参照）。

まず、ポリイミドテープからなる絶縁基材１１上に１２μｍ厚の銅箔からなる導体層２１が形成された片面銅箔付きポリイミドテープ（三井化学製 ネオフレックス）を用意した（図２（ａ）参照）。加工前に、銅箔をエッチングして６μｍ厚に調整した。

次に、UVレーザー加工にて絶縁基材１１の所定位置を孔明け加工して５０μｍφのビア用孔１２を形成し、ビア用孔１２内底の導体層上、内壁に付着した樹脂残渣を除去するため、５０℃の過マンガン酸カリウム水溶液によりデスミア処理を施した（図２（ｂ）参照）。

次に、無電解銅めっきにて、絶縁基材１１上、ビア用孔１２及び導体層２１上に薄膜導体層３１を形成した。また、導体層２１上に薄膜導体層３１を有する複合導体層６１が形成された（図２（ｃ）参照）。
次に、薄膜導体層３１上に感光性レジストを塗布してパターン露光、現像等のパターニング処理を行って、パターンめっき用のレジストパターン４１を形成した（図２（ｄ）参照）。

次に、図６に示すようなリールツーリール工法のめっき装置を用いて、給電ローラー９３にて複合導体層６１に給電を行って、硫酸銅５水和物濃度が２３０ｇ／Ｌ、硫酸濃度が７０ｇ／Ｌ、塩素イオン濃度が６０ｍｇ／Ｌのめっき浴に、添加剤としてエバラユージライト製キューブライトＶＦ−ＭＵを２０ｍ／Ｌ加えた硫酸銅めっきにより、最初の１０分間を１．０Ａ／ｄｍ²、続く２５分間を２．０Ａ／ｄｍ²の電流密度で電解銅めっきを行い１０μｍ厚の導体層５１、フィルドビア５２及び複合導体層６２を形成した（図２（ｅ）参照）。

次に、レジストパターン４１を専用の剥離液で剥離し、レジストパターン４１の下部にあった薄膜導体層３１をクイックエッチングにて除去し、絶縁基材１１の一方の面にランド５１ａ、配線層５１ｂ及び信号配線層５１ｃが、他方の面に複合導体層６２が形成され、ランド５１ａと複合導体層６２がフィルドビア５２にて電気的に接続された中間配線基板５０を作製した（図２（ｆ）参照）。

次に、中間配線基板５０のランド５１ａ、配線層５１ｂ及び信号配線層５１ｃ側に、絶縁樹脂フィルム１３の一方の面に導体層２２が、他方の面に接着剤層７１が形成された積層材６０の接着剤層７１面を貼り合わせ、真空中で熱圧着、積層して（図３（ｇ）参照）
、中間配線基板５０のランド５１ａ、配線層５１ｂ及び信号配線層５１ｃ側に絶縁層１３ａ及び導体層２２が形成された積層配線基板７０を作製した（図３（ｈ）参照）。

次に、UVレーザー加工にて導体層２２及び絶縁層１３ａの所定位置を孔明け加工して５０μｍφのビア用孔１４を形成し、ビア用孔１４内底の導体層上及び内壁に付着した樹脂残渣を除去するため、５０℃の過マンガン酸カリウム水溶液によりデスミア処理を施した（図３（ｉ）参照）。

次に、無電解銅めっきにて、ビア用孔１４内、導体層２２上及び複合導体層６２上に薄膜導体層３２を形成し、複合導体層６３及び複合導体層６４を形成した（図３（ｊ）参照）。

図６に示すようなリールツーリール工法のめっき装置を用いて、給電ローラー９３にて複合導体層６４に給電を行って、硫酸銅５水和物濃度が２３０ｇ／Ｌ、硫酸濃度が７０ｇ／Ｌ、塩素イオン濃度が６０ｍｇ／Ｌのめっき浴に、添加剤としてエバラユージライト製キューブライトＶＦ−ＭＵを２０ｍ／Ｌ加えた硫酸銅めっきにより、最初の１０分間を１．０ＡＳＤ、続く２５分間を２．０ＡＳＤの電流密度で電解銅めっきを行い２０μｍ厚の導体層５４、フィルドビア５５を形成し、複合導体層６５及び複合導体層６６を形成した（図４（ｋ）参照）。

次に、複合導体層６５及び複合導体層６６をエッチング処理で薄膜化して、９μｍ厚の導体層２１及び１２μｍ厚の導体層２２を形成し（図４（ｌ）参照）、導体層２１及び導体層２２上に感光性レジストを塗布して感光層を形成し、パターン露光、現像等のパターニング処理を行って、エッチング用のレジストパターン４２を形成した（図４（ｍ）参照）。

次に、レジストパターン４２をエッチングマスクにして塩化第２鉄水溶液で導体層２１及び導体層２２をエッチングし（図４（ｎ）参照）、レジストパターン４２を専用の剥離液で剥離して、ランド２１ａ、ランド２２ａ、配線層２１ｂ、配線層２２ｂ、信号配線層２２ｃを形成し、ランド２２ａとランド５１ａとランド２１ａとがフィルドビア５５及び５２で電気的に接続された３層の多層フレキシブル配線基板１００を得た（図４（ｏ）参照）。

本発明の多層フレキシブル配線基板の一実施例を示す模式構成部分断面図である。 （ａ）〜（ｆ）は、本発明の多層フレキシブル配線基板の製造方法における工程の一部を模式的に示す部分断面図である。 （ｇ）〜（ｊ）は、本発明の多層フレキシブル配線基板の製造方法における工程の一部を模式的に示す部分断面図である。 （ｋ）〜（ｏ）は、本発明の多層フレキシブル配線基板の製造方法における工程の一部を模式的に示す部分断面図である。 （ａ）〜（ｆ）は、従来のフレキシブル配線基板の製造工程の一例を示す模式構成部分断面図である。 リールツーリール工法のめっき装置の一例を模式的に示す説明図である。

符号の説明

１１、１５……絶縁基材
１２、１４、１７……ビア用孔
１３……絶縁樹脂フィルム
１３ａ、１６……絶縁層
２１、２２……導体層
２１ａ、２２ａ、５１ａ、５６ａ……ランド
２１ｂ、５１ｂ、５５、５６ｂ……配線層
２２ｃ、５１ｃ……信号配線層
３１、３２、３３……薄膜導体層
４１、４２、４３……レジストパターン
５０……中間配線基板
５１、５３、５６……導体層
５２、５４、５７……フィルドビア
６０……積層材
６１、６２、６３、６４、６５、６６……複合導体層
７０……積層配線基板
９０……めっき槽
９１……アノード
９２……噴流ノズル
９３……給電ロール
１００……多層フレキシブル配線基板

Claims (2)

1. リールツーリール工法により多層フレキシブル配線基板を製造する方法であって、少なくとも以下の工程を有し、電解銅めっき工程における給電が少なくとも一対以上の導体層と薄膜導体層からなる複合導体層にて行われ、且つ、導体層、薄膜導体層及びビアが、少なくとも銅を主成分とする導体で形成されていること、を特徴とする多層フレキシブル配線基板の製造方法。
   （ａ）絶縁性樹脂フィルムからなる絶縁基材（１１）の一方の面に導体層（２１）を形成し、前記絶縁基材（１１）の他方の面の所定位置に導体層（２１）に達するビア用孔（１２）を形成する工程。
   （ｂ）絶縁基材（１１）上、ビア用孔（１２）及びビア用孔（１２）内底の導体層（２１）上に、ならびに導体層（２１）の他方の面に、薄膜導体層（３１）を形成することで、導体層（２１）上に薄膜導体層（３１）を有する複合導体層（６１）を形成する工程。
   （ｃ）前記ビア用孔（１２）が形成されている側の薄膜導体層（３１）上にパターンめっき用のレジストパターン（４１）を形成する工程。
   （ｄ）複合導体層（６１）をカソードにして電解銅めっきを行い、前記ビア用孔（１２）が形成されている側の前記薄膜導体層（３１）上に所定厚の導体層（５１）及びビア（５２）を形成し、前記複合導体層（６１）上に所定厚の導体層（５１）を有する複合導体層（６２）を形成する工程。
   （ｅ）レジストパターン（４１）を剥離処理し、絶縁基材１１の一方の面にランド（５１ａ）、配線層（５１ｂ）及び信号配線層（５１ｃ）のうち少なくとも一つを形成し、他方の面に複合導体層（６２）を形成し、前記ランド（５１ａ）と前記複合導体層（６２）がフィルドビア（５２）にて電気的に接続された中間配線基板（５０）を作製する工程。
   （ｆ）中間配線基板（５０）の配線層側に、絶縁シート（１３）の一方の面に導体層（２２）が、他方の面に接着剤層（７１）が形成された積層材（６０）の接着剤層（７１）面を貼り合わせ、積層して積層配線基板（７０）を作製する工程。
   （ｇ）積層配線基板（７０）の導体層（２２）及び絶縁シート（１３）の所定位置にビア用孔（１４）を形成する工程。
   （ｈ）導体層（２２）上とビア用孔（１４）内に、及び他方の面の複合導体層（６２）上に、薄膜導体層（３２）を形成することで、ビア用孔（１４）側の面に導体層（２２）上に薄膜導体層（３２）を有する複合導体層（６３）及び他方の面に複合導体層（６２）上に薄膜導体層（３２）を有する複合導体層（６４）を形成する工程。
   （ｉ）複合導体層（６４）をカソードにして電解銅めっきを行い、複合導体層（６３）の面に所定厚の導体層（５４）及びビア（５５）を、また複合導体層（６４）の面には所定厚の導体層（５４）を形成することで、複合導体層（６３）上に導体層（５４）を有する複合導体層（６５）及び複合導体層（６４）上に導体層（５４）を有する複合導体層（６６）を形成する工程。
   （ｊ）複合導体層（６５）及び複合導体層（６６）を薄膜化するためのエッチング処理を行って、導体層（２１）及び導体層（２２）を形成し、導体層（２１）及び導体層（２２）上にレジストパターン（４２）を形成する工程。
   （ｋ）レジストパターン（４２）をマスクにして、導体層（２１）及び導体層（２２）をエッチングし、レジストパターン（４２）を剥離処理することによりランド、配線層等を形成する工程。
2. 請求項１に記載の製造方法によって作製されたことを特徴とする多層フレキシブル配線基板。