JP4508800B2 - プリント配線板の製造方法 - Google Patents
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Description
従来技術の露光方式では、一律のマスクサイズで露光を行うため、基板自体の歪みに対して許容できる範囲が大きくできない。また、高密度化が要求されている多層プリント配線板においては、位置ズレに対する許容範囲も小さくなる。そのために、マスクを用いた露光方式では、基板の歪みに対して位置ズレしやすくなり、電気接続性や信頼性を低下させてしまった。係る課題から、層間絶縁層及びソルダーレジスト層に直接光を照射する直描露光の技術が実用化されている。
特許文献1には、直描露光の技術が開示され、特許文献2には反射式の一括露光の技術が開示されている。
それに対して、生産性を確保するために直描露光における分割した部分の露光時間を短くする(従来の露光時間の1/2以下とした露光時間)ことを検討した。それで露光して、現像した後、硬化して形成された樹脂絶縁層は、Tg点などの樹脂特性や架橋性が低下してしまった。そのために、高温放置やヒートサイクルなどの信頼性試験においても早期に劣化していることが確認されている。また、開口した形状も所望のものでなかったり、開口部底部に樹脂残りがあったりするなどの電気接続を阻害してしまった。そのために、接続性や信頼性のいずれかが従来の露光方式と比べて、低下してしまうためにプリント配線板における直描露光技術を用いることを阻害された。
この傾向は、樹脂絶縁層にバイアホールを形成した場合、ソルダレジスト層に開口パッドを形成した場合でも同様なことが発生した。
感光性を有する樹脂絶縁層の開口形成部以外をレーザ光の走査で行う直描方式で露光し、該樹脂絶縁層の開口形成部以外を現像に耐え得ないレベルまで硬化するステップと;
前記樹脂絶縁層の露光後に電子線を該樹脂絶縁層全面へ照射し、前記樹脂絶縁層の開口形成部以外を少なくとも現像に耐え得るレベルまで硬化し、且つ、前記開口形成部を現像で除去できる硬化レベルにするステップと;
前記樹脂絶縁層を現像して、前記開口形成部に開口を形成するステップと;
前記樹脂絶縁層を加熱処理し硬化するステップと;を備えることを技術的特徴とする。
感光性を有するソルダーレジスト層の開口形成部以外をレーザ光の走査で行う直描方式で露光し、該ソルダーレジスト層の開口形成部以外を現像に耐え得ないレベルまで硬化するステップと;
前記ソルダーレジスト層の露光後に電子線を該ソルダーレジスト層全面へ照射し、前記ソルダーレジスト層の開口形成部以外を少なくとも現像に耐え得るレベルまで硬化し、且つ、前記開口形成部を現像で除去できる硬化レベルにするステップと;
前記ソルダーレジスト層を現像して、前記開口形成部に開口を形成するステップと;
前記ソルダーレジスト層を加熱処理し硬化するステップと;を備えることを技術的特徴とする。
現像に耐え得ないレベルの硬化とは、指で触れたくらいでは軟化したり、剥がれたりはしないが、硬化の進行が完全ではないので、露光用の現像液に対する耐性が弱いので、光照射した部分で溶け出したり、現像で除去する部分では樹脂残りを引き起こしたりしてしまう可能性があるレベルを意味する。
次に、現像に耐え得るレベルの硬化とは、従来の露光方式であるマスク露光を行ったのと同等のレベルまで硬化を行っている、いわゆる、半硬化状態(Bステージ状)を指す。硬化の進行は進んでいるために、露光用の現像液に対する耐性には強く、光照射した部分で溶け出すこともなく、開口形成部を現像で除去する部分では樹脂残りもないレベルを意味する。
ここで、直描方式で露光して樹脂絶縁層の開口形成部以外を完全に硬化させるためには、長時間を要する。しかし、本発明では、露光後に電子線で樹脂絶縁層を硬化させるため、直描装置自身の露光時間が短縮されることで、直描方式を用いて短時間でプリント配線板を製造することが可能となる。
また、多数個取り用の基板でエリア単位に歪みに対する位置補正をすることもできる。従来のマスク露光では、ガラスマスクの描画を行っているので、多数個取り用の基板単位でのX方向、Y方向に対する位置ズレには位置補正を行うことができた。しかしながら、多数個取り用の基板で個片単位で歪みに対する位置ズレに対する位置補正に対応しきれなかった。それに対して、直描露光では、多数個取り用の基板の個片単位でX方向、Y方向、基板の歪みに対する位置ズレに対しても、位置補正を行うことが行うことができる。
無機フィラーには、アルミニウム化合物、カルシウム化合物、カリウム化合物、マグネシウム化合物およびケイ素化合物からなる群より選択される少なくとも一種からなる粒子等を粒子を配合することができ、その粒径は、0.01〜10μmのもので、その形状は円形、楕円形、多角形等を用いることができる。このとき、粒径、形状の異なるものを2種類以上混在して樹脂絶縁層に入れてもよい。無機フィラー以外に、樹脂フィラー、金属フィラーなどを用いてもよい。
また、架橋反応を助長させるための前駆体を配合させてもよい。それにより、より効果的に反応性を高めることができ、樹脂における開口部の形状保持性が保たれて、タクト時間を長くしないようにすることをできる。
第1参考例では、直描露光技術により樹脂絶縁層である層間絶縁層及びソルダーレジスト層に開口を穿設する。ここで、直描露光技術とは、パターンデータに基づいて電子線を偏向器で走査、又は、レーザや光をミラーなどで反射させて、反射したパターンデータを直接プリント配線板に照射させて露光する技術である。プリント配線板の描画時にパターンを形成しているのでパターン形成に関わる装置の制御回路や実際に電子線、レーザや光を制御するための装置が必要となる。それらの動きを一括管理するためのコンピュータが必要となる。その電子線、レーザや光を制御することにより微細な配線や小径の開口を形成することが可能となる。
露光後、アルカリなどに溶液により現像させることにより、樹脂層であればバイアホールを形成、ソルダーレジストであれば開口パッドを形成し、レジストであれば、配線形成をすることができる。
レーザ照射器220からのレーザ光は、ミラー222で反射され、レンズ224、レンズ226を透過してミラー228で反射され、レンズ230を介してプリント配線板30上に照射される。プリント配線板30は、テーブル240上にX−Y−θ方向に送られる。
電子線照射装置は、プリント配線板に電子線を照射するための電子線炉300と電子線を発生する電子線発生装置304からなる。電子線炉300には、プリント配線板を載置して搬送する搬送台302とが備えられている。
実施例でのソルダーレジスト層の露光・電子線照射・現像処理について図15を参照して説明する。図8を参照して上述した直描露光装置を用いて、配線回路254の形成されたコア基板260上に被覆された未硬化ソルダーレジスト層250を、開口形成部250B以外を露光する(図15(A))。この際に、ソルダーレジスト層250の開口形成部250B以外を現像に耐え得ないレベルまで硬化させる。次に、図9を参照して上述した電子線照射装置を用いて、ソルダーレジスト層250を更に硬化させる(図15(B))。この際に、ソルダーレジスト層250の開口形成部250B以外を現像に耐え得るレベルまで硬化し、且つ、開口形成部250Bを現像で除去できる硬化レベルにとどめる。そして、薬液により現像処理を行い未硬化の開口形成部250Bを溶解除去して開口251を形成する(図15(C))。開口部から露出した部分に、ニッケル、貴金属層(例えば、Ni−Au等)を形成し、最後に、開口251に半田ペーストを印刷し、リフローを行うことで半田バンプ276を形成する(図15(D))。
特に、ソルダーレジスト層に配合されることが望ましい。このため、ソルダーレジスト層の熱膨張係数をプリント配線板のコア基板に近づけ、クラックの発生を防止することができる。
また、架橋反応を助長させるための前駆体を配合させてもよい。それにより、より効果的に反応性を高めることができ、樹脂における開口部の形状保持性が保たれて、タクト時間を長くしないようにすることをできる。
第2参考例での樹脂絶縁層の露光・電子線照射・現像処理について図17を参照して説明する。図17(A)は、第2参考例に係るプリント配線板の製造方法での露光工程の説明図で、図17(B)は加熱工程の説明図で、図17(C)は現像工程の説明図で、図17(D)は、開口に配置した半田バンプの説明図である。
図12を参照して上述した第1参考例では、直描露光装置を用いて未硬化ソルダーレジスト層250を露光した。これに対して、第2参考例では、図17(A)に示すように黒点270Aが描かれたマスク270を用いて露光を行う。以降の工程は、第1参考例と同様であるため、説明を省略する。
第3参考例での樹脂絶縁層の露光・電子線照射・現像処理について図18を参照して説明する。図18(A)は、第3参考例に係るプリント配線板の製造方法での露光工程の説明図で、図18(B)は加熱工程の説明図で、図18(C)は現像工程の説明図で、図18(D)は、開口に配置した半田バンプの説明図である。
図15を参照して上述した実施例では、直描露光装置を用いて未硬化ソルダーレジスト層250を露光した。これに対して、第3参考例では、図18(A)に示すように黒点270Aが描かれたマスク270を用いて露光を行う。以降の工程は、実施例と同様であるため、説明を省略する。
引き続き、第1参考例の多層プリント配線板について説明する。
先ず、本発明の第1参考例に係るプリント配線板の構成について、断面図である図7を参照して説明する。プリント配線板10では、コア基板30内にスルーホール36が形成され、該コア基板30の両面には導体回路34が形成されている。また、該導体回路34の上には、バイアホール60及び導体回路58の形成された層間樹脂絶縁層50が配設されている。該層間樹脂絶縁層50の上には、バイアホール160及び導体回路158が形成された層間樹脂絶縁層150が配設されている。層間樹脂絶縁層150の上には、ソルダーレジスト層70が配設されている。該ソルダーレジスト層70には、開口71が形成され、上面側の該開口71には、半田バンプ76が配設されている。また、底面側の該開口71には、半田バンプ78が配設されている。
〔無電解めっき水溶液〕
NiSO4 0.003 mol/l
酒石酸 0.200 mol/l
硫酸銅 0.030 mol/l
HCHO 0.050 mol/l
NaOH 0.100 mol/l
α、α′−ビピリジル 40 mg/l
ポリエチレングリコール(PEG) 0.10 g/l
〔無電解めっき条件〕
35℃の液温度で40分
〔電解めっき水溶液〕
硫酸 2.24 mol/l
硫酸銅 0.26 mol/l
添加剤 19.5 ml/l(アトテックジャパン社製、カパラシドHL)
〔電解めっき条件〕
電流密度 1 A/dm2時間 65 分温度 22±2度
引き続き、本発明の実施例のプリント配線板の製造方法について説明する。この実施例は、層間樹脂絶縁層の形成及びソルダーレジスト層の形成工程を除いて図1〜図7を参照して上述した第1参考例と同様であるため、層間樹脂絶縁層の形成及びソルダーレジスト層の形成工程のみ、図10、図11を参照して説明を行う。
(6)基板30の両面に、第1参考例と同様に層間樹脂絶縁層用樹脂フィルム50γを基板30上に圧着する(図10(A))。
(20)図8を参照して上述した露光装置を用い、第1参考例と同じ条件でソルダーレジスト組成物層70γを、開口形成部70Bを除いて露光する(図11(A))。
ここで、第1参考例に係るプリント配線板の製造装置によりプリント配線板を製造した試験結果について説明する。
ここでは、露光装置として、日立ビア製第3高調波(UV YAGレーザ)を用い、加工材料として第1参考例のソルダーレジスト組成物を露光してから、日立ハイテクノロジーズ(HL−900D(ADV))を用い、電子線の加速電圧50kVで電子線を照射し、その後、現像を行い、ニッケル−金めっきを施してから、半田バンプを形成した。
34 導体回路
50 層間樹脂絶縁層
51 開口
58 導体回路
60 バイアホール
70 ソルダーレジスト層
71 開口部
76、78 半田バンプ
150 層間樹脂絶縁層
158 導体回路
160 バイアホール
220 レーザ照射器
300 電子線炉
Claims (4)
- 基板上に回路を形成した上に樹脂絶縁層に形成した開口を介して当該樹脂絶縁層のバイアホールを形成するプリント配線板の製造方法において:
感光性を有する樹脂絶縁層の開口形成部以外をレーザ光の走査で行う直描方式で露光し、該樹脂絶縁層の開口形成部以外を現像に耐え得ないレベルまで硬化するステップと;
前記樹脂絶縁層の露光後に電子線を該樹脂絶縁層全面へ照射し、前記樹脂絶縁層の開口形成部以外を少なくとも現像に耐え得るレベルまで硬化し、且つ、前記開口形成部を現像で除去できる硬化レベルにするステップと;
前記樹脂絶縁層を現像して、前記開口形成部に開口を形成するステップと;
前記樹脂絶縁層を加熱処理し硬化するステップと;を備えることを特徴とするプリント配線板の製造方法。 - 最外層にソルダーレジスト層を形成し、該ソルダーレジスト層を開口して、導体回路を露出し開口パッドを形成するプリント配線板の製造方法において:
感光性を有するソルダーレジスト層の開口形成部以外をレーザ光の走査で行う直描方式で露光し、該ソルダーレジスト層の開口形成部以外を現像に耐え得ないレベルまで硬化するステップと;
前記ソルダーレジスト層の露光後に電子線を該ソルダーレジスト層全面へ照射し、前記ソルダーレジスト層の開口形成部以外を少なくとも現像に耐え得るレベルまで硬化し、且つ、前記開口形成部を現像で除去できる硬化レベルにするステップと;
前記ソルダーレジスト層を現像して、前記開口形成部に開口を形成するステップと;
前記ソルダーレジスト層を加熱処理し硬化するステップと;を備えることを特徴とするプリント配線板の製造方法。 - 前記樹脂は、熱硬化性を備えることを特徴とする請求項1又は請求項2のプリント配線板の製造方法。
- 前記硬化は電子線を照射することにより重合率が高められることを特徴とする請求項1又は請求項2のプリント配線板の製造方法。
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