JP4676411B2

JP4676411B2 - プリント配線板の製造方法

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Publication number: JP4676411B2
Application number: JP2006278527A
Authority: JP
Inventors: 勇曹
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority date: 2006-10-12
Filing date: 2006-10-12
Publication date: 2011-04-27
Anticipated expiration: 2026-10-12
Also published as: JP2008098406A

Description

この発明は、絶縁基板上に形成した回路導体がソルダーレジストで被膜されたプリント配線板の製造方法に関する。

従来のプリント配線板のパターン形成方法は、大別するとサブトラクティブ法とアディティブ法の二つがあり、サブトラクティブ法は量産性が高く、製造コストを低減できることからプリント配線板のパターン形成方法として多用されている。

図８はサブトラクティブ法によるパターン形成の製造工程手順である。

基材１０２と銅箔１０３からなる銅張り積層板１０１（図８（ａ）参照）の表面にフォトプロセスによりエッチングレジスト１０４を形成した後（図８（ｂ）参照）、塩化第二銅、塩化第二鉄などのエッチング液により不要な銅箔を除去して所定のパターンを有する回路導体１０５を形成したうえで（図８（ｃ）参照）、エッチングレジスト１０４を剥離してパターン形成が完了する（図８（ｄ）参照）。そして、図９に示すように、配線基板の表面に部品実装部分を残してソルダーレジスト１１４を塗布する。

このようなサブトラクティブ法によるプリント配線板の製造方法として、特許文献１に記載のものが知られている。この従来技術では、配線基板に対してフォトプロセスによりめっきレジストを形成する。次に、めっきレジストの非形成部に金属導電層としての矩形状断面を有する電解ニッケルめっき層を形成する。そして、めっきレジストを水酸化ナトリウム等の溶液で剥離する。次に、電解ニッケルめっき層をエッチングレジストとして、銅アンモニウム錯イオンを主成分とするアルカリエッチング液により不要な銅箔を除去して所定のパターンを形成する。次に、配線基板の表面に絶縁樹脂層を形成する。この絶縁樹脂材料としては、熱硬化型のエポキシ系樹脂を使用し、スクリーン印刷機、カーテンコータ、スロットコータなどで塗布した後、熱硬化炉で指触乾燥の状態にしたうえで、配線基板の裏面側にも同様に絶縁樹脂材料を塗布して、熱硬化炉で両面同時に硬化させる。次に、硬化した絶縁樹脂層を研磨する。研磨装置としては例えばベルトサンダーやバフ研磨機などを使用し、電解ニッケルめっき層が表面に露出されるまで平滑に研磨する。このような平坦の基板を作成することによって、ボイドが発生することなく、ソルダーレジストを塗布することができる。

また、サブトラクティブ法によるプリント配線板の製造方法として、特許文献２に記載のものが知られている。この製造方法は、導電性金属箔の一主面に選択的なマスキングを行って、ハーフエッチングして凸状の配線パターンを形成する工程と、前記凸状に形成された配線パターン面のマスキング層を除去し、配線パターン面を絶縁性樹脂層の主面に対向させ積層・配置する工程と、前記積層体を加圧して凸状の配線パターンを絶縁性樹脂層に埋め込み一体化する工程と、前記絶縁体層に埋め込んだ配線パターンを残して導電性金属箔をエッチング除去し、配線パターンを絶縁性樹脂層面に露出させる工程とを有する。

このような製造方法では、銅箔をハーフエッチングすることによって、平坦な配線板を得られ、ボイドが発生することなく、ソルダーレジストを塗布することができると推測できる。

さらに、サブトラクティブ法によるプリント配線板の製造方法として、特許文献３に記載のものが知られている。この製造方法は、以下の工程を有する。

（１）まず、図１０（ａ）に示すように、回路導体２０３を構成するための金属箔２０４（銅などの金属材料）を絶縁基板２０２（ベークライト、エポキシ樹脂など電気を通さない材料）に接着する。

（２）次に、図１０（ｂ）に示したように、金属箔２０４の上面にフォトレジスト２０５を塗布し、所望の配線パターンが描かれたマスクを重ねて露光し、現像する。

（３）次にフォトレジスト２０５に覆われていない金属箔２０４の面を塩化第二鉄溶液等のエッチング液でエッチングすると、図１０（ｃ）に示したように、所望の平面状のパターンを有する回路導体２０３が形成される。

（４）この状態では、回路導体２０３のエッジ部２０７が尖った状態となっているため（拡大した状態は図１１（ｂ）を参照）、エッチングによりエッヂ部２０７に丸みをつける工程を設ける。これを行なうためには、（２）の工程により形成されたフォトレジスト２０５を除去し、再度、プリント配線板２０１の全面にフォトレジスト２０５を塗布し、回路導体２０３のエッヂ部２０７がはみ出るようなパターンが描かれたマスクを重ねて露光し、現像する。これにより、図１０（ｄ）に示すように、回路導体２０３のエッヂ部２０７以外の回路導体３の上面がフォトレジスト２０５’に覆われ、レジストパターンが形成されることになる。図１０（ｄ）に示した状態で、例えば（３）の工程と同じエッチング液を用いて、回路導体２０３のエッチングを短時間のうちに行なう。

なお、エッチング時間は、所望するエッヂ部２０７の丸みの半径により異なる。エッチング時間が短時間であると、回路導体２０３の幅を大幅に減少させることなく、図１０（ｅ）に示すように、回路導体２０３のエッヂ部２０７の尖った形状が丸みを帯びるようになる。またこのように、エッチングのみの簡単な工程で回路導体２０３のエッヂ部２０７に容易に丸みを形成することができる。エッチング終了後、フォトレジスト２０５を除去する。最後に、プリント配線板２０１の全面に液状のフォトソルダーレジストを塗布し、フォトマスクを介して露光した後にフォトソルダーレジストを現像し、次いでこのフォトソルダーレジストを硬化させることにより、図１０（ｆ）に示したように、部品のリード部とハンダ付けをするプリント配線板２０１の回路導体２０３の箇所以外のプリント配線板２０１の面にソルダーレジスト２０６の被膜が形成される。

このようにして製造されたプリント配線板２０１は、回路導体２０３のエッヂ部２０７において十分な厚さのソルダーレジスト２０６の被膜が形成される。そのため、部品のリード部とハンダ付けをするプリント配線板２０１の回路導体２０３の箇所以外の回路導体２０３がむき出しになることはなく、そこにハンダが付着してしまうという問題も発生しない。また、かかるプリント配線板１は回路導体２０３の電気絶縁性が良好で、製品としてのプリント配線板の信頼性が高く大電流用途に適する。
特開平２００２−１９８６２０号公報特開平２０００−３５７８５７号公報特開平２００５−１８３８６１号公報

ところで、図８に示すような上記サブトラクティブ法によるプリント配線板の製造方法では、図１２に示すようにパターン間隙で印刷かすれによるソルダーレジスト１１４の未着部１１５やボイド１１６が発生する場合がある。いずれもパターン１０５のエッヂ部が尖っていることから生じるものである。また、厚さ１００μm〜４００μmの回路導体を有するプリント配線板では、パターン１０５と基材１０２の段差があるため、ソルダーレジストの未着やボイドがより発生し易くなる。

また、パターンが図１３に示すように、厚さ１００μm〜４００μmの厚銅パターンであり、そのエッジ部１０８が鋭いと、エッジ部１０８にソルダーレジストの未着も発生する。

このようなソルダーレジストの未着やボイドが大量に発生した場合、材料の熱膨脹により、ソルダーレジストにクラックが発生する要因となる。そのため、パターン間の絶縁低下に繋がる。

上記特許文献１及び２に記載された製造方法では、基板を平坦にして、ソルダーレジストの未着やボイドを解決できるものの、工程が複雑であり、基板の製造コストが高くなる原因でもある。

また、上記特許文献３に記載された製造方法では、回路導体のエッヂ部にエッチングで、丸みを得ることによって、十分な厚さのソルダーレジストの被膜が形成でき、ソルダーレジストの未着またボイドを防げる。しかし、エッヂ部に丸みを得るため、回路導体の上にフォトレジストの塗布、露光、現像、エッチング、フォトレジストの剥離などの工程を追加しなければならない。同様に基板の製造コストを上げる原因である。またこの製造方法では、エッヂ部に綺麗な丸みが形成されず、多少の段状形状を帯びてしまう。

本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、その目的は、絶縁性に優れて信頼性が高く、大電流用途に適したプリント配線板を少ない製造工程で作製することのできるプリント配線板の製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様に係るプリント配線板の製造方法は、絶縁基板上に形成した回路導体がソルダーレジストで被膜されたプリント配線板の製造方法において、前記絶縁基板上に接着した金属箔をウエットエッチングして該絶縁基板上に、１００μｍ〜４００μｍの厚さを有する所望の配線パターンの回路導体を形成する第一のエッチング工程と、前記回路導体を該回路導体上にフォトレジストの無い状態で、前記第一のエッチング工程と同じエッチング液を用いてウエットエッチングを行う第二のエッチング工程と、前記第二のエッチング工程においてウエットエッチングした前記回路導体に、ソルダーレジストを塗布する工程と、を備え、前記第二のエッチング工程においては、前記回路導体を、１５μｍを超え３５μｍ以下の厚さ除去することにより、前記回路導体全体が丸くならないようにして所望の厚みの前記回路導体を形成しつつ、前記回路導体の上面側に前記第一のエッチング工程により形成された９０度未満のエッヂ部に丸みを形成することを特徴とする。

この態様によると、回路導体をウエットエッチングすることで、回路導体のエッジ部だけでなく回路導体の表面も削られて、エッジ部に丸みがつけられる。そのウエットエッチングの時間を制御することで、ウエットエッチング後における回路導体の厚さが所定の厚さになるようにする。

このようにして回路導体のエッジ部に丸みを形成することができるため、ソルダーレジストが、スムーズに所定のパターンを有する回路導体間のギャップに流れ込み、ソルダーレジストの未着やボイドの発生を抑制することができ、回路導体のエッジ部においても十分な厚さのソルダーレジストで回路導体を被膜できる。

また、パターンのエッチングを終了した後、ウエットエッチングによる簡易プロセスにより回路導体のエッジ部に丸みを形成するため、上記特許文献３のようにフォトレジストの塗布、露光、現像、エッチング、フォトレジストの剥離などの工程を追加する必要がない。

従って、絶縁性に優れて信頼性が高く、大電流用途に適したプリント配線板を少ない製造工程で作製することができる。

本発明の他の態様に係るプリント配線板の製造方法は、前記９０度未満のエッヂ部に丸みが形成されたエッヂ部の丸みの半径をＲ、前記ウエットエッチングにより削られる前記エッヂ部の厚さをｔ、とすると、Ｒ＝約２ｔであって、ｔが１５μｍを超え、３５μｍ以下であることを要旨とする。

この態様によると、ウエットエッチングにより削られるエッヂ部の厚さｔとエッヂ部の丸みの半径Ｒとの間には、半径Ｒ＝約２ｔという関係が成立しているため、ウエットエッチングの時間を最適に制御することにより、回路導体の厚さとエッジ部の半径とを最適な値に設定することができる。

以下、本発明を具体化したプリント配線板の製造方法の一実施形態を図面に基づいて説明する。

一実施形態に係るプリント配線板の製造方法は、図１（ａ）〜（ｆ）に示す以下の工程を備えている。

（工程１）図１（ａ）に示すように、回路導体３を構成するための金属箔４を絶縁基板２に接着する。

金属箔４は、例えば１００μｍ〜４００μｍ程度の厚さを有する銅などの金属材料で構成されている。また、絶縁基板２は、例えばベークライト、エポキシ樹脂などの電気を通さない材料で構成されている。

（工程２）次に、図１（ｂ）に示すように、金属箔４の上面にフォトレジスト５を塗布し、所望の配線パターンが描かれたマスクを重ねて露光し、現像する。

（工程３）次に、フォトレジスト５に覆われていない金属箔４の面を塩化第二鉄溶液や塩化第二銅等のエッチング液でエッチングする。

これにより、図１（ｃ）に示すように、所望の平面状のパターンを有する回路導体３が形成される。

（工程４）次に、図１（ｄ）に示すように、回路導体３上のフォトレジスト５を除去する。

こうして、工程３と工程４により、絶縁基板２上に、所定の出来上がりの厚さより厚い所望のパターンの回路導体３が形成される。

（工程５）次に、回路導体３をウエットエッチングして該回路導体３のエッヂ部７に丸みを形成する（図１（ｅ），図２（ｂ）参照）。

ここで、工程（３）で形成された回路導体３のエッジ部７は尖った状態となっている（図２（ａ）参照）。このエッジ部７に丸みを付けるため、工程（５）では、例えば工程（３）と同じエッチング液を用いてもう一回ウエットエッチングする。

ここでのウエットエッチングは、パターンエッチングとは異なり、回路導体上にフォトレジスト５の無い状態で行われるので、エッヂ部７のみならず回路導体３の表面も削られて、エッジ部７に丸みがつけられる。つまり、丸みを有するエッジ部７ａができる（図１（ｅ）、図２（ｂ）参照）。

工程（５）のウエットエッチングの時間を制御することで、ウエットエッチング後における回路導体３の厚さが例えば１００μｍの所定の出来上がりの厚さ以上になるようにする。

つまり、工程（３）で形成された回路導体３の厚さをＡとすると（図２（ａ）参照）、工程（５）のウエットエッチングの時間を制御することで、ウエットエッチング後における回路導体３の厚さが所定の出来上がりの厚さＬ（図２（ｂ）参照）になるように、回路導体３の厚さをｔだけ削る。

（工程６）最後に、丸みを得られたプリント配線板１の全面に液状のフォトソルダーレジスト８を塗布し、フォトマスクを介して露光した後にフォトソルダーレジスト８を現像し、次いでこのフォトソルダーレジスト８を硬化させる。これにより、図１（ｆ）及び図２（ｃ）に示すように、部品のリード部とハンダ付けをするプリント配線板１の回路導体３の箇所以外のプリント配線板１の面にソルダーレジスト８の被膜が形成される。

以上の工程（１）〜（６）により、絶縁基板２上に形成した所望の平面状のパターンを有する回路導体３がソルダーレジスト８で被膜されたプリント配線板１が作製される。

図３に示されるように尖った回路導体３のエッヂ部７を上記工程（５）でのウエットエッチングにより丸めた結果を図４〜図６に示す。

図４は、エッジ部７の厚さを１５μｍだけ削った場合の結果を示す。図５は、エッジ部７の厚さを２０μｍだけ削った場合の結果を示す。そして、図６は、エッジ部７の厚さを３５μｍだけ削った場合の結果を示す。

図４〜図６に示す結果から、上記工程（５）でのウエットエッチングにより回路導体３のエッヂ部７を削るほど、回路導体３の表面も削られ、回路導体３の厚さが薄くなっていることが分かる。

工程（５）でのウエットエッチングにより削られるエッヂ部３の厚さｔとそのエッジ部７を丸めたエッヂ部７ａの丸みの半径Ｒ（図２（ｂ）参照）の関係を以下の表１に示す。

上記表１のように、上記工程（５）でのウエットエッチングにより削られるエッヂ部７の厚さｔとエッヂ部７ａの丸みの半径Ｒとの間には、半径Ｒ＝約２ｔという関係が成立していることが分かった。

なお、工程（５）でのウエットエッチングにより削られるエッヂ部７の厚さｔは、ウエットエッチング後の回路導体３の厚さの半分以下であることが望ましい。その理由は、、ウエットエッチング後の回路導体３の厚さＬが１００μｍであるとすると、ウエットエッチングにより削られるエッヂ部７の厚さｔを、回路導体３の半分の厚さ５０μｍとした場合、エッヂ部７ａの丸みの半径Ｒは約１００μｍとなり、回路導体３は半径５０μｍの略半円状になってしまうからである。

従って、回路導体３全体が丸くならないように、工程（５）でのウエットエッチングの時間管理をすることが好ましい。

以上のように構成された一実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
○工程（５）で回路導体３をウエットエッチングすることで、回路導体３のエッジ部７だけでなく回路導体３の表面も削られて、エッジ部７に丸みを付けることができる。

○工程（５）でのウエットエッチングの時間を制御することで、ウエットエッチング後における回路導体３の厚さが所定の出来上がりの厚さＬになるようにすることができる。

○このようにして所定の出来上がりの厚さＬより厚い厚さＡの回路導体３をウエットエッチングしてそのエッジ部７に丸みを形成するため、ソルダーレジスト８が、スムーズに所定のパターンを有する回路導体３間のギャップに流れ込む（図７参照）。これにより、ソルダーレジスト８の未着やボイドの発生を抑制することができ、丸みを付けられた回路導体３のエッジ部７ａにおいても十分な厚さのソルダーレジスト８で回路導体３を被膜できる。特に、エッヂ部においてはソルダーレジスト８の厚さが１０μｍ以上の厚みが要求されるが、図７からこれを充たすのが判る。

○パターンのエッチングを終了した後、工程（５）でのウエットエッチングによる簡易プロセスにより回路導体３のエッジ部７に丸みを形成するため、上記特許文献３のようにフォトレジストの塗布、露光、現像、エッチング、フォトレジストの剥離などの工程を追加する必要がない。

○従って、絶縁性に優れて信頼性が高く、大電流用途に適したプリント配線板を、少ない製造工程で作製することができる。
○また、所望の平面状のパターンを有する回路導体３が、厚さ１００μm〜４００μmの銅箔などの金属箔（厚いパターン）の場合でも、尖ったエッジ部７を丸めることができるので、丸められたエッジ部７ａにソルダーレジスト８の未着が発生するのを抑制することができる。
○工程（５）でのウエットエッチングにより削られるエッヂ部の厚さｔとエッヂ部の丸みの半径Ｒとの間には、半径Ｒ＝約２ｔという関係が成立しているため、ウエットエッチングの時間を最適に制御することにより、回路導体３の厚さＬとエッジ部７ａの半径Ｒとを最適な値に設定することができる。

これに対して、上記特許文献３に記載された製造方法では、図１０（ｄ）に示した状態で回路導体２０３のエッチングを行うが、そのエッチング時間が長くなると、回路導体の側面が削られていき、回路導体のエッジ部に再び角がついてくる。この点で、特許文献３に記載された製造方法と、一実施形態に係るプリント配線板の製造方法とは明確に異なる。
○ウエットエッチングによりエッジ部７に丸みを形成する工程（５）の後、回路導体３にソルダーレジスト８を、スクリーン印刷、カーテンコーター、スロットコーター、スプレー等により塗布するのが好ましい。

工程（５）でのウエットエッチングにより削られるエッヂ部７の厚さｔが薄い場合（例えば、ｔ＝１５μｍの場合）、十分な丸みが得られず、ソルダーレジスト８の未着やボイドが発生することもあり得る。しかし、回路導体３にソルダーレジスト８を、スクリーン印刷、カーテンコーター、スロットコーター、スプレー等により塗布する（噴霧する）ことで、ソルダーレジスト８の未着やボイドの発生を更に抑制することができる。

（ａ）〜（ｆ）は一実施形態に係るプリント配線板の製造方法の工程図。（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ図１（ｄ）〜（ｆ）の一部拡大図。プリント配線板における尖ったエッジ部を有する回路導体の断面を示す写真を模式的に示した説明図。エッジ部を１５μｍ削った場合の回路導体の断面を示す写真を模式的に示した説明図。エッジ部を２０μｍ削った場合の回路導体の断面を示す写真を模式的に示した説明図。エッジ部を３５μｍ削った場合の回路導体の断面を示す写真を模式的に示した説明図。一実施形態に係るプリント配線板の製造方法で実際に作製されたプリント配線板の断面を示す写真を模式的に示した説明図。（ａ）〜（ｄ）は従来のサブトラクティブ法によるパターン形成の製造方法を示す工程図。図８に示す製造方法で作製されたプリント配線板を示す断面図。（ａ）〜（ｆ）は特許文献３の製造方法を示す工程図。（ａ）は図１０（ｅ）の拡大図、（ｂ）は図１０（ｃ）の拡大図。従来の製造方法で作製されたプリント配線板にソルダーレジストの未着やボイドが発生している様子を示す断面図。厚銅パターンなどでソルダーレジストの未着が発生している様子を示す断面図。

符号の説明

１…プリント配線板、２…絶縁基板、３…回路導体、４…金属箔、５…フォトレジスト、７…エッジ部、７ａ…エッジ部、８…ソルダーレジスト。

Claims

絶縁基板上に形成した回路導体がソルダーレジストで被膜されたプリント配線板の製造方法において、
前記絶縁基板上に接着した金属箔をウエットエッチングして該絶縁基板上に、１００μｍ〜４００μｍの厚さを有する所望の配線パターンの回路導体を形成する第一のエッチング工程と、
前記回路導体を該回路導体上にフォトレジストの無い状態で、前記第一のエッチング工程と同じエッチング液を用いてウエットエッチングを行う第二のエッチング工程と、
前記第二のエッチング工程においてウエットエッチングした前記回路導体に、ソルダーレジストを塗布する工程と、
を備え、
前記第二のエッチング工程においては、前記回路導体を、１５μｍを超え３５μｍ以下の厚さ除去することにより、前記回路導体全体が丸くならないようにして所望の厚みの前記回路導体を形成しつつ、前記回路導体の上面側に前記第一のエッチング工程により形成された９０度未満のエッヂ部に丸みを形成することを特徴とするプリント配線板の製造方法。
前記９０度未満のエッヂ部に丸みが形成されたエッヂ部の丸みの半径をＲ、前記ウエットエッチングにより削られる前記エッヂ部の厚さをｔ、とすると、Ｒ＝約２ｔであって、ｔが１５μｍを超え、３５μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載のプリント配線板の製造方法。