JP5379619B2 - プリント配線板およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、外部接続用やＩＣ接続用のリード部やランド部等に連なる銅（Ｃｕ）配線パターン上にＰＳＲ（フォトソルダレジスト）膜を形成し、そのＰＳＲ膜で覆われることとなく露出している部分の各種リード部やランド部の表面上に選択的に無電解錫（Ｓｎ）めっき膜を形成してなる構造を有するプリント配線板およびその製造方法に関する。

近年、この種のプリント配線板のなかでも、特に配線ピッチがファインなものとして、プリント配線板上に設けられたＩＣ接続用のリード部にＬＣＤ（Liquid Crystal Display
device）駆動用ＩＣの接続パッドを金−錫（Ａｕ−Ｓｎ）共晶によって接続する構造を
有する、ＣＯＦ（Chip On Film）と呼ばれる方式のプリント配線板がある。
ＣＯＦ方式のプリント配線板では、配線ピッチを２０μｍとする技術の実用化が、現在、鋭意進められている状況にある。配線ピッチをこのようにファインにすることが強く要請される主要な理由の一つとしては、ＩＣの１個当りの処理信号数を増やして、できるだけ小さな面積のＣＯＦに実装することにより、そのＩＣやそれが実装されるＣＯＦの外形寸法のさらなる小型化を促進すると共に、その総合的な製造コストや材料コストの低廉化を図る、ということがある。

図６は、従来の液晶表示パネルなどに用いられているＣＯＦ方式のモジュール全体の概観を示したものである。絶縁性基板１０１としては、例えばポリイミドのような有機材料からなるフィルム基材などが用いられており、スタート材として、ラミネート、キャスティング、スパッタリング、蒸着などにより、銅（Ｃｕ）層が形成された２層ＣＣＬ（Copper Clad Lamination）材が一般的に用いられる。その銅層は、圧延や電解めっきによって所望の厚さに形成されており、それをフォトグラフィ法によってパターニングすることで、入力リード部１０２や出力リード部１０５、およびそれらとＩＣ１０４とをＩＣ接続用リード部（図示省略）を介して電気的に接続するための銅（Ｃｕ）配線パターン（図示省略）が形成される。銅配線パターンの殆どの部分は熱硬化型ＳＲ（Solder Resist）膜１
０３によって覆われている（以上、例えば特許文献１参照）。
特に、ＩＣ１０４と出力リード１０５とを結ぶ配線パターンが５００本を超えるようになると、銅配線パターンには極めてファインな配線ピッチが要求されることとなる。その銅配線パターンや入力リード１０２および出力リード１０５の表面全面には、無電解錫めっき膜が施され、そのめっき膜の形成後に、熱硬化型のＳＲを、必要な形状に印刷〜ポストベークして形成するのが一般的である。その後、ＩＣ１０４を金−錫（Ａｕ−Ｓｎ）共晶接続し、その接続部等を封止材（図示省略）によって封止して、図６に示したモジユールの主要部が完成する。こうして完成したモジユールの出力リード１０５には、液晶表示パネルが、例えばＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film）を介して接続される。

ＣＯＦは一般に、配線ピッチをファイン化することができ、かつ安価で、電気的信頼性も高いものとすることができるという特質を有しており、熱硬化型のＳＲと無電解錫（Ｓｎ）めっきとが組み合わされて採用される場合が殆どであり、例えばいわゆる液晶ＴＶ（テレビジョン）に用いられる液晶表示パネルの分野では、そのような組み合せはデファクト・スタンダードとなっている。
無電解錫めっきは、例えば特許文献２にて提示されているように、銅箔をパターン加工してなる銅配線パターンからの銅（Ｃｕ）の溶出という不都合な特質を有している。このため、まず銅配線パターン全面に無電解錫めっきを施した後に、その銅配線パターンの所定位置を覆うように熱硬化型のＳＲを施す、という手順を踏むのが一般的となっている（従来の製造プロセスに関しては図示省略；以下同様）。
熱硬化型のＳＲを施した後は、無電解錫めっき膜の存在に因るウィスカの発生を防止するために、いわゆるベーキングを行うが、その際には、後のＩＣ実装工程での金−錫共晶接続を良好なものとするために、ベーキング後の無電解錫めっき膜に所定量の純錫（Ｓｎ）層が残るような条件を満たすように、例えば１３０℃以下の温度でベークを行うようにしている。

他方、リジット多層プリント配線板の分野では、ロジックＩＣをフリップチップ実装する構造を有するリジット多層プリント配線板における、最外層の銅配線パターンの上にＰＳＲ膜を設け、そのＰＳＲ膜にフォトリソグラフィ法によって多数の微細な開口を設けることで、その開口にて露出した各種リード部等の表面に、ロジックＩＣの接続パッドをはんだリフローで接続することができるようにしている。この方式は、Ｃ４とも呼ばれ、例えば外形寸法が比較的大きめで、かつ入出力端子数が５００個以上のようないわゆる超多ピンのＩＣにおける、その極めて多数の入出力用接続用パッドと、それに対応するリジッド多層プリント配線板における極めて多数のＩＣ接続用のリード部とを、１つのリフロー工程で接続することが可能な構造として、最も適しているものと考えられる。

ところで、近年提案されている新技術として、例えば５００個以上のような極めて多数の接続用パッドを有するＩＣが実装できるように、その接続用パッド数に対応した５００個以上のＩＣ接続用のリード部を設けることが要請されるプリント配線板において、ＰＳＲ膜に５００個以上の微細なビアを二次元的に縦横に亘って配列形成し、その個々のビアの開口からランド部をそれぞれ露出させ、そのランド部の表面上に、例えばはんだバンプを設けることによって、一般的なプリント配線板と同様にはんだリフロー接続し、他方、ＩＣ接続用のリードは一般的なＣＯＦと同様の金−錫共晶接合によって接続する、という技術がある（この構成については図示省略）。

特開２００４−２２１５９０号公報 特開２０００−３６５２１号公報

しかしながら、上記のような新技術を実用化するためには、ＰＳＲ膜と無電解錫めっき膜とを組み合わせたＣＯＦ方式のプリント配線板の、さらに新しい構造や製造方法が必要となると考えられるが、その場合、特に、ＰＳＲ膜のポストキュア温度は一般に１５０℃以上と熱硬化型のＳＲ（Solder Resist）よりも高温なので、ＰＳＲ膜を設けてポストキ
ュアを行う工程よりも前の工程で無電解錫めっきを施すと、ＰＳＲ膜のポストキュアの際に、無電解錫めっき膜の皮膜全体に銅配線パターンの銅（Ｃｕ）が拡散し、その結果、ＩＣとの金−錫共晶接続が不可能になるという致命的な不都合が生じてしまうこととなる。
これを防止するためには、例えば、さらにもう一回あるいは複数回追加で無電解錫めっきを施す、といった対策が必要になるが、左様な２回以上の無電解錫めっきを施すことは、そのプリント配線板の全体的な構造や製造プロセスの複雑化・煩雑化を招いてしまい、延いては製造コストや材料コストの低廉化の阻害要因となる。このため、一回の無電解錫めっきのみで済むように、ＰＳＲ膜を設ける工程（特にそのポストキュア工程）より以降に、無電解錫めっきを施す、という工程順を踏むことが必要となる。
ところが、このような工程順を踏む製造方法では、例えばＰＳＲ膜に設けたビアの開口パターンの再現性が良好でなかった場合には、無電解錫めっきを施す工程で、銅配線パターンから銅（Ｃｕ）が銅イオン（Ｃｕ^２＋）となって溶出してしまうという問題が生じる。これは、一般的なＰＳＲインクのうち、はんだリフロー接続に適しているのはネガ型のものであるが、そのネガ型のＰＳＲインクを塗布またはＰＳＲフィルムをラミネートして
なるＰＳＲ膜に微細なビアの開口パターンを露光する際に、不可避的に露光光の回折現象が生じることに起因して、ＰＳＲ開口部付近に現像残りや潜像形成不良などの不具合が発生しやすいことによるものと考えられる。而してこのような回折現象の発生自体を、露光装置の光学系を全面的に特殊なものに変更することなしに、根本的に回避または解消することは、実際上極めて困難もしくは実質的に不可能である。また、そのように露光装置の光学系を全面的に特殊なものに変更することは、極めて高いコストや手間が要求される上に、そのような光学系を技術的に開発〜実用化すること自体からして、ここでの本来の解決課題とは別の技術的困難さや煩雑さも多くなる虞がある。

あるいは、そのようなＰＳＲ膜に形成される微細なビアのパターン不良の発生を外観検査によってチェックすることで品質管理を行って、出荷される製品としてのプリント配線板の品質を維持・保証する、という対処法も有効であると考えられる。
ところが、実際上、５００個以上のような極めて多数の微細なビアの外観検査を、例えば倍率５〜５０倍の実体顕微鏡等を用いて目視等によって行おうとしても、その個数が５００個以上のように余りにも多く、かつそれらはＰＳＲ膜の形成されている領域内に二次元的に縦横に亘って配置されているので、その作業能率が低いものとならざるを得ないという問題がある。また、極めて微細なビアの品質を評価するに際して、その品質の良否を外観の目視によって安定的に正確に判定することは、その良否の境界が必ずしも明確ではないことなどに起因して、極めて困難なものとならざるを得ないという問題がある。

また、ＰＳＲ膜を設けた後に無電解錫めっきを施す、という工程順を踏む場合には、そのＰＳＲ膜に設けられるビアが微細であること、およびそのＰＳＲ膜の材質がそれに本来要求される性能の点から無電解錫めっき液を弾きやすいものであること、ならびに無電解錫めっき液自体が所定の表面張力を有していることなどに起因して、ＰＳＲ膜に設けられたビアの開口にて露出しているランド部の表面に無電解錫めっき液がその成分バランスを一定の適正なバランスに維持できるような速さや均一さで到達することが、困難なものとなる虞がある。このため、無電解錫めっき浴に入る直前のビアにて露出しているランド部の表面には、いわゆる液切り状態が生じやすくなるなどして、そのランド部の表面に設けられる無電解錫めっき膜の表面上に、ムラやめっき不良等が生じたり、銅（Ｃｕ）の局部的溶出が発生したりするという問題がある。

本発明は、このような問題に鑑みて成されたもので、その目的は、特に銅配線パターン上の所定位置にＰＳＲ膜を設け、そのＰＳＲ膜に覆われておらずに露出したリード部や、ＰＳＲ膜を貫通するように設けられたビアによって露出するように設けられたランド部の表面に無電解錫めっきを施してなるプリント配線板において、ビアの開口パターンの外観品質を安定的に正確に検査することを可能とし（あるいはそのようなビアの開口パターンの不具合の発生と強い相関関係のある、ビアの開口にて露出するランド部における銅（Ｃｕ）の溶出の発生の有無を安定的に正確に検査することを可能とし）、かつ無電解錫めっき膜に外観ムラや品質不良等が生じることを抑止ないしは解消することを可能とした、プリント配線板およびその製造方法を提供することにある。

本発明のプリント配線板は、絶縁性基板と、前記絶縁性基板上に設けられた、外部接続用および／またはＩＣ接続用のリード部と、ＩＣ接続用のランド部と、前記リード部および／または前記ランド部に連なる銅（Ｃｕ）配線パターンと、前記銅配線パターン上を覆うように形成されたＰＳＲ（フォトソルダレジスト）膜と、前記ＰＳＲ膜を貫通するように設けられたビアの開口にて露出している前記ランド部の表面および前記ＰＳＲ膜で覆われておらずに露出している前記リード部の表面に選択的に施された無電解錫（Ｓｎ）めっき膜とを有するプリント配線板であって、前記銅配線パターンのうちの少なくとも１本は、前記ビアの開口にて露出している前記ランド部と、当該ランド部とは別の位置にて当該
ランド部の露出面積よりも小さな面積で表面が露出するように設けられた銅（Ｃｕ）溶出検知用リード部とに接続されており、かつ当該銅溶出検知用リード部の表面に無電解錫めっき膜が形成されており、前記ビアの開口面積を同じ面積の円に変換したと仮定したときの当該円の直径Ｄに対する前記ＰＳＲ膜の銅配線上の膜厚ｔの比であるアスペクト比ｔ／Ｄが０．１０以下となるように、前記ビアおよび前記ＰＳＲ膜が形成されており、かつ前記ＰＳＲ膜の膜厚が前記銅配線パターンの表面からの高さで８μｍ以上２０μｍ以下であることを特徴としている。
本発明のプリント配線板の製造方法は、絶縁性基板上に、外部接続用および／またはＩＣ接続用のリード部と、素子接続用のランド部と、前記リード部および／または前記ランド部に連なる銅（Ｃｕ）配線パターンを形成する工程と、前記銅配線パターン上を覆うようにＰＳＲ（フォトソルダレジスト）膜を形成する工程と、前記ＰＳＲ膜で覆われておらずに露出しているリード部および前記ＰＳＲ膜を貫通するように設けられたビアの開口にて露出している前記ランド部の表面に選択的に無電解錫（Ｓｎ）めっき膜を形成する工程とを含んだプリント配線板の製造方法であって、前記銅配線パターンのうちの少なくとも１本を、前記ビアの開口にて露出しているランド部と、当該ランド部とは別の位置にて当該ランド部の露出面積よりも小さな面積で表面が露出するように設けられた銅（Ｃｕ）溶出検知用リード部とに接続したパターンとして形成する工程と、膜厚が前記銅配線パターンの表面からの高さで８μｍ以上２０μｍ以下となり、かつ前記ビアの開口面積を同じ面積の円に変換したと仮定したときの当該円の直径Ｄに対する前記ＰＳＲ膜の膜厚ｔの比であるアスペクト比ｔ／Ｄが０．１０以下となるように、前記ＰＳＲ膜を形成する工程と、前記ＰＳＲ膜の形成後に、前記リード部の表面および前記ランド部の表面ならびに前記銅溶出検知用リード部の表面に、無電解錫めっき膜を形成する工程とを含むことを特徴としている。

本発明によれば、銅配線パターンのうちの少なくとも１本は、ビアの開口にて露出しているランド部と、そのランド部とは別の位置にてそのランド部の露出面積よりも小さな面積で表面が露出するように設けられた銅（Ｃｕ）溶出検知用リード部とに接続されており、その銅溶出検知用リード部の表面にも無電解錫（Ｓｎ）めっき膜が形成されているようにしたので、無電解錫（Ｓｎ）めっきを施した際に、ビアの開口にて露出しているランド部の表面に銅（Ｃｕ）の溶出が発生した場合には、それに起因して銅溶出検知用リード部の表面に形成される無電解錫（Ｓｎ）めっき膜の膜厚が、銅（Ｃｕ）の溶出がなかった場合とは異なった膜厚となり、それに基づいて、ビアの開口パターンの外観品質を安定的に正確に検査することが可能となる。あるいは、そのようなビアの開口パターンの不具合の発生と強い相関関係のある、ビアの開口にて露出するランド部における銅（Ｃｕ）の溶出の発生の有無を安定的に正確に検査することが可能となる。
また、さらには、ビアの開口面積を同じ面積の円に変換したと仮定したときの、その円の直径Ｄに対するＰＳＲ膜の膜厚ｔの比であるアスペクト比ｔ／Ｄが０．１０以下となるように、ビアおよびＰＳＲ膜が形成されており、かつＰＳＲ膜の膜厚が銅配線パターンの表面からの高さとして測定して８μｍ以上２０μｍ以下となるようにしたので、無電解錫めっき膜に外観ムラや品質不良等が生じることを抑制ないしは解消することが可能となる。

本発明の実施の形態に係るプリント配線板の概観を示す図である。 本発明の実施の形態に係るプリント配線板における、特に表面に無電解錫めっき膜が形成されたランド部およびＩＣ接続用のインナーリード部ならびに銅溶出検知用リード部と、それらに連なると共にＰＳＲ膜に覆われた銅配線パターンとを、部分的に抽出・拡大して示す図である。 本発明の実施の形態に係るプリント配線板における、銅溶出検知用リード部をＩＣ接続用のインナーリード部で兼用した構成とした場合の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係るプリント配線板における作用を模式的に示す図である。 本発明の実施の形態に係るプリント配線板におけるビアの開口のアスペクト比（ｔ／Ｄ）を模式的に示す図である。 従来のＣＯＦ方式のプリント配線板の概観の一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態に係るプリント配線板およびその製造方法について、図面を参照して説明する。
このプリント配線板の主要部の構成は、図１、図２に示したように、絶縁性基板１の片面上に、外部接続用リード部２、銅（Ｃｕ）配線パターン３、ＩＣ４、ランド部５、ＰＳＲ（フォトソルダレジスト）膜６、ビア７、インナーリード部８、銅（Ｃｕ）溶出検知用リード部９を備えている。

さらに詳細には、このプリント配線板は、絶縁性基板１上に設けられた、外部接続用リード部２およびＩＣ接続用のインナーリード部８と、ＩＣ接続用のランド部５と、外部接続用リード部２またはインナーリード部８もしくはランド部５のうち少なくともいずれか１種類に連なる銅配線パターン３と、その銅配線パターン３の主要部の上を覆うように形成されたＰＳＲ膜６と、そのＰＳＲ膜６で覆われておらずに露出している外部接続用リード部２の表面およびＰＳＲ膜６を貫通するように設けられたビア７の開口にて露出しているランド部５の表面に選択的に施された無電解錫（Ｓｎ）めっき膜（図示省略）とを有するプリント配線板であって、銅配線パターン３のうちの少なくとも１本が、ビア７の開口にて露出しているランド部５とそのランド部５とは別の位置に設けられてそのランド部５の露出面積よりも小さな面積で表面が露出している銅溶出検知用リード部９とに接続されており、その銅溶出検知用リード部９の表面にも無電解錫めっき膜が形成されており、かつ前記ビアの開口面積を同じ面積の円に変換したと仮定したときの、その円の直径Ｄに対するＰＳＲ膜の膜厚ｔの比であるアスペクト比ｔ／Ｄが、０．１０以下となるようにビア７およびＰＳＲ膜６が形成されており、かつそのＰＳＲ膜６の膜厚ｔが、銅配線パターンの表面からの高さ（厚み）で測定して８μｍ以上２０μｍ以下となっている。
ここで、本実施の形態では、望ましい一態様として、ランド部５に連なっている全ての銅配線パターン３が、銅溶出検知用リード部９にも連なるように設けられている構成を主眼に置いて説明するものとする。

それら外部接続用リード部２、ランド部５、インナーリード部８、銅溶出検知用リード部９の各表面上に施された無電解錫めっき膜は、一回のめっきプロセスによって形成された一回めっき膜であり、そのめっき膜の厚さ方向における実質的な組成上の構成は、図示は省略するが、表面から順に、銅（Ｃｕ）を含まない純錫（Ｓｎ）めっき領域と、銅（Ｃｕ）が拡散した銅拡散錫めっき領域とを含んだ構成となっており、かつその電解錫めっき膜全体の膜厚が、０．１０μｍ以上０．６０μｍ以下となっている。
このような膜厚とすることが望ましい理由は、錫めっき厚が０．１０μm未満では、ベ
ーク時に純錫層を残すことが困難であり、また市販の錫めっき液では、０．６μm超の錫
めっき厚を確保することが困難であるからである。

絶縁性基板１は、例えばポリイミド樹脂フィルムのような有機材料を含んだ材質のものであり、銅配線パターン３は、配線ピッチが４０μｍ以下となっている。
また、銅配線パターン３は、配線ピッチが４０μｍ以下の部分を含んでおり、かつその配線ピッチが４０μｍ以下の部分では、その銅配線パターン３の立体的なトップ幅が２μｍ以下となっている。
このような配線ピッチとすることが望ましい理由は、ＰＳＲ膜６から露出している銅溶
出検知用リード部９の表面積（錫めっき面積）が小さいほど、ランド部での銅の溶出に対する感度が向上するので好ましいからである。
また、このようなトップ幅とすることが望ましい理由は、自動外観検査機や測定器が安定的に銅溶出検知用リード部９のトップ幅を認識することができ、かつその銅溶出検知用リード部９の表面積（錫めっき面積）を小さくすることができるからである。

ＰＳＲ膜６には、所定の位置ごとに、ランド部５の表面を露出させるためのビア７の開口が、例えば円形や楕円形のようなパターン形状で設けられている。そのＰＳＲ膜６の下に銅配線パターン３が形成されている。ＰＳＲ膜６の膜厚ｔは、銅配線パターン３の表面から８μｍ以上２０μｍ以下の厚さに設定されている。
このような膜厚ｔとすることが望ましい理由は、ＰＳＲ膜６自体の耐湿性や電気的絶縁信頼性を確保するという観点から、少なくとも８μｍ以上の膜厚が必要であり、またＰＳＲ膜６の加熱収縮による反りやビア７をそのパターン再現性を損なうことなく小径化するという観点から、２０μｍ以下の膜厚とすることが必要となるからである。
また、無電解錫めっき浴に入る直前のビアにて露出しているランド部の表面にいわゆる液切りムラが生じることなどに起因してそのランド部の表面に設けられる無電解錫めっき膜の外観にムラやめっき不良等が生じたり、銅（Ｃｕ）の局部的溶出が発生したりすることを抑制ないしは解消するためには、めっき液の成分バランスを維持するような速さで、めっき液を、ビア７の開口にて露出しているランド部５の表面に供給する必要があるが、それを可能とするビア７のアスペクト比（図５に示したように、ビア７の開口面積を同じ面積の円に変換したと仮定したときの、その円の直径Ｄに対するＰＳＲ膜６の膜厚ｔの比＝ｔ／Ｄ）は、０．１０以下が好適であることを、本発明の発明者達は、アスペクト比（ｔ／Ｄ）の値を種々に変更した試料を作製し、それを用いた実験を行った結果、確認した。また、ビア７のパターン形状としては、円形または楕円形が、その多数のビア７をマトリックス状のような二次元配置形成するレイアウトの観点から望ましい。
ここで、ＰＳＲ膜６の上には、さらに１層以上のＰＳＲ膜（図示省略）を積層するようにしてもよい。

インナーリード８は、ＩＣ４の接続用パッドに対して金−錫共晶接続されるように設定された接続用リード部である。銅溶出検知用リード部９は、後述するような作用によって、ビア７で露出しているランド部５の表面に銅（Ｃｕ）の溶出が発生した場合に、それをこのランド部５の表面に形成される無電解錫めっき膜の異常析出として検知するために設けられたものである。
ＩＣ４の入出力端子数（ピン数）が５００本の場合には、一般に、それに対応してインナーリード部８、ランド部５、ビア７も、それぞれ５００個を設けることが必要となる場合が多い。このような極めて多数のランド部５が、広い範囲に亘って二次元的に縦横に配置されている場合、その１個ずつを実体顕微鏡で外観検査していくことは、作業能率が極めて悪いものとなる。しかし、それとは対照的に、図２に一例を示したように、限られた狭い範囲内にファインピッチで整然と配列形成されている銅溶出検知用リード部９を、その表面に設けられた無電解錫めっき膜の析出異常に着目して実体顕微鏡で外観検査した方が、例えば１０倍以上のような高い効率で外観検査することが可能となるのである。

ここで、銅溶出検知用リード部９は、そのパターン加工精度上の不都合等が生じることのない範囲内で、インナーリード８や外部接続用リード部２よりもファインピッチに形成することが望ましい。そのようにすることにより、上記の如く実体顕微鏡で外観検査を行う際の作業能率を、さらに高いものとすることが可能となる。また、銅溶出検知用リード部９自体は、基本的に、外部との電気的接続等には何ら関与しないものなのであるから、例えばモジュールの状態になるなどして完成した最終製品では、ＩＣ４の実装後にポッティング樹脂等によって封止または被覆された状態にしてもよい。
あるいは、銅溶出検知用リード部９は、ＩＣ接続用リード部であるインナーリード部８
の露出面積をランド部５の露出面積よりも小さくすることが可能である場合には、図３に一例を示したように、インナーリード部８と兼用としてもよい。その場合のインナーリード８兼銅溶出検知用リード部９の配線ピッチは、銅配線パターン３や、それに連なる図２に示した構造における銅溶出検知用リード部９の場合と同様に、４０μｍ以下とすることが望ましい。

このプリント配線板の製造方法における主要部は、次のようなものである。
絶縁性基板１上に、外部接続用リード部２と、ランド部５と、インナーリード部８と、それらのうちの少なくともいずれか１種類に連なる銅配線パターン３を形成する工程と、銅配線パターン３上を覆うようにＰＳＲ膜６を形成する工程と、ＰＳＲ膜６で覆われておらずに露出している外部接続用リード部２、インナーリード部８、ＰＳＲ膜６を貫通するように設けられたビア７の開口にて露出しているランド部５の、各表面に一回の無電解錫めっきプロセスによって選択的に無電解錫めっき膜を形成する工程とを含んだプリント配線板の製造方法であって、銅配線パターン３のうちの少なくとも１本を、ビア７の開口にて露出しているランド部５と、そのランド部５とは別の位置にてそのランド部５の露出面積よりも小さな面積で表面が露出するように設けられた銅溶出検知用リード部９とに接続したパターンとして形成する工程と、銅配線パターン３の表面からの高さ（厚み）として測定される膜厚ｔが８μｍ以上２０μｍ以下となり、かつ前記ビアの開口面積を同じ面積の円に変換したと仮定したときの当該円の直径Ｄに対する前記ＰＳＲ膜の膜厚ｔの比であるアスペクト比ｔ／Ｄが０．１０以下となるように、前記ＰＳＲ膜を形成する工程と、ＰＳＲ膜６の形成後に、外部接続用リード部２、インナーリード部８、ランド部５の各表面ならびに銅溶出検知用リード部９の表面に、無電解錫めっき膜を形成する工程とを含んでいる。

そして、上記の製造方法によって製造されたプリント配線板では、無電解錫めっき膜を形成した後、銅溶出検知用リード部９の表面に形成された無電解錫めっき膜の膜厚や外観に基づいて、ランド部５の表面における銅（Ｃｕ）の溶出の有無の判定またはそのランド部５のビア７の開口のパターン再現性の良否判定を行うことができる。

ここで、上記の製造方法の主要な流れにおいて、ＰＳＲ膜６を形成する前に、プラズマを用いた洗浄、および／または過酸化水素、硫酸、過マンガン酸カリウム、過マンガン酸ナトリウムのいずれかの薬剤を含む処理液を用いた洗浄を、その製造中のプリント配線板上に施すことは、望ましい一態様である。
また、無電解錫めっきについては、ＰＳＲ膜６のポストベーク温度が１５０℃以上と高く、その温度では銅（Ｃｕ）が無電解錫めっき膜中に拡散し、遂には全層（全厚さ）に亘って純錫（Ｓｎ）層が消滅してしまう虞が高い。このため、ＰＳＲ膜６のポストベーク後に、無電解錫めっき膜の形成を行うという手順を踏むことが必要となる。また、ＩＣ４の超多端子化（いわゆる超多ピン化）に対応するためには、例えば５００個を超えるビア７を形成する必要があるが、その場合、各個片の実装パッケージの小型化や低コスト化のために、ビア７の直径は例えば２５０μｍ以下のような超小径化・超小面積化が要求されるので、熱硬化型ＳＲインクの印刷による塗布で形成される方式の熱硬化型ＳＲ膜では、良好な開口パターン形状を得ることは実際上不可能である。このため、ＰＳＲ膜６を用い、それにフォトリソグラフィ法によってパターン加工を施して、微細なビア７の形成を行うことが得策となる。

このプリント配線板の製造方法においては、銅配線パターン３のパターン加工を行う工程までは、一般的な液晶表示パネル用のＣＯＦのようなプリント配線板などの製造方法で用いられるプロセスと同様の一般的なプロセスを適用可能である。
そのパターン加工工程では、フォトリソグラフィ法およびエッチング法によってパターン加工を行って銅配線パターン３を形成するようにすることは、望ましい具体的一態様で
ある。その場合、エッチング液としては、塩化第二鉄系、または塩化第二銅系のものが利用可能である。また、そのようなエッチング液に曝されることとなるので、絶縁性基板１の材質としては、そのようなエッチング液等の薬剤や水分・湿気等に対する物性変動の少ないものが望ましい。また、ＰＳＲ膜６のポストベークやモジュール製造時（ＩＣ４の実装時など）の加熱に耐えられる耐熱性も必要である。それらの条件に適合する絶縁性基板１の具体的な材料基材としては、例えばポリイミド系の基材が適格である。

そして、上記の条件をほぼ満たすＣＣＬ（Copper Clad Lamination）材としては、スパッタ法によって形成されたものが好適である（例えば、商品名；エスパーフレックス／住友金属鉱山社製、または商品名；メタロイヤル／東レアドバンストフィルム社製など）。

銅配線パターン３のパターン加工後は、ＰＳＲ膜６用のインク材料をスクリーン印刷法によってこの製造中のプリント配線板上に塗布することとなるが、その前処理として、銅配線パターン３の表面上に付着・残存している虞のある有機物の残渣や汚染物質等を除去するために、例えばアルカリ性の過マンガン酸カリウム液などを用いて弱いデスミアを施すことや、硫酸を用いて銅配線パターン３の表面の酸化膜の除去を行うことは、最終的に得られる銅配線パターン３の電気的信頼性を確保するために有効である。
使用可能なＰＳＲ膜６用のインク材料としては、具体的に実験等を行って確認したところ、モジュールの出力側の接続がはんだリフローによって成されるように設定されている場合には、太陽インキ社製のＰＳＲ−４０００シリーズが、はんだリフロー工程との相性がよく、好適であった。あるいは、はんだリフロー時のブリッジ対策としてＰＳＲ膜６を２層以上の積層構造とする場合には、ＰＳＲ膜６の第１層目のポストベークを１０〜１００％実施した後に、２層目以降の形成を行うようにすることが望ましい。

ＰＳＲ膜６を塗布、ポストベークした後、そのＰＳＲ膜６に対してフォトリソグラフィ法によってパターン加工を施して、各ランド部５の表面を所定の寸法および開口パターン形状で露出させる例えば円形または楕円形などのようなパターン形状の微細なビア７等を形成する。
このとき、ＰＳＲ膜６の膜厚ｔが銅配線パターン３の表面から測定して８μｍ以上２０μｍ以下の厚さとなるようにする。また、それと共に、ビア７のアスペクト比（図５に模式的に示したようなｔ／Ｄ）が０．１０以下となるようにする。

このようにしてＰＳＲ膜６を形成した後、ＰＳＲ膜６で覆われることなく露出している外部接続用リード部２、ランド部５、インナーリード部８、銅溶出検知用リード部９の各表面に、無電解錫（Ｓｎ）めっきを施すこととなるが、この無電解錫めっき工程で用いられるめっき液としては、具体的には、市販の無電解錫（Ｓｎ）めっき液を用いることが可能である。
この工程で形成する無電解錫めっき膜の膜厚は、０．４〜０．５μｍ程度が好適である。これは、０．５μｍ超のように厚過ぎると、その無電解錫めっき膜の外観不良等が発生しやすくなり、また逆に０．４μｍ未満のように薄過ぎると、その無電解錫めっき膜に対するポストベーク後に、実用上十分な純錫（Ｓｎ）層を残すことが困難になるからである。そのポストベークプロセスは、１００℃以上１３０℃以下の温度範囲内で行うものとし、意図的に銅配線パターン３から銅（Ｃｕ）原子を無電解錫めっき膜内へと拡散させることで、その無電解錫めっき膜からのウィスカの発生を抑止ないしは解消する。なお、このポストベークプロセスでは、無電解錫めっき膜における純錫（Ｓｎ）領域が０．２μｍ程度の厚さで残るようにすることが望ましい。

本発明の実施の形態に係るプリント配線板およびその製造方法では、ビア７の開口から露出しているランド部５における銅（Ｃｕ）の溶出を、簡易に、正確かつ能率よく検知（検査）することができる。その作用について、図４の模式図に即して説明する。
実装されるＩＣ４の接続用パッド数が、例えば５００個以上のように極めて多い揚合には、それに対応して、プリント配線板側のビア７の開口寸法は、例えば直径２５０μｍ以下のように微細径化・微細面積化を余儀なくされる。そして、ビア７が小面積であるほど、それを形成するためのＰＳＲ膜６の露光工程における露光光の回折の悪影響が、完成したビア７のパターン再現性に生じやすくなる。特に、このプリント配線板およびその製造方法で好適なＰＳＲ膜６はネガ型（光が当たったところが硬化して、現像時に溶けないで残る）なので、ビア７の開口付近には、同心円状に現像残り等に起因したパターン形成不良が発生する虞（不都合な事象の発生確率）が高くなる。

そのようなパターン形成不良がビア７の開口付近に生じると、無電解錫めっき膜の形成時に、いわゆる隙間腐食のような形で局部電池１０が生じて、錫（Ｓｎ）めっき膜が形成されるよりも速い反応速度で、ランド部５における局部電池１０が生じている部分の表面から銅（Ｃｕ）が銅イオン（Ｃｕ^２＋）１２となって溶出する。
そうすると、銅配線パターン３の内部では、銅イオン１２が抜け出した分だけ、電子（ｅ⁻）１１が過剰な状態になる。そして、ビア７の開口は極めて小径であることから、めっき液の循環や供給が難しい傾向にあるため、ビア７の開口付近では錫イオン（Ｓｎ^２＋）１３ａが不足気味になり、ビア７の開口付近つまりランド部５の表面における、無電解錫めっき膜の成長は遅くなる。他方、それに比べて、ＰＳＲ膜６の端部や比較的大きめの開口部にて露出している銅溶出検知用リード部９、外部接続用リード部２、インナーリード部８の各表面では、めっき液の循環や供給が円滑に行われやすいので、錫イオン（Ｓｎ^２＋）１３ｂの供給も十分に行われることとなる。

その結果、銅配線パターン３内の過剰な電子１１は、ランド部５における局部電池１０で発生した後、矢印１４で模式的に示したように銅配線パターン３を通って、ランド部５とは別の、例えばＰＳＲ膜６の端部にて露出するように設けられた銅溶出検知用リード部９の位置へと移動し、その表面で錫イオン１３ｂと結合して、無電解錫めっき膜（図示省略）となる。このような銅（Ｃｕ）が溶出したことで生じる過剰な電子１１の振舞いによって、銅溶出検知用リード部９の表面における無電解錫めっき膜の形成速度が、ランド部５の表面における無電解錫めっき膜の形成速度よりも速くなる。ここで銅配線パターン３内を矢印１４で示したように移動する過剰な電子１１の量が一定と仮定すると（つまり銅配線パターン３からの電子１１の漏出や他の部位等からの電子の流入が全くないものとすると）、銅配線パターン３に連なる銅溶出検知用リード部９や外部接続用リード部２やインナーリード部８の各表面では、その露出面積が小さいほど、無電解錫めっき膜の成長速度が増して、異常析出が発生しやすくなる。

このことから、ビア７の開口にて露出しているランド部５に銅配線パターン３を介して連なる銅溶出検知用リード部９を、例えばＰＳＲ膜６の端部のような、めっき液の循環が円滑に行われる部位に、露出面積を小さめに設けることにより、微細なビア７にて露出しているランド部５に発生した銅（Ｃｕ）の溶出を、銅溶出検知用リード部９の表面における無電解錫めっき膜の異常析出（より具体的にはその膜厚の増大）という明確な外観に基づいて、検知（あるいは検査もしくは判定）することが可能となる。

また、その検知精度をより高いものとするためには、銅溶出検知用リード部９の露出面積を、より小さなものとすればよいことになる。そのような小さな表面積にする具体的な手段としては、（１）そのボトム幅を小さくする、（２）そのトップ幅を小さくする、（３）その露出長さを短くする、（４）その厚さを薄くする（銅溶出検知用リード部９の側面にも着膜するので）、という手段を個別に用いるか、もしくはそれらを適宜に組み合わせて用いるようにすればよい。

但し、銅配線パターン３やその他各種パターンの寸法や形状を自動測定装置等によって
測定・検査する場合には、銅配線パターン３等のトップ幅は、測定結果の信頼性を確保するために、約１μｍ以上とすることが望ましい。また、ボトム幅については、銅配線パターン３等の厚さと同等かそれ以上とすることが、機械的強度の確保の点で望ましいが、実装の際に外力が加わらない部位の場合などについては、この限りでない。

なお、絶縁性基板１として利用可能な、ポリイミド樹脂フィルム以外の有機材料としては、例えばポリアミドイミド系、アラミド系材料等を挙げることができる。 また、所定
以上の剛性を有する材料を用いることが要請される場合には、例えばガラスクロスにエポキシ系やＢＴレジン系の樹脂を組み合わせた基板材料等を用いることが可能である。
また、銅配線パターン３のパターン形成法としては、エッチング法のようなサブトラクティブ法以外にも、アディテイブ法やセミアディティブ法を用いることも可能である。
また、ＰＳＲ膜６のインク材料の塗布方法としては、インクコータを用いた方法等を用いることが可能である。あるいは、絶縁性基板１上にインク材料を塗布するのではなく、銅配線パターン３が形成された絶縁性基板１上にドライフィルムＰＳＲをラミネートするようにしてもよい。
また、ＰＳＲ膜６にビア７の開口を形成する方法としては、フォトリソグラフィ法以外にも、正確にビーム径やエネルギ密度等を調節することなどが必要とされるが、レーザビーム照射法などを用いることも可能である。そしてこのレーザビーム照射法を用いる場合には、ＰＳＲではなく熱硬化型ＳＲを使用することも可能となる。また、そのような熱硬化型ＳＲとしてポリイミド系のものを用いる場合には、薬液によるエッチングプロセスによって、ビア７の開口を形成することも可能である。

以上説明したように、本発明の実施の形態に係るプリント配線板およびその製造方法によれば、ＰＳＲ膜６に設けられたビア７の開口にて露出するランド部５の表面で発生する銅（Ｃｕ）の溶出の発生の有無を、そのランド部５に銅配線パターン３を介して連なるように設けられた銅溶出検知用リード部９の表面における無電解錫めっき膜の析出異常に着目して、簡易かつ明確に検知することが可能となる。また、その銅溶出検知用リード部９の表面における無電解錫めっき膜の析出異常の発生の程度、つまり銅溶出の検知感度は、主にその銅溶出検知用リード部９の露出面積を小さくすることによって、より高感度なものとすることができるので、そのような露出面積を適宜に所望の大きさに調節することにより、ランド部５の表面で発生する銅（Ｃｕ）の溶出の発生の有無を判定する境界（閾値）を適宜に所望のレベルに設定・調節することも可能となる。
そして、その結果、実体顕微鏡で外観検査を行う際に、１個ずつビア７の開口にて露出しているランド部５を検査する代りに、比較的狭い限定された範囲内に整然とファインピッチで一列に配列形成されている一纏まりの銅溶出検知用リード部９の一群を、その列に単純に沿って検査するだけで済むこととなる。そしてまた、実体顕微鏡の一視野内で、多数の銅溶出検知用リード部９を整然と目視確認することが可能となるので、外観検査の効率を、個々のランド部５の一つ一つを探しながら確認する方法と比較して、飛躍的に高いものとすることが可能となる。また、同じパターン形状の銅溶出検知用リード部９を整然と配列形成してなるものとすることにより、実体顕微鏡の一視野内で、一つの銅溶出検知用リード部９の外観や膜厚を他の銅溶出検知用リード部９のそれと比較して確認・検査することが可能となるので、その外観検査における異常の発見を、さらに容易かつ確実なものとすることができ、延いてはその外観検査の精度や信頼性の向上にも寄与することが可能となる。
また、ビア７の開口面積を同じ面積の円に変換したと仮定したときの、その円の直径Ｄに対するＰＳＲ膜６の膜厚ｔの比であるアスペクト比ｔ／Ｄが０．１０以下となるように、ビア７およびＰＳＲ膜６が形成されており、かつＰＳＲ膜６の膜厚ｔが銅配線パターン３の表面から８μｍ以上２０μｍ以下の厚さとなるようにしたので、ＰＳＲ膜６に要求される電気的絶縁信頼性や機械的耐久性等の基本的な諸性能を満たしつつ、めっき液をビア７の開口にて露出しているランド部５の表面へと円滑かつ好適な速度で供給することが可
能となり、その結果、ランド部５の表面に形成される無電解錫めっき膜に外観ムラや品質不良等が生じることを抑制ないしは解消することが可能となる。

１ 絶縁性基板
２ 外部接続用リード部
３ 銅配線パターン
４ ＩＣ
５ ランド部
６ ＰＳＲ膜
７ ビア
８ インナーリード部
９ 銅溶出検知用リード部

Claims (7)

1. 絶縁性基板と、前記絶縁性基板上に設けられた、外部接続用および／またはＩＣ接続用のリード部と、素子接続用のランド部と、前記リード部および／または前記ランド部に連なる銅（Ｃｕ）配線パターンと、前記銅配線パターン上を覆うように形成されたＰＳＲ（フォトソルダレジスト）膜と、前記ＰＳＲ膜を貫通するように設けられたビアの開口にて露出している前記ランド部の表面および前記ＰＳＲ膜で覆われておらずに露出している前記リード部の表面に選択的に施された無電解錫（Ｓｎ）めっき膜とを有するプリント配線板であって、
   前記銅配線パターンのうちの少なくとも１本は、前記ビアの開口にて露出している前記ランド部と、当該ランド部とは別の位置にて当該ランド部の露出面積よりも小さな面積で表面が露出するように設けられた銅（Ｃｕ）溶出検知用リード部とに接続されており、かつ当該銅溶出検知用リード部の表面に無電解錫めっき膜が形成されており、
   前記ビアの開口面積を同じ面積の円に変換したと仮定したときの当該円の直径Ｄに対する前記ＰＳＲ膜の膜厚ｔの比であるアスペクト比ｔ／Ｄが０．１０以下となるように前記ビアおよび前記ＰＳＲ膜が形成されており、かつ前記ＰＳＲ膜の膜厚が前記銅配線パターンの表面からの高さで８μｍ以上２０μｍ以下である
   ことを特徴とするプリント配線板。
2. 請求項１記載のプリント配線板において、
   前記無電解錫めっき膜は、一回のめっきプロセスによって形成された一回めっき膜であり、当該めっき膜は、表面から順に、銅（Ｃｕ）を含まない純錫（Ｓｎ）めっき領域と、銅（Ｃｕ）が拡散した銅拡散錫めっき領域とを含んだ構成となっており、かつ当該無電解錫めっき膜全体の膜厚が、０．１０μｍ以上０．６０μｍ以下である
   ことを特徴とするプリント配線板。
3. 請求項１または２記載のプリント配線板において、
   前記絶縁性基板は、有機材料を含んだ材質からなるものであり、
   前記銅配線パターンは、配線ピッチが４０μｍ以下の部分を有する
   ことを特徴とするプリント配線板。
4. 請求項３に記載のプリント配線板において、
   前記配線ピッチが４０μｍ以下の部分では、その配線パターンのトップ幅が２μｍ以下の部分がある
   ことを特徴とするプリント配線板。
5. 請求項１ないし４のうちいずれか１つの項に記載のプリント配線板において、
   前記ＰＳＲ膜の上に、さらに１層以上のＰＳＲ膜を積層してなる
   ことを特徴とするプリント配線板。
6. 絶縁性基板上に、外部接続用および／またはＩＣ接続用のリード部と、素子接続用のランド部と、前記リード部および／または前記ランド部に連なる銅（Ｃｕ）配線パターンを形成する工程と、前記銅配線パターン上を覆うようにＰＳＲ（フォトソルダレジスト）膜を形成する工程と、前記ＰＳＲ膜で覆われておらずに露出しているリード部および前記ＰＳＲ膜を貫通するように設けられたビアの開口にて露出している前記ランド部の表面に選択的に無電解錫（Ｓｎ）めっき膜を形成する工程とを含んだプリント配線板の製造方法であって、
   前記銅配線パターンのうちの少なくとも１本を、前記ビアの開口にて露出しているランド部と、当該ランド部とは別の位置にて当該ランド部の露出面積よりも小さな面積で表面が露出するように設けられた銅（Ｃｕ）溶出検知用リード部とに接続したパターンとして形成する工程と、
   膜厚が前記銅配線パターンの表面からの高さで８μｍ以上２０μｍ以下となり、かつ前記ビアの開口面積を同じ面積の円に変換したと仮定したときの当該円の直径Ｄに対する前記ＰＳＲ膜の膜厚ｔの比であるアスペクト比ｔ／Ｄが０．１０以下となるように、前記ＰＳＲ膜を形成する工程と、
   前記ＰＳＲ膜の形成後に、前記リード部の表面および前記ランド部の表面ならびに前記銅溶出検知用リード部の表面に、無電解錫めっき膜を形成する工程とを含むことを特徴とするプリント配線板の製造方法。
7. 請求項６記載のプリント配線板の製造方法において、
   前記無電解錫めっき膜を形成した後、前記銅溶出検知用リード部の表面に形成された無電解錫めっき膜の膜厚に基づいて、前記ランド部の表面における銅（Ｃｕ）の溶出の有無の判定および／または前記ランド部のビアの開口のパターン再現性の良否の判定を行う工程を含む
   ことを特徴とするプリント配線板の製造方法。