JP5929396B2 - 配線基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、配線基板の製造方法に関する。

近年、電子機器の小型化、高密度実装化及び高性能化（高速化）に伴い、配線基板の多層化が進み、完成までの時間の増加が問題となっている。このため、各製造工程での時間短縮や工程の短縮が求められている。
また、配線基板の製造工程に関して、従来、最も一般的に知られている製造工程に、ソルダーレジスト塗布工程がある。この工程は、液状又はフィルム状の光硬化型ソルダーレジストを使用した、フォトリソグラフィーによるパターン形成工程である。以下、従来例に係る配線基板の製造方法について説明する。

図２は、従来例に係る配線基板の製造方法を工程順に示す断面図である。従来例では、まず、図２（ａ）に示すように、表面５１ａ上に銅配線５２ａ、銅パッド５２ｂが形成された基材５１を用意する。次に、図２（ｂ）に示すように、スクリーン印刷やロールコーターにより、基材５１の表面５１ａ上にソルダーレジスト５３を塗布し、プリベークを行って、ソルダーレジスト５３を半硬化させる。この工程は、スキージやロールの速度によるが、大板（５１０ｍｍ×６１０ｍｍ）１枚の塗布に、１〜５分程度を要する。またソルダーレジスト５３の種類によるが、プリベークに２０〜６０分程度の時間を要する。ただし、プリベークはコンベアーベーク炉等を複数枚流れるため、大板１枚当たりの実質的な所要時間は、５〜１２分程度となる。

次に、図２（ｃ）に示すように、露光による光硬化の酸素阻害防止のためのＰＥＴフィルム５４を、ロールラミネーターにより、ソルダーレジスト５３上にラミネートする。この工程では、ロールのスピードによるが大板１枚のラミネートに１〜２分程度の時間を要する。
その後、図２（ｄ）に示すように、フォトマスク５５を用いてソルダーレジスト５３にＵＶ（紫外線）５６を照射して露光する（即ち、ＵＶ露光を行う）。この工程はソルダーレジスト５３の種類による露光量の違いや、大板１枚に何ショット分の面付けを行うかによるが、大板１枚の露光に５〜１０分程度の時間を要する。

そして、図２（ｅ）及び（ｆ）に示すようにＰＥＴフィルム剥離後に、ソルダーレジスト５３の現像を行い、銅パッド５２ｂ上に開口部５７を形成する。この工程では、ソルダーレジスト５３の種類による現像時間、純水洗浄時間の違いによるが、複数枚の配線板が装置内を流れることを考慮すれば、大板１枚の現像に１〜２分程度の時間を要する。
最後に、フルキュア（ポストＵＶ露光、ポストベーク）を行い、ソルダーレジスト５３を完全硬化させて完成となる。この工程ではソルダーレジスト５３の種類によるが、大板１枚のポストＵＶ露光に１〜２分程度、ポストベークに６０〜１２０分の時間を要する。

このように、従来例に係るソルダーレジスト塗布工程では、ポストベークを除くと大板１枚の処理に、１４〜３３分程度の時間を要する。また、装置間での基板の移動やセッティング、滞留時間を考慮すると、大板１枚のタクトライムは、２０〜４０分程度となる。
一方、別の従来例として、特許文献１に開示されたものがある。この特許文献１では、インクジェットプリンタを用いてソルダーレジストパターンを描画する方法が開示されている。

特開平７−２６３８４５号公報

しかしながら、図２に示した従来例の場合、ロールコーターやスクリーン印刷機により液状のソルダーレジスト５３を塗布した後に、これを半硬化させるためのプリベークを行う。その後、パターン露光時の光硬化の酸素阻害防止のためのＰＥＴフィルム５４をラミネートする。そして、フォトマスクを用いてパターン露光を行った後、ＰＥＴフィルム５４を剥離して未露光部のソルダーレジスト５３の現像を行い、銅パッド５２ｂの上方を開口する。このように、ソルダーレジスト塗布工程は、多くの工程を必要とする。

フィルム状のソルダーレジストを用いる場合も、ロールラミネーターや真空プレス機によるラミネート後にフォトマスクを用いてパターン露光を行い、フィルム剥離後に未露光部のソルダーレジストを現像し、銅パッド５２ｂの上方を開口する。このため、多くの工程を必要とする点は同じである。
さらに、液状のソルダーレジストを用いる場合であって、塗布対象の配線板の銅配線パターンの粗密（残銅率）差が大きい場合は、例えば図２（ｃ）に示したように、密な部分ではソルダーレジスト５３が厚く塗布され、粗な部分ではソルダーレジスト５３が薄く塗布される傾向がある。このため、ソルダーレジスト５３の表面に凹凸が生じ易く、平坦性を確保し難いという課題がある。

また、特許文献１では、ソルダーレジストにおける開口パターンが細かくなるほど、ソルダーレジストの描画サイズを小さくする必要があり、ノズルサイズを微小にする必要がある。これにより、描画のスピードが低下し、描画時間が長くなる。また、ノズルサイズが小さいほど、硬化性を有するソルダーレジストの目詰まりが起こり易い。これを防ぐためには、ソルダーレジストを改良したり、ノズルを頻度高く清掃したりするなど、大きな手間を要する。
そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、煩雑な工程を行うことなく、基材上の必要な部分にソルダーレジストを塗布できるようにした配線基板の製造方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明の一態様に係る配線基板の製造方法は、少なくとも一方の面側に配線及びパッドを含む配線パターンを有する基材の前記一方の面側に、ソルダーレジストを部分的に塗布する際に、前記一方の面の前記パッドを除く領域に対応する部分が溝になっている溝部が表面に設けられた凹版の当該溝部内に液状のソルダーレジストを供給する工程と、前記溝部内に供給された前記ソルダーレジストを媒体に接触させて、前記凹版から前記媒体へ前記ソルダーレジストを転写する工程と、前記媒体に転写された前記ソルダーレジストを前記基材の前記一方の面側に接触させて、前記媒体に転写された前記ソルダーレジストが、前記一方の面のパッドを除く領域に転写されるように、前記媒体から前記基材へ前記ソルダーレジストを再転写する工程と、を備え、前記溝部のうち、前記パッドとパッドとの間に前記配線が存在する領域に対応する部分は、前記パッドとパッドとの間に前記配線が存在しない領域に対応する部分に比較して前記溝の深さが浅いことを特徴とする。

また、上記の配線基板の製造方法において、前記媒体は、円弧状の外周面を有するブランケットであり、前記凹版から前記媒体へ前記ソルダーレジストを転写する工程では、前記凹版の表面上で前記ブランケットを転動させ、前記媒体から前記基材へ前記ソルダーレジストを再転写する工程では、前記基材の一方の面上で前記ブランケットを転動させることを特徴としてもよい。

また、上記の配線基板の製造方法において、前記配線パターンの粗密に基づいて、前記溝の深さを予め調整しておくことを特徴としてもよい。
また、上記の配線基板の製造方法において、前記溝の底面から上方に向かって前記溝の径が徐々に広がるように、前記溝の壁面の少なくとも一部を前記一方の面に対して傾斜させておくことを特徴としてもよい。

また、上記の配線基板の製造方法において、前記配線パターンは銅からなり、前記配線パターンの残銅率の差１％につき、前記配線パターンに対応する前記溝の深さに０．０５μｍ以上、０．２５μｍ以下の差を設けることを特徴としてもよい。
また、上記の配線基板の製造方法において、前記ソルダーレジストに熱硬化性樹脂を用いることを特徴としてもよい。

本発明によれば、ソルダーレジストに対するパターン露光を必要としない。このため、従来の技術では必要とされていたフィルムのラミネート工程を無くすことができる。また、ソルダーレジストの現像も必要ない。このため、現像液の薬液について、その材料コストや、管理コスト、現像の工程を無くすことも可能となる。即ち、本発明によれば、ソルダーレジストをグラビアオフセットにより必要な部分に塗布する。これにより、煩雑な工程を行うことなく、基材上の必要な部分にソルダーレジストを塗布することが可能となる。

本発明の実施形態に係る配線基板の製造方法を工程順に示す断面図。 従来例に係る配線基板の製造方法を工程順に示す断面図。

以下、本発明の実施の形態について、図１を参照しながら説明する。
（実施形態）
図１は、本発明の実施形態に係る配線基板の製造方法を工程順に示す断面図である。本発明の実施形態では、まず、図１（ａ）に示すように、一方の面（例えば、上面）１ａ側に複数の溝部２を有する凹版１を用意する。この溝部２は、後述する配線パターンに対応して設けられている。

次に、ドクター４にて凹版１の溝部２内にのみソルダーレジスト３を充填（供給）する。ソルダーレジスト３には熱硬化性樹脂を用いる。この工程の所要時間は、凹版１に対するドクター４の相対的な移動速度（スピード）によるが、大板（例えば、複数枚の凹版１が水平方向に並んで一体化しているもの）１枚につき、１〜５分程度である。なお、ソルダーレジスト３の塗布を複数枚の大板に対して連続して実施する場合は、前の大板に対する塗布中に、次の大板に対する塗布を実施することができる。そのため、この工程の所要時間は、実質０分とみなすことができる。

次に、図１（ｂ）に示すように、ソルダーレジスト３を転写するためのブランケット５を用意する。ここで、ブランケット５は、例えば、ゴム製のシートと布製のシートとを重ね合わせたものであり、その形状は、例えば円筒形又は半円筒形である。ブランケット５は、円弧状の外周面５ａを有する。次に、溝部２内のソルダーレジスト３にブランケット５の外周面５ａを接触させて、凹版１からブランケット５へソルダーレジスト３を転写する。この工程では、凹版１の表面１ａにブランケット５の円弧状の外周面５ａを接触させ、この状態でブランケット５を転動させる（即ち、凹版１の表面１ａ上でブランケット５を転動させる。）。これにより、凹版１からブランケット５へソルダーレジスト３を容易に転写することができる。この工程の所要時間は、ブランケット５の転動速度（スピード）によるが、大板１枚につき、１〜５分程度である。

次に、図１（ｃ）に示すように、基材１１を用意する。この基材１１の表面１１ａ側には、最上層の配線パターン（例えば、銅配線１２ａ、銅パッド１２ｂ等）が設けられている。図示しないが、基材１１には、複数の配線パターンが熱硬化性樹脂を介して厚さ方向に積層されていてもよい。即ち、銅配線１２ａ、銅パッド１２ｂの下には、熱硬化性樹脂を介して図示しない配線パターンが１層、又は複数層配置されていてもよい。

次に、ブランケット５に転写したソルダーレジスト３を基材１１の表面１１ａ側に接触させて、ブランケット５から基材１１へソルダーレジスト３を再転写する。この工程では、基材１１の表面にブランケット５の円弧状の外周面５ａを接触させ、この状態でブランケット５を転動させる（即ち、基材１１の表面１１ａ上でブランケット５を転動させる。）。これにより、ブランケット５から基材１１へソルダーレジスト３を容易に転写することができる。この工程の所要時間は、ブランケット５の転動速度（スピード）によるが、大板（例えば、複数枚の基材１１が水平方向に並んで一体化しているもの）１枚につき、１〜５分程度である。

最後に、基材１１にポストベークを行い、ソルダーレジスト３を完全硬化させる。これにより、基材１１の表面１１ａ上に銅配線１２ａと銅パッド１２ｂ等が設けられ、その上の必要な部分にソルダーレジスト３が設けられた構造の配線基板２０が完成する。この例では、ソルダーレジスト３によって銅配線１２ａは覆われており、銅パッド１２ｂは露出している。つまり、銅パッド１２ｂには、ソルダーレジスト３を貫通する開口部１３が設けられている。なお、この工程の所要時間は、大板１枚につき、６０〜１２０分程度である。

図１（ａ）〜（ｃ）に示したソルダーレジスト塗布工程は、ポストベークを除くと、大板１枚につき、２〜１０分程度の所要時間となる。また、本発明の実施形態では、ソルダーレジスト塗布工程を、ブランケット５を備えた１つの装置にて実施することができる。このため、装置間での基材１１の移動やセッティング、滞留時間はほとんど発生しない。
その結果、従来例に係る方法（図２）と、本発明の実施形態に係る方法（図１）とで、大板１枚のタクトタイムを比較すると、１８〜３０分程度の短縮となる。例えば、大板を１００枚流す場合、３０時間〜５０時間の短縮となり１〜２日程度と大幅な短縮を実現できることとなる。

（実施形態の効果）
本発明の実施形態によれば、ソルダーレジスト３に対するパターン露光を必要としない。このため、従来例ではパターン露光時に光硬化の酸素阻害防止のために必要とされていたＰＥＴフィルムが、本発明の実施形態では不要となる。露光後にすぐに剥離廃棄してしまい、製品に残らないＰＥＴフィルムについて、その材料コストをゼロにすることが可能となる。
また、本発明の実施形態では、ソルダーレジスト３の現像を行わない。ソルダーレジストの現像工程は不要であるため、現像に関する材料コストや管理コストをゼロにすることができる。

さらに、本発明の実施形態では、基材１１の必要な部分にのみ、ソルダーレジスト３を塗布することができる。即ち、従来例では、基材上の必要ない部分にもソルダーレジストが塗布され、その後の現像により、この部分に塗布されたソルダーレジストが除去されていた。このため、従来例では、ソルダーレジストの消費量（使用量）に無駄があった。これに対して、本発明の実施形態では、ソルダーレジスト３は必要な部分にのみ塗布することができる。このため、ソルダーレジスト３の消費量を低減することができる。また、廃液も低減することができる。このため、環境負荷の低減が可能となる。

また、本発明の実施形態では、ソルダーレジスト３に光硬化性樹脂を用いる必要がない。ソルダーレジスト３には、配線層間に配置される層間絶縁膜と同等の熱硬化性樹脂を使用することができる。このため、ソルダーレジスト３に光硬化性樹脂を使用する場合と比較して、配線間の絶縁信頼性が向上し、積層に使用される樹脂との熱硬化収縮の差により生じる基材１１の反りも低減することができる。

（変形例）
なお、本発明の実施形態では、例えば図１（ａ）及び（ｂ）に示したように、配線パターンの粗密に合わせて凹版１の溝部２の深さを予め調整してもよい。溝部２の深さとは、基材１１の表面１１ａから溝部２の底面までの距離のことである。対応する配線パターンが疎であるほど溝部２の深さを大きくし、対応する配線パターンが密であるほど溝部２の深さを小さくしておく。

一例を挙げると、配線パターンの残銅率の差１％につき、この配線パターンに対応する溝部２の深さに０．０５μｍ以上、０．２５μｍ以下の差を設ける。ここで、残銅率とは、基材１１の表面１１ａ上で、単位面積当たりで残っている銅の面積の割合を示すものであり、例えば、下記の式（１）で表わされる。

式（１）において、αは残銅率を、Ｓは配線パターンの間隔（即ち、銅が残っていない領域の幅）を、Ｌは配線パターンのパターン幅（即ち、銅が残っている領域の幅）をそれぞれ示す。これにより、配線パターンが疎である領域にはソルダーレジスト３を厚く塗布することができ、配線パターンが密である領域にはソルダーレジスト３を薄く塗布することができる。これにより、ソルダーレジスト３を塗布した後の、基材１１の表面１１ａ側の平坦性を向上させることが可能となる。
なお、形成される配線パターンによっては、配線長さがまちまちであり、非配線のベタパターンが存在することもあり、式（１）が適用されない場合もある。その場合は、銅パターンのＣＡＤデータ、撮像データ等から一定領域ごとの銅面積を求め、求めた一定領域ごとの銅面積から残銅率を算出することになる。

また、本発明の実施形態では、例えば図１（ａ）及び（ｂ）に示したように、凹版１の溝部２の壁面（内側面）に傾斜を持たせてもよい。即ち、溝部２の底面から上方に向かって溝部２の径が徐々に広がるように、溝部２の壁面の少なくとも一部を、基材１１の表面１１ａに対して傾斜させても良い。これにより、溝部２内からソルダーレジスト３を取り出すことが容易となるので、凹版１からブランケット５へのソルダーレジスト３の転写性を向上させることができる。

１ 凹版
１ａ 表面
２ 溝部
３ ソルダーレジスト
４ ドクター
５ ブランケット
５ａ 外周面
１１ 基材
１１ａ 表面
１２ａ 銅配線
１２ｂ 銅パッド
１３ 開口部
２０ 配線基板

Claims (6)

1. 少なくとも一方の面側に配線及びパッドを含む配線パターンを有する基材の前記一方の面側に、ソルダーレジストを部分的に塗布する際に、
   前記一方の面の前記パッドを除く領域に対応する部分が溝になっている溝部が表面に設けられた凹版の当該溝部内に液状のソルダーレジストを供給する工程と、
   前記溝部内に供給された前記ソルダーレジストを媒体に接触させて、前記凹版から前記媒体へ前記ソルダーレジストを転写する工程と、
   前記媒体に転写された前記ソルダーレジストを前記基材の前記一方の面側に接触させて、前記媒体に転写された前記ソルダーレジストが、前記一方の面のパッドを除く領域に転写されるように、前記媒体から前記基材へ前記ソルダーレジストを再転写する工程と、を備え、
   前記溝部のうち、前記パッドとパッドとの間に前記配線が存在する領域に対応する部分は、前記パッドとパッドとの間に前記配線が存在しない領域に対応する部分に比較して前記溝の深さが浅いことを特徴とする配線基板の製造方法。
2. 前記媒体は、円弧状の外周面を有するブランケットであり、
   前記凹版から前記媒体へ前記ソルダーレジストを転写する工程では、前記凹版の表面上で前記ブランケットを転動させ、
   前記媒体から前記基材へ前記ソルダーレジストを再転写する工程では、前記基材の一方の面上で前記ブランケットを転動させることを特徴とする請求項１に記載の配線基板の製造方法。
3. 前記配線パターンの粗密に基づいて、前記溝の深さを予め調整しておくことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の配線基板の製造方法。
4. 前記溝の底面から上方に向かって前記溝の径が徐々に広がるように、前記溝の壁面の少なくとも一部を前記一方の面に対して傾斜させておくことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の配線基板の製造方法。
5. 前記配線パターンは銅からなり、
   前記配線パターンの残銅率の差１％につき、前記配線パターンに対応する前記溝の深さに０．０５μｍ以上、０．２５μｍ以下の差を設けることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載の配線基板の製造方法。
6. 前記ソルダーレジストに熱硬化性樹脂を用いることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載の配線基板の製造方法。
   

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