JP6065357B2 - プリント配線板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明はプリント配線板およびその製造方法に関する。

プリント配線板は、電子部品や半導体素子等を実装するために広く用いられている。そして、近年の電子機器の小型化、高機能化の要求に伴い、プリント配線板には、配線の高密度化や薄型化が望まれている。

この高密度なプリント配線板を製造する方法として、セミアディティブ法が検討されている。従来のセミアディティブ法を用いたプリント配線板の製造方法の例を図３に従って説明する。

図３（ａ）に示すような、絶縁性基板１を出発材料として用いる。次に、図３（ｂ）のように絶縁性基板１の表面にパラジウム化合物等のメッキ触媒２を付与した後、そのメッキ触媒２を核として無電解メッキを行い、図３（ｃ）のように、絶縁性基板１の表面全体に、絶縁性基板の表面に電解メッキを実施するのに必要な導電性を付与するための第一金属層３を形成する。

次に図３（ｄ）のように、第一金属層３の表面のうち、配線パターンの形成を予定する部分を除く部分にレジストパターン４を形成した後、電解メッキを行って、第一金属層３が露出する部分の表面に、図３（ｅ）のように、第二金属層５を形成する。

次に図３（ｆ）のように、レジストパターン４を除去した後、図３（ｇ）のように、不要な第一金属層３をエッチング除去する。なおこの際に、第二金属層５の表面も、第一金属層３の厚み程度エッチングされて、厚みが薄くなる。次に必要に応じて、第二金属層５の表面の一部にニッケルメッキや金メッキを行って、プリント配線板は製造されている。このようにセミアディティブ法は、厚みの薄い金属皮膜（第一金属層３）をエッチングして製造するため、厚みの厚い金属箔をエッチングして配線を形成するサブトラクティブ法と呼ばれる方法と比較して、微細な配線を精度良く形成することが可能となっている。

なお、特許文献１によれば、図３（ｅ）の段階で、第一金属層３の表面に銅とは異なる金属又はこれらの金属の１種以上を含有する合金メッキ層（第二金属層５）を形成し、次にエッチングバリアメッキ層（第二金属層５）の表面に電解銅メッキを施して無電解銅メッキ層、エッチングバリア金属メッキ層及び電解銅メッキ層を含む導体層を備えた配線を形成し、レジストパターンの除去後、表面に露出した不要の無電解銅メッキ層をエッチング除去する方法が提案されている。この方法では、工程数が増えて効率的ではなく、エッチングバリア層は第一金属層３の表面のみに形成されているために、それ以外ではエッチングバリア層として機能することが期待できない。

また、このセミアディティブ法で製造する場合、第一金属層３をエッチング除去しても、図３（ｇ）のように、絶縁性基板１の表面にメッキ触媒２が残留しやすく、得られるプリント配線板の絶縁性が低下しやすいという問題があった。そのため、エッチング能力の高いエッチング液を用いて第一金属層３をエッチング除去することにより、絶縁性基板１の表面のメッキ触媒２をも同時に除去することが行われている。

しかし、このエッチング能力の高いエッチング液を用いて第一金属層３をエッチング除去した場合、第一金属層３のサイドエッチング量は増加し、第二金属層５の表面および側面
もエッチングされてしまい、配線が細るという問題があった。この問題によって、電気特性の低下と共に、第一金属層３のサイドエッチされた部位でのイオン残渣による信頼性低下を引き起こす。

特開２００６−０２４９０２号公報

本発明は、上記の問題に鑑み、配線パターン間にある第一金属層３のエッチング除去の際に発生する第一金属層３のサイドエッチングを防止し、第二金属層のエッチングによる細りに起因する、電気特性の低下およびイオン残渣による信頼性低下を抑え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を課題とする。

上記の課題を解決する手段として、請求項１に記載の発明は、絶縁性基板上に複数の金属材料層から構成される配線を備えたプリント配線板であって、
前記配線は、第一金属層と第二金属層と第三金属層とから成り、
第一金属層は、無電解メッキ層であり、
第二金属層は、電解メッキ層であり、
第三金属層は、第一金属層と第二金属層で形成された配線を被覆するように形成されている箇所を含む、Ｓｎ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕから選ばれた少なくとも１種を含むメッキ金属皮膜であるプリント配線板の製造方法であって、少なくとも、
絶縁性基板の表面に触媒層を付与したのち無電解メッキ層を形成する第一金属層形成工程と、
前記第一金属層形成工程で形成された金属層の表面に、作製する配線パターンのネガパターンをメッキレジストで形成するレジストパターン形成工程と、
前記レジストパターン形成工程で得たレジストパターン付の絶縁性基板にレジストパターンの厚みより薄く電解メッキを行う第二金属層形成工程と、
前記第二金属層形成工程で電解メッキを行った前記レジストパターン付の絶縁性基板からレジストパターンを剥離し、その後、過酸化水素と硫酸系物質を含むエッチング液を用いて金属メッキ被膜表面の酸化物除去をするエッチングを行うレジスト剥離工程と、
前記レジスト剥離工程で得た絶縁性基板に形成されている金属層をエッチング除去することによりレジストパターンが形成されていた部分の下地にある無電解メッキにより形成された第一金属層を除去する全面エッチング工程と、
前記全面エッチング工程で得た絶縁性基板に形成されている第二金属層と該第二金属層の下層に形成されている第一金属層との配線パターンを、前記配線パターンを構成する金属のエッチング液では腐食されない第三金属層で被覆する配線パターン被覆工程と、
絶縁性基板を構成する樹脂をデスミア処理液でエッチング処理することにより、前記配線パターンが無い絶縁性基板の表面に残留している触媒層を除去する残留触媒除去工程と、から成ることを特徴とするプリント配線板の製造方法である。

本発明に関するプリント配線板およびプリント配線板の製造方法により、第二金属層の表面と、第二金属層と該第二金属の下層に形成されている第一金属層の側面に第三金属層を形成することによりサイドエッチングを防止し、配線パターン間の絶縁性基板表面に残留している触媒を良好に除去できるようになる為、配線パターンの寸法精度を向上すると同時に、電気特性の低下および信頼性低下を抑えたプリント配線板を提供することが可能になる。

本発明のプリント配線板の製造工程を説明した模式断面図である。 （ａ）本発明のプリント配線板の配線パターンの模式断面図、（ｂ）従来のプリント配線板の配線パターンの模式断面図である。 従来のプリント配線板の製造工程を説明した模式断面図である。

本発明に関するプリント配線板の製造工程を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に関するプリント配線板の製造工程を説明した模式断面図である。また、図２は、配線の断面形状を説明する図であり、（ａ）は本発明に関するプリント配線板の製造方法で得られる配線の断面を示す断面図、（ｂ）は従来の製造方法で得られる配線の断面を示す断面図である。

本発明に用いる絶縁性基板１としては、絶縁性の板であれば特に限定するものではない。例えば、エポキシ樹脂系、フェノール樹脂系、ポリイミド樹脂系、不飽和ポリエステル樹脂系、ポリフェニレンエーテル樹脂系等の熱硬化性樹脂がある。また、これらの熱硬化性樹脂に無機充填材等を配合した板や、ガラス等の無機質繊維やポリエステル、ポリアミド、木綿等の有機質繊維のクロス、ペーパー等の基材を、上記熱硬化性樹脂等で接着した板や、セラミックの板等が挙げられる。なお、この絶縁性基板１の内部には、導体配線や、スルホール等を有していても良い。

メッキ触媒２は、銅やニッケル等の無電解メッキの触媒として働くものであれば、特に限定するものではない。メッキ触媒２の周囲に金属を析出することにより絶縁部に金属皮膜を形成するものや、絶縁部に沈着することにより絶縁部に導電性を与え、その導電性を用いて絶縁部に金属メッキ皮膜を形成する、一般にダイレクトプレーティングと呼ばれる方法に用いられる導電性を有するものが挙げられる。例えばパラジウムを含有するものや、パラジウム及びスズを含有するものや、カーボン、グラファイト等の炭素を含有するものや、銅の錯体を含有するものや、導電性ポリマーを含有するもの等が挙げられる。

まず図１（ｃ）のように、絶縁性基板１の表面全体に、薄い第一金属層３を形成する。例えば、第一金属層３の形成方法は、無電解メッキ、スパッタ法等が挙げられる。この第一金属層３としては、後の工程でのエッチングの容易性および導電性が優れる必要があるために銅が好ましい。

次に図１（ｄ）のように、第一金属層３の表面のうち、配線の形成を予定する部分を除く部分にレジストパターン４を形成した後、第一金属層３が露出する部分の表面に、図１（ｅ）のように、第二金属層５を形成する。例えば、第二金属層５の形成方法は、電解メッキ、無電界メッキ等が挙げられる。なお、このとき形成する第二金属層５の厚みは、レジストパターン４の厚みより薄くすることが望ましい。その理由は、図１（ｆ）のようにレジストパターン４を除去する際に、第二金属層５の厚みよりレジストパターン４の厚みが薄いと、金属層がレジストパターン４の上にまで析出し、極端な場合は、レジストパターン４が析出した金属層に埋もれてしまい、レジストを剥離する工程で、レジストパターン４が除去され難くなるためである。

本発明に用いるレジストパターン４としては、第二金属層５を形成するためのメッキ液に耐え、このメッキを行ったときに、その表面に第二金属層５が形成されにくいものであれば特に限定するものではない。所謂、市販されているメッキレジストと呼ばれるものを使用すれば問題ない。例えば、液状の感光性樹脂又はシート状の感光性フィルムを第一金属層３の表面全体に形成した後、配線形状に露光し、次に配線の形成を予定する部分の感光性樹脂や感光性フィルムを除去して形成したもの等が挙げられる。

次に図１（ｆ）のように、レジストパターン４を除去する。例えば、レジストパターン４を除去する剥離液は、アルカリ又は溶剤型の剥離液等が挙げられる。使用したレジストパターン４に適合した剥離液を使用すれば良い。

次に図１（ｇ）のように、第一金属層３の不要部をエッチング除去する。例えば、第一金属層３の不要部を除去するエッチング液としてアルカリエッチング液(銅アンモニウム錯塩)や酸系のエッチング液（塩化第二銅系、塩化第二鉄系）などが挙げられる。なお、第一金属層３をエッチング除去した際、第一金属層３にはサイドエッチングが発生し、第二金属層５の表面および側面もエッチングされるために、配線が細くなる（配線細り、と称する。）。

次に図１（ｈ）のように、第一金属層３と第二金属層５の表面および側面に第三金属層６を形成する。この第三金属層６は、導体層を構成するので第三金属層６の表面および側面にメッキ触媒が残留する危険性を下げる必要がある。そのために、第三金属層６は、触媒を使用せずに、置換メッキによってメッキ金属皮膜を形成できるＳｎ、Ａｇ、Ａu、Ｃuから選ばれた少なくとも１種を含むメッキ金属皮膜であることが好ましい。

このようにして、サイドエッチングによる配線細りの後に、第三金属層６を第一金属層３と第二金属層５の表面および側面に形成して、サイドエッチングによる配線細りおよびイオン残渣による信頼性低下を抑えたプリント配線板を得ることが可能になる。

次に図２（ａ）に示すように、絶縁性基板１の表面に残留するメッキ触媒２を除去する。このように絶縁性基板１の表面に残留するメッキ触媒２を除去すると、配線間の絶縁性が向上するため、特に信頼性が優れたプリント配線板となり好ましい。

この絶縁性基板１の表面に残留するメッキ触媒２を除去する方法としては、メッキ触媒２が吸着した絶縁性基板を構成する樹脂を溶解可能な溶液に浸漬して、樹脂と一緒にメッキ触媒２を除去する方法等が挙げられる。例えば、スプレーや浸漬をして、過マンガン酸カリウム溶液又は過マンガン酸ナトリウム溶液を、絶縁性基板１に接触させる方法が挙げられる。この過マンガン酸カリウム溶液又は過マンガン酸ナトリウム溶液は、プリント配線板の製造工程で使用するスルホール穴あけ後のスミア除去工程で一般的に広く使用されているものを使用することができる。また、メッキ触媒２が吸着している樹脂表面を物理的に削り取る方法であっても良い。例えば、サンドブラストやドライアイスの微粒子を高速ガスで吹き付ける方法であっても良い。

図１（ｇ）の後に図１（ｈ）のように、第一金属層３と第二金属層５の表面および側面に第三金属層６を形成せずに、上記の絶縁性基板１の表面に残留するメッキ触媒２を除去した後に、図１（ｈ）のように、第一金属層３と第二金属層５の表面および側面に第三金属層６を形成してもよい。

絶縁性基板として、プリント配線板用の資材として市販されている銅貼り積層板（ガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸・固化させたプリプレグの表裏に銅箔を積層し熱プレスで積層した材料）を使用した。銅貼り積層板の表面には銅箔が貼り付けてあるので、この銅箔をエッチング除去したものを絶縁性基板として使用した。
次に図１（ｃ）のように、絶縁樹脂基板の表面に無電解銅メッキ工程にて無電解銅メッキ層を約１．０μｍの厚さに形成した。次に図１（ｄ）のように、無電解銅メッキ層の表面に２５μｍ厚のドライフイルムレジストを被覆し、露光、現像により、ライン／スペースが１０μｍ／１０μｍのメッキレジストパターンを形成した。次に図１（ｅ）のように、硫酸銅浴を用いて電解銅メッキを施し、厚さが１５μｍのパターン化した電解銅メッキ層を形成して配線パターンを形成した。次に図１（ｆ）のように、メッキレジストパターンを剥離し、その後、銅メッキ被膜表面の酸化物除去を目的に、ソフトエッチング処理として、過酸化水素と硫酸系物質を含むエッチング液を用いてエッチングを行った。次に図１（ｇ）のように、無電解銅メッキ層をエッチング除去するため、銅のアルカリエッチング液（塩化第二銅エッチャント）を用いてエッチング処理を行った。次に図１（ｈ）のように、銅の配線パターンに１．０μｍのスズ置換メッキを行った。次にプリント配線板の製造工程で使用する過マンガン酸デスミア工程を使用して無電解メッキの触媒を除去して配線パターンを形成した。

＜比較例＞
絶縁性基板として、プリント配線板用の資材として市販されている銅貼り積層板（ガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸・固化させたプリプレグの表裏に銅箔を積層し熱プレスで積層した材料）を使用した。銅貼り積層板の表面には銅箔が貼り付けてあるので、この銅箔をエッチング除去したものを絶縁性基板として使用した。
次に図３（ｃ）のように、エポキシ絶縁樹脂基板の表面に無電解銅メッキにて無電解銅メッキ層を１．０μｍの厚さに形成した。次に図３（ｄ）のように、無電解銅メッキ層の表面に２５μｍ厚のドライフイルムレジストを被覆し、露光、現像により、ライン／スペースが１０μｍ／１０μｍのメッキレジストパターンを形成した。次に図３（ｅ）のように、硫酸銅浴を用いて電解銅メッキを施し、厚さが１５μｍの電解銅メッキ層を形成して配線パターンを形成した。次に図３（ｆ）のように、メッキレジストを剥離し、その後、銅メッキ被膜表面の酸化物除去を目的に、ソフトエッチング処理として、過酸化水素と硫酸系物質を含むエッチング液を用いてエッチングを行った。次に図３（ｇ）のように、無電解銅メッキ層をエッチング除去するため、銅のアルカリエッチング液（塩化第二銅エッチャント）を用いてエッチング処理を行った。次にプリント配線板の製造工程で使用する過マンガン酸デスミア工程を使用して無電解メッキの触媒を除去して配線パターンを形成した。

次に、実施例および比較例で得られた配線パターンの断面を確認した。比較例の配線パターンは、サイドエッチによる配線細り形状が発生しているのを観察できた。一方、実施例の配線パターンは、１．０μｍのＳｎメッキ層がサイドエッチ防止できていることが確認できた。

本発明を用いれば、サイドエッチングによる配線の配線細りを抑制し、且つ無電解メッキに使用する絶縁性基板表面に付与されているメッキ触媒の除去が良好に実施できるようになるため、電気特性の低下および信頼性低下を抑えたプリント配線板およびその製造方法の提供が可能となる。

１・・・絶縁性基板
２・・・メッキ触媒
３・・・第一金属層
４・・・レジストパターン
５・・・第二金属層
６・・・第三金属層

Claims (1)

1. 絶縁性基板上に複数の金属材料層から構成される配線を備えたプリント配線板であって、
   前記配線は、第一金属層と第二金属層と第三金属層とから成り、
   第一金属層は、無電解メッキ層であり、
   第二金属層は、電解メッキ層であり、
   第三金属層は、第一金属層と第二金属層で形成された配線を被覆するように形成されている箇所を含む、Ｓｎ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕから選ばれた少なくとも１種を含むメッキ金属皮膜であるプリント配線板の製造方法であって、少なくとも、
   絶縁性基板の表面に触媒層を付与したのち無電解メッキ層を形成する第一金属層形成工程と、
   前記第一金属層形成工程で形成された金属層の表面に、作製する配線パターンのネガパターンをメッキレジストで形成するレジストパターン形成工程と、
   前記レジストパターン形成工程で得たレジストパターン付の絶縁性基板にレジストパターンの厚みより薄く電解メッキを行う第二金属層形成工程と、
   前記第二金属層形成工程で電解メッキを行った前記レジストパターン付の絶縁性基板からレジストパターンを剥離し、その後、過酸化水素と硫酸系物質を含むエッチング液を用いて金属メッキ被膜表面の酸化物除去をするエッチングを行うレジスト剥離工程と、
   前記レジスト剥離工程で得た絶縁性基板に形成されている金属層をエッチング除去することによりレジストパターンが形成されていた部分の下地にある無電解メッキにより形成された第一金属層を除去する全面エッチング工程と、
   前記全面エッチング工程で得た絶縁性基板に形成されている第二金属層と該第二金属層の下層に形成されている第一金属層との配線パターンを、前記配線パターンを構成する金属のエッチング液では腐食されない第三金属層で被覆する配線パターン被覆工程と、
   絶縁性基板を構成する樹脂をデスミア処理液でエッチング処理することにより、前記配線パターンが無い絶縁性基板の表面に残留している触媒層を除去する残留触媒除去工程と、から成ることを特徴とするプリント配線板の製造方法。

Images