JP6231773B2 - 厚膜回路基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、厚膜回路基板の製造方法に関する。

電解メッキによる厚膜回路基板の製造方法として、セミアディティブ法を用いることが従来から知られている。セミアディティブ法では、絶縁材料からなる基板の表面に無電解メッキによりシード層を形成し、シード層の回路パターンを除く部分にレジストを積層して、レジスト間のシード層上に電解メッキによりパターン層を形成する。そして、レジストを除去した後、不要なシード層をエッチングにより除去することで、厚膜回路基板を製造する（例えば、特許文献１）。

特開２０１２−３９１１１号公報

ところで、上述したセミアディティブ法では、シード層上にパターン層を形成する電解メッキの際に、電極として機能するシード層に電解電流を通電させる。その際、無電解メッキで形成するシード層は、基板に沿った形状の薄膜であるため、高い電解電流を均一な電流密度分布でシード層に流れさせることは難しい。そのため、セミアディティブ法によって高速の電解メッキを行い厚膜のメッキ層をシード層上に積層することは、現実には困難である。

本発明は前記事情に鑑みなされたもので、本発明の目的は、高い電解電流の通電による高速の電解メッキを可能として厚膜の回路基板を製造することができる厚膜回路基板の製造方法を提供することにある。

上述した目的を達成するため、請求項１に記載した本発明の厚膜回路基板の製造方法は、
基板上に電解メッキ膜による厚膜導電パターンを積層した厚膜回路基板の製造方法であって、
前記電解メッキ膜に対する剥離性を有する被メッキ金属板を、前記被メッキ金属板よりも比抵抗が低く表面が絶縁材料で被覆された通電用金属板に金属接合した金属支持体の、前記被メッキ金属板の表面に、前記厚膜導電パターンに対応する開口を有し前記被メッキ金属板に対する剥離性を有するメッキレジスト層を積層形成する第１工程と、
前記メッキレジスト層を形成した前記金属支持体を電極に用いた電解メッキにより、前記開口に露出する前記被メッキ金属板の表面部分に前記電解メッキ膜を積層形成する第２工程と、
前記金属支持体の前記被メッキ金属板の表面に積層された前記メッキレジスト層及び前記電解メッキ膜の表面に、前記基板とする絶縁体層を積層形成する第３工程と、
前記メッキレジスト層及び前記電解メッキ膜と前記絶縁体層との積層体を、前記金属支持体の前記被メッキ金属板の表面から剥離する第４工程と、
を含むことを特徴とする。

請求項１に記載した本発明の厚膜回路基板の製造方法によれば、被メッキ金属板の表面に積層形成される電解メッキ膜を、その後の工程でメッキレジスト層と共に被メッキ金属板の表面から剥離する。このため、電解メッキ膜の密着性が低い金属材料（例えば、電解メッキ膜が銅である場合のステンレス製の被メッキ金属板）であっても、セミアディティブ法のようなシード層を表面に無電解メッキすることなく、被メッキ金属板として使用することができる。

一方、電解メッキ時に電極として電解電流を流すのは、被メッキ金属板と金属接合してクラッド材（複合金属材料）とした通電用金属板であり、セミアディティブ法におけるシード層よりも十分な板厚を確保することができるので、高い電解電流を均一な電流密度分布で流すことができる。しかも、通電用金属板は表面が絶縁材料で被覆されているので、電解メッキの際に通電用金属板の表面が無用にメッキされることもない。

このため、高い電解電流の通電による高速の電解メッキを可能として厚膜の回路基板を製造することができる。

また、メッキレジストや電解メッキ膜の一部又は全部を不要な部分としてエッチング等により除去する必要がないので、材料のロスや製造工程を少なくして製造原価や製造コストを抑えることができる。

また、請求項２に記載した本発明の厚膜回路基板の製造方法は、請求項１に記載した本発明の厚膜回路基板の製造方法において、前記積層体の前記被メッキ金属板からの剥離面に第２絶縁体層を積層形成する第５工程をさらに含むことを特徴とする。

請求項２に記載した本発明の厚膜回路基板の製造方法によれば、請求項１に記載した本発明の厚膜回路基板の製造方法において、金属支持体の被メッキ金属板の表面から剥離した積層体の剥離面に第２絶縁体層を積層形成する工程を追加するだけで、例えばフレキシブル配線基板等の厚膜導電パターンを絶縁体で被覆した回路基板の製造においても、本発明の製造方法を適用して導電パターンの厚膜化を図ることができる。

また、請求項３に記載した本発明の厚膜回路基板の製造方法は、請求項１又は２に記載した本発明の厚膜回路基板の製造方法において、前記第１工程において、前記第４工程で前記積層体を剥離した前記金属支持体の前記被メッキ金属板の表面に、前記メッキレジスト層を積層形成することを特徴とする。

請求項３に記載した本発明の厚膜回路基板の製造方法によれば、請求項１又は２に記載した本発明の厚膜回路基板の製造方法において、メッキレジスト層及び電解メッキ膜と絶縁体層との積層体を被メッキ金属板の表面から剥離した金属支持体は、第１工程においてメッキレジスト層を被メッキ金属板の表面に積層形成する前と同じ状態にある。

このため、第４工程における積層体の剥離後に発生した金属支持体を第１工程に再利用して新たなメッキレジスト層を積層形成するのに用いることで、厚膜回路基板の製造コストをより一層抑制することができる。

本発明によれば、高い電解電流の通電による高速の電解メッキを可能として厚膜の回路基板を製造することができる。

本発明の製造方法により製造する厚膜回路基板の一実施形態の概略構成を示す説明図である。 本発明の厚膜回路基板の製造方法の一実施形態に係る手順を示すフローチャートである。 図２のメッキレジスト層積層工程においてメッキレジスト層を積層形成するクラッド材の概略構成を示す断面図である。 図２のメッキレジスト層積層工程において図３のクラッド材のメッキレジスト層及び銅メッキ膜の表面にステンレス板の表面にメッキレジスト層を積層形成した状態を示す斜視図である。 図２の電解メッキ工程で行う電解メッキ工程を模式的に示す説明図である。 図２の電解メッキ工程で銅メッキ膜が積層形成されたクラッド材を示す説明図である。 図２の絶縁体層積層工程において図６のクラッド材の表面に絶縁体層を積層形成した状態を示す斜視図である。 図２の積層体剥離工程においてクラッド材から剥離した積層体を示す説明図である。 図２の第２絶縁体層積層工程で積層体の剥離面に絶縁体層を積層形成した状態を示す説明図である。

以下、本発明の厚膜回路基板の製造方法の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は本発明の製造方法により製造する厚膜回路基板の一実施形態の概略構成を示す説明図である。図１に示すように、本実施形態に係る厚膜回路基板１は、電解メッキによって形成した銅メッキ膜（請求項中の電解メッキ膜に相当）による厚膜導電パターン１ａを、絶縁層１ｂでパターン間絶縁し、かつ、絶縁層１ｃ，１ｄで絶縁被覆して、フレキシブル配線基板として形成されている。

図２は本発明の厚膜回路基板の製造方法の一実施形態に係る手順を示すフローチャートである。図２に示すように、本実施形態の製造方法は、メッキレジスト層積層工程（第１工程、ステップＳ１）、電解メッキ工程（第２工程、ステップＳ３）、絶縁体層積層工程（第３工程、ステップＳ５）、積層体剥離工程（第４工程、ステップＳ７）、及び、第２絶縁体層積層工程（第５工程、ステップＳ９）を含んでいる。

ステップＳ１のメッキレジスト層積層工程（第１工程）では、図３に示すように、ステンレス板３ａ（請求項中の被メッキ金属板に相当）と銅板３ｂ（請求項中の通電用金属板に相当）とを金属接合したクラッド材３（複合金属材料、請求項中の金属支持体に相当）のステンレス板３ａの表面３ｃに、図４に示すように、メッキレジスト層３ｄをスクリーン印刷等により積層形成する。

メッキレジスト層３ｄは最終的に、図１に示す厚膜回路基板１において絶縁層１ｂとして残るものである。このメッキレジスト層３ｄには、後述する電解メッキ工程において使用するメッキ液に対する耐性を有し、かつ、ステンレス板３ａに対する剥離性を有する材料を用いる。本実施形態では、株式会社アサヒ化学研究所製「耐無電解金メッキ用熱硬化型印刷インクＭＲ−３００ＣＦ−Ｄ」を用いて印刷により形成したメッキレジスト層３ｄを使用した。

クラッド材３のステンレス板３ａの表面３ｃに積層形成したメッキレジスト層３ｄは、厚膜導電パターン１ａのネガパターンを構成しており、図４に示すように、厚膜導電パターン１ａに対応するパターンの開口３ｅを有している。なお、クラッド材３の銅板３ｂの表面は、図３に示すように、絶縁材料３ｆによって被覆されている。

次に、ステップＳ３の電解メッキ工程（第２工程）では、図５に示すように、メッキレジスト層３ｄをステンレス板３ａの表面３ｃに印刷したクラッド材３をカソード電極（負極）に用い、銅板５ａをアノード電極（正極）に用いて、電解槽５のメッキ液５ｂ中で電解メッキを行う。

ここで、クラッド材３を構成するステンレス板３ａと銅板３ｂとでは、銅板３ｂの方がステンレス板３ａよりも比抵抗が低いので、クラッド材３をカソード電極として電解メッキを行う際には、電解電流が銅板３ｂを専ら流れることになる。そして、銅板３ｂは導電率が高いので、銅板３ｂを含むクラッド材３には高い電解電流を均一な電流密度分布で流すことができる。

高い電解電流をカソード電極に流すと、アノード電極の表面に析出してカソード電極の陰イオン（ｅ⁻ ）に吸着した銅イオン（金属イオンＭ^＋ ）により、カソード電極の表面に高い膜厚で金属メッキ層が積層形成される。本実施例では、カソード電極としたクラッド材３の銅板３ｂの表面が絶縁材料３ｆで被覆されているので、ステンレス板３ａの表面３ｃに、アノード電極とした銅板５ａから析出した銅イオンが吸着し、銅メッキ膜７（請求項中の電解メッキ膜に相当）が高い膜厚で積層形成される。

本実施形態では、図６に示すように、ステンレス板３ａの表面３ｃにメッキレジスト層３ｄが積層形成されているので、電解槽５での電解メッキによって、メッキレジスト層３ｄの開口３ｅに露出するステンレス板３ａの表面３ｃに銅メッキ膜７が積層形成される。そこで、銅メッキ膜７がメッキレジスト層３ｄと同じ膜厚に達したところで電解メッキを終了する。

ステンレス板３ａの表面３ｃに積層形成された銅メッキ膜７は、メッキレジスト層３ｄの開口３ｅに対応するパターン形状を有している。この銅メッキ膜７は最終的に、図１に示す厚膜回路基板１における厚膜導電パターン１ａとなる。なお、ステンレス板３ａへの密着性が悪い銅メッキ膜７は、ステンレス板３ａに対する剥離性を有している。

続いて、ステップＳ５の絶縁体層積層工程（第３工程）では、電解槽５から取り出したクラッド材３のメッキレジスト層３ｄ及び銅メッキ膜７の表面に、図７に示すように、絶縁体層９をスクリーン印刷等により積層形成する。絶縁体層９は最終的に、図１に示す厚膜回路基板１において絶縁層１ｃ（請求項中の基板に相当）として残るものである。

この絶縁体層９には、例えば、株式会社アサヒ化学研究所製「フレキシブル回路用熱硬化レジストＦＲ−１８１ＣＬ」を材料として用いる。この絶縁体層積層工程により、メッキレジスト層３ｄ及び銅メッキ膜７の表面に絶縁体層９を積層形成した積層体１１が、クラッド材３上に積層された状態となる。

次に、ステップＳ７の積層体剥離工程（第４工程）では、積層体１１をクラッド材３のステンレス板３ａの表面３ｃから剥離する。ここで、ステンレス板３ａの表面３ｃに接触している積層体１１のメッキレジスト層３ｄと銅メッキ膜７は、いずれも、ステンレス板３ａに対する剥離性を有している。このため、クラッド材３から積層体１１を残らず剥離して、図８に示すように、積層体１１単独の状態にすることができる。

最後に、ステップＳ９の第２絶縁体層積層工程（第５工程）では、積層体１１のステンレス板３ａからの剥離面１１ａに、図１に示すように、絶縁体層１３（請求項中の第２絶縁体層に相当）を積層形成する。絶縁体層１３は最終的に、厚膜回路基板１における絶縁層１ｄとなるものである。この絶縁体層１３には、例えば、絶縁体層９と同じ、株式会社アサヒ化学研究所製「フレキシブル回路用熱硬化レジストＦＲ−１８１ＣＬ」を材料として用いる。

このようにして、積層体１１の剥離面１１ａに絶縁体層１３を積層形成すると、銅メッキ膜７どうしのパターン間がメッキレジスト層３ｄで絶縁され、かつ、銅メッキ膜７の両表面が絶縁体層９，１３で絶縁された状態となる。

以上の各工程を行うことにより、厚膜回路基板１を得る。この厚膜回路基板１では、銅メッキ膜７、メッキレジスト層３ｄ、絶縁体層９，１３がそれぞれ、厚膜導電パターン１ａ、絶縁層１ｂ，１ｃ，１ｄとして機能する。

以上に説明した本実施形態の製造方法によれば、ステンレス板３ａの表面３ｃに積層形成される銅メッキ膜７を、その後の積層体剥離工程でメッキレジスト層３ｄと共にステンレス板３ａの表面３ｃから剥離する。このため、電解メッキの際に銅板５ａから析出する銅イオンを、カソード電極に強固に密着する必要がない。むしろ、電解メッキ後にカソード電極から銅メッキ膜７を容易に剥離できるよう、銅メッキ膜７との密着性が悪い金属をカソード電極とする方が好ましい。

このため、銅メッキ膜７の密着性が悪いステンレス板３ａであっても、セミアディティブ法のようなシード層を表面３ｃに無電解メッキすることなく、銅メッキ膜７を表面３ｃに積層形成する電解メッキのベース板とすることができる。

また、電解メッキの際にカソード電極に流す電解電流は、ステンレス板３ａよりも低比抵抗の銅板３ｂを流れる。この銅板３ｂは、クラッド材３としてステンレス板３ａに金属接合したものであるため、セミアディティブ法におけるシード層よりも十分な板厚を確保することができる。このため、銅板３ｂには、高い電解電流を均一な電流密度分布で流すことができる。しかも、銅板３ｂの表面は絶縁体で被覆されているので、電解メッキの際に銅板３ｂの表面が無用に銅メッキされることもない。

このため、高い電解電流の通電による高速の電解メッキを可能として、メッキレジスト層３ｄと同じ膜厚の厚膜回路基板１を製造することができる。

また、メッキレジスト層３ｄや銅メッキ膜７の一部又は全部を不要な部分としてエッチング等により除去する必要がないので、材料のロスや製造工程を少なくして製造原価や製造コストを抑えることができる。

さらに、ステップＳ７の積層体剥離工程で積層体１１を剥離した後のクラッド材３は、ステップＳ１のメッキレジスト層積層工程でステンレス板３ａの表面３ｃにメッキレジスト層３ｄを積層形成するのに再利用してもよい。そのようにすれば、厚膜回路基板１の製造コストをより一層抑制することができる。

なお、ステップＳ９の第２絶縁体層積層工程は、製造する厚膜回路基板が、例えばフレキシブル配線基板等の厚膜導電パターンを絶縁体で被覆した回路基板でなく、厚膜導電パターンが露出している回路基板である場合は、省略しても良い。

本発明は、基板上に電解メッキ膜による厚膜導電パターンを積層して厚膜回路基板を製造する際に用いて極めて有用である。

１ 厚膜回路基板
１ａ 厚膜導電パターン
１ｂ，１ｄ 絶縁層
１ｃ 絶縁層（基板）
３ クラッド材（金属支持体）
３ａ ステンレス板（被メッキ金属板）
３ｂ 銅板（通電用金属板）
３ｃ ステンレス板表面（被メッキ金属板の表面）
３ｄ メッキレジスト層
３ｅ 開口
３ｆ 絶縁材料
５ 電解槽
５ａ 銅板
５ｂ メッキ液
７ 銅メッキ膜
９，１３ 絶縁体層
１１ 積層体
１１ａ 剥離面
１３ 絶縁体層

Claims (3)

1. 基板上に電解メッキ膜による厚膜導電パターンを積層した厚膜回路基板の製造方法であって、
   前記電解メッキ膜に対する剥離性を有する被メッキ金属板を、前記被メッキ金属板よりも比抵抗が低く表面が絶縁材料で被覆された通電用金属板に金属接合した金属支持体の、前記被メッキ金属板の表面に、前記厚膜導電パターンに対応する開口を有し前記被メッキ金属板に対する剥離性を有するメッキレジスト層を積層形成する第１工程と、
   前記メッキレジスト層を形成した前記金属支持体を電極に用いた電解メッキにより、前記開口に露出する前記被メッキ金属板の表面部分に前記電解メッキ膜を積層形成する第２工程と、
   前記金属支持体の前記被メッキ金属板の表面に積層された前記メッキレジスト層及び前記電解メッキ膜の表面に、前記基板とする絶縁体層を積層形成する第３工程と、
   前記メッキレジスト層及び前記電解メッキ膜と前記絶縁体層との積層体を、前記金属支持体の前記被メッキ金属板の表面から剥離する第４工程と、
   を含むことを特徴とする厚膜回路基板の製造方法。
2. 前記積層体の前記被メッキ金属板からの剥離面に第２絶縁体層を積層形成する第５工程をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の厚膜回路基板の製造方法。
3. 前記第１工程において、前記第４工程で前記積層体を剥離した前記金属支持体の前記被メッキ金属板の表面ｃに、前記メッキレジスト層を積層形成することを特徴とする請求項１又は２記載の厚膜回路基板の製造方法。

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