JP6502106B2 - 印刷配線板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、表面の導体層の厚みが薄い印刷配線板およびその製造方法に関する。

特許文献１では、以下の手順にて多層印刷配線板を製造する方法が記載されている。まず、絶縁性基板の両面に銅箔が形成された銅張り板（内層となるコア材）の全面に、スズめっきを形成し、後述の積層で内層側になるスズめっきおよび銅箔をエッチングで同一形状にパターニングして、配線パターンを形成した配線板を複数準備する。
次に、複数の配線板の間にプリプレグ（半硬化樹脂）を介在させ、両側から加熱圧着で積層することにより、複数の配線板を互いに貼り合わせ、多層板を形成する。この多層板の所定のスルーホール位置にドリルで貫通孔を形成する。そして、貫通孔を含む全面に無電解めっき層処理および銅めっき処理を施し、スルーホールを形成する。
次に、スルーホールにエッチングレジストを充填する。このレジストをマスクにして、エッチャントによって最外層の銅めっき層をエッチングし、この銅めっき層のみを選択的に除去する。この際、下地のめっき層はスズなので、上記エッチャントにより銅めっき層が除去されて露出した時点で不働態（ＳｎＯ₂)化し、エッチングはそれ以上進行せず、めっき層はエッチャントに侵されず、変化しないでそのまま残る。
最後に、最外層めっき層および銅箔をパターニングして配線パターンを形成し、レジストを除去することにより、多層印刷配線板を得る。

上記のように、特許文献１では、配線パターンを形成するめっき層として、スズめっき層を銅箔上に形成して使用している。しかし、スズは粗化が困難な金属で、印刷配線板を構成するエポキシ樹脂等の樹脂との密着性が悪いために、多層印刷配線板にデラミネーション（層間剥離）等の不良を発生する危険がある。
また、最外層の銅めっき層をエッチングする際、スルーホール内の銅めっき層をレジストで保護するために、スルーホール内にレジストを充填しているが、この充填が完璧でない場合、スルーホール内の銅めっきもエッチングされ、スルーホールの断線に至る問題がある。
さらに、レジストを除去する際、スルーホール内にレジスト残渣が残る可能性がある。その場合、表面処理などに使用する各種処理液がレジスト残渣近傍に残り、スルーホール断線に至る問題がある。さらに、レジスト残渣によって、多層印刷配線板を使用中にスルーホールの銅めっきに不要な応力が加わって、スルーホールクラックを発生させる危険がある。

特開平５−３３５７４０号公報

本発明の課題は、上記の課題を解決し、印刷配線板の表層に微細回路を作製しやすくした印刷配線板、およびその製造方法を提供することである。

本発明者らは、上記課題を解決するべく鋭意検討を行った結果、以下の構成からなる解決手段を見出し、本発明を完成するに至った。
（１）絶縁板の両面に配線パターンを形成し、配線パターンが形成された絶縁板の両面に絶縁樹脂層を積層し、絶縁樹脂層上に導電性金属箔を形成した積層板を得る工程と、
積層板を貫通したスルーホールを作製する工程と、前記積層板の導電性金属箔の表面およびスルーホールの内壁面に同一導体材料にて導体層を形成する工程と、導体層上に感光性レジストを設け、露光および現像してスルーホール上の感光性レジストに開口孔を設ける工程と、スルーホール内壁面の導体層の表面をスズめっき層で被覆する工程と、
感光性レジストを除去後、積層板表面の導体層に対してエッチング、研磨の片方または両方を行う工程と、
スルーホール内壁面の導体層表面に形成したスズめっき層を除去する工程と、
積層板表面の導電性金属箔および導体層をエッチングして導電回路を形成する工程と、を含むことを特徴とする印刷配線板の製造方法。
（２）前記スルーホール上の感光性レジストの開口孔は、スルーホールの孔径より１００〜１５０μｍ小さい（１）に記載の印刷配線板の製造方法。
（３）前記絶縁樹脂層には、ビアホールを形成するための孔が形成されている（１）または（２）に記載の印刷配線板の製造方法。
（４）前記導体層が銅めっきで形成され、かつエッチングが、アルカリエッチングである（１）〜（３）のいずれかに記載の印刷配線板の製造方法。

本発明の印刷配線板によれば、積層板表面に形成された導体層の厚さを制御することにより表面に微細回路を形成しやすくなると共に、スルーホールの導通信頼性を保つことができる。

さらに、本発明によれば、印刷配線板両面の導体層およびスルーホール内の導体層が同一導体材料で形成されているので、印刷配線板両面の微細回路形成と、スルーホール導通信頼性向上の両立が可能となる。
また、印刷配線板の表層の導体厚を制御する際、スルーホール内壁面の導体層の表面をスズめっき層で被覆しているので、エッチング加工によってスルーホール内でめっき層の薄化が起きるのを防止することができる。さらに、スルーホールの開口部近傍にバリが発生するのを防止することができる。そのため、印刷配線板を効率よく製造することができ、かつスルーホール導通信頼性が向上する。
特に、積層板の板厚が２．０ｍｍ以上、スルーホールのアスペクト比が１０以上の印刷配線板における効果が特に顕著である。

本発明に係る印刷配線板の一実施形態を示す側断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明に係る印刷配線板の製造方法における実施形態を示す側断面図である。 （ａ）は本発明に係る印刷配線板の製造方法における実施形態を示す側断面図であり、（ｂ）はその部分拡大図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明に係る印刷配線板の製造方法における実施形態を示す側断面図である。 （ａ）〜（ｆ）は、本発明に係る印刷配線板の製造方法における実施形態を示す側断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は本発明に係る印刷配線板の製造方法における感光性レジストの開口孔が（スルーホールのドリル径−１００μｍ）より大きい場合の問題点を示す部分拡大図である。

本発明の印刷配線板１００は、図１に示すように、絶縁板１と、絶縁板１の両面に形成された配線パターン２と、配線パターン２が形成された絶縁板１の表面に積層された絶縁樹脂層３と、絶縁樹脂層３上に貼付された薄銅箔４（導電性金属箔）とからなる積層板５を有する。この積層板５上には、積層板５を貫通するスルーホール１０が形成され、さらに薄銅箔４の表面およびスルーホール１０の内壁面には、薄銅箔４と共に導電回路を形成する導体層７、７’が形成されている。薄銅箔４の表面に形成された導体層７は自在に制御できる。また、積層板５は、導体層７が充填された非貫通孔のビアホール６を有していても良い。

絶縁板１は、絶縁性を有する素材で形成されていれば特に限定されない。このような絶縁性を有する素材としては、例えば、エポキシ樹脂、ビスマレイミド−トリアジン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）樹脂などの有機樹脂などが挙げられる。これらの有機樹脂は２種以上を混合して用いてもよい。絶縁板１として有機樹脂を使用する場合、有機樹脂に補強材を配合して使用するのが好ましい。補強材としては、例えば、ガラス繊維、ガラス不織布、アラミド不織布、アラミド繊維、ポリエステル繊維などが挙げられる。これらの補強材は２種以上を併用してもよい。絶縁板１は、好ましくはガラス繊維やガラス不織布などのガラス材入り有機樹脂から形成される。さらに、絶縁板１には、シリカ、硫酸バリウム、タルク、クレー、ガラス、炭酸カルシウム、酸化チタンなどの無機充填材が含まれていてもよい。絶縁板１の厚みは特に限定されず、好ましくは０．０２〜１０ｍｍの厚みを有する。

絶縁板１の表面に形成されている配線パターン２は、エッチングなどによって形成される。配線パターン２の形成方法は、例えば、感光性レジスト（例えば、ドライフィルムのエッチングレジスト）をロールラミネートで貼り付け、露光および現像して回路パターン以外の部分を露出させた後、露出部分の銅めっきをエッチングにより除去する。エッチング液としては、例えば塩化第二鉄水溶液などが挙げられる。より好ましくは、エッチングは、アルカリ性のエッチング液を用いたアルカリエッチングであるのがよい。酸性のエッチング液では銅めっきだけでなく、他の金属も溶解してしまう恐れがあるためである。このようなアルカリ性のエッチング液としては、例えばメルテックス（株）製エープロセスなどのアンモニアアルカリ溶液が挙げられる。このアルカリ性のエッチング液を適用することで、スルーホール内壁面の導体層の表面を覆う金属は、スズに限ることなくニッケル、はんだなどのアルカリ耐性の高い金属へ範囲を広げることができる。エッチング後、ドライフィルムのエッチングレジストを剥離して、配線パターン２が形成される。

絶縁板１の表面には、絶縁樹脂層３が積層されている。絶縁樹脂層３を形成する樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ビスマレイミド−トリアジン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）樹脂、フェノール樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂、ケイ素樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂、ポリフェニレンオキシド（ＰＰＯ）樹脂などが挙げられる。これらの樹脂は２種以上を混合してもよい。絶縁樹脂層３を形成する樹脂には、上述の補強材や無機充填材、フェノール樹脂やメタクリル樹脂からなる有機充填材が含まれていてもよい。

前記絶縁樹脂層３の表面には、電解めっきのシード層として薄銅箔４が積層され、プレス処理等によって積層板５となる。
積層板５上には導体層７が形成され、貫通孔のスルーホール１０が形成されている。非貫通孔のビアホール６があっても良い。
この導体層７は、ビアホール６およびスルーホール１０を、他の部品や基板と電気的に接続すれば特に制限はなく、例えば、導電性樹脂層や金属めっき層等が挙げられるが、エッチング等の加工のしやすさから銅めっき層であるのが特に好ましい。

ビアホール６は、導体層７と前記配線パターン２とを電気的に接続する部位であり、後述するビアホール下穴６の内部に導体層７が充填されたものである。
スルーホール１０は、印刷配線板１００を貫通し、内壁面に導体層７’を有する。導体層７、７’は同一導体材料を用いて金属めっき、好ましくは銅めっき等により形成される。

図１に示す印刷配線板１００では、配線パターン２と絶縁樹脂層３は、印刷配線板の上下面にそれぞれ１層積層されているが、１層に限定されない。例えば、配線パターン２および絶縁樹脂層３を交互に積層させて多層のビルドアップ層としてもよい。この場合、積層した各絶縁樹脂層３にビアホール６が形成され、電気的に接続される。さらに、ビルドアップ印刷配線板に限らず、通常の多層印刷配線板、貼り合わせ多層印刷配線板、多重多層印刷配線板などに適用できることは、言うまでもない。

次に、本発明に係る印刷配線板の製造方法を説明する。本発明に係る印刷配線板の製造方法は、下記の工程（ｉ）〜（ｖｉｉｉ）を含む。
（i）絶縁板の少なくとも一方の表面に配線パターンを形成し、配線パターンの表面に絶縁樹脂層と薄銅箔を積層して積層板を得る工程。
（ii）前記積層板をレーザ加工またはドリル加工して、積層板を貫通したスルーホールを作製する工程。
（iii）積層板の導電性金属箔の表面およびスルーホールの内壁面に同一導体材料にて導体層を形成する工程。
（iv）導体上にドライフィルムを貼付し、露光および現像してスルーホール上のドライフィルムに開口孔を設ける工程。
（v）スルーホール内壁面の導体層の表面をスズめっき層で被覆する工程。
（vi）ドライフィルムを剥離後、積層板表面の導体層をエッチングまたは研磨する工程。
（vii）スルーホール内壁面の導体層表面に形成したスズめっき層を除去する工程。
（viii）積層板表面の導電性金属箔および導体層をエッチングして導電回路を形成する工程。

本発明に係る印刷配線板の製造方法を、図２〜５に基づいて説明する。
まず、図２（ａ）に示すように、絶縁板１と配線パターン２と絶縁樹脂層３と薄銅箔４とを前記したようにプレス処理等して得られる積層板５にレーザ加工またはドリル加工を施し、積層板５を貫通するスルーホール下孔１０ａと、積層板５内の配線パターン２に達するビアホール下穴６ａを形成する。絶縁板１、配線パターン２、絶縁樹脂層３、薄銅箔４は上述の通りである。なお、積層板５は、層数を増やしたビルドアップ層、両面基板や通常の多層基板でも適用できる。

前記ビアホール下穴６ａは、絶縁板１を電気的に接続するビアホール６を形成するための穴である。ビアホール下穴６ａは、例えばレーザ加工によって形成する場合、ビアホール下穴６ａの形成と同時に、ビアホール下穴６ａ直上の薄銅箔４を開口させてもよい。このレーザ加工で用いられるレーザ光としては、ＣＯ₂レーザ、ＵＶ−ＹＡＧレーザなどが挙げられる。

積層板５にレーザ加工によってビアホール下穴６ａを形成すると、ビアホール下穴６ａの底部に薄い樹脂膜が残存する場合がある。ドリルなどで加工したスルーホール下孔１０ａの壁面にも、薄い樹脂膜が残存する場合がある。この場合、デスミア処理が行われる。デスミア処理は、強アルカリによって樹脂を膨潤させ、次いで酸化剤（例えば、クロム酸、過マンガン酸塩水溶液など）を用いて樹脂を分解除去する。あるいは、研磨材によるウェットブラスト処理やプラズマ処理によって、樹脂膜を除去してもよい。さらに、ビアホール下穴６ａの内壁面を粗面化してもよい。粗面化処理としては、例えば、酸化剤（例えば、クロム酸、過マンガン酸塩水溶液など）によるウェットプロセス、プラズマ処理やアッシング処理などのドライプロセスなどが挙げられる。

次いで、図２（ｂ）に示すように、スルーホール下孔１０ａおよびビアホール下穴６ａの孔内の内壁面と積層板５の両面に導体層７を形成する。導体層７の銅めっきは化学銅めっき（無電解銅めっき）でもよく、電解銅めっきでもよい。また、ビアホール下穴６ａに銅めっきを充填したビアホール６を形成しても良い。

導体層７をスルーホール下孔１０ａおよびビアホール下穴６ａに導体層７を形成した後、孔内を樹脂孔埋めおよび蓋めっきしてもよい。この場合、孔埋めの樹脂をめっき後の孔内に充填し、蓋めっきを加工する。蓋めっきは同一基板の孔埋めしない貫通孔（スルーホール１０）をめっきする際、同時にめっき処理を行っても良い。蓋めっきも導通信頼性が十分な、約２５μｍ程度以上の厚さが必要な場合がある。
このように、スルーホール１０およびビアホール６の孔（穴）内に十分な銅めっきを行った積層板５の表面は２５〜１００μｍ程度の銅めっきで覆われている。

次いで、図２（ｃ）に示すように、基板５１の表面にドライフィルム８（感光性めっきレジスト）をラミネート加工で貼り付け、図３（ａ）に示すように、スルーホール１０の上下面のドライフィルム８に、露光および現像で開口１１を形成する。

開口１１の開口径Ｙの最大値は、図３（ｂ）に示すように、スルーホール１０の孔径が銅めっき層７の厚みの分だけ小さくなることを考慮し、ドリル径Ｘより１００μｍ程度小さくするのが好ましい（Ｙ≦Ｘ−１００μｍ）。ドライフィルム８の開口端部がドリル孔１１の中心方向へやや突き出すので、たとえ露光ずれが起きても、ドライフィルム８の開口端は下部のスルーホール１０の導体層７の両端部と略面位置に収まる。また、開口１１の開口径Ｙの最小値は、スルーホール１０のドリル径Ｘより１５０μｍを減じた値を下回らないことが好ましい（Ｙ≧Ｘ−１５０μｍ）。
上記した２つの条件を合わせ変形すると、ドリル径Ｘから開口径Ｙを引いた値は１００〜１５０μｍの範囲に含まれる（１００μｍ≦Ｘ−Ｙ≦１５０μｍ）。この範囲によれば、スルーホール１０の孔内にスズめっきの未着がなく、かつ基板５１の表層に、スズめっきと銅めっき層７によるバリ（凹凸）が発生する心配のないスズめっきが可能になる。

一方、スルーホール１０のドリル径Ｘと開口１１の開口径Ｙとの差が１００μｍより小さい（Ｘ−Ｙ＜１００μｍ）場合、図６（ａ）〜（ｄ）に示すような問題が発生するおそれがある。
図６（ａ）に示すように、スルーホール１０の開口部近傍の少なくとも一方側に、ドライフィルム８との間に、ドライフィルム８の下地の導体層７がむき出しになった箇所が生じる。
これに、後述するように、スズめっきを施し、スルーホール１０内にスズめっき層９を形成すると、図６（ｂ）に示すように、ドライフィルム８とスルーホール１０の開口部との間の導体層７上にもスズめっき層９が形成されてしまう。
さらに、ドライフィルム８を剥離すると、図６（ｃ）に示すように、基板５１の表面に銅めっき層７とスズめっき層９とのバリ（凹凸）９１が発生する。このバリ９１は、図６（ｄ）に示すように、ドライフィルム８を剥離した後、導体層７をハーフエッチングする際にバリ９１の下部の導体層７がエッチングされずに残ってしまい、導体層７の回路形成でドライフィルムをラミネート、露光・現像する際に阻害する。
また、スルーホール１０のドリル径Ｘと開口１１の開口径Ｙとの差が１５０μｍより大きい（Ｘ−Ｙ＞１５０μｍ）場合、後述するスズめっき液がスルーホール１０の孔内に十分に入らず、孔内にスズめっきの未着が起こってしまうおそれがある。

前記したように、基板５１の表面に開口１１を形成した後（図３（ａ）を参照）、図４（ａ）に示すように、スルーホール１０の孔内にスズめっきを施し、スルーホール１０の孔内の内壁面にめっき層９を１〜１０μｍ程度析出させる。なお、スズめっきの前に、スルーホール１０の孔内の導体層７’上にさらに銅めっき等により導体層を析出させ、スルーホール１０の孔内の導体厚をさらに厚くしてもよい。

次いで、図４（ｂ）に示すように、スルーホール１０の孔内にスズめっき層９が付いた状態でドライフィルム８を剥離し、基板５１の表層の導体層７を露出させる。

次いで、図４（ｃ）に示すように、基板５１の表層部の導体層７の厚みが任意の厚さになるまでエッチング等により導体厚を落とす。この時、表層部の導体層７の厚みは５〜８０μｍ、より好ましくは５〜４０μｍであるのがよい。また、スルーホール１０孔内の銅めっき層７’の厚みは１０〜６０μｍ、好ましくは２０〜３５μｍであるのがよい。なお、前記エッチングはアルカリエッチングであるのが好ましい。すなわち、アルカリエッチングを用いると、スズを溶解しないため、スルーホール１０孔内はスズめっき層９で保護されているので、表層部の導体層７の銅めっきだけを溶解させることができる。そのため、スルーホール１０孔内に必要量のめっきを保持したまま、表層部の導体層の厚みのみを減少させることができる。

次いで、図５（ａ）に示すように、スルーホール１０孔内のスズめっき層９をスズ剥離液で除去し、スルーホールの孔内に導体層７’を露出させる。

その後、通常のサブトラクティブ工法を用い、ドライフィルム８’（感光性エッチングレジスト）によるテンティングやスズ剥離工法にて外層回路形成を行う。図５（ｂ）〜（ｅ）には一例として、ドライフィルムテンティングによる外層回路作製方法を示す。

図５（ｂ）に示す、基板上の導体層７上にドライフィルム８’を貼付する方法は、前述したドライフィルム８と同様の方法（図２（ｃ）参照）で行うことができる。

次いで、図５（ｃ）に示すように、スルーホール１０の上下面および、ビアホール６、回路パターンの上面のドライフィルム８’を残すように露光および現像し、ドライフィルム８’の任意の箇所に開口部６１を設ける。

次いで、図５（ｄ）に示すように、開口部６１の導体層７をエッチングする。その後、図５（ｅ）に示すようにドライフィルム８’を剥離して、スルーホール１０およびビアホール６を露出させる。
このように、エッチングの際、導体層７の厚みが低くなっているため、より微細な回路形成が可能になる。

最後に、基板表面の所定の位置にソルダーレジスト１２を形成する。ソルダーレジスト１２の形成方法は、まず、スプレーコート、ロールコート、カーテンコート、スクリーン法などを用い、感光性液状ソルダーレジストを１０〜８０μｍ程度の厚みで塗布して乾燥する、あるいは感光性ドライフィルム・ソルダーレジストをロールラミネートで貼り付ける。その後、露光および現像してパッド部分を開口させて加熱硬化させる。外形加工を施し、図５（ｆ）に示す印刷配線板１００が得られる。

ソルダーレジスト１２を形成する前に、形成面をＣＺ処理などの銅の粗面化処理に供してもよい。ソルダーレジスト１２の開口部に、無電解ニッケルめっきを３μｍ以上の厚みで形成し、その上に無電解金めっきを０．０３μｍ以上（好ましくは０．０５μｍ以上、ワイヤーボンディング用途の場合は０．３μｍ以上）の厚みで形成してもよい。さらに、その上にはんだプリコートを施す場合もある。無電解めっきではなく、電解めっきで形成してもよい。めっきではなく、水溶性防錆有機被膜（例えば、四国化成工業（株）製タフエースなど）を形成してもよく、もしくは、無電解銀、無電解スズめっきを形成してもよい。

このような印刷配線板の製造方法は、コアビア層や、ＩＶＨ（Interstitial Via Hole）層など、導体を形成した後のあらゆる部位に適用できる。また、バックドリル、スキップビアなどを有する印刷配線板でも、有効に適用できる。

以上述べたように、本発明の印刷配線板は、積層板５上の導体層の厚さが制御されているので、従来のものより微細な外層回路を形成することができる。さらに、スルーホール１０の開口部付近にバリ９１が発生せず、スルーホール１０の導通信頼性を高めることができる。

１ 絶縁板
２ 配線パターン
３ 絶縁樹脂層
４ 薄銅箔
５ 積層板
６ ビアホール
６ａ ビアホール下穴
７、７’ 導体層
８、８’ ドライフィルム
９ スズめっき層
９１ バリ
１０ スルーホール
１０ａ スルーホール下孔
１１ 開口
１２ ソルダーレジスト
５１ 基板
６１ 開口部
１００ 印刷配線板

Claims (4)

1. 絶縁板の両面に配線パターンを形成し、配線パターンが形成された絶縁板の両面に絶縁樹脂層を積層し、絶縁樹脂層上に導電性金属箔を形成した積層板を得る工程と、
   積層板を貫通したスルーホールを作製する工程と、
   前記積層板の導電性金属箔の表面およびスルーホールの内壁面に同一導体材料にて導体層を形成する工程と、
   導体層上に感光性レジストを設け、露光および現像してスルーホール上の感光性レジストに開口孔を設ける工程と、
   スルーホール内壁面の導体層の表面をスズめっき層で被覆する工程と、
   感光性レジストを除去後、積層板表面の導体層に対してエッチング、研磨の片方または両方を行う工程と、
   スルーホール内壁面の導体層表面に形成したスズめっき層を除去する工程と、
   積層板表面の導電性金属箔および導体層をエッチングして導電回路を形成する工程と、を含むことを特徴とする印刷配線板の製造方法。
2. 前記スルーホール上の感光性レジストの開口孔は、スルーホールの孔径より１００〜１５０μｍ小さい請求項１に記載の印刷配線板の製造方法。
3. 前記絶縁樹脂層には、ビアホールを形成するための孔が形成されている請求項１または２に記載の印刷配線板の製造方法。
4. 前記導体層が銅めっきで形成され、かつエッチングが、アルカリエッチングである請求項１〜３のいずれかに記載の印刷配線板の製造方法。

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