JP6640508B2 - 印刷配線板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体素子等の電子部品を搭載する印刷配線板およびその製造方法に関する。

近年、電子機器の小型化および高性能化に伴い、印刷配線板（厚銅基板）の高密度化および多層化が行われている。多層構造の印刷配線板は、内層回路となる導体と、絶縁樹脂層（プリプレグ）とを交互に積層したものが知られている。このような多層構造の印刷配線板は、複雑な電子回路を高密度に構成して、その上に種々の電子部品を高密度に実装することを目的としている。このような印刷配線板の回路形成は、銅箔をめっきアップした厚銅をエッチングすることで形成していた。
ところで近時、電子部品は高集積化が急激に進み、これを実装する配線基板にも高密度な微細配線が要求されるようになってきている。このような高密度な微細配線の要求に答えるために、電子部品が接続されるビルドアップ用およびコア用の配線導体において、その幅や間隔を３０μｍ以下の微細なものにする要求が高まっている。

例えば、特許文献１には、絶縁板と、該絶縁板を上下に貫通するスルーホールの内壁に被着されためっき導体から成り、内部に孔埋め樹脂が充填されたスルーホール導体と、前記スルーホール導体と電気的に接続するように前記スルーホールの周囲の前記絶縁板上下面にサブトラクティブ法により形成された銅箔から成るスルーホールランドと、前記孔埋め樹脂および前記スルーホールランドおよび前記絶縁板上に前記孔埋め樹脂および前記スルーホールランドを覆うようにセミアディティブ法により形成されためっき導体から成る蓋めっきおよび前記絶縁板の上下面にセミアディティブ法により形成されためっき導体から成る配線導体と、を具備する配線基板が記載されている。
このような配線基板では、スルーホール導体に電気的に接続するスルーホールランドが、微細加工が困難なサブトラクティブ法により形成され、蓋めっきおよび配線導体は、微細加工が容易なセミアディティブ法により形成されることから、コア用の配線導体においてもその幅や間隔を例えば３０μｍ以下とした高密度な微細配線を有する配線基板を提供できるとしている。

しかしながら、厚銅基板は導体（導体回路）の銅厚が厚く、導体間の間隙が狭くなると、通常より間隙にエッチング液が入りにくくなり、導体形成のエッチング時に回路のボトム側（下部）が裾引きし、ショート不良が発生しやすくなる。そのため、導体間の間隙を広くとる必要があり、狭くすることができなかった。

特開２０１２−４９１６０号公報

本発明は、厚銅の導体を持つ印刷配線板において、導体間の間隙が狭くても、エッチング時に導体の下部が裾引きによるショート不良を発生させない印刷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。

本発明は、上記課題を解決するべく完成されたものであって、以下の構成からなる。
（１）絶縁板と、この絶縁板の少なくとも片面に形成された導体と、を含む印刷配線板であって、前記導体が下部導体と上部導体の少なくとも２段の積層構造からなる積層導体であることを特徴とする印刷配線板。
（２）前記下部導体より上部導体の幅が狭い（１）に記載の印刷配線板。
（３）前記積層構造の導体と、前記下部導体のみで構成する導体とを有する（１）または（２）に記載の印刷配線板。
（４）前記下部導体間の間隙が絶縁樹脂層で充填された（１）〜（３）のいずれかに記載の印刷配線板。
（５）前記積層導体の厚みが７０μｍ〜１１０μｍである（１）〜（４）のいずれかに記載の印刷配線板。
（６）絶縁板の少なくとも片面に間隙を設けて下部導体を形成する工程と、前記下部導体にめっき処理して上部導体を形成し、少なくとも２段の積層構造からなる積層導体を形成する工程と、を含む印刷配線板であって、下部導体はサブトラクティブ法で形成し、上部導体はパターンめっき法で形成することを特徴とする印刷配線板の製造方法。
（７）前記下部導体を形成後、下部導体間の間隙を絶縁性樹脂で充填する工程を含む（６）に記載の印刷配線板の製造方法。
（８）前記上部導体は、前記下部導体と同時に形成した電解めっき導通用リード線を電極とした電解パターンめっきで形成する工程を含む（６）または（７）に記載の印刷配線板の製造方法。
（９）前記上部導体は、前記下部導体の形成後に施した無電解めっき膜を電極とした電解パターンめっきで形成する工程を含む（６）または（７）に記載の印刷配線板の製造方法。

本発明によれば、最初に薄い銅厚の状態でエッチングによる下部導体の形成を行い、その後めっきアップにより下部導体上に上部導体を積層させた少なくとも２段の積層構造からなる厚銅の導体を形成することにより、導体間の間隙を狭くすることができる。

本発明に係る印刷配線板の一実施形態を示す断面図である。 本発明に係る印刷配線板の他の実施形態を示す断面図である。 （ａ）〜（ｅ）は、本発明に係る印刷配線板の製造方法における一実施形態を示す断面図である。 （ｆ）〜（ｊ）は、本発明に係る印刷配線板の製造方法における一実施形態を示す断面図である。 （ｋ−１）は、本発明に係る印刷配線板の製造方法における一実施形態を示す上面図であり、（ｋ−２）は（ｋ−１）のＸ−Ｘ線での断面図、（ｋ−３）は側面図である。 （ｌ）および（ｍ）は、本発明に係る印刷配線板の製造方法における一実施形態を示す断面図である。 （ｎ−１）は、本発明に係る印刷配線板の製造方法における一実施形態を示す上面図であり、（ｎ−２）は（ｎ−１）のＸ−Ｘ線での断面図、（ｎ−３）は側面図である。 （ｏ−１）は、本発明に係る印刷配線板の製造方法における一実施形態を示す上面図であり、（ｏ−２）は（ｏ−１）のＸ−Ｘ線での断面図、（ｏ−３）は側面図である。 （ｐ−１）は、本発明に係る印刷配線板の製造方法における一実施形態を示す上面図であり、（ｐ−２）は（ｐ−１）のＸ−Ｘ線での断面図、（ｐ−３）は側面図である。 （ｑ）は、本発明に係る印刷配線板の製造方法における一実施形態を示す断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、本発明に係る印刷配線板の他の製造方法における一実施形態を示す断面図である。 （ｅ）〜（ｉ）は、本発明に係る印刷配線板の他の製造方法における一実施形態を示す断面図である。 （ｊ）〜（ｍ）は、本発明に係る印刷配線板の他の製造方法における一実施形態を示す断面図である。 （ｎ）〜（ｑ）は、本発明に係る印刷配線板の他の製造方法における一実施形態を示す断面図である。

本発明の一実施形態である印刷配線板１００は、図１に示すように、絶縁板１と、この絶縁板１の表面に形成した複数の下部導体２と、下部導体２の上に電解めっきによりめっきアップし形成された上部導体３との積層構造からなる積層導体４と、複数の積層導体４間の間隙を充填する第１および第２の絶縁樹脂層５、５´と、積層導体４および第１および第２の絶縁樹脂層５、５´の表面に加熱・加圧して積層されたプリプレグ６と銅箔７とからなる。

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の少なくとも片面には、下部導体２と上部導体３の少なくとも２段の積層構造からなる積層導体４が、間隙を空けて形成される。積層導体４は、他の部品や基材と電気的に接続する導電回路であれば特に制限はなく、例えば、導電性樹脂や金属めっき等が挙げられるが、エッチング等の加工のしやすさから銅めっきであるのが特に好ましい。この銅めっきは、化学銅めっき（無電解銅めっき）でもよいが、電解銅めっきであるのがよい。
また、上部導体３と下部導体２との境界にはめっき界面がある。
積層導体４の厚みは７０〜１１０μｍであるのがよい。なお、めっきアップを繰り返すことで、積層導体４の厚みを２００μｍ以上にすることも可能になる。

下部導体２は、後述するように絶縁板１の表面に貼付した導電性金属箔である銅箔２ａをめっき処理して形成することもある。なお、下部導体２の厚みは３５〜７０μｍであるのがよい。

下部導体２の上面には上部導体３がめっきアップにより形成される。このめっきアップは、後述するように、電解めっき導通用のリード線パターンあるいは無電解めっき膜を用いて電解めっきで行われる。上部導体３の厚みは３０〜４０μｍであるのがよい。
また、上部導体３の幅は下部導体２の幅より狭い方がよい。上部導体３間の間隙が狭くなれば、印刷配線板は高密度な微細配線を有することができる。

少なくとも下部導体２間の間隙には第１の絶縁樹脂層５が形成される。この第１の絶縁樹脂層５は、後述するように、絶縁性樹脂５ａが下部導体２と同じ高さまで充填（塗布）され硬化して形成されるものである。
この第１の絶縁樹脂層５（絶縁性樹脂５ａ）としては、下部導体２を保護し、絶縁性を有する樹脂であるならば特に制限されないが、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。絶縁性樹脂５ａには、上述の無機充填材、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。
なお、後述するように、下部導体２間の間隙に充填される第１の絶縁樹脂層５と、下部導体２に上部導体３を積層し積層導体４を形成した後に充填される第２の絶縁樹脂層５´とは同一または異なる樹脂のいずれを用いてもよい。

プリプレグ６は、積層時に接着剤として用いられる熱で溶融する絶縁性樹脂であり、またこの絶縁性樹脂を含浸した、例えば、ガラス繊維やガラス不織布などの絶縁性布材を含んでいてもよい。また、プリプレグ６の樹脂は絶縁樹脂層５、５´と同じであってもよい。
印刷配線板１００はプリプレグ６を介してさらに銅箔７を積層でき、これを交互に積層して多層のビルドアップ層としてもよい。

図２に示す印刷配線板１００´は、絶縁板１の少なくとも片面に、下部導体２と上部導体３が積層されてなる積層導体４と、下部導体２のみで構成する導体とを形成したものである。
このとき、下部導体２間の間隙に絶縁性樹脂５ａが充填され、積層導体４の表面高さまで第１の絶縁樹脂層５が形成される。

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）〜（ｖｉｉ）を含む。
（ｉ）絶縁板の少なくとも片面に下部導体となる銅箔を積層する工程。
（ｉｉ）銅箔の表面にドライフィルムを貼付けた後、マスクパターンを貼付して表面を露光および現像する工程。
（ｉｉｉ）エッチング後、残ったドライフィルムを剥離し、下部導体と電解めっき導電用リード線を形成する工程。
（ｉｖ）下部導体間の間隙に絶縁性樹脂を充填し、硬化させて絶縁樹脂層を形成する工程。
（ｖ）下部導体および絶縁樹脂層上にドライフィルムを貼付けた後、マスクパターンを貼付して表面を露光および現像する工程。
（ｖｉ）電解めっき導電用リード線を通してめっきアップを行い、下部導体上に上部導体を形成する工程。
（ｖｉｉ）電解めっき導電用リード線を除去し、残ったドライフィルムを剥離する工程。

本発明に係る印刷配線板の製造方法における一実施形態を、図３〜１０に基づいて説明する。なお、上述した部材についての説明は省略する。

まず、図３（ａ）に示すように、絶縁板１の少なくとも片方の表面に銅箔２ａを積層する。このとき、銅箔２ａの厚みは、例えば、３５μｍまたは７０μｍである。
なお、予め絶縁板に銅箔を積層済みの内層コア材（図示せず）を使用してもよい。

次に、図３（ｂ）に示すように、銅箔２ａの表面にドライフィルム８を配置してレジストを形成する。

次に、図３（ｃ）に示すように、ドライフィルム８上に、遮光箇所９１と透明箇所９２とを有するマスクパターン９を配置し、矢印に示すように紫外線を照射して、ドライフィルム８を選択的に露光し、現像する（図３（ｄ））。このとき、ドライフィルム８には、後述する、下部導体２と電解めっき導通用リード線２１を形成する箇所の部位が残る。

次に、図３（ｅ）に示すように、エッチング後に、残ったドライフィルム８を剥離すれば、絶縁板１上に下部導体２と電解めっき導通用リード線２１が形成される。
なお、上記した図３（ａ）〜（ｅ）における工程は、従来の導体回路形成におけるサブトラクティブ法と同じである。

次に、図４（ｆ）に示すように、下部導体２間の間隙を絶縁性樹脂５ａで充填し、硬化させて第１の絶縁樹脂層５を形成する。なお、この絶縁性樹脂５ａによる樹脂の充填は、スクリーン印刷、全面印刷と研磨、樹脂シートを使用するなどの方法で行えばよい。

次に、図４（ｇ）に示すように、ドライフィルム８´を下部導体２および絶縁樹脂層５の表面に形成する。このドライフィルム８´の厚みは、めっきアップする導体の厚みと同じであるのがよく、例えば、３０μｍまたは４０μｍであるのがよい。

次に、図４（ｈ）に示すように、遮光箇所９１´と透明箇所９２´とを有するマスクパターン９´をドライフィルム８´上に配置し、矢印に示すように紫外線を照射して、ドライフィルム８を選択的に露光し、現像する（図４（ｉ））。このとき、厚銅にする部分をマスクパターン９´の遮光箇所９１´で露光せず、厚銅にしない部分を透明箇所９２´で選択的に露光する。マスクパターン９´の未露光部を回路の全体にすれば厚銅回路基板、回路の一部分に限定すれば部分厚銅基板が製造可能となる。
また、図４（ｉ）に示すように、現像後のドライフィルム８´の開口部８ａの幅は、下部導体２の幅より狭くなるようにする。これにより、めっきアップで形成した上部導体３が、下部導体２からはみ出すのを防止することができる。

次に、図４（ｊ）に示すように、ドライフィルム８´の開口部８ａに電解めっきでめっきアップを行い、上部導体３を形成する。この上部導体３は、めっき導通をとるためのリード線パターンとして、図３（ｄ）で下部導体２と同時に形成した電解めっき導通用リード線２１を電極とした電解パターンめっきで形成される。
なお、上記した図４（ｆ）〜（ｊ）における工程は、従来の導体回路形成におけるパターンめっき法と同じである。

次に、図５（ｋ−１）〜（ｋ−３）に示すように、ドライフィルム８´を剥離する。残った電解めっき導通用リード線２１は、めっきアップの完了後は不要となるので、エッチングで除去する必要がある。

次に、図６（ｌ）に示すように、ドライフィルム８０を上部導体３、絶縁樹脂層５および電解めっき導通用リード線２１上に配置する。さらに図６（ｍ）に示すようにマスクパターン９０を配置して、矢印に示すように紫外線を照射して露光する。

次に、図７（ｎ−１）〜（ｎ−３）に示すように、ドライフィルム８０を現像する。このとき、図７（ｎー２）に示すように、電解めっき導通用リード線２１上のドライフィルム８０は現像で除去され、下部導体２の幅と同じ幅だけドライフィルム８０が積層導体４に積層された状態となる。

次に、電解めっき導通用リード線２１を、エッチングして除去し、ドライフィルム８０を剥離すると、図８（ｏ−１）〜（ｏ−３）に示すような状態となる。このとき、図８（ｏ−３）に示すように電解めっき導通用リード線２１が除去された部位２２は、上面から絶縁板１が目視できる状態となり（図８（ｏ−１））、かつ側面からは下部導体２が透けて見える状態（図８（ｏ−２））となる。

次に、図９（ｐ−１）〜（ｐ−３）に示すように、電解めっき導通用リード線２１が除去された部位２２に、スクリーン印刷で樹脂を充填し、硬化させて第２の絶縁樹脂層５´を形成する。このとき、部位２２だけを樹脂で充填することはできないため、めっきアップした積層導体４と同じ高さまで樹脂を充填（塗布）する。この第２の絶縁樹脂層５´の樹脂は、第１の絶縁樹脂層５で用いたものと同じであってもよい。

最後に、図１０に示すように、第２の絶縁樹脂層５´上にプリプレグ６と銅箔７をこの順で重ねた後、熱プレスで加熱および加圧して積層し、ついで表面に回路を形成し、印刷配線板１００を得る。

次に、本発明に係る印刷配線板の他の製造方法を説明する。この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片面に下部導体となる銅箔を積層する工程。
（ＩＩ）銅箔の表面にドライフィルムを貼付けた後、マスクパターンを貼付して表面を露光および現像する工程。
（ＩＩＩ）エッチング後、残ったドライフィルムを剥離し、下部導体を形成する工程。
（ＩＶ）下部導体間の間隙に絶縁性樹脂を充填し、硬化させて絶縁樹脂層を形成する工程。
（Ｖ）下部導体および絶縁樹脂層の表面に無電解めっき膜を形成する工程。
（ＶＩ）無電解めっき膜上にドライフィルムを貼付けた後、マスクパターンを貼付して表面を露光および現像し、下部導体上のドライフィルムにめっきアップのための開口部を設ける工程。
（ＶＩＩ）無電解めっき膜を電極としてめっきアップを行い、下部導体上に上部導体を形成する工程。
（ＶＩＩＩ）残ったドライフィルムおよび無電解めっき膜を剥離する工程。

本発明に係る印刷配線板の他の製造方法を、図１１〜１４に基づいて説明する。なお、前記と同じ部材についての説明は省略する。

まず、図１１（ａ）に示すように、絶縁板１の少なくとも片方の表面に銅箔２ａを積層する。このとき、銅箔２ａの厚みは、例えば、３５μｍまたは７０μｍである。
なお、予め絶縁板に銅箔を積層済みの内層コア材（図示せず）を使用してもよい。

次に、図１１（ｂ）に示すように、銅箔２ａの表面にドライフィルム８を配置してレジストを形成した後、図１１（ｃ）に示すように、ドライフィルム８上に、遮光箇所９１と透明箇所９２とを有するマスクパターン９を配置し、矢印に示すように紫外線を照射して、ドライフィルム８を選択的に露光し、現像する（図１１（ｄ））。このとき、ドライフィルム８には、下部導体２を形成する箇所の部位が残る。

次に、図１２（ｅ）に示すように、エッチング後に、残ったドライフィルム８を剥離すれば、めっきアップの土台となる下部導体２が形成される。
なお、上記した図１１（ａ）〜（ｄ）と図１２（ｅ）における工程は、従来の導体回路形成におけるサブトラクティブ法と同じである。

次に、図１２（ｆ）に示すように、下部導体２間の間隙を絶縁性樹脂５ａで充填し、硬化させて第１の絶縁樹脂層５を形成する。なお、この絶縁性樹脂５ａによる樹脂の充填は、スクリーン印刷、全面印刷と研磨、樹脂シートを使用するなどの方法で行えばよい。

次に、図１２（ｇ）に示すように、下部導体２および絶縁樹脂層５の表面に無電解めっき膜２３を形成し、この無電解めっき膜２３上にドライフィルム８´を配置する（図１２（ｈ））。このときのドライフィルム８´の厚みは、めっきアップする導体の厚みと同じであるのがよく、例えば、３０μｍまたは４０μｍであるのがよい。

次に、図１２（ｉ）に示すように、遮光箇所９１´と透明箇所９２´とを有するマスクパターン９´をドライフィルム８´上に配置し、矢印に示すように紫外線を照射して、ドライフィルム８を選択的に露光し、現像する。このとき、厚銅にする部分をマスクパターン９´の遮光箇所９１´で露光せず、厚銅にしない部分を透明箇所９２´で選択的に露光する。マスクパターン９´の未露光部を回路全体にすれば厚銅回路基板、回路の一部分に限定すれば部分厚銅基板が製造可能となる。

現像後のドライフィルム８´の開口部８ａの幅は、図１３（ｊ）に示すように、下部導体２の幅より狭くなるようにする。これにより、めっきアップで形成した上部導体３が、下部導体２からはみ出すのを防止することができる。

次に、図１３（ｋ）に示すように、ドライフィルム８´の開口部８ａに電解めっきでめっきアップを行い、上部導体３を形成する。
すなわち、上部導体３は、下部導体２の形成後に施した無電解めっき膜２３を電極とした電解パターンめっきで形成される。

次に、図１３（ｌ）に示すように、ドライフィルム８´を剥離する。このとき、電解めっき導通用の無電解めっき膜２３は、めっきアップの完了後は不要となるので、エッチングで除去する必要があるため、図１３（ｍ）に示すように、ドライフィルム８０を上部導体３および無電解めっき膜２３上に配置する。

次に、図１４（ｎ）に示すように、マスクパターン９０を配置して、矢印に示すように露光し、現像すると、図１４（ｏ）に示すようにドライフィルム８０は、下部導体２の幅と同じ幅だけ上部導体３に積層された状態となる。

次に、エッチングし、ドライフィルム８０を剥離すると、図１４（ｐ）に示すように不要な無電解めっき膜２３が除去された状態となる。
なお、図１３（ｍ）から図１４（ｐ）に代えて、硫酸過酸化水素水系のソフトエッチング液で、無電解めっき膜２３を除去することも可能である。

最後に、図１４（ｑ）に示すように、上部導体３および第１の絶縁樹脂層５の表面に、プリプレグ６と銅箔７をこの順で重ねた後、熱プレスで加熱および加圧して積層し、ついで表面に回路を形成し、印刷配線板１０１を得る。

以上のように、最初に薄い銅厚の状態でエッチングによる下部導体２の形成を行い、その後めっきアップにより上部導体３を積層して、厚銅回路となる積層導体４を形成することにより、導体回路間の間隙を狭くすることができる

１ 絶縁板
２ 下部導体
２ａ 銅箔
３ 上部導体
４ 積層導体
５ 第１の絶縁樹脂層
５´ 第２の絶縁樹脂層
５ａ 絶縁性樹脂
６ プリプレグ
７ 銅箔
８，８´，８０ ドライフィルム
８ａ 開口部
９，９´，９０ マスクパターン
９１，９１´ 遮光箇所
９２，９２´ 透明箇所
２１ 電解めっき導通用リード線
２２ 部位
２３ 無電解めっき膜
１００、１００´、１０１ 印刷配線板

Claims (3)

1. 絶縁板の少なくとも片面に間隙を設けて下部導体を形成する工程と、
   前記下部導体間の間隙を前記下部導体の厚みと略同一厚みを有する第１の絶縁樹脂層で充填する工程と、
   前記下部導体にめっき処理して上部導体を形成し、少なくとも２段の積層構造からなる積層導体を形成する工程と、
   前記上部導体間の間隙に第２の絶縁樹脂層を充填する工程と、を含む印刷配線板であって、
   下部導体はサブトラクティブ法で形成し、上部導体はパターンめっき法で形成することを特徴とする印刷配線板の製造方法。
2. 前記上部導体は、前記下部導体と同時に形成した電解めっき導通用リード線を電極とした電解パターンめっきで形成する工程を含む請求項１に記載の印刷配線板の製造方法。
3. 前記上部導体は、前記下部導体の形成後に施した無電解めっき膜を電極とした電解パターンめっきで形成する工程を含む請求項１に記載の印刷配線板の製造方法。

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