JP7071253B2 - 印刷配線板の製造方法 - Google Patents

Description

本開示は、電解貴金属めっきが施された導体パターンを有する印刷配線板および印刷配線板の製造方法に関するものである。

従来、印刷配線基板に各導体パターンからなる回路パターンを形成後、さらにソルダーレジストパターン形成した後、回路パターンの金ワイヤーや半田を接合す特定面に電解ニッケルめっき及び金めっきを施すことが行われている。

特開昭６２－１８６５８８号公報 特開２００１－１１０９３９号公報

図１８に示すように絶縁基材１０１上に形成された銅回路パターン１０２ａ，１０２ｂの上面全体に電解ニッケルめっき１０３ａ，１０３ｂさらに電解金めっき１０４ａ，１０４ｂが被着した構造を設計した場合を考える。
この場合、被めっき素材である銅回路パターン１０２ａ，１０２ｂに電解めっき処理時の導通をとるために、図１９に示すように銅回路パターン１０２ａ，１０２ｂに連続したリード線１０５ａ，１０５ｂが必要となる。
めっきレジストを形成し、電解ニッケルめっきを施し、連続して電解金めっきを施し、めっきレジストを剥離し、その後、リード線１０５ａ，１０５ｂ除去用のレジストを形成し、エッチングによりリード線１０５ａ，１０５ｂを除去し、リード線１０５ａ，１０５ｂ除去用のレジストを剥離して図２０の構成を得る。

しかし、図２０に示すようにレジストパターンの形成精度等の影響により、リード線１０５ａ，１０５ｂが一部残ってしまう。銅回路パターン１０２ａ，１０２ｂの側面にも電解ニッケルめっき１０３ａ、１０３ｂ及び電解金めっき１０４ａ、１０４ｂが析出する。
したがって、設計通りの構造とすることができない。残ったリード線１０５ａ，１０５ｂはスタブとなって装置として稼働時に高周波ノイズの発生源となって性能上好ましくない。銅回路パターン１０２ａ，１０２ｂの側面に析出した電解ニッケルめっき及び金めっきは隣接する配線１０６との間の間隙を狭めてしまい、高密度配線が実現し難くなる。
そもそも、印刷配線板に高密度配線が求められると、上記の電解めっき用のリード線１０５ａ，１０５ｂを形成する余地を確保できない場合がある。電解めっき用のリード線をプロセス上形成する必要が無ければ、そこに回路パターンを形成することができ、さらなる高密度配線を追求することができる。

本発明の課題は以上のような問題を解決するためになされたもので、上面を電解貴金属めっきで被われた導体パターンを含み、配線の高密度化に適した高精度な印刷配線板及びその製造方法を提供することにある。

本開示の１つの態様の印刷配線板の製造方法は、絶縁基材上に導体膜を形成する導体膜形成工程と、前記導体膜の一部領域に電解貴金属めっきを施す電解貴金属めっき工程と、前記一部領域及びその他の導体パターン形成領域を残して前記導体膜をエッチングし回路を形成する回路形成工程と、を以上の記載順で備え、前記回路形成工程として、前記その他の導体パターン形成領域で開口し、前記一部領域の前記電解貴金属めっきを被うめっきレジストを形成する工程と、前記めっきレジストをマスクとして前記その他の導体パターン形成領域に金属レジストを形成する工程と、前記めっきレジストを剥離する工程と、前記金属レジストをマスクとして前記導体膜をエッチングして前記その他の導体パターン形成領域に導体パターンを形成するとともに、前記電解貴金属めっき及びその下の導体膜を残しつつ当該導体膜周囲の導体膜をエッチングして貴金属めっき付導体パターンを形成する工程と、前記電解貴金属めっき上にエッチングレジストを形成する工程と、前記エッチングレジストで貴金属めっき付導体パターンを保護しつつ前記金属レジストをエッチングにより除去する工程と、前記エッチングレジストを剥離する工程と、を以上の記載順で備える。

本開示の別の態様の印刷配線板の製造方法は、絶縁基材上に導体膜を形成する導体膜形成工程と、前記導体膜の一部領域に電解貴金属めっきを施す電解貴金属めっき工程と、前記一部領域及びその他の導体パターン形成領域を残して前記導体膜をエッチングし回路を形成する回路形成工程と、を以上の記載順で備え、前記回路形成工程として、前記その他の導体パターン形成領域で開口し、前記一部領域の前記電解貴金属めっきを被うめっきレジストを形成する工程と、前記めっきレジストをマスクとして前記その他の導体パターン形成領域に金属レジストを形成する工程と、前記めっきレジストを剥離する工程と、前記電解貴金属めっき上に第一のエッチングレジストを形成する工程と、前記金属レジストをマスクとして前記導体膜をエッチングして前記その他の導体パターン形成領域に導体パターンを形成するとともに、前記第一のエッチングレジストで保護して前記電解貴金属めっき及びその下の導体膜を残しつつ当該導体膜周囲の導体膜をエッチングして貴金属めっき付導体パターンを形成する工程と、前記第一のエッチングレジストを剥離する工程と、前記電解貴金属めっき上に第二のエッチングレジストを形成する工程と、前記第二のエッチングレジストで貴金属めっき付導体パターンを保護しつつ前記金属レジストをエッチングにより除去する工程と、前記第二のエッチングレジストを剥離する工程と、を以上の記載順で備える。

本開示の印刷配線板によれば、上面の電解貴金属めっきからの導体パターンの延び出し、及び電解貴金属めっきの導体パターンの外周面への延び出しが無く、上面全体が電解貴金属めっきで被われた導体パターンが基板上に精度よく構成され、配線の高密度化に適する。
本開示の印刷配線板の製造方法によれば、本開示の印刷配線板を製造することができるとともに、回路パターンの形成前に電解めっき処理を実施するので、電解めっき用のリード線の占有面積を製品に確保することなく、さらなる高密度配線を追求することができる。

一つの実施の形態の印刷配線板の平面図(a)及び断面図(b)である。 一つの実施の形態の電解貴金属めっき付の導体パターンの平面図(a)及び断面図(b)である。 一つの実施の形態の電解貴金属めっき付の導体パターンの平面図(a)及び断面図(b)である。 一つの実施の形態の印刷配線板の製造方法を説明する断面図である。 一つの実施の形態の印刷配線板の製造方法を説明する断面図である。 一つの実施の形態の印刷配線板の製造方法を説明する断面図である。 一つの実施の形態の印刷配線板の製造方法を説明する断面図である。 一つの実施の形態の印刷配線板の製造方法を説明する断面図である。 一つの実施の形態の印刷配線板の製造方法を説明する断面図である。 一つの実施の形態の印刷配線板の製造方法を説明する断面図である。 一つの実施の形態の印刷配線板の製造方法を説明する断面図である。 一つの実施の形態の印刷配線板の製造方法を説明する断面図である。 一つの実施の形態の印刷配線板の製造方法を説明する断面図である。 一つの実施の形態の印刷配線板の製造方法を説明する断面図である。 一つの実施の形態の印刷配線板の製造方法を説明する断面図である。 一つの実施の形態の印刷配線板の製造方法を説明する断面図である。 製造途中における電解貴金属めっき付の導体パターンの断面図である。 課題を説明するための印刷配線板の断面図である。 課題を説明するための印刷配線板の平面図(a)及び断面図(b)である。 課題を説明するための印刷配線板の平面図(a)及び断面図(b)である。

本開示の実施形態の印刷配線板について図面を参照して説明する。

〔印刷配線板〕
本開示の一実施形態の印刷配線板１は、図１に示すようにスルーホール１１が設けられた絶縁基材１０と、絶縁基材１０上の導体パターンとを備える。導体パターンとしては、上面に電解貴金属めっき２０が施された導体パターン１２，１３のほか、スルーホール１１に形成された層間接続導体１４、配線パターン１５，１６等を備える。導体パターン１２は、半田ボールを介したＢＧＡ（ｂａｌｌ ｇｒｉｄ ａｒｒａｙ）パッケージの接続パッド、導体パターン１３は、給電配線などの接続パッドである。簡略化のため、導体パターン１２，１３、スルーホール１１、層間接続導体１４は、それぞれ一つのみを示したが、設計に応じて必要数設けられる。配線パターン１５，１６も設計に応じて複雑になる。
導体パターン１２－１６の材料には銅が適用され、導体パターン１２，１３の上面を被う電解貴金属めっき２０には、下地金属としてニッケル（電解ニッケルめっき２１）、貴金属として金（電解金めっき２２）が適用されている。
ここで、導体パターンの絶縁基材１０に接合する面を下面とし、その反対面を上面とする。

絶縁基材１０を形成する絶縁樹脂としては、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。
なお、図示する絶縁基材１０の部分は、層間配線層を含んだ積層基板であってもよいが、導体パターン１２，１３の下面は絶縁材料により形成された面に接合する。

図１(a)に示すように平面視で、電解貴金属めっき２０の外周縁は導体パターン１２（１３）の上面の外周縁と一致する。図２に詳細図を示す。又は、図３に示すように平面視（図３(a)）で、電解貴金属めっき２０の外周縁は導体パターン１２（１３）の上面の外周縁の外側に配置されているものを実施できる。詳細図を省略するが、導体パターン１３についても同様の構成である。
図２(b)及び図３(b)に示すように導体パターン１２（１３）は、上面（頂面）が下面（底面）より狭く、側面は傾斜している。下面と側面との成す角とそれぞれθ１（図２）、θ２（図３）とすると、θ１＞θ２である。図２の構成にあっては、導体パターン１２（１３）の上面から電解貴金属めっき２０は側方に突出せず、図３の構成にあっては、導体パターン１２（１３）の上面から電解貴金属めっき２０は側方に突出している。特に図２の構成を実施することが好ましい。接続面を構成する電解金めっき２２の支持性が良好である。
以上のように導体パターン１２，１３の上面全体が電解貴金属めっき２０で被われている。

図２(b)及び図３(b)に示すように断面視で、電解貴金属めっき２０の全体は導体パターン１２（１３）の上面より上に配置されて、導体パターン１２（１３）の外周面（側面一周）が電解貴金属めっき２０から露出している。

以上のように本実施形態の印刷配線板１によれば、上面の電解貴金属めっき２０からの導体パターン１２（１３）の延び出しがない。したがって、装置として稼働時に高周波ノイズの発生源となるスタブが無く性能が優れる。
また本実施形態の印刷配線板１によれば、電解貴金属めっき２０の導体パターン１２（１３）の外周面への延び出しが無い。したがって、隣接する配線との間の間隙を確保することができ、高密度配線に適する。
以上のように上面全体が電解貴金属めっき２０で被われた導体パターン１２（１３）が基板１０上に精度よく構成されており、配線の高密度化に適する。

〔製造方法〕
次に、印刷配線板１の製造方法につき説明する。
図４に示すように予めドリル加工等によりスルーホール１１が設けられた絶縁基材１０上に、スルーホール１１内も含めて導体膜３１を全面的に形成する（導体膜形成工程）。
次に、導体膜３１の一部領域に電解貴金属めっきを施す（電解貴金属めっき工程）。ここでの一部領域は、導体パターン１２，１３の上面の電解貴金属めっき２０が配置される領域である。
電解貴金属めっき工程としては、まず、図５に示すように上記の導体パターン１２，１３の上面の電解貴金属めっき２０となる領域で開口しためっきレジスト３２を形成する。具体的には、ドライフィルムを全面貼設し、露光、現像によりパターン形成することによってめっきレジスト３２を形成する。
次に、図６に示すように導体膜３１に電解めっき処理のための電気的導通をとり、めっきレジスト３２をマスクとして電解ニッケルめっき２１を施し、さらに電解金めっき２２を施す。
次に、図７に示すようにめっきレジスト３２を剥離する（電解貴金属めっき工程終わり）。

次に、図８から図１６に示すようにして、電解貴金属めっき２０で被われた上記の一部領域及びその他の導体パターン（１４，１５，１６）の形成領域を残して導体膜３１をエッチングし回路を形成する回路形成工程を実施する。
本実施形態における回路形成工程を詳述すると以下の通りである。

まず、図８に示すようにその他の導体パターン（１４，１５，１６）の形成領域で開口し、上記の一部領域の電解貴金属めっき２０を被うめっきレジスト３３を形成する。具体的には、ドライフィルムを全面貼設し、露光、現像によりパターン形成することによってめっきレジスト３３を形成する。
次に、図９に示すようにめっきレジスト３３をマスクとしてその他の導体パターン（１４，１５，１６）の形成領域に金属レジスト３４を形成する。金属レジスト３４として、電解錫めっき又は電解半田めっきを適用する。
次に、図１０に示すようにめっきレジスト３３を剥離する。

次に、図１１に示すように電解貴金属めっき２０上に第一のエッチングレジスト４１を形成する。具体的には、ドライフィルムを全面貼設し、露光、現像によりパターン形成することによって第一のエッチングレジスト４１を形成する。ここで、電解貴金属めっき２０上に形成する第一のエッチングレジスト４１を、当該電解貴金属めっき２０の外周縁より外方に張り出して形成する。その張り出し寸法を５０μｍ以上とすることが好ましい。
次に、図１２に示すように金属レジスト３４をマスクとして導体膜３１をエッチングしてその他の導体パターン（１４，１５，１６）の形成領域に導体パターン１４，１５，１６を形成する。それとともに、第一のエッチングレジスト４１で保護して電解貴金属めっき２０及びその下の導体膜を残しつつ当該導体膜周囲の導体膜３１をエッチングして貴金属めっき付導体パターン（１２，２０）を形成する。
導体パターン１２は、電解ニッケルめっき２１、電解金めっき２２及び第一のエッチングレジスト４１による複合レジストにより保護されて形成される。
なお、導体パターン１３の上面を被う電解貴金属めっき２０に対しては、第一のエッチングレジスト４１を形成しない。ＢＧＡを構成する導体パターン１２に対して、導体パターン１３は面積が大きく精細度が求められないためである。導体パターン１３は、電解貴金属めっき２０により保護されて形成される。これに拘わらず、導体パターン１３の上面を被う電解貴金属めっき２０に対しても、第一のエッチングレジスト４１を形成してもよい。
次に、図１３に示すように第一のエッチングレジスト４１を剥離する。

次に、図１４に示すように導体パターン１２及び導体パターン１３の電解貴金属めっき２０上に第二のエッチングレジスト４２を形成する。具体的には、ドライフィルムを全面貼設し、露光、現像によりパターン形成することによって第二のエッチングレジスト４２を形成する。ここでも、電解貴金属めっき２０上に形成する第二のエッチングレジスト４２を、当該電解貴金属めっき２０の外周縁より外方に張り出して形成する。その張り出し寸法を５０μｍ以上とすることが好ましい。
次に、図１５に示すように第二のエッチングレジスト４２で貴金属めっき付導体パターン（１２，２０，１３，２０）を保護しつつ金属レジスト３４をエッチングにより除去する。

第一のエッチングレジスト４１と第二のエッチングレジスト４２は、同じ組成のエッチングレジストで問題ない。エッチングレジストを第一、第二と区別している理由は、第一のエッチングレジスト４１は、導体膜３１のエッチング液に触れていることから、金属レジスト３４のエッチング液に更に触れると、薬液に対する耐性が低くなっているため、金属レジスト３４のエッチング中に第一のエッチングレジスト４１が剥がれる危険がある。この危険を排除するため、導体膜３１のエッチング後、第一のエッチングレジスト４１は剥離し、金属レジスト３４のエッチング用に、新たに第二のエッチングレジスト４２を形成する。

次に、図１６に示すように第二のエッチングレジスト４２を剥離する。
図示を省略するが電解貴金属めっき２０の表面を含むコンタクトエリアを残してソルダーレジストを形成する。ソルダーレジストは、ドライフィルムタイプ、液状タイプが使用可能である。
以上により、印刷配線板１が完成する。

以上の製造方法において、電解貴金属めっき２０上に形成する第一のエッチングレジスト４１、第二のエッチングレジスト４２を、当該電解貴金属めっき２０の外周縁より外方に張り出して形成した。詳細図を図１７に示す。
このような外周縁が電解貴金属めっき２０より大きく張り出したエッチングレジスト４１，４２を適用することによって、電解貴金属めっき２０下の銅のサイドエッチングを抑制することができる。これにより、導体パターン１２（１３）の上面から電解貴金属めっき２０が側方に突出しない図２の構成を実施することができる。

以上の製造方法に拘わらず、第一のエッチングレジスト４１を適用しない場合は、電解貴金属めっき２０をレジストに、銅のエッチングを行う。
第二のエッチングレジスト４２を適用しない場合は、電解貴金属めっき２０をレジストに、金属レジスト３４（錫又は半田）のエッチングを行う。
しかしその場合は、電解貴金属めっき２０下の銅のサイドエッチングが進行しやすく、導体パターン１２（１３）の上面から電解貴金属めっき２０が側方に突出した図３の構成を実施することとなる。銅のサイドエッチングの進行の違いにより、上述したようにθ１＞θ２に形成される。
図２に示したように導体パターン１２（１３）の上面から電解貴金属めっき２０を側方に突出させないようにするためには、第二のエッチングレジスト４２を適用し、さらには第一のエッチングレジスト４１を適用し、それぞれ上述したように５０μｍ以上に電解貴金属めっき２０の外周縁より外方に張り出して形成することが好ましい。

以上の印刷配線板の製造方法によれば、上述した構造の印刷配線板１を製造することができるとともに、回路パターンの形成前に電解めっき処理を実施するので、電解めっき用のリード線の占有面積を製品に確保することなく、そこに回路パターンを形成することができ、さらなる高密度配線を追求することができる。

上記実施形態における印刷配線板の製造手順の例は一例であり、各処理工程を入れ替え、また新たな処理工程を追加し、一部の処理工程を削除することで、処理工程をさまざまに変えることも可能である。
上記の回路形成工程は、一例であって他の回路形成技術に置き換えて実施してもよい。

以上本開示の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として示したものであり、この他の様々な形態で実施が可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成要素の省略、置き換え、変更を行うことができる。

１ 印刷配線板
１０ 絶縁基材
１１ スルーホール
１２ 導体パターン
１３ 導体パターン
１４ 層間接続導体
１５，１６ 配線パターン
２０ 電解貴金属めっき
２１ 電解ニッケルめっき
２２ 電解金めっき
３１ 導体膜
３２ めっきレジスト
３３ めっきレジスト
３４ 金属レジスト
４１ 第一のエッチングレジスト
４２ 第二のエッチングレジスト

Claims (7)

1. 絶縁基材上に導体膜を形成する導体膜形成工程と、
   前記導体膜の一部領域に電解貴金属めっきを施す電解貴金属めっき工程と、
   前記一部領域及びその他の導体パターン形成領域を残して前記導体膜をエッチングし回路を形成する回路形成工程と、を以上の記載順で備え、
   前記回路形成工程として、
   前記その他の導体パターン形成領域で開口し、前記一部領域の前記電解貴金属めっきを被うめっきレジストを形成する工程と、
   前記めっきレジストをマスクとして前記その他の導体パターン形成領域に金属レジストを形成する工程と、
   前記めっきレジストを剥離する工程と、
   前記金属レジストをマスクとして前記導体膜をエッチングして前記その他の導体パターン形成領域に導体パターンを形成するとともに、前記電解貴金属めっき及びその下の導体膜を残しつつ当該導体膜周囲の導体膜をエッチングして貴金属めっき付導体パターンを形成する工程と、
   前記電解貴金属めっき上にエッチングレジストを形成する工程と、
   前記エッチングレジストで貴金属めっき付導体パターンを保護しつつ前記金属レジストをエッチングにより除去する工程と、
   前記エッチングレジストを剥離する工程と、を以上の記載順で備える印刷配線板の製造方法。
2. 絶縁基材上に導体膜を形成する導体膜形成工程と、
   前記導体膜の一部領域に電解貴金属めっきを施す電解貴金属めっき工程と、
   前記一部領域及びその他の導体パターン形成領域を残して前記導体膜をエッチングし回路を形成する回路形成工程と、を以上の記載順で備え、
   前記回路形成工程として、
   前記その他の導体パターン形成領域で開口し、前記一部領域の前記電解貴金属めっきを被うめっきレジストを形成する工程と、
   前記めっきレジストをマスクとして前記その他の導体パターン形成領域に金属レジストを形成する工程と、
   前記めっきレジストを剥離する工程と、
   前記電解貴金属めっき上に第一のエッチングレジストを形成する工程と、
   前記金属レジストをマスクとして前記導体膜をエッチングして前記その他の導体パターン形成領域に導体パターンを形成するとともに、前記第一のエッチングレジストで保護して前記電解貴金属めっき及びその下の導体膜を残しつつ当該導体膜周囲の導体膜をエッチングして貴金属めっき付導体パターンを形成する工程と、
   前記第一のエッチングレジストを剥離する工程と、
   前記電解貴金属めっき上に第二のエッチングレジストを形成する工程と、
   前記第二のエッチングレジストで貴金属めっき付導体パターンを保護しつつ前記金属レジストをエッチングにより除去する工程と、
   前記第二のエッチングレジストを剥離する工程と、を以上の記載順で備える印刷配線板の製造方法。
3. 前記電解貴金属めっき上に形成する前記エッチングレジストを、当該電解貴金属めっきの外周縁より外方に張り出して形成する請求項１に記載の印刷配線板の製造方法。
4. 前記エッチングレジストの張り出し寸法を５０μｍ以上とする請求項３に記載の印刷配線板の製造方法。
5. 前記電解貴金属めっき上に形成する前記第一のエッチングレジストを、当該電解貴金属めっきの外周縁より外方に張り出して形成するとともに、
   前記電解貴金属めっき上に形成する前記第二のエッチングレジストを、当該電解貴金属めっきの外周縁より外方に張り出して形成する請求項２に記載の印刷配線板の製造方法。
6. 前記第一のエッチングレジスト及び前記第二のエッチングレジストの張り出し寸法を５０μｍ以上とする請求項５に記載の印刷配線板の製造方法。
7. 前記金属レジストとして、錫めっき又は半田めっきを適用する請求項１から請求項６のうちいずれか一に記載の印刷配線板の製造方法。

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