JPH05160545A - プリント配線板の製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】高精細プリント配線板の製法の提供。 【構成】 薄膜銅貼り積層板を出発材料とし、（ａ）め
っきレジストによるレリーフパターンの形成工程、
（ｂ）銅めっきによる配線パターンの形成工程、（ｃ）
配線パターン表面に低融点金属のエッチングレジストを
形成する工程、（ｄ）前記めっきレジストの除去工程、
（ｅ）配線パターン部以外の薄膜銅層のエッチアウト工
程を含むプリント配線板の製法において、前記めっきレ
ジスト除去後に残留レジストをプラズマアッシングによ
り灰化するか、または濃硫酸により分解除去後に、配線
パターン部以外の薄膜銅層をエッチアウトする。 【効果】回路パターンのサイドエッチの抑制効果がある
ため、高精細な配線パターンを高精度で形成することが
でき、特に、高密度高精度プリント配線板の提供が可能
となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は高精細な配線回路を有す
るプリント配線板の製法に関する。

【０００２】

【従来の技術】計算機の演算速度の高速化と小型化の要
求に伴い、計算機に用いられるプリント配線板には配線
回路の高精細化の要求が年々高まっている。

【０００３】前記手段の一つとしては、図２にパターン
形成工程と各工程のパターンの理想的な模式断面図を示
すが、薄膜銅貼り積層板を出発材料とし、（ａ）めっき
レジスト３によるレリーフパターンの形成工程、（ｂ）
銅めっきによる配線パターン４の形成工程、（ｃ）ハン
ダめっきによるエッチングレジスト５の形成工程、
（ｄ）該めっきレジスト５の除去工程、（ｅ）配線パタ
ーン部４以外の薄膜銅層のエッチアウト工程、（ｆ）エ
ッチングレジスト５の除去の工程からなるパターン形成
法（特開昭６２−２６２４８９号、同６３−６９２９０
号公報）が提案されている。

【０００４】上記パターン形成法は、めっきレジスト３
のパターン壁面に沿って垂直に銅めっき４が成長するた
め、設計通りの配線幅、配線厚さが形成され、更に、配
線パターンの表面をハンダ等のエッチングレジスト５で
覆うことにより、得られたパターンの形状を損なうこと
なく、配線パターン部以外の薄膜銅層２をエッチアウト
することにより、配線を形成するものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、エッチングレ
ジスト５が薄膜銅層のエッチング液によって溶解してし
まうことがあり、エッチングレジスト５の耐溶解性、膜
厚等を十分考慮してエッチング液を選定していたが、十
分な効果は得られなかった。

【０００６】また、めっきレジストの除去は、一般に塩
化メチレン等の有機溶剤を用いて行なわれているが、有
機溶剤による除去処理だけでは、図３に示すようにめっ
きレジストの一部が基板面に残留する場合がある。残留
しためっきレジスト（以下、残留レジストと云う）は、
回路パターン部以外の薄膜銅層のエッチアウト工程では
除去できないため、残留レジスト６で覆われた薄膜銅層
はエッチングされずに“銅残り”を生じる。この“銅残
り”は配線間の短絡事故の原因となり、特に、高精細な
回路を有するプリント配線板にとっては致命的な欠陥と
なる。

【０００７】本発明者らの検討によれば、前記残留レジ
ストの除去は、プラズマアッシングにより灰化するか、
濃硫酸等により分解、除去が考えられる。しかし、プラ
ズマアッシングを施すとエッチングレジストであるハン
ダが水溶性の物質に変質し、その後の不要な薄膜銅層の
エッチアウト工程で溶出して、図４で示すように配線パ
ターン４のサイドエッチが進行し、抵抗値が設計値から
ずれてしまう。また、溶出した水溶性成分がエッチアウ
トすべき薄膜銅層上に再沈着してレジストとなり、新た
な“銅残り”の原因となる。

【０００８】濃硫酸等で残留レジストを完全に分解処理
すれば“銅残り”の発生は見られないが、配線パターン
のサイドエッチが同時に起り易く好ましくない。これは
配線パターンの側面に厚膜のエッチングレジストを設け
ることで防止できるが、該側面に厚膜のエッチングレジ
ストを設けるためには特別な処理工程が必要となり、そ
の分工程が長くなると云う問題がある。特に、配線の高
精細化が要求される高密度プリント配線板においては、
こうした厚膜のエッチングレジストの形成は困難であ
る。

【０００９】本発明の目的は、プリント配線板の配線回
路のサイドエッチを防止すると共に前記“銅残り”の発
生を抑制したプリント配線板の製法を提供することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決する本発
明の要旨は次のとおりである。

【００１１】薄膜銅貼り積層板を出発材料とし、（ａ）
めっきレジストによるレリーフパターンの形成工程、
（ｂ）銅めっきによる配線パターンの形成工程、（ｃ）
配線パターン表面に低融点金属めっきのエッチングレジ
ストを形成する工程、（ｄ）前記めっきレジストの除去
工程、（ｅ）配線パターン部以外の薄膜銅層のエッチア
ウト工程を含むプリント配線板の製法において、前記め
っきレジスト除去後に残留レジストをプラズマアッシン
グして灰化し、純水または銅イオンを含む水溶液により
湯洗して除去した後、配線パターン部以外の薄膜銅層を
エッチアウトするプリント配線板の製法。

【００１２】本発明を図１に示すフロー図を用いて説明
する。

【００１３】工程（ａ）：銅貼り積層板上にめっきレジ
ストとして感光性ホトレジスト３を塗布または接着した
後、所望のパターンを露光し、現像する。

【００１４】工程（ｂ）：７０℃前後のめっき浴中でレ
ジストのない部分に化学銅めっき法により所望の厚さの
めっきを施す。

【００１５】工程（ｃ）：配線パターン表面へ低融点金
属（錫，ハンダ等）からなるエッチングレジストを２５
℃前後のめっき浴中でめっきにより形成する。パルス電
流による電気めっき法でめっきしてもよい。

【００１６】工程（ｄ）：塩素系の有機溶剤でめっきレ
ジストを洗浄除去する。

【００１７】工程（ｅ）：ハロゲン系ガス雰囲気中で表
面にプラズマを照射し残留レジストを灰化する。（プラ
ズマアッシング） 工程（ｆ）：前記残留レジストは、純水または銅イオン
を含む水溶液中でプリント配線板を湯洗するか、該湯洗
後に硫酸と過酸化水素を含む水溶液でプレエッチングを
施すことにより再付着を防止できる。前記湯洗は９５℃
以上で行うのがより好ましい。

【００１８】工程（ｇ）：（燐酸、過酸化水素水、銅イ
オンを含むエッチング液で回路以外の薄膜銅層をエッチ
アウトする。

【００１９】また、前記工程（ｅ）（ｆ）の代わりに、 工程（ｅ’）：残留レジストを濃硫酸（８０重量％以
上、より好ましくは９５重量％以上の濃硫酸）により分
解剥離する。

【００２０】工程（ｆ’）：１５０〜２００℃で加熱処
理する。

【００２１】を行なってもよい。

【００２２】前記により配線パターンのサイドエッチの
防止と“銅残り”を抑制することができる。

【００２３】なお、本発明においては、前記（ｂ）銅め
っきによる配線パターンの形成工程を比較的高温（７０
℃）で行ない、次いで（ｃ）配線パターン表面への低融
点金属からなるエッチングレジストの形成工程を常温付
近で行なうことにより、めっきレジスト３が収縮し、図
５に示すように配線パターンとめっきレジストの間に隙
間（約０．５μｍ）ができる。この隙間にエッチングレ
ジストを形成する。

【００２４】

【作用】エッチングレジストの一部が再付着して起る
“銅残り”は銅イオンを含む水溶液で湯洗することによ
り溶解除去できるが、該湯洗時に溶出した錫またはハン
ダ成分は銅イオンよりも酸化還元電位が低いため薄膜銅
層に付着しても容易に銅イオンと置換し、“銅残り”の
原因となるレジスト層は形成されない。

【００２５】また、純水で湯洗した場合も、上記と同様
の効果がある。しかし、この場合は溶出した錫またはハ
ンダ成分が薄膜銅層に付着しレジスト層を再成する恐れ
があるので、硫酸、過酸化水素等でプレエッチングする
のがよい。なお、前記湯洗は高温で行うことが好まし
く、９５℃以上、より好ましくは沸騰状態で行なうのが
よい。

【００２６】一方、（ｅ’）工程の濃硫酸処理後は１５
０〜２００℃の熱処理を施す。この熱処理によりエッチ
ングレジスト中の錫成分が銅内に拡散して合金層を形成
する。なお、プラズマアッシングでは、プラズマによっ
て基板が１５０〜２００℃に加熱され同様の合金層が形
成される。該合金層および錫層は、薄膜銅層のエッチア
ウト処理に用いる燐酸、過酸化水素からなるエッチング
液には殆どエッチングされない。従って薄い膜厚のレジ
ストでも十分に保護することができる。

【００２７】一般には上記のエッチアウト処理には硫
酸、過酸化水素水からなるエッチング液（硫酸系エッチ
ング液と略す）が用いられているが、前記本発明のエッ
チング液は前記のようにエッチングレジストを侵食しに
くい燐酸、過酸化水素水からなるエッチング液（以後、
燐酸系エッチング液と略す）を用いているためにこうし
た効果が得られるのである。

【００２８】なお、エッチアウトは、作業性の点からエ
ッチング速度１μｍ／分以上、エッチングにより銅濃度
が５ｇ／ｌ増加してもエッチング速度が０．５μｍ／分
以下とならない条件で行なうことが望ましい。

【００２９】本発明の燐酸系エッチング液は硫酸系エッ
チング液に比較してエッチング速度が遅いが、燐酸およ
び過酸化水素の濃度、銅イオン濃度、更に、スプレー式
エッチング法の適用等により解決できる。即ち、銅濃度
の増加に伴うエッチング速度の低下を改善するために
は、燐酸濃度を上げる。これによりエッチング液の酸化
力も向上する。更に、高濃度化によるエッチング液の粘
度の上昇によるエッチング速度の低下を防ぐためには、
エッチング液を強制攪拌するスプレー式エッチング法を
採用することで解決できる。

【００３０】上記エッチング液は、燐酸濃度が７．４容
量％以上、過酸化水素濃度が１．６容量％以上、銅濃度
が３０〜３５ｇ／ｌが好ましい。これら薬液の濃度はエ
ッチング速度、エッチング液寿命等目的に応じて任意に
変更可能である。なお、該エッチング液には硫酸、硝酸
等の強酸を加えることは好ましくないが、０．４規定以
下であればそれほど問題にならない。

【００３１】

【実施例】本発明を実施例により説明する。

【００３２】〔実施例１〕ガラスエポ基材に銅箔を接着
した薄膜銅貼り積層板の銅膜表面にドライフィルム型め
っきレジスト（日立化成工業性ＳＲ３２００）を貼り付
け、パターンマスクを介して５００ＷのＸｅ−Ｈｇラン
プで３００ｍＪ／ｃｍ²露光し、現像してネガのレリー
フパターンを形成した。

【００３３】次に、下記組成の無電解めっき液で７０
℃、約５時間のめっきし、前記めっきレゾストが形成さ
れていない部分に厚さ約３０μｍの銅めっき膜（配線パ
ターン）を形成し、水洗後１５０℃、３０分乾燥した。

【００３４】 硫酸銅・５水和物 …１０ｇ エチレンジアミン４酢酸２ナトリウム２水塩 …３０ｇ ３７％ホルマリン水溶液 …３ｍｌ ２酸化ゲルマニウム …７０ｍｇ ポリエチレングリコール（分子量１０００） …１ｇ 水酸化ナトリウム …めっき液のｐＨが１２．６（ａｔ２５℃）になる量 水 …前溶液が１ｌになる量 次に、はんだを前記レリーフパターン上にめっきしてエ
ッチングレジストを形成した。

【００３５】前記めっきレジストを有機溶剤により除去
後、ＣＦ₄系ガス中でプラズマアッシングを行い、残留
しているめっきレジストを灰化した。

【００３６】次いで前記無電銅めっきのプリント配線板
に、燐酸濃度が７．５容量％、過酸化水素濃度が１．６
容量％、銅濃度が３０ｇ／ｌからなる４５℃のエッチン
グ液をスプレー装置にて全面に噴射し、レリーフパター
ン以外の不要な薄膜銅層部をエッチングした。

【００３７】その結果、該プリント配線板の配線パター
ンにはサイドエッチは殆ど見受けられなかったものゝ、
エッチングレジストであるハンダ成分の溶け出し−再付
着による“銅残り”が生じていた。この配線パターンの
断面拡大写真を撮影し、デジタルプラニメータＫＰ−９
０（内田洋行製）を用いて面積を測定したところ、断面
積の減少率は約５％であった。

【００３８】〔実施例２〕前記実施例１のプラズマアッ
シング後の配線板を、約９９℃の硫酸銅溶液中に１０分
間浸漬した後、実施例１と同様のエッチング処理を施し
た。本実施例では“銅残り”は見受けられず、また、前
記配線パターン断面の面積減少率は約５％であった。

【００３９】〔実施例３〕前記実施例１のプラズマアッ
シング後の配線板を、約９９℃の純水による湯洗を５分
間行った後、硫酸２容量％、燐酸２容量％、過酸化水素
濃度が１．６容量％からなるプレエッチング液に１分間
浸漬し、実施例１と同様のエッチング処理を施した。本
実施例では“銅残り”は見受けられず、また、前記配線
パターン断面の面積減少率は約５％であった。

【００４０】〔実施例４〕前記実施例１のめっきレジス
トを除去した配線板を、約５０℃の９８％濃硫酸中に約
３０分間浸漬して残留レジストを分解除去し、実施例１
と同様のエッチング処理を施した。本実施例では“銅残
り”は見受けられず、また、前記配線パターン断面の面
積減少率は約１０％であった。

【００４１】〔実施例５〕前記実施例４において残留レ
ジストを分解除去した配線板を、さらに１８０℃、１時
間の加熱し、実施例１と同様のエッチング処理を施し
た。本実施例では“銅残り”は見受けられず、また、前
記配線パターン断面の面積減少率は約５％であった。

【００４２】〔比較例１〕前記実施例１のめっきレジス
トを除去した配線板を、硫酸１０容量％、過酸化水素
１．６容量％からなる４５℃のエッチング液を、スプレ
ー装置にて噴射しエッチング処理した。

【００４３】その結果、図４に示すように配線パターの
ンサイドエッチが生じ、エッチングレジストが溶解して
いることが分かった。本比較例では“銅残り”は見受け
られず、また、前記配線パターン断面の面積減少率は約
４０％であった。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、回路パターン間の銅残
りと回路パターンのサイドエッチが抑制されるため、高
精細な配線パターンを高精度で形成することができ、特
に、高密度高精度プリント配線板の提供が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のパターン形成工程の模式断面図であ
る。

【図２】従来のパターン形成工程の模式断面図である。

【図３】パターン形成時の残留レジストによる“銅残
り”を示す模式断面図である。

【図４】パターンのサイドエッチの模式断面図である。

【図５】本発明のエッチングレジスト形成前の回路パタ
ーンの模式断面図である。

【符号の説明】

１…基板、２…薄膜銅層、３…めっきレジスト、４…銅
配線パターン、５…エッチングレジスト、６…残留レジ
スト、７…銅合金層。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 赤星 晴夫 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 大木 伸昭 神奈川県秦野市堀山下１番地 株式会社日 立製作所神奈川工場内 (72)発明者 高橋 昭雄 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 向尾 昭夫 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 薄膜銅貼り積層板を出発材料とし、
   （ａ）めっきレジストによるレリーフパターンの形成工
   程、（ｂ）銅めっきによる配線パターンの形成工程、
   （ｃ）配線パターン表面に低融点金属めっきのエッチン
   グレジストを形成する工程、（ｄ）前記めっきレジスト
   の除去工程、（ｅ）配線パターン部以外の薄膜銅層のエ
   ッチアウト工程を含むプリント配線板の製法において、 前記めっきレジスト除去後に残留レジストをプラズマア
   ッシングして灰化し、 純水または銅イオンを含む水溶液により湯洗して除去し
   た後、配線パターン部以外の薄膜銅層をエッチアウトす
   ることを特徴とするプリント配線板の製法。
2. 【請求項２】 前記純水または銅イオンを含む水溶液に
   より湯洗後、硫酸と過酸化水素とを含む溶液でプレエッ
   チングすることを特徴とする請求項１に記載のプリント
   配線板の製法。
3. 【請求項３】 薄膜銅貼り積層板を出発材料とし、
   （ａ）めっきレジストによるレリーフパターンの形成工
   程、（ｂ）銅めっきによる配線パターンの形成工程、
   （ｃ）配線パターン表面に低融点金属めっきのエッチン
   グレジストを形成する工程、（ｄ）前記めっきレジスト
   の除去工程、（ｅ）配線パターン部以外の薄膜銅層のエ
   ッチアウト工程を含むプリント配線板の製法において、 前記めっきレジスト除去後に残留レジストを濃硫酸によ
   り分解除去した後、配線パターン部以外の薄膜銅層をエ
   ッチアウトすることを特徴とするプリント配線板の製
   法。
4. 【請求項４】 前記配線パターン表面に形成するエッチ
   ングレジストが錫またはハンダであることを特徴とする
   請求項１，２または３に記載のプリント配線板の製法。
5. 【請求項５】 前記配線パターン部以外の薄膜銅層をエ
   ッチアウトするエッチング液として、燐酸、過酸化水
   素、銅イオンを含み、強酸濃度０．４規定以下のエッチ
   ング液を用いることを特徴とする請求項１〜４のいずれ
   かに記載のプリント配線板の製法。
6. 【請求項６】 前記配線パターン部以外の薄膜銅層をエ
   ッチアウトするエッチング液の銅エッチング速度が１μ
   ｍ／分以上のエッチング液を用いてエッチアウトするこ
   とを特徴とする請求項５に記載のプリント配線板の製
   法。
7. 【請求項７】 配線パターン部以外の薄膜銅層をエッチ
   アウトするエッチング液中の燐酸濃度が７．４容量％以
   上、過酸化水素濃度が１．６容量％以上、銅濃度が３０
   〜３５ｇ／ｌ含み、強酸濃度が０．４規定以下であるこ
   とを特徴とする請求項５に記載のプリント配線板の製
   法。
8. 【請求項８】 配線パターン部以外の薄膜銅層をエッチ
   アウトするエッチング液中の銅濃度が５ｇ／ｌ増加した
   ときのエッチング速度の低下量が０．５μｍ／分以下の
   エッチング液を用いてエッチアウトすることを特徴とす
   る請求項５に記載のプリント配線板の製法。
9. 【請求項９】 前記めっきレジスト除去後に１５０〜２
   ００℃の熱処理を施すことを特徴とする請求項１〜８の
   いずれかに記載のプリント配線板の製法。