JPH08293659A - プリント配線板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】パワー回路部の細りを防止しつつ制御回路部で
のファインパターン形成が可能なプリント配線板の製造
方法を提供する。 【構成】銅張積層板をパワー回路部９と制御回路部８と
に分け、第１回目のフォトレジストエッチング工程によ
りパワー回路部９の回路パターンを作成するとともに制
御回路部８全体のハーフエッチングを行い、スルーホー
ル表面を含む基板表裏面の銅メッキを行った後、第２回
目のフォトレジストエッチング工程によりパワー回路部
９と制御回路部８の回路パターンを作成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、大電流および高密度対
応のプリント配線板の製造方法に関する。特に、電流容
量の大きなパワー回路とその制御回路とを１枚の基板上
に同時に形成されるプリント配線板の製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】空調機やインバータなど、大電流を流す
必要のある機器に使用される大電流基板は、従来のパワ
ー回路（パワーモジュール、マグネットスイッチなど）
のワイヤーハーネス配線またはバスバー配線を、プリン
ト基板上の回路パターンで実現させたものであり、結線
ミス防止、検査工数、組み立て工数等の削減を可能にし
ている。このような大電流基板では、電流容量を確保す
るために断面積の拡大が必要であり、そのために、図１
に示すようにパワー回路の配線をショートバー２０に置
き換えたものや、図２に示すように多層基板２１の内層
に厚肉銅箔２２をパワー回路として用いたものや、さら
に、図３に示すように外層銅箔に厚肉銅箔２３を用いた
ものなどが、電流量や仕様に応じて選択使用されてい
る。また、この大電流基板には、通常、パワー回路と制
御回路をワンボード化（一体化）したものが使用され、
装置全体のコンパクト化、軽量化、検査工数および組み
立て工数の削減を可能にしている。さらに、パワー回路
と制御回路とを分ける場合、パワー回路部から発生する
ノイズや熱などの対策のために、回路設計時にパワー回
路と制御回路を図４のように左右に分離したり、図５に
示すように上下に分離したりしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来の大電流基
板において、図１に示す基板は、ショートバー２０やバ
ーリング２４などの配線部材を基板２５とは別に用意す
る必要があり、しかも基板２５に組みつける必要があ
り、大電流化が容易ではあるが実装スペースが大きくな
って全体の大型化を避けられない不都合がある。また、
ショートバー２０やバーリング２４の組付け工数が複雑
化する欠点もある。また、図２に示す大電流基板は、基
板２１が多層基板であるために高コストであり、しかも
加工しにくいという問題がある。さらに、図３に示す基
板では、パワー回路および制御回路とも周知のフォトレ
ジスト工程とエッチング工程（以下、この２つの工程を
フォトレジストエッチング工程という）により同時に作
成できるために作業性がよくなる利点があるが、パワー
回路に厚肉銅箔２３を使用しなければならないために、
制御回路にも同じ厚さの厚肉銅箔２３を使用することに
なり、制御回路部でのファイン化、細線化が困難になる
という問題がある。この原因は、フォトレジストエッチ
ング工程におけるサイドエッチ効果にある。すなわち、
銅箔の厚み方向のエッチングと水平方向のエッチングが
同時に進行するために、外層銅箔に厚肉銅箔を使用した
場合、回路パターンの過度の細りが発生し、これが細線
化を困難にする。これについて、さらに詳しく述べると
次のようになる。

【０００４】今、銅箔の厚み方向のエッチング深さと幅
方向のエッチング深さをそれぞれＴおよびＤとすると、
その比率のエッチングファクタは、図６に示すように、
Ｔ／Ｄで表される。このエッチングファクタは、一般的
な値として２〜３程度といわれている。しかし、たとえ
ば、図７に示すように、１００μｍの銅箔厚の銅張積層
板に、パターン幅（Ａ）が１００μｍ、導体間隙（Ｂ）
が１００μｍのパターンを形成する場合、エッチファク
タを２．５とすれば、厚み方向（Ｔ）に１００μｍエッ
チングすると水平方向（Ｄ）に片側約４０μｍエッチン
グが進行する。

【０００５】したがって、この場合のパターンの細り
は、両サイドで約８０μｍとなり、実質的なパターンの
仕上がり幅は約２０μｍになる。この値は、使用困難の
値である。この対策として、事前にパターン幅（Ａ）を
広くする方法が取られることもあるが、ファインパター
ンの場合、パターン間の導体間隙（Ｂ）が狭くなりすぎ
るために、露光性、現像性、エッチング性等の悪化によ
り実質的にファインパターンを形成することができな
い。

【０００６】このように、上記図３に示す大電流基板を
製造する方法、すなわち、外層銅箔に厚肉銅箔２３を用
いた基板に対してフォトレジストエッチング工程によっ
てパワー回路部および制御回路部を形成する方法は、経
済的であって且つ製造方法が容易であるという利点があ
るが、パワー回路部において厚肉銅箔を使用しなければ
ならないゆえ、制御回路部のファイン化、細線化が困難
であるという問題がある。

【０００７】本発明の目的は、上記図３に示す経済的な
製造方法を使用しながら、パワー回路部の細りを防止し
つつ制御回路部でのファインパターン形成が可能なプリ
ント配線板の製造方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、銅張積層板を
少なくとも第１の領域と第２の領域に分け、第１回目の
フォトレジストエッチング工程により第１の領域の回路
パターンを作成するとともに第２の領域全体のハーフエ
ッチングを行い、スルーホール表面を含む基板表裏面の
銅メッキを行った後、第２回目のフォトレジストエッチ
ング工程により第１および第２の領域の回路パターンを
作成することを特徴としている。

【０００９】また、第１回目のフォトレジストエッチン
グ工程により第１の領域の回路パターンを作成する前
に、銅張積層板の銅箔上に適宜銅メッキ層を形成するこ
とを特徴とする。

【００１０】さらに、第２回目のフォトレジストエッチ
ング工程により第１および第２の領域の回路パターンを
作成する時に、エッチングレジストを電着処理により形
成することを特徴とする。

【００１１】

【作用】出発基材としては銅張積層板を使用する。この
場合の銅箔は図３に示すような厚肉銅箔を使用する。基
板上にパワー回路部と制御回路部を一体的に形成するた
めに、予めこの銅張積層板がパワー回路用の第１の領域
と制御回路用の第２の領域とに分けられる。領域の分割
の仕方は、図４または図５に示すような、横又は縦方向
の分割であってもよいし、両者を交互に配置しても良
い。その他任意の分割が可能である。次に、第１回目の
フォトレジストエッチング工程によって、第１の領域に
対する回路パターン、すなわちパワー回路部の回路パタ
ーンが形成される。この場合、必要に応じて、銅張積層
板の銅箔上に無電解メッキや電解メッキを施すことによ
り、銅箔自体の厚みを元の厚さから任意の厚さだけ厚く
することができる。フォトレジストエッチング工程は、
銅張積層板上に感光剤フィルム（ドライフィルム）を載
せたりスクリーン印刷によって感光剤を塗布したり、あ
るいは電着（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）
処理によって感光剤を析出形成した後、マスクフィルム
を載せて紫外線照射によりエッチングレジストの選択的
硬化を行い、硬化されていないレジスト（感光剤樹脂）
を除去してからウエットエッチングまたはドライエッチ
ングを行う工程である。本発明では、この第１回目のフ
ォトレジストエッチング工程によってパワー回路部での
回路パターンを形成すると同時に、制御回路部全体のハ
ーフエッチングを行う。この制御回路部では選択的なエ
ッチングを行わずに、領域全体に対してハーフエッチン
グを行う。なお、ハーフエッチングは基材の表面まで完
全にエッチングを行うのではなく、基材表面上の数μｍ
〜数１０μｍ程度の銅箔を残した状態でエッチングを停
止する処理をいう。

【００１２】次に、予め形成されているドリル加工穴内
の表面を含む基板の表裏面に対して無電解銅メッキおよ
び電解銅メッキにより、所定の厚さの銅を成長させ、さ
らに、この後に、第２回目のフォトレジストエッチング
工程によってパワー回路部および制御回路部に対しての
回路パターンを形成する。この第２回目のフォトレジス
トエッチング工程でのエッチング時間は、上記基板表裏
面に新たに行われた銅メッキに対するものとハーフエッ
チングでの残銅部に対する時間だけとなる。したがっ
て、この銅の厚さは出発基材である銅張積層板での厚肉
銅箔に比べると数分の１以下となるために、サイドエッ
チ効果が少なくなり、よって制御回路部でのファインパ
ターン化が可能になる。また、同時に、パワー回路部に
対してのサイドエッチ効果も少なくなるために、パワー
回路部の回路の細りも非常に少なくなる。

【００１３】また、第２回目のフォトレジストエッチン
グ工程におけるエッチングレジストは、前述のようにド
ライフィルムやスクリーン印刷によっても形成できる
が、電着処理によりこれを形成すると、回路表面の凹凸
部に対しても隙間なくきれいに形成できる。このため
に、紫外線による露光を行う時に光の廻り込みなどを防
ぐことができるようになる。

【００１４】

【実施例】図８〜図１２は、本発明に係るプリント配線
板の製造方法を工程順に示す図である。

【００１５】最初に、出発基材として銅張積層板１を用
意する。この銅張り積層板１は、ガラスエポキシ材など
からなる基材２と、この上下両面に接着固定した銅箔３
とで構成されている。なお、銅箔３の厚みは、少なくと
も数１０μｍ〜１００μｍ程度の厚肉に設定される。こ
こでは、７０μｍとする。

【００１６】次に、上記銅張積層板１を適当な大きさに
切断する。材料切断後、必要に応じて、銅箔３の厚さ
を、無電解および電解銅メッキにて調整する。すなわ
ち、銅箔３の上に銅メッキ層４を形成する。ここでは、
この銅メッキ４の厚さを３０μｍとする。次に、ＮＣボ
ール盤で、部品穴、導通穴、各種ガイド穴、長穴などの
穴明け加工を行う。この加工を段差形成前に実施するの
はバリ防止のためである。

【００１７】次に、電着塗装によって、銅箔面に感光性
エッチングレジスト樹脂５をコーティングする。この段
階でのエッチングレジスト樹脂は電着処理ではなく、通
常の感光性フィルム（ドライフィルム）やスクリーン印
刷などによって形成することも可能である。なお、電着
処理は、銅箔を電極として電解をかけることにより銅箔
面に樹脂を析出させる塗装方法で、被塗装表面形状が凹
凸状であってもきれいにコーテイングできる利点を持っ
ている。

【００１８】続いて、細線回路部である制御回路部８の
銅箔厚調整用マスクフィルム６をセットし、紫外線７に
よって露光し、パワー回路部９においてのみエッチング
レジスト５の選択的光硬化を行う。その後、パワー回路
部９以外の未感光レジスト樹脂を現像液にて溶解除去
し、パワー回路部９のエッチングレジスト５のみが残さ
れた状態とする。続いて、銅箔を、数μｍから数１０μ
ｍの厚みを残しハーフエッチングによって溶解除去す
る。ハーフエッチングにより、制御回路部８の領域全体
に対して数μｍ〜数１０μｍの残銅１０がエッチングさ
れない状態となっている。この残銅１０は、基材２と銅
との密着性を確保するためのものである。

【００１９】以上の処理で銅箔の段差を形成した後、不
要になったエッチングレジスト５をアルカリにより剥離
除去し、無電解および電解メッキを全面に施してスルホ
ールなどを形成する。この時の銅メッキ１１の厚さは２
０〜３０μｍ程度に設定される。続いて、電着塗装によ
り、銅箔段差面やスルホールなど、積層板全面に、感光
性エッチングレジスト樹脂１２をコーティングする。こ
の時、電着処理によってエッチングレジスト１２をコー
ティングしているために、段差表面や側面へのエッチン
グレジスト樹脂の均一なコーティングが可能である。続
いて、パターン作成用マスクフィルム１３をセットし、
紫外線１４による露光を行ってパターン部やスルホール
穴内などのエッチングレジスト樹脂を感光硬化させる。
また、パターン部やスルホール部などを除く未感光レジ
スト樹脂を現像液にて溶解除去し、露出している全ての
銅箔部をフルエッチングにより完全に溶解除去する。こ
の時、制御回路部８の細線パターン部およびパワー回路
部９の回路パターン部のエッチングすべき銅箔の厚さは
ハーフエッチング後の残銅分と銅メッキ分の厚さだけで
ある。このため、エッチング時間は短くてよく、したが
ってサイドエッチが大幅に抑制出来る。すなわち、制御
回路部での細線回路の形成が可能であり、さらにパワー
回路部での細りが生じない。パターン形成後、不要とな
ったパターン部やスルホール部など、銅箔上のエッチン
グレジスト樹脂を剥離除去し、最後に、必要に応じてソ
ルダレジスト形成、Ｎｉ、Ａｕ、などのメッキ処理を行
う。そして、このように形成された基板を、次工程にお
いて金型などにて必要な型に切断加工をすることによ
り、大電流、高密度対応プリント配線板が完成する。

【００２０】なお、図１３、図１４は、上記の工程によ
り形成されたプリント配線板例の断面図を示し、図１３
は、パワー回路部と制御回路部が隣接して配置された例
を示し、図１４は、パワー回路部と制御回路部が交互に
配置された例を示している。

【００２１】以上の工程において５：電着処理、６：露
光、７：現像工程が第１回目のフォトレジストエッチン
グ工程であり、１１：電着処理、１２：露光、１３：現
像工程が第２回目のフォトレジストエッチング工程であ
る。すなわち、２回のフォトレジストエッチング工程に
より、初期の基板上にパワー回路部と制御回路部を一体
的に形成することができ、且つパワー回路部での回路の
細りを防ぎ、また制御回路部での回路の細線化を実現で
きる。

【００２２】

【発明の効果】本発明では、銅張積層板を出発基材とし
てフォトレジストエッチング工程と銅メッキ工程の組み
合わせにより基板上に一体的にパワー回路部と制御回路
部を形成することができるために、非常に経済的であ
り、また作業性が良く、しかも、パワー回路部での回路
の細りがなく、且つ制御回路部では細線化を実現できる
利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のプリント配線板の製造方法を示す図。

【図２】従来のプリント配線板の製造方法の他の例を示
す図。

【図３】従来のプリント配線板の製造方法の他の例を示
す図。

【図４】基板上にパワー回路部と制御回路部を一体的に
形成する場合のレイアウト図。

【図５】基板上にパワー回路部と制御回路部を一体的に
形成する場合の他のレイアウト図。

【図６】エッチング時のサイドエッチ効果について説明
する図。

【図７】サイドエッチ効果の例を説明する図。

【図８】〜

【図１２】本発明に係るプリント配線板の製造方法の実
施例を工程順に示す図。

【図１３】上記製造方法によって形成されるプリント配
線板の断面図。

【図１４】上記製造方法によって製造されるプリント配
線板の他の例の断面図。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】銅張積層板を少なくとも第１の領域と第２
   の領域に分け、第１回目のフォトレジストエッチング工
   程により第１の領域の回路パターンを作成するとともに
   第２の領域全体のハーフエッチングを行い、スルーホー
   ル表面を含む基板表裏面の銅メッキを行った後、第２回
   目のフォトレジストエッチング工程により第１および第
   ２の領域の回路パターンを作成することを特徴とする、
   プリント配線板の製造方法。
2. 【請求項２】第１回目のフォトレジストエッチング工程
   により第１の領域の回路パターンを作成する前に、銅張
   積層板の銅箔上に適宜銅メッキ層を形成することを特徴
   とする，請求項１記載のプリント配線板の製造方法。
3. 【請求項３】第２回目のフォトレジストエッチング工程
   により第１および第２の領域の回路パターンを作成する
   時に、エッチングレジストを電着処理により形成するこ
   とを特徴とする、請求項１または２記載のプリント配線
   板の製造方法。