JPH10303532A - プリント配線板の製造方法 - Google Patents

プリント配線板の製造方法

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JPH10303532A
JPH10303532A JP10867597A JP10867597A JPH10303532A JP H10303532 A JPH10303532 A JP H10303532A JP 10867597 A JP10867597 A JP 10867597A JP 10867597 A JP10867597 A JP 10867597A JP H10303532 A JPH10303532 A JP H10303532A
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JP
Japan
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printed wiring
wiring board
acid
etching
copper
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Application number
JP10867597A
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English (en)
Inventor
Yukio Matsuno
幸男 松野
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Original Assignee
Sharp Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 プリント配線板のパターン幅/パターン間隔
が(150μm〜100μm)/(150μm〜100
μm)クラスにおいても銅マイグレョンの現象が発生
し、プリント配線板の信頼性が低かった。 【解決手段】 プリント配線板の製造方法において、塩
化第2銅系及び塩化第2鉄系のエッチング液を用いてエ
ッチングをする工程の後に、酸を用いてプリント配線板
を洗浄する工程を含むことを特徴とするものであり、高
信頼性のプリント配線板を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、プリント配線板の
エッチング方法に関し、特に塩化第2銅系及び塩化第2
鉄系のエッチング液を用いるプリント配線板の製造方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】プリント配線板に用いられる銅箔付きの
プリント基板には、硬質プリント基板(PWB、厚さ
0.5〜1.5mmt程度)とフレキシブルプリント基
板(FPC、厚さ0.1〜0.4mmt程度)があり、
またこれらを多層積層した多層プリント基板もあり、配
線用導体となる銅箔層(厚さ18〜35μm程度)がそ
の表面に設けられている。プリント基板をエッチングし
てプリント配線板を作る一般的な方法は、塩化第2銅系
エッチング液や塩化第2鉄系のエッチング液を用いてエ
ッチングする方法である。
【0003】従来例のプリント基板のパターニング工程
のフローを図5に示す。パターニング工程は、準備、エ
ッチングレジストの形成、エッチング、剥離・水洗、乾
燥の各工程より構成されている。エッチングレジストの
形成方法には、シルクスクリーン法などによる印刷法、
ドライフィルムや感光性フォトレジストなどの感光性物
質を用いたフォトレジスト法、などが用いられる。
【0004】次に、エッチング液について説明する。現
在広く用いられる銅Cuのエッチング液には、塩化第2
銅系エッチング液や塩化第2鉄系のエッチング液があ
り、以下にその主反応式を示す。
【0005】(A)塩化第2銅(CuCl2・H2O)を
主成分としたもの 塩化第2銅は、次の化学反応式により、銅を溶解する。
【0006】Cu + CuCl2 → 2CuCl (B)塩化第2鉄は、次の化学反応式により、銅を溶解
する。
【0007】 Cu + 2FeCl3 → CuCl2+2FeCl2 CuCl2 + Cu → 2CuCl (C)銅アンモニウム錯イオンを主成分とするアルカリ
系エッチング液は次の化学反応式により、銅を溶解す
る。
【0008】 Cu + Cu(NH34Cl2→2Cu(NH32Cl また、銅箔層のエッチングを行う方式としては、シャワ
ースプレー方式や空気スプレー方式エッチングがあり、
シャワースプレー方式が主として用いられている。シャ
ワースプレー方式は、現在のプリント配線板のエッチン
グ装置の大半を占めている方式である。エッチング液を
ポンプ圧送して被エッチングプリント配線板にスプレー
する方法で、空気スプレー方式よりも力学的に効率が良
く、多量のエッチング液を被エッチングプリント配線板
表面に接触させることが出来る。さらにこの変形とし
て、スプレーを上下から行う画面同時エッチングのスプ
レーノズル部を振り子の原理で揺動させるオシレーショ
ン機構を備えたもの、またシャワースプレーの方向を水
平式に改良したものなどがある。エアーによる液撹拌を
持ち、液の温度もフィードバック自動制御をされてい
る。
【0009】空気スプレー方式エッチングは、エッチン
グ液を容器の底部に入れ、被エッチングプリント配線板
を液中にて搬送させながら、エッチング液に加圧した空
気を吹き込む方式である。空気とエッチング液との混合
比率が位置的に大きく変動し、エッチング速度が容器中
の位置によって変動する要素が強く、均一なエッチング
がしにくいという欠点がある。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】最近、部品の高密度
化、小型化で且つ高集積化された所謂「高密度プリント
配線板」が要請されている。プリント配線板のパターン
幅/パターン間隔は現在、(150μm〜100μm)
/(150μm〜100μm)クラスにまで到達してい
る。その結果、プリント配線板のパターン幅の縮小に起
因する種々の問題が生じ、その一つに銅マイグレーショ
ンという現象がある。これは導体と絶縁体とによって作
られた電子部品において、導体を形成している金属が、
その後の高い湿度・高い水蒸気圧・高電圧の下で、陽イ
オン化して正電極から負電極に向かって移行(マイグレ
ート)していく現象である。
【0011】高密度プリント配線板の不具合モードとし
ては、 (1)電気絶縁抵抗劣化によるショートまたはショート
しかかり (2)耐電圧劣化によるショートまたはショートしかか
り などがある。この様な不具合箇所を解析した所、不具合
箇所近傍の絶縁物上に銅元素または銅の化合物が多量に
検出され、さらに正極から銅イオンの折出が目視確認さ
れるものもあった。この不具合の原因を色々検討し、解
析した結果、エッチング後のプリント基板上に残留する
銅元素または銅の化合物が原因であり、通常のエッチン
グ後の水洗工程だけではプリント基板上に残留する銅元
素または銅の化合物を十分に除去できていないという問
題であることが分かった。
【0012】図6は、プリント基板上に残留する銅元素
または銅の化合物の様子を模式的に説明したものであ
る。例えば、Cu+CuCl2→2CuClの反応によ
り生成した塩化第1銅CuClは水に溶解しにくい物質
であり、これが銅マイグレーションの要因となる。図6
において、20は絶縁性基板、21は絶縁性基板上に形
成された銅箔等による導体パターン、22はプリント基
板上に残留する銅元素または銅の化合物であり、塩化第
1銅CuCl等である。
【0013】銅マイグレーションについて述べた従来例
としては、特開平8−32230号公報、発明の名称:
フレキシブル印刷回路基板、フレキシブル配線板および
これらに用いられる接着剤組成物、出願人:東海ゴム工
業株式会社があるが、これは銅箔層を絶縁物基板に接着
する接着剤からの銅マイグレーションについて述べたも
のである。また、従来例の特開平5−55727号公
報、発明の名称:プリント基板の製造方法、出願人:株
式会社日立製作所、日本高純度化学株式会社があるが、
これは回路パターンを形成した最表面層のパラジウムめ
っき層を溶剤処理、酸洗浄等の表面清浄化処理をしてボ
ンディング性を向上させたものであり、エッチングによ
って生成した塩化第1銅CuCl等の除去を目的とする
ものではない。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1記載の
プリント配線板の製造方法は、塩化第2銅系及び塩化第
2鉄系のエッチング液を用いてエッチングをする工程の
後に、酸を用いてプリント配線板を洗浄する工程を含む
ことを特徴とするものである。
【0015】また、本発明の請求項2記載のプリント配
線板の製造方法は、1価の酸として塩酸または硝酸の水
溶液を、また2価の酸として硫酸の水溶液を用いてプリ
ント配線板を洗浄することを特徴とするものである。
【0016】[作用]プリント配線板に残留している塩
化第1銅CuClは、塩酸、硝酸、硫酸との反応によ
り、 CuCl + HCl → CuCl2 + H2 2CuCl + HNO3 → CuCl2 + Cu(N
32 2CuCl + H2SO4 → CuCl2 + CuSO4 CuCl2 → Cu+2 + 2Cl-1 プリント配線板に付着した塩化第1銅CuClは塩化第
2銅CuCl2となり、水溶性物質となる。処理に使用
した塩酸、硝酸、硫酸の残渣は、後工程の水洗にて、容
易に除去される。
【0017】
【発明の実施の形態】図1乃至図4は本発明の一実施の
形態に関する図である。図1は本発明のプリント配線板
の製造方法に関し、プリント基板のパターニング工程の
フローを示す図である。パターニング工程は、「準
備」、「エッチングレジストの形成」、「エッチン
グ」、「剥離、水洗」、「酸処理」、「水洗」、「乾
燥」の各工程より構成され、従来例の図5に示したパタ
ーニング工程のフローに、「酸処理」、「水洗」、の工
程が新たに加わっているものである。
【0018】次に、エッチング工程を終わったプリント
配線板は、水洗後、塩酸、硝酸または硫酸による酸処理
を行い、水洗、乾燥する。酸処理について説明する。塩
化第2銅系エッチング液や塩化第2鉄系のエッチング液
により生成した塩化第1銅は、次の化学反応式により、
塩化第2銅CuCl2となり、水に溶解する形となる。
【0019】一実施の形態よりなる酸処理条件は、次の
通りである。
【0020】(1)液温度 :15〜25℃ (2)酸濃度 : 5〜10重量% (3)洗浄時間: 1〜3分間 (a)塩酸処理の場合 CuCl + HCl → CuCl2 + H2 CuCl2 → Cu+2 + 2Cl-1 (b)硝酸処理の場合 2CuCl + HNO3 → CuCl2 + Cu(N
32 CuCl2 → Cu+2 + 2Cl-1 (c)硫酸処理の場合 2CuCl + H2SO4 → CuCl2 + CuSO4 CuCl2 → Cu+2 + 2Cl-1 なる反応で、プリント配線板に付着した塩化第1銅Cu
Clは塩化第2銅CuCl2となり、水溶性物質とな
る。処理に使用した塩酸、硝酸、硫酸の残渣は、後工程
の水洗にて、容易に除去される。何も複雑な洗浄方法は
必要がなく、この点は生産技術として重要である。
【0021】従って、この特徴を利用して、レジスト剥
離迄のラインを変更しても良い。こうすれば、ラインの
改造は最小限で済む。実際この改造で済むことが確認さ
れた。銅箔層のエッチングには、シャワースプレー方式
や空気スプレー方式エッチングが用いられる。
【0022】図2は本発明のプリント配線板の製造方法
に関し、プリント基板のパターニング工程をプリント基
板の断面図により説明する図である。
【0023】図2(a)は、パターニング前のプリント
基板であり、10は絶縁性基板、11及び12は絶縁性
基板の両面上に形成された銅箔層である。
【0024】図2(b)は、プリント基板にエッチング
レジストを形成する工程を示し、銅箔層11上及び12
上にエッチグパターン13及び14をドライフィルムを
用いた感光性物質により形成したものである。
【0025】図2(c)は、エッチング工程を示し、エ
ッチグパターン13及び14をマスクとして、塩化第2
銅系エッチング液により銅箔層パターニングする工程で
ある。銅箔層11上及び12上はエッチグされて、導体
パターン15及び16となる。
【0026】図2(d)は、剥離、水洗工程を示し、剥
離液及び水洗により、基板のエッチングレジストは除去
される。しかしこの時、図6で説明したように、プリン
ト配線板上には塩化第1銅CuCl等の銅元素または銅
の化合物等の残渣17が残っている。
【0027】図2(e)は、酸処理工程を示し、塩酸、
硝酸または硫酸による酸処理により、塩化第1銅CuC
l等の残渣17は塩化第2銅CuCl2となり、水に溶
解する形となる。その後、「水洗」、「乾燥」の各工程
を経て、信頼性の高いプリント配線板が製造される。
【0028】図3は、プリント基板上に生成した塩化第
1銅CuClまたは銅の化合物が酸処理により溶解する
様子を模式的に説明したものである。
【0029】(a)塩酸処理の場合 CuCl + HCl → CuCl2 + H2 CuCl2 → Cu+2 + 2Cl-1 (b)硝酸処理の場合 2CuCl + HNO3 → CuCl2 + Cu(N
32 CuCl2 → Cu+2 + 2Cl-1 (c)硫酸処理の場合 2CuCl + H2SO4 → CuCl2 + CuSO4 CuCl2 → Cu+2 + 2Cl-1 なる反応で、プリント配線板に付着した塩化第1銅Cu
Clは塩化第2銅CuCl2となり、水溶性物質とな
り、銅マイグレーションの遠因を完全に除くことができ
る。
【0030】図4は本発明の一実施の形態よりなるプリ
ント配線板の製造方法の酸処理の効果を示す図である。
横軸に経過時間、縦軸に絶縁抵抗値を取り、図中*印は
塩酸を用いた酸処理の場合の結果であり、△印は硝酸を
用いた酸処理の場合の結果であり、○印は硫酸を用いた
酸処理の場合の結果であり、●印は酸処理を施さない従
来例の場合の結果である。
【0031】酸処理の効果を確かめるための絶縁抵抗値
の測定は高密度プリント配線板であるプリント配線板の
パターン幅/パターン間隔が(150μm〜100μ
m)/(150μm〜100μm)程度のサンプルに、
10〜50Vの電圧を印加し、温度60℃、相対湿度9
0%の環境下に晒した場合の結果であり、初期値の絶縁
抵抗値が1012Ω程度であったものが、1000時間後
において、●印の酸処理を施さない従来例の場合の絶縁
抵抗値は107Ω程度と5桁減少したのに対し、○印の
硫酸を用いた酸処理の場合の絶縁抵抗値は109Ω程度
と3桁程度の減少に止まり、実使用上問題の無い絶縁性
を保持しており、さらに*印の塩酸及び△印の硝酸を用
いた酸処理の場合の絶縁抵抗値は1010Ω程度と2桁程
度の少ない減少しなり、酸処理の有効性が確認できた。
酸処理を施したものの表面を子細に観察したが、プリン
ト配線パターンの表面には銅または銅化合物の生成は検
出されなかった。また、1000時間後のテストによっ
て、絶縁抵抗値が2桁程度減少しているが、これはプリ
ント配線板の絶縁物の変質によるものと思われる。
【0032】
【発明の効果】以上のように、本発明の請求項1記載の
プリント配線板の製造方法によれば、塩化第2銅系及び
塩化第2鉄系のエッチング液を用いてエッチングをする
工程の後に、酸を用いてプリント配線板を洗浄する工程
を含むことを特徴とするものであり、プリント配線板に
生成した水に難溶な塩化第1銅を水に溶けやすい塩化第
2銅に変換して、水洗除去することにより、銅マイグレ
ーションの発生しない信頼性の高いプリント配線板を得
ることができる。
【0033】また、本発明の請求項2記載のプリント配
線板の製造方法によれば、1価の酸として塩酸または硝
酸の水溶液を、また2価の酸として硫酸の水溶液を用い
てプリント配線板を洗浄することを特徴とするものであ
り、プリント配線板に生成した水に難溶な塩化第1銅を
水に溶けやすい塩化第2銅に容易に変換することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態よりなるプリント配線板
の製造方法を説明するための工程のフローを示す図であ
り、「準備」、「エッチングレジストの形成」、「エッ
チング」、「剥離、水洗」、「酸処理」、「水洗」、
「乾燥」の各工程より構成される。
【図2】本発明の一実施の形態よりなるプリント配線板
の製造方法のパターニング工程を説明する図であり、
(a)はパターニング前のプリント基板を示す図であ
り、(b)はプリント基板にエッチングレジストを形成
する工程を示す図であり、(c)はエッチング工程を示
す図であり、(d)は剥離、水洗工程を示す図であり、
(e)は酸処理工程を示す図である。
【図3】本発明の一実施の形態よりなるプリント配線板
の製造方法のプリント基板上に生成した塩化第1銅Cu
Clまたは銅の化合物が酸処理により溶解する様子を模
式的に説明する図である。
【図4】本発明の一実施の形態よりなるプリント配線板
の製造方法の酸処理の効果を示す図であり、*印は塩酸
を用いた酸処理の場合の結果であり、△印は硝酸を用い
た酸処理の場合の結果であり、○印は硫酸を用いた酸処
理の場合の結果を示すグラフである。
【図5】従来例のプリント基板のパターニング工程のフ
ロー示す図である。
【図6】従来例のプリント基板のパターニング工程にお
いて、プリント基板上に残留する銅元素または銅の化合
物の様子を模式的に説明する図である。
【符号の説明】
10 絶縁性基板 11 銅箔層 12 銅箔層 13 エッチグパターン 14 エッチグパターン 15 導体パターン 16 導体パターン 17 塩化第1銅CuCl等の残渣

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プリント配線板の製造方法において、塩
    化第2銅系及び塩化第2鉄系のエッチング液を用いてエ
    ッチングをする工程の後に、酸を用いてプリント配線板
    を洗浄する工程を含む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】 請求項1記載のプリント配線板の製造方
    法において、1価の酸として塩酸または硝酸の水溶液
    を、また2価の酸として硫酸の水溶液を用いてプリント
    配線板を洗浄することを特徴とするプリント配線板の製
    造方法。
JP10867597A 1997-04-25 1997-04-25 プリント配線板の製造方法 Pending JPH10303532A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2013055264A (ja) * 2011-09-05 2013-03-21 Toshiba Corp セラミックス銅回路基板の製造方法
WO2019039332A1 (ja) * 2017-08-23 2019-02-28 富士フイルム株式会社 金属箔、金属箔の製造方法、二次電池用負極および二次電池用正極
JP2020161524A (ja) * 2019-03-25 2020-10-01 三菱マテリアル株式会社 絶縁回路基板の製造方法及びその絶縁回路基板

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