JPWO2005015966A1 - プリント配線板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、ドライ処理およびドライ処理装置なしに、アディティブ法により製造することのできるアンダーカットのない導体回路、およびその製造方法を提供する。本発明のプリント配線板は、アンダーカットを埋めるべく追加めっきを行うことにより製造された、アンダーカットのない導体回路を有する。

Description

この発明は、プリント配線板およびその製造方法に関し、特に、アディティブ法による形成された導体回路を有するプリント配線板およびその製造方法に関するものである。

プリント配線板の回路形成法としてアディティブ法が知られている。アディティブ法では、絶縁基材の片面に薄い導電層膜（シード層）を一様に形成した基材のシード層面にフォトリソグラフィーによってパターンニングされためっき用レジストを形成し、電解めっきによってレジスト間にそれぞれめっき部を形成する。その後、めっき用レジストを除去し、めっき部間のシード層をエッチング除去することにより、導体回路を得る。

絶縁基材に一様に形成された銅箔等による導体層をエッチングすることにより回路形成を行う、サブトラクト法（ないしエッチング法）による導体回路形成に比して、前記アディティブ法は、より線幅の狭い回路の形成が可能であることが知られている。電子機器の小型化ないし高密度化が求められている現状に鑑みれば、アディティブ法はこの点において大きな利点を有する。

しかし、従来のアディティブ法は、下記のような短所を有する。すなわち、フォトリソグラフィーによる露光時において、シード層による乱反射等が起こることにより、図４Ａのごとく、シード層１０２との界面であるレジスト１０３の底部は、底部に向かって末広がりの裾部１０４を有するようになる。この状態に図４Ｂのごとくめっきを施すので、めっき部１０５の底部は、図４Ｃのごとく、えぐられたようなアンダーカット部１０６を有する。

その後、上述のごとくエッチングを施すが、前記アンダーカット部１０６は、図４Ｄのごとく、より深く侵食される。深いアンダーカット部１０６に対しては、カバーレイ材やソルダーレジスト材等の絶縁物被覆が十分に充填されず、空隙を残す虞が生ずる。前記空隙は、マイグレーション等の原因となりうる。

また、アンダーカット部が生ずると、導体回路と絶縁基材との接触面積が小さくなるので、その間の接着強度を低下し、ひいては導体回路が熱処理によって剥がれる虞を惹起しかねない。さらには、導体回路の断面形状が矩形にならないことにより、高周波信号伝送におけるインピーダンス不整合の問題を誘引しかねない。

日本国特許公開２００１−１９６７４０号公報は、アンダーカットのない導体回路を形成する方法を開示している。この方法によれば、前記レジスト底部の裾部分をドライ処理によって除去した後に、回路形成のためのめっきを行うことにより、アンダーカットの発生を抑制している。

前記ドライ処理は、大規模な真空チャンバー等を備えたドライ処理装置を必要とし、水分の除去や真空引きといった工程を要するため、プリント配線板の製造に関わるコストを上昇せしめる問題がある。

本発明は、ドライ処理およびドライ処理装置なしに、アディティブ法により製造することのできるアンダーカットのない導体回路、およびその製造方法を提供することを目的としている。

本発明の第一の局面によれば、プリント配線板は、絶縁基材と、前記絶縁基材上のアンダーカット部を有する第１の導体と、前記アンダーカット部を埋める第２の導体と、を備えた、導体回路と、を備える。

望ましくは、前記プリント配線板は、さらに前記絶縁基材と前記第１の導体との間に介在された導電性シード層を備え、前記第１の導体は、アディティブ法により前記導電性シード層上に形成されたものである、プリント配線板である。

また望ましくは、前記導体回路は、矩形または底部に向かって末広がりの裾部を有する断面形状を有する、プリント配線板である。

さらに望ましくは、前記裾部は、前記アンダーカット部の底から前記裾部の張り出しの端までの幅が、前記アンダーカット部の深さに対して１〜３倍となるべく、張り出している、プリント配線板である。

また望ましくは、前記第１の導体と、前記第２の導体は、実質的に同一の熱膨張係数を有する物質によりそれぞれ構成されている、プリント配線板である。

さらに望ましくは、前記絶縁基材と前記第１の導体との間に介在された、前記第２の導体と実質的に耐エッチング性を有する、導電性シード層をさらに備える、プリント配線板である。

本発明の第二の局面によれば、プリント配線板は、絶縁基材と、前記絶縁基材上の導電性シード層と、前記導電性シード層上であってめっき層を有する導電性回路と、を備え、前記導電性回路の上方から見て、前記導線性シード層の輪郭は、前記導電性回路の輪郭に対して、一致するか、または取り囲んでいる。

本発明の第三の局面によれば、プリント配線板の製造方法は、絶縁基材上の導電性シード層上にレジスト層を形成する、レジスト層形成工程と、パターンニングされためっき用レジストを形成すべく、前記レジスト層に露光、現像を行う、フォトリソグラフィー工程と、前記フォトリソグラフィー工程において前記レジスト層が除去された部分に導体回路を形成すべく、電解めっきを行う、めっき工程と、前記パターンニングされためっき用レジストを除去する、レジスト除去工程と、前記導体回路が有するアンダーカットを埋めるべく追加めっきを行う、追加めっき工程と、よりなる。

望ましくは、前記追加めっき工程は、前記レジスト除去工程後に全面をめっきする再めっき工程と、必要な部分を残してめっきを除去する除去工程と、よりなる、プリント配線板の製造方法である。

さらに望ましくは、前記再めっき工程においてハイスロー浴またはビアフィル浴を利用する、プリント配線板の製造方法である。

なお望ましくは、前記ビアフィル浴は、めっき液の循環が悪い部分のめっきを相対的に促進する機能を有する添加剤を含む、プリント配線板の製造方法。あるいは、前記ビアフィル浴は、被めっき物がめっきされるのを抑制する機能を有する添加剤を含む、プリント配線板の製造方法。

［図１Ａ］図１Ａは、本発明の第一の実施形態による諸工程前におけるプリント配線板の断面図である。
［図１Ｂ］図１Ｂは、本発明の第一の実施形態による導電性シード層形成後におけるプリント配線板の断面図である。
［図１Ｃ］図１Ｃは、本発明の第一の実施形態によるフォトリソグラフィー工程におけるプリント配線板の断面図である。
［図１Ｄ］図１Ｄは、本発明の第一の実施形態による現像後におけるプリント配線板の断面図である。
［図１Ｅ］図１Ｅは、本発明の第一の実施形態によるめっき後におけるプリント配線板の断面図である。
［図１Ｆ］図１Ｆは、本発明の第一の実施形態によるレジスト除去後におけるプリント配線板の断面図である。
［図１Ｇ］図１Ｇは、本発明の第一の実施形態による再めっき後におけるプリント配線板の断面図である。
［図１Ｈ］図１Ｈは、本発明の第一の実施形態によるめっき除去後におけるプリント配線板の断面図である。
［図２Ａ］図２Ａは、アンダーカット部分を有する再めっき前の状態である。
［図２Ｂ］図２Ｂは、ハイスロー浴によって追加めっき層を形成した場合を説明する断面図である。
［図２Ｃ］図２Ｃは、ビアフィル浴によって追加めっき層を形成した場合を説明する断面図である。
［図３Ａ］図３Ａは、本発明の第二の実施形態によるめっき除去後におけるプリント配線板の断面図である。
［図３Ｂ］図３Ｂは、本発明の第二の実施形態の変形例によるめっき除去後におけるプリント配線板の断面図である。
［図４Ａ］図４Ａは、従来の技術によるフォトリソグラフィー工程後におけるプリント配線板の断面図である。
［図４Ｂ］図４Ｂは、従来の技術によるめっき後におけるプリント配線板の断面図である。
［図４Ｃ］図４Ｃは、従来の技術によるレジスト除去後におけるプリント配線板の断面図である。
［図４Ｄ］図４Ｄは、従来の技術によるめっき除去後におけるプリント配線板の断面図である。

本発明の第一の実施形態によるプリント配線板およびその製造方法を、図１Ａから図１Ｈを参照して以下に説明する。

絶縁基材１１は、図１Ａに示されるようにポリイミド等の樹脂からなるフィルムである。前記絶縁基材１１の素材は、ポリイミドに限らず、電子機器に適用可能な様々な絶縁樹脂を利用することができる。ポリイミドに代えて、ガラスエポキシ、アラミドエポキシ、ＢＴレジン、ＰＥＴ、液晶ポリマーなどを適用することができる。

まず導電性シード層形成工程を実施する。前記絶縁基材１１の片面に、スパッタリングによりニッケル薄膜を３００Å程度、更にその上層に銅薄膜を３０００Å程度成長させることにより、図１Ｂに示す導電性シード層１２となす。前記ニッケル薄膜は、他の金属薄膜によって代えることができるが、絶縁基材１１と密着性の良好な材料を選択する必要がある。銅薄膜は、前記ニッケル薄膜が後の工程において電解めっき浴により溶解することを防止する。これらの金属は、クロム、アルミニウム、金、銀などの、導電性の良好な他の金属により置き換えることができる。

次いで、レジスト層形成工程を実施する。導電性シード層１２上に、ロールラミネートまたは真空ラミネートにより、ドライフィルムレジストをラミネートすることにより、レジスト層１３を形成する。ドライフィルムレジストに代えて、液状のレジストを塗布してもよい。

次いで、フォトリソグラフィー工程を実施する。前記レジスト層１３の直上に、図１Ｃに示すごとくレジストパターンニング用マスク１４を配置し、紫外線１５を照射する。前記紫外線１５は、波長３６５ｎｍおよび４０５ｎｍのうちから選択した少なくともひとつのものである。ついで現像を行うことにより、図１Ｄに示されるめっき用レジスト１６を形成する。ポジ型レジストを用いているので、レジスト層１３のうち、露光された部分が除去されて、露光されていない部分が残る。このようにしてパターンニングされためっき用レジスト１６は、導電性シード層１２との界面である底部に、底部に向かって末広がりの裾部１７を有する。

次いで、めっき工程を実施する。電解銅めっき（硫酸銅めっき）を行い、レジスト１６間、すなわちレジスト層１３が除去された部分に、図１Ｅに示すごとく、回路用めっき部（第１の導体）１８を厚さ８μｍ程度形成させる。前記電解銅めっきは、後述のハイスローめっき浴によることにより、能率よく良好な回路用めっき部（第１の導体）１８が形成される。回路用めっき部（第１の導体）１８は、導体回路の主要部を構成する。

次いで、レジスト除去工程を実施する。適切な剥離液を吹き付けることにより、図１Ｆに示すごとく、めっき用レジスト１６を完全に剥離する。このとき、前記裾部１７が転写されて、回路用めっき部（第１の導体）１８には、その底面付近、すなわち導電性シード層１２との界面付近に、アンダーカット部分１９が生ずる。ここまでの工程は、従来のアディティブ法による回路形成と実質的に同一である。

次いで、再めっき工程と除去工程とからなる、追加めっき工程を実施する。

再めっき工程においては、硫酸銅めっきによって全面を再度めっきし、図１Ｇに示すごとく、前記アンダーカット部分１９が埋まるように追加めっき層（第２の導体）２０を形成する。再めっきのための浴は、ハイスローめっき浴によってもよいし、後述のビアフィルめっき浴によってもよい。

前記再めっき工程において、めっき浴には、カパーグリームＣＬＸ（日本リーロナール株式会社）の商品名で提供されているスルーホールめっき用添加剤、あるいはトップルチナＢＶＦ（奥野製薬株式会社）の商品名で提供されているフィルドビア用の添加剤、あるいはトップルチナα（奥野製薬株式会社）の商品名で提供されているフィルドビア／スルーホール同時めっき用の添加剤を添加する。

スルーホールめっき用添加剤は、めっき膜厚の均一性、すなわちスローイングパワーを向上せしめる作用を有し、従ってハイスローめっき浴に添加される。

フィルドビアとは、多層板や両面板のビアに、めっきで金属を隙間なく充填されたビアのことである。フィルドビア用の添加剤は、被めっき物がめっきされるのを抑制する働きを有する。前記働きは、基板表面においてはめっき液の循環がよいのでより有効に作用し、ビア内部はめっき液の循環が悪いのでより有効でないので、相対的にビア内部のめっきは促進される。従って、前記添加剤は、ビアを金属により充填せしめる作用を促進するものである。

本発明の本実施形態においては、フィルドビア用の添加剤が有する上述の作用を利用して、相対的にめっき液の循環の悪いアンダーカット部分１９に優先的にめっきを施す。

アンダーカット部分１９の深さが回路用めっき部（第１の導体）１８の側壁から測って約１μｍである場合の典型的なめっき浴の構成とめっき条件は、下記のとおりである。下記において目標膜厚は、電流密度と通電時間によって容易に設定可能である。

（ハイスローめっき浴の場合）
硫酸銅濃度６０〜９０ｇ／リットル、硫酸濃度１６５〜２１０ｇ／リットル、塩素イオン３０〜７５ｍｇ／リットル、スルーホールめっき用添加剤カパーグリームＣＬＸ−Ａ（日本リーロナール株式会社製）３〜７ミリリットル／リットル、スルーホールめっき用添加剤カパーグリームＣＬＸ−Ｃ（日本リーロナール株式会社製）５〜１５ミリリットル／リットル、電流密度０．１〜４Ａ／ｄｍ^２、目標膜厚０．５〜１μｍ。

（ビアフィルめっき浴の場合）
硫酸銅濃度１６０〜２４０ｇ／リットル、硫酸濃度４０〜８０ｇ／リットル、塩素イオン３０〜７０ｍｇ／リットル、フィルドビアめっき用添加剤トップルチナＢＶＦ（奥野製薬株式会社製）２〜１０ミリリットル／リットル、電流密度０．１〜５Ａ／ｄｍ^２、目標膜厚０．２〜３μｍ。

図２Ａに示す状態のアンダーカット部分１９に再めっき工程を実施する場合、後述する除去工程における導電性シード層１２の除去を容易ならしめるために、めっき膜厚は小さいほうが望ましい。一方、アンダーカット部分１９はめっきによって十分に埋める必要がある。

ハイスロー浴によるめっきの場合は、図２Ｂに示されるように、被めっき物はほぼ均一にめっきされるので、約１μｍの深さのアンダーカット部分１９を埋めるためには、０．５〜１μｍの目標膜厚が必要である。

ビアフィル浴によるめっきの場合は、図２Ｃに示されるように、アンダーカット部分１９付近が優先的にめっきされるので、上述のごとき目標膜厚では結果的にめっき厚が厚すぎることとなる。それゆえ、目標膜厚は、より少ない０．２〜０．５μｍが最適である。

次いで、除去工程を実施する。導電性シード層１２および追加めっき層（第２の導体）２０を、必要な部分、すなわち回路用めっき部（第１の導体）１８と絶縁基材１１との間に介在する部分およびアンダーカット部分１９を埋めている部分が残るように、エッチングして除去する。

これにより、回路用めっき部（第１の導体）１８と、アンダーカット部分１９を埋める追加めっき層（第２の導体）２０の残存部分とから、図１Ｈに示すごとく、アンダーカットのない導体回路２１が得られる。このとき、導体回路２１はアンダーカットが起こりにくい形状になっているから、エッチングによってアンダーカットが発生ないし拡大することがない。また、エッチング液の選定は、より広い選択肢から選択することができる。また、上方向から見たときに、導電性シード層１２の輪郭と導体回路２１の輪郭とは、ほぼ一致している。また導体回路２１の断面形状は、ほぼ矩形になっている。

なお、導体回路２１は、図３Ａに示されるように、その底部に向かって末広がりの裾部２２を有するように形成することもできる。例えば前述の再めっき工程において、ビアフィル浴を使用し、目標膜厚０．５μｍ〜３μｍとすると、図２Ｃに示されるごとく、アンダーカット部分１９付近が他の部分よりもより厚くめっきされる。これに前述の除去工程を実施すると、裾部２２を有する導体回路２１が形成される。上方向から見たときには、導電性シード層１２の輪郭は、導体回路２１の輪郭よりも大きく、それを取り囲んでいる。回路の走行方向に対して直交する断面で切断した導体回路２１の断面形状は、上部より下部のほうが広がったベルボトム状である。これにより、除去工程における新たなアンダーカットの発生を防止することができる。また、裾部２２は導体回路２１の絶縁基材１１に対する密着性を高め、かつ亀裂の発生を抑制するので、さらに後の工程で行う防錆を目的とするニッケルや金等をめっきする工程において、導体回路２１が剥離することを効果的に防止する。裾部２２の張り出しは、大きすぎると絶縁に問題が生じ、小さすぎると前記効果が十分に得られない。従って、アンダーカット部分１９の深さｄｃに対し、アンダーカット部分１９の底から裾部２２の張り出しの端部までの幅ｄｍは１〜３倍であることが好ましく、更に好ましくは１．５〜２倍であることが好ましい。

なお、図３Ｂに示されるように、除去工程後、追加めっき層（第２の導体）２０が若干残ってもよい。

さらに、回路用めっき部（第１の導体）１８と追加めっき層（第２の導体）２０は、熱膨張係数をほぼ等しくすることが好ましく、さらに好ましくは同じ金属により構成する。これにより、後工程における熱処理等による熱応力の発生が防止され、ひいてはクラックや剥離などの欠陥の発生が防止される。

また、導電性シード層１２と追加めっき層（第２の導体）２０は、ほぼ同等の耐エッチング性を有するのが好ましい。これにより、新たなアンダーカットの発生が防止される。

本発明の好適な実施例を記述したが、本発明は上記実施例に限定されるものではない。上記開示内容に基づき、該技術分野の通常の技術を有する者が、実施例の修正ないし変形により本発明を実施することが可能である。

産業上の利用の可能性

ドライ処理およびドライ処理装置なしに、アディティブ法により製造することのできるアンダーカットのない導体回路、およびその製造方法が提供される。

Claims (13)

1. 絶縁基材と、
   前記絶縁基材上のアンダーカット部を有する第１の導体と、前記アンダーカット部を埋める第２の導体と、を備えた、導体回路と、
   を備えた、プリント配線板。
2. さらに前記絶縁基材と前記第１の導体との間に介在された導電性シード層を備え、前記第１の導体は、アディティブ法により前記導電性シード層上に形成されたものである、請求項１のプリント配線板。
3. 前記導体回路は、矩形または底部に向かって末広がりの裾部を有する断面形状を有する、請求項１のプリント配線板。
4. 前記裾部は、前記アンダーカット部の底から前記裾部の張り出しの端までの幅が、前記アンダーカット部の深さに対して１〜３倍となるべく、張り出している、請求項３のプリント配線板。
5. 前記第１の導体と、前記第２の導体は、実質的に同一の熱膨張係数を有する物質によりそれぞれ構成されている、請求項１のプリント配線板。
6. 前記絶縁基材と前記第１の導体との間に介在された、前記第２の導体と実質的に耐エッチング性を有する、導電性シード層をさらに備える、請求項１のプリント配線板。
7. 絶縁基材と、
   前記絶縁基材上の導電性シード層と、
   前記導電性シード層上であってめっき層を有する導電性回路と、を備え、
   前記導電性回路の上方から見て、前記導線性シード層の輪郭は、前記導電性回路の輪郭に対して、一致するか、または取り囲んでいる、プリント配線板。
8. 絶縁基材上の導電性シード層上にレジスト層を形成する、レジスト層形成工程と、
   パターンニングされためっき用レジストを形成すべく、前記レジスト層に露光、現像を行う、フォトリソグラフィー工程と、
   前記フォトリソグラフィー工程において前記レジスト層が除去された部分に導体回路を形成すべく、電解めっきを行う、めっき工程と、
   前記パターンニングされためっき用レジストを除去する、レジスト除去工程と、
   前記導体回路が有するアンダーカットを埋めるべく追加めっきを行う、追加めっき工程と、
   を含む、プリント配線板の製造方法。
9. 前記追加めっき工程は、前記レジスト除去工程後に全面をめっきする再めっき工程と、必要な部分を残してめっきを除去する除去工程と、を含む、請求項８のプリント配線板の製造方法。
10. 前記再めっき工程においてハイスロー浴を利用する、請求項９のプリント配線板の製造方法。
11. 前記再めっき工程においてビアフィル浴を利用する、請求項９のプリント配線板の製造方法。
12. 前記ビアフィル浴は、めっき液の循環が悪い部分のめっきを相対的に促進する機能を有する添加剤を含む、請求項１１のプリント配線板の製造方法。
13. 前記ビアフィル浴は、被めっき物がめっきされるのを抑制する機能を有する添加剤を含む、請求項１１のプリント配線板の製造方法。

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