JPWO2016093109A1 - プリント配線板の製造方法 - Google Patents

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Abstract

入射光に対する8°拡散反射率SCIが41%以下である処理表面を備えた銅箔を用意し、銅箔の表面にフォトレジストパターンを形成し、銅箔に電気銅めっきを施し、フォトレジストパターンを剥離して配線パターンを形成し、銅箔に対して配線パターンの外観画像検査を行うことを含む、プリント配線板の製造方法が提供される。本発明によれば、プリント配線板の製造においてビルドアップ配線層の形成前に、銅箔上に形成された配線パターンに対する外観画像検査を高精度に行なうことができ、それによりプリント配線板の生産性を有意に向上可能な、プリント配線板の製造方法を提供することができる。

Description

本発明は、プリント配線板の製造方法に関する。
近年、プリント配線板の実装密度を上げて小型化するために、プリント配線板の多層化が広く行われるようになってきている。このような多層プリント配線板は、携帯用電子機器の多くで、軽量化や小型化を目的として利用されている。そして、この多層プリント配線板には、層間絶縁層の更なる厚みの低減、及び配線板としてのより一層の軽量化が要求されている。
このような要求を満足させる技術として、極薄金属層上に直接配線層を形成した後に多層化するプリント配線板の工法が提案されており、その一つとしてコアレスビルドアップ法を用いた製造方法が採用されている。キャリア付銅箔を用いたコアレスビルドアップ法によるプリント配線板の製造方法の一例が図1及び2に示される。図1及び2に示される例では、まず、キャリア層12、剥離層14及び銅箔16をこの順に備えたキャリア付銅箔10を、プリプレグ等のコアレス支持体18に積層する。次いで、銅箔16にフォトレジストパターン20を形成し、パターンめっき(電気銅めっき)22の形成及びフォトレジストパターン20の剥離を経て配線パターン24を形成させる。そして、パターンめっきに粗化処理等の積層前処理を施して第一配線層26とする。次いで、図2に示されるように、ビルドアップ層42を形成すべく絶縁層28及びキャリア付銅箔30(キャリア層32、剥離層34及び銅箔36を備える)を積層し、キャリア層32を剥離し、かつ、炭酸ガスレーザー等により銅箔36及びその直下の絶縁層28をレーザー加工する。続いて、フォトレジスト加工、無電解銅めっき、電解銅めっき、フォトレジスト剥離及びフラッシュエッチング等によりパターニングを行って第2配線層38を形成し、このパターニングを必要に応じて繰り返して第n配線層40(nは2以上の整数)まで形成する。そして、コアレス支持体18をキャリア層12とともに剥離して、配線パターン間に露出する銅箔16,36をフラッシュエッチングにより除去して所定の配線パターンを得る。
そして、配線パターンが形成されたプリント配線板に対して、配線パターンの位置及び形状の正確性を確認するための外観画像検査が一般的に行われている。この外観画像検査は光学式自動外観検査(AOI)装置を用いて光源から所定の光を照射して、配線パターンの二値化画像を取得し、この二値化画像と設計データ画像とのパターンマッチングを試み、両者間における一致/不一致を評価することにより行われる。一般に、外観画像検査は、図2に示される例の場合には、絶縁層28表面の配線パターン間に露出する銅箔16,36をフラッシュエッチングにより除去した後に、絶縁層28が配線パターン間に露出した面に対して行われる。例えば、特許文献1(特開2014−116533号公報)には剥離可能な金属箔を用いたコアレス配線基板の製造方法が開示されているが、外観検査等の所定の検査は、配線積層部と補強基板とを剥離し、配線積層部に付着している銅箔を除去して誘電体層(絶縁樹脂層)を露呈させた後(最終工程)に行われている。
特開2014−116533号公報
しかしながら、上記のようにプリント配線板の製造後(又は製造工程の後工程段階)で絶縁層28表面に形成されている第一配線層26の配線パターン部を外観画像検査する方法は、仮に前工程であるコアレス支持体の銅箔16表面に第一配線層26を形成した直後の段階で第一配線層26の配線パターンに不良部があるチップがあっても、この段階では不良品の判別ができないこととなる。このため、第一配線層26のチップ良品率が著しく悪く、その後の工程に進めるのが経済的に不利な場合でも、その現象を把握できないまま、ビルドアップ積層工程に進むこととなる。その場合、最終工程に至ってからの検査となるため、不良品を多量に含むチップが途中工程内に多数滞留するリスクを有していた。さらに上記の方法は、第一配線層26の配線パターンにおける不良部の有無にかかわらず、全チップにわたってビルドアップ層の外観検査工程を行う必要があり、検査工程のタクトタイムを無駄に遅延させる問題を有していた。このため、コアレス支持体の銅箔16表面に第一配線層26の配線パターンを形成した直後の段階で配線パターンの外観画像検査を行って配線パターン不良が発生したチップを認識することができれば、その後のビルドアップ積層工程以降での検査工程をスキップして検査工程を簡略化できるため好都合である。しかしながら、プリント配線板の製造後の外観画像検査は従来絶縁層(樹脂層)と配線層(銅層)の色調コントラスト、すなわち異種材料に起因する色調コントラストを利用して鮮明な外観画像検査を行うことができるため、検査精度が高いとの利点がある。その反面、第一配線層形成直後の早期の段階で外観画像検査を行う場合、銅箔と配線層(銅層)といった同種の材料間で配線パターンを検出しなければならず、両材料間での色調コントラスト不足から、検査精度が大きく低下するとの問題があった。
本発明者らは、今般、プリント配線板の製造において、入射光に対する8°拡散反射率SCIが41%以下である処理表面を備えた銅箔を用いることにより、フォトレジスト剥離後で且つビルドアップ配線層の形成前という早期の段階に、銅箔上に形成された配線パターンに対する外観画像検査を、高いコントラストによる高精細な二値化画像を得ながら高精度に行なえるとの知見を得た。また、上記のような早期の段階で外観画像検査における不合格品を除外できることで、プリント配線板の生産性を有意に向上できるとの知見も得た。
したがって、本発明の目的は、プリント配線板の製造において、フォトレジスト剥離後で且つビルドアップ配線層の形成前という早期の段階に、銅箔上に形成された配線パターンに対する外観画像検査を、高い色調コントラストによる高精細な二値化画像を得ながら高精度に行なうことができ、それによりプリント配線板の生産性を有意に向上可能な、プリント配線板の製造方法を提供することにある。
本発明の一態様によれば、プリント配線板の製造方法であって、
入射光に対する8°拡散反射率SCIが41%以下である処理表面を有してなる銅箔を用意する工程と、
前記銅箔の前記処理表面にフォトレジストパターンを形成する工程と、
前記フォトレジストパターンが形成された前記銅箔に電気銅めっきを施す工程と、
前記フォトレジストパターンを剥離して配線パターンを形成する工程と、
前記配線パターンが形成された前記銅箔に対して、配線パターンの外観画像検査を行う工程と、
を含む、方法が提供される。
コアレスビルドアップ法を用いたプリント配線板の製造方法の一例における、前半の工程を示す図である。 コアレスビルドアップ法を用いたプリント配線板の製造方法の一例における、図1に示される工程に続く後半の工程を示す。 外観画像検査に用いられる測定系を、配線パターンの断面構成と関連付けて示す概念図である。 配線パターンとスペースの識別が良好な場合における外観画像結果の一例を、配線パターンの断面構成と関連付けて示す図である。 外観画像検査におけるパターンマッチング用の設計データ画像の一例である。 外観画像検査の初期設定時に得られる輝度ヒストグラムの一例を示す図であり、横軸が輝度(例えば256階層軸)を、縦軸が積算量をそれぞれ表す。 配線パターンとスペースの識別が困難な場合における外観画像結果の一例を示す図である。
本発明はプリント配線板の製造方法に関する。本発明によるプリント配線板の製造は、所定の処理表面を一方の側に有してなる銅箔を用意し、この処理表面にフォトレジストパターンの形成、電気銅めっきの形成、及びフォトレジストパターンの剥離を施して配線パターンを形成し、この配線パターンが形成された銅箔に対して、配線パターンの外観画像検査を行うことにより行われる。そして、この一連の工程に用いられる銅箔として、入射光に対する8°拡散反射率SCIが41%以下である処理表面を備えた銅箔を用いる。これにより、フォトレジスト剥離後で且つビルドアップ配線層の形成前という早期の段階において、銅箔上に形成された配線パターンに対する外観画像検査を、高いコントラストによる高精細な二値化画像を得ながら高精度に行なうことができる。
このように本発明においては8°拡散反射率SCIを銅箔の評価指標として採用する。これは、配線パターンである光沢銅表面への外観画像検査には、光沢銅表面に対して拡散反射の視感度が高い8°が有効であることが判明したことに基づくものである。また、この外観画像検査には、光沢銅表面に対して反射効率の高い(視感度が高い)赤色LEDを用いた光源、特に635nmにピーク領域を有する光源が特に有効であることも判明した。すなわち、この波長にピーク領域を有する光源であると、例えば3μm以下の微細配線パターンの欠損、ショート等を示す画像を認識しやすくなる。このような特性を活かして外観画像検査において配線パターンに対して画像処理上高いコントラストを得るためには、銅箔の表面は、配線パターンを構成する第一配線層とは対照的に上記赤色半導体光に対する反射が少ないことが求められる。この点、波長635nmの入射光に対する8°拡散反射率SCIが41%以下である銅箔は非常に有利となる。このことを外観画像検査の一例に触れつつ以下に説明する。外観画像検査は、例えば図3に概念的に示されるように、配線パターン24が形成された基板にリング状光源50から赤色半導体光(例えば波長635nmにピーク領域を有する光)を照射し、第一配線層26からの反射光と銅箔16からの反射光を受光部52で受光して、得られた輝度データを予め設定された閾値に照らして間隙部(スペース)と配線部(ライン)に判別して例えば図4に示されるような二値化画像を形成し、この二値化画像と図5に示されるような設計データ由来の画像とに基づくパターンマッチングにより配線パターン24の位置及び形状の正確性を評価することにより行われる。そして、このときに用いられる閾値は、初期設定において、配線パターン24が形成された基板表面(銅箔16上に第一配線層26が直接形成された表面)の全面ないし特定の抜取り検査部位を予めスキャンし、得られた輝度データを積算して図6に示されるような輝度ヒストグラム(横軸を輝度(例えば256階層軸)、縦軸を積算量)を作成し、輝度ヒストグラムのスペース(間隙部)由来のピークPとライン(配線部)由来のピークPの間において、それぞれのピーク末端間(間隙部に相当するピークの終端と配線部に相当するピークの開始点の間)の中央値として決定することができる。したがって、図6に示されるように輝度ヒストグラムにおいて間隙部(スペース)と配線部(ライン)との間のピーク間距離Dが大きいほど外観画像検査において高いコントラストによる高精細な二値化画像が得られ、その結果視認性が向上する。そして、銅箔16の処理表面において入射光、好ましくは外観画像検査に使用される光源波長のピーク領域内の波長を有する入射(好ましくは波長635nmの入射光)に対する8°拡散反射率SCIが41%以下であると、上述した輝度ヒストグラムにおけるピーク間距離Dが顕著に増大する。その結果、外観画像検査を高いコントラストによる高精細な二値化画像を得ながら高精度に行なうことが可能となる。
このように、本発明の方法によれば、フォトレジスト剥離後で且つビルドアップ配線層の形成前という早期の段階において、銅箔上に形成された配線パターンに対する外観画像検査を、高いコントラストによる高精細な二値化画像を得ながら高精度に行なうことができる。前述のとおり、従来は、配線パターンが形成されたプリント配線板に対して外観画像検査が一般的に行われてきたが、プリント配線板の製造後(又は製造工程の後工程段階)で外観画像検査に付する場合、仮に前工程であるコアレス支持体の銅箔16表面に第一配線層26を形成した直後の段階で第一配線層26の配線パターンに不良部があるチップがあっても、この段階では不良が判別できていないため、全チップにわたってビルドアップ層の外観検査工程を行う必要があり、検査工程のタクトタイムを無駄に遅延させる。このため、それよりも早期の段階で外観画像検査を行うことができれば好都合である。しかしながら、プリント配線板の製造後の外観画像検査は絶縁層(樹脂層)と配線層(銅層)のコントラスト、すなわち異種材料に起因するコントラストを利用して鮮明な外観画像検査を行うことができるため、検査精度が高いとの利点がある。その反面、それよりも早期の段階で外観画像検査を行う場合、銅箔と配線層(銅層)といった同種の材料間で配線パターンを検出しなければならず、両材料間でのコントラスト不足から、例えば図7に示されるような配線パターンが判然としない二値化画像しか得られず、検査精度が大きく低下するとの問題があった。この点、本発明においては上記特定の拡散反射率SCIを有する銅箔を用いることで、高いコントラストによる高精細な二値化画像を得られるため、かかる問題を効果的に回避することができる。その結果、上記のような早期の段階で外観画像検査における不合格品を除外できるため、プリント配線板の生産性を有意に向上することもできる。
以下、図1及び2に示される工程図を参照しながら、本発明の方法の態様について説明する。なお、図1及び2に示される態様は説明の簡略化のためにコアレス支持体18の片面にキャリア付銅箔10を設けてビルドアップ配線層42を形成するように描かれているが、コアレス支持体18の両面にキャリア付銅箔10を設けて当該両面に対してビルドアップ配線層42を形成するのが望ましい。
(a)銅箔の用意
銅箔16は、上述のとおり、入射光に対する8°拡散反射率SCIが41%以下である表面を有する。そのような処理表面は銅箔16の一方の側(図1のようなキャリア付銅箔10の場合には剥離層14と反対側(すなわちキャリア付銅箔10の最表面))に設けられるのが典型的であるが、両側に設けられてもよい。8°拡散反射率SCIの評価に用いられる入射光は、外観画像検査に使用される光源波長のピーク領域内の波長を有するのが好ましい。また、前述のように外観画像検査は波長635nmにピーク領域を有する光源を用いて行われるのが好ましい。したがって、8°拡散反射率SCIの評価に用いられる入射光の波長は635nmであるのが好ましい。入射光(例えば波長635nmの入射光)に対する8°拡散反射率SCIが41%以下であり、好ましくは20%以下、さらに好ましくは15%以下である。入射光に対する8°拡散反射率SCIは、市販の分光色彩計(例えば、日本電色工業株式会社製、SD7000)を用いてJISZ8722(2012)に準拠して測定することができる。このような8°拡散反射率SCIが低い処理表面は、入射光(例えば波長635nmの入射光)を拡散反射成分が少ない面であることが好ましい。換言すれば、8°拡散反射率SCIが低い処理表面は、入射光(例えば波長635nmの入射光)を拡散反射する平坦成分領域が少ない表面を有することにより好ましく実現することができる。また、外観画像検査における精度向上のためには、銅箔の表面は、銅、又は銅と亜鉛、スズ、コバルト、ニッケル、クロム及びモリブデンから選択される少なくとも一種との合金であることが好ましく、より好ましくは、粗面を有する銅表面であることが拡散反射率を低く保つ観点で好ましい。
銅箔16は、上記8°拡散反射率SCIを有すること以外は、キャリア付銅箔に採用される公知の構成であってよく特に限定されない。例えば、銅箔16は、無電解めっき法及び電解めっき法等の湿式成膜法、スパッタリング及び化学蒸着等の乾式成膜法、又はそれらの組合せにより形成したものであってよいが、上述した略粒状の表面を得るには、電解めっきで形成したものであることが好ましい。銅箔16の好ましい厚さは0.05μm〜7μmであり、より好ましくは0.075μm〜5μm、さらに好ましくは0.09μm〜4μmである。
銅箔16は、処理表面が粒子状の粗面(すなわち複数ないし多数の粒子で構成される凹凸からなる粗面)を有するのがさらに好ましい。こうすることで入射光(好ましくは波長635nmの入射光)に対する8°拡散反射率SCIを41%以下にしやすくするとともにフォトレジストパターン20との密着性を向上することができる。粗化粒子は画像解析による平均粒径Dが0.04〜0.53μmであるのが好ましく、より好ましくは0.08〜0.13μmであり、さらに好ましくは0.09〜0.12μmである。上記好適範囲内であると、粗化面に適度な粗さを持たせてフォトレジストとの優れた密着性を確保しながら、フォトレジスト現像時にフォトレジストの不要領域の開口性を良好に実現することができ、その結果、十分に開口しきれなかったフォトレジストに起因してめっきされにくくなることで生じうるパターンめっき22のライン欠損を効果的に防止することができる。したがって、上記好適範囲内であるとフォトレジスト現像性とパターンめっき性に優れるといえ、それ故、配線パターン24の微細形成に適する。なお、粗化粒子の画像解析による平均粒径Dは、走査型電子顕微鏡(SEM)の一視野に粒子が所定数(例えば1000〜3000個)入る倍率にて像を撮影し、その像に対して市販の画像解析ソフトで画像処理を行うことにより測定するのが好ましく、例えば任意に選択した200個の粒子を対象とし、それら粒子の平均直径を平均粒径Dとして採用すればよい。
また、銅箔16の処理表面において、粗化粒子は画像解析による粒子密度ρが4〜200個/μmであるのが好ましく、より好ましくは40〜170個/μm、70〜100個/μmである。また、銅箔表面の粗化粒子が緻密で密集している場合にはフォトレジストの現像残渣が発生しやすいが、上記好適範囲内であるとそのような現像残渣が発生しにくく、それ故、フォトレジストパターン20の現像性にも優れる。したがって、上記好適範囲内であると配線パターン24の微細形成に適するといえる。なお、粗化粒子の画像解析による粒子密度ρは、走査型電子顕微鏡(SEM)の一視野に粒子が所定数(例えば1000〜3000個)入る倍率にて像を撮影し、その像に対して市販の画像解析ソフトを用いて画像処理を行うことにより測定するのが好ましく、例えば粒子200個が入る視野においてそれらの粒子個数(例えば200個)を視野面積で除算した値を粒子密度ρとして採用すればよい。
上述したような配線パターン24の微細形成に適した粗化面性状を規定するための別の指標として、鏡面光沢度Gs(85°)が挙げられる。この場合、処理表面の鏡面光沢度Gs(85°)が20〜100であるのが好ましく、より好ましくは30〜90であり、さらに好ましくは40〜80である。なお、粗化粒子の画像解析による鏡面光沢度Gs(85°)はJIS Z 8741−1997(鏡面光沢度−測定方法)に準拠して市販の光沢度計を用いて測定することができる。
銅箔の表面は、上述した粗化粒子を形成した後、ニッケル−亜鉛/クロメート処理等の防錆処理や、シランカップリング剤によるカップリング処理等を施すこともできる。これらの表面処理により銅箔表面の化学的安定性の向上や、絶縁層積層時の密着性の向上を図ることができる。
銅箔16はキャリア付銅箔10の形態で供されるのが好ましい。この場合、キャリア付銅箔10は、キャリア層12、剥離層14及び銅箔16をこの順に備えてなるのが好ましい。この場合、銅箔16は極薄銅箔の形態であることができる。
キャリア層12は、銅箔16を支持してそのハンドリング性を向上させるための層(典型的には箔)である。キャリア層の例としては、アルミニウム箔、銅箔、ステンレス(SUS)箔、樹脂フィルム、表面をメタルコーティングした樹脂フィルム等が挙げられ、好ましくは銅箔である。銅箔は圧延銅箔及び電解銅箔のいずれであってもよい。キャリア層の厚さは典型的には250μm以下であり、好ましくは12μm〜200μmである。
剥離層14は、キャリア箔の引き剥がし強度を弱くし、該強度の安定性を担保し、さらには高温でのプレス成形時にキャリア箔と銅箔の間で起こりうる相互拡散を抑制する機能を有する層である。剥離層は、キャリア箔の一方の面に形成されるのが一般的であるが、両面に形成されてもよい。剥離層は、有機剥離層及び無機剥離層のいずれであってもよい。有機剥離層に用いられる有機成分の例としては、窒素含有有機化合物、硫黄含有有機化合物、カルボン酸等が挙げられる。窒素含有有機化合物の例としては、トリアゾール化合物、イミダゾール化合物等が挙げられ、中でもトリアゾール化合物は剥離性が安定し易い点で好ましい。トリアゾール化合物の例としては、1,2,3−ベンゾトリアゾール、カルボキシベンゾトリアゾール、N’,N’−ビス(ベンゾトリアゾリルメチル)ユリア、1H−1,2,4−トリアゾール及び3−アミノ−1H−1,2,4−トリアゾール等が挙げられる。硫黄含有有機化合物の例としては、メルカプトベンゾチアゾール、チオシアヌル酸、2−ベンズイミダゾールチオール等が挙げられる。カルボン酸の例としては、モノカルボン酸、ジカルボン酸等が挙げられる。一方、無機剥離層に用いられる無機成分の例としては、Ni、Mo、Co、Cr、Fe、Ti、W、P、Zn、クロメート処理膜等が挙げられる。なお、剥離層の形成はキャリア箔の少なくとも一方の表面に剥離層成分含有溶液を接触させ、剥離層成分をキャリア箔の表面に溶液中で吸着されること等により行えばよい。キャリア箔を剥離層成分含有溶液に接触させる場合、この接触は、剥離層成分含有溶液への浸漬、剥離層成分含有溶液の噴霧、剥離層成分含有溶液の流下等により行えばよい。その他、蒸着やスパッタリング等による気相法で剥離層成分を被膜形成する方法も採用可能である。また、剥離層成分のキャリア箔表面への固定は、剥離層成分含有溶液の乾燥、剥離層成分含有溶液中の剥離層成分の電着等により行えばよい。剥離層の厚さは、典型的には1nm〜1μmであり、好ましくは5nm〜500nmである。なお、剥離層14とキャリア箔との剥離強度は7gf/cm〜50gf/cmであることが好ましく、より好ましくは10gf/cm〜40gf/cm、より好ましくは15gf/cm〜30gf/cmである。
所望により、剥離層14とキャリア層12及び/又は銅箔16の間に他の機能層を設けてもよい。そのような他の機能層の例としては補助金属層が挙げられる。補助金属層はニッケル及び/又はコバルトからなるのが好ましい。このような補助金属層をキャリア層12の表面側及び/又は銅箔16の表面側に形成することで、高温又は長時間の熱間プレス成形時にキャリア層12と銅箔16の間で起こりうる相互拡散を抑制し、キャリア層の引き剥がし強度の安定性を担保することができる。補助金属層の厚さは、0.001〜3μmとするのが好ましい。
(b)積層体の形成
所望により、工程(b)として、フォトレジストパターンの形成に先立ち、銅箔16又はキャリア付銅箔10をコアレス支持体18の片面又は両面に積層して積層体を形成してもよい。この積層は、通常のプリント配線板製造プロセスにおいて銅箔とプリプレグ等との積層に採用される公知の条件及び手法に従って行えばよい。コアレス支持体18は、典型的には樹脂、好ましくは絶縁性樹脂を含んでなる。コアレス支持体18はプリプレグ及び/又は樹脂シートであるのが好ましく、より好ましくはプリプレグである。プリプレグとは、合成樹脂板、ガラス板、ガラス織布、ガラス不織布、紙等の基材に合成樹脂を含浸又は積層させた複合材料の総称である。プリプレグに含浸される絶縁性樹脂の好ましい例としては、エポキシ樹脂、シアネート樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂(BT樹脂)、ポリフェニレンエーテル樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。また、樹脂シートを構成する絶縁性樹脂の例としては、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂等の絶縁樹脂が挙げられる。また、コアレス支持体18には熱膨脹係数を下げ、剛性を上げる等の観点からシリカ、アルミナ等の各種無機粒子からなるフィラー粒子等が含有されていてもよい。コアレス支持体18の厚さは特に限定されないが、3〜1000μmが好ましく、より好ましくは5〜400μmであり、さらに好ましくは10〜200μmである。
(c)フォトレジストパターンを形成
この工程(c)では、銅箔16の表面にフォトレジストパターン20を形成する。フォトレジストパターン20の形成は、ネガレジスト及びポジレジストのいずれの方式で行ったもよく、フォトレジストはフィルムタイプ及び液状タイプのいずれであってもよい。また、現像液としては炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、アミン系水溶液等の現像液であってよく、プリント配線板の製造に一般的に用いられる各種手法及び条件に従い行えばよく特に限定されない。
(d)電気銅めっき
この工程(d)では、フォトレジストパターン20が形成された銅箔16に電気銅めっき22を施す。電気銅めっき22の形成は、例えば硫酸銅めっき液やピロリン酸銅めっき液等のプリント配線板の製造に一般的に用いられる各種パターンめっき手法及び条件に従い行えばよく特に限定されない。
(e)フォトレジストパターンの剥離
この工程(e)では、フォトレジストパターン20を剥離して配線パターン24を形成する。フォトレジストパターン20の剥離は、水酸化ナトリウム水溶液や、アミン系溶液ないしその水溶液等が採用され、プリント配線板の製造に一般的に用いられる各種剥離手法及び条件に従い行えばよく特に限定されない。こうして、銅箔16の表面には第一配線層26からなる配線部(ライン)が間隙部(スペース)を隔てて配列された配線パターン24が直接形成されることになる。例えば、回路の微細化のためには、ライン/スペース(L/S)が13μm以下/13μm以下(例えば12μm/12μm、10μm/10μm、5μm/5μm、2μm/2μm)といった程度にまで高度に微細化された配線パターンを形成することが好ましく、このような微細回路に対しても本発明の方法によれば次の工程(f)において高精度に外観画像検査を行うことができる。
(f)外観画像検査
この工程(f)では、配線パターン24が形成された銅箔16に対して、配線パターン24の外観画像検査を行う。この外観画像検査により、配線パターンの位置及び形状の正確性を確認して、所期の正確性を有する配線パターン24を備えた積層体を選別することができる。外観画像検査が光学式自動外観検査(AOI)により行われるのが好ましい。外観画像検査については図3等を参照しながら前述したとおりであるが、外観画像検査は波長635nmにピーク領域を有する光源を用いて行われるのが好ましい。この波長であると、配線パターンの欠損、ショート等を示す画像を認識しやすいとの利点があるためである。特に、銅箔16上に直接形成される配線パターン24を構成する第一配線層26である銅めっきの表面は赤色半導体光を反射しやすいという特性を有する。このため、外観画像検査において高いコントラストを得るためには、銅箔16の表面は、第一配線層26とは対照的に上記赤色半導体光に対する反射が少ないことが求められる。この点、入射光(好ましくは波長635nmの入射光)に対する8°拡散反射率SCIが41%以下である銅箔16は非常に有利であることは前述したとおりである。
外観画像検査は、例えば図3に概念的に示されるように、配線パターン24が形成された基板にリング状光源50から赤色半導体光(例えば波長635nmの光)を照射し、第一配線層26からの反射光と銅箔16からの反射光を受光部52で受光して、得られた輝度データを予め設定された閾値に照らして間隙部(スペース)と配線部(ライン)に判別して例えば図4に示されるような二値化画像を形成し、この二値化画像と図5に示されるような設計データ由来の画像とに基づくパターンマッチングにより配線パターン24の位置及び形状の正確性を評価することにより行われる。そして、このときに用いられる閾値は、初期設定において、配線パターン24が形成された基板表面(銅箔16上に第一配線層26が直接形成された表面)の全面ないし予め設定した抜き取り検査部位を予めスキャンし、得られた輝度データを積算して図6に示されるような輝度ヒストグラム(横軸を輝度(例えば256階層軸)、縦軸を積算量)を作成し、輝度ヒストグラムのスペース(間隙部)由来のピークPとライン(配線部)由来のピークPの間において、それぞれのピーク末端間(間隙部に相当するピークの終端と配線部に相当するピークの開始点の間)の中央値として決定すればよい。かかる外観画像検査の結果、所期の基準を満たさない積層体を除外し、所期の正確性を有する配線パターン24を備えた積層体を選別して後続の任意工程に適宜に付すればよい。
(g)ビルドアップ配線層の形成
所望により、工程(g)として、外観画像検査後の銅箔16上にビルドアップ配線層42を形成してビルドアップ配線層付積層体を作製するのが好ましい。例えば、銅箔16上に既に形成されている第一配線層26に加え、絶縁層28及び第二配線層38が順に形成されてビルドアップ配線層42とされうる。第二配線層34以降のビルドアップ層の形成方法についての工法は特に限定されず、サブトラクティブ法、MSAP(モディファイド・セミ・アディティブ・プロセス)法、SAP(セミアディティブ)法、フルアディティブ法等が使用可能である。例えば、樹脂層及び銅箔に代表される金属箔を同時にプレス加工で張り合わせる場合は、ビアホール形成及びパネルめっき等の層間導通手段の形成と組み合わせて、当該パネルめっき層及び金属箔をエッチング加工して、配線パターンを形成することができる。また、銅箔16の表面に樹脂層のみをプレス又はラミネート加工により張り合わせる場合は、その表面にセミアディティブ法で配線パターンを形成することもできる。
上記工程を必要に応じて繰り返して、ビルドアップ配線層付積層体を得る。この工程では樹脂層と配線パターンを含む配線層とを交互に積層配置したビルドアップ配線層を形成して、第n配線層40(nは2以上の整数)まで形成されたビルドアップ配線層付積層体を得るのが好ましい。この工程の繰り返しは所望の層数のビルドアップ配線層が形成されるまで行えばよい。この段階で、必要に応じて、外層面にソルダーレジストや、ピラー等の実装用のバンプ等を形成してもよい。また、ビルドアップ配線層の最外層面は後の多層配線板の加工工程(i)で外層配線パターンを形成してもよい。
(h)ビルドアップ配線層付積層体の分離
所望により、工程(h)として、ビルドアップ配線層付積層体を剥離層14で分離してビルドアップ配線層42を含む多層配線板44を得るのが好ましい。この分離は、銅箔16及び/又はキャリア層12を引き剥がすことにより行うことができる。
(i)多層配線板の加工
所望により、工程(i)として、多層配線板44を加工してプリント配線板46を得るのが好ましい。この工程では、上記分離工程により得られた多層配線板44を用いて、所望の多層プリント配線板に加工する。多層配線板44から多層プリント配線板46への加工方法は公知の種々の方法を採用すればよい。例えば、多層配線板44の外層にある銅箔16をエッチングして外層回路配線を形成して、多層プリント配線板を得ることができる。また、多層配線板44の外層にある銅箔16を、完全にエッチング除去し、そのままの状態で多層プリント配線板46として使用することもできる。さらに、多層配線板44の外層にある銅箔16を、完全にエッチング除去し、露出した樹脂層の表面に、導電性ペーストで回路形状を形成する又はセミアディティブ法等で外層回路を直接形成する等して多層プリント配線板とすることも可能である。さらに、多層配線板44の外層にある銅箔16を、完全にエッチング除去するとともに第一配線層26をソフトエッチングすることで、凹部の形成された第一配線層26を得て、これを実装用のパッドとなすことも可能である。
本発明を以下の例によってさらに具体的に説明する。なお、以下に示される例は、所定の処理表面を備えた銅箔がプリント配線板の製造過程において外観画像検査や微細回路形成等に有利であること等の利点を実証するための例である。
例1
(1)キャリア用電解銅箔の製造
銅電解液として以下に示される組成の硫酸酸性硫酸銅溶液を用い、陰極に表面粗さRaが0.20μmのチタン製の回転電極ドラムを用い、陽極にはDSA(寸法安定性陽極)を用いて、溶液温度45℃、電流密度55A/dmで電解し、厚さ12μmのキャリア用電解銅箔A(以下、銅箔Aという)を得た。
(※ここで形成された銅箔Aに対して、後述の工程で加工を施す面について、電解時に陰極ドラムと接していた側を「ドラム面側」と、電解液と接していた側を「電解液面側」と称するものとする。)
(2)有機剥離層の形成
酸洗処理された銅箔Aのドラム面側を、CBTA(カルボキシベンゾトリアゾール)1000重量ppm、フリー硫酸濃度150g/L及び銅濃度10g/Lを含むCBTA水溶液に、液温30℃で30秒間浸漬して引き上げた。こうしてCBTA成分を銅箔Aのドラム面側に吸着させて、CBTA層を有機剥離層として形成させた。
(3)極薄銅箔の形成
有機剥離層を形成した銅箔Aのドラム面側に対して酸性硫酸銅溶液中で、電流密度8A/dmで厚さ3μmの極薄銅箔を有機剥離層上に形成した。
(4)粗化処理
キャリア用電解銅箔Aのドラム面側に形成された極薄銅箔に対して、以下の3段階のプロセスで粗化処理を行った。
‐ 粗化処理の1段目は、粗化処理用銅電解溶液(銅濃度:11g/L、フリー硫酸濃度:220g/L、9−フェニルアクリジン濃度:0mg/L、塩素濃度:0mg/L、溶液温度:25℃)にて電解(電流密度:10A/dm)し、水洗することにより行った。
‐ 粗化処理の2段目は、粗化処理用銅電解溶液(銅濃度:65g/L、フリー硫酸濃度:150g/L、9−フェニルアクリジン濃度:0mg/L、塩素濃度:0mg/L、溶液温度:45℃)にて電解(電流密度:15A/dm)し、水洗することにより行った。
‐ 粗化処理の3段目は、粗化処理用銅電解溶液(銅濃度:13g/L、フリー硫酸濃度:50g/L、9−フェニルアクリジン濃度:140mg/L、塩素濃度:35mg/l、溶液温度:30℃)にて電解(電流密度:50A/dm)し、水洗することにより行った。
(5)防錆処理
粗化処理後の電解銅箔の両面に、無機防錆処理及びクロメート処理からなる防錆処理を行った。まず、無機防錆処理として、ピロリン酸浴を用い、ピロリン酸カリウム濃度80g/L、亜鉛濃度0.2g/L、ニッケル濃度2g/L、液温40℃、電流密度0.5A/dmで亜鉛−ニッケル合金防錆処理を行った。次いで、クロメート処理として、亜鉛−ニッケル合金防錆処理の上に、更にクロメート層を形成した。このクロメート処理は、クロム酸濃度が1g/L、pH11、溶液温度25℃、電流密度1A/dmで行った。
(6)シランカップリング剤処理
上記防錆処理が施された銅箔を水洗し、その後直ちにシランカップリング剤処理を行い、粗化面の防錆処理層上にシランカップリング剤を吸着させた。このシランカップリング剤処理は、純水を溶媒とし、3−アミノプロピルトリメトキシシラン濃度が3g/Lの溶液を用い、この溶液をシャワーリングにて黒色粗化面に吹き付けて吸着処理することにより行った。シランカップリング剤の吸着後、最終的に電熱器により水分を気散させ、キャリア付表面処理銅箔を得た。
例2〜4及び6
上述の3段階プロセスの粗化処理の代わりに、表1に示される条件で2段階プロセスの粗化処理を行ったこと以外は、例1と同様にしてキャリア付表面処理銅箔の作製を行った。
例5
銅箔Aの電解液面側に、例1と同様の手順により、有機剥離層及び厚さ3μmの極薄銅箔を形成した。次いで、極薄銅箔の表面に対して、以下に示される組成の粗化用銅電解溶液を用い、溶液温度30℃、電流密度50A/dmの条件で電解して、1段階プロセスの粗化を行った。
<粗化用銅電解溶液の組成>
‐ 銅濃度:15g/L
‐ フリー硫酸濃度:55g/L
‐ 9−フェニルアクリジン濃度:140mg/L
‐ 塩素濃度:35mg/L
‐ ビス(3−スルホプロピル)ジスルフィド濃度:100ppm
こうして黒色粗化された処理表面上に例1と同様の手順で防錆処理及びシランカップリング処理を行い、キャリア付表面処理銅箔を作製した。
例7(比較)
粗化処理を行わなかったこと以外は例5と同様にして、銅箔Aの電解液面側に極薄銅箔が形成されたキャリア付表面処理銅箔を作製した。
表面処理銅箔の表面性状に関する評価
例1〜7において作製された表面処理銅箔の処理表面(電解銅箔の析出面側)に対して以下の評価を行った。評価結果は表2に示されるとおりであった。
<光学特性>
(635nmでの8°拡散反射率SCI)
表面処理銅箔の処理表面に対して、波長635nmの入射光に対する8°拡散反射率SCIを、分光色彩計(日本電色工業株式会社製、SD7000)を用いてJIS Z 8722(2012)(色の測定方法−反射及び透過物体色)に準拠して測定した。
<粗化面性状>
(平均粒径D及び粒子密度ρ)
表面処理銅箔の処理表面に対して傾斜角0°とし、走査型電子顕微鏡(SEM)の一視野に粒子が1000〜3000個入る倍率にて像を撮影し、その像に対して画像処理にて粒子密度ρ及び平均粒径Dを求めた。画像処理は、画像解析ソフト(マウンテック社製、Mac−VIEW)を用いた。測定は任意に選択した200個の粒子を対象とし、粒子の平均直径を「平均粒径D」とし、粒子個数(すなわち200個)を視野面積で除算した値を「粒子密度ρ」とした。
(光沢度Gs(85°))
表面処理銅箔の処理表面に対して光沢度計(日本電色工業株式会社製、PG−1M)を用い、JIS Z 8741(1997)(鏡面光沢度−測定方法)に準拠して角度85°の光沢度を測定した。
コアレス支持体配線層の製造性に関する評価
例1〜7において作製された表面処理銅箔を用いて、コアレス支持体への積層、フォトレジスト加工、パターンめっき、及びフォトレジスト剥離等を順に施し、所定の配線パターンで第一配線層が表面処理銅箔上に形成された積層体を作製した。具体的には以下のようにして行った。
(1)コアレス積層体への積層
ガラスクロス入りビスマレイミド・トリアジン樹脂からなるプリプレグ(三菱ガス化学社製、GHPL−830NS、厚さ45μm)を4枚重ねてコアレス支持体とした、このコアレス支持体の両面に例1〜7で作製されたキャリア付銅箔をその極薄銅箔を外側にしてプレス積層してコアレス積層体を作製した。このプレス積層は、プレス温度:220℃、プレス時間:90分、圧力:40MPaで行った。
(2)微細配線パターンサンプルの作製
フォトレジスト密着性の評価用に、上述の現像工程までの製造工程を行った直径7μm(ピッチ14μm)のフォトレジストの円柱状パターンを作製した状態のサンプルを用意した。また、外観画像検査特性評価用及び配線パターン形成性評価用に、上述のフォトレジスト剥離工程までの製造工程を行った、ライン/スペース(L/S)が8μm/8μm及び7μm/7μmの配線パターンを含むサンプルを用意した。フォトレジスト塗布、電気銅めっき、及びフォトレジストの剥離の具体的手順は以下のとおりとした。
(フォトレジスト塗布)
極薄銅箔層上にネガ型フォトレジスト(日立化成工業社製、RY3625)を積層し、露光(20mJ/cm)及び現像(8%炭酸ナトリウム水溶液、30℃シャワー方式)を行った。
(電気銅めっき)
現像処理によりパターニングが施された極薄銅箔層上に、硫酸銅めっき液により10μmの厚さで電気銅めっきを形成した。
(フォトレジストの剥離)
フォトレジスト剥離液(三菱ガス化学社製、R−100S)を用いて、60℃で5分間かけてフォトレジストの剥離を行った。
この回路形成におけるフォトレジスト密着性及びフォトレジスト解像性と、最終的に得られた第一配線層付き積層体の外観画像検査特性について、以下のとおり評価を行った。結果は表2に示されるとおりであった。
<外観画像検査特性>
(256階層ピーク間距離)
光源として635nmの赤色LEDを備えた、光学式自動外観検査(AOI)装置(大日本スクリーン製造社製、製品名:PI9500)を用意した。配線パターンが施された積層体表面をスキャンして図6に示されるような輝度ヒストグラムを作成し、図6に示されるように256階層軸におけるスペース(間隙部)のピークPの高階層側の立ち上がり位置と、ライン(配線部)のピークPの低階層側の立ち上がり位置との距離(すなわち256階層ピーク間距離D)を測定した。得られた値は表2に示されるとおりであった。
(視認性)
また、配線パターンの視認性を以下の手順により評価した。配線パターンが施された積層体表面をスキャンして図6に示されるような輝度ヒストグラムを作成し、スペースと配線を識別可能とする閾値を設けた。この閾値の値は、輝度ヒストグラムのスペース(間隙部)由来のピークPとライン(配線部)由来のピークPの間において、それぞれのピーク末端間(間隙部に相当するピークの終端と配線部に相当するピークの開始点の間)の中央値とした。この閾値を基づいて配線パターンが形成された回路表面をスキャンしてラインとスペースを識別して、設計データとのパターンマッチングを行い、以下の4段階の基準により格付け評価した。
‐AA:図4に示されるように設計どおりに非常に正確にライン/スペース像(以下、L/S像)が得られたもの
‐A:概ね正確にL/S像が得られたもの、
‐B:許容可能な程度にL/S像が得られたもの、
‐C:図7に示されるようにライン及びスペースの識別が困難であったもの
参考までに例2で得られた像(A評価)を図4に示す。
評価結果を表2に示す。表2に示される256階層ピーク間距離と視認性評価結果との比較から、256階層ピーク間距離が長いほど配線パターンの視認性に優れ、配線パターンの位置及び形状の正確性を確認するための外観画像検査により適していることが分かる。また、表2に示される256階層ピーク間距離との関係を勘案すると、256階層ピーク間距離は、85以上が好ましく、より好ましくは100以上であり、さらに好ましくは110以上であるといえる。
<回路形成特性>
(配線パターン形成性評価)
配線パターン形成性評価は以下のようにして行った。様々なライン/スペース(L/S)で形成された20本(長さ10mm)のラインを含む配線パターンに対し、ライン/スペース(L/S)が8μm/8μm及び7μm/7μmの配線パターンの各々について、現像残渣がなく、かつ、電気銅めっきがパターンとして形成されているかどうかという観点を踏まえながら、以下の3段階で評価した。
‐A:電気めっき不良部が無い
‐B:20本のライン中2本以下の電気めっき不良部がある
‐C:20本のライン中3本以上の電気めっき不良部がある
そして、上記4種のL/Sの評価結果を踏まえた総合評価を、以下の4段階の基準により格付け評価した。
‐AA:非常に良い
‐A:良い
‐B:許容可能
‐C:劣る
(フォトレジスト密着性・剥離性)
フォトレジストの密着性・剥離性に関する評価は、上述したフォトレジストの円柱状パターン200箇所における、現像によるレジスト密着不良部(レジスト飛び)の発生頻度ないしパターン間レジスト残渣不良の発生状況を、以下の3段階の基準で格付け評価することにより行った。
‐A:10か所未満
‐B:不良箇所が10か所以上50か所未満
‐C:不良箇所が50か所より多い
‐D:パターン間にレジスト残渣が発生し、独立した円柱状パターンが形成されていない

Claims (15)

  1. プリント配線板の製造方法であって、
    入射光に対する8°拡散反射率SCIが41%以下である処理表面を有してなる銅箔を用意する工程と、
    前記銅箔の前記処理表面にフォトレジストパターンを形成する工程と、
    前記フォトレジストパターンが形成された前記銅箔に電気銅めっきを施す工程と、
    前記フォトレジストパターンを剥離して配線パターンを形成する工程と、
    前記配線パターンが形成された前記銅箔に対して、配線パターンの外観画像検査を行う工程と、
    を含む、方法。
  2. 前記入射光が、前記外観画像検査に使用される光源波長のピーク領域内の波長を有する、請求項1に記載の方法。
  3. 前記外観画像検査が波長635nmにピーク領域を有する光源を用いて行われる、請求項1又は2に記載の方法。
  4. 前記入射光の波長が635nmである、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
  5. 前記8°拡散反射率SCIが20%以下である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
  6. 前記処理表面に粒子状の粗面が形成されている、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
  7. 前記粗化粒子の画像解析による平均粒径Dが0.04〜0.53μmであり、前記粗化粒子の画像解析による粒子密度ρが4〜200個/μmである、請求項6に記載の方法。
  8. 前記処理表面の鏡面光沢度Gs(85°)が20〜100である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
  9. 前記銅箔が0.05〜7μmの厚さを有する、請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。
  10. 前記外観画像検査が光学式自動外観検査(AOI)により行われる、請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法。
  11. 前記銅箔がキャリア付銅箔の形態で供され、該キャリア付銅箔が、キャリア層、剥離層及び前記銅箔をこの順に備えてなる、請求項1〜10のいずれか一項に記載の方法。
  12. 前記フォトレジストパターンの形成に先立ち、前記銅箔又は前記キャリア付銅箔をコアレス支持体の片面又は両面に積層して積層体を形成する工程をさらに含む、請求項1〜11のいずれか一項に記載の方法。
  13. 前記外観画像検査後の前記銅箔上にビルドアップ配線層を形成してビルドアップ配線層付積層体を作製する工程をさらに含む、請求項1〜12のいずれか一項に記載の方法。
  14. 前記ビルドアップ配線層付積層体を前記剥離層で分離して前記ビルドアップ配線層を含む多層配線板を得る工程をさらに含む、請求項13に記載の方法。
  15. 前記銅箔又は前記多層配線板を加工してプリント配線板を得る工程をさらに含む、請求項1〜14のいずれか一項に記載の方法。

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