JPWO2016093109A1 - プリント配線板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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/dm2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。)
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。
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/dm2で厚さ3μmの極薄銅箔を有機剥離層上に形成した。
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/dm2)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/dm2)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/dm2)し、水洗することにより行った。
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/dm2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/dm2で行った。
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。
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。
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/dm2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
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。
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。
(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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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/cm2)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。
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。
(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PSの高階層側の立ち上がり位置と、ライン(配線部)のピークPL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。
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PSとライン(配線部)由来のピークPL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
(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
‐AA:非常に良い
‐A:良い
‐B:許容可能
‐C:劣る
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)
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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/μm2である、請求項6に記載の方法。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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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