TWI392428B - Method for manufacturing double sided flexible printed wiring board - Google Patents

Description

雙面可撓性印刷配線板的製造方法

本發明關於可撓性配線板的製造方法，特別關於適用半加成法之盲孔連接的雙面可撓性印刷配線板的製造方法。

近年，對手機等的小型電子機器，搭載於電子機器之安裝基板的微細化、高密度化的要求逐漸提高。在此領域，以可撓性電纜部連接安裝各種電子零件的安裝基板間之雙面可撓性印刷配線板廣泛普及。

此雙面可撓性印刷配線板，作為藉由貫通型導通孔連接者，在以NC鑽頭、金屬模具等開孔後，實施通孔鍍裝，進一步進行雙面的電路形成之利用所謂通孔連接之雙面可撓性印刷配線板為主流。但，當通孔存在於零件安裝區域上時，銲錫會朝相反側流動，無法進行安裝。

因此，由於即使有底導通孔即盲孔存在於零件安裝區域上也可進行安裝，故，利用盲孔連接之雙面可撓性印刷配線板逐漸替換作為手機的液晶迴繞之攜帶機器用。

但，即使作為適用適合於微細配線的形成之半加成法，也未確立可理想形成盲孔之方法。

其理由如下所述。首先，當半加成法的配線形成時，形成以電鍍配線形成用之種晶層的銅薄膜層會因導通孔形成時的雷射加工、或去膠渣(desmear)處理或鍍裝的前處理等被貫通，產生不良品，造成良品率惡化，其次，當將銅薄膜層的厚度作成不會受到雷射所貫通的5 μm以上之厚度時，則會因配線形成後的種晶層除去之配線的細化所產生之不良、或通孔內壁的鍍裝厚度變薄，造成可靠性降低。

因此，對微細的雙面可撓性印刷配線板，雖適用半加成法，但其連接方法僅為通孔連接，雖可形成微細配線，但由於銲錫流動於裏面，故在零件安裝區域上無法配置通孔。

因此，造成在零件安裝密度的提昇或具有自由度的製品設計上產生阻礙。

又，伴隨攜帶機器的高功能化，零件安裝密度提昇，由單面安裝移行至雙面安裝。但，在將電子零件對柔軟的可撓性印刷配線板進行雙面安裝之情況，因無法在使電子零件與基板的表裏重疊的位置配置回焊治具等的支承體，所以無法進行安裝。

另外，伴隨雙面可撓性印刷配線板的高密度化，導通孔被小徑化至直徑50~80 μm左右，但會產生下述問題。即，在將零件直接安裝於導通孔開口上之際，在導通孔內，將乳膠狀銲錫印刷並填充，但當產生填充不良時，則會有下述情況產生，即，電子零件的安裝性惡化，或無法確保安裝布的連接可靠性。

為了迴避此問題，使用含有粒徑大約10 μm左右的銲錫微粒子之昂貴的乳膠狀銲錫，將銲錫填充至導通孔內。針對印刷，也由於比起不將銲錫填充至導通孔亦可之情況，適當的條件範圍變窄，故在生產性或良品率的這些點上也有問題。

相對於此，在如專利文獻1所記載，適用在兩面具有開口的導通孔連接之雙面印刷配線板之情況，雖不需要使用前述微粒子型乳膠狀銲錫，但由於在雙面形成鍍裝層後，藉由蝕刻進行圖案形成，故，不易形成微細配線。

又，形成所謂充填導通孔構造的話，不需要使用前述微粒子型乳膠狀銲錫，但在以往所提案之方法，在生產性、成本及良品率的這些點上會有問題。

例如，在利用鍍裝之填孔，由於不易提高鍍裝時的電流密度，故會有缺乏生產性，鍍裝液的管理繁雜之缺點。

又，也提案有利用導電性膠體或蝕刻凸塊等之凸塊連接型雙面電路。但，在適用於可撓性印刷配線板之際，需要於絕緣基材使用熱可塑性聚醯亞胺或液晶聚合物等的樹脂，進行300℃前後之高溫沖壓，使得成本提高。又，在用來使凸塊頂部由可撓性絕緣基材露出之滾子硏磨或拋光硏磨等的硏磨製程，會產生朝硏磨機的搬送方向之延伸或基板全體的翹曲等之問題。

這些問題，不僅是在凸塊連接型的雙面可撓性印刷配線板，在以往之對雙面可撓性印刷配線板的導通孔填充膠體等，進行上述這種的硏磨製程之情況也同樣會產生。又，在以往的可撓性印刷配線板，進行容易適用的連續捲式(Roll－to－Roll)製程之製造也困難，在生產性上仍會產生問題。

〔專利文獻1〕日本特開平11－17310號公報

如以上所述，以往，針對適用適合於微細配線的形成之半加成工法來製造雙面可撓性印刷配線板時，處於未確立可理想地形成盲孔的方法之狀況。

本發明是有鑑於上述問題點而開發完成之發明，其目的在於提供適用半加成工法之利用盲孔連接的雙面可撓性印刷配線板的製造方法。

為了達到上述目的，本發明提供下述各發明。

若根據第1發明的話，一種雙面可撓性印刷配線板的製造方法，是具有盲孔之雙面可撓性印刷配線板的製造方法，其特徵為：準備在絕緣樹脂基材的兩面具有金屬薄膜層的可撓性雙面金屬層積板，在前述雙面金屬層積板的兩面形成蝕刻保護層，在前述蝕刻保護層的導通孔位置設置開口部，蝕刻除去前述開口部所露出的前述金屬薄膜層，蝕刻除去所露出的前述絕緣樹脂基材並穿設到達相反面的前述金屬薄膜層的通孔，將前述蝕刻保護層予以剝離，對前述通孔的內壁面實施導電化處理，在前述雙面金屬層積板的兩面被覆鍍裝保護層，將前述鍍裝保護層予以圖案化，藉由使用前述鍍裝保護層之電鍍，析出導通孔導體及配線導體，剝離前述鍍裝保護層，除去露出於前述配線間之前述金屬薄膜層。

若根據第2發明的話，一種雙面可撓性印刷配線板的製造方法，是具有盲孔之雙面可撓性印刷配線板的製造方法，其特徵為：準備在絕緣樹脂基材的兩面具有金屬薄膜層的可撓性雙面金屬層積板，在前述雙面金屬層積板的兩面形成蝕刻保護層，藉由雷射加工，除去導通孔位置的前述保護層及前述金屬薄膜層，接著，在相反面的前述金屬薄膜層留下不受雷射加工影響的厚度，除去前述絕緣樹脂基材，蝕刻除去所殘存的前述絕緣樹脂基材，穿設到達相反面的前述金屬薄膜層之通孔，將前述蝕刻保護層予以剝離，對前述通孔的內壁面實施導電化處理，在前述雙面金屬層積板的兩面被覆鍍裝保護層，將前述鍍裝保護層予以圖案化，藉由使用前述鍍裝保護層之電鍍，析出導通孔導體及配線導體，剝離前述鍍裝保護層，除去露出於前述配線間之前述金屬薄膜層。

若根據本發明的話，即使在導通孔的底面具有適用於半加成工法之薄的銅薄膜之狀態，不會貫通底面的銅薄膜層，可使製程流暢。其結果，可廉價且穩定地製造適用半加成法之盲孔連接的雙面可撓性印刷配線。

以下，根據圖面，說明關於本發明之實施形態。

〔實施形態1〕

圖1是顯示本發明的第1實施形態之斷面製程圖。在此情況，構成利用導通孔連接之雙面可撓性印刷配線板。其如圖1(1)所示，準備有在聚醯亞胺的可撓性絕緣基材1的雙面具有銅等的金屬薄膜層2、3之雙面金屬層積板。此金屬薄膜層，為了成為在之後藉由所謂半加成工法進行配線形成之際的保護層，考量將進行保護層的除去，故理想為薄者。

在此，使用雙面厚度均為1.5 μm之銅薄膜，但1.0至2.5μm均可理想適用。在較此範圍薄之情況，會有在形成盲孔之際或之後的製程被貫通之情事產生。又，在較該範圍厚之情況，在進行保護層除去之際，由於所形成的配線或導通孔的鍍裝被膜顯著減少，故在可靠性或製品特性上會產生問題。

對此雙面金屬層基板的雙面之金屬薄膜層2及3，使用通常之感光蝕刻加工的蝕刻方法，來形成在導通孔的形成部位具有開口之蝕刻抵抗層4，使用此抵抗層來形成開口部2a及3a。

作為蝕刻抵抗層4，理想為厚度10μm以上之乾膜光阻。這是由於考量在形成下一個導通孔的製程，在厚度1.5μm左右的銅薄膜單體會產生貫通之虞，蝕刻抵抗層4不會被剝離，而朝下一製程移動。藉此，即使在薄膜的導通孔，銅薄膜也不會被貫通。在此，開口部的直徑為60μm。

其次，如圖1(2)所示，除去露出於開口內部的絕緣基材1，形成到達另一面的銅薄膜層之通孔5。然後，進行用來進行導通孔鍍裝之導電化處理。使用利用藥液處理之樹脂蝕刻方法，除去露出於開口內部之絕緣基材1，形成到達另一面的銅薄膜層之通孔5。作為樹脂蝕刻液，利用含有羥基烷胺(oxyalkylamine)與鹼金屬者即可。

在此，作為進行此藥液處理之優點，可舉出容易以連續捲繞(Roll－to－Roll)進行處理，且也不需要進行有可能對另一面的銅薄膜層造成損傷之去膠渣處理。又，由於為pH13以上的強鹼液，故，pH在剝離領域以上，蝕刻抵抗層4不會在此藥液處理中剝離。其中，為了提昇鹼耐性，在藉由顯像形成抵抗層的開口後，對加進行曝光或加熱處理也極具效果。

藉由以在此藥液處理後之熱水洗、水洗，使抵抗剝離領域的pH下降，可使蝕刻抵抗層4順暢地剝離。由於經過這種製程，故，幾乎不會對構成導通孔的底部之銅薄膜賦予壓力，能夠形成盲孔。

又，由於依據聚醯亞胺之種類，樹脂蝕刻速度不同，故，作為可撓性絕緣基材1之種類，理想為藉由均苯四甲酸二酐與芳香族二元胺的聚縮合所獲得之聚醯亞胺薄膜(例如杜邦(股)製造的PI薄膜(Kapton®)、鐘淵化學(股)製造的PI薄膜(Apical®))或此類的構造之熱可塑性聚醯亞胺等。

然後，進行導電化處理，使得可在通孔5的內壁形成電鍍被膜。作為導電化處理，能選擇：利用鈀系的藥液之濕式處理、或濺鍍、蒸鍍等的乾式處理中的任一者均可。在此，選擇利用鈀系的藥液之濕式處理，進行導電化處理。

在此濕式處理，因僅進行液中噴霧或平穩的攪拌，所以，幾乎不會對處於導通孔的底部之銅薄膜造成損傷，可進行導電化處理。

其次，如圖1(3)所示，藉由半加成工法對配線圖案的形成及通孔5的內部以及開口部2a、23的上面被覆用來進行電鍍的鍍裝抵抗層6。其次，藉由通常的感光蝕刻加工方法，將抵抗層予以圖案化。在進行此圖案化之際，在對位於導通孔的底部之銅薄膜進行0.1MPa左右的噴霧顯像，幾乎不會對位於導通孔的底部之銅薄膜造成損傷，而使用超音波之處理，因為於導通孔的底部之銅薄膜會被貫通，故並不理想。

作為抵抗層之厚度，需要作成比起之後形成的鍍裝被膜之目標厚度大5μm左右，在此，使用厚度20μm之乾式薄膜光阻。進一步進行電鍍，在位於配線圖案及導通孔的部位，形成鍍裝層7a及7b。

在此形成導通孔8。當在下一個製程，對相當於保護層之銅薄膜層2、3進行蝕刻除去時，考量配線圖案及導通孔的膜也會減少，形成厚度10~15μm之鍍裝被膜。

其次，如圖1(4)所示，藉由將抵抗層6剝離，將鍍裝層7a、7b作為光罩，來將銅薄膜層加以蝕刻除去，藉此形成配線圖案2b、3b。到此為止的一連串之製程能以所謂的連續捲繞來加以進行。

因應需要，黏接(在聚醯亞胺的單側具有接著劑層之)所謂的覆蓋膜(coverlay)，形成表面保護絕緣膜。進一步在形成於表面保護絕緣膜的開口部，進行無電解鎳－金鍍裝等的表面處理，藉由使用金屬模具之沖壓等，實施外形加工，獲得在兩面分別具有開口之利用盲孔連接之雙面可撓性印刷配線板9。

〔實施形態2〕

圖2是顯示本發明的第2實施形態之斷面製程圖。在此情況，構成利用盲孔連接之雙面可撓性印刷配線板。藉此，首先如圖2(1)所示，準備雙面貼銅箔層積板，該層積板是在聚醯亞胺等的可撓性絕緣基材1之兩面具有金屬薄膜層2、3。此銅薄膜層，由於成為在之後藉由所謂的半加成工法進行配線形成之際的保護層，故，考量為了除去保護層，較薄者為佳。

在此，使用雙面厚度均為1.5 μm之銅薄膜。銅薄膜厚度，1.0至2.5μm均為適當。在較此範圍薄之情況，會有在形成盲孔之際或之後的製程被貫通之情事產生。又，在較該範圍厚之情況，在進行保護層除去之際，由於所形成的配線或導通孔的鍍裝被膜顯著減少，故在可靠性或製品特性上會產生問題。

對此雙面型貼銅箔層積板的雙面之金屬薄膜層2及3，使用UV－YAG雷射，進行直接雷射加工，形成通孔5，但僅適用於加工初期，留下不會有對雷射光射入面的相反面之銅薄膜造成損傷之虞的厚度的絕緣基礎樹脂，使得雷射光射入面的相反面之銅薄膜不會被貫穿。

又，當雷射光射入面的銅薄膜表面受到雷射加工時的膠渣所污染時，則之後需要進行去膠渣處理。由於此去膠渣處理會對導通孔的底部之銅薄膜造成損傷，故，需要將去膠渣處理作成不必要進行的製程。因此，在雷射光射入面的銅薄膜表面形成蝕刻抵抗層4，抵抗層及銅薄膜、絕緣基材在殘留一部分的狀態下進行雷射加工。

作為抵抗層4，厚度10μm以上20μm以下的乾薄膜光阻為理想。這是由於在雷射加工厚以樹脂蝕刻的方法形成導通孔之製程，可保護厚度1.5μm左右的銅薄膜，抵抗層4不會剝離而朝下一個製程行進。

藉此，在導通孔的底部，不會有銅薄膜被貫通之情事產生。又，當超過20μm時，則由於會產生雷射加工之點的降低及在抵抗(層)進行開孔加工之際的膠渣量增加，故抵抗層的厚度，20μm以下為佳。

關於雷射加工之條件，若將平均每1脈衝之能量設定較少而增加每1個孔的脈衝數的話，則可使殘留於雷射光射入面的相反側之銅薄膜側的絕緣基礎樹脂的厚度穩定，並且，可減低對此銅薄膜所造成之損傷。藉由這種的雷射加工法，使得在銅薄膜面上殘留厚度3~5μm的絕緣基礎樹脂。在進行雷射加工時所產生之膠渣僅會附著於抵抗層4的表面。導通孔的直徑設為60μm。

其次，如圖2(2)所示，將露出於開口內部的絕緣基材1之殘留的樹脂，藉由藥液處理之樹脂蝕刻方法加以除去。作為樹脂蝕刻液，利用含有羥基烷胺(oxyalkylamine)與鹼金屬者即可。除去露出於開口內部之絕緣基材1，形成到達另一面的銅薄膜層之通孔5。

然後，進行用來進行導通孔鍍裝之導電化處理。使用此藥液處理之樹脂蝕刻方法，蝕刻除去露出於開口內部的絕緣基材1，形成到達另一面的銅薄膜層之有底的通孔5。在此，作為進行此藥液處理之優點，可舉出容易以連續捲繞(Roll－to－Roll)進行處理，且也不需要進行有可能對另一面的銅薄膜層造成損傷之去膠渣處理。

又，由於為pH13以上的強鹼液，故，pH在剝離領域以上，蝕刻抵抗層4不會在此藥液處理中剝離。其中，為了提昇鹼耐性，在藉由顯像形成抵抗層的開口厚，對加進行曝光或加熱處理也極聚效果。藉由以在此藥液處理後之熱水洗、水洗，使抵抗剝離領域的pH下降，可使蝕刻抵抗層4順暢地剝離。

此時，附著於雷射光射入面的抵抗層表面之膠渣也同時與抵抗層4一同被除去。由於經過這種製程，故，幾乎不會對構成導通孔的底部之銅薄膜賦予壓力，能夠形成盲孔。

又，由於依據聚醯亞胺之種類，樹脂蝕刻速度不同，故，作為可撓性絕緣基材1之種類，理想為藉由均苯四甲酸二酐與芳香族二元胺的聚縮合所獲得之聚醯亞胺薄膜(例如杜邦(股)製造的PI薄膜(Kapton)、鐘淵化學(股)製造的PI薄膜(Apical))或此類的構造之熱可塑性聚醯亞胺等。

然後，進行導電化處理，使得可在通孔5的內壁形成電鍍被膜。作為導電化處理，能選擇：利用鈀系的藥液之濕式處理、或濺鍍、蒸鍍等的乾式處理中的任一者均可。

在此，選擇利用鈀系的藥液之濕式處理。在此濕式處理，也因僅進行液中噴霧或平穩的攪拌，所以，幾乎不會對處於導通孔的底部之銅薄膜造成損傷，可進行導電化處理。

其次，如圖2(3)所示，藉由半加成工法對配線圖案的形成及通孔5的內部以及開口部2a、23的上面被覆用來進行電鍍的鍍裝抵抗層6。其次，藉由通常的感光蝕刻加工方法，將抵抗層予以圖案化。

在進行此圖案化之際，在對位於導通孔的底部之銅薄膜進行0.1MPa左右的噴霧顯像，幾乎不會對位於導通孔的底部之銅薄膜造成損傷，而使用超音波之處理，因為於導通孔的底部之銅薄膜會被貫通，故並不理想。

作為抵抗層之厚度，需要作成比起之後形成的鍍裝被膜之目標厚度大5μm左右，在此，使用厚度20μm之乾式薄膜光阻。進一步進行電鍍，在位於配線圖案及導通孔的部位，形成鍍裝層7a及7b。藉此形成導通孔8。當在下一個製程，對相當於保護層之銅薄膜層2、3進行蝕刻除去時，考量配線圖案及導通孔的膜也會減少，形成厚度10~15μm之鍍裝被膜。

其次，如圖2(4)所示，藉由將抵抗層6剝離，將鍍裝層7a、7b作為光罩，來將銅薄膜層加以蝕刻除去，藉此形成配線圖案2b、3b。到此為止的一連串之製程能以所謂的連續捲繞來加以進行。

因應需要，黏接(在聚醯亞胺的單側具有接著劑層之)所謂的覆蓋膜(coverlay)，形成表面保護絕緣膜。進一步在形成於表面保護絕緣膜的開口部，進行無電解鎳－金鍍裝等的表面處理，藉由使用金屬模具之沖壓等，實施外形加工，獲得在兩面分別具有開口之利用盲孔連接之雙面可撓性印刷配線板9。

〔應用例〕

圖3是顯示本發明的應用例之斷面圖，顯示在雙面可撓性印刷配線板安裝有電子零件之構造。在此情況，藉由在本發明之盲孔型雙面可撓性印刷配線板的導通孔之底面側印刷膏狀銲錫來安裝電子零件10，使用以往的設備，能夠製造雙面可撓性印刷配線板。

又，不需使用昂貴的微粒子型膏狀銲錫，能夠對雙面可撓性印刷配線板，將電子零件進行雙面安裝。進一步亦如圖3所示，亦可同樣地適用於形成折疊安裝電子零件後的可撓性印刷配線板之層積型構造之際。

圖4是顯示本發明的其他應用例之斷面圖。在此情況，構成以利用盲孔連接之雙面可撓性印刷配線板作為芯基板之具有電纜部的多層印配線板。此配線板是對雙面具有開口的雙面可撓性印刷配線板9，將例如在厚度12μm的聚醯亞胺薄膜11上具有厚度20μm的丙烯酸、環氧等的接著材之所謂的覆蓋膜13黏接於雙面，作為內層的芯基板。

另外，外層建立部14是經由接著劑15將單面貼銅箔層積板作為起始材料加以層積，在芯基板9的導通孔的底部，由外層建立部將導通孔配置於大致相同軸上，藉此，作成具有厚度0.5mm以下之薄型且具有可撓性電纜部之多層印刷配線板17。

藉此，不需要以填積鍍裝或導電性膠體等填充內層的芯基板9之導通孔8，可形成導通孔上重疊導通孔(Via on Via)之層積構造。在內層的芯基板9之導通孔之開口側，無法形成層疊造，但在如圖所示的這樣之厚度0.5mm以下之薄型的4層印刷配線板，由於基板的剛性不足，故，無法將CSP等的電子零件安裝於與基板的表裏重疊之位置。因此，在設計形態上，可廉價地製造與由雙面可形成層積構造之基板毫無差異的印刷配線板。

1．．．可撓性絕緣基材

2、3．．．金屬薄膜層

2a、3a．．．開口部

2b、3b．．．配線圖案

4、6．．．抵抗層

5．．．通孔

7、7a、7b．．．鍍裝層

8．．．導通孔

9．．．本發明的製造方法之雙面可撓性印刷配線板

10．．．電子零件

11．．．聚醯亞胺薄膜

12、15．．．接著材

13．．．覆蓋膜

14．．．外層建立部

16．．．導通孔

17．．．本發明的製造方法之多層印刷配線板

圖1(1)至(4)是顯示本發明的第1實施形態之斷面製程圖。

圖2(1)至(4)是顯示本發明的第2實施形態之斷面製程圖。

圖3是顯示本發明的應用例之斷面圖。

圖4是顯示本發明的其他應用例之斷面圖。

1．．．可撓性絕緣基材

2、3．．．金屬薄膜層

2a、3a．．．開口部

2b、3b．．．配線圖案

4、6．．．抵抗層

5．．．通孔

7、7a、7b．．．鍍裝層

8．．．導通孔

Claims (4)

1. 一種雙面可撓性印刷配線板的製造方法，是具有盲孔之雙面可撓性印刷配線板的製造方法，其特徵為：準備在絕緣樹脂基材的兩面具有金屬薄膜層的可撓性雙面金屬層積板，在前述雙面金屬層積板的兩面形成蝕刻保護層，藉由直接雷射加工，除去導通孔位置的前述保護層及前述金屬薄膜層，接著，在相反面的前述金屬薄膜層留下不受雷射加工影響的厚度，除去前述絕緣樹脂基材，藉由以藥液處理之樹脂蝕刻方法，除去所殘存的前述絕緣樹脂基材，穿設到達相反面的前述金屬薄膜層之通孔，將前述蝕刻保護層予以剝離，對前述通孔的內壁面實施導電化處理，在前述雙面金屬層積板的兩面被覆鍍裝保護層，將前述鍍裝保護層予以圖案化，藉由使用前述鍍裝保護層之電鍍，析出導通孔導體及配線導體，剝離前述鍍裝保護層，除去露出於前述配線間之前述金屬薄膜層。
2. 如申請專利範圍第1項之雙面可撓性印刷配線板的製造方法，其中， 前述金屬薄膜層的厚度為1.0~2.5 μm。
3. 如申請專利範圍第1項之雙面可撓性印刷配線板的製造方法，其中，作為前述樹脂蝕刻液，使用處於前述蝕刻保護層的剝離領域以上之pH值13以上的強鹼液。
4. 如申請專利範圍第1項之雙面可撓性印刷配線板的製造方法，其中，在形成前述樹脂蝕刻保護層後，進行全面曝光或加熱。