説明

プリント配線板の形成方法

【課題】配線とともに形成されているダミー配線を確実に除去できるプリント基板の形成方法を提供すること。
【解決手段】樹脂層の上に導電層が形成されたプリント配線板を用意し、前記導電層を金属エッチングすることにより導体配線およびダミー配線を形成し、前記ダミー配線を樹脂エッチングによって除去するプリント配線板の形成方法。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、セミアディティブ法によるプリント配線板の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、例えば有機樹脂絶縁層上に導電性配線層を積層して形成したプリント配線板が知られている。絶縁層の表面に配線層を形成する場合には、絶縁層の表面にパターンめっきにより配線層を形成する手法、所謂セミアディティブ法が一般的である。
【0003】
セミアディティブ法による配線層の形成方法は、主に以下の工程からなる。まず、有機樹脂絶縁層の表面に、後の電解めっきを施すのに必要な導電化層であるめっきシード層を形成する。このめっきシード層上に、所定パターンの開口部を有するめっきレジスト層を形成する。
【0004】
このパターンの開口部に、電解めっきにより配線層を形成する。続いて、めっきレジストを除去する。次いで、めっきレジストを除去した箇所に対応する余分なシード層をエッチング除去することにより、配線パターンを形成する。
【0005】
ところで、一般的なプリント配線板の製品では、パターンが密集している箇所と比較的疎な箇所とが配線板の面内に混在する。そして、密集したパターンが途切れてからパターンの無い領域となるパターン最端部では局所的に電流が集中し、めっき厚みが他の配線箇所よりも厚くなってしまうという現象が生じる。
【0006】
電流集中を回避する手段としては、陽極と陰極との間に絶縁性の電流遮蔽を設ける方法や、補助電極を用いる方法、パターン密度の疎となる領域にダミーパターンを設ける方法(特許文献1、特許文献2参照)が知られており、近年、これらに加えて配線の高密度化・微細化にともなって、よりきめ細かい均一化対応ができる方法の開発が望まれている。
【特許文献1】特開昭55−85691号公報
【特許文献2】実開昭61−34771号公報
【特許文献3】特開平03−124090号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
従来、ダミー配線は必要配線と共に製品内にそのまま残している。ダミー配線は電気的に孤立しているため、機能上の問題が無いと考えられていたからである。ところが、近年、配線の高密度化・微細化にともなって、ダミー配線をそのまま必要な配線の近傍に残していることによる、例えば以下のような点が問題となっている。
1) 配線板上に他の抵抗体やIC等の機能部品を実装しようとする際、ダミー配線に起因する実装位置の誤認識が生じる場合がある。これは、画像認識による位置決めの際にダミー配線を必要配線と誤認識することの他に、位置認識の補助に設けるいわゆる「認識マーク」の画像認識に外乱が生じる場合があるためである。
2) 機能部品の実装の際、搭載の位置ズレによりダミー配線に接触してしまう場合があり、電気的機能に致命的では無いものの機能誤差問題が生じる場合がある。また多くの場合、実装工程での不良とされる。
3) その他、画像認識を用いた製品検査や電気的製品検査で外乱を生じる場合がある。
【0008】
また、上記問題を回避するためには、ダミー配線を必要な配線から遠ざける方法もあるが、ダミー配線を設けて配線厚みを均一にする効果が薄れてしまう、という問題がある。
【0009】
ところで、機能上不要なダミー配線を除去する方法としては、配線パターン近傍に導電性テープを貼り付ける方法、あるいはレジスト膜状に予め導電性ペーストを必要配線パターン近傍のレジスト開口部にシルク印刷しておき、レジスト膜除去の際にレジストごと除去する方法が公知である(特許文献3参照)。
【0010】
これらは、機能上不要なダミー配線を最終製品に残さないために有効な手段である。しかしながら、これらの方法では、ダミー配線を必要配線に近付ける距離に限界があり電流集中軽減効果が低いこと、またダミー配線形成を必要配線形成と別の工程で実施せざるを得ず、ダミー配線を精度良く必要配線近傍に配置する際に、精密な位置決めを行なう必要があるという実用上の問題がある。
【0011】
本発明は上述の点を考慮してなされたもので、配線とともに形成されているダミー配線を確実に除去できるプリント基板の形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0012】
上記目的達成のため、本発明では、
樹脂層の上に導電層が形成されたプリント配線板を用意し、
前記導電層を金属エッチングすることにより導体配線およびダミー配線を形成し、
前記ダミー配線を樹脂エッチングによって除去する
プリント配線板の形成方法、
を提供するものである。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、必要配線の厚みばらつきを抑えるためのダミー配線をマスク印刷などの別工程で実施することなくフォトマスク露光で精度良く配置し、さらに本来不必要なダミー配線を除去することができ、機能上の諸問題を解決することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0014】
<発明の要素技術>
本発明のプリント基板の形成方法は、ダミー配線を必要配線と同時に銅めっきで形成する公知のセミアディティブ法で形成しつつ、ダミー配線のみを選択的に除去するために幾つかの要素技術を用いる。
【0015】
本発明における各処理としての、(1)樹脂エッチング、(2)ダミー配線の構成、(3)絶縁基材の材料、(4)樹脂エッチング液、(5)後処理について説明する。
【0016】
(1) 樹脂エッチング
配線板の導体配線下に配する絶縁樹脂は、アルカリ性樹脂エッチング法やプラズマ樹脂エッチング法などでエッチングすることができる。この樹脂エッチングは、特に多層配線板や両面配線板でのレーザー、ドリル等での穴開け後に、穴の周囲や内壁の不要なバリ、スミアを除去するために広く用いられている方法であり、それぞれ単独でまたは樹脂の種類や処理程度の必要量に応じて複数の方法が組み合わされて用いられる。
【0017】
ところで、これらの樹脂エッチングを配線パターンに対して施すと、処理程度にともなって、エッチング効果が配線間隙の樹脂表面のみに止まらず、導体配線−樹脂界面に進行する。そして、過剰な処理がなされると導体配線とその下地樹脂との密着力が低下し、最終的には導体配線の下地樹脂からの剥離を引き起こすことになる。
【0018】
下地樹脂からの導体配線の剥離時間は、樹脂エッチングの進行に伴う配線−下地樹脂の残存密着幅に依存するため、幅が細く元々の配線−樹脂密着幅が狭い配線はより早く剥離し、幅が太く元々の配線−樹脂密着幅が広い配線はより遅く剥離することになる。
【0019】
本発明の発明者は、剥離除去したい配線パターン(例えばダミー配線)および剥離除去したくない必要な配線の線幅を適切に選定し、さらに樹脂エッチング量を適切に選定することで、樹脂エッチングによって不要な導体配線のみを選択的に除去し、必要な配線を残し得ることを見出した。
【0020】
実際には、導体配線の配線幅および形状、ならびに樹脂エッチングレジストとして働く導体配線間隙の距離および形状により様々な条件を選定することができる。しかし、一般的には不要な配線パターンの線幅は、必要な配線パターンの線幅のうち最小の線幅に対して50%程度に細くしておき、不要な配線が剥離された直後に樹脂エッチング処理を停止して必要な配線まで剥離除去されないように工程管理することで、不要な配線のみの選択的な配線除去が可能になる。
【0021】
また、より好ましくは、不要な配線の線幅は必要な配線のうち最小の線幅に対して10〜25%に細くしておくことによって、不要な配線の除去時間を短縮することができ、さらには必要な配線と下地絶縁樹脂との密着強度の低下を抑えることができる。
【0022】
(2) ダミー配線の構成
不要の配線幅を細くすることも樹脂エッチング処理条件の緩和(条件、時間)の点、および必要配線の下地樹脂との密着強度の低下を抑える点でさらに有用ではある。ただし、線幅が狭くダミー配線としての面積が狭くなり、ダミー効果が薄れる点が不利である。
【0023】
この不利は、ダミー配線を多数配置することである程度解決できる。また、微細配線の場合、銅めっきレジストの解像度によって細い配線を作り出すにも限界があるため、現状入手できる銅めっきレジストでは、ダミー配線の細さも必要配線の10%程度が下限と考えられる。ただ、今後のレジストの改良によって最小解像度も改善され、さらに細いダミー配線を作り出すことも可能と考えられる。
【0024】
必要配線パターンの像を露光する際に使用するフォトマスク上の、必要配線パターン像の近傍に、上記の通りの必要配線パターンより細いダミー配線パターン像を予め設けておく。この方法によって1枚のフォトマスク上に必要配線像とダミー配線像とを共存させれば、導電性ペースト等を別工程で実施する方法の実用上の欠点であるダミー配線と必要配線との間の精密な配置を容易に達成できる。
【0025】
ダミー配線のパターン像は、必要配線の最端部にあるパターンの局所的な電流の集中を軽減して配線厚みのばらつきを効果的に抑制し、かつ樹脂エッチングを効果的に行なうために、必要配線群間の間隙と同程度の距離で必要配線の端部配線近傍に設置するのが効果的である。また配置の上で、可能であれば局所的な電流の集中をさらに軽減し、配線厚みのばらつきを抑えるために、ダミー配線を多数配置するとより効果的である。
【0026】
(3) 絶縁基材の材料
絶縁基材の樹脂材料としては、ポリイミド樹脂、芳香族液晶ポリエステル樹脂等が挙げられる。イミド樹脂フィルムの代表例としては、カプトン(商品名、米国デュポン社製)、ユーピレックス(商品名、宇部興産株式会社製)、アピカル(商品名、鐘淵化学株式会社)が挙げられる。液晶ポリエステル樹脂としては、ベクスター(商品名、クラレ株式会社製)、バイアック(商品名、ジャパンゴアテックス株式会社製)などが挙げられる。
【0027】
(4) 樹脂エッチング液
樹脂エッチングとしては、使用する樹脂基材の種類に応じた手段を選定する必要がある。イミド樹脂エッチング手段としては、薬液による湿式エッチングとして、尿素−アルカリ金属化合物(特公昭60−14776号公報)、アルカリヒドラジン系エッチング液(特開平3−101228号公報)、オキシアルキルアミン−アルカリ金属化合物(特開平10−97081号公報)、アルカリ性過マンガン酸塩系酸化薬液、また乾式エッチング法としてのプラズマ法が知られている。
【0028】
また、液晶ポリエステル樹脂エッチング手段としては、脂肪族アルコール系アルカリエッチング液(特開2003−261699号公報)が知られている。樹脂エッチングの処理程度としては、ダミーパターン配線が完全に除去でき、さらに本来必要とする配線パターン導体の金属層と下地絶縁樹脂との界面にエッチングの影響が及んで、導体―樹脂間の密着強度の低下が抑えられるように最適な条件を選定する必要がある。
【0029】
(5) 後処理
エッチング処理の種類によっては、後処理を追加することも必要である。例えば、強アルカリ液処理やプラズマ処理では導体金属表面が酸化し、変色による外観上の問題あるいは導体保護カバー類・積層材の密着・表面保護めっきに影響する場合があるので、酸処理による酸化金属層の除去を行なうことが望ましい。
【0030】
また、酸処理により除去できないほど酸化金属膜が厚い場合、ソフトエッチングを施すこともできる。あるいは、導体保護カバー類、積層材の密着強度を強固にするために、金属エッチング液処理やブラスト処理によって導体表面を粗化する後処理を追加することもできる。さらには、ベンゾトリアゾール類に代表される金属防錆処理を施して、導体表面を保護することもできる。
【0031】
以下、添付図面を参照して本発明の実施例について説明する。
【実施例1】
【0032】
図1は、本発明によるプリント配線板を製造するための最初の工程として、導電性シード層の形成工程を示している。絶縁性樹脂基材1として、ポリイミドフィルム「カプトン100EN」(商品名、東レ・デュポン株式会社製、25μm厚)を使用した。この絶縁性樹脂基材1上に減圧装置を用いたスパッタリングにより、導電性シード層2を形成した。この導電性シード層2は、厚みが0.5〜1μmで、銅−ニッケル−クロム合金からなるものである。
【0033】
図2は、めっきレジスト層の形成工程を示している。絶縁性樹脂基材1上に形成された導電性シード層2上に、めっきレジストとしてドライフィルムレジスト(日立化成工業株式会社製、15μm厚)をロールラミネータにて加熱加圧下でラミネートし、めっきレジスト層3を形成した。
【0034】
図3は、ダミー配線パターンの形成工程を示している。所定のパターンを形成したフォトマスクを用いて、超高圧水銀ランプを光源とした平行光にてマスク密着露光をした。フォトマスクには、必要配線パターン像とともに回路パターンの近傍にダミー配線パターン像が印刷されている。
【0035】
具体的には、図3に示すように、配線長さ20mm、配線幅22μm、間隙18μm、本数30本(ブロック当り)の線状回路パターン像(4C’)の最端部配線に隣接して幅18μmの間隙(4E)を設け、この間隙を挟んでさらに幅7μmのダミーパターン(4D’)を設けた。
【0036】
図4は、回路パターン中間体の形成工程を示している。1%炭酸ナトリウム水溶液にて現像を行い、レジスト層の未露光部を除去して開口部を形成したのち、硫酸銅めっき浴(メルテックス株式会社製、硫酸銅濃度80g/L)によって導電性シード層2上のレジスト層が除去された部分に電解銅を析出させ、回路パターン中間体4Aを形成した。配線板内の平均めっき厚みは、狙い値で10μmとした。
【0037】
図5(a),(b)は、回路パターン中間体の形成工程を示している。3%水酸化ナトリウム水溶液を用いて、めっきレジスト層3を除去した。
【0038】
図4の工程に続いて、硫酸酸性の過酸化水素を金属エッチング液として導電性シード層2を60秒間エッチング除去し、回路パターン中間体4Bを形成した。図4(a)は、平面図である図4(b)のa−a’線に沿う断面図である。
【0039】
この段階での回路パターン中間体4Bには、最終的に回路パターンとして残すべき幅20μmの配線4Cと、回路としては最終的に不要な幅5μmのダミーパターン4Dが存在している。
【0040】
図6は、ダミーパターンの除去工程を示している。3%水酸化ナトリウムアルカリ性とした過マンガン酸ナトリウム(商品名:マキュダイザー9275、日本マクダーミッド株式会社製)を用いて基盤を3分間処理したのち、硫酸酸性アミン系還元液(商品名:マキュダイザー9279、日本マクダーミッド株式会社製)で1分間リンスし、さらに純水水洗および温風乾燥することにより、不要なダミーパターン4Dのみを除去し、最終的に回路パターン4Cの配線板を完成した。
【実施例2】
【0041】
露光する際、実施例1のフォトマスクに替えて、必要配線の回路パターン幅を減らし、ダミーパターン幅など他の設計は同一としたフォトマスクを使用する。その他は、実施例1と同一で、配線幅10μmの必要配線4Cおよび幅5μmのダミーパターン4Dを得た。その後の工程は実施例1と同一で、最終的に回路パターン4Cを完成した。
【比較例1】
【0042】
露光時、幅20μmの線状回路パターン像4C'のみで、ダミーパターン像4D'を設けていない実施例1とは異なるフォトマスクを使用して露光を行ない、その他は実施例1と同一で回路パターン4Cを得た。
【比較例2】
【0043】
実施例1と同一のフォトマスクを用いて露光を行い、回路パターン中間体4Bを形成した。但し、実施例1または2での樹脂エッチング処理を行なわず、回路パターン4Cに隣接したダミーパターン4Dをそのまま残した配線板を得た。
【効果の確認】
【0044】
図7は、上記した実施例および比較例の製品検査結果を示す図表である。最終的に得られた回路パターン4Cの厚み:端部配線の最大厚み、画像認識製品検査エラーの発生頻度、配線板への部品実装時の画像認識エラー発生頻度:エラー発生および再検査による生産ロス時間、部品実装後の機能チェックにおけるエラー発生頻度の項目で、効果の比較評価を行なった。
【0045】
なお、回路パターンの厚みは、レーザー顕微鏡(機種名:VK−9500、株式会社キーエンス製)で測定した。何れの評価項目においても、実施例1、実施例2が比較例1、比較例2に対して優れており、効果が顕著であることを確認した。
【図面の簡単な説明】
【0046】
【図1】本発明によるプリント配線板を製造するための、導電性シード層の形成工程を示す断面図。
【図2】図2は、めっきレジスト層の形成工程を示す断面図。
【図3】図3は、ダミー配線パターンの形成工程を示す断面図。
【図4】図4(a)は、平面図である図4(b)のa−a‘線に沿う回路パターン中間体の形成工程を示す断面図。
【図5】図5は、回路パターン中間体の形成工程を示す断面図。
【図6】図6は、ダミーパターンの除去工程を示す断面図。
【図7】図7は、実施例および比較例の製品検査結果を示す図表。
【符号の説明】
【0047】
1 絶縁性樹脂基材、2 導電性シード層、3 めっきレジスト層、
4A 回路パターン中間体、4B 回路パターン中間体、4C 配線、
4D ダミーパターン。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
樹脂層の上に導電層が形成されたプリント配線板を用意し、
前記導電層を金属エッチングすることにより導体配線およびダミー配線を形成し、
前記ダミー配線を樹脂エッチングによって除去する
プリント配線板の形成方法。
【請求項2】
請求項1に記載したプリント配線板の形成方法において、
樹脂エッチングによって除去される前記ダミー配線の前記樹脂エッチング前の線幅が、前記導体配線のうち最小線幅である配線の線幅に対して10〜50%である
ことを特徴とするプリント配線板の形成方法。
【請求項3】
請求項1に示したプリント配線板の形成方法において、
前記樹脂エッチングがアルカリ系樹脂エッチング薬液を用いる
ことを特徴とするプリント配線板の形成方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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