印刷回路基板の製造方法

【課題】低い表面粗さにシード層を薄く形成しても充分な剥離強度（peel strength）を確保して超薄型微細回路が形成できる印刷回路基板の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明による印刷回路基板の製造方法は、表面が滑らかになるようにプリプレグを硬化する工程と、プリプレグに孔を形成する工程と、プリプレグ表面及び孔の内壁にイオンビーム表面処理を施し、シード層を形成する工程と、シード層に回路パターンに対応する開口部が形成されたメッキレジスト層を形成する工程と、開口部に回路パターンを形成する工程と、メッキレジスト層を除去する工程と、表面に露出されたシード層をフラッシュエッチングする工程と、を含む。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、印刷回路基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、電子産業分野では、電子機器の小型化及び薄型化のために、部品実装時に高密度化、高集積化が可能な印刷回路基板を用いた実装技術を採用している。このような印刷回路基板が用いられる分野として、ファクトリーオートメーション機器、オフィスオートメーション機器、通信機器、放送機器、携帯型コンピュータなどがある。特に、電子製品が小型化、高密度化などのように軽薄短小化になる傾向から、印刷回路基板も小型化及び高密度化になっている。また、近来のＢＧＡ（Ball Grid Array）、ＴＣＰ（Tape Carrier Package）などのＣＳＰ（Chip Size Package）技術の発達に伴い、チップの実装できる高密度印刷回路基板に対する関心もますます高まっている。
【０００３】
パッケージ印刷回路基板の回路を形成する工法には、サブトラクティブ（Subtractive）法及びセミアディティブ（ＳＡＰ；Semi Additive Process）法がある。サブトラクティブ法は、銅張積層板（ＣＣＬ、Copper Clad Laminate）の銅箔上に電気銅メッキでパネルメッキをするため、銅箔全体の厚が厚くなる。このような厚い銅箔をエッチングする場合には、エッチングファクターのために微細な回路を形成することができない。よって、微細回路を形成するためには、セミアディティブ法により回路を形成する必要があるが、この場合には、絶縁材と導体層との接着力を確保しなければならないという問題点があった。
【０００４】
絶縁資材に粗さ（roughness）を形成する方法として、半硬化状態のプリプレグに、銅箔の粗さのないつるつるした面（shiny side）と粗さのあるざらざらした面（mat side）のうち、ざらざらした面が接するように積層することで、絶縁資材に粗さを転写する方法がある。しかし、回路の幅が狭くなるほど、絶縁資材と導体層との間に要求される接着力は強くなり、一定以上の接着力を確保するためには粗さが数十μｍ以上にならなければならない。絶縁資材に形成された数十μｍ以上の凹凸を化学銅メッキで充填するためには、一定厚さ以上の銅を蒸着することになり、また、蒸着された銅を除去するためには、過エッチングをしなければならないという問題点があった。さらに、数十μｍ以上の粗さ上に微細回路を形成することは困難であった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
こういう従来技術の問題点に鑑み、本発明は、低い表面粗さにシード層を薄く形成しても充分な剥離強度（peel strength）を確保して超薄型微細回路を形成できる印刷回路基板の製造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】
【０００６】
本発明の一実施形態によれば、表面が滑らかになるようにプリプレグを硬化する工程と、プリプレグに孔を形成する工程と、プリプレグ表面及び孔の内壁にイオンビーム表面処理を施し、シード層を形成する工程と、シード層に回路パターンに対応する開口部が形成されたメッキレジスト層を形成する工程と、開口部に回路パターンを形成する工程と、メッキレジスト層を除去する工程と、表面に露出されたシード層をフラッシュエッチングする工程と、を含む印刷回路基板の製造方法が提供される。
【０００７】
プリプレグを硬化する工程の前に、コア基板を提供する工程と、コア基板にプリプレグをレイアップ（lay-up）する工程と、をさらに含むことができる。
【０００８】
プリプレグを硬化する工程は、プリプレグの表面に金属箔のつるつるした面を当てて加圧する工程と、金属箔を除去する工程により行われることができる。
【０００９】
シード層を形成する工程は、ニッケル結合層（Ni tie-layer）を形成する工程及び銅シード層（Cu Seed layer）を形成する工程を含むことができ、真空蒸着法により行われることができる。
【００１０】
フラッシュエッチング工程の後に、表面にソルダレジスト層を形成する工程をさらに含むことができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の実施の形態によれば、イオンビームの表面処理及びニッケル結合層の蒸着により、低い粗さを有する表面でもプリプレグと回路パターンとの密着力を確保でき、表面粗さがほとんどないことから、シード層の除去が容易であり、残渣が残らないため、製品信頼性を向上させることができ、高周波における表皮効果（skin effect）による信号損失を低減することができる。
【００１２】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施例による印刷回路基板の製造方法を示す順序図である。
【図２】本発明の一実施例による印刷回路基板の製造方法を示す工程図である。
【図３】本発明の一実施例による印刷回路基板の製造方法を示す工程図である。
【図４】本発明の一実施例による印刷回路基板の製造方法を示す工程図である。
【図５】本発明の一実施例による印刷回路基板の製造方法を示す工程図である。
【図６】本発明の一実施例による印刷回路基板の製造方法を示す工程図である。
【図７】本発明の一実施例による印刷回路基板の製造方法を示す工程図である。
【図８】本発明の一実施例による印刷回路基板の製造方法を示す工程図である。
【図９】本発明の一実施例による印刷回路基板の製造方法を示す工程図である。
【図１０】本発明の一実施例による印刷回路基板の製造方法を示す工程図である。
【図１１】本発明の他の実施例による印刷回路基板の製造方法を示す順序図である。
【図１２】本発明の他の実施例による印刷回路基板の製造方法を示す工程図である。
【図１３】本発明の他の実施例による印刷回路基板の製造方法を示す工程図である。
【図１４】本発明の他の実施例による印刷回路基板の製造方法を示す工程図である。
【図１５】本発明の他の実施例による印刷回路基板の製造方法を示す工程図である。
【図１６】本発明の他の実施例による印刷回路基板の製造方法を示す工程図である。
【図１７】本発明の他の実施例による印刷回路基板の製造方法を示す工程図である。
【図１８】本発明の他の実施例による印刷回路基板の製造方法を示す工程図である。
【図１９】本発明の他の実施例による印刷回路基板の製造方法を示す工程図である。
【図２０】イオンビーム処理をしたかの可否及びニッケル結合層を形成したかの可否による銅シード層の剥離強度を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明は多様な変換を加えることができ、様々な実施例を有することができるため、本願では特定実施例を図面に例示し、詳細に説明する。しかし、これは本発明を特定の実施形態に限定するものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるあらゆる変換、均等物及び代替物を含むものとして理解されるべきである。各図面には類似した参照符号を類似している構成要素に使用した。本発明を説明するに当たって、係る公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨をかえって不明にすると判断される場合、その詳細な説明を省略する。
【００１５】
本願で用いた用語は、ただ特定の実施例を説明するために用いたものであって、本発明を限定するものではない。単数の表現は、文の中で明らかに表現しない限り、複数の表現を含む。本願において、「含む」または「有する」などの用語は明細書上に記載された特徴、数字、工程、動作、構成要素、部品、またはこれらを組合せたものの存在を指定するものであって、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、工程、動作、構成要素、部品、またはこれらを組合せたものの存在または付加可能性を予め排除するものではないと理解しなくてはならない。
【００１６】
以下、本発明による印刷回路基板の好ましい実施例を添付図面を参照して詳細に説明し、添付図面を参照して説明するに当たって、同一または対応する構成要素は同一の図面番号を付し、これに対する重複説明は省略する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施例による印刷回路基板の製造方法を示す順序図であり、図２から図１０は本発明の一実施例による印刷回路基板の製造方法を示す工程図である。図２から図１０を参照すると、コア基板１０、プリプレグ２０、金属箔２５、孔２２、シード層２８、メッキレジスト層３０、回路パターン３５、ビア３６、ソルダレジスト層４０が示されている。
【００１８】
先ず、ステップＳ１１０で、コア基板１０を提供する。コア基板は、さらに、表面に回路パターンを含む層を形成できる基板のことで、図２に、既に内層回路パターンが形成されたコア基板１０が示されている。
【００１９】
次に、ステップＳ１１５で、図４に示すように、コア基板にプリプレグをレイアップする。プリプレグ２０は半硬化状態の絶縁物質であって、半硬化状態のプリプレグ２０は接着力に優れ、レイアップする際に、半硬化状態であるため、次の硬化工程にてコア基板１０側に加圧すれば、コア基板１０の間に絶縁物質が充填されることができる。ここで、レイアップとは、コア基板１０に付着され分離されない積層状態ではなく、硬化前にコア基板１０の表面にプリプレグ２０を配置した状態を意味する。
【００２０】
コア基板１０にプリプレグ２０をレイアップした後、ステップＳ１２０で、プリプレグ２０の表面が滑らかになるようにプリプレグ２０を硬化する。表面がざらざらするとシード層２８の形成には有利であるが、表面粗さのために突出部分までシード層２８で覆わなければならないため、シード層２８の厚さが厚くなる。結果的に、シード層２８の形成工程や除去工程にかかる作業時間が長くなり、エッチング時間も長くなるため、微細回路の形成には限界がある。このような問題を防ぐために、表面が滑らかになるようにプリプレグ２０を硬化することである。
【００２１】
このような半硬化状態のプリプレグ２０を硬化するためには、圧力及び熱を加えることになるため、表面にフィルムや金属箔２５などを載せて加圧する。ステップＳ１２３で、図３に示すように、金属箔２５のつるつるした面２５ｂをプリプレグ２０の表面に当ててコア基板１０側に加圧し、ステップＳ１２６で、図４に示すように、金属箔２５を除去することで、プリプレグ２０の表面を滑らかに硬化することができる。
【００２２】
通常、プリプレグ２０の表面に積層する金属箔２５は、粗さがほとんどないつるつるした面２５ｂと、粗さ（凹凸）が形成されたざらざらした面２５ａを含む。通常、金属箔２５のざらざらした面２５ａをプリプレグ２０に当てて加圧してプリプレグ２０に粗さを形成したが、本実施例では、図３に示すように、既存の方式とは逆に、つるつるした面２５ｂをプリプレグ２０に当てて加圧してプリプレグ２０を硬化する。硬化されたプリプレグ２０は、コア基板１０に密着され分離されない状態となり、硬化されたプリプレグ２０から金属箔２５を除去すると、図４に示すように、表面は、粗さのほとんどない滑らかな面となる。
【００２３】
次に、ステップＳ１３０で、図５に示すように、孔２２を形成する。この孔２２は、内層回路との層間電気的接続のためのものであって、レーザドリルや、ＣＮＣドリル（Computer Numerical Control Drill）を用いて形成することができる。ＣＮＣドリルを用いる方式は、両面印刷回路基板のビアホールや多層印刷回路基板の導通孔を形成する場合に好適であり、レーザを用いる方式は、多層印刷回路基板のマイクロビアホールを形成する場合に好適である。ここで、レーザとしては、ＹＡＧレーザ（Yttrium Aluminum Garnet Laser）や二酸化炭素レーザ（ＣＯ_２ Laser）が用いられる。
【００２４】
次に、ステップＳ１４０で、図６に示すように、プリプレグ２０の表面及び孔２２の内壁にイオンビーム表面処理を施し、シード層２８を形成する。表面に粗さが形成されていない場合には表面に接着力がないため、直接シード層２８を形成することは困難である。このような問題点を解決するために、プリプレグ２０の表面にイオンビーム処理を施す。
【００２５】
イオンビーム表面処理とは、高分子表面にエネルギーを持つ不活性または反応性イオンを照射して励起させて、一次的に高分子に不安定な環を形成させ、その状態で雰囲気ガスとして酸素を供給すると、不安定な環と酸素ガスとの化学的反応により表面に親水性官能基が形成されて高分子表面が親水性に変わることをいう。この際、親水性表面には粗さがほとんどないため、微細回路の形成に有利であり、半永久的に銅（Ｃｕ）と強力な結合力を有する。
【００２６】
このようなイオンビーム表面処理は、Ａｒ、Ｏ_２、Ｎ_２、Ｘｅ、ＣＦ_４、Ｈ_２、Ｎｅ、Ｋｒ、及びこれらの混合ガスからなる不活性ガスの何れか一つの不活性ガスの存在下で行われる。
【００２７】
イオンビーム処理を施した後に、真空蒸着法を用いてシード層２８を形成する。シード層は電解メッキのために金属層を薄く形成することであって、銅シード層が代表的に用いられる。真空蒸着法には、スパッタ（sputter）、熱蒸着（thermal evaporation）、ｅ−ビーム（e-beam）法の何れか一つの方法が使用されるが、当業界に公知された方法であれば、特に限定されない。このようにして形成された銅シード層２８の厚さは、０．５μｍ以下、好ましくは１０ｎｍ〜０．５μｍである。
【００２８】
このようなイオンビーム表面処理工程及びスパッタ工程は乾式工程であって、従来の湿式工程であるデスミア処理後に化学銅でシード層を形成する方法に比べて、廃液などが発生されないため環境に優しい。
【００２９】
また、絶縁物質とシード層２８との接着力を向上させるために、ニッケル結合層のスパッタ後に、銅シード層を形成することができる。イオンビーム処理せずにニッケル結合層を形成し銅シード層を形成する場合には、図２０に示すように、剥離強度は０．５Ｎ／ｃｍ未満であり、イオンビーム処理を施した後に、銅シード層を形成する場合には、剥離強度は３．０Ｎ／ｃｍ以上であり、イオンビーム表面処理後に、ニッケル結合層（tie layer）を形成し銅シード層を形成する場合には、剥離強度が７．０Ｎ／ｃｍ以上である。
【００３０】
すなわち、滑らかな面にイオンビーム処理とニッケル結合層を共に適用すると、真空蒸着によりシード層２８を数百ｎｍ以下に形成しても厚さのばらつきがないため、シード層２８上に回路を形成するのに問題はない。また、シード層２８が薄いため、シード層２８の除去の際にエッチング時間が短くなり、数μｍの回路形成も可能となる。
【００３１】
また、プリプレグ２０の表面に粗さがほとんどないことから、高周波における表皮効果（skin effect）による信号損失がないため、高周波用基板にも適用することができる。ここで、表皮効果とは、高周波電流が導体を流れる時、電流が導体の表面に集中して流れる現象のことである。
【００３２】
次に、ステップＳ１５０で、図７に示すように、シード層２８に回路パターン３５に対応する開口部が形成されたメッキレジスト層３０を形成する。通常、メッキレジスト層３０はドライフィルムを用いて露光現像により回路パターン３５が形成される部分を除去することにより形成できる。
【００３３】
次に、ステップＳ１６０で、図８に示すように、開口部に回路パターン３５を形成する。回路パターン３５は、シード層２８に電解メッキ装置の陰極を連結して電解メッキ法により開口部に金属を充填することにより形成できる。
【００３４】
次に、ステップＳ１７０で、図９に示すように、メッキレジスト層３０を除去し、ステップＳ１８０で、メッキレジスト層３０の除去により表面に露出されたシード層２８をフラッシュエッチングする。回路パターン３５は、シード層２８と電解メッキにより形成されたメッキ層とで構成され、表面粗さのあるプリプレグ２０を用いる場合よりも、短い時間内にシード層２８の残渣を残さずにシード層２８を除去することができる。
【００３５】
次に、ステップＳ１９０で、図１０に示すように、ソルダレジスト層４０をさらに形成することができる。ソルダレジスト層４０は、完成された基板の表面に露出する回路パターン３５を損傷から保護する機能を行い、ソルダのためのソルダパッド以外の部分を覆ってソルダリングの際にソルダが流れてショートなど電気的なトラブルが発生することを防止する。上述した工程を経て最外郭層が形成された場合に、本工程を適用する。
【００３６】
図１１は本発明の他の実施例による印刷回路基板の製造方法を示す順序図であり、図１２から図１９は本発明の他の実施例による印刷回路基板の製造方法を示す工程図である。図１２から図１９を参照すると、プリプレグ７０、金属箔７５、孔７２、シード層７８、メッキレジスト層８０、回路パターン８５、ビア８６、ソルダレジスト層９０が示されている。
【００３７】
本実施例は２層の印刷回路基板を製造する方法であって、上述した実施例との相違点を中心に説明する。
【００３８】
先ず、ステップＳ２２０で、表面が滑らかになるようにプリプレグ７０を硬化する。上述したように、半硬化状態のプリプレグ７０を硬化するための加圧工程は、ステップＳ２２３で、図１２に示すように、プリプレグ７０の表面に金属箔７５のつるつるした面７５ｂを当てて加圧し、ステップＳ２２６で、図１３に示すように、金属箔７５を除去することにより行われる。プリプレグ７０及び金属箔７５としては、上述した実施例のプリプレグ（図３の２０参照）及び金属箔（図３の２５参照）と同じ素材を用いることができる。
【００３９】
次に、ステップＳ２３０で、図１４に示すように、孔７２を加工する。２層の印刷回路基板であるため、孔は貫通孔の形状である。孔７２を形成する方法は上述したので、具体的な説明は省略する。
【００４０】
次に、上述した実施例と同様に、ステップＳ２４０で、図１５に示すように、プリプレグ７０の表面及び孔７２の内壁にイオンビーム表面処理を施して、シード層７８を形成し、ステップＳ２５０で、図１６に示すように、シード層７８に回路パターン８５に対応する開口部が形成されたメッキレジスト層８０を形成する。次に、ステップＳ２６０で、図１７に示すように、開口部に回路パターン８５を形成し、ステップ２７０で、図１８に示すように、メッキレジスト層８０を除去し、ステップＳ２８０で、表面に露出されたシード層７８をフラッシュエッチングする。次に、ステップＳ２９０で、図１９に示すように、表面に露出する回路パターン８５を保護するためにソルダレジスト層９０を形成すれば、基板が完成される。
【００４１】
ステップＳ２４０からステップＳ２９０は、上述した実施例のステップＳ１４０からステップＳ１９０と同様であるため、具体的な説明は省略する。
【００４２】
上述したように、本発明の好ましい実施例によれば、イオンビーム表面処理及びニッケル結合層の蒸着により、低い粗さを有する表面でもプリプレグと回路パターンとの密着力を確保でき、表面粗さがほとんどないことから、シード層の除去が容易であり、残渣が残らないため、製品の信頼性を向上させることができ、高周波における表皮効果による信号損失を低減することができる。
【００４３】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００４４】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した方法における動作、手順、ステップ、および工程等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「先ず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００４５】
１０コア基板
２０，７０プリプレグ
２５，７５金属箔
２２，７２孔
２８，７８シード層
３０，８０メッキレジスト層
３５，８５回路パターン
３６，８６ビア
４０，９０ソルダレジスト層

【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面が滑らかになるようにプリプレグを硬化する工程と、
前記プリプレグに孔を形成する工程と、
前記プリプレグの前記表面及び前記孔の内壁にイオンビーム表面処理を施し、シード層を形成する工程と、
前記シード層に回路パターンに対応する開口部が形成されたメッキレジスト層を形成する工程と、
前記開口部に前記回路パターンを形成する工程と、
前記メッキレジスト層を除去する工程と、
表面に露出された前記シード層をフラッシュエッチングする工程と、
を含む印刷回路基板の製造方法。
【請求項２】
前記プリプレグを硬化する工程の前に、
コア基板を提供する工程と、
前記コア基板に前記プリプレグをレイアップする工程と、
をさらに含む請求項１に記載の印刷回路基板の製造方法。
【請求項３】
前記プリプレグを硬化する工程が、
前記プリプレグの前記表面に金属箔を当てて前記表面が滑らかになるように加圧する工程と、
前記金属箔を除去する工程と、
を含む請求項１または２に記載の印刷回路基板の製造方法。
【請求項４】
前記シード層を形成する工程が、
ニッケル結合層を形成する工程及び銅シード層を形成する工程を含む請求項１から３のいずれかに記載の印刷回路基板の製造方法。
【請求項５】
前記シード層を形成する工程が、
真空蒸着法で行われることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の印刷回路基板の製造方法。
【請求項６】
前記フラッシュエッチングする工程の後に、
表面にソルダレジスト層を形成する工程をさらに含む請求項１から５のいずれかに記載の印刷回路基板の製造方法。

【図１】