JP2013038120A

JP2013038120A - プリント配線板の製造方法

Info

Publication number: JP2013038120A
Application number: JP2011170757A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Okamoto; 誠裕岡本
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2011-08-04
Filing date: 2011-08-04
Publication date: 2013-02-21

Abstract

【課題】プリント配線板のコスト低減を図ることができるプリント配線板の製造方法を提供する。
【解決手段】プリント配線板の製造方法は、第１の粗化面２１１を有する絶縁層２１と、第１の粗化面２１１に密着した第２の粗化面２２１を有し、絶縁層２１に積層された導電層２２と、を有する積層板２０を準備する第１の工程Ｓ１０と、所定の厚さｔ_０の導電層２２が残るように、導電層２２をエッチングする第２の工程Ｓ２０と、導電層２２上にレジスト層２３を形成する第３の工程Ｓ３０と、導電層２２を給電層として利用して、導電層２２においてレジスト層２３から露出している領域２２２上にめっき層２４を形成する第４の工程Ｓ４０と、導電層２２上からレジスト層２３を除去する第５の工程Ｓ５０と、導電層２２においてめっき層２４から露出している領域２２３を除去する第６の工程Ｓ６０と、を備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、プリント配線板の製造方法に関するものである。

フレキシブルプリント配線板の製造方法として、粗化面を有する銅箔に絶縁性樹脂液を塗工して焼成することで、絶縁性フレキシブルフィルムの一面に粗化面を転写する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２００３−１９８１２０号公報

上記の技術では、絶縁性フレキシブルフィルムに粗化面を転写した後に、全面エッチングによって銅箔を除去する。そして、当該絶縁性フレキシブルフィルムの上にスパッタリングや真空蒸着によって下地金属層を形成し、さらにその下地金属層の上に電解めっきによって金属めっき層を形成する。そのため、工程数が多く、プリント配線板のコストが高くなるという問題がある。

本発明が解決しようとする課題は、プリント配線板のコスト低減を図ることができるプリント配線板の製造方法を提供することである。

［１］本発明に係るプリント配線板の製造方法は、第１の粗化面を有する絶縁層と、前記第１の粗化面に密着した第２の粗化面を有し、前記絶縁層に積層された導電層と、を有する積層板を準備する第１の工程と、所定厚さの前記導電層が残るように、前記導電層をエッチングする第２の工程と、前記導電層上にレジスト層を形成する第３の工程と、前記導電層を給電層として利用して、前記導電層において前記レジスト層から露出している領域上にめっき層を形成する第４の工程と、前記導電層上から前記レジスト層を除去する第５の工程と、前記導電層において前記めっき層から露出している領域を除去する第６の工程と、を備えたことを特徴とする。

［２］上記発明において、前記第１の粗化面の十点平均粗さ（Ｒｚｊｉｓ）は、２．０［μｍ］以上であってもよい。

［３］上記発明において、前記絶縁層における前記第１の粗化面の反対面に、接着層を介して保護フィルムを貼り付ける第７の工程と、前記導電層が露出するように、前記保護フィルム、前記接着層、及び前記絶縁層に貫通孔を形成する第８の工程と、前記貫通孔内に導電性ペーストを充填する第９の工程と、前記保護フィルムを除去する第１０の工程と、前記絶縁層の前記反対面に、前記接着層を介して他のプリント配線板を貼り付ける第１１の工程と、を備えてもよい。

なお、上記発明において、第６の工程を第８の工程よりも前に実行してもよいし、或いは、第６の工程を第８の工程よりも後に実行してもよい。

本発明によれば、積層板の導電層を所定厚さ残してエッチングし、めっき層を形成するための給電層として当該導電層を利用するので、工程数を低減することができ、延いてはプリント配線板のコスト低減を図ることができる。

図１は、本発明の実施形態におけるフレキシブルプリント配線板の断面図である。図２は、本発明の実施形態におけるフレキシブルプリント配線板の製造方法を示すフローチャートである。図３（ａ）〜図３（ｃ）は、図２のステップＳ１０〜Ｓ３０におけるそれぞれの断面図である。図４（ａ）〜図４（ｃ）は、図２のステップＳ４０〜Ｓ６０におけるそれぞれの断面図である。図５（ａ）〜図５（ｃ）は、図２のステップＳ７０〜Ｓ９０を示す断面図である。図６（ａ）〜図６（ｃ）は、図２のステップＳ１００〜Ｓ１２０を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明の実施形態における多層フレキシブルプリント配線板の断面図である。

本実施形態における多層フレキシブルプリント配線板１０は、複数のフレキシブルプリント配線板１１Ａ〜１１Ｄを積層して構成されており、図１に示すように、本例では４層構造を有している。なお、多層フレキシブルプリント配線板１０を構成するフレキシブルプリント配線板１１Ａ〜１１Ｄの枚数は特に限定されない。

それぞれのフレキシブルプリント配線板１１Ａ〜１１Ｄは、絶縁層１２と、当該絶縁層１２の上に形成された配線パターン１３と、を有している。これらのフレキシブルプリント配線板１１Ａ〜１１Ｄ同士は、接着層１４を介して相互に積層されている。絶縁層１２は、例えば、ポリイミド（ＰＩ）、液晶ポリマ（ＬＣＰ）等の絶縁性材料から構成されている。また、配線パターン１３は、例えば銅等の導電性材料から構成されている。

相互に積層されたフレキシブルプリント配線板１１Ａ〜１１Ｄにおける配線パターン１３同士は、絶縁層１２及び接着層１４を貫通するバイアホール１５を介して電気的に接続されている。本実施形態では、このバイアホール１５は、絶縁層１２及び接着層１４に形成された貫通孔１６内に導電性ペーストを充填して硬化させることで形成されている。

このように、導電性ペーストによってバイアホール１５を形成することで、従来のビルドアップ方式と比較して、層間接続のためのめっき工程が不要となるので、生産性が大幅に向上する。また、導電性ペーストを充填してバイアホール１５を形成することで、当該バイアホール１５の真上に、電子部品を実装したり他のバイアホールを形成したりすることも可能となる。なお、図１に示す配線パターン１３の位置や形状、バイアホール１５の位置は一例に過ぎず、特にこれに限定されない。

以下に、本実施形態における多層フレキシブルプリント配線板の製造方法について、図２〜図６を参照しながら説明する。図２は本実施形態における多層フレキシブルプリント配線板の製造方法を示すフローチャート、図３〜図６は図２の各工程における断面図である。なお、説明の便宜上、図３〜図６では図１のＡ部を拡大した図を示す。

本実施形態では、先ず、図２のステップＳ１０〜Ｓ１００において、個々の単層のフレキシブルプリント配線板１１Ａ〜１１Ｄを形成する。次いで、図２のステップＳ１１０〜Ｓ１２０において、単層のフレキシブルプリント配線板１１Ａ〜１１Ｄを積層することで、多層フレキシブルプリント配線板１０が完成する。

具体的には、先ず、図２のステップＳ１０において、図３（ａ）に示すように、粗化面２１１，２２１付きの片面銅張積層板（ＣＣＬ：Copper Clad Laminate）２０を準備する。本実施形態におけるＣＣＬ２０は、絶縁層２１と、当該絶縁層２１上に形成された導電層２２と、を有している。

絶縁層２１は、例えば、ポリイミド（ＰＩ）や液晶ポリマ（ＬＣＰ）から構成されており、上述のフレキシブルプリント配線板１１Ａ〜１１Ｄの絶縁層１２を構成することとなる。

本実施形態では、この絶縁層２１を構成する材料が、０．８［％］以下の吸水率を有している。これにより、半田リフロ工程等の高温下において、絶縁層２１に内包される水が気化して膨れてしまうのを防止することができる。

また、この絶縁層２１の一方の主面（図３（ａ）における上面）は粗面化されており、絶縁層２１は第１の粗化面２１１を有している。この第１の粗化面２１１の表面粗さは、ＪＩＳＢ０６０１：２００１に定義されている十点平均粗さＲｚｊｉｓで２．０［μｍ］以上となっている。

一方、導電層２２は、例えば銅（Ｃｕ）から構成されており、絶縁層２１の第１の粗化面２１１に密着している面が粗面化されており、導電層２２も第２の粗化面２２１を有している。

このように絶縁層２１の第１の粗化面２１１の十点平均粗さＲｚｊｉｓが２．０［μｍ］以上であることで、絶縁層２１と導電層２２との間にアンカー効果が生じて層間密着力が向上するので、半田リフロ工程等において多層フレキシブルプリント配線板に膨れや層間剥離等が発生するのを防止することができる。

なお、この第１の粗化面２１１を有するＣＣＬ２０の製法の具体例としては、以下のものを例示することができる。すなわち、第２の粗化面２２１を有する銅箔（導電層２２に対応）を準備し、当該第２の粗化面２２１に、ワニス状のポリアミド前駆体（ポリアミック酸溶液）を２０［μｍ］程度の厚さで塗布してその後に焼成してイミド化させることで、第２の粗化面２２１が当該ポリイミド層に転写され、第１の粗化面２１１を有するＣＣＬ２０を得ることができる。

なお、第２の粗化面２２１は、例えば、電解槽で銅粒子をドラム表面等に析出させる際に電解銅箔の溶液側の面に形成される多数の微小凸部から構成されている。この微小凸部の形状は、先端が拡径していれば特に限定されず、例えば、球状、半球状、略キノコ状等を例示することができる。

次に、図２のステップＳ２０において、図３（ｂ）に示すように、硫酸−過酸化水素系のエッチング液を用いて、残存する部分の厚さｔ_０が１．０〜２．０［μｍ］程度となるように、導電層２２を全面に亘ってハーフエッチングする。すなわち、本実施形態では、このステップＳ２０において、ＣＣＬ２０の導電層２２を全面に亘って薄くする。

次いで、図２のＳ３０において、図３（ｃ）に示すように、フォトリソグラフィによって導電層２２上にめっきレジスト層２３を形成する。このめっきレジスト層２３は、上述の配線パターン１３に対応した所定形状の開口を有しており、図３（ｃ）に示す例では開口２３１を有している。

次いで、図２のＳ４０において、図４（ａ）に示すように、導電層２２においてめっきレジスト層２３の開口２３１から露出している領域２２２（図３（ｃ）参照）の上に、電解めっきによってめっき層２４を形成する。このめっき層２４は、例えば銅から構成されている。本実施形態では、この電解めっきに際して、ステップＳ２０においてハーフエッチングによって残した導電層２２を給電層として利用する。

次いで、図２のステップＳ５０において、図４（ｂ）に示すように、例えば強アルカリ水溶液を用いてめっきレジストを膨潤剥離させることで、めっきレジスト層２３を導電層２２上から除去する。

次いで、図２のステップＳ６０において、図４（ｃ）に示すように、硫酸−過酸化水素系のエッチング液を用いて、導電層２２においてめっき層２４から露出している領域２２３を除去することで、上述の配線パターン１３が形成される。因みに、このステップＳ６０を経ることで、絶縁層２１の第１の粗化面２１１の一部が導電層２２から露出する。

次いで、図２のステップＳ７０において、図５（ａ）に示すように、絶縁層２１の反対面２１２（図５（ａ）における下面）に、接着フィルム２５を介して保護フィルム２６を加熱圧着により貼り合わせる。

接着フィルム２５は、例えば、２５［μｍ］程度の厚さの熱硬化型のエポキシ樹脂系の接着フィルムから構成されている。一方、保護フィルム２６は、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等からなり、２５［μｍ］程度の厚さの樹脂フィルムから構成されている。

このステップＳ７０では、これらのフィルム２５，２６を絶縁層２１の反対面２１２に貼り合わせた状態で、真空ラミネータを用いて、減圧雰囲気中において接着フィルム２５の硬化温度以下の温度で０．２５［ＭＰａ］程度の圧力でプレスすることで、フィルム２５，２６を絶縁層２１に加熱圧着する。

なお、接着フィルム２５として、例えば、熱硬化型のアクリル系の接着フィルムや熱可塑型のポリイミド系の接着フィルム等を用いてもよいし、或いは、紫外線硬化型や紫外線剥離型の接着フィルムを用いてもよい。また、接着フィルムに代えて、ワニス状の接着剤を用いてもよい。

この接着フィルム２５が、上述の多層フレキシブルプリント配線板１０の接着層１４を構成することとなる。一方、保護フィルム２６は、後述するステップＳ９０において貫通孔２７に充填される導電性ペースト２８から接着フィルム２５を保護するためのフィルムであると共に、導電性ペースト２８を突起状に形成するためのフィルムであり、導電性ペースト２８を充填した後にステップＳ１００において接着フィルム２５から剥離される。

次いで、図２のステップＳ８０において、保護フィルム２６に向かってＵＶレーザを照射した後に、ＣＦ_４及びＯ_２の混合ガスを用いてプラズマデスミア処理を行うことで、図５（ｂ）に示すような直径１００［μｍ］程度の貫通孔２７を形成する。この貫通孔２７は、保護フィルム２６、接着フィルム２５、及び絶縁層２１を貫通しており、この貫通孔２７を介して導電層２２の下面２２１が露出している。

なお、ＵＶレーザに代えて、炭酸ガスレーザ、エキシマレーザ等を用いてもよいし、ドリル加工や化学的なエッチングによって貫通孔２７を形成してもよい。また、デスミア処理において、上記の混合ガスに代えて、Ａｒ等の不活性ガスを使用してもよいし、プラズマデスミア処理に代えて、薬剤を用いたウェットデスミア処理を行ってもよい。

また、このステップＳ８０の後に、例えば、硫酸−過酸化水素系のエッチング液を用いて導電層２２をハーフエッチングすることで、第２の粗化面２２１において貫通孔２７を介して露出している部分を除去してもよい。これにより、導電層２２と、導電性ペーストからなるバイアホール１５と、の電気的な導通の信頼性が向上する。

なお、ステップＳ６０を実行せずに、ステップＳ８０の後に、エッチングによって、導電層２２においてめっき層２４から露出している領域２２３（図４（ｃ）参照）を除去すると共に、第２の粗化面２２１において貫通孔２７を介して露出している部分を除去してもよい。これにより、工程数を更に減らすことができる。

次いで、図２のステップＳ９０において、図５（ｃ）に示すように、スクリーン印刷によって貫通孔２７内に導電性ペースト２８を充填することで、バイアホール１５を形成する。この導電性ペースト２８は、低電気抵抗の金属粒子と、低融点金属粒子と、エポキシ樹脂を主成分とするバインダ成分と、を含んでいる。

例えば、ニッケル、銀、銅等から選択される少なくとも１種類の金属粒子を、低電気抵抗の金属粒子として用いることができる。また、例えば、錫、ビスマス、インジウム、鉛等から選択される少なくとも１種類の金属粒子を、低融点金属粒子として用いることができる。このような組成の導電性ペーストを用いることで、ペースト内の金属粒子同士が拡散接合すると共に、配線パターン１３内の金属粒子とも拡散接合するので、層間接続の高い信頼性を確保することができる。

次いで、図２のステップＳ１００において、図６（ａ）に示すように、保護フィルム２６を接着フィルム２５から剥離することで、単層のフレキシブルプリント配線板１１Ａが完成する。この際、同図に示すように、貫通孔２７に充填された導電性ペースト２８の先端は、剥離した保護フィルム２６の厚さ分だけ接着フィルム２５から下方に突出している。

他のフレキシブルプリント配線板１１Ｂ〜１１Ｄについても、以上に説明した図２のステップＳ１０〜Ｓ１００と同様の要領で製作する。なお、フレキシブルプリント配線板１１Ｄについては、図１に示すように、最下層に位置していると共にバイアホール１５を有していないので、図２のステップＳ７０〜Ｓ１００の処理は行わない。

そして、図２のステップＳ１１０において、図６（ｂ）に示すように、特に図示しないマークを基準として、フレキシブルプリント配線板１１Ａと他のフレキシブルプリント配線板１１Ｂとを位置合わせして相互に積層する。この際、接着フィルム２５及び導電性ペースト２８の硬化温度以下の温度でフレキシブルプリント配線板１１Ａ，１１Ｂを加熱することで、フレキシブルプリント配線板１１Ａ，１１Ｂ同士を仮止めする。特に図示しないが、フレキシブルプリント配線板１１Ｃ，１１Ｄも、フレキシブルプリント配線板１１Ｂと同様に順次積層する。

本実施形態では、このフレキシブルプリント配線板１１Ａ，１１Ｂの積層の際に、突出していた導電性ペースト２８が、下側のフレキシブルプリント配線板１１Ｂの配線パターン１３と接触して押し潰されて、これらが確実にコンタクトすると共に電気抵抗が低くなるので、バイアホール１５と配線パターン１３との電気的な導通の信頼性が向上する。

４枚のフレキシブルプリント配線板１１Ａ〜１１Ｄが全て積層されたら、図２のステップＳ１２０において、図６（ｃ）に示すように、真空キュアプレス機を用いて、１［ｋＰａ］以下の減圧雰囲気中において１８０［℃］程度の温度でフレキシブルプリント配線板１１Ａ，１１Ｂを加熱圧着する。この加熱圧着によって、接着フィルム２５が硬化すると共に、導電性ペースト２８も硬化及び合金化して、多層フレキシブルプリント配線板１０が完成する。

ところで、従来のように、ＣＣＬの銅箔をエッチングによって全て除去する場合には、スパッタリングや真空蒸着等によってニッケルやクロム等の下地金属層を形成しなければならない。こうしたドライプロセスはランニングコストが高く、また、これらの金属を処理するために専用のエッチング液が必要となるため、多層フレキシブルプリント配線板の高コスト化を招来せざるを得ない。

これに対し、本実施形態では、上述のように、ＣＣＬ２０の導電層２２を所定厚さｔ_０残してハーフエッチングし（図２のステップＳ２０）、電解めっき工程（図２のステップＳ４０）においてこの導電層２２を給電層として利用する。このため、電解めっきのために新たに金属層を形成する工程をなくすことができるので、工程数を低減することができ、多層フレキシブルプリント配線板１０のコスト低減を図ることができる。

また、本実施形態では、ＣＣＬ２０の導電層２２を、完全には除去せずに、電解めっき工程において給電層として利用するので、材料を有効に活用することができると共に、エネルギー消費を抑制することができる。

さらに、本実施形態では、給電層として機能する導電層２２が銅で構成されていると共に、めっき層２４も銅で構成されており、同じエッチング液で処理することができるので、製法の更なる簡素化を図ることもできる。

本実施形態における図２のステップＳ１０が本発明における第１の工程の一例に相当し、本実施形態における図２のステップＳ２０が本発明における第２の工程の一例に相当し、本実施形態における図２のステップＳ３０が本発明における第３の工程の一例に相当し、本実施形態における図２のステップＳ４０が本発明における第４の工程の一例に相当し、本実施形態における図２のステップＳ５０が本発明における第５の工程の一例に相当し、本実施形態における図２のステップＳ６０が本発明における第６の工程の一例に相当する。

また、本実施形態における図２のステップＳ７０が本発明における第７の工程の一例に相当し、本実施形態における図２のステップＳ８０が本発明における第８の工程の一例に相当し、本実施形態における図２のステップＳ９０が本発明における第９の工程の一例に相当し、本実施形態における図２のステップＳ１００が本発明における第１０の工程の一例に相当し、本実施形態における図２のステップＳ１１０及びＳ１２０が本発明における第１１の工程の一例に相当する。

なお、以上に説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

例えば、上述の実施形態では、多層フレキシブルプリント配線板１０の製造に本発明に係る製造方法を適用した例について説明したが、特にこれに限定されず、本発明に係る製造方法を単層のフレキシブルプリント配線板の製造に適用してもよい。

また、本発明の製造方法を、フレキシブルプリント配線板の製造に代えて、リジッドプリント配線板やフレックスリジッドプリント配線板の製造に適用してもよい。

１０…多層フレキシブルプリント配線板
１１Ａ〜１１Ｄ…フレキシブルプリント配線板
１２…絶縁層
１３…配線パターン
１４…接着層
１５…バイアホール
１６…貫通孔
２０…ＣＣＬ
２１…絶縁層
２１１…第１の粗化面
２１２…下面（反対面）
２２…導電層
２２１…第２の粗化面（下面）
２２２…めっきレジスト層からの露出領域
２２３…めっき層からの露出領域
２３…めっきレジスト層
２３１…開口
２４…めっき層
２５…接着フィルム
２６…保護フィルム
２７…貫通孔
２８…導電性ペースト

Claims

第１の粗化面を有する絶縁層と、前記第１の粗化面に密着した第２の粗化面を有し、前記絶縁層に積層された導電層と、を有する積層板を準備する第１の工程と、
所定厚さの前記導電層が残るように、前記導電層をエッチングする第２の工程と、
前記導電層上にレジスト層を形成する第３の工程と、
前記導電層を給電層として利用して、前記導電層において前記レジスト層から露出している領域上にめっき層を形成する第４の工程と、
前記導電層上から前記レジスト層を除去する第５の工程と、
前記導電層において前記めっき層から露出している領域を除去する第６の工程と、を備えたことを特徴とするプリント配線板の製造方法。
請求項１に記載のプリント配線板の製造方法であって、
前記第１の粗化面の十点平均粗さ（Ｒｚｊｉｓ）は、２．０［μｍ］以上であることを特徴とするプリント配線板の製造方法。
請求項１又は２に記載のプリント配線板の製造方法であって、
前記絶縁層における前記第１の粗化面の反対面に、接着層を介して保護フィルムを貼り付ける第７の工程と、
前記導電層が露出するように、前記保護フィルム、前記接着層、及び前記絶縁層に貫通孔を形成する第８の工程と、
前記貫通孔内に導電性ペーストを充填する第９の工程と、
前記保護フィルムを除去する第１０の工程と、
前記絶縁層の前記反対面に、前記接着層を介して他のプリント配線板を貼り付ける第１１の工程と、を備えたことを特徴とするプリント配線板の製造方法。