JP3874076B2

JP3874076B2 - 極細線パターンを有するプリント配線板の製造方法。

Info

Publication number: JP3874076B2
Application number: JP2001198728A
Authority: JP
Inventors: 杜夫岳; 信之池口; 勝次小松; 恭夫田中
Original assignee: Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Current assignee: Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Priority date: 2001-06-29
Filing date: 2001-06-29
Publication date: 2007-01-31
Anticipated expiration: 2021-06-29
Also published as: JP2003017835A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ライン／スペースが極細線パターン、例えば40/40μm以下のパターンを有するプリント配線板の製造方法に関するものであり、得られた極細線パターンを有する高密度プリント配線板は、新規な半導体プラスチックパッケージ用等に主に使用される。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体プラスチックパッケージ等に用いられる高密度のプリント配線板において、細線のパターンを作製する方法は、サブトラクティブ法で5μm以下の極薄銅箔を使用し、貫通孔及び／又はブラインドビア孔を炭酸ガスレーザー等で形成した後、銅メッキを15μm程度付着させ、メッキレジスト等を用いて銅箔をエッチング除去するか、炭酸ガスレーザーを銅箔上に直接照射して貫通孔及び／又はブラインドビア孔形成後に孔部に発生した銅箔バリを溶解除去すると同時に表層の銅箔をSUEP(Surface Uniform Etching Process )で12μmの厚みから5μm以下まで溶解除去し、デスミア処理後、銅メッキを15μm程度付着させて通常のエッチングレジスト等を用いて極細線のパターンを作製する方法等が知られている。この方法は、エッチングによってパターン上が底部より細くなり、断面が台形となるか、三角形となり、不良の発生の原因となっていた。
【０００３】
また、セミアディティブ法でメッキアップしてから同様にエッチングレジスト等を用いて極細線のパターンを作製する方法もあるが、これも銅メッキの厚さを18μm位に厚くした場合には同様の形状となり、又10μm位に薄くすると孔部の付着厚さが不足して信頼性に劣る等の欠点があり、銅との接着力にも問題があった。更に、フルアディティブ法で銅メッキを付着する場合、銅箔を厚くしても銅箔接着力が低い等の問題があった。一方、極薄銅箔を使用し、この上に無電解銅メッキを施した後、パターン銅メッキ法にてパターンを形成する方法、更にはセミアディティブ法で薄く無電解銅層を基板の上に付け、これを用いてパターン銅メッキ法にてパターンを形成する方法があるが、最後のフラッシュエッチングにて無電解銅層がサイドエッチングされ、銅接着力に問題のあるものであった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、サブトラクティブ法にて、以上の問題点を解決した、、銅箔の接着力を保持し、且つパターン形状の良好な極細線パターンを形成したプリント配線板の製造方法を提供するものである。
【０００５】
【発明が解決するための手段】
本発明は、以下の工程でプリント配線板を製造することにより、極細線のパターンを有し、且つ銅箔の接着力に優れた高密度のプリント配線板を得ることができた。
即ち、
(1)貫通孔及び／又はブラインドビア孔が形成されている、最外層の銅箔厚さが5μm以下の極薄銅箔張板を用い、孔内を含む表面に0.1〜1μmの無電解銅メッキを施し、
(2)次いで、該無電解銅メッキ析出層を電極にして厚さ0.5〜3μmの電気銅メッキ層を形成し、
(3)この銅メッキ析出層の上の必要部分にパターン電気メッキ用のメッキレジスト層を形成し、
(4)メッキレジスト層が形成されていない銅面に、電気銅メッキでパターン銅メッキを6〜30μm付着させ、
(5)メッキレジストを剥離除去し、
(6)全面をエッチングして、少なくともパターン銅メッキ層の形成されていない部分の薄い電気銅層、無電解銅層及び極薄銅箔層を溶解除去して極細線パターンを作製し、プリント配線板とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明は、一般の5μm以下の薄銅箔を用いて積層された銅張板を用いて、ライン／スペース=40/40μm以下の細線パターンを作製する方法で高密度のプリント配線板を製造するものである。工程は、
(1)まず最外層に5μm以下の一般の電解銅箔を張った、少なくとも２層以上の銅箔を有する極薄銅箔張板を作製する。この極薄銅張板に、一般に公知の方法にて貫通孔及び／又はブラインドビア孔を形成する。この最外層の銅箔厚さが5μm以下の極薄銅張板を製造する方法は特に制限はなく、例えば、保護金属板補強薄銅箔を用いて積層成形し、保護金属板を剥離して銅張板とする方法、厚さが5μmを越える銅箔を用いて積層成形し、これを孔あけ前にエッチング除去して5μm以下とするか、炭酸ガスレーザーで特開平11-220243、特開平11-346059 に示すように孔あけ後、孔周辺に発生した銅箔バリをエッチング除去すると同時に銅箔の厚さ方向の一部をエッチング除去して残存銅箔厚さ5μm以下とする方法等、一般に公知の方法が使用できる。この孔があいた銅張板の孔内を含む表面に0.1〜1μmの無電解銅メッキを施す。
【０００７】
(2)次いで、該無電解銅メッキ析出層を電極にして厚さ0.5〜3μmの電気銅メッキ層を形成する。銅メッキの種類は特に限定はなく、例えば硫酸銅メッキ、ピロ燐酸銅メッキ等が使用できる。
(3)この銅メッキ析出層の上の必要部分にパターン電気メッキ用のメッキレジスト層を形成する。この工程も一般に公知の方法で実施する。
(4)メッキレジスト層が形成されていない銅面に、電気銅メッキでパターン銅メッキを6〜30μm付着させ、
(5)メッキレジストを剥離除去し、
(6)全面をエッチングして、少なくともパターン銅メッキ層の形成されていない部分の薄い電気銅層、無電解銅層及び極薄銅箔層を溶解除去して極細線パターンを作製し、プリント配線板とする。この工程で細密パターンを作製することにより、通常の方法に比べてアンダーカットが発生せず、形状の良好なパターンが形成でき、信頼性に優れたプリント配線板が製造できた。
【０００８】
本発明で使用する銅張板は、２層以上の銅の層を有する銅張板であり、熱硬化性樹脂銅張積層板としては、無機、有機基材の公知の熱硬化性銅張積層板、その多層銅張板、表層に樹脂付き銅箔シートを使用した多層板等、一般に公知の構成の多層銅張板、また、ポリイミドフィルム、ポリパラバン酸フィルム等の基材の銅張板が挙げられる。
【０００９】
基材補強銅張積層板は、まず補強基材に熱硬化性樹脂組成物を含浸、乾燥させてBステージとし、プリプレグを作成する。次に、このプリプレグを所定枚数重ね、その外側に保護金属板補強銅箔を配置して、加熱、加圧下に積層成形し、銅張積層板とする。多層板は、この両面銅張積層板の銅箔を加工して回路を形成し、銅箔表面を処理して内層板を作製し、この外側にプリプレグ、Ｂステージ樹脂シートを置いて、保護金属板補強薄銅箔をその外側に配置し、積層成形するか、或いは保護金属板補強薄銅箔付きＢステージ樹脂シートを内層板の外側に配置し、積層成形して多層銅張板とする。
【００１０】
基材としては、一般に公知の、有機、無機の織布、不織布が使用できる。具体的には、無機の繊維としては、具体的にはＥ、Ｓ、Ｄ、ＮＥガラス等の繊維等が挙げられる。又、有機繊維としては、全芳香族ポリアミド、液晶ポリエステル等一般に公知の繊維等が挙げられる。これらは、混抄でも良い。また、フィルム基材も挙げられる。
【００１１】
本発明使用される熱硬化性樹脂組成物の樹脂としては、一般に公知の熱硬化性樹脂が使用される。具体的には、エポキシ樹脂、多官能性シアン酸エステル樹脂、多官能性マレイミドーシアン酸エステル樹脂、多官能性マレイミド樹脂、不飽和基含有ポリフェニレンエーテル樹脂等が挙げられ、1種或いは2種類以上が組み合わせて使用される。出力の高い炭酸ガスレーザー照射による加工でのスルーホール形状の点からは、ガラス転移温度が150℃以上の熱硬化性樹脂組成物が好ましく、更に無機充填剤を、好ましくは10〜80重量%配合する。耐湿性、耐マイグレーション性、吸湿後の電気的特性等の点から多官能性シアン酸エステル樹脂組成物が好適である。
【００１２】
貫通孔及び／又はブラインドビア孔を炭酸ガスレーザーで形成する場合、特開平11-220243、特開平11-346059の方法以外に、銅箔のシャイニー面にニッケル金属、コバルト金属、これらの合金処理を施した銅箔を使用し、炭酸ガスレーザーを直接銅箔の上に照射して孔を形成する方法、また一般の銅箔上に黒色酸化銅処理、薬液処理等を行った銅張板の上から炭酸ガスレーザーを直接銅箔の上に照射して孔を形成する方法等が使用できる。
【００１３】
本発明で使用する、保護金属板に接着した銅箔は、一般に公知のものが挙げられる。銅箔の厚さは5μm以下であり、銅箔のシャイニー面に無処理のもの、或いはニッケル金属、コバルト金属、これらの合金処理がなされているものが使用される。金属処理をされている場合、表面に銅箔を積層して張り、表層の保護金属板を除去後、この上から比較的低エネルギーの5〜20mJの炭酸ガスレーザーを直接照射することにより孔が形成できる。
【００１４】
貫通孔をあける場合、一般の5μmを越える銅箔を表層に用いて銅張板を作製し、表層の銅箔を薬液にて5μm以下に溶解し、この上から直接炭酸ガスレーザーを照射して銅箔を加工して貫通孔をあける方法も使用できる。また、金属ドリルを使用して孔あけする方法も使用できる。
【００１５】
炭酸ガスレーザーを、パルスエネルギー5〜60mJでパルス発振にて照射して銅箔厚さが厚い銅箔に貫通孔及び／又はブラインドビア孔を形成した場合、孔周辺はバリが発生する。そのため、炭酸ガスレーザー照射後、銅箔の両表面を平面的に厚さ方向を、好適には薬液でエッチングし、もとの金属箔の一部の厚さを除去するとともに、同時にバリも除去する。且つ、得られた薄くなった銅箔は細密パターン形成に適しており、高密度のプリント配線板に適した孔周囲の銅箔が残存した貫通孔を形成する。この場合、機械研磨よりはエッチングの方が、孔部のバリ除去、研磨による寸法変化等の点から好適である。
【００１６】
本発明の孔部に発生した銅のバリをエッチング除去する方法としては、特に限定しないが、例えば、特開平02-22887、同02-22896、同02-25089、同02-25090、同02-59337、同02-60189、同02-166789、同03-25995、同03-60183、同03-94491、同04-199592、同04-263488で開示された、薬品で金属表面を溶解除去する方法(ＳＵＥＰ法と呼ぶ）による。エッチング速度は、0.02〜1.0μm/秒で行う。
【００１７】
炭酸ガスレーザーは、赤外線波長域にある9.3〜10.6μmの波長が一般に使用される。エネルギーは5〜60mJ、好適には7〜45mJ にてパルス発振で銅箔を加工し、孔をあける。エネルギーは表層の銅箔上の処理、銅箔の厚さによって適宜選択する。もちろん、エキシマレーザー、YAGレーザーでの孔形成も使用できる。
【００１８】
全面を最後に電気銅メッキした後、エッチングして薄い銅層の部分を基板に到達するまでエッチングしてパターンを作製する。このエッチング液は特に限定はなく、上記のSUEP法、塩化第二鉄、塩化銅、或いは過硫酸アンモニウム溶液を使用する方法等、一般に公知の方法が使用できるが、好ましくはSUEP法が使用される。
【００１９】
【実施例】
以下に実施例、比較例で本発明を具体的に説明する。尚、特に断らない限り、『部』は重量部を表す。
実施例１
2,2-ビス(4-シアナトフェニル)プロパン900部、ビス(4-マレイミドフェニル)メタン1000部を150℃に熔融させ、撹拌しながら4時間反応させ、プレポリマーを得た。これをメチルエチルケトンとジメチルホルムアミドの混合溶剤に溶解した。これにビスフェノールA型エポキシ樹脂(商品名:エピコート1001、ジャパンエポキシレジン＜株＞製)400部、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(商品名:ESCN-220F、住友化学工業＜株＞製)600部を加え、均一に溶解混合した。更に触媒としてオクチル酸亜鉛0.4部を加え、溶解混合し、これに無機充填剤(商品名:焼成タルク、日本タルク＜株＞製)2000部を加え、均一撹拌混合してワニスAを得た。このワニスを厚さ100μmのガラス織布に含浸し150℃で乾燥して、ゲル化時間(at170℃)120秒、樹脂組成物の含有量が45重量%のプリプレグ(プリプレグB)を作成した。厚さ12μmの一般の電解銅箔を、上記プリプレグＢ 4枚の上下に配置し、200℃、20kgf/cm²、30mmHg以下の真空下で2時間積層成形し、絶縁層厚み400μmの両面銅張積層板Ｂを得た。
【００２０】
一方、金属粉として銅粉（平均粒子径：0.8μm）800部に、ポリビニルアルコール粉体を水に溶解したワニスに加え、均一に攪拌混合した（ワニスＣ）。これを厚さ25μmのポリエチレンテレフタレートフィルム片面上に、厚さ60μｍとなるように塗布し、110℃で30分間乾燥して、金属化合物含有量65容積％の補助材料Dを形成した。また、厚さ50μｍのアルミニウムの片面にワニスＣを、樹脂層厚さ30μｍとなるように塗布、乾燥してバックアップシートEを作製した。上記銅張積層板Ｂの上に補助材料Dを、下にバックアップシートEを、樹脂面が銅箔側を向くように配置し、温度100℃のロールにて、線圧15kgf/cmでラミネートし、密着性の良好な塗膜を形成した。間隔1mmで、孔径100μmの孔を900個直接炭酸ガスレーザーで、パルスエネルギー30mJで8ショツト照射し、70ブロックのスルーホール用貫通孔をあけた。デスミア処理後、ＳＵＥＰ法にて、孔周辺の銅箔バリを溶解除去すると同時に、表面の銅箔も2μmまで溶解した。この板に無電解銅メッキを厚さ0.4μm付着させ、次いで電気銅メッキで厚さ1μmの銅層を付着させた。この銅メッキ析出層の上の必要部分にパターン電気銅メッキ用レジスト層を厚さ15μm形成し、メッキレジストが形成されていない部分の銅面に電気銅メッキでパターン銅メッキを15μm付着させ、メッキレジストを剥離後、全面をSUEP溶液でエッチングして、ライン／スペース=25/25μmのパターンを形成した。このパターン断面はエッチングによるアンダーカットもなく、良好な形状であった（図１）。このプリント配線板の評価結果を表1に示す。
【００２１】
実施例２
エポキシ樹脂(商品名:エピコート5045、ジャパンエポキシレジン<株>製)700部、及びエポキシ樹脂(商品名:ESCN220F)300部、ジシアンジアミド35部、2-エチル-4-メチルイミダゾール1部をメチルエチルケトンとジメチルホルムアミドの混合溶剤に溶解し、さらに実施例１の焼成タルクを800部を加え、強制撹拌して均一分散し、ワニスFを得た。これを厚さ100μmのガラス織布に含浸、乾燥して、ゲル化時間150秒、樹脂組成物含有量45重量%のプリプレグ(プリプレグG)及び厚さ50μmのガラス織布に含浸、乾燥して、ゲル化時間178秒、樹脂組成物含有量70重量%のプリプレグ(プリプレグH)を作成した。このプリプレグGを２枚使用し、厚さ12μmの一般の電解銅箔を両面に置き、190℃、20kgf/cm²、30mmHg以下の真空下で2時間積層成形して両面銅張積層板Iを作製した。この両面にパターンを形成し、黒色酸化銅処理を施し、この両外側に上記プリプレグHを各１枚配置し、その外側に、厚さ3μmの一般の電解銅箔のシャイニー面にコバルト合金処理を施し、その上に35μmの銅板を保護補強して張った銅箔（商品名：F3B-WS銅箔、古河サーキットフォイル<株>製）を配置して同様に積層成形し、４層板を作製した。この表面の保護金属板を剥離し、表面の銅箔上に、炭酸ガスレーザーパルスエネルギー10mJで1ショット照射し、孔径100μmのブラインドビア孔を両面にあけた。これをプラズマ装置の中に入れ、底部の残存樹脂を除去し、表層のコバルト合金処理を薬液で溶解除去して銅箔厚さ1.5μmとした後、全体に厚さ0.3μmの無電解銅メッキを施し、次いで厚さ2μmの電気銅メッキを施した後、電気銅メッキ用のメッキレジストを15μm付着させ、メッキレジスト層が形成されていない銅面に電気銅メッキを14μm付着させ、メッキレジストを剥離し、全面をエッチングして、パターン銅メッ層が形成されていない部分の薄い電気銅層、無電解銅層、及び極薄銅箔層を溶解除去してライン／スペース＝20/20μmを有するプリント配線板を作製した。評価結果を表１に示す。
【００２２】
比較例１
実施例1のプリント配線板作製において、銅メッキを無電解銅メッキだけ施し、その次の電気銅メッキを施さずに、直接無電解銅メッキ上にパネル電気銅メッキを施した。これを同様にエッチングして、パターン銅メッキの付着していない薄い無電解銅層及び極薄銅箔層をエッチング除去してプリント配線板とした。このパターンの下側はアンダーカットが両側5.4μmあった。評価結果を表１に示す。
【００２３】
比較例２
実施例２の４層銅張積層板の表層に金属板付き銅箔ではなく、12μmの一般の電解銅箔を張り、これを平均厚さ3μｍまでエッチングして表面に1μｍの凹凸をつけた。これをXYテーブルの上に置き、表面から12mJの炭酸ガスレーザーパルスエネルギー2ショット照射してブラインドビア孔をあけ、同様にプラズマ処理後、無電解銅メッキを0.3μｍ施し、電気銅メッキを14μm付着させ、この上にエッチングレジストを20μm付着させてから、ライン／スペース＝20/20μmのパターンを形成したが、形状は三角形となり、形状は良好でなかった。評価結果を表１に示す。
【００２４】
比較例3
実施例1の銅張積層板の表層の銅箔をエッチング除去した後、炭酸ガスレーザー15mJで孔径100μmの貫通孔をあけ、この全面をデスミア処理し、無電解銅メッキを1μｍ施し、その上に電気銅メッキを16μm付着させた。これを比較例と同様にしてライン／スペース＝25/25μmのパターンを形成した。これはアンダーカットが有り、且つ形状は三角形となり、形状不良であった。評価結果を表１に示す。
【００２５】
比較例4
実施例2において、ワニスFの固形分100部に対し、アクリロニトリルーブタジエンゴム（商品名：N210S、JSR<株>製）を5部添加し、均一に攪拌混合した後、同様にプリプレグを作製し、積層成形して4層板とした。この多層銅張板の表層の銅箔をエッチング除去した後、炭酸ガスレーザー15mJで孔径100μmのブラインドビア孔をあけ、この表面をデスミア処理し、全体に無電解銅メッキを1μｍ施し、電気銅メッキレジストを付着させ、メッキレジストの付着していない場所の無電解銅メッキの上に電気銅メッキを16μm付着させた。メッキレジストを剥離後、全面をエッチングして薄い無電解銅メッキ層を溶解除去してライン／スペース＝20/20μmのパターンを形成した。これは少しアンダーカットがあった。評価結果を表１に示す。
【００２６】

【００２７】
＜測定方法＞
1)アンダーカット及びパターン断面形状 : パターン断面を100個観察し、平均値で表示した。設計値に対し、片面のエッチングされた距離を示した。又、形状も観察した。
2)銅箔接着力 : JIS C6481に準じて測定した。幅はパターン幅で測定し、kgf/cmに換算して表示した。
3)ガラス転移温度 : JIS C6481のＤＭＡ法に準じて測定した。
4)耐マイグレーション性 : 各実施例、比較例において、作製したパターン上にそれぞれ実施例、比較例で作製したプリプレグを積層し、これを85℃・85%RH・50VDC印加し、パターン間の絶縁抵抗値を測定した。
【００２８】
【発明の効果】
貫通孔及び／又はブラインドビア孔を有する、少なくとも２層以上の薄銅の層を外層に有する銅張板に極細線パターンを作製する方法において、薄銅の上に無電解銅メッキ及び電気銅メッキを施してからメッキレジストを付着してパターン銅メッキを行い、メッキレジストを剥離後、薄い電気銅層、無電解銅層及び薄銅層をエッチング除去することにより、アンダーカットの極めて少ない形状の良好なパターンを作製できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の細線形成工程図。
【図２】比較例１の細線形成工程図。
【図３】比較例２の細線形成工程図。
【図４】比較例３の細線形成工程図。
【図５】比較例４の細線形成工程図。
【符号の説明】
ａ積層板
ｂ電解銅箔
ｃ無電解銅メッキ層
ｄ電気銅メッキ層
ｅ孔
ｆメッキレジスト
ｇパネルメッキで形成した細密パターン
ｈエッチング除去された薄い銅箔層部分
ｉエッチングで発生したアンダーカット部分
ｊ通常のエッチングによって作製された細密パターン
ｋフルアディティブ法で形成した細密パターン

Claims

(1)貫通孔及び／又はブラインドビア孔が形成されている、最外層の銅箔厚さが5μm以下の極薄銅張板を用い、孔内を含む表面に0.1〜1μmの無電解銅メッキを施し、
(2)次いで、該無電解銅メッキ析出層を電極にして厚さ0.5〜3μmの電気銅メッキ層を形成し、
(3)この銅メッキ析出層の上の必要部分にパターン電気メッキ用のメッキレジスト層を形成し、
(4)メッキレジスト層が形成されていない銅面に、電気銅メッキでパターン銅メッキを6〜30μm付着させ、
(5)メッキレジストを剥離除去し、
(6)全面をエッチングして、少なくともパターン銅メッキ層の形成されていない部分の薄い電気銅層、無電解銅層及び極薄銅箔層を溶解除去して製造することを特徴とする極細線パターンを有するプリント配線板の製造方法。