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JP2016012703A - 印刷配線板およびその製造方法 - Google Patents

印刷配線板およびその製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】印刷配線板の領域によって回路パターンの面積が異なる場合において、各領域の回路パターンの疎密が導体層の厚さに及ぼす影響を抑制するようにした印刷配線板およびその製造方法を提供する。
【解決手段】絶縁樹脂の両面に導電性金属箔を形成した絶縁板と、前記絶縁板の両面に形成され領域によって異なる回路パターンの導体層とを備え、絶縁板の両面に形成される回路パターンは線幅精度が±１０μｍ以下のパターンを含み、かつ回路パターンの面積が密な領域の導体層厚さと、疎な領域の導体層厚さとが下記式の関係を有することを特徴とする印刷配線板。
密な領域の導体層厚さ／疎な領域の導体層厚さ＝０．７〜１．０
【選択図】図１

Description

本発明は、表裏面に形成された導体層の厚み差が少ない印刷配線板およびその製造方法に関する。
基板上に回路を形成する際、サブトラクティブ法とアディティブ法がある。サブトラクティブ法は、特許文献１で開示されているように、導体厚によって回路幅の精度が決まるため、ファインパターンを形成するには限界がある。
それに対して、アディティブ法は導体厚に回路幅の精度が左右されにくいため、例えば回路幅５０μｍ以下で±１０μｍの高精度なファインパターン形成に優れている。アディティブ法には、フルアディティブ法とセミアディティブ法があり、主流の技術はセミアディティブ法である。更にセミアディティブ法には、派生技術にＭＳＡＰ（Modified Semi Additive Process）がある。
セミアディティブ法では、特許文献２および特許文献３で開示されているように、絶縁樹脂全体に無電解めっきのシード層を形成し、その上にめっきレジストを形成する。ついで、めっきレジストを露光・現像し、回路パターンやビアホール等を形成したい箇所のめっきレジストを除去する。めっきレジストを除去した部分に、電解パターンめっきで回路パターン、ビアホール等を形成する。めっきレジストを除去し、フラッシュエッチングでシード層（無電解めっき層）を除去し、無電解めっきの触媒を除去することで、回路を形成する。
ＭＳＡＰは、特許文献３で開示されているように、シード層として絶縁樹脂層に積層した銅を使用し、触媒除去が不要なこと以外は、セミアディティブ法と同一である。ビアホールを形成した場合は少なくともビアホール下孔（穴）内壁にシード層として無電解めっきを必要とするが、セミアディティブ法のように絶縁樹脂表面全体に無電解めっきを必要としないため、比較的安易にシード層を形成することが可能である。また、無電解めっきの際に触媒として使用されるパラジウムを除去する必要性が無いことも特徴の一つとなっている。これらの特徴から、セミアディティブ法より比較的安易に微細回路を形成することが可能である。
特許文献１で開示されているサブトラクティブ法では、回路の下部が裾引き形状となる。裾引き量は導体層の厚さで決まり、回路が細いほど、回路幅に対する裾引き量の比率が高くなる。そのため、微細回路を形成しようとすると、回路を形成する導体層の断面形状は台形に近くなる。更に細い回路では三角形になり、極端な例としては、三角形の頂点を構成できないほど裾引きが大きくなり、導体厚と回路幅が設計値より小さくなって、正常な回路形成と言えなくなる。そのような形状の回路では、電気特性が安定しない問題もある。
特許文献２および特許文献３で開示されているセミアディティブ法やＭＳＡＰで行われる電解パターンめっきには、次の（Ｉ）、（ＩＩ）のような問題点が挙げられる。
（Ｉ）導体層の厚さ（めっき厚）はパターンの疎密に大きく影響される。
電解パターンめっきを施すための電流の密度は、回路パターンの面積の疎密に影響を受けるため、面内にパターン面積が密な領域と疎な領域があった場合、めっき厚の分布が悪くなる。そのため、面内を均一なめっき厚にすることは困難である。特に絶縁板の表裏両面において回路パターンの面積が同一でなく、回路パターンの疎密が大きく異なる場合などは、パターンが疎の面に電流密度が高くなり導体層（めっき厚）が厚くなり、パターンが密な面は電流密度が低くなり導体層（めっき厚）が薄くなるという問題点が存在する。
（ＩＩ）電流値の回りこみによるめっき厚の減少
電解パターンめっき時に、基板の表裏両面で回路パターンの面積が大きく異なり、表裏で違う電流値をかけた場合、電流値の低いほうに電流値の回り込み現象が生じる。そのため基板を連続投入した際、めっき投入順に従ってめっき厚が減少する傾向が確認される。その現象の緩和のために通常のダミー板の枚数よりも枚数を多く流す必要があるが、完全な問題解消とはならない。
また、表裏で異なる電流値をかけた場合、投入枚数により電流値の回り込み量が異なる。その影響から投入する枚数によって、各パネルのめっき厚が変化する現象が生じる。
特開２０１０−８７２１３号公報 特開２００３−８２２２号公報 特表２００７−８８４７６号公報
本発明の課題は、印刷配線板の領域毎に回路パターンの面積が異なる場合において、各領域の回路パターンの疎密が導体層の厚さに及ぼす影響を抑制するようにした印刷配線板およびその製造方法を提供することである。
本発明者らは、上記課題を解決するべく鋭意検討を行った結果、以下の構成からなる解決手段を見出し、本発明を完成するに至った。
（１） 絶縁樹脂の両面に導電性金属層を形成した絶縁板と、絶縁板の両面に形成され領域によって異なる回路パターンの導体層とを備え、絶縁板の両面に形成される回路パターンは線幅精度が±１０μｍ以下のパターンを含み、かつ回路パターンの面積が密な領域の導体層厚さと、疎な領域の導体層厚さとが下記式の関係を有することを特徴とする印刷配線板。
密な領域の導体層厚さ／疎な領域の導体層厚さ＝０．７〜１．０
（２） サイズが５０ｍｍ×５０ｍｍ〜１５０ｍｍ×１５０ｍｍである（１）に記載の印刷配線板。
（３） 絶縁樹脂の両面に導電性金属層を形成した絶縁板を作製する工程と、絶縁板の両面にめっきレジストを形成し、ついで露光および現像して、両面にそれぞれ異なるレジストパターンを形成する工程と、レジストパターンが形成された絶縁板の両面に電解パターンめっきを施して、線幅精度が±１０μｍ以下で、かつ領域によってパターンが異なる回路パターンを構成する導体層を形成する工程と、前記めっきレジストおよび前記導電性金属層を絶縁板の両面から除去し、ついで絶縁板の両面にソルダーレジスト層を形成する工程と、を含む印刷配線板の製造方法であって、絶縁板の両面のうち、回路パターンの面積が密な領域の回路パターン面積が、疎な領域の回路パターン面積より１．０〜１．２倍となるように、回路パターンの面積が疎な領域に前記回路パターンと共にダミーパターンを形成し、前記電解パターンめっき後に、ダミーパターンから導体層を除去する工程を含む、ことを特徴とする印刷配線板の製造方法。
（４） 導体層の面積が密な領域の導体層厚さと、疎な領域の導体層厚さとが下記式の関係を有する（３）に記載の印刷配線板の製造方法。
密な領域の導体層厚さ／疎な領域の導体層厚さ＝０．７〜１．０
（５） ダミーパターンから導体層をサブトラクティブ法により除去する（３）または（４）に記載の印刷配線板の製造方法。
本発明の印刷配線板は、領域毎に回路パターンの面積の疎密が大きく異なる場合であっても、各領域の回路パターンを構成する導体層は厚さがほぼ均一であるので、電流密度も均一になり、製造歩留りおよび信頼性が向上するという効果がある。
本発明の印刷配線板の製造方法によれば、印刷配線板の領域毎における回路パターンの面積が異なることに関して、面積が疎な領域にダミーパターンを追加することで、各領域の回路パターンの面積の疎密を低減し均一化することが可能となる。そのため、導体層の厚みが安定し均一となる。
また、従来は回路パターンの疎密による影響を軽減するために、１枚のパネルから切り出す印刷配線板（製品）の数が制限されていたが、本発明では、製品中の面積が疎な領域にダミーパターンを付与することで、１枚のパネルから切り出す印刷配線板（製品）の数をアップし、生産性向上やコストダウンが可能となる。また、電気特性等の理由で出荷する製品内にダミーパターンを付与することが不可能な製品に関しても適用することが可能である。
また、印刷配線板の両面（表裏）で異なる電流値をかける場合、電流の回り込みが発生する。これにより、めっきの投入順に従ってめっき厚（導体層の厚さ）の減少が生じるが、上記したように表裏のパターンの疎密の差を低減することにより、表裏で同じ電流値をかけることが可能となる。これにより、電流の回り込みが起きず、投入順でのめっき厚の減少を防ぐことが可能となる。この効果により、ダミー板によるめっき厚の減少を緩和する必要性がなくなり、ダミー板の投入数を大幅に削減することで、生産性向上、コストダウンが可能になる。また、電流の回り込みが生じないため、投入枚数によらずめっき厚は同じ厚みが得られるので、印刷配線板の品質が均一になり、製造歩留りおよび信頼性の向上が図れる。
さらに、パターンめっきに適さないめっき浴を適用しても均一なめっき厚を得ることが可能である。
本発明に係る印刷配線板の一実施形態を示す側断面図である。 （ａ）〜（ｆ）は、本発明に係る印刷配線板の製造方法の実施形態を示す側断面図である。 （ｇ）〜（ｋ）は、本発明に係る印刷配線板の製造方法の実施形態を示す側断面図である。
本発明の印刷配線板１００は、図１に示すように、絶縁樹脂１とこの両面に形成された導電性金属箔２（導電性金属層）とからなる絶縁板１０と、前記絶縁板１０を貫通するビアホール３と、前記絶縁板１０の上部と前記ビアホール３の内壁面にも形成される電解パターンめっきからなる導体層６と、ソルダーレジスト８とからなり、前記絶縁板１０の両面には、導体層６からなり、パターンの面積が異なる回路パターン５、５’が形成されている。
絶縁樹脂１を形成する素材として、例えば、エポキシ樹脂、ビスマレイミド−トリアジン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）樹脂などの有機樹脂などが挙げられる。これらの有機樹脂は２種以上を混合して用いてもよい。絶縁樹脂１として有機樹脂を使用する場合、有機樹脂に補強材を配合して使用するのが好ましい。補強材としては、例えば、ガラス繊維、ガラス不織布、アラミド不織布、アラミド繊維、ポリエステル繊維などが挙げられる。これらの補強材は２種以上を併用してもよい。絶縁樹脂１は、さらに好ましくはガラス繊維などのガラス材入り有機樹脂から形成される。さらに、絶縁樹脂１には、シリカ、硫酸バリウム、タルク、クレー、ガラス、炭酸カルシウム、酸化チタンなどの無機充填材が含まれていてもよい。
前記絶縁樹脂１の表面には、例えばＭＳＡＰにより回路パターンを形成する場合、電解めっきのシード層として導電性金属箔２が貼付され、プレス処理等によって絶縁板１０となる。この導電性金属箔２としては、例えば薄銅箔が好ましい。
絶縁板１０上には回路パターン５を形成するための導体層６が形成されると共に、絶縁板１０を貫通するビアホール３が形成されている。ビアホール３の内壁面にも導体層６が形成される。前記導体層６としては、例えば、導電性樹脂層や金属めっき層等が挙げられるが、エッチング等の加工のしやすさから銅めっき層であるのがよい。回路パターン５、５’は、サブトラクティブ法では作製が困難な線幅が５０μｍ以下の繊細なパターンを一部または全体に含んでいる。線幅は精度が±１０μｍ以下であるのがよい。
回路パターン５、５’は、互いに異なるパターンであり、絶縁板１０の両面に形成される。そして、回路パターン５、５’の面積が密な領域の導体層６の厚さと、疎な領域の導体層６の厚さとはほぼ均一であり、具体的には下記関係式を有する。
密な領域の導体層厚さ／疎な領域の導体層厚さ＝０．７〜１．０
ここで、領域とは、本実施形態の例でいえば、回路パターン５、５’をそれぞれ有する絶縁板の表裏面を意味する。しかし、本発明はこれのみに限定されず、例えば、絶縁板の面内においてパターン面積が異なる領域であってもよい。この場合、パターン面積が密な領域と、疎な領域とは必ずしも隣接している必要はない。また、密な領域と疎な領域とは、全面を両領域で二分していてもよいし、面内の一部であってもよい。
次に、本発明に係る印刷配線板の製造方法を説明する。本発明に係る印刷配線板の製造方法は、下記の工程（ｉ）〜（ｖｉｉｉ）を含む。
（ｉ）絶縁樹脂の両面に導電性金属箔を積層した絶縁板を作製する工程。
（ｉｉ）前記絶縁板を貫通するビアホール下孔を作製する工程。
（ｉｉｉ）前記絶縁板の両面にめっきレジストを形成し、露光および現像して、両面にそれぞれ異なるレジストパターンを形成する工程。
（ｉｖ）絶縁板の両面に電解パターンめっきを施して、両面でパターンが異なる回路パターンおよびダミーパターンを構成する導体層を形成する工程。
（ｖ）前記電解パターンめっき後に、ダミーパターンをサブトラクティブ法により除去する工程。
（ｖｉ）めっきレジストとエッチングレジストを剥離する工程。
（ｖｉｉ）導電性金属箔（シード層）を除去する工程。
（ｖｉｉｉ）ソルダーレジストを形成する工程。
本発明に係る印刷配線板の製造方法を、図２、３に基づいて説明する。なお、絶縁樹脂１、導電性金属箔２、ビアホール３等は上述の通りであり、詳細は省略する。
まず、図２（ａ）に示すように、導電性金属箔２を絶縁樹脂１の両面に形成した絶縁板１０を準備する。導電性金属箔２としては、例えば厚さ３μｍ程度の薄銅箔が用いられる。絶縁板１０の形成方法は、例えば絶縁樹脂板に樹脂付き銅箔を積層しても良く、例えば厚さ３μｍの薄銅箔と同１８μｍのキャリア箔で構成するキャリア付き銅箔を、プリプレグを介して絶縁樹脂に積層してもよい。キャリア付き銅箔を使用した場合、積層後にキャリア箔を除去する。更に、絶縁板１０はあらかじめ薄銅箔が形成された銅張積層板でもよい。
次に、図２（ｂ）に示すように、絶縁板１０を貫通するビアホール下孔３ａを形成する。ビアホール下孔３ａは、ドリルあるいはレーザで形成してもよい。レーザで形成する場合、ビアホール下孔３ａ直上の導電性金属箔２を同時に開口してもよい。
ビアホール下孔３ａは、ドリルまたはレーザのいずれの方法を使用しても、孔壁等に樹脂残渣（図示せず）が残ることがある。その場合は、デスミア処理により樹脂残渣を除去する。
さらに、少なくともビアホール下孔３ａの壁面に、無電解めっきでシード層３１を形成する。
次に、図２（ｃ）に示すように、後述する電解パターンめっきを行うためのめっきレジスト４を両面に形成する。めっきレジスト４としては、電解パターンめっき専用のドライフィルム（例えば日立化成（株）製 ＲＹ−３５２５など）が使用され、絶縁板１０にラミネートされる。
次に、図２（ｄ）に示すように、めっきレジスト４を露光・現像し、後述する回路パターン部分およびダミーパターンを作製するためのめっきレジストパターン１１を形成する。ここで、ダミーパターン用めっきレジスト開口を符号５１ａで示す。
次に、図２（ｅ）に示すように、ビアホール下孔３ａの孔内の内壁面および絶縁板１０の両面に電解パターンめっきを実施して導体層６を形成し、ビアホール３および回路パターン５、５’およびダミーパターン５１を形成する。導体層６のめっき厚（導体厚）は、例えば１５μｍとする。
前記したように、回路パターン５、５’は、互いに面積が異なるパターンであるにもかかわらず、面積が密な領域の導体層６の厚さと、疎な領域の導体層６の厚さとがほぼ均一である。このような回路パターン５、５’を形成するには、絶縁板１０の各領域のうち、回路パターン面積の大きい密な領域の回路パターン５’の面積が、疎な領域の回路パターン５の面積より１．２倍以下、好ましくは１．２倍〜１．０倍となるように、回路パターン面積が疎な領域に前記回路パターン５と共にダミーパターン５１を形成する。これによって、絶縁板１０の各領域の回路パターン面積がほぼ均一になり、前記した関係式：密な領域の導体層厚さ／疎な領域の導体層厚さ＝０．７〜１．０を実現することができる。
ちなみに、サイズが５０ｍｍ×５０ｍｍ〜１５０ｍｍ×１５０ｍｍの印刷配線板において、回路パターン５、５’の疎密の面積比が、密の導体面積／疎の導体面積＝５以上の場合、密な領域の導体層厚さ／疎な領域の導体層厚さ＝０．４〜１．０になる。これに対して、ダミーパターン５１を導入し、当該比を１．２以下に抑えることにより、各領域の導体層厚さの差を低減することができる。
次に、図２（ｆ）に示すように、ドライフィルム（例えば旭化成イーマテリアルズ（株）製 ＡＱ−１５５８など）のエッチングレジスト７を、導体層６、ビアホール３、回路パターン５、５’およびダミーパターン５１の表面に形成する。この後、図３（ｇ）に示すように、露光・現像し、ダミーパターン５１を露出させる。
次に、図３（ｈ）に示すように、サブトラクティブ法を用いて選択的にダミーパターン５１をエッチングにて除去する。この時、ダミーパターン５１下面の導電性金属箔２も除去される。
次に、図３（ｉ）に示すように、エッチングレジスト７とめっきレジストパターン１１を剥離する。
次に、図３（ｊ）に示すように、導体層６から露出した導電性金属箔２を、フラッシュエッチングにて除去する。
最後に、図３（ｋ）に示すように、表面の所定の位置にソルダーレジスト８を形成し印刷配線板１００を得る。ソルダーレジスト８の形成方法は、まず、スプレーコート、ロールコート、カーテンコート、スクリーン法などを用い、感光性液状ソルダーレジストを塗布して乾燥する、あるいは感光性ドライフィルム・ソルダーレジストをロールラミネートで貼り付ける。その後、露光および現像してパッド部分を開口させて加熱硬化させ、外形加工を施せばよい。ソルダーレジスト厚は、例えば２０μｍとする。
また、ソルダーレジスト８を形成する前に、形成面をＣＺ処理などの銅の粗化処理に供してもよい。ソルダーレジスト８の開口部に、無電解ニッケルめっきを３μｍ以上の厚みで形成し、その上に無電解金めっきを０．０３μｍ以上（好ましくは０．０５μｍ以上、ワイヤーボンディング用途の場合は０．３μｍ以上）の厚みで形成してもよい。さらに、その上にはんだプリコートを施す場合もある。無電解めっきではなく、電解めっきで形成してもよい。めっきではなく、水溶性防錆有機被膜（例えば、四国化成工業（株）製タフエースなど）を形成してもよく、もしくは、無電解銀、無電解スズめっきを形成してもよい。
本実施例に示す印刷配線板の製造方法は、両面板を例に説明しているが、両面板に限ったものではなく、多層板、ビルドアップ多層板等に適用でき、外層回路、内層回路などあらゆる印刷配線板の回路面に適用できることは言うまでもない。
上記は、回路形成方法をＭＳＡＰで説明したが、ＭＳＡＰに限定するものではなく、セミアディティブ法であっても適用可能である。
ビアホールは、貫通孔に限らず、非貫通孔でも適用可能である。
１ 絶縁樹脂
２ 導電性金属箔（導電性金属層）
３ ビアホール
３ａ ビアホール下孔
４ めっきレジスト
５、５’ 回路パターン
６ 導体層
７ エッチングレジスト
８ ソルダーレジスト
１０ 絶縁板
１１ めっきレジストパターン
３１ シード層
５１ ダミーパターン
５１ａ ダミーパターン用めっきレジスト開口
１００ 印刷配線板

Claims (5)

  1. 絶縁樹脂の両面に導電性金属層を形成した絶縁板と、絶縁板の両面に形成され領域によって異なる回路パターンの導体層とを備え、
    絶縁板の両面に形成される回路パターンは線幅精度が±１０μｍ以下のパターンを含み、かつ回路パターンの面積が密な領域の導体層厚さと、疎な領域の導体層厚さとが下記式の関係を有することを特徴とする印刷配線板。
    密な領域の導体層厚さ／疎な領域の導体層厚さ＝０．７〜１．０
  2. サイズが５０ｍｍ×５０ｍｍ〜１５０ｍｍ×１５０ｍｍである請求項１に記載の印刷配線板。
  3. 絶縁樹脂の両面に導電性金属層を形成した絶縁板を作製する工程と、
    絶縁板の両面にめっきレジストを形成し、ついで露光および現像して、両面にそれぞれ異なるレジストパターンを形成する工程と、
    レジストパターンが形成された絶縁板の両面に電解パターンめっきを施して、線幅精度が±１０μｍ以下で、かつ領域によってパターンが異なる回路パターンを構成する導体層を形成する工程と、
    前記めっきレジストおよび前記導電性金属層を絶縁板の両面から除去し、ついで絶縁板の両面にソルダーレジスト層を形成する工程と、を含む印刷配線板の製造方法であって、
    絶縁板の両面のうち、回路パターンの面積が密な領域の回路パターン面積が、疎な領域の回路パターン面積より１．０〜１．２倍となるように、回路パターンの面積が疎な領域に前記回路パターンと共にダミーパターンを形成し、前記電解パターンめっき後に、ダミーパターンから導体層を除去する工程を含む、ことを特徴とする印刷配線板の製造方法。
  4. 導体層の面積が密な領域の導体層厚さと、疎な領域の導体層厚さとが下記式の関係を有する請求項３に記載の印刷配線板の製造方法。
    密な領域の導体層厚さ／疎な領域の導体層厚さ＝０．７〜１．０
  5. ダミーパターンから導体層をサブトラクティブ法により除去する請求項３または４に記載の印刷配線板の製造方法。
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