JP4332736B2 - 配線基板の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、配線基板の製造方法に関する。
無電解めっき処理によって、配線パターンにめっき層を形成することが知られている。
特開平６−３４２９６９号公報
信頼性の高い配線基板を製造するためには、めっき処理後にめっき液を除去することが好ましい。そして、めっき液を除去する工程を短時間で行うことができれば、信頼性の高い配線基板を効率よく製造することができる。
本発明の目的は、信頼性の高い配線基板を効率よく製造する方法を提供することにある。
（１）本発明に係る配線基板の製造方法は、第１の層及び前記第１の層上に形成された第２の層を含む金属層が形成された樹脂基板を用意すること、
前記金属層をエッチングして、パターニングされた前記第１の層及び前記第２の層を含む配線パターンを形成し、前記第１の層の一部を前記配線パターンの前記第２の層の外に取り残すこと、
前記配線パターン及び前記第１の層の取り残しに対して、無電解めっき処理を行うこと、及び、その後、
前記樹脂基板を洗浄すること、
を含み、
前記樹脂基板の洗浄は、前記無電解めっき処理によって前記第１の層の取り残しに析出した金属及び前記第１の層の取り残しを溶解して除去するための酸性溶液及び前記樹脂基板を溶解して前記第１の層の取り残しを支持する部分を除去するためのアルカリ性溶液の少なくとも一方を使用して行う。本発明によれば、酸性溶液及びアルカリ性溶液の少なくとも一方を使用して、効率よく樹脂基板の洗浄を行うことができ、信頼性の高い配線基板を効率よく製造することができる。
（２）この配線基板の製造方法において、
前記第１の層の取り残しは、前記第１の層の、前記配線パターンにおける前記第２の層からはみ出る部分を含んでもよい。
（３）この配線基板の製造方法において、
前記樹脂基板の洗浄は、前記酸性溶液を使用して行う第１の洗浄と、
前記第１の洗浄後に、前記アルカリ性溶液を使用して行う第２の洗浄と、
を含んでもよい。
（４）この配線基板の製造方法において、
前記配線パターンの形成後、前記無電解めっき処理前に、前記樹脂基板の洗浄を行わなくてもよい。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１〜図９は、本発明の実施の形態に係る配線基板の製造方法について説明するための図である。
本実施の形態に係る配線基板の製造方法は、図１及び図２に示す、樹脂基板１０を用意することを含む。ここで、図１は、樹脂基板１０の平面図であり、図２は、図１のII−II線断面の一部拡大図である。樹脂基板１０上には、図２に示すように、第１の層１２及び第１の層１２上に形成された第２の層１４を含む金属層１６が形成されてなる。樹脂基板１０の材料や構造は、特に限定されず、既に公知となっているいずれかの樹脂基板を利用してもよい。樹脂基板１０は、フレキシブル基板であってもよく、リジット基板であってもよい。あるいは、樹脂基板１０は、テープ基板であってもよい（図１又は図６参照）。樹脂基板１０は、積層型の基板であってもよく、あるいは、単層の基板であってもよい。また、樹脂基板１０の外形も特に限定されるものではない。樹脂基板１０は、図１に示すように、デバイス・ホール１８を有していてもよい。
樹脂基板１０上には、図２に示すように、第１の層１２（例えばＮｉＣｒ）が形成されてなる。第１の層１２を形成する方法は、特に限定されないが、樹脂基板１０上に薄い金属をスパッタなどで形成してもよい。
第１の層１２上には、図２に示すように、第２の層１４が形成されてなる。第２の層１４の構造や材料は、特に限定されず、既に公知となっているいずれかの金属を利用してもよい。例えば、第２の層１４は、銅（Ｃｕ）、クローム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタンタングステン（Ｔｉ−Ｗ）、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケルバナジウム（ＮｉＶ）、タングステン（Ｗ）の内のいずれかを積層して、あるいは、いずれかの一層で形成されていてもよい。第２の層１４を形成する方法は、特に限定されないが、第１の層１２の表面に電解めっきにより銅箔を成長させることによって形成してもよい。
本実施の形態に係る配線基板の製造方法は、樹脂基板１０上に配線パターン２０を形成することを含む。ここで、図３は、配線パターン２０が形成された樹脂基板１０の平面図であり、図４は、図３のIV−IV線断面の一部拡大図である。樹脂基板１０には、図３に示すように、配線パターン２０を形成する。配線パターン２０は、金属層１６をエッチングすることによって形成する。配線パターン２０は、パターニングされた第１の層１２及び第２の層１４が積層してなる。金属層１６をエッチングした後、第１の層１２の一部である取り残し２２，２４が配線パターン２０の第２の層１４の外に残る。第１の層１２の取り残し２２は、第１の層１２の、配線パターン２０における第２の層１４からはみ出るはみ出し部分である。取り残し２２は、第１の層１２と第２の層１４とのエッチングファクタの違いにより、第２の層１４に比べて第１の層１２の方がエッチングされにくいことによって形成される。第１の層１２の取り残し２４は、第１の層１２から分離する破片である。配線基板の品質の劣化防止や、マイグレーションの発生を防止するためには、第１の層１２の取り残し２２，２４を除去することが好ましい。しかしながら、本実施の形態に係る配線基板の製造方法では、この時点（配線パターンの形成後で、無電解めっき処理前）では、樹脂基板１０の洗浄を行わない。したがって、効率よく配線基板を形成することができる。もっとも、本発明は、配線パターンの形成後、無電解めっき処理前に、樹脂基板１０の洗浄を行うことを妨げるものではない。
本実施の形態に係る配線基板の製造方法は、配線パターン２０と、第１の層１２の取り残し２２，２４に対して、無電解めっき処理を行うことを含む。無電解めっき処理によって、図５に示すように、配線パターン２０上に金属が析出しめっき層２８を形成する。さらに、取り残し２２，２４上に金属が析出しめっき層３０を形成してもよい。無電解めっき処理は、めっき液２６を利用して行ってもよい。このとき、めっき液２６として、既に公知となっているいずれかのめっき液を利用してもよい。無電解めっき処理によって、半導体チップ等の電子部品と電気的に接続することが容易な、信頼性の高い配線基板を形成することができる。無電解めっき処理は、樹脂基板１０（配線パターン２０）をめっき液２６に浸漬することを含んでいてもよい。めっき液２６は、スズめっき液であってもよい。すなわち、めっき液２６は、スズイオンを含む溶液であってもよい。このとき、配線パターン２０は、銅配線であってもよい。そして、配線パターン２０の表面をスズに置換して、めっき層２８を形成してもよい。この場合、めっき層２８は、Ｓｎ−Ｃｕ合金で形成されてもよい。
なお、めっき液２６は、チオ尿素及びその誘導体の少なくとも一方を含有するめっき液であってもよい。言い換えると、無電解めっき処理を、チオ尿素及びその誘導体の少なくとも一方を含有するめっき液を利用して行ってもよい。
本実施の形態に係る配線基板の製造方法は、樹脂基板１０を洗浄することを含む。樹脂基板１０の洗浄は、酸性溶液及びアルカリ性溶液の少なくとも一方を使用して行う。樹脂基板１０の洗浄は、無電解めっき処理後に行われる。樹脂基板１０の洗浄は、例えば、図６に示すように、リール・トゥ・リール搬送によって樹脂基板１０を溶液３４に浸漬することを含んでいてもよい。または、樹脂基板１０の洗浄は、シャワー洗浄、浸漬とシャワー洗浄の併用でもよい。そして、樹脂基板１０の洗浄によって、図７に示すように、樹脂基板１０又は配線パターン２０（めっき層２８）の表面から、取り残し２２，２４と、取り残し２２，２４上のめっき層３０と、を除去する。
樹脂基板１０の洗浄は、取り残し２２，２４と、取り残し２２，２４上のめっき層３０と、を溶解して除去するための酸性溶液を使用して行ってもよい。酸性溶液を使用して行う洗浄のみによって、樹脂基板１０を洗浄してもよい。この場合、樹脂基板１０の洗浄は、溶液３４（例えば酸性溶液）が金属を溶解する性質を利用して行う。すなわち、溶液３４によって、取り残し２２，２４と、無電解めっき処理によって取り残し２２，２４上に析出した金属であるめっき層３０と、を溶解する。これによって、取り残し２２，２４と、取り残し２２，２４上のめっき層３０と、を除去する。
樹脂基板１０の洗浄は、樹脂基板１０を溶解して取り残し２２，２４を支持する部分を除去するためのアルカリ性溶液を使用して行ってもよい。アルカリ性溶液を使用して行う洗浄のみによって、樹脂基板１０を洗浄してもよい。この場合、樹脂基板１０の洗浄は、溶液３４（例えばアルカリ性溶液）が樹脂基板１０の表面を溶解する作用を利用して行う。すなわち、溶液３４によって樹脂基板１０の表面を溶解する。これによって、取り残し２２，２４を支持する部分を除去する。
めっき液２６がチオ尿素及びその誘導体の少なくとも一方を有するとき、アルカリ性溶液として、アミンを含有する溶液を使用してもよい。めっき液２６がチオ尿素及びその誘導体の少なくとも一方を有している場合、めっき処理後、樹脂基板１０上に残留するめっき液２６中には、チオ尿素又はその誘導体から形成されたチオ尿素の錯体が存在する。従って、チオ尿素の錯体に近い極性を有する溶液（極性溶媒）を使用すれば、容易にチオ尿素の錯体を溶液中に溶解させることができ、樹脂基板１０上から効率よくめっき液２６を除去してもよい。すなわち、チオ尿素の錯体と極性の近い、アミンを含有する溶液３４を使用することで、効率よくめっき液２６を除去してもよい。
なお、溶液３４に含有されるアミンは、例えば、エタノールアミン、プロパノールアミン、ブタノールアミン、Ｎ（β―アミノエチル）エタノールアミン、ジエタノールアミン、ジプロパノールアミン、Ｎ−メチルエタノールアミン、イソプロパノールアミン及びＮ−エチルエタノールアミンの内のいずれか１つ、又は、２つ以上であってもよい。あるいは、溶液３４は、前記アミン類とエチレングリコールモノヘキシルエーテル、エチレングリコールフェニールエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル等のグリコールエーテル類とを含んでもよい。このとき、溶液３４に含まれるアミン類の濃度を２０〜５０％の範囲で混合することで、より洗浄効果を高めてもよい。また、溶液３４は、界面活性剤をさらに含んでいてもよい。これによれば、さらに効率よくめっき液２６を除去することができる。
本実施の形態に係る配線基板の製造方法では、酸性溶液を使用して行う洗浄及びアルカリ性溶液を使用して行う洗浄の両方によって、樹脂基板１０を洗浄してもよい。その場合、樹脂基板１０の洗浄は、酸性溶液を使用して行う第１の洗浄と、第１の洗浄後に、アルカリ性溶液を使用して行う第２の洗浄と、を含む。すなわち、酸性溶液を使用して樹脂基板１０を洗浄した後に、アルカリ性溶液を使用して樹脂基板１０を洗浄してもよい。あるいは、樹脂基板１０の洗浄は、アルカリ性溶液を使用して行う第１の洗浄と、第１の洗浄後に、酸性溶液を使用して行う第２の洗浄と、を含んでもよい。すなわち、アルカリ性溶液を使用して樹脂基板１０を洗浄した後に、酸性溶液を使用して樹脂基板１０を洗浄してもよい。
酸性溶液を使用して行う洗浄及びアルカリ性溶液を使用して行う洗浄の両方によって、樹脂基板１０の洗浄を行う場合、後行の洗浄工程によって、樹脂基板１０から、先行の洗浄工程の溶液を除去してもよい。あるいは、先行の洗浄工程の溶液が後行の洗浄工程の溶液によって中和されるように、後行の洗浄工程を行ってもよい。
洗浄工程は、溶液３４（あるいは、樹脂基板１０及び配線パターン２０）を３０℃以上、好ましくは５０〜７０℃に加熱し、攪拌しながら行ってもよい。これによれば、効率よく洗浄工程を行うことができる。なお、酸性溶液及びアルカリ性溶液は、既に公知になっているいずれかの溶液を利用してもよい。また、酸性溶液として、例えば、硫酸や塩酸を利用してもよい。洗浄工程は、さらに、樹脂基板１０上から、溶液３４を除去する工程を含んでいてもよい。
なお、これらの洗浄工程は、樹脂基板１０及び配線パターン２０（めっき層２８）に損傷を与えないように行うことが好ましい。樹脂基板１０及び配線パターン２０（めっき層２８）に損傷を与えないように、溶液３４の濃度や洗浄工程の時間を調整して、洗浄工程を行ってもよい。また、樹脂基板１０の洗浄は、溶液３４が樹脂基板１０上を流動する際の物理的な力を、あわせて利用してもよい。
なお、本実施の形態に係る配線基板の製造方法では、上記、無電解めっき処理の直後は、図５に示すように、めっき層２８、めっき層３０、取り残し２２，２４以外に、樹脂基板１０上にめっき液２６の残渣が存在してもよい。特に、配線パターン２０間に、めっき液２６が残留することがあり得る。また、樹脂基板１０上には、めっき液２６に含まれていた金属３２が付着することもある。そして、配線基板の品質の劣化防止や、マイグレーションの発生を防止するためには、上記、樹脂基板１０の洗浄で、めっき層３０、取り残し２２，２４以外に、樹脂基板１０上からめっき液２６の残渣を洗浄することが好ましく、また、樹脂基板１０上から金属３２を洗浄することが好ましい。
本実施の形態に係る配線基板の製造方法は、樹脂基板１０（めっき層２８）を加熱する工程を含んでいてもよい。これにより、ウイスカーの発生を防止することが出来るため、信頼性の高い配線基板を製造することができる。
本実施の形態に係る配線基板の製造方法は、図８及び図９に示すように、樹脂基板１０にレジスト層３６を形成することを含んでもよい。レジスト層３６を、めっき層２８（配線パターン２０）を部分的に覆うように形成してもよい。ここで、図９は、図８のIX−IX線断面の一部拡大図である。レジスト層３６によってめっき層２８（配線パターン２０）の腐食やショート等を防止することが出来るため、信頼性の高い配線基板を製造することができる。レジスト層３６は、図８に示すように、開口３８を有していてもよい。開口３８からめっき層２８の一部を露出させて、半導体チップなどの電子部品との電気的な接続に利用してもよい。本工程は、めっき液２６の洗浄工程の後に行ってもよい。これにより、樹脂基板１０とレジスト層３６との間にめっき液２６が残存することを防止することができ、めっき液２６による品質の劣化や、マイグレーションが発生しにくい、信頼性の高い配線基板を製造することができる。そして、検査工程や、樹脂基板１０を切断する工程等を経て、配線基板１を製造してもよい（図１０参照）。ただし、樹脂基板１０を切断しない状態を指して、配線基板と称してもよい（図８及び図９参照）。
そして、図１０には、本発明を適用した実施の形態に係る方法で製造した配線基板１を有する電子モジュール１０００を示す。電子モジュール１０００では、配線基板１に半導体チップ２が実装されてなる。半導体チップ２を実装する方法は特に限定されず、既に公知となっている実装方法のいずれかを適用してもよい。なお、電子モジュール１０００は、表示デバイスであってもよい。表示デバイスは、例えば、液晶表示デバイスやＥＬ（Electrical Luminescence）表示デバイスであってもよい。さらに、配線基板１を有する電子機器として、図１１にノート型パーソナルコンピュータ２０００を、図１２に携帯電話３０００を、それぞれ示す。
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び結果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。さらに、本発明は、実施の形態で説明した技術的事項のいずれかを限定的に除外した内容を含む。あるいは、本発明は、上述した実施の形態から公知技術を限定的に除外した内容を含む。
本実施の形態に係る配線基板の製造方法について説明するための図である。 本実施の形態に係る配線基板の製造方法について説明するための図である。 本実施の形態に係る配線基板の製造方法について説明するための図である。 本実施の形態に係る配線基板の製造方法について説明するための図である。 本実施の形態に係る配線基板の製造方法について説明するための図である。 本実施の形態に係る配線基板の製造方法について説明するための図である。 本実施の形態に係る配線基板の製造方法について説明するための図である。 本実施の形態に係る配線基板の製造方法について説明するための図である。 本実施の形態に係る配線基板の製造方法について説明するための図である。 本実施の形態に係る方法で製造した配線基板を有する電子モジュールを示す図である。 本実施の形態に係る方法で製造した配線基板を有する電子機器を示す図である。 本実施の形態に係る方法で製造した配線基板を有する電子機器を示す図である。
符号の説明
１０…樹脂基板 １２…第１の層 １４…第２の層 １６…金属層 １８…デバイス・ホール ２０…配線パターン ２２…取り残し ２４…取り残し ２６…めっき液 ２８…めっき層 ３０…めっき層 ３２…金属 ３４…溶液 ３６…レジスト層 ３８…開口

Claims (2)

  1. 第１の層及び前記第１の層上に形成された第２の層を含む金属層が形成された樹脂基板を用意すること、
    前記金属層をエッチングして、パターニングされた前記第１の層及び前記第２の層を含む配線パターンを形成し、前記第１の層の一部を前記配線パターンの前記第２の層の外に取り残すこと、
    前記配線パターン及び前記第１の層の取り残しに対して、前記樹脂基板の洗浄を経ないで、無電解めっき処理を行うこと、及び、その後、
    前記樹脂基板を洗浄すること、
    を含み、
    前記樹脂基板の洗浄は、前記無電解めっき処理によって前記第１の層の取り残しに析出した金属及び前記第１の層の取り残しを溶解して除去するための酸性溶液を使用して行う第１の洗浄と、
    前記第１の洗浄後に、前記樹脂基板を溶解して前記第１の層の取り残しを支持する部分を除去するためのアルカリ性溶液を使用して行う第２の洗浄と、
    を含む配線基板の製造方法。
  2. 請求項１記載の配線基板の製造方法において、
    前記第１の層の取り残しは、前記第１の層の、前記配線パターンにおける前記第２の層からはみ出る部分を含む配線基板の製造方法。
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