JPH11274698A

JPH11274698A - プリント配線板の製造方法

Info

Publication number: JPH11274698A
Application number: JP10074452A
Authority: JP
Inventors: Sakae Kirita; 栄桐田; Kazumi Tanaka; 一美田中; Keiichi Kishimoto; 圭一岸本; Masaki Uemae; 昌己上前
Original assignee: EASTERN DENSHI KOGYO KK; Nippon Carbide Industries Co Inc
Current assignee: EASTERN DENSHI KOGYO KK; Nippon Carbide Industries Co Inc
Priority date: 1998-03-23
Filing date: 1998-03-23
Publication date: 1999-10-08

Abstract

(57)【要約】【課題】高密度基板のソルダレジスト層を、高精度で
低コストで且つ短いリードタイムで製造できるプリント
配線板の製造方法の実現。【解決手段】少なくとも絶縁性ベース31と導体層32と
を備えるプリント配線板の製造方法であって、プリント
配線板上に、ソルダレジスト層の材料層35を形成する工
程と、ソルダレジスト層のパターンに従ってレーザビー
ム37をソルダレジスト材料層35に照射する工程とを備え
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、精密なプリント配
線板を低コストで製造するプリント配線板の製造方法に
関し、特に保護層としてプリント配線板の最上位に形成
するソルダーレジスト層を精密に形成する製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】集積回路の微細化・高集積化に応じて、
プリント配線板の微細化及び高集積化が進められてお
り、配線の微細化と共に、片面基板から、両面基板、更
には両面多層基板と技術が発展している。多層基板につ
いても、スルーホール基板から集積度の高いビルドアッ
プ基板が使用されるようになってきた。本発明は、いず
れのプリント配線板にも適用可能であるが、ビルドアッ
プ基板を例として従来のプリント配線板の製造方法を簡
単に説明する。

【０００３】図１は、ビルドアップ基板の構造例を示す
図である。ガラス・エポキシ基板の両面板などをコア基
板１１とし、その上に金属導体層１２を形成する。この
金属導体層は、例えば、銅箔を接着したり、銅メッキし
て形成する。導体層における配線の形成はフォトリソグ
ラフィで行う。金属導体層を形成した基板の上に感光性
樹脂（フォトレジスト）を塗布するか又はドライフィル
ムレジスト（ＤＦＲ）を貼付けた後、配線の回路パター
ンを露光して光照射部分のレジストを硬化させる。次
に、現像して未硬化レジスト部分を除去し、配線の回路
パターンに対応したフォトレジスト層を得る。この状態
で溶解液に漬けてエッチングし、露出した銅箔部分を除
去した後、残存したレジスト層を剥離して、第１層目の
導体層１２を得る。

【０００４】次に、導体層を含む表面に紫外線などの光
で硬化する感光性樹脂を塗布し、ビアホール（via hol
e）１４の部分を除いて硬化用の光を照射する。この光
照射は、例えば、ビアホール１４の部分を遮光したマス
クを介して硬化用の光を照射することで行う。光照射し
た感光性樹脂を薬品で現像すると、光が照射されなかっ
たビアホール１４の部分の感光性樹脂が除かれ、導体層
が露出する。除かれなかった感光性樹脂は、第１層目の
絶縁層１３になる。ここで、必要に応じて加熱して十分
な硬化を行う。次に、絶縁層表面を粗化処理して５μｍ
〜１０μｍ程度の凹凸を作り、絶縁層に導体層が食い込
み、ピール強度が上がるようにする。次に、無電解メッ
キと電解メッキを続けて行い、２層目の導体層を形成す
る。この時、ビアホール１４の内部もメッキされ、下層
の導体層と層間接続される。上記と同様に、フォトリソ
グラフィとエッチッグにより第２層目の導体層１５が形
成される。

【０００５】以上の処理を繰り返して層を積み上げてい
く。最後の導体層を形成する時に図１に示すように、ス
ルーホール用の穴１８をあけ、最後の導体層１９をメッ
キする。この時、スルーホール用の穴１８の内面にも導
体層１９が形成される。同様に、フォトリソグラフィと
エッチッグにより最後の導体層におけるパターンを形成
する。更にソルダレジスト層２０として絶縁性樹脂を形
成してビルドアップ基板が完成する。ソルダレジスト層
２０は、耐熱性被覆材料で、ソルダリング（はんだ付
け）作業の際にこの部分にはんだが付かないように保護
するもので、電子部品を接続する導体層の部分にはソル
ダレジスト層がない穴を形成する。

【０００６】ソルダレジスト層２０は、これまで主とし
てスクリーン印刷により形成されてきた。スクリーン印
刷法は、印刷した後乾燥して硬化すればよく生産性が高
いので量産に適した方法であるが、スクリーン印刷時の
版の伸縮などのために十分な位置合わせ精度が得られな
いことや、パターンエッジでのかすれやランド部でのに
じみなどによるソルダリングの不具合の発生などの理由
から、高い位置合わせ精度の要求される高密度（高解像
度）のプリント配線板への適用には限界があった。そこ
で、絶縁層と同様に、高密度のプリント配線板では感光
性樹脂を使用して露光・現像するリソグラフィ法が使用
されるようになってきた。リソグラフィ法は、上記のよ
うに高解像度であるという利点を有するが、感光性樹脂
の塗布、露光、現像、熱乾燥という工程が必要な上、パ
ターンの基になるマスクを製作する必要があるので、ス
クリーン印刷法に比べて製造工程が複雑でコストが高く
なるという問題があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】近年、プリント配線板
は益々高密度化が進められており、スクリーン印刷法に
よるソルダレジスト層の形成では対応できなくなってい
る。そのため、リソグラフィ法が使用されることが多く
なってきたが、上記のように工程が複雑で高コストであ
るという問題があった。

【０００８】更に、パターンの基になるマスクはフィル
ムで形成され、コンピュータなどからパターンデータを
フィルム露光装置に出力し、フィルム露光装置でパター
ンデータに対応したマスクフィルムを製作していた。マ
スクフィルムはフィルムであるため、温度や湿度により
伸縮し、その分位置合わせ精度が低下するという問題が
あった。

【０００９】また、近年プリント配線板についても需要
の変化に対応できるフレキシブルな生産が要求されてお
り、多品種少量生産に対応できることが求められてい
る。しかし、マスクフィルムを使用する場合には、プリ
ント配線板の製造を開始する前にマスクフィルムを準備
する必要があり、製造を開始するまでのリードタイムが
長く、フレキシブル生産という点で問題があった。

【００１０】本発明は、このような問題点を解決するこ
とを目的とし、高密度基板のソルダレジスト層を、高精
度で低コストで且つ短いリードタイムで製造できるプリ
ント配線板の製造方法の実現を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を実現するた
め、本発明のプリント配線板の製造方法は、ソルダレジ
スト層のパターンに従ってレーザビームをソルダレジス
ト層の材料層に照射して、ソルダレジスト層を形成す
る。すなわち、本発明のプリント配線板の製造方法は、
少なくとも絶縁性ベースと導体層とを備えるプリント配
線板の製造方法であって、プリント配線板上に、保護層
であるソルダレジスト層の材料層を形成する工程と、ソ
ルダレジスト層のパターンに従ってレーザビームをソル
ダレジスト材料層に照射する工程とを備えることを特徴
とする。

【００１２】本発明のプリント配線板の製造方法によれ
ば、ソルダレジスト層のパターンはレーザ照射装置の機
械制御及びレーザビームをオン・オフ制御、走査制御す
ることによって形成されるため位置合わせ精度が高く、
高密度のプリント配線板に適用可能である。更に、レー
ザビーム照射装置によるソルダレジスト層のパターン
は、レーザビーム照射装置に直接パターンデータを与え
ることにより行えるため、マスクフィルムを製作する必
要がなく経済的でありリードタイムが短くなる。

【００１３】ソルダレジスト層を形成する材料としてポ
ジ型又はネガ型の感光性樹脂を使用し、感光性樹脂が感
光する波長のレーザビームを使用してパターン照射を行
った後、現像と乾燥を行ってもよいが、光硬化型、熱硬
化型などの樹脂を使用すれば現像が必要なく、工程が簡
単である。また、レーザビームのエネルギビームとして
の特性に着目して、レーザビームを照射した部分のソル
ダレジスト層を溶融・蒸発・解離・分解させるようにし
てもよい。この場合、ソルダレジスト層の材料層を硬化
させた後レーザビームを照射することが望ましい。

【００１４】レーザビームを照射してソルダレジスト層
を溶融・蒸発・解離・分解させる場合、ソルダレジスト
層とその下層の材質の違いにより、レーザビームが照射
された上層のソルダレジスト層は溶融・蒸発・解離・分
解するが、下層の部分は影響されないようにレーザビー
ムのエネルギ密度ショット数及び照射時間などの照射条
件を設定する。ソルダレジスト層に穴を設ける部分は、
電子部品を接続する部分であり、ソルダレジスト層の穴
部分には導体層があるのが一般的である。レーザビーム
が照射されたソルダレジスト層は溶融・蒸発・解離・分
解され導体層が露出される。

【００１５】上記のような条件で、導体層の上のソルダ
レジスト層に穴をあける場合、導体層の範囲外に穴を開
ける場合には、導体層の範囲外については上記の条件が
適用できないので、穴は導体層の範囲内にあることが望
ましい。なお、レーザビームの照射条件を適当に選択す
れば、レーザビームを照射して絶縁層の上のソルダレジ
スト層のみを溶融・蒸発・解離・分解させて穴をあける
こともできる。この場合、光吸収波長の異なるソルダレ
ジスト層と絶縁層を選択し、ソルダレジスト層により吸
収され易いレーザビームを使用する。

【００１６】また、ソルダレジスト層を溶融・蒸発・解
離・分解させて形成した穴は、エッジがテーパ状で、電
子部品のはんだ付けした時の状態が良好である。なお、
プリント配線板は、片面基板、両面基板、多層基板など
各種あるが、いずれも表面にはソルダレジスト層を形成
するので、本発明はどのような構造のプリント配線板に
も適用可能である。また、プリント配線板のベースとな
る基板は、フレキシブル基板、リジッド基板などどのよ
うなものでもよい。更に、ソルダレジスト層を形成する
前の状態までプリント配線板を形成するのは、サブトラ
クティブ法、アディティブ法、セミアディティブ法など
どのような方法で製作されてもよい。

【００１７】更に、プリント配線板を構成する絶縁層の
材料もどのようなものでもよいが、例えば、エポキシ樹
脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹
脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンオキ
シド樹脂、ビスマレイミド樹脂、トリアジン樹脂などの
少なくとも一種類を主成分とすることが望ましい。更
に、ガラス、アラミド、紙、多孔質ポリテトラフルオロ
エチレン、クォーツなどの織布、不織布などに樹脂類を
含浸させた絶縁樹脂を使用してもよく、樹脂ビーズ、ア
ルミナ粉、酸化チタン粉、炭酸カルシウム粉などの有機
・無機の充填材が充填されていてもよい。

【００１８】更に、プリント配線板を構成する導体層の
材料もどのようなものでもよいが、例えば、銅、ステン
レス、ニクロム、タングステン、アルミニウムなどの金
属箔又は導電ペーストを使用することが好ましく、電解
銅を使用すれば更に好ましい。更に、上にソルダレジス
ト層の穴を形成する導体の部分は導体パッドと呼ばれる
が、この形状は、円形、四角形、矩形、多角形、変形形
状、ティアドロップ形などどのような形状でもよく、ソ
ルダレジスト層の穴も同様にどのような形状でもよく、
その形状は搭載する電子部品の電極の形状により決定さ
れる。

【００１９】レーザビームを出力するレーザ照射装置の
光源としては、２０μｍ〜０．０１μｍの波長のレーザ
が例示できる。好ましくは、２μｍ〜０．１μｍの波長
のレーザである。更に好ましくは、ソルダレジスト層の
材料を解離、分解して熱損傷が少なく、炭化現象がない
ためにデスミア処理が不要な０．４μｍ〜０．１μｍの
レーザである。光源の選択に際しては、使用するソルダ
レジスト層の材料、更には導体層、絶縁層の材料などを
考慮して決定する。

【００２０】ソルダレジスト層の材料は自然硬化型、熱
硬化型、光硬化型などの各種樹脂が使用可能であり、後
述する実施例では、太陽インキ製造（株）製のアルカリ
現像形ソルダレジスト「ＰＳＲ−４０００ＡＵＳ５」
（商品名）を使用したが、他にもエポキシ系、ポリエス
テル系、フェノール系、アクリル系、シリコン系、ポリ
ウレタン系などのソルダレジスト材料が使用できる。

【００２１】また、ソルダレジスト材料層の形成は、塗
布（コーティング）塗装、浸漬（ディップ）、印刷など
どのような方法を使用してもよく、フィルム状のものを
貼り付けてもよい。また、ソルダレジスト層の厚さも特
に限定されないが、ドライの厚みで１〜１００μｍ、よ
り好ましくは１〜５０μｍである。

【００２２】

【発明の実施の形態】図２は、本発明の第１実施例のプ
リント配線板の製造方法を示す図である。ここでは、両
面基板を例とした製造方法を説明するが、どのようなプ
リント配線板でも同じである。まず、厚さ１８μｍの電
解銅箔３２が両面に貼られたガラスエポキシ樹脂板３１
の両面プリント基板３０にＮＣドリルにてφ０．２５ｍ
ｍの貫通孔３４を形成し、無電解銅メッキにより電解銅
箔の表面及び貫通孔３４の内壁面に両面の電解銅箔を接
続するスルーホール３３を形成する。従って、表面の電
解銅箔３２はメッキの分だけ厚くなる。次に、感光性の
ドライフィルム貼り付け、フォトマスクを用いて紫外線
（ＵＶ）露光した後、現像・電解銅箔のエッチング、及
びドライフィルムの剥離を行って、回路パターンを形成
する。この状態が図２の（１）である。

【００２３】次に、プリント配線板３０の全面に太陽イ
ンキ製造（株）製のアルカリ現像形ソルダレジスト「Ｐ
ＳＲ−４０００ＡＵＳ５」（商品名）を３０μｍの厚
さにほぼ全面スクリーン印刷し、８０℃で２０分間予備
乾燥し、更に１５０℃で６０分間熱硬化し、１０００ｍ
Ｊ／ｃｍ²の露光量でポストＵＶ露光する。この状態が
図２の（２）である。

【００２４】次に、プリント配線板３０を、炭酸ガスレ
ーザ装置の加工テーブルに位置決めしてセットする。炭
酸ガスレーザ装置は、図３に示すように、精密に移動可
能なステージ４２にプリント配線板３０を載置し、一方
向に移動させる。レーザ照射装置３０は、レーザビーム
をプリント配線板３０のソルダレジスト層上に収束しな
がら走査する。レーザビームはオン・オフ制御され、ソ
ルダレジスト層の穴を開ける部分にレーザビームを照射
する。一般に、レーザ照射装置４１は一方向の走査を高
速に繰り返し、プリント配線板３０を載置したステージ
４２が走査方向に垂直な方向に移動することにより基板
全面が走査されるようになっている。照射パターンに従
ってレーザビームの走査位置に応じてレーザビームをオ
ン・オフすることにより、所望のパターンに照射するこ
とができる。照射制御部４３は、炭酸ガスレーザ装置の
照射を制御する部分で、ＣＡＤシステムなどで作成され
照射データ記憶手段４５に記憶された照射パターンデー
タを読み出し、ステージ制御部４４を介してステージ４
２の移動を制御しながらレーザ照射装置４１の走査に同
期してレーザビームをオン・オフ制御する。この実施例
で使用する炭酸ガスレーザ装置は、パルス幅５０μｓ、
周波数３００Ｈｚ、ビーム径１２０μｍである。

【００２５】図２の（３）に示すように、図３の炭酸ガ
スレーザ装置を使用して、ソルダレジスト層の穴を開け
る部分にレーザビーム３７を照射する。レーザビームが
照射されたソルダレジスト層の部分は、溶融して蒸発
し、穴３６が形成される。ここでは、ＩＣ搭載用に０．
３０×０．１５ｍｍの長方形の穴を、はんだバンプ用に
直径０．１２ｍｍの円形の穴を形成した。穴を形成した
状態で炭化物が残るので、デスミア処理をして表面を清
浄にする。

【００２６】次に、残存したソルダレジストの上に搭載
する電子部品の記号などをシルク印刷してプリント配線
板が完成する。以上説明した第１実施例のプリント配線
板の製造方法は、ソルダレジスト層の穴（パッド）が直
接描画できるため、製造工程が簡略となり、しかもレー
ザビームを正確に照射するため、微細で位置精度がよ
い。また、ソルダレジスト層のパッドは、上方部がやや
開いたテーパ状であり、はんだの乗り状態及び切れ状態
が良好であり、電子部品を搭載する時のトラブルが低減
される。

【００２７】ここで、レーザビームの照射部分における
溶融・蒸発作用について、図４を参照しながら考察す
る。図４の（１）に示すように、基板３１の上に金属導
体層３２が形成され、その上に基板３１の全面に渡って
ソルダレジスト材料層３５が形成されているとする。ソ
ルダレジスト材料層３５は、乾燥・自然硬化・熱硬化・
光硬化などで硬化している。金属導体層３２の上にレー
ザビーム３７を照射して穴３６を形成する。照射された
レーザビーム３７はソルダレジスト材料層３５で吸収さ
れ、一部が金属導体層３２に達して吸収されると共に反
射される。レーザビーム３７を吸収したソルダレジスト
材料層３５と金属導体層３２は温度が急激に上昇する。
ソルダレジスト材料層３５は上層にあるのでレーザビー
ム３７をより吸収する上、金属導体層３２に比べて熱伝
導率が低く、周囲に熱が拡散しない。更に、金属導体層
３２の熱は金属導体層を伝わって他の部分に拡散する。
従って、ソルダレジスト材料層３５は金属導体層３２よ
り高温になる。更に、ソルダレジスト材料層３５は金属
導体層３２に比べて溶融温度が低いので、ソルダレジス
ト材料層３５は溶融して蒸発するが、金属導体層３２は
そのままの状態である。

【００２８】第１実施例ではレーザ光源として炭酸ガス
レーザを使用したが、第２実施例では紫外線（ＵＶ）レ
ーザを使用する。第１実施例と異なるのは、使用するソ
ルダレジストが〔太陽インキ製造（株）製の熱硬化型Ｓ
−２２〕であり、それを３０μｍ、１４０℃２０分の硬
化で形成した後、３５５ｎｍの波長の紫外線レーザを照
射してパターンを形成する点である。ＵＶレーザを使用
した場合、デスミア処理が不要である。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高分解能と精密な位置合わせ精度が要求される高密度基
板のソルダレジスト層を、低コストで且つ短いリードタ
イムで製造できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のビルドアップ法によるプリント配線板の
構造を説明する図である。

【図２】本発明の第１実施例のプリント配線板の製造工
程を説明する図である。

【図３】第１実施例で使用する炭酸ガスレーザ装置のブ
ロック構成図である。

【図４】導体層の上のソルダレジスト層に穴を形成する
場合の露光作用を説明する図である。

【符号の説明】

３０…プリント配線板３１…基板（絶縁性ベース、コア）３２…導体層３３…スルーホール導体層３４…スルーホール３５…ソルダレジスト層３６…穴（パッド）４１…レーザ照射装置４２…ステージ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者上前昌己福島県須賀川市大字岩淵字笠木176−120

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも絶縁性ベースと導体層とを備
えるプリント配線板の製造方法であって、当該プリント配線板上に、ソルダレジスト層の材料層を
形成する工程と、前記ソルダレジスト層のパターンに従ってレーザビーム
を前記ソルダレジスト材料層に照射する工程とを備える
ことを特徴とするプリント配線板の製造方法。
【請求項２】請求項１に記載のプリント配線板の製造
方法であって、前記ソルダレジスト層の材料層を硬化させた後、前記レ
ーザビームの照射された部分の前記ソルダレジスト層の
材料層は、溶融・蒸発・解離、または／及び分解するプ
リント配線板の製造方法。
【請求項３】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、前記ソルダレジスト層のパターンは、前記導体層上の穴
であり、該穴は前記導体層の範囲内にあるプリント配線
板の製造方法。