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発明の名称 配線パターン形成方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平6−244535
公開日 平成6年(1994)9月2日
出願番号 特願平5−26897
出願日 平成5年(1993)2月16日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】武 顕次郎
発明者 小林 史朗 / 赤星 晴夫 / 和嶋 元世
要約 目的
銅配線パターン側壁部全面に半田膜を均一に形成することにより、下地銅箔のエッチング時の配線パターンのサイドエッチングを防止する。

構成
銅めっきパターン5が形成された配線板を、銅置換型の化学半田めっき液に浸漬して、化学半田めっき処理を行い、化学半田めっき膜7を形成する。次いで、この配線板を電解半田めっき液中に浸漬して電解めっき処理を行い、化学めっき膜7の上に電解半田めっき膜8を形成する。レジストパターン3を剥離除去し、下地銅箔2をエッチング液により湿式除去した後、さらに、めっきの全てを除去して、基板上に独立した銅配線パターンを形成する。
特許請求の範囲
【請求項1】 下地銅箔を有する銅張積層板の表面に回路形成パターンに応じたレジストを設け、該レジスト開口部に銅めっきを行う工程と、該銅めっき表面に半田めっきを行う工程と、前記レジストを剥離する工程と、前記半田めっきを行う工程により形成された半田めっき膜をエッチングレジストとして下地銅箔をエッチング除去する工程とによる配線パターン形成方法において、前記半田めっき膜の少なくとも一部を、銅置換型の化学半田めっき液中へ被処理基板を浸漬処理することにより形成することを特徴とする配線パターン形成方法。
【請求項2】 下地銅箔を有する銅張積層板の表面に回路形成パターンに応じたレジストを設け、該レジスト開口部に銅めっきを行う工程と、該銅めっき表面に半田めっきを行う工程と、前記レジストを剥離する工程と、前記半田めっきを行う工程により形成された半田めっき膜をエッチングレジストとして下地銅箔をエッチング除去する工程とによる配線パターン形成方法において、前記半田めっきを行う工程が、銅置換型の化学半田めっき液に、被処理基板を所定時間浸漬処理する化学半田めっき工程と、電解半田めっき液内で電解処理する電解半田めっき工程との2段階の工程からなることを特徴とする配線パターン形成方法。
【請求項3】 前記半田めっきの前処理工程として、被処理基板を沸騰水中に浸漬した後、急冷し、銅めっきパターンとレジストとの界面の隙間内の空気を除去し、隙間内を水で置換する工程を含むことを特徴とする請求項1または2記載の配線パターン形成方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、プリント配線板の配線パターン形成方法に係り、特に、高密度で微細なパターンを高精度に形成するために使用して好適なプリント配線板の配線パターン形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】プリント配線板の配線パターンを形成する方法として、エッチング法と呼ばれる方法が知られている。この方法は、銅張積層板の表面に回路形成パターンに応じたエッチングレジストを設け、回路以外の部分の銅箔をエッチング除去するというものである。
【0003】しかし、前述したエッチング法は、レジストの下の銅もサイドエッチングされるため、回路の断面形状を基板側底部の幅が広い台形状にしてしまい、そのため、配線が高密度になり配線の幅が回路厚さに近づいてくると、充分な回路断面積を得ることが困難であるという問題点を有している。また、この従来技術は、エッチングの加工のバラツキが大きいために、微細配線を高精度に形成することが困難であるという問題点を有している。
【0004】前述の問題点を解決し、高密度の配線を高精度に形成する他の方法として、パターンめっき法と呼ばれる技術が知られている。
【0005】このパターンめっき法は、銅張積層板の表面に回路形成パターンに応じためっきレジストを設け、レジスト開口部に銅めっきを行い、さらに、銅めっき表面に半田をめっきし、そして、めっきレジストを剥離した後、半田めっきをエッチングレジストとして下地銅箔をエッチング除去する工程により絶縁基板上に配線パターンを形成するというものである。
【0006】この方法は、配線パターンがめっきレジストの形通りに形成されるため、回路断面の形状を矩形状とすることができ、また、レジストの形成精度も高いので高精度の配線パターンを高密度に形成することが可能なものである。
【0007】しかし、パターンめっき法は、エッチング法と同様に下地銅箔のエッチング時に銅めっきがサイドエッチングされ、配線パターンの幅、断面積が減少するという問題点を有している。
【0008】このパターンめっき法の問題点を解決し、下地銅箔のエッチング時の配線パターンのサイドエッチングを防止するために、銅配線パターンの側壁部にも半田めっき膜を形成するという、パターンめっき法を改良した従来技術として、例えば、特開昭62−262489号公報、特開63−69290号公報、特開平3−222392号公報等に記載された技術が知られている。
【0009】これらの従来技術は、フォトレジスト現像を繰り返すことにより、めっきレジストと銅配線パターンとの間に隙間を形成し、その後半田めっきを行うという方法、あるいは、銅張積層板とフォトレジストとの熱膨張差の違いによって生じる銅配線パターンとめっきレジストとの界面隙間を利用し、適正電流及び低電流によるめっき電流を交互に繰り返し流すことにより、配線パターンの側壁部に直接電解半田めっき膜を形成するという方法である。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来技術のフォトレジスト現像を繰り返す方法は、露光現像を少なくとも2回行うため、回路に寸法ずれが生じやすく、高密度高精度の配線パターンを形成することが困難であり、また、工程数の増加が避けられないという問題点を有している。
【0011】一方、銅配線パターンとめっきレジストとの界面の隙間を利用し、適正電流及び低電流のめっき電流を交互に繰り返し流すことにより配線パターンの側壁部に直接半田膜を形成するという従来技術は、工程数を増加させることなく、また、寸法ずれも少い点で優れた方法である。
【0012】そして、この方法の特徴は、半田めっき時、レジストと銅めっきパターンとの界面の隙間部における半田金属イオンの析出による半田金属の消費と拡散による供給とをバランスさせるために、比較的低い電流密度の適正電流を一定時間印加し、隙間内の金属イオン量に相当した半田をパターン側壁部に析出させ、次いで、適正電流の10%以下の低電流を一定時間印加している間に、隙間内部に金属イオンを供給することを繰り返すことにある。
【0013】しかし、従来技術によるこの方法は、常にめっき電流を印加しているため、半田金属イオンが隙間の底部まで拡散する前に隙間の入口付近のパターン側壁部に析出してしまい、側壁部全体を均一に半田膜で被覆することができないという問題点を有している。このため、この従来技術は、パターン側壁部の基材側底部を充分に半田膜で被覆することができず、この部分でのサイドエッチング量が大きくなり、パターンの断面積の減少により配線抵抗を増加させていまうという問題点を生じさせるものである。
【0014】本発明の目的は、前述した従来技術の問題点を解決し、銅配線パターンとレジストとの界面隙間を利用し半田膜を形成する際に、銅配線パターン側壁部全面に半田膜を均一に形成することを可能にして、下地銅箔のエッチング時の配線パターンのサイドエッチングを防止し、配線抵抗の増加を抑制して、高密度高精度の配線パターンを形成することのできる配線パターン形成方法を提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明によれば前記目的は、銅に対し選択的に被覆性に優れた銅置換型の化学半田めっき液に被処理基板を浸漬することにより半田めっきを行い、銅配線パターンの上部表面のみならず配線パターン側壁部全面に化学半田めっき膜を形成し、この化学半田めっき処理を施した後、化学めっき膜の耐薬品性の改善のために、電解半田めっき処理を施すことにより、化学めっき膜の上に耐薬品性に優れた電解半田めっき膜をさらに被覆するようにすることにより達成される。
【0016】本発明は、これにより、半田のエッチングレジストとしての機能を向上させ、配線パターンのサイドエッチングを防止することができる。
【0017】
【作用】一般に、下地銅箔のエッチング時、配線パターンのサイドエッチングを防止するには、パターンの上部表面だけでなく側壁部全面を半田めっき膜で被覆する必要がある。そして、パターンめっき法により、フォトレジストに設けた開口部に配線パターンを作成した後、配線パターンとフォトレジストとの界面には銅張積層板とフォトレジストフィルムとの熱膨張差によって生じる幅が0.5μm〜2.0μm前後の隙間が生じる。
【0018】この界面の隙間を利用して配線パターンの側壁部に半田を均一に直接めっきすることができれば、工程数を増加させることなく、エッチング時にサイドエッチングを防止することができる。
【0019】本発明者等は、この隙間を介して配線パターンの側壁部に均一に半田をめっきする方法について詳細に検討した結果、半田めっきする際、銅置換型の化学半田めっき液に被処理基板を浸漬することにより、銅配線パターン上部のみならずパターン側壁部全面にも半田膜が析出することを見出した。
【0020】この銅置換型の化学半田めっき液は、銅よりも酸化還元電位が低い、すなわち、イオン化傾向が高い錫及び鉛のイオンを含有するものであり、この液中に銅を浸漬すると、銅表面上において銅を一部酸化溶解し、代わって錫及び鉛を還元析出するものである。
【0021】一般に、銅、錫、鉛の標準酸化還元電位は、(1)、(2)、(3)式に示すように、銅の酸化還元電位が、錫、鉛のそれに比較して高く、このため、錫、鉛が、銅の上に置換めっきされることはない。しかし、銅置換型の化学半田めっき液は、例えば、チオ尿素のような錯体形成剤を含有し、銅表面に(4)式に示すような、錫、鉛よりも低い電位を示すチオ錯体を形成する。
【0022】
【数1】

【0023】
【数2】

【0024】
【数3】

【0025】
【数4】

【0026】すなわち、銅置換型の化学半田めっき液に、被処理基板を浸漬することにより、めっき液と接触する銅表面に均一に半田を析出させることができる。
【0027】そして、銅配線パターンを形成してある基板を化学半田めっき液に浸漬すると、めっき液と接する銅配線パターン表面への半田膜の析出が進むが、配線パターンとレジスト界面との隙間内にはわずかな量のめっき液しか浸透することができないので、パターン側壁部の半田膜の成長は、めっき液に対して開放面があるパターン上部に比較してかなり時間がかかる。
【0028】銅置換型の半田めっき膜の成長速度は、めっき液の温度と浸漬時間に依存するが、通常のめっき液では膜厚が3〜5μmになると成長しなくなる。従って、充分な処理時間をかけることにより、銅配線パターン上部の半田膜の厚さを限界値である3μm〜5μm、パターン側壁部には、レジストと配線パターンとの間の隙間の幅である0.5μm〜2.0μmの半田膜を析出成長させることができ、銅配線パターンの上部表面のみならず側壁部にも均一に半田膜を形成することができる。
【0029】しかし、前述により形成された化学半田めっき膜は、ピンホール等の欠陥が多く、また、膜厚も厚くすることができないため、電解半田めっき膜に比較して、酸、アルカリ等の侵食性の液から下地金属を保護する能力がかなり劣る。例えば、化学半田めっきした銅を硫酸一過酸化水素系溶液のようなエッチング液に浸漬すると下地の銅がエッチングされてしまい、化学半田めっき膜は、エッチングレジストとしては充分に機能しない。
【0030】そこで、本発明は、化学半田めっき膜の保護性を向上させるため、化学めっき処理した後に電解半田めっき処理を行うことにより、下地金属である銅のエッチングを防止するようにしている。
【0031】すなわち、前述した化学めっき処理後の被処理物を電解半田めっき液中に浸漬して電解めっき処理を行うと、化学半田めっき膜の欠陥を通じて電解電流が流れ、欠陥部が電解半田で補修穴埋めされ、さらに、電流を流せば化学半田めっき膜の上にも半田を電解析出させることができる。本発明は、これにより、めっき膜を厚くすると共に、エッチング時の保護性を大幅に向上させることができる。
【0032】本発明は、前述したような作用機構より、銅配線パターンを形成した基板を銅置換型の化学半田めっき液に浸漬処理して配線パターン全面に半田膜を析出させた後、さらに、電解めっき処理を行うことによりエッチングレジスト機能に優れた半田膜を形成することができる。
【0033】なお、パターン側壁部への半田膜を厚くめっきするためには、銅配線パターンとレジストとの界面隙間への半田めっき液の浸透を促進する必要がある。このめっき液の浸透を促進する方法には、めっきを行う前に予め隙間内に水または水溶液を浸透させておく方法、めっき液中に界面活性剤を添加して隙間の壁面の濡れ性を向上させる方法等がある。
【0034】後者の方法は、工程数の増加を招くことはないが、界面活性剤の選定が難しいという問題点がある。一方、前者の方法は、隙間内に予め水膜ができていれば短時間に均一に半田めっき液が隙間内に浸透しやすい。そして、隙間内に水膜を形成する具体的方法として、半田めっきの前処理工程に被処理基板を沸騰水中に浸漬した後急冷し、隙間内の空気を除去し水で置換する方法が優れており、本発明は、この方法を使用している。
【0035】
【実施例】以下、本発明による配線パターン形成方法の一実施例を図面により詳細に説明する。
【0036】図1は本発明一実施例による配線パターン形成方法を説明する各工程における基板断面の形状を示す図である。図1において、1は絶縁基板、2は銅箔、3はレジストパターン、4は開口部、5は銅めっきパターン、6は隙間、7は化学半田めっき膜、8は電解半田めっき膜である。
【0037】(1)絶縁基板1の上に一定厚さの銅箔2が形成されて構成される銅張積層板を用意する〔図1(a)〕。
【0038】(2)銅張積層板の表面にドライフォトレジストフィルムをラミネートし、フォトマスクを介してパターンイメージを露光後現像を行い、配線パターンを形成する開口部4を持ったレジストパターン3を形成する〔図1(b)〕。
【0039】(3)その後、レジストパターン3の開口部4に電気めっきあるいは化学めっきにより銅めっきパターン5による配線を形成する。このとき、銅張り積層板とレジストフィルムとの熱膨張率の差により、めっき処理した後、レジストパターン3と銅めっきパターン5の界面に、0.5μm〜2.0μmの隙間6が形成される〔図1(c)〕。
【0040】(4)次に、この銅めっきパターン5が形成された配線板である被処理基板を、銅置換型の化学半田めっき液に浸漬して、化学半田めっき処理を行う。これにより、配線パターン上部表面に、3μm前後、側壁部に、隙間の巾に応じて0.5μm〜2.0μmの厚さの化学半田めっき膜7が形成される〔図1(d)〕。
【0041】(5)次いで、化学半田めっき膜7が形成された配線板を電解半田めっき液中に浸漬して電解めっき処理を行う。これにより、化学半田めっき膜7のピンホール等の欠陥が補修されて穴埋めされると共に、化学めっき膜7の上に電解半田めっき膜8が析出形成される〔図1(e)〕。
【0042】(6)レジストフィルムによるレジストパターン3を剥離除去し、銅箔2上に、化学半田めっき膜7と電解半田めっき膜8とにより被覆された銅めっきパターンを形成する〔図1(f)〕。
【0043】(7)レジストパターン3の除去後、下地銅箔2をエッチング液により湿式除去する。このとき、銅めっきパターン5は、パターンの側壁部側からはサイドエッチングされないが、銅箔2がエッチングにより薄くなるにつれて下地銅箔2のあった部分からわずかに侵食され、その断面が、絶縁基板1に接する部分に窪みが生じた形状となる〔図1(g)〕。
【0044】(8)最後に、銅めっきパターン5に被覆された電解半田めっき膜8と化学半田めっき膜7とを除去して、基板上に独立した銅配線パターンを形成する〔図1(h)〕。
【0045】前述の処理において、化学半田めっきの前処理工程として、被処理基板を沸騰水中に浸漬した後急冷し、隙間6内の空気を除去し水で置換しておく処理工程が設けられている。これにより、隙間6内の銅めっきパターン5の側壁に確実にめっき膜を形成することができる。この前処理工程は、電解半田めっき工程の前にも設けることができる。
【0046】図2は本発明の一実施例による効果を説明する図である。この図は、銅箔の厚さが12μmの銅張積層板を用い、この銅張積層板に図1(a)、(b)、(c)に示した処理を施し、全体幅と全体厚さとがともに70μmの銅めっきパターンを形成した後、本発明による種々の条件下で半田めっきを施し、下地銅箔をエッチングした後の銅配線パターンの基板面からのサイドエッチング高さH〔図1(g)〕を示すものである。
【0047】そして、化学半田めっき液は、銅置換型のめっき液を使用し、このめっき液の液温を60℃に保ち、銅板を10分間浸漬処理すると2μmの厚さのめっき膜が析出する特性を有している。また、化学めっき処理後の電解めっき処理は、温度20℃のほうふっ化液中で、電流密度2A/dm2の直流電流を印加して、厚さが5μmの電解半田めっき膜を析出させた。
【0048】図2に実施例1、2として示した例は、配線パターン側壁部に充分に厚く、かつ、エッチングレジスト性能に優れた半田膜が形成され、銅箔のエッチング時、側壁部側から直接サイドエッチングされることがなく、下地銅箔側からエッチングされるのみであり、エッチング高さを小さくすることができ、配線パターンの断面積の減少も僅かであった。
【0049】しかし、図2に実施例3として示した例は、化学半田めっきの処理時間が短く、配線パターン側壁部に充分厚い化学めっき膜を形成することができず、また、電解めっき処理によっても、側壁部にはほとんど半田を析出させることができなかった。このため、銅箔エッチング時のパターン側壁部側からのサイドエッチング量が大きくなった。
【0050】また、半田めっき前処理として沸騰水処理を施していない実施例4は、側壁部に半田が均一にめっきされないためにサイドエッチング量が大きくなった。
【0051】一方、電解めっき処理を行わず、化学半田めっき処理だけを行った比較例1は、化学めっき膜内の欠陥が多いために、めっき膜がエッチングレジストとして機能せず、また、電解半田めっき処理だけを行った比較例2は、配線パターン側壁部に、ほとんど半田を析出させることができず、いずれもサイドエッチング量が大きなものとなった。
【0052】前述した本発明の一実施例によれば、銅配線パターンとめっきレジストとの界面の隙間を利用し半田膜を形成する際に、銅配線パターン側壁部全面に化学半田めっき膜を形成した後、さらに、電解半田めっき膜を形成することにより、エッチングレジストとしての機能性に優れた半田膜を均一に形成することができるので、下地銅箔のエッチング時の配線パターンのサイドエッチングを防止し、配線抵抗の増加を抑制して、高密度高精度の配線パターンを形成することができる。
【0053】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、下地銅箔をエッチングする際の銅配線パターンのエッチング量を低減することができ、エッチング処理による配線抵抗の増加を防止し、配線抵抗の小さな微細回路を高精度に形成することができる。




 

 


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