CN101310571A - 印刷线路板及其制造方法和使用方法 - Google Patents

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CN101310571A CNA2006800425984A CN200680042598A CN101310571A CN 101310571 A CN101310571 A CN 101310571A CN A2006800425984 A CNA2006800425984 A CN A2006800425984A CN 200680042598 A CN200680042598 A CN 200680042598A CN 101310571 A CN101310571 A CN 101310571A
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片冈龙男
河村裕和
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Abstract

本发明的印刷线路板,是一种具有绝缘基板和在该绝缘基板表面上形成的多个线路的印刷线路板,其特征在于,该线路具有:形成在该绝缘基板表面上的导电性衬底层;形成在该衬底层上面的铜瘤层;形成在该铜瘤层上面的涂覆层;以及形成在该涂覆层上面的第1金属镀层,在该线路的上面,形成由于铜瘤层上面的凹凸引起的凹凸面,通过对感光性树脂所形成的图形的侧壁面进行限制的同时,并使铜瘤层等上述的金属层淀积而制造印刷线路板。本发明的印刷线路板,由于没有形成向线路的侧面部分伸展的瘤,因此在相邻的线路之间难于产生短路,而且在线路的上面形成了由于瘤引起的凹凸,能够仅用粘合剂进行各向异性导电结合。

Description

印刷线路板及其制造方法和使用方法
技术领域
本发明涉及一种具有铜瘤层的印刷线路板及其制造方法和该印刷线路板的用途。
背景技术
如图4所示,由绝缘薄膜、粘合剂层以及导电性金属箔所形成的布线图而构成的3层构造的TAB带、或者在绝缘薄膜上直接形成由导电性金属箔所形成的布线图且具有2层构造的COF带等印刷线路板的输出端外引线以及输入端内引线,通过各向异性导电膜(ACF:Anisotoropic Conductive Film),分别与液晶屏或刚性印刷线路板的电路部进行电连接。在图4中,序号10为聚酰亚胺薄膜的绝缘基板,序号50为LCD,序号40为各向异性导电结合薄膜,序号41为导电性粒子,序号42为粘合剂。在绝缘基板10的表面上形成的布线图43,通过导电性粒子41与LCD进行电连接,通过粘合剂42粘合固定LCD50与绝缘基板10。
近年,伴随着液晶画面的高精细化,驱动IC芯片的金凸点的精细节距化也日益进步,即使在COF等IC安装用的印刷线路板中,也不断需要形成内引线的节距为20μm以下的细线化电路。
一直以来人们认为,为了形成细线化的印刷线路板,需要将使用的导电性金属箔变薄。例如,在通过蚀刻法形成线宽为10μm以下、线距为10μm以下电路的情况下,如果不将作为导体的导电性金属箔(例如电解铜箔)的厚度控制在线宽以下(例如5μm以下),就会产生不能获得所需的细线化线宽(例如线宽在6μm以上)的问题。此外,如果线宽变细,则可能会产生在内引线焊接时,由于锡镀瘤浸蚀铜引起的Cu线变细或图形倾斜。
但是,如果使Cu箔等导电性金属箔的厚度为5μm以下,则利用各向异性导电膜(ACF)进行连接的可靠性就会显著降低。一般认为,这是由于相对于铜箔的导电性金属箔的厚度或节距,在各向异性导电粘合剂中所含有的导电性粒子的尺寸大以及作为粘合剂的粘合剂薄片的厚度很厚而引起的机械方面的限制。
可是,最近通过半加成法(Semi-Additive)超精细节距布线图的制作技术得到提高,利用该技术即使Cu等导体的厚度较厚为8μm,也可以形成节距宽度为20μm以下的布线图。具有该细线化布线图的印刷线路板,也需要通过ACF连接。在此使用的ACF中掺杂有作为导电性粒子的直径约数μm的粒子,并使多个该导电性粒子夹杂在上下两个不同的印刷线路板之间,通过被上下两根布线夹持的各向异性导电性粒子、从而确保上下两个不同的线路板之间的导通。通过该各向异性导电性粒子的电连接,例如在85℃×85%RH的高温高湿条件下,向布线图之间长时间施加直流电压,就会有布线之间的绝缘电阻劣化的倾向,尤其是在精细节距的布线图中其倾向会变大。
因此,鉴于这种情况,作为确保线路板之间的电连接方法,迫切希望开发除了各向异性导电结合以外的新方法。
作为不采用上述各向异性导电粘合剂而确保布线图之间的电连接的方法,已在专利文献1(日本专利第2660934号公报)中公开了,一种在通过蚀刻形成布线图的印刷线路板的引线部分上,通过电镀形成铜瘤(树枝状Cu结晶),并通过该铜瘤对电子元件或LCD屏的引线和印刷线路板电路的引线进行电连接的同时,利用薄片状粘合剂用接合器加热压合、对电子元件与布线图进行电连接的方法。
根据该方法,为了通过在布线图表面上形成的多个铜瘤确保电连接、而能够形成稳定的电连接状态,但为了形成这种铜瘤(树枝状的Cu结晶),而对铜箔进行蚀刻形成布线图之后,需要为形成铜瘤而通过布线提供电镀电力,并需要通过该蚀刻法在形成布线图的引线部分等形成铜瘤,但如果在布线图的引线部分上形成铜瘤,就无法控制铜瘤的生长方向等,铜瘤不仅向有助于电连接的布线图的上面,而且也会从布线图的侧面向外侧生长。
在近来的印刷线路板上形成有非常密集的布线图,敷设为形成上述铜瘤而提供电源布线的余地变得越来越少,并且也具有通过另外设置为形成该铜瘤的提供电源的布线,从而显著降低印刷线路板的设计自由的问题。此外,在引线部分上形成的上述铜瘤,有利于确保电连接的铜瘤只是在布线图上面所形成的铜瘤,在布线图日益精细节距化的现有印刷线路板上,从布线图的侧面生长的铜瘤,可能会在相邻的布线图之间由于铜瘤接触而引起短路。此外,为防止短路,如果使铜瘤的高度变低,则会降低电连接的可靠性。
由于上述的理由在印刷线路板的电连接中铜瘤没有被有效利用,依然在使用各向异性导电粘合剂。
专利文献1:日本专利第2660934号公报
发明内容
本发明的目的在于,提供一种线路侧面的断面为没有倾斜的近似长方形的形状,或者布线图的断面具有形成比上部更宽的倾向,能够以高密度形成非常细线化线路的印刷线路板及其制造方法。
本发明的目的在于,提供一种例如在线路的表面上具有作为导电性结合时电连接方法能够利用的凸部,利用该凸部仅用粘合剂成分就能进行导电性结合的印刷线路板及其制造方法。
并且本发明的目的还在于,提供一种形成有作为构成线路层的铜瘤层,在线路的上面具有该铜瘤层引起的凹凸面,但其侧面部分相对于绝缘基板为大致垂直直立,而且具有在该线路所形成的铜瘤层表面上、形成有覆盖铜瘤层的第1金属镀层(优选为镀金层)的线路的印刷线路板及其制造方法。
此外,本发明的目的还在于,提供一种在上述线路的上面具有凹凸的印刷线路板的使用方法。
本发明的印刷线路板为,具有绝缘基板和在该绝缘基板表面上形成的多个线路的印刷线路板,其特征在于,该线路具有:形成在该绝缘基板表面上的导电性衬底层;形成在该衬底层上面的铜瘤层;形成在该铜瘤层上面的涂覆层;以及形成在该涂覆层上面的第1金属镀层(优选镀金层),在该线路的上面,形成有由于铜瘤层上面的凹凸引起的凹凸面。对于本发明的印刷线路板,上述衬底层优选由Ni-Cr合金构成的导电性金属薄层和溅射铜层而构成,此外,也优选在上述导电性衬底层的上面具有半加成铜层。
本发明的印刷线路板的制造方法的特征在于,在绝缘基板的表面上形成供给电镀电流的导电性衬底层,在该衬底层的表面上形成感光性树脂层,对该感光性树脂层上用于形成线路的图形进行曝光、显影并在感光性树脂层形成凹部,在该凹部的内部形成铜瘤层的同时,至少在该铜瘤层的表面上形成涂覆层,进而在铜瘤层上面形成的涂覆层上面、再形成第1金属镀层(优选为镀金层)并覆盖了该铜瘤层之后,剥离感光性树脂层,然后通过剥离感光性树脂层从而去除露出的衬底层。
即,本发明的印刷线路板的制造方法的特征在于,优选为,在导电性金属薄层被层压的绝缘基板的导电性金属薄层的表面上形成感光性树脂层,通过对该感光性树脂层进行曝光、显影从而形成所需的图形之后,通过半加成法,在被形成于该绝缘基板的图形部分上再形成半加成铜层,接着在该半加成铜层的上面形成铜瘤,在该铜瘤上形成涂覆层并固定铜瘤之后,并在该线路上形成第1金属镀层,然后剥离感光性树脂层从而使导电性金属薄层露出,对在该导电性金属薄层内、且未形成线路部分的导电性金属薄层进行溶解去除。
在上述形成的线路中,优选进一步通过镀锡等形成第2金属镀层,再用第2金属镀层覆盖线路。
而且,通过利用上述制造的印刷线路板,就能够仅使用不含有导电性粒子的粘合剂而进行各向异性导电结合。即,在表面上具有由上述铜瘤层引起的凸部的线路的印刷线路板,可通过利用不含有导电性粒子的粘合剂进行结合,其凸部作为电结合点发挥良好的作用并能够进行可靠性非常高的导电性结合。
上述形成的本发明的印刷线路板为,线路断面的上端部分和下端部分的宽度大致相同,而且该线路由于感光性树脂的壁而被限制向横方向的生长,所以相对于绝缘基板呈大致垂直。进而,由于该线路的线宽度,与对感光性树脂进行曝光、显影所形成的感光性树脂的槽的宽度相同,因此能将线路的线宽度缩小到感光性树脂的曝光显影的极限为止。具体而言,能够细线化至曝光用光的波长为止。此外,在上述形成的线路的上端部分,形成与铜瘤层表面状态大致相同的多个凹凸,能够将该凸部作为导电结合时的电结合点使用。而且,在形成铜瘤时,由于感光性树脂所构成的壁面而限制线路的侧面,因此铜瘤向线路的厚度方向生长,从而阻止了从线路的侧面向横方向的生长。并且具有相对于该线路的铜瘤层侧壁、呈大致垂直且非常尖锐直立的长方形断面形状。此外,由于铜瘤不往横方向生长,所以不会形成因铜瘤引起的短路。
在本发明的印刷线路板的制造方法中,对形成在衬底层表面的感光性树脂层进行曝光、显影并预先形成构成线路的凹部,由于在该凹部中对铜瘤层等镀层进行层压,所以铜瘤向线路的厚度方向伸展,相对于线路横方向的铜瘤的生长,由于受到感光性树脂壁面的阻挡,所以不会在相邻的线路之间产生短路。而且,构成该线路的铜瘤层的上面部分被第1金属镀层(优选为镀金层)覆盖,并且所形成的线路,具有线路的侧面部分相对于绝缘基板为垂直形成的长方形或大致长方形的断面。
而且,在该长方形的线路中,由于铜瘤不会向横方向生长、且具有非常尖锐的直立形态,并能够进行细线化,因此能在印刷线路板的表面上形成高密度的线路。而且,通过电镀形成了构成线路的各镀层,但由于在该电镀时需要的电源是通过被层压在绝缘基板表面的导电性金属薄层以及溅射铜层而提供的,所以不需要在绝缘基板的表面上形成仅仅为供给电镀电力的布线,从而可提高印刷线路板的设计自由。
此外,在本发明的印刷线路板上所形成的线路的上面,形成由于形成了铜瘤层引起的凹凸,通过利用位于该线路的凸部,就能够仅利用不含有导电性粒子的粘合剂进行导电结合,由于在上述形成的结合部分中不含有导电性粒子,因此即使在粘合剂成分中出现流动性的苛刻环境中,导电性结合的可靠性也不会降低。
附图说明
[图1-1]图1-1是在本发明印刷线路板制造方法的各工序中所制造的线路板断面的断面示意图。
[图1-2]图1-2是在本发明印刷线路板制造方法的各工序中所制造的线路板断面的断面示意图。
[图2]图2是通过本发明的印刷线路板制造方法而获得的印刷线路板的一根布线、被连接在LDC线路板状态的断面示意图。
[图3]图3是放大线路侧面部分的断面放大示意图。
[图4]图4是表示利用各向异性导电粘合剂在LCD线路板上结合现有印刷线路板状态的断面图。
符号说明
1…最外层为镀金层(第1金属镀层)的线路断面的断面示意。
2…最外层为镀锡层(第2金属镀层)的线路断面的断面示意。
10…绝缘基板(聚酰亚胺薄膜)
11…加固材料
12…导电性金属薄层
13…衬底层
14…铜溅射层
15…侧壁
16…感光性树脂层
17…凹部
18…光掩模
20…半加成铜层
21…侧边缘部
22…铜瘤层
24…涂覆层(cover plating layer)
26…第1金属镀层(镀金层)
28…第2金属镀层(镀锡层)
40…各向异性导电膜
41…导电性粒子
42…粘合剂
45…粘合剂
50…LCD
具体实施方式
下面参照附图对本发明的印刷线路板及其制造方法进行具体说明。
图1-1、图1-2是在本发明的印刷线路板制造方法的各工序中线路板断面之一例的示意图。
如图1(a)、(b)所示,本发明的印刷线路板的制造方法,在绝缘基板10的至少一面的表面上形成有导电性金属薄层12。在这里绝缘基板10是由绝缘性树脂构成的板、薄膜、薄片、半固化片等,只要是作为通常的绝缘基板使用的材料,就对其无特别限制并能够使用。但是,为了通过连续卷带法连续制造本发明的印刷线路板,优选该绝缘基板10具有挠性。此外,在制造印刷线路板的工序中,因该绝缘基板10会与酸性溶液或碱性溶液接触所以优选具有出色的耐药性,并且,因该绝缘基板10会被暴露在高温中所以优选具有出色的耐热性。此外,因为利用该绝缘基板10通过蚀刻工序制造布线图,所以优选不会由于与水的接触而发生变性或者变形的材料。从该观点出发作为本发明所使用的绝缘基板10,优选使用耐热性的合成树脂薄膜,更优选使用聚酰亚胺薄膜、聚酰胺亚胺薄膜、聚脂薄膜、氟化树脂薄膜、液晶树脂薄膜等通常用于制造印刷线路板的树脂薄膜,其中最优选具有出色的耐热性、耐药性、耐水性等特性的聚酰亚胺薄膜。
此外,在本发明中绝缘基板10没有必要是上述的薄膜状,也可以是例如由纤维状物和环氧树脂等复合体构成的板状绝缘基板。
在本发明中当作为绝缘基板10使用薄膜状的绝缘基板时,绝缘薄膜的厚度通常为5~100μm,优选在5~70μm的范围内。作为该绝缘基板10使用的厚度大约小于20μm的树脂薄膜,若单独使用该树脂薄膜会有许多困难,如图1(a)的点划线所示,在使用该绝缘基板10的情况下,也可以在其背面设置用于加固的加固材料11。此外,也可以不拘泥于绝缘基板的厚度使用加固材料11作衬底的绝缘基板。因这种加固材料11会在形成线路之后被剥离,所以也可以在加固材料11的粘合剂层的表面上形成剥离层,该剥离层也可以由硅树脂层等形成。若剥离加固材料11时,则作为剥离层所形成的硅树脂层等会被复制残存在绝缘基板10的背面,由硅树脂等构成的脱膜层,由于具有较高的耐热性,所以通过在绝缘基板10的背面一侧复制脱膜层,从而能够防止焊头被污染。另外,虽然在图1(a)中用点划线表示加固材料11,但在图1(b)以后则省略加固材料11的标注。
本发明在如上所述的绝缘基板10中,根据需要能够形成定位孔、元件孔、弯折用槽、基准孔等必要的贯通孔。这些贯通孔可通过冲孔法、激光钻孔法等形成。
在本发明中,至少在绝缘基板10的一面形成有导电性金属薄层12。该导电性金属薄层12,是在该导电性金属薄层12的表面上通过电镀对金属层进行层压时成为电极的层,通常可由镍、铬、铜、铁、镍铬合金、Ni-Zn、Ni-Cr-Zn等金属或含有这些金属的合金构成。该导电性金属薄层12,只要是在绝缘基板10的表面上淀积上述导电性金属的方法,就对其形成方法没有特别限制,但通过溅射形成较为有利。通过溅射从而形成导电性金属薄层12,被溅射的金属或合金固定在绝缘基板10的表面上,并使绝缘基板10和被溅射的导电性金属薄层12进行牢固地结合。因此,在制造本发明的印刷线路板时,不需要在绝缘基板10和导电性金属薄层12之间设置粘合剂层。
在本发明中,优选利用镍-铬合金形成导电性金属薄层12,在利用镍-铬合金的情况下,铬的含量通常设定为5~50重量%,优选在10~30重量%的范围内。利用该铬含量的镍-铬合金所形成的衬底层,具有优良的耐迁移性,并且蚀刻特性好能够形成尖锐的线路。
在图1(a)中,表示了绝缘基板10,在图1(b)中,图示了在该绝缘基板10的一个表面上形成导电性金属薄层12的状态。在这里,导电性金属薄层12的平均厚度通常为10~1000
Figure A20068004259800161
,优选在50~50
Figure A20068004259800162
的范围内。该导电性金属薄层12,是在该导电性金属薄层12上再重叠层时成为衬底层13的同时,也是提供电镀电力的层,只要具有在层压其他层时能提供电镀电力的厚度即可,并且,通过形成上述的厚度从而使形成线路之后的去除变得容易。
如上所述在形成导电性金属薄层12之后,如图1(c)所示,优选在该导电性金属薄层12的表面上形成薄铜层。在本发明中,该薄铜层优选为,通过溅射铜而形成的铜溅射层14。对上述导电性金属薄层12和铜溅射层14进行合并就成为衬底层13(以下,本发明的衬底层13包括导电性金属薄层12和铜溅射层14)。但是,该铜溅射层14并不仅限于溅射,也可通过真空淀积法、非电解电镀层等种种方法形成,但通过溅射所形成的铜溅射层14由于层间的结合力良好,因而能够形成高强度的铜金属电路。该铜溅射层14是以铜为主要成分的层,在不损害该层特性的范围内,也可以含有铜以外的金属。该铜溅射层的平均厚度通常为0.01~5μm、优选在0.1~3μm范围内。通过以该平均厚度形成铜溅射层14,从而提高了与在该铜溅射层14的表面上通过半加成法所形成的铜层的亲合性。
如上所述在形成铜溅射层14之后,虽然也可以直接移至下一个工序,但由于在铜溅射层14的表面上形成有氧化膜等,所以优选用硫酸、盐酸等强酸对铜溅射层14的表面进行短时间酸洗之后,再移至下一个工序。
本发明在形成铜溅射层14之后,如图1(d)所示,在该铜溅射层14表面的全部面上涂布液状感光性树脂从而形成感光性树脂层16。形成该感光性树脂层16的树脂,包括光照射部分硬化而用显影液不溶解的类型;以及光照射部分通过使用显影液溶解的类型,在本发明中可使用任何一种类型的感光性树脂。此外也可以对干膜等薄膜状感光性抗蚀剂压成薄片后使用。在本发明中,由于使用很薄的绝缘基板,所以优选利用液状感光性树脂形成层16。该液状感光性树脂的粘度,在涂布温度的条件下通常为2~50cps,优选在5~30cps范围内。
在这里被涂布的感光性树脂优选为,与所要形成的布线图高度大致相同的厚度,例如感光性树脂的涂布厚度为5~20μm,优选为2~15μm,并与在图1(g)(f)中所要制造的溅射铜层20的厚度以及铜瘤层22的厚度合计为5~20μm、优选为2~15μm的厚度大致相同。图1表示,感光性树脂的涂布厚度为9μm,半加成铜层20的厚度为2.5μm与铜瘤层22的厚度为6.5μm的合计厚度为9μm的、形成有线路的印刷线路板的断面之一例,并表示在制造该印刷线路板时感光性树脂的涂布厚度为9μm,两者均相同的状态。
对感光性树脂的涂布方法没有特别的限制,可采用辊涂、旋涂、刮刀等公知的涂布装置。
如上所述在涂布感光性树脂之后,为了对该感光性树脂所构成的感光性树脂层16进行干燥,而在通常被加热至80~100℃的加热炉中保持1~2分钟,从而使感光性树脂加热固化。
如图1(e)所示,在通过加热炉被加热固化的感光性树脂层16的表面上,配置形成有所需图形的光掩模18,从光掩模18的上方照射光并使感光性树脂层16感光,接着通过显影,对形成线路部分的感光性树脂进行去除从而形成凹部17。如图1(f)所示,在形成的凹部17的底部上,露出了在上述图1(c)中所形成的溅射铜层14。即图1(f)表示,曝光部分的感光性树脂层16通过碱性显影液被溶解,在该凹部17的底部上露出了铜溅射层14状态的基板。另外,在感光性树脂16曝光时,为调整线路的电阻值,也能够改变曝光条件调节线路的宽度。
通过对感光性树脂层16进行曝光显影,从而在感光性树脂被去除的部分上使铜溅射层14露出之后,将该基板移至电解铜电镀槽中,在作为一端电极的导电性金属薄层12和电镀槽中设置的另一电极之间施加电镀电压,在铜溅射层14的表面上形成半加成铜层20。通过设置半加成铜层20可使形成的导电电阻能够保持均匀。
为形成该半加成铜层20而使用的电镀液中的铜浓度,通常为10~29g/升,优选为13~17g/升。此外,在形成半加成铜层20时的电流密度通常为1~5A/dm2.,优选为1.5~4A/dm2.,电镀液温度通常被设定在18~25℃、优选在20~25℃的范围内。
通过在该电镀条件下进行一般为8~12分钟、优选9~11分钟的电镀,就可以形成厚度为2~5μm、优选为2.5~4.5μm厚度的半加成铜层20。如图1(g)所示,所形成的半加成铜层20,由于其两侧壁受到感光性树脂层16的侧壁15的限制,因此半加成铜层20不会向横方向扩展。
然后,如图1(h)所示,在如上所述形成的半加成铜层20的表面上,再形成铜瘤层22。铜瘤可通过使用在比通常更低的硫酸铜电镀液中加入例如α-萘醌的瘤形成用添加剂的铜电镀液、并以非常高的电流密度进行数秒钟的铜电镀而形成。所形成的各铜瘤的高度为2~10数μm,具有该高度的多个瘤互相重叠从而形成铜瘤层22。例如在线路为100μm节距左右时,形成铜瘤的各铜瘤的高度为10~15μm、优选为12~14μm左右,此外,例如线路为50μm节距以下时,为了使铜瘤的高度为6μm以下、优选铜瘤的高度为2~6μm、特优选为3~5μm左右,而对照线路的节距来调整铜瘤的高度。铜瘤为,通过改变电镀条件且使淀积铜呈树枝状生长,从而形成的铜的晶体结构,铜瘤层22由树枝状生长的多个铜结晶构成,该铜瘤层22在树枝状铜结晶之间形成有相当多的空隙。
所形成的铜瘤层22,是通过为了其上端部分与感光性树脂层16的上端部分变成高度大致相同而使瘤生长所形成的。
用于形成铜瘤层22的电镀液中的铜浓度,通常为6~10g/升,优选为7~9g/升。此外,形成铜瘤层22时的电流密度,通常为25~150A/dm2.,优选为15~100A/dm2.,电镀液温度通常被设定在18~25℃、优选在20~23℃的范围内。而且,为了易于形成该铜瘤,优选为在上述铜浓度的电镀液中、混合例如α-萘喹啉等用于使铜形成瘤状的添加剂。
在形成铜瘤层时,通过进行一般为1~15秒钟、优选2~10秒钟的电镀,就能形成层厚度为3~30μm、优选为5~20μm的铜瘤层22。
由于形成的瘤用粘胶带粘贴,若剥离该粘胶带时则仅以能剥离程度的强度进行附着,所以为了固定该铜瘤层22,可如图1(i)所示,再形成涂覆层24。涂覆层24能通过利用通常使用的硫酸铜电镀液,以一般为1~5A/dm2.、优选2~4A/dm2.的电流密度进行电解镀铜而形成。如图1(i)所示,通过形成涂覆层24就能够固定铜瘤层22,即使以粘贴粘胶带的程度固定,电镀层也不会剥离。
形成涂覆层24的电镀液中的铜浓度,通常为10~20g/升,优选为13~17g/升。此外,形成涂覆层24时的电流密度,通常为1~5A/dm2.,优选为1.5~4A/dm2.,电镀液温度通常被设定在18~25℃、优选在20~23℃的范围内。
此外该涂覆层,通过利用例如含有氨基磺酸镍等镍电镀液等,也能够用铜以外的金属形成。
在铜瘤层的高度为12μm以上时,涂覆的厚度优选为瘤高度的1/2以上;在瘤的高度超过6μm小于12μm时,涂覆的厚度优选为瘤高度的1/3~1/4;在瘤高度为6μm以下时,涂覆的厚度优选为瘤高度的1/6程度以下。图1(i)表示了形成3~5μm厚度的涂覆层24的状态。在图1(i)中,为了表示通过本发明方法所制造的印刷线路板的层结构,而将涂覆层24的状态进行简化并作为具有单一厚度的层,但由于在成为该涂覆层24衬底的铜瘤层22的上部表面形成有多个树枝状的铜瘤,因而不是平坦的面,如图2、图3中的序号22所示,该面为多个树枝状的铜结晶(铜瘤)突出而由凹凸形成的面,当在由多个树枝状铜瘤突起形成的铜瘤层22的表面上进行涂覆时,则如图2、图3中的序号24所示,形成的涂覆层24,会仿照铜瘤层22表面的凹凸状态,并反映铜瘤层22表面的凹凸状态,其涂覆层24的表面也成为与之相同的表面状态。
为了形成涂覆层,在如上所述的电镀条件下,通过进行通常为3~10分钟、优选4~8分钟的电镀,就能够形成良好的涂覆层24。
形成了涂覆24的步骤可如图1(i)所示,线路的侧面由于被感光性树脂层的侧壁15限制,瘤不会向该感光性树脂层的侧壁内侵入,铜瘤只得向线路的上方生长,从而在该铜瘤层22的上面形成涂覆层24。
通过感光性树脂层16的侧壁15其宽度被限制的铜瘤层22与感光性树脂层16的界面、虽然被感光性树脂层16的侧壁15限制,但为了与铜瘤层22的侧壁相接触仍形成有多个铜瘤,如上所述由于在该铜瘤之间形成有多个空隙,因此形成涂覆的电镀液侵入该空隙,并在向感光性树脂层16的侧壁15方向呈树枝状生长的铜瘤表面上也形成涂覆层24。但铜瘤层22通过感光性树脂层16的侧壁15从而限制了宽度方向的生长,由于不存在使涂覆层向宽度方向生长的足够孔隙,因此仅在形成铜瘤层22的各瘤的表面上形成较薄的涂覆层。此外,在作为第1金属镀层形成较厚的镀金层的情况下,由于能够使镀金层与涂覆层发挥相同作用,因此可省略上述涂覆层的形成。
在本发明中,形成铜瘤层22再形成涂覆层24之后,并不去除感光性树脂层16,而是形成第1金属镀层。例如,可将该第1金属镀层制成镀金层、镀锡层、镀镍层、镀银层、镀钯层、镀焊锡层以及无铅镀焊锡层等金属镀层;或者在这些金属镀层形成金属中含有其他金属的金属合金镀层。
在本发明中,第1金属镀层特优选为镀金层。
如上所述,在第1金属镀层为镀金层的情况下,形成涂覆层之后,将基板浸渍在金电镀槽中进行镀金,从而在涂覆层的上面形成了镀金层。
在现有的蚀刻铜箔制造线路板的方法中,由于蚀刻是从铜箔的上面开始进行,一般会使形成的布线上端部分的断面宽度比下端部分的断面宽度更小,将该线路上端部分的断面宽度(A)和下端部分的断面宽度(B)之差(B-A)的1/2,与布线高度(H)之比(即Ef={2H/(B-A)})表示为蚀刻因子,该蚀刻因子越大就表示蚀刻液的性能越好。现在使用的蚀刻液并不是上述蚀刻因子为5~10以上的优良蚀刻液,由于线路的上端部分与蚀刻液的接触时间变长,因此使上端部分的断面宽度比下端部分的断面宽度更窄。
但是,在本发明的印刷线路板的制造方法中,由于上述的线路不是通过导电性金属箔的蚀刻而形成的,因而并不存在现有印刷线路板的蚀刻因子的观点。即在本发明中,由于在绝缘基板表面所形成的导电性金属层的全部面上、利用感光性树脂而形成感光性树脂层16,并对该感光性树脂层进行曝光、显影从而形成用于构成线路的凹部17,利用第1金属镀层(优选为镀金层26),对在该凹部17上层压半加成铜层20、铜瘤层22、再层压了涂覆层24的线路表面进行覆盖之后,去除感光性树脂层16,并去除露出在绝缘基板表面上的导电性金属层,从而使各自的线路在电方面独立,所以不存在通过对导电性金属箔进行选择性蚀刻制成线路的蚀刻工序。而且,被形成的线路,通过对感光性树脂层16进行曝光、显影从而在形成的凹部17的内部淀积金属来作为线路,线路断面的两个侧面,由于感光性树脂层16的侧壁而被限制成与绝缘基板10的表面垂直。因此,通过本发明印刷线路板的制造方法而形成的线路,其断面形状为长方形、大致长方形或倒梯形。
在本发明中,上述第1金属镀层26的镀金层,可以通过单一的镀金处理形成,该工序分为两部分,优选最初通过触击电镀金形成镀金层。如果采用触击电镀金,则对被镀金的材料进行活性化的同时,能形成高粘合性的镀金层。而且,通过该触击电镀金处理而形成的镀金层,表现出与在随后工序中形成的镀层有着非常高的粘合性。
如上所述,例如在通过触击电镀金从而形成镀金层26的电镀液中的金浓度,通常为0.5~4g/升,优选为0.8~3g/升。此外,通过触击电镀金形成镀金层时的电流密度,通常为0.1~7A/dm2.,优选为0.5~6A/dm2.,电镀液温度通常被设定在40~60℃、优选在45~55℃的范围内。通过在该电镀条件下进行一般为3~30秒钟、优选为5~20秒钟的电镀,就可形成良好的触击电镀金层。通过进行触击电镀金而形成的镀金层的厚度,通常为0.001~0.2μm,优选为0.005~0.1μm 。
在本发明的印刷线路板的制造方法中,如上所述只要通过触击电镀金形成镀金层即可,也可以在进行上述触击电镀金之后,再进行通常的镀金,在触击电镀金层上能够层压通常的镀金层。在该触击电镀金之后进行镀金的电镀液中的金浓度,通常为6~12g/升,优选为7~10g/升。此外,如上所述形成镀金层时的电流密度,通常为0.1~1A/dm2.,优选为0.2~0.6A/dm2.,电镀液温度通常被设定在55~75℃、优选在60~70℃的范围内。通过在该电镀条件下进行一般为1~3分钟、优选为1.5~2.5分钟的电镀,就能形成作为第1金属镀层的良好的镀金层。通过进行镀金而形成的镀金层等第1金属镀层的厚度,通常为0.1~0.8μm,优选为0.3~0.6μm,与上述通过触击电镀金形成的触击电镀金层合并,则在线路上面的镀金层的厚度,通常为0.35~0.55μm,优选为0.4~0.5μm。
上述说明,仅针对第1金属镀层26为镀金层的情况进行了说明,在本发明中,能用金以外的金属形成第1金属镀层26。即在本发明中,第1金属镀层26可以制成镀锡层、镀镍层、镀银层、镀钯层、镀焊锡层以及无铅镀焊锡层等含有金以外金属的镀层,而且,也可以制成含有这些金属和其他金属的金属合金镀层。
如上所述形成了第1金属镀层26(优选为镀金层)的基板断面,可如图1(j)所示。即,在绝缘基板10表面的全部面上,对导电性金属薄层12以及铜溅射层14以该顺序进行层压,在铜溅射层14的表面上形成感光性树脂层16的同时,在没有层压感光性树脂层16的铜溅射层14之上再形成半加成铜层20,进而在该半加成铜层20的上面形成铜瘤层22。该铜瘤层具有,其上面部分与感光性树脂层16的上面部分大致为同一面的厚度。而且,在铜瘤层20的上面以及侧面形成有涂覆层24,并且为覆盖该涂覆层24的表面而形成有第1金属镀层26(优选为镀金层)。从感光性树脂层16的上面所形成的涂覆层24,与通过对感光性树脂层16进行曝光、显影而形成的凹部17的宽度相同,但由于没有受到感光性树脂层16的侧壁面的限制,因此形成比凹部17的宽度要稍微宽。而且,为覆盖该涂覆层24而形成的第1金属镀层26(优选为镀金层),也比凹部17的宽度要稍微宽。
但是,因感光性树脂层16的侧壁面而线宽度被限制的半加成铜层20的宽度,与凹部17为相同的宽度,并且在该半加成铜层20的上面被层压的铜瘤层22的宽度为,对铜瘤层22和该铜瘤层22两侧面的镀层进行合并的合计宽度、与凹部17为相同的宽度。
如上所述在形成第1金属镀层26(优选为镀金层)之后,去除感光性树脂层16。为了去除该感光性树脂层16,可使用碱性清洗液、有机溶剂等,但优选采用碱性清洗液去除感光性树脂层16。碱性清洗液对构成本发明的印刷线路板的材料没有有害影响,而且也不会产生由于有机溶剂的蒸发等引起的环境污染。
在本发明中,如上所述在去除感光性树脂层16之后的基板断面可如图1(k)所示。
如图1(k)所示,若去除感光性树脂层16,则在去除该感光性树脂层16的部分上、露出了由溅射铜层14以及在其下面的导电性金属薄层12构成的衬底层13。由该导电性金属薄层12以及溅射铜层14构成的衬底层13由于具有导电性,因此若不去除由该导电性金属薄层12以及溅射铜层14构成的衬底层13,则不能将形成的电路作为独立的线路使用。
在感光性树脂层16被去除部分的表面上,露出了溅射铜层14。
对于露出的溅射铜层14优选为,利用可溶解铜的蚀刻液、尤其是利用对形成的线路没有有害影响的软蚀刻液进行溶解去除。在这里,作为能优选用于去除溅射铜层14的软蚀刻液,可利用例如溶解了130~200g/升的K2S2O8的软蚀刻液。通过利用该软蚀刻液,在20~40℃的温度,优选在室温附近(通常在25℃±5℃附近)进行10秒钟~5分钟、优选为30秒钟~3分钟程度的软蚀刻处理,就能大致完全去除溅射铜层14。
通过溶解去除溅射铜层14,从而露出了位于铜溅射层14下面的导电性金属薄层12。
在该线路之间的绝缘基板10的表面上所形成的导电性金属薄层12,例如由Ni-Cr形成,通过使导电性金属薄层12与含有无机酸的水溶液进行接触而能去除该导电性金属薄层12。尤其是在本发明中,优选重复使用盐酸水溶液和硫酸·盐酸的混合水溶液。作为在此使用的盐酸水溶液,可采用盐酸浓度为3~20重量%、优选为5~15重量%的盐酸水溶液。此外,作为硫酸·盐酸的混合水溶液,可采用硫酸浓度通常为10~17重量%、优选为12~15重量%;盐酸浓度通常为10~17重量%、优选为12~15重量%的混合水溶液。为了去除导电性金属薄层12,可通过组合上述利用了盐酸水溶液的处理和利用了硫酸·盐酸混合水溶液的处理,并分别进行1~5次、优选进行2~4次的上述处理,从而能够大致完全去除露出在未形成线路1的绝缘基板10表面上的导电性金属薄层12。另外,利用上述酸的水溶液的处理,可设定1次的处理时间为1~30秒、优选为5~30秒来进行处理。通过这样的处理,就能够几乎完全去除未形成线路1的绝缘基板10表面的导电性金属薄层12,但由于在线路1中形成有第1金属镀层(优选为镀金层),因此即使与上述酸的水溶液接触也几乎不受影响。
如上所述对导电性金属薄层12进行去除处理之后,可以将该印刷线路板经水洗直接使用,但由于导电性金属镀层12是通过上述的溅射形成的,因此会在绝缘基板的表面上残存Ni或者Cr等金属,优选对残存金属进行钝化处理。该钝化处理在本发明中优选为,利用含有调节为碱性的高锰酸盐的氧化性物质的水溶液。作为在此使用的处理液,优选使用含有NaMnO4以及/或者KMnO4、NaOH以及/或者KOH的水溶液,在该处理液中的NaMnO4以及/或者KMnO4的浓度,通常为40~65g/升、优选为45~60g/升,NaOH以及/或者KOH的浓度通常为20~60g/升、优选为30~50g/升。利用该氧化性水溶液的处理条件为,通常将水溶液的温度调整为20~80℃,处理时间调节为5~180秒。通过这样的处理,即使残留了极微量的导电性金属,也不会由于这些残留金属而引起印刷线路板的特性发生变化。
进行上述处理之后,通过含有草酸的还原性有机酸,就能够完全去除残留在线路板表面上的锰。此时,适于使用的草酸水溶液中的草酸(草酸二水合物)浓度,通常为5~90g/升,优选为20~70g/升。
利用草酸水溶液进行处理之后,通过水洗就能够获得如图1(m)所示的、具有层结构的形成有线路的印刷线路板。
如图1(m)所示,所形成的线路的表面为第1金属镀层(优选为镀金层)。
在本发明中,在形成了上述镀金层的第1金属镀层的线路的表面上,可以由形成第1金属镀层26的金属以外的金属来形成第2金属镀层28。
即,印刷线路板根据其使用状态,有时需要形成镀锡层或镀焊锡层、无铅镀焊锡层等表面层。例如图1(n)表示了,具有在形成了第1金属镀层的镀金层26的表面上、再形成作为第2金属镀层的镀锡层28的线路2的印刷线路板。
例如,当被安装在该印刷线路板的电子元件的端子为金凸点时,优选线路的表面为镀锡层,并且,根据印刷线路板的使用状态,可在其表面上制成与镀焊锡层、无铅镀焊锡层、镀镍层等第1金属镀层26不同的金属所形成的第2金属镀层。该第2金属镀层28,能由与形成第1金属镀层的金属不同的金属所形成,例如,可以制成镀锡层、镀镍层、镀银层、镀钯层、镀焊锡层以及无铅镀焊锡层等金属镀层或金属合金镀层。此外,在第1金属镀层26不是镀金层的情况下,也能将第2金属镀层制成镀金层。该第2金属镀层28可通过一般的电镀法形成,例如上述的镀锡层,可以通过利用非电解锡电镀液、进行非电解电镀而形成。
另外,如上所述,在形成了线路的印刷线路板的表面上,为使连接端子的引线露出而能形成阻焊剂层。在形成了阻焊剂层的情况下,作为第2金属层,例如也可以在形成了镀锡层之后再形成阻焊剂层,也可以在形成镀锡层之前形成阻焊剂层,并在从阻焊剂层露出的引线部分上再形成镀锡层。
另外,当制造本发明的印刷线路板时,例如在形成了第1金属镀层之后,或在形成了第2金属镀层之后,能够在例如100℃以上的温度进行退火处理。通过进行这样的退火处理,可使形成金属镀层的金属和被镀层金属发生相互扩散。因此,构成在实际制造的印刷线路板上所形成的线路的金属镀层的组成,会与形成该层时利用的金属的组成不同。例如,对铜层和锡层进行层压时,通过退火处理,会形成锡向铜层中扩散的同时,铜也向锡层扩散的相互扩散层。产生这样的金属相互扩散是公知的,在构成本发明印刷线路板的线路的各金属层中,虽然有时会形成上述的相互扩散层,但在本发明的印刷线路板中,也可以在被形成的金属层上再形成上述的扩散层。
所形成的印刷线路板,与通常的印刷线路板使用方法相同,但如图2所示,在通过本发明方法制造的印刷线路板的线路的表面上,形成有由于形成了铜瘤层引起的凹凸。通过利用该凹凸,就可以不使用含有导电性粒子的各向异性导电粘合剂,只使用粘合剂就能在加压方向上确保选择性的导电性并进行导电结合。
图2为表示在LCD的端子上、结合了用本发明方法所制造的印刷线路板时的线路断面状态的断面图。
如图2所示,通过在溅射铜层20的上面形成铜瘤层22,从而在该铜瘤层22的表面形成由于瘤引起的凹凸。该铜瘤层22表面的凹凸,即使在其后进行的涂覆、镀金等形成第1金属镀层的工序,进而在非电解镀锡等形成第2金属镀层的工序中也不会受到损伤。将形成的凸部46,作为相对于LCD线路板的连接点使用。
即,通过使粘合剂45夹在利用本发明方法制造的印刷线路板和LCD之间、并从上下的方向进行加热压合,形成在线路表面的镀金层26的凸部46被压接在LCD的线路板上、并通过该凸部46的顶部使LCD与印刷线路板进行电连接。另一方面,由于相对于加压方向在横方向只存在粘合剂45,因此可确保横方向的绝缘性。作为在此使用的粘合剂45,可以使用现有的用于各向异性导电粘合剂的环氧类粘合剂、丙烯酸类粘合剂、氨基甲酸乙酯类粘合剂、聚酰胺类粘合剂等粘合性组分。通过利用本发明的方法制造的印刷线路板,可将形成在线路表面的凸部46作为电连接点使用,因此在进行各向异性导电结合时不需要有导电性粒子,在粘合剂中只含有粘合性的组分,即使由于使用环境的变化等而该粘合剂产生流动,也不会使加压方向的电导电性以及相对于加压方向的横方向的绝缘性发生变化。
如上所述在利用本发明的方法制造的印刷线路板的表面上,由于形成了铜瘤层从而可以形成凹凸,也可利用该凹凸与电子元件等进行连接。
此外,如图2以及图3所示,在利用本发明方法制造的印刷线路板上所形成的线路的侧面部分21,相对于绝缘基板10呈垂直形成。但是,从形成了感光性树脂层16部分的上方(在图2、图3中用A-A线表示感光性树脂层16的上端部分的位置)再形成的涂覆层24以及第1金属镀层(优选为镀金层)26,要比通过对感光性树脂层16进行曝光、显影从而形成的凹部17的宽度、具有略微变宽的倾向,但其宽度的延伸极其微小。
在通过本发明方法制造的印刷线路板上所形成的线路,相对于基板呈大致直角形成,线路的上端部分与下端部分实际上为相同的宽度。此外,该线路1,由于在其上面形成有第1金属镀层(优选为镀金层),从而抑制横方向的铜瘤生长,因此不存在阻碍横方向的绝缘状态的因素,可将线路之间的绝缘性长期保持在稳定的状态。此外,在本发明的方法中,通过对感光性树脂层预先进行感光、曝光,在感光性树脂层上预先形成线路的形成位置,该线路的形成位置,在理论上可与用于曝光的光波长相同。而且由于在所形成的线路的宽度方向没有阻碍绝缘性的因素,因此能够以高密度形成非常细线化的线路。
[实施例]
下面列出本发明的实施例并对本发明进行更为详细的说明,但本发明并不仅限于此。
实施例1
在厚度为35μm的聚酰亚胺薄膜的前处理一侧表面上,以250
Figure A20068004259800311
的厚度对Ni-Cr(20重量%)进行溅射从而形成了基底金属层。再在该基底金属层的表面上以0.5μm的厚度对铜进行溅射从而形成了铜溅射层。然后作为加固薄膜粘贴50μm厚度的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜。将所得的基板带切成35mm的宽度,获得了用于样品制作的基板带。
将该基板带用硫酸进行酸洗,接着在该基板带的铜溅射层的表面上、通过辊涂涂布厚度为9μm的正型液体光致抗蚀剂(Rohm&Haas公司制造,聚脂型液体光致抗蚀剂FR200,粘度为18cps),并使其在隧道式炉内干燥。
然后,使用曝光装置(Ushio电机株式会社制造),该曝光装置配置了描绘有分别并列的16根长度为15mm线的50μm节距、70μm节距以及100μm节距的输出外引线试验图形的玻璃光掩模,以360mJ/cm2的条件进行了紫外线曝光。
进而,在7%的KOH溶液中进行80秒钟显影以溶解曝光部分,从而形成了具有各节距为9μm厚度的光致抗蚀剂图形。
在通过感光性树脂而形成了图形的基板带上,利用添加了硫酸铜电镀添加剂(Rohm&Haas公司制造,Copper Gleam ST-901)的铜电镀液,在温度为25℃、电流密度为4A/dm2的条件下搅拌3分钟的同时,进行高度为2.5μm的镀铜,从而形成了Cu半加成层。
接着,在温度为25℃、电流密度为50A/dm2的条件下,进行10秒钟剧烈搅拌的同时,形成了高度为7~9μm的铜瘤镀层。使用了电镀液中的CuSO4·5H2O为32g/升(Cu=8g/升),H2SO4为100g/升,并且再添加了200ppm的α-萘喹啉(C3H9N)的溶液。
进而,使用添加了硫酸铜电镀添加剂(Rohm&Haas公司制造,Copper Gleam ST-901)的铜电镀液,在温度为25℃、电流密度为4A/dm2的条件下,搅拌4分钟的同时,进行涂覆从而固定了瘤。
然后,使用用于触击电镀的金电镀液(EEJA公司制造,AurobondTN),在温度为50℃、电流密度为6A/dm2的条件下,进行15秒钟的电镀并形成了镀金层,再使用金电镀液(EEJA公司制造,Temperex#8400),在温度为65℃、电流密度为0.5A/dm2的条件下进行2分钟的镀金,从而形成了0.5μm厚度的镀金层。
形成镀金层之后,通过使用10%的NaOH水溶液,在40℃进行30秒钟的处理,从而剥离了用于形成布线图的感光性树脂层,并露出了在该感光性树脂层下面的Ni-Cr基底金属层以及Cu溅射层。
使用150g/升的K2S2O8(过硫酸钾)为主成分的软蚀刻液,将露出的Cu溅射层在常温浸渍1分钟而去除,再使用9%的盐酸溶液,在温度为55℃进行10秒钟的处理,不进行清洗而用55℃的13%硫酸+13%盐酸的混合溶液,重复进行3次10秒钟的处理工序,从而溶解了Ni-Cr层。
然后,使用40%NaMnO4=100ml/升和25%的NaOH=150ml/升的混合溶液,在65℃进行30秒钟的处理,然后水洗,并使用50g/升的草酸二水合物在40℃、进行30秒钟的处理,去除基板带表面的二氧化锰之后再进行了水洗。
此外,通过Scanning Auger Microscogy(SAM),对非电解镀锡之前的线宽度为60μm的导体进行Au分析时,确认了已形成用于覆盖铜瘤层上面的金层,并检测出其侧面的上部分有极少量的金。
在经过上述工序进行了镀金的基板带所形成的布线图上面,使用非电解锡电镀液(Rohm&Haas公司制造,非电解电镀液LT-34),在温度为70℃、电镀时间为3分钟的条件下,形成了0.5μm厚度的非电解镀锡层。
上述形成的50μm节距的布线图、70μm的布线图以及100μm的布线图都没有发生短路等。此外,当观察获得的布线图的断面时,其断面具有布线图上部的宽度略大于底部宽度的相同长方形。
在附带瘤的70μm节距的图形上(线宽度为40μm,总厚度为15μm),并在100℃×3秒、压力为2.8kg/mm2的条件下,将环氧类薄片状粘合剂(厚25μm)进行临时压合之后,再在2500
Figure A20068004259800331
厚度的附带ITO的玻璃板(26mm×76mm×0.7mm厚)上,以180℃×19.8秒、压力为7.5kg/mm2的条件进行正式压合。
使用的工具为,宽3mm×长110mm的超因瓦低膨胀系数合金(superinvar)制造的热压合装置,使用了日本Avionics公司制造的脉冲加热压机TC-125。
此时的初期接触电阻值的测定结果为,在全部16根的线中0.09mm2面积的接触电阻值在1Ω以下。
实施例2
与实施例1相同将基板薄片切成宽度为35mm之后,对获得的基板带用硫酸进行酸洗,接着,将位于Cu面上的正型液体光致抗蚀剂(Rohm&Haas公司制造,FR200)的粘度调整为18cps,然后利用辊涂以9μm的厚度进行涂布,再在隧道式炉中使其干燥从而形成了感光性树脂层。
通过曝光装置(Ushio电机制造),该曝光装置使用了、描绘有分别并列了16根长度为15mm线的50μm节距、70μm节距以及100μm的输出外引线试验图形的玻璃光掩模,并以360mJ/cm2的条件对该感光性树脂层进行了紫外线曝光。
再用7%的KOH溶液进行80秒钟的显影并溶解了曝光部分,形成了具有各节距为9μm厚度的光致抗蚀剂图形。
接着,使用添加了硫酸铜电镀添加剂(Rohm&Haas公司制造,Copper Gleam ST-901)的铜电镀液,在25℃、4A/dm2的条件下,搅拌3分钟的同时进行电镀,在铜溅射层的表面上形成了2.5μm的镀铜电路。
然后,在电流密度为50A/dm2的条件下,搅拌10秒钟的同时进行电镀,形成了高3.5μm的瘤。在此使用的电镀液是,CuSO4·5H2O为32g/升,硫酸为100g/升,并添加了200ppm的α-萘喹啉(C3H9N)的溶液。
如上所述形成了瘤之后,使用添加了硫酸铜电镀添加剂(Rohm&Haas公司制造,Copper Gleam ST-901)的铜电镀液,在温度为25℃、电流密度为4A/dm2的条件下,搅拌4分钟的同时,进行涂覆从而固定了瘤。
接着,使用用于触击电镀的金电镀液(EEJA公司制造,AurobondTN),在温度为50℃、电流密度为6A/dm2的条件下,进行15秒钟的镀金,再使用其他的金电镀液(EEJA公司制造,Temperex#8400),在温度为65℃、电流密度为0.5A/dm2的条件下,进行2分钟的电镀,从而形成了0.5μm的镀金层。
然后,利用10%的NaOH溶液,在40℃进行30秒钟的处理,剥离了光致抗蚀剂层,再利用150g/升的K2S2O8(过硫酸钾)为主成分的软蚀刻液,在常温下进行1分钟的处理,对溅射铜层进行蚀刻去除,从而露出了Ni-Cr层。
接着,用55℃的9%盐酸溶液进行了10秒钟的处理之后,不经水洗而用55℃的13%硫酸+13%盐酸的混合溶液,重复进行3次10秒钟的处理工序,并溶解去除了Ni-Cr层。
再使用40%NaMnO4=100ml/升和25%NaOH=150ml/升的混合溶液,在65℃进行35秒钟的处理后水洗,然后使用50g/升的草酸二水合物在40℃进行30秒钟的处理,并在去除二氧化锰之后进行了水洗。
如上所述形成了镀金层,在不进行镀锡的状态下,对节距为50μm的部分(瘤高度为9μm,总厚度为16μm,线宽度为30μm),与实施例1同样进行热压合,在0.12mm2连接面积的电阻的测定结果为1Ω以下。
实施例3
与实施例1相同将基板薄片切成宽35mm之后,将获得的基板带用硫酸进行酸洗,接着,通过辊涂以8μm的厚度、在该基板带的铜溅射层的表面上涂布正型液体光致抗蚀剂(Rohm&Haas公司制造,正型液体光致抗蚀剂FR200,粘度为18cps),再在隧道式炉内使其干燥。
然后使用曝光装置(Ushio电机制造),该曝光装置配置了描绘有分别并列的16根长度为15mm线的20μm节距、50μm节距以及70μm节距的输出外引线试验图形的玻璃光掩模以360mJ/cm2的条件进行了紫外线曝光。
再用7%的KOH溶液进行80秒钟的显影并溶解了曝光部分,形成了具有各节距为8μm厚度的光致抗蚀剂图形。
在通过感光性树脂形成了图形的基板薄片上,利用添加了硫酸铜电镀添加剂(Rohm&Haas公司制造,Copper Gleam ST-901)的铜电镀液,在温度为25℃、电流密度为3A/dm2的条件下,搅拌5分钟的同时进行了高度为3.5μm的铜电镀,从而形成了半加成铜层。
接着,在温度为25℃、电流密度为50A/dm2的条件下,进行3秒钟剧烈搅拌的同时,形成了高度为7μm的铜瘤镀层。使用了电镀液中的CuSO4·5H2O为32g/升(Cu=8g/升)、H2SO4为100g/升、并且再添加了200ppm的α-萘喹啉(C3H9N)的溶液。
进而,使用添加了硫酸铜电镀添加剂(Rohm&Haas公司制造,Copper Gleam ST-901)的铜电镀液,在温度为25℃、电流密度为3A/dm2的条件下,搅拌2分钟的同时,进行了涂覆从而固定了瘤。
然后,通过利用10%的NaOH溶液,在常温下进行15秒钟的处理,从而剥离了用于形成布线图的感光性树脂层,并露出了位于该感光性树脂层下面的Cu溅射层以及其下面的Ni-Cr基底金属层。
利用150g/升的K2S2O8(过硫酸钾)为主成分的软蚀刻液,将露出的Cu溅射层在30℃浸渍30秒钟后去除,再使用9%的盐酸溶液,在温度为55℃进行10秒钟的处理,不进行清洗而用55℃的13%硫酸+13%盐酸的混合溶液,重复进行两次10秒钟的处理工序从而溶解了Ni-Cr层。另外,在该工序中Cu也被稍微进行蚀刻,因而瘤高度以及导体宽度减少了数微米。
然后,利用40%NaMnO4=100ml/升和25%NaOH=150ml/升的混合溶液,在65℃进行30秒钟的处理后水洗,然后使用50g/升的草酸二水合物在40℃、进行30秒钟的处理,并在去除基板带表面的二氧化锰之后进行了水洗。
最后,利用10%硫酸溶液在30℃进行10秒钟的酸洗、水洗之后,使用非电解锡电镀液(LT-34,Rohm&Haas公司制造)在70℃进行2.5分钟的非电解镀锡,在全部导体上形成了厚0.5μm的非电解镀锡层。
非电解在125℃对非电解镀锡层进行1小时退火的状态下,在节距为20μm的图形(瘤高度:3μm,总厚度:6.5μm,最大线宽度:7μm)上,放置环氧类粘合剂(厚度为25μm),用1.5kg/mm2的压力在100℃加压3秒钟,并在图形上临时压合环氧类粘合剂之后,再在2500厚度的附带ITO的玻璃板(26mm×76mm×0.7mm厚度)上,以180℃、19.8秒、2.5kg/mm2的压力进行正式压合。
使用的工具为,宽3mm×长110mm的超因瓦低膨胀系数合金制造的热压合装置,使用了日本Avionics公司制造的脉冲加热压机TC-125。
此时的初期接触电阻值的测定结果为,在全部16根线中的连接面积为0.04mm2的接触电阻值在1Ω以下。
[对比例1]
与实施例1相同将形成的35mm宽度的基板带用硫酸水溶液进行酸洗之后,以9μm的厚度在铜表面上辊涂涂布正型液体光致抗蚀剂(Rohm&Haas公司制造,FR200,粘度为18cps),在隧道式炉中干燥之后,通过曝光装置(Ushio电机制造),该曝光装置使用描绘有分别并列的16根长度为15mm线的50μm节距、70μm节距以及100μm节距的输出外引线试验图形的玻璃光掩模,以360mJ/cm2的条件进行了紫外线曝光。
再用7%的KOH溶液进行80秒钟的显影并溶解曝光部分,形成了具有各节距为9μm厚度的光致抗蚀剂图形。
然后使用硫酸铜电镀液(添加了Rohm&Haas公司制造的CopperGleamST-901),在温度为25℃、电流密度为4A/dm2的条件下,进行10分钟的电镀,形成了高9μm的镀铜电路。在该电镀条件下未形成瘤。接着,与实施例1相同对该镀铜电路进行了镀金。
对于没有瘤且未进行镀锡的节距为70μm的图形,按照与实施例相同的方法,进行了热压合。此时在0.12mm2的连接面积中的初期接触电阻值的测定结果为,在全部16根线中其接触电阻值在10Ω以上,其中还有数MΩ级的连接部分。
即,表明在图形上未形成瘤的情况下,不可能进行电连接。其结果如表1所示。
[表1]
表1瘤的热压合试验结果(初期电阻值)
  节距   50μm   70μm   20μm   70μm
表面层 镀金层 镀金层+镀锡层 镀锡层   镀金层(无镀锡层)
  瘤高度   9μm   7μm   3μm   无瘤
  端子序号(接触电阻)   0.09mm2   0.12mm2   0.04mm2   0.12mm2
  1   1Ω以下   1Ω以下   1Ω以下   接触不良
  2   1Ω以下   1Ω以下   1Ω以下   60kΩ
  3   1Ω以下   1Ω以下   1Ω以下   35kΩ
  4   1Ω以下   1Ω以下   1Ω以下   接触不良
  5   1Ω以下   1Ω以下   1Ω以下   73kΩ
  6   1Ω以下   1Ω以下   1Ω以下   接触不良
  7   1Ω以下   1Ω以下   1Ω以下   接触不良
  8   1Ω以下   1Ω以下   1Ω以下   接触不良
  9   1Ω以下   1Ω以下   1Ω以下   462Ω
  10   1Ω以下   1Ω以下   1Ω以下   29Ω
  11   1Ω以下   1Ω以下   1Ω以下   5400Ω
  12   1Ω以下   1Ω以下   1Ω以下   5700Ω
  13   1Ω以下   1Ω以下   1Ω以下   13MΩ
  14   1Ω以下   1Ω以下   1Ω以下   36MΩ
  15   1Ω以下   1Ω以下   1Ω以下   接触不良
  16   1Ω以下   1Ω以下   1Ω以下   2MΩ
  结果   良好   良好   良好   不良
注)为了结合使用了厚25μm的环氧类粘合薄片。
结合条件:以180℃×19.8秒×2kg/cm2进行热压合(使用3mm宽的工具)
将附带ITO的玻璃板26mm×76mm×0.7mmt与实施例、对比例所制造的样品进行了结合。
在产业上的可利用性
本发明的印刷线路板为,对在绝缘基板的衬底层表面上所形成的感光性树脂层进行曝光显影,预先形成了线路形成位置即凹部,通过在该凹部对镀层进行层压形成线路而制造,所形成的线路具有相对于绝缘基板呈垂直长方形状的断面形状。而且,被形成在该印刷线路板的线路的断面形状为长方形的线路为,其上端部分的宽度与下端部分的宽度大致相同,但上端部分的宽度要稍微宽,并自绝缘基板起具有非常尖锐的断面形态。此外,在构成该线路的铜瘤层中,瘤的生长方向为线路的厚度方向,由于在形成铜瘤层时、横方向被感光性树脂构成的图形的侧壁阻挡,所以瘤不会向线路的横方向生长。因此,能够以高密度形成非常细线化的线路,即使以高密度形成了线路,也不会在相邻的线路之间产生短路。
此外,本发明的印刷线路板的线路为,在对感光性树脂层进行曝光、显影而形成的凹部中的溅射铜层上形成有铜瘤层,再在其上面层压有涂覆层、第1金属镀层(优选为镀金层),在所形成的导体表面上形成了由于形成铜瘤层引起的多个凹凸,利用该凹凸不需使用导电性粒子仅用粘合剂就能够进行导电性结合。
而且,在第1金属镀层为镀金的情况下,由于长时间的高温加热之后在线路的导体即铜和镀金界面上的相互扩散,不会产生柯肯达尔空隙(Void),所以连接部分的接触电阻不会增加。在第1金属镀层为镀锡层的情况下,会产生柯肯达尔空隙,从产生viod的观点看,作为第1金属镀层,镀金层要比镀锡层有利。此外,作为第1镀层通过形成镀金层,从而提高了贮藏的稳定性。
另一方面,在安装的电子元件中所形成的凸点电极为金凸点的情况下,为了使该电子元件的金凸点与印刷线路板进行电连接,而优选从印刷线路板的端子供给锡,与金凸点的金来形成金锡共晶化合物,在该情况下,通过形成作为第2金属镀层的非电解镀锡层,就能可靠地进行电子元件的安装。
由于以覆盖包括位于线路侧面的铜瘤层侧面的全部线路而形成该第2金属镀层,因此具有耐腐蚀性变好的趋势。
此外,本发明的印刷线路板,优选为与布线的布设长度无关,在同一印刷线路板内形成的布线电阻值是在中心值±10的范围内,通过利用该高均匀性的印刷线路板,并通过在从输出端外引线导出的电信号上的线路的电绝缘性变化,从而减少输出信号的误差,能够形成更精密的线路。
此外,在对形成的电路进行多个并联配置的情况下,优选为,当然要制造成使各个印刷线路板的电阻值的平均值更为均匀,并使布线输出端的内引线和输出端的外引线之间的、多个布线的线路的平均值更为近似的同时,并形成在被并联配置的多个印刷线路板的最外侧,将相邻线路的电阻的差变得尽可能小。

Claims (19)

1、一种印刷线路板,具有绝缘基板和在该绝缘基板表面上形成的多个线路的印刷线路板,其特征在于,该线路具有:形成在该绝缘基板表面上的导电性衬底层;形成在该衬底层上面的铜瘤层;形成在该铜瘤层上面的涂覆层;以及形成在该涂覆层上面的第1金属镀层;在该线路的上面,形成有由于铜瘤层上面的凹凸引起的凹凸面。
2、如权利要求1所述的印刷线路板,其特征在于,所述衬底层由Ni-Cr合金构成的导电性金属薄层和溅射铜层构成。
3、如权利要求1或2所述的印刷线路板,其特征在于,在所述导电性衬底层的上面具有半加成铜层。
4、如权利要求1所述的印刷线路板,其特征在于,所述第1金属镀层为,选自镀金层、镀锡层、镀镍层、镀银层、镀钯层、镀焊锡层以及无铅镀焊锡层中的至少一种金属镀层;或者在这些镀层形成金属中含有其他金属的金属合金镀层。
5、如权利要求1所述的印刷线路板,其特征在于,在所述线路的上面以及侧面上,形成与第1金属镀层不同的金属所构成的第2金属镀层。
6、如权利要求1至5中任意一项所述的印刷线路板,其特征在于,所述线路的断面,形成为长方形或者大致长方形。
7、如权利要求1所述的印刷线路板,其特征在于,构成所述铜瘤层的铜瘤,向线路的厚度方向进行选择性生长。
8、一种印刷线路板的制造方法,其特征在于,
在绝缘基板的表面上形成供给电镀电力的导电性衬底层,在该衬底层的表面上形成感光性树脂层,在该感光性树脂层中对用于形成线路的图形进行曝光、显影并在感光性树脂层形成凹部,在该凹部的内部形成铜瘤层的同时再在该铜瘤层的表面上形成涂覆层,并且至少在铜瘤层上所形成的涂覆层上面再形成第1金属镀层、且覆盖了该铜瘤层的上面之后,剥离感光性树脂层,然后通过剥离感光性树脂层从而去除露出的衬底层。
9、一种印刷线路板的制造方法,其特征在于,
在绝缘基板的表面上形成供给电镀电力的导电性衬底层,在该衬底层的表面上形成感光性树脂层,在该感光性树脂层中对用于形成线路的图形进行曝光、显影并在感光性树脂层形成凹部,在该凹部的内部形成铜瘤层的同时再在该铜瘤层的表面上形成涂覆层,并且至少在铜瘤层上所形成的涂覆层上面再形成镀金层、且覆盖了该铜瘤层上面之后,剥离感光性树脂层,然后通过剥离感光性树脂层从而去除露出的衬底层。
10、如权利要求8或9所述的印刷线路板的制造方法,其特征在于,所述衬底层,由Ni-Cr合金构成的导电性金属薄层和溅射铜层构成。
11、如权利要求8或9所述的印刷线路板的制造方法,其特征在于,在所述衬底层的表面上形成感光性树脂层,对该感光性树脂层进行曝光、显影并形成用于构成线路的凹部,在该凹部露出的衬底层表面上,形成半加成铜层,并在该半加成铜层的表面上再形成铜瘤层。
12、如权利要求8或9所述的印刷线路板的制造方法,其特征在于,在所述铜瘤层的表面上,以反映形成在该铜瘤层上面的凹凸面,从而形成涂覆层、以及第1金属镀层或者镀金层。
13、如权利要求9或12所述的印刷线路板的制造方法,其特征在于,分为两步骤进行所述镀金处理,最初先进行触击电镀金。
14、如权利要求8或9所述的印刷线路板的制造方法,其特征在于,形成了所述线路之后,剥离感光性树脂层,将通过剥离该感光性树脂层而露出的衬底层与强酸性水溶液进行接触而去除。
15、如权利要求8或9所述的印刷线路板的制造方法,其特征在于,将所述衬底层的一部分与盐酸水溶液进行接触并去除,再用硫酸·盐酸的混合水溶液去除衬底层的剩余部分。
16、如权利要求14或15所述的印刷线路板的制造方法,其特征在于,如上所述溶解去除了衬底层之后,再用含有高锰酸盐的碱性水溶液进行处理。
17、如权利要求16所述的印刷线路板的制造方法,其特征在于,将使用含有所述高锰酸盐的碱性水溶液进行处理后的印刷线路板,再用含有草酸的水溶液进行处理。
18、如权利要求8至17中任意一项所述的印刷线路板的制造方法,其特征在于,如上所述去除了衬底层之后,在形成有镀金层或第1金属镀层的线路的表面上,再形成作为第2金属镀层的非电解镀锡层。
19、一种印刷线路板的各向异性导电结合方法,其特征在于,使用权利要求1至7中任意一项所述的印刷线路板,将具有在表面上由于铜瘤层引起的凸部的线路的印刷线路板,使用不含有导电性粒子的粘合剂,在形成了连接端子的线路板上进行加压结合,在加压方向上选择性地形成电连接。
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