JP2001347529A - 配線基板製造用スタンパ及びスタンパの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 微細配線幅を持つプリント配線基板を容易に
かつ歩留まり良く提供することを課題とする。 【解決手段】 基板２の少なくとも表面にある樹脂に、
溝幅が３０μｍ以下の溝を含む配線パターンを転写させ
るために用いるスタンパ１であり、前記配線パターンと
凹凸が逆のパターンを備えている。スタンパ１は、配線
パターンに対応する凹凸を有するメッキ対象下地材を除
去したＮｉメッキ膜１４により形成されている。また複
数のスタンパ３０が平面状に連続する形態で製作し、各
スタンパ３０間に切断領域３１を設けた構成とする場合
もある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回路などを搭載す
る配線基板を製造する際に用いるスタンパ及びスタンパ
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のプリント配線基板は、スクリーン
印刷法やフォトリソグラフィー法を用いて配線パターン
を形成することにより製造されている。

【０００３】フォトリソグラフィー法を用いたプリント
配線基板の製造方法を図６を用いて説明する。図６にお
いて、樹脂基板２０の上にＣｕ箔２１がコートされた基
板にフォトレジスト２２を塗布し（ａ）、配線パターン
が描写されたフォトマスク（図示せず）を通して露光工
程を行い（ｂ）、フォトレジストの感光部２２ａを除去
するために、これを現像する（ｃ）。

【０００４】次に樹脂基板２０ごと銅のエッチング液に
浸漬してＣｕ箔２１をエッチングした後（ｄ）、フォト
レジストを除去することにより、Ｃｕ箔からなる配線パ
ターンが得られる（ｅ）。プリント配線基板を多層化す
る場合は、銅膜の間の凹部を絶縁材料で埋めた後、研磨
によりＣｕ箔部と絶縁部を同一面とする（ｆ）。

【０００５】このような従来の方法だと、プリント配線
基板を製作する材料に高純度の材料を使わないと、配線
間のスペースが３０μｍ以下と狭くなった場合、レジス
ト現像や銅エッチング等で配線間のショートが生じた
り、配線上で断線が発生する等の不具合が生じることが
多く、歩留まりが悪いという問題があった。また、金型
を使って成形して得るプリント基板に関しては、 金型
の加工技術では３０μｍ以下の線幅を持つ金型では機械
加工精度の点からコストが高かったり、製作時間がかか
るという問題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、配線幅３０
μｍ以下の微細配線には、基板上にレジスト印刷、パタ
ーン露光、現像後に無電解メッキを行って配線を高さ方
向に成長させるアディティブ法が用いられる。このよう
な微細配線で用いるアディティブ法では、配線幅３０μ
ｍ以下になると、配線抵抗を下げるために配線幅が細く
なるにつれてライン厚みと呼ばれる導体高さを高くして
導体抵抗を下げることになる。しかし、アディティブ法
の高さは一般的には１０μｍ迄は精度がよいものの、そ
れ以上高くすると無電解メッキのバラツキにより配線長
手方向でメッキ高さの公差が大きくなる。その結果、配
線の厚みにバラツキが生じ、電気特性的が不安定とな
る。配線幅２０μｍ以下の微細配線の場合、高さの精度
が保証できず、そのため配線幅が微細で１０μｍ以上の
導体厚みの配線パターンを作ると歩留まりが低下し、コ
ストに跳ね返ってしまうために大量生産には向かないと
いう問題があった。

【０００７】一方、配線基板を大量生産する別のアプロ
ーチとして、前述のように金型成形による埋没型のプリ
ント配線基板があるが、成形するための金型は精密加工
で作られるため、加工機や溶接機が加工する金型に接触
するためにはこれらを加工処理するクリアランスが必要
となる。微細配線になると、１０μｍ間隔のものを作る
ための作業は緻密さを要求されるので、金型単体として
は非常に高価なものとなってしまう。また、基本デザイ
ンが常に変わるプリント配線基板でこのような金型を使
うとなると、常に単独で金型を起こさなくてはならず、
その都度高価な金額がプリント配線基板単体のコストに
載ってしまい、プリント配線基板の値段が下がらない。
また、金型は精密加工技術を要するため、金型が完成す
るまで月単位の時間がかかり、ユーザーからの週単位の
短期間納期といった要求には適さない。

【０００８】そこで、本発明は、上記の問題を解決し、
微細配線幅を持つプリント配線基板を容易にかつ歩留ま
り良く製造することができる配線基板製造用スタンパを
提供することを課題とする。

【０００９】また、本発明は、製作容易で短期間にかつ
廉価に得られ、これにより回路デザインの変更等にも容
易に対応できるスタンパの製造方法を提供することを課
題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、基板の少なく
とも表面にある樹脂に、溝幅が３０μｍ以下の溝を含む
配線パターンを転写させるために用いるスタンパであっ
て、前記配線パターンと凹凸が逆のパターンを備えてい
ることを特徴とする。

【００１１】微細な配線パターンをスタンパ上に作るこ
とにより、スタンパで配線パターンと逆の微細な凹凸パ
ターンを形成する際に、用いる材料の純度を高くして異
物の混入を防ぐことにより、溝間のショートや断線の生
じないパターンが得られる。微細なパターンの樹脂への
転写は忠実に行われるので、パターン上に欠陥のない１
枚のスタンパを用いて多くの良品の配線基板を得ること
が可能になる。

【００１２】本発明のスタンパは、フォトリソグラフィ
ー技術等を用いて配線パターンに対応する凹凸を形成し
たメッキ対象下地材の上にメッキし、その後に下地材を
除去した金属メッキ膜により形成することが望ましい。
これにより、高精度のスタンパを容易にかつ廉価に得る
ことができる。また、スタンパ自体は金属製となるの
で、耐久性も充分なものとなる。

【００１３】本発明では、複数のスタンパが平面状に連
続する形態で形成され、各スタンパ間に切断領域が設け
られている構成とすることも望ましい。このようにすれ
ば、多数のスタンパを一度に製作し、切断領域の部分か
ら切断するだけで、それぞれのスタンパ毎に分離して使
用することができる。その場合、各スタンパは同一種類
のスタンパあるいは異種類のスタンパを含むようにして
もよい。

【００１４】本発明のスタンパの製造方法では、ガラス
基板にフォトレジストを塗布する工程と、線幅３０μｍ
以下の配線パターンが描かれたフォトマスクを通した露
光と現像により配線パターンをフォトレジストに形成す
る工程と、配線パターン上に金属メッキ膜を形成する工
程と、ガラス基板及びフォトレジストから金属メッキ膜
を分離させる工程とを有することを特徴とする。

【００１５】スタンパに微細な配線パターンを形成する
のは、ガラス基板にフォトリソグラフィを用いて行う
が、ガラス基板は平坦度がよくまた反りを小さくできる
ので、微細な配線パターンをフォトリソグラフィで形成
しても、断線やショートが発生し難くなる。

【００１６】このスタンパを使用して配線パターンを転
写した基板を得るには、スタンパを金型内に設置し、該
金型内に樹脂を注入して樹脂を成形することにより得る
ことが好ましい。この場合得られる基板は表面だけでな
く全体が樹脂からなる。成形法は、射出成形、トランス
ファー成形、プレス成形が使用する樹脂材料に合わせて
適宜選択できる。樹脂成形における成形性はよいので、
スタンパに形成された微細パターンを樹脂基板上に忠実
に転写できる。

【００１７】このようにスタンパを用いた配線基板の製
造では、基板上の溝に埋め込まれた導電膜が配線部とな
るが、その配線部を形成するために、基板全面でも良い
が少なくとも配線パターン全体を覆うように導電膜を形
成し、これを研磨することにより、導電膜が溝内のみに
収まり配線パターンが形成できるのである。これにより
基板に反りが生じていたり、あるいは平面度が良くなく
ても、微細な配線パターンが断線やショートすることな
く歩留まりよく製造することができる。また研磨するこ
とにより配線部分とその間の絶縁部分は同一面になり、
よって平坦化でき、回路素子の表面実装が容易となる。
また、この方法で作られた基板は表面が平坦なため、同
一方法で作ったプリント基板同士で積層基板を作れば、
従来の積層基板のような積層前の基板への樹脂埋め込み
及びその後の面一化作業が必要なくなる。

【００１８】このような成形により得られる樹脂成形体
基板の樹脂は熱硬化型としてエポキシ樹脂、熱可塑型で
はポリイミド樹脂が好適に用いられる。本発明の効果が
大きくなるのは配線幅が３０μｍ以下の微細な配線パタ
ーンである。この溝幅は溝の上端、すなわち基板の樹脂
表面上で測ったものである。なお、スタンパの裏面に補
強のための裏打ち板を貼り付けてもよい。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施の形態で説明
する。 ＜実施の形態１＞まず、微細配線パターンを有する樹脂
成形基板を得るためのスタンパの製法を説明する。図１
にスタンパ製造プロセスを示す。図１において洗浄した
平面度、平行度のよいガラス基板１０にフォトレジスト
１１を塗布する（ａ）。微細な配線パターンが描写され
たフォトマスク１２を通してＵＶランプ１３を用いて露
光を行い、レジスト上に配線パターンを焼き付ける
（ｂ）。

【００２０】次に、フォトレジスト１１の感光部１１ａ
を除去するためにフォトレジスト１１を現像し（ｃ）、
現像された表面にスパッタまたは無電解メッキ等でメタ
ルコートを施した後、電解ニッケルメッキによりＮｉメ
ッキ膜１４を形成し（ｄ）、ニッケルメッキ膜１４から
ガラス１０を剥離、ニッケルメッキ膜１４上に残留した
フォトレジスト１１を除去し（ｅ）、ニッケルメッキ膜
を金型取り付け用に外観加工してスタンパ１を得る。

【００２１】以上の工程において、フォトレジストの現
像以降の工程は、光ディスク用のポリカーボネートなど
の樹脂成形基板を成形するためのスタンパの周知の製造
プロセスと同じである。今回の場合、配線パターンの寸
法は溝の深さを１０μｍ、配線幅１０μｍ、配線間隔１
０μｍ、公差はそれぞれ±１μｍとして製作した。

【００２２】このスタンパ１を用いたプリント配線基板
製造のプロセスチャートを図２に示す。図２において、
微細な線幅を持つ配線パターンのネガ像が形成された前
述のプロセスで製造されたスタンパ１を成形用金型（図
示せず）に取り付け（ａ）、金型に熱硬化性エポキシ樹
脂（三井化学（株）製：商品名エポックス）を注入して
トランスファー成形を行った（ｂ）。成形条件は、金型
型絞圧力２００ｋｇ／ｃｍ² 、樹脂加圧４５ｋｇ／ｃｍ
² 充填温度１８３℃で行った。これにより表面に配線パ
ターンが転写された約５ｍｍ厚の樹脂成形基板２が得ら
れた。

【００２３】こうして得られた樹脂成形基板２に、この
後コーティングするメッキ膜との密着性を高めるため成
形品表面にスパッタ装置により銅スパッタを厚さ０．１
μｍ程度施す。そしてメッキ浴として硫酸銅メッキ液を
用意し、これに樹脂成形基板を浸漬し、メッキ液温度２
０℃〜３０℃、ＰＨ１以下、電流密度２．５Ａ／ｄｍ2
、メッキ時間３０分で電解メッキを行い全面に銅メッ
キ膜３を１５μｍの厚さで形成した。

【００２４】次に、樹脂成形基板２の片側全面に形成さ
れたメッキ面を定盤研磨機にてスラリーを流しながら、
加重１Ｋｇ／ｃｍ² 、回転数７０ｒｐｍ、研磨時間３０
分にて研磨し、溝と溝の間の樹脂部分が露出するまで粗
研磨を行い銅メッキ膜３からなる配線部と樹脂からなる
絶縁部との境界を明確にした（ｅ）。

【００２５】このようにして線幅が１０μｍ、溝の部分
が９μｍの厚さのＣｕメッキ膜で埋まった絶縁部と導電
部が同一平面である微細配線パターンが得られた
（ｄ）。

【００２６】＜実施の形態２＞上記実施の形態１では導
体高さが同一の配線パターンを形成するのに好適なスタ
ンパとその製造例を示したが、この実施形態２では、図
３及び図４に示すように導体高さが異なる配線パターン
を形成する場合に好適なスタンパの製造例を示してい
る。

【００２７】導体高さが異なる例としては、例えば配線
パターンがフラット型同軸ケーブルを形成している場合
で、信号線の両側に配置されるアース線の導体高さを信
号線よりも高く形成する場合である。以下、スタンパの
製造プロセスを示す図３及び図４を参照して説明する。

【００２８】図３において、最初に、信号線及びアース
線の配線パターンに応じたフォトマスク１２を用意する
(図３(Ａ))。次に、洗浄した平面度及び平行度のよいガ
ラス基板１０に紫外光軟化性のフォトレジスト１１が塗
布されたものを用意する。フォトレジスト１１は、信号
線よりも高いアース線の導体高さとほぼ同じ高さを有し
ている。次に、フォトマスク１２を通してＵＶランプ１
３を用いて露光を行い、フォトレジスト１１の所望の位
置を軟化させる(図３(Ｂ))。このとき、フォトレジスト
１１の感光部(軟化部分)がガラス基板１０まで達しない
ように(感光部の高さが信号線の導体高さとなるよう
に)、露光時間を調整する。

【００２９】次に、アース線の配線パターンに応じた
(信号線の配線パターンが描かれていない)他のフォトマ
スク１５を用意する(図３(Ｃ))。次に、フォトマスク１
５を用いて上記と同様の露光を行う。このとき、アース
線に対応する感光部がガラス基板１０に達するまで露光
を行う。このように、２回露光を行う。なお、露光の回
数は問わないが、２回であることが工程数の増加を抑え
る上で望ましい。

【００３０】次に、フォトレジスト１１を現像し、フォ
トレジスト１１の感光部を除去する(図４(Ａ))。次に、
現像された表面にスパッタまたは無電解メッキ等でメタ
ルコート１６を施し(図４(Ｂ))、その後、電解ニッケル
メッキによりＮｉメッキ膜１７を形成する(図４(Ｃ))。

【００３１】そして、ニッケルメッキ膜１７からガラス
基板１０を剥離し、ニッケルメッキ膜１７に残留したフ
ォトレジスト１１を除去し、ニッケルメッキ膜１７を金
型取り付け用に外観加工してスタンパ１７Ａを得る(図
４(Ｄ))。

【００３２】この例では、スタンパ１７Ａは、配線幅１
０μｍ，配線間隔１０μｍで、１０μｍの深さを持つ第
１の溝と２０μｍの深さを持つ第２の溝が形成され、公
差は夫々±１μｍとなるように形成した。

【００３３】即ち、この例のスタンパ１７Ａは、信号線
用の溝を形成するための第１の凸部１７ａと、アース線
用の溝を形成するための第２の凸部１７ｂを有し、全体
がニッケルメッキ膜１７により形成されている。第２の
凸部１７ｂは、第１の凸部１７ａの２倍の突出長（２０
μｍ）をもつ。

【００３４】＜実施の形態３＞図５は、本発明に係るス
タンパの他の実施の形態を示す概略平面図である。この
図５に示す例では、実施の形態１あるいは実施の形態２
と同様の金属メッキ膜製の複数のスタンパ３０を平面状
に連続する形態で製作し、各スタンパ間に切断領域３１
を設けた構成としたものである。

【００３５】この実施の形態によれば、多数のスタンパ
３０を一度に製作し、切断領域３１の部分から切断する
だけで、それぞれのスタンパ毎に分離して使用すること
ができる。なお、各スタンパは同一種類のスタンパある
いは異種類のスタンパを含む構成としてもよい。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、微細配線幅を持つプリ
ント配線基板を容易にかつ歩留まり良く製造することが
できる配線基板製造用スタンパを提供することができ
る。

【００３７】また、本発明は、製作容易で短期間にかつ
廉価に得られ、これにより回路デザインの変更等にも容
易に対応できるスタンパの製造方法を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るスタンパの製造チャートである。

【図２】配線基板の製造方法を説明する工程のフローチ
ャートである。

【図３】本発明の実施の形態２に係るスタンパの製造チ
ャートである。

【図４】本発明の実施の形態２に係るスタンパの製造チ
ャートである。

【図５】本発明の実施の形態３に係るスタンパの概略平
面図である。

【図６】回路基板の従来工程のフローチャートである。

【符号の説明】

１ スタンパ ２ 樹脂 ３ 銅メッキ膜 １０ ガラス基板 １１ フォトレジスト １２ フォトマスク １３ ＵＶランプ １４ Ｎｉメッキ膜 １５ 他のフォトマスク １７ Ｎｉメッキ膜 ２０ 樹脂基板 ２１ Ｃｕ箔 ２２ フォトレジスト １１ａ、２２ａ 感光部 １７Ａ スタンパ ３０ スタンパ ３１ 切断領域

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板の少なくとも表面にある樹脂に、溝
   幅が３０μｍ以下の溝を含む配線パターンを転写させる
   ために用いるスタンパであって、前記配線パターンと凹
   凸が逆のパターンを備えていることを特徴とする、配線
   基板製造用スタンパ。
2. 【請求項２】 前記スタンパは、前記配線パターンに対
   応する凹凸を有するメッキ対象下地材を除去した金属メ
   ッキ膜により形成されていることを特徴とする、請求項
   １記載の配線基板製造用スタンパ。
3. 【請求項３】 複数のスタンパが平面状に連続する形態
   で形成され、各スタンパ間に切断領域が設けられている
   ことを特徴とする、請求項１又は２記載の配線基盤製造
   用スタンパ。
4. 【請求項４】 ガラス基板にフォトレジストを塗布する
   工程と、線幅３０μｍ以下の配線パターンが描かれたフ
   ォトマスクを通した露光と現像により前記配線パターン
   をフォトレジストに形成する工程と、前記配線パターン
   上に金属メッキ膜を形成する工程と、前記ガラス基板及
   びフォトレジストから前記金属メッキ膜を分離させる工
   程とを有する、スタンパの製造方法。