JP2005142254A

JP2005142254A - 配線基板及びその製造方法

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Publication number: JP2005142254A
Application number: JP2003375216A
Authority: JP
Inventors: Akane Kobayashi; 茜小林; Noritaka Yuzuhara; 徳崇柚原; Kenji Hisamatsu; 賢治久松
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2003-11-05
Filing date: 2003-11-05
Publication date: 2005-06-02

Abstract

【課題】樹脂絶縁層に複数の導体回路を有する配線基板のソルダーレジストのパターニングにおいて、開口形状が良好であり、かつ信頼性の高い配線基板を提供するところにある。特に、リール・ツー・リール工法により生産性を向上させた配線基板の製造方法及びそれをもちいた配線基板を提供するところにある。
【解決手段】基板の少なくとも片側の最表層にソルダーレジスト層を有する配線基板の製造方法において、該ソルダーレジスト層に開口部を形成する際に、前記開口部の同一部分に２回の露光処理を行い、第１の露光と第２の露光処理が、異なるフォトマスクを使用する配線基板の製造方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は配線基板およびその製造方法に関するものであり、特に配線基板のソルダーレジスト層の形成方法に関する。

従来の配線基板は、該基板の少なくとも片側の最表層に端子ホール等の開口部分があり、該開口部の隣接回路間のはんだブリッジの防止、又は、電子機器の使用環境から最表層の回路を保護することを目的としたソルダーレジスト層を有している。すなわち、ソルダーレジスト層は、高信頼性の配線板を形成するためには必要不可欠である。

従来、ソルダーレジスト層は配線回路が形成された基材に感光性ソルダーレジストの樹脂液を塗布し、所定のパターンに合わせてフォトマスクを介して露光を行い、現像し、露光光の照射部分を硬化させるという工程によって形成されていた。さらに、ソルダーレジスト層の形成後には、開口部から露出した配線回路部上にニッケルおよび金などの金属層を設ける。

しかしながら、従来の方法では開口部の底部の端にソルダーレジスト樹脂が残るソルダーレジスト樹脂の残渣の問題や、開口径が小さくなり、開口部断面が台形に近い形状とならない問題点を抱えている。

図４（ａ）〜（ｄ）は、従来のソルダーレジスト層形成工程の模式側断面図である。図４（ａ）に示したように基材１上には、最表層の回路パターン２が形成されている。前記基材は１層又は複数層の配線層が積層されたコア基板であり、該コア基板の回路パターンと前記最表層の回路パターン２とを導通されている。図４（ｂ）に示したように基材１の及び回路パターンの上全面に、ソルダーレジスト層３を塗布形成する。図４（ｃ）では、回路パターン２上のソルダーレジスト層に開口部を形成するため、フォトマスク４を用いて露光処理を行う。フォトマスク４には、ソルダーレジスト層の開口部の部分に遮光部６が設けられている。この露光光の照射時、回路パターン２からの反射光により、ソルダーレジスト層を形成する必要のない開口部の部分に露光光が照射されるためソルダーレジストが硬化し、現像によって除去できない現象が起こる。すなわち、ソルダーレジスト層の開口部の断面形状が正常な台形とならない問題と、又は、前記断面の近傍の回路パターン表面にソルダーレジスト樹脂の残渣の発生する問題がある。更に開口部の形状が小さくなる問題が発生する場合がある。図４（ｄ）では、ソルダーレジスト層の未露光部を現像処理により開口部を形成し、端子ホール７を形成する。以上の工程により、最表層に端子ホールとソルダーレジスト層が完成する。

ソルダーレジスト層をパターニングする際、ソルダーレジスト層の形成部の積算露光量を規定積算露光量より減らすことにより、不要部のソルダーレジスト層は除去しやすくなる。しかし、積算露光量が少ないとソルダーレジスト層の信頼性が低下する問題が発生する。すなわち、最表層の回路を保護の信頼性が低下し、電子機器の使用環境での回路パターンの高信頼性が損なわれる問題となる（特許文献１参照）。

以下に、公知文献を記す。
特開平５−２９７５４号公報

本発明は、前述のような従来の配線基板の有する問題点を解消し、樹脂絶縁層に複数の導体回路を有する配線基板のソルダーレジスト層のパターニングにおいて、開口形状が良好であり、かつ信頼性の高い配線基板を提供するところにある。特に、リール・ツー・リール工法により生産性を向上させた配線基板の製造方法を提供するところにある。

本発明において上記課題を解決するために、まず本発明の請求項１に係る発明は、配線層と絶縁層を交互に積層し各配線を導通させ回路を形成した配線基板の製造方法において、基板の少なくとも片側の最表層にソルダーレジスト層を有し、該ソルダーレジスト層に開口部を形成する際に、前記開口部の同一部分に２回の露光処理を行うことを特徴とする配線基板の製造方法である。

また、本発明の請求項２に係る発明は、前記露光処理が、第１の露光と第２の露光において、異なるフォトマスクを使用することを特徴とする請求項１記載の配線基板の製造方法である。

また、本発明の請求項３に係る発明は、第１の露光処理が、第２の露光に用いるフォトマスクの各パターンの大きさより、１〜３０％内の一定寸法幅をリサイズし、拡大された各パターンを形成したフォトマスクを使用することを特徴とする請求項１、又は２記載の配線基板の製造方法である。

また、本発明の請求項４に係る発明は、第２の露光処理の積算露光量が、第１の露光処理の積算露光量の３０〜２００％で露光処理することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の配線基板の製造方法。
である。

さらにまた、本発明の請求項５に係る発明は、前記露光処理が、リール・ツー・リール工法により行われることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の配線基板の製造方法である。

本発明の請求項６に係る発明は、請求項１乃至５のいずれか１項記載の配線基板の製造方法を用いたことにより、最表層ソルダーレジスト層の開口部から露出する回路パターン上に、ソルダーレジスト樹脂の残渣が存在しないことを特徴とする配線基板である。

本発明の配線基板およびその製造方法、とくにソルダーレジスト層の形成方法を用いることにより、ソルダーレジスト層のパターニングにおいて開口形状の良好な、また信頼性の高い配線基板を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態をさらに詳細に説明する。図１は、本発明のソルダーレジスト層形成工程を説明する側断面図で、（ａ）は、露光後で、（ｂ）は、現像後である。本発明の配線基板は、回路パターンが片面のみに存在する場合、両面に存在する場合、さらにまた多層に回路パターンが形成されている場合のいずれであっても差し支えない。なお、図１は、片側の最表層に回路パターン及びソルダーレジスト層の形成の図面で説明する。

図１（ａ）は、基板８の最表層に回路パターン９が形成されている。基板の最表層及び回路パターンの表面全体にソルダーレジスト層１０が形成されている。前記ソルダーレジ
スト層１０上にフォトマスク１１，１４を用いて２回の露光処理をする。第１の露光処理は、第１の未露光エリア１１０であり、第２の露光処理は、第２の未露光エリア１４０である。その結果、開口部となる第２の露光における未硬化部２２を中心に、その左右に第２の露光における硬化部２１、その外側に第１、第２の露光における硬化部２０が形成する。図１（ｂ）は、現像処理後のソルダーレジスト層１０であり、第２の露光における未硬化部２２は、開口部となり、端子ホール１７が形成されている。ソルダーレジスト層１０は、第１の露光による硬化の影響を含む第２の露光における硬化部２１、その外側に第１、第２の露光により完全に硬化した硬化部２０が完成する。

図１（ａ）の本発明のソルダーレジスト層１０としては、液状およびドライフィルムのどちらでも差し支えない。液状のソルダーレジストの塗布方法としては、例えばスクリーン印刷法、ローラーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スピナーコート法、カーテンコート法が例示できるがこれらに限定されるものではない。ドライフィルムによるソルダーレジスト層の形成方法としては、ロールラミネート法、平板ラミネート法、平板プレス法などの各種手段を用いることができる。尚、ソルダーレジスト層の膜厚は１０〜４０μｍ程度である。

ソルダーレジスト層の露光工程において、第１の露光と第２の露光では異なるフォトマスクを使用する。すなわち、ソルダーレジストの開口させたい部分（複数の）の形状、大きさと、ほぼ等しい形状、大きさの複数のパターン（遮光部）を有する第１のフォトマスクと、該第１のフォトマスクとパターンの形状が相似形であり、相対的な配置も等しいため、フォトマスク上の一点を原点としたとき、各パターン部の原点に対する相対座標は等しいが、面積が１〜３０％大きいパターン（遮光部）を有する第２のフォトマスクを用意し、いずれかのフォトマスクを第１の露光に用い、残りのフォトマスクを第２の露光に用いる。なお、このような第２のフォトマスクは、元となるパターンの外形部に一定寸法の幅を付与してパターンを拡大するリサイズの手法を用いて作成することができる。

以下、第１の露光に第２のフォトマスクを用い、第２の露光に第１のフォトマスクを用いた例で説明する。

第１の露光でソルダーレジスト層の適正露光量の一部を照射し、第２の露光で残りの露光量を照射する。第１および第２の露光における積算露光量の合計がソルダーレジスト層の適正露光量となるとなるように、第１および第２の露光量を設定する。第２の露光量は第１の露光量の３０〜２００％とするが、より好ましくは５０〜１００％の露光量である。これにより、開口部近傍の積算露光量が相対的に少なくなり、回路パターンからの光の反射が減少し現像により除去されやすくなる。図１（ａ）に示すように、第２の露光における硬化部２１のエリアの幅は、前記リサイズの寸法幅の左右され、該部の積算露光量は、第２の露光量の積算露光量により決まる。すなわち、開口部の形状、寸法等を十分考慮し、リサイズ量及び第２の露光条件を最適化することが重要である。

次に本発明の一実施例の配線基板の製造方法について詳細に説明する。図２は、本発明のソルダーレジスト層形成工程の模式側断面図である。

絶縁樹脂上に導体回路が形成された基板８に、感光性のソルダーレジスト樹脂の溶液を、スクリーンを使用して基材の片面にベタ印刷後、該基板をセミキュアし、ソルダーレジスト層を形成する（図２（ａ）、（ｂ）参照）。

次に、ソルダーレジスト層を形成しない箇所に遮光部を設けたフォトマスクを介して露光を行う。このとき、同一部分に２回の露光を行う。ソルダーレジスト層の露光工程において、第１の露光と第２の露光では異なるフォトマスクを使用する。第１の露光では、第
２の露光より各パターン部分の大きな第１のフォトマスク１１を使用し、第２の露光では第２のフォトマスク１４を使用する。相対的なパターン配置は第１のフォトマスク１１、第２のフォトマスク１４とも等しいが、第１のフォトマスクは各パターンの大きさが第２のフォトマスクより１〜３０％大きい。第１の露光でソルダーレジスト層の適正露光量の一部を照射し、第２の露光で残りの露光量を照射する。不用部分を現像後、熱および必要があれば紫外線により硬化させ、端子ホール１７を有するソルダーレジスト層が形成される（図２（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）参照）。

図３（ａ）に示したように、まず第１の露光を行うことにより、第１の露光における硬化部１８および第１の露光における未硬化部１９が生じる。次に、図３（ｂ）に示したように第２の露光を行うことにより、第１、２の露光により硬化が進行する第１、第２の露光による硬化部２０、第１の露光においては光が照射されずに硬化しないが、第２の露光によって光が照射され硬化が進行する、第２の露光における硬化部２１、および第１、第２の露光いずれによっても光が照射されない、第２の露光における未硬化部２２が生じる。

現像によって除去されるのは第２の露光における未硬化部２２である。このとき、第２の露光における未硬化部２２は積算露光量の少ない第２の露光における硬化部２１に囲まれているため、回路パターンからの反射光が少なく現像によって除去されやすくなっている。

さらに、第１の露光、第２の露光における積算露光量でソルダーレジスト層の適正露光量となる光を照射しているため、ソルダーレジスト層の信頼性も確保される。

以下に、本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明する。

図２を参照して説明する。フォトソルダーレジストＰＳＲ−４０００（太陽インキ（株）製、商品名）を、スクリーンを用いて前記方法で作成した配線基板にベタ印刷後、８０℃において３０分間セミキュアを行った。

ソルダーレジスト層を形成しない箇所に遮光部を設けたフォトマスクを用いて、第１の露光を行った。このときの積算露光量は４００ｍＪ／ｃｍ²である。

次に、第２の露光を行った。このときの積算露光量は２００ｍＪ／ｃｍ²である。第１の露光および第２の露光において、透過部分の合計の積算露光量は、適正露光量である６００ｍＪ／ｃｍ²である。

この基板を現像し、ポストキュア、ポスト露光を行いフォトソルダーレジスト層を形成した。

実施例１の基板の評価により、第１の露光におけるフォトマスクの遮光部分直径が１８０μｍ、第２の露光におけるフォトマスクの遮光部分直径が１５０μｍのとき、開口部分においてフォトソルダーレジスト層上部のトップ径は１４１μｍ、フォトソルダーレジスト層下部のボトム径は１２７μｍであった。

以下に、本発明の比較例について説明する。

図４を参照する。露光工程において、フォトマスク４は、実施例の第２のフォトマスク
を用い、６００ｍＪ／ｃｍ²の積算露光量とする以外は、実施例と同様にしてフォトソルダーレジスト層を形成した。

実施例２の基板の評価により、フォトマスクの遮光部分直径が１５０μｍのとき、開口部分においてフォトソルダーレジスト層上部のトップ径は１２３μｍ、フォトソルダーレジスト層下部のボトム径は９９μｍであった。

以上の結果、本発明の製造方法では、設計値の近傍の形状の開口部を具備したソルダーレジスト層が形成出来た。

本発明のソルダーレジスト層形成工程を説明する側断面図で、（ａ）は、露光後で、（ｂ）は、現像後である。本発明のソルダーレジスト層形成工程の模式側断面図である。本発明の露光工程におけるソルダーレジスト層の硬化工程を示した模式側断面図である。従来のソルダーレジスト層の形成工程の模式側断面図である。

符号の説明

１…基材
２…回路パターン
３…ソルダーレジスト層
４…フォトマスク
５…透過部
６…遮光部
７…端子ホール
８…基材
９…回路パターン
１０…ソルダーレジスト層
１１…第１のフォトマスク
１２…透過部
１３…遮光部
１４…第２のフォトマスク
１５…透過部
１６…遮光部
１７…端子ホール
１８…第１の露光における硬化部
１９…第１の露光における未硬化部
２０…第１、２の露光における硬化部
２１…第２の露光における硬化部
２２…第２の露光における未硬化部
１１０…第１のフォトマスクの未露光エリア
１４０…第２のフォトマスクの未露光エリア

Claims

配線層と絶縁層を交互に積層し各配線を導通させ回路を形成した配線基板の製造方法において、基板の少なくとも片側の最表層にソルダーレジスト層を有し、該ソルダーレジスト層に開口部を形成する際に、前記開口部の同一部分に２回の露光処理を行うことを特徴とする配線基板の製造方法。
前記露光処理が、第１の露光と第２の露光において、異なるフォトマスクを使用することを特徴とする請求項１記載の配線基板の製造方法。
第１の露光処理が、第２の露光に用いるフォトマスクの各パターンの大きさより、１〜３０％内の一定寸法幅をリサイズし、拡大された各パターンを形成したフォトマスクを使用することを特徴とする請求項１、又は２記載の配線基板の製造方法。
第２の露光処理の積算露光量が、第１の露光処理の積算露光量の３０〜２００％で露光処理することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の配線基板の製造方法。
前記露光処理が、リール・ツー・リール工法により行われることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の配線基板の製造方法。
請求項１乃至５のいずれか１項記載の配線基板の製造方法を用いたことにより、最表層ソルダーレジスト層の開口部から露出する回路パターン上に、ソルダーレジスト樹脂の残渣が存在しないことを特徴とする配線基板。