JP2007242795A

JP2007242795A - プリント配線板とその製造方法

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Publication number: JP2007242795A
Application number: JP2006061255A
Authority: JP
Inventors: Chiemi Iwatou; 智恵美岩藤
Original assignee: Nippon CMK Corp; CMK Corp
Current assignee: Nippon CMK Corp; CMK Corp
Priority date: 2006-03-07
Filing date: 2006-03-07
Publication date: 2007-09-20

Abstract

【課題】安定した抵抗値を確保しつつ、レーザトリミング後に保護層の穴埋め工程が不要な、抵抗体を備えたプリント配線板とその製造方法の提供。
【解決手段】配線パターン間に保護層で覆われた抵抗体を備えているプリント配線板の製造方法であって、少なくとも絶縁基材上に順次積層された抵抗層と金属層に対して回路形成を行い、所望の配線パターンを形成する工程と、当該配線パターン上にエッチングレジストパターンを形成する工程と、エッチングにより当該エッチングレジストパターンから露出した配線パターンの一部を除去することによって、配線パターン間に抵抗体を形成する工程と、当該エッチングレジストパターンを残した状態で、当該エッチングにより露出した抵抗体の表面に、当該抵抗体を保護し、かつレーザトリミング用のレーザを透過する保護層を形成する工程と、を有するプリント配線板の製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、プリント配線板とその製造方法に係り、特に配線パターン間に保護層で覆われた抵抗体を備えているプリント配線板とその製造方法に関する。

近年の機器の小型・高性能化に伴って、搭載されるプリント配線板においても更なる小型・高密度配線化が要求されており、従来プリント配線板の外層に実装していたチップ部品に加えて、パターン形成等の手法により内層に部品を形成する形態も採用されつつある。

このようなプリント配線板の製造方法としては、図４〜図５に示したような製造方法が既に知られている。

この従来の製造を説明すれば以下のとおりである。
すなわち、まず、図４（ａ）に示したように、絶縁基材１の表面にニッケル−リンめっきからなる抵抗層２を形成し、次いで、当該抵抗層２の表面に銅めっき等の金属層３を形成する。

次に、図４（ｂ）に示したように、前記金属層３上に第一エッチングレジストパターン４を形成し、次いで、エッチング処理により当該第一エッチングレジストパターン４から露出している金属層３を除去する（図４（ｃ）参照）。

次に、図４（ｄ）に示したように、前記第一エッチングレジストパターン４を剥離し、次いで、前記金属層３をエッチングレジストとしてエッチング処理を行い、露出している抵抗層２を除去する（図５（ｅ）参照）。

次に、図５（ｆ）に示したように、配線パターン上に第二エッチングレジストパターン５を形成し、次いで、エッチング処理により露出している配線パターンの一部を除去した後（図５（ｇ）参照）、当該第二エッチングレジストパターン５を剥離することによって、特定の配線パターン間に抵抗体が形成されたプリント配線板Ｐａ４を得る（図５（ｈ）参照）。

しかし、上記従来の製造方法では、以下に示すような不具合があった。

すなわち、金属薄膜は、温度特性が良いため高精度の抵抗用途として優れてはいるものの、１μｍ以下の非常に薄い膜で形成されているため、搬送や取り扱いによって傷が発生したり、水分や酸化により抵抗値が変化し、所定の精度に入らなくなるといった問題点があった。

そこで、特定の配線パターン間に抵抗体が形成されたプリント配線板Ｐａ４に対して、図６（ａ）に示したように、当該抵抗体が覆われるように保護層９を設けるような製造方法も既に知られている（例えば、特許文献１参照）。

しかし、上記の製造方法でも、以下に示すような不具合があった。

一般に、この様な受動部品を内蔵したプリント配線板は、軽量化や高密度化の要求等で有機材料での内蔵化が求められてきた。

また、抵抗体は、レーザの熱で生じる熱歪によってマイクロクラックが発生しやすく、更に、このマイクロクラックが経時的に進行して抵抗値が経時変化（ドリフト）しやすい。

従って、抵抗体の信頼性を高めるためには、マイクロクラックの発生及び進行を抑え、抵抗値の経時変化をできるだけ小さくしなくてはならない。

そこで、トリミング前に、抵抗体を覆うようにオーバーコート等の保護層９を形成する必要がある。

しかしながら、有機材料で構成してレーザトリミングする場合、絶縁基材１と保護層９のエネルギー吸収率がほぼ同等であるため、絶縁基材１を壊さずに保護層９と抵抗層２を除去するのは困難である。

その結果、前記の製造方法で得られたプリント配線板Ｐａ５の抵抗体にレーザトリミングを実施すると、保護層９も同時に破壊されることとなり、図６（ｂ）に示されるように、保護層９にレーザによる加工穴９ａが発生するため、図６（ｃ）に示されるように、新たに絶縁樹脂１０を用いて発生した加工穴９ａを埋める工程が必要であった。
特開２００１−２９１６０３号公報

本発明は上記不具合を解消すべくなされたもので、その課題とするところは、安定した抵抗値を確保しつつ、レーザトリミング後に保護層加工穴の穴埋め工程が不要な、抵抗体を備えたプリント配線板とその製造方法を提供することにある。

上記課題を解決すべく請求項１に係る本発明は、配線パターン間に保護層で覆われた抵抗体を備えているプリント配線板であって、前記保護層がレーザトリミング用のレーザを透過性を有することを特徴としている。

このように、保護層がレーザ透過性を有するため、表面を当該保護層で覆われた抵抗体のレーザトリミングに際し、例えば透過し易い特定波長のレーザを用いることにより、抵抗体のみを除去し得るので、従来のような、レーザトリミング後における保護層加工穴の穴埋め工程が不要となり、安定した抵抗値を確保しつつ、レーザトリミング後の製造工程を簡略化することができる。

また、請求項２に係る本発明は、前記プリント配線板において、前記保護層が、紫外線透過性の絶縁樹脂からなる保護層であることを特徴とする。

これにより、従来のプリント配線板の製造工程を用いて、安定した抵抗値を確保しつつ、レーザトリミング後の製造工程を簡略化することができる。

また、請求項３に係る本発明は、前記プリント配線板において、前記レーザの波長が、３００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲にあることを特徴とする。

これにより、前記絶縁基材が有機基材であっても、レーザが保護層に吸収されることなく、また、レーザが抵抗層下の絶縁基材を破壊することなく、レーザによって前記抵抗体のみをトリミングをすることができる。

また、請求項４に係る本発明は、前記プリント配線板において、前記保護層の前記波長範囲における紫外線透過率が、３０％以上であることを特徴とする。

これにより、前記絶縁基材が有機基材であっても、基材自体に品質上問題があるような大きなダメージを受けることなく、レーザによって前記抵抗体のみをトリミングをすることができる。

また、請求項５に係る本発明は、前記プリント配線板において、前記プリント配線板の絶縁基材が、有機材料を含んでいることを特徴とする。

また、請求項６に係る本発明は、前記プリント配線板において、前記抵抗体が、金属薄膜からなることを特徴とする。

これにより、金属の体積抵抗値と金属薄膜の厚さが一定であり、厚膜ペースト抵抗等他の抵抗体と比較して一般的に抵抗値が安定しているため、少ないトリミング量で所望の抵抗値が得られ、抵抗層と保護層の間にトリミングにより発生する可能性がある微小片やガスを最小限に抑えることができ、トリミング後の抵抗値の安定性が確保できると共に、保護層表面の膨れや陥没等の変形を低減できる。

また、請求項７に係る本発明は、前記プリント配線板において、前記抵抗体が、プリント配線板内部に内蔵されていることを特徴とする。

これにより、安定した抵抗値を確保しつつ、レーザトリミング後の製造工程を簡略化した前記抵抗体を、部品内蔵プリント配線板の一部として利用することが可能となり、本願発明の利用範囲が飛躍的に向上する。

また、請求項８に係る本発明は、配線パターン間に保護層で覆われた抵抗体を備えているプリント配線板の製造方法であって、少なくとも絶縁基材上に順次積層された抵抗層と金属層に対して回路形成を行い、所望の配線パターンを形成する工程と、当該配線パターン上にエッチングレジストパターンを形成する工程と、エッチングにより当該エッチングレジストパターンから露出した配線パターンの一部を除去することによって、配線パターン間に抵抗体を形成する工程と、当該エッチングレジストパターンを残した状態で、当該エッチングにより露出した抵抗体の表面に、当該抵抗体を保護し、かつレーザトリミング用のレーザを透過する保護層を形成する工程と、を有することを特徴とする。

このように、前記保護層の上からレーザによって前記抵抗体のみをトリミングし得る構成としたため、抵抗値を不必要に変化させるエッチング液等から当該抵抗体を保護した状態でトリミングを行うことができ、安定した抵抗値を確保することができる。

また、請求項９に係る本発明は、前記プリント配線板の製造方法において、前記保護層を形成する工程後、当該保護層の上からレーザによって当該抵抗体のみをトリミングする工程を更に有することを特徴とする。

これにより、抵抗体のみがレーザでトリミングされているため、従来のような、レーザトリミング後における保護層加工穴の穴埋めをすることなく、抵抗体が形成されたプリント配線板を得ることができる。

また、請求項１０に係る本発明は、前記プリント配線板の製造方法において、前記保護層が、紫外線透過性の絶縁樹脂からなる保護層であることを特徴とする。

これにより、従来のプリント配線板の製造工程を用いて、安定した抵抗値を確保しつつ、レーザトリミング後の製造工程を簡略化した抵抗体が形成されたプリント配線板が得られる。

また、請求項１１に係る本発明は、前記プリント配線板の製造方法において、前記レーザの波長が、３００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲にあることを特徴とする。

また、請求項１２に係る本発明は、前記プリント配線板の製造方法において、前記保護層の紫外線透過率が、３０％以上であることを特徴とする。

これにより、前記絶縁基材が有機基材であっても、当該基材自体に品質上問題があるような大きなダメージを受けることない波長のレーザによって前記抵抗体のみをトリミングをすることができる。

また、請求項１３に係る本発明は、前記プリント配線板の製造方法において、前記絶縁基材が、有機材料を含んでいることを特徴とする。

また、請求項１４に係る本発明は、前記プリント配線板の製造方法において、前記抵抗体が、金属薄膜からなることを特徴とする。

また、請求項１５に係る本発明は、前記プリント配線板の製造方法において、前記抵抗体が、プリント配線板内部に内蔵されていることを特徴とする。

これにより、安定した抵抗値を確保しつつ、レーザトリミング後の製造工程を簡略化した前記抵抗体を部品内蔵プリント配線板の一部として利用することが可能となり、本願発明の利用範囲が飛躍的に向上する。

本発明によれば、安定した抵抗値を確保しつつ、レーザトリミング後に保護層加工穴の穴埋め工程が不要な、抵抗体を備えたプリント配線板とその製造方法を提供することができる。

本発明の実施の形態を、図面と共に説明する。

図２（ｎ）は、本発明に係る抵抗体内蔵プリント配線板Ｐａ１の概略断面図を示しており、当該プリント配線板Ｐａ１は、配線パターン３ａ間に抵抗体２ａを備えていると共に、当該抵抗体２ａが、レーザトリミング用のレーザ透過性を有する保護層６で覆われた構造となっている。
斯かる本発明プリント配線板Ｐａ１は、次のようにして製造される。

まず、図１（ａ）に示すように、抵抗層２が既に形成された抵抗層付き金属層３を絶縁基材１に積層する（図１（ｂ）参照）。ここで、抵抗層２としては、ニッケル、ニッケル−リン、ニッケル−クロム、ニッケル−珪素−クロム、ニッケル−リン−タングステン等が挙げられ、また、金属層３としては、一般的には銅等が好ましいものとして挙げられる。抵抗層２は、電気めっき、無電解めっき、スパタリング、ＣＶＤ等で形成し、厚みは１μｍ以下が好ましい。

次に、サブトラクティブ法で抵抗膜と電極を形成し、特定の配線パターン３ａ間に抵抗体２ａが形成された構造体を得る（図１（ｃ）〜図２（ｍ）参照）。
尚、ここでは抵抗層付銅箔を用いたサブトラクティブ法による実施の形態を説明しているが、無電解めっき法等を用いたアディテブ法による実施でも構わない。

次いで、表面に保護層６を形成し、配線パターン３ａ間に、レーザトリミング用のレーザ透過性を有する保護層６で覆われた抵抗体２ａを備えているプリント配線板Ｐａ１を得る（図２（ｎ）参照）。
保護層６は、インク状の保護層を、印刷法、スプレー法、スピンコート法、ディツプコート法、バーコート法、ロールコート法、カーテンコート法等で塗布するか、あらかじめフィルム状にした保護層をラミネートして形成することが好ましい。また、保護層６は、レーザトリミングするレーザを３０％以上透過することが好ましい。尚、透過率が３０％未満の場合、保護層にエネルギーが吸収されてしまい、保護層が加工され、保護層下の抵抗層まで加工に必要なエネルギーが届かず、トリミングできないこともある。

而して、当該プリント配線板Ｐａ１の抵抗体を保護層６の上からレーザを用いてトリミングすることにより、安定した抵抗値を確保しつつ、レーザトリミング後の保護層加工穴の穴埋め工程が不要な、抵抗体が形成されたプリント配線板Ｐａ２を得ることができる（図２（ｑ）参照）。このとき加工に用いるレーザの波長は３００ｎｍ〜７００ｎｍが好ましい。例えば、Ｎｄ：ＹＡＧ（ネオジウム・イットリウム・アルミニウム・ガーネット）レーザの第二高調波である波長５３２ｎｍが好適に使用される。尚、波長が３００ｎｍ未満の場合、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第四高調波である波長２６６ｎｍを使用した場合、保護層にエネルギーが吸収され同時に加工されてしまう。また、波長が７００ｎｍを超える場合、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの基本波である波長１０６４ｎｍを使用した場合、保護層と同時に抵抗層下の絶縁基材を破壊し、基板の品質を著しく劣化させることもある。

本発明において最も注目すべき点は、特定波長のレーザを透過する保護層によって抵抗体を覆った点にある。これにより、保護層の上から保護層を破壊せずに抵抗体のトリミングが可能となり、安定した抵抗値を確保しつつ、レーザトリミング後の製造工程を簡略化できる。

以下本発明のプリント配線板の製造方法について実施例を挙げ、図１〜図３と共に更に説明する。

実施例１
この実施例においては、絶縁材料１としては、日立化成工業株式会社製ＧＥＡ−６７９Ｆ（厚み１００μｍ）を用いた。また、抵抗層２及び金属層３としては、オメガプライ製５０Ω抵抗層付き１８μｍ銅箔を用いた。また、第一エッチングレジストパターン４としては、日立化成工業株式会社製ＲＹ３２１５を用いた。また、第二エッチングレジストパターン５としては、日立化成工業株式会社製ＲＹ３２３７を用いた。

まず、図１（ａ）に示したように、抵抗層２が既に形成された抵抗層付き金属層３と絶縁基材１を、図１（ｂ）に示したように、高温真空積層プレス装置を用いて積層した。積層条件は、１８５℃ピークの積層温度プロファイルで、積層圧力を２．５ＭＰａ、真空条件を２０ｔｏｒｒとした。

次に、回路形成フィルムラミネート前処理として、前記抵抗層付き金属層３の表面をソフトエッチング処理により粗化した。ソフトエッチング処理用薬液としては、三菱ガス化学株式会社製ＮＰＥ−３００を用いた。

その後、図１（ｃ）に示したように、オートカットラミネータを用いて、回路形成用フィルム４を前記抵抗層付き金属層３の表面にラミネートした。ラミネート温度は１１０℃設定、ラミネート速度は１００ｃｍ／ｍｉｎとした。

次に、所定のパターンで回路形成フィルムを硬化できるようにネガ型のパターンフィルムを用いて、露光量６５ｍＪ／ｃｍ²の露光を行った。露光機の光源には、超高圧水銀灯を用いた。

露光後、１％炭酸ナトリウムで現像した。液温は３０℃、現像時間は３０ｓｅｃとした。現像後、図１（ｄ）の状態となった。

次に、アルカリエッチング液により金属層３のエッチングを行った。エッチング液は、メルテックス製エープロセス、液温４５℃、エッチング時間７０ｓｅｃとした。エッチング後、図１（ｅ）の状態となった。

その後、硫酸銅溶液に浸漬し、抵抗層のエッチングを行った。液温は８０℃、エッチング時間は７ｍｉｎとした。エッチング後、図１（ｆ）の状態となった。

次に、３％水酸化ナトリウムで回路形成用フィルムを剥離した。液温は５０℃とした。剥離後、図１（ｇ）の状態となった。

その後、図２（ｈ）に示したように、回路形成用フィルム５を前記抵抗層付き金属層３の表面にラミネートした。ラミネータとしてオートカットラミネータを用い、ラミネート条件は、ラミネート温度１１０℃設定、ラミネート速度１００ｃｍ／ｍｉｎとした。

次に、所定のパターンで抵抗を形成できるようにポジ型のパターンフィルムを用いて、平行光で露光量１００ｍＪ／ｃｍ²の露光を行った。露光機の光源には、超高圧水銀灯を用いた。

露光後、１％炭酸ナトリウムで現像した。液温は３０℃、現像時間は９０ｓｅｃとした。現像後、図２（ｋ）の状態となった。

次に、アルカリエッチング液により前記抵抗層付き金属層３のエッチングを行った。エッチング液としては、メルテックス製エープロセス、液温４５℃、エッチング時間６０ｓｅｃとした。エッチング後、図２（ｍ）の状態となった。

次に、３％水酸化ナトリウムで回路形成用フィルム５を剥離した。液温は５０℃とした。

その後、アクリレート樹脂３０〜４０％、エポキシ樹脂１０〜２０％、顔料３０〜４０％から構成されたフィルムを、バュームアプリケータを用い、真空で８５℃／４０ｓｅｃ、続いて８５℃／９０ｓｅｃ／２ＭＰａでラミネートし、保護層６とした（図２（ｎ）参照）。

露出した抵抗部分を覆うように所定のパターンで保護層が形成できるようにネガ型のパターンフィルムを用いて、散乱光で露光量６３０ｍＪ／ｃｍ²の露光を行った。露光機の光源には、メタルハライドランプを用いた。

露光後、１％炭酸ナトリウムで現像した。液温は３０℃、現像時間は１８０ｓｅｃとした。

現像後、温度１５０℃、時間６０ｓｅｃでポストキュアを行った。

その結果、図２（ｎ）に示したように、配線パターン間に、レーザトリミング用のレーザ透過性を有する保護層で覆われた抵抗体を備えているプリント配線板Ｐａ１が得られた。

続いて、前記プリント配線板Ｐａ１の抵抗体を、前記保護層６の上からレーザを用いてトリミングした。トリミングには、ＬＤ励起ＹＡＧレーザの第２高調波である波長５３２ｎｍのビームを使用したガルバノスキャナ走査方法のレーザトリムマシンを用いた。

その結果、図２（ｑ）に示したように、プリント配線板Ｐａ１の抵抗体のみがレーザトリミングされたプリント配線板Ｐａ２が得られた。

尚、本実施例では、片面に抵抗を形成したが、両面でも同じ製造条件で製造可能である。

また、図３に示したように、前記プリント配線板Ｐａ２に絶縁基材７と金属層８を積層し、通常のプリント配線板の製造工程を追加することにより、多層化することも可能である（図３（ｃ）参照）。

また、本発明は、上記実施例により何ら制限されるものではなく、例えば前記プリント配線板Ｐａ１〜Ｐａ３の上下それぞれに絶縁層、金属層を形成し、回路形成、層間接続ビアホール及び層間接続スルーホール形成する等、通常のプリント配線板の製造工程を追加することにより、種々の変更が可能である。

本発明のプリント配線板の製造方法を示す概略断面工程説明図。図１に引き続く概略断面工程説明図。図２に引き続く概略断面工程説明図。従来のプリント配線板の製造方法を示す概略断面工程説明図。図４に引き続く概略断面工程説明図。他の従来のプリント配線板の製造方法を示す概略断面工程説明図。

符号の説明

１，７：絶縁基材
２：抵抗層
２ａ：抵抗体
３，８：金属層
３ａ：配線パターン
４：第一エッチングレジストパターン
５：第二エッチングレジストパターン
６，９：保護層
９ａ：レーザによる加工穴
１０：絶縁樹脂
Ｐａ１〜６：プリント配線板

Claims

配線パターン間に保護層で覆われた抵抗体を備えているプリント配線板であって、当該保護層がレーザトリミング用のレーザ透過性を有することを特徴とするプリント配線板。
前記保護層が、紫外線透過性の絶縁樹脂で構成されていることを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板。
前記レーザの波長が、３００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲にあることを特徴とする請求項１又は２に記載のプリント配線板。
前記保護層の前記波長範囲における紫外線透過率が、３０％以上であることを特徴とする請求項３に記載のプリント配線板。
前記プリント配線板の絶縁基材が、有機材料を含んでいることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のプリント配線板。
前記抵抗体が、金属薄膜からなることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のプリント配線板。
前記抵抗体が、プリント配線板に内蔵されていることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載のプリント配線板。
配線パターン間に保護層で覆われた抵抗体を備えているプリント配線板の製造方法であって、少なくとも絶縁基材上に順次積層された抵抗層と金属層に対して回路形成を行い、所望の配線パターンを形成する工程と、当該配線パターン上にエッチングレジストパターンを形成する工程と、エッチングにより当該エッチングレジストパターンから露出した配線パターンの一部を除去することによって、配線パターン間に抵抗体を形成する工程と、当該エッチングレジストパターンを残した状態で、当該エッチングにより露出した抵抗体の表面に、当該抵抗体を保護し、かつレーザトリミング用のレーザを透過する保護層を形成する工程と、を有することを特徴とするプリント配線板の製造方法。
前記保護層を形成する工程後、当該保護層の上から保護層が透過する波長のレーザによって当該抵抗体のみをトリミングする工程を更に有することを特徴とする請求項８に記載のプリント配線板の製造方法。
前記保護層が、紫外線透過性の絶縁樹脂で構成されていることを特徴とする請求項８又は９に記載のプリント配線板の製造方法。
前記レーザの波長が、３００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲にあることを特徴とする請求項８〜１０の何れか１項に記載のプリント配線板の製造方法。
前記保護層の前記波長範囲における紫外線透過率が、３０％以上であることを特徴とする請求項１１に記載のプリント配線板の製造方法。
前記絶縁基材が、有機材料を含んでいることを特徴とする請求項８〜１２の何れか１項に記載のプリント配線板の製造方法。
前記抵抗体が、金属薄膜からなることを特徴とする請求項８〜１３の何れか１項に記載のプリント配線板の製造方法。
前記抵抗体が、プリント配線板に内蔵されていることを特徴とする請求項８〜１４の何れか１項に記載のプリント配線板の製造方法。