(57)【要約】【課題】従来の方法では不可能であった飛躍的な高エッチングファクターを達成し、かつ精度についても設計通りの金属パターンを再現できる、高アスペクト比かつ高精細なエッチング断面形状のプリント配線板及びその製造方法を提供する。【解決手段】開孔部が金属層の表層側に一次エッチングによる側壁を有し、深層側に電着フォトレジストを用いた二次エッチングによる側壁を有する金属パターンであって、該金属パターンの開孔部のエッチングファクターが２．６以上である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属層に開孔部を有する伝送線路において、開孔部が金属層の表層側に一次エッチングによる側壁を有し、深層側に電着フォトレジストを用いた二次エッチングによる側壁を有する金属パターンであって、該金属パターンの開孔部のエッチングファクターが２．６以上であること特徴とするプリント配線板。
【請求項２】
金属層に開孔部を有する伝送線路において、開孔部が高次のエッチングにより形成され、開孔部が金属層の表層側に一次エッチングによる側壁を有し、深層側に電着フォトレジストを用いた複数次のエッチングによる少なくとも一つの側壁を有する金属パターンであって、該金属パターンの開孔部のエッチングファクターが２．６以上であること特徴とするプリント配線板。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のプリント配線板の製造方法において、金属表面にフォトレジストをコートし開孔部パターンを形成し一次エッチングを行い、次に二次エッチング以降では、深層部底のみ開孔した電着フォトレジストパターンを形成し、深層部底だけのエッチングを繰り返すことにより、エッチングファクターが２．６以上である孔開孔寸法に対して孔方向に深いエッチング形状を有すること特徴とするプリント配線板の製造方法。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載のプリント配線板の製造方法において、金属表面にフォトレジストをコートし、露光、現像し開孔部パターンの開孔したフォトレジストを形成し一次エッチングを行い、一次エッチングで使用したフォトレジストを剥膜後、電着レジストを全面コートし、前次エッチングで製造したハーフエッチング孔とフォトマスクの位置合わせを行い、次いで平行光源で露光、現像、エッチングして、エッチングファクターが２．６以上である開孔寸法に対して孔方向に深いエッチング形状を有することを特徴とするプリント配線板の製造方法。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載のプリント配線板の製造方法において、金属表面にフォトレジストをコートし、露光、現像し開孔部パターンの開孔したフォトレジストを形成し一次エッチングを行い、一次エッチングで使用したフォトレジストを剥膜後、電着レジストを全面コートし、前次エッチングで使用したフォトマスクと開孔パターンの異なるフォトマスクを用い、前次ハーフエッチング孔とフォトマスクの位置合わせを行い、次いで露光、現像することにより、その次元ごとに異なるフォトレジスト開孔形状を作製しエッチングし、エッチングファクターが２．６以上である開孔寸法に対して孔方向に深いエッチング形状を有することを特徴とするプリント配線板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、平滑面を有する金属材料にフォトエッチング法を用いてパターン形成したプリント配線板およびその製造方法に関するもので、特に金属エッチング部分が高アスペクト比であることを特徴とするプリント配線板およびその製造方法、具体的には、高密度プリント配線基板の半導体パッケージの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来ウエットエッチングにより伝送線路を形成する場合、鉄系や銅系の金属材料にアルカリ可溶なフォトレジスト膜を所望するパターンに形成し、酸性の塩化第二鉄エッチング液や塩化第二銅エッチング液を用いてフォトレジストから露出した金属部分をエッチングしていた。このようなウエットエッチングでは、フォトレジストの開孔部からフォトレジスト直下まで等方的にエッチングが進行するので、フォトレジスト直下のサイドエッチングが問題となる。サイドエッチングとは、フォトレジスト膜面下の金属が等方的にエッチングされることをいい、プリント配線板を高アスペクト比化しようとすると、隣合うパターンとのピッチを狭くできない問題が発生していた。
【０００３】
この問題を解決すべく、例えばハーフエッチングした部分の側面を絶縁性の保護膜で保護したのち再度電解エッチングにより、被エッチング層の不要部分を除去して、高密度パターンを形成することが行われる。（特許文献１を参照。）
【０００４】
また、一次エッチングで形成したフォトレジスト庇をフォトマスクに使用し、一次エッチング面に再度コーティングしたポジ型フォトレジストを露光、現像して、ハーフエッチングによる側壁へポジ型フォトレジストを形成させ、被エッチング層の不要部分を除去して、高密度パターンを形成することが行われる。（特許文献２を参照）。
【０００５】
さらにまた、一次エッチングで形成したハーフエッチング面に低分子溶剤系の接着液を充満させたのち乾燥することにより、軟化したレジスト庇を強制的にハーフエッチング面に接着させ、被エッチング層の不要部分を除去して、高密度パターンを形成することも行われる。（特許文献３を参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１−１８８７００号公報                            第１図〜第４図
【特許文献２】
特公昭５８−１５５３７号公報
【特許文献３】
特公昭６２−３７７１３号公報
【０００７】
特許文献１記載の技術では、一旦ハーフエッチングした部分（孔部）の全面に絶縁性保護膜を形成し、その後ハーフエッチングをした深層部底の絶縁性保護膜を酸性液のスプレーだけで溶解させる。このため、酸性液のスプレーの流れが金属板の面内でバラツキが出てしまうと、ハーフエッチング内の保護膜の寸法バラツキが生じやすく、特に隣合うパターンとのピッチが狭い高精細なパターンの場合に、致命的な問題が発生する。また高精細なパターンでは、サイドエッチング量が少なく一次フォトレジストの庇が微少であるため、絶縁性の保護膜がすべて取れてしまう問題がある。ハーフエッチング孔が深くてエッチング量の多いパターンでは、深層部底だけ絶縁性の保護膜を除去することができないので、二次エッチングで全体的にエッチングが進行する。
【０００８】
特許文献２記載の技術では、一次エッチングで形成したフォトレジスト庇が一部でもカケや垂れが生じてしまうと、その変形を二次エッチングレジストの形状に転写してしまいシャープな形状が得られず、微細なパターン形成に不向きであり、特に隣合うパターンとのピッチが狭い高精細なパターンの場合に、致命的な問題が発生する。また一次エッチングで形成されたハーフエッチング孔に均一に二次フォトレジストをコーティングすることが困難であり、特に高精細なパターンやハーフエッチング孔が深くてエッチング量の多いパターンには対応できない。
【０００９】
特許文献３記載の技術では、接着液で溶解した一次エッチングレジストのレジスト成分が、ハーフエッチング底部にまばらに残留し、エッチングがまばらに入らなくなる問題と、接着液で膨潤させ、乾燥する工程でシャープな形状を再現できない問題が発生する。これらの問題は、面内でエッチング寸法バラツキを生じさせる致命的な問題である。また、高精細のパターンでは一次エッチングのレジストの庇が微少であるため、接着剤がすべて蒸発するだけで、効果がない。高アスペクト比を得ようとしても庇の部分しかサイドエッチングが止められないので、ハーフエッチング孔が深くてエッチング量の多いパターンには対応できない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
これまでのエッチングにより作製したプリント配線板はエッチングファクターの要請により高密度化にすると、配線厚が薄くなり、断面積が小さくなる。このことより、配線の導体損失が大きくなる。本発明のプリント配線板とその製造方法では、従来の方法では不可能であった飛躍的な高エッチングファクターを達成し、かつ精度についても設計通りの金属パターンを再現できる、高アスペクト比かつ高精細なエッチング断面形状のプリント配線板及びその製造方法を提供する。
この製造方法により、これまでに比べ導体の断面積を大きくでき、回路の導体損失を低減できる。また、回路の表面積を大きくできることより、インピーダンスのばらつきも低減できる。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明ではこの課題に鑑みなされたもので、請求項１の発明は、金属層に開孔部を有するプリント配線板において、開孔部が金属層の表層側に一次エッチングによる側壁を有し、深層側に電着フォトレジストを用いた二次エッチングによる側壁を有する金属パターンであって、該金属パターンの開孔部のエッチングファクターが２．６以上であること特徴とするプリント配線板である。
【００１２】
一次エッチングを施した金属材料に付着するレジストを剥膜し、金属表面のハーフエッチングによって凹凸になっている表面に、電着による均一な膜厚の電着フォトレジストをコートし、露光、現像して均一な電着レジストパターンを形成させる。二次エッチング工程以降で金属材料表面のサイドエッチングを防ぎつつ、深度方向へ異方性のあるエッチングをして、高アスペクト比かつ高精細な回路を形成させる。
すなわち、開孔部が金属層の表層側に一次エッチングによる側壁を有し、深層側に電着フォトレジストを用いた二次エッチングによる側壁を有する金属パターンであるので、高アスペクト比かつ高精細な回路を形成したプリント配線板を得られる。
【００１３】
つまりサイドエッチングの進行を防止して、選択的に深度方向へエッチングする異方性エッチングを行うことにより、高アスペクト比な回路を形成することを可能にしようとするものである。
【００１４】
一次エッチングで平坦な金属表面をハーフエッチングした表面に二次エッチングに使用するフォトレジストをコーティングする場合、液体フォトレジストを使用する時には、ハーフエッチング孔部にフォトレジスト液が溜まりやすく、均一な膜厚のフォトレジストを形成できない問題がある。またドライフイルムレジストはハーフエッチング面に上手く貼り付けることができない問題がある。
【００１５】
この問題を解決するため二次フォトレジストには、少なくとも電着フォトレジストを使用する必要がある。電着フォトレジストを用いた場合には、金属表面の凹凸に沿って均一な膜厚の電着フォトレジストを形成できるメリットがある。
【００１６】
ここでエッチングファクター（以下ＥＦ）について説明する。一次エッチング工程でハーフエッチングされる金属層の開孔寸法と該開孔部に掛かるフォトレジストの開孔寸法との寸法差を半分にしたサイドエッチ量（以下ＳＥ）と、ハーフエッチングされた深さ寸法（以下ＥＤ）とで数１に示すように規定される。
【００１７】
【数１】
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【００１８】
本発明の請求項２の発明は、金属層に開孔部を有するプリント配線板において、開孔部が高次のエッチングにより形成され、開孔部が金属層の表層側に一次エッチングによる側壁を有し、深層側に電着フォトレジストを用いた複数次のエッチングによる少なくとも一つの側壁を有する回路であって、該回路の開孔部のエッチングファクターが２．６以上であること特徴とするプリント配線板である。
【００１９】
請求項２においては、請求項１記載のプリント配線板において、所望するＥＦを達成するために、二次以上の複数次エッチング工程で電着フォトレジストを使用しているプリント配線板である。
【００２０】
本発明の請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載のプリント配線板の製造方法において、金属表面にフォトレジストをコートし開孔部パターンを形成し一次エッチングを行い、次に二次エッチング以降では、深層部底のみ開孔した電着フォトレジストパターンを形成し、深層部底だけのエッチングを繰り返すことにより、エッチングファクターが２．６以上である孔開孔寸法に対して孔方向に深いエッチング形状を有すること特徴とするプリント配線板の製造方法である。
【００２１】
請求項３においては、以下に例示すれば、平滑な金属材料表面をサブトラクティブ法にてパターン形成する場合、所望するパターンの形成されたフォトマスクを用い、厚み１０μｍ程度のレジストパターンを形成する。一次エッチング工程で使用するレジストには、ナフトキノンアジド系やノボラック樹脂系のポジ型フォトレジストや重クロム酸系やポリケイ皮酸ビニル系や環化ゴムアジド系などのネガ型フォトレジストを用いることができる。もちろん一次エッチングから電着フォトレジストを使用しても良い。
【００２２】
液状フォトレジストのコーティングには、スピンコーター、ロールコーター、ディップコーターなど通常使用されるフォトレジストコート方法を用いる。ドライフイルムレジストを用いる場合にはラミネーターを用いる。また、印刷レジストをパターン印刷しても良い。
【００２３】
次いで所望するレジストパターンを露光現像し、一次エッチング工程にて塩化第二鉄液や塩化第二銅液といったエッチング液スプレーでハーフエッチング形状を作製する。
【００２４】
次いで、液状フォトレジストやドライフイルムレジストでは、ハーフエッチング面を有する凸凹な金属層に均一な膜厚でレジストをコーティングするのは、不可能であり、電着法を用いた電着フォトレジストを金属表面に対して３〜８μｍ程度の均一な膜厚でコーティングする。
【００２５】
材料自体の誘電率と電着条件により膜厚を制御できるが、サイドエッチングによって生成する庇の機械的強度の問題から２μｍ以上の膜厚が好ましく、高精細パターンを形成するには１０μｍ以下の膜厚が好ましい。
【００２６】
次いで、露光、現像して一次エッチング工程でのハーフエッチング深層部底のみ金属面を露出させる。次いで二次エッチング工程を一次エッチング工程と同様にして、塩化第二鉄鉄液や塩化第二銅液といったエッチング液スプレーでエッチングし、ＥＦが２．６以上であるプリント配線板を得る。
【００２７】
本発明の請求項４の発明は、請求項１または請求項２に記載のプリント配線板の製造方法において、金属表面にフォトレジストをコートし、露光、現像し開孔部パターンの開孔したフォトレジストを形成し一次エッチングを行い、一次エッチングで使用したフォトレジストを剥膜後、電着レジストを全面コートし、前次エッチングで製造したハーフエッチング孔とフォトマスクの位置合わせを行い、次いで平行光源で露光、現像、エッチングして、エッチングファクターが２．６以上である開孔寸法に対して孔方向に深いエッチング形状を有することを特徴とするプリント配線板の製造方法としたものである。
【００２８】
請求項４においては、以下に例示すれば、一次エッチング工程で使用したフォトレジストを熱アルカリ溶液にて溶解剥膜した後、ハーフエッチングによって凸凹した金属表面に電着法を用いたポジ型フォトレジストを８μｍ程度の均一な膜厚でコーティングする。次いでプロキシミティ露光方法もしくは投影露光機を用いて、前次エッチング工程でのハーフエッチング孔とアライメントを合わせて平行紫外線光にて露光し、現像する。請求項４の発明では、高次電着フォトレジストパターンをフォトマスクのパターン形状通り忠実に再現させてレジストエッジ形状をシャープにさせ、金属エッジ形状がシャープなエッチング形状とすることができる。この方法は、現像工程は多少複雑になるが、従来の技術の特許文献１、特許文献２、特許文献３記載の技術と比較して、電着フォトレジストの寸法精度を向上させ、高次エッチングレジストの寸法精度を向上させる事ができる。
【００２９】
次いでエッチング工程にて、上記請求項３による方法で前次ハーフエッチング孔の表層部でのサイドエッチングを停止させ、深層方向のみへ異方性エッチングを進行させる。
【００３０】
最後に、６０℃の３ｗｔ％苛性ソーダ水溶液にて電着フォトレジストを剥膜して、孔開孔寸法に対して孔方向に深いエッチング形状を有することを特徴とするプリント配線板を完成させる。
【００３１】
本発明の請求項５の発明は、請求項１または請求項２に記載のプリント配線板の製造方法において、金属表面にフォトレジストをコートし、露光、現像し開孔部パターンの開孔したフォトレジストを形成し一次エッチングを行い、一次エッチングで使用したフォトレジストを剥膜後、電着レジストを全面コートし、前次エッチングで使用したフォトマスクと開孔パターンの異なるフォトマスクを用い、前次ハーフエッチング孔とフォトマスクの位置合わせを行い次いで露光、現像することにより、その次元ごとに異なる電着フォトレジスト開孔形状を作製しエッチングし、エッチングファクターが２．６以上である開孔寸法に対して孔方向に深いエッチング形状を有することを特徴とするプリント配線板の製造方法である。
【００３２】
請求項５においては、その例としてレジストパターンが矩形である場合、サイドエッチングの影響で、エッチング形状はフォトレジストの矩形の角を中心とする半径ＳＥの角丸の矩形になってしまう。角丸の程度を軽減するため、二次エッチング以降の電着フォトレジストでは、角を強調した開口形状のフォトマスクを用いる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下請求項に基づく実施例１には、金属基板を非エッチング性の基板に貼り付けた金属箔の片側からエッチングして、高アスペクト比な金属配線パターンを形成することを示した。
【００３４】
＜実施例１＞
図１は、本実施例１の製造方法の工程を断面で示す部分説明図である。
厚み３０μｍの銅系の金属箔（１１１）をガラスエポキシの絶縁性基板（１１３）の両面に接着した基板（なお本図では片面を省略）を、アルカリ脱脂し、ポジ型フォトレジストのＰＭＥＲ  Ｐ−ＲＨ３００ＰＭ（東京応化工業製）を膜厚６μｍで両面コーティングした。次いで、ライン／スペース＝５０／１０μｍのスリットパターンが開孔されたフォトマスクを介して紫外線を露光し、アルカリ水溶液のスプレー現像で、フォトマスクと同寸法のポジ型フォトレジストパターン（１１２）を形成した（図３の（１））。
【００３５】
一次エッチング工程として、塩化第二鉄エッチング液を５０℃、０．３ＭＰａにてＳＥが１０μｍ進行するまでスプレーエッチングし（図１の（２））、水洗後６０℃、３ｗｔ％の苛性ソーダ水溶液に浸漬し、ポジ型フォトレジストパターンを剥膜した。
【００３６】
次いで、ポジ型電着フォトレジスト（１３１）の「ゾンネＥＤＵＶ  Ｐ−５００」（関西ペイント製）を膜厚３μｍでコーティングした。次いで前工程で使用したライン／スペース＝５０／１０μｍのスリットパターンのフォトマスクを介して１５０ｍＪ／ｃｍ２露光し、１４０℃、１５ｍｉｎ熱処理後、３５℃、１ｗｔ％の炭酸ソーダ水溶液でスプレー現像した（図１の（３））。
【００３７】
さらに二次エッチング工程として、塩化第二鉄エッチング液を５０℃、０．３ＭＰａにてスプレーエッチング（図１の（４））後、レジストを剥膜し、ＥＦが６．９で形成される垂直なアスペクト比を有する膜厚３０μｍ、ライン／スペース＝３０／３０μｍのスリットパターンの銅配線（１５１）が作製できた（図１の（５））。
【００３８】
＜比較例１＞
図２は、比較例の製造方法の工程を断面で示す部分説明図である。
厚み９μｍの銅系の金属箔（２１１）をガラスエポキシの絶縁性基板（２１３）の両面に接着した基板（本図では片面を省略）を、アルカリ脱脂し、ポジ型フォトレジストのＰＭＥＲ  Ｐ−ＲＨ３００ＰＭ（東京応化工業製）を膜厚６μｍで両面コーティングした。次いで、ライン／スペース＝５０／１０μｍのスリットパターンが開孔されたフォトマスクを介して紫外線を露光し、アルカリ水溶液のスプレー現像で、フォトマスクと同寸法のポジ型フォトレジストパターン（２１２）を形成した（図２の（１））。
【００３９】
一次エッチング工程として、塩化第二鉄エッチング液を５０℃、０．３ＭＰａにてＳＥが２０μｍ進行するまでスプレーエッチングし（図２の（２））、水洗後６０℃、３ｗｔ％の苛性ソーダ水溶液に浸漬し、ポジ型フォトレジストパターンを剥膜し、ＥＦが２．６で形成される板厚９μｍ、ライン／スペース＝３０／３０μｍのスリットパターンの銅配線（２３１）が作製できた（図２の（３））。
このように従来の製造方法では、板厚の薄い配線しか作成できない。
【００４０】
【発明の効果】
本発明の電着フォトレジストを用いたプリント配線板の製造方法では、精度良く設計通りに飛躍的な高エッチングファクターが得られるので、今まで不可能であった高アスペクト比かつファインピッチなエッチング形状の形成を可能にする。また、繰り返して電着フォトレジストをコートする多段エッチングによって、板厚の厚い金属材料への深いエッチングが可能になった。
【００４１】
片側エッチングの場合、エッチング開孔径は板厚の約２００％が限界であるが、本発明によれば０．０１ｍｍの板厚において板厚の４０〜１６０％で開孔できる。
【００４２】
さらに本発明により、従来のプリント配線板に比べ、導体の断面積が大きくできることから導体損失が小さい回路形成が可能となった。また、従来のプリント配線板に比べ、導体の表面積が大きくできることから、インピーダンスばらつきの小さい回路形成が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】（１）〜（５）は、本発明の実施例１の製造工程を断面で示す部分説明図である。
【図２】（１）〜（３）は、従来技術の比較例１の製造工程を断面で示す部分説明図である。
【符号の説明】
１１１、２１１…金属箔
１１２、２１２…ポジ型フォトレジストパターン
１１３、２１３…絶縁性基板
１５１、２３１…銅配線
【図１】
2004221450.tif 000004
【図２】
2004221450.tif 000005