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JP4510066B2 - 配線回路基板の製造方法および検査方法 - Google Patents

配線回路基板の製造方法および検査方法 Download PDF

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Description

本発明は、配線回路基板の製造方法および検査方法、詳しくは、COF基板、フレキシブル配線回路基板などの配線回路基板の製造方法および検査方法に関する。
COF基板、フレキシブル配線回路基板などの配線回路基板は、ベース絶縁層と、その上に形成される導体パターンと、ベース絶縁層の上に導体パターンを被覆するように形成されるカバー絶縁層とを備えている。このような配線回路基板は、各種の電気機器や電子機器の分野において、広く用いられている。
かかる配線回路基板では、例えば、配線回路基板に光線を照射して、その反射光または透過光を測定することにより、異物や、導体パターンまたはカバー絶縁層の位置ずれなどを検知して、配線回路基板の不良を検知することが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
特開2005−283583号公報
しかし、上記した特許文献1で提案される配線回路基板において、カバー絶縁層が比較的薄い厚み(例えば、5μm以下)で形成される場合には、導体パターンに基づく反射光によって、かかる導体パターンを異物であると誤って判断して検知(誤検知)するおそれがある。
また、導体パターンが、サブトラクティブ法により形成される場合には、エッチングレジストから露出する導体層のオーバーエッチングにより、導体パターンの表面がやや湾曲するように丸く形成される場合がある。その場合には、検査における光線の照射量を増大させる必要があるため、上記と同様に誤検知のおそれがある。
本発明の目的は、異物の検査や、導体パターンあるいは絶縁層の検査において、誤検知を防止することのできる、配線回路基板の製造方法および検査方法を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明の配線回路基板の製造方法は、導体パターンと、前記導体パターンを被覆し、600〜680nmの波長に対する透過率が30%以下であり、かつ、500〜580nmの波長に対する透過率が55%以上であり、顔料が、0.2重量%以上2.5重量%以下の配合割合で配合された絶縁層とを備える配線回路基板を用意する工程、600〜680nmの波長の光線を前記配線回路基板の上方から前記絶縁層に向けて照射することにより、前記絶縁層の表面における異物の有無を検査する異物検査工程、および、500〜580nmの波長の光線を前記配線回路基板の上方から前記絶縁層に向けて照射することにより、前記導体パターンのパターン形状を検査する工程を備えることを特徴としている。
また、本発明の配線回路基板の製造方法では、前記異物検査工程では、異物の有無の検査とともに、前記絶縁層の形状を検査することを特徴としている。
また、本発明の配線回路基板の検査方法は、導体パターンと、前記導体パターンを被覆し、600〜680nmの波長に対する透過率が30%以下であり、かつ、500〜580nmの波長に対する透過率が55%以上であり、顔料が、0.2重量%以上2.5重量%以下の配合割合で配合された絶縁層とを備える配線回路基板の前記絶縁層の表面における異物の有無を、600〜680nmの波長の光線を前記配線回路基板の上方から前記絶縁層に向けて照射することにより、検査する異物検査工程、および、前記導体パターンのパターン形状を、500〜580nmの波長の光線を前記配線回路基板の上方から前記絶縁層に向けて照射することにより、検査する工程を備えていることを特徴としている。
また、本発明の配線回路基板の検査方法では、前記異物検査工程では、異物の有無の検査とともに、前記絶縁層の形状を検査することを特徴としている。
本発明の配線回路基板の製造方法および検査方法によれば、絶縁層が、特定波長に対する透過率が特定値以下であるので、異物の検査において、導体パターンを異物であると誤検知することを防止することができる。また、絶縁層の検査において、絶縁層の形状を正しく認識して、絶縁層の形状不良などを正確に検知することができる。
本発明の配線回路基板の製造方法および検査方法によれば、絶縁層が、特定波長に対する透過率が特定値以上であるので、導体パターンの検査において、導体パターンの形状を正しく認識して、導体パターンの欠陥の有無などを正確に判定することができる。
図1は、本発明の配線回路基板の製造方法の一実施形態により得られる配線回路基板の平面図、図2は、図1に示す配線回路基板の幅方向(長手方向に直交する方向)に沿う断面図、図3は、図1に示す配線回路基板の長手方向に沿う部分断面図を示す。なお、図1において、後述する金属薄膜4は、導体パターン3の相対配置を明確にするために、省略されている。
図1において、この配線回路基板1は、長手方向に延びる平帯状に形成されるフレキシブル配線回路基板である。また、配線回路基板1は、図2および図3に示すように、ベース絶縁層2と、ベース絶縁層2の上に形成される導体パターン3と、ベース絶縁層2の上に、導体パターン3を被覆するように形成される絶縁層としてのカバー絶縁層5とを備えている。
ベース絶縁層2を形成する絶縁材料としては、例えば、ポリイミド、ポリアミドイミド、アクリル、ポリエーテルニトリル、ポリエーテルスルホン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリ塩化ビニルなどの合成樹脂が用いられる。好ましくは、耐熱性、耐薬品性などの観点から、ポリイミドが用いられる。
ベース絶縁層2は、長手方向に延びる配線回路基板1の外形形状に対応して、平帯状に形成されている。また、ベース絶縁層2の厚みは、例えば、5〜50μm、好ましくは、10〜40μmである。
導体パターン3を形成する導体材料としては、例えば、銅、ニッケル、金、はんだ、またはこれらの合金などの導体材料が用いられる。好ましくは、電気抵抗の観点から、銅が用いられる。
導体パターン3は、図1および図3に示すように、長手方向に沿って延び、幅方向において互いに間隔を隔てて並列配置される配線6と、各配線6の長手方向両端部に配置される端子部7とを一体的に備えている。また、各配線6は、カバー絶縁層5に被覆される一方で、各端子部7は、カバー絶縁層5から露出している。また、導体パターン3は、図2に示すように、幅方向に沿う断面において、略矩形状に形成されている。
導体パターン3の厚みは、例えば、3〜30μm、好ましくは、5〜20μmである。また、各配線6および各端子部7間の幅(幅方向長さ)は、同一または相異なっていてもよく、例えば、5〜500μm、好ましくは、15〜200μmであり、各配線6間の間隔(幅方向における間隔)および各端子部7間の間隔は、同一または相異なっていてもよく、例えば、5〜200μm、好ましくは、5〜100μmである。
カバー絶縁層5は、配線6を被覆してこれを電気的に封止する。カバー絶縁層5を形成する絶縁材料としては、上記したベース絶縁層2を形成する絶縁材料と同様の絶縁材料や、さらに、ソルダーレジストなどの樹脂材料が用いられる。また、上記した絶縁材料には、顔料などが配合されている。
顔料は、後述するカバー絶縁層5の検査を容易にするために配合され、例えば、有機顔料が用いられる。有機顔料としては、例えば、緑色顔料、青色顔料、黄色顔料、赤色顔料などが用いられ、好ましくは、緑色顔料が用いられる。緑色顔料としては、フタロシアニン・グリーンやアイオジン・グリーンなどが用いられる。また、緑色顔料としては、例えば、青色顔料と黄色顔料との混合顔料が用いられ、例えば、フタロシアニンブルーと、ジスアゾイエローとの混合顔料が用いられる。また、これら顔料は、単独使用または併用することができる。
顔料の含有割合は、カバー絶縁層5において、0.2重量%以上、好ましくは、0.4重量%以上であり、また、2.5重量%以下、好ましくは、1.5重量%以下である。顔料(例えば、緑色顔料)の配合割合が上記した範囲内であれば、後述するカバー絶縁層5の600〜680nmの波長および/または500〜580nmの波長に対する透過率を所定の範囲に設定することができる。
カバー絶縁層5において、ベース絶縁層2の表面に、配線6を被覆し、かつ、端子部7を露出するように、形成されている。より具体的には、カバー絶縁層5は、図1および図3に示すように、ベース絶縁層2より長手方向がやや短くなる平帯状に形成されている。
また、カバー絶縁層5は、600〜680nmの波長に対する透過率は、30%以下、好ましくは、25%以下、さらに好ましくは、20%以下であり、通常、10%以上である。600〜680nmの波長に対する透過率が30%以下であれば、600〜680nmの波長の光線を用いる異物検査において、導体パターンの誤検知を防止することができる。あるいは、600〜680nmの波長の光線を用いるカバー絶縁層5の形状認識検査(後述)において、カバー絶縁層5の形状を正しく認識することができる。
また、カバー絶縁層5は、500〜580nmの波長に対する透過率は、55%以上、好ましくは、65%以上、さらに好ましくは、70%以上であり、通常、95%以下である。500〜580nmの波長に対する透過率が55%以上であれば、500〜580nmの波長の光線を用いる導体パターン3の形状認識検査において、導体パターン3の形状を正しく認識することができる。
また、カバー絶縁層5の厚みは、例えば、5μm以上、好ましくは、7μm以上であり、また、例えば、15μm以下、好ましくは、12μm以下である。
カバー絶縁層5の厚みが上記した下限以上であれば、カバー絶縁層5の600〜680nmの波長に対する透過率を上記した範囲(例えば、30%以下)に設定することができる。一方、カバー絶縁層5の厚みが上記した上限以下であれば、カバー絶縁層5の500〜580nmの波長に対する透過率を上記した範囲(例えば、55%以上)に設定することができる。
また、図2および図3に示すように、導体パターン3の表面には、必要により、金属薄膜4が設けられている。すなわち、この場合には、金属薄膜4は、導体パターン3およびカバー絶縁層5の間に介在されている。また、金属薄膜4を形成する金属材料としては、例えば、錫、ニッケル、金、クロム、チタン、ジルコニウム、または、これらの合金などの金属が用いられ、好ましくは、錫が用いられる。金属薄膜4の厚みは、例えば、0.2〜5μm、好ましくは、0.5〜2μmである。
次に、この配線回路基板1の製造方法について、説明する。
まず、この方法では、ベース絶縁層2を用意する。ベース絶縁層2は、予め合成樹脂のフィルムとして用意するか、または、図示しない剥離板(例えば、ステンレスなどの金属製の剥離板)の上に、合成樹脂のワニスを塗布し、乾燥後、必要により硬化させることにより、用意する。あるいは、剥離板の上に、感光性の合成樹脂のワニスを塗布し、乾燥後、露光し、次いで、現像して上記したパターンに加工し、必要により硬化することにより、用意する。
次いで、この方法では、導体パターン3を、ベース絶縁層2の上に、配線6および端子部7を有する配線回路パターンで形成する。導体パターン3は、例えば、サブトラクティブ法やアディティブ法などの公知のパターンニング法によって形成する。
次いで、この方法では、金属薄膜4を、配線6を含む導体パターン3の表面に形成する。金属薄膜4は、例えば、無電解めっきなどのめっきにより、積層する。
次いで、この方法では、カバー絶縁層5を、ベース絶縁層2の上に、金属薄膜4を被覆するように、上記したパターンで形成する。
カバー絶縁層5を形成するには、例えば、顔料を含む樹脂溶液の塗布、あるいは、顔料を含んでいる樹脂フィルムの貼着などの公知の方法により形成される。
樹脂溶液の塗布では、まず、上記した合成樹脂の溶液と、顔料とを配合することにより、樹脂溶液(ワニス)を調製する。ワニスを形成するための溶媒としては、合成樹脂および顔料を分散(溶解)できれば、特に制限されず、例えば、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、カルビトールアセテートなどの有機溶媒が用いられる。合成樹脂の溶液において、合成樹脂の配合割合は、合成樹脂の溶液100重量部に対して、例えば、38〜42重量部である。また、ワニスにおける顔料の配合割合は、上記したカバー絶縁層5における顔料の含有割合に対応するように設定される。
次いで、ワニスをベース絶縁層2および金属薄膜4の上に塗布して、カバー皮膜を形成する。ワニスの塗布では、例えば、スクリーン印刷などの塗布方法が用いられる。その後、形成されたカバー皮膜を、例えば、100〜150℃で、例えば、30〜90分間加熱して乾燥して、カバー皮膜を形成する。
また、樹脂溶液に、さらに、感光剤を含有させて、フォト加工により、上記したパターンでカバー絶縁層5を形成することもできる。
フォト加工によりカバー絶縁層5を形成するには、例えば、キャスティングなどの塗布方法により、顔料および感光剤を含むワニス(感光性の合成樹脂および顔料のワニス)を、金属薄膜4を含むベース絶縁層2の表面全面に塗布して乾燥させて、カバー皮膜を形成する。次いで、カバー皮膜を、フォトマスクを介して、露光後、現像して、パターンに加工して、必要により硬化させることにより、カバー絶縁層5を形成することもできる。
樹脂フィルムの貼着では、上記したパターンに予め形成した絶縁材料(顔料を含む)のフィルムを、公知の接着剤を介して、ベース絶縁層2および金属薄膜4の上に積層する。
これにより、カバー絶縁層5を形成して、そして、配線回路基板1を形成する。
次に、本発明の配線回路基板の検査方法の一実施形態である配線回路基板1の検査について、図4および図5を参照して、説明する。
この配線回路基板1の検査は、光学的検査により、製造後の配線回路基板1または製造途中の配線回路基板1に対して、実施される。
具体的には、光学的検査における光線は、600〜680nmの波長の光線が用いられる。光線の波長が上記した範囲内あれば、顔料(例えば、緑色顔料)を含むカバー絶縁層5が形成されている場合に、導体パターン3の誤検知の防止およびカバー絶縁層5の正常な認識を達成することができる。なお、かかる光線は、例えば、単波長として用いたり、また、2種以上の異なる複波長として用いたり、あるいは、上記した範囲内の連続波長として用いることができる。
そして、この検査は、図4に示すように、製造途中の配線回路基板1または製造後の配線回路基板1において、導体パターン3およびカバー絶縁層5の上方に、上記した波長の光線を照射できる図示しない発光部および図示しない受光部を備える図示しないセンサ装置を、導体パターン3を含むカバー絶縁層5に対向配置する。
次に、発光部から配線6を含むカバー絶縁層5に向けて光線(600〜680nm)を照射し、カバー絶縁層5の上面で反射される反射光(実線)、あるいは、カバー絶縁層5の上面に残存する異物11(破線)の表面で反射される反射光(実線)を検知する。これにより、カバー絶縁層5の上面における異物11の有無を正確に判定することができる。
異物11としては、配線回路基板1の製造に由来する、導体パターン3、金属薄膜4または剥離板などの金属異物が挙げられ、具体的には、銅、錫、ステンレスなどが、それぞれ挙げられる。
具体的には、異物11の検査において、予め後述する導体パターン3の検査において取得される導体パターン3のパターンデータに基づいて、異物11による反射光を、本来の導体パターン3のパターンデータには存在しないパターンデータとして取得した場合には、異物11がカバー絶縁層5に存在すると判定する。一方、予め取得される導体パターン3のパターンデータと、本来の導体パターン3のパターンデータとに相違がない場合には、異物11がカバー絶縁層5に存在しないと判定する。
とりわけ、カバー絶縁層5は、600〜680nmの波長の光線の透過率が30%以下であるので、図4の矢印の仮想線で示すように、カバー絶縁層5の上面を通過してその内部を下方に向かって透過して、金属薄膜4の上面で反射し、さらに、カバー絶縁層5の内部を上方に向かって透過して、カバー絶縁層5の上面から上方に通過する透過光は、カバー絶縁層5に十分に吸収されて、光線の強度が十分に低減しているので、これを異物11として誤検知されることが防止される。
また、これと同時に、図5に示すように、発光部から端子部7およびその近傍のカバー絶縁層5に向けて光線を照射し、カバー絶縁層5の下面(金属薄膜4の上面)で反射される反射光、および、端子部7の上面(の金属薄膜4の上面)で反射される反射光を検知する。これにより、カバー絶縁層5の形状、つまり、カバー絶縁層5の長手方向両端縁の配置を正しく認識して、カバー絶縁層5の形状不良(例えば、端子部7が、カバー絶縁層5に露出されず、カバー絶縁層5に被覆される形状不良)を正確に判定することができる。換言すれば、カバー絶縁層5から露出する端子部7の長手方向に沿う形状を、正確に判定することができる。
また、この光学的検査では、上記した600〜680nmの波長の光線に加えて、異なる波長の光線を用いることもできる。
このような光学的検査における光線として、500〜580nmの波長の光線が用いられる。なお、かかる光線は、例えば、単波長として用いたり、また、2種以上の異なる複波長として用いたり、あるいは、上記した範囲内の連続波長として用いることができる。
そして、図4に示すように、発光部から配線6を含むカバー絶縁層5に向けて光線(500〜580nm)を照射し、カバー絶縁層5の下面、すなわち、配線6の表面で、カバー絶縁層5に被覆される金属薄膜4の表面で反射される反射光(破線)、および、カバー絶縁層5に被覆されるベース絶縁層2の表面で反射される反射光(破線)を検知する。これにより、導体パターン3のパターンデータを取得し、導体パターン3のパターン形状を正しく認識して、配線6の欠陥や、配線6間の短絡などを正確に判定することができる。
とりわけ、カバー絶縁層5は、500〜580nmの波長の光線の透過率が55%以上であるので、金属薄膜4の表面で反射される反射光と、ベース絶縁層2の表面で反射される反射光との強度の相違を容易かつ明確に区別することができ、導体パターン3のパターン形状を正しく認識することができる。
なお、上記した説明では、本発明の配線回路基板を、ベース絶縁層2が支持されていないフレキシブル配線回路基板を例示したが、例えば、図示しないが、ベース絶縁層2の下面が金属支持層により支持され、金属支持層が補強層として設けられたフレキシブル配線回路基板やCOF基板(TABテープキャリアなどを含む)などの各種フレキシブル配線回路基板にも広く適用することができる。
実施例1
(No.1〜No.5のフレキシブル配線回路基板の製造)
厚さ35μmのポリイミド樹脂のフィルムからなるベース絶縁層を用意した。次に、このベース絶縁層の上に、厚み8μmの導体パターンを、アディティブ法により、配線および端子部を有する配線回路パターンで形成した。次いで、錫からなる厚み0.5μmの金属薄膜を、導体パターンの表面に、無電解錫めっきにより形成した。
次いで、カバー絶縁層を、ベース絶縁層の上に、金属薄膜を被覆するように形成した。カバー絶縁層の形成では、まず、アクリル樹脂40重量部、カルビトールアセテート35重量部、NMP3重量部、さらに、緑色顔料(フタロシアニングリーン、UTCO−061、大日精化社製)7.2重量部を配合して、アクリル樹脂のワニスを調製した。次いで、調製したワニスをベース絶縁層および金属薄膜の上に、スクリーン印刷により上記したパターンで塗布した。その後、150℃で、30分間加熱して乾燥して、厚み10μmのカバー絶縁層を形成した。なお、このカバー絶縁層における顔料の含有割合は0.5重量%であった。これを、No.1のサンプルとして、フレキシブル配線回路基板を得た(図2および図3参照)。
続いて、No.1のサンプルに準じて、カバー絶縁層の形成において、表1に示すように、ワニスにおける顔料の配合量を変更することにより、No.2〜No.5のフレキシブル配線回路基板をそれぞれ得た。
実施例2
(No.6〜No.12のフレキシブル配線回路基板の製造)
表2に示すように、ワニスにおける顔料の配合量を変更し、また、カバー絶縁層の厚みを10μmから5μmに変更した以外は、実施例1と同様にして、No.6〜No.12のフレキシブル配線回路基板を得た。
実施例3
(No.13〜No.20のフレキシブル配線回路基板の製造)
カバー絶縁層の形成におけるワニスの調製において、顔料の配合量を4.8重量部に変更して、さらに、カバー絶縁層の厚みを、表3に示すように設定した以外は、実施例1と同様にして、No.13〜No.20のフレキシブル配線回路基板を得た。
(評価)
1) 透過率測定
厚み50μmのポリエチレンテレフタレート板に、No.1〜No.20のフレキシブル配線回路基板のカバー絶縁層と同様のカバー絶縁層を、上記と同様の方法により、それぞれ形成した。次いで、各カバー絶縁層について、波長640nmおよび波長530nmの透過率を、透過率測定機(Photal:SPECTRO MUTLI CHEMICAL PHOTO、透過率測定モード、大塚電子社製)にて測定した。その結果を表1〜表3に示す。
2) 異物検査試験
No.1〜No.20のフレキシブル配線回路基板について、カバー絶縁層の表面に異物が残存しているか否かの異物検査試験を100回それぞれ実施した。異物検査試験は、発光部(光源)および受光部(CCDカメラ)を備えるセンサ装置(AVS−5500、アジュハイテク社製)にて、波長640nmの光線を用いて実施した。その結果を表1〜表3に示す。なお、表1〜3中の数値は、異物検査試験において、ベース絶縁層の表面に実際に異物がないにもかかわらず、異物を誤検知した(つまり、導体パターンを異物であると誤検知した)割合を示す。
3) 導体パターン形状認識検査
No.1〜No.20のフレキシブル配線回路基板について、導体パターンの形状認識検査を実施した。形状認識検査は、上記と同様のセンサ装置(AVS−5500、アジュハイテク社製)にて、波長530nmの光線を用いて実施した。その結果を表1〜表3に示す。なお、表3中の「×」は、形状認識検査において、導体パターンに実際に欠陥を生じていないにもかかわらず、欠陥を誤って検知した(誤検知)ことを示し、「○」は、導体パターンが正常であることを検知したことを示す。その結果を表1〜表3に示す。
Figure 0004510066
Figure 0004510066
Figure 0004510066
本発明の配線回路基板の製造方法の一実施形態により得られる配線回路基板の平面図を示す。 図1に示す配線回路基板の幅方向に沿う断面図を示す。 図1に示す配線回路基板の長手方向に沿う部分断面図を示す。 配線回路基板の光学的検査を説明するための図であり、配線回路基板の幅方向に沿う断面図である。 配線回路基板の光学的検査を説明するための図であり、配線回路基板の長手方向に沿う部分断面図である。
符号の説明
1 配線回路基板
3 導体パターン
5 カバー絶縁層

Claims (4)

  1. 導体パターンと、
    前記導体パターンを被覆し、600〜680nmの波長に対する透過率が30%以下であり、かつ、500〜580nmの波長に対する透過率が55%以上であり、顔料が、0.2重量%以上2.5重量%以下の配合割合で配合された絶縁層とを備える配線回路基板を用意する工程、
    600〜680nmの波長の光線を前記配線回路基板の上方から前記絶縁層に向けて照射することにより、前記絶縁層の表面における異物の有無を検査する異物検査工程、および、
    500〜580nmの波長の光線を前記配線回路基板の上方から前記絶縁層に向けて照射することにより、前記導体パターンのパターン形状を検査する工程
    を備えることを特徴とする、配線回路基板の製造方法。
  2. 前記異物検査工程では、異物の有無の検査とともに、前記絶縁層の形状を検査することを特徴とする、請求項1に記載の配線回路基板の製造方法。
  3. 導体パターンと、
    前記導体パターンを被覆し、600〜680nmの波長に対する透過率が30%以下であり、かつ、500〜580nmの波長に対する透過率が55%以上であり、顔料が、0.2重量%以上2.5重量%以下の配合割合で配合された絶縁層とを備える配線回路基板の前記絶縁層の表面における異物の有無を、600〜680nmの波長の光線を前記配線回路基板の上方から前記絶縁層に向けて照射することにより、検査する異物検査工程、および、
    前記導体パターンのパターン形状を、500〜580nmの波長の光線を前記配線回路基板の上方から前記絶縁層に向けて照射することにより、検査する工程
    を備えていることを特徴とする、配線回路基板の検査方法。
  4. 前記異物検査工程では、異物の有無の検査とともに、前記絶縁層の形状を検査することを特徴とする、請求項に記載の配線回路基板の検査方法。
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