JP2002317281A - 接着性が向上された金属表面のエポキシ樹脂での処理方法 - Google Patents

接着性が向上された金属表面のエポキシ樹脂での処理方法

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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 金属とポリマー物質間の接着性、より詳しく
は、金属をエポキシ樹脂で後処理する際の接着性を向上
させる方法を提供する。 【解決手段】 微小粗化された金属表面を処理して、金
属表面とポリマー物質間の結合を向上させる方法。該方
法は、接着促進組成物で微小粗化コートされた金属表面
が形成された後に、微小粗化コートされた金属表面をエ
ポキシ樹脂で後処理することを含む。該方法は、回路板
産業において、多層回路の内層間の結合を向上させるた
めに用いることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は、金属とポリマー物質間の接着性
を向上させる方法に関する。より詳細には、本発明は、
接着促進段階の後に、金属をエポキシ樹脂で処理するこ
とにより、金属とポリマー物質間の接着性を向上させる
方法に関する。
【0002】電子デバイスにおいて、ますます軽量、小
型化の要求が増大するにつれ、1またはそれ以上の回路
内層を含むプリント回路が現在、主に使用されている。
【0003】多層プリント回路の組み立てにおいて、銅
箔クラッド誘電基体物質をレジストで所望の回路パター
ンのポジティブイメージにパターン化し、続いて露出し
た銅をエッチングで除去する方法により、パターン化さ
れた回路内層がまず作成される。レジストを除去する
と、所望の銅回路パターンが残る。任意の種類の回路パ
ターンの1またはそれ以上の回路内層、ならびにグラウ
ンドプレーンおよびパワープレーンを構成する内層を組
み立てて、1またはそれ以上の部分的に硬化した誘電性
基体物質層(いわゆる、「プリプレグ層」)を回路内層
間に挿入することにより多層回路に組み立て、回路内層
および誘電基体物質が交互に並ぶコンポジットを形成す
る。次にコンポジットに熱および圧力をかけて部分的に
硬化した基体物質を硬化させ、回路内層をこれに結合さ
せる。硬化したコンポジットは、そこにドリルされた多
くのスルーホールを有し、これを次に金属化して、すべ
ての回路層を導電的に相互接続する手段を得る。スルー
ホール金属化プロセスにおいて、所望の回路パターンが
典型的に多層コンポジット層の外層にも形成される。
【0004】多層プリント回路板を形成する別の方法
は、添加剤またはサーフェスラミナー回路技術(sur
face laminer circuity tec
hniques)による。これらの技術は、非導電性基
体からはじまり、この上に回路エレメントを付加的にメ
ッキする。イメージ化可能なコーティングを回路上に施
用し、さらなる回路エレメントをイメージ化可能なコー
ティング上にメッキすることを繰り返すことにより、さ
らなる層を得る。
【0005】回路内層の銅金属と硬化したプレプレグ
層、またはこれと接触する他の非導電性コーティングと
の間に形成される接着結合の強度により所望のものが残
るが、その結果、硬化した多層コンポジットまたはコー
ティングがその後の加工および/または使用において離
層しやすくなることが以前から知られていた。この問題
に対応して、当該分野では回路内層の銅表面上に酸化銅
の層を、例えば、銅表面の化学酸化などにより形成する
(プリプレグ層と共に多層コンポジットに組み立てる前
に)技術を開発した。この点に関しての最も古い研究
(いわゆる、「黒色酸化物(black oxid
e)」接着プロモーター)により、酸化銅を提供しない
で得られたものと比較して、最終多層回路における回路
内層の誘電基体層に対する結合が若干改良された。その
後の黒色酸化物技術のバリエーションは、例えば、A.
G. Osborne, ”An Alternate
Route To Red Oxide For I
nner Layers”, PCFab, Augu
st, 1984に開示されているように、まず黒色酸
化物コーティングを銅表面に形成し、その後、黒色酸化
物堆積物を15%硫酸で後処理して、接着プロモーター
として働く「赤色酸化物(red oxide)」を製
造する方法を含み、また赤色酸化物接着プロモーターを
直接形成することを含むバリエーションなど、成功率は
さまざまであった。当該分野における最も際だった改良
は、比較的高比率の亜塩素酸塩/比較的低比率の苛性銅
酸化組成物から酸化物を形成し、実質的に回路内層接着
性が改良される、米国特許第4409037号および第
4844981号(Landau)(いずれもその内容
は全体として本明細書の一部として参照される)を代表
例とする。
【0006】すでに注目されていたように、組み立てら
れ、硬化した多層回路コンポジットは、スルーホールを
備え、これをその後回路の回路層の導電的相互接続の手
段として機能させるために金属化する必要がある。スル
ーホールの金属化は、孔表面の、樹脂デスミアリング
(desmearing)、触媒活性化、無電解銅堆
積、電解銅堆積などの段階を含む。これらのプロセスの
段階の多くは、スルーホールまたはその近くに露出した
回路内層部分上の酸化銅接着プロモーターコーティング
を溶解させることができる媒体、例えば、酸を使用す
る。このような酸化銅の局所的溶解は、スルーホールの
周りのピンクリングまたはハロー(これにより露出する
下にある金属銅のピンク色のため)が形成されることに
より立証され、多層回路における局所的離層につなが
る。当該分野では、「ピンクリング」現象はよく知られ
ていて、このような局所的離層を受けにくい多層プリン
ト回路組み立てプロセスを達成するために多大な努力が
なされてきた。提案されている一方法は、厚いコーティ
ングとして接着促進酸化銅を提供して、単に存在する酸
化銅の純体積のために、その後の加工におけるその溶解
を遅らせる。しかしながら、酸化物のコーティングが厚
いほど、本質的に接着剤プロモーター自体として有効で
なくなるので、これは本質的に逆効果であることが判明
している。多層コンポジットの組み立ての加圧/硬化条
件の最適化に関する他の提案は、あまり成功しなかっ
た。
【0007】この問題に対する他の方法は、回路内層お
よびプリプレグ層を多層コンポジットに組み立てる前の
酸化銅接着プロモーターコーティングの後処理を含む。
例えば、米国特許第4775444号(Cordan
i)は、回路内層の銅表面にまず酸化銅コーティングを
提供し、次に水性クロム酸溶液と接触させ、その後回路
内層を多層アセンブリ中に組み入れるプロセスを開示し
ている。該処理は、その後の加工段階(例えば、スルー
ホールの金属化)において起こる酸性メディア中への溶
解から、酸化銅コーティングを安定化および/または保
護するように作用し、これにより、ピンクリング/離層
の可能性を最小限にする。
【0008】米国特許第4642161号(Akaho
shiら)、米国特許第4902551号(Nakas
oら)、および米国特許第4981560号(Kaji
haraら)ならびにここにおいて言及される多くの引
例は、回路内層を多層回路アセンブリに組み入れる前
に、回路内層の銅表面をまず処理して、接着促進酸化銅
の表面コーティングを提供する方法に関する。このよう
にして形成された酸化銅を次に特定の還元剤および条件
を用いて金属銅に還元する。その結果、このような回路
内層を用いる多層アセンブリは、局所的に溶解される酸
化銅が存在せず、その後のスルーホール加工において下
にある銅が局所的に露出しないので、ピンクリング形成
が見られない。しかしながら、他の技術に関して、この
種類のプロセスは、誘電性基体層と金属銅回路内層間に
得られる接着性に関して疑わしい。回路結合表面が金属
銅であるだけでなく、別個の相において存在する金属銅
(すなわち、(2)銅箔の銅に重ねて(1)酸化銅の還
元から得られる銅)である場合も、これは相境界に沿っ
て分離/離層しやすいので、このことは特にこれらの還
元プロセスにおいて当てはまる。
【0009】米国特許第4997722号および第49
97516号(Adler)は同様に酸化銅コーティン
グを回路内層の銅表面上に形成し、続いて専用の還元溶
液で処理して、酸化銅を金属銅に還元することを含む。
酸化銅のある部分は明らかに完全に金属銅まで還元され
ず(そのかわりに、還元されて水和酸化第一銅(hyd
rous cuprous oxide)または酸化第
一銅になる)、これらの種はその後、非酸化性酸中に溶
解し、すでに金属銅に還元された部分を侵したり、また
は溶解しない。このように、かかる回路内層を用いる多
層アセンブリは、局所的に溶解される酸化銅が存在せ
ず、その後のスルーホールプロセッシングにおいて下に
ある銅が局所的に露出しないので、ピンクリングの形成
が見られない。しかしながら、第一に結合表面が金属銅
であり、第二にほとんどの金属銅が別個の層(すなわ
ち、(2)銅箔の銅に重ねて(1)酸化銅の還元からの
銅)において主に存在するので、誘電層と金属銅回路内
層間の接着性の点で問題が生じる場合があり、相境界に
沿って分離/離層しやすい。
【0010】米国特許第5289630号(Ferri
erら)(その内容全体は本明細書の一部として参照さ
れる)は、酸化銅の接着促進層が回路エレメント上に形
成され、続いて、トポグラフィーに悪影響を及ぼさない
方法で溶解を制御し、実質的な量の酸化銅を除去するプ
ロセスを開示する。
【0011】PCT国際公開WO96/19097(M
cGrath)(その内容全体は本明細書の一部として
参照される)は、ポリマー物質の金属表面への接着性を
向上させるプロセスを記載する。記載されているプロセ
スは、過酸化水素、無機酸、腐蝕防止剤、および第四ア
ンモニウム界面活性剤を含む接着促進組成物と金属表面
を接触させることを含む。
【0012】米国特許第5869130号(Ferri
er、標題「ポリマー物質の金属表面への接着性を改良
するための方法」)は、ポリマー物質の金属表面、特に
多層プリント回路の製造における銅または銅合金表面へ
の接着性を向上させる方法を記載する。この特許出願に
おいて記載されているプロセスを用いて、金属表面を、
(a)酸化剤;(b)酸;(c)腐蝕防止剤;(d)ハ
ライドイオンの供給源;および(e)任意に、水溶性ポ
リマーを含む接着促進組成物と接触させることができ
る。該プロセスにより、前記公知プロセスと比較して、
金属およびポリマー表面(すなわち、回路および中間絶
縁層)間に優れた接着性が得られ、一方、ピンクリング
が消失または最少になり、経済的に操作できる。
【0013】しかしながら、酸性過酸化物処理溶液を使
用すると、ガラス繊維充填樹脂に対して積層された銅の
剥離強度および安定性が良好になるが、最終プリント回
路板を形成するために積層ボードをさらに加工をする際
に傷が生じる可能性が起こる。したがって、ある樹脂系
に関して、特に低Tg物質に関して、ドリリングにより
ドリルが銅層を横断する地点で少量の有機物質がエッチ
ング処理された銅の表面から除去され;この現象は「ウ
ェッジ(wedge)」とよばれる。ボード作成および
メッキの化学的段階により、ドリルで穴をあけられたボ
ードをさらに加工することにより、ドリルされた孔の周
りの処理された銅表面でコーティングが侵されたり、除
去される小さな部分が形成され、「ピンクリング」とよ
ばれる現象を生じる。このピンクリングの面積は、積層
のための銅表面を形成するための標準的な酸化物加工に
おいて観察されるピンクリングよりもかなり小さい。そ
れでもなお、溶融はんだ中にボードをフロートさせた後
に、浸蝕を受けるこの部分において、樹脂の小さな部分
が銅表面から収縮するのを観察することができる。これ
らの樹脂収縮(「樹脂空隙(resin void)」
と称する)の面積は、これらが関連するボードを拒絶す
る十分な理由にはならない。
【0014】特に、これらのウェッジ、ピンクリングお
よび樹脂空隙欠陥は、これらの酸性過酸化物処理溶液で
処理されたボードを強アルカリ後処理し、続いてリンス
し、乾燥させることにより、著しく減少または消失させ
ることができる。
【0015】米国特許第6020029号(Ferri
erら)は、酸化剤、酸、腐蝕防止剤、任意にハライド
イオンの供給源および任意に水溶性ポリマーを含む酸性
過酸化物、接着促進組成物を開示する。好ましくは、水
溶性ポリマーは、湿潤剤または界面活性剤ではなく、低
分子量の水溶性ホモポリマーまたはコポリマーである。
組成物を金属表面に施用する。酸性過酸化物溶液を金属
に施用した後、金属を強アルカリ溶液で後処理し、続い
て水でリンスする。金属を後処理した後、ポリマー物質
を金属表面に結合させる。米国特許第6020029号
は、酸性過酸化物組成物におけるハライドと水溶性ポリ
マーの組合せにより、金属表面とポリマー物質間に最良
の結合が得られることを主張している。
【0016】国際公開WO00−02426号は、金属
表面とポリマーコーティング間の結合一体性に関する別
の方法を開示する。国際公開WO00−02426号特
許に開示されている方法は、第二銅ベースの有機金属化
合物を第一銅ベースの有機金属変換コーティングに変換
して、結合一体性を向上させることである。該プロセス
は、有機金属コーティングを還元および/または部分的
に溶解させ、任意に銅酸化防止剤を添加することにより
得られる。用いられる還元剤はアミノボランを含み、溶
解剤は、第二銅イオンキレート化剤、有機または無機酸
およびその塩を包含する。銅酸化防止剤としては、アゾ
ール誘導体(そのハロゲン置換誘導体を包含する)が挙
げられる。カチオン性、両性、アニオン性および/また
は非イオン性界面活性剤を組成物中に組み入れて、組成
物の有効性を向上させることができる。
【0017】金属表面とポリマー物質間の結合一体性を
向上させる方法が多くあるが、金属表面とポリマー物質
間の接着性を増大させる要望や必要性が回路板産業にお
いては依然として存在する。前記の開示された方法の多
くは、酸性またはアルカリ性である処理溶液を用い、金
属上にテクスチャード(textured)表面が形成
される。しかしながら、前記の開示された方法はいずれ
も、テクスチャード金属表面を利用して、さらに金属と
ポリマー物質間の結合を向上させることを試みていな
い。したがって、金属のテクスチャード表面を利用し
て、金属とポリマー物質間の結合を向上させるプロセス
が必要とされる。
【0018】本発明は、金属表面を接着促進組成物で処
理し、続いて処理された金属表面をエポキシ樹脂組成物
で処理することによる、金属表面とポリマー物質間の接
着性を向上させるプロセスおよび組成物に関する。エポ
キシ樹脂組成物は、水性ベース、または有機ベースであ
ってもよい。エポキシ樹脂組成物は、金属表面上にコー
トされたポリマー物質と金属表面をさらに接触しやすく
する。処理された金属表面をエポキシ樹脂組成物で後処
理した後、ポリマー物質を金属の表面上に置き、金属表
面とポリマー物質間に高度の一体的結合を形成する。有
利には、本発明の方法および組成物は、公知の接着促進
プロセスと比較して、金属表面とポリマー物質間の接着
性が向上される。したがって、金属表面とポリマー物質
間の接着性は、該金属表面から該ポリマー物質が離層ま
たは剥離する問題がなく、電子デバイスにおいて本発明
の方法を用いて製造された多層回路板を用いることがで
きるようなものである。
【0019】さらに、本発明の後処理法は、金属表面と
ポリマー物質間の接着性をさらに向上させるために、多
くの異なる接着促進処理に関して用いることができる。
したがって、本発明の方法は、回路板産業において公知
の接着性促進法を改良する容易に利用可能な手段であ
る。
【0020】本発明の一目的は、金属表面とポリマー物
質間の接着一体性を向上させる手段を提供することであ
る。
【0021】もう一つの目的は、金属表面とポリマーコ
ーティング間の改良された剥離強度を提供することであ
る。
【0022】本発明のさらなる目的は、回路板が離層す
る問題がなく、電子デバイスにおいて用いることができ
る多層回路板を提供することである。
【0023】本発明のさらなる目的は、公知の接着法を
向上させるために用いることができる、金属表面とポリ
マー物質間の接着性を向上させる方法を提供することで
ある。
【0024】本発明のさらなる目的および利点は、以下
の本発明の記載および請求の範囲を読むと当業者には明
らかになるであろう。
【0025】本発明は、ポリマー物質の金属表面との接
着性を向上させるためにエポキシ樹脂の水性または有機
ベースの組成物を用いるプロセスに関する。本発明の範
囲内に含まれる適当な組成物は、水性および有機ベース
の両方である。エポキシ樹脂組成物は、金属表面を接着
促進組成物で処理した後、後処理段階として用いられ
る。接着促進組成物は金属基体上に微小粗面を形成す
る。特定の理論またはメカニズムに限定されないが、本
出願者らは、金属表面をエポキシ樹脂組成物で後処理す
ることにより、エポキシ樹脂がテクスチャード金属表面
に浸透し、これにより、金属表面とポリマー物質間の接
触が増大する、および/または表面が平坦化されると考
える。本発明の範囲内の適当なエポキシ樹脂組成物は、
エポキシ樹脂によりポリマー物質と微小粗化された金属
表面が接触するような好適な量のエポキシ樹脂である。
したがって、前記性質を有する任意のエポキシ樹脂を用
いて本発明を実施することができる。本発明を実施する
ために用いることができる好適なエポキシドの例として
は、これに限定されないが、以下の式:
【化2】 (式中、R、R’、R’’、R’’’は独立して、水
素;アルキル;アリール;アルコキシ基;エポキシ基;
フェノキシ基;アルアルキル;または環式基である)を
有するエポキシである。Rがアルキル、アリール、アル
アルキル、または環式基、例えば脂環式基である場合、
R’、R’’およびR’’’は好ましくは水素である。
エポキシ、フェノキシ、アルキル、アリール、アルアル
キルおよび脂環式基は、アルキル基、アリール基、アリ
ールキル基、アミン基、またはハロゲン、たとえば、臭
素または塩素で置換されていても、置換されていなくて
もよい。アルキル基は、好ましくは、炭素1個〜20
個、最も好ましくは、炭素1個〜12個の範囲である。
【0026】本発明の範囲内で用いられるエポキシの例
としては、脂肪族エポキシ、脂環式エポキシ、ビスフェ
ノールAエポキシ、3,4−エポキシシクロヘキシルメ
チル3,4−エポキシシクロヘキシルカルボキシレート
などが挙げられる。米国特許第5514729号(その
全開示は本明細書の一部として参照される)に記載され
ているようなパラアミノフェノールのグリシダルエーテ
ルベースのエポキシフォーミュレーションも含まれる。
本発明を実施するために用いることができる他の好適な
エポキシ樹脂としては、これに限定されないが:ビスフ
ェノールS、ビスフェノールF、ノボラック樹脂、ビス
フェノールAとエピハロヒドリンとの反応から得られる
エポキシ樹脂などが挙げられる。かかるエポキシ樹脂は
米国特許第5623031号(その全開示は本明細書の
一部として参照される)に記載されている。本発明を実
施するために用いることができる他の好適なエポキシ樹
脂は、米国特許第5602193号;第5741835
号;および第5910548号に開示され、その内容は
全体として本明細書の一部として参照される。好ましい
エポキシ樹脂としては、ビスフェノールA、ビスフェノ
ールS、ビスフェノールF、ノボラック樹脂などが挙げ
られる。最も好ましいのは、ビスフェノールA、ノボラ
ック樹脂、およびビスフェノールAとエピハロヒドリン
間の反応により得られるエポキシ樹脂である。ビスフェ
ノールAとエピハロヒドリンの反応により得られる特に
好ましいエポキシ樹脂は、ビスフェノールAとエピクロ
ロヒドリン間の反応により得られるエポキシ樹脂であ
る。
【0027】本発明のプロセスは、多層プリント回路板
の製造に特に適している。したがって、この用途におい
て、内層の金属回路(通常、銅)を接着促進組成物で処
理する。接着促進処理し、任意に水でリンスした後、内
層をエポキシ樹脂組成物で後処理する。任意に、ポリマ
ーを金属に施用する前に、さらなるリンス段階を用いる
ことができる。内層をポリマー物質、たとえば、プリプ
レグまたはイメージ化可能な誘電体と接着し、結果とし
て多層プリント回路板を得る。
【0028】前記のように、本発明の後処理プロセスに
おいて用いられるエポキシ樹脂組成物は水性ベースまた
は有機ベースである。エポキシ樹脂組成物は、用いるエ
ポキシ樹脂の溶解度によって真の溶液であるかまたは分
散液である。エポキシ樹脂を溶剤中に溶解させるかまた
はエポキシ樹脂を分散させるために、界面活性剤を用い
ることができる。後処理組成物においては界面活性剤を
避けるのが好ましい。エポキシ樹脂組成物を脱イオン
水、または有機溶剤で希釈して、組成物の約0.5重量
%〜約5.0重量%のエポキシ樹脂、好ましくは約0.
75重量%〜約2.0重量%を含む組成物を調製する。
好ましくは、本発明の組成物は、本質的にエポキシ樹脂
と溶剤からなり、他の成分を含まない。
【0029】処理される金属表面は、さまざまな金属、
たとえば、銅、ニッケル、鉄および前記金属それぞれの
合金を含む。しかしながら、本発明の方法では、金属表
面が銅または銅合金を含む場合に最良の結果が得られ
る。ポリマー物質は、プリプレグ物質、イメージ化可能
な誘電体、光イメージ化可能な樹脂、ソルダマスク、接
着剤またはポリマーエッチングレジストをはじめとする
さまざまなポリマー物質であってもよい。
【0030】前記のように、接着促進組成物が微小粗化
コンバージョンコートされた(micro−rough
ened conversion coated)表面
を金属上に製造するならば、任意の好適な接着促進処理
プロセスを用いることができる。このような表面は、未
処理金属表面と対照的に、ポリマー物質を接着させるの
に特に適している。このような接着促進浴は、酸化剤、
酸および腐蝕防止剤を含む。このような接着促進組成物
は、約2.0〜約13.0までのpH範囲を有する。さ
らなる成分を用いることができ、このような接着促進組
成物への変更を以下に記載するように行うことができ
る。
【0031】接着促進組成物において用いられる酸化剤
は、接着促進組成物のマトリックスにおける金属表面を
酸化することができる任意の酸化剤を含むことができ
る。過酸化水素および過硫酸塩は、本発明のプロセスに
おける使用に関して特に好ましい酸化剤であり、過酸化
水素が最も好ましい酸化剤である。接着促進組成物中の
酸化剤の濃度は、組成物の全重量に基づいて少なくとも
約0.01重量%〜約60.0重量%までである。好ま
しくは、過酸化水素は約0.1〜約20重量%で存在
し、より好ましくは、0.5%から約10%、最も好ま
しくは約1%から約5%である。過酸化水素は、たとえ
ば、水中35重量%として商業的に入手可能である。
【0032】接着促進組成物は任意に過酸化水素の安定
剤を含むことができる。過酸化水素の任意の適当な安定
剤を用いることができる。例としては、これに限定され
ないが、ジピコリン酸、ジグリコール酸およびチオジグ
リコール酸、エチレンジアミンテトラ酢酸およびその誘
導体、アミノポリカルボン酸のマグネシウム塩、ケイ酸
ナトリウム、リン酸塩およびスルホン酸塩が挙げられ
る。安定剤は、接着促進組成物の約0.001重量%、
好ましくは少なくとも約0.005重量%の量において
添加される。より好ましくは、安定剤の濃度は、組成物
の約0.5重量%〜約5.0重量%の間で変化し得る。
【0033】接着促進組成物において用いられる酸は、
マトリックスにおいて安定な任意の酸であってよい。好
ましい酸は、無機酸であり、単独の酸または酸の混合物
として用いることができる。硫酸、硝酸、塩酸、リン酸
およびその混合物を含むが、これに限定されないさまざ
まな無機酸を用いることができる。硫酸、リン酸または
その混合物が特に好ましい。無機酸の混合物を用いる場
合、酸を任意の適当な比において組み合わせることがで
きる。約99:1〜約1:99、好ましくは約75:2
5〜約25:75の範囲の比を用いることができる。硫
酸とリン酸の混合物を用いる場合、好ましくは硫酸は過
半量において用いられう、リン酸は半分に満たない量に
おいて用いられる。接着促進組成物中の酸の濃度は約5
グラム/リットル〜約360グラム/リットル、好まし
くは約70グラム/リットル〜約110グラム/リット
ルの範囲である。
【0034】接着促進組成物において用いられる腐蝕防
止剤は、金属表面と有効に反応して保護複合体層を形成
する化合物である。好ましい腐蝕防止剤は、ピロール、
アゾール、オキサゾール、チアゾール、ピラゾール、ト
リアゾール、ベンゾトリアゾール、テトラゾール、トリ
ルトリアゾール、ヒドロキシ置換アゾール化合物、イミ
ダゾール、ベンズイミダゾール、たとえば、5−メチル
ベンズイミダゾール、2−ブロモベンジルベンズイミダ
ゾール、2−クロロベンジルベンズイミダゾール、2−
ブロモフェニルベンズイミダゾール、2−クロロフェニ
ルベンズイミダゾール、2−ブロモフェニルベンズイミ
ダゾール、2−クロロエチルフェニルベンズイミダゾー
ル、および2−ウンデシル−4−メチルイミダゾール、
またはその混合物である。ヒドロキシ置換アゾール化合
物は、1より多くのヒドロキシ置換基を有し、たとえ
ば、(C−C)アルキル、(C−C)アルコキ
シ、ハロゲンなどでさらに置換されていてもよい。適当
なヒドロキシ置換アゾール化合物としては、これに限定
されないが、ヒドロキシ置換トリアゾールおよびヒドロ
キシ置換テトラゾールが挙げられる。1−ヒドロキシベ
ンゾトリアゾールが好ましいヒドロキシ置換トリアゾー
ルである。適当なベンゾトリアゾールの例としては、こ
れに限定されないが、ベンズトリアゾール、カルボキシ
ベンゾキシトリアゾールおよびその混合物が挙げられ
る。腐蝕防止剤はさまざまな商業的供給源から入手で
き、さらに精製せずに用いることができる。接着促進組
成物中の腐蝕防止剤の濃度は、組成物の全重量に基づい
て約0.1重量%〜約20重量%、好ましくは約0.2
重量%〜約1重量%、最も好ましくは約0.3重量%〜
約0.6重量%の範囲である。
【0035】任意に、ハライドイオンの供給源を接着促
進組成物において用いることができる。任意の適当なハ
ライドの供給源が接着促進組成物のマトリックスにおい
てハライドイオンを提供するならば、この供給源を用い
ることができる。適当なハライドイオン供給源の例は、
アルカリ金属塩、たとえば、塩化ナトリウムまたは塩化
カリウム、オキソハライド、たとえば、塩素酸ナトリウ
ムまたは塩素酸カリウム、あるいはハライド含有鉱酸、
たとえば、塩酸である。最も好ましい供給源は、テトラ
アルキルアンモニウムハライド、たとえば、テトラアル
キルアンモニウムクロリド、テトラブチルアンモニウム
クロリドおよびその混合物などの界面活性基を含まない
ハライド供給源である。接着促進組成物中のハライドイ
オンの供給源の濃度は約1〜約50ppmの範囲であ
る。塩化物を用いる場合、塩化物イオンは約1ppm〜
約8ppm、好ましくは約4ppm〜約7ppmの範囲
の量において存在する。
【0036】任意に、接着促進組成物はまた水溶性ポリ
マーも含む。水溶性ポリマーは、酸化エチレン、酸化エ
チレン−酸化プロピレンコポリマー、ポリエチレングリ
コール、ポリプロピレングリコールまたはポリビニルア
ルコールである。なかでも最も好ましいのは、酸化エチ
レンのポリマー、またはUnion Carbidec
ompanyからCarbowaxの商品名で販売され
ているポリエチレングリコールである。特に有用なの
は、酸化エチレンポリマーまたはBASF compa
nyからPluronicの商品名で販売されている酸
化エチレン−酸化プロピレンコポリマーである。水溶性
ポリマーの接着促進組成物中の濃度は1グラム/リット
ル〜15グラム/リットルの範囲であるが、好ましくは
3グラム/リットルから6グラム/リットルであること
ができる。
【0037】接着促進組成物または浴に添加することが
できるさらなる成分は、アミンまたは第四アンモニウム
化合物である。本発明において使用されるアミンなる用
語は、低級脂肪族、脂環式または芳香族アミン、すなわ
ち、C〜C置換を有する第一、第二または第三アミ
ンであると定義される。本発明において使用される第四
アンモニウム化合物なる用語も、低級脂肪族、脂環式ま
たは芳香族化合物と定義される。それぞれの用語はその
範囲から、脂肪族置換または他の界面活性基を有する物
質を除外する。アミン上の各置換基は、脂肪族、脂環式
または芳香族であり、このような置換基のそれぞれはさ
らに、カルボキシル、ニトロ、スルホニル、ヒドロキシ
ルなどの基でさらに置換されていてもよい。アミンの例
としては、メチルアミン、ジメチルアミン、トリメチル
アミン、エチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピ
ルアミン、イソプロピルアミン、トリアリルアミン、n
−ブチルアミン、t−ブチルアミン、n−アミルアミ
ン、シクロヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミンな
どが挙げられる。第四アンモニウム化合物の例として
は、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエ
チルアンモニウムヒドロキシド、およびジメチル−ジエ
チルアンモニウムヒドロキシド、テトラメチルアンモニ
ウムクロリド、テトラエチルアンモニウムクロリドおよ
びジメチル−ジメチルアンモニウムクロリドが挙げられ
る。アミンは、約0.01重量%〜約2.5重量%の濃
度、より好ましくは約0.1重量%〜約1.0重量%の
濃度において用いられる。
【0038】接着促進および後処理段階の前に、金属表
面、特に銅、または銅合金表面を好ましくは機械的また
は化学的クリーニングにより洗浄し、その後、接着促進
組成物と接触させる。金属表面は、浸漬、スプレー、ま
たはフラッド(flood)をはじめとする様々な方法
で、接着促進組成物で処理することができる。処理中の
接着促進組成物の温度は、好ましくは75℃を越えず、
より好ましくは、約20℃〜約50℃の間で変わる。接
触時間は、少なくとも約1秒であり、好ましくは約5秒
〜約2分であるが、最大接触時間は約10分までであ
る。約1分またはそれ以下の接触時間が特に好ましい。
【0039】金属表面を接着促進組成物で処理した後、
金属をエポキシ樹脂組成物でスプレーコート、ディップ
コート、またはローラーコートするか、または組成物を
スクイージで金属に施用するか、または任意の適当な方
法を用いてエポキシ樹脂を施用することができる。エポ
キシ樹脂を金属表面に施用する方法および装置は水平ま
たは垂直であってもよい。処理金属とエポキシ樹脂組成
物間の接触時間は約1秒から約1.5分、好ましくは約
30秒〜約60秒の範囲である。好ましくは、後処理は
約18℃〜約22℃(室温)の温度で行われる。後処理
プロセスは、さらに高い温度で行うことができるが、室
温より高い温度でプロセスを実施する利点はない。任意
に、後処理前および/またはポリマー物質を金属表面に
配置する前に、処理金属を水でリンスすることができ
る。
【0040】ポリマー物質を金属表面上に配置して、当
分野で用いられる任意の好適な方法により金属表面との
結合を形成することができる。熱を伴った機械的圧力は
ポリマーを金属表面に結合させるための非常に適した方
法の一つである。熱を用いる場合、用いられる温度は約
30℃〜約110℃の範囲である。ポリマー物質はポリ
マーフォトレジスト、スクリーンレジストソルダマス
ク、接着性物質などの形態であることができる。
【0041】本発明のさらなる態様において、酸性酸化
剤処理の後、ただしエポキシ樹脂組成物後処理の前に、
金属表面をアルカリ性溶液で処理することができる。好
ましいアルカリ性溶液は、アルカリ金属水酸化物(たと
えば、水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウム);アル
カリ金属炭酸塩(たとえば、炭酸ナトリウムまたは炭酸
カリウム);アルカリ金属リン酸塩(たとえば、リン酸
ナトリウムまたはリン酸カリウム);またはアミンある
いはこれらの化学物質の混合物の水性アルカリ性溶液で
ある。このような化学物質の水性溶液中の好ましい量
は、用いられる具体的な化学物質および関連する具体的
な用途によって変わる。最も好ましくは、水酸化ナトリ
ウムまたはカリウムの水性溶液をアルカリ処理として用
い、水酸化ナトリウムまたはカリウムの濃度は2グラム
/リットル〜150グラム/リットル、最も好ましくは
25グラム/リットルから50グラム/リットルの範囲
である。浸漬、コンベヤ化フラッド(conveyor
ized flood)またはスプレーにより接触させ
ることができるが、コンベヤ化フラッドが好ましい。接
触温度は約20秒から約10分であるが、約1分から約
3分が好ましい。接触温度は室温から約85℃までであ
ってよいが、約20℃〜約40℃が好ましい。このアル
カリ処理により、最終積層製品における傷の数が減少す
る。アルカリ処理の後、金属表面を水でリンスする。処
理された金属表面を次にエポキシ樹脂組成物で後処理
し、その後、金属表面を任意の適当な公知プロセスによ
りポリマー物質と結合させる。
【0042】本発明のさらなる態様において、接着促進
段階は、銅表面上の第二銅ベースの有機金属化合物を第
一銅ベースの有機金属コンバージョンコーティングに変
換するプロセスであってもよい。このようなプロセス
は、有機金属コーティングの還元および/または部分的
溶解、および任意に銅酸化防止剤を同時に施用すること
により達成される。
【0043】還元および/または溶解組成物は、還元剤
および/または溶解剤、および任意に銅酸化防止剤を含
む。還元剤の例としては、これに限定されないが、DM
AB(ジメチルアミノボラン)、ジエチルアミノボラ
ン、モルホリンボランなどが挙げられる。他の適当な還
元剤としては、アンモニウム、アルカリおよび/または
アルカリ土類金属ホウ水素化物、ハイポホスファイト、
スルファイト、ビスルファイト、ヒドロスルファイト、
メタビスルファイト、ジチオネート、テトラチオネー
ト、チオ硫酸塩、チオ尿素、ヒドラジン、ヒドロキシル
アミン、アルデヒド(ホルムアルデヒドおよびグリオキ
サールを含む)、グリオキサル酸および還元糖が挙げら
れる。電流も用いることができる。
【0044】用いられる溶解剤としては、任意の公知の
第二銅イオンキレート化剤(錯体形成剤)、有機または
無機酸および/またはその塩、(またはその組合せ)を
本発明の用途に用いることができる。このような溶解剤
としては、これに限定されないが、EDTA(エチレン
ジアミンテトラ酢酸)、HEEDTA、NTA、DTP
A、DCTA、Quadrol(登録商標)(BASF
から入手可能なエトキシル化/プロポキシル化エチレン
ジアミン誘導体)、有機リン酸塩(Dequests
(登録商標))、有機酸(クエン酸、酒石酸、グルコン
酸、グルタミン酸、スルファミン酸、グリコール酸、グ
リシン酸、リンゴ酸、マレイン酸、サリチル酸、アスコ
ルビン酸、ギ酸など)、無機酸(塩酸、フッ化水素酸、
臭化水素酸、硝酸、クロム酸など)、および/または水
酸化アンモニウム、ピロリン酸塩などが挙げられる。Q
uadrol(登録商標)、EDTAおよびフォスファ
ネートが好ましい。さらに、1またはそれ以上の還元剤
を含む溶解剤を用いるのが有利である。
【0045】適当な酸化防止剤または腐蝕防止剤は前記
の通りである。カチオン性、両性、アニオン性および/
または非イオン性界面活性剤も接着促進溶液において用
いることができ、接着促進溶液の有効性が向上される。
【0046】適切なpH、温度、成分の濃度ならびに処
理時間は、2000年1月13日公開の国際公開WO0
0−02426号(PCT/US99/14983)
(出願人:Alpha Metals Inc.)(そ
の開示全体は本明細書の一部として参照される)に開示
されているように、第二銅イオンの有効な還元および/
または溶解を確実にするように適切に調節される。
【0047】還元および/または溶解により銅表面上の
第二銅ベースの有機金属化合物を第一銅ベースの有機金
属化合物に変換した後、銅をエポキシ樹脂組成物で後処
理する。後処理の前および/または後に銅表面を水でリ
ンスすることができ、続いて銅表面上にポリマー物質を
配置する。
【0048】以下の実施例は本発明のプロセスおよび組
成物をさらに記載するが、この実施例は本発明の範囲を
制限するものではない。
【0049】実施例1 7枚の30.5cm×30.5cmRTF(登録商標)
銅箔(それぞれ約4mmの厚さ)を用いた。各銅箔を、
Circubond Treatment 180(登
録商標)浴配合物(Shipley Company
(マールボロー、MA)から入手可能)の水性接着促進
溶液で処理した。Circubond Treatme
nt 180(登録商標)浴配合物の組成は、以下の通
りである: 硫酸 4.5体積% 過酸化水素(35%) 3.5体積% ベンゾトリアゾール 9gr/l テトラブチルアンモニウムクロリド 12−18ppm (TBAC) 水 残部
【0050】処理は、コンベア化フラッドマシンにおい
て行った。各銅箔を接着促進溶液と約60秒間接触させ
た。サンプル2および5における銅箔を、処理後に脱イ
オン水でリンスした。サンプル1(対照)を除くすべて
の箔を、1重量%のビスフェノールA−エピクロロヒド
リンベースのエポキシ樹脂(Shell Chemic
al Company(ヒューストン、テキサス)から
入手可能なEPI−REZ(登録商標) 5522−W
Y−55)の水性組成物で、各銅箔を組成物中に約60
秒間浸漬することにより後処理した。後処理組成物の温
度は約20℃であった。サンプル2、3、5および6の
銅箔を後処理した後、銅箔を脱イオン水でリンスした。
サンプル2−7の銅箔を風乾した。5−7の銅サンプル
を100℃で約10分間ベークした。箔はすべてNel
co(登録商標) プリプレグ(ポリエチレンポリマ
ー)、7628,4000シリーズ1枚、および108
0,4000シリーズ2枚を用いてプレスした。Wab
ash(登録商標)プレスを用い、標準プレスサイクル
約1時間45分でプレスを行った。
【0051】その後、剥離強度試験を該箔に関してIn
stron(登録商標) PeelTester253
0−437型装置により行った。剥離強度は、プリプレ
グ物質から箔を分離するのに必要な力(ポンド/イン
チ)である。結果を以下に示す:
【0052】
【表1】
【0053】データから、ビスフェノールA−エピクロ
ロヒドリンベースのエポキシ樹脂の水性湿潤組成物を含
む接着促進溶液で後処理すると、銅表面とポリマー物質
間の接着性が向上されることを示す。サンプル1の対照
に関する剥離強度は5.4ポンド/インチであった。対
照的に、すべての他の銅箔の剥離強度は5.5ポンド/
インチ〜6.5ポンド/インチまでであった。したがっ
て、本発明の後処理法で処理した多層回路板は向上した
結合一体性(bond integrity)を示す。
【0054】実施例2 実施例1において行った試験を、EPI−REZ352
0−WY−55(Shell Oil Company
(ヒューストン、テキサス)から入手可能)の1重量%
溶液を用いて再度行った。銅箔をCircuobond
(登録商標)180処理配合物で約60秒間処理し、脱
イオン水でリンスし、EPI−REZ(登録商標)35
20−WY−55の1重量%溶液で約60秒間後処理し
た。ベーキングを約100℃で約10分間行った。
【0055】銅箔をすべてNelcoプリプレグで前記
実施例1におけるのと同様にプレスした。各銅箔の剥離
強度を次にInstron(登録商標) Peel T
esterを用いて試験した。データおよび結果を以下
の表に示す。
【0056】
【表2】
【0057】サンプル2を除いて、結果から銅箔をビス
フェノールA−エピクロロヒドリンベースのエポキシ樹
脂の1重量%水性溶液で後処理すると、銅表面からのポ
リマー物質の剥離強度が向上されることが分かる。対照
は5.7ポンド/インチの値を示す。これに対して、後
処理した銅箔の剥離強度は、サンプル2を除いて、5.
9ポンド/インチから6.3ポンド/インチであった。
したがって、銅箔をビスフェノールA−エピクロロヒド
リンベースのエポキシ樹脂の水性溶液で後処理すると、
結合一体性が向上される。
【0058】実施例3 実施例1において記載した大きさの7枚の銅箔をCir
cubond(登録商標) 180 Treatmen
t Formulationで約60秒間、実施例の方
法および装置を用いて処理した。接着促進組成物で処理
した後、サンプル1−6の銅箔を、以下の表に記載する
濃度を有する架橋剤DYCEの水性溶液を含む、EPI
−REZ(登録商標)5522−WY−55の1%水性
溶液の混合物で後処理した。後処理は約20℃で約60
秒間行った。サンプル7は対照例であり、後処理しなか
った。
【0059】
【表3】
【0060】後処理後、サンプルのいくつかを脱イオン
水で約20℃でリンスした。7つ全てのサンプルを実施
例1において記載したようにNelco(登録商標)プ
リプレグと共にプレスした。各サンプルの剥離強度をI
nstron(登録商標)Peel Testerを用
いて定量した。結果を前記表に記載する。
【0061】結果から、後処理混合物は銅箔の剥離強度
を向上させることが分かる。対照は、剥離強度が6.4
ポンド/インチであった。これに対して、混合物で後処
理された銅サンプルは、サンプル1を除いて、より高い
剥離強度6.8ポンド/インチ〜7.3ポンド/インチ
を有していた。したがって、後処理により、微小粗化さ
れた銅表面とポリマー物質感の結合一体性が向上され
る。
【0062】加えて、DYCEをEPI−REZ(登録
商標)5522−WY−55に添加すると、実施例1お
よび2において開示した後処理組成物と比べて、剥離強
度が向上された。本実施例における平均剥離強度は7.
3ポンド/インチであった。実施例1において、平均剥
離強度は6.2ポンド/インチであり、実施例2におい
て、平均剥離去油度は6.0ポンド/インチである。し
たがって、架橋剤の添加により、金属の微小粗化された
表面とポリマー物質間の結合一体性がさらに向上され
る。
【0063】本発明を具体的な例を参照して記載した
が、本明細書に開示した本発明の概念から逸脱すること
なく多くの変更、修正およびバリエーションが可能であ
ることは明らかである。したがって、請求項の精神およ
び広義の範囲内のこのような変更、修正およびバリエー
ションはすべて含まれる。本明細書において記載した出
願、特許および他の刊行物はすべてその全体が本明細書
の一部として参照される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H05K 3/38 H05K 3/38 E (72)発明者 ジョーゼフ・アール・モンタノ アメリカ合衆国マサチューセッツ州02215, ボストン,パーク・ドライブ・95,アパー トメント・ナンバー6 (72)発明者 ジェームズ・ジー・シェルナット アメリカ合衆国マサチューセッツ州01532, ノースボロ,バブコック・ドライブ・5 Fターム(参考) 4J036 AD08 AD21 AF06 AH07 DC02 GA21 JA02 4J040 EC061 EC071 EC121 EC171 EC261 MA02 MA10 PA03 PA05 PA17 4K057 WA05 WA07 WB04 WE01 WE03 WE25 WF01 WF06 WN01 5E343 AA02 AA13 AA32 AA36 AA38 BB24 CC03 EE53 GG01 GG04

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 a)金属表面を接着促進組成物と接触さ
    せて、微小粗化コンバージョンコートされた金属表面を
    形成し;次いで b)微小粗化コンバージョンコートされた金属表面をエ
    ポキシ樹脂組成物と接触させて、ポリマー物質を受容す
    るための金属表面を形成させる段階を含む、金属表面の
    処理方法。
  2. 【請求項2】 エポキシ樹脂が、式: 【化1】 〔式中、R、R’、R’’、R’’’は独立して、水
    素;アルキル;アリール;アルコキシ基;エポキシ基;
    フェノキシ基;または環式基であって;該エポキシ;フ
    ェノキシ、アルキル、アリール、アルアルキルおよび脂
    環式基は、アルキル基、アリールキル基、アミノ基、ま
    たはハロゲンで置換されていても良いし、または非置換
    でも良い。〕を有する請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 Rがアルキル、アリール、アルアルキル
    または環式基である場合に、R’、R’’および
    R’’’が水素である請求項2記載の方法。
  4. 【請求項4】 エポキシ樹脂が、ビスフェノールA、ノ
    ボラック樹脂、ビスフェノックスS、ビスフェノール
    F、脂環式エポキシ、脂肪族エポキシ、ビスフェノール
    Aとエピハロヒドリンとの反応から得られるエポキシ樹
    脂、パラアミノフェノールのグリシジルエーテルベース
    のエポキシフォーミュレーション、またはその混合物を
    含む請求項2記載の方法。
  5. 【請求項5】 エポキシ樹脂組成物が、組成物の約0.
    5重量%〜約5.0重量%の濃度でエポキシ樹脂を含む
    請求項1記載の方法。
  6. 【請求項6】 微小粗化コンバージョンコートされた金
    属表面をエポキシ樹脂組成物と約1.0秒から約1分間
    接触させることを含む請求項1記載の方法。
  7. 【請求項7】 接着促進組成物が、酸化剤、酸もしくは
    腐蝕防止剤、またはこれらの混合物を含む請求項1記載
    の方法。
  8. 【請求項8】 非界面活性アミン、第四アンモニウム化
    合物またはその混合物をさらに含む請求項7記載の方
    法。
  9. 【請求項9】 接着促進組成物が界面活性剤を含まない
    請求項7記載の方法。
  10. 【請求項10】 金属表面をエポキシ樹脂組成物で後処
    理した後に、ポリマー物質を微小粗化コンバージョンコ
    ートされた金属表面上に配置する段階をさらに含む請求
    項1記載の方法。
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