JP2003193249A - 無電解銅めっき液、およびこれを用いた無電解銅めっき方法 - Google Patents

無電解銅めっき液、およびこれを用いた無電解銅めっき方法

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JP2003193249A
JP2003193249A JP2001395321A JP2001395321A JP2003193249A JP 2003193249 A JP2003193249 A JP 2003193249A JP 2001395321 A JP2001395321 A JP 2001395321A JP 2001395321 A JP2001395321 A JP 2001395321A JP 2003193249 A JP2003193249 A JP 2003193249A
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electroless copper
copper plating
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plating
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Yoshinori Ejiri
芳則 江尻
Kiyoshi Hasegawa
清 長谷川
Kanji Murakami
敢次 村上
Satoshi Akazawa
諭 赤沢
Tokuyuki Masuyama
徳幸 増山
Kazuhisa Otsuka
和久 大塚
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 液安定性が高く、優れた内層接続信頼性を提
供する無電解銅めっき液、およびこれを用いた無電解銅
めっき方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 銅塩、銅イオンの錯化剤、pH調整剤お
よび還元剤を含む無電解銅めっき液に、メルカプトコハ
ク酸、2-2’ ジピリジル、および分子内にポリオキシエ
チレン鎖(-(CH2CH2O)n-)を持つ界面活性剤をさらに含
む無電解銅めっき液、およびこれを用いた無電解銅めっ
き方法により課題を解決した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はプリント配線板の製
造に使用される無電解銅めっき液、およびこれを用いた
無電解銅めっき方法に関する。
【0002】
【従来の技術】多層プリント配線板の層間接続には、プ
リント配線板の全板厚を貫通するスルーホールが一般的
に用いられ、層数が多い場合には一部の層間を接続する
部分バイアホールが用いられている。このような層間接
続は、多層配線板を穴空けした後、無電解銅めっき、電
気銅めっきにより穴内の導電化を行い形成されるもので
あり、その形成方法として最も多く用いられているもの
は、めっきスルーホール法である。
【0003】このめっきスルーホール法に用いられる無
電解銅めっき液は、硫酸第二銅などの二価の銅塩、エチ
レンジアミン四酢酸などの二価銅イオンのアルカリ可溶
性錯化剤、ホルムアルデヒドなどの還元剤、および水酸
化ナトリウムなどのpH調整剤を主成分としているが、
液の安定性が悪いため、安定剤として一般的にシアン化
ナトリウム等が添加されていた。しかし、シアン化合物
の添加は銅めっきの析出速度が著しく低下し、更に安全
衛生上毒物指定されているために作業上危険性が高い等
の問題があった。これらを改善するために、例えば特開
平6−93457号広報等によって、メルカプトコハク
酸、あるいはさらに2-2’ジピリジル、メタバナジン酸
ナトリウム、ゲルマニウム酸ナトリウム等のうちから選
定された一種以上からなる安定剤を用いることが知られ
ている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】一般に、多層プリント
配線板の性能として、電気的特性、機械的特性、熱的特
性等が要求される。特に熱的特性としては、多層プリン
ト配線板製造工程の一つである部品実装時におけるはん
だ付け工程後において、内層銅回路とスルーホールめっ
きの接続信頼性を満足させうるものでなければならな
い。しかしながら、上記の無電解銅めっき液の場合、安
定性は十分であるが、はんだ付け工程後において、内層
銅回路とスルーホールめっきの密着不良による内層接続
信頼性が低いという問題がある。
【0005】上記を鑑みて、本発明は、液安定性が高
く、優れた内層接続信頼性を提供する無電解銅めっき
液、およびこれを用いた無電解銅めっき方法を提供する
ことを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、銅塩、銅イオ
ンの錯化剤、pH調整剤および還元剤を含む無電解銅め
っき液に、メルカプトコハク酸、2-2’ジピリジル、お
よび分子内にポリオキシエチレン鎖(-(CH2CH2O)n-)を
持つ界面活性剤をさらに含む無電解銅めっき液であるこ
とをその特徴とし、また、本発明の無電解銅めっき液を
用いた無電解銅めっき方法をその特徴としている。これ
らの特徴により上記課題を解決することが可能となっ
た。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。
【0008】本発明の無電解銅めっき液に使用される銅
塩としては、硫酸銅、酸化銅、水酸化銅などがあり、銅
イオンを含むものであれば良く、特に限定されない。ま
た、その濃度は、使用する銅塩によって適宜決定される
が、銅塩として硫酸銅を例に取ると、その配合量は、5
g/l〜15g/lであることが好ましい。
【0009】本発明の無電解銅めっき液に使用される銅
イオンの錯化剤としては、エチレンジアミン四酢酸また
はこの塩や酒石酸またはその塩等、銅イオンと錯体を形
成するものであれば良く、特に限定されない。また、そ
の濃度は、使用する銅イオンの錯化剤によって適宜決定
されるが、銅イオンの錯化剤としてエチレンジアミン四
酢酸を例に取ると、その配合量は、15g/l〜60g
/lであることが好ましい。
【0010】本発明の無電解銅めっき液に使用される還
元剤はホルムアルデヒドやパラホルムアルデヒド等、銅
イオンを還元可能なものであれば良く、特に限定されな
い。また、その濃度は、使用する還元剤によって適宜決
定されるが、還元剤として37%のホルムアルデヒド水
溶液を例に取ると、その配合量は、2ml/l〜20m
l/lであることが好ましい。
【0011】本発明の無電解銅めっき液に使用されるp
H調整剤は水酸化ナトリウムや水酸化カリウム等のアル
カリ金属や水酸化カルシウム等のアルカリ土類金属の水
酸化物であれば良く、特に限定されない。pH調整剤の
配合量は、本発明の無電解銅めっき液のpHが11.0
〜13.5の範囲になるように適宜決定、添加される。
【0012】また、上記の成分に加え、本発明の無電解
銅めっき液に使用されるメルカプトコハク酸は下記の構
造を有する。
【0013】
【化1】
【0014】本発明のめっき液中でのメルカプトコハク
酸の濃度は、0.1〜10 mg/lの範囲であることが好
ましく、0.3〜5 mg/lの範囲であることがより好ま
しく、0.8〜3 mg/lの範囲であることが特に好まし
い。メルカプトコハク酸の濃度が0.1 mg/l未満で
は、液安定性が低く、10 mg/lを超えるとめっき析出
速度が低下しさらに内層接続信頼性が低下する。
【0015】また、本発明の無電解銅めっき液に使用さ
れる2-2’ジピリジルは下記の構造を有する。
【0016】
【化2】
【0017】本発明のめっき液中での2-2’ジピリジル
の濃度は、0.5〜30 mg/lの範囲であることが好ま
しく、1〜20 mg/lの範囲であることがより好まし
く、3〜10 mg/lの範囲であることが特に好ましい。2
-2’ジピリジルの濃度が0.5 mg/l未満では、内層接
続信頼性が低下し、30 mg/lを超えるとめっき析出速
度が低下する。
【0018】さらに、本発明の無電解銅めっき液に使用
される分子内にポリオキシエチレン鎖(-(CH2CH2O)n-)
を持つ界面活性剤としては、例えば下記に示した構造を
有するものがある。
【0019】
【化3】
【0020】このような界面活性剤の分子量は、200
〜50万の範囲のものが好ましい。また、その濃度は添
加する界面活性剤の分子量によって異なり、その分子量
が高くなるにつれて、その添加量を下げる必要がある
が、好ましくは0.1〜10000 mg/lの範囲であ
り、より好ましくは1〜5000mg/lであり、特に好ま
しくは10〜1000mg/lの範囲である。分子内にポリ
オキシエチレン鎖(-(CH2CH2O)n-)を持つ界面活性剤の
濃度が0.1 mg/l未満では、内層接続信頼性が低く、
10000 mg/lを超えるとめっき析出速度が低下す
る。ポリエチレングリコール(分子量:600)の場合を
例にとって好ましい添加量を示すと、0.5〜5000
mg/lの範囲である場合に良好な内層接続信頼性および
液安定性を得ることができ、1〜3000 mg/l の範囲
であればより好ましく、10〜500 mg/lの範囲であ
れば特に好ましい。
【0021】上記のような成分を含む本発明の無電解銅
めっき液を調整する方法、条件としては特に限定されな
いが、作業のし易さ、安全性等の面から常温、常圧下に
おいて、攪拌等を行いながら水と上記成分を混合し、調
整することが好ましい。
【0022】本発明の無電解銅めっき液を用いて銅めっ
き被膜を多層プリント配線板の層間接続内壁等の所望の
箇所に形成する方法としては、あらかじめ、常法に従っ
て必要な前処理が施され、また、必要に応じて、被銅め
っき箇所に、パラジウム、金、白金等の触媒が付与され
た多層プリント配線板を、液温が25〜70℃、好まし
くは35〜50℃のめっき液に必要な膜厚のめっき被膜
が形成されるまで浸漬すればよい。
【0023】
【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳しく説
明する。
【0024】実施例1 多層プリント配線板を試料として用い、コア材とプリプ
レグを積み上げ積層接着を行い、これを作製した。な
お、コア材としては両面銅張ガラスエポキシ樹脂基板で
あるMCL−E67(日立化成工業株式会社、商品名)
を用いた。
【0025】この多層プリント配線板に、高速ドリルマ
シンにより所定の位置にスルーホールとなる穴を開け、
スミア処理を施した。めっき前処理として、クリーナー
コンディショナであるCLC-601(日立化成工業株式会社
製、商品名)に、浸漬処理して表面の清浄化及びコンデ
ィショニングをした後、銅箔表面のソフトエッチング及
び孔内壁の増感処理液であるHS-201(日立化成工業株式
会社製、商品名)に浸漬し、更に密着促進処理液であるA
DP-601(日立化成工業株式会社製、商品名)で浸漬処理を
行った。このような前処理を行った試料を、以下の組成
の無電解銅めっき液に、以下の組成の添加剤を加えため
っき液を用いて、めっき温度40℃で5分間めっきを行
った。更に電気めっきにより、約20μmの銅を析出さ
せ、試験用プリント配線板を作成した。 (無電解銅めっき液の組成) CuSO・5HO :10g/l EDTA・4Na :50g/l 37%HCHO :12ml/l NaOH :5.5g/l NaSO :0.5mol/l HCOONa :1.0mol/l (添加剤の組成) メルカプトコハク酸 :0.1mg/l 2−2’ジピリジル :5mg/l ポリエチレングリコール(分子量:600) :100mg/l
【0026】実施例2 実施例1と同じ組成の無電解銅めっき液に、以下の組成
の添加剤を用い、実施例1と同じめっき前処理、めっき
条件にてめっきを行った。 (添加剤) メルカプトコハク酸 :1mg/l 2−2’ジピリジル :5mg/l ポリエチレングリコール(分子量:600) :100mg/l
【0027】実施例3 実施例1と同じ組成の無電解銅めっき液に、以下の組成
の添加剤を用い、実施例1と同じめっき前処理、めっき
条件にてめっきを行った。 (添加剤) メルカプトコハク酸 :5mg/l 2−2’ジピリジル :5mg/l ポリエチレングリコール(分子量:600) :100mg/l
【0028】実施例4 実施例1と同じ組成の無電解銅めっき液に、以下の組成
の添加剤を用い、実施例1と同じめっき前処理、めっき
条件にてめっきを行った。 (添加剤) メルカプトコハク酸 :10mg/l 2−2’ジピリジル :5mg/l ポリエチレングリコール(分子量:600) :100mg/l
【0029】実施例5 実施例1と同じ組成の無電解銅めっき液に、以下の組成
の添加剤を用い、実施例1と同じめっき前処理、めっき
条件にてめっきを行った。 (添加剤) メルカプトコハク酸 :1mg/l 2−2’ジピリジル :0.5mg/l ポリエチレングリコール(分子量:600) :100mg/l
【0030】実施例6 実施例1と同じ組成の無電解銅めっき液に、以下の組成
の添加剤を用い、実施例1と同じめっき前処理、めっき
条件にてめっきを行った。 (添加剤) メルカプトコハク酸 :1mg/l 2−2’ジピリジル :30mg/l ポリエチレングリコール(分子量:600) :100mg/l
【0031】実施例7 実施例1と同じ組成の無電解銅めっき液に、以下の組成
の添加剤を用い、実施例1と同じめっき前処理、めっき
条件にてめっきを行った。 (添加剤) メルカプトコハク酸 :1mg/l 2−2’ジピリジル :5mg/l ポリエチレングリコール(分子量:600) :0.5mg/l
【0032】実施例8 実施例1と同じ組成の無電解銅めっき液に、以下の組成
の添加剤を用い、実施例1と同じめっき前処理、めっき
条件にてめっきを行った。 (添加剤) メルカプトコハク酸 :1mg/l 2−2’ジピリジル :5mg/l ポリエチレングリコール(分子量:600) :5000mg/l
【0033】比較例1 実施例1と同じ組成の無電解銅めっき液に、以下の組成
の添加剤を用い、実施例1と同じめっき前処理、めっき
条件にてめっきを行った。 (添加剤) メルカプトコハク酸 :1mg/l
【0034】比較例2 実施例1と同じ組成の無電解銅めっき液に、以下の組成
の添加剤を用い、実施例1と同じめっき前処理、めっき
条件にてめっきを行った。 (添加剤) 2−2’ジピリジル :5mg/l
【0035】比較例3 実施例1と同じ組成の無電解銅めっき液に、以下の組成
の添加剤を用い、実施例1と同じめっき前処理、めっき
条件にてめっきを行った。 (添加剤) ポリエチレングリコール(分子量:600) :100mg/l
【0036】比較例4 実施例1と同じ組成の無電解銅めっき液に、以下の組成
の添加剤を用い、実施例1と同じめっき前処理、めっき
条件にてめっきを行った。 (添加剤) メルカプトコハク酸 :1mg/l 2−2’ジピリジル :5mg/l
【0037】比較例5 実施例1と同じ組成の無電解銅めっき液に、以下の組成
の添加剤を用い、実施例1と同じめっき前処理、めっき
条件にてめっきを行った。 (添加剤) メルカプトコハク酸 :1mg/l ポリエチレングリコール(分子量:600) :100mg/l
【0038】比較例6 実施例1と同じ組成の無電解銅めっき液に、以下の組成
の添加剤を用い、実施例1と同じめっき前処理、めっき
条件にてめっきを行った。 (添加剤) 2−2’ジピリジル :5mg/l ポリエチレングリコール(分子量:600) :100mg/l
【0039】次に、上記のような条件により作成された
実施例1〜8および比較例1〜6の試験用プリント配線
板の内層接続信頼性および上記各組成での無電解銅めっ
き液の液安定性を以下のような方法によりそれぞれ評価
した。
【0040】(内層接続信頼性):作成した各試験用多層
プリント配線板を、260℃の半田槽に20秒間フロー
トし、常温に放冷する作業を5回行い、内層銅回路とス
ルーホールめっき銅との接続が良好なものを○、劣るも
のを×と評価した。この結果を表1に示す。 (液安定性):亜酸化銅(Cu2O)を各めっき液に10mg/lと
なるように添加し、試験用プリント配線板を5時間めっ
きした後、ビーカーの底の銅ふり発生の有無を観察し
た。銅ふり発生の無いものを○、有るものは液安定性が
低いものとして×と評価した。この結果を表1に示す。
【0041】
【表1】
【0042】表1から明らかなように、実施例1〜8の
組成である無電解銅めっき液は、液安定性に優れ、か
つ、これらを用いてめっきをした各試験用多層プリント
配線板は、内層接続信頼性に優れたものであった。
【0043】
【発明の効果】したがって、本発明によれば、液安定性
が高く、優れた内層接続信頼性を提供する無電解銅めっ
き液、およびこれを用いた無電解銅めっき方法を提供す
ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村上 敢次 茨城県下館市大字小川1500番地 日立化成 工業株式会社下館工場内 (72)発明者 赤沢 諭 茨城県下館市大字小川1500番地 日立化成 工業株式会社下館工場内 (72)発明者 増山 徳幸 茨城県下館市大字小川1500番地 日立化成 工業株式会社下館工場内 (72)発明者 大塚 和久 茨城県下館市大字小川1500番地 日立化成 工業株式会社総合研究所内 Fターム(参考) 4K022 AA42 BA08 BA31 BA35 DA01 DB06 DB28 5E343 BB24 CC78 DD33 GG11 GG13

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 銅塩、銅イオンの錯化剤、pH調整剤お
    よび還元剤を含む無電解銅めっき液において、メルカプ
    トコハク酸、2-2’ジピリジル、および分子内にポリオ
    キシエチレン鎖(-(CH2CH2O)n-)を持つ界面活性剤をさ
    らに含むことを特徴とする無電解銅めっき液。
  2. 【請求項2】 前記メルカプトコハク酸の濃度が、0.
    1〜10 mg/lであることを特徴とする請求項1記載の
    無電解銅めっき液。
  3. 【請求項3】 前記2-2’ ジピリジルの濃度が、0.5
    〜30 mg/lであることを特徴とする請求項1または2
    記載の無電解銅めっき液。
  4. 【請求項4】 前記分子内にポリオキシエチレン鎖(-
    (CH2CH2O)n-)を持つ界面活性剤の濃度が、0.1〜1
    0000 mg/lであることを特徴とする請求項1〜3の
    いずれかに記載の無電解銅めっき液。
  5. 【請求項5】 前記分子内にポリオキシエチレン鎖(-
    (CH2CH2O)n-)を持つ界面活性剤の分子量が、200〜
    50万であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか
    に記載の無電解銅めっき液。
  6. 【請求項6】請求項1〜5のいずれかに記載の無電解銅
    めっき液を用いて銅めっき被膜を形成する無電解銅めっ
    き方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011068954A (ja) * 2009-09-25 2011-04-07 Kansai Univ 無電解銅めっき液、無電解銅めっき方法、及び埋め込み配線の形成方法
WO2022230668A1 (ja) * 2021-04-26 2022-11-03 東京エレクトロン株式会社 基板液処理方法及び記録媒体

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