JP2004128053A

JP2004128053A - 多層プリント配線板の製造方法

Info

Publication number: JP2004128053A
Application number: JP2002287221A
Authority: JP
Inventors: Hidetaka Hara; 原　英貴
Original assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date: 2002-09-30
Filing date: 2002-09-30
Publication date: 2004-04-22

Abstract

【課題】微細ビアの底面からのみめっき成長させるフィルドビア形成を、工業的に実施可能な短時間で行うことができる多層プリント配線板の製造方法を提供する。
【解決手段】導電性フレームの片面もしくは両面に、絶縁樹脂層が形成されており、該絶縁層に該導電性フレームが露出する有底の微細ビアが加工された被めっき物を陰極とし、該被めっき物と対向させた陽極との間に通電させることによって行うビア充填の電解めっきにおいて、通電休止時間を含み定電流の矩形パルス状の波形を有する一方向の電解電流を用いて行うものであり、通電休止期間において前記被めっき物とめっき液に対して超音波を照射することを特徴とする多層プリント配線板の製造方法。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多層プリント配線板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
多層プリント配線板の立体接続において、接続に必要な垂直配線形成は、メカニカルドリルで穴開けするスルーホール加工とスルーホール壁面への無電解めっき、もしくは無電解めっきと電解めっきにより行われてきた。しかし、近年要求されている高機能化にむけての高密度配線に対応するためには、スルーホール方式では限界が生じており、一層ずつ導体パターン、絶縁層を形成し、層間接続をして導体層を積み上げることにより多層化を実現する、ビルドアップ方式による方法が用いられている。
【０００３】
また、特に近年では、予め、多層用プリント配線板を複数製作しておき、一括で積層成形する一括多層方式が、生産性、歩留まり面からコスト的に有利と考えられる製造方式として注目されてきている。
【０００４】
このような多層プリント配線板の微細ビアへの電解めっきでは、通電中にビア内部に金属イオンの拡散層が顕著に生成し、一次電流密度に分布傾向を生じやすいため、比較的低い電流密度条件において、めっき充填が実施される。
【０００５】
また、通電方向が交互に逆転するパルス電流による硫酸銅めっきを実施し、比較的短時間でフィルドビアを形成する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
しかしながら、このような逐次型ビルドアップのフィルドビア構造では、電解めっきによるビア充填に先立ち、ドライめっき、無電解めっき、もしくは電解めっきとの組み合わせによるビア壁面あるいはビア開口表面の導通化処理が不可欠となり、生産性、歩留まり面からコスト的に不利な要因となっている。一括多層方式におけるフィルドビア形成は、通常、導電性の露出底面と樹脂層からなる絶縁性の壁面をもった微細ビアを、めっきなどにより、充填することで実施されるが、微細ビアの底面からめっき成長させるフィルドビア形成では、生産性に問題があり、生産性のより高い製造方法が求められてきている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−２９１９５４号公報（第５−６頁）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題点を鑑み種々検討の結果なされたもので、生産性よく微細ビアの充填ができる多層プリント配線板の製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、
（１）導体回路が形成された導電性フレームの両面または片面に絶縁層を有し、前記絶縁層に前記導体回路が露出するように微細ビアが形成された基板を陰極とし、前記基板と対向する位置に陽極を配置し、前記陰極と陽極との間に通電して電解メッキにより前記微細ビアの充填を行う多層プリント配線板の製造方法において、前記通電が、通電休止時間を含む定電流の矩形パルス状の波形を有する一方向の電解電流を用いて行われることを特徴とする多層プリント配線板の製造方法、
（２）通電休止時間が、５ｍｓｅｃから１ｓｅｃである第１項に記載の多層プリント配線板の製造方法、
（３）微細ビアが、底部において、２０μｍ〜１００μｍの直径を有する第１項または第２項に記載の多層プリント配線板の製造方法、
（４）少なくとも前記通電休止期間において、前記基板とめっき液に対して超音波が照射される第１項、第２項または第３項に記載の多層プリント配線板の製造方法、
を提供するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれによって何ら限定されるものではない。
【００１１】
本発明における多層プリント配線板を構成する基板の製作方法の一例を、図１を用いて説明する。
まず、導電性フレーム１０１の片面に公知の紫外線感光性レジストを積層し、露光、現像することにより、導体回路が形成される部分が開口されためっきレジスト層１０２を形成する（図１（ａ））。導電性フレーム１０１の材質としては、例えば、銅、銅合金、鉄、ニッケル、４２合金などを用いることができる。導電性フレーム１０１は、紫外線感光性レジストを積層する前に、その表面を清浄化する処理を施しても良く、その場合、酸性薬品、アルカリ性薬品によるウェットプロセス、プラズマ等のドライプロセスを適宜選択することができる。
【００１２】
次いで、導電性フレーム１０１を給電層として電解めっきを行い、めっきレジスト層１０２の開口部に、めっきを選択的に析出させることで、導電性フレーム上１０１に、導体回路１０３を形成する（図１（ｂ））。導体回路１０３を構成する層は、１層としてもよいし複数層としてもよいが、導電性フレーム１０１に直接接触する層については、導電性フレーム１０１をエッチングにより除去するために用いる薬液に対する耐性が必要である。導体回路１０３の材質としては、銅、金、ニッケルなど電解めっき可能なものであれば、適宜選択して使用することができる。
【００１３】
次いで、めっきレジスト層１０２を剥離した後、導体回路形成面に絶縁層１０４を形成する（図１（ｃ））。絶縁層１０４に用いる樹脂としては、例えば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、あるいは両者の複合組成のものを用いることができる。また、感光性を具備した材料としてもよい。
【００１４】
次いで、絶縁層１０４に微細ビア１０５を形成し、微細ビア底部に導体回路１０３を露出させた基板１０６を得る（図１（ｄ））。微細ビア１０５は、底部において、直径２０〜１００μｍの孔が形成されることが好ましい。微細ビア１０５を形成するにあたっては、まず、基板１０６に、予め形成されたアライメントマークを画像認識装置で読み取り、位置決めして、絶縁層１０４の表面に向けて、ＵＶ−ＹＡＧレーザ光などのレーザ光を照射する方法が挙げられる。このように形成された微細ビア１０５の内壁、底部および開口端表面には、デスミア処理を施し、有機物残渣を除去する。絶縁層１０４が感光性である場合には、フォトリソ工程により同様の微細ビア１０５を形成することができる。
【００１５】
次に、微細ビア１０５が形成された基板１０６を電解めっき液中に浸漬し、前記基板の導電性フレーム１０１を給電層として、電解めっき液と共に電解電流を通電することにより、微細ビア１０５底部から、めっき層１０７を析出成長させる（図１（ｅ））。電解めっきには、電気伝導性、熱伝導性の観点から、銅めっきを用いることが適当であり、特に好ましくは硫酸銅めっきを用いることが適当である。
【００１６】
上記の電解めっき工程においては、基板１０６を陰極とし、対向する位置に溶解性陽極もしくは不溶解性陽極を配置した槽構造が使用できる。さらに、めっき液を攪拌、循環できる機構が具備されるものが好適である。ここで、電解電流の向きの反転を伴わない矩形状パルス電流を通電することにより、通電休止時間を伴う定電流パルス通電を行う。これは図３のように、一定の電解電流を一定時間（パルス幅ｔ_ｎ）だけ通電した後、通電を遮断するものであり、このような通電を繰り返し行うことで、通電休止時間ｔ_ｆを伴う、定電流パルス通電を行うことができるものである。
【００１７】
通電休止時間ｔ_ｆを伴う定電流パルス通電を行う目的は、通電時には微細ビア１０５底部からめっき層１０７が成長し、ビア内部のめっき液中の金属イオン濃度が減少するが、通電休止時間ｔ_ｆ中に金属イオン濃度の復活が期待できるものである。これにより、通電開始時には、常に高濃度のイオンが、めっき析出表面近傍に存在し、パルスの電流ピーク値を高く設定することができるため、通常の直流電解に比べて、生産性の向上も期待できるものである。バルクのめっき液中からのイオンの供給が、律速になると、通電時の電流値によっては、限界電流密度を超えてしまうため、電流効率の低下が起こるばかりではなく、脆いめっき層１０７となり、めっき不良となることも考えられるが、パルス幅ｔ_ｎを調整することにより、容易に回避できる。パルス幅ｔ_ｎは、例えば、通常の硫酸銅めっきの場合は、通電時間は０．５ｍｓｅｃ〜１００ｍｓｅｃが好ましく、さらに好ましくは５ｍｓｅｃ〜６０ｍｓｅｃが適当である。上記条件は、攪拌の条件、めっき液組成、温度、微細ビア１０５形状などの影響にもよるが、通常、通電時間が０．５ｍｓｅｃ未満であると、銅めっきが析出開始する電位に到達する以前に、電圧の印加が終了することになる。一方、１００ｍｓｅｃより長い場合は、平均電流密度が直流電解めっきよりも低くなる傾向があり、生産性がむしろ低下し効果が得られにくい。
【００１８】
通電休止時間ｔ_ｆは５ｍｓｅｃ〜１ｓｅｃが好ましく、さらに好ましくは２５ｍｓｅｃ〜６００ｍｓｅｃが適当である。通電休止時間ｔ_ｆは通電時の電流ピーク値、通電時間、攪拌、めっき液組成、温度などの影響を受けるので適宜調整が必要となるが、５ｍｓｅｃ未満であると、ビア内部へのイオン供給が十分に行われず、めっき不良となる場合がある。一方、１ｓｅｃより長い場合は、フィルドビア形成にかかる時間がむしろ長くなる傾向に有り、効果が得られない場合がある。
【００１９】
また、微細ビア１０５の直径が２０μｍ未満であると、通電休止時間ｔ_ｆが長くなる傾向にあり、平均電流密度が低下するため効果が期待できない。直径が１００μｍを超えると、めっき液の攪拌方法の最適化で十分なめっき液循環が得られる傾向にあり、通常の直流電解めっきによるフィルドビア形成で十分な生産性が望めるため、本発明の定電流パルス電解めっきの効果が得られにくくなる。
【００２０】
さらには、少なくとも通電休止時間ｔ_ｆ中に、基板１０６と電解めっき液に対して、超音波を照射することが、好ましい。この超音波の物理的振動により、通電休止時間ｔ_ｆ中の金属イオン濃度の復活が、さらに促進され、パルスピーク値ｉ_ｃ、デューティー比（ｔ_ｎ／（ｔ_ｎ＋ｔ_ｆ））を高めることができ、よりいっそうの生産性向上が期待できる。
【００２１】
また、電解めっき工程における、通電波形グラフの例を図３に示すが、この例において、パルスが１ステップであるが、通電を複数ステップのパルスとしてもよい。使用する電解めっき種にもよるが、各ステップの電流密度条件を管理することで、析出するめっき層１０７の結晶ばらつきも回避することができる。
【００２２】
次いで、微細ビア１０５が充填されフィルドビア１０８が形成された基板の導電性フレーム１０１を、エッチングにより除去して、多層プリント配線板用基板が得られる（図１（ｆ））。エッチャントには、酸性、アルカリ性の薬液が使用することができ、例えば、導電性フレーム１０１が銅であれば、塩化第二銅系水溶液が好適である。
【００２３】
次いで、前記同様にして作製した複数枚の多層プリント配線板用基板２０１と導体回路付導電性フレーム２０２とを、位置合わせして（図２（ｇ））、プレス等を用いて、一括で積層成形し、最後に、導電性フレーム２０３をエッチングにより除去することで、多層プリント配線板２０４が得られる（図２（ｈ））。また、前記絶縁層１０４が接着性を有さない場合、各多層プリント配線板用基板の層間に接着剤層を形成しておいたり、半田接合性を良くするため、フィルドビア表面に合金接続用の半田材料を形成しておくことが、適宜選択可能である。
【００２４】
【実施例】
以下、本発明を実施例および比較例により詳述するが、これにより何ら限定されるものではない。
【００２５】
（実施例１）
７０μｍ厚さの電解銅箔（三井金属（株）製、３ＥＣ−ＶＬＰ；商品名）の光沢面側に、ドライフィルムレジスト（ニチゴー・モートン（株）製、ＮＩＴ１０１５；商品名）をラミネートし、露光、現像により回路パターン開口のめっきレジストを形成した。電解銅箔を給電層として開口部に対して、電解金めっき（エヌイー・ケムキャット（株）製、Ｎ−７００；商品名）を、０．５Ａ／ｄｍ^２，６５℃の条件下で、０．５μｍ厚みになるように形成した。次に、電解銅めっき（奥野製薬（株）製、８１−ＨＬ；商品名）を、３Ａ／ｄｍ^２，２５℃の条件下で、１０μｍ厚みになるように形成した。めっきレジストを剥離し、露出した銅箔および回路パターン表面に、絶縁層（住友ベークライト（株）製、）を真空プレス（条件：１ＭＰａ，１５０℃）で、回路凹凸を埋め込み成型した。この２５μｍ厚みの絶縁層表面に、ＵＶ−ＹＡＧレーザ加工装置を用いて、直径４０μｍの微細有底ビアを開口し、底面に導体回路の銅めっきが露出する基板を得た。次いで、微細ビアの底部、壁面、および開口側表面に、デスミア処理（マクダーミッド（株）製、マキュダイザーシリーズ；商品名）を実施し、有機物残渣を除去した。上記で得た基板を、硫酸銅めっき液として、硫酸：８０ｇ／Ｌ，硫酸銅：２００ｇ／Ｌ，塩化物イオン：５０ｐｐｍ，添加剤（エンソンジャパン（株）製、スーパースロー２０００；商品名）レベラー：４０ｍＬ／Ｌ，ブライトナー：０．５ｍＬ／Ｌを含有する硫酸銅浴（浴温度２５℃）中に浸漬し、パルス幅２０ｍｓｅｃ、通電休止時間８０ｍｓｅｃ、電流密度２０Ａ／ｄｍ^２（平均電流密度４Ａ／ｄｍ^２）の矩形パルス電解電流を通電し、フィルドビア形成を実施した。次いで、電解銅箔を塩化第二銅水溶液で、エッチング除去して、多層プリント配線板用基板を得た。同様の操作を繰り返し、多層プリント配線板用基板を複数枚用意し、真空プレスにて、一括積層成型することで、多層プリント配線板が得られた。
【００２６】
（実施例２）
実施例１において、通電休止時間を２０ｍｓｅｃとし（平均電流密度９．５Ａ／ｄｍ^２）、この休止時間中に超音波（４ｋＷ、２５０Ｈｚ）を照射した以外は実施例１と同様に実施した。
【００２７】
（比較例１）
直流電流を用いた電解めっきを電流密度２Ａ／ｄｍ^２で行った以外は実施例１と同様に実施した。
【００２８】
（比較例２）
直流電流を用いた電解めっきを電流密度９．５Ａ／ｄｍ^２で行った以外は実施例１と同様に実施した。
【００２９】
外観の観察および２５μｍ厚みのビア充填が完了するまでの時間を測定した結果、実施例１では、外観は良好であり、めっき時間２８分であり、実施例２では、外観は良好であり、めっき時間は１２分であった。一方、比較例１では外観は良好であったが、めっき時間は５７分であった。また、比較例２では空隙を含んだ脆いめっき皮膜が析出し、微細ビア内を充填することができなかった。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、多層用プリント配線板の微細ビアに対してフィルドビア形成を、容易に、かつ工業的に実施可能な短時間で実施することができ、容易に生産性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のうち多層プリント配線板の製造方法の一例を説明する断面図である。
【図２】本発明の実施形態のうち多層プリント配線板の製造方法の一例を説明する断面図である（図１の続き）。
【図３】本発明の電解めっき工程において、通電休止時間を含んだ一方向の定電流パルス電解電流を通電させる場合の波形の一例を示すグラフである。
【符号の説明】
１０１、２０３　　　導電性フレーム
１０２　　　　　　　めっきレジスト層
１０３　　　　　　　導体回路
１０４　　　　　　　絶縁層
１０５　　　　　　　微細ビア
１０６　　　　　　　基板
１０７　　　　　　　めっき層
１０８　　　　　　　フィルドビア
２０１　　　　　　　多層用プリント配線板
２０２　　　　　　　導体回路付導電性フレーム
２０４　　　　　　　多層プリント配線板

Claims

導体回路が形成された導電性フレームの両面または片面に絶縁層を有し、前記絶縁層に前記導体回路が露出するように微細ビアが形成された基板を陰極とし、前記基板と対向する位置に陽極を配置し、前記陰極と陽極との間に通電して電解メッキにより前記微細ビアの充填を行う多層プリント配線板の製造方法において、前記通電が、通電休止時間を含む定電流の矩形パルス状の波形を有する一方向の電解電流を用いて行われることを特徴とする多層プリント配線板の製造方法。
通電休止時間が、５ｍｓｅｃから１ｓｅｃである請求項１に記載の多層プリント配線板の製造方法。
微細ビアが、底部において、２０μｍ〜１００μｍの直径を有する請求項１または２に記載の多層プリント配線板の製造方法。
少なくとも前記通電休止期間において、前記基板とめっき液に対して超音波が照射される請求項１，２または３に記載の多層プリント配線板の製造方法。