JP2006328476A - めっき方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 被めっき物に対してより均一なめっきを施すことができ、大幅にめっき不良を減少させることができるめっき方法を提供する。
【解決手段】 最初に被めっき物をめっき液で濡らしてから所定時間電流をゼロとし、次いで前記めっき液内の前記被めっき物および電極板に電流を印加してめっき処理をおこなう。
【選択図】 図１

Description

本発明は、めっき方法に関し、さらに詳細には、均一性に優れためっきを施すことができるめっき方法を提供する。本発明のめっき方法は、特に、微細なめっきを施す必要がある、多層プリント配線板をはじめとする積層形電子部品の作製において実施されるめっきプロセスに好適に応用することができる。

多層プリント配線板をはじめとする積層形電子部品の作製において、導体層間の接続や配線パターンの形成にめっき速度が速い電解めっき法が広く応用されている。近年の回路の高集積化に伴い、多数の微小なビアや微細な配線パターンに対して均一なめっきを施すことが必要となってきている。均一なめっきを得るためには、低電流密度でめっき処理を行うことが好ましいが、めっき処理速度が遅くなる。そこで、生産性の点から高速でめっき処理を行う必要があり、電流密度を高くしなければならない。しかし、電流密度が高いと、めっきの高さにばらつきが生じたり、ボイドを内在させたりした不良なめっきになりやすい。さらには、電気的に抵抗値が高くなったり、めっき密着強度の低下にもつながりやすいといった問題点がある。

多層プリント配線板作製の電解めっきプロセスにおいてより均一なめっきを得る方法として、めっき処理を最初低電流密度で行い、その後電流密度を上げて行うことによって、ボイドの発生やめっき高さのばらつきを抑える方法が各種提案されている（特許文献１、２及び３）。しかし、このような最初に低電流密度でめっき処理を行う方法を適用したとしても、ボイドやめっきの高さのばらつきを完全に無くすことはできず、無視することのできないある程度以上の不良が出ることが、多層プリント配線板の生産において前提となっている。例えばビアにめっきで導電材料を充填するビアフィル工程では数％から最大２０％程度の欠損（ボイド、めっき立ち不良等を生じたビア）を出しているのが現状である。そして、ビアの微小化、配線パターンの微細化がさらに進んだ場合、めっき不良率は、もはや許容できないレベルとなってしまう。
特開平５−２４３７３０号公報 特開平１０−９８２６８号公報 特開２０００−８０４９６号公報

本発明は、上記のような現状に鑑みてなされたものであり、被めっき物に対してより均一なめっきを施すことができ、大幅にめっき不良を減少させることができるめっき方法を提供することを課題とする。

本発明者らは、多層プリント配線板をはじめとする積層形電子部品作製におけるめっきプロセスにおいて、めっき液成分がめっき被着体表面の洗浄効果を有し、めっきの析出状態に大きく影響するめっき被着面に残存するわずかな汚染物質を洗浄除去できることを見出して、本発明にいたったものである。

すなわち、本発明は、最初に被めっき物をめっき液で濡らしてから所定時間電流をゼロとし、次いで前記めっき液内の前記被めっき物および電極板に電流を印加してめっき処理をおこなうことを特徴とするめっき方法である。

本発明のめっき方法は、最初に被めっき物をめっき液で濡らしてから所定時間電流をゼロとし、次いで前記めっき液内の前記被めっき物および電極板に電流を印加してめっき処理をおこなうことを特徴とする。このように、最初に電流をゼロ（実質的にゼロである場合を含む）として被めっき物をめっき液で濡らすことにより、わずかであってもめっきの析出状態に大きく影響する、めっき被着面に残存する汚染物質を取り除くことができる。このようなめっき液による洗浄処理を最初におこなうことで、得られるめっきの均一性や密着性が向上し、めっき不良を大幅に低減することができる。また、このようにめっきプロセスの最初にめっき液で洗浄処理するので、洗浄のための別工程を設ける必要もなく、簡便かつ低コストでめっき品質を向上することができる。

このようにめっき被着面を予め洗浄する本発明のめっき方法は、特に、微細なめっきを施す必要がある、多層プリント配線板をはじめとする積層形電子部品の作製において実施される電解めっきプロセスに好適に応用することができる。より具体的には、リードフレームメッキ、フルアディティブ法による基板形成、セミアディティブ法による基板形成、半導体装置のバンプ、ＬＴＣＣ基板、多層セラミック基板、などの再配線・積層・ビア・パターン・フレーム・バンプに応用することができる。

積層形電子部品の代表的なものである多層プリント配線板は、絶縁層と導体層を１層ごとに積層した構造を有し、その積層方法としては、コア基板上にビルドアップ層を順次積み上げるシーケンシャル積層法や、個別に作製したビルドアップ層を一括して積層する一括積層法を適用することができる。絶縁層材料としては、感光性樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、これら樹脂材料にガラスクロス、アラミド樹脂などの不織布を挿入して複合化させた絶縁材料、セラミック材料等を用いることができ、導体層としては銅を使用することが好ましい。また、銅箔に熱硬化性樹脂をコートした樹脂付き銅箔は、取り扱い性、作業性が良好であり、これを用いることも好ましい。

本発明のめっき方法は、このような積層形電子部品を構成する一枚の層（多層プリント配線板のコア基板やビルドアップ層など）にめっきを施してめっき膜や突起物を形成し、導体層間接続や配線パターン形成を行なうのに用いることができる。導体層接続の方法としては、レーザーホール加工等で形成したビアにめっきを施して孔壁を導電材料で被覆する方法、さらに孔全体に導電材料を充填してフィルドビアとする方法、スルーホールめっきを施す方法、パターンめっき面（電解めっき面）、無電解めっき面、銅箔シャイニング面等のめっき被着面に導電材料の柱状突起を形成するビアポスト法などが挙げられる。本発明のめっき方法によれば、これらいずれの方法においても、めっき被着面に残存するホール加工残渣や金属酸化膜等の汚染物質を、最初に効果的に洗浄除去することができ、めっき品質を大幅に改善することができる。さらに、配線パターン形成においても、めっき被着面が無電解めっき面、電解めっき面、スパッタ導体膜面等である配線パターン部に残存する汚染物質を洗浄除去することができ、めっき密着性を向上させることができる。

例えば、図１に示すように、多層プリント配線板の積層材料として、銅箔１とガラスクロス２を挿入した絶縁性樹脂３とを貼合した樹脂付き銅箔を使用した場合、レーザーホール加工によってビアホール４を形成した際に、絶縁性樹脂３の炭化物、樹脂中のフィラー５（特に誘電体材料に含まれるチタンやその他の金属材料）や銅箔の防錆膜６（酸化亜鉛、酸化ニッケル等）がレーザーのエネルギーにより蒸発して生じた金属化物等のホール加工残渣７がホール内及び開口部周囲付近に屑として付着する。これらの残渣や底面銅箔の銅酸化膜をデスミア処理によって除去するが、完全に取り除くことは難しい。特に、ビアの径が小さくアスペクト比が高い場合や、底面銅箔が粗面化処理されて粗化面８を有している場合にはデスミア処理の洗浄性に劣る。また、デスミア処理後の搬送や保管時に大気中の浮遊物で汚染されることもある。このようなビア内に残存するホール加工残渣や金属酸化膜等の汚染物質によってめっき不良が引き起こされるが、最初に通電せずにめっき液で濡らすことで、残存する汚染物質をめっき液によって洗浄除去することができる。これにより、多数の微小なビアを有する多層プリント配線板をめっき処理した場合でも、ビアの欠損をほぼゼロ（ＰＰＭ以下）とすることが可能である。特に、ビア径が２００μm以下やアスペクト比（ビアの深さ／直径の値）が０．５以上といった、ビア内に残存する汚れを除きにくいビアの場合でも、このようなめっき液による洗浄処理を行うことによって、良好なめっきを施すことができる。

本発明のめっき方法は、浸漬浴を使用するめっきプロセスに適用することができるが、めっき液が常時代謝してめっき被着物を濡らすように、めっき液をポンプによってめっき被着物に噴流として当てる噴流めっき装置を使用することで、めっき液による洗浄効果がさらに高くなる。

電流をゼロとしてめっき液に浸漬させておく時間は、２秒から３分、好ましくは３秒から３０秒である。この範囲の時間とすることで、十分な洗浄効果が得られ、生産性を大きく損なうこともない。なお、この際の電流は、めっきがほとんど進行しない微小電流であって、実質的に電流ゼロの場合も同じ効果が得られることはいうまでもない。

本発明のめっき方法では、最初に通電せずに被めっき物をめっき液で濡らした後は、被めっき物および電極板に電流を印加して通常のめっきプロセスを行うことができる。この際、必要に応じて通電量を変化させて電流密度を制御するために、適当な電流プロファイルを設定する方法をとることができる。

以下に実施例によって本発明をさらに詳しく説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。

酸化チタンを主体とする誘電体材料からなるフィラーとガラスクロスとを含むエポキシ樹脂を、めっき被着面を粗面化・防錆処理した銅箔と貼り合わせた基板（１４０ｍｍ角）に、炭酸ガスレーザーによるサイクル加工（出力３〜１０ｍJ×５ショット）によって、孔径φ１６０μｍ、深さ１６０μｍのビアホールを１５０００孔形成した。次いで、下記条件でデスミア処理を施した。
（１）膨潤工程（１分）：グリコールエーテル系膨潤剤（荏原電産 ＤＳ−ＳＷ１２Ａ） １５％
（２）酸化工程（１．５分）：過マンガン酸カリウム ４％
水酸化ナトリウム ４％
（３）還元工程（１分）：硫酸ヒドロキシルアミン １．５％
（＊）各工程の間に水洗を実施

次に、図１の噴流めっき装置を使用して、電解銅めっきによるビアフィルを実施した。使用しためっき液の組成は以下のとおりである。
ＣｕＳＯ_４ １５０ｇ／Ｌ
Ｈ_２ＳＯ_４ １５０ｇ／Ｌ
ＨＣｌ ５０ｍｌ／Ｌ
ポリマー^１） ０．０５％
ブライトナー^２） ０．０１％
１）ポリエチレングリコール
２）スルホン酸塩化合物

めっき処理の間、めっき液を７０〜１００Ｌ／分の噴流量で基板に当てた。通電は、最初に所定時間（０、１、２及び３秒間）０Ａ／ｄｍ^２（無通電）で噴流のみを行い（工程１）、その後、５Ａ／ｄｍ^２で１０分間（工程２）、次いで２０分かけて１５Ａ／ｄｍ^２まで上げ（工程３）、さらに３８分間かけて２０Ａ／ｄｍ^２まで上げてそのまま２０Ａ／ｄｍ^２で２４分間おこない（工程４）、最後に３秒間で０Ａ／ｄｍ^２に戻して（工程５）、ビア全体をめっき充填（ビアフィル）した（図３（ａ）〜（ｃ））。

このようなビアフィルめっき処理で充填されたビアのうち、空洞（貫通孔）凹み・ボイド、未充填、析出不足（高さ）が認められるビアを欠損ビアとし、全ビアに対する欠損ビアの割合を不良率として求めた。最初に無通電でめっき液噴流のみをおこなう時間（洗浄時間）に対して得られた不良率（％）は、以下のとおりであった。
洗浄時間（秒） 不良率（％）
０ ２０
１ １
２ ０
３ ０

上記結果からわかるように、本発明のめっき方法によれば、最初に一定時間（２秒、３秒）通電せずにめっき液のみによって洗浄する工程を設けることにより、かかる工程がない場合の高い不良率（２０％）をゼロとすることができる。

本発明のめっき方法による洗浄効果を示す概念図である。 実施例において使用した噴流めっき装置の概略図である。 実施例におけるめっき工程を示す図である。

符号の説明

１ 銅箔
２ ガラスクロス
３ 絶縁性樹脂
４ ビアホール
５ フィラー
６ 防錆膜
７ ホール加工残渣
８ 粗化面
９ 基板
１０ 固定カソード電極部
１１ 給電電極部
１２ カソード電極部
１３ 分散板
１４ 分散板
１５ 噴流めっき槽
１６ 受け槽
１７ 押さえ板
Ｒ１、Ｒ２ めっき液

Claims (10)

1. 最初に被めっき物をめっき液で濡らして所定時間電流をゼロとし、次いで前記めっき液内の前記被めっき物および電極板に電流を印加してめっき処理をおこなうことを特徴とするめっき方法。
2. 前記被めっき物は、積層形電子部品を構成する一枚の層であることを特徴とする請求項１のめっき方法。
3. めっき処理が、導体にめっき膜或いはめっきによって成長された突起物を形成するめっき処理である請求項１〜２のいずれか１項に記載のめっき方法。
4. めっき処理が、基板のビアをめっき充填するめっき処理である請求項１〜２のいずれか１項に記載のめっき方法。
5. ビア径が、２００μｍ以下である請求項４のめっき方法
6. ビアのアスペクト比が、０．５以上である請求項４または５記載のめっき方法。
7. 前記被めっき物を前記めっき液が常時代謝して濡らしていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のめっき方法。
8. 電流をゼロとする時間が、２秒から３分である請求項１〜７のいずれか１項に記載のめっき方法
9. 電流をゼロとする時間が、３秒から３０秒である請求項１〜７のいずれか１項に記載のめっき方法
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載のめっき方法を適用して得られた多層プリント配線板。
    

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