JP2007109902A - 多層プリント配線板の製造方法およびそれに用いる感光性ドライフィルム - Google Patents

多層プリント配線板の製造方法およびそれに用いる感光性ドライフィルム Download PDF

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Abstract

【課題】薄膜導体層と感光性ドライフィルムとの親和性を向上させて、該薄膜導体層と感光性ドライフィルムとの密着力を強化し、感光性ドライフィルムの浮き等の発生を防ぐことのできる感光性ドライフィルム、およびこのドライフィルムを用いた多層プリント配線板の製造方法を提案すること。
【解決手段】薄膜導体層を有する層間樹脂絶縁層上に感光性ドライフィルムを貼り付け、露光、現像してめっきレジストを形成し、その後、めっきレジスト非形成部に導体回路を形成する多層プリント配線板の製造方法において、前記感光性ドライフィルムのいずれか一方の面に含窒素複素環式化合物層を有すること。
【選択図】図1

Description

本発明は、多層プリント配線板の製造方法および配線板の製造に用いられる感光性ドライフィルムに関するものである。
ビルドアップ多層プリント配線板と呼ばれる多層プリント配線板は、ICチップの高速化や高集積化に対応するパッケージであり、電気抵抗および誘電率が小さく、軽量化に優れる点に特徴がある。この多層プリント配線板は、セミアディティブ法等により、コアと呼ばれる0.6〜1.5mm程度のガラスクロス等で補強された樹脂基板上に、銅等による導体回路と層間樹脂絶縁層とを交互に積層することにより製造される。
従来、多層プリント配線板は、特許文献1に開示された下記工程を経て製造されている。即ち、
1) 銅張積層板に貫通孔を形成し、
2) 上記貫通孔に無電解銅めっき処理および電気銅めっき処理を施すことによりスルーホールを形成し、
3) 上記積層板の表面をエッチング処理して導体回路を形成し、
4) 上記導体回路の表面を無電解めっきやエッチング等によって粗面化した後、層間樹脂絶縁層を形成し、
5) 露光、現像処理を行うかレーザ処理によって上記層間樹脂絶縁層にバイアホール用開口を形成し、
6) 上記層間樹脂絶縁層を、UV硬化、本硬化し、硬化済みの層間樹脂絶縁層に粗化処理を施した後、その粗化面に薄い無電解めっき膜を形成し、
7) 上記無電解めっき膜上にめっきレジストを形成した後、厚付けの電気めっきを行った後、めっきレジスト剥離し、次いでエッチングし、バイアホールにより下層の導体回路と接続し、
8) 上記工程を繰り返した後、最外層として、導体回路を保護するためのソルダーレジスト層を形成し、このソルダーレジスト層に設けられた開口部分の導体層に、Auめっき等を施してパッドとした後、半田バンプを形成することにより、多層プリント配線板とする。
ところで、上記の製造工程において、めっきレジストは、薄い無電解めっき膜等の薄膜導体層上に感光性ドライフィルムを貼り付け、該感光性ドライフィルムに露光、現像処理を施すことにより形成していた。
しかしながら、このように、表面に薄膜導体層を有する層間樹脂絶縁層上に直接感光性ドライフィルムを貼り付ける場合、該薄膜導体層は、その表面の一部が酸化等により変性することがあり、薄膜導体層表面の物性が均一でなく、また、金属に対する樹脂の濡れ性が悪いため、図7に示すように、薄膜導体層112上に直接感光性ドライフィルム18を貼り付けた際に、感光性ドライフィルム18に膨れ等が発生し易かった(図7(a)参照)。そのため、露光、現像処理を施すことにより、めっきレジスト103を形成した際に、この膨れに起因してめっきレジスト103の表面が波状となって、その底部に空隙が発生する(図7(b)参照)。この状態で電気めっき層113を形成すると、底部の空隙部分にも電気めっき層113が形成されるため(図7(c)参照)、めっきレジスト103および薄膜導体層112を除去して導体回路105を形成したとき、図7(d)に示すように、底部が広がった形状となってしまうことがあった。なお、図7(a)における符号21は、マスクを示す。
このような問題は、隣接する導体回路同士の底部の間隔が狭く、隣接する導体回路間で短絡が発生しやすく、特に、L/S=35/35のような幅の狭い導体回路の場合に多く発生していた。なお、上記L/Sとは、導体配線の幅と導体配線間の距離との比のことである(以下、単にL/Sという)。さらに、このような形状の導体回路では、多層プリント配線板のインピーダンスの整合が図りにくく、信号遅延や信号エラーが発生することがあった。
上記問題点を解決するため、特許文献2では、薄膜導体層表面にドライ処理(プラズマ処理、コロナ処理、レーザ処理、UV洗浄等により薄膜導体層表面に新たな層を形成する)を施してから感光性ドライフィルムを貼り付けることにより、薄膜導体層表面の均一化および清浄化を図り、薄膜導体層と感光性ドライフィルムの親和性を向上させて、隣接する導体回路同士の底部に空隙が形成されることがなく、表面が平坦なめっきレジストを形成する方法を開示している。そして、この方法により、隣接する導体回路間で短絡が発生するおそれがなく、信号遅延や信号エラーが発生することのない接続信頼性に優れる多層プリント配線板の製造方法が可能となった。
特開平9−130050号公報 特開2003−101220号公報
しかしながら、
1) 上記のドライ処理は、高価な装置を必要とし、さらにその作用が時間の経過と共に劣化していく。そのため、多量の多層プリント配線板を製作する場合には、ドライ処理工程からドライフィルム貼り付け工程までのホールドタイムが長くなるため、ドライ処理が劣化し、ドライフィルムが浮いてしまうことがあった。
2) また、最近のファイン化に伴い、L/Sが細線化してきているため、導体配線の幅が17.5μm以下の細線の場合では、ドライフィルムの金属に対する密着力が低く、ドライ処理を施してもドライフィルムの浮きを改善できなくなってきている。
そこで、本発明の目的は、従来技術が抱えているこのような問題を解決することにあり、上記ドライ処理を施さなくても薄膜導体層と感光性ドライフィルムとの親和性を向上させて、該薄膜導体層と感光性ドライフィルムとの密着力を強化し、感光性ドライフィルムの浮き等の発生を防ぐことのできる感光性ドライフィルム、およびこのドライフィルムを用いた多層プリント配線板の製造方法を提案することにある。
従来技術が抱えている上述した課題を解決し、上記目的の実現に向けて鋭意研究した結果、発明者らは、以下に述べる要旨構成の本発明を開発するに到った。
即ち、本発明は、薄膜導体層を有する層間樹脂絶縁層上に、感光性ドライフィルムを貼り付け、露光、現像してめっきレジストを形成し、その後、めっきレジスト非形成部に導体回路を形成する多層プリント配線板の製造方法において、前記感光性ドライフィルムのいずれか一方の面に含窒素複素環式化合物層を有することを特徴とする多層プリント配線板の製造方法である。
また、本発明においては、多層プリント配線板の製造に用いられる感光性ドライフィルムとして、該感光性ドライフィルムのいずれか一方の面に、含窒素複素環式化合物層を有するものを用いることができる。
なお、本発明においては、前記含窒素複素環式化合物層として、ピロール、イミダゾール、オキサゾール、チアゾール、ピラゾール、3−ピロリン、ピロリジン、ピリジン、ピリジミン、プリン、キノリン、イソキノリン、カルバゾール、テトラゾール、5−アミノテトラゾール、トリアゾール、アミノトリアゾールおよびそれらの誘導体や類のうちから選ばれるいずれか1種の化合物で形成することができる。
本発明の多層プリント配線板の製造方法およびこれに用いられる感光性ドライフィルムによれば、薄膜導体層と感光性ドライフィルムとの親和性が向上し、薄膜導体層と感光性ドライフィルムとの密着力が強化されるため、該薄膜導体層上に感光性ドライフィルムを貼り付けた際に、感光性ドライフィルムに膨れ等が発生することがなく、隣接する導体回路間での短絡および信号遅延や信号エラーが発生せず、ヒートサイクル条件下や高温高湿下において、接続信頼性に優れる多層プリント配線板を製造することができる。
本発明の多層プリント配線板の製造方法は、
1) 薄膜導体層が形成された層間樹脂絶縁層上に、感光性ドライフィルムを貼り付ける工程、
2) 上記感光性ドライフィルムに露光、現像処理を施すことによりめっきレジストを形成する工程、および、
3) めっきレジスト非形成部に導体回路を形成する工程
からなり、上記1)の工程において、薄膜導体層表面への感光性ドライフィルムの貼り付けに当たり、このフィルムのいずれか一方の面に、予め含窒素複素環式化合物を塗布しておき、その後、薄膜導体層表面への貼り付けを行うことを特徴としている。
即ち、感光性ドライフィルムのいずれか一方の面に、含窒素複素環式化合物を塗布させると、該含窒素複素環式化合物内の、分極したアミノ基と、感光性ドライフィルム内の、分極したカルボキシル基とが、互いに引き付け合い、このような状態にある感光性ドライフィルムを、薄膜導体層に貼り付けると、薄膜導体層中の金属(Cu、Ni、Pなど)と、感光性ドライフィルム中の含窒素複素環式化合物の窒素(N)とが配位結合し、薄膜導体層と感光性ドライフィルムとの親和性が向上して、薄膜導体層と感光性ドライフィルムとの密着力を強化させることができる。そして、その結果、該薄膜導体層上に感光性ドライフィルムを貼り付けた際に、感光性ドライフィルムに膨れ等が発生せず、薄膜導体層と密着した矩形状のめっきレジストを形成することができるようになるのである。
従って、本発明においては、めっきレジストを形成した後、めっきレジスト非形成部に導体回路を形成すると、その断面が矩形状の導体回路を形成することができるようになり、隣接する導体回路間で短絡の発生するおそれがなく、信号遅延や信号エラーが発生せず、ヒートサイクル条件下や高温高湿下において、接続信頼性に優れる多層プリント配線板を製造することができる。
前記含窒素複素環式化合物は、薄膜導体層上ではなく、感光性ドライフィルムのいずれか一方の面に予め塗布し、少なくとも薄膜導体層と接触する側に塗布することが好ましい。これは、含窒素複素環式化合物を感光性ドライフィルムに塗布すると、ドライフィルムと含窒素複素環式化合物とが結合し、ドライフィルムの現像時に、含窒素複素環式化合物をドライフィルムと一緒に基板から除去することができるためである。一方、含窒素複素環式化合物を薄膜導体層上に塗布すると、含窒素複素環式化合物と薄膜導体層とが結合することになり、ドライフィルムの現像時に、ドライフィルムと一緒に含窒素複素環式化合物を基板から除去することが難しく、薄膜導体層と電気めっき(導体回路)との密着力が低下してしまうため好ましくない。
なお、前記含窒素複素環式化合物としては、ピロール、イミダゾール、オキサゾール、チアゾール、ピラゾール、3−ピロリン、ピロリジン、ピリジン、ピリジミン、プリン、キノリン、イソキノリン、カルバゾール、テトラゾール、5−アミノテトラゾール、トリアゾール、アミノトリアゾールおよびそれらの誘導体や類のうちから選ばれるいずれか1種であることが好ましく、上記含窒素複素環式化合物のうち、テトラゾール(1,2,3,4−テトラゾール、1,2,3,5−テトラゾール)、5−アミノテトラゾールおよび5−アミノテトラゾール誘導体から選ばれる化合物やトリアゾール(1,2,3−トリアゾール、1,2,4−トリアゾール)、1−アミノ−1,2,3−トリアゾールや1−アミノ−1,2,3−トリアゾール誘導体から選ばれる化合物を用いることがより好ましい。なお、異性体を有するものは異性体も含む。
また、上記の5−アミノテトラゾール誘導体としては、例えば5−アミノ−1−メチルテトラゾール、1−メチル−5−メチルアミノテトラゾール、1−メチル−5−ジメチルアミノテトラゾール、5−アミノ−2−メチルテトラゾール、5−アミノ−1−エチルテトラゾール、1,5−ジアミノテトラゾール、5−アミノ−1−ベンジルテトラゾールなどの他、その他の置換基を有するもの、あるいは水和物であってもよい。
なお、前記5−アミノテトラゾールおよび5−アミノテトラゾール誘導体としては、5−アミノテトラゾールやメチル基、エチル基等の短鎖のアルキル基を有するものが好ましい。
さらに、1−アミノ−1,2,3−トリアゾール誘導体としては、1−アミノ−1,2,3−トリアゾール、1−アミノ−5−メチル−1,2,3−トリアゾール、1−ベンズアミド−4−メチル−1,2,3−トリアゾール、2−アミノ−4,5−ジメチル−1,2,3−トリアゾール等が好ましい。
なお、本発明に用いられる感光性ドライフィルムとしては、市販のドライフィルム、例えば日立化成工業社製のH-9300シリーズ、H-6200シリーズ、デュポン社製のSF100シリーズあるいはニチゴーモートン社製のAlPHOや、特開2004-317874号公報記載の感光性樹脂組成物(炭素数9以上の分岐鎖状または環状の飽和炭化水素基を有する(メタ)アクリル酸エステルを共重合成分として含有するバインダポリマと、エチレン性不飽和結合を有する光重合性化合物と、光重合開始剤とを含有する感光性樹脂組成物)などを使用することができる。
感光性ドライフィルムに含窒素複素環式化合物を塗布する方法としては、含窒素複素環式化合物を含む溶液(30〜80℃)を、(I)スプレーまたはシャワー等により噴霧する方法、(II)前記溶液に感光性ドライフィルムを浸漬する方法、(III)前記溶液を、はけまたはスポンジなどを用いて塗布する方法、(IV)前記溶液を、ロールコーター、αコーター等の塗布装置を用いて塗布する方法などが挙げられる。なお、前記溶液をドライフィルムの一面に塗布した後は、水洗し、ドライフィルムが硬化しない程度の温度で乾燥させる。
前記含窒素複素環式化合物を含む溶液の溶媒としては、水が好ましく、溶液濃度としては、少なくとも0.05wt%とし、好ましくは0.1〜10wt%、より好ましくは3〜8wt%とする。これは、この溶液濃度が0.05wt%未満の場合、感光性ドライフィルムと薄膜導体層との接着性を向上させる効果が充分得られず、その結果、L/Sが細線化すると、めっきレジストと薄膜導体層の接触面積が小さくなるため、現像時にめっきレジスト(ドライフィルムパターン部)が残存しなくなってしまうからである。
一方、前記溶液濃度が10wt%を超えると、バイアホール部での接続信頼性や後述するように薄膜導体層と電気めっきとの密着強度が低下してしまうため好ましくない。つまり、回路形成をセミアディティブ法で行う場合、電気めっき層(導体回路)は、ドライフィルムの剥離部(めっきレジスト非形成部)に形成されるが、含窒素複素環式化合物濃度が10wt%を超えると、含窒素複素環式化合物がドライフィルムと一緒に除去されず、薄膜導体層状に残存してしまうおそれがある。そして、薄膜導体層上に含窒素複素環式化合物が残存すると、含窒素複素環式化合物は有機物であるため、含窒素複素環式化合物を介して薄膜導体層上に電気めっきが析出し、薄膜導体層と電気めっき(導体回路)との密着強度が低下してしまうのである。また、前記溶液濃度が10wt%を超える場合、ドライフィルムと薄膜導体層との密着強度が高くなりすぎて、現像時にドライフィルムが剥離できないという問題も発生しやすい。
前記溶液には、5−アミノテトラゾール等の水溶液化を補助したり、ドライフィルム面に均一に塗布するため、アルコール等の水溶性の溶剤やポリエーテル、エチレンオキサイド・プロピレンオキサイド共重合体(プルロニックタイプ)、アミノ系ポリエーテル等の非イオン系界面活性剤や、硫酸ナトリウム、硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、塩化ナトリウム等の金属塩や、アンモニア等を適宜添加してもよい。
図1(a)〜(d)は、本発明の製造方法を用いた多層プリント配線板の製造工程の一部を示す断面図である。このような本発明の多層プリント配線板の製造方法では、図1に示すように、前記感光性ドライフィルム18に予め含窒素複素環式化合物層22を形成し、その後、薄膜導体層112に貼り付けている。そのため、薄膜導体層112と感光性ドライフィルム18とは密着性が高く、感光性ドライフィルム18に膨れ等が発生しない(図1(a)参照)。また、これらの工程において、マスク21を用いて露光した後、現像処理を施すことにより、底部に空隙が形成されることがなく、断面が矩形状のめっきレジスト103を形成することができる(図1(b)参照)。従って、その後、電気めっきを施すと、薄膜導体層との密着性に優れ、断面が矩形状の電気めっき層113を形成することができ(図1(c)参照)、さらに、めっきレジスト103を剥離し、エッチング処理により薄膜導体層112を除去することにより、隣接する導体回路間で短絡の発生するおそれがなく、層間樹脂絶縁層やソルダーレジスト層との密着性に優れる導体回路105を形成することができる(図1(d)参照)。
次に、このような本発明において好ましい多層プリント配線板の製造方法について、工程順に説明する。
(I) まず、樹脂基板の表面に下層導体回路を有する配線基板を作製する。樹脂基板としては、無機繊維を有する樹脂基板が望ましく、具体的には、ガラス布エポキシ基板、ガラス布ポリイミド基板、ガラス布ビスマレイミド−トリアジン樹脂基板、ガラス布フッ素樹脂基板等が挙げられる。また、上記樹脂基板の両面に銅箔を貼った銅張積層板を用いてもよい。
通常、この樹脂基板にドリルで貫通孔を設け、該貫通孔の壁面および銅箔表面に無電解めっきを施してスルーホールを形成する。無電解めっきとしては、銅めっきが好ましい。さらに、銅箔の厚付けのために電気めっきを行ってもよい。この電気めっきとしては、銅めっきが好ましい。この後、スルーホール内壁等に粗化処理を施し、スルーホールを樹脂ペースト等で充填し、その表面を覆う導電層を無電解めっきもしくは電気めっきにて形成してもよい。
上記粗化処理の方法としては、例えば、黒化(酸化)−還元処理、有機酸と第二銅錯体の混合水溶液によるスプレー処理、Cu−Ni−P針状合金めっきによる処理等が挙げられる。上記工程を経て、基板上の全面に形成された銅のベタパターン上にフォトリソグラフィーの手法を用いてエッチングレジストを形成し、続いて、エッチングを行うことにより、下層導体回路を形成する。この後、必要に応じて、導体回路の形成により、エッチングされ、凹部となった部分に樹脂等を充填してもよい
(II) 次に、形成された下層導体回路に、必要により粗化処理を施す。粗化処理の方法としては、上記した方法、すなわち、黒化(酸化)−還元処理、有機酸と第二銅錯体の混合水溶液によるスプレー処理、Cu−Ni−P針状合金めっきによる処理等が挙げられる。また、下層導体回路に粗化処理を施さず、下層導体回路が形成された基板を樹脂成分を溶解した溶液に浸漬することにより、下層導体回路の表面に樹脂からなる層を形成し、その上に形成する層間樹脂絶縁層との密着性を確保してもよい。
(III) 次に、上記(II)で作製した下層導体回路を有する配線基板の両面に、層間樹脂絶縁層を形成する。上記層間樹脂絶縁層の材料としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂の一部を感光化した樹脂またはこれらの複合樹脂を使用することができる。層間樹脂絶縁層は、未硬化の樹脂を塗布して形成してもよく、また、未硬化の樹脂フィルムを熱圧着して形成してもよい。さらに、未硬化の樹脂フィルムの片面に銅箔などの金属層が形成された樹脂フィルムを貼付してもよい。このような樹脂フィルムを使用する場合は、バイアホール形成部分の金属層をエッチングした後、レーザ光を照射して開口を設ける。金属層が形成された樹脂フィルムとしては、樹脂付き銅箔などを使用することができる。
これらの層間樹脂絶縁層を形成する材料の具体例としては、例えば、ポリオレフィン系樹脂、ポリフェニレン系樹脂(PPE、PPO等)、フッ素系樹脂等が挙げられる。上記ポリオレフィン系樹脂としては、例えば、上記ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、ポリブタジエン、ポリイソプレン、2−ノルボルネン、5−エチリデン−2−ノルボルネン、これらの樹脂の共重合体等が挙げられ、上記フッ素系樹脂としては、例えば、エチル/テトラフルオロエチレン共重合樹脂(ETFE)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)等が挙げられる。
また、上記材料以外に、例えば、無電解めっき用接着剤も使用することができる。この無電解めっき用接着剤は、酸あるいは酸化剤に可溶性の硬化処理された耐熱性樹脂粒子が、酸あるいは酸化剤に難溶性の未硬化の耐熱性樹脂中に分散されてなるものが最適である。酸あるいは酸化剤で処理することにより、耐熱性樹脂粒子が溶解除去されて、表面に蛸つぼ状のアンカーからなる粗化面を形成することができるからである。
上記無電解めっき用接着剤において、特に硬化処理された上記耐熱性樹脂粒子としては、(a)平均粒径が10μm以下の耐熱性樹脂粉末、(b)平均粒径が2μm以下の耐熱性樹脂粉末を凝集させた凝集粒子、(c)平均粒径が2〜10μmの耐熱性樹脂粉末と平均粒径が2μm以下の耐熱性樹脂粉末との混合物、(d)平均粒径が2〜10μmの耐熱性樹脂粉末の表面に平均粒径が2μm以下の耐熱性樹脂粉末または無機粉末のいずれか少なくとも1種を付着させてなる疑似粒子、(e)平均粒径が0.1〜0.8μmの耐熱性粉末樹脂粉末と平均粒径が0.8μmを超え、2μm未満の耐熱性樹脂粉末との混合物、(f)平均粒径が0.1〜1.0μmの耐熱性粉末樹脂粉末を用いることが望ましい。これらは、より複雑なアンカーを形成することができるからである。
また、酸あるいは酸化剤に難溶性の未硬化の耐熱性樹脂としては、「熱硬化性樹脂および熱可塑性樹脂からなる樹脂複合体」または「感光性樹脂および熱可塑性樹脂からなる樹脂複合体」などが望ましい。前者については耐熱性が高く、後者についてはバイアホール用開口をフォトリソグラフィーにより形成することができるからである。
上記熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂などを使用することができる。また、感光性樹脂としては、メタクリル酸やアクリル酸などと熱硬化基をアクリル化反応させたものが挙げられる。特にエポキシ樹脂をアクリレート化したものが最適である。エポキシ樹脂としては、フェノールノボラック型、クレゾールノボラック型、などのノボラック型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン変成した脂環式エポキシ樹脂などを使用することができる。
熱可塑性樹脂としては、例えば、フェノキシ樹脂、ポリエーテルスルフォン(PES)、ポリスルフォン(PSF)、ポリフェニレンスルフォン(PPS)、ポリフェニレンサルファイド(PPES)、ポリフェニルエーテル(PPE)、ポリエーテルイミド(PI)、フッ素樹脂などを使用することができる。熱硬化性樹脂(感光性樹脂)と熱可塑性樹脂の混合割合は、熱硬化性樹脂(感光性樹脂)/熱可塑性樹脂=95/5〜50/50が望ましい。これは、耐熱性を損なうことなく、高い靱性値を確保できるからである。
上記耐熱性樹脂粒子の混合重量比は、耐熱性樹脂マトリックスの固形分に対して5〜50質量%が望ましく、10〜40質量%がさらに望ましい。耐熱性樹脂粒子としては、アミノ樹脂(メラミン樹脂、尿素樹脂、グアナミン樹脂)やエポキシ樹脂などを用いることが望ましい。
(IV) 次に、層間樹脂絶縁層を硬化する一方で、その層間樹脂絶縁層に露光および現像処理、もしくは、レーザ処理を行うことによりバイアホール用開口を形成する。層間樹脂絶縁層の開口は、無電解めっき用接着剤の樹脂マトリックスが熱硬化樹脂、ポリオレフィン系樹脂、シクロオレフィン系樹脂等の場合は、レーザー光や酸素プラズマ等を用いて行い、感光性樹脂である場合には、露光現像処理にて行う。なお、露光現像処理は、バイアホール用開口形成のための円パターンが描画されたフォトマスク(ガラス基板がよい)を、円パターン側を感光性の層間樹脂絶縁層の上に密着させて載置した後、露光し、現像処理液に浸漬するか、現像処理液をスプレーすることにより行う。充分な凹凸形状の粗化面を有する導体回路上に形成された層間樹脂絶縁層を硬化させることにより、導体回路との密着性に優れた層間樹脂絶縁層を形成することができる。
上記レーザ光を用いて、バイアホール用開口を設ける場合、使用するレーザ光としては、例えば、炭酸ガス(CO2)レーザ、紫外線レーザ、エキシマレーザ、YAGレーザ等が挙げられる。これらのなかでは、エキシマレーザや短パルスの炭酸ガスレーザが好ましい。
エキシマレーザは、後述するように、バイヤホール用開口を形成する部分に貫通孔が形成されたマスク等を用いることにより、一度に多数のバイヤホール用開口を形成することができ、また、短パルスの炭酸ガスレーザは、開口内の樹脂の残りが少なく、開口周縁の樹脂に対するダメージが小さいからである。
また、エキシマレーザのなかでも、ホログラム方式のエキシマレーザを用いることが望ましい。ホログラム方式とは、レーザ光をホログラム、集光レンズ、レーザマスク、転写レンズ等を介して目的物に照射する方式であり、この方式を用いることにより、一度の照射で層間樹脂絶縁層に多数の開口を効率的に形成することができる。
また、炭酸ガスレーザを用いる場合、そのパルス間隔は、10-4〜10-8秒であることが望ましい。また、開口を形成するためのレーザを照射する時間は、10〜500μ秒であることが望ましい。バイアホール用開孔を形成する部分に貫通孔が形成されたマスクの貫通孔は、レーザ光のスポット形状を真円にするために、真円である必要があり、上記貫通孔の径は、0.1〜2mm程度が望ましい。
レーザ光にて開口を形成した場合、特に炭酸ガスレーザを用いた場合には、デスミア処理を行うことが望ましい。上記デスミア処理は、クロム酸、過マンガン酸塩等の水溶液からなる酸化剤を使用して行うことができる。また、酸素プラズマ、CF4酸素の混合プラズマやコロナ放電等で処理してもよい。また、低圧水銀ランプを用いて紫外線を照射することにより、表面改質することもできる。
(V) 次に、必要により、バイアホール用開口を設けた層間樹脂絶縁層の表面を粗化する。無電解めっき用接着剤を用いて層間樹脂絶縁層を形成した場合、層間樹脂絶縁層の粗化は、無電解めっき用接着剤層の表面に存在する耐熱性樹脂粒子を、酸または酸化剤で溶解除去することにより行う。導体回路との密着性を確保するため、酸処理等により形成する粗化面の高さは、Rmax=0.01〜20μmとすることが望ましい。特にセミアディティブ法では、密着性を確保しつつ、金属層を除去するため、0.1〜5μmとすることが望ましい。
上記酸処理は、リン酸、塩酸、硫酸、または蟻酸や酢酸などの有機酸を用いることができ、特に有機酸を用いることが望ましい。これは、粗化形成処理した場合に、バイアホールから露出する金属導体層を腐食させにくいからである。また、上記酸化処理は、クロム酸、過マンガン酸塩(過マンガン酸カリウム等)を用いることが望ましい。
(VI) 次に、層間樹脂絶縁層およびバイアホールの開口部の表面にCu、Ni、P、Pd、CoおよびW等の金属からなる薄膜導体層を形成する。上記薄膜導体層は単独の金属からなるものであってもよいし、2種以上の金属からなるものであってもよい。また、上記薄膜導体層は、1層であってもよいし、2層以上であってもよい。この薄膜導体層の厚さは、0.1〜5μmが望ましく、0.5〜2μmがより望ましい。また、上記薄膜導体層は、スパッタリング、めっき、もしくは、スパッタリングおよびめっきを行うことにより形成することが望ましい。
(VII) 次に、いずれか一方の面に、予め含窒素複素環式化合物が塗布された感光性ドライフィルムを上記薄膜導体層上に貼り付けた後、露光、現像処理を施すことにより、薄膜導体層上にめっきレジストを形成する。
(VIII) 次に、層間樹脂絶縁層上に形成した薄膜導体層をめっきリードとして電気めっきを行い、導体回路を厚付けする。電気めっき膜の膜厚は、5〜30μmが好ましい。上記電気めっきとしては、銅めっきを用いることが望ましい。この時、バイアホール用開口を電気めっきで充填してフィルドビア構造としてもよい。
(IX) 電気めっき膜を形成した後、めっきレジストを剥離し、めっきレジストの下に存在していた薄膜導体層をエッチングにより除去し、独立した導体回路とする。エッチング液としては、例えば、硫酸−過酸化水素水溶液、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム等の過硫酸塩水溶液、塩化第二鉄、塩化第二銅の水溶液、塩酸、硝酸、熱希硫酸等が挙げられる。また、前述した第二銅錯体と有機酸とを含有するエッチング液を用いて、導体回路間のエッチングと同時に粗化面を形成してもよい。
(X) 必要により、(III)〜(IX)の工程を繰り返し、さらに、必要により、最上層の導体回路に上記(III)の工程と同様の条件で無電解めっきやエッチング等を施し、最上層の導体回路上に粗化層または粗化面を形成する。
次に、最上層の導体回路を含む基板面に、ロールコータ法等によりソルダーレジスト樹脂組成物を塗布し、レーザ処理、露光、現像処理等による開口処理を行い、硬化処理等を行うことにより、ソルダーレジスト層を形成する。そしてこの後、ソルダーレジスト層の開口部分に半田バンプを形成することによりプリント配線板の製造を終了する。
また、この工程で、製品認識文字などを形成するための文字印刷工程やソルダーレジスト層の改質のため、酸素や四塩化炭素などのプラズマ処理を適時行ってもよい。なお、以上の方法は、セミアディティブ法によるものであるが、フルアディティブ法を採用してもよい。
(実施例1)
以下、実施例を用いて本発明をさらに詳細に説明する。
(A)燐片状粒子含有混練物の作製
メチルエチルケトン(以下、「MEK」と言う)20gとキシレン80gの混合溶媒中に、燐片状粒子(株式会社ホージュン社製 商品名:エスベンC、分散時のアスペクト比:500以下、結晶サイズ:0.5μm以下)を15g添加し、三本ローラで混練して燐片状粒子含有混練物とした。
(B)エポキシ含有溶液の作製
MEK6.8gとキシレン27.2gの混合溶媒に、固形エポキシ樹脂(ジャパン・エポキシ・レジン社製、商品名:エピコート1007)85gを添加、混合してエポキシ含有溶液とした。
(C)層間樹脂絶縁層用樹脂フィルムの作製
前記(A)で作製した燐片状粒子含有混練物、前記(B)で作製したエポキシ含有溶液、硬化剤としてのジシアンジアミド(ビィ・ティ・アイ・ジャパン社製、商品名:CG−1200、固形エポキシ分100gに対して3.3g)および硬化触媒(四国化成社製、商品名:キュアゾール2E4HZ、固形エポキシ分100gに対して3.3g)を三本ローラで混練して接着剤溶液を得た。
この接着剤溶液をロールコータ(サーマトロニクス貿易社製)を使用して、ポリエチレンテレフタレートのシート上に塗布し、その後、160℃、5分間の条件で加熱乾燥し、溶媒を除去することによって、厚みが40μmの絶縁性フィルムを作製した。
この絶縁性フィルムを、透過型電子顕微鏡を用いて(5万〜10万倍)分散時での最小結晶サイズを観察したところ、0.1μmであり、アスペクト比は100〜500であった。
(D)樹脂充填剤の調製
ビスフェノールF型エポキシモノマー(油化シェル社製、分子量:310、YL983U)100質量部、表面にシランカップリング剤がコーティングされた平均粒径1.6μm、最大粒子の直径15μm以下のSiO2球状粒子(アドテック社製、CRS 1101−CE)170質量部およびレベリング剤(サンノプコ社製 ペレノールS4)1.5質量部を容器にとり、攪拌混合することにより、その粘度が23±1℃で45〜49Pa・sの樹脂充填剤を調製する。なお、硬化剤として、イミダゾール硬化剤(四国化成社製、2E4MZ−CN)6.5質量部を用いる。
(E)ドライフィルムの作製
感光性樹脂組成物(特開2004-317874号記載の感光性樹脂組成物等)の溶液を、ポリエチレンテレフタレートフィルム上に均一に塗布し、100℃の熱風対流式乾燥機で10分間乾燥させた後、これを、0.05wt%5−アミノテトラゾール溶液(30〜80℃)に1分間浸漬し、表面に5−アミノテトラゾールが付着したドライフィルムを作製した。なお、ベースフィルム(ポリエチレンテレフタレートフィルム)は、現像前に剥離する。また、市販のドライフィルムを用いる場合は、カバーフィルムの剥離後に5−アミノテトラゾール溶液に浸漬させる。
(F)多層プリント配線板の作製
多層プリント配線板の製造工程(1)〜(9)について、図2(a)〜(e)に基づき説明をする。
工程(1):厚さ0.8mmのガラスエポキシ樹脂またはBT(ビスマレイミドトリアジン)樹脂からなる基板1の両面に20μmの銅箔8がラミネートされている銅張積層板1Aを出発材料とした(図2(a))。まず、この銅貼積層板1Aをドリル削孔し、無電解めっき、電解めっき処理を施し、パターン状にエッチングすることにより、基板1の両面に下層導体回路4とスルーホール9を形成した(図2(b))。
工程(2):スルーホール9および下層導体回路4を形成した基板1を水洗いし、乾燥した後、NaOH(10g/l)、NaClO2(40g/l)およびNa3PO4(6g/l)を含む水溶液を黒化浴(酸化浴)とする黒化処理、および、NaOH(10g/l)、NaBH4(6g/l)を含む水溶液を還元浴とする還元処理を行ない、スルーホール9を含む下層導体回路4の全表面に粗化面4a、9aを形成した(図2(b))。
工程(3):上記(D)のとおりに調製した樹脂充填剤を用いて、調製後24時間以内に、スルーホール9内、および、基板1の片面の下層導体回路4非形成部に樹脂充填剤10の層を形成した。すなわち、まず、スキージを用いてスルーホール9内に樹脂充填剤10を押し込んだ後、100℃、20分の条件で乾燥させた。次に、下層導体回路4非形成部に相当する部分が開口したマスクを基板1上に載置し、スキージを用いて凹部となっている下層導体回路4非形成部に樹脂充填剤10の層を形成し、100℃、20分の条件で乾燥させた(図2(c))。
工程(4):上記工程(3)の処理を終えた基板1の片面を、#600のベルト研磨紙(三共理化学製)を用いたベルトサンダー研磨により、下層導体回路4の表面やスルーホール9のランド表面に樹脂充填剤10が残らないように研磨し、次いで、上記ベルトサンダー研磨による傷を取り除くためのバフ研磨を行う。このような一連の研磨を基板1の他方の面についても同様に行う。次いで、100℃で1時間、150℃で1時間の加熱処理を行って樹脂充填剤10を硬化させた。
このようにして、スルーホール9や導体回路4非形成部に形成された樹脂充填剤10の表層部および下層導体回路4の表面を平坦化し、樹脂充填剤10と下層導体回路4及びスルーホール9とが粗化面4a、9aを介して強固に密着した絶縁性基板を得る。すなわち、この工程により、樹脂充填剤10の表面と下層導体回路4の表面とが同一平面となった(図2(d))。
工程(5):上記基板1を水洗、酸性脱脂した後、ソフトエッチングし、次いで、エッチング液を基板1の両面にスプレーで吹きつけて、下層導体回路4の表面とスルーホール9のランド表面とをエッチングすることにより、下層導体回路4の全表面とスルーホール9のランド表面に粗化面4a、9aを形成した(図3(a))。エッチング液としては、イミダゾール銅(II)錯体10質量部、グリコール酸7質量部、塩化カリウム5質量部からなるエッチング液(メック社製、メックエッチボンド)を使用した。
工程(6):基板1の両面に、基板1より少し大きめの層間樹脂絶縁層用樹脂フィルム2(上記(C)のとおり作製)を基板1上に載置し、圧力4kgf/cm2、温度80℃、圧着時間10秒の条件で仮圧着して裁断した後、さらに、真空ラミネーター装置を用いて、真空度0.5Torr、圧力4kgf/cm2、温度80℃、圧着時間60秒の条件で本圧着した(図3(b))。
工程(7):層間樹脂絶縁層2に、厚さ1.2mmの貫通孔が形成されたマスクを介し、波長10.4μmの炭酸ガスレーザにて、ビーム径4.0mm、トップハットモード、パルス幅10〜25μ秒、マスクの貫通孔の径1.0〜2.2mmφ、1〜3ショットの条件で層間樹脂絶縁層2に、直径40〜70μmのバイアホール用開口6を形成した(図3(c))。
工程(8):基板1を、膨潤液に浸漬し、水洗した後、60g/lの過マンガン酸を含む80℃の溶液に10分間浸漬することによって、燐片状粒子を層間樹脂絶縁層表面から脱落させて、バイアホール用開口6の内壁を含む層間樹脂絶縁層2の表面に粗化面2aを形成した(図3(c))。この粗化面の粗度は、0.01〜2μmであった。次に、上記処理を終えた基板1を、中和溶液(シプレイ社製)に浸漬してから水洗いした。その後、O2プラズマやCF4プラズマ等の物理的方法によって、バイアホール底部に残存する樹脂や粒子の残渣を除去するデスミア処理を施してもよい。さらに、粗面化処理した該基板1の表面に、パラジウム触媒を付与することにより、層間樹脂絶縁層2の表面およびバイアホール用開口6の内壁面に触媒核12aを付着させた(図3(d))。
工程(9):下記組成からなる34℃の無電解銅めっき水溶液中に、触媒を付与した基板を、40分間浸漬して粗面全体に厚さ0.6〜2.0μmの無電解銅めっき膜を形成し、バイアホール用開口6の内壁を含む層間樹脂絶縁層2の表面に無電解銅めっき膜12bが形成された基板を得た(図4(a))。
(無電解銅めっき液)
硫酸銅 : 0.03mol/l
EDTA: 0.20mol/l
HCHO : 0.18g/l
NaOH : 0.10mol/l
α、α'−ビピリジル: 100mg/l
ポリエチレングリコール: 0.10g/l
工程(10):無電解銅めっき膜12bが形成された基板に、上記(E)のとおり作製したドライフィルムを、50〜150℃、5〜10kg/cm2の条件で貼付し、マスクを載置して露光・現像してパターン化されためっきレジスト3を形成した。(図4(b))。尚、マスクには、めっきレジスト形成状態を調べるために、L/S(L:めっきレジスト残存部、S:めっきレジスト非形成部)=5/5〜15/15までのパターン(L/Sの間隔は2.5μmおき)が描画されているものを用いた。
工程(11):ついで、基板1に電解めっきを施し、めっきレジスト3非形成部(S部)に、厚さ5〜12.5μmの電解銅めっき膜13を形成した(図4(c))。なお、今回は以下のめっき液と条件で行ない、15μmの電解銅めっき膜13を得た。
(電解銅めっき液)
硫酸: 2.24mol/l
硫酸銅: 0.26mol/l
添加剤: 19.5ml/l
(アトテックジャパン社製、商品名:カパラシドGL)
(電解めっき条件)
電流密度: 1 A/dm2
時間: 55±5 分
温度: 22±2 ℃
工程(12):さらに、めっきレジスト3を5%程度のKOHで剥離除去した後、そのめっきレジスト3下の無電解めっき膜12bを硫酸と過酸化水素の混合液でエッチング処理して溶解除去し、独立の導体回路5及びバイアホール7とした(図4(d))。
工程(13):ついで、表面粗化処理(例えば、メック株式会社製 メックエッチボンドCz−8100)を行い、導体回路5及びバイアホール7の表面に粗化面5a、7aを形成した。(図4(d))。
工程(14):前記(5)〜(13)の工程を繰り返すことにより、さらに上層の導体回路を形成することによって、多層配線板を得た(図5(a)〜図6(b))。
工程(15):次に、多層配線基板の両面に、市販のソルダーレジスト組成物を12〜30μmの厚さで塗布し、70℃で20分間、70℃で30分間の条件で乾燥処理を行ってソルダーレジスト層14を形成した(図6(c))。その後、ソルダーレジスト層14にソルダーレジスト開口部のパターンが描画された厚さ5mmのフォトマスクを密着させ、1000mJ/cm2の紫外線で露光し、DMTG溶液で現像処理し、200μmの直径の開口を形成した。
そして、さらに、80℃で1時間、100℃で1時間、120℃で1時間、150℃で3時間の条件でそれぞれ加熱処理を行ってソルダーレジスト層14を硬化させ、開口を有し、その厚さが10〜25μmのソルダーレジストパターン層を形成した。
工程(16):次に、ソルダーレジスト層14を形成した基板を、無電解ニッケルめっき液に浸漬して、開口部に厚さ5μmのニッケルめっき層15を形成した。さらに、その基板を無電解金めっき液に浸漬して、ニッケルめっき層15上に、厚さ0.03μmの金めっき層16を形成した(図6(c))。ニッケル−金層以外にも、スズ、貴金属層(金、銀、パラジウム、白金など)の単層を形成してもよい。
工程(17):この後、ソルダーレジスト層14の開口に半田ペーストを印刷して、200℃でリフローすることにより、半田バンプ17を形成し、半田バンプを有する多層プリント板を製造した(図6(c))。
(実施例2〜5)
上記(E)のドライフィルムの作製工程において、5−アミノテトレゾールを含有する溶液濃度を1wt%、3wt%、8wt%、10wt%とした以外は、上記と同様にして多層プリント配線板を製造した。
(実施例6)
上記(E)のドライフィルムの作製工程において、0.5wt%濃度の5−アミノテトレゾールを3wt%濃度の1−アミノ−1,2,3−メチルテトラゾールに代えた以外は、実施例1と同様にして多層プリント配線板を製造した。
(実施例7)
上記(E)のドライフィルムの作製工程において、0.5wt%濃度の5−アミノテトレゾールを3wt%濃度の5−アミノ−1−メチルテトラゾールに代えた以外は、実施例1と同様にして多層プリント配線板を製造した。
(比較例1)
比較例1は、上記(E)のドライフィルムの作製工程において、ドライフィルム表面に含窒素複素環式化合物を塗布しなかったケースである。
(比較例2)
比較例2は、上記(E)のドライフィルムの作製工程において、ドライフィルム表面に含窒素複素環式化合物を塗布しなかった場合であり、代わりに薄膜導体層上に3wt%の5−アミノテトラゾール含有溶液を塗布し、その後水洗、乾燥(上記工程(10)と工程(11)の間に実施)を実施したケースである。
(参考例1、参考例2)
参考例1および参考例2として、上記(E)のドライフィルム作製工程において、5−アミノテトラゾールを含有する溶液の濃度を、それぞれ0.03wt%および12wt%にした以外は、実施例1と同様にして多層プリント配線板を製造した。
(試験方法)
評価試験1:実施例1〜7、比較例1および参考例1〜2のとおり作製したプリント配線板について、上記工程(10)終了後の各L/Sのめっきレジストパターンの形成状態を評価した。L部が残存していないものと、S部にドライフィルムが残存しているものは「×」とし、L部において、めっきレジストの浮き(一部剥がれ)が観察されたものは「△」、L部が密着していて、S部にドライフィルムの残存がないものは「○」とした。観察には、10倍の顕微鏡を用いて行なった。その結果を表1に示す。
その結果、実施例1〜7ではいずれも、ドライフィルムの浮き等は見られず、密着性に優れためっきレジストが形成された。また、参考例1および2では、めっきレジストの一部に浮きや剥がれが見られたが、これは、ドライフィルム表面に塗布した含窒素複素環式化合物濃度によるものであり、含窒素複素環式化合物濃度は、0.05〜10wt%であることが好ましいことがわかった。一方、比較例1では、ドライフィルム表面に含窒素複素環式化合物を塗布しなかったため、含窒素複素環式化合物による密着性向上の効果が得られず、めっきレジストが剥離してしまった。
評価試験2:実施例3および比較例2のプリント配線板を、ヒートサイクル試験機に投入し、以下のとおりヒートサイクル試験を行なった。
<ヒートサイクル試験> まず、プリント配線板の裏面の測定端子から裏面のビルドアップ層の配線(バイアホール)、スルーホール、表面のビルドアップ層の配線(含むバイアホール)、スルーホール、裏面のビルドアップ層の配線を介して裏面測定端子に繋がっている配線の導通抵抗を測定し、その後、55℃×5分⇔120℃×5分 1000サイクルの条件でヒートサイクル試験を行ない、再度同じ配線の導通抵抗を測定した。その結果を表1に示す。なお、
(ヒートサイクル後の導通抵抗―初期値の導通抵抗)/初期値の導通抵抗×100
が、±10%以内の場合を「○」、それ以外を「×」とした。
その結果、実施例3は「○」であったが、比較例2では「×」であった。これは、比較例2では、無電解銅めっき膜上に、5-アミノテトラゾールが残存したまま、その上に電解銅めっきが形成されたため、無電解銅めっき膜と電解銅めっき間で剥がれが発生し、導通抵抗が上昇したものと推察される。
Figure 2007109902
本発明に関する技術は、隣接する導体回路間で短絡の発生するおそれがなく、ヒートサイクル条件下や高温高湿下において接続信頼性に優れる多層プリント配線板の製造に利用される。
(a)〜(d)は、本発明の製造方法を用いた多層プリント配線板の製造工程の一部を示す断面図である。 (a)〜(d)は、本発明の製造方法を用いた多層プリント配線板の製造工程の一部を示す断面図である。 (a)〜(d)は、本発明の製造方法を用いた多層プリント配線板の製造工程の一部を示す断面図である。 (a)〜(d)は、本発明の製造方法を用いた多層プリント配線板の製造工程の一部を示す断面図である。 (a)〜(c)は、本発明の製造方法を用いた多層プリント配線板の製造工程の一部を示す断面図である。 (a)〜(c)は、本発明の製造方法を用いた多層プリント配線板の製造工程の一部を示す断面図である。 (a)〜(d)は、従来の多層プリント配線板の製造工程の一部を示す断面図である。
符号の説明
1 基板
2、102 層間樹脂絶縁層
2a 粗化面
3 めっきレジスト
4 下層導体回路
4a 粗化面
5 層導体回路
5a 粗化面
6 バイアホール用開口
7 バイアホール
7a 粗化面
8 銅箔
9 スルーホール
9a 粗化面
10 樹脂充填材
12a 核触媒
12b 無電解銅めっき膜
13 電解銅めっき膜
14 ソルダーレジスト層
15 ニッケルめっき膜
16 金めっき膜
17 半田バンプ
18 感光性ドライフィルム
21 マスク
22 含窒素複素環式化合物層
105 導体回路
112 薄膜導体層
113 電気めっき層

Claims (4)

  1. 薄膜導体層を有する層間樹脂絶縁層上に、感光性ドライフィルムを貼り付け、露光、現像してめっきレジストを形成し、その後、めっきレジスト非形成部に導体回路を形成する多層プリント配線板の製造方法において、前記感光性ドライフィルムのいずれか一方の面に含窒素複素環式化合物層を有することを特徴とする多層プリント配線板の製造方法。
  2. 前記含窒素複素環式化合物層が、ピロール、イミダゾール、オキサゾール、チアゾール、ピラゾール、3−ピロリン、ピロリジン、ピリジン、ピリジミン、プリン、キノリン、イソキノリン、カルバゾール、テトラゾール、5−アミノテトラゾール、トリアゾール、アミノトリアゾールおよびそれらの誘導体や類のうちから選ばれるいずれか1種の化合物で形成されることを特徴とする請求項1に記載の多層プリント配線板の製造方法。
  3. 多層プリント配線板の製造に用いられる感光性ドライフィルムにおいて、該感光性ドライフィルムのいずれか一方の面に、含窒素複素環式化合物層を有することを特徴とする感光性ドライフィルム。
  4. 前記含窒素複素環式化合物層が、ピロール、イミダゾール、オキサゾール、チアゾール、ピラゾール、3−ピロリン、ピロリジン、ピリジン、ピリジミン、プリン、キノリン、イソキノリン、カルバゾール、テトラゾール、5−アミノテトラゾール、トリアゾール、アミノトリアゾールおよびそれらの誘導体や類のうちから選ばれるいずれか1種の化合物で形成されることを特徴とする請求項3に記載の感光性ドライフィルム。
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