JP2007281089A - ビルドアップ多層配線板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】十分な膜厚を有するとともに、十分な密着性を有するめっき層を樹脂内壁面に形成することで、接続信頼性の高いビルドアップ多層配線板を製造する。
【解決手段】金属内層２と、金属内層２上に形成された樹脂層５と、樹脂層５上に形成された金属表層７とを有する多層板７に対してレーザ加工を施して、金属表層６及び樹脂層５に孔（ビア孔８）を形成するレーザ加工工程と、孔（ビア孔８）内の樹脂内壁面５ａをオゾン水処理するオゾン水処理工程と、めっき処理により、少なくとも樹脂内壁面５ａにめっき層（第１めっき層９及び第２めっき層１０）を形成するめっき工程と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明はビルドアップ多層配線板の製造方法に関し、詳しくは樹脂層の両面に配された金属層間を電気接続すべく、レーザ加工で孔を形成した後に、孔内面をめっき処理するビルドアップ多層配線板の製造方法に関する。

電子プリント基板等に用いられるビルドアップ多層配線板の製造においては、樹脂層の両面に金属内・表層が配設された多層板にレーザ加工を施して、金属表層及び樹脂層にビア孔を形成し、その後ビア孔の内面をめっき処理することで、金属内層と金属外層とを電気接続している。

このようなビルドアップ多層配線板の製造方法におけるレーザ加工工程として、レーザダイレクト法を利用するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

このレーザダイレクト法では、まず、樹脂等の基板表面に銅箔等の金属内層を設けて内層基板とし、この金属内層をパターン加工して内層基板の表面に回路を形成する。次いで、銅箔等の金属箔（金属表層）の片面に樹脂層が設けられた樹脂付金属箔を、その樹脂層の側で内層基板の表面に重ね、それを加熱加圧成形により一体化することで、樹脂層の両面に金属内層と金属表層とが配された多層板とする。そして、多層板の金属表層の表面に直接レーザビームを照射して、金属表層及び樹脂層を貫通して金属内層が底面に露出したビア孔を形成する。

このようなレーザダイレクト法によれば、パターン加工により樹脂層が露出する開口部を金属表層に形成してから、その開口部の樹脂層にレーザビームを照射する、所謂コンフォーマルマスク法と比べて、パターニング工程が不要となる分だけ工程数を削減できるので、生産性を向上させることができる。

しかし、レーザ加工により形成されたビア孔においては、レーザ加工で除去しきれなかった１μｍ程度の薄い樹脂層や樹脂の燃焼物（スミア）がビア孔の底部（金属内層の表面）に残っており、そのままめっき処理しても、めっき層を介する金属内・表層の導通性が不十分になるという問題がある。

そこで、レーザ加工によりビア孔を形成した後、ビア孔内の樹脂内壁面を過マンガン酸により酸化処理して、ビア孔内のスミアを除去するデスミア処理が知られている（例えば、特許文献２参照）。

この過マンガン酸処理によるデスミア処理によれば、ビア孔内のスミアを化学的に除去することができるとともに、ビア孔内の樹脂内壁面をエッチングによりアンカー形状とすることができるので、樹脂内壁面に形成されるめっき層の密着性を向上させることが可能となる。
特開２００１−３１３４７１号公報 特開２００１−１５６４６１号公報

しかしながら、ビア孔内の樹脂内壁面を過マンガン酸処理によるデスミア処理をすれば、樹脂内壁面が過度にエッチングされることにより、金属表層を残したまま樹脂内壁面が抉れてしまう。そうすると、めっき処理時に、めっき液が樹脂内壁面に接触しにくくなり（液まわり不良）、その結果、樹脂内壁面に形成されるめっき層の膜厚が薄くなって、めっき層にクラックが発生しやすくなる。

一方、樹脂内壁面に抉れた形状が発生するのを防止すべく、過マンガン酸処理の程度を少なく（処理時間を短く）すると、アンカー形状とすることが不十分となり、その結果、たとえ膜厚の厚いめっき層を形成することができたとしても、そのめっき層の密着性が低下するので、めっき層が剥がれやすくなる。

このような樹脂内壁面に形成されるめっき層の膜厚不足によるクラックの発生や、めっき層の密着性不足によるめっき層の剥がれは、接続（導通）信頼性の低下につながる。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、十分な膜厚を有するとともに、十分な密着性を有するめっき層を樹脂内壁面に形成することで、接続信頼性の高いビルドアップ多層配線板を製造することを解決すべき技術課題とするものである。

上記課題を解決する本発明のビルドアップ多層配線板の製造方法は、金属内層と、該金属内層上に形成された樹脂層と、該樹脂層上に形成された金属表層とを有する多層板に対してレーザ加工を施して、該金属表層及び該樹脂層に孔を形成するレーザ加工工程と、前記孔内の樹脂内壁面をオゾン水処理するオゾン水処理工程と、めっき処理により、少なくとも前記樹脂内壁面にめっき層を形成するめっき工程と、を備えていることを特徴とするものである。

このビルドアップ多層配線板の製造方法では、孔形成工程で、金属内層、樹脂層及び金属表層を有する多層板に対してレーザ加工を施し、金属表層及び樹脂層に孔を形成する。そして、オゾン水処理工程で、孔内の樹脂内壁面をオゾン水処理する。これにより、孔内のスミアを化学的に除去することができる。また、孔内の樹脂表面を化学的に活性化することができる。また、オゾン水処理によれば、孔内壁面が過度にエッチングされることを効果的に防止することができる。したがって、その後に行うめっき処理工程において、高い密着性で、かつ十分な膜厚をもつめっき層を孔内の樹脂表面に形成することが可能となる。

よって、本発明のビルドアップ多層配線板の製造方法によれば、十分な膜厚を有するとともに、十分な密着性を有するめっき層を樹脂内壁面に形成することで、接続信頼性の高いビルドアップ多層配線板を製造することができる。

本発明のビルドアップ多層配線板の製造方法の好適な態様において、前記レーザ加工は、レーザビームを前記金属表層に直接照射することにより行う。

このビルドアップ多層配線板の製造方法では、前記金属表層に直接レーザビームを照射する、所謂レーザダイレクト法を利用して前記孔を形成する。このため、前記コンフォーマルマスク法と比べて、パターニング工程が不要となる分だけ工程数を削減できるので、生産性を向上させることができる。

本発明のビルドアップ多層配線板の製造方法の好適な態様において、前記オゾン水処理に用いるオゾン水の濃度が０．１〜１００ｐｐｍである。

このビルドアップ多層配線板の製造方法では、オゾン水処理で濃度が０．１〜１００ｐｐｍのオゾン水を用いる。このため、適切なオゾン水処理が可能となり、孔内の樹脂内壁面が過度にエッチングされることを効果的に防止しつつ、樹脂内壁面を化学的に良好に活性化することができる。したがって、十分な膜厚を有するとともに、十分な密着性を有するめっき層を樹脂内壁面により良好に形成することが可能となる。

ここに、高い密着性で、かつ十分な膜厚をもつめっき層を孔内の樹脂表面に形成する効果をより高める観点より、オゾン水処理で用いるオゾン水の濃度は、２０〜８０ｐｐｍとすることがより好ましい。

以下、本発明のビルドアップ多層配線板の製造方法の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

本実施形態のビルドアップ多層配線板の製造方法は、図１に示されるように、内層回路形成工程と、ビルドアップ工程と、レーザ加工工程と、オゾン水処理工程と、めっき処理工程と、表層回路形成工程とを備えている。

＜内層回路形成工程＞
図１（ａ）に示される内層回路形成工程では、樹脂の単層又は積層等よりなる樹脂基板１の表面に銅箔等の金属内層２を設けて内層基板３とし、この金属内層２をパターン加工して内層基板３の表面に所定の内層回路４を形成する。

この内層基板３に用いる基板１の構成や種類は特に限定されない。また、金属内層２を構成する金属の種類も特に限定されず、銅等とすることができる。

金属内層２のパターン加工は、ドライフィルムのラミネート、露光、現像、金属エッチング及びドライフィルムの剥離といった一連のパターン加工を採用することができる。

＜ビルドアップ工程＞
図１（ｂ）に示されるビルドアップ工程では、内層基板３の表面に樹脂層５及び金属表層６を積層して多層板７とする。この積層方法は特に限定されず、例えば金属箔（金属表層６）の片面に樹脂層５が設けられた樹脂付金属箔を、その樹脂層５の側で内層基板３の表面に重ね、それを加熱加圧成形により一体化するができる。

前記樹脂層５の種類は特に限定されず、エポキシ樹脂やシアネート樹脂等を採用することができる。

また、前記金属表層６の金属の種類も特に限定されず、銅等とすることができる。

＜レーザ加工工程＞
図１（ｃ）に示されるレーザ加工工程では、前記多層板７に対してレーザ加工を施して、金属表層６及び樹脂層５に孔としてのビア孔８を形成する。

このレーザ加工工程で用いるレーザの種類は特に限定されないが、炭酸ガスレーザ等を好適に用いることができる。また、レーザ加工条件も適宜設定することが可能である。

ここに、前記多層板７に対してレーザ加工を施す前に、多層板７の前記金属表層６の表面を粗面化する粗面化前処理工程を実施することが好ましい。このように前処理により金属表層６の表面を粗面化しておけば、金属表層６の表面でレーザビームが反射され難くなり、金属表層６のエネルギー吸収率を高めることができる。なお、粗面化前処理の方法は特に限定されない。

また、このレーザ加工工程は、レーザビームを金属表層６に直接照射する、レーザダイレクト法を利用することが好ましい。コンフォーマルマスク法を利用することも可能であるが、レーザダイレクト法の法が生産性を向上させる上で有利となる。

＜オゾン水処理工程＞
図１（ｄ）に示されるオゾン水処理工程では、ビア孔８内をオゾン水で処理する。これにより、ビア孔８内に残るスミアを化学的に除去することができるとともに、ビア孔８内の樹脂層５の内壁面５ａを化学的に活性化することができる。

このオゾン水処理で用いるオゾン水の濃度は、樹脂層５の樹脂の種類等に応じて適宜設定可能であるが、前述のとおり、０．１〜１００ｐｐｍとすることが好ましく、２０〜８０ｐｐｍとすることがより好ましい。

また、処理時間も樹脂層５の樹脂の種類やオゾン水濃度等に応じて適宜設定可能であるが、２〜６０分程度とすることができる。

＜めっき工程＞
図１（ｅ）及び（ｆ）に示されるめっき工程では、めっき処理により、少なくとも樹脂層５の内壁面５ａにめっき層を形成するが、この樹脂層５の内壁面５ａの他に、金属内層２及び金属表層６の表面にもめっき層を形成してもよい。

このめっき工程は、図１（ｅ）に示される化学めっき工程と、図１（ｆ）に示される電気めっき工程とからなる。

化学めっき工程では、化学めっき（無電解めっき）により、所定の厚さの第１めっき層９を形成する。第１めっき層９の金属の種類は特に限定されず、銅等とすることができるが、金属表層６の金属と同種の金属とすることが好ましい。また、第１めっき層９の厚さも特に限定されず、０．５〜５μｍ程度とすることができる。

電気めっき工程では、電気めっきにより、所定の厚さの第２めっき層１０を第１めっき層９上に一体に形成する。第２めっき層１０の金属の種類は特に限定されず、銅等とすることができるが、第１めっき層９と同種の金属とすることが好ましい。また、第２めっき層１０の厚さも特に限定されず、２〜１００μｍ程度とすることができ、７〜５０μｍ程度とすることが好ましい。

＜表層回路形成工程＞
図１（ｇ）に示される表層回路形成工程では、金属表層６、第１めっき層９及び第２めっき層１０をパターン加工して、所定の表層回路１１を形成する。

この表層回路１１を形成するパターン加工は、ドライフィルムのラミネート、露光、現像、金属エッチング及びドライフィルムの剥離といった一連のパターン加工を採用することができる。

（実施例）
前記実施形態で説明した内層回路形成工程と、ビルドアップ工程と、レーザ加工工程と、オゾン水処理工程と、めっき処理工程と、表層回路形成工程とを順に実施して、図２に示される本実施例のビルドアップ多層配線板を製造した。

ここに、図２（ａ）は、このビルドアップ多層配線板の断面図であり、図２（ｂ）はこのビルドアップ多層配線板における表層パターンを示す平面図であり、図２（ｃ）はこのビルドアップ多層配線板における内層パターンを示す平面図である。なお、図２（ａ）中で黒く塗った部分は、前記ビア孔８内の樹脂層５の内壁面５ａに前記第１めっき層９及び前記第２めっき層１０が形成されて、表層回路１１を構成する前記金属表層６と前記内層回路４を構成する前記金属内層２とを電気接続している部分（５０箇所以上ある）を示し、図２（ｂ）及び（ｃ）中で黒く塗った部分は、前記ビア孔８が形成された位置を示す。

また、このビルドアップ多層配線板では、導通試験評価が可能なように、プローブが設置された検査部１２が表層回路１１中に形成されており、この表層回路１１を構成する金属層１３は前記金属表層６、前記第１めっき層９及び前記第２めっき層１０により一体に形成されている。

なお、前記内層回路形成工程では、内層基板３として、エポキシ樹脂よりなる基板１と銅箔よりなる金属内層２とからなる銅張積層板（基板１の厚さ：１ｍｍ、銅箔の厚さ：３５μｍ）を準備した。そして、ドライフィルムラミネート、露光、現像、銅エッチング及びドライフィルム剥離の各工程を実施することで、所定の内層回路４を形成した。

前記ビルドアップ工程では、エポキシ樹脂付きの銅箔（ＲＣＣ）を、その樹脂層５の側で内層基板３の表面に重ね、それを加熱加圧成形により一体化した。

前記レーザ加工工程では、メック社製のＣＺ粗面化前処理により、金属表層６の表面を粗面化した。また、レーザ加工はレーザダイレクト法を利用した。このときのレーザ加工条件は、ショット数：２、パルスエネルギー：５ｍＪである。

前記オゾン水処理工程では、濃度が６０ｐｐｍのオゾン水に、ビア孔８を形成した多層板７を１０分間、浸漬することによりオゾン水処理した。

前記化学めっき工程では、化学めっき（無電解めっき）により銅めっきを施して、厚さ１．０μｍの第１めっき層９を、樹脂層５の内壁面５ａ、金属内層２及び金属表層６の表面に形成した。

前記電気めっき工程では、電気銅めっきを施して、厚さ１０μｍの第２めっき層１０を第１めっき層９上に一体に形成した。

前記表層回路形成工程では、ドライフィルムラミネート、露光、現像、銅エッチング及びドライフィルム剥離の各工程を実施することにより、所定の表層回路１１を形成した。

（比較例１）
実施例１と同様の内層回路形成工程及びビルドアップ工程を実施した後、ドライフィルムラミネート、露光、現像、銅エッチング及びドライフィルム剥離の各工程を実施して、レーザ照射部の金属表層を除去して、開口部を形成した。その後、実施例１と同様の粗面化前処理工程を実施して、金属表層の表面を粗面化した。

そして、前記開口部にレーザビームを照射して、樹脂層を貫通する孔を形成した。このときのレーザ加工条件は、前記実施例と同様である。

この孔内の樹脂内壁面に、膨潤処理１０分、過マンガン酸による樹脂エッチング処理を２０分、中和処理を１０分行った。

その後、実施例１と同様の表層回路形成工程を実施して、比較例１に係るビルドアップ多層配線板を製造した。

（比較例２―１）
実施例１と同様の内層回路形成工程及びビルドアップ工程を実施した後、ドライフィルムラミネート、露光、現像、銅エッチング及びドライフィルム剥離の各工程を実施して、レーザ照射部の金属表層を除去して、開口部を形成した。その後、実施例１と同様の粗面化前処理工程を実施して、金属表層の表面を粗面化した。

そして、前記開口部に、実施例１と同様のレーザダイレクト法によるレーザ加工を行い、樹脂層を貫通する孔を形成した。

この孔内の樹脂内壁面に、比較例１と同様、膨潤処理１０分、過マンガン酸による樹脂エッチング処理を２０分、中和処理を１０分行った。

その後、実施例１と同様の表層回路形成工程を実施して、比較例２−１に係るビルドアップ多層配線板を製造した。

（比較例２―２）
過マンガン酸による樹脂エッチング処理を１０分とすること以外は、比較例２−１と同様にして、比較例２−２に係るビルドアップ多層配線板を製造した。

（比較例３）
実施例１と同様の内層回路形成工程、ビルドアップ工程及びレーザ加工工程を実施した後、孔内の樹脂内壁面に紫外線を照射するＵＶ処理を行った。このＵＶ処理では、少なくとも１０００ｍＪ／ｃｍ^２ の照射量で紫外光を照射した。

その後、実施例１と同様のめっき処理工程及び表層回路形成工程を実施して、比較例３に係るビルドアップ多層配線板を製造した。

（評価）
前記実施例及び比較例１〜３に係るビルドアップ多層配線板について、以下の評価を行った。その結果を表１に示す。

＜めっき析出性の評価＞
ビア孔の断面観察を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）により行い、めっき析出性を観察した。

なお、表１中のめっき析出の評価欄において、○印は全パターンで十分に銅めっきが析出したことを示し、△印は一部のパターンで銅めっきの未析出が認められたことを示し、×印は全パターンで銅めっきが未析出であったことを示す。

＜工程数の評価＞
比較例２に対する工程数の増減により、評価した。

なお、表１中の工程数の評価欄において、○印は工程数が低減したことを示し、△印は工程数に変化がないことを示し、×印は工程数が増大したことを示す。

＜冷熱サイクル試験後の導体抵抗試験評価＞
−３０℃にて３０分間放置してから１０５℃まで昇温させ、その温度で３０分間放置後、サイド−３０℃まで降温させる一連の作業を１０００サイクル繰り返す冷熱サイクル試験を実施した。そして、この冷熱サイクル試験実施の前後において、５００Ｖで１分間、印加電圧を加え、導通性を確認した。

なお、表１中の冷熱サイクル試験の評価欄において、○印は導通抵抗が１ｍΩ／ｍｍ^２ 以下であったことを示し、×印は冷熱サイクル試験の実施中に、導体浮き、層間剥離又はフクレ等が発生し、これら原因となって導通不良が発生したことを示し、−印は、過マンガン酸処理により樹脂層５の内壁面５ａが過度にエッチングされたことから、めっき液の液まわり不良によりめっき層が形成されず、冷熱サイクル試験の実施前から導通しなかったことを示す。

表１に示されるように、本実施例の製造方法は、めっき析出性、工程数及び冷熱サイクル試験後の導体抵抗試験のいずれの評価においても良好であることが確認できた。

本発明の実施形態に係るビルドアップ多層配線板の製造方法を説明する断面図であり、（ａ）は内層回路形成工程を示し、（ｂ）はビルドアップ工程を示し、（ｃ）はレーザ加工工程を示し、（ｄ）はオゾン水処理工程を示し、（ｅ）めっき工程における化学めっき工程を示し、（ｆ）はめっき工程における電気めっき工程を示し、（ｇ）は表層回路形成工程を示す。 本発明の実施例で製造したビルドアップ多層配線板を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は表層パターンを示す平面図、（ｃ）は内層パターンを示す平面図である。

符号の説明

１…樹脂基板 ２…金属内層
３…内層基板 ４…内層回路
５…樹脂層 ６…金属表層
７…多層板 ８…ビア孔（孔）
９…第１めっき層 １０…第２めっき層
１１…表層回路

Claims (3)

1. 金属内層と、該金属内層上に形成された樹脂層と、該樹脂層上に形成された金属表層とを有する多層板に対してレーザ加工を施して、該金属表層及び該樹脂層に孔を形成するレーザ加工工程と、
   前記孔内の樹脂内壁面をオゾン水処理するオゾン水処理工程と、
   めっき処理により、少なくとも前記樹脂内壁面にめっき層を形成するめっき工程と、を備えていることを特徴とするビルドアップ多層配線板の製造方法。
2. 前記レーザ加工は、レーザビームを前記金属表層に直接照射することにより行うことを特徴とする請求項１記載のビルドアップ多層配線板の製造方法。
3. 前記オゾン水処理に用いるオゾン水の濃度が０．１〜１００ｐｐｍであることを特徴とする請求項１又は２記載のビルドアップ多層配線板の製造方法。

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