JP2022126796A - 回路基板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[1] (1)樹脂組成物を熱硬化させ、磁性硬化物を得る工程、(2)磁性硬化物の表面の少なくとも一部を研磨する工程、及び(3)磁性硬化物の研磨した面上の少なくとも一部に、湿式めっきにより導体層を形成する工程をこの順で含む、回路基板の製造方法であって、樹脂組成物が、(A)ニッケルを含む磁性粉体、(B)エポキシ樹脂、及び(C)硬化剤を含む、回路基板の製造方法。
[2] (A)成分が、ニッケル鉄合金系金属粉である、上記[1]に記載の回路基板の製造方法。
[3] (A)成分中のニッケル含有量が、30質量%~90質量%である、上記[1]又は[2]に記載の回路基板の製造方法。
[4] 樹脂組成物中の(A)成分の含有量が、樹脂組成物中の不揮発成分を100質量%とした場合、70質量%~98質量%である、上記[1]~[3]の何れかに記載の回路基板の製造方法。
[5] 2N硫酸に40℃5分浸漬した場合の(A)成分の重量保持率が、90%以上である、上記[1]~[4]の何れかに記載の回路基板の製造方法。
[6] (B)成分が、25℃で液状のエポキシ樹脂を含む、上記[1]~[5]の何れかに記載の回路基板の製造方法。
[7] (C)成分が、酸無水物系硬化剤、アミン系硬化剤、及びイミダゾール系硬化剤からなる群から選ばれる硬化剤である、上記[1]~[6]の何れかに記載の回路基板の製造方法。
[8] (1)工程で得られる磁性硬化物の表面のJIS K 5600-5-4に従って測定した鉛筆硬度が、F~5Hである、上記[1]~[7]の何れかに記載の回路基板の製造方法。
[9] (1)工程で得られる磁性硬化物をソフトエッチング液(Na2S2O8100g/L,H2SO4(75%水溶液))に30℃1分間浸漬した場合のエッチングレートが、25mg/cm2以下である、上記[1]~[8]の何れかに記載の回路基板の製造方法。
[10] 樹脂組成物がペースト状である、上記[1]~[9]の何れかに記載の回路基板の製造方法。
[11] (A)ニッケルを含む磁性粉体、(B)エポキシ樹脂、及び(C)硬化剤を含む、樹脂組成物。
回路基板とは、片面又は両面に導体層(回路)が形成された基板をいう。回路基板は、半導体チップ等の電子部品を搭載するための配線板として用いることができ、かかる配線板を内層基板として使用した(多層)プリント配線板として用いることもできる。
本発明の回路基板の製造方法は、(1)樹脂組成物を熱硬化させ、磁性硬化物を得る工程、(2)磁性硬化物の表面の少なくとも一部を研磨する工程、及び(3)磁性硬化物の研磨した面上の少なくとも一部に、湿式めっきにより導体層を形成する工程、をこの順で含む。また、樹脂組成物は、(A)ニッケルを含む磁性粉体、(B)エポキシ樹脂、及び(C)硬化剤を含む。このように、本発明における樹脂組成物には磁性粉体として酸に強い(A)ニッケルを含む磁性粉体が用いられているため、その磁性硬化物を回路基板の製造に用いることにより、酸化剤による磁性硬化物層表面の処理を行わずに、その代わりとして研磨処理を行う場合であっても、湿式めっきプロセスにおいて、処理液中に生じ得る磁性異物の生成量が低く抑えられるため、浴、基板等の汚染を防止することができる。特に(A)ニッケルを含む磁性粉体を含む面を有する磁性硬化物と、前記面に形成された導体層とを備える回路基板を、磁性異物の生成量を抑制しながら回路基板を製造できる。また、一実施形態において、本発明における樹脂組成物は、(A)成分を含有していることにより研磨に適した硬度の磁性硬化物を容易に得ることができる。したがって、当該実施形態において、本発明における樹脂組成物の磁性硬化物は、研磨性に優れていることから、湿式めっきプロセスの(2)研磨工程の研磨を効率的に行うことができる。
(1)工程は、樹脂組成物を熱硬化させ、磁性硬化物を得る工程である。磁性硬化物の形状は特に限定されず、使用態様などに応じて適宜設定される。(1)工程を行うにあたって、樹脂組成物を準備する工程を含んでいてもよい。(1)工程における樹脂組成物の硬化温度は、樹脂組成物の組成や種類によっても異なるが、好ましくは120℃以上、より好ましくは130℃以上、さらに好ましくは150℃以上であり、好ましくは240℃以下、より好ましくは220℃以下、さらに好ましくは200℃以下である。樹脂組成物の硬化時間は、好ましくは5分以上、より好ましくは10分以上、さらに好ましくは15分以上であり、好ましくは120分以下、より好ましくは100分以下、さらに好ましくは90分以下である。
(2)工程は、磁性硬化物の表面を研磨する工程である。研磨する面は、磁性硬化物の表面の少なくとも一部であればよい。研磨方法としては、例えば、バフ研磨、ベルト研磨等が挙げられる。市販されているバフ研磨装置としては石井表記社製「NT-700IM」等が挙げられる。
(3)工程は、磁性硬化物の研磨した面上の少なくとも一部に、湿式めっきにより導体層を形成する工程である。磁性硬化物の研磨面には(A)ニッケルを含む磁性粉体が存在し得るが、(A)ニッケルを含む磁性粉体は、めっきで使用する液に溶出し難いので、磁性異物の発生を抑制できる。導体層の材料としては、例えば、金、白金、パラジウム、銀、銅、アルミニウム、コバルト、クロム、亜鉛、ニッケル、チタン、タングステン、鉄、スズ、インジウム等の単金属;金、白金、パラジウム、銀、銅、アルミニウム、コバルト、クロム、亜鉛、ニッケル、チタン、タングステン、鉄、スズ及びインジウムの群から選択される2種以上の金属の合金が挙げられる。中でも、汎用性、コスト、パターニングの容易性等の観点から、クロム、ニッケル、チタン、アルミニウム、亜鉛、金、パラジウム、銀若しくは銅、又はニッケルクロム合金、銅ニッケル合金、銅チタン合金を用いることが好ましく、クロム、ニッケル、チタン、アルミニウム、亜鉛、金、パラジウム、銀若しくは銅、又はニッケルクロム合金を用いることがより好ましく、銅を用いることがさらに好ましい。
第1実施形態における回路基板は、スルーホールが形成された基板と、前記スルーホールを充填する磁性硬化物と、を含む。したがって、第1実施形態における回路基板の製造方法は、
(1A)基板のスルーホール内に樹脂組成物を充填し、樹脂組成物を熱硬化して磁性硬化物を形成する工程、
(2A)磁性硬化物の表面の少なくとも一部を研磨する工程、
(3A)磁性硬化物の研磨した面上の少なくとも一部に、湿式めっきにより導体層を形成する工程をこの順で含む。
(2A-1)磁性硬化物表面を、界面活性剤を含む溶液で処理するコンディショニング工程、及び
(2A-2)磁性硬化物表面に触媒を付与する触媒化工程
をこの順でさらに含むことが好ましく、
(2A-2)工程後(3A)工程前に、
(2A-3)触媒を活性化する触媒活性化工程
をさらに含むことがより好ましい。(2A-1)~(2A-3)工程を(2A)工程終了後に行う場合、特に(2A-2)工程及び(2A-3)工程において発生する不溶物等の発生を抑制することが可能となる。
(2A-1-1)界面活性剤が不要な部位から界面活性剤を除去するマイクロエッチング工程を含んでいてもよい。
(1A)工程は、基板のスルーホール内に樹脂組成物を充填し、樹脂組成物を熱硬化して磁性硬化物を形成する工程である。(1A)工程では、磁性ペーストを用いて磁性硬化物を形成することが好ましい。また、(1A)工程を行うにあたって、図1に一例を示すように、支持基板11、並びに該支持基板11の両表面に設けられた銅箔等の金属からなる第1金属層12、及び第2金属層13を備えるコア基板10を準備する工程を含んでいてもよい。支持基板11の材料の例としては、ガラスエポキシ基板、金属基板、ポリエステル基板、ポリイミド基板、BTレジン基板、熱硬化型ポリフェニレンエーテル基板等の絶縁性基材が挙げられる。
(2A)工程は、磁性硬化物の表面の少なくとも一部を研磨する工程である。(2A)工程では、図6に一例を示すように、コア基板10から突出又は付着している余剰の磁性硬化物30を研磨することにより除去し、平坦化する。研磨方法としては、コア基板10から突出又は付着している余剰の磁性硬化物30を研磨することができる方法を用いることができる。このような研磨方法は、上述した(2)工程で示したものと同様である。
(2A-1)工程は、磁性硬化物表面を、界面活性剤を含む溶液で処理するコンディショニング工程である。(2A-1)工程では、通常、界面活性剤を含む溶液と磁性硬化物表面とを接触させることで、磁性硬化物表面の洗浄とともに、(2A-2)工程における触媒の吸着を容易にできるように表面電荷を調整する。
(2A-1-1)工程は、界面活性剤が不要な部位から界面活性剤を除去するマイクロエッチング工程である。(2A-1-1)工程では、通常、マイクロエッチング液と磁性硬化物表面とを接触させることで、界面活性剤が不要な部位から界面活性剤を除去する。界面活性剤が不要な部位としては、例えば第1金属層12及び第2金属層13等が挙げられる。
(2A-2)工程は、磁性硬化物表面に触媒を付与する触媒化工程である。(2A-2)工程では、磁性硬化物表面に触媒を付与することで、磁性硬化物と導体層との間の密着性を向上させることができる。通常、(2A-2)工程では、触媒を含有する溶液に磁性硬化物を浸漬し、磁性硬化物表面に触媒を吸着させる。
(2A-3)工程は、触媒を活性化する触媒活性化工程である。(2A-3)工程では、触媒を活性化することで、磁性硬化物と導体層との間の密着性を向上させることができる。通常、(2A-3)工程では、触媒が付与された磁性硬化物を還元剤溶液に浸漬し触媒の核を生成させ、磁性硬化物表面に付与された触媒を活性化させる。
(3A)工程は、磁性硬化物の研磨した面上の少なくとも一部に、湿式めっきにより導体層を形成する工程である。(3A)工程では、図7に一例を示すように、研磨した磁性硬化物30上に、湿式めっきにより導体層40を形成する。さらに、導体層40を形成後、図8に一例を示すように、エッチング等の処理により導体層40、第1金属層12、第2金属層13、及びめっき層20の一部を除去してパターン導体層41を形成してもよい。(3A)工程における導体層40及びパターン導体層41の材料、形成方法等は、上述した(3)工程における導体層の材料、形成方法等として示したものを適用することができる。
第2実施形態における回路基板は、配線を含む基板と、前記配線を封止保護する磁性硬化物と、を含む。例えば、層状の磁性硬化物を備える形態である。第2実施形態における回路基板の製造方法は、
(1B)磁性シートを、樹脂組成物層が基板と接合するように基板上に積層し、樹脂組成物層を熱硬化して磁性硬化物を形成する工程、
(2B)磁性硬化物の表面の少なくとも一部を研磨する工程、及び
(3B)磁性硬化物の研磨した面上の少なくとも一部に、湿式めっきにより導体層を形成する工程をこの順で含む。
(1B-1)磁性硬化物に穴あけ加工を行う工程を含むことが好ましい。
(2B-1)磁性硬化物表面を、界面活性剤を含む溶液で処理するコンディショニング
工程、及び
(2B-2)磁性硬化物表面に触媒を付与する触媒化工程
をこの順でさらに含むことがより好ましく、
(2B-2)工程後(3B)工程前に、
(2B-3)触媒を活性化する触媒活性化工程
をさらに含むことがさらに好ましい。
(2B-1-1)界面活性剤が不要な部位から界面活性剤を除去するマイクロエッチング工程を含んでいてもよい。
(1B)工程は、磁性シートを、樹脂組成物層が基板と接合するように基板上に積層し、樹脂組成物層を熱硬化して磁性硬化物を形成する工程である。(1B)工程を行うにあたって、磁性シートを準備する工程を含んでいてもよい。
(1B-1)工程は、磁性硬化物に穴あけ加工を行う工程である。(1B-1)工程において、図11に一例を示すように、第1磁性硬化物層320に穴あけ加工をし、ビアホール360を形成する。ビアホール360は、第1導体層420と、後述する第2導体層440とを電気的に接続するための経路となる。ビアホール360の形成は(1)工程において説明したスルーホールの形成と同様の方法により行うことができる。
(2B)工程は、磁性硬化物の表面の少なくとも一部を研磨する工程である。(2B)工程における研磨方法としては、第1実施形態の(2A)工程において説明したものと同様の研磨により行うことができる。
(3B)工程は、磁性硬化物の研磨した面上の少なくとも一部に、湿式めっきにより導体層を形成する工程である。(3B)工程では、図12に一例を示すように、第1磁性硬化物層320の研磨した面上に、部分的に、第2導体層440を形成する。第2導体層440の形成方法は、第1実施形態において説明したとおりである。なお、この工程により、ビアホール360内にビアホール内配線360aが併せて形成される。第2導体層440を形成することで導体層400が形成する。第2導体層440は、複数の配線を含んでいる。
本発明における樹脂組成物は、液状のエポキシ樹脂等を使用することにより、有機溶剤を含まなくともペースト状の磁性ペーストとすることができる。磁性ペーストが有機溶媒を含む場合、その含有量は、磁性ペーストの全質量に対して、好ましくは1.0質量%未満、より好ましくは0.8質量%以下、さらに好ましくは0.5質量%以下、特に好ましくは0.1質量%以下である。下限は、特に制限はないが0.001質量%以上、又は含有しないことである。磁性ペースト中の有機溶剤の含有量が少ない、または有機溶剤を含まないことにより、有機溶剤の揮発によるボイドの発生を抑制することができ、さらに取扱い性、作業性にも優れたものとすることができる。
磁性シートは、支持体と、該支持体上に設けられた、本発明における樹脂組成物で形成された樹脂組成物層とを含む。
本発明における回路基板としては、パターン導体層により形成されたインダクタ素子を有するインダクタ部品であることが好ましい。
本発明における樹脂組成物は、(A)ニッケルを含む磁性粉体、(B)エポキシ樹脂、及び(C)硬化剤を含む。樹脂組成物は、さらに(D)非磁性無機充填材を含有する場合があり、さらに必要に応じて(E)その他の添加剤を含み得る。
本発明における樹脂組成物は、(A)ニッケルを含む磁性粉体を含有する。ニッケルを含む磁性粉体としては、例えば、純ニッケル粉末;Ni-Zn系フェライト粉末、Ba-Ni系フェライト粉末、Ba-Ni-Co系フェライト粉末等のニッケル含有酸化鉄粉;Fe-Ni-Cr系合金粉末、Fe-Ni系合金粉末、Fe-Ni-Mo系合金粉末、Fe-Ni-Mo-Cu系合金粉末等のニッケル鉄合金系金属粉等が挙げられる。
本発明における樹脂組成物は、(B)エポキシ樹脂を含有する。
本発明における樹脂組成物は、(C)硬化剤を含む。
本発明における樹脂組成物は、任意成分として(D)非磁性無機充填材を含む場合がある。(D)非磁性無機充填材は、(A)成分とは異なり、磁性を伴わない成分である。
本発明における樹脂組成物は、さらに必要に応じて、(E)その他の添加剤を含んでいてもよい。斯かるその他の添加剤としては、例えば、その他の樹脂成分、分散剤、ホウ酸トリエチル等の硬化遅延剤、難燃剤、増粘剤、消泡剤、レベリング剤、密着性付与剤、及び着色剤等の樹脂添加剤、有機溶剤等が挙げられる。その他の添加剤の含有量は、当業者により適宜設定され得る。
本発明における樹脂組成物は、磁性粉体としてニッケルを含む磁性粉体を使用しているため、当該樹脂組成物の磁性硬化物を回路基板の製造に使用することにより、酸化剤による磁性硬化物層表面の処理を行わない場合であっても、基板製造における湿式めっきプロセスで処理液中に生成し得る磁性異物の生成量を抑制することができる。
樹脂組成物は、例えば、配合成分を、3本ロール、回転ミキサー、高速回転ミキサーなどの撹拌装置を用いて撹拌する方法によって製造できる。樹脂組成物は、製造後等に脱泡を行ってよい。例えば、静置による脱泡、遠心分離による脱泡、真空脱泡、撹拌脱泡、及びこれらの組合せ等による脱泡が挙げられる。
エポキシ樹脂(「ZX-1059」、ビスフェノールA型エポキシ樹脂とビスフェノールF型エポキシ樹脂の混合品、日鉄ケミカル&マテリアル社製)8.3質量部、硬化剤(「2MZA-PW」、イミダゾール系硬化促進剤、2,4-ジアミノ-6-[2’-メチルイミダゾリル-(1’)]-エチル-s-トリアジン、四国化成社製)1質量部、フュームドシリカ(「RY200」、日本アエロジル社製)0.2質量部、磁性粉体(「MA-RCO-5」、Fe-Ni系合金、Ni含有率50%:Fe含有率50%、平均粒径3μm、DOWAエレクトロニクス社製)62質量部を混合し、ペースト状の樹脂組成物を調製した。
実施例1において、磁性粉体(「MA-RCO-5」、Fe-Ni系合金、Ni含有率50%:Fe含有率50%、平均粒径3μm、DOWAエレクトロニクス社製)62質量部を、53質量部に変えた。以上の事項以外は実施例1と同様にして、ペースト状の樹脂組成物を調製した。
実施例1において、磁性粉体(「MA-RCO-5」、Fe-Ni系合金、Ni含有率50%:Fe含有率50%、平均粒径3μm、DOWAエレクトロニクス社製)62質量部を、70質量部に変えた。以上の事項以外は実施例1と同様にして、ペースト状の樹脂組成物を調製した。
実施例1において、磁性粉体(「MA-RCO-5」、Fe-Ni系合金、Ni含有率50%:Fe含有率50%、平均粒径3μm、DOWAエレクトロニクス社製)62質量部を、磁性粉体(「80%Ni-4Mo」、Fe-Ni-Mo系合金、Ni含有率80%:Fe含有率16%:Mo含有率4%、平均粒径3μm、エプソンアトミックス社製)62質量部に変えた。以上の事項以外は実施例1と同様にして、ペースト状の樹脂組成物を調製した。
実施例1において、磁性粉体(「MA-RCO-5」、Fe-Ni系合金、Ni含有率50%:Fe含有率50%、平均粒径3μm、DOWAエレクトロニクス社製)62質量部を、44質量部に変えた。以上の事項以外は実施例1と同様にして、ペースト状の樹脂組成物を調製した。
実施例1において、磁性粉体(「MA-RCO-5」、Fe-Ni系合金、Ni含有率50%:Fe含有率50%、平均粒径3μm、DOWAエレクトロニクス社製)62質量部を、36質量部に変えた。以上の事項以外は実施例1と同様にして、ペースト状の樹脂組成物を調製した。
実施例1において、磁性粉体(「MA-RCO-5」、Fe-Ni系合金、Ni含有率50%:Fe含有率50%、平均粒径3μm、DOWAエレクトロニクス社製)62質量部を、磁性粉体(「AW2-08PF3F」、Fe-Si系合金、平均粒径3μm、エプソンアトミックス社製)53質量部に変えた。以上の事項以外は実施例1と同様にして、ペースト状の樹脂組成物を調製した。
実施例1において、磁性粉体(「MA-RCO-5」、Fe-Ni系合金、Ni含有率50%:Fe含有率50%、平均粒径3μm、DOWAエレクトロニクス社製)62質量部を、磁性粉体(「Fe-6.5Si-4.5Cr」、Fe-Si-Cr系合金、平均粒径3μm、エプソンアトミックス社製)62質量部に変えた。以上の事項以外は実施例1と同様にして、ペースト状の樹脂組成物を調製した。
ペースト状樹脂組成物の原料である磁性粉体を10g計量し、2N硫酸100mLに投入し、40℃5分浸漬した。その後、磁性粉体をろ紙(桐山製作所社製、No.5B 60mmφ)を用いて回収し、100℃60分の乾燥を行った後に精密天秤を用いて磁性粉体の重量測定を行い、重量保持率(%)を算出した。
支持体として、シリコン系離型剤処理を施したポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(リンテック社製「PET501010」、厚さ50μm)を用意した。実施例および比較例のペースト状樹脂組成物を上記PETフィルムの離型面上に、乾燥後のペースト層の厚みが100μmとなるよう、ドクターブレードにて均一に塗布し、樹脂シートを得た。得られた樹脂シートを180℃で90分間加熱することによりペースト層を熱硬化し、支持体を剥離することによりシート状硬化物を得た。
実施例および比較例のペースト状樹脂組成物を用いて作製した試験例2のシート状硬化物を5cmx5cmの大きさに裁断し、130℃で15分乾燥し、該乾燥直後の質量を測定した。これを試料Aとし、試料Aの質量を「X1」とする。試料Aをアトテックジャパン社製のクリーナー・セキュリガンド902に60℃で5分間浸漬し、水洗処理後、ソフトエッチング液(Na2S2O8:100g/L,H2SO4(75%aq.)14.2ml/L)に30℃で1分間浸漬した後、粗化試料Aを得た。粗化試料Aを水洗し、130℃で15分乾燥した直後の質量を測定した。該乾燥した直後の粗化試料Aの質量を「X2」とする。下記式により、樹脂組成物の硬化物の粗化処理によるエッチングレート(mg/cm2)を求めた。
エッチングレート(mg/cm2)={(X1-X2)/25}
実施例および比較例のペースト状樹脂組成物を用いて作製した試験例2のシート状硬化物のPETフィルムと対向していなかった面について、JIS K 5600-5-4の試験方法に従って、シート状硬化物表面の硬度を測定した。キズ跡が生じなかったもっとも硬い鉛筆の硬度を鉛筆硬度とした。
印刷基板として、ガラス布基材エポキシ樹脂両面銅張積層版(銅箔の厚さ18μm、基板厚み0.8mm、松下電工社製R1515A)の両面をマイクロエッチング剤(メック社製CZ8100)にて1μmエッチングして銅表面の粗化処理を行ったものを用意した。用意した印刷基板上に、作製した樹脂組成物をドクターブレードにて均一に塗布し、およそ120μm厚のペースト層を形成した。ペースト層を130℃で30分間加熱し、さらに145℃で30分加熱することにより熱硬化し、磁性硬化物を形成した。形成した磁性硬化物の表面のバフ研磨を実施した後、高圧水洗(3.0MPa、15秒)により洗浄し、180℃で30分加熱することにより熱処理を行った。作製した基板を5cm角に切断した後、この基板を評価基板とした。
○:不溶物量が300mg/L未満
×:不溶物量が300mg/L以上
11 支持基板
12 第1金属層
13 第2金属層
14 スルーホール
20 めっき層
30a 樹脂組成物
30 磁性硬化物
40 導体層
41 パターン導体層
100 インダクタ部品
200 内層基板
200a 第1主表面
200b 第2主表面
220 スルーホール
220a スルーホール内配線
240 外部端子
300 磁性部
310 磁性シート
320a 樹脂組成物層
320 第1磁性硬化物層
330 支持体
340 第2磁性硬化物層
360 ビアホール
360a ビアホール内配線
400 コイル状導電性構造体
420 第1導体層
420a ランド
440 第2導体層
Claims (1)
- (1)樹脂組成物を熱硬化させ、磁性硬化物を得る工程、
(2)磁性硬化物の表面の少なくとも一部を研磨する工程、及び
(3)磁性硬化物の研磨した面上の少なくとも一部に、湿式めっきにより導体層を形成する工程をこの順で含む、回路基板の製造方法であって、
樹脂組成物が、
(A)ニッケルを含む磁性粉体、
(B)エポキシ樹脂、及び
(C)硬化剤
を含む、回路基板の製造方法。
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