JP2581432B2 - プリント配線板の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はプリント配線板の製造方
法に関し、特に絶縁樹脂と導体回路を交互に逐次的に形
成する工法（以下ビルドアップ工法と称する）を使用し
たプリント配線板（以下ＰＷＢと称する）の製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のビルドアップ工法のＰＷＢの製造
方法に関して図面を参照して説明する図３は従来のビル
ドアップ工法を使用したＰＷＢの主要工程を示す部分断
面図である。

【０００３】基板２上にはすでに内層その他下層の導体
パターン等が配置されていてもよいがここでは銅からな
る導体パターン（第一層）１のみが形成されているとす
る。（図３（ａ））一般に導体パターンたとえば銅パタ
ーンと樹脂絶縁層との接着性を向上させるために銅回路
表面に酸化銅を形成する、黒染めと称する粗化処理を施
す。

【０００４】黒染めを施した導体パターンの表面を黒染
め面３と称する。（図３（ｂ））。この黒染めを施した
基板２上に耐熱性を有する樹脂たとえばエポキシ樹脂を
スクリーン印刷あるいはローラーコーティングなどで塗
布硬化し、樹脂絶縁層５を形成する。（図３（ｃ）） 次いで、塗布硬化した樹脂絶縁層５を粗化し、樹脂絶縁
層粗化面６を得る。粗化の方法としては、サンドペーパ
ーなどで機械的に研摩する方法と重クロム酸カリウムと
硫酸の混合水溶液を代表とする強力な酸化剤で化学的に
粗化する方法がある。（図３（ｄ）） 最後にこの粗化を完了した基板２を化学銅めっきし（さ
らに必要に応じて電気めっき等を施してもよい）導体パ
ターン（第２層）７用の導体を形成する。この後エッチ
ングにより所望の導体パターン（第２層）７を形成す
る。（図３（ｅ）） 以上の工程をくり返すことによりビルドアップ工法によ
る多層ＰＷＢは形成される。尚、必要に応じてソルダー
レジスト塗布，外形加工等の処理を公知な方法で施して
も良い。

【０００５】上述したビルドアップ工法において信頼性
を向上させるためには、導体パターンと樹脂の接着強度
が極めて重要なパラメータとなる。そこで以下に、この
接着強度を向上させるための手段について説明する。

【０００６】（１）特開平４−２１７３９４号公報によ
れば前出の黒染め面のハローによる接着強度減少を防止
するために、黒染め後のＰＷＢ内層回路に亜鉛，すずな
どの卑金属を付着コーティングし、この付着コーティン
グした卑金属を酸で溶解させると同時に還元処理する方
法において卑金属の付着量が銅の酸化物の面積に対して
１〜３０ｇ／ｍ² の範囲で処理する方法、ならびに酸が
強酸で１〜１０モル／ｌの範囲であることが記述されて
いる。

【０００７】この方法によれば、銅による導体パターン
は黒染めにより銅酸化物となっている。この銅酸化物は
塩酸，硫酸等で容易に溶解するので、めっき処理などの
処理中に酸で溶解する。これがハローと呼ばれる現象で
ある。ハローが発生すると表面の凸凹が消失すると同時
に絶縁層と導体パターンの間に空間も発生するので接着
強度は著しく減少する。

【０００８】特開平４−２１７３９４号公報によればこ
のハローを防止するため、銅酸化物の中でもとりわけ酸
により溶けやすい一酸化銅（ＣｕＯ）をあらかじめ発生
期の水素で一酸化２銅（Ｃｕ₂ Ｏ）あるいは銅（Ｃｕ）
そのものまで還元することが示されている。

【０００９】（２）特開平４−５６３９０号公報は上述
の（１）の特許の基本となっているものであり酸、およ
び金属の量が明確にされていない。また中和処理とし
て、強アルカリと弱酸との塩を用いることが示されてい
る。

【００１０】（３）特開平４−５６３８８号公報には上
述の亜鉛などの付着の方法が示されている。亜鉛粉末の
分散において、電気伝導度の条件，ハロゲンイオンの含
有量，ＳＯ₄ ^2- イオンの含有量などが示されている。

【００１１】（４）特開平３−２７００９１号公報には
上述のように亜鉛などを付着させるのではなく、酸中に
投入し、発生している水素と直接接触させる方法が述べ
られている。

【００１２】（５）特開平３−１８０９７号公報には上
述のように亜鉛などを水溶液で付着させるのではなく、
有機溶媒に分散させてコーティングすることにより付着
させる方法が述べられている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】これらの従来の導体パ
ターンと樹脂絶縁層の接着強度改善方法には次のような
欠点がある。

【００１４】導体パターンに樹脂絶縁層を塗布する場
合には適用できるが逆に樹脂絶縁層の上にめっきする場
合には効果が無い。

【００１５】銅イオン，銅原子には有機物を分解する
という触媒作用があり、銅箔あるいは銅めっきと樹脂の
接着した界面では銅イオンを触媒とした樹脂の分解反応
が起きる。この反応は特に高温，高湿の状況下でいっき
に加速されるため、高温，高湿条件下に放置すると導体
パターンと樹脂絶縁層の接着強度が大きく低下してしま
う。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明のプリント配線板
の製造方法は 〔１〕 基板上に耐熱性樹脂による絶縁層を塗布する工
程と、上記耐熱性樹脂絶縁層の表面を親水性に加工する
工程と、上記親水化した表面に水素よりイオン化傾向の
大きい金属のコロイドを付着させる工程と、上記金属コ
ロイドを付着させた基板上の金属コロイドを酸で溶解す
る工程と、上記溶解処理した基板を水洗する工程と、上
記水洗した基板にｐＨ＝４〜８で作用する触媒を施す工
程と、上記触媒処理した基板を化学銅めっきする工程と
を有する。

【００１７】〔２〕 基板上に耐熱性樹脂による絶縁層
を塗布する工程と、上記耐熱性樹脂絶縁層の表面を機械
的に研摩する工程と、上記研摩した絶縁層の表面に化学
的粗化を施す工程と、上記化学的粗化を施した絶縁層の
表面に水素よりイオン化傾向の大きい金属のコロイドを
付着させる工程と、上記金属コロイドを付着させた基板
を熱処理する工程と、上記熱処理した基板上の金属コロ
イドを酸処理により溶解する工程と、上記溶解処理した
基板を水洗する工程と、上記水洗した基板にｐＨ＝４〜
８で作用する触媒を施す工程と、上記触媒処理した基板
を化学銅めっきする工程を有することを特徴とするプリ
ント配線板の製造方法。

【００１８】また上記酸処理に硫酸を用いることが好適
である。

【００１９】〔４〕 上記中性で作用する触媒として銅
触媒を用いることが好ましい。

【００２０】また前記水素よりイオン化傾向の大きい金
属として亜鉛を用いることもできる。

【００２１】また前記親水性に加工する方法として機械
的研摩もしくは化学的研摩、ならびに両者の併用もでき
る。

【００２２】

【作用】本発明によれば以下のような作用がある。

【００２３】本発明を施すと、めっきした銅の下部に微
量の卑金属（亜鉛などを代表とする）が残留する。

【００２４】通常の場合高温・高湿下においては基材中
に多量の水分（水蒸気）が浸入する。このため導体パタ
ーンを形成する銅が樹脂絶縁層と接する部分においてイ
オン化して銅イオンとなる。この銅イオンの触媒作用に
より樹脂の分解が起こって導体パターンと樹脂絶縁層の
接着強度の低下をまねくことになる。

【００２５】本発明の場合、銅めっき層の下部に残留し
た卑金属が銅のイオン化に先だってイオン化し、銅のイ
オン化を防止することができる。このため樹脂の分解が
防止され、接着強度が向上する。

【００２６】

【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。

【００２７】（実施例１）図１は本発明によるＰＷＢの
製造方法を適用した一実施例を示す部分工程断面図であ
る。

【００２８】まず本発明を適用する前にすでに本発明あ
るいは他の公知な方法によりめっき層や樹脂絶縁層を形
成してあっても問題は無い。本実施例ではガラス基布に
エポキシ樹脂を含浸し硬化した基板（以下単に基板とい
う）上に塗布させた樹脂の上に銅めっきを施す例を考え
る。

【００２９】基板２上に耐熱性を有する樹脂としてエポ
キシ樹脂を絶縁層としてスクリーン印刷法で７０μｍの
厚さに塗布しこれを１５０℃２時間で硬化させ樹脂絶縁
層５を形成する。（図１（ａ）） 次いで親水性にするためにベルドサンダー等で樹脂の表
面を研摩し、樹脂絶縁層研摩面９を作成する。（図１
（ｂ）） この研摩の程度については樹脂の硬化時に発生する過硬
化の部分を取り除くことで十分である。通常ＵＶ光と熱
によるキュアーを併用する場合には約１０〜１５μｍ，
熱硬化のみでキュアーする場合は５〜１０μｍ程度を除
去する必要がある。実施例では４００番のベルトで研摩
して約２０μｍを除去した。もちろん、化学的研摩と単
独あるいは併用しても良い。

【００３０】次いでこの研摩を行った基板２に亜鉛コロ
イドをコーティングする。コロイドとしては特に指定は
無いができるかぎり細かいコロイドが望ましい。実施例
では１０^-6〜１０^-9ｃｍの粉径を持つ亜鉛粉末を使用
し、これを水中に分散させてコロイド溶液を作り、これ
にひたすことによりコーティングを行った。基板２の材
質と研摩方法にもよるが亜鉛が帯電しているため、本実
施例では基板２へのコーティングを良くするために基板
２の表面を過マンガン酸５ｇ／ｌと水酸化ナトリウムＯ
ＪＮの水溶液で処理した。（この処理により表面の微小
なゴミを除去し、かつ帯電を中和して亜鉛を付きやすく
する。）（図１（ｃ）） コーティングされた亜鉛の粒子１０は図１（ｄ）のよう
にポーラス内にも付着する。（図１（ｄ）） コーティング後の基板を０．５モル／ｌ〜２モル／ｌの
硫酸水溶液に浸し、亜鉛を溶解除去する。時間としては
亜鉛の付着量にもよるが室温で１分間の浸せきを行っ
た。（図１（ｅ）） このとき、発生期の水素が発生
し、ポーラス内に存在する亜鉛粒子は溶解されずに残留
する。特に発生期の水素により還元され、コーティング
時に酸化亜鉛になっていても残留した亜鉛１１に戻る。
（図１（ｆ）） 尚、酸の濃度・時間については、若干の変更を行っても
問題は無かった。この後十分な水洗を行う。（図示省
略） 次いで基板２を銅触媒溶液（銅イオンを含む水溶液にジ
メチルアミンボランなどを加えて銅を折出させたもの）
に浸せきし、１μｍ以下（数１０〜数１００Å）の銅触
媒層を形成する。（図１（ｇ）） 触媒として銅に限ったことではないが、強アルカリで作
用するパラジウム−スズ系の触媒などは亜鉛の量のコン
トロールが難しく、適切でない。銅触媒は（図１
（ｈ））のように残留した亜鉛１１上に付着する。

【００３１】次いで、還元剤としてホルマリン・キレー
ト剤としてＥＤＴＡを含み、銅イオン供給源として硫酸
銅を含む化学銅めっき液により０．５μの銅めっき層１
３を形成する。（図１（ｉ）） このとき、銅めっき層と樹脂絶縁層５との界面には亜鉛
が微量残留する。（図１（ｊ）） （実施例２）図２は本発明第２の実施例を示す部分工程
断面図である。実施例１と同様に本発明を適用する前に
すでに本発明あるいは他の公知な方法により、めっき層
や樹脂絶縁層が形成してあっても問題ない。本実施例で
は、ガラス基布にエポキシ樹脂を含浸して硬化した基板
（以下基板という）上に塗布した樹脂上に銅めっきを施
す例を考える。

【００３２】まず基板２上に光反応性を有するエポキシ
樹脂を主体とする耐熱性樹脂をスクリーン印刷によって
約７０μｍ塗布し、これに３０００ｍＪ程度の紫外線を
照射した後に１３５℃で２時間硬化し、樹脂絶縁層５を
形成する。（図２（ａ）） 本実施例では耐熱性樹脂として光による硬化と、熱によ
る硬化を併用する（光）感光性エポキシ樹脂を用いてい
る。この様な樹脂ではポーラスができにくくかつポーラ
スの深さがあさくなることが多いため、実施例１の方法
では亜鉛量のコントロールがかなり難しい。

【００３３】本実施例は上述のようにポーラスができに
くく、また亜鉛量のコントロールが難しい場合に適した
方法である。

【００３４】塗布後の基板２に対し、４００番のベルト
で研摩を行い２０μｍ研摩除去する。（図２（ｂ））研
摩後には図（２）（ｃ）のような力学的研摩面４である
大きな凸凹ができている。（図（２）（ｃ）） 次いで過マンガン酸カリウム４５ｇ／ｌと水酸化ナトリ
ウム１Ｎの混合水溶液により７０℃で６０秒処理し、表
面を化学粗化する。（図（２）（ｄ）） 化学粗化により基板７０表面に化学粗化面１５が発現す
る。（図（２）（ｅ）） 次いで、１０^-6〜１０^-9ｃｍの粒径を持つ亜鉛の粒子１
５を水中に分散させてこれに基板２を浸せきして基板２
上にコーティングを行う。（図２（ｆ））。コーティン
グの厚さは、数１０〜数１００オングストロームであり
図２（ｇ）のようにポーラス近くにも付着する。（図２
（ｇ）） 次いで基板２を０．５〜２モル／ｌ硫酸水溶液に１分間
浸し、ポーラス内を除く亜鉛を溶解させる。（図２
（ｈ）） 残留した亜鉛１１はポーラス内に残っているものの非常
に弱い付着力のため、はなれやすい状況である。（図２
（ｉ）） 次いで絶縁層として塗布した樹脂のガラス転移温度以上
の温度（この場合は１５０℃）で２時間熱処理した。
（図２（ｊ）） 熱処理により残留した亜鉛１１は部分的に樹脂と結合し
（これは必ずしも化学的結合ではなく、樹脂内のマトリ
ックス構造にとり込まれることを含む）、樹脂に結合し
た亜鉛１６として残留しやすい形となる。（図２
（ｋ）） 前述の化学的粗化は単にポーラスとして亜鉛をトラップ
するだけでなくこのマトリックス構造内へのとり込みを
促す働きがあるので十分に行っておく必要がある。

【００３５】次いで銅触媒（銅イオンを含む水溶液をジ
メチルアミンボラン等で還元することにより、銅コロイ
ドを含む水溶液）により銅コロイドをコーティングす
る。（図２（ｌ），（ｍ）） 次いで還元剤としてホルマリンを、キレート剤としてＥ
ＤＴＡを、銅イオンの供給源として硫酸銅を含む化学銅
めっき液により銅めっきを約０．５μ施す。（図２
（ｎ），（ｏ）） もちろんこの後、電気銅めっき、ソルダーレジスト外形
加工などの工事を行ってＰＷＢを作成する。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように本発明には微量の卑
金属イオンをいったんコロイドとして付着させたうえで
酸処理を施して除去するという方法により樹脂とめっき
の界面に残留させることにより、銅めっきと樹脂の接着
強度を向上させるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明第一の実施例を示す部分工程断面図。

【図２】本発明第二の実施例を示す部分工程断面図。

【図３】従来のビルドアップ工法を採用したＰＷＢの部
分工程断面図。

【符号の説明】

１ 導体パターン（第１層） ２ 基板 ３ 黒染め面 ４ 力学的研摩面 ５ 樹脂絶縁層 ６ 樹脂絶縁層粗化面 ７ 導体パターン（第２層） ８ 樹脂に結合した亜鉛 ９ 樹脂絶縁層研摩面 １０ 亜鉛の粒子 １１ 残留した亜鉛 １２ 銅触媒 １３ 銅めっき層 １５ 化学的粗化面

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に耐熱性樹脂による絶縁層を塗布
   する工程と、前記耐熱性樹脂絶縁層の表面を親水性に加
   工する工程と、前記親水性にした表面に水素よりイオン
   化傾向の大きい金属のコロイドを付着させる工程と、前
   記金属コロイドを付着させた基板上の金属コロイドを酸
   で溶解する工程と、前記溶解処理した基板を水洗する工
   程と、前記水洗した基板にｐＨ＝４〜８で作用する触媒
   を施す工程と、前記触媒処理した基板を化学銅めっきす
   る工程とを有することを特徴とするプリント配線板の製
   造方法。
2. 【請求項２】 基板上に耐熱性樹脂による絶縁層を塗布
   する工程と、前記耐熱性樹脂絶縁層の表面を機械的に研
   摩する工程と、前記研摩した絶縁層の表面に化学的粗化
   を施す工程と、前記化学的粗化を施した絶縁層の表面に
   水素よりイオン化傾向の大きい金属のコロイドを付着さ
   せる工程と、前記金属コロイドを付着させた基板を熱処
   理する工程と、前記熱処理した基板上の金属コロイドを
   酸処理により溶解する工程と、前記溶解処理した基板を
   水洗する工程と、前記水洗した基板にｐＨ＝４〜８で作
   用する触媒を施す工程と、前記触媒処理した基板を化学
   銅めっきする工程を有することを特徴とするプリント配
   線板の製造方法。
3. 【請求項３】 前記酸処理に硫酸を用いることを特徴と
   した請求項１または請求項２記載のプリント配線板の製
   造方法。
4. 【請求項４】 前記ｐＨ＝４〜８で作用する触媒として
   銅触媒を用いることを特徴とする請求項１および請求項
   ２記載のプリント配線板の製造方法。
5. 【請求項５】 前記水素よりイオン化傾向の大きい金属
   が亜鉛であることを特徴とする請求項１または請求項２
   記載のプリント配線板の製造方法。
6. 【請求項６】 前記親水性に加工する工程が機械的研摩
   あるいは化学的研摩あるいはその組み合わせであること
   を特徴とする請求項１記載のプリント配線板の製造方
   法。