JP2793515B2 - 銅及び銅合金の表面処理剤 - Google Patents

銅及び銅合金の表面処理剤

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は銅及び銅合金の表面処理
剤に関し、特にプリント配線板の製造工程で用いられる
銅及び銅合金の表面処理剤に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、電子機器の小型化,軽量化,多機
能化によりプリント配線板は技術的な壁を一歩づつ着実
に克服し電子機器の実装部品として益々その重要性を高
めている。電子部品の実装の自動化とともにプリント配
線板のラインのファイン化,穴の小径化,更には多層化
を進め、いわゆる高密度回路形成技術の向上が一層求め
られている。現在、プリント配線板は高密度化に伴い銅
張積層板を種々加工した後、無電解銅めっきなどの各種
めっきを施す工程が増えてきている。この場合、(1)
銅張積層板の銅箔表面に残存している防錆剤や酸化皮膜
の除去、(2)銅表面を活性化させめっきの密着力性を
向上させるための銅表面の粗面化、(3)整面で生じる
きずの除去等、いわゆるソフトエッチング工程が重要な
役割を果たしている。また、プリント配線板の回路パタ
ーンのファイン化に伴い、従来の機械またはパーミス研
磨が技術的に困難になっており、これらの研磨に替わる
化学クリーニングが望まれている。従来から、ソフトエ
ッチング剤としては、過硫酸アンモニュームや過硫酸ナ
トリウムが用いられているが過硫酸アンモニュームでは
廃液中にアンモニュームイオンが共存するため、中和処
理時に銅アンモニューム錯塩が生成し排水中の銅の除去
が困難であるという課題がある。また、過硫酸ナトリウ
ムは、排水の問題はないものの性能面で過硫酸アンモニ
ュームに及ばず、種々工夫をしなければならない事、更
に過硫酸アンモニューム,過硫酸ナトリウムによるソフ
トエッチング液は寿命が短く、建浴回数も多くなり製造
コストが高くなる等の課題がある。
【0003】このような課題を排除するために、酸性過
酸化水素水溶液によるソフトエッチングが適用されてい
る。しかしながら、従来知られた酸性過酸化水素水溶液
には次の様な課題がある。
【0004】ソフトエッチング後の銅の表面に酸化膜
が生成する為、後処理として希硫酸や希塩酸に浸漬させ
溶解除去する二段処理が必要である。
【0005】ソフトエッチングの液の過酸化水素の濃
度変化によって、銅の溶解速度が影響を受けやすく銅表
面仕上がりも不安定になる。
【0006】過硫酸アンモニュームによるソフトエッ
チングと比べるとめっき密着性が劣る。
【0007】機械研磨に替わる化学研磨方法としては、
前述の通り酸性過酸化水素系の研磨が提案されている
が、一般に、この方法では、過酸化水素,硫酸で一度酸
化膜を作り、次いで希薄酸水溶液で酸化膜を除去すると
いう二段処理が必要である。これを改良する方法とし
て、上記組成物にリン酸とアミンを添加して一回の処理
で化学研磨する方法が特公昭53−32339号公報,
特公昭53−32340号公報で提案されている。しか
し、これらの方法は過酸化水素濃度が50%から60%
と高く経済的でない事、更にリン酸やアミンを添加して
も酸化皮膜が完全には除去出来ない等、高密度のプリン
ト配線板用には適用出来ないという課題があった。
【0008】一方、特平2−125886号公報で
は、プリント基板のエッチングで用いる過酸化水素用安
定剤としてペンゾチアゾイルチオプロピレンスルホン酸
ナトリウム系の過酸化水素安定剤が提案されているが、
銅表面のエッチング後の仕上り状況は良好ではないとい
う課題がある。
【0009】また、特平2−236289号公報で
は、硫酸100〜150g/L,過酸化水素10〜50
g/L,及びりん酸0.5g/L以上からなる酸性過酸
化水素水溶液にピペリジンまたはその誘導体を0.1g
/L以上含有せしめる銅および銅合金の表面処理剤が提
案されており、良好な銅−銅の密着性,エッチング後に
平滑された光沢性のあることが報告されているが、銅濃
度が40g/Lを超える領域で過酸化水素の無効分解が
多くなり製造コストが高くなるという課題がある。
【0010】更に、特平3−140481号公報,特
平3−140482号公報では、銅張り板の表面を硫
酸120〜170g/L,過酸化水素30〜80g/
L,添加剤20〜50g/Lからなる処理液で処理する
ことにより整面処理を安定化し、更に過酸化水素の分解
を抑制するという方法が提案されており、また、特
3−140483号公報では、上記組成の処理組成の処
理液に更に銅イオンを1g/L以上添加することにより
均一な凹凸粗化面が得られるという報告が、また、特
平3−140484号公報では、建浴後30〜50℃で
10分間以上熟成することにより、均一な凹凸粗化面が
得られるという報告がある。これらに関しては、やはり
銅濃度が40g/Lを超える領域で過酸化水素の無効分
解が多くなり製造コストが高くなるという課題がある。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】以上説明したように従
来の銅及び銅合金の表面処理剤では下記に列挙する課題
がある。
【0012】(1)中和処理時に銅アンモニウム錯塩が
生成し排水中の銅の除去が困難である。
【0013】(2)寿命が短く、建浴回数も多くなり製
造コストが高くなる。
【0014】(3)二段処理が必要で銅表面仕上りが不
安定でめっき密着性が劣る。
【0015】(4)経済的でなく、酸化皮膜が完全に除
去できず高密度のプリント配線板には適用できない。
【0016】(5)過酸化水素の無効分解が多く、製造
コストが高くなる。
【0017】本発明の目的は、排水中の銅の除去が容易
で、過酸化水素の無効分解が低く優れた安定性を示し製
造コストが安価でしかも銅表面仕上りが良好で酸化皮膜
の生成が抑制でき、高密度のプリント配線板に適用でき
る銅及び銅合金の表面処理剤を提供することにある。
【0018】
【課題を解決するための手段】前記の様な課題を解決す
る手段として、本発明は、過酸化水素,硫酸及びリン酸
からなる過酸化水素水溶液にブチルジグリコール或るい
はブチルセロソルブのいずれかを0.1/gL以上と、
アセトアニリド,アジピン酸,ゼラチンの内2類を各
0.01〜0.5g/Lの範囲で含有せしめてなる銅
および銅合金の表面処理剤である。この表面処理剤によ
り処置して水洗した後の銅および銅合金は酸化皮膜の生
成がなく、その結果従来必要とされていた酸化皮膜除去
の後処理工程が省けると共にめっきの密着性,はんだ濡
れ性,光沢性に優れる等性能面でも顕著な効果を示す。
本発明で使用されるリン酸は0.5g/L以上の添加量
で酸化皮膜の生成を抑制する効果を発揮するが特に2〜
5g/Lの範囲の添加が望ましい。5g/Lでも効果は
あり上限は特に限定されないが多すぎると経済性に劣る
ことになり好ましくない。0.5g/L以上のリン酸の
添加により酸化皮膜生成の抑制効果は示すが、硫酸,過
酸化水素,リン酸だけの組成からなる過酸化水素溶液を
用いた場合には、その後の酸化皮膜除去工程を省く迄に
は至らない。また、過酸化水素の安定性は、銅濃度が増
加するに従い顕著に悪化し、過酸化水素の無効分解率が
増加するが、本発明は、酸性過酸化水素溶液にリン酸を
加え、更にブチルジグリコール或いはブチルセロソルブ
と、アセトアニリド,アジピン酸,ゼラチンの内の2種
類の添加剤からなる混合液を加えることにより、銅濃度
が増加した場合でも、顕著な過酸化水素の安定性を保つ
と同時に、酸化皮膜を完全に抑制する特異的効果のある
ことを見いだした点に特徴がある。
【0019】本発明の表面処理剤は必要に応じ他の適宜
の添加剤を含有しうる。その具体例としては、過酸化水
素の安定剤として知られるアルコール類,フェノール
類,グリコールエーテル類等である。本発明の表面処理
剤はこれらの安定剤等の添加剤によって悪影響を受ける
ことはない。
【0020】本発明の表面処理剤は、プリント配線板製
造工程の内、次のような広範囲の工程に適応出来るとい
う特徴も有する。
【0021】(1)一時銅めっき前処理(2)二次銅め
っき前処理(3)フォト印刷前処理(4)ソルダレジス
ト印刷の前処理(5)ハンダコートの前処理(6)仕上
げ処理(7)内層フォト前処理(8)機械研磨に替わる
化学クリーニング(9)ソフトエッチングによる銅厚制
御(10)治工具のエッチング処理本発明の表面処理剤
を使用する際の液温は一般的には50℃以下であり、好
ましくは30〜40℃の範囲である。50℃を越える
と、過酸化水素の分解量が多くなり液管理が難しくなる
ので好ましくない。また、表面処理剤の付与手段として
は、浸漬法,スプレィ法,浸漬揺動法,反転スプレィ法
等の公知の手段を用いることができる。
【0022】
【実施例】次に、本発明の実施例について説明する。
【0023】表1に本発明の第1の実施例の組成と銅濃
度60g/L,40℃での放置時間と過酸化水素と無効
分解率及び表面仕上り状態を示す。第1の実施例は、表
1に示すように、硫酸120g/L,過酸化水素35g
/L,リン酸0.5g/Lからなる組成の水溶液に、ま
ず、水1容に対してブチルジグリコール1容の割合で混
合し、その混合液を40〜80℃迄昇温し、撹伴しなが
らアセトアニリドを200g/L,アジピン酸を200
g/Lとなるように調合する。その後、硫酸−過酸化水
素エッチング液に上記の調合液を0.1%添加し第1の
実施例とし、表1に示すように、銅濃度60g/L,4
0℃での放置時間24H,48H,72Hにおける過酸
化水素の無効分解率と表面仕上り状態を調査した。その
結果を表1に示す。なお、比較用として、リン酸0.5
g/L,ピペリジン0.5g/L添加した従来の比較用
1,リン酸0.5g/L,ブチルジグリコール0.5g
/L,アジピン酸0.2g/L添加した従来の比較用2
の調査結果についても併記した。
【0024】
【表1】
【0025】この結果、第1の実施例は、放置時間24
H,48H,72Hともに従来の比較用1,比較用2と
比較し過酸化水素の無効分解率が改善され安定性を示
し、表面仕上り状態も平滑された光沢性のあることが確
認できた。
【0026】表2に本発明の第2の実施例の組成と銅濃
度60g/L,40℃での放置時間と過酸化水素の無効
分解率及び表面仕上り状態を示す。第2の実施例は表2
に示すように、硫酸120g/L,過酸化水素35g/
L,リン酸0.5g/Lからなる組成の水溶液に、ま
ず、水1容に対してブチルセロソルブ1容の割合で混合
し、その混合液を40〜80℃迄昇温し、撹伴しながら
アセドアニリドを100g/L,ゼラチンを100g/
Lとなるように調合する。その後、硫酸−過酸化水素エ
ッチング液に上記の調合液を0.2%添加し第2の実施
とし、表2に示すように、銅濃度60g/L,40℃で
の放置時間24H,48H,72Hにおける過酸化水素
の無効分解率と表面仕上り状態を調査した。その結果を
表2に示す。なお、比較用として、リン酸0.5g/
L,ピペリジン0.5g/L添加した従来の比較用1,
リン酸0.5g/L,ブチルセロソルブ0.5g/L,
アセトアニリド0.2g/L添加した従来の比較用3の
調査結果についても併記した。
【0027】
【0028】
【表2】
【0029】この結果、第2の実施例は、放置時間24
H,48H,72Hともに従来の比較例1,比較例3と
比較し過酸化水素分解率が改善され、さらに第1の実施
例よりも優れていることが確認され、表面仕上り状態も
平滑された光沢性のあることも確認できた。
【0030】表3に本発明の第3の実施例の組成と銅濃
度60g/L,40℃での放置時間と過酸化水素の無効
分解率及び表面仕上り状態を示す。第3の実施例は表3
に示すように、硫酸120g/L,過酸化水素35g/
L,リン酸0.5g/Lからなる組成の水溶液に、ま
ず、水1容に対してブチルジグリコール1容の割合で混
合し、その混合液を40〜80℃迄昇温し、撹伴しなが
らアジピン酸を500g/L,ゼラチンを30g/Lと
なるように調合する。その後、硫酸−過酸化水素エッチ
ング液に上記の調合液を0.1%添加し第3の実施例と
し、表3に示すように、銅濃度60g/L,40℃での
放置時間24H,48H,72Hにおける過酸化水素の
無効分解率と表面仕上り状態を調査した。その結果を表
3に示す。なお、比較用としてリン酸0.5g/L,ピ
ペリジン0.5g/L添加した従来の比較用1の調査結
果にていても併記した。
【0031】
【表3】
【0032】この結果第3の実施例は、放置時間24
H,48H,72Hともに従来の比較用1と比較して過
酸化水素の無効分解率が改善され、さらに、第1の実施
例,第2の実施例よりも優れていることが確認され、表
面仕上り状態も平滑化された光沢性のあることも確認で
きた。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、過酸化水
素,硫酸及びリン酸からなる過酸化水素水溶液にブチル
ジグリコール或はブチルセロソルブのいずれかを0.1
g/L以上と、アセトアニリド,アジピン酸,ゼラチン
内2類を0.01〜0.05g/Lの範囲で含有さ
せることにより、銅濃度が増加した場合でも優れた過酸
化水素の安定性を示し、従来の銅及び銅合金の表面処理
剤と比較して無効分解率を半減し過酸化水素の安定性を
保つとともに、経済的効果を高めることができる。ま
た、ソフトエッチング後の銅の表面は平滑された光沢を
持ち、酸化皮膜を抑制する効果がある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C23F 1/18 C23G 1/10 H05K 3/06 H05K 3/26

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 硫酸と過酸化水素とを主成分とし、硫酸
    60〜500g/L,過酸化水素10〜50g/Lから
    なる酸性過酸化水素水溶液に添加剤としてリン酸を0.
    5g/L以上,ブチルジグリコールを0.1g/L以
    ,アセトアニリド及びアジピン酸を0.01g/L以
    上含有せしめてなる事を特徴とする銅及び銅合金の表面
    処理剤。
  2. 【請求項2】 硫酸と過酸化水素とを主成分とし、硫酸
    60〜500g/L,過酸化水素10〜50g/Lから
    なる酸性過酸化水素水溶液に添加剤としてリン酸を0.
    5g/L以上,ブチルセロソルブを0.1g/L以上
    アセトアニリド及びゼラチンを0.01g/L以上含有
    せしめてなる事を特徴とする銅及び銅合金の表面処理
    剤。
  3. 【請求項3】 硫酸と過酸化水素とを主成分とし、硫酸
    60〜500g/L,酸性過酸化水素水溶液に添加剤と
    してリン酸を0.5g/L以上,ブチルジグリコール
    0.1g/L以上,アジピン酸及びゼラチンを0.01
    g/L以上含有せしめてなる事を特徴とする銅及び銅合
    金の表面処理剤。
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