JP2944518B2 - 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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  • ing And Chemical Polishing (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】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
キズの除去等、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。
【0003】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。
【0004】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。
【0005】第1に、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。第2に、ソ
フトエッチング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。第3に、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メッキ密着性が劣る。
【0006】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、過酸化水素と硫酸で一度酸
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。
【0007】一方、特開平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
定剤としてベ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。
【0008】また、特開平2−236289号公報で
は、硫酸100〜150g/L、過酸化水素10〜50
g/L、及びリン酸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。
【0009】更に、特開平3−140481号公報、特
開平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、特開平
3−140483号公報では、上記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、特開平3−14
0484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4
0g/Lを超える領域で過酸化水素の無効分解率が高く
なり製造コストが高くなるという課題がある。
【0010】
【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。
【0011】(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。
【0012】(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。
【0013】(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。
【0014】(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。
【0015】(5)過酸化水素の無効分解率が高く、製
造コストが高くなる。
【0016】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率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。
【0017】
【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エチルセロソルブを0.1
g/L以上、アセトアニリド,アジピン酸,を0.1
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。
【0018】この表面処理剤により処理して水洗した後
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、更にエ
チルセロソルブと、アセトアニリド,アジピン酸の添加
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。すなわち、(1)一次銅めっき前処
理、(2)二次銅めっき前処理、(3)フォト印刷前処
理、(4)ソルダーレジスト印刷の前処理、(5)はん
だコートの前処理、(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及び(10)治
工具のエッチング処理である。
【0021】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℃以上になると、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】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て説明する。発明に関連する技術例1 表1に本発明に関連する第1の技術例の組成と、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1の技術例は、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、攪拌しなが
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。
【0023】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の技術例とし、表1
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1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例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例2の調査結果につ
いつも併記した。
【0024】
【表1】
【0025】この結果、第1の技術例は、放置時間24
H,48H,72Hともに従来の比較例1,比較例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。発明に関連する技術例2 表2に本発明に関連する第2の技術例の組成と、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の技術例は、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、攪拌しなが
らアセトアニリドを100g/L,ゼラチンを100g
/Lとなるように調合する。
【0026】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の技術例とし、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例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例3の調査結果に
ついつも併記した。
【0027】
【表2】
【0028】この結果、第2の技術例は、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の技術
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。発明に関連する技術例3 表3に本発明に関連する第3の技術例の組成と、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の技術例は表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、攪拌しなが
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。
【0029】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の技術例とし、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例1の調査結果に
ついても併記した。
【0030】
【表3】
【0031】この結果、第3の技術例は、放置時間24
H,48H,72Hともに従来の比較例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された光沢性のあることも確認でき
た。実施例 表4に本発明の実施例の組成と、銅濃度60g/L,4
0℃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。本発明の実施例は表4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
てエチルセロソルブ1容の割合で混合し、その混合液を
40〜80℃迄昇温し、攪拌しながらアジピン酸を10
0g/L,アセトアニリド300g/Lとなるように調
合する。
【0032】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%添加し本発明の実施例とし、表
4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4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例1の調査結果に
ついても併記した。
【0033】
【表4】
【0034】この結果、本発明の実施例は、放置時間2
4H,48H,72Hともに従来の比較例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
術例よりも優れ、第2の技術例とほぼ同等であることが
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。
【0035】
【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エチル
セロソルブを0.1g/L以上、アセトアニリド,アジ
ピン酸を0.1〜0.5g/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 1/00 - 3/06 C23G 1/10 H05K 3/06,3/26

Claims (1)

    (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、エチルセロソルブ、アビピン酸、及びア
    セトアニリドを0.1g/L以上含有せしめてなる銅及
    び銅合金の表面処理剤。
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