JP3123107B2 - 多層配線板の製造方法 - Google Patents

多層配線板の製造方法

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  • Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、接着性絶縁層を介し積
層された複数枚の内層用回路板を備える多層配線板の製
造方法に係り、特に、内層用回路板に設けられた銅箔製
の配線層と上記接着性絶縁層との接着不良が防止できる
と共に製造工程途上で適用された適宜処理剤が上記配線
層と接着性絶縁層との界面に残留し難い多層配線板の製
造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】この種の多層配線板は、例えば、図4〜
図10に示すような各工程を経て製造されている。以下
その概略を説明すると、図4に示すように銅箔により形
成された配線層を有する複数枚の内層用回路板aを外層
用銅箔a1と共に接着性絶縁層(プリプレグ)bを介し
積層して一体化し、かつ、適宜穿設手段により図5に示
すようなスルーホールcを穿設(ドリリング)した後、
このスルーホールcの内壁面を銅箔にて覆うため銅によ
るスルーホールめっき処理を施して図6に示すようなめ
っき層dを積層体表面とスルーホールc内壁面にそれぞ
れ形成する。
【0003】次いで、このめっき層dの面上にスルーホ
ールc周辺の一部と配線層形成部位を除きフォトレジス
ト層eをパターン状に形成する(図7参照)と共に、こ
のフォトレジスト層eから露出する部位に銅・はんだめ
っき層fを形成(図8参照)し、かつ、上記フォトレジ
スト層eを除去した後、この銅・はんだめっき層fをマ
スクにして図9に示すように上記めっき層d等をエッチ
ングにより除去し、更にこれ等面上にソルダー・レジス
ト層gを成膜して図10に示すような多層配線板hを製
造する方法が採られている。
【0004】ところで、上記複数枚の内層用回路板aを
接着性絶縁層(プリプレグ)bを介して積層する際、内
層用回路板aに設けられた配線層が表面平滑な銅箔によ
り構成されているため上記接着性絶縁層bとの接着強度
が不十分となり配線層と接着性絶縁層bとが経時的に剥
離し易い欠点があった。
【0005】このため、従来においては図11の(A)
〜(B)に示すように銅箔より成る配線層iの表面を、
例えば、水酸化ナトリウム(NaOH)が15〜25g
/l程度溶解されたアルカリ性亜塩素酸ナトリウム水溶
液等で酸化処理してCuOとCu2 Oより成る針状結晶
の酸化膜jを形成し、上記配線層iの表面を粗面化させ
て接着性絶縁層bとの接着強度の向上を図る方法が採ら
れている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このような方法を採る
ことで全体的には配線層iと接着性絶縁層bとの接着強
度の向上が図れる反面、CuOとCu2 Oとで構成され
た酸化膜jはアルカリ溶液に対し耐性を有するものの酸
には比較的容易に溶解されてしまうため、多層配線板の
製造工程途上において図12(A)に示すようにスルー
ホールcの内壁面から露出する積層面が酸性の処理剤に
触れた場合(例えば上述したスルーホールめっき処理の
際、化学銅めっきに対する触媒性を付与するため塩酸酸
性のパラジウム・錫水溶液にて処理するような場合)、
その接触部位の酸化膜jが図12(B)に示すように酸
により溶解して上記配線層iの金属銅が露出され、図1
3に示すようにピンク色のリングrがスルーホールcの
周縁に沿って形成される“ハローイング”と称される現
象が発生することがあった。
【0007】そして、この現象が発生すると図14に示
すようにスルーホールc内壁面の配線層iと接着性絶縁
層bとの界面に空隙sが形成されてしまうためこれ等間
の接着強度の低下が起こって経時的に剥離し易くなる問
題点があり、かつ、この空隙s内に上記処理剤が残留し
易くなるため多層配線板としての信頼性を著しく低下さ
せる問題点があった。
【0008】このような技術的背景の下において本発明
者等が上記酸化膜jに耐酸性を付与する方法を鋭意研究
したところ、従来法において酸化膜jが耐酸性を示さな
い原因は酸により容易に溶解されるCuOが上記酸化膜
j中に多量に存在するためで、このCuOの比率を下げ
比較的耐酸性を有するCu2 Oの比率を上げることによ
り酸化膜jに耐酸性を付与できることを見出し本発明を
完成するに至ったものである。
【0009】因みに、従来法における酸化膜中のCu2
OのCuOに対する比(Cu2 O/CuO×100)は
30〜40%程度であり、また、上記ハローイングの発
生量(図13中、直径0.35mmのスルーホールc周縁
からの距離Lで示されるリングの幅により表示される)
は平均で130〜150μm以上であり数百μmになる
こともあった。
【0010】そこで、本発明の課題とするところは、上
記ハローイングの発生量を100μm以下にすることに
より内層用回路板に設けられた銅箔製の配線層と上記接
着性絶縁層との接着不良が防止できると共に製造工程途
上で適用された適宜処理剤が上記配線層と接着性絶縁層
との界面に残留し難い多層配線板の製造方法を提供する
ことにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、銅箔
により形成された配線層を有する内層用回路板の上記配
線層を酸化処理してその表面にCuOとCu2Oからな
る酸化膜を形成し、かつ、酸化処理されたこれ等複数枚
の内層用回路板を接着性絶縁層を介し積層して多層配線
板を製造する方法を前提とし、Na 3 PO 4 、NaOHお
よびNaClO 2 を含有する第一のアルカリ性酸化処理
液により酸化処理して上記配線層の表面にCuOとCu
2Oからなる第一の酸化膜を形成し、次いでこの第一の
酸化膜表面を一様にエッチングしてその膜厚を薄く設定
した後、上記第一のアルカリ性酸化処理液と較べNaO
Hの濃度のみが高い第二のアルカリ性酸化処理液により
再度酸化処理して第二の酸化膜を形成することを特徴と
するものである。
【0012】このような技術的手段において上記配線層
を酸化処理するための処理液としては、従来同様、アル
カリ性亜塩素酸ナトリウム水溶液がそのまま適用でき、
また、その処理方法も従来同様、予め脱脂処理された内
層用回路板を上記処理液に浸漬することによって行われ
る。
【0013】そして、本発明はそのアルカリ濃度(Na
OH濃度)が相違する2種類のアルカリ性酸化処理液を
用いた2段階処理によりCu2Oの比率が高い酸化膜を
形成することを特徴とするものである。すなわち、Na
3 PO 4 、NaOHおよびNaClO 2 を含有する第一の
アルカリ性酸化処理液で前段の酸化処理を施して銅箔表
面にCu2OとCuOの第一の酸化膜を形成する。
【0014】この場合、Cu2 Oの結晶は酸化膜の表面
側から内側へ成長する傾向があるのに対しCuOの結晶
は酸化膜の内側から表面側へ成長する傾向があるため、
上記酸化膜の表面側はCuOの結晶で覆われ酸化膜の内
側にCu2 Oの結晶が多く偏在する傾向にある。
【0015】従って、この第一の酸化膜表面をエッチン
グ処理してその表面側に多量に偏在するCuOの結晶を
除去することによりCu2 Oの比率が高い酸化膜の薄膜
を残留させることができる。
【0016】次いで、水洗後今度は第一のアルカリ性酸
化処理液と較べNaOHの濃度のみが高い第二のアルカ
リ性酸化処理液で酸化処理を施して第一の酸化膜上へC
2O/CuOの比率が80%以上の第二の酸化膜を形
成し、これ等第一と第二の酸化膜とでCu2Oの比率が
高い酸化膜を形成するものである。
【0017】尚、後段の酸化処理における処理温度につ
いては、従来の90〜95℃からこれより低い70〜8
5℃程度に、また、処理時間を従来の約4分30秒から
これより短い時間に設定することが望ましい。
【0018】また、前段の酸化処理で形成された第一の
酸化膜のエッチング条件としては、この酸化膜を溶解し
得る酸性溶液、例えば、希硫酸等のオキソ酸、希塩酸に
代表される塩基酸、ハロゲン化水素酸等が適用できる。
また、このエッチングの処理時間はその酸化膜の厚さが
0.2μm前後、好ましくは0.15〜0.20μm程
度残るまで、例えば、十数秒ないし30秒間程度とす
る。
【0019】ここで、後段の酸化処理、すなわち第一の
アルカリ性酸化処理液と較べアルカリ濃度(NaOH濃
度)のみが高い第二のアルカリ性酸化処理液で酸化処理
を施した場合にCu2O/CuOの比率が80%以上と
なる理由については未だ十分に解明されてないが、アル
カリ濃度を高く設定すると『Cu2O→CuO』の反応
が抑制されCuOの比率が下がることに起因しているも
のと推察している。
【0020】次に、上記酸化膜の膜厚については特に制
限はなく、従来同様、1.0μm前後の適宜値に設定可
能である。但し、この膜厚が大きくなると膜端部の露出
面積も大きくなり酸性の処理剤に触れた場合のサイドエ
ッチを受け易くなるため、好ましくは薄く設定した方が
よい。
【0021】尚、上述の酸化処理がなされた内層用回路
板を積層した後における多層配線板の製造工程は任意で
あり、例えば、上述した従来法と同様な工程を経て製造
してもよいし他の工程を経てもよい。また、適用される
内層用回路板についてはその一面側にのみ配線層を有す
るものでもあるいは両面側にそれぞれ配線層を有するも
のでもよく任意である。
【0022】
【作用】この様な技術的手段によれば、Na 3 PO 4 、N
aOHおよびNaClO 2 を含有する第一のアルカリ性
酸化処理液により酸化処理して上記配線層の表面にCu
OとCu2Oからなる第一の酸化膜を形成し、かつ、こ
の第一の酸化膜表面を一様にエッチングしてその膜厚を
薄く設定しているため第一の酸化膜表面に偏在するCu
Oが除去されてCu2O/CuOの比率が上がる一方、
このエッチング処理後において上記第一のアルカリ性酸
化処理液と較べNaOHの濃度のみが高い第二のアルカ
リ性酸化処理液により酸化処理を再度行っているため第
二の酸化膜中におけるCu2O/CuOの比率が80%
以上となる。
【0023】従って、耐酸性の大きいCu2 Oの割合が
増大する分、第一の酸化膜と第二の酸化膜で構成される
酸化膜の耐酸性も向上するため、多層配線板の製造工程
途上において適宜酸処理を施しても上記配線層の酸化膜
が溶解され難くなり、配線層の金属銅が部分的に露出す
るハローイング現象を抑制することが可能になる。
【0024】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て詳細に説明する。
【0025】まず、表裏両面に銅箔が貼着されたガラス
・エポキシ銅貼積層板(340mm×510mm×1.6m
m)を用い、従来同様、フォトエッチング処理により上
記銅箔をパターニングして内層用回路板を製造した。
【0026】次に、ニュウトラル・クリーン68(商
標、シップレー社製)の25%溶液を用い60℃の条件
で上記内層用回路板の両面側に形成された銅箔製の配線
層を脱脂処理し、かつ、水洗した後、エッチ(Etc
h)746(商標、シップレー社製)を15%及びH2
2 を10%含む処理液を用いて60秒間のソフトエッ
チング処理を施しかつ水洗し、更に、硫酸を主成分とす
る固形酸(44g/l)をを用いて酸洗しかつ水洗し
た。
【0027】この様に前処理された内層用回路板の配線
層を以下の条件で酸化処理し図1に示すように配線層1
の表面にCu2 OとCuOから成る酸化膜2を形成し
た。
【0028】尚、図1中、21はCuOを主成分とする
酸化膜を、また、22はCu2 Oを主成分とする酸化膜
をそれぞれ示している。
【0029】 (第一段階) 酸化処理液の組成:Na3 PO4 ・12H2 O 17g/l NaOH 21g/l NaClO2 43g/l 処理液温度:90℃ 処理時間:4分30秒 上記条件で酸化処理を施し図3(A)に示すように配線
層1の表面にCu2OとCuOから成る厚さ1.0μm
の酸化膜2を形成しかつ水洗した。
【0030】次に、この酸化処理された内層用回路板を
10%のH2 SO4 水溶液に20〜30秒間浸漬し、図
3(B)に示すように上記酸化膜2の厚さが0.2μm
になるまでエッチング処理し、かつ、水洗した。
【0031】次いで、以下に示す条件で第二段階の酸化
処理を施し、図3(C)に示すような酸化膜2を形成し
かつ水洗した。
【0032】 (第二段階) 酸化処理液の組成:Na3 PO4 ・12H2 O 17g/l NaOH 31g/l NaClO2 43g/l 処理液温度:80℃ 処理時間:4分 尚、上記酸化膜2の膜厚はオージェ分光分析により0.
6μmであることが、またCu2 O/CuOの比率は薄
膜用X線回析装置により150%であることが確認され
た。
【0033】次いで、上記酸化膜2が形成された内層用
回路板を乾燥させた後、複数枚の内層用回路板を外層用
銅箔とともに接着性絶縁層を介して重合し、加熱加圧し
て多層配線板を製造した。
【0034】そして、従来と同様にこの多層配線板をド
リルにより孔開け加工して直径0.35mmのスルーホー
ルを形成し、かつ、従来同様酸洗等を行った後、スルー
ホールめっき処理(無電解銅めっき・パネルめっき)を
施してスルーホール内壁面と多層配線板表面に20μm
の銅めっき層を形成し、更に、水洗、酸洗等の常套処理
を施し、かつ、従来同様のフォトレジスト層形成処理、
20μmの電解銅めっき処理、エッチング処理、ソルダ
ー・レジスト層形成処理等を経て多層配線板を製造し
た。
【0035】この様にして求められた多層配線板のハロ
ーイング発生量について測定したところ、図2に示すよ
うにピンクリングの幅Lの値は約60μm以下で従来法
に較べて極めて低減され、従って、本発明を適用したこ
とにより配線層と接着性絶縁層との接着強度が強固でか
つ配線層と接着性絶縁層との界面に適宜処理剤が残留し
難い多層配線板が求められることが確認できた。
【0036】[比較例]以下に示す条件で酸化処理を行
った以外は実施例と略同一である。
【0037】 酸化処理液の組成:Na3 PO4 ・12H2 O 17g/l NaOH 21g/l NaClO2 43g/l 処理液温度:95℃ 処理時間:4分30秒 尚、上記酸化膜2の膜厚はオージェ分光分析により1.
0μmであることが、またCu2 O/CuOの比率は薄
膜用X線回析装置により33%であることが確認され
た。
【0038】そして、この比較例に係る多層配線板のハ
ローイング発生量について測定したところ、ピンクリン
グの幅Lの値は約140μmであり実施例の多層配線板
と較べ極めて劣っていことが確認できた。
【0039】
【発明の効果】本発明によれば、多層配線板の製造工程
途上において適宜酸処理を施しても上記配線層の酸化膜
が溶解され難くなり、配線層の金属銅が部分的に露出す
るハローイング現象を抑制することが可能になる。
【0040】従って、上記配線層と接着性絶縁層との接
着不良が防止できると共に配線層と接着性絶縁層との界
面に上記酸処理剤等が残留し難くなるため多層配線板と
しての信頼性を著しく向上できる効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例に係る内層用回路板の一部拡大断面図。
【図2】実施例に係る多層配線板の一部拡大斜視図。
【図3】図3(A)〜(C)は2回の酸化処理により酸
化膜を形成する工程説明図。
【図4】従来の多層配線板の製造工程途上の斜視図。
【図5】従来の多層配線板の製造工程途上の斜視図。
【図6】従来の多層配線板の製造工程途上の斜視図。
【図7】従来の多層配線板の製造工程途上の斜視図。
【図8】従来の多層配線板の製造工程途上の斜視図。
【図9】従来の多層配線板の製造工程途上の斜視図。
【図10】製造された従来の多層配線板の概略斜視図。
【図11】図11(A)〜(B)は従来の配線層表面を
酸化処理する工程説明図。
【図12】図12(A)〜(B)はスルーホール形成後
における従来の多層配線板の一部拡大断面図。
【図13】スルーホール形成後における従来の多層配線
板の一部拡大斜視図。
【図14】図13のW−W面の部分断面図。
【符号の説明】
1 配線層 2 酸化膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−238690(JP,A) 特開 平2−230794(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05K 3/38 H05K 3/46

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】銅箔により形成された配線層を有する内層
    用回路板の上記配線層を酸化処理してその表面にCuO
    とCu2Oからなる酸化膜を形成し、かつ、酸化処理さ
    れたこれ等複数枚の内層用回路板を接着性絶縁層を介し
    積層して多層配線板を製造する方法において、Na 3 PO 4 、NaOHおよびNaClO 2 を含有する
    一のアルカリ性酸化処理液により酸化処理して上記配線
    層の表面にCuOとCu2Oからなる第一の酸化膜を形
    成し、次いでこの第一の酸化膜表面を一様にエッチング
    してその膜厚を薄く設定した後、上記第一のアルカリ性
    酸化処理液と較べNaOHの濃度のみが高い第二のアル
    カリ性酸化処理液により再度酸化処理して第二の酸化膜
    を形成することを特徴とする多層配線板の製造方法。
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