JP3204545B2 - 多層プリント配線板およびその製造方法 - Google Patents
多層プリント配線板およびその製造方法Info
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Description
よびその製造方法に関し、特に、内層回路と樹脂絶縁層
の密着性を改善することにより、多層プリント配線板の
接続信頼性の向上を図る技術についての提案である。
ピューターなどの電子機器においては演算機能の高速化
の要請によりプリント配線板の高密度化が図られてい
る。このために、そうした要請に応え得るものとして、
配線回路が多層に形成された多層プリント配線板が脚光
を浴びるようになってきた。
形成された複数の回路板をプリプレグを絶縁層として積
層しプレスした後、スルーホールによって各内層回路を
接続し、導通させた形式のものがある。
配線板は、複数の内層回路をスルーホールを介して接続
し,導通させたものであることから、より一層の高密度
化を実現するには、配線回路がさらに複雑なものとな
り、その反面、各内層回路の接続信頼性は逆に低下する
という問題があった。
来、導体回路と有機絶縁膜とを交互にビルドアップし、
各内層回路をブラインドバイアホールによって接続して
導通させた、いわゆる、アディティブ法によるビルドア
ップ多層プリント配線板が開発されている。
回路の接続信頼性を改善する手段としては、内層回路と
樹脂絶縁層との接着力を改善する方法があり、一般に、
導体回路表面を酸化処理する接着前処理が知られてい
る。すなわち、この前処理は、導体回路を形成する銅表
面を酸化し酸化銅を形成する化学的な結合と、アンカー
効果である物理的な結合力を得ることにより、内層回路
と樹脂絶縁層との接着力を強化する技術である。
各種の酸やアルカリに溶けやすく、それ故にめっき前処
理の薬液などにより溶解する現象、いわゆる、ハローイ
ングという不良現象を引き起こし、内層回路と樹脂絶縁
層との接着性を喪失させ、多層プリント配線板の接続信
頼性を著しく低下させるという新たな問題点があった
(図1参照)。
回路の接着力を改良する種々の技術が提案されている。
例えば、導体回路表面の酸化処理によって析出した酸化
第二銅の結晶を、形状を維持したまま化学還元処理して
酸化第一銅または金属銅にすることにより、ハローイン
グ現象を防止し、内層回路の接着力を改善する技術が提
案されている(特開昭56−153797号参照)。
来技術では、導体回路表面を化学還元処理した後、基板
を乾燥処理するのが一般的であり、このことから、還元
処理した導体回路表面に再び酸化皮膜が生成してしま
い、ハローイング現象を確実に防止することができず、
めっき液等の浸みこみによる多層プリント配線板の接続
信頼性の低下を招くというおそれが生じた。この現象
は、特に、ビルドアップ法によって多層プリント配線板
を製造する際に、ファインパターンを形成するための微
小径なブラインドバイアホールまわりで著しいことが判
った(図1参照)。
層プリント配線板の接続信頼性に関する課題を有利に解
決することにあり、特に、ビルドアップ法によって多層
プリント配線板を製造する際に、ブラインドバイアホー
ルまわりの内層回路と樹脂絶縁層との密着性を改善する
ことにより、プリント配線板の接続信頼性の向上を図
り、もって信頼性の高い多層プリント配線板を確実に提
供する技術を確立することにある。
鋭意研究した結果、本発明者らは以下の内容を要旨とす
る発明に想到した。すなわち、本発明は、基板上に、導
体回路と耐熱性樹脂からなる樹脂絶縁層とを交互に積層
し、その樹脂絶縁層内には導体回路同士を電気的に接続
するバイアホールを形成してなるビルドアップ配線層を
有する多層プリント配線板において、上記導体回路の側
面を含む全表面には微細な凹凸を設けると共に、その凹
凸面を付した導体回路の表面のうち、上記樹脂絶縁層に
接触する部分には、さらに酸化防止皮膜を設けたことを
特徴とする多層プリント配線板である。なお、上記酸化
防止皮膜としては、イミダゾール系化合物の溶液で形成
した化成皮膜が好適に用いられる。
多層プリント配線板を製造する技術として、基板上に、
導体回路と耐熱性樹脂からなる樹脂絶縁層とを交互に積
層し、その樹脂絶縁層内には導体回路同士を電気的に接
続するバイアホールを形成してなるビルドアップ配線層
を有する多層プリント配線板を製造するに当たり、上記
導体回路の表面を酸化還元処理することによって、その
表面上に微細な凹凸を形成し、その後かかる凹凸面を酸
化防止皮膜にて覆い、さらにその後この酸化防止皮膜の
上に樹脂絶縁層を形成し、その樹脂絶縁層の表面から導
体回路の表面に達するバイアホール形成用の開口部を設
け、その開口部内壁を含んだ樹脂絶縁層の表面を粗化し
た後、その樹脂絶縁層内にバイアホールを形成する製造
方法を提案する。なお、上記酸化防止皮膜としては、イ
ミダゾール系化合物の溶液で形成した化成皮膜を用い
る。
だ全表面に微細な凹凸を設け、さらに、その凹凸面を付
した内層の導体回路の表面のうち、樹脂絶縁層に接触す
る部分に酸化防止皮膜を設けることにより、導体回路の
ハローイング現象を防止して、内層回路と樹脂絶縁層の
密着性を改善し、もって接続信頼性の高い多層プリント
配線板を実用的に製造するようにした構成にある。
うに、内層導体回路の銅表面に、微細な凹凸を形成する
とともに、その微細凹凸を形成した銅表面のうち、樹脂
絶縁層に接触する部分に酸化防止皮膜を設けて、粗面化
した銅表面の再酸化を防止し、バイアホールに接触する
部分には、導通を取るために酸化防止皮膜を形成しない
ように構成する。それ故に、めっき液などの酸やアルカ
リの酸化銅膜への浸食によるハローイング現象を効果的
に阻止することができ、しかも、微細凹凸のアンカー効
果を維持できるから、内層導体回路と樹脂絶縁層との良
好な密着性を確保できる。また、それと同時に、内層導
体回路とバイアホールとの電気的接続も確保できるの
で、接続信頼性の高い多層プリント配線板を実用的に製
造することができる。
層回路表面に形成した微細な凹凸としては、表面粗さ計
で測定したRmax が、5μm以下、望ましくは1μm以
下であることが好ましい。
化防止皮膜としては、イミダゾール系やトリアゾール
系,チアゾール系,ベンゾトリアゾール系などの化合物
が用いられる。なかでもイミダゾール系化合物がとりわ
け好適である。この理由は、樹脂絶縁層に主として用い
られるイミダゾール系硬化剤で硬化したエポキシ樹脂と
この酸化防止皮膜とのぬれ性を改善でき、ひいては内層
回路と樹脂絶縁層の密着性を改善することができるから
であると推定される。
イミダゾール系の場合は、0.01〜5.0 wt%の溶液が好適
であり、トリアゾール系ならびにチアゾール系の場合
は、 0.5〜30wt%の溶液が好適である。この理由は、0.
01wt%あるいは 0.5wt%未満では、防錆効果が不充分で
あり、一方、 5.0wt%あるいは30wt%を超えると、コス
トが上がり不経済だからである。
脂絶縁層は、イミダゾール系硬化剤で硬化した熱硬化性
樹脂を用いることが好適である。この理由は、イミダゾ
ール系硬化剤で硬化すると、耐熱性,耐湿性,電気絶縁
性および耐薬品性に優れた硬化物が得られるからであ
る。
らなる樹脂絶縁層とを交互に積層し、その樹脂絶縁層内
には導体回路同士を電気的に接続するバイアホールを形
成してなるビルドアップ配線層を有する多層プリント配
線板を製造する方法について説明する。
の導体回路の側面を含む全表面に、酸化還元処理を施し
て、微細な凹凸を形成する。この酸化還元処理により微
細凹凸を形成する方法は、内層導体回路が形成された基
板を、例えば、アルカリ性亜塩素酸ナトイウム水溶
液、アルカリ性過硫酸カリウム水溶液、および硫化
カリウム−塩化アンモニウム水溶液のいずれかに浸漬す
ることにより、回路を形成している銅表面に酸化第二銅
皮膜を形成する。そして、酸化第二銅皮膜を銅表面に形
成した内層用回路板を、pH7〜13.5、室温〜 100℃に
調整したアルカリ性還元剤溶液に浸漬することにより、
酸化第二銅を酸化第一銅または金属銅に還元する。これ
により、内層導体回路の側面を含んだ全表面に微細凹凸
が形成される。なお、上記アルカリ性還元剤溶液は、ホ
ルマリンや次亜りん酸、水素化ホウ酸ナトリウム、硫酸
ヒドラジンなどの溶液を用いることができるが、なかで
もホルマリン溶液が有用である。
なく、微細凹凸を設けた内層導体回路の銅表面に、酸化
防止皮膜を形成する。この処理を施すことにより、粗面
化した内層回路銅表面の再酸化が防止できる。従って、
懸案のハローイング現象を確実に防止できる。
回路銅表面に形成する方法は、まず、例えば、イミダゾ
ール系化合物、トリアゾール系化合物およびチアゾール
系化合物のいずれかを、水またはアルコール(メタノー
ルやエタノール、イソプロピルアルコールなど)に溶解
し、イミダゾール系化合物の場合は0.01〜0.5wt%、ト
リアゾール系化合物ならびにチアゾール系化合物の場合
は 0.5〜30wt%の溶液を調製する。そして、微細凹凸を
内層回路銅表面に設けた内層用回路板を、100 ℃以下、
望ましくは25℃程度に調整した上記溶液に30秒間浸漬
し、その後、水洗して、常温〜100 ℃の温度で乾燥す
る。これにより、微細凹凸を設けた内層回路銅表面に酸
化防止皮膜が形成される。
防止皮膜を形成した配線基板上に、接着剤を、ロールコ
ーターなどにより塗布し、乾燥硬化して、樹脂絶縁層を
形成する。この樹脂絶縁層を形成する方法としては、例
えば接着剤を塗布する方法、あるいは前記接着剤をフィ
ルム状に加工した樹脂フィルムを貼付する方法を適用す
ることができる。
さは、約20〜 100μm程度であるが、特に高い絶縁性が
要求される場合にはそれ以上に厚くすることもできる。
による多層プリント配線板の製造においては、前記樹脂
絶縁層には、導体回路間を電気的に接続するためのバイ
アホールが設けられる。このバイアホールの形成方法と
しては、接着剤層の耐熱性樹脂が感光性樹脂の場合、所
定の位置を露光し、現像し、その後エッチングすること
によって、バイアホール形成用開口を設ける方法が好適
であるが、その他にレーザ加工によりバイアホール形成
用開口を形成する方法を適用することもできる。一方、
接着剤層の耐熱性樹脂が熱硬化性樹脂の場合、所定の位
置をレーザやドリルを使用して加工する方法が好適であ
る。なお、レーザ加工によりバイアホー ル形成用開口を
形成するには、樹脂絶縁層の表面を粗化する前あるいは
後のいずれでもよい。
成用開口が形成された樹脂絶縁層の表面を粗化し、引き
続きこの粗面化された表面に無電解めっきを施して、内
層の導体回路に電気的に接続される外層の導体回路およ
びバイアホールを形成する。ここで、凹凸面が形成され
た内層導体回路の表面のうち、樹脂絶縁層と接触してい
ない部分、すなわちバイアホールと接触する部分の酸化
防止皮膜は、樹脂絶縁層を表面粗化する際に、その粗化
液によって除去される。これにより、内層導体回路とバ
イアホール(外層の導体回路)との接続不良が防止でき
る。一方、樹脂絶縁層と接している導体表面の酸化防止
皮膜は、樹脂と物理吸着し、かつ導体である銅と錯体を
形成しているので、上記粗化によっては除去されない。
これにより、粗化後に引き続き行われる無電解めっきに
おいて、導体回路のハローイング減少を有効に防止し、
導体回路と樹脂絶縁層の密着性を改善することができ
る。また、無電解めっきの方法としては、例えば、無電
解銅めっき、無電解ニッケルめっき、無電解錫めっき、
無電解金めっきおよび無電解銀めっきなどを適用するこ
とができる。特に、無電解銅めっき、無電解ニッケルめ
っきおよび無電解金めっきがとりわけ好適である。この
無電解めっきを施した上には、さらに異なる種類の無電
解めっきを施したり、あるいは電気めっきを施したり、
さらにははんだをコートすることもできる。
いて実施されている他の方法でも形成することができ
る。例えば、基板に無電解めっきを施してから回路をエ
ッチングする方法や無電解めっきを施す際に直接回路を
形成する方法などを適用してもよい。
は、例えばプラスチック基板、セラミック基板、金属基
板、フィルム基板などを使用することができ、具体的に
はガラスエポキシ基板、ガラスポリイミド基板、アルミ
ナ基板、低温焼成セラミック基板、窒化アルミニウム基
板、アルミニウム基板、鉄基板、ポリイミドフィルム基
板などを使用することができる。
とベンゾグアナミン樹脂微粉末(日本触媒化学製、平均
粒径2μm)20重量部とを、ホモディスパー攪拌機で攪
拌混合して粘度300cpsに調整し、さらに3本ローラーで
混練して感光性樹脂の接着剤溶液を得た。 (2) 次に、銅張積層基板1の表面をフォトエッチングし
て印刷回路(内層の導体回路パターン)を形成した印刷
配線板を得る(図3(a)参照)。そして、この配線板
1の内層導体回路パターンの側面を含んだ全表面を黒化
還元処理し、微細な凹凸を形成する(図3(b) 参
照)。 (3) 次に、上記印刷配線板1を、乾燥処理をすることな
く、1%イミダゾール水溶液に浸漬する表面処理によ
り、パターンの微細凹凸上に酸化防止皮膜7を形成し、
その後、水洗して80℃,5分間乾燥した(図3(c)参
照)。 (4) 次に、前記各処理を施した配線板1上に、(1) で得
た感光性樹脂の接着剤溶液をロールコーターを用いて塗
布し、水平状態で20分間放置したのち80℃で乾燥させ
て、厚さ約50μmの感光性樹脂からなる樹脂絶縁層2を
形成した(図3(d)参照)。 (5) 次に、樹脂絶縁層2を形成し終えた印刷配線板1
に、100 μmφの黒円が印刷されたフォトマスクフィル
ムを密着させ、ショートアークランプで450mJ/c
m2 露光した。これを、N−メチルピロリドン溶液で
現像処理することにより、配線板1上に100 μmφのブ
ラインドバイアホールとなる予備開口を形成した。さら
に、超高圧水銀灯により3J/cm2 露光し、 200℃
で1時間加熱処理して接着剤を硬化させることにより、
樹脂絶縁層上面から内層の導体回路の表面に達する、寸
法精度に優れたバイアホール形成用開口3とした(図3
(e),(f)参照)。 (6) 次いで、ブラインドバイアホールとなる開口3を形
成した樹脂絶縁層2の表面を粗化した。この粗化処理に
よって、バイアホール形成用開口3の内壁を含む樹脂絶
縁層2の表面が粗化されるとともに、内層の導体回路表
面のうち、開口3の底壁に対応する部分に設けた微細な
凹凸は、粗化液によって除去される。(7) 上記樹脂絶縁層2の粗化面に対して、核付与をした
後、無電解銅めっきを施して20μm厚の 銅を析出させ、
その後、エッチングマスク(レジスト)を常法に従い形
成し、バイアホールを含んだ導体回路以外の銅をエッチ
ング除去することによって、バイアホールや外層導体回
路を含んだビルドアップ配線層を有する多層プリント配
線板を製造した(図3(g)〜(i)参照)。
光性ドライフィルム(デュポン製)をラミネートし、所
望の導体回路パターンが描画されたマスクフィルムを通
して紫外線露光させ画像を焼きつけた。次いで、1−1
−1−トリクロロエタンで現像を行い、塩化第二銅エッ
チング液を用いて非導体部の銅を除去した後、メチレン
クロリドでドライフィルムを剥離した。これにより、基
板上に複数の導体パターンからなる第一層導体回路4を
有する配線板1を形成した(図3(a) 参照)。 (2) 上記配線板1を、アルカリ性亜塩素酸ナトリウム水
溶液に70℃で5分間浸漬して、銅表面に、酸化第二銅皮
膜を形成し、その後、アルカリ性ホルマリン水溶液に70
℃で5分間浸漬し、酸化第二銅を酸化第一銅または金属
銅に還元して微細な凹凸を形成した。その後、2−ウン
デシルイミダゾールの5wt%水溶液に30秒間浸漬する表
面処理により酸化防止皮膜7を形成し、その後、水洗し
て80℃,5分間乾燥した(図3(b),(c) 参照)。 (3) クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(油化シェル
製)の50%アクリル化物60重量部、ビスフェノールA型
エポキシ樹脂(油化シェル製)40重量部、ジアリルテレ
フタレート15重量部、2−メチル−1−〔4−(メチル
チオ)フェニル〕−2−モルフォリノプロパノン−1
(チバ・ガイギー製)4重量部、イミダゾール系硬化剤
(四国化成製)4重量部およびエポキシ樹脂微粉末(東
レ製、平均粒径 3.0μm)30重量部を混合した後、ブチ
ルセロソルブを添加しながら、ホモディスパー攪拌機で
攪拌して粘度250cpsに調整し、次いで3本ローラーで混
練して感光性樹脂組成物を調製した。 (4) 上記(2)で処理した配線板1上に、前記(3)で調製し
た感光性樹脂組成物の接着剤溶液をナイフコーターを用
いて塗布し、その後、水平状態で20分間放置した後、70
℃で乾燥させて厚さ約50μmの感光性樹脂絶縁層2を形
成した(図3(d)参照)。 (5) 前記(4) の処理を施した配線板1に100 μmφの黒
円が印刷されたフォトマスクフィルムを密着させ、超高
圧水銀灯により500mJ/cm2 で露光した。これを、
クロロセン溶液で超音波現像処理することにより、配線
板1上に100 μmφのブラインドバイアホールとなる予
備開口を形成した。さらに、超高圧水銀灯により約3000
mJ/cm2で露光し、100 ℃で1時間、その後、150
℃で10時間加熱処理して接着剤を硬化させることによ
り、フォトマスクフィルムに相当する寸法精度に優れた
開口3とした(図3(e),(f) 参照)。 (6) 前記(5) で作成した配線板1を、クロム酸(CrO
3 )500g/l水溶液からなる酸化剤に70℃,15分間浸漬
して層間樹脂絶縁層2の表面を粗化してから、中和溶液
(シプレイ社製)に浸漬して水洗した。この粗化された
層間樹脂絶縁層2を有する基板1にパラジウム触媒(シ
プレイ社製)を付与して樹脂絶縁層2の表面を活性化さ
せ、下記に示すような組成の無電解銅めっき液に11時間
浸漬して、めっき膜6の厚さ25μm の無電解銅めっきを
施してプリント配線板を製造した(図4(g),(h) 参
照)。
ことによる表面処理により酸化防止皮膜7を形成するこ
と以外は、実施例2と同様にしてプリント配線板を製造
した。
表面処理により酸化防止皮膜7を形成すること以外は、
実施例2と同様にしてプリント配線板を製造した。
様にしてプリント配線板を製造した。
ブラインドバイアホール部を観察したところ、実施例1
〜4の本発明にかかる場合においては、ハローイング現
象は観察されなかった。一方、比較例の場合において
は、ハローイング現象が観察され、めっき液等の浸みこ
みによる接続信頼性の低下を招いた。
熱衝撃試験に供し、内層回路と樹脂絶縁層の密着性を評
価した。この試験は、−65℃で30分と 125℃で30分を1
サイクルとして、内層回路が断線するサイクル数で評価
した。その結果、比較例の場合は、300 サイクルであっ
たが、本発明例の場合は、1000サイクル以上維持し、本
発明により、内層回路と樹脂絶縁層の密着性が向上する
ことが判った。
層の導体回路の側面を含んだ全表面に微細な凹凸を設け
ると共に、その凹凸を設けた導体表面のうち、樹脂絶縁
層に接触する表面上に酸化防止皮膜を形成するが、バイ
アホールに接触する表面には酸化防止皮膜を形成しない
構成とすることによって、バイアホールまわりの導体回
路のハローイング現象を確実に防止するとともに、バイ
アホールと導体回路との電気的接続を確実に行うことが
できる。したがって、バイアホールまわりの導体回路と
樹脂絶縁層との密着性を改善でき、接続信頼性の高い多
層プリント配線板を実用的に製造することができる。
と樹脂絶縁層との状態を示す図である。
工程図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 基板上に、導体回路と耐熱性樹脂からな
る樹脂絶縁層とを交互に積層し、その樹脂絶縁層内には
内層の導体回路と外層の導体回路とを電気的に接続する
バイアホールを形成してなるビルドアップ配線層を有す
る多層プリント配線板において、上記バイアホールに接触する上記内層の 導体回路の側面
を含む全表面には、微細な凹凸を設けると共に、その凹
凸を付した内層の導体回路の表面のうち、上記樹脂絶縁
層に接触する部分には、さらに酸化防止皮膜を設けたこ
とを特徴とする多層プリント配線板。 - 【請求項2】 上記酸化防止皮膜は、イミダゾール系化
合物の溶液で形成した化成皮膜であることを特徴とする
請求項1に記載の多層プリント配線板。 - 【請求項3】 基板上に、導体回路と耐熱性樹脂からな
る樹脂絶縁層とを交互に積層し、その樹脂絶縁層内には
内層の導体回路と外層の導体回路とを電気的に接続する
バイアホールを形成してなるビルドアップ配線層を有す
る多層プリント配線板を製造するに当たり、 上記内層の導体回路の表面を酸化還元処理することによ
って、その表面上に微細な凹凸を形成し、その後かかる
凹凸面を酸化防止皮膜にて覆い、さらにその後この酸化
防止皮膜の上に樹脂絶縁層を形成し、その樹脂絶縁層の
表面から導体回路の表面に達するバイアホール形成用の
開口部を設け、その開口部内壁を含んだ樹脂絶縁層の表
面を粗化液によって粗化するとともに、この粗化処理に
よって上記開口内に露出する酸化防止皮膜を除去した
後、めっき処理によって上記樹脂絶縁層内にバイアホー
ルを形成するとともに、上記樹脂絶縁層の表面に外層の
導体回路を形成することを特徴とする多層プリント配線
板の製造方法。 - 【請求項4】 上記酸化防止皮膜は、イミダゾール系化
合物の溶液で形成した化成皮膜であることを特徴とする
請求項3に記載の製造方法。
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-
1992
- 1992-08-20 JP JP22139092A patent/JP3204545B2/ja not_active Expired - Lifetime
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