JP3680321B2 - 多層プリント配線板の製造法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、多層プリント配線板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリント配線板は電子機器の発達に伴い、その性能にも高度なものが要求されるようになってきている。
例えば、配線密度については、電子部品に配線板の表面でのみ接続を行ういわゆる表面実装部品が開発され、その電子部品の接続端子の間隔が小さいものになると０．１５mm以下となるものも使用され始めており、この密度に合わせて回路導体を形成することが求められている。
【０００３】
このようなプリント配線板の製造法としては、銅箔を絶縁基材に張り合わせた銅張り積層板を出発材料とし、その銅箔の回路導体とならない箇所をエッチング除去して回路を形成するサブトラクティブ法、絶縁基材の表面に必要な回路形状に無電解めっきを行って回路形成するアディティブ法、スルーホール内壁等の回路導体の一部を無電解めっきを行って回路形成する部分アディティブ法等が一般的に知られている。
【０００４】
中でも、サブトラクティブ法は古くから行われており、配線密度の向上には、通常、銅張り積層板の銅箔の厚さを薄くすることが行われている。この理由は、銅箔の表面に必要とする回路形状にエッチングレジストを形成し、エッチング溶液でエッチングレジストから露出した不要な銅箔の除去を行う時に、必要な回路部分の側面から銅が腐食されるいわゆるサイドエッチと呼ばれる現象が起こり、銅箔が厚い程サイドエッチによって除去される側面の銅が多くなるので、微細な回路を形成するのが困難となるからである。
【０００５】
加えて、スルーホールや非貫通スルーホールを設けて、その内壁を金属化して層の異なる回路間を接続するプリント配線板においては、銅張り積層板に穴をあけ、穴内壁と銅箔表面全体に無電解めっきを行い、さらに穴内壁の金属層の厚さを確保するために電気めっきを行うことが通常行われているので、銅箔の上にもめっき層が形成され必然的に銅の厚さが厚くなる。
【０００６】
従って、出発材料である銅張り積層板の銅箔には薄いものが必要とされている。このような薄い銅箔としては、銅を熱と圧力によって延ばした圧延銅箔やステンレス等の金属表面に電解めっきによって銅を析出させた電解銅箔が使用され、通常は厚さが１８〜７０μｍのものが製造されている。また、近年、アルミニウム箔に電解めっきによって５μｍ程度の薄い銅箔を形成した電解銅箔も知られている。
【０００７】
このような薄い銅箔は、銅箔と未硬化ないしは半硬化のプリプレグを積層する時に取り扱いが困難であり、わずかの力で銅箔に折れが生じる。また、銅箔を製造する時の取り扱いによってもこのような不都合が起こることがある。そこで、薄い銅箔を全体として十分な強度を有する板や箔にして複合層化しておき、樹脂との接着の後、あるいは使用する直前に支持体を層を除去する方法が開発されてきている。このような例として、特開昭５８−１０８７８５号公報に記載されているように、２層の銅箔の間に銅とはエッチング条件の異なる金属層を設けた３層の金属箔が提案されている。
【０００８】
一方、多層プリント配線板は、配線の高密度化に伴って１つの配線層と他の配線層の電気的接続に使用される導通穴の数が増加する。従来、この導通穴は配線層を多数重ねて積層した後に、全体を貫通する穴をあけ、その穴内壁をめっきすることによって行われている。
この場合、必要な接続を行う層間以外の層にも穴があけられ、接続と無関係な層においては、その貫通穴を避けて配線を行わなければならず、この方法では設計の自由度や配線の高密度化の障害になっている。
【０００９】
そこで、配線板全体を貫通する穴だけを使用するのではなく、隣接する配線層のみの接続を行う、いわゆるバイアホールを形成する方法が開発されている。この方法は、現在、基本的に以下の２通りの方法が知られている。
【００１０】
第一の方法は、隣接する配線層を先に形成し接続穴を形成しておいて多層化する方法である。
具体的には、両面銅張り積層板に穴をあけ、穴内壁に無電解めっきあるいは必要な場合に電解めっきを行って接続用導体を形成し、片面の銅箔の不要な箇所のみをエッチング除去し、もう一方の面は全面に銅箔を残しておき、他の基板と積層一体化した後、全体を貫通する穴をあけて穴内壁を金属化する方法や絶縁基板の表面に配線層を形成し、その配線層の表面に感光性絶縁樹脂によって層を形成し、導通穴となる箇所のみを除去するように光を照射し現像して、この絶縁材料の表面を粗化し、必要な回路導体と穴内壁とに無電解めっきを行って導体を形成するという配線層の層間に感光性材料を用いる方法などがある。これらの技術は、いずれもさらに必要な配線層を同じ技術で形成して多層化するものである。
【００１１】
第二の方法は、先に積層しておいて、表面層とその表面層と接続を行う層の接続を行う方法であって、導通穴を接続を行う層にまでにしかあけないことが特徴になっている。
具体的には、複数の配線層とそれを支える絶縁層を交互に積層しておき、表面には銅箔を残しておき、表面の回路と接続する箇所に接続する層に達する深さまでドリルで穴をあけ、穴内壁に無電解めっきを行い、表面の回路を不要な部分をエッチング除去して形成する方法や、穴をあけるのにレーザー光を用い、レーザー光が接続を必要としない層まで照射されないように接続する層の箇所に銅箔を残しておく方法などがある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、これらの従来の方法においては、以下のような課題があった。
すなわち、第一の方法において、両面銅張り積層板を使用する場合、片面に回路を形成するので基板の寸法変化が起こりやすく、複数の基板を重ねて積層する時に、各配線層間の位置精度に十分の注意を払わなければならず、また、導通穴の内壁の接続のために行うめっきによって他方の導体の厚さが厚くなり、多層化した時に全体の厚さを小さくすることが困難となる。また、感光性材料を各配線層間の絶縁層として用いる場合、めっきの密着力を高める粗化処理と貫通穴を設けるための感光性を同時に満足できる材料が少なく、現存する材料ではめっき皮膜の密着力は十分ではない。
【００１３】
第二の方法おいて、穴あけにドリルを用いる場合、基板の厚さにばらつきがあり、接続する箇所でドリルの進行を止める位置精度を高くできない。また、穴あけにレーザーを用いる場合、装置が高価である。さらに、この第二の方法においては、穴をあける箇所において表面層と接続層の間には、他の層には配線ができない。
【００１４】
本発明は、配線密度に優れかつ簡便な多層プリント配線板の製造法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明らは鋭意検討の結果、薄い銅層／ニッケルあるいはニッケル合金からなる中間層／キャリアとなる銅層の三層構造の金属箔と、Ｂステージの接着剤を用いることが、前述の課題を解決するために有用であるという知見を得た結果、本発明を成したものである。
【００１６】
すなわち、本発明の多層配線板の製造法は、以下の工程を有することを特徴とする。
ａ．薄い銅層／ニッケルあるいはニッケル合金からなる中間層／キャリアとなる銅層の三層構造の金属箔の薄い銅層面にＢステージの絶縁材料を重ね合わせ加熱加圧して積層一体化し、さらにこの絶縁材料の面に接着剤層を設け、この接着剤層をＢステージにする工程
ｂ．前記基板に穴をあける工程
ｃ．前記穴をあけた基板の接着剤層側に、酸化銅処理後還元した内層回路表面が接触するように重ね合わせ、加熱加圧して積層一体化する工程
ｄ．前記内層回路板を、アルキルイミダゾール系水溶液に浸漬するか、またはアルキルイミダゾール系水溶液を内層回路板に吹きつけて、前記積層一体化した基板表面にアルキルイミダゾール系の皮膜を形成し、内層銅表面を保護する工程
ｅ．前記基板表面を研磨し、キャリアとなる銅層のエッチングによる除去と穴あけと中間層の除去とアルキルイミダゾール系樹脂皮膜の除去を行う工程
【００１７】
また、工程ａにおいて、三層構造の金属箔の薄い銅層面に接着剤層を設けることに代えて、三層構造の金属箔の薄い銅層面にＢステージの絶縁材料を重ね合わせ、加圧加熱して積層一体化したのちに、この絶縁材料の面に接着剤層を設け、この接着剤層をＢステージにしたものを用いることができる。
【００１８】
このような三層構造の金属箔は、全体としての金属層として十分な強度を有する第２の銅層の厚さが、１０〜１５０μｍの範囲であることが好ましく、１０μｍ未満では、全体としての金属層として十分な強度を得ることができず、１５０μｍを越えると、この銅層を除去するためのエッチングに時間がかかり能率的でない。しかし、厚くすることで能率を無視できるならば、それを否定するものではないが、通常はこれ以上の厚さを必要としない。
【００１９】
この三層構造の金属箔のうち、薄い銅層は１〜１５μｍの厚さであることが好ましい。１μｍ未満では、形成した銅層にピンホールができやすく、回路導体とした時に欠陥の多いものとなり、また１５μｍを越えると、従来の技術のところで述べたように、サイドエッチが大きくなり配線密度を高くすることが困難となる。
【００２０】
このようなプリント配線板用金属箔は、金属層として十分な強度を有する銅箔の、すなわち、厚さ１０〜１５０μｍの銅箔の、少なくとも一方の表面を、その表面が、樹脂との接着に適した粗さとなるように粗化する工程と、粗化された面に、厚さ０．０４〜１．５μｍのニッケル−リンの中間層を形成する工程と、さらに、そのニッケル−リン合金の中間層の表面に、銅層を形成することによって製造することができる。
【００２１】
この薄い銅層の少なくとも一方の面には、粗化を行うことが好ましい。この粗化の形成には、従来から知られている方法が使用でき、例えば、ソフトエッチング溶液に接触させる方法、電気めっき、無電解めっき、置換めっき、蒸着、あるいは機械的研磨によって行うことができる。
【００２２】
また、このように粗化された面は、防錆皮膜を有することが望ましく、長期保存安定性を確保できる。
このような防錆処理として、イミダゾール系の有機被膜形成法、クロメート処理、ジンケート処理等がある。
【００２３】
接着剤としては、エポキシ樹脂系接着剤、アクリル変性樹脂系、あるいはポリイミド樹脂系接着剤等が使用でき、これらをロールコーティング、ディップコーティングあるいは、カーテンコーティング法等によって塗布することができる。また、さらにこれらの接着剤をフィルム化したものも使用でき、エポキシ接着フィルム、市販のものでは、Ｇ６０４（日立化成工業株式会社製，商品名）、アクリル変性樹脂フィルム、市販のものでは、パイララックス（デュポン社製，商品名）あるいは、ポリイミド接着フィルム、市販のものでは、ＡＳ−２２１０（日立化成工業株式会社製，商品名）等が使用できる。これらの接着フィルムを、片面銅張り積層板や銅箔に張り合わせるのであるが、張り合わせた後にはＢステージの状態になっている必要がある。
【００２４】
本発明でいうＢステージとは、片面銅張り積層板や銅箔に張り合わせた状態で、４０℃以下では粘着性を持たず、その後の多層化接着によって接着強度として０．８kg/cm2以上を与えることができる半硬化状態をいう。このようなＢステージ状態にする方法は、通常の樹脂のように完全には硬化しない温度と時間、加熱して行う。この程度は実験的に求めるのが通常である。
【００２５】
また、加圧加熱して積層一体化する工程において、このＢステージの接着剤層の流動量は、基板の表面方向に対して２００μｍ未満であることが望ましい。この流動量が大きいと、加圧加熱した時に、他の配線板の配線導体上に広がり、めっきによって接続される面積が小さくなり、接続信頼性を低下させる。
【００２６】
本発明に用いる内層回路板用の銅張り積層板は、その両面に銅箔を張り合わせた絶縁材料、例えば、ガラス布−エポキシ樹脂を用いた片面銅張り積層板やフレキシブルなポリイミドフィルムを用いた両面銅張りフレキシブルシート等が使用できる。
この絶縁材料には、紙、不織布あるいはガラス布等の強化繊維に樹脂を含浸した有機材料や強化しない樹脂製品、フレキシブルなフィルム、あるいはこのような材料とセラミックス等の複合化された材料が使用できる。樹脂としてはフェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素含有樹脂などが使用できる。
さらにまた、これらの絶縁材料中に、無電解めっき用触媒を分散させたものも使用できる。
【００２７】
内層回路表面にアルキルイミダゾールの皮膜を形成する方法としては、内層回路板を、アルキルイミダゾール水溶液に浸漬するか、またはアルキルイミダゾール水溶液を内層回路板に吹きつけるなどして、銅の表面にアルキルイミダゾールの単分子膜を形成させることができる。
このアルキルイミダゾールの皮膜の形成によって、三層構造の金属箔のうち、キャリアとなる銅層をエッチング除去するときに、内層回路が保護され、良好な層間接続を行うことができる。
なお、このときのエッチング液としては、銅がエッチングされ、かつアルキルイミダゾールの皮膜が溶解しない、アルカリ性のエッチング液を使用しなければならない。
このようなエッチング液としては、市販のＡプロセス液（メルテックス株式会社製，商品名）が使用できる。
また、アルキルイミダゾールの皮膜の形成には、市販のものでは、グリホールＲ液（四国化成工業株式会社，商品名）が使用できる。
【００２８】
三層構造の金属箔の薄い銅層面に、形成する絶縁材料としては、前記した接着剤を硬化して形成してもよい。
また、ガラス布／エポキシ樹脂製プリプレグ、ガラス布／ポリイミド樹脂製プリプレグ、ガラス不織布／エポキシ樹脂製プリプレグなどを重ね合わせ加圧加熱して一体化してもよい。
【００２９】
【作用】
本発明の方法によって、接着剤をＢステージの状態で用いるので、穴あけ加工が容易で、また、続く加圧加熱によって他の配線板との接着が可能となる。
さらに、薄い銅層によって微細配線パターンを形成することができるため、配線収容量を大幅に向上させることができる。
【００３０】
【実施例】
実施例１
工程１．ステンレス板の表面に、硫酸銅めっき浴で厚さ２０μｍのキャリアとなる銅層１を形成し、次に中間層２として、以下の組成のニッケル−リンめっき液を用いて、１．５A/dm2、液温５０℃、時間５分間の条件で、厚さ０．２μｍのニッケル−リン合金層を形成し、薄い銅層３としてニッケル−リン合金層の上に、硫酸銅めっき浴を用いて、厚さ５μｍのめっき層を形成後、さらに電解処理によって亜鉛／クロムの防錆皮膜を形成して、図１（ａ）に示す、三層構造の金属箔４を作製した。
（ニッケル−リンめっき液の組成）
・硫酸ニッケル・・・・・・・３００g/リットル
・塩化ニッケル・・・・・・・・５０g/リットル
・ほう酸・・・・・・・・・・・４０g/リットル
・亜リン酸・・・・・・・・・・１０g/リットル
工程２．前記金属箔の薄い銅層面に、接着フィルム５であるＡＳ−３０００（日立化成工業株式会社製，商品名）を貼り、圧力１０kg/cm2、１５０℃で７分間加熱してＢステージにする（図１（ｂ）に示す。）。
工程３．そして、図１（ｃ）に示すように、ドリルで０．３mmの穴６をあけた。
工程４．図１（ｄ）に示す、両面銅張り積層板７であるＭＣＬ−Ｅ−６７（日立化成工業株式会社製，商品名）を用いて、通常のサブトラクト法によって、図１（ｅ）に示すように、内層回路８を形成する。
工程５．前工程３で穴あけした基板の接着剤層側に、図１（ｆ）に示すように、内層回路が接するように重ね合わせ、圧力４０kg/cm2、温度１７０℃、時間４５分間の条件で加圧加熱一体化した。このときに、前工程３で設けた穴の底には、内層回路の接続部分が露出した。
工程６．前記積層一体化した基板表面に、アルキルイミダゾールの皮膜９を形成するために、グリホールＲ液（四国化成工業株式会社製，商品名）に、５０℃で２分間浸漬し、続いてグリホールＣｕ液（四国化成工業株式会社製，商品名） に５０℃で２分間浸漬し、１３０℃で１０分間乾燥した。
工程７．その後、図１（ｇ）に示すように、基板表面に形成した不要なアルキルイミダゾールの皮膜を、研磨によって除去した。
このとき、工程３で設けた穴の底に露出した内層回路の表面のみに、アルキルイミダゾールの皮膜が形成されている。
工程８．工程７でアルキルイミダゾール皮膜を穴の底部分にのみ形成した基板の、キャリア銅１を、アルカリエッチング液であるＡプロセス液（メルテックス社製，商品名）でエッチング除去した後、図１（ｈ）に示すように、スルーホール１０をあけ、３．５％塩酸水溶液に５０℃、２分間浸漬して、穴の底部分にのみ形成したアルキルイミダゾール皮膜を除去した。
工程９．下記組成のエッチング液を用いて、図１（ｉ）に示すように、中間層２のニッケル−リン合金層を温度５０℃、時間２分間でエッチング除去し、５μｍの薄い銅層３を露出させる。
（エッチング液の組成）
・硝酸・・・・・・・・・・・２００g/リットル
・過酸化水素水（３０％）・・・１０ml/リットル
・プロピオン酸・・・・・・・１００g/リットル
・ベンゾトリアゾール・・・・・・５g/リットル
工程１０．図１（ｊ）に示すように、全面に銅めっき層１１を形成し、エッチングレジストを形成し、不要な銅をエッチング除去して、図１（ｋ）に示すように、前記積層一体化した基板の必要箇所に、導体回路を形成する。
【００３１】
実施例２
実施例１の工程１に代えて、
工程１．実施例１で作製した三層構造の金属箔の薄い銅層の面に厚さ０．０５mmのガラス布／エポキシ樹脂製プリプレグであるＧＥＡ−６７（Ｎ）（日立化成工業株式会社製，商品名）を重ね合わせ、３０kg/cm2、温度１７０℃、時間９０分間の条件で加圧加熱一体化する工程
を行った後、実施例１の工程２〜工程１０と同様の処理を行った。
【００３２】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によって、配線収容量が高く、かつ簡便な多層プリント配線板の製造法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｋ）は、それぞれ、本発明の一実施例を示す各工程ごとの断面図である。
【符号の説明】
１．キャリア銅層 ２．中間層
３．薄い銅層 ４．三層構造の金属箔
５．接着剤層 ６．穴
７．両面銅張り積層板 ８．内層回路銅
９．アルキルイミダゾール皮膜 １０．スルーホール
１１．銅めっき層
【産業上の利用分野】
本発明は、多層プリント配線板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリント配線板は電子機器の発達に伴い、その性能にも高度なものが要求されるようになってきている。
例えば、配線密度については、電子部品に配線板の表面でのみ接続を行ういわゆる表面実装部品が開発され、その電子部品の接続端子の間隔が小さいものになると０．１５mm以下となるものも使用され始めており、この密度に合わせて回路導体を形成することが求められている。
【０００３】
このようなプリント配線板の製造法としては、銅箔を絶縁基材に張り合わせた銅張り積層板を出発材料とし、その銅箔の回路導体とならない箇所をエッチング除去して回路を形成するサブトラクティブ法、絶縁基材の表面に必要な回路形状に無電解めっきを行って回路形成するアディティブ法、スルーホール内壁等の回路導体の一部を無電解めっきを行って回路形成する部分アディティブ法等が一般的に知られている。
【０００４】
中でも、サブトラクティブ法は古くから行われており、配線密度の向上には、通常、銅張り積層板の銅箔の厚さを薄くすることが行われている。この理由は、銅箔の表面に必要とする回路形状にエッチングレジストを形成し、エッチング溶液でエッチングレジストから露出した不要な銅箔の除去を行う時に、必要な回路部分の側面から銅が腐食されるいわゆるサイドエッチと呼ばれる現象が起こり、銅箔が厚い程サイドエッチによって除去される側面の銅が多くなるので、微細な回路を形成するのが困難となるからである。
【０００５】
加えて、スルーホールや非貫通スルーホールを設けて、その内壁を金属化して層の異なる回路間を接続するプリント配線板においては、銅張り積層板に穴をあけ、穴内壁と銅箔表面全体に無電解めっきを行い、さらに穴内壁の金属層の厚さを確保するために電気めっきを行うことが通常行われているので、銅箔の上にもめっき層が形成され必然的に銅の厚さが厚くなる。
【０００６】
従って、出発材料である銅張り積層板の銅箔には薄いものが必要とされている。このような薄い銅箔としては、銅を熱と圧力によって延ばした圧延銅箔やステンレス等の金属表面に電解めっきによって銅を析出させた電解銅箔が使用され、通常は厚さが１８〜７０μｍのものが製造されている。また、近年、アルミニウム箔に電解めっきによって５μｍ程度の薄い銅箔を形成した電解銅箔も知られている。
【０００７】
このような薄い銅箔は、銅箔と未硬化ないしは半硬化のプリプレグを積層する時に取り扱いが困難であり、わずかの力で銅箔に折れが生じる。また、銅箔を製造する時の取り扱いによってもこのような不都合が起こることがある。そこで、薄い銅箔を全体として十分な強度を有する板や箔にして複合層化しておき、樹脂との接着の後、あるいは使用する直前に支持体を層を除去する方法が開発されてきている。このような例として、特開昭５８−１０８７８５号公報に記載されているように、２層の銅箔の間に銅とはエッチング条件の異なる金属層を設けた３層の金属箔が提案されている。
【０００８】
一方、多層プリント配線板は、配線の高密度化に伴って１つの配線層と他の配線層の電気的接続に使用される導通穴の数が増加する。従来、この導通穴は配線層を多数重ねて積層した後に、全体を貫通する穴をあけ、その穴内壁をめっきすることによって行われている。
この場合、必要な接続を行う層間以外の層にも穴があけられ、接続と無関係な層においては、その貫通穴を避けて配線を行わなければならず、この方法では設計の自由度や配線の高密度化の障害になっている。
【０００９】
そこで、配線板全体を貫通する穴だけを使用するのではなく、隣接する配線層のみの接続を行う、いわゆるバイアホールを形成する方法が開発されている。この方法は、現在、基本的に以下の２通りの方法が知られている。
【００１０】
第一の方法は、隣接する配線層を先に形成し接続穴を形成しておいて多層化する方法である。
具体的には、両面銅張り積層板に穴をあけ、穴内壁に無電解めっきあるいは必要な場合に電解めっきを行って接続用導体を形成し、片面の銅箔の不要な箇所のみをエッチング除去し、もう一方の面は全面に銅箔を残しておき、他の基板と積層一体化した後、全体を貫通する穴をあけて穴内壁を金属化する方法や絶縁基板の表面に配線層を形成し、その配線層の表面に感光性絶縁樹脂によって層を形成し、導通穴となる箇所のみを除去するように光を照射し現像して、この絶縁材料の表面を粗化し、必要な回路導体と穴内壁とに無電解めっきを行って導体を形成するという配線層の層間に感光性材料を用いる方法などがある。これらの技術は、いずれもさらに必要な配線層を同じ技術で形成して多層化するものである。
【００１１】
第二の方法は、先に積層しておいて、表面層とその表面層と接続を行う層の接続を行う方法であって、導通穴を接続を行う層にまでにしかあけないことが特徴になっている。
具体的には、複数の配線層とそれを支える絶縁層を交互に積層しておき、表面には銅箔を残しておき、表面の回路と接続する箇所に接続する層に達する深さまでドリルで穴をあけ、穴内壁に無電解めっきを行い、表面の回路を不要な部分をエッチング除去して形成する方法や、穴をあけるのにレーザー光を用い、レーザー光が接続を必要としない層まで照射されないように接続する層の箇所に銅箔を残しておく方法などがある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、これらの従来の方法においては、以下のような課題があった。
すなわち、第一の方法において、両面銅張り積層板を使用する場合、片面に回路を形成するので基板の寸法変化が起こりやすく、複数の基板を重ねて積層する時に、各配線層間の位置精度に十分の注意を払わなければならず、また、導通穴の内壁の接続のために行うめっきによって他方の導体の厚さが厚くなり、多層化した時に全体の厚さを小さくすることが困難となる。また、感光性材料を各配線層間の絶縁層として用いる場合、めっきの密着力を高める粗化処理と貫通穴を設けるための感光性を同時に満足できる材料が少なく、現存する材料ではめっき皮膜の密着力は十分ではない。
【００１３】
第二の方法おいて、穴あけにドリルを用いる場合、基板の厚さにばらつきがあり、接続する箇所でドリルの進行を止める位置精度を高くできない。また、穴あけにレーザーを用いる場合、装置が高価である。さらに、この第二の方法においては、穴をあける箇所において表面層と接続層の間には、他の層には配線ができない。
【００１４】
本発明は、配線密度に優れかつ簡便な多層プリント配線板の製造法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明らは鋭意検討の結果、薄い銅層／ニッケルあるいはニッケル合金からなる中間層／キャリアとなる銅層の三層構造の金属箔と、Ｂステージの接着剤を用いることが、前述の課題を解決するために有用であるという知見を得た結果、本発明を成したものである。
【００１６】
すなわち、本発明の多層配線板の製造法は、以下の工程を有することを特徴とする。
ａ．薄い銅層／ニッケルあるいはニッケル合金からなる中間層／キャリアとなる銅層の三層構造の金属箔の薄い銅層面にＢステージの絶縁材料を重ね合わせ加熱加圧して積層一体化し、さらにこの絶縁材料の面に接着剤層を設け、この接着剤層をＢステージにする工程
ｂ．前記基板に穴をあける工程
ｃ．前記穴をあけた基板の接着剤層側に、酸化銅処理後還元した内層回路表面が接触するように重ね合わせ、加熱加圧して積層一体化する工程
ｄ．前記内層回路板を、アルキルイミダゾール系水溶液に浸漬するか、またはアルキルイミダゾール系水溶液を内層回路板に吹きつけて、前記積層一体化した基板表面にアルキルイミダゾール系の皮膜を形成し、内層銅表面を保護する工程
ｅ．前記基板表面を研磨し、キャリアとなる銅層のエッチングによる除去と穴あけと中間層の除去とアルキルイミダゾール系樹脂皮膜の除去を行う工程
【００１７】
また、工程ａにおいて、三層構造の金属箔の薄い銅層面に接着剤層を設けることに代えて、三層構造の金属箔の薄い銅層面にＢステージの絶縁材料を重ね合わせ、加圧加熱して積層一体化したのちに、この絶縁材料の面に接着剤層を設け、この接着剤層をＢステージにしたものを用いることができる。
【００１８】
このような三層構造の金属箔は、全体としての金属層として十分な強度を有する第２の銅層の厚さが、１０〜１５０μｍの範囲であることが好ましく、１０μｍ未満では、全体としての金属層として十分な強度を得ることができず、１５０μｍを越えると、この銅層を除去するためのエッチングに時間がかかり能率的でない。しかし、厚くすることで能率を無視できるならば、それを否定するものではないが、通常はこれ以上の厚さを必要としない。
【００１９】
この三層構造の金属箔のうち、薄い銅層は１〜１５μｍの厚さであることが好ましい。１μｍ未満では、形成した銅層にピンホールができやすく、回路導体とした時に欠陥の多いものとなり、また１５μｍを越えると、従来の技術のところで述べたように、サイドエッチが大きくなり配線密度を高くすることが困難となる。
【００２０】
このようなプリント配線板用金属箔は、金属層として十分な強度を有する銅箔の、すなわち、厚さ１０〜１５０μｍの銅箔の、少なくとも一方の表面を、その表面が、樹脂との接着に適した粗さとなるように粗化する工程と、粗化された面に、厚さ０．０４〜１．５μｍのニッケル−リンの中間層を形成する工程と、さらに、そのニッケル−リン合金の中間層の表面に、銅層を形成することによって製造することができる。
【００２１】
この薄い銅層の少なくとも一方の面には、粗化を行うことが好ましい。この粗化の形成には、従来から知られている方法が使用でき、例えば、ソフトエッチング溶液に接触させる方法、電気めっき、無電解めっき、置換めっき、蒸着、あるいは機械的研磨によって行うことができる。
【００２２】
また、このように粗化された面は、防錆皮膜を有することが望ましく、長期保存安定性を確保できる。
このような防錆処理として、イミダゾール系の有機被膜形成法、クロメート処理、ジンケート処理等がある。
【００２３】
接着剤としては、エポキシ樹脂系接着剤、アクリル変性樹脂系、あるいはポリイミド樹脂系接着剤等が使用でき、これらをロールコーティング、ディップコーティングあるいは、カーテンコーティング法等によって塗布することができる。また、さらにこれらの接着剤をフィルム化したものも使用でき、エポキシ接着フィルム、市販のものでは、Ｇ６０４（日立化成工業株式会社製，商品名）、アクリル変性樹脂フィルム、市販のものでは、パイララックス（デュポン社製，商品名）あるいは、ポリイミド接着フィルム、市販のものでは、ＡＳ−２２１０（日立化成工業株式会社製，商品名）等が使用できる。これらの接着フィルムを、片面銅張り積層板や銅箔に張り合わせるのであるが、張り合わせた後にはＢステージの状態になっている必要がある。
【００２４】
本発明でいうＢステージとは、片面銅張り積層板や銅箔に張り合わせた状態で、４０℃以下では粘着性を持たず、その後の多層化接着によって接着強度として０．８kg/cm2以上を与えることができる半硬化状態をいう。このようなＢステージ状態にする方法は、通常の樹脂のように完全には硬化しない温度と時間、加熱して行う。この程度は実験的に求めるのが通常である。
【００２５】
また、加圧加熱して積層一体化する工程において、このＢステージの接着剤層の流動量は、基板の表面方向に対して２００μｍ未満であることが望ましい。この流動量が大きいと、加圧加熱した時に、他の配線板の配線導体上に広がり、めっきによって接続される面積が小さくなり、接続信頼性を低下させる。
【００２６】
本発明に用いる内層回路板用の銅張り積層板は、その両面に銅箔を張り合わせた絶縁材料、例えば、ガラス布−エポキシ樹脂を用いた片面銅張り積層板やフレキシブルなポリイミドフィルムを用いた両面銅張りフレキシブルシート等が使用できる。
この絶縁材料には、紙、不織布あるいはガラス布等の強化繊維に樹脂を含浸した有機材料や強化しない樹脂製品、フレキシブルなフィルム、あるいはこのような材料とセラミックス等の複合化された材料が使用できる。樹脂としてはフェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素含有樹脂などが使用できる。
さらにまた、これらの絶縁材料中に、無電解めっき用触媒を分散させたものも使用できる。
【００２７】
内層回路表面にアルキルイミダゾールの皮膜を形成する方法としては、内層回路板を、アルキルイミダゾール水溶液に浸漬するか、またはアルキルイミダゾール水溶液を内層回路板に吹きつけるなどして、銅の表面にアルキルイミダゾールの単分子膜を形成させることができる。
このアルキルイミダゾールの皮膜の形成によって、三層構造の金属箔のうち、キャリアとなる銅層をエッチング除去するときに、内層回路が保護され、良好な層間接続を行うことができる。
なお、このときのエッチング液としては、銅がエッチングされ、かつアルキルイミダゾールの皮膜が溶解しない、アルカリ性のエッチング液を使用しなければならない。
このようなエッチング液としては、市販のＡプロセス液（メルテックス株式会社製，商品名）が使用できる。
また、アルキルイミダゾールの皮膜の形成には、市販のものでは、グリホールＲ液（四国化成工業株式会社，商品名）が使用できる。
【００２８】
三層構造の金属箔の薄い銅層面に、形成する絶縁材料としては、前記した接着剤を硬化して形成してもよい。
また、ガラス布／エポキシ樹脂製プリプレグ、ガラス布／ポリイミド樹脂製プリプレグ、ガラス不織布／エポキシ樹脂製プリプレグなどを重ね合わせ加圧加熱して一体化してもよい。
【００２９】
【作用】
本発明の方法によって、接着剤をＢステージの状態で用いるので、穴あけ加工が容易で、また、続く加圧加熱によって他の配線板との接着が可能となる。
さらに、薄い銅層によって微細配線パターンを形成することができるため、配線収容量を大幅に向上させることができる。
【００３０】
【実施例】
実施例１
工程１．ステンレス板の表面に、硫酸銅めっき浴で厚さ２０μｍのキャリアとなる銅層１を形成し、次に中間層２として、以下の組成のニッケル−リンめっき液を用いて、１．５A/dm2、液温５０℃、時間５分間の条件で、厚さ０．２μｍのニッケル−リン合金層を形成し、薄い銅層３としてニッケル−リン合金層の上に、硫酸銅めっき浴を用いて、厚さ５μｍのめっき層を形成後、さらに電解処理によって亜鉛／クロムの防錆皮膜を形成して、図１（ａ）に示す、三層構造の金属箔４を作製した。
（ニッケル−リンめっき液の組成）
・硫酸ニッケル・・・・・・・３００g/リットル
・塩化ニッケル・・・・・・・・５０g/リットル
・ほう酸・・・・・・・・・・・４０g/リットル
・亜リン酸・・・・・・・・・・１０g/リットル
工程２．前記金属箔の薄い銅層面に、接着フィルム５であるＡＳ−３０００（日立化成工業株式会社製，商品名）を貼り、圧力１０kg/cm2、１５０℃で７分間加熱してＢステージにする（図１（ｂ）に示す。）。
工程３．そして、図１（ｃ）に示すように、ドリルで０．３mmの穴６をあけた。
工程４．図１（ｄ）に示す、両面銅張り積層板７であるＭＣＬ−Ｅ−６７（日立化成工業株式会社製，商品名）を用いて、通常のサブトラクト法によって、図１（ｅ）に示すように、内層回路８を形成する。
工程５．前工程３で穴あけした基板の接着剤層側に、図１（ｆ）に示すように、内層回路が接するように重ね合わせ、圧力４０kg/cm2、温度１７０℃、時間４５分間の条件で加圧加熱一体化した。このときに、前工程３で設けた穴の底には、内層回路の接続部分が露出した。
工程６．前記積層一体化した基板表面に、アルキルイミダゾールの皮膜９を形成するために、グリホールＲ液（四国化成工業株式会社製，商品名）に、５０℃で２分間浸漬し、続いてグリホールＣｕ液（四国化成工業株式会社製，商品名） に５０℃で２分間浸漬し、１３０℃で１０分間乾燥した。
工程７．その後、図１（ｇ）に示すように、基板表面に形成した不要なアルキルイミダゾールの皮膜を、研磨によって除去した。
このとき、工程３で設けた穴の底に露出した内層回路の表面のみに、アルキルイミダゾールの皮膜が形成されている。
工程８．工程７でアルキルイミダゾール皮膜を穴の底部分にのみ形成した基板の、キャリア銅１を、アルカリエッチング液であるＡプロセス液（メルテックス社製，商品名）でエッチング除去した後、図１（ｈ）に示すように、スルーホール１０をあけ、３．５％塩酸水溶液に５０℃、２分間浸漬して、穴の底部分にのみ形成したアルキルイミダゾール皮膜を除去した。
工程９．下記組成のエッチング液を用いて、図１（ｉ）に示すように、中間層２のニッケル−リン合金層を温度５０℃、時間２分間でエッチング除去し、５μｍの薄い銅層３を露出させる。
（エッチング液の組成）
・硝酸・・・・・・・・・・・２００g/リットル
・過酸化水素水（３０％）・・・１０ml/リットル
・プロピオン酸・・・・・・・１００g/リットル
・ベンゾトリアゾール・・・・・・５g/リットル
工程１０．図１（ｊ）に示すように、全面に銅めっき層１１を形成し、エッチングレジストを形成し、不要な銅をエッチング除去して、図１（ｋ）に示すように、前記積層一体化した基板の必要箇所に、導体回路を形成する。
【００３１】
実施例２
実施例１の工程１に代えて、
工程１．実施例１で作製した三層構造の金属箔の薄い銅層の面に厚さ０．０５mmのガラス布／エポキシ樹脂製プリプレグであるＧＥＡ−６７（Ｎ）（日立化成工業株式会社製，商品名）を重ね合わせ、３０kg/cm2、温度１７０℃、時間９０分間の条件で加圧加熱一体化する工程
を行った後、実施例１の工程２〜工程１０と同様の処理を行った。
【００３２】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によって、配線収容量が高く、かつ簡便な多層プリント配線板の製造法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｋ）は、それぞれ、本発明の一実施例を示す各工程ごとの断面図である。
【符号の説明】
１．キャリア銅層 ２．中間層
３．薄い銅層 ４．三層構造の金属箔
５．接着剤層 ６．穴
７．両面銅張り積層板 ８．内層回路銅
９．アルキルイミダゾール皮膜 １０．スルーホール
１１．銅めっき層
Claims (2)
- 以下の工程を含むことを特徴とする多層プリント配線板の製造法。
ａ．薄い銅層／ニッケルあるいはニッケル合金からなる中間層／キャリアとなる銅層の三層構造の金属箔の薄い銅層面に接着剤層を設け、この接着剤層をＢステージにする工程
ｂ．前記基板に穴をあける工程
ｃ．前記穴をあけた基板の接着剤層側に、酸化銅処理後還元した内層回路表面が接触するように重ね合わせ、加熱加圧して積層一体化する工程
ｄ．前記内層回路板を、アルキルイミダゾール系水溶液に浸漬するか、またはアルキルイミダゾール系水溶液を内層回路板に吹きつけて、前記積層一体化した基板表面にアルキルイミダゾール系の皮膜を形成し、内層銅表面を保護する工程
ｅ．前記基板表面を研磨し、キャリアとなる銅層のエッチングによる除去と穴あけと中間層の除去とアルキルイミダゾール系樹脂皮膜の除去を行う工程 - 以下の工程を含むことを特徴とする多層プリント配線板の製造法。
ａ．薄い銅層／ニッケルあるいはニッケル合金からなる中間層／キャリアとなる銅層の三層構造の金属箔の薄い銅層面にＢステージの絶縁材料を重ね合わせ加熱加圧して積層一体化し、さらにこの絶縁材料の面に接着剤層を設け、この接着剤層をＢステージにする工程
ｂ．前記基板に穴をあける工程
ｃ．前記穴をあけた基板の接着剤層側に、酸化銅処理後還元した内層回路表面が接触するように重ね合わせ、加熱加圧して積層一体化する工程
ｄ．前記内層回路板を、アルキルイミダゾール系水溶液に浸漬するか、またはアルキルイミダゾール系水溶液を内層回路板に吹きつけて、前記積層一体化した基板表面にアルキルイミダゾール系の皮膜を形成し、内層銅表面を保護する工程
ｅ．前記基板表面を研磨し、キャリアとなる銅層のエッチングによる除去と穴あけと中間層の除去とアルキルイミダゾール系樹脂皮膜の除去を行う工程
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