JP4209392B2 - 金属表面に対するポリマー材料の接着力向上方法、接着力向上剤 - Google Patents
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Description
次に、このようにして形成された構造体は、熱と圧力が加えられて、部分的に硬化した電気絶縁性基材が完全に硬化され、内層回路との接着(結合)がなされることになる。このようにして硬化された電気絶縁性基材からなる構造体には、次工程において、多くのスルーホールがドリルによって開けられる。さらに、それらのスルーホールは、全ての内層回路を導電的に相互に連絡するために、金属化されることになる。典型的には、スルーホールを金属化する工程の間に、必要とされる回路パターンもまた、多層構造の外層上に形成されることになる。
この問題に対して、回路内部層の銅表面に、化学的な銅の表面酸化のような方法で、酸化銅の層を形成する(プリプレグ層と結合して、多層構造となる前の段階で)技術が開発されている。しかしながら、かかる酸化銅の層を形成する(“ブラック オキサイド”と呼ばれる)手法に関する初期的研究によっては、最終的な多層プリント回路基板における内層回路と電気絶縁性基材層との結合を、酸化銅の層を形成しないものと比べて、最小限度に向上させただけであった。
そこで、ブラックオキサイド技術に続いて、様々な技術が開発されたが、その一つとして“レッドオキサイド”いう接着力向上方法が提案されている。この接着力向上方法は、最初に、銅表面にブラックオキサイドを形成し、次に、ブラック オキサイド層を15%硫酸で後処理するものである。このことは、エージーオズボーン(A.G.Osborne)による“内部回路におけるレッドオキサイドに関する別研究(An Alternate Route To Red Oxide For Inner Layers)”、PC Fab.刊行(1984年8月)などにより開示されている。
また、効果程度は様々に異なるものの、直接的にレッドオキサイドを形成する方法も含めた方法も同様に開発された。この技術における、最も注目すべき進歩は、ランドウ(Landau)により米国特許公報番号4409037と4844981において開示されている。この二つの特許が開示している内容は、そのすべてを参考内容として本発明に含められるのだが、比較的高い亜塩素酸塩からなる酸化物と、比較的低い腐食性の銅を酸化する成分から成る酸化物を用いて、十分に向上した内層回路の接着力を得るというものである。
ここにおいて目的とされている接着力向上方法は、従来の方法と比較して、金属表面とポリマー間の最適な接着を提供し、すなわち、回路と中間の電気絶縁層、ピンク現象を解消し、もしくは最小限に抑えるものであり、さらには、製造コストを抑えることにも貢献するものである。さらに、ここにおいて目的となっている方法は、接着力向上層を形成する際に、エッチングされる銅の量を非常に少なく抑え、高性能な多層プリント回路基板の製造と、今日使用されている標準的な方法よりも、排出される廃棄物の量を減少させるという結果をもたらすものである。
(1)金属表面を接着力向上剤に接触(浸漬)させる工程
なお、接着力向上剤の配合構成は以下の通りである。
(a)酸化剤
(b)無機酸
(c)酸化防止剤
(d)芳香族環もしくは非芳香族環で置換された不飽和アルキル化合物
(e)任意成分として、以下の(i)、(ii)及び(iii)から成る群から選ばれる少なくとも一つの材料
(i) ハロゲン化物イオンの供給源
(ii)有機窒素化合物
(iii)接着力向上物質としてのモリブデン酸塩、タングステン酸塩、タンタル酸塩、ニオブ酸塩、バナジウム酸塩、またはモリブデン、タングステン、タンタル、ニオブ、バナジウムのイソポリ酸もしくはヘテロポリ酸、またはこれら物質種の混合物からなる群から選択される少なくとも一つの物質種
(2)ポリマー材料を金属表面に接着させる工程
(1)金属表面を接着力向上剤に接触(浸漬)させる工程
なお、接着力向上剤の配合構成は以下の通りである。
(a)酸化剤
(b)無機酸
(c)酸化防止剤
(d)芳香族環もしくは非芳香族環で置換された不飽和アルキル化合物
(e)任意成分として、以下の(i)、(ii)及び(iii)から成る群から選ばれる少なくとも一つの材料
(i) ハロゲン化物イオンの供給源
(ii)有機窒素化合物
(iii)接着力向上物質としてのモリブデン酸塩、タングステン酸塩、タンタル酸塩、ニオブ酸塩、バナジウム酸塩、またはモリブデン、タングステン、タンタル、ニオブ、バナジウムのイソポリ酸もしくはヘテロポリ酸、またはこれら物質種の混合物からなる群から選択される少なくとも一つの物質種
(2)ポリマー材料を金属表面に接着させる工程
したがって、リン、珪素、コバルト、マンガン、またはタングステンといった、ヘテロ原子を含んだモリブデン酸、またはタングステン酸が適している。また、好ましい供給源としては、モリブデン、タングステン、ニオブ、バナジウムのイソポリ酸、またはヘテロポリ酸、またはこれらの混合物等であり、例えばモリブデン酸、バナジン酸、またはタングステン酸である。接着力向上物質として最も好ましいのはモリブデン酸である。
また、接着力向上物質を使用する場合、接着力向上剤におけるその濃度は、1mg/リットル〜500mg/リットル(接着力を高めるイオン量換算)の範囲が好ましい、5mg/リットル〜200mg/リットルがより好ましい。
以下に具体的な実施例を示すが、本発明の範囲はこの記載内容に限るものではない。
実施例1の接着力向上方法は、以下の工程によるものである
時間
酸によるプレ洗浄(室温) 10秒
冷水でのすすぎ 20秒
アルカリ洗浄(130°F(54℃)) 2分
冷水でのすすぎ 2分
プレ浸漬(室温) 1分
接着力向上剤への浸漬(100°F(38℃)) 1分
冷水でのすすぎ 1分
強制空気乾燥 1分
プレ浸漬に使用されるのはpHが約10の水にベンゾトリアゾールを2g/リットルになるように調整した液体である。
また、実施例1の接着力向上剤は、以下の構成で製造することができる。
硫酸 4.5体積%濃度
ベンゾトリアゾール 1.2g/リットル
3、5−ジニトロサリチル酸 0.7g/リットル
桂皮酸化合物 0.15g/リットル
塩化ナトリウム 15mg/リットル
モリブデン酸 10mg/リットル
過酸化水素 50%のものを1.1体積%
この溶液を用いて銅の表面工程を行なったところ、むらのない茶色の表面が得られた。
この工程において、約25μin(約0.635μm)の銅が取り除かれた。
工程の後、上記のパネルと箔を230°F(110℃)で30分間焼き、次に350°F(177℃)、200lbf/in2(1378945Pa)の圧力下で、45分間、NELCO N4205−2ガラス/エポキシ樹脂(NELCO社)での被覆をし、テストパネルを作成した。パネルから揮発分をとばし、230°F(110℃)で2時間焼いた後、溶解した550°F(288℃)の鈴/鉛のはんだに、0、30、60秒間浸し、銅箔とガラス/エポキシ樹脂間の結合の強度を測定した。銅と樹脂との結合の強度は、箔の細長い小片を樹脂から剥がすことにより測定した。結果は表1に示す。
実施例2の接着力向上方法は、使用する接着力向上剤を変更した以外、実施例1と同様である。また、接着力向上処理後の工程、評価の方法についても、実施例1と同様である。
なお、実施例2の接着力向上剤は、以下の構成で製造することができる。
硫酸 2.0体積%濃度
ベンゾトリアゾール 1.2g/リットル
3、5−ジニトロサリチル酸 0.4g/リットル
桂皮酸化合物 0.1g/リットル
塩化ナトリウム 15mg/リットル
モリブデン酸 10mg/リットル
過酸化水素 50%のものを1.2体積%
この溶液を用いて銅の表面工程を行なったところ、むらのない紫/茶色の表面が得られた。この工程において、約23μin(約0.58μm)の銅が取り除かれた。
実施例3の接着力向上方法は、使用する接着力向上剤以外、実施例1と同様である。また、接着力向上処理後の工程、評価の方法についても、実施例1と同様である。
実施例3の接着力向上剤は、以下の構成で製造することができる。
硫酸 5.0体積%濃度
ベンゾトリアゾール 1.2g/リットル
3、5−ジニトロサリチル酸 0.6g/リットル
桂皮酸化合物 0.8g/リットル
塩化ナトリウム 15mg/リットル
モリブデン酸 10mg/リットル
過酸化水素 50%のものを1.1体積%
この溶液を用いて銅の表面工程を行なったところ、僅かにむらのある紫色の表面が得られた。この工程において、約25μin(約0.64μm)の銅が取り除かれた。
実施例4の接着力向上方法は、使用する接着力向上剤以外、実施例1と同様である。また、接着力向上処理後の工程、評価の方法についても、実施例1と同様である。
実施例4の接着力向上剤は、以下の構成で製造することができる。
硫酸 5.0体積%濃度
ベンゾトリアゾール 1.2g/リットル
3、5−ジニトロサリチル酸 0.6g/リットル
桂皮酸化合物 1.1g/リットル
塩化ナトリウム 15mg/リットル
モリブデン酸 10mg/リットル
過酸化水素 50%のものを1.1体積%
この溶液を用いて銅の表面工程を行なったところ、僅かにむらのある紫色の表面が得られた。この工程において、約29μin(約0.74μm)の銅が取り除かれた。
比較例1の接着力向上方法は、使用する接着力向上剤以外、実施例1と同様である。また、接着力向上処理後の工程、評価の方法についても、実施例1と同様である。
比較例1の接着力向上剤は、以下の構成で製造することができる。
硫酸 2.0体積%濃度
ベンゾトリアゾール 1.2g/リットル
3、5−ジニトロサリチル酸 0.4g/リットル
塩化ナトリウム 15mg/リットル
モリブデン酸 10mg/リットル
過酸化水素 50%のものを1.1体積%
この溶液を用いて銅の表面工程を行なったところ、むらのない暗い桃色の表面が得られた。この工程において、約20μin(約0.51μm)の銅が取り除かれた。
比較例2の接着力向上方法は、使用する接着力向上剤以外、実施例1と同様である。また、接着力向上処理後の工程、評価の方法についても、実施例1と同様である。
比較例2の接着力向上剤は、以下の構成で製造することができる。
硫酸 4.5体積%濃度
ベンゾトリアゾール 1.2g/リットル
3、5−ジニトロサリチル酸 0.6g/リットル
塩化ナトリウム 15mg/リットル
モリブデン酸 10mg/リットル
過酸化水素 50%のものを1.1体積%
この溶液を用いて銅の表面工程を行なったところ、むらのある非常に暗い桃色の表面が得られた。この工程において、約28μin(約0.71μm)の銅が取り除かれた。
すなわち、本発明は、従来の先行技術における問題点を解決し、さらに、接着力向上層を形成する際の、エッチングされる銅の量を非常に少なく抑え、高性能な回路基板の製造と、今日使用されている標準的な方法よりも、排出される廃棄物の量を減少させることが可能となる接着力向上方法及び接着力向上剤である。
Claims (38)
- 金属表面としての銅表面に対するポリマー材料の接着力を向上させるための方法であって、下記工程(1)〜(2)を含むことを特徴する接着力向上方法。
(1)金属表面を、下記物質(a)〜(d)を含む接着力向上剤に接触させる工程
(a)過酸化水素
(b)無機酸
(c)酸化防止剤
(d)濃度が0.1〜25g/リットルの芳香族環もしくは非芳香族環で置換された不飽和アルキル化合物であって、当該不飽和アルキル化合物が、桂皮酸化合物、エチニルシクロヘキサノール及び2−ビニルピリジンから成る群から選択される少なくとも一つの化合物
(2)ポリマー材料を金属表面に接着させる工程 - 前記配合成分として、さらに以下の(i)、(ii)及び(iii)から成る群から選ばれる少なくとも一つの材料を含むことを特徴とする請求項1に記載の接着力向上方法。
(i) ハロゲン化物イオンの供給源
(ii)有機窒素化合物
(iii)接着力向上物質としてのモリブデン酸塩、タングステン酸塩、タンタル酸塩、ニオブ酸塩、バナジウム酸塩、またはモリブデン、タングステン、タンタル、ニオブ、バナジウムのイソポリ酸もしくはヘテロポリ酸、またはこれら物質種の混合物からなる群から選択される少なくとも一つの物質種 - 前記酸化防止剤が、トリアゾール、ベンゾトリアゾール、イミダゾール、ベンズイミダゾール、テトラゾール、またはこれら混合物から選択される少なくとも一つの化合物であることを特徴とする請求項1に記載の接着力向上方法。
- 前記酸化防止剤が、ベンゾトリアゾールであることを特徴とする請求項3に記載の接着力向上方法。
- 前記ベンゾトリアゾールの濃度が、1〜2g/リットルの範囲であることを特徴とする請求項4に記載の接着力向上方法。
- 前記接着力向上物質が含まれており、それがモリブデン酸イオンを含むものであることを特徴とする請求項1に記載の接着力向上方法。
- 前記過酸化水素の濃度が3〜30g/リットルの範囲であることを特徴とする請求項1に記載の接着力向上方法。
- 前記無機酸の濃度が20〜110g/リットルの範囲であることを特徴とする請求項1に記載の接着力向上方法。
- ポリマー材料を金属表面に接着させる前段階において、金属表面を処理するのに使用される接着力向上剤であって、下記物質(a)〜(d)を含むことを特徴とする接着力向上剤。
(a)過酸化水素
(b)無機酸
(c)酸化防止剤
(d)濃度が0.1〜25g/リットルの芳香族環もしくは非芳香族環で置換された不飽和アルキル化合物であって、当該不飽和アルキル化合物が、桂皮酸化合物、エチニルシクロヘキサノール及び2−ビニルピリジンから成る群から選択される少なくとも一つの化合物 - 前記配合成分として、さらに以下の(i)、(ii)及び(iii)から成る群から選ばれる少なくとも一つの材料を含むことを特徴とする請求項9に記載の接着力向上剤。
(i) ハロゲン化物イオンの供給源
(ii)有機窒素化合物
(iii)接着力向上物質としてのモリブデン酸塩、タングステン酸塩、タンタル酸塩、ニオブ酸塩、バナジウム酸塩、またはモリブデン、タングステン、タンタル、ニオブ、バナジウムのイソポリ酸もしくはヘテロポリ酸、またはこれら物質種の混合物からなる群から選択される少なくとも一つの物質種 - 前記過酸化水素の濃度が3〜30g/リットルの範囲であることを特徴とする請求項9に記載の接着力向上剤。
- 前記接着力向上物質が含まれており、それがモリブデン酸イオンを含むものであることを特徴とする請求項9に記載の接着力向上剤。
- 前記酸化防止剤が、トリアゾール、ベンゾトリアゾール、イミダゾール、ベンズイミダゾール、テトラゾール、またはこれら混合物から選択される少なくとも一つの化合物であることを特徴とする請求項9に記載の接着力向上剤。
- 前記酸化防止剤が、ベンゾトリアゾールであることを特徴とする請求項13に記載の接着力向上剤。
- 前記ベンゾトリアゾールの濃度が、1〜2g/リットルの範囲であることを特徴とする請求項14に記載の接着力向上剤。
- 金属表面としての銅表面に対するポリマー材料の接着力を向上させるための方法であって、下記工程(1)〜(2)を含むことを特徴する接着力向上方法。
(1)金属表面を、下記物質(a)〜(d)を含む接着力向上剤に接触させる工程
(a)濃度が2〜60g/リットルの範囲である過酸化水素
(b)濃度が5〜360g/リットルの範囲である無機酸
(c)濃度が0.1〜20g/リットルの範囲であるベンゾトリアゾール
(d)濃度が0.1〜25g/リットルの芳香族環もしくは非芳香族環で置換された不飽和アルキル化合物であって、当該不飽和アルキル化合物が、桂皮酸化合物、エチニルシクロヘキサノール及び2−ビニルピリジンから成る群から選択される少なくとも一つの化合物
(2)ポリマー材料を金属表面に接着させる工程 - 前記配合成分として、さらに以下の(i)、(ii)及び(iii)から成る群から選ばれる少なくとも一つの材料を含むことを特徴とする請求項16に記載の接着力向上方法。
(i) ハロゲン化物イオンの供給源
(ii)有機窒素化合物
(iii)接着力向上物質としてのモリブデン酸塩、タングステン酸塩、タンタル酸塩、ニオブ酸塩、バナジウム酸塩、またはモリブデン、タングステン、タンタル、ニオブ、バナジウムのイソポリ酸もしくはヘテロポリ酸、またはこれら物質種の混合物からなる群から選択される少なくとも一つの物質種 - 前記過酸化水素の濃度が3〜30g/リットルの範囲であることを特徴する請求項16に記載の接着力向上方法。
- 前記接着力向上物質が含まれており、それがモリブデン酸イオンを含むものであることを特徴とする請求項16に記載の接着力向上方法。
- 前記ベンゾトリアゾールの濃度が1〜2g/リットルの範囲であることを特徴とする請求項16に記載の接着力向上方法。
- ポリマー材料を金属表面としての銅表面に接着させる前段階において、金属表面としての銅表面を処理するのに使用される接着力向上剤であって、下記物質(a)〜(d)を含むことを特徴とする接着力向上剤。
(a)濃度が2〜60g/リットルの範囲である過酸化水素
(b)濃度が5〜360g/リットルの範囲である無機酸
(c)濃度が0.1〜20g/リットルの範囲であるベンゾトリアゾール
(d)濃度が0.1〜25g/リットルの芳香族環もしくは非芳香族環で置換された不飽和アルキル化合物であって、当該不飽和アルキル化合物が、桂皮酸化合物、エチニルシクロヘキサノール及び2−ビニルピリジンから成る群から選択される少なくとも一つの化合物 - 前記配合成分として、さらに以下の(i)、(ii)及び(iii)から成る群から選ばれる少なくとも一つの材料を含むことを特徴とする請求項21に記載の接着力向上剤。
(i) ハロゲン化物イオンの供給源
(ii)有機窒素化合物
(iii)接着力向上物質としてのモリブデン酸塩、タングステン酸塩、タンタル酸塩、ニオブ酸塩、バナジウム酸塩、またはモリブデン、タングステン、タンタル、ニオブ、バナジウムのイソポリ酸もしくはヘテロポリ酸、またはこれら物質種の混合物からなる群から選択される少なくとも一つの物質種 - 前記ベンゾトリアゾールの濃度が1〜2g/リットルの範囲であることを特徴とする請求項21に記載の接着力向上剤。
- 前記接着力向上物質が含まれており、それがモリブデン酸イオンを含むものであることを特徴とする請求項21に記載の接着力向上剤。
- 前記過酸化水素の濃度が3〜30g/リットルの範囲であることを特徴する請求項21に記載の接着力向上剤。
- 前記無機酸の濃度が20〜110g/リットルの範囲であることを特徴する請求項21に記載の接着力向上剤。
- 金属表面としての銅表面に対するポリマー材料の接着力を向上させるための方法であって、下記工程(1)〜(2)を含むことを特徴する接着力向上方法。
(1)金属表面を、下記物質(a)〜(e)を含む接着力向上剤に接触させる工程
(a)酸化剤
(b)無機酸
(c)酸化防止剤
(d)濃度が0.1〜25g/リットルの芳香族環もしくは非芳香族環で置換された不飽和アルキル化合物であって、当該不飽和アルキル化合物が、桂皮酸化合物、エチニルシクロヘキサノール及び2−ビニルピリジンから成る群から選択される少なくとも一つの化合物
(e)有機窒素化合物
(2)ポリマー材料を金属表面に接着させる工程 - 前記配合成分として、さらに以下の(i)及び(ii)から成る群から選ばれる少なくとも一つの材料を含むことを特徴とする請求項27に記載の接着力向上方法。
(i) ハロゲン化物イオンの供給源
(ii)接着力向上物質としてのモリブデン酸塩、タングステン酸塩、タンタル酸塩、ニオブ酸塩、バナジウム酸塩、またはモリブデン、タングステン、タンタル、ニオブ、バナジウムのイソポリ酸もしくはヘテロポリ酸、またはこれら物質種の混合物からなる群から選択される少なくとも一つの物質種 - 前記酸化防止剤が、トリアゾール、ベンゾトリアゾール、イミダゾール、ベンズイミダゾール、テトラゾール、またはこれら混合物から選択される少なくとも一つの化合物であることを特徴とする請求項27に記載の接着力向上方法。
- 前記酸化防止剤が、ベンゾトリアゾールであることを特徴とする請求項29に記載の接着力向上方法。
- 前記接着力向上物質が含まれており、それがモリブデン酸イオンを含むものであることを特徴とする請求項27に記載の接着力向上方法。
- 前記有機窒素化合物が、m−ニトロベンゼンスルホン酸ナトリウム、p−ニトロフェノール、3、5−ジニトロサリチル酸、または3、5−ジニトロ安息香酸から選択される少なくとも一つの化合物であることを特徴とする請求項27に記載の接着力向上方法。
- ポリマー材料を金属表面に接着させる前段階において、金属表面を処理するのに使用される接着力向上剤であって、下記物質(a)〜(e)を含むことを特徴とする接着力向上剤。
(a)酸化剤
(b)無機酸
(c)酸化防止剤
(d)濃度が0.1〜25g/リットルの芳香族環もしくは非芳香族環で置換された不飽和アルキル化合物であって、当該不飽和アルキル化合物が、桂皮酸化合物、エチニルシクロヘキサノール及び2−ビニルピリジンから成る群から選択される少なくとも一つの化合物
(e)有機窒素化合物 - 前記配合成分として、さらに以下の(i)及び(ii)から成る群から選ばれる少なくとも一つの材料を含むことを特徴とする請求項33に記載の接着力向上剤。
(i) ハロゲン化物イオンの供給源
(ii)接着力向上物質としてのモリブデン酸塩、タングステン酸塩、タンタル酸塩、ニオブ酸塩、バナジウム酸塩、またはモリブデン、タングステン、タンタル、ニオブ、バナジウムのイソポリ酸もしくはヘテロポリ酸、またはこれら物質種の混合物からなる群から選択される少なくとも一つの物質種 - 前記接着力向上物質が含まれており、それがモリブデン酸イオンを含むものであることを特徴とする請求項33に記載の接着力向上剤。
- 前記酸化防止剤が、トリアゾール、ベンゾトリアゾール、イミダゾール、ベンズイミダゾール、テトラゾール、またはこれら混合物から選択される少なくとも一つの化合物であることを特徴とする請求項33に記載の接着力向上剤。
- 前記酸化防止剤が、ベンゾトリアゾールであることを特徴とする請求項36に記載の接着力向上剤。
- 前記有機窒素化合物が、m−ニトロベンゼンスルホン酸ナトリウム、p−ニトロフェノール、3、5−ジニトロサリチル酸、または3、5−ジニトロ安息香酸から選択される少なくとも一つの化合物であることを特徴とする請求項33に記載の接着力向上剤。
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