JP4434632B2 - プリント配線板の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント配線板の製造方法に関する。特に、セミアディティブ法による銅のエッチングに関する。
【0002】
【従来の技術】
プリント配線板の製造工程において、配線を形成する方法としてセミアディティブ法がある。この配線形成では、電気絶縁層に0.5〜2μm程度の無電解銅めっきのシード層を形成し、導体回路を電解銅めっきにて形成した後、不要の無電解銅めっき部をエッチング除去する事が行われている。エッチング液としては、細線パターンを有するプリント基板の製造に過硫酸塩類、過酸化水素−硫酸―アルコール系、塩化銅、塩化鉄エッチング液が使用されている(特許文献1、2、3、4参照)。
【0003】
しかしながら、これらのエッチング液では無電解銅めっきをエッチングすると同時に導体回路の電解銅めっきもエッチングされ、同時に配線幅が細くなる問題がある。配線幅が広い場合は許容されたが、配線幅が狭くなるにつれ、導体回路が細くなり、断線、欠落等の問題点が指摘される様になった。
【0004】
ここで、配線幅の細りを抑制する方法として、配線側面或いは表面に銅以外の金属皮膜を形成し、シード層の銅をエッチング除去する方法がある(特許文献5、6参照)。しかしながら、銅以外の金属皮膜の形成、更に剥離する工程等、工程数が増加するなどの問題点があった。
【0005】
また、配線幅が狭くなると配線間距離が広い箇所と狭い箇所でのシード層である無電解銅めっきの除去時間差が大きくなり、配線間距離の広い箇所が狭い箇所より配線幅の細りが大きくなる問題が出ている。更に、シード層の無電解銅めっき厚さ以上のエッチング量をエッチングする為、必要量以上にエッチングされアンダーカットが入りやすかった。これまでにアルカリ系、アミン系エッチング液ではアンダーカットが入らないとの報告があるが、配線幅減が大きい為、見た目上アンダーカットが小さく見える問題がある。
【0006】
【特許文献1】
特開2003−69218号公報
【特許文献2】
特開2003−60431号公報
【特許文献3】
特開平2−60189号公報
【特許文献4】
特開平4−199592号公報
【特許文献5】
特開平9―162523号公報
【特許文献6】
特開2003−78234号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、電子工業分野におけるプリント配線板製造工程において、セミアディティブ法を用いて回路を形成する際に、無電解銅めっきを電解銅めっきより選択的にエッチングし、更に配線間距離が狭い箇所の無電解銅めっきの除去時間と広い箇所の無電解銅めっきの除去時間差を小さくする事で、配線幅の減少を抑え、アンダーカットを抑制し、断線、欠落を抑える事にある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決すべく、鋭意検討を重ねた結果、シード層である無電解銅めっきを電解銅めっきより2倍以上の速さでエッチングし、ライン/スペースが50μm/50μm以下である微細配線でのスペース上の無電解銅めっき除去時間が、50μmより広いスペース上の無電解銅めっき除去時間の3倍以下であるエッチング処理方法を行うことで、配線幅の減少を抑え、配線の粗密での配線の細りの差を無くし、更にアンダーカットを抑制する事を見出し、この処理に用いるエッチング液として、過酸化水素と硫酸からなる水溶液に、アゾール類、エチレンジアミン類、あるいはピリジン誘導体を含有させる事で、本発明を完成させるに至った。
【0009】
すなわち、本発明は、セミアディティブ法を用いるライン/スペースが50μm/50μm以下の微細配線を有するプリント配線板の製造方法において、シード層の無電解銅めっきのエッチング速度が電解銅めっきのエッチング速度の2倍以上となり、且つ、ライン/スペースが50μm/50μm以下である微細配線でのスペース上の無電解銅めっき除去時間が50μmより大きいスペース上の無電解銅めっき除去時間の3倍以下となるエッチング液で処理することを特徴とするプリント配線板の製造方法に関するものである。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明は、セミアディティブ法を用いて、特にライン/スペースが50μm/50μm以下の微細配線を有するプリント配線板の製造に有効である。以下、本発明を詳述する。セミアディティブ法では、まず、絶縁板表面に無電解銅めっきを施し、次いでめっきレジストを塗布後、露光、現像工程を経て、導体パターンを形成する部位に電解銅めっきを付ける。めっき後、レジストを剥離除去し、形成したパターン間の底部に残っている無電解銅めっきをエッチングにより溶解除去を行ってプリント配線板を完成させる。
【0011】
本発明では、無電解銅めっきのエッチング速度が、電解銅めっきのエッチング速度の2倍以上となるエッチング液を用いる。2倍より小さい場合、配線粗密部でのシード層の時間差があり、配線粗部の配線幅が配線密部の配線幅より細くなる。
【0012】
さらに、ライン/スペースが50μm/50μm以下である微細配線でのスペース上の無電解銅めっき除去時間が、50μmより広いスペース上の無電解銅めっき除去時間の3倍以下、好ましくは2倍以下となるエッチング液を用いる。スペースが50μm以下の部分での無電解銅めっきの除去時間が、スペース50μmより大きい部分での無電解銅めっき除去時間より3倍以上大きい場合、全体に配線幅減が大きくなり、更に配線間距離が広い配線程、配線の細りが大きくなる。
【0013】
上記の2つの性能を満足する本発明のエッチング液は、過酸化水素および硫酸に、アゾール類、エチレンジアミン類またはピリジン誘導体を加えることを特徴とする。
【0014】
過酸化水素の濃度は、0.2〜15重量%で処理が可能であるが、特に0.5〜10重量%が好適でり、より好ましくは0.5〜3重量%である。0.2重量%未満の過酸化水素濃度では管理が煩雑かつ研磨速度が不足し、過酸化水素濃度が15重量%を超すと、エッチング速度が速すぎるため研磨量の制御が困難となる。なお、有機カルボン酸類、有機アミン化合物類等の公知の過酸化水素安定剤を必要に応じ添加しても良い。
【0015】
硫酸の濃度は、0.3重量%以上含有していれば処理が可能であるが、特に0.5〜15重量%が好適である。硫酸濃度が0.3重量%未満では処理時の液管理が煩雑となり、硫酸濃度が15重量%を超えると銅を溶解する過程において硫酸銅の溶解度が低下し硫酸銅結晶を析出する。
【0016】
本発明における硫酸のモル比に対する過酸化水素のモル比は5以下が好ましく、特に好ましくは2以下である。硫酸のモル比に対する過酸化水素のモル比が5より大きくなるとシード層の無電解銅めっきの除去に均一性が無くなる。
【0017】
本発明のアゾール類は、テトラゾール類、トリアゾール類が挙げられる。テトラゾール類は、1H−テトラゾール、5−メチル−1H−テトラゾール、5−フェニル−1H−テトラゾール、5−アミノ−1H−テトラゾールが挙げられ、特に5−アミノ−1H−テトラゾールが好適に使用できる。トリアゾール類は、1H−1、2、4−トリアゾール、3−アミノ−1、2、4−トリアゾールが挙げられる。
【0018】
アゾール類の濃度は、0.001〜0.05重量%であり、より好ましくは0.001〜0.01重量%である。0.001重量%未満では添加剤の効果が小さく、また、0.05重量%を超えるとインヒビター効果が高くなり、無電解銅めっき、電解銅めっきともに銅の除去時間が長くなり、配線幅の減少が大きくなる。
【0019】
本発明の下記式(1)式で表されるエチレンジアミン類は、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミンが挙げられ、特にジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミンが好適に使用できる。
【0020】
【化3】
H2N(CH2CH2NH)nH (1)
【0021】
エチレンジアミン類の濃度は、0.01〜5重量%であり、より好ましくは0.5〜3重量%である。0.01重量%未満では添加剤の効果が小さく、また、5重量%を超えるとインヒビター効果が高くなり、無電解銅めっき、電解銅めっきともに銅の除去時間が長くなり、配線幅の減少が大きくなる。
【0022】
本発明のピリジン誘導体は、ピリジン、2−ヒドロキシピリジン、2−クロロピリジン、2−アミノピリジンなどが挙げられるが、特に2−ヒドロキシピリジンが好適に使用できる。
【0023】
ピリジン誘導体の濃度は、0.001〜0.1重量%であり、より好ましくは0.005〜0.05重量%である。0.001重量%未満では添加剤の効果が小さく、また、0.1重量%を超えるとインヒビター効果が高くなり、無電解銅めっき、電解銅めっきともに銅の除去時間が長くなり、配線幅の減少が大きくなる。
【0024】
本発明のエッチング液は、各組成物を使用時に定められた含有量になるようにそれぞれ添加しても良いが、予め配合しておくことも可能である。従って、濃厚液を調製した後、本発明で定めた含有量になるように水で希釈して使用するのが好都合である。エッチング処理の温度に特に制限はないが、20〜50℃の範囲から要望するエッチング速度に合わせて任意に温度設定することが出来る。
【0025】
エッチング液の管理については、銅の処理量に応じて、液中の銅濃度の上昇と成分低下が生じるため、この際、各成分量をそれぞれ分析により算出し、不足分を補充すれば良い。この補充方法としては、各成分を個別に補充する方法でも、銅溶解量、処理液の成分分析により、予め、求められた不足成分量をその比率で混合したいわゆる補充液による方法でも、安定的な処理面が連続して得られる。この際、一部の処理液が廃棄されることによって、処理液中に含有される銅濃度上昇に伴う硫酸銅結晶の析出が抑えられる。
【0026】
【実施例】
以下に本発明を実施例によって説明するが、本発明は実施例によって制限されるものではない。
【0027】
実施例1
過酸化水素1重量%、硫酸4重量%、1H−テトラゾール0.01重量%、銅濃度20g/l、残り水からなるエッチング液10Lを調製した。
[エッチング速度の測定]
無電解銅めっきを2μm形成した基板(150×150mm)、および該基板に電解銅めっきを20μm形成した基板(150×150mm)を製作した。これに、上記エッチング液をスプレーエッチングマシンによりスプレー圧0.1MPa、処理温度30℃、無電解銅めっき基板は15秒、電解銅めっき基板は30秒間処理を行った。処理前後の基板の重量差より、エッチング量を算出した。
溶解速度比は、各処理基板のエッチング量を処理時間で割り、単位あたりのエッチング量の比で表した。
【0028】
[配線幅の減少の測定]
樹脂表面のシード層に無電解銅めっきを1μm形成し、電解銅めっきにてライン/スペース=30μm/30μm、30μm/300μmの配線を形成した基板(150×150mm)を製作した。上記エッチング液をスプレーエッチングマシンによりスプレー圧0.1MPa、処理温度30℃で処理を行った。エッチングの終点は、光学顕微鏡にてライン/スペース=30μm/30μmのスペース上の残銅がなくなった時点とした。処理前後の配線幅を光学顕微鏡で測定し、配線幅減を算出した。
【0029】
実施例2
過酸化水素1.5重量%、硫酸5重量%、1,2,4−トリアゾール0.01重量%、残り水からなるエッチング液を使用した以外は、実施例1と同様に実施した。
【0030】
実施例3
過酸化水素1重量%、硫酸3重量%、トリエチレンテトラミン2重量%、残り水からなるエッチング液を使用した以外は、実施例1と同様に実施した。
【0031】
実施例4
過酸化水素0.5重量%、硫酸2重量%、2−ヒドロキシピリジン0.01重量%、残り水からなるエッチング液を使用した以外は、実施例1と同様に実施した。
【0032】
比較例1
過酸化水素1重量%、硫酸4重量%、プロパノール1重量%、銅濃度20g/l、残り水からなるエッチング液を使用した以外は、実施例1と同様に実施した
【0033】
比較例2
プロパノールの代わりに、エチレングリコール2重量%とした以外は、比較例1と同様に実施した。
【0034】
【表1】
【0035】
実施例5
過酸化水素1重量%、硫酸5重量%、1H−テトラゾール0.01重量%、銅濃度20g/l、残り水からなるエッチング液10Lを調製した。
[シード層除去]
無電解めっき銅を1μm形成した基板(150×150mm)、および該基板に電解銅めっきをライン/スペース=30μm/30μm形成した基板(150×150mm)を製作した。これに、上記エッチング液をスプレーエッチングマシンによりスプレー圧0.1MPa、温度30℃で処理を行った。無電解めっきが除去された時間を各基板ごとに測定した。
[配線幅の減少の測定]
また、配線幅減は、エッチングの終点を光学顕微鏡にてライン/スペース=30μm/30μmのスペース上の残銅がなくなった時点として、配線幅を光学顕微鏡で測定した。
【0036】
実施例6
1−テトラゾールの代わりに5−アミノ−1H−テトラゾール0.005重量%とした以外は、実施例5と同様に実施した。
【0037】
実施例7
過酸化水素0.5重量%、硫酸2重量%、2−ヒドロキシピリジン0.02重量%、残り水からなるエッチング液を使用した以外は、実施例5と同様に実施した。
【0038】
比較例3
過酸化水素1重量%、硫酸5重量%、n−プロパノール1重量%、銅濃度20g/l、残り水からなるエッチング液を使用した以外は、実施例5と同様に実施した。
【0039】
比較例4
n−プロパノールをエチレングリコール2重量%とした以外は、比較例3と同様に実施した。
【0040】
比較例5
n−プロパノールを1,3−ブタンジオール1重量%とした以外は、比較例3と同様に実施した。
【0041】
【表2】
【0042】
実施例8
過酸化水素1重量%、硫酸5重量%、5−アミノ−1H−テトラゾール0.01重量%、銅濃度20g/l、残り水からなるエッチング液10Lを調製した。無電解めっき銅を1μm形成した基板(150×150mm)、および該基板に電解銅めっきをライン/スペース=30μm/30μm、50μm/50μm、100μm/100μm、200μm/200μm形成した基板(150×150mm)を製作した。これに、上記エッチング液をスプレーエッチングマシンによりスプレー圧0.1MPa、温度30℃で処理を行った。無電解めっきが除去された時間を各基板ごとに測定し、配線無しでの無電解銅めっき除去時間に対する除去時間比を算出した。結果を図1に示す。
【0043】
比較例6
過酸化水素1重量%、硫酸5重量%、n−プロパノール2重量%、銅濃度20g/l、残り水からなるエッチング液を使用した以外、実施例8と同様に実施した。結果を図1に示す。
【0044】
【発明の効果】
本発明は、セミアディティブ法でのプリント配線板の銅配線形成における配線幅の減少、アンダーカットを抑え、更に面内での均一な配線幅を形成させる技術としたものであり、産業上の利用価値は極めて高いものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例8、比較例6の結果
Claims (2)
- 基板上に無電解銅メッキ(シード層)を施し、次いでメッキレジストを塗布後、露光、現像工程を経て、導体パターンを形成する部位に電解銅メッキを付け、メッキ後、レジストを剥離除去し、形成したパターン間の底部に残っている無電解銅メッキをエッチングにより溶解除去を行うプリント配線板の製造方法におけるエッチング液であって、該エッチング液が0.2〜15重量%濃度の過酸化水素、0.3重量%〜5重量%濃度の硫酸であり、硫酸のモル比に対する過酸化水素のモル比が0.57〜2で、さらに0.001〜5重量%濃度の1H−テトラゾール、5−アミノ−1H−テトラゾール、トリエチレンテトラミンおよびテトラエチレンペンタミンから選択される1種以上からなるエッチング液。
- 基板上に無電解銅メッキを施し、次いでメッキレジストを塗布後、露光、現像工程を経て、導体パターンを形成する部位に電解銅メッキを付け、メッキ後、レジストを剥離除去し、形成したパターン間の底部に残っている無電解銅メッキを請求項1記載のエッチング液により溶解除去する、プリント配線板の製造方法おいてシード層の無電解銅メッキのエッチング速度が電解銅メッキのエッチング速度の2倍以上であることを特徴とするプリント配線板の製造方法。
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