JP5116231B2 - プリント配線板、プリント配線板の製造方法及び多層プリント配線板 - Google Patents

Description

本発明は、プリント配線板、プリント配線板の製造方法及び多層プリント配線板に関するものである。

従来、プリント配線板の製造方法として、回路形成された内層回路板に絶縁接着層としてガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸しＢステージ化したプリプレグシートを数枚介して銅箔と積層プレスし、スルーホールによって層間導通をとる方法が知られている。

しかし、この方法では積層プレスにて加熱、加圧成形を行うため大掛かりな設備と長時間を要しコスト高となる上、外層にスルーホールめっきが入るため銅厚が厚くなり微細回路の形成が困難となるなどの問題を抱えていた。

このような問題を解決する方法として、近年内層回路板上に導体層と有機絶縁体層とを交互に積み上げていくビルドアップ方式の多層プリント配線板の製造技術が注目されている。ビルドアップ方式の多層プリント配線板では、絶縁体層上に回路導体を形成する必要があるが、金属からなる無電解めっきと有機物からなる絶縁体層の間には化学結合が形成されず密着性不十分となることが多い。このため、プリント配線板として要求される高信頼性を達成するためには、回路導体と絶縁体層との密着性改善が課題であった。エポキシ樹脂組成物からなる層間絶縁体層を、加熱硬化後、粗化剤により表面に凸凹の粗化面を形成し、回路導体をめっきにより形成する多層プリント配線板の製造法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。また、ポリフェニレンエーテル樹脂組成物からなる層間絶縁体層を、粗化剤により表面に凹凸を形成し、回路導体をめっきにより形成する多層プリント配線板の製造法が開示されている（例えば、特許文献２参照）。これらはいずれも、表面処理により絶縁体層表面に凹凸をつけ、めっきにより形成される回路導体との密着性を確保している。

しかしながら、絶縁体層に含有される成分の種類によって、絶縁体層の下層に回路導体を有する部位と絶縁体層の下層に回路導体を有さない部位において、表面処理により得られる絶縁体層の凹凸形成効果が異なるという現象が起こる場合があった。

絶縁体層の下層に回路導体を有する部位と絶縁体層の下層に回路導体を有しない部位において、絶縁体層の凹凸形成効果が異なるという現象は、絶縁体層と回路導体との密着の不均一性として顕在化する。この問題は、多層プリント配線板が回路導体と絶縁体層からなる繰り返し構造を有するため、解決を避けて通れない問題である。

特開平７−２４０５７９号公報 特開２００４−７１７０３号公報

本発明の目的は、絶縁体層の下層にある回路導体の影響を受けずに絶縁体層と回路導体との密着性を均一にするプリント配線板及びその製造方法を提供することである。

本発明は、[１]〜[３]により達成される。
[１] 表面に第一回路導体が形成された第一絶縁体層の第一回路導体形成面側に第二絶縁体層を有するプリント配線板であって、前記第一回路導体が表面に厚さ０．１μｍ以上３０μｍ以下であるニッケルまたは金で皮膜された不活性導体皮膜を有するものであり、前記第二絶縁体層がシアネート樹脂を含み、かつ表面が過マンガン酸塩により処理したものであることを特徴とするプリント配線板。
[２] さらに、第二絶縁体層に第二回路導体を形成した第[１]に記載のプリント配線板。
[３] 多層プリント配線板の層構成のうち少なくとも一組が、第[１]または第[２]に記載のプリント配線板を有する多層プリント配線板。

本発明のプリント配線板、すなわち、表面に第一回路導体が形成された第一絶縁体層の第一回路導体形成面側に第二絶縁体層を有するプリント配線板であって該第一の回路導体の表面に形成された不活性導体皮膜を有するプリント配線板は、第二絶縁体層の下層にある第一回路導体の影響を受けずに第二絶縁体層と第二回路導体との密着性を均一にするため、配線の高密度化に対応でき、信頼性の高いプリント配線板として使用することができる。

本発明の第一絶縁体層及び第二絶縁体層としては、ポリプロピレン，ポリエチレン，エチレンプロピレンゴムあるいはこれらの共重合物又は混合物、ポリエチレンテレフタレート，エチレンプロピレンゴム又はこれを含有する共重合物、ポリメチルペンテン，ポリアセタール，ポリカーボネート，アクリロニトリルブタジエンサルファイド，スチレンブタジエン共重合体，ポリイミド，ポリフェニレンサルフィド，液晶ポリマー（ＬＣＰ），ポリエーテルエーテルケトン，ナイロン、エポキシなどの樹脂、シアネート樹脂、フェノール樹脂などを使用できる。これらの中でも、シアネート樹脂、フェノール樹脂の組み合わせからなる樹脂組成物は、高耐熱かつ低熱膨張である上に、架橋密度をコントロールすることにより、金属と樹脂との密着性を向上も期待できる。
第一絶縁体層及び第二絶縁体層は、ナフテン酸亜鉛、ナフテン酸コバルト、オクチル酸スズ、オクチル酸コバルト、ビスアセチルアセトナートコバルト（II）、トリスアセチルアセトナートコバルト（III）等の有機金属塩、トリエチルアミン、トリブチルアミン、ジアザビシクロ［２，２，２］オクタン等の３級アミン類、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、２−エチル−４−エチルイミダゾール、２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシイミダゾール、２−フェニル−４，５−ジヒドロキシイミダゾール等のイミダゾール類、フェノール、ビスフェノールＡ、ノニルフェノール等のフェノール化合物、酢酸、安息香酸、サリチル酸、パラトルエンスルホン酸等の有機酸等の硬化促進剤を含有してもよい。
第一絶縁体層及び第二絶縁体層は、充填材として、タルク、アルミナ、ガラス、シリカ、マイカ、アラミド、ポリエステル、芳香族ポリエステル、フッ素樹脂等を含有してもよい。充填材の形状は、破砕状、球状、織布状、不織布状、繊維状などがある。これらの中でも、ガラス織布、シリカ粒子、及びそれらの組み合わせは低熱膨張性及び剛性向上に優れる点で好ましい。
プリント配線板に用いられる第一絶縁体層及び第二絶縁体層は、上記構成のものであれば特に限定されるものではなく、同一であっても異なっていてもよい。

本発明の第一回路導体及び第二回路導体の形成には、無電解めっき処理、電解めっき処理、スパッタリングなどの方法が使用できる。第一回路導体及び第二回路導体としては、銅、ニッケル、金、チタン、白金、タングステン、アルミニウム、コバルト、クロム、銀、鉛、亜鉛、ニッケル鉄合金などを使用することができる。第一回路導体及び第二回路導体として、後述の不活性導体皮膜と同種の成分を選択した場合は、第一回路導体及び第二回路導体自体が不活性導体皮膜の効果を備えるため、敢えて不活性導体皮膜を表面に形成する必要はない。第一回路導体及び第二回路導体の表面は表面処理によって粗化されていてもよい。

本発明の第一回路導体は、前記第一絶縁体層及び銅からなる銅張板を使用し、エッチングにより形成することができる。例えば、ガラスエポキシ基板、ポリエステル基板、ポリイミド基板、ＢＴレジン基板、熱硬化型ポリフェニレンエーテル基板等の銅張板を使用することができる。

本発明に用いる不活性導体皮膜は、ニッケル、金、スズ、コバルト、チタン、アルミニウム、亜鉛、鉛などの金属、又は、これらの金属の組み合わせからなる合金が好適である。これらの不活性導体皮膜を用いた第一回路導体では、第二絶縁体層の下層にある第一回路導体の有無にかかわらず第二絶縁体層表面の凹凸がなくなり均一な表面となる。
本発明に用いる不活性導体皮膜は、電解めっき、無電解めっき、スパッタリングなどの方法により形成することができるが、電解めっき法では回路導体を給電層とすることにより、回路導体に選択的に形成できるため、低コストである。
不活性導体皮膜の厚みは、０．１μｍ以上であれば、本発明の効果を得るために制限されることはないが、０．１μｍ以上３０μｍ以下が望ましい。０．１μｍ以下では、発明の効果が十分に発現しない場合がある。３０μｍ以上では、回路が厚くなり製品としてのプリント配線板の薄型化に支障をきたす場合がある。
不活性導体皮膜は、プラズマ処理やエッチング処理などの表面処理を施されていてもよい。

次に、本発明の不活性導体皮膜を用いたプリント配線板の製造方法について説明する。
まず、第一絶縁体層の表面に形成された第一回路導体を有する内層回路基板の回路上に電解めっき、無電解めっき、スパッタリングなどにより、不活性導体皮膜を形成する。不活性導体皮膜としては、ニッケル、金、スズなどを使用することができる。

前記不活性導体皮膜を形成した内層回路基板上に第二絶縁体層を形成する。具体的には、第二絶縁体層として、樹脂組成物からなる接着フィルムを用い、加圧、過熱条件下で基板上にラミネートし加熱硬化させる。他にも、インキ状の樹脂組成物を、溶剤成分揮発及び熱硬化させて絶縁体層とする方法がある。
その後、必要に応じて所定のスルーホール、ビアホール部等にドリル及び／又はレーザー、プラズマにより穴あけを行う。

次に、過マンガン酸塩、重クロム酸塩、過酸化水素硫酸混合液、硝酸等の酸化剤により、第二絶縁体層の表面を粗化処理する。前記不活性導体皮膜を形成することにより、この粗化処理工程において、第二絶縁体層の下層にある第一回路導体に依存しない均一な凹凸を表面に有する第二絶縁体層を得ることが可能となる。均一な凹凸を表面に有する第二絶縁体層は、次の第二回路導体の形成工程において、第二絶縁体層との密着性に優れた第二回路導体を形成することができる。

上記粗化された第二絶縁体層上に第二回路導体を形成する。第二回路導体の作製方法は特に制限しないが、具体的には、無電解めっき又はスパッタリングにより形成し、その上にラミネート形成したフォトレジストを露光、現像した後、レジスト開口部に電解めっきし、最後に不要となった給電層をエッチングにより除去する、いわゆる、セミアディティブ工法を使用できる。他にも、無電解めっき又はスパッタリングにより形成し、電解パネルめっき法により全面を増膜させた後、ラミネート形成したフォトレジストを露光、現像し、回路導体をエッチングにより形成する、いわゆる、サブトラクティブ工法を使用することができる。

上述の工程で得られた第二回路導体上に電解めっき、無電解めっき、スパッタリングなどにより、不活性導体皮膜を形成することにより、プリント配線板を作製する。さらに前述のとおりの方法を繰り返すことにより、多層にわたって下層の回路導体に依存せずに、絶縁体層／回路導体の優れた密着性を有する多層プリント配線板を得ることができる。また、最外層にはソルダーレジストなどで絶縁することも可能である。

以下、実施例により更に具体的に説明するが、本発明を何ら限定するものではない。

［実施例１］
銅箔１８μｍを両面に有する銅張板（住友ベークライト（株）製 ＥＬＣ４７８５−ＧＳ）を所定の回路にエッチングすることにより銅からなる第一回路導体を得た後、電解めっきにより、銅回路上に不活性導体皮膜として金を厚み１μｍで形成したコア基板を得た。ここで得られたコア基板に厚み４０μｍの第二絶縁体層（住友ベークライト（株）製 ＡＰＬ３６０１）をラミネート装置（（株）名機製作所製 ＭＶＬＰ−５００／６００−IIＡ）にてラミネートした。第二絶縁体層の硬化を目的として、１７０℃で４５分の熱処理を行った。

次いで、第二絶縁体層の表面を粗化処理することを目的として、モノエチルブチルアルコール・過マンガン酸ナトリウム・硫酸（（株）ロームアンドハース電子材料製 ＭＬＢ２００シリーズ）により処理した。処理条件は、８０℃／１０ｍｉｎ、８０℃／２０ｍｉｎ、４０℃／５ｍｉｎで処理を行った。第二絶縁体層の下層に銅からなる第一回路導体及び金を有するプリント配線板を得た。

［実施例２］
銅箔１８μｍを両面に有する銅張板（住友ベークライト（株）製 ＥＬＣ４７８５−ＧＳ）をハーフエッチングにより銅厚２μｍとした後、電解めっきにより、銅上に不活性導体皮膜としてニッケルを厚み２５μｍで回路形成した。この後、ニッケルに覆われていない不要な銅をエッチングにより除去しコア基板を得た。こうして得られたコア基板に厚み４０μｍの第二絶縁体層（住友ベークライト（株）製 ＡＰＬ３６０１）をラミネート装置（（株）名機製作所製 ＭＶＬＰ−５００／６００−IIＡ）にてラミネートした。第二絶縁体層の硬化を目的として、１７０℃で４５分の熱処理を行った。

次いで、第二絶縁体層の表面を粗化処理することを目的として、モノエチルブチルアルコール・過マンガン酸ナトリウム・硫酸（（株）ロームアンドハース電子材料製 ＭＬＢ２００シリーズ）により処理した。処理条件は、８０℃／１０ｍｉｎ、８０℃／２０ｍｉｎ、４０℃／５ｍｉｎで処理を行った。銅とニッケルからなる回路導体と不活性導体皮膜とを有するプリント配線板を得た。

［比較例１］
銅箔１８μｍを両面に有する銅張板（住友ベークライト（株）製 ＥＬＣ４７８５−ＧＳ）を所定の回路にエッチングすることにより銅からなる第一回路導体を有するコア基板を得た。ここで得られたコア基板に厚み４０μｍの第二絶縁体層（住友ベークライト（株）製 ＡＰＬ３６０１）をラミネート装置（（株）名機製作所製 ＭＶＬＰ−５００／６００−IIＡ）にてラミネートした。第二絶縁体層の硬化を目的として、１７０℃で４５分の熱処理を行った。

次いで、第二絶縁体層の表面を粗化処理することを目的として、モノエチルブチルアルコール・過マンガン酸ナトリウム・硫酸（（株）ロームアンドハース電子材料製 ＭＬＢ２００シリーズ）により処理した。処理条件は、８０℃／１０ｍｉｎ、８０℃／２０ｍｉｎ、４０℃／５ｍｉｎで処理を行った。銅からなる回路導体を有するプリント配線板を得た。

上述で得られたプリント配線板の第二絶縁体層表面をＳＥＭ観察した。さらにピール強度評価及び表面粗度測定を行った。評価方法及び評価結果を、次に述べる。

＜ＳＥＭ観察＞
上記で得られたプリント配線板の第二絶縁体層表面を、下層に第一回路導体を有する部位、下層に第一回路導体を有しない部位について走査型電子顕微鏡（倍率１０００倍）により観察した。下層の第一回路導体の有無にかかわらず第二絶縁体層表面が均一なものを○、均一でないものを×とした。

＜ピール強度評価＞
上記で得られたプリント配線板の第二絶縁体層に無電解銅めっき処理（（株）アトテック製 プリントガントＭＳＫ−ＤＫシリーズ）した後、１５０℃、３０分の熱処理を行った。続いて、無電解銅めっきを給電層として電解めっき処理により厚み２５μｍの銅を形成した後、２００℃、１時間の熱処理を行い、ピール強度評価用基板を得た。ピール強度評価用基板の銅を引き剥がし幅１ｃｍ、垂直引き上げ速度５０ｍｍ／ｍｉｎでピール強度測定を行った。

＜表面粗度測定＞
上記で得られたプリント配線板の第二絶縁体層表面の算術平均線粗さを、共焦点レーザー顕微鏡（（株）キーエンス製）により、第二絶縁体層の下層に第一回路導体を有する部位、第二絶縁体層の下層に第一回路導体を有しない部位について測定し、表面粗さとした。

以上の評価結果から分かるように、本発明のプリント配線板において、第二絶縁体層の下層にある第一回路導体の有無に影響されない第二絶縁体層の粗化形状、銅回路の密着性が達成できる。

本発明により、絶縁体層の下層にある回路導体の影響を受けずに、絶縁体層と回路導体との密着性を均一にするプリント配線板を製造することができる。

本発明のプリント配線板を模式的に示す断面図の一例である。

符号の説明

１０１ 第一絶縁体層
１０２ 第一回路導体
１０３ 不活性導体皮膜
１０４ 第二絶縁体層

Claims (3)

1. 表面に第一回路導体が形成された第一絶縁体層の第一回路導体形成面側に第二絶縁体層
   を有するプリント配線板であって、
   前記第一回路導体が表面に厚さ０．１μｍ以上３０μｍ以下であるニッケルまたは金で皮膜された不活性導体皮膜を有するものであり、
   前記第二絶縁体層がシアネート樹脂を含み、かつ表面が過マンガン酸塩により処理したものであることを特徴とするプリント配線板。
2. さらに、第二絶縁体層に第二回路導体を形成した請求項１に記載のプリント配線板。
3. 多層プリント配線板の層構成のうち少なくとも一組が、請求項１または２に記載のプリ
   ント配線板を有する多層プリント配線板。

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