JP5369950B2 - 多層プリント配線板の製造方法および多層プリント配線板 - Google Patents

Description

本発明は、２層以上の金属配線層を有する基材が交互に積み重ねられ、内層の金属配線層と外層の金属配線層とがビアホールを介して電気的に接続された多層プリント配線板やその製造方法に関する。

近年、電子技術の進歩に伴い、大型コン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、多層プリント配線板が注目されてきた。

多層プリント配線板は、絶縁樹脂層と金属配線層を交互に積層した構造となっているが、各層の密着性が悪いと、層間剥離による層間接続の断線や、ポップコーン現象といった問題が発生する。

これらの問題を解決する方法として、例えば特許文献１の記載にあるように、配線層表面を酸化―還元処理やエッチングによって削り、配線層表面に凹凸を形成することにより密着性を確保するという技術もある。
しかし、この技術によると、基板作成工程数が増えコストが増える為に、もしくは表面粗さが大きくなってしまう為に、十分な密着性を得られなくなるという問題点がある。

特開２０００−７７８２７号公報

本発明は前記従来の技術の問題点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、基板を作成する工程数は従来の場合と同じ（又は同程度）としたうえで、金属配線層と絶縁樹脂層との間の密着性の向上に有効な多層プリント配線板の製造方法および多層プリント配線板を提供することにある。

前記課題を解決するために本発明が提供する請求項１の発明は、絶縁樹脂でできた基材の上に金属配線層を形成したものが積み重ねられ、内層にある金属配線層と外層にある金属配線層との間がビアホールを介して電気的に接続された多層プリント配線板を製造する方法であって、前記金属配線層の表面の形成を電解めっきの電流密度を６Ａ／ｄｍ ^２ で行うことを特徴とする多層プリント配線板の製造方法である。
これにより、金属配線層と絶縁樹脂層の密着性が向上する。

また請求項２の発明は、前記金属配線層の表面の形成を電解めっきの電流密度を６Ａ／ｄｍ ^２ で行い、その後に表面に粒界エッチングを施す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の製造方法である。

また、請求項３に記載の発明は、前記金属配線層を電解めっきにより形成する場合の電流密度を段階的に大きくし、前記金属配線層の表面の形成を電解めっきの電流密度を６Ａ／ｄｍ ^２ で行うこと、を特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の多層プリント配線板の製造方法である。

また、請求項４に記載の発明は、絶縁樹脂でできた基材の上に金属配線層を形成したものが積み重ねられ、内層にある金属配線層と外層にある金属配線層との間がビアホールを介して電気的に接続された多層プリント配線板であって、前記金属配線層の表面の形成を電解めっきの電流密度を６Ａ／ｄｍ ^２ で行うこと、を特徴とする多層プリント配線板である。

本発明によると、金属配線層表面の金属粒界を微細化することが出来、その後の粒界エッチングの効果を向上させ、配線層粗化形状を微細化し、少ないエッチング量にて密着強度の強い金属配線層を形成することが可能となる。

本発明の多層プリント配線板の製造方法の一例の説明図 本発明の多層プリント配線板の製造方法の一例の説明図 本発明の多層プリント配線板の製造方法の一例の説明図 本発明の多層プリント配線板の製造方法の一例の説明図 本発明の多層プリント配線板の製造方法の一例の説明図 本発明の多層プリント配線板の製造方法の一例の説明図 本発明の多層プリント配線板の製造方法の一例の説明図（実施例１） 本発明の多層プリント配線板の製造方法の一例の説明図（実施例１） 本発明の多層プリント配線板の製造方法の一例の説明図（実施例１） 本発明の多層プリント配線板の製造方法の一例の説明図（実施例１） 本発明の多層プリント配線板の製造方法の一例の説明図（実施例１） 本発明の多層プリント配線板の製造方法の一例の説明図（実施例１）

本発明の多層プリント配線板の製造方法について、図１〜図１１を参照しながらより詳細に説明する。

金属配線層１０２が形成された絶縁樹脂層１０１上に絶縁樹脂を積層し絶縁樹脂層１０３を形成する（図１）。
絶縁樹脂層１０１、絶縁樹脂層１０３としては、アクリル系、エポキシ系などが挙げられる。また、絶縁樹脂層１０１、絶縁樹脂層１０３は、多層プリント配線板における何層目という限定条件はない。この絶縁樹脂層１０３上に金属配線層を形成する。金属配線層形成方法としては、めっき法が挙げられる。

絶縁樹脂層１０３に所定のビアパターンのアライメントを合わせて、レーザーにてビアホール１０４を形成し、デスミア処理を行う（図２）。
次に電解めっきのための金属シード層１０５を形成する（図３）。
金属シード層１０５の厚さとしては、０．１〜１．０μｍ程度が好ましい。金属シード層１０５の形成方法としては、無電解めっき法、蒸着法などの方法が挙げられる。コストを考慮するならば、無電解めっきが好ましい。前記金属シード層１０５はＮｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｐｂなどの導電性金属から選ぶことができる。導通性、加工性、コストなどから総合的に考慮すれば、Ｃｕが好ましい。絶縁樹脂層１０３の表面は、絶縁樹脂層１０３上に形成する金属シード層１０５と絶縁樹脂層１０３との間の密着力を向上するため、表面粗さＲｚが、０．１μｍ以上であることが好ましい。そのような表面粗さを有する絶縁樹脂層１０３は、薬液を用いた表面粗化法で得ることができる。ここで表面粗化法に用いる薬液としては、過マンガン酸塩、重クロム酸塩が使用できる。

次いで、金属シード層１０５上に、金属配線パターンを形成するためのめっき用マスクパターン１０６を形成する。マスクとしては、感光性レジスト、熱硬化性レジストなどが使用できる。また、パターニング方法としては、フォトリソ工程、スクリーン印刷などが選択できる。
次に、電解めっき法で金属配線層１０７を形成する（図４）。この際に、通常めっきする際の電流密度から段階的に高い電流密度に上げていくことにより、金属配線層表面に粒界の微細な金属配線層が形成される。前記金属配線層１０５はＮｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｐｂなどの導電性金属から選ぶことができる。導通性、加工性、コストなどから総合的に考慮すれば、Ｃｕが好ましい。
次に、マスクパターン１０３を除去する。マスクパターンを剥離する際の薬液としては、例えばマスクパターンにドライフィルムレジストを用いた場合、３％の水酸化ナトリウム溶液を用いることができる。最後に金属シード層１０５をフラッシュエッチングにて除去し、プリント配線板を作成することが出来る（図５）。フラッシュエッチング液としては、例えば金属シード層が銅の場合は、硫酸過水系の溶液を用いることができる。

次に、金属配線層表面を粒界エッチングにてエッチングする（図６）。この際、金属配線層の表面の金属粒界が微細だと、金属配線層表面は微細に粗化される。これにより、金属配線層表面と絶縁樹脂層との密着性を向上させることが可能である。
以上の工程で金属配線層が形成される。

以上の工程を繰り返し、目的の層数に成るまで積層する。積層の際にはラミネート法、プレス法が選択できる。最外層にソルダーレジストによって絶縁層を形成することにより、多層プリント配線板が作製される。また、これらの絶縁樹脂層はプリント配線板において何層目と限定されるものではない。

金属配線層２０２が形成された絶縁樹脂層２０１上に厚さ３５μｍの絶縁樹脂（味の素ファインテクノ株式会社製 商品名；ＡＢＦ−ＧＸ ｃｏｄｅ１３）を１１０℃、０．７ＭＰａで真空ラミネートし、さらに１１０℃、６ｋｇｆ／ｃｍ^２、６０秒で両面プレスしてフラッタリングした後に１８０℃、３０分でキュアすることで絶縁樹脂層２０３を形成した。（図７）
この絶縁樹脂層２０３に所定のビアパターンのアライメントを合わせて、炭酸ガスレーザーでφ９０μｍのビアホール２０４を形成した。更に過マンガン酸カリウム６０ｇ／Ｌ、水酸化ナトリウム４０ｇ／Ｌの６０℃溶液で５分浸漬し、デスミア・粗化処理を行った。（図８）

次いで、無電解銅めっきの前処理として、基板を濃度：２５０ｇ／Ｌのプリディップ液（日立化成工業株式会社製 商品名；ＰＤ−３０１）に浸漬し、次に増感剤（日立化成工業株式会社製、商品名；ＨＳ−２０２Ｂ）に浸漬処理を行い、次に密着促進剤（日立化成工業株式会社製、商品名；ＡＤＰ−６０１）に浸漬処理を行い、次いで、めっき液（日立化成工業株式会社製、商品名；ＣＵＳＴ−２０１）で２０分無電解銅めっきを行い０．８μｍ厚の導体配線シード層２０５を形成した。（図９）

次いで、導体配線シード層２０５上に、厚さ２０μｍの感光性ドライフィルムレジスト２０６（日立化成工業株式会社製、商品名；ＲＹ−３３２０）を貼り合わせ、所望する外層配線パターンのフォトマスクを載置して、１００ｍＪ／ｃｍ^２露光し、３０℃の０．８％炭酸ナトリウム溶液で現像処理し、ライン／スペース＝１５／１５μｍの配線パターンのめっきレジストを設けた。

次いで、レジスト非形成部分に以下の条件で電解銅めっきを施し、厚さ１５μｍの電解銅めっき膜２０７を形成した。
〔電解めっき水溶液〕
硫酸 １８０ｇ／Ｌ
硫酸銅 ８０ｇ／Ｌ
添加剤（カパラシドＧＬ、アトテックジャパン製） １ｍＬ／Ｌ
〔電解めっき条件〕
電流密度 ２Ａ／ｄｍ^２
時間 ３０分
温度 室温

その後、同液槽内にて以下の条件にて電解銅めっきを施す事で、厚さ５μｍの粒界の微細な金属層を金属配線層表面に形成した。（図１０）
〔電解めっき水溶液〕
硫酸 １８０ｇ／Ｌ
硫酸銅 ８０ｇ／Ｌ
添加剤（カパラシドＧＬ、アトテックジャパン製） １ｍＬ／Ｌ
〔電解めっき条件〕
電流密度 ６Ａ／ｄｍ^２
時間 ５分
温度 室温

次いで、めっきレジスト２０６を５０℃、５％ＮａＯＨ水溶液で剥離除去した。最後に無電解めっき層をエッチングにて除去した。（図１１）
尚、エッチングにはＭＧＣ製 ＣＰＥ−８００ を使用した。

その後無電解めっきに用いたパラジウム触媒層を過マンガン酸カリウム溶液を用いてプリント配線板を作成した。

金属配線層表面をメックエッチボンドＣＺ−８１０１(メック製)にて粗化した。（図１２）
金属配線層の表面が微細なことにより、微細な粗化が可能であり、これにより、絶縁樹脂層と金属配線層の密着が堅固となる。

その後、金属配線層上に絶縁樹脂層を形成し、これら工程を繰り返すことにより多層プリント配線板を作成した。

以上の工程にて、多層プリント配線板を作成した。絶縁樹脂板と金属配線層間のピール強度を測定したところ、６００ｇ／ｃｍと高い値を示した。また、その後の工程において、層間剥離などは確認されなかった。

１０１ ・・・絶縁樹脂層
１０２ ・・・金属配線層
１０３ ・・・絶縁樹脂層
１０４ ・・・ビアホール
１０５ ・・・めっきシード層
１０６ ・・・フォトレジスト
１０７ ・・・導電性金属層
２０１ ・・・絶縁樹脂層
２０２ ・・・金属配線層
２０３ ・・・絶縁樹脂層
２０４ ・・・ビアホール
２０５ ・・・めっきシード層
２０６ ・・・フォトレジスト
２０７ ・・・導電性金属層

Claims (4)

1. 絶縁樹脂でできた基材の上に金属配線層を形成したものが積み重ねられ、内層にある金属配線層と外層にある金属配線層との間がビアホールを介して電気的に接続された多層プリント配線板を製造する方法であって、
   前記金属配線層の表面の形成を電解めっきの電流密度を６Ａ／ｄｍ ^２ で行うことを特徴とする多層プリント配線板の製造方法。
2. 前記金属配線層の表面の形成を電解めっきの電流密度を６Ａ／ｄｍ ^２ で行い、その後に表面に粒界エッチングを施す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の製造方法。
3. 前記金属配線層を電解めっきにより形成する場合の電流密度を段階的に大きくし、前記金属配線層の表面の形成を電解めっきの電流密度を６Ａ／ｄｍ ^２ で行うこと、を特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の多層プリント配線板の製造方法。
4. 絶縁樹脂でできた基材の上に金属配線層を形成したものが積み重ねられ、内層にある金属配線層と外層にある金属配線層との間がビアホールを介して電気的に接続された多層プリント配線板であって、
   前記金属配線層の表面の形成を電解めっきの電流密度を６Ａ／ｄｍ ^２ で行うこと、を特徴とする多層プリント配線板。

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