JP6274609B2

JP6274609B2 - 両面回路基板の製造方法

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Publication number: JP6274609B2
Application number: JP2012095197A
Authority: JP
Inventors: 正石黒; 宏生森
Original assignee: Achilles Corp
Current assignee: Achilles Corp
Priority date: 2012-04-19
Filing date: 2012-04-19
Publication date: 2018-02-07
Anticipated expiration: 2032-04-19
Also published as: JP2013222908A

Description

本発明は、両面回路基板の製造方法に関する。

両面回路基板の製造方法として、特許文献１に記載されているようなフルアディティブ法が提案されている。特許文献１には、例えば基材の両面にハロゲン化銀乳剤からなる乳剤層を形成する工程と、前記基材にスルーホールを形成する工程と、前記スルーホールの内壁に前記ハロゲン化銀乳剤からなる乳剤層を形成する工程と、前記乳剤層に、所望のパターンを露光する工程と、前記露光された乳剤層に現像処理を施して、前記基材両面および前記スルーホール内壁に、前記パターン状の金属銀部を形成する工程とを有する記載がされている。

また、特許文献１にはスルーホール内壁に導電性金属を作成する方法として、上記方法以外にも例えば、前記スルーホールの内壁または内側全体に、導電性微粒子を塗布または充填する工程と、前記スルーホールの内壁または内側全体に塗布または充填された導電性微粒子を焼結して、前記スルーホールの内壁または内側全体に導電性金属を形成する工程を有する方法と、スルーホールの内壁または内側全体に、めっき法を用いて、導電性金属を形成する方法を提案されている。

特開２００９−２３９２３８号公報

しかしながら、特許文献１の方法は、ハロゲン化銀乳剤の塗布、および露光、現像の工程が必要であり、従来のエッチング工程を有するサブトラクティブ法と較べて、工程数の大幅な低減はない。また、スルーホールの内壁にハロゲン化銀乳剤を塗布する工程が必要であり、工程が煩雑である。また、ハロゲン化銀が回路部分以外にも残ることから、絶縁性の低下やマイグレーションなどの虞がある。

また、スルーホールの内壁または内側全体に導電性金属を形成する場合、導電性微粒子を２００℃以上で焼結する必要があり、使用できる基材が限られる。また、スルーホールの内壁または内側全体に、めっき法を用いて、導電性金属を形成する場合、得られる金属めっき膜は密着性が低く、基板両面の導通が取れない虞があり、その上、基板としては薄いフィルムに限られていた。

そこで、本発明は、簡便な方法で、基材両面の導通が取れる両面回路基板の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の両面基板回路の製造方法は、基材にスルーホールを形成する工程の後、導電性高分子微粒子とバインダーと有機溶媒を含むめっき下地塗料を、前記基材の両面においてはパターン状に印刷してめっき下地層を形成し、かつ、基材の片面にパターン状にめっき下地塗料を印刷する際、基材の印刷面とは反対の裏面側に、紙や多孔質のセラミック板を固定し、その後、基材の片面にパターン状にめっき下地塗料を印刷すると共に、スルーホールを埋めるようにめっき下地塗料を印刷し、スルーホールに埋められた余分な塗料を、基材の印刷面とは反対の裏面側に固定した紙や多孔質のセラミック板で吸収することにより、スルーホールの穴側面にめっき下地層を形成する工程と、前記めっき下地層上に、無電解めっき法により金属めっき膜を形成する工程とを有し、前記めっき下地塗料の粘度が、５０００〜２０００００ＣＰＳの範囲であり、前記めっき下地塗料を印刷する方法が、スクリーン印刷であり、前記基材が、厚み(ｔ)＝２５〜１８８μｍのフィルムであり、前記スルーホールの穴径(ｄ)＝５０〜３００μｍであり、(ｄ)／(ｔ)≧１であることを特徴とする。

本発明の両面基板回路の製造方法は、簡便な方法で、基板両面の導通が取れる両面回路基板を得ることができる。

本発明の両面回路基板の製造方法を説明する図である。本発明の両面回路基板を製造する過程において、基材の片面、およびスルーホール穴側面にめっき下地塗料を印刷後、印刷面とは反対面への塗料のにじみ性について説明する図である。基材の厚み(ｔ)、スルーホールの径(ｄ)をそれぞれ変化させた時の両面回路基板の状態を説明する図である。両面回路基板の上下導通性の評価を説明する図である。

本発明について詳細に説明する。
本発明の両面回路基板の製造方法は、基材にスルーホールを形成する工程の後、導電性高分子微粒子とバインダーと有機溶媒を含むめっき下地塗料を、前記基材の両面においてはパターン状に印刷してめっき下地層を形成し、かつ、基材の片面にパターン状にめっき下地塗料を印刷する際、基材の印刷面とは反対の裏面側に、紙や多孔質のセラミック板を固定し、その後、基材の片面にパターン状にめっき下地塗料を印刷すると共に、スルーホールを埋めるようにめっき下地塗料を印刷し、スルーホールに埋められた余分な塗料を、基材の印刷面とは反対の裏面側に固定した紙や多孔質のセラミック板で吸収することにより、スルーホールの穴側面にめっき下地層を形成する工程と、前記めっき下地塗料の粘度が、５０００〜２０００００ＣＰＳの範囲であり、前記めっき下地塗料を印刷する方法が、スクリーン印刷であり、前記基材が、厚み(ｔ)＝２５〜１８８μｍのフィルムであり、前記スルーホールの穴径(ｄ)＝５０〜３００μｍであり、(ｄ)／(ｔ)≧１であることを特徴とする。

(１)基材にスルーホールを形成する工程。
図１(１)に示すように基材１にスルーホール２を形成する方法は、特に限定されないが、電子回路基板の製造工程において一般的に用いられるドリル加工を適用してもよいし、特に、高精細または微細なスルーホール２を形成する場合には、レーザ加工を適用してもよい。なお、スルーホールの形状は、例えば円筒状、鼓状、円錐台状などが挙げられる。

また、スルーホール２の穴径(ｄ)としては、５０μｍ以上が好ましく、穴径(ｄ)が５０μｍ未満であると、図３(ｂ)に示すように後述するめっき下地塗料がスルーホール２を隙間なく埋めてしまい、めっき後の基材両面（上下）の導通が取れない虞がある。また、穴径(ｄ)の上限は特にないが、両面回路基板としてスペースを有効活用することを考慮すると５００μｍ以下が望ましい。

基材１としては、樹脂フィルムが用いられ、例えば、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、液晶ポリマーからなるフィルムが用いられる。

前記基材フィルムの厚み(ｔ)は２００μｍ以下が好ましく、厚み(ｔ)が２００μｍを超えると、図３(ｃ)に示すように後述するめっき下地塗料がスルーホール２の穴側面において印刷できない(切れ目)部分が存在してしまい、めっき後の基材両面（上下）の導通が取れない虞がある。

また、図１（１）に示すようにスルーホール２の穴径(ｄ)と基材フィルムの厚み(ｔ)は、(ｄ)／(ｔ)≧１であると、図３(ａ)に示すようにスルーホール２を埋めることがなく、その上、スルーホール２の穴側面において印刷できない(切れ目)部分が存在し難くなるので好ましい。そして、(ｄ)／(ｔ)＜１であると、図３(ｂ)に示すように後述するめっき下地塗料がスルーホール２を隙間なく埋めてしまい、めっき後の基材両面の導通が取れない虞がある。

(２) 導電性高分子微粒子とバインダーを含むめっき下地塗料を、前記基材の両面においてはパターン状に印刷し、かつスルーホールの穴側面に印刷することでめっき下地層を形成する工程。
図１(２)に示すように基材１の両面においてパターン状にめっき下地塗料を印刷する方法は、例えば、スクリーン印刷機、グラビア印刷機、フレキソ印刷機、オフセット印刷機、ドライオフセット印刷機、パッド印刷機等を用いて、印刷することができ、特にスクリーン印刷機やグラビア印刷機を用いてパターン状に印刷することが好ましい。
また、スルーホール２の穴側面にめっき下地塗料を印刷する方法は、例えば、基材１の片面にパターン状にめっき下地塗料を印刷する際、その基材１の印刷面とは反対の裏面側に、紙や多孔質のセラミック板を固定し、その後、基材１の片面にパターン状にめっき下地塗料を印刷すると共に、スルーホール２を埋めるようにめっき下地塗料を印刷し、スルーホール２に埋められた余分な塗料を、基材１の裏面側に固定した紙や多孔質のセラミック板で吸収することにより、スルーホール２の穴側面に所定厚みの塗膜を設けることができる。また、基材１の裏面側に多孔質のセラミック板を固定する場合、多孔質の穴から余分な塗料をより吸収するために別途吸引機構を設けることが望ましい。

本発明のめっき下地塗料の粘度は、５０〜２０００００ＣＰＳの範囲がよく、好ましくは５０００〜２０００００ＣＰＳの範囲である。この粘度が５０００ＣＰＳ未満であると、基材１の片面、およびスルーホール２の穴側面に後述するめっき下地塗料を印刷した際、基材の印刷面とは反対の面(裏面)に該塗料がにじみ出過ぎてしまい、隣り合う回路パターンに短絡する可能性が高くなる。

本発明のめっき下地層３の厚さは、０．０５μｍないし３０μｍの範囲とするのが好ましい。めっき下地層３の厚さを０．０５μｍより薄くすると、めっき析出性が低下する場合がある。また、めっき下地層３の厚さを３０μｍを超えると、基材フィルムとめっき下地層において層間剥離する場合がある。

本発明のめっき下地塗料には、導電性高分子微粒子とバインダーが含まれており、この導電性高分子微粒子としては、導電性を有するπ−共役二重結合を有する高分子であれば特に限定されないが、例えば、ポリアセチレン、ポリアセン、ポリパラフェニレン、ポリパラフェニレンビニレン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェン及びそれらの各種誘導体が挙げられ、好ましくは、ポリピロールが挙げられる。導電性の高分子微粒子は、π−共役二重結合を有するモノマーから合成して使用する事ができるが、市販で入手できる導電性の高分子微粒子を使用することもできる。

また、上記導電性高分子微粒子の製造方法は、特開２０１０−０９５７７６号公報に記載されている方法を採用することができる。

また、バインダーとしては、例えばポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリエステル、ポリスルホン、ポリフェニレンオキシド、ポリブタジエン、ポリ(N−ビニルカルバゾール)、炭化水素樹脂、ケトン樹脂、フェノキシ樹脂、ポリアミド、エチルセルロース、酢酸ビニル、ＡＢＳ樹脂、ポリウレタン樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂等の合成樹脂が挙げられる。

バインダーの使用量は、固形分比で、導電性高分子微粒子１質量部に対して０．１ないし６０質量部の範囲であるのが好ましい。バインダーが６０質量部を超えると金属めっきが析出し難く、バインダーが０．１質量部未満であると、基材との密着性が劣り易い。

また、前記下地塗料には、導電性高分子微粒子、バインダーに加えて、溶媒を含み得る。前記下地塗料に含み得る溶媒としては、例えば、酢酸ブチル等の脂肪族エステル類、トルエン等の芳香族溶媒、メチルエチルケトン等のケトン類、シクロヘキサン等の環状飽和炭化水素類、ｎ−オクタン等の鎖状飽和炭化水素類、メタノール、エタノール、ｎ−オクタノール等の鎖状飽和アルコール類、安息香酸メチル等の芳香族エステル類、ジエチルエーテル等の脂肪族エーテル類及びこれらの混合物等が挙げられる。尚、導電性高分子微粒子として、予め有機溶媒に分散された分散液を使用する場合は、分散液に使用されている有機溶媒を下地塗料の溶媒の一部又は全部として使用することができる。

更に、前記下地塗料は用途や塗布対象物等の必要に応じて、無機系フィラー、分散安定剤、増粘剤、顔料、染料、無機物等の充填剤を加えることも可能である。また、下地塗料中に無機系フィラーを含有させる場合、バインダー１質量部に対して、無機系フィラーを０．１〜１．５質量部含有させることが好ましい。無機系フィラーとしては、例えば、カーボンブラック、酸化チタン及びシリカ粒子等が挙げられる。

前記下地塗料として、導電性高分子微粒子を用いて形成されためっき下地層は、後述する触媒金属を吸着させ無電解めっき法により金属めっき膜を形成し易くするためにめっき下地層の導電性高分子微粒子を還元性の高分子微粒子とする。そのため、めっき下地層は脱ドープ処理される。脱ドープ処理としては、還元剤、例えば、水素化ホウ素ナトリウム、水素化ホウ素カリウム等の水素化ホウ素化合物、ジメチルアミンボラン、ジエチルアミンボラン、トリメチルアミンボラン、トリエチルアミンボラン等のアルキルアミンボラン、及び、ヒドラジン等を含む溶液で処理して還元する方法、又は、アルカリ性溶液で処理する方法が挙げられる。
なお、めっき下地層は、後述する触媒金属を吸着させ無電解めっき法により金属めっき膜を形成し易くするために、めっき下地層の導電性高分子微粒子を脱ドープ処理して、還元性の高分子微粒子としているが、このような脱ドープ処理を行わない方法としては、例えば還元性の高分子微粒子とバインダーを含むめっき下地塗料を基材の両面においてはパターン状に印刷し、かつスルーホールの穴側面に印刷してめっき下地層を形成する方法が挙げられる。この際の還元性の高分子微粒子の製造方法は、特開２０１０−０９５７７６号公報に記載されている方法を採用することができる

(３) 前記めっき下地層上に、無電解めっき法により金属めっき膜を形成する工程。
図１(２)に示すように基材１の両面にパターン状に形成されためっき下地層３、およびスルーホール２の穴側面に形成されためっき下地層３を設けたものを、図１(３)に示すように無電解めっき法により金属めっき膜４を設けてめっき物とするが、該無電解めっき法は、通常知られた方法に従って行うことができる。即ち、前記基材を塩化パラジウム等の触媒金属を付着させるための触媒液に浸漬した後、水洗等を行い、無電解めっき浴に浸漬することによりめっき物を得ることができる。

触媒液は、無電解めっきに対する触媒活性を有する貴金属（触媒金属）を含む溶液であり、触媒金属としては、パラジウム、金、白金、ロジウム等が挙げられ、これら金属は単体でも化合物でもよく、触媒金属を含む安定性の点からパラジウム化合物が好ましく、その中でも塩化パラジウムが特に好ましい。好ましい、具体的な触媒液としては、０．０５％塩化パラジウム−０．００５％塩酸水溶液（ｐＨ３）が挙げられる。処理温度は、２０ないし５０℃、好ましくは３０ないし４０℃であり、処理時間は、０．１ないし２０分、好ましくは、１ないし１０分である。上記の操作により、無電解めっき前のめっき下地層において還元性の高分子微粒子であったものが、触媒金属を吸着することにより導電性の高分子微粒子となる。

そして、前記触媒金属を吸着した基材１を、金属を析出させるためのめっき液に浸し、これにより図１(３)に示すように金属めっき膜４を形成する。その結果、基材１の両面に形成されたパターン状の金属めっき膜４とスルーホール２の穴側面の金属めっき膜４を同時に形成することができる。
なお、めっき液としては、通常、無電解めっきに使用されるめっき液であれば、特に限定されない。即ち、無電解めっきに使用できる金属、銅、金、銀、ニッケル等、全て適用することができるが、銅が好ましい。無電解銅めっき浴の具体例としては、例えば、ＡＴＳアドカッパーＩＷ浴（奥野製薬工業（株）社製）等が挙げられる。処理温度は、２０ないし５０℃、好ましくは３０ないし４０℃であり、処理時間は、１ないし３０分、好ましくは、５ないし１５分である。

次に、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明は実施例に限定されるものでない。

（ポリピロール系分散液の調製）
スルホコハク酸ジ−２−エチルヘキシルナトリウム１．５ｍｍｏｌをトルエン５０ｍＬに溶解し、さらにイオン交換水１００ｍＬを加え、２０℃に保持しつつ乳化するまで撹拌した。得られた乳化液にピロールモノマー２１．２ｍｍｏｌを加え、３０分撹拌し、次いで０．１２Ｍ過硫酸アンモニウム水溶液５０ｍＬ（６ｍｍｏｌ相当）を少量づつ滴下し、４時間反応を行った。反応終了後、有機相を回収し、イオン交換水で数回洗浄して、トルエン中に黒色の導電性ポリピロール微粒子が分散したポリピロール系分散液を得た。

(めっき下地塗料の調製)
バインダー樹脂溶液：バイロン（ＶＹＬＯＮ）２３ＣＳ（非晶質ポリエステル樹脂：東洋紡績株式会社製）と無機フィラー：粉末シリカアエロジル２００（平均１次粒子径：１２ｎｍ日本アエロジル株式会社製）とを固形分比（質量比）がバインダー：無機フィラー＝４：１．１５となるように配合し、プレ攪拌後、３本ロールミルにて粉末シリカを分散させて、バインダー及び無機フィラーを含む分散液を得た。
次に、上記で調製したポリピロール系分散液に、前記で調製したバインダー及び無機フィラーを含む分散液を、固形分比（質量比）がポリピロール微粒子：バインダー：シリカ＝１：４：１．１５となるように配合し、攪拌、脱泡を行うことによりめっき下地塗料を得た。

（実施例１）
基材として、厚み(ｔ)＝５０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム（東洋紡(株)製のコスモシャインＡ４３００）を用い、ＮＣドリル装置により、穴径(ｄ)＝２００μｍのスルーホールを設けた。
続いて、スルーホールを設けた基材を吸引機構のついた多孔質セラミック板上に固定した。そして、得られためっき下地塗料を粘度３００００ＣＰＳに調整し、該調整した塗料をスクリーン印刷機を用いて印刷し、基材の両面にパターン状にめっき下地層を形成し、かつスルーホール穴側面にもめっき下地層を形成した。
続いて、前記めっき下地層を有する基材を、１Ｍ水酸化ナトリウム水溶液中に３５℃で５分間浸漬し、脱ドープ処理をして導電性のポリピロール微粒子を還元性とした。
続いて、脱ドープ処理した前記めっき下地層を有する基材を０．０５％塩化パラジウム−０．００５％塩酸水溶液中に３５℃で５分間浸漬後、洗浄水で水洗した。
続いて、該フィルムを無電解銅めっき浴ＡＴＳアドカッパーＩＷ浴（奥野製薬工業（株）製）に３５℃で２０分間浸漬することにより、めっき下地層が形成された部分にのみ銅めっきが施された両面回路基板が得られた。

（実施例２）
基材として、厚み(ｔ)２５μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム（ユニチカ(株)製のエンブレットＳ）を用い、ＮＣドリル装置により、スルーホールの穴径(ｄ)＝５０μｍを空けた以外は、実施例１と同じ方法にて両面回路基板を得た。

（実施例３）
基材として、厚み(ｔ)１８８μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム（東洋紡(株)製のコスモシャインＡ４３００）を用い、ＮＣドリル装置により、スルーホールの穴径(ｄ)＝３００μｍを空けた以外は、実施例１と同じ方法にて両面回路基板を得た。

（実施例４）
基材として、厚み(ｔ)５０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム（東洋紡(株)製のコスモシャインＡ４３００）を用い、ＮＣドリル装置により、スルーホールの穴径(ｄ)＝５０μｍを空けた以外は、実施例１と同じ方法にて両面回路基板を得た。

（実施例５）
得られたポリピロール系塗料を粘度５０００ＣＰＳに調整した以外は、実施例１と同じ方法にて両面回路基板を得た。

（実施例６）
得られたポリピロール系塗料を粘度２００００ＣＰＳに調製した以外は、実施例１と同じ方法にて両面回路基板を得た。

得られた実施例１〜６の両面回路基板について、上下導通性の評価を行った。なお、評価方法と評価基準は、以下に示す通りである。

・上下導通性
得られた両面回路基板について、図４に示すようにテスター(ＣＵＳＴＯＭ(株)製のＣＤＭ−２０００Ｄ)にて基材１の両面に設けた金属めっき膜４の導通性を確認した。
○：上下の導通が確認できた。
×：上下の導通が確認できなかった。

また、裏面へのにじみ性については、実施例１〜６の両面回路基板を得る過程において、基材の片面、およびスルーホールの穴側面にめっき下地塗料を印刷後の評価である。

・裏面へのにじみ性
図２に示すように基材１の片面、およびスルーホール２の穴側面にめっき下地塗料を印刷後、印刷面とは反対の面への塗料のにじみ幅(Ｗ)を測定した。
◎：塗料のにじみ幅(Ｗ)が２００μｍ以内であった。
○：塗料のにじみ幅(Ｗ)が２００μｍを超えるものであった。

１：基材
２：スルーホール
３：めっき下地層
４：金属めっき膜

Claims

基材にスルーホールを形成する工程の後、
導電性高分子微粒子とバインダーと有機溶媒を含むめっき下地塗料を、前記基材の両面においてはパターン状に印刷してめっき下地層を形成し、かつ、基材の片面にパターン状にめっき下地塗料を印刷する際、基材の印刷面とは反対の裏面側に、紙や多孔質のセラミック板を固定し、その後、基材の片面にパターン状にめっき下地塗料を印刷すると共に、スルーホールを埋めるようにめっき下地塗料を印刷し、スルーホールに埋められた余分な塗料を、基材の印刷面とは反対の裏面側に固定した紙や多孔質のセラミック板で吸収することにより、スルーホールの穴側面にめっき下地層を形成する工程と、
前記めっき下地層上に、無電解めっき法により金属めっき膜を形成する工程とを有し、
前記めっき下地塗料の粘度が、５０００〜２０００００ＣＰＳの範囲であり、
前記めっき下地塗料を印刷する方法が、スクリーン印刷であり、
前記基材が、厚み(ｔ)＝２５〜１８８μｍのフィルムであり、
前記スルーホールの穴径(ｄ)＝５０〜３００μｍであり、
(ｄ)／(ｔ)≧１であることを特徴とする両面回路基板の製造方法。