JPH0310239B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、めつきされたスルーホールによつて
前側と後側が導電結合され、絶縁基板中に埋め込
まれた金属導体構造を含むプリント回路の製造方
法に関するものである。

［従来の技術］ 回路板の製造中、導体は通常いくつかの平面に
分散させて高い導体密度を確保し、信号コアを電
源コアと組み合せて多層回路を形成する。回路板
製造中に使用する材料と工程は、高い配線密度の
めに、非常に厳しい要件が必要とされる。

従来、単層または多層回路板を製造するのに基
本的に２種の方法が使用されてきた。サブトラク
テイブ法では、出発原料は銅積層半仕上げ材料、
例えばガラス繊維補強エポキシ樹脂板の片面また
は両面に例えば厚さ35μmの銅ホイルを積層した
ものである。銅積層板をよく接着させるため、絶
縁基板は積層前に完全には重合化させない。銅ホ
イルは、高い電流密度で基板に電気めつきされる
が、それ自体片面の表面が非常に粗く、その粗さ
が接着促進剤による化学処理がその粗さの度合を
増している。積層中に銅ホイルのこの粗面が絶縁
基板に置かれ、絶縁基板は積層工程中に圧力と熱
を加えるとその粘性状態を回復する。その結果、
多数の点で相互接続された境界層が積層中に得ら
れる。

処理を続けると、特定の形に切断されたいくつ
かの銅積層基板が互いに圧縮されてパツケージを
形成し、数値制御式自動装置によつてスルーホー
ルがあけられる。続いてスルーホールを洗浄して
ばり落しする。これらのばり落した孔をメタライ
ズする。すなわち、その中に銅の基層が純粋に化
学的な手段によつて孔壁上に蒸着させる。この銅
の基層は電気めつきによつて更に補強される。銅
積層基板の表面を、導体をプリントできるように
適当に調製する。そのために、表面を所期の導体
構成に従つて、ネガ型フオトレジストで被覆し、
露光する。次の現像段階では、非露光領域からフ
オトレジストが除去される。次に、回路板をエツ
チング装置に搬送して、フオトレジストで覆われ
ていない領域から銅層を除去する。続いて、溶媒
を用いて残りのレジストを除去し、エポキシ絶縁
層上にプリント回路だけが残るようにする。

このサブトラクテイブ法には、比較的厚い銅積
層を塗布しこの積層板の大部分をエツチングによ
つて除去しなければならないという欠点がある。
その結果、この方法は微細配線ネツトワーク用に
は不経済である。その他にアンダーカツテイング
が著しいために導体の幾何学形状が制限される。
従つて、厚さ約35μmの銅積層をもつと薄いもの
に換えることが望ましい。アデイテイブ法では、
厚さ僅か5μm前後の銅ホイルが、導体用の出発層
となる。この繊細なホイルはそれだけで取扱うの
が非常に難しいので、積層中二重層銅ホイルを使
用し、厚い方の基層ホイルを積層工程の後に引き
剥がす。厚さ5μmの薄い銅積層ホイルの上に、ネ
ガ型フオトレジスト膜を積層し、それを通常のよ
うにマスクを通して露光する。この工程に使用す
るマスクは、現像中に銅導体を生成すべき領域か
らフオトレジスト膜が除去されるものである。無
電解銅溶中で、裸の銅導体上にさらに銅を化学的
に成長させる。実際には導体を両側がフオトレジ
スト・ホイルで囲まれたトレンチ中で成長させ
る。次に薄い膜を塗付して、銅導体を保護する。
次にフオトレジスト・マスクを除去する。続くエ
ツチング工程では、スズで保護されていない導体
のある領域から薄い銅ホイルを除去する。次にス
ズ層を除去する。

サブトラクテイブ法とアデイテイブ法の共通の
特徴は、ネガ型フオトレジストを使用し、それを
液体またはレジスト・ホイルとして塗付すること
である。ポジ型フオトレジストを使用するのは極
めて望ましいが、これまで次の電気めつき工程の
要件に充分合致するポジ型フオトレジスト系は知
られていなかつた。

圧力を加えたとき、孔の内部に塗布された金属
性貫通結線が押しつぶされず、電源の中断が防止
される電気めつきされたスルーホールをもつ平面
状回路板を製造するための方法が知られている。
この方法によれば、ポジ印刷された絶縁基板の金
属コーテイングをエツチングし、エツチング耐性
金属を導体に塗布することによつて、導体像が減
算的に生成される。続いて、こうして生成した導
体を絶縁基板中に押しこむ。次に電気めつきしよ
うとする孔をあけ、全基板表面と孔壁を化学的に
メタライズすることによつて、導体層を塗布す
る。続いて、板面を電気めつきに対して抵坑性の
あるフオトレジストでプリントし、孔壁と必要な
場合には鉛パツドを電気めつきによつて補強し、
エツチング耐性金属を塗布する。電気めつきに対
して抵坑性のあるレジストを洗い落した後、導体
層をエツチングする。この手順によつて、電気め
つきされたスルーホールの金属導体層が機械的摩
耗にさらされないようにする。しかしながら、こ
の方法は、最新の回路板の高い導体密度には不充
分である。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明の目的は、ポジ型レジスト材を有利に使
用でき、また導体構造のパターンをエポキシ樹脂
積層中にエツチングしてその結果、平面状表面を
もつエポキシ樹脂積層板中に埋め込まれた導体配
線が得られるプリント回路の製造方法を提供する
ことである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明によるプリント回路製造方法は、 めつきされたスルーホールによつて前側と後側
が導電結合され、絶縁基板中に埋め込まれた金属
導体を含むプリント回路の製造方法において、 (A) (a) 第１フオトレジスト層を絶縁基板上に付
着させ乾燥し、 (b) 金属障壁層を蒸着させ、乾燥し、 (c) 第２フオトレジスト層を付着させ、乾燥す
ることによつてマトリツクスを生成し、 (B) 第２フオトレジスト層面に上記導体構造を結
像し、当該像に合わせて露光し現像して、上記
導体構造に対応するパターンを作成し、 (C) (a) エツチング・プロセスによつて金属障壁
層をエツチングし、 (b) 上記エツチングされた金属障壁層をマスク
として第１フオトレジスト層をエツチング
し、 (c) 絶縁基板を垂直エツチングして絶縁基板中
にトレンチを形成し、 (D) 上記エツチングされた絶縁基板のトレンチ部
分を穿孔してスルーホールを形成し、 (E) 磁界増強高エネルギ陰極スパツタリングによ
つて、トレンチ、スルーホールおよび障壁層の
表面上に薄い銅層を付着させ、 (F) 溶媒に浸漬して、第１フオトレジスト層を金
属障壁層と一諸に除去し、 (G) 絶縁基板中にエツチングされたトレンチおよ
びスルーホールに銅を無電解付着させて、平面
状表面をもつ信号コアをもたらすことを特徴と
する。

［実施例］ 第１図によれば、基板材料としてエポキシ樹脂
をしみ込ませたガラス繊維を使用する。これはＢ
状態プレプレグ材と呼ばれ、そのエポキシ樹脂成
分は、特定の度合にまでしか硬化されていない。
詳しく述べると４層エポキシ樹脂プレプレグ材を
積層プレス中でTedlarの名で市販されている２
枚のポリフツ化ビニール・ホイル（図示せず）の
間で約190℃で高温圧縮し、完全に平滑な表面を
得る。圧縮後に積層材を予め定めた寸法に切断す
る。プレプレグ材である絶縁基板１の両側を、ポ
ジ型フオトレジスト材料からなる第１フオトレジ
スト層２を被覆する。この目的に適したポジ型フ
オトレジ材料は、３，４−ジヒドロキシベンゾフ
エノン−４−［ナフトキノン−１，２−ジアジド
−２］スルフオナートを反応性成分とするフエノ
ールホルムアルデヒド樹脂を含むShiply Az
1350J、または０−キノンジアジドを反応性成分
とするホルムアルデヒド樹脂のカルボキシルメチ
ルエーテルをベースとするShipley Az 111であ
る。絶縁基板１は、例えば１：３のメチルグリコ
ールまたは酢酸−ｎ−ブチル、粘着性溶液を希釈
したキシレンとShipley Az 1350Jフオトレジス
トのエチレングリコール酢酸に垂直に侵漬するこ
とによつて被覆するのが最もよく、続いてそれを
規定された速度で除去して、厚さ２〜4μmの層が
得られ、それを用いると良好な結果が得られる。
第１フオトレジスト層２を循環空気炉で約80〜
100℃で20分間乾燥する。次にステツプでは、障
壁層３を塗布するが、これはできれば低温スパツ
タリングまたは蒸着がしやすい金属からなるもの
とす。そのような金属として、例えばアルミニウ
ムを電子ビーム銃を用いて、基板を加熱せずに蒸
着装置中で約200秒間厚さ約200〜500nmの層とし
て蒸着させる。このアルミニウム層を、上記の
ShiplyフオトレジストAz1350JまたはAz 111を
用いて、ポジ型の第２フオトレジスト層４で被覆
する。未希釈のフオトレジストを浸漬によつて厚
さ３〜4μmの層に被覆し、次に前記のように循環
空気炉で80〜100℃で20分間乾燥する。最近、液
体のポジ型フオトレジスト材料に代つてポジ型レ
ジスト積層ホイルが入手できるようになつた。マ
トリツクス構造は、この段階で完成する。

マスク（図示していない）を通して第２フオト
レジスト層４の前面と裏面に必要な導体構造を結
像する。ランプ輝度はしばしば変化するので露光
前に一連のテストによつて当該の各露光パラメー
タを決定しなければならない。本発明にもとづく
ポジ型フオトレジスト材料を使用する場合、マス
クのコントラストが先行技術にもとづくネガ型レ
ジスト材料に比べて逆になる。すなわち、本方法
では、マスクは正確に言えばネガ型である。つま
り、マスクの導体を生成すべき少数の領域だけが
透明であり、従つて外来物資による汚染は、マス
ク領域の５％以下を占める透明マスク部分でしか
起こらず、不透明マスク部分での汚染は僅かであ
る。浸漬ステツプでは、Na₂SiO₃とNa₃PO₄およ
び若干のNaOHを１：１の比率で希釈したもの
をベースとする水性アルカリ性現像液を用いて、
結像された第２フオトレジスト層４を現像する。
現像温度は、約24℃である。現像時間は、当該の
各露光パラメータに大きく依存しているので、テ
ストによつて決定しなければならない。これらの
ステツプの結果として、所期の導体構造に対応す
るパターン５をもつフオトレジスト・マスクが得
られる。

この第２フオトレジスト層４をマスクとして例
えばアルミニウムから成る金属障壁層３をエツチ
ングするには、２種の方法の何れかを使用するこ
とができる。H₃PO₄，HNO₃，H₂Oを80：16：４
の比率で含む市販のエツチヤントを使用して、40
℃の温度で毎秒３〜3.5nm／secのエツチング速
度で、アルミニウムを湿式化学過程でエツチング
することができる。このために、できればレーザ
干渉測定法を用いてエツチングの終点を検検出す
るとよい。また、プレート電極を並列に配置した
反応器を用いて乾式エツチング法でアルミニウム
金属障壁層３をエツチングすることもできる。エ
ツチング用には、ハロゲン化エツチング・ガスを
使用する。例えば10〜20％の酸素を含むCCl₄，
CCl₂F₂，CBrF₃，CFCl₃を用いて良好な結果が得
られる。7.5容積％のSF₆，2.5容積％のCl₂，90容
積％のヘリウムの混合物を用いても同様に満足で
きる結果が得られる。全てのエツチング・ガスに
ついて、フオトレジスト・マスクとアルミニウム
金属障壁層の間できるだけエツチング速度比が高
くなるように、エツチング・パラメータを調節し
なければならない。本発明を実施する上で下記の
エツチング・パラメータを使用した。

エネルギー密度：0.2ワツト／cm² 分圧： 12乃至40マイクロバール 流量： 20乃至40cm³／分 フオトレジスト とアルミニウム のエツチング速 度化： １：２乃至１：４ アルミニウムの エツチング速度：100nm／分 この場合も、レーザ干渉計厚さ測定法でエツチ
ングの終点を検出すると都合がよい。（EEPD＝
エツチング終点検出法）アルミニウム金属障壁層
３（第１図）を乾式エツチング法でエツチングし
た後、酸素をエツチング・ガスとして使用し、厚
さ約2μmの第１フオトレジスト層２（第２図）を
反応性エツチングして、エツチング圧力に応じた
アンダーカツト６を得る。第１フオトレジスト層
２の反応性イオン・エツチングは、下記のパラメ
ータを用いて実行する。

エネルギー密度：0.2ワツト／cm² 酸素流量： 30cm³／分 圧力： 100乃至200マイクロバール エツチング速度：200nm／分 続いて、やはり酸素を用いるが他のエツチン
グ・パラメータは変えて、アルミニウム３によつ
て画定された孔を通してエポキシ樹脂１中にトレ
ンチ７を垂直にエツチングする。垂直エツチング
は、低い酸素圧力に応じて実施される。約40μm
のトレンチの深さは、将来の導体の厚さに対応す
るものである。エポキシ樹脂１中のトレンチ７
は、下記のパラメータを用いて反応性エツチング
することができる。

エネルギー密度：0.2ワツト／cm² 流量： 200cm³／分 圧力： ６マイクロバール エツチング速度：120nm／分 本発明で使用するどのエツチング速度も、最適
化されたものではない。使用するそれぞれのシス
テム技術を最適化することによつて、より大きな
エツチング速度を得ることができる。

エツチングされた絶縁基板１のトレンチ部分を
穿孔して前面と裏面を接続する。スルーホール８
（第３図）を市販の数値制御高速ボール盤上の標
準にまであける。前面と裏面の間の結像を穿孔し
た後、磁界増強グロー放電を用いた高エネルギー
陰極スパツタリング・プロセスを用いて、エポキ
シ樹脂から成る絶縁基板１中にエツチングされた
トレンチ７およびスルーホール８の表面ならびに
アルミニウム金属障壁層３の表面上に薄い銅層９
を付着させる。また、エポキシ樹脂中のトレンチ
の表面およびアルミニウム金属障壁層３の表面上
の基板裏面にも薄い銅層９を付着させる。これ
は、銅の無電解付着のために表面を活性状態にす
る働きをする。銅層を付着させるには、向い合つ
た２つの銅陰極をもつ連続供給スパツタ・システ
ムを使用する。このシステムを用いて、厚さ200
〜1000nmできれば400〜600nmの銅層をスパツタ
する。こうして付着された銅層は、以前に積層さ
れた銅ホイルの代りとなる。層の厚さが400〜
600nmであるため、後で実施される無電解メツキ
工程中に、900N／ｍまでの秀れた接着力の値が
確保される。第１フオトレジスト層２中に生成さ
れるアンダーカツト６（第２図）によつて、銅層
９を付着するとき第１フオトレジスト層２の壁が
銅でスパツタされることが防止されることを指摘
しておく。アルミニウム層３の表面の銅メツキも
完全に銅めつきされるスルーホール８の表面に至
る。

次に工程ステツプでは、窒素（図示せず）を用
いてアセトンや酢酸−ｎ−ブチルなどの適当な溶
媒中で浸漬することによつて、リフトオフ層とし
て働く第１フオトレジスト層２とそれを被覆する
アルミニウム層３を除去する。これによつて、エ
ツチングれた導体トレンチを備え、その壁面が銅
でスパツタされた、絶縁基板（エポキシ積層板）
１がもたらされる。こうして信号コア用の積層板
は、すぐにアデイテイブ法にもとづいてエツチン
グされたトレンチ中での無電解銅メツキを施せる
状態となる。この目的のため、積層板を長期耐用
浴、例えばコルモルゲン・フオト回路による銅浴
中に入れる。その組成は、Leuzeverlag社出版の
Guenter HerrmannのHandbuch der
Leiterplatten technik第２版第263頁に記載され
ている。エツチングされたトレンチが銅で完全に
充填されるまで、導体を全ての側から同時に成長
させる。（第４図）付着された導体層の厚さは、
35〜50μmである。層の厚さが例えば40μmの導体
は、約20時間で付着する。この工程の場合、信号
コア上の導体をＸ方向およびＹ方向に導電結合す
る貫通孔も銅メツキされる。積層板の残りの表面
上に付着された銅ランドがあれば、短時間の集中
的エツチング・プロセスによつて除去される。

上述のプロセスは、回路板を形成する他の信号
コア、エネルギー供給コアまたはプレプレグに何
らの問題を生じることなく積層できる。全体的に
平面状の表面をもつエポキシ樹脂信号コアの製造
に適している。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明による
プリント回路製造方法は、ポジ型レジスト材を有
利に使用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図および第４図は本発明
によるプリント回路製造方法の各段階で得られる
回路状態の例を示す断面図である。 １……絶縁基板、２……第１フオトレジスト
層、３……金属障壁層、４……第２フオトレジス
ト層、６……アンダーカツト、７……トレンチ、
８……スルーホール、９……銅層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ めつきされたスルーホールによつて前側と後
   側が導電結合され、絶縁基板中に埋め込まれた金
   属導体構造を含むプリント回路の製造方法におい
   て、 (A) (a) 第１フオトレジスト層２を絶縁基板１上
   に付着させ乾燥し、 (b) 金属障壁層３を蒸着させ、乾燥し、 (c) 第２フオトレジスト層４を付着させ、乾燥
   する、ことによつてマトリツクスを生成し、 (B) 第２フオトレジスト層４面に上記導体構造を
   結像し、当該像に合せて露光し現像して、上記
   導体構造に対応するパターンを作成し、 (c) (a) エツチング・ロセスによつて、金属障壁
   層３をエツチングし、 (b) 上記エツチングされた金属障壁層をマスク
   として第１フオトレジスト層２をエツチング
   し、 (c) 絶縁基板を垂直エツチングして絶縁基板１
   中にトレンチを形成し、 (D) 上記エツチングされた絶縁基板中トレンチ部
   分を穿孔してスルーホール８を形成し、 (E) 磁界増強高エネルギ陰極スパツタリングによ
   つて、トレンチ７、スルーホール８および障壁
   層３の表面上に薄い銅層９を付着させ、 (F) 溶媒に浸漬して、第１フオトレジスト層２を
   金属障壁層３と一緒に除去し、 (G) 絶縁基板１中にエツチングされたトレンチ７
   およびスルーホール８に銅を無電解付着させ
   て、平面上表面をもつ信号コアをもたらすこと
   を特徴とするプリント回路製造方法。