JPH05152759A - マルチワイヤ配線板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】高性能厚付け無電解銅めっきによるポリイミド
系材料を使用したマルチワイヤ配線板の新たなスルーホ
ールめっき方法を提供すること。 【構成】ポリイミド、マレイミド及びこれらを変性した
もののうちから選択された基材、これらの材料のうちか
ら選択された２以上の材料の組合わせよりなる基材もし
くはこれらの材料から選択された１以上の材料と、その
他の材料より選択された１以上の材料との組合わせより
なる基材に回路加工をを行い、必要ならばこれらを接着
材を介して重ね合わせ加熱加圧して積層一体化した後、
布線用の接着剤を介して絶縁電線を引き回してプリプレ
グ等で固着し、その後、穴をあけ、必要ならばスミア除
去処理を施した後、露出した絶縁体表面に無電解銅めっ
きを析出させるための無電解銅めっき前処理を行い無電
解銅めっきを析出させること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ポリイミド系材料を使
用したマルチワイヤ配線板の製造方法、特にスルーホー
ルめっき方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ポリイミド、マレイミド及びこれ
らを変性した材料（以後ポリイミド系材料と称す）を使
用したマルチワイヤ配線板のスルーホールめっき方法
は、他のエポキシ基材の場合と同様に、スルーホール内
に無電解銅めっき感受性を与えるための無電解銅めっき
前処理を行った後、厚付け高性能無電解銅めっきを所望
の厚さ行うか、もしくは厚付け高性能無電解銅めっきを
薄く（１〜２０μｍ）付けた後、電解銅めっきを所望の
厚さ行うかのいずれかの方法によっていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】マルチワイヤ配線板で
は、基本的に無電解銅めっきによりスルーホールを形成
するため、スルーホールの小径化に伴うスルーホール開
口部付近と基板中央部付近とにおいて、めっき厚さが異
なるといういわゆる付きまわり性の問題がない。電解銅
めっきを併用する場合も無電解銅の下地が厚く電解銅が
薄いため、この問題は比較的楽になる傾向にある。しか
し、ポリイミド系材料には耐アルカリ性が低い材料が多
いという問題があり、高温、高アルカリ水溶液である無
電解銅めっき液に浸漬してスルーホールめっきを行う場
合に、スルーホールめっきボイドが発生し易く、これら
のボイドにより部品のはんだ実装時にボイド部よりガス
が吹き出してブローホールと呼ばれるはんだの空洞が形
成され信頼性が低下するという問題があった。また、小
径スルーホールにおいてはスルーホール内のめっき液の
流れが悪いため、耐アルカリ性が悪いポリイミド系材料
が溶解するばかりでなく、無電解銅めっき反応を阻害し
てめっきが薄くなるという問題もあった。

【０００４】なお、めっきボイドの原因は、スルーホー
ル内が全て銅に覆われて同皮膜が形成される前にめっき
の触媒及びもしくは触媒上に成長した銅粒子が、基板の
ポリイミド系材料がアルカリ溶液により溶解されると共
に洗い流されるためと推定されている。

【０００５】本発明は、以上述べられた問題点を解決す
ることを目的とした高性能厚付け無電解銅めっきによる
ポリイミド系材料を使用したマルチワイヤ配線板の新た
なスルーホールめっき方法を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、ポリイミド、
マレイミド及びこれらを変性したもののうちから選択さ
れた基材、これらの材料のうちから選択された２以上の
材料の組合わせよりなる基材もしくはこれらの材料から
選択された１以上の材料と、その他の材料より選択され
た１以上の材料との組合わせよりなる基材に回路加工を
を行い、必要ならばこれらを接着材を介して重ね合わせ
加熱加圧して積層一体化した後、布線用の接着剤を介し
て絶縁電線を引き回してプリプレグ等で固着し、その
後、穴をあけ、必要ならばスミア除去処理を施した後、
露出した絶縁体表面に無電解銅めっきを析出させるため
の無電解銅めっき前処理を行い無電解銅めっきを析出さ
せる。

【０００７】無電解めっき前処理は脱脂、コンディショ
ニング、ソフトエッチング、触媒付与、増感等の工程か
らなり、市販の薬液及びメーカ推奨プロセスが使用可能
である。例えば、脱脂とコンディショニングを同時に行
うもの、触媒付与工程が２液であるものなども使用でき
る。１回目の無電解銅めっきは、次工程の２回目の無電
解めっき前処理で完全に除去されてはならない。除去さ
れる要素としては、ソフトエッチング、触媒付与、増感
の各工程が考えられる。特にソフトエッチングでは使用
薬液の種類と処理時間で銅の除去量に大きな差があるた
め、最低めっき厚さを使用プロセスに合わせて定める必
要がある。１回目の無電解銅めっきで発生しためっきボ
イドは、そのままめっき時間を延長してめっき厚さを厚
くしても解消されず、また２回目の無電解めっきの析出
により当初ボイドであった部分とその他の部分とにめっ
き厚の大きな段差が形成されるため適当ではない。本発
明における検討では、１回目の無電解銅めっきの厚さは
１μｍから２０μｍが適当であり、さらに５μｍから１
５μｍが最適な条件であった。

【０００８】１回目の無電解銅めっきが終了した後、必
要ならば基板の水洗等の工程を行った後２回目の無電解
めっき前処理を行い、引き続き２回目の無電解銅めっき
を行う。２回目の無電解めっき前処理は１回目と条件的
に何等変更する必要はない。２回目の無電解銅めっき
は、めっき液としては１回目と条件変更する必要はな
く、めっき厚さにも当初ボイドであった部分が銅にカバ
ーされている限り厚さ制限はない。但し、通常スルーホ
ールめっきの最低厚さは各規格により定まっているた
め、当初ボイドであった部分のめっき厚さがそれを越え
るように設定しなければならない。本発明の検討では２
５μｍとした。

【０００９】基材がフィルム状のポリイミドを含む場
合、例えばポリイミドフレキシブル配線板とマルチワイ
ヤ配線板が合体したリジットフレックス配線板や、ポリ
イミドフィルム上に布線したフレキシブルマルチワイヤ
配線板であるような場合、通常厚付け無電解銅めっきに
よるスルーホールめっきが困難であるが、本発明の方法
によればめっきが可能である。フィルム状の基材として
は、耐アルカリ性の高いユーピレックス（宇部興産製，
商品名）ポリイミドフィルムが使用可能であるが、通常
は困難であるカプトン（東レデュポン製，商品名）やア
ピカル（カネカ製，商品名）等のポリイミドフィルムが
使用できる。無電解めっき前処理条件、無電解めっき条
件はエポキシ等の通常基材における条件から変更する必
要はない。

【００１０】基材がガラス繊維、ポリアラミド繊維など
の繊維もしくはこれらの織布ないし不織布により強化さ
れている場合、本発明によれば、強化繊維上のめっき付
着性が改善できる。一般に、強化繊維上では無電解めっ
き触媒の吸着性が悪く、特にガラス繊維は厚付け無電解
銅めっきにより溶解もあるため、めっきのカバーが悪い
傾向にあり、さらに樹脂がポリイミド系材料である場合
にはめっき付着性の悪さが助長される傾向にあるが、本
発明の方法によれば問題がない。

【００１１】基材がプラズマ溶射により形成されたセラ
ミック層を含む場合、通常厚付け無電解めっきによるス
ルーホールめっきは、セラミック層部分においてめっき
ボイドが発生し易く、さらに樹脂がポリイミド系材料で
ある場合にはめっき付着性の悪さが助長される傾向にあ
るが、本方法によれば大幅に改善される。セラミックと
してはコージェライト、アルミナ、ジルコニア、ムライ
トが使用できる。

【００１２】基材がポーラスなセラミックに樹脂を含浸
したもの及び添加剤を含む基剤の場合にも、強化繊維材
やプラズマ溶射材と同様なめっき付着性の悪さがある
が、本方法によれば大幅に改善される。

【００１３】積層接着用の接着材料としては、配線板分
野で一般的に用いられている縮合反応が終了した縮合型
ポリイミドもしくはこれを変性した材料よりなる接着
剤、付加型のマレイミドもしくはこれを変性した材料よ
りなる接着剤、エポキシ樹脂もしくはフェノキシ樹脂も
しくはこれらの混合材料よりなる接着剤、エポキシ樹脂
もしくはフェノキシ樹脂とニトリルゴムよりなる接着
剤、アクリルゴム系接着剤、ブチラール系接着剤もしく
はこれら接着用材料の混合組成よりなる接着剤から選択
される接着材料が使用可能である。基材も接着材もポリ
イミド系である場合は、本発明のめっき方法による改善
効果が大きい。

【００１４】接着材は、強化繊維布に樹脂を塗布乾燥し
たプリプレグと樹脂単体もしくは添加剤を加えた樹脂を
フィルム樹状にしたドライフィルムのいずれの形状でも
よい。接着材もポリイミド系である場合は、本発明のめ
っき方法による改善効果が大きい。

【００１５】工程Ａ及び工程Ｂの間に電解銅めっき工程
を付加することは、本発明の趣旨に何等障害がない、ま
た工程Ａ及び工程Ｂの後に電解銅めっき工程、電解はん
だめっき工程、電解金めっき工程等を付加することは、
本発明の趣旨に何等障害がない。

【００１６】工程Ａ及び工程Ｂの間に無電解めっき前処
理工程と電解銅めっき工程を付加することは、本発明の
趣旨に何等障害がない。この場合、新たに付加した無電
解めっき前処理工程によって吸着した無電解めっき触媒
に対し電解銅めっきによる電流の流れ込みにより、めっ
き不析出部がある程度銅によってカバーされる。電解銅
めっきの厚さは、工程Ｂの無電解めっき前処理により溶
解されない程度あればよい。工程Ｂは電解銅めっきによ
ってもカバーされなかった部分にめっきを析出させる。
なお、電解銅めっきは硫酸銅めっき、無電解めっき前処
理は触媒の吸着料が多いものが適当である。

【００１７】

【作用】効果の要因は現在のところ明らかになっていな
い。しかし、以下に述べるような推定がされている。

【００１８】スルーホール内のめっき付性とスルーホー
ル内に露出した銅の面積とにはある程度の関連性が認め
られており、全くスルーホール内に内層銅箔の露出がな
い場合の方が露出がある場合に比較してめっきボイド欠
陥が多い傾向にある。この原因として、銅近傍に存在す
るめっき触媒に対して銅上で進行する無電解銅めっき反
応より還元電流が流れ込み、析出速度あるいは触媒活性
の増大、析出銅による触媒のカバーと皮膜固定化が繰返
し進行するためと考えられる。本発明の作用をこの仮説
により説明すれば、１回目のめっきによりスルーホール
内の同面積を著しく増大させることにより、２回目の初
期的めっき析出反応を著しく加速させめっき阻害要因に
打ち勝つことである。

【００１９】

【実施例】変性ポリイミド銅張積層板（日立化成工業
（株）製、商品名ＭＣＬ Ｉ−６７）に回路加工を施
し、変性ポリイミドプリプレグ（日立化成工業（株）
製、商品名ＧＩＡ−６７Ｎ）を積層接着した後、布線用
接着剤（日立化成工業（株）製、商品名ＡＳ−１０２）
をラミネートし布線用基板を得た。この布線用基板にポ
リイミド絶縁電線を数値制御布線機により布線し、上記
変性ポリイミドプリプレグにより積層固着すると共に銅
箔を外側に積層した。このようにして得られた２枚の布
線基板に内層接着前処理として黒色酸化銅処理及びさら
にそのアルカリ性ジメチルアミンボランによる還元処理
を施して、さらにこれらを前記プリプレグにより多層接
着し、多層マルチワイヤ配線板（板厚３．５mm）を得
た。これにφ０．５mmの穴をあけ、アルカリ過マンガン
酸によりスミア除去を行った。次にクリーナーコンディ
ショナー（日立化成工業（株）製、商品名ＣＬＣ２０
１）、過硫酸アンモニウムソフトエッチング、触媒付与
（日立化成工業（株）製、商品名ＨＳ２０１ＢＫ）、増
感（日立化成工業（株）製、商品名ＡＤＰ２０１）を主
工程とする無電解めっき前処理工程を行った後、厚付け
高性能無電解銅めっき液に８時間浸漬して約１５μｍの
銅を析出させた。次に、２回目の無電解めっき前処理工
程を１回目と同様に行った後、１回目と同じ厚付け高性
能無電解銅めっき液によって銅を約２５μｍ析出させ
た。

【００２０】比較例１ 次に比較例１として一般的な厚付け高性能無電解銅めっ
きによるめっきを行った。基材及び穴径は実施例と同じ
とした。穴あけ後、実施例と同一の無電解めっき前処理
工程を行い実施例と同一の厚付け高性能無電解銅めっき
により約４０μｍの銅を析出させた。

【００２１】以上に示した本発明の実施例及び比較例に
より銅めっきを行った各配線板の特性を表１に示す。本
発明の方法によれば、めっき付きまわり性、ブローホー
ル発生率とも良好な結果が得られる。

【００２２】

【表１】 本実施例及び比較例で用いた厚付け用の高性能無電解銅
めっきの液組成例を以下に示す。 硫酸銅５水塩 ：１０ ｇ／ｌ エチレンジアミン四酢酸四ナトリウム塩 ：５０ ｇ／ｌ ３６％ホルムアルデヒド水溶液 ： ３ｍｌ／ｌ α，α′−ジピリジル ：２０ｍｇ／ｌ ポリエチレングリコールモノメチルエーテル ： １ ｇ／ｌ ｐＨ（水酸化ナトリウムによって） ：１２．３ 温度 ：７０℃

【００２３】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の方法に
よれば、厚付け高性能無電解銅めっきが適用しにくかっ
たポリイミド系材料を用いた基材にも厚付け高性能無電
解銅めっきが適用可能となり、めっき付きまわり性、ブ
ローホール発生率とも良好なポリイミド系材料を用いた
マルチワイヤ配線板の製造が可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に方法によりめっきされたマルチワイヤ
配線板のスルーホールの断面の一部分である。

【符号の説明】

１ 第１の無電解銅めっき層 ２ 第２の無電解銅めっき層 ３ 銅箔層 ４ 溶射セラミック層 ５ 絶縁電線の固定及び溶射セラミック層付銅箔の接
着用ポリイミドプリプレグ ６ ポリイミド基材ないしプリプレグ ７ 絶縁電線のポリイミド絶縁層 ８ 絶縁電線の銅芯線 ９ 絶縁電線の引き回し固着用接着材 １０ ポリイミドフィルム １１ 銅箔／ポリイミドフィルム接着用接着剤 １２ 第１の無電解銅めっき時に形成されるめっきボイ
ド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 片岡 浩幸 茨城県下館市大字小川1500番地 日立化成 工業株式会社電子部品事業部内 (72)発明者 菅沼 光輝 茨城県下館市大字小川1500番地 日立化成 工業株式会社電子部品事業部内

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基材に絶縁電線を引き回して固着し、め
   っきしたスルーホール、ブラインドビアホールないしイ
   ンタースティシャルビアホールにより電気的導通を行う
   配線板において、基材に絶縁電線を引き回して固着した
   後、穴をあけ、以下に示す工程Ａ、Ｂを順次行うことを
   特徴とするマルチワイヤ配線板の製造方法。 工程Ａ 絶縁性材料に無電解銅めっき受容性を与えるた
   めに無電解銅めっき触媒をスルーホール内を含む基材表
   面に付着させるための無電解銅めっき前処理を行った
   後、少なくとも工程Ｂの無電解銅めっき前処理において
   完全に除去されるに至らない１〜２０μｍの厚さに厚付
   け用の無電解銅めっきによりめっきを行う。 工程Ｂ 工程Ａを終了した基材に無電解銅めっき受容性
   を与えるために無電解銅めっき触媒をスルーホール内を
   含む基材表面に付着させるための無電解銅めっき前処理
   を行った後、所望の厚さまで厚付け用の無電解銅めっき
   によりめっきを行う。
2. 【請求項２】 基材が、ポリイミド、マレイミド及びこ
   れらを変性したもののうちから選択された基材、これら
   の材料のうちから選択された２以上の材料の組合わせよ
   りなる基材もしくはこれらの材料から選択された１以上
   の材料とその他の材料より選択された１以上の材料との
   組合わせよりなる基材であることを特徴とする特許請求
   項の範囲第１項記載の方法。
3. 【請求項３】 基材が、フィルム状であることを特徴と
   する特許請求の範囲第２項記載の方法。
4. 【請求項４】 基材が強化繊維を含むことを特徴とする
   特許請求の範囲第２項記載の方法。
5. 【請求項５】 基材がプラズマ溶射により形成されたセ
   ラミック層を含むことを特徴とする特許請求の範囲第２
   項記載の方法。
6. 【請求項６】 基材がポーラスなセラミックに樹脂を含
   浸したものであることを特徴とする特許請求の範囲第２
   項記載の方法。
7. 【請求項７】 基材が、アルミナ、シリカ、ジルコニ
   ア、カオリン、炭酸カルシウム、ガラス粉末、チタン
   白、コージェライト等の無機フィラー及びこれらに樹脂
   あるいはカップリング剤を塗布したもの及びこれらに無
   電解めっき触媒を吸着させたもの、もしくはポリフルオ
   ロエチレンポリマーないしコポリマー類、ポリエーテル
   エーテルケトン、ポリサルホン、ポリエーテルサルホ
   ン、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンオキ
   サイド、エポキシ、ポリイミド等の有機フィラー、及び
   金属−有機物複合化合物よりなる無電解めっき触媒から
   選択される１以上の添加剤を含む事を特徴とする特許請
   求の範囲第２項記載の方法。
8. 【請求項８】 基材が前述した基剤と接着材との複合材
   料であり、接着材が縮合反応が終了した縮合型ポリイミ
   ドもしくはこれを変性した材料よりなる接着剤、付加型
   のマレイミドもしくはこれを変性した材料よりなる接着
   剤、エポキシ樹脂もしくはフェノキシ樹脂もしくはこれ
   らの混合材料よりなる接着剤、エポキシ樹脂もしくはフ
   ェノキシ樹脂とニトリルゴムよりなる接着剤、アクリル
   ゴム系接着剤、ブチラール系接着剤もしくはこれら接着
   用材料の混合組成よりなる接着剤から選択される接着材
   料を主構成要素とすることを特徴とする特許請求の範囲
   第２項記載の方法。
9. 【請求項９】 接着材が、プリプレグもしくはドライフ
   ィルムであることを特徴とする特許請求の範囲第８項記
   載の方法。
10. 【請求項１０】 基材に穴をあけた後、工程Ａ、電解銅
    めっき工程、工程Ｂを順次行うことを特徴とする特許請
    求の範囲第１項から第９項に記載された方法。
11. 【請求項１１】 基材に穴をあけた後、工程Ａ、工程
    Ｂ、電解銅めっき工程を順次行うことを特徴とする特許
    請求の範囲第１項から第９項に記載された方法。
12. 【請求項１２】 基材に穴をあけた後、工程Ａ、無電解
    めっき前処理工程、電解銅めっき工程、工程Ｂを順次行
    うことを特徴とする特許請求の範囲第１項から第９項に
    記載された方法。