JPH06132654A - 多層配線板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 薬液を用いた化学的処理の問題を解決しつつ
層間接着性を高める。 【構成】 絶縁基板１と表面の銅２から構成される内層
材３の銅２の表面を電離気体で処理することによって粗
面化する。この内層材３を用いて積層成形することによ
って多層配線板Ａを製造する。薬液を用いた化学的処理
をおこなう必要なく電離気体による処理で銅２の表面に
粗面を形成し、層間の接着性を高める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、銅の回路を形成した内
層材を用いた多層配線板の製造方法、特に内層材の銅の
表面処理に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】多層配線板は、絶縁基板１の表面に銅箔
等で構成される銅２の層を設けて図７（ａ）のような内
層材３を作成し、銅２の層をエッチング加工等して回路
形成した後、プリプレグを介して銅箔等で構成される外
層材５を重ねて加熱加圧成形することによって、図７
（ｃ）のようにプリプレグによる絶縁接着層６で内層材
３に外層材５を積層接着することによって製造される。
そしてこの多層配線板Ａには図７（ｄ）のようにスルー
ホール７を孔明け加工すると共に、さらに図７（ｅ）の
ようにスルーホール７の内周に銅めっき８を施してスル
ーホール７内を電気的に導通させることによって、製造
される。

【０００３】この多層配線板Ａにあっては、内層材３に
形成した銅２の回路と外層材５を積層させるプリプレグ
による絶縁接着層６との接着性を確保することが必要で
あるが、樹脂からなる絶縁接着層６と銅２との接着性は
一般に低いことが多く、多層配線板の使用条件によって
は機械的、熱的な作用で接着力が低下し、銅２と絶縁接
着層６との間に剥離が生じるおそれがあるという問題が
あった。

【０００４】そこで、銅２の表面を粗面化し、銅２と絶
縁接着層６との接着性を高めることが試みられている。
例えば、特開昭６３−１５７４９５号公報では、銅配線
表面をリン酸イオン、縮合リン酸イオン及び亜塩素酸イ
オンを含むｐＨが７〜１４で示される水溶液により酸化
処理することによって、針状晶の銅酸化物４を図７
（ｂ）のように銅の表面に形成して粗面化し、銅２と絶
縁接着層６との接着性を高めるようにしている。また、
特開昭５７−６０８９７号公報では、酢酸アンモニウ
ム、塩化アンモニウムを主剤とする水溶液に配線回路板
を浸漬して、銅の導電回路表面を酸化処理することによ
って、同様に図７（ｂ）のように銅の表面を粗面化し、
銅２と絶縁接着層６との接着性を高めるようにしてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしこれらはいずれ
も、薬液を用いた化学的処理によるものであり、処理後
の乾燥工程での光熱費や、薬液使用後の廃液処理費や、
薬液のランニングコストなどにより、工程としてコスト
高になるものである。さらに薬液のうち銅表面に作用を
及ぼす量は薬液全体量から比べると少量であって殆どが
資源・エネルギーの浪費となるものであり、しかもこの
ような薬液を用いることによって作業環境や地球環境を
悪化させるという問題もある。また、図７（ｂ）のよう
に銅２の表面を粗面化するために酸化処理して銅２の表
面に銅酸化物４を形成すると、スルーホール７を孔明け
加工した後にスルーホール７の内周に銅めっき８をおこ
なう際に、めっき液の酸にスルーホール７の内周に露出
する銅酸化物４が溶解されて侵食されるいわゆるハロー
イング１１が図７（ｅ）に図示するように発生し、外観
不良となるばかりでなく、高密度化された多層配線板に
おいては導通信頼性や絶縁信頼性、耐熱信頼性、接着信
頼性等の信頼性が低下するおそれがあるという問題もあ
った。

【０００６】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、薬液を用いた化学的処理の問題を解決しつつ層間
接着性を高めることができ、併せてハローインの発生を
防ぐことができる多層配線板の製造方法を提供すること
を目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る多層配線板
の製造方法は、絶縁基板と表面の銅から構成される内層
材の銅の表面を電離気体で処理することによって粗面化
し、この内層材を用いて積層成形することを特徴とする
ものである。本発明にあって、銅の表面を電離気体で粗
面化処理するにあたって、複数のガスを用いて複数段階
で粗面化をおこなうことができる。

【０００８】また本発明にあって、銅の表面を電離気体
で粗面化処理するにあたって、銅表面にプラズマ電位よ
りも低いマイナスのバイアス電圧を付与して処理するこ
とができる。さらに本発明では、銅の表面を電離気体で
粗面化処理するにあたって、銅表面の近傍に磁場を形成
しながら処理するようにしてもよい。

【０００９】また本発明では、電離気体で粗面化処理さ
れた銅の表面に後処理をおこなうようにしてもよい。ま
た本発明では、内層材を電離気体で粗面化処理した後、
真空状態を保持して積層成形することができる。さらに
本発明では、内層材を電離気体で粗面化処理した後、電
離気体雰囲気下で積層成形するようにしてもよい。

【００１０】以下、本発明を詳細に説明する。絶縁基板
１はエポキシ樹脂含浸ガラス布基材積層板や、ポリイミ
ド樹脂含浸ガラス布基材積層板などの積層板で形成した
ものを用いることができるものであり、この絶縁基板１
に銅箔等の銅２を積層したものとして図１（ａ）のよう
な内層材３を作成することができる。そしてまずこの銅
２の表面を電離気体で処理する。ここで本発明でいう電
離気体とは、プラズマあるいはイオンビーム等で構成さ
れるものであればよく、特に制限されない。このように
電離気体で処理することによって、イオンによる衝撃等
で銅２の表面には図１（ｂ）に示すように粗面９を形成
することができるものである。電離気体によるこの粗面
化処理は、内層材１の銅２から回路パターンを形成する
前でも後でもいずれでもよく、さらには内層材１に積層
する前の銅箔の状態でおこなうようにしてもよい。

【００１１】上記のようにして内層材３の銅２の表面を
粗面化処理した後、プリプレグを介して銅箔等で構成さ
れる外層材５を重ねて加熱加圧成形あるいは加圧成形す
ることによって、図１（ｃ）のようにプリプレグによる
絶縁接着層６で内層材３に外層材５を積層接着して、多
層配線板Ａを製造することができるものである。そして
この多層積層板Ａに図１（ｄ）のようにスルーホール７
を孔明け加工すると共に、さらに図１（ｅ）のようにス
ルーホール７の内周に銅めっき８を施してスルーホール
７内を電気的に導通させることによって仕上げることが
できる。

【００１２】

【作用】内層材の銅の表面を電離気体で処理して粗面化
しているために、薬液を用いた化学的処理をおこなう必
要なく、粗面によるアンカー効果で銅と絶縁接着層との
接着性を高めることができる。また電離気体による処理
で粗面化しているために、銅の表面を酸化する場合のよ
うなハローイング現象の問題がなくなる。

【００１３】

【実施例】次に、本発明を実施例によってさらに詳しく
説明する。 （実施例１）厚み１ｍｍの絶縁基板（エポキシ樹脂含浸
ガラス布基材積層板）の表裏両面に厚み３５μｍの銅箔
を積層して作成される内層材３を図２に示すように試料
処理室１３に入れて上下の電極１４，１５間のサンプル
ホルダー１９にセットし（試料処理室１３のケーシング
が電極１５を兼ねる）、試料処理室１３内を０．００１
Ｔｏｒｒ以下に減圧した。この後に、試料処理室１３内
にガス導入口１６からアルゴンガスを導入してアルゴン
ガス雰囲気にし、０．１Ｔｏｒｒの一定圧力下で高周波
入力５００Ｗ、周波数１３．５６ＭＨｚの条件でグロー
放電させ、発生する電離気体（プラズマ）で内層材３を
数秒〜数分間処理した。図２において１７は放電用高周
波電源である。

【００１４】このとき、内層材３の銅の表面に入射する
イオンの運動エネルギーを高めて効率良く粗面化を進め
るために、内層材３の銅２表面に−１００Ｖのバイアス
電圧をバイアス用可変直流電源１８から印加した。この
ようにして電離気体で粗面化処理をおこなった後に、内
層材３の上下に厚み０．１ｍｍのプリプレグ（エポキシ
樹脂含浸ガラス布基材）を３枚及び厚み２０μｍの銅箔
を重ね、加熱加圧積層成形することによって４層構成の
多層配線板を作成した。

【００１５】この多層配線板について銅２と絶縁接着層
６との接着力を９０°ピール強度にて測定したところ、
測定した１００個の総てのサンプルにおいて１．０ｋｇ
ｆ／ｃｍを上回り、良好な機械的接着力が得られた。ま
た煮沸２時間処理後の銅２と絶縁接着層６との接着力を
９０°ピール強度にて測定したところ、測定した１００
個の総てのサンプルにおいて１．０ｋｇｆ／ｃｍを上回
り、良好な熱的接着力が得られた。

【００１６】（実施例２）実施例１と同様な内層材３を
図３に示すように試料処理室１３に入れて上下の電極１
４，１５間にセットし、試料処理室１３内を０．００１
Ｔｏｒｒ以下に減圧した。この後に、試料処理室１３内
にガス導入口１６からアルゴンガスを導入してアルゴン
ガス雰囲気にし、０．１Ｔｏｒｒの一定圧力下で高周波
入力５００Ｗ、周波数１３．５６ＭＨｚの条件でグロー
放電させ、発生する電離気体（プラズマ）で内層材３を
数秒〜数分間処理した。

【００１７】このとき、内層材３の近傍のアルゴンイオ
ンの空間密度を高めて効率良く粗面化を進めるために、
内層材３の近傍に高密度プラズマ発生用磁石２０を設け
て内層材３に平行な磁場を形成させるようにした。図５
において３７は磁力線を示す。そして実施例１と同様に
して多層配線板を作成したところ、この実施例２にあっ
ても、接着性は実施例１と同等のものであった。

【００１８】（実施例３）実施例１と同様な内層材３を
試料処理室１３に入れて上下の電極１４，１５間にセッ
トし、試料処理室１３内を０．００１Ｔｏｒｒ以下に減
圧した。この後に試料処理室１３内にガス導入口１６か
らクリプトンガスを導入してクリプトンガス雰囲気に
し、０．１Ｔｏｒｒの一定圧力下で高周波入力５００
Ｗ、周波数１３．５６ＭＨｚの条件でグロー放電させ、
発生する電離気体で内層材３を数秒〜数分間処理し、粗
く粗面化処理した。

【００１９】次に、再び試料処理室１３内を０．００１
Ｔｏｒｒ以下に減圧し、試料処理室１３内にガス導入口
１６からクリプトンガスよりも粒子径の小さなヘリウム
ガスを導入してヘリウムガス雰囲気にし、０．１Ｔｏｒ
ｒの一定圧力下で高周波入力５００Ｗ、周波数１３．５
６ＭＨｚの条件でグロー放電させ、発生する電離気体で
内層材３を数秒〜数分間処理し、細かく粗面化処理し
た。

【００２０】このように２段階で電離気体によって粗面
化処理した内層材３の上下に厚み０．１ｍｍのプリプレ
グを３枚及び厚み２０μｍの銅箔を重ね、加熱加圧積層
成形することによって４層構成の多層配線板を作成し
た。この多層配線板について銅２と絶縁接着層６との接
着力を９０°ピール強度にて測定したところ、測定した
１００個の総てのサンプルにおいて１．２ｋｇｆ／ｃｍ
を上回り、実施例１よりも更に高い機械的接着力が得ら
れた。また煮沸２時間処理後の銅２と絶縁接着層６との
接着力を９０°ピール強度にて測定したところ、測定し
た１００個の総てのサンプルにおいて１．２ｋｇｆ／ｃ
ｍを上回り、実施例１よりも更に高い熱的接着力が得ら
れた。

【００２１】（実施例４）実施例１と同様な内層材３を
試料処理室１３に入れて上下の電極１４，１５間にセッ
トし、試料処理室１３内を０．００１Ｔｏｒｒ以下に減
圧した。この後に、試料処理室１３内にガス導入口１６
からアルゴンガスを導入してアルゴンガス雰囲気にし、
０．１Ｔｏｒｒの一定圧力下で高周波入力５００Ｗ、周
波数１３．５６ＭＨｚの条件でグロー放電させ、発生す
る電離気体で内層材３を数秒〜数分間処理した。

【００２２】このようにして粗面化処理をおこなった後
に（図４（ａ）に粗面化処理して銅２の表面に粗面９を
形成した状態を図示する）、再び試料処理室１３内を
０．００１Ｔｏｒｒ以下に減圧し、図４（ｂ）のように
ガス導入口２１からアセチルアセトナート銅の蒸発ガス
を内層材３の上に導入して試料処理室１３内を０．１Ｔ
ｏｒｒにし、内層材３の銅２の表面を２００℃に加熱し
て熱ＣＶＤ（化学蒸着）をおこない、銅２の表面の粗面
９において分解された銅を気相成長させて図４（ｃ）の
ように粗面９を深いものに成長させた。

【００２３】上記のようにして還元処理をおこなった
後、実施例１と同様にして、内層材３の上下に厚み０．
１ｍｍのプリプレグを３枚及び厚み２０μｍの銅箔を重
ねて積層成形することによって４層構成の多層積層板を
作成した。この多層配線板について銅２と絶縁接着層６
との接着力を９０°ピール強度にて測定したところ、測
定した５０個の総てのサンプルにおいて１．２ｋｇｆ／
ｃｍを上回り、実施例１よりも更に高い機械的接着力が
得られた。また煮沸２時間処理後の銅２と絶縁接着層６
との接着力を９０°ピール強度にて測定したところ、測
定した１００個の総てのサンプルにおいて１．２ｋｇｆ
／ｃｍを上回り、実施例１よりも更に高い熱的接着力が
得られた。

【００２４】尚、この実施例では、銅２を電離気体で粗
面化処理した後の処理で粗面９をさらに大きくするため
に、ＣＶＤで銅を気相成長させているが、手段はＣＶＤ
に限られるものではない。また後処理として形成するの
はこのような銅に限られるものではなく、金属導電体や
酸化防止材のようなものでもよい。 （実施例５）実施例１と同様な内層材３を試料処理室１
３に入れて上下の電極１４，１５間にセットし、試料処
理室１３内を０．００１Ｔｏｒｒ以下に減圧した。この
後に、試料処理室１３内にガス導入口１６からアルゴン
ガスを導入してアルゴンガス雰囲気にし、０．１Ｔｏｒ
ｒの一定圧力下で高周波入力５００Ｗ、周波数１３．５
６ＭＨｚの条件でグロー放電させ、発生する電離気体で
内層材３を数秒〜数分間処理した。この後に再び減圧を
おこない、試料処理室１３内を０．００１Ｔｏｒｒ以下
にした。

【００２５】試料処理室１３は図５に示すように、ゲー
トバルブ２４を介して真空積層成形室２５と接続してあ
り、試料処理室１３と真空成形室２５との間にベルトコ
ンベア等の搬送装置３０が設けてある。真空積層成形室
２５内も試料処理室１３内と同じ０．００１Ｔｏｒｒ以
下に減圧してあり、減圧処理をおこなった後の内層材３
を搬送装置２６で真空積層成形室２５内に送って、この
内層材３の上下にそれぞれ３枚のプリプレグ２６と厚み
２０μｍの銅箔２７を外層材として重ね、これを一組と
してアルミニウム板で作成した成形プレート２８間に挟
み、さらにこれを多段に重ねてプレス盤２９間にセット
し、加熱加圧して積層成形することによって４層構成の
多層配線板を作成した。

【００２６】この多層積層板について銅２と絶縁接着層
６との接着力を９０°ピール強度にて測定したところ、
測定した１００個の総てのサンプルにおいて１．２ｋｇ
ｆ／ｃｍを上回り、実施例１の場合よりもさらに高い接
着力が得られた。また煮沸２時間処理後の銅２と絶縁接
着層６との接着力を９０°ピール強度にて測定したとこ
ろ、測定した１００個の総てのサンプルにおいて１．２
ｋｇｆ／ｃｍを上回り、実施例１よりも更に高い接着力
が得られた。

【００２７】（実施例５）上記実施例５と同様にして内
層材３を還元処理すると共に積層成形するに際して、図
６に示すように放電用高周波電源３３に接続した電極３
１，３２間で放電させてアルゴンプラズマを発生させ、
その輻射熱によって加熱しつつ積層成形をおこなった。
このようにプラズマを発生させた電離雰囲気下にして輻
射熱で加熱して積層成形をおこなうことによって、加熱
が均一になり、内層材３とプリプレグ２６と銅箔２７の
層間の接着を均一におこなうことができるものである。
ちなみに、従来の伝熱方式の接着力の偏差平行和が０．
４４ｋｇｆ／ｃｍであるのに対して、プラズマによる輻
射熱方式では０．０２ｋｇｆ／ｃｍであった。

【００２８】

【発明の効果】上記のように本発明は、絶縁基板と表面
の銅から構成される内層材の銅の表面を電離気体で処理
することによって粗面化するようにしたので、薬液を用
いた化学的処理をおこなう必要なく電離気体による処理
で銅の表面に粗面を形成することができ、粗面によるア
ンカー効果で銅と絶縁接着層との接着性を高めることが
できるものである。またこのように電離気体による処理
で粗面化しているので、銅の表面を酸化して粗面化する
場合のようなハローイング現象の問題がなくなるもので
ある。

【００２９】また、銅の表面を電離気体で粗面化処理す
るにあたって、複数のガスを用いて複数段階で粗面化を
おこなうようにしたので、ガスの種類の選択によって粗
面化の粗密の程度を任意に設定することが可能になるも
のである。さらに、銅の表面を電離気体で粗面化処理す
るにあたって、銅表面にプラズマ電位よりも低いマイナ
スのバイアス電圧を付与して処理するようにしたので、
イオンの運動エネルギーを高めて粗面化を効率良く進め
ることができるものである。

【００３０】また、銅の表面を電離気体で粗面化処理す
るにあたって、銅表面の近傍に磁場を形成しながら処理
するようにしたので、イオンの空間密度を高めて効率良
く粗面化を進めることができるものである。さらに、内
層材を電離気体で粗面化処理した後、真空状態を保持し
て積層成形するようにしたので、積層成形による層間接
着性をさらに高めることができるものである。

【００３１】また、内層材を電離気体で粗面化処理した
後、電離気体雰囲気下で積層成形するようにしたので、
電離気体による輻射熱で均一に加熱して積層成形をおこ
なうことができ、層間の接着力を均一化することができ
るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における製造方法の各工程を示すもので
あり、（ａ）乃至（ｅ）はそれぞれ断面図である。

【図２】プラズマ処理を示す概略断面図である。

【図３】高密度プラズマ発生用磁石を用いたプラズマ処
理を示す概略断面図である。

【図４】プラズマＣＶＤの処理を示すものであり、
（ａ）乃至（ｃ）はそれぞれ概略図である。

【図５】真空積層成形を示す概略断面図である。

【図６】プラズマによる加熱を併用した積層成形を示す
概略図である。

【図７】従来例における製造方法の各工程を示すもので
あり、（ａ）乃至（ｅ）はそれぞれ断面図である。

【符号の説明】

１ 絶縁基板 ２ 銅 ３ 内層材 ５ 外層材 ６ 絶縁接着層

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁基板と表面の銅から構成される内層
   材の銅の表面を電離気体で処理することによって粗面化
   し、この内層材を用いて積層成形することを特徴とする
   多層配線板の製造方法。
2. 【請求項２】 銅の表面を電離気体で粗面化処理するに
   あたって、複数のガスを用いて複数段階で粗面化をおこ
   なうようにしたことを特徴とする請求項１に記載の多層
   配線板の製造方法。
3. 【請求項３】 銅の表面を電離気体で粗面化処理するに
   あたって、銅表面にプラズマ電位よりも低いマイナスの
   バイアス電圧を付与して処理するようにしたことを特徴
   とする請求項１又は２に記載の多層配線板の製造方法。
4. 【請求項４】 銅の表面を電離気体で粗面化処理するに
   あたって、銅表面の近傍に磁場を形成しながら処理する
   ようにしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか
   に記載の多層配線板の製造方法。
5. 【請求項５】 電離気体で粗面化処理された銅の表面に
   後処理をおこなうことを特徴とする請求項１乃至４のい
   ずれかに記載の多層配線板の製造方法。
6. 【請求項６】 内層材を電離気体で粗面化処理した後、
   真空状態を保持して積層成形するようにしたことを特徴
   とする請求項１乃至５のいずれかに記載の多層配線板の
   製造方法。
7. 【請求項７】 内層材を電離気体で粗面化処理した後、
   電離気体雰囲気下で積層成形するようにしたことを特徴
   とする請求項１乃至６のいずれかに記載の多層配線板の
   製造方法。