JPH06152089A - 印刷配線板及びその製造方法 - Google Patents

印刷配線板及びその製造方法

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JPH06152089A
JPH06152089A JP4271303A JP27130392A JPH06152089A JP H06152089 A JPH06152089 A JP H06152089A JP 4271303 A JP4271303 A JP 4271303A JP 27130392 A JP27130392 A JP 27130392A JP H06152089 A JPH06152089 A JP H06152089A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】金属芯材と有機絶縁層とが強固に接着されてい
るために高温多湿下でも有機絶縁層の金属芯材からの剥
離がなく、また、スルーホール内の銅メッキを行うこと
も容易な、金属芯材の印刷配線板及びその製造方法を提
供する。 【構成】アルミニウム等から成る金属芯材上に、前記金
属芯材を保護するためのニッケル層等の保護用金属メッ
キ層及び接着強化用金属酸化物層を介して、有機絶縁層
を形成した。前記接着力強化用金属酸化物層を利用する
ことにより、有機樹脂材系の接着剤を利用する場合より
も、有機絶縁層の金属芯材からの剥離を有効に防止する
ことができる。また、前記接着力強化用金属酸化物層の
形成過程で用いる強アルカリ液との接触等の金属芯材を
侵食する工程から、前記保護用金属メッキ層が金属芯材
を保護することができる。また、前記保護用金属メッキ
層はスルーホール用の銅メッキの際に使用する強アルカ
リ液から金属芯材を保護するので、スルーホール内の銅
メッキを容易に即ち金属芯材に直接的に行うことができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はアルミニウム等の金属材
料を芯材とする印刷配線板(PWB:Printed
Wiring Board)に関する。
【0002】
【従来の技術】印刷配線板には有機絶縁材料を芯材とす
るもの、セラミック等の無機絶縁材料を芯材とするも
の、及び、金属材料を芯材とする金属芯基板(Meta
l Cored Board)とが知られている。此等
の内、金属材料、特にアルミニウムを芯材とする基板
は、放熱性や機械的強度等に優れており、近年の高密度
実装用の基板に適している。アルミニウムを芯材とする
従来の金属芯基板は、例えば特開昭61−13155
2、同62−132392、及び、同63−98179
に記載されているように、アルミニウム芯材の上に有機
絶縁層が形成され、有機絶縁層の上に配線層が形成され
ている構造が一般的であった。アルミニウム芯材の表面
には酸化アルミニウムが形成されているのが通常である
と思われる。
【0003】ところが、このような従来構造では、アル
ミニウム芯材と有機絶縁層との接着力が十分でなく、高
温多湿な環境下では有機絶縁層がアルミニウム芯材から
剥離する場合があった。また、このような従来構造で
は、アルミニウム芯材に形成したスルーホール用貫通孔
の内周面上に導電路用の銅メッキを形成しようとする
と、銅メッキ工程で使用する強アルカリ液によってアル
ミニウム芯材が侵食されてしまうという問題があった。
また、特開昭62−48089の第2図には、アルミニ
ウム芯材等の金属芯1の上にニッケル等の易半田性金属
のメッキ層2が形成され、その上に接着剤層5を介して
電気絶縁層3が形成された金属芯基板が示されている。
しかし、接着剤層5として示されているのは、有機材系
の接着剤の範囲に限られており、メッキ層2と電気絶縁
層3との間の接着力は必ずしも十分ではなかく、前述の
従来構造と同様に、高温多湿な環境下で有機絶縁層がア
ルミニウム芯材から剥離する場合があった。
【0004】
【解決しようとする問題点】本発明の目的は、金属芯材
と有機絶縁層とが強固に接着されているために高温多湿
下でも有機絶縁層の金属芯材からの剥離がなく、また、
スルーホール内の銅メッキを行うことも容易な、金属芯
材の印刷配線板及びその製造方法を提供することであ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明は、アルミニウム等から成る金属芯材上に、前
記金属芯材を保護するためのニッケル層等の保護用金属
メッキ層及び接着強化用金属酸化物層を介して、有機絶
縁層を形成した。前記接着力強化用金属酸化物層を利用
することにより、有機樹脂材系の接着剤を利用する場合
よりも、有機絶縁層の金属芯材からの剥離を有効に防止
することができる。また、前記接着力強化用金属酸化物
層の形成過程で用いる強アルカリ液との接触等の金属芯
材を侵食する工程から、前記保護用金属メッキ層が金属
芯材を保護することができる。また、前記保護用金属メ
ッキ層はスルーホール用の銅メッキの際に使用する強ア
ルカリ液から金属芯材を保護するので、スルーホール内
の銅メッキを容易に即ち金属芯材に直接的に行うことが
できる。
【0006】
【実施例】図1には本発明に係る印刷配線板の一実施例
が示されている。アルミニウム芯材1を芯材とする印刷
配線板にはスルーホール2が形成されている。アルミニ
ウム芯材1の表面は保護用金属メッキ層としてのニッケ
ル層3により覆われている。ニッケル層3の表面は、接
着力強化用金属酸化物層としての黒化処理された銅層4
により覆われている。アルミニウム芯材1の上には此等
のニッケル層3及び黒化処理銅層4を介して有機絶縁層
としてのエポキシ・プリプレグ層5が積層されている。
【0007】酸化処理の一種である黒化処理を施された
銅層4は針状構造となり、表面積が増大しており、エポ
キシ・プリプレグ層5とアルミニウム芯材1との間の接
着力を強固にする。後に詳述するように、黒化処理され
た銅層4を形成するには、先ず銅メッキを施し、その
後、銅メッキ層に対して黒化処理を施す。銅メッキの際
には強アルカリ液中にアルミニウム芯材1を浸すことに
なるが、強アルカリ液はアルミニウム芯材1を侵食して
しまう。ところが、アルミニウム芯材1はニッケル層3
により保護されており、強アルカリ液によってもアルミ
ニウム芯材1は侵食されない。ニッケル層3のこのよう
な保護作用は、酸化アルミニウム層によっては得られな
い。
【0008】ニッケル層3の働きは、強アルカリ液から
のアルミニウム芯材1の保護に止どまらず、銅メッキ層
を黒化処理する工程からもアルミニウム芯材1を保護す
る。更に、ニッケル層3はアルミニウム芯材1と金属間
結合により強固に結合し、銅メッキ層とも強固に結合す
る。そのため、エポキシ・プリプレグ層5をアルミニウ
ム芯材1に強固に結合させることができる。
【0009】エポキシ・プリプレグ層5の上には配線層
としての銅配線層6が形成され、銅配線層6の上には半
田層7が形成されている。銅配線層6及び半田層7はス
ルーホール2内にも形成されている。エポキシ・プリプ
レグ層5の表面の銅配線層6が形成された領域以外の領
域にはソルダー・レジスト層8が形成されている。
【0010】次に、図2乃至図16をも参照して、本発
明に係る製造方法の一実施例について説明する。図2に
示されるようなアルミニウム芯材1に穴明け加工して、
図3に示されるように、スルーホール用貫通孔12を形
成する。次ぎに、図4に示されるように、スルーホール
用貫通孔12を含むアルミニウム芯材1の表面にニッケ
ル層3を形成する。
【0011】ニッケル層3の形成方法の例を詳述する。
先ず、アルミニウム芯材1を脱脂液に浸して脱脂する。
例えば、奥野製薬のトップアクリン160の濃度40か
ら60g/lで液温度が55から60度Cの溶液中にア
ルミニウム芯材1を6分間浸す。脱脂したアルミニウム
芯材1を水洗し、中和し、更に水洗する。中和処理は、
例えば、アルミニウム芯材1を、濃度350から450
g/lにした硝酸67%溶液中に常温で1分間浸すこと
により行う。次に、アルミニウム芯材1をエッチングし
てアルミニウム芯材1の表面の酸化アルミニウム層を除
去する。このエッチングは、例えば、アルミニウム芯材
1を濃度75から100g/l、液温度55から60度
Cの苛性ソーダ中に30から90秒間浸すことにより行
う。
【0012】酸化アルミニウム層を除去した後、アルミ
ニウム芯材1を水洗し、前述の場合と概ね同様の条件で
中和し、更に水洗する。次に20から30度Cのデスマ
ット液、例えば、奥野製薬のADD320中に20から
30秒間アルミニウム芯材1を浸して、アルミニウム芯
材1の表面を活性デスマット処理し、水洗し、更に、シ
ャワー水洗する。
【0013】次に、アルミニウム芯材1の表面に無電解
メッキによりニッケル層3を形成する。メッキ液は、例
えば、Ni濃度が5.0から5.7g/lでpHが4.
3から4.7で、処理時間は8から40分間で、処理温
度は85から92度Cである。メッキ液は、例えば、奥
野製薬のトップニコロンBLを用いることができる。ア
ルミニウム芯材1にニッケル層3を形成した後、アルミ
ニウム芯材1を水洗し、湯洗し、純水洗し、80度C前
後で乾燥する。
【0014】次に、図5に示されるように、ニッケル層
3上に銅層14を無電解メッキにより形成する。先ず、
アルミニウム芯材1を脱脂処理する。50から60度C
の処理温度で溶剤中にアルミニウム芯材1を浸漬して予
備脱脂した後、45から55度Cの処理温度でアルミニ
ウム芯材1を脱脂液中に4分間浸漬することにより、蒸
気脱脂する。予備脱脂処理用の溶剤として関東電化のト
ライセンを用いることができる。煮沸脱脂の脱脂液とし
て奥野製薬のエースクリーン5300を用いることがで
きる。水洗後、電解脱脂し、水洗する。電解脱脂は、濃
度45から55g/lの苛性ソーダ中に、処理温度30
から45度Cで、アルミニウム芯材1を2分30秒間浸
漬して行う。苛性ソーダとしては関東電化のトップクリ
ーナーEを用いることができる。
【0015】電解脱脂処理の後、アルミニウム芯材1を
水洗し、塩酸に浸漬し、再び水洗する。塩酸浸漬には3
5%塩酸溶液を用いる。次に、シアン中和処理をする。
シアン中和処理にはシアン中和液として濃度が40から
50g/lの遊離青化ソーダを用いる。次に、アルミニ
ウム芯材1にストライク銅メッキ処理を施す。ストライ
ク銅メッキに用いるメッキ液は、濃度100g/l以下
の炭酸ソーダ、濃度35から45g/lの青化第一銅、
及び濃度8から12g/lの遊離青化ソーダから成る。
処理温度は45から55度C、処理時間は45秒であ
る。
【0016】ストライク銅メッキ処理に続いて、アルミ
ニウム芯材1に銅メッキ処理を施す。この銅メッキに用
いるメッキ液は、濃度100g/l以下の炭酸ソーダ、
濃度60から100g/lの青化第一銅、及び濃度8か
ら10g/lの遊離青化ソーダから成る。処理温度は5
0から60度C、処理時間は8分である。銅メッキ処理
の後、アルミニウム芯材1を水洗する。
【0017】次に、銅層14を黒化処理して、図6に示
されるように、黒化処理された銅層4を形成する。銅層
14の黒化処理は以下のようにして行うことができる。
先ず、銅層14をソフトエッチング処理する。このソフ
トエッチングに用いるエッチング液は塩酸及び塩化第二
銅から成り、処理温度は30度Cで、処理時間は1分3
0秒である。ソフトエッチング処理の後、銅層14の表
面を30度Cの塩酸に2分30秒間浸漬することにより
活性化処理し、純水で水洗する。次に、水酸化ナトリウ
ムと過硫酸カリウムとから成る処理液によってアルミニ
ウム芯材1を60度Cで3分30秒間処理することによ
り、銅層14を黒化処理し、次いで、アルミニウム芯材
1を乾燥させる。
【0018】次に、アルミニウム芯材1の上下にエポキ
シ・プリプレグを重ね、更に、その上から銅箔を重ねた
後、これらを熱圧着して積層化して、図7に示されるよ
うに、エポキシ・プリプレグ層5及び銅箔16を形成す
る。スルーホール用貫通孔12は、エポキシ・プリプレ
グの熱圧着の際にエポキシ・プリプレグから滲み出たエ
ポキシ樹脂分により閉塞される。エポキシ・プリプレグ
から滲み出たエポキシ樹脂分の分量がスルーホール用貫
通孔12を閉塞するのに十分ではない場合は、スルーホ
ール用貫通孔12内に適当量のエポキシ樹脂分を予め詰
めておいてもよい。
【0019】次に、図8に示されるように、ドリリング
加工によりエポキシ・プリプレグ層5にスルーホール用
貫通孔22を穿孔形成する。ドリリングの後処理(バリ
取り処理)として、積層体を日本マクダーミットの提供
するマーキュータイザー9204により38度C下で5
分間処理した後、同社のマーキュータイザー9275及
び9276により75度C下で6分間処理した後、同社
のマーキュータイザー9279により43度C下で1分
間処理してもよい。
【0020】次に、図9に示されるように、スルーホー
ル用貫通孔22を含む積層体表面を無電解メッキして銅
の薄メッキ層26を形成する。この無電解メッキは以下
のようにして行うことができる。例えば、日立化成のC
LC201などの脱脂剤により脱脂処理した後、25度
Cの過硫安により2分間のソフトエッチングを施する。
その後、20度Cの食塩溶液により表面を活性化し、日
立化成のHS−201により感性化処理し(25度C、
6分間)、日立化成のADP301により密着性促進の
ための処理(25度C、6分間)をする。この後、銅の
無電解メッキ液として日立化成のCUST201を用い
て無電解メッキ(22度C、15分間)を施し、エポキ
シ・プリプレグ層5の上に銅の薄メッキ層26を形成す
る。
【0021】次に、銅の電解メッキを施して、図10に
示されるように、銅の厚メッキ層36を形成する。この
電解メッキは以下のようにして行うことができる。先
ず、積層体を希硫酸(10%)により酸洗(25度C、
1分間)した後、一次電解メッキを行う。一次電解メッ
キは、例えば、メッキ液として上村工業のピロブライト
66、67を用いることができる。処理温度は55度
C、処理時間は4分間である。
【0022】次に、二次電解メッキを行う。二次電解メ
ッキは、例えば、メッキ液としてメルテックスのカッパ
ーグリムPCMを用いることができる。処理温度は25
度C、処理時間は30から50分間である。二次電解メ
ッキの前には、脱脂処理、ソフトエッチング、及び、酸
洗を行う。脱脂処理にはメルテックスのPC455を用
いることができ(30度C、4分間)、ソフトエッチン
グには三菱ガス化学のCPE−500を用いることがで
き(25度C、2分間)、酸洗には希硫酸を用いること
ができる(25度C、3分間)。
【0023】次に、銅メッキ層36の上に、感光性のド
ライ・フィルム(フォト・レジスト)を重ね、このドラ
イ・フィルムを配線パターンを通して露光し、現像し
て、図11に示されるように、ドライ・フィルム・マス
キング層37を形成する。ドライ・フィルムとしてはデ
ュポン社のリストン・タイプ1020を用いることがで
きる。次に、図12に示されるように、ドライ・フィル
ム・マスキング層37によりマスクされていない部分に
電解メッキにより半田パターン層38を形成する。半田
パターン層38は、銅の厚メッキ層36を後にエッチン
グして銅の配線パターンを形成する際のレジストとして
使用するためのものである。この半田メッキ処理のメッ
キ液としてメルテックスのプルティンLAを用いること
ができる(25度C、9から12分間)。
【0024】次に、塩化メチレン等のレジスト用溶剤に
より、図13に示されるように、ドライ・フィルム・マ
スキング層37を除去して、銅メッキ層36の上に半田
パターン層38だけを残す。レジスト用溶剤としては、
徳山曹達のAP−205Aを用いることができる。この
後、図14に示されるように、半田パターン層38に覆
われている部分以外の銅メッキ層36をエッチング除去
する。エッチング剤としてはメルテックスのA−プロセ
スを用いることができる。例えば、処理温度は30度
C、処理時間は50から60秒間である。このような半
田パターン層38をエッチング用レジストとした銅メッ
キ層36のエッチングにより半田パターン層38の下に
銅配線層6が残される。
【0025】次に、図15に示されるように、銅配線層
36の上から半田パターン層38を剥離する。半田パタ
ーン層38の剥離は硝酸系のエッチング液により半田を
溶解して行う。そのようなエッチング液としてメックの
S−81を用いることができる。例えば、処理温度は4
0から45度C、処理時間は80から90秒間である。
次に、図16に示されるように、ソルダー・レジスト層
8を、銅配線層36以外のエポキシ・プレプレグ層5の
表面上に形成する。ソルダー・レジスト層8の形成は、
積層体を脱錆処理した後、感光性のソルダー・レジスト
液を印刷法により塗布し、配線パターンを通して露光
し、現像して形成することができる。
【0026】脱錆及び密着処理剤としては日本表面化学
(株)のCB−530を用いることができる。このと
き、例えば、処理温度は27から30度C、処理時間は
10秒前後である。感光性のソルダー・レジスト液とし
てを印刷塗布し、配線パターンを通して露光し、現像
し、加熱硬化処理(例えば、140度Cにて)して形成
することができる。脱錆及び密着処理剤としては日本表
面化学(株)のCB−530を用いることができる。こ
のとき、例えば、処理温度は27から30度C、処理時
間は10秒前後である。感光性のソルダー・レジスト液
としてはエポキシ樹脂を主成分とする太陽インキ(株)
のPSR−4000を用いることができる。ソルダー・
レジスト層8の上にシルク印刷により各種の印を付けて
もよい。
【0027】次に、図1に示されるように、銅配線層6
の上にだけ半田層7を形成する。半田層7は銅配線層6
の酸化を防止するとともに銅配線層6への半田付けを良
くするためのものである。表面処理剤で積層体の表面を
処理した後に、積層体を半田液中に浸漬すると銅配線層
6の上にだけ半田層7が付着形成される。表面処理剤と
してはメック(株)のCA−91を用いることができ
る。例えば、処理温度は30度C、処理時間は10から
20秒間である。半田液としてはソルコート(株)のソ
ルコートH63A(半田)を用いることができる半田層
7の上にフラックス層を形成してもよい。フラックス層
は、例えば、メック(株)のW−139(フラックス)
を利用して形成してもよい。
【0028】このような本実施例によれば、ニッケル層
3により、銅メッキ層14の形成過程で使用する強アル
カリ液からアルミニウム芯材1を保護できるので、エポ
キシ・プリプレグ層5をアルミニウム芯材1上に接着さ
せるために、接着作用の極めて強力な黒化処理された銅
層4を用いることができるようになった。しかも、ニッ
ケル層3は銅配線層6をメッキ形成する際に使用する強
アルカリ液からもアルミニウム芯材1を保護するので、
銅メッキ処理を多数回繰り返すような多層構造の印刷配
線板の形成を行ってもアルミニウム芯材が侵食されない
という効果がある。また、スルーホールに銅メッキを直
接的に形成できるという効果がある。
【0029】尚、前記実施例では、アルミニウムを芯材
としたが、アルミニウム以外の金属、例えば、アルミニ
ウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金等を芯材と
する場合にも本発明は適用できる。また、保護用金属メ
ッキ層はニッケル層であったが、他の金属層、例えばク
ロム層、鉄層等であってもよい。また、有機材絶縁層は
エポキシ・プリプレグ層であったが、エポキシ・プリプ
レグ層以外の有機材より成る絶縁層であってもよい。
【発明の効果】本発明によれば、金属芯材と有機絶縁層
とが強固に接着されているために高温多湿下でも有機絶
縁層の金属芯材からの剥離がなく、また、スルーホール
内の銅メッキを行うことも容易な、金属芯材の印刷配線
板及びその製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る印刷配線板の一実施例の構造を示
す断面図である。
【図2】前記実施例の金属芯材としてのアルミニウム芯
材の構造を示す断面図である。
【図3】前記実施例のアルミニウム芯材にスルーホール
が形成された構造を示す断面図である。
【図4】前記実施例のアルミニウム芯材に保護用金属メ
ッキ層としてのニッケル層が形成された構造を示す断面
図である。
【図5】前記実施例の前記ニッケル層の上に銅層が形成
された構造を示す断面図である。
【図6】前記実施例の前記銅層が黒化処理された構造を
示す断面図である。
【図7】前記実施例の前記銅層の上に有機材絶縁層とし
てのエポキシ・プリプレグ層及び銅箔層が形成された構
造を示す断面図である。
【図8】前記実施例の前記エポキシ・プリプレグ層及び
銅箔層のスルーホール部分が穿孔されたときの構造を示
す断面図である。
【図9】前記実施例の積層体に銅の薄メッキ層が形成さ
れたときの構造を示す断面図である。
【図10】前記実施例の銅の薄メッキ層の上に銅の厚メ
ッキ層が形成されたときの構造を示す断面図である。
【図11】前記実施例の銅の厚メッキ層の上にドライ・
フィルム・マスキング層が形成されたときの構造を示す
断面図である。
【図12】前記実施例の銅の厚メッキ層の上に半田パタ
ーン層が形成されたときの構造を示す断面図である。
【図13】前記実施例の銅の厚メッキ層の上からドライ
・フィルム・マスキング層が除去されたときの構造を示
す断面図である。
【図14】前記実施例の半田パターン層の下の銅の厚メ
ッキ層を残してエポキシ・プリプレグ層5の上から銅の
厚メッキ層が除去されたときの構造を示す断面図であ
る。
【図15】前記実施例の半田パターン層が除去されたと
きの構造を示す断面図である。
【図16】前記実施例のソルダー・レジスト層が形成さ
れたときの構造を示す断面図である。
【符号の説明】
1 金属芯材としてのアルミニウム芯材 2 スルーホール 3 保護用金属層としてのニッケル層 4 接着強化用金属酸化物層としての黒化処
理された銅層 5 有機材絶縁層としてのエポキシ・プリプ
レグ層 6 配線層としての銅配線層 7 半田層 8 ソルダー・レジスト層 12、22 スルーホール用貫通孔 14 銅メッキ層
フロントページの続き (72)発明者 菅 基 神奈川県藤沢市桐原町1番地 日本アイ・ ビー・エム株式会社 藤沢事業所内

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】金属芯材と、前記金属芯材を保護するため
    に前記金属芯材上に形成された保護用金属メッキ層と、
    前記金属芯材に対する接着性を強化するために前記保護
    用金属メッキ層の上に形成された接着力強化用金属酸化
    物層と、前記接着力強化用金属酸化物層の上に形成され
    た有機絶縁層と、前記有機絶縁層の上に形成された配線
    層と、を含む印刷配線板。
  2. 【請求項2】前記金属芯材はアルミニウム、アルミニウ
    ム合金、マグネシウム、及びマグネシウム合金の何れか
    より成る、請求項1の印刷配線板。
  3. 【請求項3】前記保護用金属メッキ層はニッケルより成
    る、請求項2の印刷配線板。
  4. 【請求項4】前記接着強化用金属酸化物層は黒化処理さ
    れた銅より成る、請求項3の印刷配線板。
  5. 【請求項5】前記有機絶縁層はエポキシ・プリプレグで
    ある、請求項4の印刷配線板。
  6. 【請求項6】前記配線層は銅配線層である、請求項5の
    印刷配線板。
  7. 【請求項7】スルーホール用貫通孔が形成されたアルミ
    ニウム芯材と、前記貫通孔の内周面を含む前記アルミニ
    ウム芯材の表面上のニッケル層と、前記ニッケル層上の
    黒化処理された銅層と、前記黒化処理された銅層上のプ
    リプレグ層と、前記プリプレグ層上の銅配線層と、を含
    む印刷配線板。
  8. 【請求項8】アルミニウムを芯材とする印刷配線板にお
    いて、前記アルミニウム芯材はニッケル層によって覆わ
    れていることを特徴とする印刷配線板。
  9. 【請求項9】アルミニウム芯材に、必要によりスルーホ
    ール用貫通孔を形成し、前記アルミニウム芯材の表面の
    酸化物層を除去した後、前記アルミニウム芯材の上にニ
    ッケル層をメッキ形成し、前記ニッケル層上に銅層をメ
    ッキ形成し、前記銅層を黒化処理し、前記黒化処理した
    銅層上に有機材絶縁層を形成し、前記有機材絶縁層上に
    配線層を形成する、印刷配線板の製造方法。
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