JPH06350224A - パターンメッキ方法 - Google Patents

パターンメッキ方法

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JPH06350224A
JPH06350224A JP14048693A JP14048693A JPH06350224A JP H06350224 A JPH06350224 A JP H06350224A JP 14048693 A JP14048693 A JP 14048693A JP 14048693 A JP14048693 A JP 14048693A JP H06350224 A JPH06350224 A JP H06350224A
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直也 川口
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 両性金属薄板表面にレジストを回路部以外の
所に設け、レジスト端部における銅メッキ厚が0.5μ
m以上かつレジスト膜厚の1.0倍以下となるようにピ
ロ燐酸銅メッキ薄膜を形成した後に、総メッキ厚がレジ
スト膜厚以上となるように硫酸銅メッキ液を用いて厚付
けすることによって、微細厚膜パターンを形成する。 【効果】 レジスト端部におけるピロ燐酸銅メッキ厚が
0.5μm以上かつレジスト膜厚の1.0倍以下とする
ことによって、異方性の高い配線パターンを形成する事
が可能となり、結果として配線抵抗が低い微細パターン
を製造する事が可能となった。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、微細厚膜印刷回路基板
を形成する両性金属薄板上への高占積率の銅の導電体パ
ターン層を、硫酸銅メッキによって形成する方法に関す
るものである。ここでいう占積率とは、印刷回路基板の
ある導体パターンに対してそれと垂直な方向の断面にお
ける導体パターンの占有率であるが、パターンピッチP
に対する導体断面積Sの割合である導体換算厚みRで表
すことも可能である。
【0002】
【数1】 R=S/P
【0003】
【従来の技術】両性金属薄板上に、メッキレジストの高
さを越える部分で高異方性・高形状ファクターのメッキ
を行うことによって占積率が向上する。占積率を向上す
ることによって、パターンが微細で配線抵抗の低い、性
能の良いプリント配線板を製造することが可能となる。
【0004】ここで言う異方性Kとは、あるメッキ面に
対してそれと平行な方向へのメッキの伸びAに対する垂
直な方向へのメッキの伸びBを示したもので、図1に示
したように、
【0005】
【数2】 K=B/A で表される。また、ここで言う形状ファクターFとはメ
ッキの成長方向に対するメッキ面の占有率を示したもの
で、S′をレジストの高さを越える部分での導体面積と
したときに、
【0006】
【数3】 F=S′/(導体幅×B) で表される。ピロ燐酸銅メッキによる高異方性メッキを
行う方法については、特願P59−87876、P59
−132983、P59−137220等に記されてい
る様に、高電流密度でメッキを行う方法、メッキ液中に
添加物を添加する方法等が知られている。
【0007】また、両性金属基板上にピロ燐酸銅メッキ
皮膜を形成し、さらにその上に硫酸銅メッキ皮膜を形成
する方法も特願P50−92807、P02−2157
29に記されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ピロ燐
酸銅メッキによって導体を形成する場合には、硫酸銅メ
ッキに較べてメッキヤケのおこる電流密度が低いため
に、メッキ時間が長くかかり生産性が劣り、また異方性
も硫酸銅メッキに較べて劣っている。また、一般に知ら
れている両性金属基板上への硫酸銅メッキ方法では、レ
ジスト表面へのストライクメッキの析出が起こったり、
異方性が低い等の問題によって占積率の低い導体しか形
成することができなかった。
【0009】そこで本発明の目的は、上述した問題点を
解決し、両性金属薄板上に銅と下地基板の密着力を維持
しつつ、高異方性の配線パターンを、硫酸銅メッキによ
って形成する方法を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は、両性金属薄板上にレジストを回路
部以外の所に設け、両性金属薄板を陰極としてピロ燐酸
銅メッキ液により、レジスト端部における銅メッキ厚が
0.5μm以上、レジスト膜厚の1.0倍以下となるよ
うに銅メッキ薄膜を形成する工程と、同様に両性金属薄
板を陰極として、硫酸銅メッキ液を用いて、総メッキ厚
がレジスト膜厚以上となるように銅メッキ皮膜を厚付け
する工程によって、微細厚膜印刷回路基板を製造するこ
とを特徴とする。
【0011】両性金属薄板として、アルミニウム・亜鉛
・スズといった金属が挙げられるが、中でも、軽量で扱
い易く、加工性に優れ、コストが安いアルミニウムが特
に好ましい。両性金属薄板の厚さは、1〜500μm特
に5〜200μm更には10〜100μmが好ましい範
囲である。1μm以下の厚さでは基板が柔軟すぎるため
に取扱い難く、かつメッキの膜厚の分布が悪くなり易
い。また、500μm以上の厚さでは基板重量が重くな
るために取扱い難く、あとでエッチング除去する際に除
去時間が長くかかり生産性が低下する。
【0012】本発明において行われる回路部以外の部分
にレジストを形成する方法としては、スクリーン印刷あ
るいはグラビア印刷などで形成しても良いが、ファイン
パターンが得易いフォトレジストを用い露光、現像プロ
セスを経て得ることが出来る。フォトレジストとして
は、イーストマンコダック社のKPR、KOR、KP
L、KTFR、東京応化社のTPR、OMR、富士薬品
工業のFSRなどのネガ型、及びイーストマンコダック
社のKADR、シプレー社のAZ−1350などのポジ
型などがあるが、耐メッキ性に優れたものが好ましく、
特にネガ型のレジストが好ましく用いられる。また、ド
ライフィルムレジストも使用可能である。レジスト膜厚
が厚い方がメッキ面に水平方向のメッキ成長を抑えるた
めに役立つが、厚すぎるとファインパターンが得られな
くなるために結果として占積率は高くならない、さらに
レジスト膜厚が薄くなるとピンホールを生じ易いので、
レジスト膜厚は0.1〜150μm、特に1〜20μm
が好ましい。
【0013】ピロ燐酸銅メッキは一般に下記の条件に従
う P2 7 4- 50〜150g/l Cu2+ 20〜400g/l NH3 0〜0.2mol/l pH 8.0〜10.0 p比 6.5〜10.0 浴温 35〜60℃ 陰極電流密度 0.5以上、好ましくは数4の変性電
流密度より決められる値以下 ピロ燐酸銅メッキ薄膜の厚さは下地金属薄板との密着力
を得るために、レジストの無い部分に全面にかつ均一に
覆う必要があり0.5μm以上、さらには1μm以上で
あることが好ましい。さらに、ピロ燐酸銅メッキ薄膜
は、レジストの覆っていない部分において、均一な厚み
状態で析出するわけではない。特に、レジストとの端部
におけるピロ燐酸銅メッキ薄膜の厚みがメッキレジスト
の高さHよりも高くなると、その後で行う硫酸銅メッキ
後の異方性が著しく低下する。
【0014】ピロ燐酸銅メッキを行う際の陰極電流密度
によってもその後に行う硫酸銅メッキの異方性は変化
し、ピロ燐酸銅メッキ時の陰極電流密度が低いほどその
後に行う硫酸銅メッキの異方性が高くなるが、如何に低
い陰極電流密度でピロ燐酸銅メッキ薄膜を形成した場合
においても、ピロ燐酸銅メッキのレジスト端部における
膜厚がレジスト膜厚よりも高くなった場合には、その後
に行う硫酸銅メッキにおいて高い異方性は得られない。
そこで、本発明者らが鋭意研究を行った結果、ピロ燐酸
銅メッキ薄膜の厚さはフォトレジストとの端部におい
て、レジスト高さの1.0倍以下、さらに両性金属薄板
上の部分的なメッキ成長速度の違いを考慮するとレジス
ト高さの0.9倍以下であることが必要である。
【0015】ピロ燐酸銅メッキを行う際の陰極電流密度
は、低すぎると結晶の核成長が遅いために均一なメッキ
が得られないため、下地基板との密着力が低下するので
一般的には0.5Adm-2以上、さらには1Adm-2
上とすることが好ましい。陰極電流密度が高すぎると、
レジスト端部のピロ燐酸銅メッキ膜厚が、レジスト膜厚
より薄い場合においても、ピロ燐酸銅メッキ薄膜の断面
形状及びピロ燐酸銅メッキ皮膜の結晶構造の影響を受け
るためか、その後に行う硫酸銅メッキの異方性が低くな
る。
【0016】硫酸銅メッキ皮膜はピロ燐酸銅メッキ皮膜
と較べて異方性が高くなる傾向があるが、下地のピロ燐
酸銅メッキ皮膜を形成する際にある陰極電流密度(変性
電流密度)を越えると、硫酸銅メッキ皮膜がピロ燐酸銅
メッキ皮膜の影響を強く受けて、ピロ燐酸銅メッキ皮膜
のレジスト端部における膜厚が低いにも関わらず、異方
性が低下する。
【0017】この現象は、ピロ燐酸銅メッキ液中にアン
モニアを添加することによって抑制されるが、一般に言
われている限界電流密度(メッキヤケを生じる電流密
度)と違って攪拌などのメッキ条件の影響を受けず、ア
ンモニア濃度M(mol/l)と上述した変性電流密度
J(A/dm2 )との間には数4に示す関係があり、あ
るメッキ条件下において限界電流密度と比較して図2に
示す関係があることが経験的に明らかとなった。
【0018】
【数4】 J=0.48×1n(2.17×M+0.0
05)+4.93 数4より例えばアンモニア濃度0mol/lの際の変性
電流密度は2.39A/dm2 、アンモニア濃度0.0
70mol/lの際の変性電流密度は4.04A/dm
2 となる。ピロ燐酸銅メッキ液中のアンモニア濃度が高
いほど、変性電流密度が高くなるため好ましいが、アン
モニア濃度が高くなりすぎると硬く、メッキ表面の曇っ
たメッキとなり、かつ図2より変性電流密度を高くする
効果もほとんど無くなってくるために、アンモニア濃度
は0.2mol/l以下、さらには0.15mol/l
以下とすることが好ましい。
【0019】直接銅メッキ皮膜を形成することによって
も充分な密着力を得ることが出来るが、特にアルミニウ
ム薄板を用いる場合には、ピロ燐酸銅メッキ皮膜との間
に亜鉛の置換皮膜を形成するジンケート処理を行うこと
によって、さらに強固な密着力を得ることが出来る。上
述した亜鉛置換層および両性金属薄板表面は、ピロ燐酸
銅メッキ液中で、亜鉛表面に置換反応によって銅が析出
してくることがある。この置換銅皮膜は、下地両性金属
薄板に対しての密着力が弱いために、メッキ液中に両性
金属薄板を投入する際に、ジンケート処理の有無に関わ
らず、電圧を印加しながら投入することによって、置換
銅皮膜の形成を抑止して、電析銅皮膜を形成した後に、
基板全体が投入された時点で所定の定電流密度に切り替
えてピロ燐酸銅メッキ皮膜を形成することが、一様に密
着力を強くするためには好ましい。
【0020】この際の印加電圧は、低すぎると基板全面
にわたって置換銅皮膜の生成を抑止することができず、
高すぎるとメッキのヤケを生じて、正常なメッキ皮膜の
成長がなされないために、基板全体が投入された後の電
流密度の20〜100%さらには50〜80%の電流密
度相当の電圧を印加することが好ましい。厚付け用の硫
酸銅メッキは、高速浴・低速浴、あるいはプリント基板
用・装飾用と用途・特性を問わず全ての硫酸銅メッキ浴
が使用可能であり、 CuSO4 ・5H2 O 30〜150g/l H2 SO4 150〜250g/l Cl- 30〜80ppm 浴温 20〜40℃ 陰極電流密度 1〜40Adm-2 の範囲においてメッキを行うことが可能である。
【0021】さらには、ピロ燐酸銅メッキ浴よりも高速
で、表面性が平滑なメッキを行うために CuSO4 ・5H2 O 100〜150g/l H2 SO4 180〜250g/l Cl- 50〜80ppm 浴温 30〜40℃ 陰極電流密度 3〜15Adm-2 光沢剤 適量 の範囲でメッキを行うことが好ましい。
【0022】ここで、光沢剤適量とは、各光沢剤の適正
添加量に従うことを意味する。硫酸銅メッキでは、光沢
剤を添加しないと、平滑な表面性を得ることが出来ず、
表面がざらついた銅密度の低い銅メッキ皮膜しか得るこ
とが出来ないために、硫酸銅メッキを行う際には適正な
光沢剤を添加してメッキを行う必要がある。硫酸銅メッ
キは、ピロ硫酸銅メッキ厚と合わせた総メッキ厚がレジ
スト膜厚を越える範囲で、所定の導体厚に達するまで行
うが、総メッキ厚がレジスト膜厚の2倍を越える範囲か
ら占積率が高くなるため、総メッキ厚がレジスト膜厚の
2倍以上となることが更に好ましい。一般的に用いられ
るフォトレジスト膜厚が1〜10μm程度であるため、
総メッキ厚は2〜20μm以上とする事が好ましく、一
般的には20μm以上とする。
【0023】
【実施例】以下に本発明の態様を一層明確化するために
実施例を挙げて説明するが、本発明はこれらに限定され
るものではない。
【0024】
【実施例1】膜厚80μmのアルミニウム金属薄板表面
に、イーストマンコダック社製ネガ型レジスト「マイク
ロレジスト747」を乾燥後のレジスト膜厚が8μmに
なるように塗布し、プリベークを行った後に、回路パタ
ーンマスクを通して高圧水銀ランプで露光し、専用の現
像液(イーストマンコダック社製、「マイクロレジスト
デベロッパー」)及びリンス液(イーストマンコダック
社製、「マイクロレジストリンス」)を用いて現像し、
アフターベークを行って、回路導体以外の部分にレジス
ト幅100μm、250μmピッチのレジストパターン
を形成した。
【0025】次いで、ジンケート処理を行い、アルミニ
ウム基板を陰極としてアンモニア0.07mol/lを
含んだハーショウ村田社製ピロ燐酸銅メッキ液を用い
て、0.5Vの電圧を印加しながらメッキ液中に投入し
て、陰極電流密度3.5Adm -2の条件でレジスト端部
での膜厚が5μmとなるまで電解メッキを行った。その
後、CuSO4 ・5H2 O 110g/l、H2 SO4
180g/l、Cl- 500ppm、浴温35℃の硫
酸銅メッキ液中に、光沢剤AC−90H(上村工業社
製)2.5ml/lを添加した状態で、アルミニウム金
属薄板を陰極として、陰極電流密度6.4Adm-2の条
件で銅を導体幅200μmとなるまで電解メッキを行っ
た。
【0026】この時の総メッキ厚は70.5μm、異方
性は2.5、導体換算厚みは49.8μmであった。
【0027】
【実施例2】実施例1と同様のレジストパターンを形成
してジンケート処理を行った後に、アルミニウム基板を
陰極としてアンモニア0.07mol/lを含んだハー
ショウ村田社製ピロ燐酸銅メッキ液を用いて、0.5V
の電圧を印加しながらメッキ液中に投入して、陰極電流
密度4.5Adm-2の条件でレジスト端部での膜厚が5
μmとなるまで電解メッキを行った。
【0028】その後、CuSO4 ・5H2 O 110g
/l、H2 SO4 180g/l、Cl- 50ppm、浴
温35℃の硫酸銅メッキ液中に、光沢剤AC−90H
(上村工業社製)2.5ml/lを添加した状態で、ア
ルミニウム金属薄板を陰極として、陰極電流密度6.4
Adm-2の条件で銅を導体幅200μmとなるまで電解
メッキを行った。
【0029】この時の総メッキ厚は55.5μm、異方
性は1.9、導体換算厚みは39.0μmであった。
【0030】
【比較例1】実施例1と同様のレジストパターンを形成
してジンケート処理を行った後に、アルミニウム基板を
陰極としてアンモニア0.07mol/lを含んだハー
ショウ村田社製ピロ燐酸銅メッキ液を用いて、0.5V
の電圧を印加しながらメッキ液中に投入して、陰極電流
密度3.5Adm-2の条件でレジスト端部での膜厚が1
0μmとなるまで電解メッキを行った。
【0031】その後、CuSO4 ・5H2 O 110g
/l、H2 SO4 180g/l、Cl- 50ppm、浴
温35℃の硫酸銅メッキ液中に、光沢剤AC−90H
(上村工業社製)2.5mol/lを添加した状態で、
アルミニウム金属薄板を陰極として、陰極電流密度6.
4Adm-2の条件で銅を導体幅200μmとなるまで電
解メッキを行った。
【0032】この時の総メッキ厚は40.5μm、異方
性は1.3、導体換算厚みは28.2μmであった。
【0033】
【比較例2】実施例1と同様のレジストパターンを形成
してジンケート処理を行った後に、アルミニウム基板を
陰極としてアンモニア0.07mol/lを含んだハー
ショウ村田社製ピロ燐酸銅メッキ液を用いて、0.5V
の電圧を印加しながらメッキ液中に投入して、陰極電流
密度4.5Adm-2の条件でレジスト端部での膜厚が1
0μmとなるまで電解メッキを行った。この際平均膜厚
はレジストの高さよりも低かったが、レジスト端部で盛
り上がった形状のメッキ析出が起こっていた。
【0034】その後、CuSO4 ・5H2 O 110g
/l、H2 SO4 180g/l、Cl- 50ppm、
浴温35℃の硫酸銅メッキ液中に、光沢剤AC−90H
(上村工業社製)2.5ml/lを添加した状態で、ア
ルミニウム金属薄板を陰極として、陰極電流密度6.4
Adm-2の条件で銅を導体幅200μmとなるまで電解
メッキを行った。
【0035】この時の総メッキ厚は35.5μm、異方
性は1.1、導体換算厚みは24.6μmであった。
【0036】
【比較例3】実施例1と同様のレジストパターンを形成
してジンケート処理を行った後に、アルミニウム基板を
陰極としてアンモニア0.07mol/lを含んだハー
ショウ村田社製ピロ燐酸銅メッキ液を用いて、0.5V
の電圧を印加しながらメッキ液中に投入して、陰極電流
密度3.5Adm-2の条件で膜厚が0.3μmとなるま
で電解メッキを行った。
【0037】その後、CuSO4 ・5H2 O 110g
/l、H2 SO4 180g/l、Cl- 50ppm、
浴温35℃の硫酸銅メッキ液中に、光沢剤AC−90H
(上村工業社製)2.5ml/lを添加した状態で、ア
ルミニウム金属薄板を陰極として、陰極電流密度6.4
Adm-2の条件で銅を導体幅200μmとなるまで電解
メッキを行った。
【0038】この時、導体パターンが下地のアルミニウ
ム基板から剥がれている部分があり、剥がれたパターン
が短絡している箇所もあり、メッキ厚はバラバラであっ
た。
【0039】
【比較例4】実施例1と同様にしてピッチ250μm、
レジスト幅50μmのレジストパターンを形成してジン
ケート処理を行った後に、アルミニウム基板を陰極とし
てアンモニア0.07mol/lを含んだハーショウ村
田社製ピロ燐酸銅メッキ液を用いて、0.5Vの電圧を
印加しながらメッキ液中に投入して、陰極電流密度3.
5Adm-2の条件で膜厚が5μmとなるまで電解メッキ
を行った。
【0040】その後、CuSO4 ・5H2 O 110g
/l、H2 SO4 180g/l、Cl- 50ppm、
浴温35℃の硫酸銅メッキ液中に、光沢剤AC−90H
(上村工業社製)2.5ml/lを添加した状態で、ア
ルミニウム金属薄板を陰極として、陰極電流密度6.4
Adm-2の条件で銅を総メッキ厚7μmの高さまで、導
体幅200μmの電解メッキを行った。
【0041】この時の総メッキ厚は7μm、導体換算厚
みは5.6μmであった。
【0042】
【実施例3】実施例1と同様のレジストパターンを形成
してジンケート処理を行った後に、アルミニウム基板を
陰極としてアンモニアを含まないハーショウ村田社製ピ
ロ燐酸銅メッキ液を用いて、0.5Vの電圧を印加しな
がらメッキ液中に導入して、陰極電流密度2.0Adm
-2の条件で膜厚が5μmとなるまで電解メッキを行っ
た。
【0043】その後、CuSO4 ・5H2 O 110g
/l、H2 SO4 180g/l、Cl- 50ppm、
浴温35℃の硫酸銅メッキ液中に、光沢剤AC−90H
(上村工業社製)2.5ml/lを添加した状態で、ア
ルミニウム金属薄板を陰極として、陰極電流密度6.4
Adm-2の条件で銅を導体幅200μmとなるまで電解
メッキを行った。
【0044】この時の総メッキ厚は68.0μm、異方
性は2.4、導体換算厚みは48.0μmであった。
【0045】
【比較例5】実施例1と同様のレジストパターンを形成
してジンケート処理を行った後に、アルミニウム基板を
陰極としてアンモニアを含まないハーショウ村田社製ピ
ロ燐酸銅メッキ液を用いて、0.5Vの電圧を印加しな
がらメッキ液中に投入して、陰極電流密度3.0Adm
-2の条件で膜厚が5μmとなるまで電解メッキを行っ
た。この時、レジスト表面上にメッキが析出していた。
この際平均膜厚はレジストの高さよりも低かったが、レ
ジスト端部で盛り上がった形状のメッキ析出が起こって
いた。
【0046】その後、CuSO4 ・5H2 O 110g
/l、H2 SO4 180g/l、Cl- 50ppm、
浴温35℃の硫酸銅メッキ液中に、光沢剤AC−90H
(上村工業社製)2.5ml/lを添加した状態で、ア
ルミニウム金属薄板を陰極として、陰極電流密度6.4
Adm-2の条件で銅を導体幅200μmとなるまで電解
メッキを行った。
【0047】この時の総メッキ厚は35.5μm、異方
性1.1、導体換算厚みは24.6μmであった。表1
に以上の結果を一覧した。
【0048】
【表1】
【0049】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
両性金属薄板上にレジストを回路部以外の所に設け、両
性金属薄板を陰極としてピロ燐酸銅メッキ液を用いて、
レジスト端部におけるメッキ厚が0.5μm以上かつレ
ジスト膜厚の1.0倍以下となるように銅メッキ薄膜を
形成する工程と、同様に両性金属薄板を陰極として、硫
酸銅メッキ液を用いて、総メッキ厚がレジスト膜厚以上
となるように銅メッキ皮膜を厚付けする工程とによって
両性金属薄板上に配線パターンを形成することによっ
て、異方性の高い銅メッキ導体を製造することが可能と
なった。
【0050】その結果として、特に本発明によりプリン
ト回路基板を形成した場合、配線抵抗の低い極めて微細
なパターンを製造することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による微細厚膜印刷回路基板の断面を示
す。
【図2】ピロ燐酸銅メッキ液中のアンモニア濃度と変性
電流密度及び限界電流密度の関係を示す。
【符号の説明】
1 両性金属基板 2 フォトレジスト 3 銅メッキ導体

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 両性金属薄板上にレジストを回路部以外
    の所に設け、両性金属薄板を陰極として、レジストとの
    端部における銅メッキ厚が0.5μm以上かつレジスト
    膜厚の1.0倍以下となるようにピロ燐酸銅メッキ薄膜
    を形成する工程と、同様に両性金属薄板を陰極として、
    硫酸銅メッキ液を用いて、総メッキ厚がレジスト膜厚以
    上となるように銅メッキ皮膜を厚付けする工程とを含
    む、微細厚膜印刷回路基板の製造方法。
JP14048693A 1993-06-11 1993-06-11 微細厚膜印刷回路基板の導体パターン形成方法 Expired - Fee Related JP2914601B2 (ja)

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JPH09191164A (ja) * 1996-01-10 1997-07-22 Asahi Chem Ind Co Ltd 微細厚膜接続基板とその製造方法

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