JPH0677647A - ポリイミド系材料を使用した両面配線板または多層配線板用内層板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ポリイミド系材料を使用した両面配線板もし
くは多層配線板用内層板を製造するときに、ボイドの発
生のない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
りなる基材に穴をあけ、少なくとも２回無電解銅めっき
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
用した両面配線板及び多層配線板用内層板の製造方法、
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
用した両面配線板及び多層配線板用内層板のスルーホー
ルめっき方法は、他のエポキシ基材の場合と同様に、ス
ルーホール内に電気伝導性を与えるための薄い低温下地
無電解銅めっきを行った後、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】しかし、前者の電解め
っきによる方法では図２に示すようにスルーホール開口
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まわり性の問題がある。この基板中
央部のめっき厚さが薄くなるという現象は、板厚が厚く
なるほど、穴径が小さくなるほどまた電流密度が大きく
なるほどひどくなるという傾向にある。したがって、搭
載部品の表面実装化が進みスルーホールのバァイアホー
ル化、小径化が進む配線板においては、表面パターン形
成を重視すればスルーホール接続信頼性の低下、スルー
ホール接続信頼性を重視すれば表面パターン形成が困難
になるという問題に直面している。電流密度の低下はあ
る程度この問題の解決を助けうるが、めっき時間の増大
によるコスト増加あるいは生産数量の減少という問題が
発生する。

【０００４】このような電解めっきにおける問題を解決
する方法として、スルーホールめっきをすべて厚付け用
の高性能無電解銅めっきによって行う方法が行われてき
た。無電解銅めっきでは、銅の析出が外部からの電流に
よらないため、上記したスルーホール形状によるめっき
付きまわり性の問題は今のところ発生していない。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。

【０００５】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。

【０００６】

【課題を解決するための手段】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両面配線
板もしくは多層配線板用内層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。

【０００７】即ち本発明は、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を用いた両面配線板もしく
は多層配線板用内層板において、基材に穴をあけ、必要
ならばスミア除去処理を施す。その後、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めっき
前処理を行い無電解銅めっきを析出させる。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１５μｍ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】基材がフィルム状である場合、例えばポリ
イミドフレキシブル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】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。

【００１４】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。

【００１５】

【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。

【００１６】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。

【００１７】

【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φ０．２mmの穴
をあけ、クリーナーコンディショナー（日立化成工業
（株）製、商品名ＣＬＣ２０１）、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
（日立化成工業（株）製、品名Ｌ−５９、温度７０±１
℃、析出速度１．８μｍ/hr 〜２．２μｍ/hr 、析出銅
箔伸び率５％〜１４％）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。

【００１８】比較例１ 次に比較例１として一般的な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、ピ
ロリン酸銅めっきにより電解銅めっきを行った。めっき
液の添加剤は市販品を用い、電流密度は３A/dm² として
基材表面上で４０μｍを目標にめっきを行った。

【００１９】比較例２ さらに比較例２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。

【００２０】比較例３ さらに比較例３として一般的な厚付け高性能無電解銅め
っきによるエポキシ基材（日立化成工業（株）製、商品
名ＭＣＬ Ｅ−６７）へのめっきを行った。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下表に示す。

【表１】 本発明の方法によれば、めっき付きまわり性、ブローホ
ール発生率とも従来のエポキシ基材を用いて厚付け高性
能無電解銅めっきを行った場合と同様な良好な結果が得
られる。

【００２２】

【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
配線板の製造が可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による変性ポリイミド銅張積層板への無
電解銅めっき＋無電解銅めっきの断面図。

【図２】従来法による変性ポリイミド銅張積層板への電
解銅めっきの断面図。

【図３】従来法による変性ポリイミド銅張積層板への無
電解銅めっきの断面図。

【図４】従来法によるエポキシ基材への無電解銅めっき
の断面図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０５Ｋ 3/46 Ｇ 6921−4Ｅ (72)発明者 上山 宏治 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 エレクトロニクス株式会社内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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両面配線板または多層配線板用内
   層板の製造方法。 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】 基材がフィルム状であることを特徴とす
   る請求項１に記載の両面配線板または多層配線板用内層
   板の製造方法。
3. 【請求項３】 基材が強化繊維を含むことを特徴とする
   請求項１に記載の両面配線板または多層配線板用内層板
   の製造方法。
4. 【請求項４】 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請求項１に記載の両
   面配線板または多層配線板用内層板の製造方法。
5. 【請求項５】 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請求項１に記載の両
   面配線板または多層配線板用内層板の製造方法。
6. 【請求項６】 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
   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
   る請求項１に記載の両面配線板または多層配線板用内層
   板の製造方法。
7. 【請求項７】 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請求項１
   〜６のうちいずれかに記載された両面配線板または多層
   配線板用内層板の製造方法。
8. 【請求項８】 基材に穴をあけた後、工程Ａ、工程Ｂ、
   電解めっき工程を順次行うことを特徴とする請求項１〜
   ６のうちいずれかに記載された両面配線板または多層配
   線板用内層板の製造方法。
9. 【請求項９】 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
   ことを特徴とする請求項１〜６のうちいずれかに記載さ
   れた両面配線板または多層配線板用内層板の製造方法。