JPH0677666A - ポリイミド系材料を使用した多層配線板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ポリイミド系材料を使用した多層配線板を製
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
りなる多層配線板に穴をあけ、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
用した多層配線板の製造方法、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
用した多層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半田の空洞が形成
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多層配線
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。

【０００７】即ち本発明は、ポリイミド、マレイミド及
びこれらを変成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行い、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、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１
μｍから２０μｍが適当であり、さらに５μｍから１５
μｍ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。なお、基材の一部がフィ
ルム状であるリジッドフレックス配線板のような構造の
場合も同様に良好な結果が得られる。

【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
たプリプレグは樹脂単体もしくは添加剤を加えた樹脂を
フィルム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
た後、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
施した内層基板と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）とを多層接着し
た変性ポリイミド多層板（厚さ約５mm）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７
０±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１５
μｍ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２A/dm² として
基材表面上で４０μｍを目標にめっきを行った。

【００２１】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。

【００２２】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
ール発生率とも良好な結果が得られる。

【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
多層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】従来法による電解銅めっきの断面図。

【図３】従来法による無電解銅めっきの断面図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 (11)

【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
   よりなる基材に回路加工を行い、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、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
   多層配線板の製造方法。 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】 基材がフィルム状であることを特徴とす
   る請求項１に記載の多層配線板の製造方法。
3. 【請求項３】 基材が強化繊維を含むことを特徴とする
   請求項１に記載の多層配線板の製造方法。
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に記載の多
   層配線板の製造方法。
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に記載の多
   層配線板の製造方法。
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に記載の多層配線板の製造方法。
7. 【請求項７】 接着剤が、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請求項１
   に記載の多層配線板の製造方法。
8. 【請求項８】 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請求項１に記載の多層配線
   板の製造方法。
9. 【請求項９】 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の多層配線板の製造方法。
10. 【請求項１０】 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の多層配線板の製造方法。
11. 【請求項１１】 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
    の多層配線板の製造方法。