JPH0740637B2 - 回路基板の製造方法 - Google Patents

回路基板の製造方法

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JPH0740637B2
JPH0740637B2 JP62015998A JP1599887A JPH0740637B2 JP H0740637 B2 JPH0740637 B2 JP H0740637B2 JP 62015998 A JP62015998 A JP 62015998A JP 1599887 A JP1599887 A JP 1599887A JP H0740637 B2 JPH0740637 B2 JP H0740637B2
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sputtering
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渡辺  弘
哲 石原
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Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の属する分野] 本発明は、回路用基板の上に金属等の皮膜を形成する際
に、高周波バイアススパッタリング等を用いることによ
り基板と皮膜との密着性を強化した回路基板の製造方法
に関する。
[従来の技術] 従来、プリント回路用の基板は、例えばポリイミド等の
高分子フィルム上に有機接着剤を用いて銅箔を張合わせ
ることにより銅皮膜を形成する、いわゆる銅張合わせ法
によって製造されている。また、銅皮膜の厚さが薄い基
板の製法としては、無電解メッキ法およびスパッタリン
グ、蒸着等の方法がある。
例えば、特公昭59-46436号公報には、プリント回路用高
分子フィルムの上に金属皮膜を被覆した後、該金属皮膜
を陰極として電解液中で電解還元処理することにより高
分子フィルムと金属皮膜の密着性を強化することを特徴
とするプリント回路基板の製造方法が開示されている。
[発明が解決しようとする問題点] ところが、銅張合わせ法では銅箔の厚さが10μm以下の
薄い場合には張合わせることが困難であり、さらに接着
剤を用いることにより耐熱性が劣り、密着性が悪いとい
う欠点がある。従って、近年の回路の高密度化の傾向に
対処するために必要な、銅皮膜の厚さが薄い基板を製造
することが困難である。
また、無電解メッキ法では、高分子フィルムと金属皮膜
の間がメッキ液に浸漬されることにより水等の液体が残
るため、ハンダ付に必要な温度では液体のガス化による
脹れが生じ剥離するという欠点がある。
本発明の目的は、上述の従来形における問題点に鑑み、
高分子フィルム等の基板と金属等の皮膜との界面の状態
を制御することにより、皮膜の薄い回路基板をも製造す
ることができ、また高密着性かつ高耐熱性を有する回路
基板の製造方法を提供することにある。
[問題点を解決するための手段および作用] 上記の目的を達成するため、本発明の回路基板の製造方
法は、基板の表面をスパッタエッチングにより突起高さ
1μm以下、突起間1μm以下の凹凸状に加工し、高周
波バイアススパッタリングにより該凹部に皮膜を構成す
る物質よりなる付着力の強い粒子を選択的に被着させ、
さらに該皮膜を平坦化させながら堆積することを特徴と
する。
ここでいうスパッタエッチングというのは、基板表面に
微細な凹凸を作ることをいう。また、平坦化というの
は、基板表面の凸部より凹部の方に優先的に皮膜構成物
質を堆積させることにより被覆性と平坦性を向上させる
ことをいう。
この回路基板の素材となる基板としては、ポリイミド、
ポリエステル等の樹脂、SiO2、Al2O3等の酸化物、青板
ガラス、ホウケイ酸ガラス等のガラス、AlN、Si3N4等の
窒化物、SiC等の炭化物、ステンレス等の金属、Si、Ge
等の半導体もしくはLiNbO4、BaTiO3等の誘電体またはこ
れらの複合物からなる基板が使用できる。
また、皮膜としては、Cr、Cu、Al等の金属皮膜、Ni−C
r、Al−Si、Co−Ni等の合金皮膜、Bi、Te等の半金属皮
膜、Si、Ge、Ga−As等の半導体皮膜、SiO2、Ta2O5、Al2
O3等の酸化物皮膜、Si3N4、AlN、TaN等の窒化物皮膜も
しくはZnO、LiNbO4、BaTiO3等の誘電体皮膜またはこれ
らの複合皮膜が使用できる。
さらに、1種または2種以上の皮膜をパターニングして
積層したものとすることもできる。また、電解メッキや
無電解メッキ等の通常用いられるメッキ法により、先に
形成された皮膜と同種または異種の金属で皮膜を成長さ
せれば皮膜の厚さが厚い回路基板も製造することができ
る。
基板表面のスパッタエッチングは、逆スパッタリングま
たは高周波バイアススパッタリングの動作の条件を適当
に調整することにより行なうことができる。さらに、高
周波バイアススパッタリングにおいてターゲット電位に
対する基板のバイアス電位の比率を段階的または連続的
に減少させることにより、皮膜形成過程において基板と
皮膜との接合界面の形状および接合界面の比表面積を制
御することができ、また基板原子と皮膜原子のうち接着
力の弱いものは再びスパッタされ付着力の強い原子が残
されることから、基板と皮膜との密着力を強化すること
ができる。
以下、図面を用いて本発明を詳細に説明する。
第1図は、本発明の金属被覆過程を示す図である。ま
た、第2図はスパッタエッチングおよび高周波バイアス
スパッタリングを行なう装置を示す。なお、ここでは皮
膜を構成する物質として金属を用いた場合につき説明す
る。金属以外を使用した場合も同様に取扱うことができ
る。
第1図(a)は基板、例えばポリイミド等の高分子フィ
ルムを示す。まず、前処理として洗剤又は有機溶剤を使
って高分子フィルム表面の油脂分等を除く。さらに、水
分を除去できる温度にて真空乾燥を行ないフィルムの吸
着水分を取り除く。
次に、前処理を受けた高分子フィルムは第2図に示すよ
うなスパッタエッチングおよび高周波バイアススパッタ
リングが出来る装置に入れられ排気される。そして、第
1図(b)に示すように、高分子フィルムがエッチング
され銅等の金属がわずかに堆積する条件にて、高分子フ
ィルムをエッチングするとともに、付着力の弱い粒子を
再スパッタし付着力の強い粒子を堆積させる。このエッ
チングおよびスパッタリングは、RFバイアス電位をVb、
スパッタリングターゲット電位をVtとして、Vb/Vtを目
安に制御することにより行なわれる。
次に、第1図(b)において堆積した金属を核としてVb
/Vtを前記の第1図(b)の場合より小さくして、段差
被覆を損なうことなく、エッチングされた高分子フィル
ムの突起部の先端付近まで金属を堆積させる。これによ
り、第1図(c)のように膜面はうろこ状の金属に覆わ
れた状態になる。
さらに、気密性をもたらすためにVb/Vtを小さくまたは
ゼロにし、ハイレートにて金属を堆積させることによ
り、第1図(d)のような緻密かつ平坦な金属皮膜を得
る。
ここでVb/Vtは、スパッタリングカソードの種類によっ
て堆積速度が違うため、装置に合わせて変える必要があ
る。もちろんVb/Vtを連続に変化させてもよい。
さらに、エッチングされた高分子フィルムの突起が高く
て緻密である場合には、第1図(b)および(c)にお
いてシャドウ効果により凹部の被覆が出来なくなる。ま
た、突起が低くかつまばらである場合はフィルムエッチ
ングする効果が失なわれる。従って、密着性および段差
被覆性をよくするためには、突起高さは1μm以下でか
つ突起間が1μm以下となるようエッチングすることが
望ましい。また、突起高さおよび突起間が0.01μmを下
回ると密着力はそれ程向上しないので、0.01μm以上と
なるようエッチングすることが望ましい。
さらに、10μm以上の金属皮膜を得るためには、電解あ
るいは無電解メッキを利用することも可能である(第1
図(e))。
[実施例] 以下、本発明を実施例に基づき説明する。
実施例1 回路基板の素材となる基板として高分子フィルムである
ポリイミドを用い、上述の方法によりポリイミド上にCu
の金属皮膜を形成した例を示す。
まず、逆スパッタあるいは高周波バイアススパッタの出
来る装置にCuターゲットおよびポリイミド基板を設置
し、1×10-6torrまで排気後、アルゴンガス導入により
2×10-2torrになるように調整する。
次に1段目として、スパッタリングパワー90ワット、RF
バイアス200ワットで30分間処理する。このときターゲ
ット電位Vt=−600Vdc、バイアス電位Vb=−400Vdcとな
り、Vb/Vt=0.67で、第1図(b)のようになる。さら
に、2段目として、スパッタリングパワー30ワット、RF
バイアス40ワットで30分間処理する。このとき、Vt=−
600Vdc、Vb=−100Vdcとなり、Vb/Vt=0.17である。さ
らに、3段目として、スパッタリングパワー1キロワッ
ト、RFバイアスなし(Vb/Vt=0)で、37秒間処理し厚
さ5000Åの皮膜を被着する。最後に4段目として、電気
メッキで3A/dm2にて60分間処理し、Cu厚さを35μmとな
るようにした。
実施例2 実施例1において、CuターゲットをAlターゲットにか
え、スパッタ条件を同じにして3段目まで処理し、さら
に従来のスパッタ法によりNi皮膜を2000Å厚さまで形成
した後、電気メッキによりNiを10μm被着した。
実施例3 実施例1において、ポリイミドを青板ガラスにかえ、Cu
皮膜を実施例1と全く同じ条件で被着形成した。
上記実施例1〜3で得られた回路基板は、高分子フィル
ムと金属の界面の凹凸により光が吸収され、メッキ法や
従来の真空蒸着法、スパッタリング法によって得られる
回路基板よりも高分子フィルム側が黒くなる。本実施例
の回路基板はこの黒さを目処に製造した。
比較例1 比較例1として、ポリイミド上にCuの金属皮膜を、無電
解メッキ後電解メッキを行なう方法にて形成した。Cu皮
膜の厚さは、上記実施例と同様に35μmとなるようにし
た。
比較例2 比較例2として、ポリイミド上にCuの金属皮膜を、従来
のスパッタリング法にて形成した。Cu皮膜は、上記実施
例と同様に、ドライプロセスにてまず5000Åの厚さのCu
皮膜を形成した後、電解メッキを行ない全体で35μmの
厚さとなるようにした。
比較例3 比較例3として、ポリイミド上にCuの金属皮膜を、ポリ
イミドをエッチングしない従来のバイアス・スパッタリ
ング法にて形成した。Cu皮膜は、上記実施例と同様に、
ドライプロセスにてまず5000Åの厚さのCu皮膜を形成し
た後、電解メッキを行ない全体で35μmの厚さとなるよ
うにした。
比較例4 比較例4として、ポリイミド上にAlの金属皮膜を従来の
スパッタリング法にて5000Å形成し、次に同じように従
来のスパッタリング法でNi皮膜を2000Åの厚さで形成し
た後、Niメッキを行ない全体で10μmの厚さとなるよう
にした。
比較例5 比較例5として、青板ガラス上にCuの金属皮膜を従来の
スパッタリング法で厚さ5000Åまで形成し、さらに電解
メッキを行ないCu皮膜の厚さを35μmとなるようにし
た。
実験例1 上記実施例1〜3および比較例1〜5の基板につき、ピ
ール(剥離)強度および耐熱性、耐湿性を測定した。な
お、測定の条件は以下のようなものとした。
条件A:常態ピール 条件B:260℃大気中に30分間放置 条件C:350℃大気中に30分間放置 条件D:50℃、相対湿度95%で10日間放置 条件E:260℃の半田浴に10分間浸す 第1表に特性の評価の結果を示す。
第1表より、無電解メッキ後電解メッキを行なう方法
(比較例1)では常態ピール強度はあるが、耐熱性が全
くないことが分る。また、従来のスパッタリング法(比
較例2)では耐熱性はあるがピール強度が弱い。さら
に、ポリイミドをエッチングしない従来のバイアス・ス
パッタリング法(比較例3)は、比較例2に比べてさほ
ど違いはない。
これら比較例に比べ、実施例1は本発明によりエッチン
グ時の条件を変化させポリイミド側の黒さを変化させた
もので、耐熱性および耐湿性に優れており、後工程のエ
ッチング、メッキおよび熱処理等に対して充分な剥離強
度をもっている。
また、金属皮膜がAlの場合(実施例2、比較例4)につ
いても同様に常態のピール0.3kg/cmであったのが2.0kg/
cmと向上し、さらにガラス基板にCu皮膜を形成する場合
(実施例3、比較例5)については、全く付着力のなか
ったのが、ピール試験において、1.0kg/cmにてガラスが
破壊する程に強い付着力をもつようになった。
以上のように、本発明は積層する界面の構造を制御する
ことにより密着力の向上を図るものであるから、窒化ホ
ウ素、窒化アルミニウム基板等の無機物の基板に金属膜
を形成する際の密着力の強化にも利用することが出来
る。さらに、下地が薄膜であってもよい。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、高分子フィルム
等の基板と金属等の皮膜との界面の状態を制御すること
ができるので、皮膜が薄い回路基板、また高密着性かつ
高耐熱性を有するプリント回路基板を製造することがで
き、また得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の金属被覆過程を示す図、 第2図は、スパッタエッチングおよび高周波バイアスス
パッタリングを行なう装置を示す図である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板の表面をスパッタエッチングにより突
    起高さ1μm以下、突起間1μm以下の凹凸状に加工
    し、高周波バイアススパッタリングにより該凹部に皮膜
    を構成する物質よりなる付着力の強い粒子を選択的に被
    着させ、さらに該皮膜を平坦化させながら堆積させたこ
    とを特徴とする回路基板の製造方法。
  2. 【請求項2】前記高周波バイアススパッタリングにおい
    て、前記ターゲット電位に対する基板のバイアス電位の
    比率を段階的または連続的に減少させることにより、前
    記スパッタエッチングと皮膜を構成する物質よりなる付
    着力の強い粒子の被着とを行なう特許請求の範囲第1項
    記載の回路基板の製造方法。
  3. 【請求項3】前記皮膜が、メッキによりさらに堆積され
    る特許請求の範囲第1項または第2項記載の回路基板の
    製造方法。
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