JPH0851280A

JPH0851280A - 多層プリント配線板

Info

Publication number: JPH0851280A
Application number: JP18733694A
Authority: JP
Inventors: Akira Enomoto; 亮榎本; Yukinobu Mikado; 幸信三門; Hideo Mizutani; 秀夫水谷
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 1994-08-09
Filing date: 1994-08-09
Publication date: 1996-02-20

Abstract

(57)【要約】【目的】スルーホールやバイアホールの小径化、さら
には回路や回路間隙の狭幅化などによるファインパター
ンの実現とともに、導体回路層の金属導体と樹脂絶縁層
との強固な接合を達成できる多層プリント配線板を提案
すること。【構成】導体回路層が樹脂絶縁層を介して積層されて
なる多層プリント配線板において、前記導体回路層のう
ち内層パターンを構成する金属導体の表層部分が、粗面
（凹凸面）を形成し、その粗面（凹凸面）には厚さ 100
〜10,000Åの酸化皮膜が形成され、かつその酸化皮膜表
面はカップリング処理によって化学的に活性化された多
層プリント配線板である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子機器等に用いられ
る多層プリント配線板に関し、特に内層パターンを構成
する金属導体と樹脂絶縁層との強固な接合を得るための
改良技術についての提案である。

【０００２】

【従来の技術】多層プリント配線板は一般に、導体回路
となる銅箔と絶縁層となる樹脂（プリプレグ）を積み重
ねた構成となっており、この銅箔と樹脂との接着力は、
粗化した銅箔に樹脂が食い込む、いわゆるアンカー効果
による機械的な結合により得られている。さて、銅箔と
樹脂とを接合接着するための従来技術としては、例え
ば、両面粗化銅箔を使用する方法、亜塩素酸塩を主
剤とするアルカリ水溶液で黒色の酸化第二銅被膜を形成
するブラックオキサイド法（黒色酸化銅処理法）、銅
塩やいおう化合物などを主剤とした弱酸性溶液で、褐色
の亜酸化銅被膜を形成するブラウンオキサイド法、ブ
ラックオキサイド法で得られた被膜を還元する黒化還元
法、その他の電気銅めっき方法や無電解銅めっき方法
などが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、最近の電子
機器に対しては、高機能化、小型化、生産コストの低減
などへの要求が高く、多層プリント配線板についても、
スルーホール、バイアホールの小径化、さらに回路や回
路間隙の狭幅化などによるファインパターン化が図られ
ている。しかしながら、上述した各種従来技術の場合、
それぞれ次のような問題点があった。両面粗化銅箔を使用する方法では、銅箔が高価格で
粗化面の取扱いに配慮が必要である。ブラックオキサイド法は、得られる酸化膜（粗化
面）の耐薬品性が非常に悪く、ピンクリングが発生し易
い欠点がある。また、この方法では、得られる黒色酸化
銅表面は微細な粗化面であり、絶縁層樹脂を液状で塗
布，もしくはフィルム状でラミネートすると、前記樹脂
が追従できず界面に微小な空隙が生じるために導体と樹
脂絶縁層との十分な密着力が得られないという問題があ
る。ブラウンオキサイド法は、ブラックオキサイド法に
比べてピンクリングの発生は少ないものの、接着性が劣
るという欠点がある。黒化還元法は、前記ブラックオキサイド法のピンク
リングの問題を解決する方法であるが、一旦粗化した微
細形状の表面をさらに化学還元する工程がさらに付加さ
れることになり、工程が複雑で生産性に劣るという問題
がある。電気銅めっき方法や無電解銅めっき方法は、工程が
複雑であるばかりでなく、めっき浴からの不純物の混入
等の問題がある。特に、次亜リン酸塩を還元剤とする無
電解銅めっきを適用するインタープレート法では、粗化
が不十分であるために効果的なアンカーが得られず密着
力が不足するという問題とともに、めっき皮膜中にNiを
含むために酸化Ni膜を生成しやすく、バイアホールにお
ける内層回路と外層回路との接続信頼性を悪くするとい
う問題があった。

【０００４】これに対し従来、上述した問題を解決する
ものとして、特開昭64−37081 号公報に、「所要枚数の
内層材の上面および又は下面に樹脂層を介して外層材を
配設一体化してなる多層プリント配線基板において、内
層材はエッチング後の回路表面を酸化処理後、カップリ
ング剤処理したものであることを特徴とする多層プリン
ト配線基板」にかかる発明が提案されている。しかし、
この技術における酸化処理は、前述のブラックオキサイ
ド法の酸化処理と同じであることから、得られた針状結
晶で構成される酸化膜の表面が粗く、それ故に、耐塩酸
性に劣るためにハローが発生し易いという欠点を補うた
めの方法ではあるが、接着性が劣るという問題点を抱え
ていた。

【０００５】また、特開平５−304361号公報に、「回路
板に設けた銅回路の表面に水酸基を付与する処理を行っ
た後、銅回路の表面にカップリング剤を付着させる処理
を行うことを特徴とする回路板に設けた銅回路の処理方
法。」にかかる発明が提案されている。しかし、この技
術における回路板に設けた銅回路の表面に水酸基を付与
するための処理は、金属アルコラートもしくはアルカリ
で行うので、その後に行うカップリング剤の処理におい
て、処理液の安定ｐＨ域である 3.5〜6.0 に対して高い
ｐＨの液が持ち込まれる可能性がある。その結果、カッ
プリング処理液の分解が早まり、絶縁樹脂層との接着性
が不安定になり易いといった問題を残していた。

【０００６】本発明の目的は、上掲の従来技術が抱えて
いる耐薬品性や接着性などが劣るという各種の問題点を
克服できるプリント配線板技術を確立することにあり、
とくにスルーホールやバイアホールの小径化、さらには
回路や回路間隙の狭幅化などによるファインパターンの
実現とともに、導体回路層の金属導体と樹脂絶縁層との
強固な接合を達成するための技術を提案することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上掲の目的を実現するた
めに鋭意研究を重ねた結果、発明者らは、以下に述べる
ような、導体回路層と絶縁樹脂層との接合手段に想到
し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明の要
旨構成は、導体回路層が樹脂絶縁層を介して積層されて
なる多層プリント配線板において、前記導体回路層のう
ち内層パターンを構成する金属導体の表層部分が、粗面
（凹凸面）を形成し、その粗面（凹凸面）には厚さ 100
〜10,000Åの酸化皮膜が形成され、かつその酸化皮膜表
面はカップリング処理によって化学的に活性化されたも
のである多層プリント配線板である。ここで、内層パタ
ーンを構成する金属導体の表層部分が形成する粗面は、
0.1〜10μｍの凹凸を有することが望ましく、とくに、
盤状（板状）に成長した粒径0.1〜10μｍの結晶粒から
なる無電解めっき（特に、EDTA浴からなる無電解めっき
がよい）皮膜によって形成されていることが望ましい。

【０００８】

【作用】本発明の多層プリント配線板は、導体回路層の
うち内層パターンを構成する金属導体の表層部分が、粗
面（凹凸面）を形成し、その粗面（凹凸面）には厚さ 1
00〜10,000Åの酸化皮膜が形成され、かつその酸化皮膜
の表面をカップリング処理によって化学的に活性化させ
てなる点に特徴がある。このようなプリント配線板は、
従来法とは異なり、複雑な工程が不要でしかも高い接着
力が確保できる他、ピンクリング等の問題も解決でき、
多層プリント配線板を安価に製造することができる。な
お、内層パターンを構成する金属導体の表層部分に形成
した粗面（凹凸面）を酸化処理することによって、かか
る金属導体表面に形成された酸化皮膜は、極めて薄くて
緻密強固な薄膜であり、次工程で実施されるカップリン
グ処理によってカップリング層と極めて良好な結合状態
を形成する。

【０００９】従って、本発明においては、上記酸化皮膜
上に形成されるカップリング層と樹脂絶縁層との強固な
結合力を確保することにより、品質に優れたプリント配
線板を得るのである。以下に本発明にかかる粗面（凹凸
面）および酸化皮膜の構成とカップリング処理とについ
て説明する。

【００１０】本発明において、上記金属導体（Cu、Ni
等）の表層部分に形成する粗面は、 0.1〜10μｍの凹凸
を有することが望ましい。特に、盤状（板状）に成長し
た粒径0.1〜10μｍの結晶粒からなる無電解めっき皮膜
によって粗面（凹凸面）を形成する場合は、厚さが 0.5
〜20μｍで、結晶表面の粗度Raが２〜10μｍの範囲内に
ある盤状結晶層であることが望ましい。結晶粒径が 0.1μｍ未満では、積層される樹脂絶縁
層との密着強度が低くなり、一方、10μｍを超えると、
めっき表面がレベリングして所定の表面粗度が得られな
くなる。厚さについては、 0.5μｍ未満では、めっき結晶粒
の成長が不十分で内層パターン表面の粗化面が得られ
ず、一方、20μｍを超えると、予め形成された内層パタ
ーン間の間隔が狭まり、パターン間隔 100μｍ以下のフ
ァインパターン形成が困難となる。表面粗度Raについては、２μｍ未満では、樹脂絶縁
層との密着強度が得られず、一方、10μｍを超えると、
得られるめっき結晶が脆くなりやすく、やはり樹脂絶縁
層との密着力が低下することがある。

【００１１】本発明において、金属導体の表層部分に形
成する粗面（凹凸面）を、無電解めっき（EDTA浴からな
る無電解めっき）によって形成することが望ましい理由
は、独立した内層パターンを処理できるからであり、ま
た、Pd等による活性化前処理を施さなくても全パターン
に渡ってめっきが析出し、レベリング作用が少ないた
め、得られた表面層が盤状に成長した結晶による粗面
（アンカー状）となりやすい。しかも、無電解めっきの
結晶表面は化学的に活性だからである。このような無電
解めっき（EDTA浴からなる無電解めっき）による皮膜
は、電気めっき皮膜や通常の無電解めっき皮膜と比べる
と表面粗度が大きく、所望の粗面（凹凸面）が５〜10分
前後の短時間の処理で得られる。

【００１２】本発明において、上記粗面（凹凸面）を酸
化して形成する酸化皮膜は、その厚さを100 〜10,000Å
の範囲内にする。この理由は、100 Å未満では、その後
に行うカップリング処理液との結合反応が不十分となり
やすく、一方、10,000Åを超えると、スルーホールをド
リル加工した部分がハローイング現象を発生するように
なるからである。

【００１３】本発明において、上記粗面（凹凸面）に酸
化皮膜を形成する理由は、金属表面に酸化膜を形成させ
ることで、結合力の強固な化学結合を起こしやすい水酸
基を金属表面に付与することができるからである。この
酸化皮膜は、過酸化水素水などの水溶液を用いて酸化処
理する従来既知の方法によって、上記粗面（凹凸面）に
形成される。

【００１４】本発明において、酸化皮膜表面へのカップ
リング処理を行う理由は、カップリング剤の皮膜が導体
金属と絶縁層樹脂とを共有結合により強固に化学結合さ
せるための媒体として作用するからであり、このカップ
リング処理の結果、導体金属と樹脂絶縁層との接合が強
固なものとなる。

【００１５】次に、本発明の多層プリント配線板を製造
する方法について説明する。 (1) 導体回路層が樹脂絶縁層を介して積層されてなる多
層プリント配線板の製造に当たり、まず、この導体回路
層のうち内層パターンを構成する金属導体の表層部分
に、 0.1〜10μｍの凹凸を有する粗面を形成する。かか
る粗面（凹凸面）を形成する方法としては、．内層パターンを構成する金属導体の表層部分に、ED
TA浴からなる無電解めっきを施し、盤状に成長する粒径
0.1〜10μｍの結晶からなる無電解めっき皮膜によって
粗面（凹凸面）を形成する方法がある。このような粗面
（凹凸面）は、例えば、内層回路となる導体回路を形成
した基板を、ホルマリンを還元剤とするＥＤＴＡ浴に、
添加剤としてジピリジル 0.1〜10mg/lを加えた浴組成
で、温度50〜70℃、めっき時間５〜30分の条件にて無電
解めっきすることにより形成することができる。．内層パターンを構成する金属導体の表層部分に、ス
クラブ処理やホーニング処理等による機械研磨を施し、
さらに、硫酸−過酸化水素水混合液や過硫酸ナトリウム
水溶液等のソフトエッチング液による化学研磨を施すこ
とにより、粗面（凹凸面）を形成する方法がある。この
ような粗面（凹凸面）は、例えば、マイクロエッチング
液（日本マクダーミット製、メテックスＧ−６）に、35
℃で31分間ディップ処理することにより形成することが
できる。

【００１６】(2) 次に、金属導体の表層部分に形成した
上記粗面（凹凸面）に、厚さ 100〜10,000Åの酸化皮膜
を形成する。上記粗面（凹凸面）上に形成する酸化皮膜
は、金属導体表層部分に粗面（凹凸面）を形成した基板
を、過酸化水素水 0.1〜35wt％の水溶液に 0.1〜60分浸
漬するか、もしくは50〜200 ℃の高温雰囲気に放置する
等の条件にて酸化処理することにより形成することがで
きる。なお、過酸化水素水の水溶液に浸漬することによ
り、金属導体表層の粗面にさらに微細な凹凸が形成され
ることが確認されている。

【００１７】(3) さらに、粗面（凹凸面）上に形成した
上記酸化皮膜を化学的に活性化するために、基板はカッ
プリング処理が施される。このカップリング処理は、先
に形成した酸化皮膜と脱水反応により化学結合させるた
めに行なうものであり、このような処理をすることによ
って酸化皮膜表面は、シランカップリング剤を介して、
樹脂絶縁層と強固な化学結合を形成するとともに、微細
な凹凸を有することによる物理結合を合わせて形成する
ようになり、本発明において望ましい内層パターンを形
成することができる。なお、この処理において使用する
カップリング剤は、シランカップリング剤、ボロンカッ
プリング剤等が有利に用いられる。なかでも、γ−グリ
シドキシプロピルトリメトキシシラン等のシランカップ
リング剤が好ましく、このカップリング処理は、例え
ば、濃度 0.1〜20wt％水溶液に浸漬、またはスプレー塗
布もしくはローラーによる転写塗布した後に、自然乾
燥、熱風乾燥もしくは真空乾燥することにより行う。

【００１８】このようにして内層パターンを形成した複
数個の導体回路層を、樹脂絶縁層を介して積層し、本発
明にかかる多層プリント配線板が製造される。

【００１９】

【実施例】

（実施例１） (1) 厚み１mmのガラスエポキシ銅張積層板の表面をエッ
チングすることにより、複数の導体パターンからなる内
層回路を有する基板を得た。 (2) 得られた基板を、ジェットスクラブ処理して内層回
路表面を粗化してから、シプレイ製アルキレートに50
℃，５分間浸漬することにより脱脂し、次いで、10wt％
H₂SO₄水溶液に２分間浸漬することにより酸処理し、そ
の後、過硫酸ナトリウムを主成分とするソフトエッチン
グ剤（三菱瓦斯化学製、商品名；NPE-300 ）200g/lの水
溶液に25℃で３分間浸漬することにより、内層回路を構
成する導体金属の表層部分に表面粗度Ｒ_a= 5.3 μｍの
粗面（凹凸面）を得た。 (3) 上記処理を終えた基板を水洗処理した後、直ちに５
wt％過酸化水素水の水溶液に２分間浸漬することによ
り、上記(2) で形成した粗面（凹凸面）上に酸化皮膜を
形成した。 (4) 前記 (3)の処理で粗面（凹凸面）上に酸化皮膜を形
成した基板を、0.5wt ％のシランカップリング剤（信越
シリコーン製，商品名；KBM-403 ）水溶液（pH=4.5に調
整）に30秒間浸漬したのち、30分間風乾し、さらに100
℃で20分間熱風乾燥するカップリング処理を施して、前
記酸化皮膜を活性化させた。 (5) このようにして活性化酸化皮膜を内層回路の表層部
分に形成した基板上に、エポキシ樹脂からなる絶縁ワニ
スをロールコーターを用いて塗布し、その後、乾燥硬化
する方法で、厚さ約60μｍの樹脂絶縁層を形成した。ま
た一方で、同様に処理した内層基板上にプリプレグをホ
ットプレスして硬化する方法により、厚さ約100 μｍの
樹脂絶縁層を形成した。 (6) 前記 (5)で絶縁ワニスを用いて形成した樹脂絶縁層
に所定のバイアホールを形成し、さらに、所定の方法に
よって厚さ30μｍの無電解銅めっきを施した。

【００２０】（実施例２） (1) 厚み１mmのガラスエポキシ銅張積層板の表面をエッ
チングすることにより、複数の導体パターンからなる内
層回路を有する基板を得た。 (2) 得られた基板を、ジェットスクラブ処理して内層回
路表面を粗化してから、シプレイ製アルキレートに50
℃，５分間浸漬することにより脱脂し、次いで、10wt％
H₂SO₄水溶液に２分間浸漬することにより酸処理し、さ
らに、10wt％H₂SO₄,３wt％H₂O₂水溶液に３分間浸漬する
ことによりソフトエッチして、その後、表１に示す条件
にて無電解銅めっきを施した。 (3) 前記 (2)で内層回路を構成する導体金属の表層部分
に、盤状に成長した結晶よりなる粗面（凹凸面）の無電
解銅めっき皮膜を形成した基板を、３wt％過酸化水素水
の水溶液に３分間浸漬することにより、上記無電解銅め
っき皮膜の表層部分の少なくとも一部を厚さ3000Åの酸
化皮膜とした。 (4) 前記 (3)の処理で内層回路の表層部分に酸化皮膜を
形成した基板を、１wt％のシランカップリング剤（信越
シリコーン製，商品名；KBM-403 ）水溶液に１分間浸漬
したのち 100℃で20分間乾燥するカップリング処理を施
して、前記酸化皮膜を活性化させた。 (5) このようにして活性化酸化皮膜を内層回路の表層部
分に形成した基板上に、エポキシ樹脂からなる絶縁ワニ
スをカーテンコーターを用いて塗布し、その後、乾燥硬
化する方法で、厚さ約50μｍの樹脂絶縁層を形成した。
また一方で、同様に処理した内層基板上にプリプレグを
ホットプレスして硬化する方法により、厚さ約100 μｍ
の樹脂絶縁層を形成した。 (6) 前記 (5)で絶縁ワニスを用いて形成した樹脂絶縁層
に所定のバイアホールを形成し、さらに、所定の方法に
よって厚さ30μｍの無電解銅めっきを施した。

【００２１】

【表１】

【００２２】（比較例１）実施例１と同様にして内層回
路を有する基板を得たのち、黒色酸化銅処理を施してか
ら、カップリング処理を行わずに、実施例１と同様の方
法にて樹脂絶縁層を形成し、配線層が４層の多層プリン
ト配線板を製造した。

【００２３】（比較例２）実施例１と同様にして内層回
路を有する基板を得たのち、内層回路を構成する導体金
属部分にインタープレート法にて無電解めっきを施し、
その後、実施例１と同様の方法にて樹脂絶縁層を形成
し、配線層が４層の多層プリント配線板を製造した。

【００２４】上述のようにして製造した多層プリント配
線板の導体金属−樹脂絶縁層間の密着性（ピール強度）
を、JIS-C-6481に準じて評価したところ、表２に示す結
果となった。この表に示す結果から明らかなように、本
発明の場合は、導体金属と樹脂絶縁層との密着性に優
れ、特に、ホットプレスすることなく基板上への樹脂液
の塗布だけで十分な密着力が得られる点で、従来技術に
比べて有利であることを確認した。このことから、本発
明の場合は、耐熱性，耐湿性ならびに接続信頼性などに
優れる多層プリント配線板を簡易に製造することができ
る。

【００２５】

【表２】

【００２６】

【発明の効果】以上発明したように、本発明によれば、
接着性、耐薬品性に優れるとともに、簡素な工程を経て
高密度、高精度の多層配線パターンを有するプリント配
線板を得ることができる。とくに、基板上への絶縁樹脂
層の接着が粗化面特性に優れることから、単に樹脂液の
塗布だけで足り、従来のようにホットプレスする必要が
ないから、多層プリント配線板を簡易に製造することが
できる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導体回路層が樹脂絶縁層を介して積層さ
れてなる多層プリント配線板において、前記導体回路層のうち内層パターンを構成する金属導体
の表層部分が、粗面（凹凸面）を形成し、その粗面（凹
凸面）には厚さ 100〜10,000Åの酸化皮膜が形成され、
かつその酸化皮膜表面はカップリング処理によって化学
的に活性化されたものである多層プリント配線板。