JPH09102676A - プリント回路板の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 処理工程の工程数および使用薬品の種類の減
少をもたらす、従来法よりすぐれたプリント回路板の新
規な半付加的製造法を提供する。 【解決手段】 （ａ）銅クラド積層体に所望の配列の孔
をあけ； （ｂ）これらの孔をメッキ用にし、その後に （ｃ）像エッチレジストを付与し、 （ｄ）露出銅をエッチングして回路および他の表面特性
を形成させ、 （ｅ）エッチレジストを剥離し、 （ｆ）所望により、像メッキ用マスクを付与し、 （ｇ）これらの孔をメッキし； （ｈ）メッキ用マスクを使用するときは、次いでこのメ
ッキ用マスクを剥離する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は両面形の多層のプリ
ント回路板の製造法に関する。本発明の方法は、所望の
厚さに回路を作るために必要な相互接続を与えるための
特定の製造系列と無電解ニッケルの使用に関する。この
方法は、これらの回路を製造するのに現在必要とする工
程の数および種々の化学薬品を減少させるのに特に有用
である。

【０００２】

【従来の技術】プリント回路の製造において、平らな剛
性のもしくは柔軟性の絶縁基材の両面にプリント回路を
作るのが今日の一般的な方法である。多層プリント回路
の重要性が増大しており、これは絶縁性基質材料と伝導
性金属との内層が交互に現れる平行で平らな層からな
る。積層構造物の露出外面には両面板のように回路パタ
ーンが付いており、内層自身にも回路パターンを含むこ
とができる。

【０００３】両面の多層プリント回路板において、種々
の層および／または面の間に及びその中に伝導性の相互
接続を与えることが必要である。銅は種々の方法で、た
とば無電解の又は電解析出またはその組合せによって与
えられる。回路板に所望の回路パターンを与える点で、
従来技術は種々の製造系列を発達させたが、その多くは
減法（ｓｕｂｔｒａｃｔｉｖｅ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ）
または付加（ａｄｄｉｔｉｖｅ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ）
という広い技術カテゴリーに入る。減に共通しているの
は、所望の回路パターンを露出させるために金属をエッ
チ除去（即ち減法）する必要があることである。他方、
付加法は清浄な誘電性基質を用いて始められ、所望区域
にのみ金属化が行われる。所望区域とは予め加えられた
メッキレジスト物質のパターンによってマスクされてい
ない区域のことである。減法に必要なエッチングの問題
は回避できるが、付加法は、レジスト材料の選択、無電
解法に望まれる十分な金属の厚さを形成する能力、所望
の厚さを無電解的に形成するに必要なかなり長い時間、
および殆どの無電解銅の物性の弱さ、といった固有の問
題点をもつ。

【０００４】米国特許第４，８９７，１１８号（フェリ
エら）は予め定めた所望のパターンで基質の選択的金属
化を行う方法（すなわち付加法）を記載している。フェ
リエらは付加技術、それへの提案した若干の改良を論
じ、そしてこの領域での現在の技術状態の明確な展望を
与えている。本発明は製作に含まれる工程の数および化
学薬品を減少させるのに著しい利点を与え、これによっ
て製作法を経済的かつ容易にする改良法を提案する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来技術の付加法は種
々の問題に悩まされた。第１に、この工業で現在使用さ
れている殆どのメッキ用マスクはアルカリ性溶液中で剥
離性である。無電解銅浴は不可避的にアルカリ性であ
り、特に通常は非常なアルカリ性であって、そのｐＨは
１２を越す。それ故、公知のメッキレジストは、無電解
銅浴中でメッキにかけるとき、その一体性および回路板
表面への接着力を保持する上で非常な困難を保つ。特に
これらの技術に必要な長いメッキ時間（８〜２４時間）
を考慮に入れるときこのことがいえる。メッキ用マスク
がその一体性および／または表面への接着力を失うと
き、回路の画定は失敗する。この問題への１つの可能な
解決策として米国特許第４，８７６，１７７号（アカホ
シら）を参照されたい。そこでは有機レジストは化学銅
メッキ後に最終的に硬化される。

【０００６】多くの別の技術が回路板を付加的に及び半
付加的に製造するために開発された。１つのこのような
技術としてクカンキスら（米国特許第４，９３１，１４
８号）は有機レジストを使用してプリント回路の表面に
回路パターンを付ける方法を提案した。全表面を順次に
活性化し、次いでレジスト面をアルカリ溶液の付与によ
って失活させる。その後に化学的に所望のパターンでメ
ッキされる。第２の別法はＰＣＴ特許出願Ｎｏ．９３２
６１４５（クノップ）に提案されている。クノップはプ
リント回路板の製造法を開示しており、回路をエッチン
グし、孔をあけ、次いで除去可能な「減感（ｄｅｓｅｎ
ｓｅ）」マスクを付与する。プリント回路板を次いで活
性化し、「減感」マスクを除き、次いで孔および回路の
面をメッキする。追加の別法については英国特許第１，
２５９，３０４号（ポトサーキット・コーポレーショ
ン）および英国特許第１，２０７，６３１号（テクノグ
ラフ・リミテッド）を参照されたい。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明はプリント回路
板を半付加的に製造する新規な方法を提供する。本発明
の方法は処理工程の減少および使い易さを含めていくつ
かの点で従来の方法を改良する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明はプリント回路板
の製造の改良法を提案する。この方法は従来技術よりす
ぐれた種々の利点を与える。その利点にはサイクル工程
の数の減少、必要な化学処理の数と種類の減少、製造効
率の増大が含まれる。本発明の方法は従って従来技術で
経験する多くの困難を克服する。特に電気メッキの必要
なしにプリント回路板の製造の加工法を与えることによ
って上記の困難が克服される。

【０００９】本発明の方法は、回路を所望の厚さに作る
ための無電解メッキとの組合せでプリント回路板を製造
のための特定の製造系列に関する。本発明の無電解メッ
キの最も好ましい形体は無電解ニッケルである。次の基
本製造サイクルが本発明の実施のために提案される。 １．銅クラド積層体または多層パッケージに所望の孔を
あけ； ２．孔を活性化し；その後に ３．所望により、孔および表面を無電解金属の薄層で無
電解メッキし；その後に ４．像エッチレジストを付与し；その後に ５．露出銅をエッチングして回路および他の表面特性を
形成させ；その後に ６．このエッチレジストを剥離し；その後に ７．所望により、結像メッキ用マスクを付与し；その後
に ８．所望により、メッキ（無電解銅または無電解ニッケ
ル）を開始し；その後に ９．所望の厚さに無電解メッキ（付加的無電解銅または
無電解ニッケル−リン）を行い；その後に １０．所望によりメッキ用マスクを剥離し；その後に １１．所望により、最終仕上げを行う。 種々の任意工程をこの基本サイクルに加えて製作者のそ
れぞれの要求に応じることができる。ここで使用する銅
クラド積層体は多層回路パッケージならびに両面回路パ
ッケージを包含する。

【００１０】

【発明の詳細な記述】本発明はプリント回路の製造の半
付加技術の改良に関する。それ自体、本発明は特定の処
理系列の使用による従来の技術によって経験する関心と
問題の多くに関係がある。本発明の処理系列は、活性化
前に通常付与され活性化後に剥離される減感マスク（減
感マスクの適切な議論については上記のクノップの特許
を参照されたい）の必要なしに処理する方法を可能にす
る。

【００１１】本発明は両面および多層のプリント回路板
の製造について次の基本サイクルを提案する。 １．銅クラド積層体または多層のパッケージに所望の孔
をあけ、 ２．これらの孔を活性化し、 ３．所望により、孔および表面を無電解金属の薄層で無
電解メッキし、 ４．像エッチレジストを付与し、 ５．露出銅をエッチングして回路および他の表面特性を
形成させ、 ６．このエッチレジストを剥離し、 ７．所望により、結像メッキ用マスクを付与し、 ８．所望により、メッキ（無電解銅または無電解ニッケ
ル）を開始し、 ９．所望の厚さに無電解メッキ（付加的無電解銅または
無電解ニッケル−リン）を行い、 １０．所望により、メッキ用マスクを剥離し、 １１．所望により、最終仕上げを行う。

【００１２】第１工程は孔をあけるべき銅クラド積層体
または多層パッケージを必要とする。すなわち、孔は板
全体を貫通する。孔は板の片面から板の内部に貫通して
いるが、多面にまでは貫通していない。

【００１３】次に、孔をメッキを受け入れるように活性
化する。孔の活性化は貴金属活性化剤（または当業技術
に知られている他の非金属活性化剤）中での単一浸漬か
ら多くの工程からなる複合浸漬までのいずれでもよい。
複合型は多数の工程を含む完全ＤＥＳＭＥＡＲ（または
エッチバック）でメッキしたスルーホールサイクルから
なる。最も複雑な孔の活性化サイクルは孔の条件（ｍ−
Ｐｙｒｏｌ）、過マンガン酸カリウム汚れ落とし、中和
（酸／還元剤）、ガラスエッチング（酸性弗化アンモニ
ウム）、コンディショナー（界面活性剤または他の種
類）、マイクロエッチング、活性剤（ＰｄＣｌ₂ ／Ｓｎ
Ｃｌ₂ コロイド）および促進剤からなるものでありう
る。洗浄水リンスはそれぞれの化学処理の間にはさまれ
る。どの孔の活性化サイクルをえらぶにせよ、その主た
る目的は孔表面がメッキを開始しうるように孔を処理す
ることである。これを達成するための種々の方法が当業
技術において知られているが、そのいずれもが有利にこ
こに使用することができる。米国特許第５，０３２，４
２７号（クカンキスら）、第４，９７６，９９０号（バ
ッハら）、第４，６０８，２７５号（クカンキスら）お
よび第４，８６３，７５８号（ローデナイザー）を参照
されたい。別法として、孔はたとえば米国特許第第４，
６８４，５６０号（ミンテンら）の実施例に記載されて
いるように電解メッキ（すなわち直接のメッキ技術）を
直接受け入れるように活性化されてもよい。

【００１４】所望により、活性化後の孔は薄層の金属
で、最も好ましくは無電解手段によって、メッキするこ
とができる。孔がこの時点で所望によりメッキされる場
合、薄い金属化した孔がエッチング溶液にふれないよう
に、孔の端部をエッチレジストでカバーする（または孔
をふさぐ）のが最も有利である。この段階で孔を薄くメ
ッキすることをえらぶ利点は、回路のエッチング後のメ
ッキ性能をより信頼性のあるものにすることにある。

【００１５】活性化の後に、銅クラド積層体の表面にエ
ッチレジストを付与する。エッチレジストには、乾燥フ
ィルムおよび液体感光性ポリマーが包含される。いくつ
かの形体の１つをとることができる。エッチレジストを
付与し、結像させ、そして現像して、回路および他の表
面特性のポジ像が作られるようにする。好ましくはエッ
チレジストは孔の開口をカバーし又は孔をふさいで孔の
壁表面の活性剤フィルムの保存を助ける。

【００１６】次の工程は露出銅をエッチングし、それに
よってレジストでカバーした銅を垂直レリーフに突出さ
せることを含む。回路と他の表面特性がそれによって形
成される。エッチング剤は多くのエッチング剤のうちの
任意のものでありうる。これらのエッチング剤としてア
ルカリアンモニア性塩化銅、酸性塩化銅、過酸化イオウ
などがあげられる。好ましくは、使用するエッチング剤
は孔壁の表面の活性化剤フィルムを妨害しない。孔の端
部がカバーもしくはふさがっていないときに特にそうで
ある。エッチレジストは次いで、通常はアルカリもしく
は溶剤を基剤とする溶液で剥離される。

【００１７】この時点で、両面または多層の回路が所望
によってメッキ用マスクでコートされる。メッキ用マス
クは、乾燥フィルム、ローラコーティング、カーテンコ
ーティング、スクリーニング、または種々の同様技術を
包含する、いくつかの方法で付与即ち塗布することがで
きる。一般にメッキ用マスクは結像されていて、それに
よって次にメッキされるべき区域はカバーされず、メッ
キ用マスクは表面の他のすべての区域をカバーする。メ
ッキ用マスクはスクリーニング、光結像と次の現像、ま
たは同様の技術を包含する種々の方法で結像させること
ができる。最後に、メッキ用マスクは加熱、光放射また
は両者によって硬化される。メッキ用マスクの組成と付
与法は当業技術において周知である。この時点でのメッ
キ用マスクの付与は、メッキ特定の追加の又は増強した
画定を与える点で有利である。

【００１８】次の工程は、所望により孔のメッキおよび
好ましくは接続区域のメッキを開始することである。こ
の開始はいくつかの方法で行いうる。１つの好ましい例
は無電解銅による方法である。別の例は無電解ニッケル
−ホウ素の付与による方法である。これらの方法のいず
れも活性化区域の上でのみメッキを開始する。すなわ
ち、メッキ用マスクでカバーされていない孔および他の
区域のみがメッキされる。この場合、無電解ニッケル−
リンの使用によりメッキの開始が直接行いうることが判
明した。表面特性がこの段階以前に表面にエッチングさ
れたためにこれが可能である。無電解ニッケル−リンを
使用する場合、全体の必要な厚さを無電解ニッケル−リ
ン溶液で作り続けるのが好ましい。１０％以上のリン含
量をもつニッケルを析出させる「高リン」ニッケル−リ
ン溶液を使用するのが最も有利である。

【００１９】次の工程は前工程の継続であることがで
き、あるいはそれは前記系列に示す別個の工程であるこ
とができる。この工程の目的は孔および他の非カバー区
域を適宜な金属厚さにメッキすることである。従って、
適当な無電解銅が前の工程で使用されている場合、回路
板は適当な厚さの銅を作る延長時間のあいだ無電解銅中
においておくことができる。然し、１つの好ましい方法
は、無電解銅（１０〜１５０マイクロインチの銅）で前
工程のメッキを開始してからその開始を無電解ニッケル
−リンまたは無電解ニッケル−ホウ素で続け、その後に
無電解ニッケル−リンのメッキを続けることである。然
し、メッキのすべてを単一の無電解ニッケル好ましくは
無電解ニッケル−リンのメッキ工程において達成するの
が最も好ましい。メッキ用マスクを使用した場合には、
メッキの完了後にこれを剥離する。剥離法は使用する特
定のメッキ用マスクに応じて変わるが、多くのメッキ用
マスクの剥離はアルカリ溶液中で行われる。剥離溶液の
付与はスプレー、フラッド、浸漬、または他の同様の手
段でありうる。

【００２０】最終工程は任意であるが、推奨される。こ
の工程は最終仕上げの若干の形体を孔および他の接続区
域に加えることからなる。これらの最終仕上げはその目
的として、これらの表面の保護および／またはハンダ付
け性の増強をもつ。それはこれらの表面のハンダ付け性
を保存し増強する有機処理からなることができる。これ
らの処理はたとえば米国特許第５，３６２，３３４号
（アダムスら）に記載されており、その教示を引用によ
ってここにくみ入れる。別法としてそれは一連の金属処
理、たとえば米国特許第５，２３５，１３９号に記載の
貴金属コーティングの累積、からなることもできる。本
発明のプロセス系列の諸工程のあいだに種々の付加工程
を挿入することができる。また減法も行うことができ
る。これらの付加または減法は当業者にとって自明であ
るものである。

【００２１】

【実施例】本発明を次の実施例により更に具体的に説明
する。これらの実施例は説明のためのものであり、本発
明を限定するものと解すべきではない。

【００２２】実施例１ プリント回路板を本発明の教示により次の方法で製作し
た。 １．所望の配列の銅クラド積層片に孔をあけ、 ２．これらの孔を活性化して、回路板を次の処理にかけ
ることによってその表面のメッキを受入れ開始させた； ａ．清浄剤／コンディショナー（マクダーミッド ９４
２０）に１１０°Ｆで４分間浸漬、 ｂ．活性化剤（マクダーミッドのマクテイベート１０）
に１１０°Ｆで４分間浸漬。これらの工程のあいだにリ
ンスを入れる。 ３．銅クラド積層体に、銅の両面に乾燥フィルムエッチ
レジストでコートした。このエッチレジストを次いで露
光し、結像し、現像してエッチレジストが銅の区域のみ
をカバーしこれが残るようにした（別の態様において、
エッチレジストは像状に表面にスクリーンさせることが
できた）。この積層体を次いでエッチングにかけ、それ
によって回路がすべての露出銅のエッチング除去によっ
て画定された。このエッチレジストを次いで剥離した。 ４．この積層体の上に次いで乾燥フィルムメッキ用マス
クを重ねた。このメッキ用マスクを次いで露光、結像お
よび現像して、それが所望の回路および特性のネガ像を
現すようにした（別の態様において、メッキ用マスクは
像状に表面にスクリーンさせることができた）。 ５．回路板をマクダーミッド Ｍ−８５の無電解銅浴に
１１５°Ｆで１５分間浸漬することによってメッキを開
始した。合計１００マイクロインチの無電解銅がメッキ
された。メッキは孔中に、および他の接続区域および露
出回路にのみ起こった。マクダーミッドの無電解ニッケ
ル−ホウ素浴を使用して露出銅表面に約２マイクロイン
チのニッケル−ホウ素をメッキした。 ６．回路板を次いで、マクダーミッド無電解ニッケル−
リン溶液中に１９０°Ｆで１８０分間浸漬することによ
って、所望の厚さにメッキした。約１１５０マイクロイ
ンチのニッケル−リンが孔中に及び他の接続区域上にメ
ッキされた。 ７．このメッキ用マスクを次いで１０％苛性溶液中で剥
離した。上記のそれぞれの化学操作の役に新鮮な水によ
るリンスを介在させたことに注目されたい。

【００２３】実施例２ プリント回路板を実施例１と同様にして製造した。ただ
しその工程７の後に次のような更なる処理を行った。 ａ．回路板をマクダーミッド ９２７１クリナーに浸漬
して露出金属面を清浄にし活性化させた。 ｂ．露出金属面を次いで、マクダーミッド無電解パラジ
ウム浴に１６０°Ｆで２０分間浸漬することによって、
２０マイクロインチの無電解パラジウムでメッキした。

【００２４】実施例３ プリント回路板を実施例２と同様にして製造した。ただ
し工程５を次のように取り替えた。 ５．回路板をマクダーミッド無電解ニッケル−ホウ素浴
に１１５°Ｆで１分間浸漬することによってメッキを開
始した。約２マイクロインチのニッケル−ホウ素が孔中
に及び他の接続区域にメッキされた。

【００２５】実施例４ プリント回路板を実施例１と同様にして製造した。ただ
し工程５を無くした。

【００２６】実施例５ プリント回路板を実施例２と同様にして製造した。ただ
し回路板は多層回路であり、それ故工程１を次のように
変えた。 １．銅クラド積層体の数片に、それぞれの面に乾燥フィ
ルムエッチレジストをコートした。次いでこれらの層を
個々に露光、結像および現像してそれぞれの回路パター
ンを現した。これらの層を次いでエッチングし、レジス
トを剥離した。これらの層を次いで両外面に銅箔をも
ち、それらの間に内層（すなわち銅クラド積層体）のあ
る多層パッケージに積層した。次に所望配列の多層パッ
ケージ中に孔をあけた。

【００２７】実施例６ プリント回路板を実施例５と同様にして製造した。ただ
し工程２の後に、然し工程３の前に回路板の汚れ除去操
作を行った。この汚れ除去操作は次の諸工程からなる。 ａ） 溶媒による膨潤（マクダーミッド ９２０４）、
１００°Ｆで２分間。 ｂ） 過マンガン酸カリウム（マクダーミッド ９２７
５）、６０ｇ／ｌ、１６０°Ｆで１０分間。 ｃ） 中和剤（マクダーミッド ９２７９）、１１０°
Ｆで５分間。 注：それぞれの化学工程の間に新しい水によるリンスを
介在させた。

【００２８】上記のすべての実施例の回路板を、標準ハ
ンダ衝撃試験、伝導性試験、断面試験、および種々の官
能性試験を含む種々の方法で試験した。すべての試験結
果は、生産されたプリント回路板のすべてが意図する目
的に許容しうる機能をもつことを示した。

【００２９】明細書から理解しうるように、本発明の方
法は従来技術の方法よりすぐれた多くの利点をもつ。最
も重要な利点の１つは、それが必要な工程数および必要
なプロセスを実質的に減少させるプリント回路板の有効
な製造法を提供する点にある。また、本発明の方法は、
プリント回路板を製造するための操作可能な半付加法の
試みを提供する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン ジェイ グランワルド アメリカ合衆国コネチカット州 06505 ニュー ヘブン ウイッチア ロード 207

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）銅クラド積層体に所望の配列の孔を
   あけ； （ｂ）これらの孔をメッキを受け入れるように活性化し
   て；その後に （ｃ）像エッチレジストを付与し； （ｄ）露出銅をエッチングして回路および他の表面特性
   を形成させ； （ｅ）エッチレジストを剥離し； （ｆ）所望により、像メッキマスクを付与し； （ｇ）これらの孔をメッキし； （ｈ）メッキ用マスクを使用するときは、次いでこのメ
   ッキ用マスクを剥離する；諸工程からなることを特徴と
   するプリント回路板の製造方法。
2. 【請求項２】 工程（ｂ）が、 （ａ）孔を活性化しメッキ性能を増大させるコンディシ
   ョニング処理をし；そして （ｂ）その後にこれらの孔に該孔のメッキ性を増大させ
   る活性化剤処理をする；ことから成ることを特徴とする
   請求項１の方法。
3. 【請求項３】 工程（ｃ）が、 （ａ）銅クラド積層体の外面をエッチレジストでコーテ
   ィングし；そして （ｂ）エッチレジストが所望回路のポジ像を形成するよ
   うにエッチレジストを結像し現像する；ことから成るこ
   とを特徴とする請求項１の方法。
4. 【請求項４】 工程（ｇ）が、 （ａ）該孔を無電解ニッケル−ホウ素メッキによってメ
   ッキし；そして （ｂ）その後に該孔を無電解ニッケル−リンメッキによ
   ってメッキする；ことから成ることを特徴とする請求項
   １の方法。
5. 【請求項５】 工程（ｇ）が無電解ニッケル−リンおよ
   び無電解銅から成る群からえらばれた無電解メッキ浴に
   該孔をさらすことから成ることを特徴とする請求項１の
   方法。
6. 【請求項６】 工程（ｇ）が、 （ａ）該孔を無電解銅メッキによってメッキし； （ｂ）その後に該孔を無電解ニッケル−ホウ素メッキに
   よってメッキし；そして （ｃ）その後に該孔を無電解ニッケル−リンメッキによ
   ってメッキする；ことから成ることを特徴とする請求項
   １の方法。
7. 【請求項７】 工程（ｈ）の後に、該回路板を、該孔お
   よび他の接続区域のハンダ付け性を増強する有機コーテ
   ィングの付与、該孔および他の接続区域の貴金属による
   メッキ、該孔および他の接続区域のニッケルによるメッ
   キとその後の該孔および他の接続区域の貴金属によるメ
   ッキ、およびそれらの組合せから成る群から選ばれた方
   法からなる最終仕上げ処理を行う請求項１の方法。
8. 【請求項８】 エッチレジストが現像後の孔の端部を覆
   う請求項３の方法。
9. 【請求項９】 金属が、活性化の後でエッチレジスの付
   与前に、孔表面にメッキされる請求項８の方法。