JPH10107447A - 多層プリント配線板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 多層プリント配線板の製造において樹脂層と
金属被膜（回路）との密着強度を高めるために行われる
繁雑な樹脂表面の粗面化作業や、これに伴う作業環境の
悪化などを解消し得る改善された多層プリント配線板の
製造方法を提供する。 【解決手段】 プリント配線板コア材の表面の少なくと
も一部に樹脂層からなる絶縁層と、金属被膜からなる導
電層とが交互に形成され、該導電層間の導電が前記絶縁
層に形成された導通孔を介してなされるようにした多層
プリント配線板の製造方法において、前記コア材表面に
熱硬化性樹脂を塗布して樹脂層を形成する工程と、表面
に凹凸を有する金属箔の凹凸面を前記樹脂層面に接し熱
圧着した後該金属箔を除去することにより樹脂層に粗面
化面を形成する工程と、露出した樹脂層面の少なくとも
一部に金属被膜を形成し該金属被膜をパターニングする
ことによって該樹脂層面に回路を形成する工程とからな
ることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気機器、電子機
器、通信機器などに用いられる多層プリント配線板の製
造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子部品における軽薄短小化が進
むにつれて、電子部品の搭載基板においても高密度化に
対する要請が強くなってきている。この高密度化が可能
で低価格化を実現できるプリント配線板の多層化技術と
して、従来プリント配線板コア材の表面に感光性樹脂層
を形成し、マスキング後、紫外線による露光工程、現像
工程を経て、得られた樹脂面およびビアホール部に無電
解めっきを施し、アディテイブ法またはサブトラクティ
ブ法などにより回路を形成する工程を必要なだけ繰り返
す、いわゆるビルドアップ法が提案されている。しかし
ながら、感光性樹脂はその化学構造に光官能基を有する
ため、化学的安定性、熱的安定性および機械的強度に対
する安定性が他の樹脂に比べて劣り、基板の高密度化に
際して加工強度などが十分ではないという問題があっ
た。

【０００３】一方、基板のより多層化を図るためには、
樹脂層とその上層のめっき被膜との間の密着強度を高め
なければならないが、従来は、樹脂層表面を化学的に粗
面化した後、その上層に金属被膜を形成していた。この
方法は、例えばエッチング液に溶解性を示す物質を微粒
子状で含有する樹脂を塗布して樹脂層を形成し、該樹脂
層表面を機械的に研磨した後、過マンガン酸やクロム酸
などの強酸化剤をエッチング液として用いて化学的にエ
ッチングして表面の粗面化処理を行い、その後、無電解
めっきを施していた。従って、その工程操作手順が繁雑
であり、しかも強酸化剤を用いるために作業環境が悪化
し、また、その後の廃水処理費がかさむなどの問題もあ
った。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、多層プリン
ト配線板の製造における上記の問題点に鑑みてなされた
ものであって、樹脂層とめっき被膜などの金属被膜との
密着強度を高めるために行われる繁雑な樹脂層表面の粗
面化作業や、これに伴う作業環境の悪化などを解消し得
る改善された多層プリント配線板の製造方法を提供する
ことを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的と達成するた
めの本発明の多層プリント配線板の製造方法は、プリン
ト配線板コア材の表面の一部または全面に樹脂層からな
る絶縁層と、金属被膜からなる導電層とが交互に形成さ
れ、該導電層間の導電が前記絶縁層に形成された導通孔
を介してなされるようにした多層プリント配線板の製造
方法において、前記コア材表面に熱硬化性樹脂を塗布し
て樹脂層を形成する工程と、表面に凹凸を有する金属箔
の凹凸面を前記樹脂層面に接し熱圧着した後該金属箔を
除去することにより樹脂層に粗面化面を形成する工程
と、露出した樹脂層面の一部または全部に金属被膜を形
成し該金属被膜をパターニングするすることによって該
樹脂層面に回路を形成する工程とからなることを特徴と
するものである。

【０００６】本発明においては、上記した樹脂層形成工
程から回路形成工程までを１回以上繰り返すことにより
４層以上の多層プリント配線板を得ることができる。ま
た回路形成工程において樹脂層表面への金属被膜の形成
は、無電解めっきまたは真空蒸着法によって行うことが
好ましく、またさらにその上に電気メッキを施してもよ
い。そして、前記樹脂層面の粗面化工程において用いら
れる金属箔は、Ｒ_ｍａｘが０．１μｍ以上で１０μｍ以
下の凹凸面を有するものであることが好ましい。

【０００７】

【発明の実施の形態】プリント配線板の多層化を図るた
めには、絶縁層である樹脂層と導電層である金属被膜の
間の密着強度を高めなくてはならない。そして、密着強
度を高めるためには、通常樹脂層の表面を予め粗面化し
ておいた後、金属層を形成する方法が採られる。

【０００８】従来、樹脂層の表面を粗面化する方法とし
ては化学的溶解によるエッチング法を採用するのが最も
一般的であり、この場合のエッチング液としては、過マ
ンガン酸あるいはクロム酸などの強酸化剤が用いられて
いた。該エッチング法では、通例、粗面化すべき樹脂層
に予めエッチング液に溶解性を示す物質の微粒子を分散
含有させておき、粗面化処理に際して、樹脂層表面に存
在する該微粒子を選択的にエッチングすることにより、
樹脂層表面に数〜数十μｍのレベルの凹凸部を形成させ
て表面の粗面化を行っていた。しかしながら、この方法
においては、強酸化剤を使用するために作業環境が劣悪
となるばかりか、その後の廃液処理に多大な費用を要す
るので経済的でないという問題があった。

【０００９】本発明は、熱硬化性樹脂を塗布して樹脂層
を形成した後、該樹脂層面に、予め表面に適切な凹凸部
を形成させた金属箔の凹凸面を熱圧着し、その後金属箔
を樹脂層面から除去することによって、金属箔が有して
いた凹凸部を圧痕として樹脂層面に転写し、該樹脂層面
を粗面化するものであるから上記した化学的手法による
ような環境的な諸問題を解消することができる。

【００１０】本発明において金属箔面に形成され樹脂層
面に転写される凹凸部は、Ｒ_ｍａｘ＝０．１μｍを下限
とし、Ｒ_ｍａｘ＝１０μｍを上限とすることが望まし
い。これは樹脂層面に形成される粗面化面の凹凸の程度
が該下限値より小さい場合は、その後工程で樹脂層表面
に形成される金属被膜に十分な密着強度を与えることが
できず、一方該上限値よりも大きい場合は、樹脂層表面
に形成される粗面における凹部が深くなり過ぎて、その
後工程における金属被膜形成後のパターニング処理によ
る回路形成に際して、該凹部に形成された金属被膜がエ
ッチング除去され難くなり、該金属被膜が残留して回路
間の絶縁性が低下する恐れがあり、また樹脂層の厚みが
局部的に薄くなり、その部分の樹脂層の電気的絶縁性能
が低下するからである。

【００１１】本発明において使用される金属箔の種類お
よび表面凹凸部の形成方法については、特に限定され
ず、金属箔としては、例えば銅張ガラスエポキシ樹脂板
の製造に用いられる電解銅箔などを用い、また凹凸部の
形成にはエッチングなどの化学的方法が用いられるほ
か、サンドブラスト、プレスまたはロール圧延などの機
械的手段を用いることもできる。さらに樹脂層への金属
箔の熱圧着法は常法によればよいし、また樹脂層からの
金属箔の除去方法も特に限定されず、機械的な剥離法の
ほか、化学的溶解法などを適宜採用して行えばよい。

【００１２】その後工程における樹脂層表面への金属被
膜の形成は特に限定されず、例えば無電解めっき法、真
空蒸着法などで行えばよく、さらに必要に応じて電気め
っき法により行うこともでき、これらの金属被着法を使
用しての金属被膜の形成は公知の条件により行えばよ
い。また形成すべき金属被膜の種類は、特に限定されな
いが、一般的には銅、ニッケル、コバルト、金またはこ
れらの金属の合金であることが好ましい。さらに回路の
形成法もまた、この種の電子回路基板の製作において一
般的に行われるフルアディティブ法、セミアディティブ
法、サブトラクティブ法などを適宜採用して行うことが
できる。

【００１３】本発明における多層プリント配線板のコア
材としては、一般的な手法で作製されたプリント配線
板、例えば銅張ガラスエポキシ樹脂の片面または両面に
常法により銅被膜をパターニングして回路を形成した片
面プリント配線板、両面プリント配線板または４、６、
８…層からなるような多層プリント配線板を用いること
ができる。そして、本発明においては、該コア材上に前
記した樹脂層の形成工程から回路形成工程までを１回ま
たは２回以上繰り返すことによって、４層またはそれ以
上の多層プリント配線板を製造することができる。

【００１４】

【実施例】以下に本発明の実施例を、比較例とともに説
明する。また、これらの実施例および比較例中のＲ
_ｍａｘ値と密着強度の関係その他の製品特性について表
１に示す。

【００１５】実施例１：縦４００ｍｍ、横５００ｍｍ、
厚さ１．６ｍｍ（銅厚１８μｍ）の両面銅張ガラスエポ
キシ樹脂基板を用い、銅被膜を塩化第２鉄溶液でパター
ニングすることによって最小ピッチ１５０μｍの回路を
有する両面プリント配線板を得てこれをコア材とした。
次いで得られたコア材の表面に厚さ５０μｍのエポキシ
樹脂を塗布した後、８０℃で１０分間乾燥して樹脂層を
形成した。次に該樹脂層の表面に、Ｒ_ｍａｘ＝３μｍの
凹凸を有する厚さ１８μｍの銅箔を重ね合わせ、３０ｋ
ｇ／ｃｍ^２の圧力で１７０℃、７０分間の熱圧着を行う
とともに、該樹脂層を熱硬化させた。

【００１６】その後、基板を４０ボーメの塩化鉄溶液に
４０℃で１５分間浸漬し、銅箔を溶解除去した。次ぎに
銅箔の溶解除去によって露出した樹脂層の所望の箇所に
炭酸ガスレーザーを用いて直径１００μｍのビアホール
を形成した。またさらに基板の所望の箇所にドリルを用
いて直径４００μｍのスルーホールを形成した。

【００１７】以上の処理を施した後、基板を触媒付与剤
として奥野製薬社製「ＯＰＣ−８０キャタリストＭ」を
使用して、これに２５℃で５分間浸漬して触媒を付与し
水洗し、次いで触媒活性化剤の奥野製薬社製「ＯＰＣ−
５５５アクセレーター」を使用して、２５℃で７分間浸
漬して触媒の活性化を行い水洗した。その後、硫酸銅５
水和物を１０ｇ／リットル、エチレンジアミン４酢酸２
ナトリウム塩を３０ｇ／リットル、ホルマリンを５ミリ
リットル／リットル、平均分子量１０００のポリエチレ
ングリコールを０．５ｇ／リットル、２，２′−ビピリ
ジルを１０ｍｇ／リットル含有するｐＨ１２．５に調整
した無電解銅めっき液に６０℃で１０分間浸漬し、樹脂
層表面に厚さ０．３μｍの銅被膜を形成した。

【００１８】その後、硫酸を１８０ｇ／リットル、硫酸
銅５水和物を８０ｇ／リットル含有する電気銅めっき液
を用い、陽極に含リン銅を用いて陰極電流密度３Ａ／ｄ
ｍ^２とし、２３℃で３０分間電気銅めっきを施した。さ
らに形成された電気銅めっき被膜上にフォトリソグラフ
ィー技法により最小ピッチ１５０μｍのエッチングレジ
ストをパターニングした後、４０ボーメの塩化第２鉄溶
液を用いて温度５０℃、シャワー圧２．０ｋｇ／ｃｍ^２
で４０秒間エッチング処理を行い、レジストを剥離除去
することによって回路を形成した。

【００１９】以上の工程を経ることによって、最終的に
回路の厚さ１８μｍ、最小ピッチ１５０μｍ、ビアホー
ル径１００μｍ、スルーホール径４００μｍの４層プリ
ント配線板を得ることができた。得られたプリント配線
板における配線部のエポキシ樹脂層に対する密着強度の
平均値は１．２ｋｇｆ／ｃｍであり、電子部品製品とし
て満足し得る平均密着強度値の１〜１．７ｋｇｆ／ｃｍ
の範囲を満たしており、また回路の剥離、回路間および
層間の絶縁不良は観察されず、電子回路部品として信頼
性の高いものであった。

【００２０】実施例２：樹脂層に圧着させる金属箔に、
表面の凹凸がＲ_ｍａｘ＝０．１μｍの銅箔を用いた以外
は実施例１と同様の手順で４層プリント配線板を得た。
得られたプリント配線板における配線部のエポキシ樹脂
層に対する密着強度の平均値は、１．０ｋｇｆ／ｃｍで
あり、電子部品製品として満足し得る平均密着強度値の
１〜１．７ｋｇｆ／ｃｍの範囲を満たしており、かつ回
路の剥離、回路間および層間の絶縁不良は観察されず、
電子回路部品として信頼性の高いものであった。

【００２１】実施例３：樹脂層に圧着させる金属箔に、
表面の凹凸がＲ_ｍａｘ＝１．０μｍの銅箔を用いた以外
は実施例１と同様の手順で４層プリント配線板を得た。
得られたプリント配線板における配線部のエポキシ樹脂
層に対する密着強度の平均値は、１．１ｋｇｆ／ｃｍで
あり、電子部品製品として満足し得る前記平均密着強度
値の範囲を満たしており、また回路の剥離、回路間およ
び層間の絶縁不良は観察されずに、電子回路部品として
信頼性の高いものであった。

【００２２】実施例４：樹脂層に圧着させる金属箔に、
表面の凹凸がＲ_ｍａｘ＝５．０μｍの銅箔を用いた以外
は実施例１と同様の手順で４層プリント配線板を得た。
得られたプリント配線板における配線部のエポキシ樹脂
層に対する密着強度の平均値は、１．３ｋｇｆ／ｃｍで
あり、電子部品製品として満足し得る前記平均密着強度
値の範囲を十分に満たしており、また回路の剥離、回路
間および層間の絶縁不良は観察されず、電子回路部品と
して信頼性の高いものであった。

【００２３】実施例５：樹脂層に圧着させる金属箔に、
表面の凹凸がＲ_ｍａｘ＝８．０μｍの銅箔を用いた以外
は実施例１と同様の手順で４層プリント配線板を得た。
得られたプリント配線板における配線部のエポキシ樹脂
層に対する密着強度の平均値は、１．４ｋｇｆ／ｃｍで
あり、製品として満足し得る前記平均密着強度値の範囲
を十分に満たしており、また回路の剥離、回路間および
層間の絶縁不良は観察されずに、電子回路部品として信
頼性の高いものであった。

【００２４】実施例６：樹脂層に圧着させる金属箔に、
表面の凹凸がＲ_ｍａｘ＝１０μｍの銅箔を用いた以外は
実施例１と同様の手順で４層プリント配線板を得た。得
られたプリント配線板におけるい配線部のエポキシ樹脂
層に対する密着強度の平均値は、１．７ｋｇｆ／ｃｍで
あり、製品として満足し得る前記平均密着強度値の範囲
を十分に満たしており、かつ回路の剥離、回路間および
層間の絶縁不良は観察されず、電子回路部品として信頼
性の高いものであった。

【００２５】実施例７：無電解めっき法の代わりに真空
蒸着法によって樹脂層の表面に銅被膜を形成した以外は
実施例１と同様の手順で４層プリント配線板を得た。得
られたプリント配線板における配線部のエポキシ樹脂層
に対する密着強度の平均値は１．０ｋｇｆ／ｃｍであ
り、製品として満足し得る前記平均密着強度値の範囲を
満たしており、かつ回路の剥離、回路間および層間の絶
縁不良は観察されずに、電子回路部品として信頼性の高
いものであった。

【００２６】実施例８：実施例１において、無電解銅め
っきを行わず、硫酸ニッケル６水和物を０．１モル／リ
ットル、グリシンを０．３モル／リットル、ホスフィン
酸ナトリウムを０．１モル／リットル含有するｐＨ７の
無電解ニッケルめっき液を用い、６０℃で１分間無電解
ニッケルめっきを施し、厚さ０．１μｍのニッケルめっ
き被膜を形成した以外は実施例１と同様の手順で４層プ
リント配線板を得た。得られたプリント配線板における
配線部のエポキシ樹脂層に対する密着強度の平均値は
１．４ｋｇｆ／ｃｍであり、製品として満足し得る前記
平均密着強度値の範囲を十分に満たしており、また回路
の剥離、回路間および層間の絶縁不良は観察されず、電
子回路部品として信頼性の高いものであった。

【００２７】実施例９：実施例１の手順で得られた４層
プリント配線板に、実施例１と同様の手順でエポキシ樹
脂層の形成、ビアホールの形成、スルーホールの形成、
無電解銅めっき、電気銅めっきおよびパターニング処理
を繰り返すことで６層プリント配線板を得た。得られた
プリント配線板における配線部のエポキシ樹脂層に対す
る密着強度の平均値は１．２ｋｇｆ／ｃｍであり、製品
として満足し得る前記平均密着強度値の範囲を満たして
おり、かつ回路の剥離、回路間および層間の絶縁不良は
観察されず、電子回路部品として信頼性の高いものであ
った。

【００２８】比較例１：樹脂層に圧着させる金属箔に、
表面の凹凸がＲ_ｍａｘ＝０．０５μｍの銅箔を用いた以
外は実施例１と同様の手順で４層プリント配線板を得
た。得られたプリント配線板における配線部のエポキシ
樹脂層に対する密着強度の平均値は０．７ｋｇｆ／ｃｍ
であり、この値は製品として満足し得る平均密着強度値
の１〜１．７ｋｇｆ／ｃｍの範囲を満たしておらず、さ
らに表面の一部に回路の剥離部分が観察された。このた
めこれを電子部品として使用するには十分な信頼性を得
ることはできなかった。

【００２９】比較例２：樹脂層に圧着させる金属箔に、
表面の凹凸がＲ_ｍａｘ＝１２μｍの銅箔を用いた以外は
実施例１と同様の手順で４層プリント配線板を得た。得
られたプリント配線板における配線部のエポキシ樹脂層
に対する密着強度の平均値は、１．７ｋｇｆ／ｃｍであ
り、製品として満足し得る平均密着強度値の１〜１．７
ｋｇｆ／ｃｍの範囲を満たしていたが、エッチングに際
して凹部の銅を完全に除去することができずに残留する
ために回路間に絶縁不良箇所を生じた。このためこれを
電子部品として使用するには十分な信頼性を得ることは
できなかった。

【００３０】比較例３：樹脂層に圧着させる金属箔に、
表面の凹凸がＲ_ｍａｘ＝２０μｍの銅箔を用いた以外は
実施例１と同様の手順で４層プリント配線板を得た。得
られたプリント配線板における配線部のエポキシ樹脂層
に対する密着強度の平均値は、１．７ｋｇｆ／ｃｍであ
り、製品として満足し得る前記平均密着強度値の範囲を
満たしていたが、エッチングに際して凹部の銅を完全に
除去することができずに残留するために回路間に絶縁不
良箇所を生じた。このためこれを電子部品として使用す
るには十分な信頼性を得ることはできなかった。

【００３１】比較例４：樹脂層に圧着させる金属箔に、
表面の凹凸がＲ_ｍａｘ＝３０μｍの銅箔を用いた以外は
実施例１と同様の手順で４層プリント配線板を得た。得
られたプリント配線板における配線部のエポキシ樹脂層
に対する密着強度の平均値は、１．７ｋｇｆ／ｃｍであ
り、製品として満足し得る前記平均密着強度値の範囲を
満たしているものの、エッチングに際して凹部の銅を完
全に除去することができずに残留するために回路間に絶
縁不良箇所を生じた。このためこれを電子部品として使
用するには十分な信頼性を得ることはできなかった。

【００３２】比較例５：樹脂層に圧着させる金属箔に、
表面の凹凸がＲ_ｍａｘ＝３５μｍの銅箔を用いた以外は
実施例１と同様の手順で４層プリント配線板を得た。得
られたプリント配線板における配線部のエポキシ樹脂層
に対する密着強度の平均値は、１．７ｋｇｆ／ｃｍであ
り、製品として満足し得る前記平均密着強度値の範囲を
満たしているものの、エッチングに際して凹部の銅を完
全に除去することができずに残留するために回路間に絶
縁不良箇所を生じた。このためこれを電子部品として使
用するには十分な信頼性を得ることはできなかった。こ
れらの実施例および比較例の結果を纏めて表１に示す。

【００３３】

【表１】 ──────────────────────────────────── 実施番号 Ｒ_ｍａｘ 密着強度 配線板 被膜形成 絶縁性 回路 ［μｍ］［kgf/cm] 層数 方法* 不良 ─────────────────────────────────── 実施例１ 3.0 1.2 4 A 良好 なし 実施例２ 0.1 1.0 4 A 良好 なし 実施例３ 1.0 1.0 4 A 良好 なし 実施例４ 5.0 1.3 4 A 良好 なし 実施例５ 8.0 1.4 4 A 良好 なし 実施例６ 10.0 1.7 4 A 良好 なし 実施例７ 3.0 1.0 4 B 良好 なし 実施例８ 0.1 1.4 4 C 良好 なし 実施例９ 3.0 1.2 6 A 良好 なし 比較例１ 0.05 0.7 4 A 良好 あり 比較例２ 12.0 1.7 4 A 不良 あり 比較例３ 20.0 1.7 4 A 不良 あり 比較例４ 30.0 1.7 4 A 不良 あり 比較例５ 35.0 1.7 4 A 不良 あり ──────────────────────────────────── ＊ Ａ：無電解銅めっき＋電気銅めっき Ｂ：銅真空蒸着＋電気銅めっき Ｃ：無電解ニッケルめっき＋電気銅めっき

【００３４】表１の結果より、本発明における多層プリ
ント配線板の製造に際して、基板樹脂層の粗面化のため
に使用される銅箔上に形成される凹凸は、Ｒ_ｍａｘ＝
０．１〜１０μｍの範囲であることが好ましく、またこ
の場合には、実用に供されるプリント配線板における樹
脂層と回路との密着強度は、電子部品製品として要求さ
れる平均密着強度値の１〜１．７ｋｇｆ／ｃｍの範囲を
十分に満たたすとともに、回路の剥離や、回路間および
層間の絶縁不良を起こすことがないことが分かった。

【００３５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によるとき
は、プリント配線基板のコア材に形成した樹脂層表面を
粗面化するに際して、化学的なエッチング法によらない
ために、作業手順が簡略化され、しかも強酸化剤を使用
することがないので劣悪な作業環境を免れるとともに困
難な廃水処理を必要とせず、粗面化した樹脂層に密着性
よく金属被膜を形成させることができる上に、樹脂層形
成工程から回路形成工程を繰り返し実施することによっ
て容易に作業性よく、かつ経済的に多層プリント配線板
を製造することができる。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プリント配線板コア材の表面の少なくと
   も一部に樹脂層からなる絶縁層と、金属被膜からなる導
   電層とが交互に形成され、該導電層間の導電が前記絶縁
   層に形成された導通孔を介してなされるようにした多層
   プリント配線板の製造方法において、前記コア材表面に
   熱硬化性樹脂を塗布して樹脂層を形成する工程と、表面
   に凹凸を有する金属箔の凹凸面を該樹脂層面に接し熱圧
   着した後該金属箔を除去することにより前記樹脂層に粗
   面化面を形成する工程と、露出した樹脂層面の少なくと
   も一部に金属被膜を形成し該金属被膜をパターニングす
   るすることにより該樹脂層面に回路を形成する工程とか
   らなることを特徴とする多層プリント配線板の製造方
   法。
2. 【請求項２】 前記樹脂層形成工程から回路形成工程ま
   でを１回以上繰り返すことを特徴とする請求項１記載の
   多層プリント配線板の製造方法。
3. 【請求項３】 前記樹脂層表面への金属被膜を、無電解
   めっき法または真空蒸着法にて形成するか、または無電
   解めっき法または真空蒸着法で形成した後、さらに電気
   めっきで形成することを特徴とする請求項１または２記
   載の多層プリント配線板の製造方法。
4. 【請求項４】 前記樹脂層の粗面化工程に用いる金属箔
   表面に形成される凹凸を、Ｒ_ｍａｘが０．１μｍ以上で
   １０μｍ以下となるよう形成することを特徴とする請求
   項１〜３のいずれか１項記載の多層プリント配線板の製
   造方法。