JPH1022638A - 多層プリント配線板の製造方法および多層プリント配 線板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、高密度の多層プリント配線板を
製造する技術として有利なビルドアップ法による多層プ
リント配線板を、従来の工法より、より簡素化したプロ
セス（工数低減）によって安価に、しかも、より信頼性
の高いものとして提供しようとするものである。 【解決手段】 金属含有感光性樹脂を用いてパターン状
被膜を形成し、該被膜に金属メッキを施すことによって
導電体にする工程を含むことを特徴とする多層プリント
配線板の製造方法およびそれによって得られた多層プリ
ント配線板。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、新規にして有用な
多層プリント配線板の製造方法およびその方法によって
得られた多層プリント配線板に関する。さらに詳述すれ
ば、新規なビルドアップ工法による多層プリント配線板
の製造方法およびそれによって得られた多層プリント配
線板に関する。本発明によれば、極めて安価にて高密度
の多層プリント配線板が提供される。

【０００２】

【従来の技術】近年、エレクトロニクス機器の小型化、
薄型化、軽量化およびディジタル化に伴って、電子部品
の高密度実装が強く要求され、その結果としてプリント
配線板の高密度化に対する要求も厳しくなってきてい
る。プリント配線板の高密度化の手段として回路のファ
インパターン化、部品配置のファインピッチ化、高多層
化などがあり、これらの手段を使った高密度多層プリン
ト配線板を安価に製造する技術は工業的に極めて要求度
の高いものである。

【０００３】多層プリント配線板の製造方法は大きく分
類して、サブトラクト法とビルドアップ法に分けられ
る。サブトラクト法は銅張積層板を用い、プリプレグで
導体層間を接着し、メッキスルーホールで層間接続する
ことによって多層プリント基板を製造する。これに対
し、ビルドアップ法は、基本的には従来のプリント配線
板の片面、または両面の表面に信号層を形成した後、そ
の表面に感光性樹脂または熱硬化性樹脂によって絶縁層
を形成し、感光性樹脂の場合にはフォトマスクを介して
の露光とその後の現像によってフォトバイアホールを形
成し、熱硬化性樹脂の場合には熱硬化被膜にレーザービ
ームによってバイアホールを形成した後、全面銅メッキ
を行い、この金属膜をフォトレジストを用いてパターン
化することにより部品／電源層を形成する。絶縁層の形
成とその表面への導体回路形成を繰り返すことによっ
て、配線層数を重ねることができる。

【０００４】サブトラクト法では、スルーホールやバイ
アホールの穴加工は機械的なドリル法が主流で、ドリル
の下限径は０．３ｍｍであること、また、銅箔のエッチ
ングにより形成される配線パターンも０．１ｍｍが限度
であることなどから高密度の多層プリント配線板を作る
ことには限界があった。また、銅箔のエッチング設備お
よびエッチング廃液処理設備やプリプレグ製造のための
ホットプレス設備などが必要で多層プリント配線板のコ
ストが高くなる問題もあった。一方、ビルドアップ法に
おいては、１００μｍまたはそれ以下の微細穴加工が容
易にできることから部品配置をファインピッチで行える
ことが特徴である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、高密度の多
層プリント配線板を製造する技術として有利なビルドア
ップ法による多層プリント配線板を、従来の工法より、
より簡素化したプロセス（工数低減）によって安価に、
しかも、より信頼性の高いものとして提供しようとする
ものである。

【０００６】

【発明が解決するための手段】本発明者らはこれらの課
題を解決するため種々検討の結果、従来のプリント配線
板の片面、または両面の表面に信号層を形成した後、そ
の表面に感光性樹脂または熱硬化性樹脂によって絶縁層
を形成し、感光性樹脂の場合にはフォトマスクを介して
の露光と現像によってフォトバイアホールを形成し、熱
硬化性樹脂の場合にはレーザービームによってバイアホ
ールを形成した後、その表面全面に金属含有感光性樹脂
を被膜として形成し、これにフォトマスクを介して露光
することによってパターン状被膜とし、この表面を軽く
エッチングしてから該被膜に金属メッキを施すことによ
って導電体にする工程を含むことを特徴とする多層プリ
ント配線板の製造方法を考案して本発明を完成するに至
った。絶縁層の形成とその表面への金属含有感光性樹脂
を用いた導体回路形成を繰り返すことによって、配線層
数を重ねることができる。

【０００７】本発明は、金属含有感光性樹脂を用いてパ
ターン状被膜を形成し、該被膜に金属メッキを施すこと
によって導電体にする工程を含む多層プリント配線板の
製造方法およびそれによって得られた多層プリント配線
板、および前記記載の金属含有感光性樹脂の金属が銅粉
または銀被覆銅粉である前記記載の多層プリント配線板
の製造方法およびそれによって得られた多層プリント配
線板、および金属含有感光性樹脂が有機溶剤または水性
溶液で現像可能な感光性樹脂である多層プリント配線板
の製造方法およびそれによって得られた多層プリント配
線板、並びに前記記載の金属メッキは、銅の化学メッキ
である前記記載の多層プリント配線板の製造方法および
それによって得られた多層プリント配線板である。

【０００８】従来のビルドアップ法による多層プリント
配線板製造方法と対比して本発明のビルドアップ法によ
る多層プリント配線板製造法を図１に示した。図１にお
いて、説明上スケールは無視し、片面のみにビルドアッ
プする工法を示した。図１の（Ａ）は、基材１表面に銅
箔をエッチングして作製した導電体２を信号層として形
成した後、絶縁性樹脂３に被覆し、バイアホール部分の
み穴（Ｂ）を開けたものである。従来のビルドアップ工
法では、（Ａ）を表面化学研磨、活性化、銅メッキなど
の手段で銅メッキ膜４を形成し（ａ−１）、ついでこの
表面にエッチングフォトレジスト被膜５を形成し（ａ−
２）、露光、現像（ａ−３）し、不要の銅メッキ膜を除
去（ａ−４）してから、不要となったエッチングレジス
トを除去（ａ−５）して配線パターンを形成していた。
本発明のビルドアップ工法では、（Ａ）の表面に金属
（銅）含有感光性樹脂被膜６を形成（ｂ−１）し、フォ
トマスクを介して露光、現像をし（ｂ−２）、ついで表
面化学研磨後、化学銅メッキなどの手段で銅メッキ膜４
をその上に形成（ｂ−２）することで配線パターン（ｂ
ー３）を形成する。

【０００９】配線パターンを金属含有感光性樹脂を用い
てパターン状被膜として形成し、該被膜を金属メッキに
よって導電体にする工程を導入したことにより、従来の
メッキ導体のフォトレジストによるパターン化工程を不
要にしたばかりか、金属メッキ前処理としての活性化工
程をも不要にした、極めて経済的な多層プリント配線板
の製造方法を提供するものである。従来のビルドアップ
工法における大きな問題点の一つが、銅メッキ膜と絶縁
膜の密着性が悪いことにあった。密着性は、室温におけ
る密着性以外に部品の搭載あるいはリベアの際の熱に十
分耐えるように高温での密着性も要求されている。

【００１０】従来のビルドアップ工法においては、図２
（ｃ−１）に示すように、絶縁性樹脂３に含有される無
機または有機粒子７のうち表面に露出している部分を化
学処理によって除去して表面に凹凸を作製（ｃ−２）し
てから、メッキ前処理（キャタライジング、アクセレー
ティングなど）と化学銅メッキ（無電解銅メッキ）を行
って銅メッキ膜４を形成（ｃ−３）する。これに対し、
本発明の方法においては、図２（ｄ−１）に示すよう
に、銅のような金属８を含有する感光性樹脂パターン６
の表面を化学処理および／または機械的処理によって、
表面に銅金属８を露出させて（ｄ−２）、化学銅メッキ
を行って銅メッキ膜４を形成（ｄ−３）する。

【００１１】これらの図から明らかなように、本発明に
おいては、銅メッキ膜と絶縁性樹脂との接合が、絶縁樹
脂に強固に固定された銅金属粒子８と銅メッキ膜との直
接結合によるため、銅メッキの密着性が非常に良好にな
る。本発明に用いる金属含有感光性樹脂において、金属
としては銅粉、銀被覆銅粉、ニッケル粉、銀被覆ニッケ
ル粉、金粉などが単独あるいは混合して使用できるが、
一般には銅粉、銀被覆銅粉が好ましい。金属含有率は、
使用する金属粉末の種類、粒度およびその分布、表面処
理状態などによって異なるが、ペースト固形分全体の６
５〜９５重量％好ましくは７０〜９０重量％が良い。こ
の値より低いと化学メッキの均一析出がしにくいし、高
いと絶縁層や銅箔との密着性が低下する傾向があるので
好ましくない。

【００１２】本発明に用いる感光性樹脂は、感光性を利
用して十分な解像度でパターン化できること、ベアチッ
プ搭載やはんだ付け工程で軟化したり劣化しないような
耐熱性を有するものであれば、光架橋反応や光重合反応
を利用した感光性樹脂が使用できる。感光性樹脂は、有
機溶剤、アルカリ性または酸性の水性溶液で現像可能な
ものが用いられる。

【００１３】有機溶剤可溶の感光性樹脂としては、エポ
キシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、ア
クリレート化メラミン樹脂、アクリル系樹脂などが使用
できる。また、アルカリ性水溶液で現像可能な感光性樹
脂の例としては、エポキシアクリレートの酸無水物付加
物、無水マレイン酸を含むビニルまたはジエン系樹脂の
水酸基含有アクリレートハーフエステル、などがあり、
これらは単独または混合して用いられる。このような感
光性樹脂は、光重合開始剤と希釈剤としての光重合性モ
ノマーおよび／または有機溶剤と混合されて、感光性樹
脂組成物とされる。これを上記金属粉末と混合して金属
含有感光性樹脂ペーストが得られる。これを基材に塗布
して、紫外線を照射することによって硬化物が得られ
る。なお、紫外線照射の時、適当にマスキングすること
によって、未露光部は有機溶剤または希アルカリ水溶液
で容易に現像除去されるので硬化物をパターンとして形
成することができる。

【００１４】本発明に用いられる光重合開始剤として
は、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインプロピルエ
ーテル、ベンゾインブチルエーテルなどのベンゾインの
アルキルエーテル類、ベンゾフェノン、ベンゾイル安息
香酸メチル、Ｎ，Ｎ’ーテトラエチルー４，４’ージア
ミノベンゾフェノン、ミヒラーケトンなどのベンゾフェ
ノン類、２，２’ージエトキシアセトフェノン、２，
２’ージメトキシー２ーフェニルアセトフェノン、αー
ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２ーヒドロ
キシー２ーメチルー１ーフェニルプロパンー１ーオン、
２ーメチルー〔４ー（メチルチオ）フェニル〕ー２ーモ
ルフォリノー１ープロパノンなどのアセトフェノン類、
２，４ージエチルチオキサントンおよびカンファーキノ
ン類などがあげられる。

【００１５】また、必要に応じ光重合開始剤に光増感剤
を添加して使用することができる。光増感剤としては、
トリエチルアミン、トリエタノールアミン、Ｎーメチル
ジエタノールアミン、エチルー４ージメチルアミノベン
ゾエート、ジメチルアミノエタノール、４ーベンゾイル
ー４’ーメチルジフェニルスルフィドなどがある。これ
らの光重合開始剤と光増感剤は通常混合して使用され
る。

【００１６】本発明に用いられる希釈剤としての感光性
モノマーには、２ーヒドロキシエチルアクリレート、２
ーヒドロキシブチルアクリレート、トリメチロールプロ
パントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアク
リレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレー
ト、２ーヒドロキシエチルメタアクリレート、トリメチ
ロールプロパントリメタアクリレート、ペンタエリスリ
トールトリメタアクリレートなどの（メタ）アクリル酸
エステル、Ｎーメチロールアクリルアミド、エチレンビ
ス（アクリルアミド）、ジアセトンアクリルアミドなど
の（メタ）アクリルアミドなどがあげられる。

【００１７】また、本発明に用いられる希釈剤としての
溶剤は、感光性樹脂を溶解するものであれば特に制約は
ないが、酢酸エチル、酢酸ブチルなどの酢酸エステル
類、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロ
ピレングリコールなどのエーテル類やそれのアセテート
類、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類、メタ
ノール、エタノール、ＩＰＡ、ジアセトンアルコールな
どのアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン、メ
チルイソブチルケトンなどのケトン類などがあり、これ
らを単独あるいは混合して使用する。

【００１８】本発明の感光性樹脂組成物においては、不
飽和基含有感光性樹脂１００重量部に対し光重合開始剤
および光増感剤が０．２〜３０重量部好ましくは０．５
〜２０重量部、希釈剤としての感光性モノマーが１〜２
００重量部好ましくは５〜１００重量部、希釈剤として
の溶剤が０〜５００重量部好ましくは０〜２００重量部
の範囲で使用される。

【００１９】本発明の不飽和基含有感光性樹脂組成物
に、熱硬化性樹脂や熱硬化触媒を配合して、耐熱性に優
れた感光性樹脂組成物を作ることができる。熱硬化性樹
脂としてはエポキシ樹脂やメラミン樹脂が好ましい。エ
ポキシ樹脂としてはビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、
フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビキシレノール
型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹
脂、脂環式エポキシ樹脂、１，３，５ートリグリシジル
イソシアヌル酸などがある。メラミン樹脂としてはヘキ
サメトキシメラミン、ヘキサブトキシメラミンなどがあ
る。

【００２０】また、熱硬化性樹脂の硬化触媒としては、
ジシアンジアミドおよびその誘導体（例えば、フェニル
ピグアニド）、有機酸ヒドラジド（例えば、アジピン酸
ジヒドラジド）、２ーエチルー４ーメチルイミダゾー
ル、２，４ージアミノー６ー（２’ーメチルイミダゾリ
ルー（１）ーエチルーｓートリアジン、２，４ージアミ
ノー６ーメタクリロイルオキシエチルーｓートリアジン
を２，４ージアミノー６ー（２’ーメチルイミダゾリル
ー（１）ーエチルーｓートリアジン・イソシアヌル酸付
加物などのイミダゾール化合物類、２，４ージアミノー
６ービニルーｓートリアジン・イソシアヌル酸付加物、
２ービニルー４，６ージアミノーｓートリアジン、２，
４ージアミノー６ーメタクリロイルオキシエチルーｓー
トリアジン、２ーメトキシエチルー４，６ージアミノー
ｓートリアジンなどのトリアジン化合物、４，４ージア
ミノジフェニルメタンのような芳香族アミンおよび光カ
チオン重合触媒（例えば、２，４ーシクロペンタジエン
ー１ーイル（（１ーメチルエチル）ーベンゼン）ーＦｅ
ーヘキサフルオロホスフェート）などがあげることがで
きる。

【００２１】不飽和基含有感光性樹脂組成物に配合され
る熱硬化性樹脂の配合量は、不飽和基含有感光性樹脂組
成物１００部に対し５〜１００部が配合される。また、
熱硬化触媒の配合量は、熱硬化性樹脂１００部に対し、
０．５〜５０部好ましくは１〜３０部である。

【００２２】本発明の組成物には、更に、無機フィラ
ー、例えば、タルク、マイカ、シリカ、アルミナ、硫酸
バリウム、酸化マグネシウム、炭酸カルシウムなどを添
加したり、着色顔料としてシアニングリーン、シアニン
ブルーを使用することもできる。 また、必要に応じ、
分散剤、チクソトロピー剤、消泡剤、レベリング剤、紫
外線吸収剤、酸化防止剤、重合禁止剤などを使用するこ
とができる。本発明の樹脂組成物は、配合成分をロール
ミル、サンドミルなどにより均一に混合することによっ
て得られる。

【００２３】また、本発明の金属含有感光性樹脂組成物
の基材への塗布は、通常、スクリーン印刷、スプレーコ
ート、カーテンコートなどの方法で行う。塗膜の乾燥
は、熱風乾燥、遠赤外線等により通常１２０℃以下、好
ましくは６０〜１００℃の範囲で、１０〜６０分行う。
この時の温度と時間は用いる溶剤の種類と希釈率、塗膜
厚などによって異なるので、最適条件を選んで設定する
必要がある。ただし、乾燥温度が１２０℃を越えると、
熱硬化反応が始まり、露光・現像後パターンが形成され
なくなるので好ましくない。

【００２４】こうして得られた塗膜は、常温で表面タッ
クがなく、フォトマスクと接触してもフォトマスクに粘
着することがない。乾燥後、塗膜とネガ型のフォトマス
クを密着させて、例えば水銀灯、キセノンランプ、メタ
ルハライドランプなどを用いて紫外線を照射する。

【００２５】ついで、これを有機溶剤またはアルカリ性
水溶液で現像してパターンを形成する。現像液としての
有機溶剤にはトリエタン、セロソルブ系溶剤、ブチルラ
クトン、エチルカルビトールなどが、アルカリ性水溶液
として一般に１〜５重量％程度の炭酸ナトリウム水溶液
を用いる。

【００２６】しかる後、熱硬化成分が配合された金属含
有感光性樹脂組成物については、熱風乾燥、遠赤外線等
の方法により、アフターキュアを行う。アフターキュア
は１２０〜１８０℃で、通常１０〜６０分間行う。これ
らの工程を経ることによって金属含有感光性樹脂のパタ
ーンが得られる。この工程の後、表面を機械的または化
学的に研磨してから常法に従って、化学銅メッキ（無電
解銅メッキ）を施して金属含有感光性樹脂のパターンを
導電性にする。機械的な研磨はバフ研磨が好ましく、化
学的な研磨は薬剤による表面粗化（ソフトエッチング）
で行われる。

【００２７】（実施例）以下に本発明を実施例により具
体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定される
ものではない。 実施例 片面銅張り積層板にビルドアップ工法で２層の導体回路
を形成する例として、図３および図４に本発明の実施態
様の一例を工程順に示した。ガラスエポキシ基材１上の
銅箔をエッチングして銅箔導体回路２を形成したもの
（１）に、常法によりバイアホールのある絶縁膜３ー１
を形成した（２）。これの表面全体に金属含有感光性樹
脂被膜６ー１を形成し（３）、フォトマスクを介して露
光・現像・硬化して金属含有感光性樹脂パターンを形成
した（４）。これを表面粗化してから無電解銅メッキ
４’ー１を施した（５）。続いて、（２）と同様にして
絶縁膜３ー２を形成（６）した後、金属含有感光性樹脂
被膜６ー２を形成し（７）、フォトマスクを介して露光
・現像・硬化して金属含有樹脂感光性樹脂パターンを形
成した（８）。これを表面粗化してから無電解銅メッキ
４’ー２を施した。このようにして銅箔をエッチングし
て銅箔導体回路が形成されたガラスエポキシ基材上にビ
ルドアップ工法で片面３層のプリント配線板が得られ
た。なお、本実施例は、第１層配線を銅箔のエッチング
で作る方法について述べたが、この第１層配線を金属含
有感光性樹脂パターン形成と無電解銅メッキで形成する
こともできる。

【００２８】上記の工程の中で本発明に係わる実施条件
を以下に詳述する。金属含有感光性樹脂組成物として、
表１に示すペースト１〜６を作製した。数値はいずれも
重量部である。

【００２９】

【表１】

【００３０】配線パターンが形成された銅張り積層板
（ガラスエポキシ基材）に、予め感光性絶縁性樹脂を用
いてフォトバイアホールを形成された基板上の全面に上
記銅含有感光性樹脂をスクリーン印刷（１５０メッシ
ュ、ポリエステル板）で塗布し、７０℃４０分間乾燥し
た。これにフォトマスクを介して３００ｍＪ／ｃｍの露
光を行った後、銅ペーストＮｏ．１〜２については１％
炭酸ソーダ水溶液（３０℃）で６０秒現像を行い、水道
水でリンスした。また、銅ペーストＮｏ．３〜６につい
てはブチルラクトン（３０℃）で３０秒現像し、エチル
カルビトールでリンスした。これらを１５０℃の熱風乾
燥機で３０分硬化させて銅含有感光性樹脂硬化膜パター
ンを形成した。この基板を以下に示すソフトエッチング
液を用い３０℃で３分間表面粗化を行った。

【００３１】 純水 ８３０ｍｌ ９８％硫酸 ７０ｍｌ ３５％過酸化水素水 １００ｍｌ ついで、市販の無電解銅メッキ液（奥野製薬工業株式会
社、ＯＰＣカッパーＴ）で６０℃２時間処理して１０μ
ｍの銅メッキ膜を析出させた。本発明の方法によって得
られた銅メッキ膜の剥離（ビール）強度は、本発明の銅
ペーストＮｏ．１〜６でいずれも約１．５〜２．０Ｋｇ
／ｃｍであり、従来技術で得られる約０．５〜１．０Ｋ
ｇ／ｃｍに比べ著しく大きな値であった。

【００３２】

【発明の効果】本発明の効果は、高密度の多層プリント
配線板を製造する技術として有利なビルドアップ法によ
る多層プリント配線板を、従来の工法より、より簡素化
したプロセス（工数低減）によって安価に、しかも、よ
り信頼性の高いものとして提供するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】多層プリント配線板の製造方法において、従来
の方法（ａー１〜ａー５）と本発明の方法（ｂー１〜ｂ
ー３）の工法図である。

【図２】多層プリント配線板の製造方法において、従来
の方法（ｃー１〜ｃー３）と銅メッキ膜と絶縁膜の密着
性を向上するための本発明の方法（ｄー１〜ｄー３）の
説明図である。

【図３】本発明の３層プリント配線板の製造方法の１層
目および２層目のプリント配線板の工法図である。

【図４】本発明の３層プリント配線板の製造方法の３層
目のプリント配線板の工法図である。

【符号の説明】

１ 基材 ２ 導電体 ３ 絶縁性樹脂 ４ 銅メッキ膜 ５ エッチングレジスト被膜 ６ 銅含有感光性樹脂被膜 ７ 無機または有機粒子 ８ 銅粉

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属含有感光性樹脂を用いてパターン状
   被膜を形成し、該被膜に金属メッキを施すことによって
   導電体にする工程を含むことを特徴とする多層プリント
   配線板の製造方法およびそれによって得られた多層プリ
   ント配線板。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の金属含有感光性樹脂の
   金属が銅粉または銀被覆銅粉であることを特徴とする請
   求項１に記載の多層プリント配線板の製造方法およびそ
   れによって得られた多層プリント配線板。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の金属含有感光性樹脂が
   有機溶剤または水性溶液で現像可能な感光性樹脂を含む
   ことを特徴とする請求項１に記載の多層プリント配線板
   の製造方法およびそれによって得られた多層プリント配
   線板。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の金属メッキは、銅の化
   学メッキであることを特徴とする請求項１に記載の多層
   プリント配線板の製造方法およびそれによって得られた
   多層プリント配線板。