JPS59117294A - 印刷配線板の製造方法 - Google Patents

印刷配線板の製造方法

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JPS59117294A
JPS59117294A JP22619782A JP22619782A JPS59117294A JP S59117294 A JPS59117294 A JP S59117294A JP 22619782 A JP22619782 A JP 22619782A JP 22619782 A JP22619782 A JP 22619782A JP S59117294 A JPS59117294 A JP S59117294A
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copper plating
adhesive
printed wiring
wiring board
plating bath
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修 佐々木
五十里 邦弘
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  • Printing Elements For Providing Electric Connections Between Printed Circuits (AREA)
  • Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] 本発明は印刷配線板の製造方法、更に詳しくは接着剤付
きの積層板を出発材料とし無電解銅めっきだけで導体回
路を形成するアディティブ法による印刷配線板の製造方
法の改良に関する。
[発明の技術的背景とその問題点] 現在、主流となっている印刷配線板の製造方法は、所謂
、サブトラクティブ法と呼ばれるものである。
この方法は、印刷配線板の使用目的に応じて、しばしば
変形して適用されているが、いずれの場合も極めて複雑
な方法が採用されているため、製造コストが高く、且つ
材料ロスも極めて太きいという欠点を有している。例え
ばザブトラクチイブ法の代表例である銅スルーホール法
に関してぃえば、この方法は、 ■ 出発材料である銅張り積層板の表裏面を貫通して、
スルーホール用の穴を穿設する工程、■ スルーホール
内壁上に、薄膜状の無電解銅めっき該を形成して積層板
の全ての表面を導電化する工程、 ■ 電解銅めっきによりスルーホール内壁に銅めっき膜
を35μm程度の膜厚まで肉盛シする工程、■ 電解め
っき後の積層板の表裏面に感光性フィルムを、貼着し、
ここに原画を通して紫外線をパターン状に露光し、現像
後に、必要回路部分とスルーホール穴上にレジスト膜を
残す工程、■ 銅エツチング液に浸漬してレジスト膜が
なく銅めっき膜が露出している部分をエツチング除去す
る工程、 ■ レジスト膜を剥離する工程、 という一連の工程で構成されている。
この銅スルーホール法とはその工程を若干異にする別の
2つの方法もあるが、いずれも工程が極めて複雑となっ
て生産コストの上昇は避は得ない。
しかも、電解めっき工程では銅めっき膜を必要としない
非回路部分にも銅めっき膜を厚く肉盛シし、その後それ
をエツチング除去するために、そのエツチング量が莫大
な量さなり省資源の観点からして極めて不都合であった
一方、上記のサブトラクティブ法に対して、最近アディ
ティブ法による印刷配線板の製造方法が注目されている
。この方法は絶縁基板を出発有料にし、スルーホールを
含む必要回路部分を、無電解銅めっきだけで導電回路を
設ける手法であって工程が簡単なだめ低コストで印刷配
線板を製造し得るという制裁を有する。またエツチング
を8扱としないため材料ロスが少なく省資源の観点から
も優れている。
しかしながら、このアディティブ法にあっては形成され
た無電解銅めっき膜の機械的特性、すなわち、その抗張
力又は伸びの特性が電解銅めっき膜の特性に比べて劣る
ため、印刷配線板に部品を搭載するだめに通常行なわれ
るハンダ付は操作の際に、スルーホールのコーナ一部分
に容易にクラックが入り回路が断線するため回路の信頼
性が低くなるという欠点がある。
アディティブ法におけるこの欠点を克服するため、無電
解鋼めっき膜の機械的特性を向上させる努力が続けられ
て来たが末だ満足いく結果は得られていない。
一般に、無電解鋼めっき板は基本的には銅イオン、銅イ
オン錯化剤、還元剤、アルカリ剤から構成されるが、こ
れらの基本成分だけを用いためっき液では機械的に極め
て脆弱々めっき膜しか形成し得ない。
しかしながら、上記の基本成分に各種の添加剤を微量添
加すると、そのときはじめて、金属光沢のある銅めっき
膜を形成することができる。このようなことから、銅め
っき膜の機械的特性の向上を企図する試みは、専ら微量
添加剤の探索に絞られてきている。
そのような中で、従来からその効果が知られている。微
量添加剤としては、例えば特公昭4〇−1084に開示
されている第一銅と錯体を形成するジピリジル、フェナ
ントロリン誘導体、特公昭42−38201 K開示さ
れている可溶性シアン化合物、特公昭43−12966
に開示されている硫黄化合物、特公昭44−15523
に開示されているポリエチレングリコールなどの非イオ
ン系界面活性剤、およびエチレンオキサイド連鎖を有す
る燐酸エステル系のアニオン系界面活性剤などを挙げる
ことが出来る。
これらの微量添加剤は、それぞれ、めっき浴の安定性、
めっき膜の外観にとって極めて効果的に作用する。しか
しながら、いずれのものにあっても、膜厚が10μm以
下という薄いめっき膜の形成にとって有効であって、印
刷配線板に必要とされる20〜50μmのめっき膜厚の
形成に適用した場合には該めっき膜が極めて脆弱となっ
てしまい実用に供することは不可能であった。
[発明の目的] 本発明は、膜厚が厚くてもその機械的特性に優れた無電
解銅めっき膜を形成でき、回路の信頼性の高いアディテ
ィブ法による印刷配線板の製造方法の提供を目的とする
[発明の概要] 本発明の目的は、無電解銅めっき浴の組成及び無電解銅
めっきの条件を適正に設定することによって達成される
すなわち、本発明方法は、(a)接着剤付き積層板の表
裏面を貫通するスルーホール形成用の穴を穿設する工程
、(b)酸化剤を含有する溶液に浸漬して接着剤の面を
粗面化する工程、(C)粗面化された接着剤の面に、化
学銅めっき浴に対し触媒作用を示す金属又は金属化合物
を吸着させる工程、(d)導体回路を形成すべき部分以
外の接着剤の面に、めっきレジスト膜を形成する工程、
(e)無電解鋼めっき浴に浸漬して、接着剤付き積層板
の表裏面とスルーホール形成用の穴の内壁に銅めっき膜
を形成する工程、との一連の工程から成る印刷配線板の
製造方法において、該無電解銅めっき浴が、銅塩、錯化
剤、還元剤及び、H調整剤を含有し、かつ、次式: 及び次式ご (式中、m、nは1以上の整数である。)で示される非
イオン系界面活性剤のうちの少なくとも1種及びα、α
′−ジピリジル若しくはツェナ/ドロリンd導体の少な
くとも1種の化合物を含有することを特徴とするもので
ある。
以下に本発明方法を工程順に説明する。
まず、a工程では接着剤付き積層板の形成とスルーホー
ル形成用の穴が穿設される。
接着剤付き積層板を結成する接着剤としてはジエン系合
成ゴムを含むものと含まないものに大別される。
ジエン系合成ゴムを含む接着剤としては例えばブタジェ
ン重合体、ブタジェン−アクリロニトリル共重合体、イ
ソプレンゴム、クロロプレンゴム、アクリロニトリル−
ブタジェン−スチレン共重合体、もしくはこれらの2種
以上の混合系、まだはこれらにエポキシ樹脂やツーエノ
ール樹脂などの熱硬化性樹脂や補強剤としての役目を果
すシリカゲル、ケイ酸ジルコニウム、ケイ酸マグネシウ
ムなどを適宜配合したものがある。しかしてこれらジエ
ン系合成ゴムを含む接着剤を用いた場合には、印刷配線
板として重装な回路層について高い密着性が得られる。
まだジエン系合成ゴムを含まない接着剤としては例エバ
ビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラνり型エポキシ
樹脂、脂環式エポキシ樹脂などのエポキシ樹脂、または
これらエポキシ樹脂に無機充填剤を適宜配合したものが
ある。このエポキシ樹脂系接着剤を用いた場合にはすぐ
れた電気特性を有するプリント配線板が最終的に得られ
る。
これら接着剤のうち、ジエン系合成ゴムを含有する接着
剤としては例えば表1に示しだ組成のものがあげられる
表  1 本発明にかかる接着剤付き積層板を形成するためには、
積層板上に表1に示すような、接着剤の溶液を塗布して
乾燥′せしめる方法、あるいは一時的に接着剤層を転写
フィルム上に形成し、これを積層板を構成するプリプレ
グと接着剤の面がプリプレグ表面に接触するように重畳
せしめたのち、加熱加圧条件で接着剤層と積層板とを一
体化する方法などが挙げられる。
このようにして得られた接着剤付き積層板の所定位置に
、表裏面を貫通するスルーホール形成用の穴を、例えば
ドリル若しくはパンチ手段を用いて穿孔し、C工程を終
了する。
b工程は、接着剤の表面を粗面化し同時に親水化して、
後述する無電解めっき膜を接着剤の面を介して積層板と
強固に密着させるだめの工程であって、具体的には、C
工程で得られた接着剤付き積層板を酸化剤を含有する水
溶液に浸漬するものである。
酸化剤としては、無水クロム酸、クロム酸塩、過マンガ
ン酸塩、又は、クロム酸−硫酸、クロム酸−硫酸−燐酸
などの混合系が好適である。この工程では、必要に応じ
て酸化剤溶液への浸漬に先立ち、接着剤付き積層板をジ
メチルフォルムアミドなどで処理し、接着剤層を膨潤さ
せる場合もある。この方法は特にジエン系合成ゴムを含
まない接着剤の場合にめっき膜の強固な密着力を与える
酸化剤溶液の組成例を表2に示した。
表  2 C工程は、接着剤の面を粗面化した積層板を、無電解鋼
めっき浴に対し触媒作用を示す金属又は金属酸化物を含
有する触媒溶液に浸漬して、全ての表面に、該金属又は
金属酸化物を吸着させる工程である。このように表面に
触媒作用を付与する方法は2つに大別され、その1つは
接着剤の表面を塩酸酸性の状態で塩化パラジウ7.々塩
化錫から構成されたコロイド溶液に接触させる方法であ
シもう1つは、表3に示すような塩化錫溶液に最初に浸
漬して接着剤表面に塩化錫を吸着させたのち、更に表4
に示すような塩化パラジウム溶液に接触させて2段階操
作でパラジウム、塩化パラジウムを吸着させる方法であ
る。
表  3 表  4 このC工程において、上記のめっき触媒はスルーホール
用の穴を含む全ての接着剤表面に吸着しており、この段
階で無電解めっきが全ての表面で開始できる状態にある
C工程は、導体回路を構成すべき部分以外の接着剤の表
面にめっきレジスト膜を形成し、この部分に後述する無
電解銅めっきの工程で、銅めっきが析出するのを防止す
る工程である。
レジスト膜はめっき浴に浴出しない強固な膜であって、
通常、エポキシ系の樹脂などをスクリーン印刷法で塗布
しこれを熱処理又は紫外線照射処理により硬化して形成
される。この印刷法以外に。
いわゆる感光性フィルムを接着剤の表面に置き、写真法
によって非回路部分にレジスト膜を形成する方法も採用
し得る。
以上a−dの工程で処理された積層板を、最後にe工程
において本発明にかかる無電解銅めっき浴に浸漬して、
上記したスルーホール部分、表面の回路部分に銅めっき
膜を形成することによυ本発明の印刷配線板が製造され
る。
この無電解銅めっきに先立ち、積層板を酸またはアルカ
リ溶液に浸漬して、触媒化部分を活性化させることが望
ましい。
本発明にかかる無電解銅めっき浴は、表5に例示した銅
塩、錯化剤、還元剤及び、H8整剤で構成される基本成
分の外に、更に、次式: %式%) 及び次式: (式中、m、nは1以上の整数である。)で示される非
イオン系界面活性剤のうちの少なくとも1種及びα、α
′−ジピリジル若しくはフェナントロリン誘導体の少な
くとも1種の化合物を含有することを特徴とするもので
ある。
フェナントロリン誘導体としては、1,10−フェナン
トロリン、2,9−ジメチルフェナントロリン、2.9
−ジメチル−4,7−ジフェニルフェナントロリン、2
,9−ジメチル−4,7−シヒドロキシフエナントロリ
ン、2,3,8.9−ジベンゾ−4゜7−シメチルー5
.6−シヒドロキシフエナントロリンなどがあげられる
一ヒ記した非イオン系界面活性剤の、めっき浴に対する
添加割合いは、30mg/l〜20g/l  の範囲に
あることが好ましく、該割合いがこの範囲を外れると、
得られた銅めっき膜の機械的特性、とりわけ伸び率が3
.5%よシ小さくなって、実際に印刷配線板に適用した
場合に、前記した・・ンダ付は操作の際にその熱衝撃に
耐え得ずスルーホールのコーナ一部にクラックが生ずる
という不都合な事態を招く。
まだ、α、α′−ジピリジル、フェナントロリン誘導体
のめっき浴に対する添加割合いは、2〜50mg/13
の範囲にあることが好ましく、この範囲を外れると、非
イオン系界面活性剤の場合と同様に銅めっきの伸び率が
3.5チより小さくなる。
更に、本発明にかかる無電解銅めっき浴にあっては、そ
の温度が60°C以上、pHが117〜126の範囲に
あることが好ましく、それぞれの条件がこの範囲を外れ
ると、銅めっき膜の伸び率は35チより小さくなる。
以上のような条件において、形成された銅めっき膜は、
その厚みが20μm以上、好畔しくけ20〜犯μmで伸
び率が3.5%以上となって、充分に印刷配線板に好適
な導体回路を構成することができる。
[発明の実施例] 実施例1 表5に示した基本組成の銅めっき浴傾、表6に示した添
加物を添加し本発明にかかるめっき浴を調整した。
併用した場合が実施例、単独の場合が比較例である。
表  6 厚さ03間のステンレススチール板ヲクレンザーで研摩
し、80°Cの10%水酸化ナトリウム溶液に5分間浸
漬して取出し、これを水洗後、10チ塩酸に常温で5分
間浸漬し、水洗して表面を清浄にしだ。更に、表3に示
しだ塩酸酸性の塩化錫(1])水溶液中に2分間浸漬し
、流水中で1分間水洗した。
引き続き表4に示した塩酸酸性の塩化パラジウム溶液(
て1分間浸漬し、流水中で1分間水洗して、その表面を
触媒化した。しかるのち、表6に示しだめっき液中に浸
漬し70°O、pH12,3のめっき条件で、めっき膜
厚が加〜刃μmの種々の銅めっき膜を設けた。得られた
めっき膜をステンレススチール板から剥離し、これから
大きさ12.7mm X 150 mmO銅箔を正確に
切り取り、引張試験機(島津製作所(株)製、商品名・
オートグラフモデルDSS−5000)によシめつき膜
の機械的特性(伸び率(%)及び抗張力)を測定した。
試験条件は銅箔を固定するためのチャック間隔100朋
、引張り速度5 mm/mrnであった。得られた結果
を第1゛図に示した。第1図から判るようにめっき膜の
伸び率(φ)は、めっき膜の厚さに応じて犬となる。こ
こで注目すべきことはジピリジルと界面活性剤を併用し
た場合(実施例1)、界面活性剤を単独で用いた場合(
比較例1)に比較して、相対的に伸び率が高く、更にそ
の増加率(直線の傾へ)も太きい。一方、めっき膜の引
張り強さは約30 ky /mm3でめっき膜の厚さと
組成の違いにはほとんど依存しないことが判った。
実施例2 影響 表5に示した基本組成の銅めっき浴に非イオン系界面活
性剤■の添加割合いを2.5g/A’と一定に保ち、α
、α′−ジピリジルの添加割合いを0〜1250m g
/lまで変化させた銅めっき浴を調製し、この浴を用い
て実施例1と同様にして銅めっき膜を製造した。
また、逆に、α、α′−ジピリジルの添加割合いを20
mg/l  と一定にし非イオン系界面活性剤の添加割
合いを0〜50 g / lまで変化させた銅めっき浴
を調製し、この浴を用いて実施例1と同様にして銅めっ
き膜を製造した。
一′   各めっき膜につき実施例1と同様の方法でそ
の伸び率を測定した。その結果を第2図、第3図にそれ
ぞれ示した。
実施例3 、IIの影響 実施例1で用いた銅めっき浴の温度、が(を種々に変え
て実施例1と同様の方法で銅めっき膜を製造し5、その
伸び率を測定した。その結果を第4図に示した。
実施例4〜12 厚さ1.5 mmの紙エポキシ系積層板の表裏両面に、
その組成が表1で示される接着剤を厚さ40μの層状に
塗布した。しかるのち、信頼性のテストノ<ターンに対
応して直径1.□ lllTlのスルーホール孔を設け
た。ついで表2に示したエツチング液中に50°C、1
00分間浸漬て接着剤表面を、めっき膜が完全に密着す
るようにエツチングした。引き続き、塩化錫(It)溶
液と塩化パラジウム溶液に浸漬して表面を触媒化した。
しかるのち、表裏両面の非回路部分とスルーホールラン
ド部分を除いて、めっきの析出を防止するエポキシ系の
レジストインク膜を設けた。ついで、表5に示しだめつ
き液の基本組成に表7に示した添加割合いで界面活性剤
とジピリジルまたは2,9−ジメチルフェナントロリン
を添加しためつき液中に浸漬し、70°C、、)112
.3の条件で約35μの銅めっき膜を形成した。
得られた銅めっき膜の光沢はいずれも申し分ないもので
あった。
以下余白 表  7 *1 ポリエチレングリコール(平均分子m:4000
)*2 評価基準ニスルーホール穴の全数をチェック0
印 3回以上の繰返しに耐えるもの ○印 1〜2回     l ×印 1回の繰返しに耐えないもの 得られた回路の信頼性を次の条件で調べだ。印刷配線板
を260°C土1°Cに保ったノ・ンダ浴中に5秒間浮
かべたのち、室温に25秒間放置するという操作を1回
として、この操作を繰返し5回まで行った。1回毎に3
枚の試験板を抜きとり、各試験板から任意の10穴を抽
出してスルーホールし断面を顕微鏡下で観察しだ。結果
を表7の*2として併記した。また缶胴めつき膜の伸び
率も示した。
表7から明らかなように、実施例4〜12の場合にはス
ルーホール部分への7・ンダ上がりが十分でアリ、また
スルーホールのコーナ部分に発生するクランクも上記繰
返しノ・ンダテストに1回以上耐えるものであった。一
方、比較例2〜6の印刷配線板ではスルーホールのノ・
ンダ上がりが不十分であり、且つ、1回のノ・ンダ試験
により、はとんど全数ノスルーホールにクラックが生じ
た。
実施例13 表8に示すように非イオン系界面活性剤■を用いた以外
は実施例1と同様にして銅めっきを行ない、実施例1と
同様な方法でめっき膜の機械的特性の測定を行なった。
表  8 まだジピリジルを添加しない場合を比較例として同様に
示しだ、得られた結果を第5図に示す。
同図から判るようにめっき膜の伸び率(チ)は、めっき
膜の厚さに応じて大となる。ここで注目すべきことはジ
ピリジルと界面活性剤を併用した場合(実施例13)、
界面活性剤を単独で用いた場合(比較例1)に比較して
、相対的に伸び率が高く、更にその増加率(直線の傾き
)も大きい。一方、めっき膜の引張り強さは約3Q k
g/mm3でめっき膜の厚をと組成の違いにはほとんど
依存しないことが判った。
実施例14 及びジi IJジルのめつ外温に対する添加割合いの影
響 表5に示した基本組成の銅めっき浴に非イオン系界面活
性剤■の添加割合いを2.5 g/lと一定に保ち、α
、α′−ジピリジルの添加割合いを0〜1250rng
Aまで変化させた銅めっき浴を調製し、この浴を用いて
実施例13と同様にして銅めっき膜を製造した。
また、逆に、α、α′−ジピリジルの添加割合いを2Q
mg/lと一定にし非イオン系界面活性剤の添加割合い
を0−50FZ/lまで変化させた銅めっき浴を調製し
、この浴を用いて実施例13と同様にして銅めっき膜を
製造した。
各めっき膜につき実施例13と同様の方法でその伸び率
を測定した。その結果を第6図、第7図にそれぞれ示し
た。
実施例15 銅めっき膜の伸び率に対する銅めっき浴の温度1、Hの
影響 実施例】3で用いた銅めっき浴の温度、p11ヲfly
に変えて実施例工3と同様の方法で銅めっき膜を製造し
、その伸び率を測定した。その結果を第4図に示しだ。
実施例16〜24 非イオン系界面活性剤として表9のものを用いたこと以
外は実施例4〜12と同様にして印刷配線板を製造した
同表にめっき浴の組成を変えた比較例を併せ示した。表
の結果からも明らかなように、本発明にヨレハ、スルー
ホール部への−・ンダ上がりが良好で、まだ繰返しノ・
ンダテストの結果も優れたものであった。
以下余白 表  9 *1 ポリエチレングリコール(平均分子it二400
0)*2 評価基準ニスルーホール穴の全数をチェック
◎印 3回以上の繰返しに耐えるもの ○印 1〜2回 ×印 】回の繰返しに耐えないもの [発明の効果] 本発明方法によれば、接着剤付き積層板を出発材料とし
てスルーホール部分及び必衰回路部分を無電解銅めっき
だけで導体化でき、その工程も簡単なのでコストが低下
し、しかも回路の信頼性も高い印刷配線板を製造できる
。また、従来の銅貼シ積層板を出発材料として無電解銅
めっき、電解銅めっき、及びエツチング工程を必要とす
るサブトラクティブ法に比較して省資源の観点から極め
て有利な印刷配線板の製造方法であって、その工業的価
値は犬である。
【図面の簡単な説明】
膜の伸び率に対し、ジピリジルの添加割合いの影響(第
2図)、非イオン系界面活性剤の添加割合いの影%+(
第3図)、温度1.Hの影@(第4図)相当する関係図
である。 代理人 弁理士  則 近 憲 佑 CI9か1名) 第  1 図 めっき月莫、屏(メtM’L) 第2図 ノ、、/、’−ジピリジル・2仁ツトー1卜(のty/
I)第  3 図 めフきジペのpH 第  5 図 、l、o<’−シピソジノl/’4カーylj−Cn1
p)第  7 図 非Aλン糸メトろ凸7υ士生イ11ジトカ4(tlk>
第  8 図 めっき浜東のPH

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (IMa)  接着剤付き積層板の表裏面を貫通するス
    ルーホール形成用の穴を穿設する工程、(b)  酸化
    剤を含有する溶液に浸漬して接着剤の面を粗面化する工
    程、 (C)  粗面化された接着剤の面に、化学鋼めっき浴
    に対し触媒作用を示す金属又は金属化合物を吸着させる
    工程、 (d)  導体回路を形成すべき部分以外の接着剤の面
    に、めっ外レジスト膜を形成する工程。 (e)無電解銅めっき浴に浸漬して、接着剤例き積層板
    の表裏面とスルーホール形成用の穴の内壁に銅めっき膜
    を形成する工程、との一連の工程から成る印刷配線板の
    製造方法において、該無電解銅めっき浴が、銅塩、錯化
    剤、還元剤及び、H調整剤を含有し、 かつ、次式: 及び次式: CH2O)13 (式中、m、nは1以上の整数である。)で示される非
    イオン系界面活性剤のうちの少なくとも1種及びα、α
    ′−ジピリジル若しくはフェナントロリン誘導体の少な
    くとも1種の化合物を含有することを特徴とする印刷配
    線板の製造方法。 (2λ 該無電解銅めっき浴に対する該非イオン系界面
    活性剤の添加割合いが30mg/7i〜20 g/lで
    、かつ、該α、α′−ジピリジル若しくは該フェナント
    ロリン誘導体の添加割合いが2〜5Qmg/lである特
    許請求の範囲第1項記載の印刷配線板の製造方法。 (3)、該無電解銅めっき浴の温度θ5soHc:以上
    、pH11,7〜12.6 である特許請求の範囲第1
    項記載の印刷配線板の製造方法。 (4)  該銅めっき膜の厚みが加〜圓μmである特許
    請求の範囲第1項記載の印刷配線板の製造方法。
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