JPS61224397A - 多層回路基板の製造方法 - Google Patents

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】 本発明は電子機蕃、部品に使用される高密度多層回路基
板の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

高密度実装可能な多層プリント回路基板として、ガラス
エポキシにＣｕ箔回路を張合せたものを数枚積層させス
ルホールにより導通させた回路を形成する方法が広く実
用化されているが、しかしこのａｍ基板は伝熱性に劣る
レジンの厚い基板を使用しているため放熱特性に劣り多
くの高密実装回路として不充分な場合が多い。このため
、セラミック多層基板によるものがコンピューター、自
動車、各種産業用機器に数多く使用されている。しかし
他方該セラミック基板はそのサイズに限定されるのみで
なく、製造歩留りが低下し高−洛北を招き放熱性にも鴨
があるなどの欠点があった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

そこで、上記放熱特性等に優れた経済性の高い多層回路
基板の提供が広く求められており、かかる要求に応じ得
るような新規な多層回路基板の製造法の確立が急がれて
いるのが実情である。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は絶縁された金属やセラミック、レジンなどの基
体上に任意の方法で形成された第１層回路上に、第２層
及び第３層以上の回路等を上記問題を生ずることなく形
成し得る新規な多層回路基板の製造方法であり以下図を
用いて説明する。

特に放熱特性を重視する場合用いる基体（１）としては
Ａｊ、　Ｃｕ、　Ｆｅなどの金属板が最も好適である。

次にこの基体（１）上に第１絶縁層（２）を介して第１
層回路上（３）　、　（４）　、　（５３Ｇ　形成スル
。通常、該絶縁層（２）を接着剤として最も一般的なＣ
ｕ箔を張合せ、常法のエツチングにより所望の回路（３
）、　（４Ｌ　（５）に形成する。前記絶噸層としては
エポキシ、フェノール。

ポリ１ミド、ポリイミドなどのレジンが有用であり、特
に伝熱特性及び機械的性質の強化のなめにこれにＢＮ、
　Ａｊ２０３．　Ｔ　ｉｏ２．　ＡＩＮ、　ＺｒＯ□な
どの無機質粉末を５〜４０％混合するのが望ましい。

上記の第１層回路（２）上には次に第２絶縁層（６）を
、同様のレジンを用いスクリーン印刷法などによりバイ
ヤホール開孔部（７）を残して所定厚さに形成し加熱固
化させる。通常この厚さは１０〜１００μ位である。

次に銅粉及びレジンを主成分とし、溶媒や必要に応じて
各種添加物を配合混和した導電ペーストを用いスクリー
ン印刷法により、第２層回路（８）。

（９）　、　（９’　）　、　（ＩＩを形成し加熱固化
する。

上記導電ペーストは通常Ｃｕ粉を６０〜９５％（Ｃｕ粉
／Ｃｕ粉＋レジン）含有し、又レジン成分としてはフェ
ノール変性フェノキシ、エポキシ、ポリイミド等が使用
され、シート抵抗にして５〜１００ｍΩん位を保有する
。又回路層さは２０〜５０μ位が一般的である。

次に、必要に応じて洗滌及びエツチング等の常法の前処
理を施したのち全面にＰｄＣｌ２などによる表面触媒化
処理を行う。この触媒化処理は通常上記ＰｄＣ１Ｏ，０
０１〜５％液に浸漬して行われる。

この処理によりＰｄが回路部分ると多量ζ。、そしてバ
イアホール部底部などにも付着するが他の絶、　　練物
層上には少量しか付着しない。α１）はこの処理層を示
す。

次に必要に応じて、酸、アルカリ、有機溶剤などを用い
て前処理してからＣｕ、　Ｎｉメッキが行われるが上記
Ｐｄ付着量の多い回路部分には特に厚くメッキが行われ
る。α４はメッキ層を示す。メ・ツキ液としてはＣｕ、
Ｎｉなどの金属成分とホルマリン、次亜リン酸ソーダ、
ジメチルアミンボランなどの還元剤に錯化剤、メッキ添
加剤などを含有させた、　　浴が使用される。Ｃｕペー
ストの回路のＣｕ露出表面自身が化学メッキの触媒とな
るので、Ｐｄ等の触媒付けが行うことな（選択的に回路
部のみに所望厚さのメッキが行えるメッキ厚さは通常１
〜２μ。

特に５μ以上になるのが好ましい。

ここで析出されるメッキ層の大部分は最終工程以降も残
留して第２層回路として働（ので、導電性の大きいＣｕ
メッキの方がより望ましい場合が多い。

次に、必要に応じて洗滌エツチングしてから、Ｐｄ、　
Ａｇなとの触媒溶液にて処理して全面に触媒付けを行っ
てから化学メッキする。

例えば５ｎＣ１２の０．０１〜５ｇ／ｌ溶液処理などに
より予め増感しておくことも有効である。又このメッキ
においては前工程と同一のメッキを用いるのが工程設備
上好ましいが異種の金属をメッキすることもできる。例
えば前工程でＣｕメッキを行ない後にＮｉメッキあるい
はＳｎメッキなどである。

後述のエツチング工程で前工程のメッキの余分なエツチ
ングを防止できるなどのメリットがある。

メッキ０乃は略全面に起り、バイヤホール壁面に於いて
第１層回路と第２層回路とが導通できる。メッキ厚さは
１μ前後の薄さで充分である。

次に、バイヤホール部（７）に導電ペースト又は半田等
を充填してバイヤホールを完成する。導電ペーストとし
てはＣｕ、　Ａｇ、　Ａｕ、　Ａｇ−Ｐｄ粉末を導電成
分とし、印刷法で孔埋めしたり、デスペンサーなどで注
入してから加熱固化させる。半田とじてはＳｎ、　５ｎ
−Ｐｂ、　Ｓｎ−Ｐｂ−Ａｇ、　５ｎ−Ｐｂ−Ｃｕ、　
Ｓｎ−Ａｇ。

５ｎ−Ｉｎなどの低融点合金も使用され加熱リメルトに
より１体化が行われる。又、これら半田は半田濡として
注入したり、半田ディツプとして付ｉｌさせても良い。

この方法では予めバイヤホール壁がメタライズされてい
るので、これら充填物との密着性が良好となり両者共同
して導通孔として働く。

次に、エツチング工程に入り非回路部に析出しなＣｕ、
　Ｎｉ等をフラッシュエツチングする。該エツチング液
としては、ＦｅＣｊ３．　Ｈ２ＳＯ４−Ｈ，０２，ＮＨ
３−ＮａＣｊ０２．　（ＮＨ，）　、３２０４などが使
用される。上記の回路及びバイアホールは全くエツチン
グされないか又は若干エツチングされる程度にとどまる
。

本発明において第３層以上に多層回路を形成する場合は
前記第２層形成のための工程をくり返すことにより容易
に形成できる。

上記絶縁層や導電ペースを固化するための加熱は溶媒の
揮発や固化温度のためであり、１００〜３００℃位であ
る。

〔作　用〕

本発明においては基体としてＡｔ）、　Ｃｕ、　Ｆｅ等
の金属板を用いた場合、上述のレジン多層板及びセラミ
ック多層板などと同等以上の高い伝熱性、放熱性を発揮
する。そしてスクリーン印刷法を利用することにより著
しく高精密度の回路を簡単に迅速に作製できるばかりで
なく、多層回路基板の最大ポイントであるバイヤホール
部の信頼性が著しく高くなる。

即ち上記化学メッキ層と、半田又はペースト層との２重
構造であり、熱的及び機械的変形に高度に耐え得るもの
となる。

上記バイヤホール充填物は、エツチング工程でのマスク
として作用しバイヤホール形成と回路形成を一挙に実現
することができるのである。

以上に於いて、ＣｕペーストはＣｕ粉６０〜９５％残部
レジンからなる。６０％未満では触媒性導電性が、不充
分であり、他方９５％を越える過剰ではペースト固化後
の強度に劣り共に実用的でない。Ｃｕペースト上に形成
された化学メッキは導電性の向上と共に回路の一部が部
品の搭載のために半田付けやボンデングされる場合不可
欠である。

レジンの一部が表面に露出し易いので上記特性を不十分
にしか有しないので２〜３μ以上の化学メッキ層が極め
て有効である。

〔実施例〕

以下実施例によりこの発明を具体的に説明する。

実施例１〜３．比較例１〜３ （実施例１） １．５ｍｍ厚のＡＩ基板上に、ポリアミドイミド樹脂層
（５５μ）を介して３５μ厚のＣｕ箔を接着積層した。

とのＣｕ積層基板に対し、常法の如くスクリーン印刷法
にてレジスト印刷を行ないＦｅＣｊ３液にてエツチング
して所定パターンの第一回路（０，３鴫輻）を形成した
。

次にエポキシ樹脂にＡ　ｌ　２０．粉末１５重量％を含
有させたエポキシ樹脂ペーストを、上述のバイアホール
部（１，Ｏｍｍφ）を残して３５μ厚に印刷被覆し、２
１５℃、３０分加熱固化させ第二絶縁層とし、更にその
上に平均粒径７．５μの電解Ｃｕ粉Ｃｕ含量８８重量％
、レゾール型フェノール樹脂１２重量％ｌ：小量のブチ
ルカルビノールアセテートからなるＣｕペーストを用い
所定パターンの３５μ厚０．５鴫幅の第二回路を印刷し
、２１５℃、１５分加熱し硬化させた。

得られた回路基板を５％ＮａＯＨ水溶液に１５秒浸漬し
てからＣｕメッキ液（上材工業社製、ＥＬＣ−Ｈ８浴）
中に６５℃、１２０分浸漬しＣｕ　）ツキを行った（メ
ッキ厚さ１０μ）。

次にＰｄＣｊ２２ｇ／ｌ液に３分間浸漬し、再び上記メ
ッキ液に６０分間浸漬し、再メッキを行った。

バイアホール及び非回路部に２〜３μ２回路上に４〜５
μのメッキが生成した。次に上記バイアホール部にＡｇ
−Ｐｄペーストを充填し熱処理した。そして上記非回路
部のＣｕメッキが消失するまで全面エツチングを行った
。この結果第２の回路上には１２〜１４μのＣｕメッキ
が残留した。

得られた回路基板に関して特性試験を行なった結果シー
ト抵抗は５．２ｍΩ／ロ、共晶半田浴（２３５℃）浸漬
３秒の濡れ性は９８％と良好、あった。

（実施例２） 実施例１における第２層回路形成後、化学Ｎｉメッキ浴
としてナイフラッド４００２　（奥野製薬社）を用い、
７０℃、１５分浸漬し、更に同様に化学Ｎｉメッキ浴と
してトップニコロン−６０（同社）を用いこれに７０℃
、３０分浸漬した。

これによりＣｕペースト回路のみにＮｉメッキが起った
。

次にＰｄＣｊ２０．１％液に３０秒浸漬し、Ｃｕ　）ツ
キ浴（上材工業社、ＥＬＣ−Ｈ５）　ニ６０℃、６０分
浸漬した。これによりＣｕペースト回路上のみにＮｉメ
ッキが起った。

次にバイヤホール部に６０　Ｐｂ−４０Ｓｎ半田ペース
トを充填し２５０℃３分間熱処理してリメルテングした
。氷晶をＨ２ＳＯ４−Ｈ，０２系エツチング液で非回路
部のメッキＣｕが消失するまでエツチングした。第２回
路上には７μのＮｉメッキ及び４μのＣｕメッキとが残
留した。

これらの特性は同様にしてシート抵抗６．１　ｍ　Ｑ／
Ｑ。

半田濡れ性は９８％であった。

又Ａｕ線（２５μφ）の超音波熱圧着ボンディング（５
０ＫＨｚ、ボンディング荷重７０　ｇｒ、　１９０℃）
ではブルーテスターにて線切れを起しプル強度は１３、
１ｇであった。

（実施例３） 実施例１においてＣｕペーストとして平均粒径１０μの
アトマイズ粉末７０％含有ペーストを用いた外は全く同
様に行った。回路上残留メッキは７〜８μであった。

また得られたものはシート抵抗５．８ｍΩ７４コ、濡れ
性９８％を示した。

上記各実施例１〜３によるものを一６５℃〜１２５℃で
各３０分保持繰返すＭＩＬ　１０７法サーマルヒートシ
ヨツクテストを１００回くり返した後電気抵抗を測定し
たところ上記第１回路及び第２回路及びバイアホール部
の導通性には異常が発生せず良好な特性を維持していた
。具体的には電気抵抗の変化はテスト前後で１０％以下
であった。　　　□比較のために、上記実施例１〜３の
バイアホールを上記導電ペースト半田に替え工第２層絶
縁Ｓ−ユトト同じエポキシ樹脂ペーストを充填したもの
（比較例１〜３）について同様に試験を行なった結果試
験品のバイヤホールの約５０％以上ニ導通不良が生じた
。これは化学メッキの薄いバイアホール導体のみではそ
の熱ストレスによりｍ破断を生じたものと見られた。

上記の結果によれば、実施例品は比較例品に比べ苛酷な
条件下で長期に安定した特性を維持し得ることが確認さ
れた。

〔発明の効果〕゛ この発明によれば特性に優れた多層回路基板が得られる
のでその経済的効果は大きく、更に上記の如く特にバイ
アホール部の特性が安定した優れた特性の製品が得られ
る等工業的利用効果は非常に大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図はこの発明実施例による回路基板の断面
図である。 １・・・基板、２，６・・・絶縁層、３，４，５，８゜
９．９’、１０・・・回路パターン、７・・・バイアホ
ール部、１２・・・メッキ部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 基板上に形成された第一層回路上に第２層回路あるいは
   これ以上の回路が形成された多層回路基板を製造するに
   際し、 （ｉ）導通孔（バイヤホール）開孔部を残して中間絶縁
   レジン層を形成し、 （ｉｉ）導電ペーストを用いて前記レジン層上に第２層
   回路を形成し、 （ｉｉｉ）Ｃｕ又はＮｉの化学メッキ浴中に入れて回路
   上に所望のメッキを施し、 （ｉｖ）しかる後、全面を触媒付けしてから所望の厚さ
   に同様の化学メッキを行い、 （ｖ）上記バイヤホール開孔部にＳｎ、Ｓｎ合金又は導
   電ペーストを充填してバイヤホールを 形成し、 （ｖｉ）次に、エッチング処理により非回路部に析出し
   た化学メッキを除去する。 ことにより、第２層回路を形成し、ついで必要に応じて
   、上記（ｉ）〜（ｖｉ）の工程をくり返して回路を形成
   することを特徴とする多層回路基板の製造方法。