JPS62171187A - 印刷回路板の製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、印刷回路板の製造方法に関する。

［従来技術及びその問題点コ エレクトロニクス工業の分野の最近の動きをみると、装
置の小型化及び動作速度の向上をはかるために回路板上
の回路密度を更に高める方向にある。回路板の単位面積
当たりの素子数が増えると、重要な素子の温度が動作特
性の低下が始まる値にまで上昇する慣れがある。この問
題は、一つには、回路板の熱伝導率が低く、素子から熱
が流れ出ない性質による。この問題は、回路板を素子か
ら電気絶縁されたアルミニウムや軟鉄のシート又はコア
上に取りつけることにより、解決しようと試みられたこ
とがある。現在のところは、種々の方法、即ちスプレー
法、浸漬塗布、及び流動床法等の方法で塗布された各種
のエポキシ樹脂によって絶縁を施すことが多い。従来技
術の写真平板法によってエポキシ被膜の上部に導電性の
パターンを付着させる。しかしながら、この型の回路板
は、反復熱サイクルが加わると絶縁被膜にクラックが生
じる欠点、孔部のエツジ部の被覆が充分でない欠点、及
び耐熱性が劣るといったような多くの欠点を持つ。電気
泳動法により付着させたポリイミド法及びポリアミド−
イミド類は良好な熱特性及び良好な孔部エツジ被覆特性
を持ち、上記のエポキシ樹脂類の持つ欠点の幾つかを克
服する材料ではあるが、現在までのところ、イミド含有
被膜に導電性の銅製通電部を良好な状態で接着させる技
術が未開発である。

［本発明の解決課題及び解決手段］ 従って、本発明によれば、イミド含有ポリマ、ポリスル
ホン、ポリフェニレンスルフィド又はボリフェニレノキ
シド等の高分子フィルムの一部分を５０ＫｅＶ乃至２Ｍ
ｅＶのエネルギーを持つイオンビームで１０１５乃至１
０１８イオン／ｃｍ２のフルエンスで照射し、高分子フ
ィルムをウェット・ブラスティングにより粗面化し、イ
オンビームに照射された高分子フィルム部分に金属を無
電メッキすることを特徴とする印刷回路板の製造方法が
提供される。

［本発明の作用効果］ 高分子フィルム上に金属の回路パターンを良好に接着さ
せる方法が見い出された。特定のエネルギー及びフルエ
ンス（ｆｌｕｅｎｃｅ；流量又はイオン照射量）を持つ
イオンビームを高分子フィルムに照射することにより、
上記の作用効果が得られる。次に、粗面化技術により表
面処理をする。本発明者らの得た知見によれば、ウェッ
ト・ブラスティング（ｗｅｔｂｌａｓｔｉｎｇ；湿潤状
態における吹付けによる粗面化を意味する）により、表
面が粗面化され導電性金属回路パターンを付着可能な状
態になる。イオンビームが照射された高分子表面部分に
金属を無電メッキするが、この際イオンビームが照射さ
れなかった部分には金属を被覆しない。

上記の幾つかの知見により、極めて接着性が高い状態で
銅から成る導電性パターンをポリイミド上に形成させる
ことができたが、本発明による処理手順を経ない場合に
は銅が良好な状態でポリイミド類に接着することはない
。かくして、本発明らは、他の方法では不可能であフた
ポリイミド絶縁層を持つ金属コア印刷回路板を製造する
ことができた。本発明の処理手順は、表面が平面である
ことを要しないので、平面状でない印刷回路板を製造す
ることもできる。即ち、たとえば電話の受話機内部にお
けるように特定の形状にも合致させることができるよう
に基材を湾曲させておいてもよい。最後になったが、本
発明の方法は、板の両面に適用することもでき、多層板
の各層に次々に適用することもできる。

［実施例］ 以下、添付図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明
する。

勿論、本発明は、以下の実施例のみに限定されるもので
はない。

第１図において、導電性基材１には高分子２が被覆され
、高分子２は回路パターン状にイオン打ち込みが行われ
た部分３を持つ。第２図に示すように高分子はウェット
・ブラスト法（ｗｅｔ　ｂｌａｓｔｉｎｇ）により粗面
化され、第３図に示すように高分子のイオン打ち込み部
分の上には銅４の層が無電メッキされる。

好ましくは、所望寸法及び厚さの導電性基材を用いる。

基材は、グラファイト等の非金属材料でもよく、アルミ
ニウム、鋼及びニッケル・メッキ銅等の金属材料から成
るものでよい。アルミニウムはイミド系高分子との接着
性が良好であるから、アルミニウム基材が好ましい。成
るいは高分子を自立型フィルム（ｆｒｅｅ−ｓｔａｎｄ
ｉｎｇ　ｆｉｌｍ）　　として処理すれば導電性基材上
に被覆せずどもよい。

好ましくは、高分子フィルムは、ポリイミド、ポリアミ
ド−イミド又はポリエステル−アミド・イミド等のイミ
ド含有ポリマーである。ポリスルホン、ポリフェニレン
スルフィド又はボリフェニレノキシドから成るフィルム
を用いてもよい。基材をポリマーの溶液中に浸漬した後
溶剤を蒸発させる方法等の種々の方法で基材上にフィル
ムを形成又は付着することができる。しかしながら、貫
通孔部がより良好な状態で被われ、より均一でピンホー
ルのない被膜が形成されるから電気泳動による付着が好
ましい被覆方法である。スピニング（Ｓｐｔｎｉｎｇ　
；へらを用いる一種の圧延法）による基板上でのフィル
ム形成法で得られるフィルムは充分に均一でなく、イオ
ンビームによる損傷に耐える厚さのものは得られないの
で、スピニング法は満足すべき方法とは考えられない。

フィルムは少なくとも０．５ミルの厚さを持つものでな
ければならなず、０．５　ミル以下ではイオンビームに
よりフィルムが炭化してしまう。厚さ５ミル以上のフィ
ルムは電気泳動法によって付着させることが困難でもあ
り、下層の基材と同様に熱の逃がさないため、フィルム
の厚さは５ミル未満が好ましい。電気泳動法によりポリ
イミド類を付着させる方法は当業界では周知であり、米
国特許第４，００３，８１２号、４，０１９，８７７号
及び３．６７６．３８３号明細書に記載されている。ポ
リイミド被覆基材も市販されている。

本発明方法の次の工程において、高分子フィルムに所定
パターンでイオンビームが照射される。たとえば銅等の
イオン不透過性物質で作ったのマスクを、イオンビーム
照射前に、高分子フィルム上に載せて所望パターンでの
照射を行うことができる。別法としては、マスクの代わ
りに細かく焦点を合わせたイオンビームを高分子フィル
ムの所望部分のみに照射することもできる。イオンビー
ム技術は当業界で周知であり、。とえば、Ａｒ”。

Ｂ　ｒ”、　Ｃｕ”、　Ｎｅ”、　Ｘｅ”、　Ｋｒ”そ
の他の適当なイオン類のビームを真空中で用いる。適当
なエネルギーを持つＡｒ“が好ましいイオンと言える。

イオンビームが面に直角である必要はないので、湾曲し
た又は他の非線形フィルムを使用できる。イオンビーム
のエネルギーが低いと照射時間が長くなり過ぎ、ビーム
の侵入深さが浅くなるので、イオンビームのエネルギー
は５０にｅＶ乃至２ＭｅＶの範囲でなければならない。

これより高エネルギーで打ち込むには、ビーム電流を減
らすことが必要になり、打ち込み時間が長くなり、従っ
て、何らの利益もない。イオンビームのフルエンスは１
０１５乃至１０１８イオン／ｃｍ２でなければならない
。

何故なら、フルエンスがこれより小さいと、重合体表面
を充分に変性できず、上記範囲よりも大きいと重合体に
品質劣化を来たす。

本発明方法の次の工程は、重合体表面の粗面化である。

化学エツチング、スパッタリング及びラップ研磨による
表面の粗面化を行った場合には、重合体フィルム上の金
属の無電メッキはうまくゆかないので、これらの方法は
適当でない。しかしならが、ウェット・ブラスト法（ｗ
ｅｔ　ｂｌａｓｔｉｎｇ）　と呼ばれる方法によれば優
れたメッキ及び接着が得られる。ウェット・ブラスト法
では、水等の液体中に分散させた細かい砂粒子を高速度
で表面に吹きつける。代表的な砂粒子の大きさは５０乃
至５０００メツシユである。水蒸気を用いたブラスト法
の場合の吹出流への適当な露出時間は５秒乃至１分間で
あり、これより短時間では表面の充分な粗面化が得られ
ず、上記範囲よりも長時間処理すると表面が損傷される
結果となる。

本発明方法の次の工程においては、重合体フィルムを無
電メッキする。無電メッキを表面をイオンビームで照射
後１週間以内に行うか、成るいはイオンビームで照射さ
れた部分だけでなく全面にメッキを施す。無電メッキも
当業界で周知の方法であり、市販の材料及び普通の手順
を用いて行えばよい。無電メッキによりメッキできる金
属であれば何を用いてもよく、銅、ニッケル、及び金等
の金属を高分子フィルムにメッキして導電性パターンを
形成する。銅は極めてはんだ付けの容易な金属であるの
で、好ましい。代表的な無電メッキでは、基材を増感剤
に浸漬し、次いで洗滌し、触媒溶液に浸漬する。洗滌後
、基材を被膜溶液に浸漬すると、被膜溶液から金属が重
合体フィルムにメッキされる。上記の各処理溶液は、提
供会社にとって財産的価値を有するものであると考えら
れていることが多く、浸漬時間及び温度は溶液の販売会
社から指示される。

本発明方法の最終工程は任意に追加できる工程であり、
付着物の厚みを増すために無電メッキされた金属の上部
に更に金属を追加して無電メッキできる。無電メッキに
よフて形成された付着層の厚さ並びに回路板で要求され
う導電率によって、この最終工程が必要になる場合もあ
り、必要としない場合もある。

本発明方法を用いて、導電性基材の両面に重合体？１！
膜を被覆し、処理することができる。更に、基材の片面
上の回路パターンが完成した後、完成した第一被膜上に
複数の絶縁層及び複数の回路パターンを形成することも
できる。

以下に実施例を挙げて、本発明の説明を続ける。

実施例　１ デュポン社（Ｄｕｐｏｎｔ）から商品番号”ＲＣ−５０
１９”で販売されているポリイミド、又はアモコ社（Ａ
ｍｏｃｏ）から商品名″ＴＯＲＬＯＮ”で販売されてい
るポリアミド−イミドを片面上に厚さ約１ミル（２５ミ
クロン）になるまで電気泳動法により被覆した基材（２
ｃｍ　ｘ２ｃｍ平方、アルミニウム）を準備した。厚さ
５ミルの銅シートから添付の図面に示す木の形をした金
属製マスクをつくった。２ＭａＶバンプグラフ（Ｖａｎ
　ｄｅ　Ｇｒａｆｆ）加速器中で、上記マスクを介して
イオン打ち込みを行った。これらの試料は、それぞれ、
低温ポンプ・シールドにより油冷式試料保持器にクラン
プされ、試料の周辺部の圧力を約１０−’　Ｔｏｒｒに
した。各試料に２ＭｅＶのＡｒ’を打ち込み、フルエン
スは５Ｘ　１０１６／ｃｍ２であった。イオンの推測照
射領域（Ｒｐ）は約０．８ミクロンであった。

打ち込み後、約３０ボルトの電圧を印加しながら、精密
オーム計で、照射されたパターンの横方向及びパターン
の長さ方向の抵抗アーム（ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ　ａｒ
ｍ）を計測した。押込みインジウム接点を使用し、次い
で標準の半導体処理工程により、銀エポキシ（ｓｉｌｖ
ｅｒｅｐｏｘｙ）を用いて、各試料により永続的な電気
接点及び導線を取り付けた。

光学顕微鏡検査及び走査型電子顕微鏡検査（ＳＥＭ）に
より、イオンを打ち込まれた材料の限定特性表示を行っ
た。ＳＥＭは、加速電圧６ＫＶ、傾き３０度で行フた。

試料には導電性表面被膜を施さなかった。

視認観察によれば、イオンを打ち込まれた領域は金属類
似の外観を持ち、重合体内部に含まれていた。即ち、単
なる炭化効果ではなく穏やかな摩擦によっては除去でき
なかった。ポリイミドによって形成したより単純なパタ
ーンの鮮明度は、これに使用したマスクの優れた鮮明度
の故に、ボリアミーイミドで得られた木の形のパターン
の鮮明度よりも遥かに良好であった。打ち込みの一つの
領域中にはふくれがみられ、打ち込み面の残部を有する
この材料には全く微細構造特性が見られなかった。イオ
ン打ち込み領域中に帯電現象が全く見られないというこ
とは、この材料がもはや絶縁体ではないということを明
示しており、抵抗測定はこの観察結果を確認するもので
あった。ポリアミド−イミド材料の場合、床形構造を横
切る抵抗は約１０４オームであり、ポリイミドの場合、
床形構造を横切る抵抗は約３０００オームでありた。推
定抵抗率は１０−２乃至１０−３オ一ム／ｃｍであった
。打ち込みを行わなかった材料の抵抗率は測定しなかっ
たが、床形構造と同等の距離に対する値が１０１２乃至
１０１４オーム／ｃｍになると推定された。

実施例　２ １５．２ｃｍｘ　７．６ｃｍ（６インチ×３インチ）の
アルミニウムパネルの一方面上に、デュポン社から商品
番号”ＲＧ−５０１９”で市販されているポリイミドを
厚さ１ミルになるまで電気泳動法で被覆した。被覆パネ
ルの１２．７ｃｍｘ　５．１ｃｍ（５インチ×２インチ
）の部分に、実施例１におけると同様、フルエンスｌＸ
ｌ０”イオン／Ｃｍ２の条件下で１００にｅＶ　Ａｒ”
イオンを打ち込んだ。パネルの幅６．４ｍｍのへり部に
は打ち込みを行わなかった。

意図するニッケルの無電メッキに先立ち、イオン打ち込
みを行った被覆パネルの各部に種々の処理を施した。ク
ロム酸／弗酸を用いたエツチングでも、５ｏ６６ＮａＯ
Ｈを用いたエツチングでも、エツチングはうまくいかな
かった。しかしながら、軽くウェット・ブラスティング
を行うと、表面の濡れ特性が改善され、ニッケルの付着
が容易になった。酸化アルミニウムの２２０メツシュ粒
子を水中に分散させたウェット・ブラスティング・スラ
リーを用いて、表面を４５秒で粗面化させた。

無電被覆工程では、リチャードソン・カンパニー（Ｒｉ
ｃｈａｒｄｓｏｎ　Ｃｏｍｐａｎｙ）　にとって財産的
価値を有する薬品を使用し、”ＡＲＰ　２８”酸浸漬液
に室温で１５秒間、”ＮＩＣＫＬＡＤ　２６１”増感色 剤中に３２．２℃（９０＠Ｆ　）委で分間、”ＮＩＣＫ
ＬＡＤ＾ ２６２”に４８．９℃（１２０°Ｆ）で２分間、更に”
ＮＩＣＫＬＡＤ　７５２“無電ニッケルに６５．６℃（
１５０°Ｆ）で１５分間浸漬した。これに続く実験によ
れば、良好な被膜を得るためには、上記の酸浸漬液を必
要としないことがわかった。連続した均一なニッケル被
膜は、蒸気を吹付けて粗面化しイオンを打ち込んだ面上
のみに形成された。照射されなかった面又は上記吹付は
粗面化を行わなかった面には、ニッケル被膜はほとんど
形成されなかったか成るいは全く形成されなかった。ニ
ッケル被覆・イオン打ち込み領域は、ポリイミド面上に
連続した金属通路が形成されたことを確かに示す良好な
導電率を示した。帯片の抵抗は約ＩＸ　１０−２オ一ム
／ｃｍであった。

実施例　３ ７．６ｃｍ　ｘ　１５．４ｃｍ（３インチ×６インチ）
のアルミニウム・パネルに、ピー・ディー・ジョージ社
（Ｐ、Ｄ、　Ｇｅｏｒｇｅ　Ｇｏ、）から商品番号”Ｎ
ｏ、　９８１″で販売されているポリアミド・イミドを
厚さ２５ミルになるまで塗布した。パネルを小片に切断
し、フルエンスｌＸｌ０１フイオン／Ｃｍ２、エネルギ
ー１００ＫｅＶでアルゴンのイオン打ち込みを行った。

２２０メツシユのアルミナ粒子を含むスラリーを１．７
６ｋｇ／ｃｍ２（２５ｐｓｉ）の圧力で約１秒／Ｃｍ２
の条件でウェット・ブラスト法により粗面化を行った。

色が黒から暗褐色に変わり、表面が濡れた時点で、処理
を終了した。

イオン打ち込み後、数時間以内に銅の無電被覆を開始し
た。アライド・ケライト社（Ａｌｌｉｅｄｅ　Ｋｅｌｉ
ｔｅ）から商品番号″ＮＩＩＪＬＡＤ２６１”で販売さ
れている１０＊溶液（錫化合物と思われる）中にパネル
を２５℃で２分間浸漬した。次いで、脱イオン水で３分
間洗滌した。次に、アライド・ケライトから商品番号”
ＮＩＣＫＬＡＤ　２６１”で販売されている１０＊触媒
溶液（パラジウムと思われる）中に４４℃で２分間パネ
ルを浸漬し攪拌した後、脱イオン水で５分間洗滌した。

最後に、シップレイ・カンパニー　（Ｓｈｉｐｌｅｙ　
Ｃｏｍｐａｎｙ）から販売されている特許製品である”
Ｃｕｐｏｓｉｔ”銅溶液であって、”３２８Ａ”　５部
と、”３２８Ｑ”５部と、”３２８Ｃ”１部と、脱イン
水２９部とから成る銅溶液中に室温で１２分間パネルを
浸漬した。パネルの試験結果によれば、打ち込みを行っ
た領域のみに銅メッキが行われ、打ち込みを行わなかっ
た区域との境界ははっきりしていた。無電メッキを行う
前にパネルを数週間放置したこと以外は、上記の実験を
繰り返した。その結果、パネル全体に銅がメッキされた
。

種々の表面処理を行って、上記の実験を繰り返した。下
表に表面処理及び結果を示す。

られなかった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、基材上のイオン打ち込み高分子被膜の斜視図
である。 第２図は、粗面化した後の第１図の基材の斜視図である
。 第３図は、無電メッキ後の第２図の基材の斜視図である
。 １・・・・基材 ２・・・・高分子 ３・・・・イオン打ち込み部 ４・・・・銅

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、イミド含有ポリマ、ポリスルホン、ポリフェニレン
   スルフィド又はポリフェニレノキシド等の高分子フィル
   ムの一部分を５０ＫｅＶ乃至２ＭｅＶのエネルギーを持
   つイオンビームで１０＾１＾５乃至１０＾１＾８イオン
   ／ｃｍ＾２のフルエンスで照射し、高分子フィルムをウ
   ェット・ブラスティングにより粗面化し、イオンビーム
   に照射された高分子フィルム部分に金属を無電メッキす
   ることを特徴とする印刷回路板の製造方法。 ２、高分子フィルムが導電性基材上の被膜であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ３、導電性基材がアルミニウムであることを特徴とする
   特許請求の範囲第２項に記載の方法。 ４、高分子フィルムの厚さが少なくとも０．５ミルであ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項又は
   第３項に記載の方法。 ５、高分子フィルムが導電性基材上に無電メッキされた
   被膜であることを特徴とする特許請求の範囲第１項、第
   ２項、第３項又は第４項に記載の方法。 ６、高分子被膜上にマスクを置くことによって得られる
   回路パターンでイオンビームを高分子フィルムに照射す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第５項の
   何れかに記載の方法。 ７、細い焦点に集められたイオンビームを用いることに
   よって得られる回路パターンで高分子フィルムにイオン
   ビームを照射することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項乃至第５項の何れかに記載の方法。 ８、イオンビームとしてアルゴン・イオンを用いること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第７項に何れか
   に記載の方法。 ９、イオンビーム照射後７日以内に高分子フィルムに無
   電メッキを施すことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   乃至第８項の何れかに記載の方法。 １０、５乃至６０秒間ウェット・ブラスト法による粗面
   化を行うことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第
   ９項の何れかに記載の方法。 １１、照射後の高分子フィルムに銅を無電メッキするこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第１０項に記
   載の方法。 １２、無電メッキされた金属の上に金属を電着させるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第１１項の何
   れかに記載の方法。 １３、イミド含有ポリマがポリイミド、ポリ　アミド−
   イミド又はポリエステル−アミド・イミドであることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第１２項の何れに
   記載の方 法。 １４、導電性であり、イミド含有ポリマが被覆され一部
   分がイオンビームを照射されていることを特徴とする被
   膜被覆基材。 １５、イミド含有ポリマの被膜が導電性基材上に電気泳
   動法により付着されたものであることを特徴とする特許
   請求の範囲第１４項に記載の基材。 １６、イオンビーム照射後にイミド含有ポリマをウェッ
   ト・ブラストにより粗面化することを特徴とする特許請
   求の範囲第１４項または第１５項に記載の基材。 １７、イミド含有ポリマ被膜のイオン照射部分に無電メ
   ッキされた金属被膜があることを特徴とする特許請求の
   範囲第１４項、第１５項又は第１６項に記載の基材。