JPS6312191A - 銅スル−ホ−ルプリント配線板の製造方法 - 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 本発明はプリント配線板の製造方法に係り、更に詳細に
は、従来行なわれてきたエツチングレジストとしての電
解半田メッキに代えて、分子内に金属と強い親和性を有
する極性基部分と長い疎水性基部分とを共仔している有
機化合物のコーティングを行なうことを特徴とする銅ス
ルーホールプリント配線板の製造方法に関するものであ
る。

銅スルーホールプリント配線板の製造にあたっては、基
板の両面に回路を正確に印刷し、かつこの両面の回路を
必要な多数の個所で確実に接続することが必要である。

本発明は短い時間で安価に、かつ信頼性の高い銅スルー
ホールプリント配線板を製造する方法を与えるものであ
る。

従来の技術 銅スルーホールプリント配線板の製造方法として従来量
も広く行なわれてきた方法は目詰め法と呼ばれるもので
あって、この方法は両面銅張積層板の必要な個所に多数
の穴をあけ、この多数の穴を有する基板を触媒処理をし
た後無電解（化学）銅メッキし、次いで電解銅メッキを
行ない穴を含めて基板全体に銅メッキを行なう。その後
すべての穴にエツチング液が入らないように目詰めイン
クを充填し、穴にできた銅メッキを保護した後基板の両
面に必要な回路を与えるようにエツチングレジストを陽
画（ポジ）印刷する。その後エツチングを行なうことに
よってエツチングレジストおよび目詰めインクで保護さ
れている部分を残して不必要な部分、すなわち露出して
いる部分の銅を除去することによってスルーホールプリ
ント配線板が形成される。

しかしながら、この目詰め法は工程中に目詰めインクの
溶媒が蒸発するなどの理由によって目詰めインクが収縮
を起こしエツチング液が穴の中に入り穴の中の銅メッキ
をとかす危険があり、また収縮によって目詰めインクの
厚さがプリント配線基板の厚さよりも薄くなりやすいた
めに、ことにプリント配線基板と穴との角の銅メッキが
溶解してしまう危険性が高く、いわゆるエツジ切れの現
象を起こしやすく、信頼性の高い製品を与えることがで
きない。

上記の目詰め法の欠点を解消し信頼性の高い製品を得る
方法として電解半田メッキ法（半田スルーホール法）が
知られている。この方法は、上記の目詰め法と電解銅メ
ッキを行なうまでの工程は同一であるが、レジストイン
クでの印刷を陰画（ネガ）画像で行なう点が相違してい
る。このレジストインクはエツチングレジストではなく
、その後に行なう電解半田メッキに対するメッキ用レジ
ストである。勿論この方法では目詰めインクを使用する
必要はない。陰画でこのレジストインクを印刷すること
によってプリント配線に必要な回路および穴はすべて銅
が露出された状態であり、プリント配線に不要の部分の
みがメッキ用レジストインクで保護されることになる。

次いでこの露出した部分に電解半田メッキを行ないその
後ネガ印刷されたメッキ用レジストインクを除去する。

この半田はエツチングに対して抵抗性を有するので、エ
ツチングレジストとして働き銅を保護する。

この方法は目詰めインクを用いないので穴、ことに表面
上のプリント配線と穴との角の部分の銅メッキの欠落が
生じる危険がなく信頼性の高い製品を与える。

上記の電解半田メッキ法のさらに改良された方法として
、無電解銅メッキを行なった基板にレジストインクの陰
画印刷を行ない、その後に電解銅メッキおよび電解半田
メッキを行なう方法も提案されている。この方法は上記
の電解半田メッキ法と比べて遜色のない製品を与え得て
、しかも電解銅メッキを必要とする面積があらかじめレ
ジストインクが印刷されているために全面に電解銅メッ
キを行なう先の方法に比べて時間的にも費用的に　１も
軽減されているという利点がある。

発明が解決しようとする問題点 上記のとおり電解半田メッキ法は信頼性の高いスルーホ
ールプリント配線板を製造しろる点で優れた方法である
が、目詰め法に比べて製造に時間がかかることと、費用
がかさむことが欠点であることに最近のように短い納期
で大量の製品を安価に提供することが要求されるように
なると、電解半田メッキ法では需要者の要求に必ずしも
十分に応えきれない。また電解半田メッキ法では工程で
使用する弗化水素酸や鉛に基づく公害の発生が懸念され
、公害予防対策にも多額の費用を必要とする欠点もある
。

すなわち、電解半田メッキ法と同程度の、ないしはそれ
よりも高い信頼性を有するスルーホールプリント配線板
の製造法であって、工程が簡単で短時間の処理で済み、
かつ安価でありしがち公害防止の排水処理も簡単である
方法の開発が強く望まれてきた。

問題点を解決するための手段 問題点を解決する手段として、本発明者等は半田よりも
もっと安価安全、且つ除去が容易な物質を探した。

勿論その物質はエツチングに耐え、洞メッキの部分をエ
ツチング液から保護するものでなければならない。

またその物質は選択的に銅面上にのみ膜を形成すること
が望まれるので、銅と錯体を形成しうるような物質に着
目し、鋭意研究を重ねた結果、アルカリ性水溶液に可溶
のアルカリ現像型感光性フィルムもしくはアルカリ現像
型液状レジストインクを銅張積層板上に展着、露光、現
像して必要なパターンを形成し、ついで前記銅張積層板
を下記一般式で示されるアルキルイミダゾール化合物の
塩 を含む水溶液に浸漬して該銅張積層板の銅表面に前記ア
ルキルイミダゾール化合物からなるエツチングレジスト
膜を形成させて、このようにしてえられた銅張積層板を
乾燥したのち、アルカリ性水溶液と接触して感光性フィ
ルムもしくはレジストインクからなるレジスト膜を除き
、アルカリ性エツチング液で処理することにより、上記
の目的が十分達成されることを見出し本発明を完成した
。

換言するならば、半田スルーホール法と同程度ないしは
それ以上の高い信頼性を有する銅スルーホールプリント
配線板を製造するためには、電解半田メッキと同様に必
要なすべての箇所に均質で完全なエツチングレジスト被
覆を短時間で、かつ容易に与えうる物質を見出せば良い
ことに着目し、この目的にかなう物質として分子内に金
属と強い親和性を有する極性基と長い疎水性基とを共有
するアルキルイミダゾール化合物の塩が適当であること
を確認したものである。

本発明方法で用いる上記のアルキルイミダゾール化合物
は金属表面とは強い力で結合するが、一般の有機化合物
に対しては結合力を示さない。従って本発明方法の上記
のアルキルイミダゾール化合物によるコーティングを行
なう前に必要とされるネガ画像の形成は従来から知られ
ているアルカリ性水溶液に可溶のアルカリ現像型感光性
フィルムもしくはアルカリ現像型液状レジストインクを
用いて行なうことができる。このことは、ネガ画像の形
成を電解銅メッキ前に行なうことも可能であることを意
味する。

すなわち、本発明方法によれば、エツチングレジストと
して分子内に極性基部分と長い疎水性基部分とを共有し
てするアルキルイミダゾール化合物のコーティングを用
いて処理することに特徴がある。

本発明方法をさらに具体的に説明するならば、それは次
の二種の態様に大別され得る。

第１の態様は必要な多数の穴を有する基板をまず触媒と
接触させ、次いで無電解銅メッキを行ない、その後電解
銅メンキする。配線として残す必要のないところにはア
ルカリ現像型感光性フィルムもしくはアルカリ現像型液
状レジストインクを用いてネガ画像を形成する。この形
成されたネガの画像はエツチングレジストではなく、次
の工程で用いる前記した極性基および疎水性基とを共有
するアルキルイミダゾール化合物が金属と接触するのを
阻止するためのレジストである。ネガのレジストが形成
された基板を次に前記した極性基と疎水性基とを共有す
るアルキルイミダゾール化合物の塩を含む水溶液中に浸
漬して配線として残す部分の上にエツチングレジストと
しての該アルキルイミダゾール化合物のコーティングを
行ない次いで前記したネガのレジストをアルカリ性水溶
液と接触させて除去し、その後エツチング処理すること
からなるスルーホールプリント配線板の製造法である。

本発明方法の第２の態様は無電解銅メッキを行なうまで
の工程は上述の態様と同一であるが、その後前記アルカ
リ現像型感光性フィルムもしくはアルカリ現像型液状レ
ジストインクを用いてネガレジストの形成を行ない、次
いで電解銅メッキを行なった後膣アルキルイミダゾール
化合物の塩の水ｆ容、夜中に浸漬してエツチングレジス
トとしての該アルキルイミダゾール化合物のコーティン
グを行ない、その後の工程は上述の第１の態様と同一で
ある。

上記から明らかなように、本発明方法においてアルカリ
現像型感光性フィルムもしくはアルカリ現像型液・状レ
ジストインクを用いてネガのレジストを形成するまでの
工程は周知の半田スルーホール法におけると全く同様に
行なうことができる。

すなわち、用いる基板の材質は慣用のもので良く、そし
て両面銅張積層板でも、あるいは銅箔を貼着してない無
地の板でも良い。無地の板であっても最初の無電解銅メ
ッキによって表面に銅の薄い層が形成され、次の電解銅
メッキを容易に行なうことができ、プリント配線に必要
な十分な厚さの銅の回路を形成することができるからで
ある。しかしながら、板と銅箔との接着の強さの点、し
たがって剥離の危険がない点などによって両面銅張積層
板の使用が一般には好ましい。

無電解銅メブキ及び電解銅メッキの工程は、従来スルー
ホールプリント配線板の製造において用いられてきたも
のと全く同様に行なうことができる。半田スルーホール
法におけると同様にプリント配線の配線として残す部分
以外の場所には、本発明方法で用いる極性基と疎水性基
とを共有するアルキルイミダゾール化合物が金属と接触
しないようにするためにアルカリ現像形感光フィルムも
しくはアルカリ現像形液状レジストインクを用いてネガ
画像を形成する。このネガレジストの形成は電解銅メッ
キを行なった後にすることもできるし、電解銅メッキの
前に行なうこともできる。

本発明方法で用いられるアルカリ現像形感光性フィルム
もしくはアルカリ現像形液状レジストインクとしては、
上記した極性基と疎水性基とを共有するアルキルイミダ
ゾール化合物と反応しないレジストであることが必要で
あり、かつ電解銅メブキより前にこの感光性樹脂ネガレ
ジストの形成を行なう場合には、電気絶縁性を有するこ
とが必要である。

アルカリ現像形ドライフィルムとしては、露光により硬
化して溶解性が減少するものと、露光により分解して溶
解性が増大するものがあり、どちらも利用しうる。銅張
積層板に感光性樹脂が既にラミネートされている基板を
用いても良いし、銅張積層板に感光性樹脂インクを全面
印刷後乾燥して使用しても良い。

本発明において使用される代表的なアルカリ現像型ドラ
イフィルム、アルカリ現像型液状レジストインクは共に
、アクリレート、メタクリレート系の感光性モノマーと
アクリレートポリマー、メタクリレートポリマー等のバ
インダーポリマー及び重合開始剤を主成分とし、これら
に染料密着促進剤、重合禁止剤等の少量を転化したもの
である。使用前の形態としては、アルカリ現像型ドライ
フィルムはポリエチレンなどのベースのフィルム上に感
光層が一定の厚みで塗布され、その上にポリエチレンな
どの保護フィルムが張られている。

一方アルカリ現像型液状レジストインクはスクリーン印
刷、及ヒカーテンコーター、ロールコータ−などの塗布
機で塗布できる様インク状にＳＡＭされている。感光層
の膜厚はアルカリ現像型液状レジストインクが１０〜１
５μ、アルカリ現像型感光性フィルムが２５〜５０μの
範囲が好適であり、露光は紫外線を前者は約４００ｍＪ
／ａｄ、後者は１００ｍＪ／ｃｎｌ以下で照射して行い
、露光後１０〜２０分間室温に放置する。未露光部を希
アルカリ現像液によって除去する工程は、例えば２％炭
酸ソーダ水溶液に３０℃の温度で１〜１．５分間接触す
れば良い。

本発明の方法において用いられるアルキルイミダゾール
の塩は長鎖アルキル基を有するイミダゾールと有機酸あ
るいは無機酸のいずれかより形成されるもので、それら
の酸の代表的なものは、酢酸、カプリン酸、グリコール
酸、パラニトロ安息香酸、パラトルエンスルホン酸、ピ
クリン酸、蓚酸、コハク酸、マレイン酸、フマール酸、
酒石酸、アジピン酸、塩酸、硫酸、燐酸、乳酸、オレイ
ン酸、フタル酸等であり、その処理の態様は、銅の表面
を研磨、脱脂、酸洗浄によって仕上げ、これをアルキル
イミダゾールの塩を０．０１〜５％好ましくは０．１〜
２％含む水溶液に浸漬する。

浸漬は０〜１００℃好ましくは３０〜６０°Ｃの温度範
囲内で行なう。

浸漬時間は数十秒から数十分の範囲が適当である。

次いで水洗、乾燥を行なう。

イミダゾール塩水溶液の適当なＰＨは一般に３．８乃至
４．５である。

前記イミダゾールの銅への付着量は該水溶液のＰＨが高
い程それだけ多くなる。

付着量は、また処理温度の上昇及び処理時間の延長に従
って増加する。

接触方法としては通常は上記アルキルイミダゾール化合
物の塩を含む水溶液中にプリント配線基板を浸漬する方
法が採られるが、特にこれに限定されるものではなく、
任意の接触方法、たとえば該アルキルイミダゾールの塩
を含む水溶液をプリント配線基板に沿って流下させるな
どの方法も採りうる。接触を十分に行なわすために、上
記のイミダゾール化合物の塩を含む溶液中でプリント配
線基板を振動させたり、°あるいは溶液に攪拌を与える
ことなどが好ましく、また超音波を作用させて有機化合
物溶液に振動を与えることもプリント配線基板への気泡
の付着によるコーティング不良を防止するために有効な
手段である。

本発明方法の一例を具体的に説明すれば次のようになる
。常法に従って無電解銅メッキおよび電解銅メッキを行
なったプリント配線基板にアルカリ性水溶液で容易に溶
解、除去することのできるネガのレジストをアルカリ現
像型感光性フィルムもしくはアルカリ現像型液状レジス
トインクを用いて通常の半田スルーホール法と同様に形
成した後長鎖アルキルイミダゾールの弱酸性水溶液中に
３０〜６０℃の温度で約１分程度浸漬する。次いで水洗
、乾燥後稀薄苛性ソーダ水溶液を用いてさきに塗布した
感光性フィルムもしくはレジストインクを溶解、除去、
水洗し、その後当業界で周知のアルカリ性エツチング剤
を用いて基板の銅箔の不要部分を溶解、除去することに
よってスルーホールプリント配線板が形成される。最終
仕上げであるソルダーレジストの付着を良好にするため
に希望によっては稀薄塩酸水溶液を用いて洗浄し、エツ
チングレジスト膜をスルーホール配線板から実質的に除
去することも容易である。

作用 アルキルイミダゾールは常温では水に溶けないが、酸性
水溶液にはよく溶ける。

酸性水溶液中でイオン化したイミダゾールは銅と強い化
学反応性を示し、銅と錯体を形成し、銅の表面に単分子
の膜を形成する。

このようにしてできた単分子の膜の上に長鎖アルキル基
のファンデルワースの結合力によってアルキルイミダゾ
ールが次々と集合して膜が成長し、またイミダゾール同
志の水素結合力によってよりしっかりした膜になる。

従って銅張積層板をアルキルイミダゾールの塩を含む水
溶液に浸漬すると、該イミダゾールの皮膜を穴内面の銅
メツキ部、及びネガレジストが形成されていない部分、
つまり回路部の銅の上に容易に形成することができる。

膜を構成するアルキルイミダゾール・銅錯体がアルカリ
性水溶液に不溶なので該イミダゾール膜下の部分の銅箔
はアルカリエツチングを受けないが他方陰画のアルカリ
性水溶液可溶のレジストはアルカリで除去されるため、
陰画下の部分の銅箔はエツチングされる。

該エツチングに耐えて残ったイミダゾール皮膜は、続（
ハンダレジスト印刷もしくはソルダーコーティングのた
めに最終的に除かれる必要があるが、それは、酸水溶液
によって容易に行なうことができる。

発明の効果 本発明方法は前記したように高い信頼性を有するスルー
ホールプリント配線板を短時間に大量製造することがで
き、公害対策費が不要となるなどその製造コストが低く
非常に利益的な方法であるばかりでなく、半田スルーホ
ール法におけるよりもさらに高密度の配線が可能であり
、たとえば２゜５４ｍｍの間に３〜４本の密度で回路を
有する高密度プリント配線板を与えることができるとい
う点でも画期的な方法である。

実施例Ｉ Ｌ６ｍ／ｍ厚のＦｉｌｌ−４（商品名Ｒ−１７０５松下
電工■製）両面銅張積層板に穴をあけ、無電解銅メッキ
、続いて銅メッキをすることにより穴内部及び両面に２
５〜３０μ厚の銅メッキを形成させた。

次にアルカリ現像型レジストインク（商品名「ＰＥＲ−
２０」太陽インキ製造■製）を用い、スクリーンにより
、厚さ１５μ程度の塗膜を全面印刷し、乾燥したのち紫
外線を約４００ｍＪ／ｃｒＡの割合で照射してパターン
を形成し、２％炭酸ソーダ水溶液からなる現像液に浸漬
して、陰画のレジスト膜を形成し、８０℃１０分間乾燥
した。

さらに上記基板を５％塩酸水溶液に浸漬後水洗し、銅表
面を清浄にした後、２−ウンデシルイミダゾール・酢酸
塩の２％水溶液（ＰＨ４，４５）に５０℃で３分間浸漬
した。

その後基板をとり出し水洗し、１４０°Ｃで１５分間乾
燥した。

続いて、５％の水酸化ナトリウム水溶液で陰画のレジス
ト膜を溶解除去し、配線として残す必要のない部分（陰
画部）の銅を露出させた。

次いでアルカリ性エツチング剤（アンモニア−塩化アン
モニウム−銅系、比重１．１〜１．２．商品名ニープロ
セス　ジャパンメタル類）を用いて５０℃でスプレース
中に上記基板を１２０秒通過させ、エツチングを行い、
銅スルホールプリント配線板を製造した。

この後、配線板を５％塩酸水溶液に浸漬すると配線上の
アルキルイミダゾールの皮膜が溶解除去された。

この実施例でのアルキルイミダゾールの膜厚は２．１μ
であった。

膜厚は０．５％塩酸水溶液で膜を除去ののち紫外分光光
度計にて測定した。

この方法によれば、穴うめ法による銅スルホールプリン
ト配線板の製造方法よりも製造コストが３０％下廻った
。

また従来は穴うめインクの充填、除去など流れ作業が不
可能だったものが、コンベア化でき、大量生産できるよ
うにスピードアップされた。

このようにして形成された銅スルーホールプリント配線
板は半田メッキ剥離法により製造されたものと同等の信
頼性を示した。

またアルキルイミダゾールの廃液は、液のＰＨを８以上
にすると液中より析出し容易に濾過により除去できた。

実施例２ １．６ｎ＋／ｍ厚のＰＲ−４（商品名Ｒ−１７０５松下
電工側製）両面銅張積層板に穴をあけ、無電解銅メッキ
、続いて銅メッキをすることにより穴内部及び両面に２
５〜３０μ厚の銅メッキを形成させた。

アルカリ現像型感光性フィルム（商品名ｒＰＨＴ−８６
２−ＡＦＴ−５０Ｊ日立化成工業■製及び商品名ｒＡＰ
７２５」東京応化工業■製）を銅張積層板の表面にラミ
ネートし、紫外線を照射してパターンを形成し、ベース
フィルムを外し、２％炭酸ソーダ水溶液からなる現像液
に浸漬して、厚さ２５μ程度の陰画の塗膜を形成し、８
０℃１０分間乾燥した。

さらに上記基板を５％塩酸水溶液に浸漬後水洗し、銅表
面を清浄にした後、２−ウンデシルイミダゾール・酢酸
塩の２％水溶液（ＰＨ４，４５）に５０°Ｃで３分間浸
漬した。

その後基板をとり出し水洗し、１４０℃で１５分間乾燥
した。

続いて、５％の水酸化ナトリウム水溶液で陰画のレジス
トを溶解除去し、配線として残す必要のない部分（陰画
部）の銅を露出させた。

次いでアルカリ性エツチング剤（アンモニア−塩化アン
モニウム−銅系、比重１．１〜１．２．商品名ニープロ
セス　ジャパンメタル類）を用いて５０°Ｃでスプレー
ス中に上記基板を１２０秒通過させ、エツチングを行い
、銅スルホールプリント配線板を製造した。

この後、配線板を５％塩酸水溶液に浸漬すると配線上の
アルキルイミダゾールの皮膜が溶解除去された。

この実施例でのアルキルイミダゾールの膜厚は２．１μ
であった。

このようにして形成された銅スルーホールプリント配線
板は半田メッキ剥離法により製造されたものと同等の信
顛性を示し、製造時の作業性も実施例１に示したと同様
であった。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）アルカリ性水溶液に可溶のアルカリ現像型感光性
   フィルムもしくはアルカリ現像型液状レジストインクを
   銅張積層板上に展着、露光、現像して必要なパターンを
   形成し、ついで前記銅張積層板を下記一般式で示される
   アルキルイミダゾール化合物の塩 一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ （但し、式中Ｒ＿２は長鎖アルキル基、Ｒ＿４は水素原
   子又は低級アルキル基、ＨＡは有機又は無機の酸を示す
   。） を含む水溶液に浸漬して該銅張積層板の銅表面に前記ア
   ルキルイミダゾール化合物からなるエッチングレジスト
   膜を形成し、このようにしてえられた銅張積層板を乾燥
   したのち、アルカリ性水溶液と接触させて感光性樹脂か
   らなるレジスト膜を除き、アルカリ性エッチング液で処
   理することを特徴とする銅スルーホールプリント配線板
   の製造方法。