TWI388253B

TWI388253B - 印刷配線板之製造方法

Info

Publication number: TWI388253B
Application number: TW097108448A
Authority: TW
Inventors: Sachiko Nakamura; Shigehiro Ikejiri; Yukihiro Maeda; Keiichi Nakajima
Original assignee: Mec Co Ltd
Priority date: 2007-08-28
Filing date: 2008-03-11
Publication date: 2013-03-01
Also published as: TW200911058A; JP5142144B2; JP2009076844A

Description

印刷配線板之製造方法

本發明係關於一種印刷配線板之製造方法。特別是關於一種對於覆銅積層板上進一步積層有預浸體層(絕緣層)與銅箔而成之多層積層板，自該多層積層板表面之銅箔側以雷射光照射，使表面之銅箔與其下之內層(預浸體層)形成貫通孔(通孔)之印刷配線板之製造方法。

隨著近年電子機器的小型化、高密度化、高性能化，印刷配線板被要求能夠達成高密度電路形成。爲滿足此要求，於多層印刷配線板間為了能夠層間連接而形成BVH (Blind Via hole)等之貫通孔(通孔)。

作為此時之穿孔手段，以加工效率與成本面來看以二氧化碳雷射等之雷射加工常被拿來利用。

以往為了用雷射在多層積層板上形成通孔，係採用正形光罩(conformal mask)法：首先要將穿設通孔的部分之表層側之銅箔藉蝕刻法除去，之後再以雷射專門針對銅層間(上述表層側銅箔存在處到內層之銅箔表面之間)之絕緣層(預浸體層所形成之絕緣層等)進行穿孔。

然而正形光罩法中除了蝕刻的成本之外，也有藉蝕刻法除去銅之可靠性、或銅層間之電路對位精度等技術上問題。因此近年來提出了改變正形光罩法而在表層側之銅箔上以雷射照射形成孔洞之直接法(例如參照下述日本專利文獻1~4)。

藉此直接法穿孔之方法中，於雷射加工時孔的周圍會產生銅之飛散。若不將此銅之飛散物除去就在通孔上進行鍍敷加工，於後續之鍍敷步驟中可能會產生鍍敷金屬之異常析出等不良的情形。

是以，乃有人提出以氯化鐵、過硫酸鹽系、或氨系之銅之蝕刻液將飛散物除去之習知技術(參照下述日本專利文獻5)

日本專利文獻1：特開2004-154843號公報日本專利文獻2：特開2004-154844號公報日本專利文獻3：特開2004-273911號公報日本專利文獻4：特開2004-281872號公報日本專利文獻5：特開2004-129147號公報

然而此等以往之銅之蝕刻液，若蝕刻進行至飛散物被完全除去為止，會造成連位於通孔底部之內層之銅層或多層積層板表面側之銅層表面都會被過度蝕刻的問題產生。

本發明之目的係在於提供一種印刷配線板之製造方法，係以直接雷射加工於多層積層板上形成通孔時，位於通孔底部內層之銅層或多層積層板表面側之銅層表面不會過度蝕刻就能將銅之飛散物確實除去。

為了解決上述課題，本發明之印刷配線板之製造方法，係於多層積層板之最外層之銅或銅合金表面以雷射光照射來形成通孔；其特徵在於：雷射光照射後於該最外層之銅或銅合金表面，以噴霧處理之方式，來和蝕刻速度/浸漬處理之蝕刻速度之比為3~5之含有硫酸以及過氧化氫之蝕刻液做接觸。

上述之印刷配線板之製造方法中，蝕刻液之硫酸濃度為3wt%~25wt%、過氧化氫濃度為1wt%~15wt%較佳。

上述之印刷配線板之製造方法中，上述之蝕刻液在噴霧處理時之蝕刻速度為2μm/min~8μm/min之蝕刻液較佳。

上述之印刷配線板之製造方法中，上述之蝕刻液係進一步含有選自脂肪族或脂環式胺類、醇類、四唑化合物、非離子性界面活性劑中至少1種較佳。

此外，上述之印刷配線板之製造方法中，蝕刻液之溶劑為水較佳。

依據本發明，以直接雷射加工於多層積層板上形成通孔時，位於通孔底部內層之銅層或多層積層板表面側之銅層表面不會過度蝕刻就能將銅之飛散物確實除去。

本發明適用於基板表面上有銅積層之覆銅積層板上有預浸體層(絕緣層)積層，其表面使用有銅箔形成之多層積層板之製造印刷配線板之製造方法。形成印刷配線板之配線電路之銅或銅合金只要無特別說明以下統一以銅表示。以銅合金而言係使用形成印刷配線板之配線電路時不會招致特別障礙之以往所用之銅合金。

以下為了容易理解，將此使用直接雷射加工法之通常之印刷配線板之製程之代表例，引用圖來做說明。

圖3係顯示具有藉直接雷射加工法進行通孔形成步驟之印刷配線板製造過程之部分概略剖面圖。

圖3(a)為基板1之兩面積層銅層2之覆銅積層板3之剖面圖。接著如圖3(b)所示，在銅層2上使得內層電路形成用之抗蝕圖案(resist pattern)4形成後，如圖3(c)所示以抗蝕部作為遮罩將銅層2不要之部分蝕刻除去，形成由銅層2所構成之內層配線電路2'。接著如圖3(d)所示，形成內層配線電路2'之內層配線基板5之上下兩面分別以預浸層(絕緣層)6與表層之銅箔7來積層，此例中製作出具有合計4層之銅層積層板。然而，具有4層之銅層積層板僅為其中一例，並非僅限定於於此例之中。接著如圖3(e)所示藉雷射光進行直接通孔加工，但這之前為了使雷射光照射部分之表層之銅箔7之表面易於雷射加工所以預先以黑化還原處理或粗化處理等之表面處理(圖未顯示)較佳。

如此，具有表面處理銅層之積層板上以雷射20照射，進行通孔之加工。此時，於通孔開口部週邊也會形成如後述之熔融飛散之銅之飛散物(圖3(e)中未顯示。參照後述圖1之符號22)。本發明即為，於此使用後述之本發明之蝕刻液，藉噴霧處理來除去銅之飛散物。本發明之印刷配線板之製造方法，其具有此銅之飛散物之除去方法之特徵。關於銅之飛散物之除去會於後面說明。

接著，形成有通孔之多層積層板在後續步驟之圖示雖然省略，但通常基於已形成之通孔之層間導通形成，包含通孔內壁也會鍍銅，進而將表層(圖3之情況為上側與下側之銅箔7)之銅層圖案化來形成表層之銅層之配線電路，然後製作出多層印刷配線板，此為一般的方法。

以下，對本發明之各要件作詳細的說明。

(1)銅表面

以基板1而言，例如有玻璃纖維強化環氧樹脂含浸基板(玻璃環氧基板)、芳族聚醯胺纖維強化環氧樹脂含浸基板(芳族聚醯胺環氧基板)等之含樹脂之基板(樹脂基板)等。

上述基板1之表面上積層銅層2成為覆銅積層板3，再於此上積層絕緣層之預浸層6，再於其表面形成銅箔7而構成多層積層板。絕緣層6例如可使用環氧樹脂等之樹脂層或纖維強化樹脂層。此多層積層板之剖面示意圖以圖2顯示。本來作為印刷配線板之情況如圖3(a)~圖3(d)所示，將覆銅積層板3之銅層2加以圖案化形成具有內層配線電路2'之內層配線基板5，然後其上下兩面上再形成絕緣層(預浸層)6，圖2為省略此圖案化之圖示。

上述表層之銅箔7之表面上預先形成於波長9.3μm~10.6μm下吸光度0.05以上(0.07以上更佳)之加工層，特別是在二氧化碳雷射加工之情況可用低能量進行雷射加工較佳。

以此形成加工層之方法而言，例如有黑化還原處理或有機酸系或硫酸過氧化氫之粗化劑或表面處理劑等，可藉表層進行前處理來形成。以此表面處理用之前處理劑之商品而言，例如有硫酸過氧化氫系之雷射加工用前處理劑”梅克V邦得”(梅克股份公司製)等之代表例。

(2)雷射加工

本發明所使用之雷射，以加工效率與成本面來看以二氧化碳雷射特別適合。

二氧化碳雷射使用屬紅外線波長區之9.3μm~10.6μm波長。加工能量可隨著開孔表面之銅箔厚度適宜選擇，例如可用8~27mJ曝射1次來穿孔。更佳的方法是，以低加工能量之2~5mJ曝射2次達成通孔底之銅層面之清除。但未必須曝射2次。此外，如有必要曝射3次以上也可。

於此所謂二氧化碳雷射之加工能量，意為於加工時所必要之輸出能量除以頻率之商(加工能量[J]=輸出能量[W]/頻率[Hz])。

(3)蝕刻處理

上述二氧化碳雷射加工後(例如圖3(e)之步驟後)，如圖1所示以蝕刻液21之噴霧處理來除去銅之飛散物22。

圖1係以示意方式顯示除去此銅之飛散物之樣子之剖面圖。此圖為圖3(e)之上部之部分(形成有通孔之附近部分)放大，示意描繪經蝕刻液噴霧之狀態之剖面圖。

圖1中，22為銅之飛散物，21為噴霧中之本發明所用之蝕刻液，其他的部分，與圖3(e)相同之部分標示同一符號。然而，為了一併了解圖2中形成通孔之情況，內層之銅層2在圖2中之情況由於未圖案化對應於符號2標示，而圖3(e)中經圖案化形成內層配線電路2'之情況對應到符號2'。

此處所謂銅之飛散物，意為於通孔開口周邊之銅箔表面上飛散的銅塊或通孔開口部分邊緣殘存之突起狀銅。圖1中以符號22標示。

若任憑銅之飛散物殘留而實施接下去之鍍銅處理，則飛散物之附近會產生空隙，有無法均一鍍敷等之不良情況產生之可能。

以為了除去飛散物所使用之蝕刻液而言，除了可溶解銅之溶液為必要之外，同時也被要求不會將位於通孔底部之內層之銅層2(2')或多層積層板表面側之銅層7表面造成必要以上之蝕刻。因此需要滿足如下述之要件。

<1>飛散物去除性

通孔開口周邊之多層積層板表面側之銅箔表面之飛散物因為以物理方式附著於表面上，所以使用橫向之蝕刻優先之蝕刻液，或使用橫向與縱向之蝕刻性無差別之蝕刻液之情況有較容易除去之傾向。

縱向之蝕刻液蝕刻性較高之情況，在除去銅之飛散物之前就會有位於通孔底部之內層之銅層2(2')或多層積層板表面側之銅層7表面被蝕刻之疑慮。

<2>通孔底部之蝕刻

為除去飛散物而自通孔附近之多層積層板表面側之銅層7表面側以噴霧進行蝕刻處理之情況，通孔內部以及外部之蝕刻液之狀態可以想像成如圖1所示之情況。

亦即於表面側之銅層7表面因直接受到來自噴霧機之蝕刻液的噴射，所以呈現經常替換蝕刻液之狀態，即為經常被供給新鮮之蝕刻液之狀態。

另一方面，通孔內部23由於是非常狹小之部分所以蝕刻液之替換較少，可想成接近被蝕刻液浸漬處理之狀態。

因此為了防止位於通孔底部之內層之銅層2(2')之過度蝕刻，浸漬狀態之蝕刻速度若能放慢則可抑制底部之銅層之過度蝕刻。

以滿足上述之要件之蝕刻液而言，本發明使用噴霧處理之蝕刻速度/浸漬處理之蝕刻速度的比為3~5之蝕刻液。

較佳為使用噴霧處理之蝕刻速度/浸漬處理之蝕刻速度的比為3.5~4之蝕刻液。

蝕刻速度之比為3以上則位於通孔底部之銅層2(2')或多層積層板表面側之銅層7表面不會過度蝕刻就能將飛散物除去。

另一方面，蝕刻速度之比為5以下則不會因為縱向之蝕刻速度過快造成在飛散物除去前於通孔底部之銅層2(2')或多層積層板表面側之銅層7表面受到過度蝕刻。

再者，噴霧處理之蝕刻速度在2μm/min~8μm/min較佳。

噴霧處理之蝕刻速度若於此範圍內，因可保持縱向與橫向之蝕刻速度之平衡，也可使位於通孔底部之銅層2(2')或多層積層板表面側之銅層7表面不用過度蝕刻就能將飛散物除去所以較佳。

藉使用此蝕刻液可除去銅之飛散物且同時抑制通孔底部之銅層之過度蝕刻。

噴霧處理與浸漬處理之蝕刻速度之測定，例如噴霧處理之蝕刻速度可於室溫(20~35℃)之範圍中設定適當之溫度，於一定之噴霧壓力0.05~0.2MPa之範圍中設定適當的壓力狀態來測定。另一方面，比較之浸漬處理之蝕刻速度，係將之浸漬於與比較之噴霧處理相同溫度之蝕刻液中，測定達到分別之目的之蝕刻量(2~5μm)時之蝕刻之速度，然後比較噴霧處理之蝕刻速度與浸漬處理之蝕刻速度。

此外本發明之各蝕刻速度，於噴霧處理之條件為液體溫度25℃噴霧壓力0.1MPa、於浸漬處理之條件為液體溫度25℃，分別將電解銅箔蝕刻5μm為止時之速度。

此外，蝕刻速度藉測定蝕刻前之銅重量與蝕刻後之銅重量之差之重量法求出。

以適合本發明之蝕刻液而言，硫酸以及過氧化氫作為基液之溶液較佳。

以硫酸以及過氧化氫作為基液之溶液，與其他基液之蝕刻液例如氯化銅系、氯化鐵系、有機酸系之蝕刻液相比其橫向之蝕刻性較高，故對於飛散物之縱向之蝕刻不易除去之物有較優良之除去性。

為了使噴霧處理之蝕刻速度/浸漬處理之蝕刻速度的比為3~5，首先以添加各種之添加劑或使蝕刻液之濕潤性上升之界面活性劑等較佳。具體上有脂肪族或脂環式胺類、醇類、四唑化合物、甲酯化物、非離子性界面活性劑等。

再者，以脂肪族胺類而言碳數在1~12之脂肪族胺類較佳，以脂肪族胺類之具體例而言，例如有三正丁胺、乙烯二胺、2-乙基己胺等。

以脂環式胺類之具體例而言，例如有環己胺、二環己胺等。

以醇類之具體例而言，例如有乙二醇、丙二醇、二乙二醇、二丙二醇、三丙二醇等。

以四唑化合物之具體例而言，例如有1H-四唑、5H-甲基-1H-四唑、5-苯基-1H-四唑、5-氫硫基-1H-四唑、1-甲基-5-乙基-1H-四唑等。

以非離子性界面活性劑之具體例而言，例如有丙二甘油醚、聚乙二醇、乙二醇單甲醚、乙二醇單丁醚、二乙二醇單乙醚等。

藉此等之添加劑之添加，可簡單調製出可使銅之飛散物確實除去之具有本申請案發明之蝕刻液般之蝕刻速度以及蝕刻速度之比之蝕刻液。

此等添加劑可適宜選擇使用1種或2種以上。特別是若併用脂環式胺類與四唑化合物，則可成為優良之除去飛散物之蝕刻液。

此等添加物之使用量雖無特別限定，但相對於總量於0.001~2wt%較佳、0.01~0.5wt%更佳。

再者，過氧化氫之量於調整至下述範圍內較佳。

過氧化氫：1wt%~15wt%、2wt%~10wt%較佳、2wt%~5wt%更佳。

過氧化氫濃度若低於上述範圍，則噴霧處理之蝕刻速度降低的同時浸漬處理之蝕刻速度不會像噴霧處理之蝕刻速度這般降低，因此噴霧處理之蝕刻速度/浸漬處理之蝕刻速度之比會小於3。從而，除去銅之飛散物會花費太多時間，其間容易產生位於通孔底部之銅層之蝕刻繼續進行之傾向。

再者過氧化氫濃度高於上述範圍之情況，蝕刻速度會變得過快而使得適切蝕刻時間之設定變得困難。因此，過氧化氫之濃度於上述範圍內較佳。

此外，硫酸之濃度範圍調整至下述範圍內較佳。

硫酸濃度：3wt%~25wt%、5wt%~20wt%較佳、6wt%~10wt%更佳。

硫酸之濃度低於上述範圍則過氧化氫有變得容易分解之傾向。另一方面，硫酸之濃度高於上述範圍則有硫酸銅變得容易析出之傾向。因此硫酸之濃度於上述範圍內較佳。

以下，為了更進一層容易理解本發明而引用實施例，對本發明做更進一步說明，但本發明並不只限定於此實施例中。

[實施例]

於基板1之兩面形成有銅層2之蕊材(松下電工製"R-1766")上，將雷射加工對應預浸板(厚60μm松下電工製"R1661ED")以及銅箔(厚12μm三井金屬礦業製"3EC-III")加以積層，做成如圖2所示之試驗基板。然而，因其為試驗基板，故為於多層積層板表面側之銅層7或位於通孔底部之內層之銅層2都不進行圖案化形成配線電路即進行實驗之物。

將上述圖2所示之試驗基板之表面，以硫酸過氧化氫系之雷射加工前處理劑(”梅克V邦得”梅克股份公司製)進行蝕刻處理將表面層之銅7之厚度蝕刻為9.6μm。藉此雷射加工前處理而有雷射加工能以低能量進行之優點。

使用二氧化碳雷射機(日立力學製"LC-2G212/2C")，雷射照射側(表面側)之直徑定為100μm，底面側之直徑定為80μm~100μm，再以下述之加工條件形成通孔。

另外，下述之條件之記載中『/』之前後分別為進行2次曝射雷射照射之情況之第1次與第2次之條件。

輸出能量(W)：17.75mJ/3.60mJ

頻率(Hz)：1000

曝射數：1/1(上述之輸出能量、頻率各採用1次)

脈衝寬度(μs)：36/10

將表1顯示之實施例1~12、比較例1~4以及比較例6~8之各蝕刻液裝入小型噴霧機，以可達成使形成上述通孔之各試驗基板蝕刻5μm(重量法)的方式來進行蝕刻。

此外，實施例1~12、比較例1~4以及比較例6~8之各蝕刻液之蝕刻速度用以下條件測定。

浸漬處理蝕刻速度：液溫25℃時，測量各蝕刻液中將試驗基板進行蝕刻5μm所需之時間與蝕刻前蝕刻後之銅之重量來計算蝕刻速度。

噴霧處理蝕刻速度：以液溫25℃、噴霧壓力0.1MPa，測量將測定基板進行蝕刻5μm所需之時間與蝕刻前蝕刻後之銅之重量來計算蝕刻速度。

另外，雷射加工後，沒有進行蝕刻之試驗基板當作比較例5。

蝕刻後，將各試驗基板以實體顯微鏡進行表面觀察，目視觀察銅之飛散物之除去性。

飛散物除去性之評價，於所觀察之500處中，所有之飛散物被完全除去者為○、有一處以上沒有被除去者為╳。

再來作成截面以實體顯微鏡觀察其剖面，計算通孔底部之銅層之減少量。

通孔底部之銅層之減少量，係藉由觀察其截面，於原本銅之上端之線拉出延長線，以此線測定蝕刻之程度而概算出蝕刻量來計算。

結果以表1顯示。

如表1所示，實施例1~12與硫酸以及過氧化氫系以外之蝕刻液之比較例3、4以及7相比其飛散物除去性較為良好。同時，實施例1~12中之蝕刻速度與噴霧蝕刻速度和浸漬蝕刻速度之差較少之比較例1、2以及6相比明顯通孔底部之銅層之蝕刻量較少。再者實施例1~12與使用噴霧處理之蝕刻速度/浸漬處理之蝕刻速度之比大於5之蝕刻液之以較例8相比其飛散物除去性較為良好。

因此實施例1~12所顯示之本發明方法，可知能夠滿足銅之飛散物除去性與通孔底部之銅層之蝕刻抑制性。

產業上可利用性

本發明可有效利用於包含直接雷射加工於多層積層板上形成通孔之步驟之印刷配線板之製造方法。

1‧‧‧基板

2‧‧‧銅層

2'‧‧‧內層配線電路

3‧‧‧覆銅積層板

4‧‧‧抗蝕圖案

5‧‧‧內層配線基板

6‧‧‧絕緣層(預浸體層)

7‧‧‧銅箔

20‧‧‧雷射

21‧‧‧噴出之蝕刻液

22‧‧‧銅之飛散物

23‧‧‧通孔內部

圖1係以示意方式顯示本發明方法中除去銅之飛散物之樣子之剖面圖。

圖2係顯示本發明之實施例中所用之試驗基板之通孔形成前之多層積層板之剖面示意圖。

圖3係顯示具有藉直接雷射加工法進行通孔形成步驟之印刷配線板製程之部分之概略剖面圖。