JP3219897B2

JP3219897B2 - プリント配線板

Info

Publication number: JP3219897B2
Application number: JP10640793A
Authority: JP
Inventors: 昌徳玉木
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 1993-05-07
Filing date: 1993-05-07
Publication date: 2001-10-15
Anticipated expiration: 2016-10-15
Also published as: US5523174A; JPH06318771A; EP0624054B1; DE69406581D1; EP0624054A3; EP0624054A2; DE69406581T2

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プリント配線板に関
し、特に、アディティブ法により形成した導体と樹脂絶
縁層との密着性、および導通抵抗に優れるプリント配線
板についての提案である。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子工業の進歩に伴い電子機器の
小型化あるいは高速化が進められており、このためプリ
ント配線板やＬＳＩを実装する配線板に対してもファイ
ンパターンによる高密度化および高い信頼性が要求され
ている。

【０００３】このために、最近では、配線板に導体を形
成する他の方法として、接着剤を基板表面に塗布して樹
脂絶縁層を形成し、この樹脂絶縁層の表面を粗化した
後、無電解めっきを施して導体を形成するアディティブ
法が注目を浴びている。この方法によれば、レジスト形
成後に無電解めっきを施して導体を形成するため、エッ
チングによりパターン形成を行うエッチドフォイル法
（サブトラクティブ法）よりも、高密度でパターン精度
の高い配線を低コストで作製し得る特徴がある。

【０００４】このようなアディティブ法において、導体
と樹脂絶縁層との密着性（以下、「ピール強度」とい
う。）を改善する手段として、従来、樹脂絶縁層の導体
形成面側に、化学的エッチングによる微細な凹凸を設け
る方法が知られている。この方法によれば、樹脂絶縁層
表面に設けた凹凸に銅めっき等のめっき金属が充填され
るので、その凹凸によるアンカー効果により、ピール強
度を改善することができる。このようなアンカー効果に
よるピール強度の改善は、一般に、破壊面積を大きくす
ること、導体金属または絶縁層樹脂の強度を大きくする
ことによってなされる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、より高密度
でパターン精度の高い配線が要求される最近のアディテ
ィブ型プリント配線板では、レジストの微小パターンを
精度良く形成するために、樹脂絶縁層の表面粗化によっ
て形成されるアンカーを小さくすることが必要となる。
そのため、上記従来技術において、アンカーを小さくす
ると、破壊面積が小さくなる結果、ピール強度が著しく
低下するという問題を生じた。

【０００６】この問題を解消するために、樹脂の強度を
大きくする方法があるが、この方法では、導体金属部分
で破壊されるという問題を残した。具体的には、導体金
属の弾性率や降伏点が低いと、極めて小さい外力の作用
でもアンカー内に充填された金属が塑性変形してアンカ
ーから抜けてしまい、最終的には樹脂絶縁層から導体が
剥離してしまう。また、導体金属の引張り強さが低い
と、極めて小さい外力の作用でもアンカー内に充填され
た金属が割れてしまい、最終的には樹脂絶縁層から導体
が剥離してしまう。特に、このような現象は、弾性率や
降伏点，あるいは引張り強さが一般に低い銅において顕
著であった。

【０００７】そこで本発明の目的は、従来技術が抱えて
いる上記問題を解消することにあり、特に、導通抵抗を
低く維持しつつ導体金属の強度を改善することにより、
より高密度でパターン精度の高い配線においてもピール
強度および導体の導通抵抗に優れるプリント配線板を提
供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】発明者は、上記目的の実
現に向け、導体金属の強度改善に関し鋭意研究を行った
結果、粗化面のアンカー窪みに充填される金属の少なく
とも一部を共晶金属とすることがピール強度向上に有効
であることを突き止め、本発明に想到した。

【０００９】すなわち、本発明は、基板上に設けた樹脂
絶縁層のアンカー窪みを有する粗化面に、導体回路を形
成してなるプリント配線板において、導体回路を形成す
る導体は、アンカー窪みを含む粗化面側にある導体と、
その上に設けた他の導体から構成され、アンカー窪みを
含む粗化面側にある導体は、少なくともアンカー窪み内
に充填された共晶金属層から構成され、他の導体は単体
金属層から構成されていることを特徴とするプリント配
線板である。また、本発明は、基板上に設けた樹脂絶縁
層のアンカー窪みを有する粗化面に、導体回路を形成し
てなるプリント配線板において、導体回路を形成する導
体は、アンカー窪みを含む粗化面側にある導体と、その
上に設けた他の導体とから構成され、アンカー窪みを含
む粗化面側にある導体は、アンカー窪み内の粗化面に沿
って設けた単体金属層と、その単体金属層上に設けら
れ、かつ少なくともアンカー窪みの残りの部分を占める
ように充填された共晶金属層とから構成され、他の導体
は、単体金属層から構成されていることを特徴とするプ
リント配線板である。このようなプリント配線板におい
て、上記単体金属層は、膜厚が０．０５μｍ以上で、か
つアンカー窪み内に占める割合が５０vol％以下であ
り、上記共晶金属は、Ｎｉ，Ｃｏ，Ｃｕ，ＡｕおよびＡ
ｇの少なくとも２種以上の共晶物、もしくはＮｉ，Ｃ
ｏ，Ｃｕ，ＡｕおよびＡｇの少なくとも１種以上と、Ｓ
ｎ，Ｐｂ,Ｂ，Ｐ，Ｃおよび遷移金属の少なくとも１種
以上との共晶物からなることが好ましい。

【００１０】本発明において、共晶金属とは、主成分金
属中に異種金属が固溶している状態、主成分金属中に異
種金属が分散している状態、および主成分金属の粒界に
異種金属が存在している状態のいずれかの状態にあるも
のをいう。

【００１１】

【作用】さて、金属は一般に、金属原子の移動により塑
性変形が起こる。この金属原子の回りに他の金属固溶体
等が存在すると、原子の移動が起こりずらくなり、その
結果、塑性変形を抑制し、金属の強度を向上することが
知られている。

【００１２】本発明は、このような知見をもとになされ
たものであり、アンカー内に充填させる金属として、主
成分金属中に異種金属が固溶もしくは分散している状
態、ならびに主成分金属の粒界に異種金属が存在してい
る状態にある，いわゆる共晶金属を用いることによっ
て、上述と同様の塑性変形抑制効果が顕れることを突き
止めたのである。

【００１３】本発明のプリント配線板の特徴は、アンカ
ー窪みに充填される導体金属の少なくとも一部が、共晶
金属にて構成した点にある。これにより、より高密度で
パターン精度の高い配線においてもピール強度および導
通抵抗に優れるプリント配線板を提供することできるよ
うになる。

【００１４】ここで、本発明において、プリント配線板
の導体回路を構成する金属は、全て共晶金属である必要
はなく、例えば、図１に示すように、アンカー窪みを含
んだ粗化面側を共晶金属層にて構成し、それ以外の部分
を通常の単体金属層にて構成することができる。また、
図２に示すように、アンカー窪みを含んだ粗化面側の導
体を、粗化面に沿って設けた単体金属層と、その単体金
属上に設けられ、かつ少なくともアンカー窪みの残りの
部分を占めるように充填された共晶金属層とから構成す
ることもできる。なお、図２の場合、単体金属層は、電
解めっき用リードをとるために、その膜厚を０．０５μ
ｍ以上とする必要があり、また、導体金属の強度改善と
いう点から、アンカー窪み内に占める割合を５０vol％
とする必要がある。

【００１５】本発明において、プリント配線板の導体を
構成する金属は、共晶金属となるような金属の組み合わ
せであればよく、特に、導通抵抗を低く維持する点か
ら、Ni，Co，Cu，AuおよびAgの少なくとも１種を必須成
分とする。

【００１６】本発明のプリント配線板においては、より
高密度でパターン精度の高い配線を施すことから、その
導体金属は、電解めっきまたは無電解めっきが可能なも
のであることが好ましく、それ故に、Ni，Co，Cu，Auお
よびAg、ならびにSn，Pb, Ｂ，Ｐ，Ｃおよび遷移金属が
用いられる。

【００１７】なかでも、Cu−Ni−Ｐ共晶めっきは、強度
と抵抗特性に優れ、しかもそのめっき浴では異常析出が
少なくめっき浴の安定性に優れる点で好適である。ここ
に、Cuの供給源としては、水溶性のCu源であればよい
が、好ましくは、CuSO₄, CuCl₂, 酢酸銅, Cu(NO₃)₂が好
適である。Niの供給源としては、水溶性のNi源であれば
よいが、好ましくは、NiSO₄, NiCl₂, 酢酸ニッケル, Ni
(NO₃)₂が好適である。

【００１８】本発明において、上記Cu−Ni−Ｐ共晶めっ
きは、以下に示すような浴条件によって処理することが
好適である。・(Cu+Ni) 濃度：0.05〜0.25mol/l 水溶液, ・Cu／(Cu+Ni) ：0.01〜0.5 ，・クエン酸二水素ナトリウム：0.05〜１mol/l 水溶液，・NaPH₂O₂：0.05〜１mol/l 水溶液・ｐＨ：７〜12 ・ＰＥＧ_-1000：０〜0.5g/l ・浴温：50〜90℃ ・攪拌：エアー攪拌＋機械的攪拌

【００１９】このような条件によって析出したCu−Ni−
Ｐ共晶金属の組成は、図３の斜線で示した範囲にあり、
かかる範囲では、このCu−Ni−Ｐ共晶金属層は、強度と
導通抵抗が共に優れた特性を示す。すなわち、この範囲
を逸脱すると、強度と導通抵抗のいずれかが悪化してし
まう。

【００２０】本発明において、プリント配線板の樹脂絶
縁層を構成する接着剤は、均一粗化でき、かつ効果的な
アンカー窪みを形成できることから、酸化剤に対して可
溶性の予め硬化処理された耐熱性樹脂粉末を、硬化処理
することにより酸化剤に対して難溶性となる特性を示す
未硬化の耐熱性樹脂液中に分散してなる接着剤が好適に
用いられる。ここで、上記耐熱性樹脂粉末は、平均粒径
10μｍ以下のものが望ましい。また、L/S=50/50（μ
ｍ）以下のファインパターンを得るためには上記樹脂絶
縁層に形成するアンカー窪みの深さを15μｍ以下にする
必要があり、特に本発明にかかる共晶めっきは、このよ
うな浅いアンカーで高いピール強度を得ようとする場合
に有効である。

【００２１】次に、本発明のプリント配線板を製造する
方法の一例について説明する。まず、ガラスエポキシ基
板やポリイミド基板，セラミック基板，金属基板などの
基材表面に、常法により接着剤層を形成し、次いで、酸
や酸化剤を用いて、常法にしたがって前記接着剤層の表
面を粗化し、その後、触媒を付与して粗化した接着剤層
の表面に固定化する。

【００２２】そして、酸処理にて触媒を活性化した後、
少なくともアンカー窪みを含む粗化面側に無電解共晶め
っきを施し、必要ならばさらに通常のめっきを施して、
導体パターンを形成し、所望のプリント配線板を得る。

【００２３】ここで、プリント配線板の製造方法におけ
る上記の導体回路は、既知のプリント配線板について実
施されている種々の方法でも形成することができる。例
えば、所定のパターンに印刷しためっきレジストを形成
してからめっきにより導体回路を形成する方法、基板に
無電解めっきを施してから回路をエッチングする方法や
無電解めっきを施す際に直接回路を形成する方法などを
適用することができる。なお、共晶金属からなる導体を
形成する方法は、無電解めっきまたは電解めっきに限定
されるものではなく、蒸着等の種々の方法を用いること
ができる。

【００２４】本発明においては、基板上に設けた樹脂絶
縁層の粗化された凹凸面に沿って、膜厚が0.05μｍ以上
で、かつアンカー窪み内の50 vol％以下を共晶金属で占
めるように充填された状態で単体金属層をめっき等によ
り設け、次いで、この層の上に共晶めっきによる共晶金
属層を設け、必要ならばさらに通常のめっきを施して導
体パターンを形成することができる。

【００２５】

【実施例】

（実施例１） (1) クレゾールノボラック型エポキシ樹脂の50％アクリ
ル化物（日本化薬製）70重量部、ビスフェノールＡ型エ
ポキシ樹脂（油化シェル製）30重量部、感光性モノマー
として、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート
（共栄社油脂製）7.5 重量部とネオペンチルグリコール
変性トリメチロールプロパンジアクリレート（日本化薬
製）3.75重量部、光重合開始剤として、ベンゾフェノン
５重量部とミヒラーケトン0.5 重量部、イミダゾール系
硬化剤（四国化成製）４重量部、およびエポキシ樹脂フ
ィラー（東レ製）を、5.5 μｍのものを25重量部と0.5
μｍのものを10重量部を混合した後、ブチルセロソルブ
アセテートを添加しながらホモディスパー攪拌機で攪拌
し、さらに、この混合物に消泡剤（サンノプコ製）を0.
9wt ％添加し、３本ロールで混練して固形分70％の接着
剤を得た。 (2) 前記(1) で得た接着剤を、銅箔が粘着されていない
厚さ1.6mm の絶縁基板上に、ロールコーターを用いて３
回塗布し、80℃で１時間、100 ℃で１時間、120℃で１
時間、150 ℃で３時間乾燥させて、厚さ70μｍの接着剤
層を得た。 (3) 接着剤層を形成した基板を、500g/lのクロム酸水溶
液からなる酸化剤に70℃で15分間浸漬して接着剤層の表
面を粗化して（アンカー窪みの平均深さ：10μｍ）か
ら、中和溶液（シプレイ社製）に浸漬して水洗した。得
られた接着剤層表面の面粗度は、平均表面粗さで10μｍ
であった。 (4) 接着剤層が粗化された基板に、パラジウム触媒（シ
プレイ社製）を付与した。 (5) 触媒付与した粗化面上に、液状フォトレジストを塗
布した。 (6) 通常の写真技術により導体パターンを形成した。 (7) 酸処理にて触媒を活性化した後、表１に示す組成の
無電解共晶めっき液に１時間浸漬して、めっき膜の厚さ
２μｍの無電解Cu-Ni-Ｐ共晶めっきを施した。(8) そし
て、表２に示す組成の無電解銅めっき液に12時間浸漬し
て、めっき膜の厚さ25μｍの無電解銅めっきを施した。 (9) 前記(7),(8) で施しためっき皮膜を、オートグラフ
にて接着剤層とめっきとの密着強度（ピール強度）を測
定した。その結果、表12に示すように、1.42kg/cm であ
った。なお、無電解Cu−Ni−Ｐ共晶めっきの組成は、EP
MA分析より、Cu；20％、Ni；60％、Ｐ；20％であった。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【表２】

【００２８】（実施例２） (1) クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（日本化薬
製）70重量部、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ、油化シ
ェル製）30重量部、イミダゾール系硬化剤（四国化成
製）５重量部、およびエポキシ樹脂フィラー（東レ製）
を、5.5 μｍのものを20重量部と0.5 μｍのものを10重
量部を混合した後、ジメチルホルムアミド／ブチルセロ
ソルブ（１／１）の混合溶剤を添加しながら、ホモディ
スパー攪拌機で粘度120cpsに調整し、さらに、３本ロー
ルで混練して接着剤を得た。 (2) 前記(1) で得た接着剤を、銅箔が粘着されていない
ガラスエポキシ絶縁基板（東芝ケミカル製）上に、ロー
ルコーター（サーマトロニクス製）を用いて塗布した
後、80℃で２時間、120 ℃で１時間、150 ℃で４時間乾
燥させて、厚さ70μｍの接着剤層を得た。 (3) 接着剤層を形成した基板を、500g/lのクロム酸水溶
液からなる酸化剤に70℃で15分間浸漬して接着剤層の表
面を粗化してから、中和溶液（シプレイ社製）に浸漬し
て水洗した。得られた接着剤層表面の面粗度は、平均表
面粗さで10μｍであった。 (4) 実施例１の(4) 〜(9) と同様の工程を施した結果、
そのピール強度は、表11に示すように、2.0kg/cmであっ
た。

【００２９】（実施例３）表３に示す組成の無電解共晶
めっき液に１時間浸漬して、めっき膜の厚さ２μｍの無
電解Co−Ｗ−Ｐ共晶めっきを施したこと以外は、実施例
２と同様の方法により、密着強度を評価した。その結
果、そのピール強度は、表12に示すように、2.0kg/cmで
あった。

【００３０】

【表３】

【００３１】（実施例４）以下に示す導体形成以外は、
実施例２と同様にしてピール強度を評価した。接着剤層
が粗化された基板の全面に、Pd触媒（シプレイ社製）を
付与し、酸処理にて活性化した後、その基板を表４に示
す組成の電解共晶めっき液に15分間浸漬して、めっき膜
の厚さ２μｍの電解Cu−Ni共晶めっきを施した。その
後、表２に示す組成の無電解Cuめっき液に12時間浸漬し
て、めっき膜の厚さ25μｍの無電解Cuめっきを施した。
無電解Cuめっき皮膜上に液状フォトレジストを塗布し、
通常の写真技術によりエッチングレジストを形成した。
エッチングレジスト形成後、エッチング液に浸漬して導
体パターンを形成した。その結果、そのピール強度は、
表12に示すように、1.7kg/cmであった。なお、電解Cu−
Ni共晶めっきの組成は、EPMA分析より、Cu；45％、Ni；
55％であった。

【００３２】

【表４】

【００３３】（実施例５）表５に示す組成の電解共晶め
っき液に10分間浸漬して、めっき膜の厚さ２μｍの電解
Cu−Co−Ni共晶めっきを施したこと以外は、実施例４と
同様の方法により、密着強度を評価した。その結果、そ
のピール強度は、表12に示すように、1.8kg/cmであっ
た。

【００３４】

【表５】

【００３５】（実施例６）表６に示す組成の無電解共晶
めっき液に１時間浸漬して、めっき膜の厚さ２μｍの無
電解Cu−Ni−Ｂ共晶めっきを施したこと以外は、実施例
２と同様の方法により、密着強度を評価した。その結
果、そのピール強度は、表12に示すように、2.4kg/cmで
あった。

【００３６】

【表６】

【００３７】（実施例７）表７に示す組成の無電解共晶
めっき液に１時間浸漬して、めっき膜の厚さ２μｍの無
電解Cu−Ni−Ｂ−Ｃ共晶めっきを施したこと以外は、実
施例２と同様の方法により、密着強度を評価した。その
結果、そのピール強度は、表12に示すように、2.2kg/cm
であった。

【００３８】

【表７】

【００３９】（実施例８）表８に示す組成の電解共晶め
っき液に15分間浸漬して、めっき膜の厚さ２μｍの電解
Ag−Sn共晶めっきを施したこと以外は、実施例４と同様
の方法により、密着強度を評価した。その結果、そのピ
ール強度は、表12に示すように、1.7kg/cmであった。

【００４０】

【表８】

【００４１】（実施例９）表９に示す組成の電解共晶め
っき液に15分間浸漬して、めっき膜の厚さ２μｍの電解
Au−Pb共晶めっきを施したこと以外は、実施例４と同様
の方法により、密着強度を評価した。その結果、そのピ
ール強度は、表12に示すように、1.7kg/cmであった。

【００４２】

【表９】

【００４３】（実施例10）表10に示す組成の電解共晶め
っき液に15分間浸漬して、めっき膜の厚さ２μｍの電解
Au−Ag共晶めっきを施したこと以外は、実施例４と同様
の方法により、密着強度を評価した。その結果、そのピ
ール強度は、表12に示すように、1.6kg/cmであった。

【００４４】

【表10】

【００４５】（比較例１）実施例１において(7) の工程
を除き、導体を形成し、ピール強度を測定した。その結
果、そのピール強度は、表12に示すように、0.8kg/cmで
あった。

【００４６】（比較例２）比較例１において、面粗度を
20μｍとし、アンカー深さを深くしたこと以外を同様に
してピール強度を測定した。その結果、そのピール強度
は、表12に示すように、1.8kg/cmであった。しかし、面
粗度を大きくしたので、L/S=50/50(μm)のファインピッ
チの導体を形成することはできなかった。

【００４７】（比較例３）表11に示す組成の電解共晶め
っき液を用いたこと以外は、実施例４と同様の方法によ
り、密着強度を評価した。その結果、そのピール強度
は、表12に示すように、1.2kg/cmであった。

【００４８】

【表11】

【００４９】

【表12】

【００５０】表12に示す結果から明らかなように、本発
明のプリント配線板は、アンカー深さ当たりのピール強
度、比抵抗およびＬ／Ｓ＝50／50（μｍ）形成能がいず
れも、優れた値を示すことを確認した。

【００５１】なお、ピール強度、比抵抗およびＬ／Ｓ＝
50／50（μｍ）形成能についての試験方法または評価方
法を説明する。 (1) ピール強度ＪＩＳ−Ｃ−６４８１に準じて測定し評価した。なお、
アンカー深さ当たりのピール強度は、平均アンカー深さ
が10μｍの試料を用いて測定し評価した。 (2) 比抵抗比抵抗ρは、電気伝導度の逆数を意味する。断面積Ｓ，
長さｌの部分の抵抗Ｒを四端子法により測定し、Ｒ＝
（ｌ／Ｓ）ρ から比抵抗ρを算出し評価した。 (3) Ｌ／Ｓ＝50／50（μｍ）形成能 40μｍｔのレジストにＬ／Ｓ＝50／50（μｍ）の絶縁抵
抗測定用くし型パターンを形成し、現像残りとパターン
とびの有無で評価した。無─○ 有─×

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、よ
り高密度でパターン精度の高い配線においてもピール強
度および導通抵抗に優れるプリント配線板を安定して提
供することできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明プリント配線板の導体と樹脂絶縁層の一
構成例を示す図である。

【図２】本発明プリント配線板の導体と樹脂絶縁層の他
の構成例を示す図である。

【図３】Cu−Ni−Ｐ共晶めっきにより析出した共晶金属
の組成を示す図である。

【符号の説明】

１共晶金属層２樹脂絶縁層（接着剤層）３単体金属層４アンカー窪み

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05K 1/09 H05K 3/38

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に設けた樹脂絶縁層のアンカー窪
みを有する粗化面に、導体回路を形成してなるプリント
配線板において、前記導体回路を形成する導体は、前記アンカー窪みを含
む粗化面側にある導体と、その上に設けた他の導体から
構成され、前記アンカー窪みを含む粗化面側にある導体は、少なく
ともアンカー窪み内に充填された共晶金属層から構成さ
れ、前記他の導体は単体金属層から構成されていること
を特徴とするプリント配線板。
【請求項２】基板上に設けた樹脂絶縁層のアンカー窪
みを有する粗化面に、導体回路を形成してなるプリント
配線板において、前記導体回路を形成する導体は、前記アンカー窪みを含
む粗化面側にある導体と、その上に設けた他の導体とか
ら構成され、前記アンカー窪みを含む粗化面側にある導体は、前記ア
ンカー窪み内の粗化面に沿って設けた単体金属層と、そ
の単体金属層上に設けられ、かつ少なくともアンカー窪
みの残りの部分を占めるように充填された共晶金属層と
から構成され、前記他の導体は、単体金属層から構成さ
れていることを特徴とするプリント配線板。
【請求項３】上記単体金属層は、膜厚が０．０５μｍ
以上で、かつアンカー窪み内に占める割合が５０vol％
以下である請求項１または２に記載のプリント配線板。
【請求項４】上記共晶金属は、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ａ
ｕおよびＡｇの少なくとも２種以上の共晶物からなる請
求項１または２に記載のプリント配線板。
【請求項５】上記共晶金属は、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ａ
ｕおよびＡｇの少なくとも１種以上と、Ｓｎ、Ｐｂ、
Ｂ、Ｐ、Ｃおよび遷移金属の少なくとも１種以上との共
晶物からなる請求項１または２に記載のプリント配線
板。