JP3276919B2 - 樹脂基材への高密着性めっき方法およびこれに用いる銅めっき液 - Google Patents
樹脂基材への高密着性めっき方法およびこれに用いる銅めっき液Info
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- H05K3/10—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
- H05K3/18—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using precipitation techniques to apply the conductive material
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Description
性の良い金属被膜を形成することのできる高密着性めっ
き方法およびこのために利用しうる無電解銅めっき液に
関する。
薄化、高速化、高性能化などに伴い、プリント配線板も
薄型化、多層化と高密度化の要求が高まっている。この
ような要求に対応するために現在、ビルドアップ工法が
注目され、絶縁層と導体層を一層毎に積み上げてその都
度層間を接続して多層配線板を作製している 。また、
多層配線板を作製する上で層間絶縁材料、ビアホールの
形成、ファインパターンの形成など、さまざまな要素技
術があり、その中の層間絶縁材料においては、絶縁層と
導体層の密着性が良いことは非常に重要である。
上の導体層は、無電解及び電気めっきを順次行うことに
より形成されることが多く、例えば、金属銅層(導体
層)を形成するための方法は、樹脂基材表面の粗化、パ
ラジウム触媒付与、無電解銅めっき、電解銅めっきの順
で行われるのが一般的である。 そして、樹脂基材と銅
めっき層の密着性は、粗化により生じた樹脂基材上の微
細な凹孔内に無電解銅めっきが錨のように入り込むこと
による効果、いわゆるアンカー効果に依存するとされて
いる。
めに、絶縁層の表面を酸化剤で粗化し、アンカー効果を
得ることで密着強度を向上させているが、高い密着強度
を安定して得ることは難しく、プリント配線板作製の上
での隘路の一つとなっている。
して樹脂基材と導体層間の高い密着強度を得ることので
きる手段の開発が強く求められていた。
線板における、樹脂基材と導体層間の密着性に関連する
要素について、種々研究を行っていたところ、樹脂表面
に形成された微細凹孔の大きさと無電解銅めっきの銅上
での析出速度が密着性に大きな影響を与えていることを
見出した。
銅上での無電解銅めっきの析出速度が速すぎるとブリッ
ジ状の析出が発生し、樹脂表面に形成された微細凹孔内
部にめっきが付き回ることなく成膜されるため、十分な
密着性が得られないことを知った。 一方、これを避
け、無電解銅めっきの付き回りを良くしようと、樹脂基
材を甘めに粗化すれば、当然のことながらアンカー効果
が失われる結果となる。
究を重ねた結果、無電解銅めっきにおいて、最初にパラ
ジウム触媒上に析出した金属銅上には最早析出せず、残
ったパラジウム触媒上に選択的に析出するような無電解
銅めっき液を利用すれば、微細凹孔の内部にも無電解銅
が付き回り、十分なアンカー効果が得られるであろうこ
とを着想した。 そして、無電解銅めっき液の組成や配
合成分について種々検討した結果、このような目的に合
ったものを見出し、本発明を完成した。
た樹脂基材上に、銅上におけるめっき析出速度を0.5
μm/30分以下に制御し、銅イオン、銅イオンの錯化
剤、還元剤としてホルムアルデヒドまたはグリオキシル
酸および析出制御剤を含み、pHが12〜13の範囲で
ある無電解銅めっき液、あるいは銅イオン、銅イオンの
錯化剤としてのクエン酸またはその塩および還元剤とし
て次亜リン酸またはその塩を含み、pH8.0〜11.0
の範囲である無電解銅めっき液を用いて無電解銅めっき
を施し、次いで電気めっきを施す樹脂基材への高密着性
めっき方法を提供することである。
される、銅イオン、銅イオンの錯化剤、還元剤としてホ
ルムアルデヒドまたはグリオキシル酸および析出制御剤
を含み、pHが12〜13の範囲である無電解銅めっき
液を提供することである。
いられる銅イオン、銅イオンの錯化剤としてのクエン酸
またはその塩および還元剤として次亜リン酸またはその
塩を含み、pH8.0〜11.0の範囲である無電解銅め
っき液を提供することである。
きがパラジウム触媒上に析出した銅めっき被膜上にはそ
れ以上析出せず、まだ銅が析出しないパラジウム触媒上
には通常の速度で析出するように調整することが重要で
ある。
析出速度を0.5μm/30分以下に制御することが必
要である。
ば、その浴組成等に関係なく本発明に利用することがで
きるが、このような無電解銅めっき液の例の一つとして
は、銅イオン、銅イオンの錯化剤、還元剤としてホルム
アルデヒドまたはグリオキシル酸および析出制御剤を含
み、pHが12〜13の範囲である無電解銅めっき液が
挙げられる。
御剤は、銅上への無電解銅めっきの析出を抑制するもの
であり、具体的には、チオ尿素、アリルチオ尿素、チオ
リンゴ酸、チオグリコール酸もしくはチオシアン酸また
はそれらの塩が挙げられる。この中でもチオ尿素、アリ
ルチオ尿素、チオリンゴ酸もしくはそれらの塩の効果が
もっとも優れている。 この析出抑制剤は、一般には0.
1〜1000ppm程度配合される。
オン源としては硫酸銅、塩化第二銅、硝酸銅等が、銅イ
オンの錯化剤としては、EDTA、酒石酸、リンゴ酸、
クエン酸、クワドロール、グリシン等やそれらの塩が挙
げられる。 これらは、いずれもホルムアルデヒドを還
元剤として使用する無電解銅めっき浴で一般に用いられ
ているものである。 また、これらの配合量も従来のホ
ルムアルデヒドを用いた無電解銅めっき浴と同程度でよ
い。
出速度は、ホルムアルデヒドを還元剤とし、pH12〜
13の一般的な無電解銅めっきと比べ約1/2以下であ
り、0.5μm/30分以下の析出速度を維持できるも
のである。
を0.5μm/30分以下に制御することが可能な無電
解銅めっき液の別の例としては、銅イオン、銅イオンの
錯化剤としてのクエン酸またはその塩および還元剤とし
て次亜リン酸またはその塩を含み、pH8.0〜11.0
の範囲である無電解銅めっき液を挙げることができる。
錯化剤としては、クエン酸またはその塩を利用すること
である。 このクエン酸またはその塩の配合量は、銅イ
オンに対するモル比で1〜10倍とすることが好まし
い。 銅イオンの錯化剤としてクエン酸以外の有機酸を
用いた次亜リン酸を還元剤とする無電解銅めっき浴は公
知であるが、これらを利用しても良い結果が得られな
い。
としては、硫酸銅、塩化第二銅、硝酸銅等が挙げられる
が、これらは、いずれも次亜リン酸またはその塩を還元
剤として使用する無電解銅めっき浴で一般に用いられて
いるものである。 また、その配合量も通常の次亜リン
酸またはその塩を用いる無電解銅めっき浴と同程度でよ
い。
ン酸塩が銅に対する自己触媒作用がないという性質を利
用するものであり、クエン酸またはその塩との組合せに
より、触媒であるパラジウム上に銅が析出するとそれ以
降の析出は起こらず、銅上の析出速度を0.5μm/3
0分以下に制御することもできるのである。
速度を0.5μm/30分以下に制御した無電解銅めっ
き液を利用する以外は、従来と同様なプリント配線板作
製手段により実施することができる。 すなわち、プリ
ント配線基板を処理するための条件の一例を示せば次の
通りであり、無電解銅めっき後の電気めっきも、電気銅
めっきの他、電気はんだめっき、電気金めっき等所望の
ものを実施することができる。
密着強度を得ることのできる理由は、無電解銅めっきの
銅上への析出が抑制されている結果、樹脂表面の微小凹
部内部も含め全ての触媒上に無電解銅めっき析出して十
分に付き回り、良好な密着性が得られるためである。
き浴の自己分解を防止する目的で、添加される安定剤に
含まれるものではあるが、安定剤が常に析出制御剤とし
て利用できる訳ではない。また、安定剤が銅上における
無電解銅めっきの析出速度を制御することは知られてお
らず、更に析出速度の制御により密着性が向上すること
も知られていないことである。
するが、本発明はこれら実施例等により何ら制約される
ものではない。
いて、銅皮膜上への銅析出に対し、どのような影響があ
るかどうかを調べた。試験は、下記のホルマリンを還元
剤とする基本無電解銅めっき浴組成に表1に示す成分お
よび濃度の添加剤を加えたものに、銅張積層板を浸漬
し、下記条件で銅めっき層の析出する速度を測定するこ
とにより行った。 この結果も表1に示す。
アリルチオ尿素、チオリンゴ酸、チオグリコール酸、チ
オシアン酸カリウム等では、明らかに無電解銅めっきの
析出速度が低下し、基本無電解めっき組成で行った場合
の半分以下で、本発明方法の条件である0.5μm/3
0分の条件を満たしていた。 これに対し、2−メルカ
プトベンゾチアゾールやポリビニルイミダゾールを添加
した場合は、析出速度が速くなっていた。
R−4基板上に、エポキシ系絶縁ワニス(フォトビア形
成材料:JSR(株)製ILD−300)を塗布、硬化
せしめたものをテストピースとして用いた。試験は、下
記処理工程に従い、まず、この基材表面を粗化した。
次に、触媒付与、密着促進した後、実施例1の基本無電
解銅めっき組成に表2に示す種類および濃度の析出制御
剤を加えた無電解銅めっき浴に30分間浸漬した。 更
に、これに硫酸銅めっき浴(荏原ユージライト(株)、
キューブライトTHプロセス)で、約30μmの膜厚と
なるまで電気めっきを行った。
度引き剥がし試験によって密着を測定した。 密着強度
は、インストロンテスターによりクロスヘッドスピード
3mm/sec.で垂直に引き剥がし測定した。 各試料
の密着強度も表2中に示す。なお、樹脂又は銅箔の引き
剥がし面の状態は、走査型電子顕微鏡(SEM)により
観察した。
っきによれば、無添加のものに比べ、密着強度が向上す
ることが明らかとなった。このことから、導体層を形成
するために施す無電解めっきは、樹脂に形成されたエッ
チング痕の底部まで均一に成膜されればアンカー効果に
よって密着力の向上すること、およびこのためには析出
速度を制御する必要があることが示された。
っき条件、工程によりエポキシ樹脂基材上に無電解銅め
っきおよび硫酸銅めっきを行った。得られた銅めっき皮
膜の密着強度も実施例2と同様にして測定したところ、
1.0kg/cmであった。
理を適切に行うことにより、樹脂基材上に密着性の良い
金属被膜を形成することができるため、多層配線板等の
プリント配線板を作製する上で極めて有利なものであ
る。 以 上
Claims (6)
- 【請求項1】 触媒化処理をした樹脂基材上に、銅上に
おけるめっき析出速度を0.5μm/30分以下に制御
して、銅イオン、銅イオンの錯化剤、還元剤としてホル
ムアルデヒドまたはグリオキシル酸および析出制御剤を
含み、pHが12〜13の範囲の無電解銅めっき液を用
いて無電解銅めっきを施し、次いで電気めっきを施すこ
とを特徴とするに樹脂基材への高密着性めっき方法。 - 【請求項2】 析出抑制剤が、チオ尿素、アリルチオ尿
素、チオリンゴ酸、チオグリコール酸、チオシアン酸及
びそれらの塩から選ばれた化合物である請求項第1項記
載の樹脂基材への高密着性めっき方法。 - 【請求項3】 触媒化処理をした樹脂基材上に、銅上に
おけるめっき析出速度を0.5μm/30分以下に制御
して、銅イオン、銅イオンの錯化剤としてのクエン酸ま
たはその塩および還元剤として次亜リン酸またはその塩
を含み、pH8.0〜11.0の範囲の無電解銅めっき液
を用いて無電解銅めっきを施し、次いで電気めっきを施
すことを特徴とするに樹脂基材への高密着性めっき方
法。 - 【請求項4】 銅イオン、銅イオンの錯化剤、還元剤と
してホルムアルデヒドまたはグリオキシル酸および析出
制御剤を含み、pHが12〜13の範囲である無電解銅
めっき液。 - 【請求項5】 析出抑制剤が、チオ尿素、アリルチオ尿
素、チオリンゴ酸、チオグリコール酸及びチオシアン酸
並びにそれらの塩から選ばれた化合物である請求項第4
項記載の無電解銅めっき液。 - 【請求項6】 銅イオン、銅イオンの錯化剤としてのク
エン酸またはその塩および還元剤として次亜リン酸また
はその塩を含み、pH8.0〜11.0の範囲である無電
解銅めっき液。
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