JP2002208775A - プリント配線板 - Google Patents

プリント配線板

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JP2002208775A
JP2002208775A JP2001359709A JP2001359709A JP2002208775A JP 2002208775 A JP2002208775 A JP 2002208775A JP 2001359709 A JP2001359709 A JP 2001359709A JP 2001359709 A JP2001359709 A JP 2001359709A JP 2002208775 A JP2002208775 A JP 2002208775A
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wiring board
solder
printed wiring
roughened surface
layer
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JP2001359709A
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Honchin En
本鎮 袁
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Ibiden Co Ltd
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Ibiden Co Ltd
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  • Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
  • Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)
  • Non-Metallic Protective Coatings For Printed Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 微細化された導体回路とソルダーレジスト層
との密着性を高め、はんだバンプ形成部においても、導
体回路とソルダーレジスト層とが強固に密着して剥離せ
ず、はんだバンプ形成部に導通不良を引き起こさないプ
リント配線板を得る。 【解決手段】 はんだパッド用導体回路と前記はんだパ
ッド用導体回路上のソルダーレジスト層38とを備えて
おり、はんだ体を設けるための開口部がソルダーレジス
ト層38に形成されているプリント配線板を提供する。
本発明では、はんだパッド用導体回路が、第二銅錯体と
有機酸とを含有するエッチング液によって処理された粗
化面32を有しており、粗化面32が、チタン、亜鉛、
鉄、インジウム、タリウム、コバルト、ニッケル、ス
ズ、鉛、ビスマス及び貴金属からなる群より選ばれる少
なくとも1種の金属の金属層51によって被覆されてお
り、ソルダーレジスト層38が金属層51上に設けられ
ている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、プリント配線板に
関し、特に、はんだパッド用導体回路とソルダーレジス
ト層及びはんだパッド用導体回路とはんだバンプの密着
性、はんだバンプの強度を向上させ得るプリント配線板
に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、多層配線板の高密度化という要請
から、いわゆるビルドアップ多層配線基板が注目されて
いる。このビルドアップ多層配線基板は、例えば、特公
平4−55555号公報に開示されているような方法に
より製造される。
【0003】この方法によれば、感光性の無電解めっき
用接着剤からなる絶縁材をコア基板上に塗布し、これを
乾燥させた後、露光現像することにより、バイアホール
用開口を有する層間絶縁樹脂層を形成する。次に、この
層間絶縁樹脂層の表面を酸化剤等による処理にて粗化し
た後、その粗化面にめっきレジストを設け、レジスト非
形成部に無電解めっきを施し、バイアホールを含む2層
の導体回路パターンを形成する。かかる工程を複数回繰
り返すことで、多層化したビルドアップ配線基板が得ら
れる。
【0004】かかるプリント配線板は、その表層にはん
だバンプが設けられ、このはんだバンプを介して、IC
チップと接続される。この際、かかるプリント配線板に
は、表層のはんたパッド用導体回路を保護し、はんだバ
ンプが互いに融着しないように、ソルダーレジスト層が
設けられる。
【0005】また、かかるプリント配線板は、かかるは
んだパッド用導体回路とソルダーレジスト層との密着を
高めるため、導体回路の表面が粗化処理される。かかる
導体回路の粗化処理には、黒化−還元処理、硫酸−過酸
化水素によるエッチング、銅−ニッケル−リン針状合金
めっき等が用いられている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】近年、プリント配線板
の回路パターンとして、微細配線を用いる技術が注目さ
れている。かかる微細配線によって、導体回路を高密度
化できるからである。
【0007】しかしながら、微細化された導体回路で
は、導体回路とソルダーレジスト層との接触面積が著し
く少なくなり、導体回路とソルダーレジスト層との密着
性が低下する。特に、プリント配線板の表層において、
かかる導体回路が疎の状態で設けられる場合には、導体
回路とソルダーレジスト層との密着性がより一層低下す
る。
【0008】また、かかる微細化されたはんだパッド用
導体回路では、はんだバンプの強度が保持し難く、はん
だバンプが脱落することがある。
【0009】本発明は、微細化された導体回路とソルダ
ーレジスト層との密着性を高め、はんだバンプ形成部に
おいても、導体回路とソルダーレジスト層とが強固に密
着して剥離せず、はんだバンプ形成部に導通不良を引き
起こさないプリント配線板を得ることを目的とする。
【0010】また、本発明は、はんだパッド用導体回路
とはんだバンプとの密着部の強度を高い状態で保持する
ことができ、はんだバンプの脱落を防止することができ
るプリント配線板を得ることを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、はんだパッド
用導体回路と前記はんだパッド用導体回路上のソルダー
レジスト層とを備えており、はんだ体を設けるための開
口部が前記ソルダーレジスト層に形成されているプリン
ト配線板において、前記はんだパッド用導体回路が、第
二銅錯体と有機酸とを含有するエッチング液によって処
理された粗化面を有しており、前記粗化面が、チタン、
亜鉛、鉄、インジウム、タリウム、コバルト、ニッケ
ル、スズ、鉛、ビスマス及び貴金属からなる群より選ば
れる少なくとも1種の金属の金属層によって被覆されて
おり、前記ソルダーレジスト層が前記金属層上に設けら
れている、プリント配線板に係るものである。
【0012】また、本発明は、はんだパッド用導体回路
と前記はんだパッド用導体回路上のソルダーレジスト層
とを備えており、はんだ体を設けるための開口部が前記
ソルダーレジスト層に形成されているプリント配線板に
おいて、前記はんだパッド用導体回路が粗化面を有して
おり、前記粗化面が複数の錨状部と窪み部と稜線とを有
し、前記錨状部と前記窪み部と前記稜線とが分散形成さ
れてなり、隣り合う前記錨状部が前記稜線によって繋が
ってなるとともに、前記窪み部が、前記錨状部と前記稜
線とによって囲まれてなり、前記粗化面が、チタン、亜
鉛、鉄、インジウム、タリウム、コバルト、ニッケル、
スズ、鉛、ビスマス及び貴金属からなる群より選ばれる
少なくとも1種の金属の金属層によって被覆されてお
り、前記ソルダーレジスト層が前記金属層上に設けられ
ている、プリント配線板に係るものである。
【0013】本発明者は、多層プリント配線板の表層と
ソルダーレジスト層との密着を改善するために、導体回
路表面の粗化方法を種々検討した。特に、本発明者は、
50μm以下の微細配線で形成された導体回路とソルダ
ーレジスト層との密着性及びはんだバンプの強度を高め
たいという要望に対して、黒化−還元処理、硫酸−過酸
化水素によるエッチング及び銅−ニッケル−リン針状合
金めっき等の処理方法を検討した。
【0014】ところが、黒化−還元処理等は、微細配線
の粗化処理として不適切なことが判明した。黒化−還元
処理や硫酸−過酸化水素のエッチング処理では、50μ
m以下の微細配線を用い、配線密度を疎にした場合、粗
化面に形成される凸部によって、導体回路とソルダーレ
ジスト層との接地面積が小さくなり、ソルダーレジスト
層の密着力が向上できないことを知見した。特に、ヒー
トサイクル条件下において、配線密度が疎の部分で、剥
がれることがわかった。それに、はんだパッド内の金属
も剥離したり、クラックが起きたりして、はんだバンプ
の脱落を誘発したりした。
【0015】また、銅−ニッケル−リン針状合金めっき
による粗化層形成は、導体回路とソルダーレジスト層と
の密着性に優れており、50μm以下の微細配線、特
に、かかる配線からなる疎の部分でも、十分な密着力を
示すことがわかった。しかし、かかる粗化層は、めっき
で形成するため、微細配線の密度が高くなると、析出し
た針状合金が層間絶縁層上で伸び、導体回路同士を接続
してしまい、ショートを引き起こすことがわかった。
【0016】銅−ニッケル−リン針状合金めっきによる
粗化層形成では、針状合金の伸びによる析出異常を防止
するために、めっき液の厳重な管理、制御が必要とな
る。
【0017】また、樹脂から形成されたソルダーレジス
ト層は、はんだバンプ形成部において、露光や現像を経
て、除去される。この時、銅−ニッケル−リン針状合金
による粗化層では、針状突起同士が密集しているため、
突起と突起の間が狭く、開口部形成の際、現像液や樹脂
残りを除去する酸化剤溶液が流れず、樹脂が突起間に残
存して、開口部底部にソルダーレジスト樹脂の有機物残
さを残すことがある。この残さは、開口部の導体回路と
バンプ下金属との間に、導通不良を引き起こすことがあ
る。それに、この残さは、はんだパッド内の貴金属層の
未形成、形成不具合を起こし、はんだパッドと導体回路
間の強度が低下したりすることがあった。
【0018】このような知見の下、本発明者は、他の粗
化処理について鋭意研究した。その結果、第二銅錯体と
有機酸とを含有するエッチング液を用いて、導体回路の
表面を処理することで形成した粗化面が、ソルダーレジ
スト樹脂との密着性や、バンプ下金属との密着性に優れ
ており、はんだバンプを形成するのに極めて適している
ことを突き止め、本発明を完成するに至った。
【0019】本発明のプリント配線板は、かかるエッチ
ング液によって形成されるような、所定の粗面形状の粗
化面を導体回路上に有しており、かかる粗化面を介し
て、ソルダーレジスト層が設けられている。かかる粗化
面は、50μm以下の微細配線からなる配線密度が高い
導体回路上にも、銅−ニッケル−リン針状合金めっきの
ような導通不良を引き起こすことなく形成することがで
きる。
【0020】また、かかる粗化面は、ソルダーレジスト
層との密着性に優れ、はんだバンプ形成部でソルダーレ
ジスト層が除去されて、導体回路とソルダーレジスト層
との接触面積が少なくなった場合や、微細配線からなる
配線密度が疎の状態のプリント配線板でも、導体回路と
ソルダーレジスト層との十分な密着性を確保することが
できる。
【0021】さらに、かかる粗化面は、ソルダーレジス
ト層が除去されて、はんだバンプ形成用の開口部が設け
られる際、粗化面上に樹脂残さが少なく、バンプ下金属
との密着性に優れ、はんだバンプ形成部に導通不良を引
き起こさない。
【0022】一方、本発明者は、はんだバンプの強度を
高めるため、かかるはんだパッド用導体回路の粗化面を
更に詳細に検討した。
【0023】その結果、本発明者は、かかる粗化面が、
酸化や腐食等によって著しく劣化することを見出した。
本発明者の研究によれば、かかる粗化面の劣化が起こる
と、表面の凹凸部の強度が著しく低下し、酸やアルカリ
等の溶剤によって凹凸部が溶解してしまうことが分かっ
た。かかる粗化面の劣化は、ソルダーレジスト層と粗化
面との間や、粗化面とバンプ下金属との間の密着強度を
著しく弱め、剥離させた。
【0024】かかる知見の下、本発明者は、ソルダーレ
ジスト層と粗化面との間や、粗化面とバンプ下金属との
間の密着強度を高め、剥離を防止するため、かかる粗化
面の処理について鋭意研究した。
【0025】その結果、本発明者は、かかる粗化面に、
チタン、亜鉛、鉄、インジウム、タリウム、コバルト、
ニッケル、スズ、鉛、ビスマス及び貴金属からなる群よ
り選ばれる少なくとも1種の金属の金属層を被覆し、そ
の金属層上にソルダーレジスト層を設けることによって
製造されるプリント配線板が、はんだバンプの強度を著
しく高めることを突き止め、本発明を完成させるに至っ
た。
【0026】本発明では、かかる金属層は、粗化面の酸
化、腐食等を防止し、粗化面の表面劣化を防止する。ま
た、本発明では、かかる金属層は、粗化面の凹凸部を酸
やアルカリ等の溶剤から守り、粗化面をかかる溶剤に浸
漬した際にも、粗化面の凹凸部が溶解されてしまうのを
防ぐ。
【0027】本発明によれば、かかる金属層が粗化面の
強度低下を防止し、かかる金属層によって被覆された粗
化面は、形状や強度が保持されるため、粗化面とソルダ
ーレジスト層の剥離や、はんだパッド内の金属層の未形
成及び形成不良をなくすことができる。
【0028】かかる金属層を被覆した粗化面は、金属層
を被覆していない粗化面上にソルダーレジスト層及びは
んだバンプを施したものより、粗化面の表面劣化がな
く、粗化面の形状が均一になり、酸化や薬品による粗化
面の溶解を防止することができる。
【0029】かかる粗化面を有するプリント配線板にお
いては、はんだパッド用導体回路とはんだバンプとの密
着強度が著しく向上する。例えば、はんだバンプは、シ
ェアー強度で少なくとも10%は向上する。また、信頼
性試験を行ってもソルダーレジスト層の剥離や金属層の
剥離、クラックがなく、はんだバンプの脱落も発生しな
い。
【0030】本発明のプリント配線板は、はんだパッド
用導体回路の粗化面が金属層で被覆されることによっ
て、ソルダーレジスト層との密着性やバンプ下金属との
密着性に優れた形状及び強度が保持されているので、は
んだバンプの強度が著しく高まり、はんだバンプの脱落
を防止することができる。
【0031】
【発明の実施の形態】図面を参照して、本発明を詳細に
説明する。本発明にかかるエッチング液によりはんだパ
ッド用導体回路を処理すると、その表面は、針状合金め
っきとは異なり、図1〜8に示すような錨状部を有する
粗化面となる。図1は、本発明にかかる一例の粗化面の
図面代用写真である。この写真は、電子顕微鏡下におい
て、粗化面を斜めから撮影したものである。図2は、本
発明にかかる他の例の粗化面の図面代用写真である。こ
の写真も、図1の写真と同様に撮影したものであるが、
倍率を高めたものである。図3は、本発明にかかる更に
他の例の粗化面の図面代用写真である。この写真は、図
2と同様の倍率で、粗化面を電子顕微鏡下に真上から撮
影したものである。
【0032】本発明のプリント配線板では、この電子顕
微鏡写真が示すようなはんだパッド用導体回路の粗化面
を介して、かかる導体回路上にソルダーレジスト層が設
けられている。
【0033】図4〜8は、かかる粗化面の摸式図であ
る。図4は、平面図、図5は、図4のA−A線で切断し
た縦断面図、図6は、錨状部と窪み部との間で切断した
縦断面図、図7は、錨状部の間の稜線を示す縦断面図、
図8は、稜線と窪み部との間で切断した縦断面図であ
る。
【0034】図4及び5に示すように、本発明にかかる
粗化面は、複数の錨状部1と複数の窪み部2と複数の稜
線3とを有しており、錨状部1と窪み部2と稜線3とが
分散している。錨状部1とその隣りの錨状部1との間に
は、図6に示すような窪み部2が形成されている。ま
た、錨状部1とその隣りの錨状部1とは、図7に示すよ
うに、稜線3によって互いに繋がっている。窪み部2
は、図6と図8に示すように、錨状部1と稜線3とによ
って囲まれている。
【0035】比較のため、図32に、めっきにより形成
された、従来の針状合金からなる粗化層の図面代用写真
を示す。この電子顕微鏡写真に示す粗化層では、針状合
金同士が重なり、針状合金間に空間が形成されている。
かかるCu−Ni−Pからなる針状合金構造は、針状突
起同士が密集しているため、突起と突起の間が狭く、現
像液や樹脂残りを除去する酸化剤溶液が流れず、また、
樹脂が突起間に残存して樹脂残りの原因となる。
【0036】一方、本発明にかかる粗面形状は、最も高
い部分に錨状部を有し、この錨状部の周囲の最も低い部
分に窪み部が形成されており、錨状部とその隣りの錨状
部とは、これらの錨状部よりも低く、窪み部よりも高い
稜線によって繋がっており、複雑な凹凸形状を呈する。
かかる複雑な凹凸形状の粗化面は、錨状部がソルダーレ
ジスト層に食い込み、導体回路とソルダーレジスト層と
を強固に密着させ、はんだバンプ形成部において、特
に、微細配線からなる配線密度が疎の状態の場合でも、
導体回路とソルダーレジスト層との間に剥がれを起こさ
ない。また、かかる粗化面は、めっき液との親和性に優
れ、めっきが粗化面の窪み部に浸入して、粗化面の錨状
部につきまわるため、錨状部がバンプ下金属に食い込
み、導体回路とはんだバンプとの密着性を低下させな
い。
【0037】また、かかる粗化面では、各錨状部は密集
していない。また、各錨状部を連結する稜線は、樹脂の
流れを妨げないような形状を有している。このため、か
かる粗化面では、窪み部間や錨状部間を、現像液や樹脂
残りを除去する酸化剤溶液が流れ易く、ソルダーレジス
ト樹脂が溜まり難い。このため、本発明にかかる粗化面
は、現像処理後の樹脂残りがなく、バンプ下金属との密
着性に優れている。
【0038】このように、本発明にかかる粗化面は、導
体回路とソルダーレジスト層との密着性や、導体回路と
バンプ下金属との密着性を維持しつつ、現像処理後の樹
脂残りを防止するのに最適な形状を有する。
【0039】本発明にかかる粗化面は、例えば第二銅錯
体と有機酸とを含有するエッチング液によって、導体回
路表面の金属結晶粒子を脱落させることで形成すること
ができる。かかる粗化面では、金属結晶粒子が大きく脱
落した部分で、窪み部(凹部)が形成される。かかる窪
み部は、金属結晶粒子に由来する略多面体形の物質が抉
り取られたような形状で形成することができる。本発明
では、略多面体形とは、三面体、四面体、五面体、六面
体等の多面体やこれらの多面体を二種以上組み合わせた
多面体の形状をいう。かかる窪み部は、現像処理後の樹
脂残りを防止することができる。
【0040】また、かかる粗化面の錨状部は、この錨状
部の周囲の金属結晶粒子を脱落させることで形成するこ
とができる。このようにして形成した錨状部は、角張っ
た凸部から構成され、窪み部に囲まれており、互いに重
なり合うことがない。かかる複雑な凹凸形状を有する粗
化面は、ソルダーレジスト樹脂やバンプ下金属との密着
性を維持しつつ、現像処理後の樹脂残りを防止すること
ができる。
【0041】更に、かかる粗化面には、隣り合う金属結
晶粒子の脱落によって稜線を形成することができる。こ
の稜線は、錨状部とその隣りの錨状部とを、錨状部の高
さよりも低い位置で連結する。この稜線は、3つ以上の
隣り合う金属結晶粒子を脱落させることで、枝分かれし
た状態で形成される。また、この稜線は、隣り合う金属
結晶粒子が略多面体形状となって脱落することで、尖っ
た状態で形成することができる。かかる稜線は、錨状部
を各々分散させ、錨状部が窪み部と稜線とによって囲ま
れるようにして形成することができる。かかる粗化面
は、より一層複雑な凹凸形状を有し、樹脂やバンプ下金
属との接触面を拡げ、より密着性を向上させることがで
きると同時に、樹脂残りを防止することができる。
【0042】かかる粗化面は、0.5〜10μmの最大
粗度(Rmax)を有するのが好ましい。0.5μm未
満では、ソルダーレジスト層との密着性やバンプ下金属
との密着性が著しく低下し、10μmを超えると、現像
処理後に樹脂残りが発生し、断線等の問題が発生し易く
なる。
【0043】また、かかる粗化面は、25μm当り、
平均2〜100個の錨状部と、平均2〜100個の窪み
部とを有しているのが好ましい。25μm当り、平均
2〜100個の錨状部は、粗化面とソルダーレジスト層
との密着性や、粗化面とバンプ下金属との密着性を維持
しつつ、現像処理後の樹脂残りを防止でき、25μm
当り、平均2〜100個の窪み部は、錨状部の密集を防
止して、現像処理後の樹脂残りの発生を抑止し、かつ、
粗化面とソルダーレジスト層との密着性や、粗化面とバ
ンプ下金属との密着性を維持できる。
【0044】本発明にかかる稜線は、25μm当り、
平均3〜3000本形成されるのが望ましい。この範囲
の数の稜線は、粗化面の形状を複雑にし、ソルダーレジ
スト層やバンプ下金属との接触面を拡げ、これらソルダ
ーレジスト層等との密着性を向上させることができると
同時に、樹脂残りを除去し易いからである。
【0045】なお、錨状部、窪み部及び稜線の数は、図
2及び3に示すような5000倍の電子顕微鏡写真を用
い、粗化面をその真上及び斜め上方45°から撮影し、
25μmの領域を任意に選んで測定し、その平均値を
採用した。
【0046】本発明では、かかる粗化面上に、金属層を
被覆することができる。図9〜12は、本発明にかかる
他の例の粗化面の断面図である。図9〜12では、図4
〜8に示すような粗化面が、それぞれ、金属層51で被
覆されている。
【0047】図9〜12に示すような金属層51は、酸
化や腐食し難い金属や、この金属自身が酸化や腐食して
もソルダーレジスト樹脂との密着性やバンプ下金属との
密着性を損なわない金属からなる。
【0048】また、かかる金属層は、粗化面上における
酸化膜や腐食膜の形成を防止し、粗化面を、その形状を
保持した状態で被覆しており、ソルダーレジスト樹脂や
バンプ下金属と粗化面との密着性を損なわない。
【0049】かかる金属層は、酸化膜や腐食の剥がれに
起因する、粗化面とソルダーレジスト層との間の密着強
度の低下や、粗化面とバンプ下金属との間の密着強度の
低下を防止することができる。
【0050】また、かかる金属層は、粗化面を構成する
金属の硬度も高くすることができるため、粗化面におけ
る金属破壊が起きず、粗化面とソルダーレジスト層、粗
化面とバンプ下金属との間の剥離がより一層防止され
る。
【0051】本発明のプリント配線板は、粗化面がかか
る金属層を有し、粗化面上に酸化層や腐食層が形成され
難く、酸化層や腐食層が形成されても、ソルダーレジス
ト樹脂やバンプ下金属との密着性が保たれ、加熱によっ
ても、粗化面とソルダーレジスト層との間や粗化面とバ
ンプ下金属との間が剥離することはない。
【0052】かかる金属層は、チタン、亜鉛、鉄、イン
ジウム、タリウム、コバルト、ニッケル、スズ、鉛、ビ
スマス及び貴金属からなる群より選ばれた少なくとも1
種の金属からなる。
【0053】かかる金属は、比較的酸化や腐食し難く、
あるいはかかる金属自身が酸化や腐食しても、ソルダー
レジスト樹脂やバンプ下金属との間の密着性を低下させ
ない。
【0054】また、かかる金属は、イオン化傾向が銅よ
り大きくかつチタン以下である金属又は貴金属であり、
これらの金属又は貴金属の層で、粗化面を被覆すれば、
ソルダーレジスト層を粗化する際の局部電極反応による
導体回路の溶解を防止することができる。
【0055】比較的酸化又は腐食し難い金属としては、
ニッケル、スズ、コバルト、貴金属等の非酸化性金属等
が挙げられる。貴金属としては、金、銀、白金、パラジ
ウムから選ばれる少なくとも1種が望ましい。
【0056】金属自身が酸化又は腐食しても、この金属
層とソルダーレジスト樹脂との密着性を低下させないよ
うな金属としては、チタン、亜鉛、鉄、インジウム、タ
リウム、鉛、ビスマス等の金属を挙げることができる。
【0057】このように、本発明では、粗化面上に、チ
タン、亜鉛、鉄、インジウム、タリウム、コバルト、ニ
ッケル、スズ、鉛、ビスマス及び貴金属からなる群より
選ばれる少なくとも1種の金属の金属層を被覆すること
によって、現像処理後の樹脂残りを防止するのに最適な
形状を有しつつ、はんだパッド用導体回路とソルダーレ
ジスト層との密着性や、はんだパッド用導体回路とバン
プ下金属との密着性、はんだバンプの強度を向上させる
ことができる。
【0058】粗化面上に金属層を被覆するには、めっき
(電解めっき、無電解めっき、置換めっきのいずれかの
中選ばれる方法)、蒸着、電着、スパッタ等の方法を用
いることができる。
【0059】かかる金属層の厚みは、0.01〜1μm
がよい。特に、0.03〜0.5μmの厚みがよい。か
かる厚みの金属層は、粗化面の凹凸の形状を維持しなが
ら、銅導体の酸化や腐食を防止できるからである。0.
01μm未満の厚みでは、かかる粗化面を完全に被覆す
ることができないし、1μmを超えると、粗化面間に被
覆する金属が入り込み、粗化面の凹凸を相殺することが
あり、粗化面とソルダーレジスト層との密着性や、粗化
面とバンプ下金属との密着性を低下させることがある。
【0060】本発明にかかる粗化面の形成方法について
説明する。かかる粗化面は、はんだパッドとなる導体回
路を、第二銅錯体と有機酸とを含有するエッチング液で
処理することによって、形成することができる。かかる
エッチング液は、スプレイやバブリング等の酸素共存条
件下で、銅導体回路を溶解させることができる。エッチ
ングは、次の反応式によって進行すると推定される。
【0061】
【化1】 Cu+Cu(II)A → 2Cu(I)An/2 ↓ エアレーション 2Cu(I)An/2 +n/4O+nAH → 2Cu(II)A+n/2HO 〔式中、Aは錯化剤(キレート剤として作用)、nは配位数を示す。〕
【0062】上記反応式に示すように、発生した第一銅
錯体は、酸の作用で溶解し、酸素と結合して第二銅錯体
となって、再び銅の酸化に寄与する。
【0063】本発明で用いる第二銅錯体は、アゾール類
の第二銅錯体がよい。この種の第二銅錯体は、金属銅等
を酸化する酸化剤として作用する。アゾール類として
は、ジアゾール、トリアゾール、テトラゾールがよい。
中でも、イミダゾール、2−メチルイミダゾール、2−
エチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾ
ール、2−フェニルイミダゾール、2−ウンデシルイミ
ダゾール等がよい。アゾール類の第二銅錯体の添加量
は、1〜15重量%がよい。溶解性及び安定性に優れるか
らである。
【0064】有機酸は、酸化銅を溶解させるために、第
二銅錯体と配合する。アゾール類の第二銅錯体を用いる
場合には、有機酸は、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪
酸、吉草酸、カプロン酸、アクリル酸、クロトン酸、シ
ュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、マレイン
酸、安息香酸、グリコール酸、乳酸、リンゴ酸、スルフ
ァミン酸からなる群より選ばれる少なくとも1種がよ
い。有機酸の含有量は、0.1〜30重量%がよい。酸化さ
れた銅の溶解性を維持し、かつ溶解安定性を確保するた
めである。
【0065】本発明にかかるエッチング液には、銅の溶
解やアゾール類の酸化作用を補助するために、フッ素イ
オン、塩素イオン、臭素イオン等のハロゲンイオンを加
えてもよい。かかるハロゲンイオンは、塩酸、塩化ナト
リウム等として供給することができる。ハロゲンイオン
の添加量は、0.01〜20重量%がよい。形成された粗化面
とソルダーレジスト層との密着性に優れるからである。
【0066】本発明にかかるエッチング液は、アゾール
類の第二銅錯体と有機酸(必要に応じてハロゲンイオ
ン)とを、水に溶解して調製することができる。また、
市販のエッチング液、例えば、メック社製、商品名「メ
ック エッチボンド」を用いることができる。
【0067】かかるエッチング液による平均エッチング
量は、0.1 〜10μmがよい。0.1 μm未満では、粗化面
とソルダーレジスト層との密着性が低下し、10μmを超
えると、樹脂残りが発生し易く、また、50μm以下の
微細配線では、断線等が起こり易くなる。
【0068】本発明では、このようにして形成される粗
化面上に、金属層を被覆することができる。かかる金属
層は、チタン、亜鉛、鉄、インジウム、タリウム、コバ
ルト、ニッケル、スズ、鉛、ビスマス及び貴金属からな
る群より選ばれる少なくとも1種の金属からなる。かか
る金属層の被覆は、めっき、蒸着、電着、スパッタのい
ずれかの方法で行うことができる。形成される膜の均一
性という点では、めっきで行うのがよい。
【0069】また、本発明では、かかる金属層が均一に
形成されるようにするために、粗化面を形成した後、そ
の粗化面を熱処理してから、金属層を形成させることが
できる。熱処理により、エッチング液及びその残留成分
が蒸発し、粗化面の表面状態が均一になるために、金属
層が形成し易くなる。
【0070】熱処理の温度は、粗化面の形状や厚み、は
んだパッド用導体回路の金属成分や厚み等により、種々
の範囲に設定することができる。特に、50〜250℃
の範囲内がよい。50℃未満の場合は、熱処理の効果が
見られないし、250℃を超えると、粗化面が酸化さ
れ、形成された金属層が不均一になる。
【0071】本発明では、このようにして形成される所
定形状の粗化面上に、ソルダーレジスト層を形成する。
かかるソルダーレジスト層の厚さは、5〜40μmがよ
い。薄過ぎると、ソルダーレジスト層がソルダーダムと
して機能せず、また、厚過ぎると、はんだバンプ用の開
口部を形成し難くなる上、はんだ体と接触して、はんだ
体にクラックが生じる原因となるからである。
【0072】ソルダーレジスト層は、種々の樹脂から形
成することができる。例えば、ビスフェノールA型エポ
キシ樹脂やそのアクリレートか、ノボラック型エポキシ
樹脂やそのアクリレートを、アミン系硬化剤やイミダゾ
ール硬化剤等で硬化させて形成することができる。
【0073】特に、ソルダーレジスト層に開口を設け
て、はんだバンプを形成する場合、ノボラック型エポキ
シ樹脂かそのアクリレートを、イミダゾール硬化剤で硬
化させるのが好ましい。かかる樹脂からなるソルダーレ
ジスト層は、鉛のマイグレーション(鉛イオンがソルダ
ーレジスト層内を拡散する現象)が少ないという利点を
持つ。
【0074】また、ノボラック型エポキシ樹脂のアクリ
レートをイミダゾール硬化剤で硬化させた樹脂の場合、
耐熱性、耐アルカリ性に優れ、はんだが溶融する温度
(200℃前後)でも劣化せず、ニッケルめっきや金めっ
きのような強塩基性のめっき液で分解しない。ノボラッ
ク型エポキシ樹脂のアクリレートとしては、フェノール
ノボラックやクレゾールノボラックのグリシジルエーテ
ルを、アクリル酸やメタクリル酸等と反応させたエポキ
シ樹脂等を挙げることができる。
【0075】しかし、ノボラック型エポキシ樹脂のアク
リレートから形成されるソルダーレジスト層は、剛直骨
格を持つ樹脂で構成されるので、導体回路との間で剥離
が生じ易い。本発明にかかる粗化面は、かかる剥離を防
止でき、有利である。
【0076】イミダゾール硬化剤は、25℃で液状である
のが望ましい。液状であれば、均一混合し易いからであ
る。かかる硬化剤としては、1-ベンジル−2-メチルイミ
ダゾール(品名:1B2MZ)、1-シアノエチル−2-エチル
−4-メチルイミダゾール(品名:2E4MZ-CN)、4-メチル
−2-エチルイミダゾール(品名:2E4MZ)を挙げること
ができる。
【0077】かかる樹脂及び硬化剤は、グリコールエー
テル系の溶剤に溶解し、ソルダーレジスト用組成物とす
るのが望ましい。かかる組成物からソルダーレジスト層
を形成すると、遊離酸素が発生せず、銅パッド表面を酸
化させない。また、人体に対する有害性も少ない。
【0078】グリコールエーテル系の溶剤としては、次
の一般式: CHO−(CHCHO)−CH(n=1〜
5) で表される溶媒を用いることができる。
【0079】特に望ましくは、ジエチレングリコールジ
メチルエーテル(DMDG)及びトリエチレングリコー
ルジメチルエーテル(DMTG)からなる群より選ばれ
る少なくとも1種を用いる。これらの溶剤は、30〜50℃
程度の加温により、ベンゾフェノンやミヒラーケトン等
の反応開始剤を完全に溶解させることができる。かかる
溶剤の量は、ソルダーレジスト用組成物の10〜40重量%
がよい。
【0080】イミダゾール硬化剤の添加量は、ソルダー
レジスト用組成物の総固形分に対して、1〜10重量%と
することが望ましい。添加量がこの範囲内にあれば、均
一混合し易いからである。
【0081】上述したようなソルダーレジスト用組成物
には、この他に、各種消泡剤やレベリング剤、開始剤、
光増感剤、耐熱性や耐塩基性の改善と可撓性付与のため
の熱硬化性樹脂、解像度改善のための感光性モノマー等
を添加することができる。
【0082】レベリング剤としては、アクリル酸エステ
ルの重合体からなるものがよい。また、開始剤として
は、チバガイギー製のイルガキュアI907、光増感剤
としては日本化薬製のDETX−Sがよい。
【0083】熱硬化性樹脂には、ビスフェノール型エポ
キシ樹脂を用いることができる。このビスフェノール型
エポキシ樹脂には、ビスフェノールA型エポキシ樹脂と
ビスフェノールF型エポキシ樹脂があり、耐塩基性を重
視する場合には前者が、低粘度化が要求される場合(塗
布性を重視する場合)には後者がよい。
【0084】感光性モノマーには、多価アクリル系モノ
マーを用いることができる。多価アクリル系モノマー
は、解像度を向上させることができるからである。例え
ば、日本化薬製のDPE−6Aや共栄社化学製のR−6
04等の多価アクリル系モノマーを用いることができ
る。
【0085】かかるソルダーレジスト用組成物には、色
素や顔料等を添加してもよい。配線パターンを隠蔽でき
るからである。かかる色素としては、フタロシアニング
リーンを用いることが望ましい。
【0086】また、かかるソルダーレジスト用組成物
は、25℃で0.5〜10Pa・s、より望ましくは、
1〜10Pa・sの粘度を有するのがよい。ロールコー
タで塗布し易いからである。
【0087】かかる組成物よりなるソルダーレジスト層
に開口部を、露光、現像処理により形成することができ
る。
【0088】次に、本発明のプリント配線板を製造する
方法について説明する。以下の方法は、主として、セミ
アディティブ法によるものであるが、フルアディティブ
法を採用してもよい。
【0089】本発明では、はんだパッドとなる導体回路
を基板の表面に形成した配線基板を作製する。基板とし
ては、ガラスエポキシ基板、ポリイミド基板、ビスマレ
イミド−トリアジン樹脂基板等の樹脂絶縁基板、セラミ
ック基板、金属基板等を用いることができる。
【0090】かかる配線基板は、内部に複数層の導体回
路が形成された多層プリント配線板であってもよい。か
かる複数層の導体回路を形成する方法としては、例え
ば、基板上に設けられた下層導体回路上に、層間絶縁樹
脂層として、無電解めっき用接着剤からなる接着剤層を
形成し、この接着剤層表面を粗化して粗化面とし、この
粗化面全体に薄付けの無電解めっきを施し、めっきレジ
ストを形成し、めっきレジスト非形成部分に厚付けの電
解めっきを施した後、めっきレジストを除去し、エッチ
ング処理して、電解めっき膜と無電解めっき膜とからな
る2層の導体回路を形成する方法がある。導体回路は、
いずれも銅パターンがよい。
【0091】無電解めっき用接着剤は、酸や酸化剤に可
溶性の硬化処理された耐熱性樹脂粒子が、酸や酸化剤に
難溶性の未硬化の耐熱性樹脂中に分散されてなるものが
最適である。かかる耐熱性樹脂粒子は、酸や酸化剤で処
理することによって溶解除去され、表面に蛸つぼ状のア
ンカーからなる粗化面を形成するからである。なお、か
かる無電解めっき用接着剤は、組成の異なる2層により
構成してもよい。
【0092】酸や酸化剤に可溶性の硬化処理された耐熱
性樹脂粒子としては、(1)平均粒径が10μm以下の耐熱
性樹脂粉末、(2)平均粒径が2μm以下の耐熱性樹脂粉
末を凝集させた凝集粒子、(3)平均粒径が2〜10μmの
耐熱性樹脂粉末と平均粒径が2μm未満の耐熱性樹脂粉
末との混合物、(4)平均粒径が2〜10μmの耐熱性樹脂
粉末の表面に、平均粒径が2μm以下の耐熱性樹脂粉末
及び無機粉末の少なくとも1種を付着させた疑似粒子、
(5)平均粒径が0.1〜0.8μmの耐熱性樹脂粉末と
平均粒径が0.8μmを超え2μm未満の耐熱性樹脂粉
末との混合物、(6)平均粒径が0.1〜1.0μmの耐
熱性樹脂粉末からなる群より選ばれる少なくとも1種の
粒子を用いることが望ましい。これらは、より複雑なア
ンカーを形成するからである。これらの粒子により得ら
れる粗化面は、0.1〜20μmの最大粗度(Rma
x)を有することができる。
【0093】かかる耐熱性樹脂粒子の混合比は、耐熱性
樹脂からなるマトリックスの固形分の5〜50重量%、
望ましくは10〜40重量%がよい。また、かかる耐熱
性樹脂粒子は、アミノ樹脂(メラミン樹脂、尿素樹脂、
グアナミン樹脂等)、エポキシ樹脂等からなるのがよ
い。
【0094】酸や酸化剤に難溶性の未硬化の耐熱性樹脂
としては、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂との樹脂複合
体、又は感光性樹脂と熱可塑性樹脂との樹脂複合体から
なるのが望ましい。前者については耐熱性が高く、後者
についてはバイアホール用の開口をフォトリソグラフィ
ーにより形成できるからである。
【0095】かかる熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹
脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂等を用いることが
できる。また、感光化する場合は、熱硬化基をメタクリ
ル酸やアクリル酸等とアクリル化反応させる。特に、エ
ポキシ樹脂のアクリレートが最適である。エポキシ樹脂
としては、フェノールノボラック型、クレゾールノボラ
ック型等のノボラック型エポキシ樹脂、ジシクロペンタ
ジエン変性させた脂環式エポキシ樹脂等を用いることが
できる。
【0096】熱可塑性樹脂としては、ポリエーテルスル
フォン(PES)、ポリスルフォン(PSF)、ポリフ
ェニレンスルフォン(PPS)、ポリフェニレンサルフ
ァイド(PPES)、ポリフェニルエーテル(PP
E)、ポリエーテルイミド(PI)等を用いることがで
きる。
【0097】熱硬化性樹脂(感光性樹脂)と熱可塑性樹
脂の混合割合は、熱硬化性樹脂(感光性樹脂)/熱可塑
性樹脂=95/5〜50/50がよい。耐熱性を損なう
ことなく、高い物性値が得られるからである。
【0098】次に、かかる無電解めっき用接着剤を硬化
させて、層間絶縁樹脂層を形成する一方、この層間樹脂
樹脂層には、バイアホール形成用の開口を設けることが
できる。
【0099】バイアホール形成用の開口は、無電解めっ
き用接着剤の樹脂マトリックスが熱硬化樹脂である場合
は、レーザー光や酸素プラズマ等を用いて穿孔し、感光
性樹脂である場合は、露光現像処理にて穿孔する。な
お、露光現像処理は、バイアホール形成用に円パターン
が描画されたフォトマスク(ガラス基板がよい)を、円
パターン側が感光性の層間樹脂絶縁層の上に密着するよ
うに載置した後、露光、現像処理する。
【0100】次に、バイアホール形成用開口を設けた層
間樹脂絶縁層(無電解めっき用接着剤層)の表面を粗化
する。特に、無電解めっき用接着剤層の表面に存在する
耐熱性樹脂粒子を、酸や酸化剤で溶解除去することによ
り、接着剤層表面を粗化処理する。このとき、層間樹脂
絶縁層に粗化面が形成される。
【0101】酸としては、リン酸、塩酸、硫酸等の無機
酸、又は蟻酸や酢酸等の有機酸を用いることができる。
特に、有機酸を用いるのが望ましい。粗化処理した場合
に、バイアホールから露出する金属導体層を腐食させ難
いからである。酸化剤としては、クロム酸、過マンガン
酸塩(過マンガン酸カリウム等)を用いるのが望まし
い。
【0102】かかる粗化面は、0.1〜20μmの最大
粗度(Rmax)を有するのが好ましい。厚過ぎると層
自体が損傷、剥離し易く、薄過ぎると密着性が低下する
からである。特に、セミアディティブ法では、0.1〜
5μmがよい。密着性が確保されつつ、無電解めっき膜
が除去されるからである。
【0103】次に、粗化した層間樹脂絶縁層上に触媒核
を付与し、全面に薄付けの無電解めっき膜を形成する。
この無電解めっき膜は、無電解銅めっきがよく、厚み
は、1〜5μm、より望ましくは、2〜3μmとする。
なお、無電解銅めっき液としては、常法で採用される液
組成のものを使用することができる。例えば、硫酸銅:
10g/L、EDTA:50g/L、水酸化ナトリウム:8
g/L、37%ホルムアルデヒド:10mL、からなる液組
成のものがよい。
【0104】次に、このように形成した無電解めっき膜
上に、感光性樹脂フィルム(ドライフィルム)をラミネ
ートし、この感光性樹脂フィルム上に、めっきレジスト
パターンが描画されたフォトマスク(ガラス基板がよ
い)を密着させて載置し、露光し、現像処理することに
より、めっきレジストパターンを配設した非導体部分を
形成する。
【0105】次に、無電解銅めっき膜上の非導体部分以
外に電解めっき膜を形成し、導体回路とバイアホールと
なる導体部を設ける。電解めっきとしては、電解銅めっ
きを用いることが望ましく、その厚みは、5〜20μmが
よい。
【0106】次に、非導体回路部分のめっきレジストを
除去した後、更に、硫酸と過酸化水素の混合液や過硫酸
ナトリウム、過硫酸アンモニウム、塩化第二鉄、塩化第
二銅等のエッチング液にて無電解めっき膜を除去し、無
電解めっき膜と電解めっき膜の2層からなる独立した導
体回路とバイアホールを得る。なお、非導体部分に露出
した粗化面上の触媒核は、クロム酸、硫酸と過酸化水素
との混合液等により溶解除去する。
【0107】次いで、表層のはんだパッドとなる導体回
路に、本発明にかかる粗化面を形成する。かかる粗化面
は、前述したアゾール類の第二銅錯体と有機酸の水溶液
からなるエッチング液を導体回路表面にスプレイする
か、かかるエッチング液に導体回路を浸漬し、バブリン
グする方法により形成することができる。なお、導体回
路は、無電解めっき膜又は電解めっき膜が望ましい。厚
延銅箔をエッチングした導体回路では、粗化面が形成さ
れ難いからである。
【0108】このようにして形成された粗化面は、更
に、その後、エッチング処理、研磨処理、酸化処理、酸
化還元処理等によって処理することができ、めっき被膜
で被覆することもできる。
【0109】また、かかる粗化面は、チタン、亜鉛、
鉄、インジウム、タリウム、コバルト、ニッケル、ス
ズ、鉛、ビスマス及び貴金属からなる群より選ばれる少
なくとも1種の金属からなる金属層によって被覆するこ
とができる。被覆方法は、めっき(電解めっき、無電解
めっき、置換めっきのいずれかの中選ばれる方法)、蒸
着、電着、スパッタ等で行うことができる。
【0110】かかる処理を施された粗化面を有する導体
回路上には、前述したようなソルダーレジスト層を形成
することができる。
【0111】
【実施例】図面を参照して、本発明を実施例及び比較例
に基づいて説明する。 参考例1無電解めっき用接着剤調製用の原料組成物(上層用接着
剤) 〔樹脂組成物A〕クレゾールノボラック型エポキシ樹脂
(日本化薬製、分子量2500)の25%アクリル化物を80wt
%の濃度でDMDGに溶解させた樹脂液を35重量部、感
光性モノマー(東亜合成製、アロニックスM315 )3.15
重量部、消泡剤(サンノプコ製、S−65)0.5重量部、
NMP 3.6重量部を攪拌混合して得た。
【0112】〔樹脂組成物B〕ポリエーテルスルフォン
(PES)12重量部、エポキシ樹脂粒子(三洋化成製、
ポリマーポール)の平均粒径 1.0μmのものの7.2重量
部と、平均粒径0.5μmのものの3.09重量部とを混合し
た後、更にNMP 30重量部を添加し、ビーズミルで攪
拌混合して得た。
【0113】〔硬化剤組成物C〕イミダゾール硬化剤
(四国化成製、2E4MZ-CN)2重量部、光開始剤(チバガ
イギー製、イルガキュア I−907)2重量部、光増感
剤(日本化薬製、DETX-S)0.2 重量部、NMP 1.5重量
部を攪拌混合して得た。
【0114】層間樹脂絶縁剤調製用の原料組成物(下層
用接着剤) 〔樹脂組成物D〕クレゾールノボラック型エポキシ樹脂
(日本化薬製、分子量2500)の25%アクリル化物を80wt
%の濃度でDMDGに溶解させた樹脂液を35重量部、感
光性モノマー(東亜合成製、アロニックスM315)4重
量部、消泡剤(サンノプコ製、S−65)0.5重量部、N
MP 3.6重量部を攪拌混合して得た。
【0115】〔樹脂組成物E〕ポリエーテルスルフォン
(PES)12重量部とエポキシ樹脂粒子(三洋化成製、
ポリマーポール)の平均粒径0.5μmのものの14.49重量
部とを混合した後、更にNMP30重量部を添加し、ビー
ズミルで攪拌混合して得た。
【0116】〔硬化剤組成物F〕イミダゾール硬化剤
(四国化成製、2E4MZ-CN)2重量部、光開始剤(チバガ
イギー製、イルガキュア I−907)2重量部、光増感
剤(日本化薬製、DETX-S)0.2重量部、NMP1.5重量部
を攪拌混合して得た。
【0117】樹脂充填剤調製用の原料組成物 〔樹脂組成物G〕ビスフェノールF型エポキシモノマー
(油化シェル製、分子量310、YL983U)100重量部、表面
にシランカップリング剤がコーティングされた平均粒径
1.6μmのSiO2球状粒子(アドマテック製、CRS 1101−
CE、ここで、最大粒子の大きさは後述する内層銅パター
ンの厚み(15μm)以下とする)170重量部、レベリン
グ剤(サンノプコ製、ペレノールS4)1.5重量部を攪
拌混合することにより、その混合物の粘度を23±1℃で
45,000〜49,000cpsに調整して得た。
【0118】〔硬化剤組成物H〕イミダゾール硬化剤
(四国化成製、2E4MZ-CN)6.5重量部。
【0119】プリント配線板の製造 図13〜30は、本発明にかかるプリント配線板の一例
を製造する際の一連の製造工程の各工程における縦断面
図をそれぞれ示す。 (1) 図13に示すような、厚さ1mmのガラスエポキシ樹
脂又はBT(ビスマレイミドトリアジン)樹脂からなる
基板4の両面に18μmの銅箔5がラミネートされている
銅張積層板6を出発材料とした。
【0120】まず、この銅張積層板6には、図14に示
すように、ドリル孔7を削孔し、無電解めっき処理を施
し、パターン状にエッチングすることにより、基板6の
両面に内層銅パターン(下層導体回路)8とスルーホー
ル9を形成した。
【0121】(2)内層銅パターン8とスルーホール9を
形成した基板を水洗いし、乾燥した後、酸化浴(黒化
浴)として、NaOH(10g/L)、NaClO2(40g/
L)、Na3PO 4(6g/L)、還元浴として、NaOH(10g
/L)、NaBH4(6g/L)を用いた酸化−還元処理に
より、内層銅パターン8とスルーホール9の表面に粗化
面10,11を設け、図14に示すような配線基板12
を製造した。
【0122】(3)樹脂組成物Gと硬化剤組成物Hとを混
合混練して樹脂充填剤を得、この樹脂充填剤を、調製後
24時間以内に、基板12の両面にロールコータを用いて
塗布することにより、導体回路8間あるいはスルーホー
ル9内に充填し、70℃、20分間で乾燥させて、樹脂層1
3,14を形成した。
【0123】(4)前記(3)の処理を終えた基板の片面を、
#600 のベルト研磨紙(三共理化学製)を用いたベルト
サンダー研磨により、内層銅パターン8の表面やスルー
ホール9のランド11の表面に樹脂充填剤が残らないよ
うに研磨し、次いで、前記ベルトサンダー研磨による傷
を取り除くためのバフ研磨を行った。このような一連の
研磨を基板の他方の面についても同様に行った。
【0124】(5)次いで、100℃で1時間、120℃で3時
間、150℃で1時間、180℃で7時間の加熱処理を行って
樹脂充填剤を硬化し、図15に示すような配線基板15
を作製した。この配線基板15では、スルーホール9等
に充填された樹脂充填剤の表層部及び内層導体回路8の
上面の粗化面10,11が除去されており、基板の両面
が平滑化され、樹脂層13と内層導体回路8の側面とス
ルーホール9のランド表面とが粗化面10a,11aを
介して強固に密着し、また、スルーホール9の内壁面と
樹脂層14とが粗化面11aを介して強固に密着してい
る。即ち、この工程により、樹脂層13,14の表面と
内層銅パターン8の表面が同一平面となる。
【0125】(6)導体回路を形成したプリント配線板1
5に、アルカリ脱脂してソフトエッチングして、次い
で、塩化パラジウウムと有機酸からなる触媒溶液で処理
して、Pd触媒を付与し、この触媒を活性化した後、硫
酸銅3.2×10−2モル/L、硫酸ニッケル3.9×
10−3モル/L、クエン酸ナトリウム5.4×10
モル/L、次亜リン酸ナトリウム3.3×10−1
ル/L、界面活性剤(日信化学工業製、サーフィール4
65)1.1×10−4モル/L、pH=9からなる無
電解めっき液に浸積し、浸漬1分後に、4秒当たり1回
に割合で振動、揺動させて、図16に示すように、銅導
体回路8とスルーホール9のランドの表面にCu−Ni
−Pからなる針状合金の粗化層16,17を設けた。
【0126】更に、ホウフッ化スズ0.1モル/L、チ
オ尿素1.0モル/L、温度35℃、pH=1.2の条
件でCu−Sn置換反応させ、粗化層16,17の表面
に厚さ0.3μmSn層を設けた。Sn層は特に図示し
ていない。
【0127】(7)樹脂組成物D及びEと硬化剤組成物F
とを攪拌混合し、粘度1.5 Pa・sに調整して層間樹脂絶
縁剤(下層用)を得た。次いで、樹脂組成物A及びBと
硬化剤組成物Cとを攪拌混合し、粘度7Pa・sに調整し
て無電解めっき用接着剤溶液(上層用)を得た。
【0128】(8)前記(6)の基板18の両面に、前記(7)
で得られた粘度1.5Pa・sの層間樹脂絶縁剤(下層用)
を、調製後24時間以内にロールコータで塗布し、水平状
態で20分間放置してから、60℃で30分の乾燥(プリベー
ク)を行い、次に、前記(7)で得られた粘度7Pa・sの
感光性の接着剤溶液(上層用)を、調製後24時間以内に
塗布し、水平状態で20分間放置してから、60℃で30分の
乾燥(プリベーク)を行い、図17に示すような厚さ35
μmの接着剤層19を形成した。
【0129】(9)前記(8)で接着剤層19を形成した基板
の両面に、図18に示すように、85μmφの黒円20が
印刷されたフォトマスクフィルム21を密着させ、超高
圧水銀灯により500mJ/cm2で露光した。この基板をDM
TG溶液でスプレー現像し、更に、超高圧水銀灯により
3000mJ/cm2で露光し、100℃で1時間、120℃で1時
間、その後150℃で3時間の加熱処理(ポストベーク)
することにより、図19に示すような、フォトマスクフ
ィルム21に相当する寸法精度に優れた85μmφの開口
(バイアホール形成用開口)22を有する厚さ35μmの
層間樹脂絶縁層(2層構造)19とした。なお、バイア
ホールとなる開口22には、スズめっき層を部分的に露
出させた。
【0130】(10)開口22が形成された基板を、クロム
酸に19分間浸漬し、層間樹脂絶縁層19の表面に存在す
るエポキシ樹脂粒子を溶解除去することにより、この層
間樹脂絶縁層19の表面を粗化し、図20に示すような
粗化面23,24を形成し、その後、中和溶液(シプレ
イ社製)に浸漬してから水洗いした。
【0131】更に、粗面化処理(粗化深さ6μm)した
基板の表面に、パラジウム触媒(アトテック製)を付与
することにより、層間樹脂絶縁層19の表面23とバイ
アホール用開口の内壁面24とに触媒核を付けた。
【0132】(11)このようにして形成した配線基板を、
以下に示す組成の無電解銅めっき水溶液中に浸漬して、
図21に示すように、粗面全体に厚さ0.6μmの無電解
銅めっき膜25を形成した。 〔無電解めっき水溶液〕 EDTA 50 g/L 硫酸銅 10 g/L HCHO 8 mL/L NaOH 9 g/L α、α’−ビピリジル 80 mg/L PEG 0.1 g/L 〔無電解めっき条件〕 70℃の液温度で30分
【0133】(12)前記(11)で形成した無電解銅めっき膜
25上に、図22に示すように、黒円26が印刷された
市販の感光性ドライフィルム27を張り付け、マスクを
載置して、100 mJ/cm2で露光、0.8 %炭酸ナトリウム
で現像処理し、図23に示すような、厚さ15μmのめっ
きレジスト28を設けた。
【0134】(13)次いで、レジスト非形成部分に以下の
条件で電解銅めっきを施し、図24に示すような厚さ15
μmの電解銅めっき膜29を形成した。 〔電解めっき水溶液〕 硫酸 180 g/L 硫酸銅 80 g/L 添加剤(アトテックジャパン製、カパラシドGL)1
mL/L 〔電解めっき条件〕 電流密度 1A/dm2 時間 30分 温度 室温
【0135】(14)めっきレジスト28を5%KOHで剥
離除去した後、そのめっきレジスト28の下の無電解め
っき膜25を、硫酸と過酸化水素の混合液でエッチング
処理して溶解除去し、図25に示すような、無電解銅め
っき膜25と電解銅めっき膜29とからなる厚さ18μm
の導体回路30(バイアホール31を含む)を形成し
た。
【0136】(15)(6)と同様の処理を行い、Cu-Ni-P針
状合金からなる粗化面を形成し、更に、その表面にSn置
換を行った。
【0137】(16)前記(7)〜(15)の工程を繰り返すこと
により、更に上層の導体回路を形成し、多層配線基板を
得た。
【0138】(17)表層の導体回路を、イミダゾール銅
(II)錯体10重量部、グリコール酸7重量部、塩化カ
リウム5重量部からなるエッチング液、メック社商品名
「メックエッチボンド」にて、スプレイを施して、搬送
ロールにて送ることでエッチング処理して、図26に示
すような厚さ3μmの粗化面32を形成した。この粗化
面には、スズ置換は行わなかった。
【0139】この粗化面を電子走査顕微鏡(×500
0)にて真上から測定すると、25μm2の範囲に、図
4〜8に示すような錨状部1が平均11個、窪み部が平
均11個、稜線が平均22本確認された。
【0140】(18)一方、DMDGに溶解させた60重量%
のクレゾールノボラック型エポキシ樹脂(日本化薬製)
のエポキシ基50%をアクリル化した感光性付与のオリゴ
マー(分子量4000)を46.67g、メチルエチルケトンに
溶解させた80重量%のビスフェノールA型エポキシ樹脂
(油化シェル製、エピコート1001)15.0g、イミダゾー
ル硬化剤(四国化成製、2E4MZ-CN)1.6g、感光性モノ
マーである多価アクリルモノマー(日本化薬製、R60
4)3g、同じく多価アクリルモノマー(共栄社化学
製、DPE6A)1.5g、分散系消泡剤(サンノプコ社製、S
−65)0.71gを混合し、更に、この混合物に対して光開
始剤としてのベンゾフェノン(関東化学製)を2g、光
増感剤としてのミヒラーケトン(関東化学製)を0.2g
加えて、粘度を25℃で2.0Pa・sに調整したソルダーレ
ジスト用組成物を得た。なお、粘度測定は、B型粘度計
(東京計器、DVL-B型)で60rpmの場合はローターNo.4、
6rpmの場合はローターNo.3によった。
【0141】(19)前記(16)で得られた多層配線基板の両
面に、図27に示すようにして、このソルダーレジスト
用組成物33を20μmの厚さで塗布した。次いで、70℃
で20分間、70℃で30分間の乾燥処理を行った後、図28
に示すように、円パターン(マスクパターン)34が描
画された厚さ5mmのフォトマスクフィルム35を密着さ
せて載置し、1000mJ/cm2の紫外線で露光し、DMTG現像
処理した。そして、更に、80℃で1時間、100℃で1時
間、120℃で1時間、150℃で3時間の条件で加熱処理
し、図29に示すように、はんだパッド部分36(バイ
アホールとそのランド部分37を含む)を開口した(開
口径200μm)ソルダーレジスト層(厚み20μm)38
を形成し、プリント配線板39を製造した。
【0142】(20)次に、ソルダーレジスト層38を形成
した基板39を、塩化ニッケル30g/L、次亜リン酸ナ
トリウム10g/L、クエン酸ナトリウム10g/Lからな
るpH=5の無電解ニッケルめっき液に20分間浸漬し
て、図30に示すように、開口部36,37に厚さ5μ
mのニッケルめっき層40を形成した。更に、その基板
を、シアン化金カリウム2g/L、塩化アンモニウム75
g/L、クエン酸ナトリウム50g/L、次亜リン酸ナト
リウム10g/Lからなる無電解金めっき液に93℃の条件
で23秒間浸漬して、ニッケルめっき層40上に厚さ0.03
μmの金めっき層41を形成した。
【0143】(21)そして、ソルダーレジスト層38の開
口部に、はんだペーストを印刷して200℃でリフローす
ることによりはんだバンプ(はんだ体)42を形成し、
はんだバンプ42を有するプリント配線板43を製造し
た。なお、このプリント配線板では、通常配線(75μ
m線幅)と微細配線(50μm線幅)の部分を設け、微
細配線の部分では、更に、配線密度が疎(400μm間
隔)の部分と配線密度が密(50μm間隔)の部分を設
けた。
【0144】実施例1 図31は、この例のプリント配線板の断面図である。こ
の例では、基本的には参考例1と同様であるが、工程(1
7)において、表層の導体回路(はんだパッド用導体回
路)の粗化面を、図9〜図12に示すような金属層51
で被覆した。金属としてはニッケルを用い、被覆には、
無電解めっきを用いた。得られたニッケル層の厚さは、
0.04μmであった。
【0145】また、この例では、工程(18)〜(21)によっ
て、ソルダーレジスト層38の開口部に、図31に示す
ような、ニッケル層51上のニッケルめっき層52と、
その上の金めっき層53とを介して、はんだバンプ(は
んだ体)54を形成した。
【0146】実施例2 基本的に実施例1と同様であるが、はんだパッド用導体
回路の粗化面を被覆する金属層として、無電解めっきに
よるニッケル層の代わりに、置換めっきによるスズ層を
用いた。このスズ層の厚さは、0.03μmであった。
【0147】実施例3 基本的に実施例1と同様であるが、はんだパッド用導体
回路の粗化面を被覆する金属層として、無電解めっきに
よるニッケル層の代わりに、無電解めっきによる亜鉛層
を用いた。この亜鉛層の厚さは、0.05μmであっ
た。
【0148】実施例4 基本的に実施例1と同様であるが、はんだパッド用導体
回路の粗化面を被覆する金属層として、無電解めっきに
よるニッケル層の代わりに、蒸着による金属層を用い
た。この金属層は、鉄及びコバルトからなり、0.05
μmの厚さを有していた。
【0149】比較例1及び2 基本的に参考例1と同様であるが、比較例1では、表層
の導体回路に、酸化浴(黒化浴)として、NaOH(10g/
L)、NaClO2(40g/L)、Na3PO4(6g/L)を用
い、還元浴として、NaOH(10g/L)、NaBH4(6g/
L)を用いた黒化−還元処理にて粗化面を形成させた。
また、比較例2は、表層の導体回路に、硫酸銅3.2×
10−2モル/L、硫酸ニッケル3.9×10−3モル
/L、錯化剤5.4×10−2モル/L、次亜リン酸ナ
トリウム3.3×10−1モル/L、界面活性剤(日信
化学工業製、サーフィール465)1.1×10−4
ル/L、pH=9からなる無電解めっき液より銅−ニッ
ケル−リンからなる針状合金によって粗化層を形成させ
た。比較例1及び2のプリント配線板においても、参考
例1と同様の通常配線と微細配線の部分、配線密度が疎
の部分と配線密度が密の部分を設けた。
【0150】比較例3 基本的に実施例1と同様であるが、表層の導体回路に、
酸化浴(黒化浴)として、NaOH(10g/L)、NaClO2
(40g/L)、Na3PO4(6g/L)を用い、還元浴とし
て、NaOH(10g/L)、NaBH4(6g/L)を用いた黒
化−還元処理にて粗化面を形成させた。この例のプリン
ト配線板においても、参考例1と同様の通常配線と微細
配線の部分、配線密度が疎の部分と配線密度が密の部分
とを設けた。
【0151】比較例4 基本的に実施例1と同様であるが、表層の導体回路に、
硫酸銅3.2×10 モル/L、硫酸ニッケル3.9
×10−3モル/L、錯化剤5.4×10−2モル/
L、次亜リン酸ナトリウム3.3×10−1モル/L、
界面活性剤(日信化学工業製、サーフィール465)
1.1×10−4モル/L、pH=9からなる無電解め
っき液より銅−ニッケル−リンからなる針状合金によっ
て粗化層を形成させた。この例のプリント配線板におい
ても、参考例1と同様の通常配線と微細配線の部分、配
線密度が疎の部分と配線密度が密の部分とを設けた。
【0152】ソルダーレジスト層の剥がれ試験 参考例1、比較例1及び2で製造したプリント基板につ
いて、ソルダーレジスト層形成後と信頼性試験(ヒート
サイクル条件)後に、ソルダーレジスト層の剥がれを試
験した。なお、導体回路間の接続不良の有無を、配線密
度が疎と密の部分で比較し、開口部底部の有機残さの残
りを確認した。結果を表1に示す。
【0153】
【表1】
【0154】表1に示すように、参考例1のプリント配
線板では、レジスト層の剥がれや、導体回路の接続不良
の発生がなく、有機残さの残りも発見されなかった。比
較例1のプリント配線板では、ヒートサイクル後に配線
密度が疎の部分で剥がれが発生し、比較例2のプリント
配線板では、導体回路の接続不良が発生し、開口部底部
に有機残さ残りが確認された。
【0155】ソルダーレジスト層の剥がれ試験及びはん
だバンプの剥がれ試験 実施例1〜4、比較例3及び4で製造したプリント基板
について、はんだバンプ形成後と信頼性試験(ヒートサ
イクル条件)後に、ソルダーレジスト層及びはんだバン
プの剥がれ、クラックなどを検査し、はんだバンプのシ
ェアー強度を測定し、また、チェッカーにて導通試験を
行い、断線、短絡の有無を判定した。結果を表2に示
す。
【0156】
【表2】
【0157】表2に示すように、実施例1〜4のプリン
ト配線板は、比較例3及び5の配線板と比べ、いずれ
も、ソルダーレジスト層及びはんだバンプの剥がれ、ク
ラックがなく、導通試験及びはんだバンプのシェアー強
度に優れていた。また、信頼性試験後も、ソルダーレジ
スト層及びはんだバンプの強度が十分に保て、断線、短
絡等が無かった。
【0158】
【発明の効果】上述したように、本発明のプリント配線
板では、所定形状の粗化面がはんだパッド用導体回路の
表面に形成されており、この粗化面を介してソルダーレ
ジスト層が強固に密着しており、はんだバンプ形成部で
ソルダーレジスト層が除去されて、導体回路とソルダー
レジスト層との接触面積が少なくなった場合や、導体回
路が微細配線からなり、配線密度が疎の状態でも、導体
回路とソルダーレジスト層との十分な密着性を確保する
ことができる。
【0159】また、本発明のプリント配線板では、はん
だバンプ形成用の開口部に露出する粗化面上に、ソルダ
ーレジスト樹脂の残さが残らず、バンプ下金属との密着
性に優れ、はんだバンプ形成部に導通不良を引き起こさ
ない。
【0160】さらに、本発明のプリント配線板は、はん
だパッド用導体回路の粗化面が金属層で被覆されること
によって、ソルダーレジスト層との密着性やバンプ下金
属との密着性に優れた形状及び強度が保持されているの
で、はんだバンプの強度が著しく高まり、はんだバンプ
の脱落を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明にかかる一例の粗化面の図面代用写真
である。
【図2】 本発明にかかる他の例の粗化面の図面代用写
真である。
【図3】 本発明にかかる更に他の例の粗化面の図面代
用写真である。
【図4】 本発明にかかる粗化面の摸式図である。
【図5】 本発明にかかる粗化面の摸式図である。
【図6】 本発明にかかる粗化面の摸式図である。
【図7】 本発明にかかる粗化面の摸式図である。
【図8】 本発明にかかる粗化面の摸式図である。
【図9】 本発明にかかる他の粗化面の断面図である。
【図10】 本発明にかかる他の粗化面の断面図であ
る。
【図11】 本発明にかかる他の粗化面の断面図であ
る。
【図12】 本発明にかかる他の粗化面の断面図であ
る。
【図13】 本発明にかかる一例の多層プリント配線板
の製造工程図である。
【図14】 本発明にかかる一例の多層プリント配線板
の製造工程図である。
【図15】 本発明にかかる一例の多層プリント配線板
の製造工程図である。
【図16】 本発明にかかる一例の多層プリント配線板
の製造工程図である。
【図17】 本発明にかかる一例の多層プリント配線板
の製造工程図である。
【図18】 本発明にかかる一例の多層プリント配線板
の製造工程図である。
【図19】 本発明にかかる一例の多層プリント配線板
の製造工程図である。
【図20】 本発明にかかる一例の多層プリント配線板
の製造工程図である。
【図21】 本発明にかかる一例の多層プリント配線板
の製造工程図である。
【図22】 本発明にかかる一例の多層プリント配線板
の製造工程図である。
【図23】 本発明にかかる一例の多層プリント配線板
の製造工程図である。
【図24】 本発明にかかる一例の多層プリント配線板
の製造工程図である。
【図25】 本発明にかかる一例の多層プリント配線板
の製造工程図である。
【図26】 本発明にかかる一例の多層プリント配線板
の製造工程図である。
【図27】 本発明にかかる一例の多層プリント配線板
の製造工程図である。
【図28】 本発明にかかる一例の多層プリント配線板
の製造工程図である。
【図29】 本発明にかかる一例の多層プリント配線板
の製造工程図である。
【図30】 本発明にかかる一例の多層プリント配線板
の製造工程図である。
【図31】 本発明にかかる他の例の多層プリント配線
板の断面図である。
【図32】 針状合金からなる粗化層の図面代用写真で
ある。
【符号の説明】 1 錨状部 2 窪み部 3 稜線 4 基板 5 銅箔 6 銅張積層板 7 ドリル孔 8 内層銅パターン(下層導体回路) 9 スルーホール 10,10a,11,11a,23,24,32 粗化
面 12,15,18 配線基板 13,14 樹脂層 16,17 粗化層 19 接着剤層 20,26 黒円 21,35 フォトマスクフィルム 22 開口(バイアホール形成用開口) 25 無電解銅めっき膜 27 感光性ドライフィルム 28 めっきレジスト 29 電解銅めっき膜 30 導体回路 31 バイアホール 33 ソルダーレジスト用組成物 34 円パターン(マスクパターン) 36 はんだパッド部分 37 バイアホールとそのランド部分 38 ソルダーレジスト層 39,43 プリント配線板 40,52 ニッケルめっき層 41,53 金めっき層 42,54 はんだバンプ(はんだ体) 51 金属層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5E314 AA27 AA32 BB06 FF02 FF05 FF17 GG11 5E319 BB07 GG20 5E343 AA17 AA18 AA23 BB23 BB34 BB35 BB43 BB44 BB45 BB48 BB49 BB54 BB55 BB72 CC34 CC45 CC50 DD02 DD43 EE53 GG03 5E346 AA15 HH11

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 はんだパッド用導体回路と前記はんだパ
    ッド用導体回路上のソルダーレジスト層とを備えてお
    り、はんだ体を設けるための開口部が前記ソルダーレジ
    スト層に形成されているプリント配線板において、 前記はんだパッド用導体回路が、第二銅錯体と有機酸と
    を含有するエッチング液によって処理された粗化面を有
    しており、前記粗化面が、チタン、亜鉛、鉄、インジウ
    ム、タリウム、コバルト、ニッケル、スズ、鉛、ビスマ
    ス及び貴金属からなる群より選ばれる少なくとも1種の
    金属の金属層によって被覆されており、前記ソルダーレ
    ジスト層が前記金属層上に設けられていることを特徴と
    する、プリント配線板。
  2. 【請求項2】 はんだパッド用導体回路と前記はんだパ
    ッド用導体回路上のソルダーレジスト層とを備えてお
    り、はんだ体を設けるための開口部が前記ソルダーレジ
    スト層に形成されているプリント配線板において、 前記はんだパッド用導体回路が粗化面を有しており、前
    記粗化面が複数の錨状部と窪み部と稜線とを有し、前記
    錨状部と前記窪み部と前記稜線とが分散形成されてな
    り、隣り合う前記錨状部が前記稜線によって繋がってな
    るとともに、前記窪み部が、前記錨状部と前記稜線とに
    よって囲まれてなり、前記粗化面が、チタン、亜鉛、
    鉄、インジウム、タリウム、コバルト、ニッケル、ス
    ズ、鉛、ビスマス及び貴金属からなる群より選ばれる少
    なくとも1種の金属の金属層によって被覆されており、
    前記ソルダーレジスト層が前記金属層上に設けられてい
    ることを特徴とする、プリント配線板。
  3. 【請求項3】 前記はんだパッド用導体回路の線幅が、
    50μm以下であることを特徴とする、請求項1又は2
    記載のプリント配線板。
  4. 【請求項4】 前記金属層が、0.01〜1μmの厚み
    を有することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一
    項記載のプリント配線板。
  5. 【請求項5】 前記窪み部が、金属結晶粒子のエッチン
    グによって形成されていることを特徴とする、請求項2
    記載のプリント配線板。
  6. 【請求項6】 前記窪み部が、略多面体形状に抉られて
    いることを特徴とする、請求項2記載のプリント配線
    板。
  7. 【請求項7】 前記稜線が、隣り合う金属結晶粒子の脱
    落によって形成されていることを特徴とする、請求項2
    記載のプリント配線板。
  8. 【請求項8】 前記稜線が枝分かれしていることを特徴
    とする、請求項2又は4記載のプリント配線板。
  9. 【請求項9】 前記稜線が尖っていることを特徴とす
    る、請求項2記載のプリント配線板。
  10. 【請求項10】 前記錨状部が、前記錨状部の周囲の金
    属結晶粒子のエッチングによって形成されていることを
    特徴とする、請求項2記載のプリント配線板。
  11. 【請求項11】 前記各錨状部が各々分散しており、前
    記錨状部が、前記窪み部と前記稜線とによって囲まれて
    いることを特徴とする、請求項2又は4記載のプリント
    配線板。
  12. 【請求項12】 前記粗化面が、0.5〜10μmの最
    大粗度(Rmax)を有することを特徴とする、請求項
    1又は2記載のプリント配線板。
  13. 【請求項13】 前記粗化面が、25μm当り、平均
    2〜100個の前記錨状部と、平均2〜100個の前記
    窪み部とを有していることを特徴とする、請求項2記載
    のプリント配線板。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008503885A (ja) * 2004-06-25 2008-02-07 エプコス アクチエンゲゼルシャフト セラミック導体路板の形成方法

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