JP2003253490A - ビアホール及びスルーホールを有する基板のめっき方法 - Google Patents
ビアホール及びスルーホールを有する基板のめっき方法Info
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Abstract
において、簡単な操作で、ビアホール内に効率よくビア
フィリングを形成し、かつスルーホール内にも均一に金
属を析出することができる技術を提供すること。 【解決手段】 ビアホール及びスルーホールを有する基
板を導電化処理した後、酸性銅めっきを行うめっき方法
において、酸性銅めっきを次の条件(1)および(2)
で順次行うことを特徴とするビアホール及びスルーホー
ルを有する基板のめっき方法。 (1) 陰極電流密度5〜10A/dm2で10秒〜5
分間 (2) 陰極電流密度0.5〜3A/dm2で15〜1
80分間
Description
板のめっき方法に関する。さらに詳細には、ブラインド
の微小孔と貫通した微小孔が混在するプリント基板等の
基板において、ブラインドの微小孔であるビアホール
(以下、「ビアホール」という)には十分に金属を充填
し、かつ貫通した微小孔であるスルーホール(以下、
「スルーホール」という)内には均一に金属を析出させ
ることが可能なめっき方法に関する。
ーム機等の電子機器の回路実装法として、ビルドアップ
工法が適用されるようになってきた。このビルドアップ
工法では、積層板にビアホールやスルーホール等の微小
孔が設けられており、この微小孔中に析出させた金属に
よって各回路層間の接続が行われている。
は、従来からビアホールの内側面および底面に金属皮膜
を形成させるビアホールめっきやビアホール内に金属を
充填するビアフィリングによって各層間の接続が施され
ていたが、最近では、ビアホールめっきでは、穴の上に
さらに導体層を積み上げることは難しいとの理由で、ビ
アホール内に電気めっきで金属を充填するビアフィリン
グが主流となっている。
ルーホールの内側面に均一に金属皮膜を形成させるスル
ーホールめっき法により、各層間の接続が行われてい
る。
めっき法は、それぞれほぼ完成された技術ではあるが、
これらの方法をビアホールとスルーホールの混在した基
板に適用することは難しく、大きな問題となっていた。
在する基板に単純にビアフィリングめっきを行うと、ス
ルーホール内部での金属皮膜の均一性が保証できず、性
能的に問題が生じることになる。一方、この問題を避け
るために、スルーホール内の金属皮膜の均一性を重視す
ると、ビアフィリング性能が低下し、めっき処理に長時
間を要することになるという別の問題が生じる。
びスルーホールが混在する基板において、簡単な操作
で、ビアホール内に効率よくビアフィリングを形成し、
かつスルーホール内にも均一に金属を析出することがで
きる技術の提供が求められていた。
題を解決するために鋭意検討を行った結果、電析初期の
一定時間の電流を、それ以降の条件より高電流とするこ
とにより、ビアホールに対しては、ビアホール内に十分
に金属を充填することができ、また、スルーホールに対
しては、スルーホール内に均一に金属を析出することが
可能とすることを見出し、本発明を完成した。
ホールを有する基板を導電化処理した後、酸性銅めっき
をおこなうめっき方法において、酸性めっきを次の条件
(1)および(2)で順次行うことを特徴とするビアホ
ール及びスルーホールを有する基板のめっき方法を提供
するものである。 (1) 陰極電流密度5〜10A/dm2で10秒〜5
分間 (2) 陰極電流密度0.5〜3A/dm2で15〜1
80分間
条件(3)で酸性銅めっきを行うことを特徴とする請求
項第1項記載の基板のめっき方法を提供するものであ
る。 (3) 陰極電流密度0.5〜3A/dm2で5〜40
分間
ち、酸性銅めっき浴組成中から銅成分を除去した溶液中
で、下記条件(4)で電解することを特徴とする請求項
第1項記載の基板のめっき方法をも提供するものであ
る。 (4) 陰極電流密度0.5〜5A/dm2で10秒〜
5分間
ず、ビアホール及びスルーホールを有する基板を導電化
処理することが必要である。
0〜180μm程度、深さ(樹脂層厚さ)30〜100
μm程度のブラインドビアホール及び穴径300〜50
0μmのスルーホールを有するプリント基板等の基板で
ある。具体的な基板の例としては、ICベアーチップが
直接実装されるパッケージ基板等が挙げられる。この基
板には、更にトレンチがあっても良い。
えば無電解めっきによる金属被覆処理、スパッタリン
グ、蒸着または化学気相蒸着法(Chemical Vapor Depos
ition:CVD)により行うことができる。
っき浴で銅めっきされる。本発明においては、このめっ
きにおいて、次の条件(1)および(2)の順で酸性銅
めっきを行うことが必要である。
m2、好ましくは5〜7A/dm2とし、10秒〜5分
間、好ましくは30秒〜2分間めっきを行う(条件
(1))。
m2、好ましくは、0.5〜2A/dm2とし、15〜
180分間、好ましくは45〜180分間めっきを行う
(条件(2))。
めっきの後酸性銅めっきが完了するまで行えばよいが、
電流密度を上記条件(2)の範囲内の一定の電流密度に
固定しても良いし、上記電流密度の範囲内で低電流密度
から階段的に電流密度を上昇させてもよい。
て、条件(1)の電流密度は、条件(2)の電流密度の
2から20倍程度とすることが好ましく、また、条件
(1)のめっき時間は、条件(2)のめっき時間の0.
001から0.2倍程度とすることが好ましい。
(1)の前に、下記条件(3)で電解電解することによ
り、ビアホールの埋め込み性を更に改善することができ
る。
密度0.5〜3A/dm2、好ましくは、1〜2A/d
m2で、5〜40分間、好ましくは10〜30分間電解
することが好ましい。
に先立って、酸性銅めっき浴組成中から銅成分を除去し
た溶液を調整し、該溶液中で下記条件(4)で電解する
ことにより、添加剤を基板に有効に吸着させ、以降のの
電気酸性銅めっきでより効率的な銅めっきを可能にする
できる。
密度0.5〜5A/dm2、好ましくは、0.5〜3A
/dm2で、10秒〜5分間、好ましくは30秒〜3分
間電解することが好ましい。かかる電解が終わった後、
酸性銅めっき浴中で、上記条件(1)および(2)の順
で酸性銅めっきを行えばよい。
きで使用される酸性銅めっき浴としては、特に制限なく
通常使用されている酸性銅めっき浴を利用することがで
きるが、例えば下記の各成分を含有するものであること
が好ましい。
銅イオン源成分としては、通常、酸性溶液において溶解
する銅化合物であれば特に制限なく使用することができ
る。この銅化合物の具体例としては、硫酸銅、酸化銅、
塩化銅、炭酸銅、ピロリン銅や、メタンスルホン酸銅、
プロパンスルホン酸銅等のアルカンスルホン酸銅、イセ
チオン酸銅、プロパノールスルホン酸銅等のアルカノー
ルスルホン酸銅、酢酸銅、クエン酸銅、酒石酸銅などの
有機酸銅及びその塩などが挙げられる。これらの銅化合
物は、1種を単独で使用することもでき、また2種以上
を混合して使用することもできる。
の組成において25〜300g/Lであればよく、好ま
しくは65〜200g/Lである。
は、上記した酸性銅めっき浴で、銅成分を除いたものを
使用すればよい。
有機酸あるいは無機酸を含有させることができる。該有
機酸あるいは無機酸は、銅を溶解しうるものであれば特
に制約なく使用できる。好ましい具体例としては、硫
酸、メタンスルホン酸、プロパンスルホン酸等のアルカ
ンスルホン酸類、イセチオン酸、プロパノールスルホン
酸等のアルカノールスルホン酸類、クエン酸、酒石酸、
ギ酸などの有機酸類などが挙げられる。これらの有機酸
または無機酸は、1種を単独で使用するすることもで
き、また2種以上を混合して使用することもできる。
性銅めっき浴の組成において、25〜300g/Lであ
ればよく、好ましくは50〜200g/Lである。
ることが好ましく、その濃度は塩素濃度として10〜1
00mg/Lであり、特に30〜70mg/Lとするこ
とが好ましい。
として、一般にポリマー成分といわれる成分、キャリア
ー成分またはブライトナー成分といわれる成分およびレ
ベラーといわれる成分を含有させることができる。
は、例えば次のものが挙げられる。
レングリコール
ック型界面活性剤
0から100の数を示す)
ニック型界面活性剤
の数を示す)
レングリコール・グリセリルエーテル
の数を示す)
レングリコール・ジアルキルエーテル
の低級アルキル基を示し、n5は2から200の数を示
す)
単独で、もしくは2種以上を混合して用いることがで
き、その濃度としては、5〜100mg/L程度、好ま
しくは10〜100mg/L程度である。
成分の具体例としては、例えば次のものが挙げられる。
ルキルスルホン酸塩
アルキレン基を示し、M 1はアルカリ金属を示す)
ホ有機化合物
は不飽和のアルキレン基を示し、X1およびY1は硫酸
塩残基またはリン酸塩残基を示す)
カルバミン酸誘導体
3の低級アルキル基、L 4は炭素数3から6のアルキレ
ン基を示し、X2は硫酸塩残基またはリン酸塩残基を示
す)
しくは複数を混合して用いることができ、その濃度とし
ては、5〜20mg/L程度、好ましくは10〜15m
g/L程度である。
ば次のものが挙げられる。
キレンイミン
アルキレン基を示し、n 6およびm5は1から200の
数を示す)
ロキシエチル−2−アルキルイミダゾリン塩
のアルキル基を示し、X 3はハロゲン原子を示す)
ミン及びその誘導体
炭素数1から3の低級アルキル基を示す)
バイオレットまたはクリスタルバイオレット及びそれら
の誘導体
びR15は水素原子または炭素数1から3の低級アルキ
ル基を示し、X4はハロゲン原子を示す)
スブラック及びその誘導体
18は水酸基、アミノ基、ヒドロキシフェニル基または
ヒドロキシフェニルジアゾ基を示し、X5はハロゲン原
子を示す)
ヌスグリーン
ル基から成る群から選択された基、X−は塩素、臭素、
ヨウ素、フッ素、硫酸、重硫酸および硝酸イオンから成
る群から選択されたアニオン、YはH、−NH2、−N
(CH3)2および−N=N−Z、Zはフェニル、ナフ
チルから成る群から選択された芳香族基並びにアミノ
基、アルキル置換アミノ基、ヒドロキシおよびアルコキ
シ置換基によって置換されるフェニルおよびナフチル基
である)
独で、もしくは2種以上を混合して用いることができ、
その濃度としては、5〜20mg/L程度、好ましくは
10〜15mg/L程度である。
めっき時間以外の条件は、一般的なもので良く、例え
ば、酸性銅めっき浴の浴温は、15〜35℃程度、好ま
しくは20〜30℃である。また、一般には、エアレー
ションによる攪拌を行うことが好ましい。
ホール及びスルーホールを完全に埋めるまでの時間は、
スルーホール及びビアホールの直径や、その深さにより
異なるが、例えば穴の直径がφ300μmのスルーホー
ル及び穴の直径がφ150mmで、深さが50μmであ
るビアホールを完全に埋めるためには、まず、5A/d
m2の電流密度で1分程度酸性銅めっきし、その後 1
A/dm2の電流密度で90分間酸性銅めっきすればよ
く、このときの表面(ビアホール及びスルーホール以外
の部分)のめっき厚は、25μm程度となる。
ル及びスルーホールを有する基板を導電化処理した後
に、酸性銅めっきを行う際に、まず最初に、上記の成分
(a)〜(d)を含有する酸性銅めっき浴を用い、酸性
銅めっきを、これも上記した条件(1)及び(2)で順
次行い(これを第1めっきと呼ぶ)、次いで、下記の成
分(a)〜(e)を含有する酸性銅めっき浴を用いて、
再び酸性銅めっきを下記条件(1)及び(2)で順次行
うことにより(これを第2めっきとよぶ)、ビアホール
内のビアフィリングの形成と、スルーホール内への均一
な金属を析出をさらに優れたものとすることができる。
(e)を含有する酸性銅めっき浴から、いわゆるレベラ
ー成分である成分(e)を除いためっき浴でめっきを行
うことで、スルーホールやビアホールに対して均一にめ
っきを行う役割を果たす。次いで、第2めっきとして、
成分(a)〜(e)を含有した酸性銅めっき浴を用いて
第2めっきを行うことにより、ビアホールに対してフィ
リングを優先的に行い、スルーホール及びビアホールに
対して、効率よくビアフィリングを形成し、かつスルー
ホール内にも均一に金属を析出することが可能となるの
である。
っき浴成分は、上記した(a)〜(d)成分(第1めっ
き)および(a)〜(e)成分(第2めっき)を用いれ
ばよく、各成分の濃度も上記した範囲のものを用いるこ
とができる。また、めっき条件の条件(1)及び条件
(2)についても、上記した陰極電流密度及びめっき時
間の範囲の条件を用いることができる。ただし、条件
(2)のめっき時間については、第1めっきにおいて
は、10〜75分間行えばよく、15〜60分間が好ま
しい。また、第2めっきにおいては、30〜200分間
行えばよく、45〜180分間行うことが好ましい。さ
らに、それ以外のめっき浴の条件も、上記したものと同
様であり、例えば、酸性銅めっき浴の浴温は、15〜3
5℃程度、好ましくは20〜30℃であり、一般には、
エアレーションによる攪拌を行うことが好ましい。更に
また、上記成分の他に塩素イオンが存在することが好ま
しいことも同様で、その濃度は塩素濃度として10〜1
00mg/Lであり、特に30〜70mg/Lとするこ
とが好ましい。
するが、本発明はこれら実施例等に何ら制約されるもの
ではない。
性の評価(1):サイズ5cm×2cm、厚さ7.3m
銅張りエポキシ樹脂プリント基板に、図1で模式的に示
すようにφ500μm、φ300μmのスルーホール及
び直径φ180μm、φ150μm、φ100μm、深
さ75μmのブラインドビアホールをあけ、テストピー
ス基板とした。このテストピース基板について、まず無
電解銅めっきを行い、ビアホール及びスルーホール内壁
及び基板の表面に無電解銅層を0.5μmの厚さで形成
した(以下、「導電化処理」という)。この無電解銅め
っきには、ライザトロンプロセス(荏原ユージライト社
製)を用いた。
ス基板を、下記組成の酸性銅めっき浴(I)を用い、以
下の電析条件1〜3を用いて硫酸銅めっきを行ない電解
銅層を形成した。なお、ここで使用した電析条件のうち
3は、一般的なプリント基板用硫酸銅めっきの電析条件
である。
て、スルーホール部及びビアホール部の断面状態を顕微
鏡により観察した。この結果を図2〜図7に示した。
m2で3分間、その後1A/dm2で75分間酸性銅め
っきを行った。
2で20分間、その後5A/dm2で1分間、更に1A
/dm2で120分間酸性銅めっきを行った。
3A/dm2で30分間酸性銅めっきを行った。
かなように、電析条件1及び2で酸性銅めっきを行った
テストピース基板は、ビアホール内に金属を充填し、か
つスルーホール内にも均一に金属が析出されていた。特
に、電析条件2で酸性銅めっきを行ったものは、直径が
180μmのビアホールに対しても、十分に金属を充填
することができ、表面全体を平坦にめっきすることがで
きた。
3で酸性銅めっきを行ったテストピース基板は、スルー
ホール内壁左右の膜厚差が大きく、またコーナー部片側
の膜厚が薄く、スルーホール内に均一に金属を析出する
ことができなかった。また、ビアホール内のめっきも、
ビアホールの径が大きくなるにつれて、ビアホール内に
金属を充填するのが困難であった。
性の評価(2):実施例1で用いたものと同仕様のテス
トピース基板を使用して、これも実施例1と同様にライ
ザトロンプロセスを用いて無電解めっきを施した。
ス基板を、下記組成の酸性銅めっき浴(II)を用い、下
記電析条件4を用いて硫酸銅めっきを行ったあと(第1
めっきと呼ぶ)、さらに、実施例1用いた酸性銅めっき
浴(I)を用いて、下記電析条件5を用いて硫酸銅めっ
きを行い(第2めっきと呼ぶ)、電解銅層を形成した。
なお、酸性銅めっき浴(II)は、実施例1で用いた酸性
銅めっき浴(I)より、レベラー成分の添加剤(ヤヌス
グリーン)を除いたものである。
て、スルーホール部及びビアホール部の断面状態を顕微
鏡により観察した。第2めっき後の断面写真を図8及び
図9、第1めっき後の断面写真を図10及び図11に示
した。
m2で1分間、その後1A/dm2で30分間酸性銅め
っきを行った。
2で20分間、その後1A/dm2で90分間酸性銅め
っきを行った。
ら明らかなように、電析条件4及び5で2種類の酸性銅
めっき浴を用いて酸性銅めっきを行ったテストピース基
板は、ビアホール内に金属を充填し、かつスルーホール
内にも均一に金属が析出されており、上記実施例1での
電析条件1及び2の結果と比較しても、より優れたもの
であった。
スルーホール及びビアホールの断面状態を示すものであ
る。このように、本実施例のプロセスでは、まず、第1
めっきにより、スルーホールやビアホールに対して均一
にめっきを行い、その後、第2めっきを行い、ビアホー
ルに対してフィリングを優先的に行い、スルーホール及
びビアホールに対して、効率よくビアフィリングを形成
し、かつスルーホール内にも均一に金属を析出すること
が可能とするのである。
ールとスルーホールが混在する基板に対して、効率よく
ビアフィリングを形成し、かつスルーホール内にも均一
に金属を析出することが可能となる。従って、ビルドア
ップ基板などの高性能で信頼性の高い微細パターンを有
したプリント基板を、効率よく簡便に製造することがで
きるものである。
ホール及びスルーホールを模式的に示した図面である。
きを行った後のスルーホール部の断面状態を示した写真
である。
きを行った後のビアホール部の断面状態を示した写真で
ある。
きを行った後のスルーホール部の断面状態を示した写真
である。
ホール部の断面状態を示した写真である。
ーホール部の断面状態を示した写真である。
ホール部の断面状態を示した図面である。
スルーホール部の断面状態を示した写真である。
ビアホール部の断面状態を示した図面である。
のスルーホール部の断面状態を示した写真である。
のビアホール部の断面状態を示した写真である。
Claims (10)
- 【請求項1】 ビアホール及びスルーホールを有する基
板を導電化処理した後、酸性銅めっきを行うめっき方法
において、酸性銅めっきを次の条件(1)および(2)
で順次行うことを特徴とするビアホール及びスルーホー
ルを有する基板のめっき方法。 (1) 陰極電流密度5〜10A/dm2で10秒〜5
分間 (2) 陰極電流密度0.5〜3A/dm2で15〜1
80分間 - 【請求項2】 条件(1)の前に、下記条件(3)で酸
性銅めっきを行うことを特徴とする請求項第1項記載の
基板のめっき方法。 (3) 陰極電流密度0.5〜3A/dm2で5〜40
分間 - 【請求項3】 酸性銅めっきに先立ち、酸性銅めっき浴
組成中から銅成分を除去した溶液中で、下記条件(4)
で電解することを特徴とする請求項第1項記載の基板の
めっき方法。 (4) 陰極電流密度0.5〜5A/dm2で10秒〜
5分間 - 【請求項4】 酸性銅めっきに用いるめっき浴が以下の
成分(a)〜(e) (a) 50〜200g/Lの銅イオン (b) 50〜200g/Lの有機酸または無機酸 (c) 5〜100mg/Lの、ポリプロピレングリコ
ール、プルロニック型界面活性剤、テトロニック型界面
活性剤、ポリエチレングリコール・グリセリルエーテル
またはポリエチレングリコール・ジアルキルエーテルか
らなる群から選ばれる1種または2種以上の成分、 (d) 5〜20mg/Lの、スルホアルキルスルホン
酸ナトリウム、ビススルホ有機化合物およびジチオカル
バミン酸誘導体からなる群から選ばれる1種または2種
以上の成分 (e) 5〜20mg/Lの、ポリアルキレンイミン、
1−ヒドロキシエチル−2−アルキルイミダゾリンクロ
ライド、オーラミンおよびその誘導体、メチルバイオレ
ットおよびその誘導体、クリスタルバイオレットおよび
その誘導体、ヤノスブラックおよびその誘導体並びにヤ
ノスグリーンおよびその誘導体からなる群から選ばれる
1種または2種以上の成分を含有するものである請求項
第1項または第2項記載の基板のめっき方法。 - 【請求項5】 成分(a)の銅イオン源として、硫酸
銅、酸化銅、塩化銅、炭酸銅、ピロリン酸銅、アルカン
スルホン酸銅、アルカノールスルホン酸銅および有機酸
銅からなる群から選ばれる銅化合物の1種または2種以
上を使用する請求項第3項記載の基板のめっき方法。 - 【請求項6】 成分(b)の有機酸または無機酸とし
て、硫酸、アルカンスルホン酸およびアルカノールスル
ホン酸からなる群から選ばれる1種または2種以上を用
いる請求項第3項または第4項記載の基板のめっき方
法。 - 【請求項7】 酸性銅めっき浴中の塩素濃度が10〜1
00mg/Lである請求項第1項ないし第5項のいずれ
かの項記載の基板のめっき方法。 - 【請求項8】 成分(b)の有機酸または無機酸が硫酸
である請求項第1項ないし第6項の何れかの項記載の基
板のめっき方法。 - 【請求項9】 導電化処理を、無電解金属めっき、スパ
ッタリング、蒸着または化学気相蒸着法(CVD)によ
り行う請求項第1項ないし第6項のいずれかの項記載の
基板のめっき方法。 - 【請求項10】 ビアホール及びスルーホールを有する
基板を導電化処理した後、酸性銅めっきを行うめっき方
法において、最初に、下記の成分(a)〜(d)を含有
する酸性銅めっき浴を用いて、酸性銅めっきを下記条件
(1)及び(2)で順次行い、次いで、下記の成分
(a)〜(e)を含有する酸性銅めっき浴を用いて、酸
性銅めっきを下記条件(1)及び(2)で順次行うこと
を特徴とするビアホール及びスルーホールを有する基板
のめっき方法。 (a) 50〜200g/Lの銅イオン (b) 50〜200g/Lの有機酸または無機酸 (c) 5〜100mg/Lの、ポリプロピレングリコ
ール、プルロニック型界面活性剤、テトロニック型界面
活性剤、ポリエチレングリコール・グリセリルエーテル
またはポリエチレングリコール・ジアルキルエーテルか
らなる群から選ばれる1種または2種以上の成分、 (d) 5〜20mg/Lの、スルホアルキルスルホン
酸ナトリウム、ビススルホ有機化合物およびジチオカル
バミン酸誘導体からなる群から選ばれる1種または2種
以上の成分 (e) 5〜20mg/Lの、ポリアルキレンイミン、
1−ヒドロキシエチル−2−アルキルイミダゾリンクロ
ライド、オーラミンおよびその誘導体、メチルバイオレ
ットおよびその誘導体、クリスタルバイオレットおよび
その誘導体、ヤノスブラックおよびその誘導体並びにヤ
ノスグリーンおよびその誘導体からなる群から選ばれる
1種または2種以上の成分 (1) 陰極電流密度5〜10A/dm2で10秒〜5
分間 (2) 陰極電流密度0.5〜3A/dm2で10〜1
80分間
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