JP5101026B2 - 導電膜形成方法、導電性パターン形成方法、及び多層配線板の製造方法 - Google Patents
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Description
多層プリント配線板を製造する方法としては、従来、内層回路板の表面に、ガラス布等の基材に絶縁樹脂等を含浸してなるプリプレグを介して銅箔を重ね、熱板プレスにて加熱一体成形する、いわゆるシーケンシャル積層法という技術が知られている。しかし、このシーケンシャル積層法では、プリプレグの介在を必須とするため所望の薄型配線板を得るのが困難であり、近年の多層プリント配線板の高密度化や薄型化の要請に対応できないのが現状である。
これに対して、近年では、熱板プレスによる加熱加圧成形を必要とせず、絶縁樹脂層に直接導体回路を形成する、いわゆるビルドアップ方式による多層プリント配線板の製造技術が注目を浴びている。このビルドアップ方式による多層プリント配線板の製造方法によれば、導体回路層と絶縁樹脂層とを交互に形成しつつ、積層して多層化するため、層間接着のための介在物が不要な分、配線板の高密度化及び薄型化に対応することができる。
これを改良するため、絶縁樹脂層に粗面化処理を施す前又は後に短波長紫外線を照射する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。これにより、粗面化処理液濡れ性又は粗面化後の無電解めっき触媒の吸着性が向上し、剥離強度の改良は見られるものの、実用上、均一で信頼性の高い微細回路を形成するのに十分な密着強度は得られず、接続信頼性及び良好な導電性が得られていないのが実情である。また、この方法では、レジスト塗布、レジスト露光、エッチング、レジスト剥離などの複雑な工程を必要とし、また、エッチング廃液の問題もあり、環境的見地からも対策が望まれていた。
また更に、前記(d)工程後、電気めっきを行う工程を有することができる。
また更に、前記(D)工程後、電気めっきを行う工程を有することができる。
ポリマーはエポキシ樹脂層表面に共有結合により強固に結合しているため、それを基点として形成されためっき膜(金属膜)はエポキシ樹脂層のエポキシ樹脂と強固に接合し、従来行われていた表面凹凸化処理を行わなくとも高い密着を発現し、剥離強度、導電性、及び接続信頼性に優れている。また表面凹凸化処理されておらず平坦で密着を発現するために、本発明の導電膜形成方法により形成された導電膜、本発明の導電性パターン形成方法により得られた導電性パターン、及び本発明の多層配線板の製造方法により得られた多層配線板は、高周波送電に対して好ましい性能を示す。
特に本発明の方法によれは導電膜、導電性パターン、及び多層プリント配線板として有用なエポキシ樹脂に対して高い密着を示す微細配線を形成することができる。
すなわち、エポキシ樹脂組成物からなるエポキシ樹脂層を形成する際には、機械強度、耐熱性、耐候性、難燃性、耐水性、電気特性等のエポキシ樹脂の特性を強化するために、エポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂組成物を構成する全成分中にエポキシ樹脂を20質量%以上含む。なお、このエポキシ樹脂組成物には、導体の密着強度、導電性の観点から光重合開始剤を含有し、さらに他の樹脂成分や導電性を調整するフィラーを含むコンポジット(複合素材)も使用することができる。
上記エポキシ樹脂組成物に対する上記硬化剤の添加量としては、上記エポキシ樹脂中のエポキシ基に対して、硬化剤の官能基の割合が0.1〜5.0であることが好ましく、0.3〜2.0であることがより好ましい。
本発明において、光重合開始能を有する構造として好ましい(a)芳香族ケトン類としては、「RADIATION CURING IN POLYMER SCIENCE AND TECHNOLOGY」J.P.Fouassier,J.F.Rabek(1993),p77−117記載のベンゾフェノン骨格或いはチオキサントン骨格を有する化合物が挙げられる。例えば、下記化合物が挙げられる。
特公昭47−6416号に記載のα−チオベンゾフェノン化合物、特公昭47−3981号に記載のベンゾインエーテル化合物、例えば、下記化合物が挙げられる。
本発明において、重合開始能を有する構造として好ましい(b)オニウム塩化合物としては、下記一般式(1)〜(3)で表される化合物が挙げられる。
本発明において、光重合開始能を有する構造として好ましい(c)有機過酸化物としては、分子中に酸素−酸素結合を1個以上有する有機化合物のほとんど全てが含まれる。その例としては、メチルエチルケトンパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイド、アセチルアセトンパーオキサイド、1,1,3,3−テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド、ジターシャリーブチルパーオキサイド、ターシャリーブチルパーオキシラウレート、ターシャリーブチルパーオキシカーボネート、3,3’,4,4’−テトラ−(t−ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3’,4,4’−テトラ−(t−アミルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3’,4,4’−テトラ−(t−ヘキシルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3’,4,4’−テトラ−(t−オクチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3’,4,4’−テトラ−(クミルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3’,4,4’−テトラ−(p−イソプロピルクミルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、カルボニルジ(t−ブチルパーオキシ二水素二フタレート)、カルボニルジ(t−ヘキシルパーオキシ二水素二フタレート)等が挙げられる。
本発明において、光重合開始能を有する構造として好ましい、(d)チオ化合物としては、下記一般式(4)で示される構造を有する化合物が挙げられる。
一般式(4)で示されるチオ化合物の具体例としては、下記表1に示すような化合物が挙げられる。
本発明において、光重合開始能を有する構造として好ましい(e)ヘキサアリールビイミダゾール化合物としては、特公昭45−37377号、特公昭44−86516号に記載のロフィンダイマー類、例えば、2,2’−ビス(o−クロロフェニル)−4,4’,5
,5’−テトラフェニルビイミダゾール、2,2’−ビス(o−ブロモフェニル)−4,
4’,5,5’−テトラフェニルビイミダゾール、2,2’−ビス(o,p−ジクロロフ
ェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニルビイミダゾール、2,2’−ビス(o−
クロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラ(m−メトキシフェニル)ビイミダゾー
ル、2,2’−ビス(o,o’−ジクロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェ
ニルビイミダゾール、2,2’−ビス(o−ニトロフェニル)−4,4’,5,5’−テ
トラフェニルビイミダゾール、2,2’−ビス(o−メチルフェニル)−4,4’,5,
5’−テトラフェニルビイミダゾール、2,2’−ビス(o−トリフルオロフェニル)−
4,4’,5,5’−テトラフェニルビイミダゾール等が挙げられる。
本発明において、光重合開始能を有する構造として好ましい、(f)ケトオキシムエステル化合物としては、3−ベンゾイロキシイミノブタン−2−オン、3−アセトキシイミノブタン−2−オン、3−プロピオニルオキシイミノブタン−2−オン、2−アセトキシイミノペンタン−3−オン、2−アセトキシイミノ−1−フェニルプロパン−1−オン、2−ベンゾイロキシイミノ−1−フェニルプロパン−1−オン、3−p−トルエンスルホニルオキシイミノブタン−2−オン、2−エトキシカルボニルオキシイミノ−1−フェニルプロパン−1−オン等が挙げられる。
本発明において、光重合開始能を有する構造として好ましい、(g)ボレート化合物の例としては、下記一般式(5)で表される化合物を挙げることができる。
本発明において、光重合開始能を有する構造として好ましい、(h)アジニウム塩化合物としては、特開昭63−138345号、特開昭63−142345号、特開昭63−142346号、特開昭63−143537号、及び特公昭46−42363号に記載のN−O結合を有する化合物群を挙げることができる。
本発明において、光重合開始能を有する構造として好ましい、(i)活性エステル化合物としては、特公昭62−6223号に記載のイミドスルホネート化合物、特公昭63−14340号、特開昭59−174831号に記載の活性スルホネート類を挙げることができる。
本発明において、光重合開始能を有する構造として好ましい、(j)炭素ハロゲン結合を有する化合物としては、下記一般式(6)及び(7)に記載の化合物を挙げることができる。
本発明において、光重合開始能を有する構造として好ましい(k)ピリジウム類化合物の例としては、下記一般式(8)で表される化合物を挙げることができる。
この芳香族ケトン類の中でも下記構造の芳香族ケトン類がより好ましい。
また、感度を高める目的で光ラジカル重合開始剤に加えて、増感剤を用いてもよい。増感剤としては、具体的には、n−ブチルアミン、トリエチルアミン、トリ−n−ブチルホスフィン、およびチオキサントン誘導体等が含まれる。高分子光ラジカル発生剤としては、特開平9−77891号、特開平10−45927号に記載の活性カルボニル基を側鎖に有する高分子化合物を使用することができる。
以下に、エポキシ樹脂組成物が、エポキシ基を有するモノマーと、光重合開始基を有するモノマーとの共重合体として構成される場合の具体的例を示すが、本発明で用いられるエポキシ樹脂組成物はこれらに限定されるものではない。
なお、下記共重合体を示す一般式(C)〜(N)中、x、yは、モル分率を表し、x+y=100(x≠0、y≠0)である。
このようなラジカル発生機能を有するために、エポキシ樹脂組成物は、ラジカル重合性の二重結合を有する化合物を含有しても良い。
上記エポキシ樹脂組成物に含まれる、ラジカル重合性の二重結合を有する化合物とは、アクリレート化合物、もしくはメタアクリレート化合物である。
本発明に用いうるアクリレート化合物〔(メタ)アクリレート〕としては、分子内にエチレン性不飽和基であるアクリロイル基を有するものであれば特に制限はないが、硬化性、及び強度向上の観点から、多官能モノマーであることが好ましい。
多価アルコールの例には、エチレングリコール、1,4−シクロヘキサノール、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、ジペンタエリスリトール、1,2,4−シクロヘキサノール、ポリウレタンポリオールおよびポリエステルポリオールが含まれる。なかでも、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトールおよびポリウレタンポリオールが好ましい。
この場合、使用される有機溶剤としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等の酢酸エステル類、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン等を挙げることができる。中でもケトン類が好ましく、メチルエチルケトン、シクロヘキサノンがより好ましい。有機溶剤は単独で使用しても良いし、2種以上の混合溶剤として使用しても良い。
有機溶剤の含有量としては、全組成物中の20重量%〜90重量%が好ましく、30重量%〜60重量%がより好ましい。
本発明の導電膜形成方法は、(a)絶縁基板上に、前記したエポキシ樹脂組成物から成るエポキシ樹脂層を形成する工程と、(b)該エポキシ樹脂層表面上に、全面またはパターン状にエネルギーを付与して、無電解めっき触媒またはその前駆体と相互作用する官能基を有するポリマーを全面にまたはパターン状に結合させてポリマーを形成する工程と、(c)該ポリマーに無電解めっき触媒またはその前駆体を付与する工程と、(d)無電解めっきを行い、導電膜を形成する工程と、を有している。
相違点は、多層配線板の製造方法における(d’)工程では、グラフトポリマー形成領域に選択的に無電解めっきによる金属膜を施して第1の導電性パターン及びバイアホールを形成した後に、このバイアホールにより第2の導電性パターンと第1の導電性パターンとを電気的に接続して導電経路を形成することによって多層配線板を製造するが、上記(c)工程、上記(d)工程、上記導電性パターン形成方法における上記(C)工程、及び上記(D)工程では、バイアホール及び導電経路の形成は含まず、グラフトポリマー形成領域に選択的に無電解めっきを施すことによって導電膜または導電性パターンを形成する。
この絶縁基板としては、例えば、金属板(例えばアルミニウム、亜鉛、銅等)、シリコン基板、プラスティックフィルム(例えば、二酢酸セルロース、三酢酸セルロース、プロピオン酸セルロース、酪酸セルロース、酢酸酪酸セルロース、硝酸セルロース、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリビニルアセタール、ポリイミド、エポキシ樹脂等)、リジッドな絶縁基板(ガラスエポキシ基板等)が挙げられる。これらは単体の基板であっても良いし、複合基板でも良い。複合基板としては、例えば金属膜がラミネートもしくは蒸着されたプラスティックフィルムやエポキシ基板、金属膜あるいは金属パターンが層間に形成されたエポキシ基板等が含まれる。これらの中で、ポリイミドフィルム、エポキシ樹脂を主成分とするエポキシ基板等が特に好ましい。また、多層配線板製造に適用される絶縁基板としては、エポキシ樹脂を主成分とする絶縁基板が特に好ましい。
この第1の導電性パターンの形成方法は任意であり、銅張積層板をエッチングして銅パターンとするか、もしくはレジストを介する無電解めっきを施して銅パターンとする方法など、公知の方法により形成されたものであっても、後述する第2の導電性パターンと同様に、グラフトポリマーパターンを利用して形成されたものであってもよい。
なお、本発明の導電膜形成方法における(a)工程、及び導電性パターン形成方法における(A)工程では、上記絶縁性基板上にエポキシ樹脂層を形成する。
なお、エポキシ樹脂層を形成する前に第1の回路層間の凹部にエポキシ樹脂を埋込み、基板表面を予め平滑化することができる。これにより、エポキシ樹脂層の厚みが均一となり、その後の工程における信頼性が得られる。
エポキシ樹脂層のTgが150℃未満であると、エポキシ樹脂層の加熱時の寸法変化が大きい、はんだ耐熱性に劣るという問題があり、230℃より高いと膜が脆くなりやすい、吸水性が高くなるなどのデメリットが発生し、耐熱性とトレードオフの関係になりやすいという問題がある。
上記範囲のTgを有する絶縁性樹脂としては、熱硬化性樹脂を挙げることができ、具体的にはエポキシ樹脂、ビスマレイミド樹脂、シアネート樹脂等を挙げることができる。
絶縁性樹脂層の線膨張係数が80ppmより高いと、熱時の寸法変化が大きく発生する応力が大きい。従って、耐クラック性に劣るという問題があり、20ppm未満であっても、同様な問題がある。
低誘電正接材料の採用については、「エレクトロニクス実装学会誌」第7巻、第5号、P397(2004年)に詳細に記載されているとおりであり、特に低誘電正接特性を有する絶縁材料を採用することが高速化の観点から好ましい。
なお、エポキシ樹脂層の1GHzにおける誘電率は、更に好ましくは2.5以上3.1以下の範囲内であり、1GHzにおける誘電正接は、0.004以上0.028以下の範囲内であることが更に好ましい。
本発明に用いられるエポキシ樹脂層は、選択されるエポキシ樹脂組成物の特性により、一般的に回路との密着性向上などを目的としてしばしば行われる電子線照射、プラズマ照射、グロー処理などの高エネルギー付与による表面活性化処理を行うことなく、二重結合化合物を接触させ、エネルギー付与するのみで簡易に表面グラフトが形成されることを特徴とするが、得られる表面グラフト材料の特性を考慮すればエポキシ樹脂層表面は平滑であることが好ましく、この観点からは、本発明における樹脂層表面は何らの表面処理、前処理を行うことなく使用されることが好ましい。
なお、本発明の多層配線板の製造方法では、絶縁基板上に第1の回路(第1の導電性パターン)を形成した後に、その上にビルドアップにより配線板(多層配線板)を製造する場合には、必要に応じエポキシ樹脂層(=絶縁性基板)と第1の回路との密着性を上げるために第2のエポキシ樹脂層の裏面に接着層を設けてもよい。
接着層には、例えば、従来の接着性樹脂が用いられ、適当な樹脂流れ性を有し、強固な接着性を実現できるものであれば公知の技術を適用することができる。また、接着層は、金属微小粒などの適当な導電性粒子を含む、導電性接着層であってもよい。
なお、本発明の多層配線板の製造方法では、この(b’)工程に先立って或いはこの(b’)工程の後に、以下に詳述する(c’)エポキシ樹脂層にバイアホール用開口を形成する工程を実施する。
以下にグラフトポリマーパターンの形成方法について、詳細に説明する。
本発明の導電膜形成方法、導電性パターン形成方法、及び多層配線板の製造方法では、エポキシ樹脂層表面に、二重結合を有する化合物を塗布し、紫外線照射によりエネルギーを付与して、該樹脂層表面と直接結合するグラフトポリマーを生成させる。
エポキシ樹脂層の表面に塗布される二重結合化合物としては、重合性基を有するモノマー、マクロマー、あるいは二重結合を有する高分子化合物のいずれも用いることができる。これらの化合物は公知のものを任意に使用することができる。これらのうち、本発明において特に有用な化合物は重合性基を有し、かつ極性官能基を有する化合物である。この極性官能基により、形成されたグラフトポリマーに、親水性或いは無電解めっき触媒(前駆体)との相互作用性などの特性を付与することができる。極性官能基としては、カルボキシル基、水酸基、アミノ基、スルホン酸基、ホスホン酸基、アミド基、などの親水性基をあげることができる。
二重結合を有する高分子化合物は重合性基のほかにも、前記したようにカルボキシル基などの、極性基、或いは、表面に導入しようとする機能性材料と相互作用性可能な官能基を有することが好ましい。
重合性基を有する高分子化合物の有用な重量平均分子量は500〜50万の範囲で、特に好ましい範囲は1000〜5万の範囲である。
また、製造方法の観点からは、ポリマーを用いて塗布法により二重結合化合物をエポキシ樹脂層表面に接触させる場合には、均一な厚みの高分子塗布膜が容易に形成され、モノマー塗布の場合に必要とする塗布液保護用カバーが不要となり、二重結合化合物を任意の厚みで均一に接触させることが可能となるため、形成されるグラフトポリマーの均一性が向上し、製造適性に優れるという利点をも有するものである。このような理由から、大面積、或いは大量の製造においては、二重結合を有するポリマー(高分子化合物)を用いることが製造適性上特に有用である。
また、二重結合前駆体を有するモノマーとしては2−(3−クロロ−1−オキソプロポキシ)エチルメタクリレー卜や、特開2003−335814号公報に記載の化合物(i−1〜i−60)が使用することができ、これらの中でも、特に下記化合物(i−1)が好ましい。
エポキシ樹脂層表面に生成されるグラフトポリマー(表面グラフトポリマー)は、一般的に表面グラフト重合と呼ばれる手段を用いて作製される。
グラフト重合とは高分子化合物鎖上に活性種を与え、これによって重合を開始する別の単量体を更に重合させ、グラフト(接ぎ木)重合体を合成する方法であり、特に活性種を与える高分子化合物が固体表面を形成する時には表面グラフト重合と呼ばれる。
従って、浸漬法及び塗布法のいずれであっても、用いられる二重結合化合物含有組成物は、好ましくは、主成分として二重結合を有する化合物及び溶媒又は分散媒のみからなる組成物であり、他の化合物を含む場合であっても、所望により塗布性や面状性などの液体組成物の物性の向上を目的とした界面活性剤などに限ることが好ましい。塗布法を用いる場合でも、塗布後、乾燥により溶剤を除去した後露光を行うことが好ましい。
使用できる溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、エチレングリコール、グリセリン、プロピレングリコールモノメチルエーテルの如きアルコール系溶剤、酢酸の如き酸、アセトン、シクロヘキサノンの如きケトン系溶剤、ホルムアミド、ジメチルアセトアミドの如きアミド系溶剤、などが挙げられる。
エポキシ樹脂層表面に活性点を発生させ、グラフトを生成させるためのエネルギー付与方法としては、紫外線の照射や、γ線、電子線などの放射線照射等を用いることができる。例えば、UVランプ、ブラックライトなどによる光照射が可能である。
光源としては、例えば、水銀灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ、ケミカルランプ、カーボンアーク灯、等がある。また、g線、i線、Deep−UV光も使用される。
エネルギー付与に要する時間としては、目的とするグラフトポリマーの生成量及び光源により異なるが、通常、10秒〜5時間の間である。
また、高解像度のパターンを形成するための好ましい露光光源としては、254nm、365nmの露光波長を有し、平行光露光しうる水銀灯(低圧、中圧、高圧、超高圧)が挙げられ、平行光にて露光するコンタクトアライナーと称する方法で行うことが一般的である。また、他の露光方法としては、光学系を用いた光ビーム走査露光、マスクを用いた露光などが挙げられ、所望のパターンの解像度に応じた露光方法をとればよく、パターン形成されたマスクフィルムをエポキシ樹脂層表面に密着させ、マスクフィルムを介して露光するか、走査露光を行えばよい。紫外線は比較的短波長であるため、平行光源を用いることで、パターン幅100μm以下、好ましくは3〜25μmのものを形成することで、マスクフィルムのパターンに応じた高精細なパターンを形成することが可能である。
形成されるグラフト膜は、膜厚が0.1〜2.0g/m2の範囲にあることが好ましく、0.3〜1.0g/m2 がさらに好ましく、最も好ましくは、0.5〜1.0g/m2の範囲である。
このようなグラフトポリマーパターン形成領域は、極性基、或いは無電解めっき触媒(前駆体)との相互作用性基を有することで、無電解めっきを行う場合に優れためっき受容性を有する領域となる。
開口部を形成する加工方法としては、公知のドリルマシン、ドライプラズマ装置、炭酸ガスレーザー、UVレーザー、エキシマレーザー等を用いた方法が例示されるが、中でも、UV−YAGレーザー、エキシマレーザーを用いる方法が、小径かつ良好な形状のビア形成が可能なためより好ましい。なお、炭酸ガスレーザーなどを用いる方法のように、レーザー加熱による分解にてビア用開口部を形成する場合には、さらにデスミア処理を行うことがより好ましい。デスミア処理により、後工程におけるビア内部の導電層形成をより良好に行うことができる。
本発明の導電膜形成方法、導電性パターン形成方法、及び多層配線板の製造方法における、(c)工程、(C)工程、及び(d’)工程では、グラフトポリマーに無電解めっき触媒またはその前駆体を付与し、(d)工程及び(D)工程では、無電解めっきを行い、導電膜または導電性パターンを形成する。
<無電解めっき触媒>
本工程において用いられる無電解めっき触媒とは、主に0価金属であり、Pd、Ag、Cu、Ni、Al、Fe、Coなどが挙げられる。本発明においては、特に、Pd、Agがその取り扱い性の良さ、触媒能の高さから好ましい。0価金属を前記グラフトパターン上(相互作用性領域)に固定する手法としては、例えば、グラフトパターン上のこれら無電解めっき触媒(前駆体)と相互作用する官能基(相互作用性基)と、相互作用するように荷電を調節した金属コロイドを、相互作用性領域に適用する手法が用いられる。一般に、金属コロイドは、荷電を持った界面活性剤又は荷電を持った保護剤が存在する溶液中において、金属イオンを還元することにより作製することができる。金属コロイドの電荷は、ここで使用される界面活性剤又は保護剤により調節することができ、このように電荷を調節した金属コロイドを、グラフトパターンが有する相互作用性基と相互作用させることで、グラフトパターン上に選択的に金属コロイド(無電解めっき触媒)を吸着させることができる。
本工程において用いられる無電解めっき触媒前駆体とは、化学反応により無電解めっき触媒となりうるものであれば、特に制限なく使用することができる。主には上記無電解めっき触媒で用いた0価金属の金属イオンが用いられる。無電解めっき触媒前駆体である金属イオンは、還元反応により無電解めっき触媒である0価金属になる。無電解めっき触媒である金属イオンは、基材へ付与した後、無電解めっき浴への浸漬前に、別途還元反応により0価金属に変化させて無電解めっき触媒としてよいし、無電解めっき触媒前駆体のまま無電解めっき浴に浸漬し、無電解めっき浴中の還元剤により金属(無電解めっき触媒)に変化させてもよい。
無電解めっきとは、めっきとして析出させたい金属イオンを溶かした溶液を用いて、化学反応によって金属を析出させる操作のことをいう。
本工程における無電解めっきは、例えば、前記無電解めっき触媒がパターン状に付与された基板を水洗して余分な無電解めっき触媒(金属)を除去した後、無電解めっき浴に浸漬して行なう。使用される無電解めっき浴としては一般的に知られている無電解めっき浴を使用することができる。
無電解めっき浴に用いられる金属の種類としては、銅、すず、鉛、ニッケル、金、パラジウム、ロジウムが知られており、中でも、導電性の観点からは、銅、金が特に好ましい。
また、上記金属に合わせて最適な還元剤、添加物がある。例えば、銅の無電解めっきの浴は、銅塩としてCu(SO4)2、還元剤としてHCOH、添加剤として銅イオンの安定剤であるEDTAやロッシェル塩などのキレート剤が含まれている。また、CoNiPの無電解めっきに使用されるめっき浴には、その金属塩として硫酸コバルト、硫酸ニッケル、還元剤として次亜リン酸ナトリウム、錯化剤としてマロン酸ナトリウム、りんご酸ナトリウム、こはく酸ナトリウムが含まれている。また、パラジウムの無電解めっき浴は、金属イオンとして(Pd(NH3)4)Cl2、還元剤としてNH3、H2NNH2、安定化剤としてEDTAが含まれている。これらのめっき浴には、上記成分以外の成分が入っていてもよい。
また、めっき浴への浸漬時間としては、1分〜3時間程度であることが好ましく、1分〜1時間程度であることがより好ましい。
本発明における無電解めっきの実施後に、電気めっき処理を行うことができる。即ち、無電解めっき処理を用いて金属膜を形成した場合、形成された金属膜を電極として、さらに電気めっきを行うことができる。これにより基板との密着性に優れた金属膜パターンをベースとして、そこに新たに任意の厚みをもつ金属膜を容易に形成することができる。この工程を付加することにより、パターン状の金属膜を目的に応じた厚みに形成しうるため、所望の特性を有する導電性パターンを形成することが可能となる。
本発明における電気めっきの方法としては、従来公知の方法を用いることができる。なお、本工程の電気めっきに用いられる金属としては、銅、クロム、鉛、ニッケル、金、銀、すず、亜鉛などが挙げられ、導電性の観点から、銅、金、銀が好ましく、銅がより好ましい。
導電性材料を埋め込む方法としては、無電解めっき法あるいは塗布法が挙げられる。これらの方法をとる理由は、無電解めっき法や塗布法によれば、ビアの内面のような微細空間にも比較的均一かつ容易に導電性を形成することが可能であるためである。
例えば、ビアを前記金属材料で構成する場合には、特に好適には、触媒をビア内部に付与して、化学的な金属めっき法(無電解めっき法)を行う。この金属めっきはグラフト表面を金属めっき処理する際に同時に行うことが好適である。
また、レジスト塗布やエッチングなどの複雑な工程を必要とせず、さらに、エッチング処理を行わずに高精細パターンが形成できるため、エッチング廃液の処理の必要がなく、環境的観点からも好ましい製造方法といえる。
(実施例1)
まず、サブトラクティブ法によりガラスエポキシ銅張積層板上に第1の回路層(第1の導電性パターン)を形成した。次いで、(a’)この第1の回路層上に、以下に示す液状のエポキシ樹脂層形成材料をカーテンコーターにて塗布し、110℃で、20分間乾燥し、その後、170℃の温度条件下において30分間で硬化して、厚さが45μmのエポキシ樹脂層を形成した。なお、エポキシ樹脂層形成材料の成分組成は以下のとおりである。
(A)エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン製、エピコート806、エポキシ当量167) :16.7質量部
(B)アミノトリアジンノボラック樹脂(大日本インキ化学工業(株)製フェノライトLA7052、不揮発分62質量%、不揮発分のフェノール性水酸基当量
120) :6.6質量部
(C)フェノキシ樹脂(不揮発分40質量%、東都化成(株)、FX293)
:30.5質量部
(D)2−エチル−4−メチルイミダゾール(和光純薬工業製) :0.18質量部
(E)シクロヘキサノン(和光純薬工業製) :23質量部
(F)重合開始剤A(重量平均分子量:46000) :3.5質量部
なお、重合開始剤Aは、本発明のエポキシ樹脂組成物に含有される光重合開始剤に相当し、特開平9−77891に記載の方法で合成することができる。
9.5質量%であった。
(b)次に、エポキシ樹脂層表面に二重結合を有する高分子化合物を下記の条件で塗布した。
前記のようにして得られたエポキシ樹脂表面に二重結合性化合物としてアクリル基とカルボキシル基とを有する、側鎖に重合性基を持つ親水性ポリマー(P−1、下記合成例により得る)を含む水溶液をロッドバー#6で塗布し、100度1分乾燥することで2μm厚のグラフトポリマー前駆体層を設けた。
<塗布液組成物1>
・側鎖に重合性基を持つ親水性ポリマー(P−1) 3.1g
・水 24.6g
・1−メトキシ−2−プロパノール 12.3g
ポリアクリル酸(平均分子量25、000)18gを、ジメチルアセトアミド(DMAC)300gに溶解し、そこに、ハイドロキノン0.41gと、2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネート19.4gと、ジブチルチンジラウレート0.25gと、を添加し、65℃、4時間反応させた。得られたポリマーの酸価は7.02meq/gであった。その後、1mol/l(1N)の水酸化ナトリウム水溶液でカルボキシル基を中和し、酢酸エチルを加えポリマーを沈殿させ、よく洗浄して、側鎖に重合性基を持つ親水性ポリマー18.4g(P−1)を得た。
このようにして得られた基板表面に回路パターンに応じたマスクを密着させ、以下の条件で全面にエネルギーを付与し、エポキシ基板に直接結合するグラフトポリマーがパターン状に形成された材料を得た。
エネルギー付与は、アルゴン雰囲気下で、1500W高圧水銀灯(UVX−02516S1LP01,ウシオ電気(株)製,254nmにおける光強度38mW/cm2)を使用し、5分間全面に照射することにより実施した。光照射後、支持体をイオン交換水でよく洗浄した。その後,5wt%重曹水に5分間浸漬した後,水洗した。
得られた基板を、硝酸銀(和光純薬製)1質量%の水溶液に1分浸漬した後、蒸留水で洗浄した。その後、下記組成の無電解めっき浴にて、60℃で20分間無電解めっきを行った。
・蒸留水 180mL
・硫酸銅・5水塩 1.9g
・EDTA・2Na 5.6g
・NaOH 1.6g
・PEG1000 0.02g
・ホルマリン 1.0g
引き続き、下記組成の電解めっき浴にて、3A/dm2の電流密度で20分間電気めっきを行い、厚さ8μmの電解銅めっき層を形成し、150℃で60分間のアフターベークを行った。このようにして第2の回路層を得ることにより、多層プリント配線板を製造した。
この多層プリント基板においては、前記めっき処理によりビアホール用開口部内にも導電性回路が形成されていることが確認された。
・蒸留水 1300mL
・硫酸銅・5水塩 133g
・濃硫酸 340g
・塩酸 0.25mL
・カッパ−グリームPCM(メルテックス(株)製) 9mL
エポキシ樹脂層形成材料として下記の材料を用いた以外は実施例1と同様にして多層プリント配線板を製造した。
(エポキシ樹脂層形成材料の組成)
(A)エポキシ樹脂(日本化薬製、NC3000、エポキシ当量275) 30質量部
(B)アミノトリアジンノボラック樹脂(大日本インキ化学工業(株)製フェノライトLA7052、不揮発分62質量%、不揮発分のフェノール性水酸基当量
120) :7.1質量部
(C)フェノキシ樹脂(不揮発分35質量%、東都化成(株)、YP−50EK35)
:50質量部
(D)2−エチル−4−メチルイミダゾール(和光純薬工業製) :0.29質量部
(E)シクロヘキサノン(和光純薬工業製) :40質量部
(F)IRGACURE2959(チバスペシャルティケミカルズ):5.8質量部
なお、Tg,線膨張係数、引張り破断伸び、誘電正接、及び誘電率は、実施例1と同様の測定方法及び測定条件において測定した。
エポキシ樹脂層形成材料として下記の材料を用いた以外は実施例1と同様にして多層プリント配線板を製造した。
(A)エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン製、エピコート807、エポキシ当量170) :16.7質量部
(B)アミノトリアジンノボラック樹脂(大日本インキ化学工業(株)製フェノライトLA7052、不揮発分62質量%、不揮発分のフェノール性水酸基当量
120) :6.6質量部
(C)フェノキシ樹脂(不揮発分40質量%、東都化成(株)、FX293)
:32質量部
(D)2−エチル−4−メチルイミダゾール(和光純薬工業製) :0.18質量部
(E)メチルエチルケトン(和光純薬工業製) :60質量部
(F)重合開始剤B(重量平均分子量:35000) :6質量部
(G)球形シリカ(平均粒径1μm、アミノシラン処理) :25質量部
また、重合開始材Bの、該エポキシ樹脂層中含まれる全固形分に対する含有量は、
9.3質量%であった。
なお、Tg,線膨張係数、引張り破断伸び、誘電正接、及び誘電率は、実施例1と同様の測定方法及び測定条件において測定した。
エポキシ樹脂層形成材料として下記の材料を用いた以外は実施例1と同様にして多層プリント配線板を製造した。
(A)エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン製、エピコート806、エポキシ当量167) :16.7質量部
(B)アミノトリアジンノボラック樹脂(大日本インキ化学工業(株)製フェノライトLA7052、不揮発分62質量%、不揮発分のフェノール性水酸基当量
120) :6.6質量部
(C)フェノキシ樹脂(不揮発分40質量%、東都化成(株)、FX293)
:32質量部
(D)2−エチル−4−メチルイミダゾール(和光純薬工業製) :0.18質量部
(E)シクロヘキサノン(和光純薬工業製) :60質量部
(F)重合開始剤A(重量平均分子量:46000) :6質量部
(G)球形シリカ(平均粒径1μm、アミノシラン処理) :25質量部
9.3質量%であった。
なお、Tg,線膨張係数、引張り破断伸び、誘電正接、及び誘電率は、実施例1と同様の測定方法及び測定条件において測定した。
ポリイミドフィルム(東レ・デュポン(株)製、カプトン500H、厚さ128μm)上に、実施例1と同じ組成のエポキシ樹脂層形成材料を、コーティングバーを用いて塗布し、その後、170℃の温度条件下において30分間で硬化して、厚さが8μmのエポキシ樹脂層を形成した。
なお、Tg,線膨張係数、引張り破断伸び、誘電正接、及び誘電率は、実施例1と同様の測定方法及び測定条件において測定した。
このようにして得られた基板表面全面に以下の条件でエネルギーを付与し、エポキシ樹脂に直接結合するグラフトポリマーが形成された材料を得た。
エネルギー付与は、アルゴン雰囲気下で、1500W高圧水銀灯(UVX−02516S1LP01,ウシオ電気(株)製,254nmにおける光強度38mW/cm2)を使用し、5分間全面に照射することにより実施した。光照射後、基板をイオン交換水でよく洗浄した。その後,5wt%重曹水に5分間浸漬した後,水洗した。
得られた基板を、硝酸銀(和光純薬製)1質量%の水溶液に1分浸漬した後、蒸留水で洗浄した。その後、実施例1と同じ組成の無電解めっき浴にて、60℃で20分間無電解めっきを行った。
引き続き、実施例1と同じ組成の電解めっき浴にて、3A/dm2の電流密度で20分間電気めっきを行い、厚さ8μmの電解銅めっき層を形成し、100℃で60分間のアフターベークを行った。このようにして導電膜を形成した。
エポキシ樹脂層形成材料として下記の材料を用いた以外は実施例5と同様にして導電膜を作製した。
(A)重合開始剤A(エポキシ樹脂、重量平均分子量:46000):2質量部
(B)ビスフェノールF(東京化成工業製) :2.4質量部
(C)メチルエチルケトン(和光純薬工業製) :15.6質量部
(D)2−エチル−4−メチルイミダゾール(和光純薬工業製) :0.02質量部
なお、Tg,線膨張係数、引張り破断伸び、誘電正接、及び誘電率は、実施例1と同様の測定方法及び測定条件において測定した。
エポキシ樹脂層形成材料として下記の材料を用いた以外は実施例5と同様にして導電膜を作製した。
(A)重合開始剤A(エポキシ樹脂、重量平均分子量:46000):2質量部
(B)4,4’-ジアミノジフェニルスルホン(東京化成工業製) :2.4質量部
(C)メチルエチルケトン(和光純薬工業製) :15.6質量部
(D)2−エチル−4−メチルイミダゾール(和光純薬工業製) :0.02質量部
ポリイミドフィルム(東レ・デュポン(株)製、カプトン500H、厚さ128μm)上に、実施例1と同じ組成のエポキシ樹脂層形成材料をコーティングバーを用いて塗布し、その後、170℃の温度条件下において30分間で硬化して、厚さが8μmのエポキシ樹脂層を形成した。次に、エポキシ樹脂層表面に二重結合を有する高分子化合物を塗布した。二重結合を有する高分子化合物及び塗布方法は実施例1と同じである。
このようにして得られた基板表面に回路パターンに応じたマスクを密着させ、以下の条件で全面にエネルギーを付与し、エポキシ樹脂に直接結合するグラフトポリマーがパターン状に形成された材料を得た。
エネルギー付与は、アルゴン雰囲気下で、1500W高圧水銀灯(UVX−02516S1LP01,ウシオ電気(株)製,254nmにおける光強度38mW/cm2)を使用し、5分間全面に照射することにより実施した。光照射後、支持体をイオン交換水でよく洗浄した。その後,5wt%重曹水に5分間浸漬した後,水洗した。
得られた基板を、硝酸銀(和光純薬製)1質量%の水溶液に1分浸漬した後、蒸留水で洗浄した。その後、実施例1と同じ組成の無電解めっき浴にて、60℃で120分間無電解めっきを行い、厚さ8μmの銅めっき層を形成した。次いで、100℃で60分間のアフターベークを行った。このようにして導電性パターンを作製した。
重合開始剤Aを添加しない以外は、実施例1と同様にして多層プリント配線板を製造した。
重合開始剤(IRGACURE2959)を添加しない以外は、実施例2と同様にして多層プリント配線板を製造した。
重合開始剤Aを添加しない以外は、実施例5と同様にして導電膜を作製した。
重合開始剤Aを添加しない以外は、実施例8と同様にして導電性パターンを作製した。
剥離強度はテンシロン(型番RTM−100、株式会社オリエンテック製)により、JIS C 6481に準拠して、導体(導電性パターン)の剥離強度(Max値、Min値、Ave値)を測定し、最大値と最小値の平均値を、導体の剥離強度とした。
表面抵抗値は、JISK7194に準拠し、表面抵抗計(ロレスタ−EP、型番MCP−T360、三菱化学社(株)社製)を用いて四探針法により測定した。測定結果を表2に示す。
Claims (22)
- (a)絶縁基板上に、1分子中に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂、該エポキシ基と反応する官能基を1分子中に2個以上有する硬化剤、及び光重合開始剤を必須成分として含有する熱硬化性のエポキシ樹脂組成物から成るエポキシ樹脂層を形成する工程と、(b)該エポキシ樹脂層表面上に、全面またはパターン状にエネルギーを付与して、無電解めっき触媒またはその前駆体と相互作用する官能基を有するポリマーを全面にまたはパターン状に生成させる工程と、(c)該生成させたポリマーに無電解めっき触媒またはその前駆体を付与する工程と、(d)無電解めっきを行い、導電膜を形成する工程と、を有することを特徴とする導電膜形成方法。
- 前記エポキシ樹脂が光重合開始能を有する構造を部分構造として含むことを特徴とする請求項1に記載の導電膜形成方法。
- 前記光重合開始剤が高分子化合物であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の導電膜形成方法。
- 前記硬化剤が水酸基またはアミノ基を含有する化合物であることを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載の導電膜形成方法。
- 前記(b)工程が、前記エポキシ樹脂層上に、二重結合を有する化合物、及び無電解めっき触媒またはその前駆体と相互作用する官能基を有する化合物を接触させた後、該エポキシ樹脂層表面全面にまたはパターン状にエネルギーを付与して活性点を発生させ、該活性点を起点として該エポキシ樹脂層表面に、無電解めっき触媒またはその前駆体と相互作用する官能基を有するポリマーを生成させる工程を有することを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか1項に記載の導電膜形成方法。
- 前記エポキシ樹脂層表面に生成したポリマーが、該エポキシ樹脂層表面に直接結合したポリマーである請求項1乃至請求項5の何れか1項に記載の導電膜形成方法。
- 前記(d)工程後、電気めっきを行う工程を有することを特徴とする請求項1乃至請求項6の何れか1項に記載の導電膜形成方法。
- 前記エポキシ樹脂層が、Tg150℃以上230℃以下の範囲内であることを特徴とする請求項1乃至請求項7の何れか1項に記載の導電膜形成方法。
- 前記エポキシ樹脂層が、Tg以下の線膨張係数が20ppm以上80ppm以下の範囲内であることを特徴とする請求項1乃至請求項8の何れか1項に記載の導電膜形成方法。
- 前記エポキシ樹脂層が、引張り破断伸び5%以上15%以下の範囲内であることを特徴とする請求項1乃至請求項9の何れか1項に記載の導電膜形成方法。
- 前記エポキシ樹脂層が、1GHzにおける誘電正接が0.004以上0.03以下の範囲内であることを特徴とする請求項1乃至請求項10の何れか1項に記載の導電膜形成方法。
- 前記エポキシ樹脂層が、1GHzにおける誘電率が2.5以上3.5以下の範囲内であることを特徴とする請求項1乃至請求項11の何れか1項に記載の導電膜形成方法。
- (A)絶縁基板上に、1分子中に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂、該エポキシ基と反応する官能基を1分子中に2個以上有する硬化剤、及び光重合開始剤を必須成分として含有する熱硬化性のエポキシ樹脂組成物から成るエポキシ樹脂層を形成する工程と、(B)該エポキシ樹脂層表面上に、パターン状にエネルギーを付与して、無電解めっき触媒またはその前駆体と相互作用する官能基を有するポリマーをパターン状に生成させる工程と、(C)該生成させたポリマーに無電解めっき触媒またはその前駆体を付与する工程と、(D)無電解めっきを行い、導電性パターンを形成する工程と、を有することを特徴とする導電性パターン形成方法。
- 前記(B)工程が、前記エポキシ樹脂層上に、二重結合を有する化合物、及び無電解めっき触媒またはその前駆体と相互作用する官能基を有する化合物を接触させた後、該エポキシ樹脂層表面にパターン状にエネルギーを付与して活性点を発生させ、該活性点を起点として該エポキシ樹脂層表面に、無電解めっき触媒またはその前駆体と相互作用する官能基を有するポリマーを生成させる工程を有することを特徴とする請求項13に記載の導電性パターン形成方法。
- 前記エポキシ樹脂層表面に生成したポリマーが、該エポキシ樹脂層表面に直接結合したポリマーである請求項13または請求項14に記載の導電性パターン形成方法。
- 前記(D)工程後、電気めっきを行う工程を有することを特徴とする請求項13乃至請求項15の何れか1項に記載の導電性パターン形成方法。
- 前記エポキシ樹脂層が、Tg150℃以上230℃以下の範囲内であることを特徴とする請求項13乃至請求項16の何れか1項に記載の導電性パターン形成方法。
- 前記エポキシ樹脂層が、Tg以下の線膨張係数が20ppm以上80ppm以下の範囲内であることを特徴とする請求項13乃至請求項17の何れか1項に記載の導電性パターン形成方法。
- 前記エポキシ樹脂層が、引張り破断伸び5%以上15%以下の範囲内であることを特徴とする請求項13乃至請求項18の何れか1項に記載の導電性パターン形成方法。
- 前記エポキシ樹脂層が、1GHzにおける誘電正接が0.004以上0.03以下の範囲内であることを特徴とする請求項13乃至請求項19の何れか1項に記載の導電性パターン形成方法。
- 前記エポキシ樹脂層が、1GHzにおける誘電率が2.5以上3.5以下の範囲内であることを特徴とする請求項13乃至請求項20の何れか1項に記載の導電性パターン形成方法。
- (a’)絶縁基板上に、任意に形成された第1の導電性パターン上に、1分子中に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂、該エポキシ基と反応する官能基を1分子中に2個以上有する硬化剤、及び光重合開始剤を必須成分として含有する熱硬化性のエポキシ樹脂組成物から成るエポキシ樹脂層を形成する工程と、(b’)該エポキシ樹脂層の表面に、二重結合を有する化合物、及び無電解めっき触媒またはその前駆体と相互作用する官能基を有する化合物を塗布し、パターン状に紫外光を照射して、該エポキシ樹脂層上にポリマーパターンを形成する工程と、(c’)前記(b’)工程の前又は後に該エポキシ樹脂層にバイアホール用開口を形成する工程と、(d’)該エポキシ樹脂層に無電解めっきを施して、ポリマーパターンに応じた第2の導電性パターン及びバイアホールを形成し、該バイアホールにより、第2の導電性パターンと第1の導電性パターンとを電気的に接続して導電経路を形成する工程と、を含むことを特徴とする多層配線板の製造方法。
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