JPH09118996A - 電気めっき法 - Google Patents
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Abstract
の高い電気めっきを行う。 【解決手段】 銅と絶縁材料とが露出した材料に、特定
の炭素粒子またはパラジウム化合物を付着させた後、銅
をマイクロエッチングして銅表面の特定の炭素粒子また
はパラジウム化合物を除去し、ついで電気めっきする方
法であって、マイクロエッチング剤として、(1)硫酸
5〜60%(重量%、以下同様)、過酸化水素3〜35
%およびホスホン基含有アミンまたはその塩0.01〜
10%を含有する水溶液、または(2)硫酸5〜60
%、過酸化水素3〜35%、ホスホン基含有アミンまた
はその塩0.01〜10%および前記ホスホン基含有ア
ミンを除くアミン0.1〜10%を含有する水溶液を用
いる方法。
Description
(以下、単に銅という)と絶縁材料とが表面に露呈した
材料に有用な電気めっき法に関する。特に、プリント基
板のスルーホールの電気めっきに有用な電気めっき法に
関する。
ント基板では、基板にスルーホールと呼ばれる貫通孔を
あけ、その内壁をめっきすることで、基板表裏に設けら
れた回路同士(両面板)あるいは各層間の回路同士(多
層板)を接続することが行なわれている。
め、スルーホールの内壁は、その全面が絶縁材料(両面
板)、もしくは導電体と絶縁材料とが交互に積層してい
るため(多層板)、直接電気めっきできず、一般に無電
解銅めっきした後、電気めっきすることが行なわれてい
る。しかしながら、無電解めっきには下記のような欠点
がある。 (1)比較的長い工程時間を必要とする。 (2)多数の処理浴を常時監視する必要がある。(浴の
成分を個々に補給する必要がある。処理浴が汚染に対し
て非常に敏感なので、前工程で用いた成分が持ち込まれ
ないように充分注意する必要がある。) (3)多数の洗浄浴が必要であり、しかも多量の洗浄水
を必要とする。 (4)廃水処理に費用がかかる。
使用しない方法として、本発明者らは、先に特開平6−
280089号において、スルーホール内壁に導電性の
グラファイト層を形成した後、銅表面のグラファイト層
のみを除去し、ついで電気めっきする方法を提案してい
る。また、特表平5−504167号や特開平6−33
0378号には、パラジウムコロイドやパラジウム化合
物を用いて絶縁材料表面に導電層を形成し、電気めっき
する方法が開示されている。
法によれば、無電解めっきを使用しないでスルーホール
内壁に直接電気めっきすることができ、信頼性の高いめ
っき皮膜を形成することができる。しかしながら、この
方法によっても作業条件によってはめっき皮膜にボイド
(金属が付着していない部分)が生じたり、インナーレ
イヤーコンタミネーション(多層板の内層銅表面上に残
ったグラファイト皮膜、以下、インナーコンタミとい
う)が残り、熱衝撃を受けた場合にその上に電気めっき
された皮膜が剥離する等の不具合が生じることがある。
また、特表平5−504167号や特開平6−3303
78号に開示されている貴金属を用いる方法において
も、同様の問題が生じている。
089号で提案した電気めっき法によって形成されるめ
っき皮膜の信頼性をさらに向上させるべく鋭意検討を重
ねた結果、前記グラファイト層の除去、さらにはパラジ
ウム層の除去にきわめて有効なマイクロエッチング剤を
用いる電気めっき法を見出し、本発明を完成するに至っ
た。
%(重量%、以下同様)、過酸化水素3〜35%および
ホスホン基含有アミンまたはその塩0.01〜10%を
含有する水溶液からなる銅のマイクロエッチング剤、ま
たは硫酸5〜60%、過酸化水素3〜35%、ホスホン
基含有アミンおよび前記ホスホン基含有アミン以外のア
ミン0.1〜10%を含有する水溶液からなる銅のマイ
クロエッチング剤を用いる銅と絶縁材料とが表面に露出
した材料に電気めっきする方法であって、(a)前記露
出した材料に、平均粒子径が最大2μmのグラファイト
粒子および平均粒子径が最大1μmのカーボンブラック
粒子のうちの少なくとも1種(以下、特定の炭素粒子と
いう)を含有する水分散液を接触させ、該特定の炭素粒
子を付着させた後、(b)前記マイクロエッチング剤を
用いて銅をエッチングすることにより、銅表面上の特定
の炭素粒子を除去し、(c)ついで、前記粒子が除去さ
れた銅および銅合金と絶縁材料の表面上に残存する特定
の炭素粒子からなる層とを導電層として電気めっきする
ことを特徴とする電気めっき法に関する。さらに本発明
は、(d)銅と絶縁材料とが露出した材料に、パラジウ
ム化合物を含有する水分散液または水溶液を接触させ、
該パラジウム化合物を付着させた後、(e)前記マイク
ロエッチング剤を用いて銅をエッチングすることによ
り、銅表面上のパラジウム層を除去し、(f)ついで、
パラジウム層が除去された銅と絶縁材料の表面上に残存
するパラジウム層を導電層として電気めっきすることを
特徴とする電気めっき法に関する。
ッチング剤を説明する。
含有量は5〜60%、好ましくは10〜40%である。
前記含有量が5%未満では共存する過酸化水素濃度が高
いときに銅表面が汚くなり、次の電気めっきで不良を生
じる原因になる場合があり、60%をこえると硫酸銅の
析出が起こりやすくなる。
素の含有量は3〜35%、好ましくは5〜25%であ
る。前記含有量が3%未満ではインナーコンタミが残る
場合があり、35%をこえるとボイドが生じやすくな
る。
グスピードを抑制してエッチング量の管理を容易にする
ために、ホスホン基含有アミンまたはその塩が配合され
る。前記ホスホン基含有アミンの具体例としては、例え
ばニトリロ2酢酸(メチレンホスホン酸)、ニトリロ酢
酸ジ(メチレンホスホン酸)、ニトリロトリ(メチレン
ホスホン酸)、エチレンジアミン−N,N’−ジ(メチ
レンホスホン酸)、エチレンジアミン−N,N’−2酢
酸−ジ(メチレンホスホン酸)、エチレンジアミンテト
ラ(メチレンホスホン酸)、シクロヘキサン−1,2−
ジアミノテトラ(メチレンホスホン酸)、N,N’−ビ
ス(2−ヒドロキシベンジル)エチレンジアミン−N,
N’−ビス(メチレンホスホン酸)等があげられ、その
塩の具体例としては,例えばナトリウム塩、カリウム塩
などがあげられる。前記ホスホン酸基含有アミンまたは
その塩は2種以上を併用してもよい。前記ホスホン基含
有アミンまたはその塩の含有量は0.01〜10%、好
ましくは0.01〜7%である。前記含有量が0.01
%未満ではボイドを生じやすくなり、10%をこえると
銅表面にムラや変色が生じやすくなる。
ッチング後の表面の再酸化を防止するために、ホスホン
基含有アミン以外のアミンを配合してもよい。前記アミ
ンに特に限定はなく、従来から銅エッチング剤に再酸化
防止、サイドエッチング防止、過酸化水素の分解防止等
を目的として配合される種々のアミンを使用することが
できる。前記アミンの具体例としては、例えばモノエチ
ルアミン、モノブチルアミン、ジブチルアミン、トリブ
チルアミン、エチルヘキシルアミン、シクロヘキシルア
ミン、ジフェニルアミン、モノエタノールアミン、ジエ
タノールアミン、トリエタノールアミン、エチレンジア
ミン、これらのアルキレンオキサイド付加物、例えばシ
クロヘキシルアミンエチレンオキサイド付加物、ポリオ
キシプロピレンエチレンジアミン、N−(β−アミノエ
チル)エタノールアミン、N−(β−アミノエチル)プ
ロパノールアミン、テトラ(2−ヒドロキシプロピル)
エチレンジアミン等があげられる。これらホスホン基含
有アミン以外のアミンは2種類以上を併用してもよく、
0.1〜10%、好ましくは0.1〜3%含有される。
前記含有量が0.1%未満では銅表面にムラや変色が生
じやすくなり、10%を超えるとボイドが生じやすくな
る。
要に応じて過酸化水素の安定剤、界面活性剤、消泡剤、
有機溶剤等、その他の添加剤を配合してもよい。
本発明の電気めっき法のうち、絶縁材料表面に特定の炭
素粒子を用いて導電層を形成する電気めっき法を説明す
る。
うとする材料、すなわち銅と絶縁材料とが表面に露呈し
た材料に、特定の炭素粒子を含有する水分散液を接触さ
せ、材料の全表面に特定の炭素粒子を付着させる
((a)工程)。
面に露呈した材料としては、例えばプリント基板用の基
材があげられる。前記基材としては、例えば紙基材フェ
ノール樹脂銅張積層板、ガラス基材エポキシ樹脂銅張積
層板、コンポジット銅張積層板、ポリイミド銅張積層
板、フッ素樹脂銅張積層板、フレキシブル用銅張積層板
等があげられる。
粒子としては、平均粒子径が最大2μm、好ましくは最
大1μm、さらに好ましくは最大0.7μmの超微粒子
が使用される。前記平均粒子径が2μmを越えると導電
性が低下し、絶縁材料と電気めっきされる金属の層との
付着性が低下する。一方、カーボンブラック粒子として
は、平均粒子径が最大1μm、好ましくは最大0.5μ
m、さらに好ましくは最大0.3μmの超微粒子が使用
される。前記平均粒子径が1μmを越えるとボイドの発
生する確率が高くなり、めっきの信頼性が低下する。本
発明に用いるグラファイト粒子およびカーボンブラック
粒子の平均粒子径に下限は特になく、前述の上限を越え
ないものであれば使用することがでる。前記グラファイ
ト粒子とカーボンブラック粒子はそれぞれ単独で用いて
もよく、併用してもよい。
は、1〜6%であるのが好ましい。前記含有量が1%未
満ではグラファイト粒子やカーボンブラック粒子の層中
の粒子密度が小さく、充分な導電性が得にくくなり、6
%を越えると絶縁材料と電気めっきされる金属の層との
間で密着不良が生じる傾向がある。
は、特定の炭素粒子のほかに、必要に応じて種々の成分
を配合することができる。前記配合成分としては、例え
ば特定の炭素粒子の絶縁材料表面への付着性を向上させ
るバインダー、前記付着性や液の安定性を向上させる界
面活性剤、液の安定性を向上させる水溶性高分子化合物
等があげられる。
てもよく、無機系バインダーであってもよいが、無機系
バインダーが好ましく、例えばケイ酸ナトリウム、ケイ
酸カリウム等が好ましい。前記バインダーの水分散液中
の含有量は、通常0.05〜5%である。バインダーの
含有量が多すぎると導電性や製膜性が低下する。
ルボン酸系、ポリカルボン酸系、ナフタレンスルホン酸
系、中性リン酸エステル系等のアニオン系界面活性剤が
あげられるが、分散液の状態によっては非イオン系界面
活性剤やカチオン系界面活性剤や両性界面活性剤を使用
してもよい。また、前記水溶性高分子化合物としては、
例えばカルボキシメチルセルロース、でんぷん、アラビ
アゴム等があげられる。さらに、アンモニア、水酸化ナ
トリウム、水酸化カリウム等、好ましくはアンモニアを
添加し、分散液のpHを9〜13程度にするのが好まし
い。
イト粒子の水分散液の場合、湿式でグラファイトを粉砕
・分散・分級して製造したものが、安定した分散性を有
し、粒子径分布範囲が狭いという点で好ましい。
被処理材料表面に接触させる方法に特に限定はなく、例
えば該水分散液をスプレー、浸漬、塗布等の方法で被処
理材料に塗布すればよい。
粒子のうち、銅表面上の特定の炭素粒子を、銅表面を前
記マイクロエッチング剤でエッチングすることにより除
去する((b)工程)。この処理は、銅と絶縁材料の表
面に形成された特定の炭素粒子の層のうち、銅表面の粒
子層は銅と電気めっきされる金属との接着性を低下さ
せ、また特定の炭素粒子は銅よりも導電率が低いため
に、電気抵抗として作用するため、それを除去するため
の処理である。この処理は特定の炭素粒子に直接作用す
るのではなく、その下の銅表面をエッチングすることに
より、特定の炭素粒子を除去するものである。従って、
絶縁材料表面に付着した特定の炭素粒子は、このエッチ
ング処理によって除去されることはなく、残存したまま
となる。
しては、例えば浸漬法、噴流法、スプレー法等があげら
れるが、噴流法が好ましい。また、エッチング量は、好
ましくは1.0μm以下、さらに好ましくは0.7μm
以下、特に好ましくは0.5μm以下である。前記エッ
チング量が1.0μmをこえると銅がオーバーエッチン
グされて銅と非導電体表面の特定の炭素粒子の層との導
通が失われ、ボイドが生じる傾向がある。このように、
エッチング量は少ない方が好ましいが、通常のマイクロ
エッチング剤を用いた場合には、一方においてエッチン
グが不充分となる結果、銅表面に付着している特定の炭
素粒子の除去が不完全となり、上述した作用が得られな
くなる。しかし、前記マイクロエッチング剤を用いた場
合には、その作用は充分解明されていないが、上記の如
く極くわずかなエッチング量でも特定の炭素粒子を充分
に除去することができ、ボイドおよびインナーコンタミ
のない信頼性の高い電気めっきをすることができる。
粒子が除去された銅表面ならびに絶縁材料表面に付着し
た特定の炭素粒子からなる導電層上に、金属が電気めっ
きされる((c)工程)。
例えば通常の電気めっき浴を用い、常温、1.5〜3A
/dm2 、60〜90分間程度の条件でめっきする方法
があげられる。前記めっきされる金属にも特に限定はな
く、例えば銅、ニッケル等、用途に応じて種々の金属を
めっきすることができる。
種プリント基板をはじめとして、銅と絶縁材料とが混在
する種々の材料の電気めっきに適用し得る。しかも、得
られるめっき皮膜は付き回り性が良好で密着性に優れ、
信頼性が高いため、従来困難であったバイアホールと呼
ばれる径0.1〜0.5mmの小径孔の内壁にも、均一
な厚さで付着性がよい信頼性の高い電気めっきを施すこ
とができる。
スルーホール内壁の電気めっきに適用する場合の代表的
な工程を示す。
基材エポキシ樹脂銅張積層板のスルーホール内壁に電気
めっきする場合を説明するが、この場合、次の(1)〜
(6)の工程によって電気めっきが行なわれる。
の清浄化するための処理であり、基板を例えばリン酸エ
ステル等のアニオン系界面活性剤を含むpH9〜12程
度の弱アルカリ液で、35〜65℃で約20〜60秒間
洗浄した後、水洗する。
れたスルーホール内壁への特定の炭素粒子の付着を促進
するための処理であり、例えばポリアミン系、ポリアミ
ド系等のカチオン系界面活性剤を含むpH9〜12程度
の弱アルカリ液で、20〜60℃で約20〜60秒間処
理した後、水洗する。
の炭素粒子を含有する水分散液に、20〜60℃で約3
0〜90秒間浸漬処理し、基板表面に特定の炭素粒子を
付着させる。
0〜60℃で約30〜100秒間浸漬処理した後、水洗
し、乾燥する。この処理により、基板表面に付着した特
定炭素粒子が凝集し、電気抵抗が低下してめっき付き性
が向上する。
のマイクロエッチング液に10〜30℃で約5〜30秒
間浸漬処理して1.0μm以下のエッチングをした後、
水洗し、乾燥する。なお、水洗は、まずスプレー水洗
し、ついで例えば実開平64−26879号に開示され
ているような小径孔の洗浄に適したいわゆる小径孔洗浄
機を用いて水洗する方法が好ましい。
用い、常温、1.5〜3A/dm2 で60〜90分間の
条件でめっきする。
ンディショニング処理とを1工程で行なうことも可能で
ある。この場合、たとえばポリアミン系、ポリアミド系
等のカチオン系界面活性剤、エタノールアミン等の溶剤
を含み、pH9〜12程度の弱アルカリ液で20〜60
℃で約20〜60秒処理した後、水洗すればよい。
用いて導電層を形成する電気めっき法を説明する。該電
気めっき法は、プリント基板の技術分野においてパラジ
ウム系ダイレクトプレーティング法として知られている
電気めっき法であって、本発明では銅表面上のパラジウ
ム層を除去するためのマイクロエッチング工程に前述の
マイクロエッチング剤を用いることを特徴とする。従っ
て、パラジウム化合物を付着させるまでの処理は、通常
のパラジウム系ダイレクトプレーティング法と同等で構
わない。また、使用するパラジウム化合物も同様で、例
えば塩化パラジウムと塩化錫を含有するコロイド、硫化
パラジウムを含有するコロイド、塩化パラジウムとポリ
ビニルピロリドンとを含有するコロイド、種々のパラジ
ウム錯体などがあげられる。
いてパラジウム化合物を除去する。この時のエッチング
量は、前記特定の炭素粒子の場合と同様に、好ましくは
1.0μm以下、更に好ましくは0.7μm以下、特に
好ましくは0.5μm以下である。エッチング方法は浸
漬法、噴流法、スプレー法等があげられるが、噴流法が
好ましい。そして、パラジウム化合物を除去した後に電
気めっきが行われるが、この電気めっきの諸条件も通常
と同様である。
ント基板のスルーホール内壁への電気めっきに好適に適
用し得るが、そのための処理工程は前述した特定の炭素
粒子を付着する方法に準じ、特定の炭素粒子の付着工程
をパラジウム化合物の付着に置き換える事以外は実質的
に同等である。
含浸させた絶縁層とを交互に積層してなり、最外層の2
層の銅箔を含めて6層の銅箔を有する基板(幅約10c
m、長さ約25cm、厚さ1.6mm)であって、直径
0.3〜0.8mmのスルーホール約960個を穿孔し
た基板を下記のように処理した。
0.5%、アミン1.0%、残部水からなる液(クリー
ナー・コンディショナー)に45℃で40秒間浸漬した
後、水洗した(洗浄・コンディショニング)。ついで平
均粒子径0.4μmのグラファイト粒子4.0%、カル
ボキシメチルセルロース0.5%、ケイ酸ナトリウム
0.5%、アニオン系界面活性剤1.0%、残部水から
なり、アンモニアでpH10に調整したグラファイト分
散液に25℃で60秒間浸漬した。ついで硫酸(62.
5%水溶液)10%、残部水からなるpH0.2の水溶
液に20℃で30秒間浸漬した後、水洗した(酸処
理)。ついで表1に示すマイクロエッチング液に25℃
で15秒間浸漬処理をした後、まずスプレー水洗装置、
ついで小径孔洗浄機により水洗し、乾燥した(マイクロ
エッチング)。このマイクロエッチングにより銅が0.
2μmエッチングされた。
2A/dm2 の電流密度で25℃で90分間銅を電気め
っきした。
り、またクロスセクションの観察によりボイドの有無を
調べた結果を表1に示す。また、ソルダーショックテス
ト(JIS C 5012に準じ、オイルを260〜2
65℃のはんだに変えて10サイクル行なった)により
熱衝撃後の基材とめっき皮膜との接続状態を調べた結果
を表1に示す。
施例1と同様にして基板を処理し、評価した。結果を表
1に示す。
カーボンブラック粒子3.0%、カチオン系界面活性剤
1%、残部水からなり、水酸化カリウムでpH10に調
整したカーボンブラック分散液を用いたほかは、実施例
1と同様にして基板を処理し、評価した。結果を表1に
示す。
同様にして基板を処理し、評価した。結果を表1に示
す。なお、比較例1では、めっき皮膜にボイドが認めら
れたため、ソルダーショックテストを行なわなかった。
と同様にして基板を処理し評価した。結果を表2に示
す。
25%、エチレンジアミンテトラ(メチレンホスホン
酸)1%、残部水からなる水溶液を用いた他は、シプレ
イ社のクリムソン法により、下記のように電気めっきし
た。先ず、実施例1で用いた基板をセンシタイザーに4
5℃で5分間浸漬した後、水洗した。次いで、プレアク
チベーターに25℃で2分間浸漬し、更にアクチベータ
ーに45℃で5分間浸漬した。次いで、コンバーターに
25℃で4分間浸漬した後、水洗した。次いで、エンハ
ンサーに25℃で1分間浸漬し、水洗した。次いで、ス
タビライザーに25℃で2分間浸漬し、水洗した。次い
で、前記マイクロエッチング剤に25℃で15秒間浸漬
処理をした後、スプレー水洗装置、更に小径孔洗浄装置
により水洗し、乾燥した。このマイクロエッチングによ
り、銅が0.2μmエッチングされた。得られた基板を
実施例1と同様に電気めっきし、評価した結果、ボイド
は認められず、基材とめっき皮膜との接続状態も良好で
あった。
ッチング剤を用いる本発明の方法により、プリント基板
のスルホールにボイド、インナーコンタミ等のない信頼
性の高い電気めっきをし得ることがわかる。
発明の方法により、銅と絶縁材料とが表面に露呈した材
料に信頼性の高い電気めっきを実施することができる。
本発明の電気めっき法は、特に小径孔を有する多層のプ
リント配線板にも適用し得る信頼性の高いものである。
Claims (6)
- 【請求項1】 銅または銅合金と絶縁材料とが表面に露
出した材料に電気めっきする方法であって、 (a)前記材料に、平均粒子径が最大2μmのグラファ
イト粒子および平均粒子径が最大1μmのカーボンブラ
ック粒子のうちの少なくとも1種を含有する水分散液を
接触させ、該粒子を付着させた後、 (b)硫酸5〜60重量%、過酸化水素3〜35重量%
およびホスホン基含有アミンまたはその塩0.01〜1
0重量%を含有する水溶液からなるマイクロエッチング
剤を用いて銅または銅合金層をエッチングすることによ
り、該銅または銅合金表面上の前記粒子を除去し、 (c)ついで、前記粒子が除去された銅または銅合金と
絶縁材料の表面上に残存する前記粒子からなる層を導電
層として電気めっきすることを特徴とする電気めっき
法。 - 【請求項2】 前記マイクロエッチング剤として、更に
前記ホスホン基含有アミンを除くアミン0.1〜10重
量%を含有する水溶液を用いることを特徴とする請求項
1記載の電気めっき法。 - 【請求項3】 銅または銅合金と絶縁材料とが表面に露
出した材料に電気めっきする方法であって、 (a)前記材料にパラジウム化合物を含有する水分散液
または水溶液を接触させ、該パラジウム化合物を付着さ
せた後、 (b)硫酸5〜60重量%、過酸化水素3〜35重量
%、ホスホン基含有アミンまたはその塩0.01〜10
重量%を含有する水溶液からなるマイクロエッチング剤
を用いて銅または銅合金をエッチングすることにより、
該銅または銅合金表面上のパラジウム層を除去し、 (c)ついで、パラジウム層が除去された銅または銅合
金と絶縁材料の表面上に残存するパラジウム層を導電層
として電気めっきすることを特徴とする電気めっき法。 - 【請求項4】 前記マイクロエッチング剤として、更に
前記ホスホン基含有アミンを除くアミン0.1〜10重
量%を含有する水溶液を用いることを特徴とする請求項
3記載のめっき法。 - 【請求項5】 エッチング量が1.0μm以下であるこ
とを特徴とする請求項1、2、3または4の何れか一項
に記載の電気めっき法。 - 【請求項6】 銅または銅合金と絶縁材料とが表面に露
呈した材料が、スルーホールが形成されたプリント基板
であることを特徴とする請求項1、2、3または4の何
れか一項に記載の電気めっき法。
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