JPS62128594A - 導電回路の形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、回路の高実装密Ｉｌｆ、（ヒに伴って要求
される高品質かつ作業能率に優れた導電回路の形成方法
に関するものである。

（従来の技術） 一般にプリント回路基板を得るに際し、Ｃｕ箔を基板に
貼り合わせたクラシト板にレジス１−印刷・エツチング
を施し所望の回路パターンを得て、必要に応じてこれら
を多層に積層する方法が知られている。しかし、この所
謂サブトラクティブ法は多段な工程を要し、かつ多量の
Ｃｕをエツチングするためにコスト高をまねくばかりで
なく、０．１〜０．２５ｍｍ巾の微細回路を形成する際
には不向きな方法とされている。

これに対し、Ｐｄ触媒化された特殊基板を用い、レジス
ト処理後にＣｕ化学メッキして、−挙に所望バターシを
形成できる所謂アゾ（テイブ法が普及しつつある。この
方法は工程が単純であると同時に、従来法てみられたサ
イドエツチング等の問題がなく、微細な回路パターレの
形成には特に有利とされている。

（発明が解決しようとする問題点） 電子部品の小型・高密度化及び機器、回路の高密度・高
性能化に伴って、回路基板の高密度化、微細パターン化
に対する要求は、近年益々強くなっている。

前記でデイテイブ法は、これらの要求に応えるもので１
よあろが、特殊基板を用いるためコスト高となるばかり
ではなく、電気的特性（絶縁性〕にも問題点が指摘され
ている。即ち該方法においては、部品を搭載しｔコリ、
外部回路との接続等に半田付工程を必要とし、かつ回路
の修理、特殊部品の塔載等では手半田作業が不可欠とさ
れている。

このため、Ｃｕ回路の半田食われ現象が起こり、Ｃｕが
半田に溶解消失し、はなはだしい場合は基板が露出して
しまう。このような現象を防止するために、電気的特性
からは明らかに過剰な厚いＣｕ（例えば３０〜３５μｍ
）が化学メッキされろ。

かかるメッキ工程には２０〜３０時間の長時間を要し、
コスト高となるばかりでなく、基板が、メッキ液に長時
間さらされろ結果、溶出、吸収、腔潤等が併発して基板
の劣化をまねき易い。更には、メッキ工程中に狭い回路
間隙に異常析出するＣｕがショート欠陥を生じ易く、回
路の微細化要求には反することとなる。

従って、予め触媒化された特殊基板を必要とせず、より
安価な普通基板に能率良く高密度な回路を形成すること
が望まれる。又、回路基板で不可避的に問題となる半田
食われのないこと、及び長時間の熱的機械的ストレスに
耐え得る強固な接着力も必要となる。特に半田食われは
、電子部品の高密度実装に理想的な面実装において、解
決すべき重要課題となっている。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上記の現況に鑑みて為されたものである。即
ち、任意の絶縁性基板上にＣｕレジンペーストを印刷し
て所望の回路を形成してから、薄付けＣｕ化学メッキ、
ＮｉＢ、ＮｉＰ、ＣｏＢ、ＣｏＰ又はＮ＋　　Ｃｏ合金
の群から選ばれたいずれかの化合物の化学メッキ、Ｃｕ
化学メッキを順次施して導電回路を形成することを特徴
とするものである。

本発明において、薄付けＣｕ化学メッキはホル７　’Ｊ
　：／等ｔ！ａ元剤とし、ＣｕＳＯ４，ＣｕＣｌ２等の
Ｃｕ”塩、ＥＤＴＡ等のキレート剤、ｐＨ調整剤、ＣＮ
−化物或いはＳ化合物等の安定化剤等が配合されたメッ
キ浴で、通常０．０５〜１．０μｍの厚さに施される。

ＮＩＢ化学メッキを用いる場合はジメチルアミンボラン
、水素化ホウ素酸ナトリウム等のボラン系還元剤、Ｎ　
ｉ　ＳＯ２等のＮｌ　　塩、錯化剤、ｐＨ調整剤、安定
化剤等が配合された。メッキ浴で、通常０．１〜５．０
μｍの厚さに施される。Ｃｕ化学メッキは前記薄付けＣ
ｕ化学メッキの場合と同様のメッキ浴で、通常５〜１５
μｍの厚さに施される。Ｃｕレジンペーストは、Ｃｕ又
はＣｕ　合金’ＦＪとフェノール、エポキシ、ポリイミ
ド、変性フェノキシ等のレジンの他にブチルカルビノー
ル等の溶ＷＩＬ粘度調整剤、安定化剤等が配合され、Ｃ
ｕ又１よＣｕ合金粉とレジンの配合比は、Ｃｕ又はＣｕ
合金粉６０〜９０重量％が用いられる。このＣｕレジン
ペーストはスクリーン印刷された後、１００〜２５０℃
の温度で硬化される。

（作　　用） 本発明において、Ｃｕレジンペース；・はシー；・抵抗
にして５〜１００ｍΩ／口程度の導電性を有すると共に
、薄付けＣｕ化学メッキに対する触媒作用も発揮する。

しかし、Ｃｕレジンペースト中のＣｕ又はＣｕ合金粉の
比が６０重量％にｉ＋！ｔたないときは上記効果に乏し
く、他方９０重量％を超えるときはペースト部の強度が
低下し、いずれも実用的ではない。

ＮｉＢ、　ＣｏＢ、　Ｎ１ＰＳＣｏＰは通常Ｂ又はＰの
成分比が０．１〜１０％の合金メッキのとき、Ｐｄ触媒
を要せず薄付けＣｕ化学メッキ上に直接、メッキするこ
とができる。従ってＮｉＢなどの化学メッキは、基板を
ＰｄＣｌ２浴等て触媒化したとき、絶縁部に吸乃し易い
Ｐｄが誘発するＣｕの異常析出を未然に防ぐこととなる
。更１こ、ＮｉＨなどの化学メッキはｍＷ力、機械的強
度に優れ、又耐食１・丸であるため酸化し難（、後述の
半田性に優れ、かつ半田食われを起こさない。しかし、
ＮｉＢなどの化学メッキの厚さが０．１μｍ未満では上
記効果に乏しいので０．１μｍ以上、実用上は０．１〜
５．０μｍとすることが望ましい。

又、本発明では薄付けＣｕ化学メッキの処理を行うこと
により、Ｃｕレジンペースト上のＮｉＢなどの化学メッ
キの連続被覆が容易となり、ピンホールの少ない健全な
？ｌｌ膜をより薄いメッキ厚で実現することができる。

しかし、薄付けＣｕ化学メッキの厚さが０．０５μｍ未
満の場合は上記の効果が実用上得られず、１．０μｍを
超える場合は租な析出となり不都合が生ずる。

ＮｉＢなどの化学メッキを併用するため、Ｃｕ化学メッ
キの厚さは導電性を主条件に決定することができ、実用
上は５〜１５μｍ程度が望ましい。

本発明方法ではこのＣｕ化学メッキ厚を薄くしても、半
田食われによる絶縁層の露出は全く起こらない。この理
由は、＃４熱性の高いＮ１はＣｕと比へ半田への溶解速
度が１／１０以下と低い故である。

又、メッキ作業時間も従来の半分以下に短縮することが
可能となるが、これはメッキ速度の相違、即ちＣｕの１
〜５　μｍ　／ｈｒに対しＮｉＢなどは５〜１５μｍ／
ｈｒと速いことに起因する。更にＣｕ化学メッキ厚が薄
いことから、前述のＣｕ異常析出の危険度も加速的に減
少し、信頼性の高い微細回路の形成が可能となる。

本発明方法で得られる導電回路の一つの特徴は、部品、
特に半導体素子を直接搭載する際のワイヤーボンド性に
極めて優れている点である。即ち、従来のアディティブ
法で製造した基板ではＣｕ層の下にゴム状接着層を置く
ため、超音波ボンドのエネルギーが吸収されて有効にボ
ンドに使われない。従って、Ｃｕ層は可及的に厚くする
必要があった。これに対し本発明方法で得られるものは
、硬質なＣｕレジンペーストとＮｉＢ層を有するため、
Ｃｕ層が薄くともボンディングキャピラリーを通して加
えられる超音波エネルギーは回路表面とボンディングワ
イヤー間に集中して効率的に使われ、高２度で確実なボ
ンドが容易に実現される。

以上、一層目路の形成方法について説明したが、両面回
路或いはこれらを積層した多層回路の製造にも、本発明
を応用することば可能である。この場合、スルーホール
の代りにＣｕレジンペーストでドリル穴を埋めることに
より能率的に電気的導通を図ることができる。又、第一
層＠路上にＣｕレジノペース）・を用いてスルースフッ
ドを立て、絶縁層を印刷してから、全く同様にして第二
層回路を形成することができる。更に、従来のサブトラ
クティブ法により製造した回路基板上に本発明方法を応
用して多層化することも可能である。

（実　施　例） １）実施例工、　比較例１〜６ ＡＩ板（厚さ１．５ｍｍ１の片面をポリイミド塗膜（厚
さ約５０μｍ）で絶縁して基板とした。平均粒径９μｍ
の球状Ｃｕ粉８０重量％とフェノールレジン２０重量％
に少量のブチルカルビノールアセテートを配合したＣｕ
しンンペーストを用いて回路をスクリーン印刷した。最
小回路中を０．１５繭、回路間隔を０．２ｍｍとし、２
１０℃、１５分間の加熱で硬化した。この回路基板を１
０％ＨＣＩ中に１０分間浸漬しその表面を洗浄後、エン
プレートＣｕ−４０１＆（ジャパンメタルフイニシング
社製）（２０℃）に１０分間浸漬して、約０．３μｍ厚
の薄付けＣｕ化学メッキをした。次に、５Ｂ−５５浴（
日本カニゼン社製）（５６℃、ｐＨ６，９８）に１０分
間浸漬して、約３．５μｍ厚のＮ１Ｂ（８分約０゜９％
）化学メッキをした。次に、ＥＬＣ−Ｎ３浴（上材工業
社製）（６３℃）に２時ｒｗｉ浸漬して、約８μｍ厚の
Ｃｕ化学メッキをした。これを実施例１とする。

比較例１ 実施例１において、薄付けＣｕ化学メッキを欠いて、Ｎ
ｉＢ化学メッキ及びＣｕ化学メッキを施した。

比較例２ 実施例１において、薄付けＣｕ化学メッキをした後、Ｎ
ｉＢ化学メッキを欠いてＣｕ化学メッキを施した。

比較例３ 比較例２において、Ｃｕ化学メッキを８時間行い約３０
μｍのメッキ厚とした。

比較例４ 実施例１において、ＮｉＢ化学メッキ浴の代りにＮｉＰ
化学メッキ浴を用いたが、全（Ｎｉは析出しなかった。

そこで、ＰｄＣｌ２０．１ｇ／ｌ水溶液に３０秒間浸漬
してから水洗し、その後ＮｉＰ化学メッキ浴、Ｃｕ化学
メッキ浴に浸漬し、実施例１と同様にメッキを施した。

比較例５ 後述の特性比較を行うため、市販のサブトラクティブ法
回路基板を用いた。該基板の最小回路中は０．３５ｍｍ
、回路間隔は０．４０ｍｍであり、Ｃｕ箔の厚さは３５
μｍであった。

比較例６ 同様に、市販のアディティブ法基板を用いｔコ。

該基板の最小回路中は０．２０ｍｍ、回路間隔は０．２
５胴であり、Ｃｕメッキ厚は３５μｍであった。

以上て得た各々の回路基板につき、（Ａ）　　１００倍
の実体頴徴鏡を泪いて、回路部のピンボールの有無を調
べた。（Ｂ）　　１００倍の実体顕ｉ敞鏡を用いて、回
路量絶縁部上におけるＣｕの異常析出の有無を調へた。

（ｃ）６０℃、９５％ｒ、ｈ、（相対湿度）のチャ〉バ
ー内に１００時間置き、加湿劣化してから、半田濡れ性
を調へるため、２３０℃の共晶浴に５秒間浸漬した後、
半田付は面の濡れ面積を比較した。（Ｄ）Ａｌ−１％Ｓ
ｉ線（３５μｍφ）を用いてウェッジボンディングを行
い、更に対向してボンドされた二線の両自由端をボンド
してループを形成し、引張強度を測定した。測定値は２
０本のループについての平均引張強度とした。次の表−
１に結果をまとめて示す。

表−１ 上記の表−１より、本発明による実施例１は半田濡れ性
が良好で、ボンド強度大の微細回路であることが明らか
である。従来法による比較例５〜６は、３５μｍの厚い
Ｃｕ層をもつため、半田濡れ性において実施例１と同等
の結果を示したが、ボンド強度に劣りかつ回路はより租
にとどまった。

比較例１〜４は、Ｃｕレジンペース）・を用いる点で実
施例１と共通しているが、本発明条件を欠いているため
、いずれも不都合な点を有している。

２）実施例２〜３．比較例７ 上述のごとく、本発明はＮｉＢ化学メッキの特性を活か
して、Ｃｕレジンペースト応用回路の高性能化を実現し
ている。この点をより明らかにするため、実施例１にお
いてＮｉＢ化学メｙキ厚を１．５６ｍ（実施例２）　、
０．０３μｍ　（実施例３）、０μｍ（比較例７）とし
た試料につし１て、（ｃ）及び（Ｄ）の測定を行った。

次の表−２に結果を示す。

表−２ 以上の説明においては、中間層としてＮｉＢ化学メッキ
を用いた場合についてのみ示したが、Ｎ　＋　Ｐ　。

ＣｏＰ、　ＣｏＢ化学メッキを用いてもほぼ同様の結果
が得られた。

（発明の効果） 本発明はエレクトロニクスの発展に伴って、今後益々大
量に、かつ工業的に強く要求される良性能の高富度（：
敢細導電回路の新規な形成方法であり、従来のことくエ
リチングやレジス）・塗布等の多段多様な工程を要する
ことなく、より一層能率的経済的な製造を可能にするも
のである。しかも得られろ回路基板は半田食われのない
微細回路基板であり、今後の電子部品実装の主流となり
つつある面実装に好適なものであり、本発明の工業的意
義は漸めて大きい。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）絶縁性基板上に導電回路を形成するに際して、（
   ａ）先づ前記基板上に、Ｃｕ又はＣｕ合金粉とレジンと
   から成るペーストにより回路パターンを形成し、（ｂ）
   その上に、薄付けＣｕ化学メッキを施し、（ｃ）さらに
   その上にＮｉＢ、ＮｉＰ、ＣｏＢ、ＣｏＰ又はＮｉ−Ｃ
   ｏ合金の群から選らばれたいずれかの化合物の化学メッ
   キの中間層を介在させ、（ｄ）次いで前記中間層上に所
   望厚さのＣｕ化学メッキを施すことを特徴とする導電回
   路の形成方法。
2. （２）前記ペースト中のＣｕ又はＣｕ合金粉含有量を６
   ０〜９０重量％とすることを特徴とする特許請求の範囲
   第（１）項記載の導電回路の形成方法。
3. （３）前記薄付けＣｕ化学メッキの厚さを０．０５〜１
   ．０μｍとすることを特徴とする特許請求の範囲第（１
   ）項記載の導電回路の形成方法。
4. （４）前記ＮｉＢあるいはＣｏＢの化学メッキの中間層
   の厚さを０．１〜５．０μｍとすることを特徴とする特
   許請求の範囲第（１）項記載の導電回路の形成方法。