JPS6314069B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

通信、コンピユーターおよび他の電子技術にお
いて大量のプリント回路板が使用されている。プ
リント回路を採用するシステムは、通常、一枚の
ボードの両面に、又は多層板の場合にはボード内
のそれぞれの界面に回路を用いている。ボードに
は孔があけられ、孔の壁は、ボードの一面上の回
路とボードの他面にある回路とを電気的に接続す
るために、導電性とされている。このボードは、
一般に紙−エポキシ樹脂、紙−フエノール樹脂、
又はエポキシ樹脂−ガラス布から作られている。
最初は、孔は非導電性である。しかし、ボードは
典型的には無電解銅メツキが可能なように触媒作
用を施される。無電解銅メツキの上には電解銅メ
ツキが施される。その結果、ほぼ１ないし２ミル
の厚さの孔内に導電性銅の層が付着する。 米国特許第3769179号には、たとえ孔がボード
の厚さの４分の１という小さいときにも、プリン
ト回路板の孔内に銅を析出し得る能力を有する酸
硫酸銅電気メツキ液が記載されている。この孔内
の析出は、70ないし150ｇ／のCuSO₄・5H₂O
および175ないし300ｇ／のH₂SO₄を含む電気
メツキ浴から得られる。この浴は、典型的には高
酸−低銅浴又はHA−LC浴に属するとされてい
る。浴は少量の粒子精製剤（grainrefining
agent）を含有している。その特許に示されてい
る粒子精製剤はインスタントコーヒーである。そ
の粒子精製剤の0.1ないし1.0ｇ／の濃度におけ
る使用は、ボードの平面とともに孔内にも延性の
ある銅メツキの形成に役立つ。電気メツキ浴は20
ないし30℃、好ましくは22ないし27℃の温度、約
15ないし60A／ft²、好ましく20ないし30A／ft²
の陰極電流密度で操作される。 浴は好ましくは、85％（体積）の燐酸を１ない
し10c.c.／含んでおり、燐酸は高電流密度での析
出のバーニング（burning）を減少させ同時に均
一な陽極腐食を促進させ、それによつて平滑な電
気メツキ被膜の形成に役立つ。加えて、浴は10な
いし250部／100万部の塩素イオンを含んでおり、
この塩素イオンはステツプ被着、スキツプ被着お
よびテーリング（tailing）の防止に役立つ。 上記特許は、インスタントコーヒーとして紛砕
された炒りコーヒーおよび乾燥凍結コーヒーとと
もに脱カフエインコーヒーがあることを示してい
る。これらのコーヒーはマキシム、ネスカフエ、
サンライズおよびテイスターズチヨイスのような
多くの商標の下に市販されている。 す早く利用し得るため、比較的低いコストのた
め、および簡単に製造し得るために、インスタン
トコーヒーは、プリント回路技術のための高酸−
低銅メツキ浴において粒子精製剤として広範な実
用的用途が見出されている。しかし、粒子精製剤
としてのインスタントコーヒーの使用はメツキ浴
内で使用した場合基板上に銅とともに共析出する
ゼラチン質物質の形成をもたらし、その結果銅層
の延性が減少し引張り強度が増加してしまう。ゼ
ラチン質物質は、インスタントコーヒーの製造に
用いられる分散剤に関係しているように思われ
る。過によりメツキ浴からゼラチン質物質を除
去することは、剤を閉塞させるので困難であ
る。 高酸−低銅電気メツキ浴における粒子精製剤と
してインスタントコーヒーの代わりにレギユラー
コーヒーを用いることにより、改良されたメツキ
工程およびメツキ結果が可能なことが見出され
た。 本発明の目的の１つは、孔が形成されたプリン
ト回路板に銅の薄膜を電気メツキするために有用
な、改良された低いメンテナンスの銅電気メツキ
浴を提供することにある。 本発明の他の目的は、有効かつ高価な関連過
システムの使用を必要としないメツキ浴の使用を
可能とすることにある。 本発明の他の目的は、前述の米国特許第
3769179号に記載されている型の浴から得たもの
よりも優れた延性（即ち延び）、引張り強度およ
び熱応力性能を有する銅の電気メツキ層をプリン
ト回路板に形成することにある。この場合、浴は
インスタントコーヒーがレギユラーコーヒーに置
換されることにより修正されている。 これらおよび他の目的および利点は、以下の記
載から明らかであろう。 より詳細に言うと、本発明は、改良された高酸
−低銅電気メツキ浴、プリント回路板の電気メツ
キ方法、および延性を有する銅層を有する非金属
基板に関する。この浴は、70ないし150ｇ／の
CuSO₄・5H₂Oと、0.1ないし1.0ｇ／の正規に
調合されたコーヒーが加えられた175ないし300
ｇ／のH₂SO₄を混合することにより製造され
る。任意成分として、浴は１ないし10c.c.／の燐
酸と10ないし250部／100万部の塩素イオンを含有
している。 電気メツキは、無電解銅層で前もつて被覆され
たプリント回路板のような導電性基板を20ないし
40℃に維持された浴に浸漬し、浴に15ないし
60A／ft²の電流密度の電流を通すことにより実
施される。 本発明の目的上、「レギユラーコーヒー」なる
語は、典型的には温水を用いてのコーヒー豆から
の水性抽出により製造されるコーヒーを意味す
る。このコーヒーとしては、異なつたコーヒー生
産地で生産されたコーヒー豆の混合物を含むもの
である。典型的には、抽出は、水を用いて80ない
し95℃の温度で１時間ないし１時間半実施され
る。抽出されたコーヒーは、次いで過、沈降分
離、又は他の適切な手段によりコーヒー豆から分
離される。コーヒー豆は出来るだけ細かく粉砕さ
れているのが好ましく、抽出の程度は、他の変数
の中でもコーヒー粉末の粒径に依存する。 抽出および分離の後には、コーヒー抽出物のPH
は、約４ないし５である。かびの発生を防止する
ために、水酸化ナトリウム又は炭酸ナトリウムを
用いてPHは9.5の値に調整される。更に、ほぼ１
c.c.／のホルムアルデヒドをコーヒー抽出物を安
定化するために加えるのが好ましい。 抽出物中のコーヒーの濃度は、抽出時間および
撹拌の度合とともに、豆からコーヒーを抽出する
ために用いられる方法に依存する。通常、抽出物
の濃度は15ないし20ｇ／であろう。もちろん、
それより高濃度又は低濃度でもよい。抽出物は、
0.1ないし1.0ｇ／、好ましくは約0.5ｇ／また
はそれ以下のコーヒー濃度を与えるに充分な量、
メツキ浴に加えられる。メツキ浴には、より多く
の量を用いることができるが、１ｇ／を越えて
も気付き得る効果は認められない。 レギユラーコーヒーの多くの商標のものが、本
発明の粒子精製剤を製造するために用いることが
できる。その典型的な例は、マツクスウエルハウ
ス、ヒルズブラザーズ、フイフスアベニユー、フ
オルガーズ、およびサンカのような脱カフエイン
化されたものである。製造後のコーヒー抽出物
は、浴が最初に製造される時、電解液および他の
添加剤とともに水性浴に直接加えられる。コーヒ
ー抽出物は電気化学的に消費される添加剤である
ので、メツキされる部分の視覚検査および浴の周
期的分析により、抽出物が粗い粒子状となるかど
うかが示され、これによつて粒子精製のためにコ
ーヒー抽出物の追加の必要性が教えられる。簡単
なテストは、多量のメツキ浴をハルセル（Hull
Cell）に収容し、テストパネルを入れ、粒子精製
化の劣化が容易に確認できる高電流密度で析出物
を検査することである。 粒子精製剤としてインスタントコーヒーの替り
にレギユラーコーヒーの抽出物を用いることによ
り得られる予想外の効果として以下の効果があ
る。 ａ 延性が良好である。インスタントコーヒーを
含むメツキ浴の場合、メツキ中に１時間あたり
１1/2回以上の割合で５ミクロン以下の細かい
材で完全に過してインスタントコーヒーと
ともに導入される不溶解不純物を除去しない限
り、延性のメツキ被覆が得られない。前述のよ
うに、そのゼラチン質のために、これらの不溶
解不純物を完全に除去することは困難である。 ｂ 銅メツキ層の耐熱応力亀裂性が良好である。
このことは、約288℃で10秒間、プリント回路
板の小板を熔融ハンダ上に浮かべることにより
示される。パネルは次いで冷却され、磨かれ、
金属組織学的に検査される。不充分に過され
たインスタントコーヒーを含むメツキ浴から
は、孔のコーナーにおいてかなりの亀裂が認め
られ、一方、レギユラーコーヒーの抽出物を含
む浴によりメツキされたプリント板はそのよう
な亀裂を示さない。 ｃ 銅メツキ層の引張り強度および延び特性が改
善される。これは、市販の引張りテスターによ
り銅箔を引張ることにより得られる。この銅の
延びは50％以上増加し、一方、不充分な過の
銅メツキ浴中のインスタントコーヒーをレギユ
ラーコーヒーに置換した場合、引張り強度の20
％以上の減少という好ましい結果が得られる。 構造的配向を決定するために検査された薄い銅
箔は、レギユラーコーヒーの抽出物を含むメツキ
浴から得られるならば（220）面に強い等方性配
向を有することが見出されるが、インスタントコ
ーヒーを含む未過メツキ浴からは、（111），
（200）、（220）および（311）面にランダムでかな
りの不等方性配向を有するものしか得られないこ
とがわかる。不等方性構造は、劣つた物理特性、
即ち引張り強度および延びをもたらし、メツキ層
の熱応力特性に悪影響を与える。 以下の実施例は、本発明の利点をより明確に示
すために提出される。 実施例 それぞれ50ガロンの以下の溶液を製造した。

【表】 物
これらの浴は、0.030インチ径のホールを有す
る0.062インチ厚の無電解銅被覆の回路板を以下
の条件でメツキするために用いられた。

【表】 メツキ後、孔を有するメツキ板の1/2インチ×
１インチの部分を型抜きして、それぞれを288℃
の熔融ハンダ上に10秒間浮かべることにより熱応
力テストを行なつた。冷却後、それぞれのテスト
試料を装着し、研磨し、金属組織学的に試験し
た。溶液Ａ中でメツキした試料は隅部においてか
なりの亀裂を示したが、溶液ＢおよびＣ中でメツ
キした試料は亀裂を示さなかつた。 実施例 実施例と同じ溶液を用いて、４インチ×６イ
ンチのステンレス鋼棒上に0.002インチの厚さの
銅箔をメツキして、その物理特性を試験した。メ
ツキ後、基体から箔を除去し、1/2インチ幅×６
インチ長のテスト試料を切り取り、インストロン
引張りテスター（Instron Pull Tester）のジヨ
ーの間に置いた。0.2インチ／分のクロススピー
ドおよび２インチのゲージ長を用いて破断が生ず
るまで試料を引張つた。応力／歪みカーブから、
延びおよび引張り強度が計算された。

【表】 実施例 実施例と同じ溶液を用いて銅箔をメツキし、
その構造を調べた。ニツケルフイルターの銅ター
ゲツトＸ線管を有する回析計としてノレルコ
（Norelco）ワイドレンジゴニオメーターを用い
て、様々の配向ピークが走査された。溶液Ａから
メツキされた箔は、（111），（200），（220）および
（311）面にランダムに分布した配向を示した。溶
液ＢおよびＣからメツキされた箔は好ましい
（220）面において非常に強い配向を示した。 溶温度、電流密度およびメツキ時間とともに、
実施例Ｂのための浴組成は、本発明のより好ま
しい実施態様を示している。しかし、浴組成、浴
温度、電流密度およびメツキ時間は、本発明の範
囲内において変化させることが可能である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ (a) 70ないし150ｇ／のCuSO₄・5H₂Oと、
   175ないし300ｇ／の無水CuSO₄と、0.1ない
   し1.0ｇ／のレギユラーコーヒーの抽出物と
   を含有する浴を製造する工程と、 (b) 20ないし40℃の浴温度および15ないし60A／
   ft²の電流密度で前記浴から基体上に銅層を電
   気メツキする工程からなる、高い延びおよび引
   張り強度特性を有する銅層をプリント回路板又
   は他の非金属基体に被着する電気メツキ法。 ２ 前記メツキ浴は、１ないし10c.c.／の
   H₃PO₄と10ないし250部／100万部の塩素イオン
   とを含有する特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 前記コーヒーは、15ないし20ｇ／の水性濃
   度の抽出物として加えられる特許請求の範囲第１
   項記載の方法。 ４ 0.1ないし1.0ｇ／のレギユラーコーヒーの
   抽出物を加えることからなる、70ないし150ｇ／
   のCuSO₄・5H₂Oと175ないし300ｇ／の
   H₂SO₄とを含む電気メツキ浴の粒子精製性を改
   善する方法。