(57)【要約】【課題】  配線基板の絶縁層に形成された孔の内表面に形成される配線の密着力を確保しつつ、孔間の絶縁特性の経時劣化を抑制することを課題とする。【解決手段】  絶縁層を貫通する複数の孔の内表面とオゾンを含む溶液を接触させるオゾン溶液処理を行った後、もしくはオゾンを含む溶液を接触させて該内表面に紫外線を照射するオゾン溶液−紫外線照射処理を行った後、少なくとも該内表面に無電解めっきにより導電層を形成して、該内表面に配線を形成する。17【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁層を貫通する複数の孔の内表面とオゾンを含む溶液を接触させるオゾン溶液処理を行った後、少なくとも該内表面に無電解めっきにより導電層を形成して、該内表面に配線を形成することを特徴とする配線の形成方法。
【請求項２】
絶縁層を貫通する複数の孔の内表面とオゾンを含む溶液を接触させて該内表面に紫外線を照射するオゾン溶液−紫外線照射処理を行った後、少なくとも該内表面に無電解めっきにより導電層を形成して、該内表面に配線を形成することを特徴とする配線の形成方法。
【請求項３】
前記絶縁層の少なくとも一部に隣り合う孔間の距離が１００μｍ以下となる孔が形成されている請求項１又は２に記載の配線の形成方法。
【請求項４】
前記絶縁層の少なくとも一部に隣り合う孔間の距離が３０μｍ以下となる孔が形成されている請求項３に記載の配線の形成方法。
【請求項５】
前記オゾン溶液処理において、オゾンを含む溶液のオゾン濃度は１２０ｐｐｍ以上である請求項１に記載の配線の形成方法。
【請求項６】
前記オゾン容液−紫外線照射処理において、オゾンを含む溶液のオゾン濃度は１００ｐｐｍ以上であり、紫外線の照射量は１０００ｍＪ／ｃｍ２以上である請求項２に記載の配線の形成方法。
【請求項７】
前記オゾン溶液―紫外線照射処理の処理時間は１〜２０分である請求項２又は６に記載の配線の形成方法。
【請求項８】
前記１乃至７のいずれかに記載の配線の形成方法により前記孔の内表面に形成した配線を有する配線基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高密度多層配線基板を製造するための技術に関し、より詳しくは、高密度多層配線基板製造工程において、基板への穿孔などの層間接合部加工がなされた後に発生する樹脂片の除去および基板の表面処理のための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、多層プリント配線板は高密度配線を強く要求されるようになり、多層プリント配線基板における狭ピッチ配線の対応が要求されている。従来、プリント配線板の配線形成する方法として、サブトラクト法やアディティブ法が知られている。サブトラクト法は不要な部分をエッチングなどにより取り除いていく方法であり、アディティブ法は必要な部分をめっきなどにより形成していく方法である。
そして、実装密度を上げるための手段としては、多層配線板が採用されるとともに、部品の小型化が求められている。特にエレクトロニクス機器の小型化、省電力化、カード化などに対応するため、実装密度の一層の向上が期待されている。このため、部品の小型化、端子間隔の微小化に対応した、配線パターンや、スルーホール、ビアホールなどの形成技術が課題となっている。
スルーホールとビアホールは、２層以上の配線層を持つ基板の所望の層にある配線パターンを相互に接続するための孔である。
一般に、基板全体を貫通する孔をスルーホール、多層板の層間に形成された孔をビアホールと呼んでいる。
ビアホールはレーザーなどにより形成され、スルーホールはドリル加工などにより形成されることが一般的に行われている。そして、ビアホールやスルーホールを成形した後には、クロム酸、過マンガン酸溶液等によるデスミア処理を行った後、めっきすることにより層間と接続する配線を形成する。
このデスミア処理により、加工時に発生するビアホール内部やスルーホール内部に残存しているスミアを除去するとともに、孔の内表面をエッチングして粗化することにより、粗化を行いめっきで形成された配線の密着性を向上させるものである。
【０００３】
しかし、スルーホールやビアホールを形成した後に、過マンガン酸溶液等によるデスミア処理を行った場合には、同時に開口部がエッチングされるので、開口径の広がりが大きく、高密度の配線を形成するにあたっては無視できない大きさになってきている。また、孔の内表面が粗面化されることによる孔と孔との間の絶縁特性の経時劣化も無視できなくなってきている。
前述の過マンガン酸溶液等を用いるデスミア処理は，ウェットデスミア処理と呼ばれるものであるが、溶液を用いずに、オゾンガスや紫外線照射を用いるドライデスミア処理と呼ばれる手法も知られている（例えば、特許文献１を参照）。
オゾンガスや紫外線照射するドライデスミア処理ではレーザー加工などによる分解物の除去やめっき液との濡れ性改善に効果がある。しかし、このドライデスミア処理を用いた場合には、ドライデスミア処理後、めっきにより形成した配線の密着力が不足しがちになってしまう。
【特許文献１】特開平８−１８０７５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、絶縁層に形成された孔の内表面に形成される配線の密着力を確保しつつ、孔間の絶縁特性の経時劣化を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者は、絶縁層に形成された孔の内表面に形成される配線の密着力を確保しつつ、孔間の絶縁特性の経時劣化を抑制する方法について検討を重ねた。その結果、絶縁層を貫通する複数の孔の内表面にオゾン溶液処理もしくはオゾン液−紫外線照射処理を行い、無電解めっきを行うことにより、絶縁層に形成された孔の内表面に形成される配線の密着力を確保しつつ、孔間の絶縁特性の経時劣化を抑制することを見出したものである。
【０００６】
すなわち、本発明は、絶縁層を貫通する複数の孔の内表面とオゾンを含む溶液を接触させるオゾン溶液処理もしくはオゾン液−紫外線照射処理を行った後、少なくとも該内表面に無電解めっきにより導電層を形成して、該内表面に配線を形成することを特徴とするものである。
【０００７】
そして、絶縁層の少なくとも一部に隣り合う孔間の距離が１００μｍ以下となる孔が形成されている基板に行うことが望ましく、特に、絶縁層の少なくとも一部に隣り合う孔間の距離が３０μｍ以下となる孔が形成されている場合に好ましいものである。
【０００８】
オゾン溶液による処理を行う場合には、オゾンを含む溶液のオゾン濃度は１２０ｐｐｍ以上であるが望ましい。そして、オゾン容液−紫外線照射処理を行う場合においては、オゾンを含む溶液のオゾン濃度は１００ｐｐｍ以上であり、紫外線の照射量は１０００ｍＪ／ｃｍ２以上であることが望ましい。
【０００９】
さらに、オゾン溶液―紫外線照射処理の処理時間は１〜２０分であることが好ましいものである。
【００１０】
このような配線の形成方法を用いて、孔の内表面に形成した配線を有する配線基板を構成することにより、絶縁層に形成された孔の内表面に形成される配線の密着力を確保しつつ、孔間の絶縁特性の経時劣化を抑制した配線基板を得ることができるものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、絶縁層に形成された孔の内表面に形成される配線の密着力を確保しつつ、孔間の絶縁特性の経時劣化を抑制することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
孔の内表面に形成される配線の密着力を確保しつつ、孔間の絶縁特性の経時劣化を抑制するものである。
【００１３】
本発明は、配線基板に構成された孔の内表面の粗面化を抑制しつつ内表面を活性化させるものである。これにより、孔の内表面に形成される配線の密着力を確保しつつ、孔間の絶縁特性の経時劣化を抑制できるものである。
すなわち、ビアホールやスルーホール等の孔の内表面処理において、本発明の処理を行うことにより孔内配線の密着力が確保されるとともに、孔間絶縁特性の経時劣化が抑制された配線基板を構成できるものである。
【００１４】
本発明において、配線基板の絶縁層としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ケイ素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ビスマレイド樹脂等が利用できる。
【００１５】
図１は過マンガン酸を用いたデスミア処理後の基板断面図である。
図１に示すごとく、基板は下地絶縁層３の上にめっき層２が構成されており、下地絶縁層３およびめっき層２の上にめっきレジスト１が構成される。めっき層２に対応する位置において、めっきレジスト１にビアホールを形成した場合には、ビアホールに樹脂片であるスミアが生じる。
従来の過マンガン酸を用いたデスミア処理において、図１に示すごとく、スミアを除去することは可能である。しかし、ビアホールの径Ｌは加工直後のビアホールの径よりも大きく拡大してしまい、孔間の絶縁特性の経時劣化が促進されてしまう。
【００１６】
図２は過マンガン酸を用いたデスミア処理をしたスルーホールを示す多層基板の断面図である。多層基板は積層された基材１１および基材１１の表面および基材間に構成された導電層１２により構成されている。
従来の過マンガン酸を用いたデスミア処理を行った場合に、図２に示すごとく、スルーホール内側において、大きな凹凸部１３が生成される。この凹凸部１３に気泡がトラップされめっきムラや、めっき不析出となったりする場合がある。さらに、スルーホール等の孔内表面がラフな場合には、局所的に電解が集中する部分ができる。このため、銅などの配線に用いられる金属の絶縁層への拡散が加速され、孔間の絶縁特性の経時劣化が促進するものである。
【００１７】
しかし、本発明ではオゾン溶液処理もしくはオゾン溶液−紫外線処理を用いてスミアを除去しつつ孔の内表面の活性化を行った後に、活性化された孔内表面に無電解めっきにより配線を形成するため、孔の内表面における凹凸が小さくても、配線の密着力を確保することができるとともに、開口径の拡大、基材１１へのめっきの染み、気泡のトラップが抑制されて、めっきムラやめっき不析出が抑制されるので、孔間の絶縁特性の経時劣化を抑制することができる。
孔間の距離が１００μｍ以下の配線基板においては、その効果は顕著となり、特に、孔間の距離が３０μｍ以下の配線基板においては、従来の処理に比べて上述する効果がさらに顕著にあらわれるものである。
【００１８】
オゾン溶液におけるオゾン濃度は、オゾン溶液単独により処理する場合には１２０ｐｐｍ以上が望ましく、オゾン容液−紫外線照射処理においてはオゾンを含む溶液のオゾン濃度は１００ｐｐｍ以上とすることが望ましい。
オゾン溶液処理およびオゾン溶液−紫外線処理において、オゾン溶液の溶媒は、通常水とするが、有機または極性溶媒を溶媒とすることが好ましい。これにより処理時間をさらに短縮することが可能となる。有機性溶媒としては、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコールなどのアルコール類、Ｎ，Ｎジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、Ｎ−メチルピロリドン、ヘキサメチルホスホルアミド、蟻酸、酢酸などの有機類、あるいはこれらを水やアルコール系溶媒と混合したものが例示される。また無機極性溶媒としては、硝酸、塩酸、フッ化水素酸などの無機酸が例示される。
【００１９】
照射される紫外線は、３１０ｎｍ以下の波長のものが好ましく、２６０ｎｍ以下、さらには１５０〜２００ｎｍ程度のものが好ましい。また紫外線の照射量は
１０００ｍＪ／ｃｍ２以上であることが望ましい。このような紫外線を照射できる光源としては、低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、エキシマレーザー、バリア放電ランプ、マイクロ波無電極放電ランプなどを用いることができる。
【００２０】
樹脂素材にオゾンを含む溶液と接触させる方法には、上述の浸漬する方法のほかに、オゾン溶液をスプレーする方法も可能である。
基板をオゾンに接触させた状態で基板に紫外線を照射することによって、スミアを除去するとともに、オゾン溶液中のオゾンに加えてオゾン溶液から発生する酸素に紫外線が照射されることで生成する酸素ラジカルにより、孔内表面が活性化される作用と、オゾン溶液中の溶媒が活性化した孔内表面の活性基と結合して極性基を生成する作用と、紫外線照射により孔内表面に与えられる熱ダメージを抑制する作用と、が相乗的に作用して孔内表面の活性が極めて高くなり、無電解めっきにより付着性に優れた配線を孔内表面に形成することができる。
【００２１】
基板をオゾン溶液に浸漬した状態で紫外線を照射するには、紫外線をオゾン溶液中に入れた状態で照射してもよいし、オゾン溶液の液面上方から照射してもよい。またオゾン溶液の容器を石英など紫外線透過性の材料から形成したものとすれば、オゾン溶液の容器外部から照射することもできる。
【００２２】
また、基板をオゾン溶液と接触させた後に、紫外線を照射する場合には、オゾン溶液との接触後１分間以内の短時間に紫外線を照射することが望ましい。この時間が長時間になると、オゾンと紫外線による相乗作用の発現が困難となり、短時間の処理ではめっき皮膜の付着性が低下する場合がある。
【００２３】
なお、オゾン溶液−紫外線照射処理工程における処理温度は、原理的に高いほど反応速度が大きくなるが、温度が高くなるほどオゾン溶液中のオゾンの溶解度が低くなり、４０℃を超える温度においてオゾン溶液中のオゾン濃度を１００ｐｐｍ以上とするには、処理雰囲気を大気圧以上に加圧する必要があり、装置が大掛かりなものとなる。したがって処理温度は、装置を大掛かりにしたくない場合には、室温程度で十分である。
【００２４】
オゾン溶液−紫外線照射処理工程におけるオゾン溶液と樹脂素材との接触時間は樹脂種によってことなるが、１〜２０分とするのが好ましい。１分未満では、オゾン濃度を１００ｐｐｍとしてもオゾン処理による効果の発現が困難となり、２０分を超えると樹脂素材の劣化が生じるようになる。
【００２５】
また、オゾン溶液−紫外線照射処理工程における紫外線の照射時間は、樹脂種によって異なるが、１〜２０分とするのが好ましい。１分未満では紫外線照射による効果の発現が困難となり、２０分を超えると熱によって樹脂素材の劣化が生じたり、めっき被膜の付着強度が低減したりする場合がある。
【００２６】
次に、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００２７】
実施例１において、ビアホールの加工を行った試料１および２と比較例１〜４６つの基板を作成した。試料１および２は、本発明の配線形成のための処理を行うものであり、比較例１〜４は従来の処理を行うものである。
そして、それぞれについて、断面の観察、外観の観察、ピール強度測定、ビア開口径測定を行い、比較した。
【００２８】
実施例１における基板の製作について説明する。
試料１、２および比較例１〜４には、ともに内装コア基板上に無電解銅めっき、および電解銅めっきが行われ、厚み２０μｍのめっきを形成した。この後に、感光性ドライフィルムをラミネートし、露光、現像、銅エッチング、レジスト剥離工程を通したサブトラクト法により、レーザービアパッドおよびパターン形成を行い、層間絶縁樹脂との密着強度を得るために前処理として黒化処理を行った。そして乾燥後、４０μｍ厚のエポキシ系プリプレグを積層し、ＵＶ−ＹＡＧレーザーによるレーザビア加工で、２５、５０、１００μｍφの各レーザビアを形成した。
【００２９】
試料１はビア形成後に、１００ｐｐｍ以上のオゾン水に８分間浸漬した。
試料２はビア形成後に、１００ｐｐｍ以上のオゾン水に浸漬し、紫外光を８分間照射し、照射量を１０００ｍＪ／ｃｍ２以上とした。
比較例１はビア形成後に、過マンガン酸によるデスミア処理を行った。
比較例２はビア形成後に、気中において、４０００〜６０００ｐｐｍのオゾン存在下で、８分間オゾン処理を行った。
比較例３はビア形成後に、紫外光を８分間照射し、照射量１０００ｍＪ／ｃｍ２以上とした。
比較例４はビア形成後に、気中において、４０００〜６０００ｐｐｍのオゾン存在下で、紫外光を８分間照射して、照射量１０００ｍＪ／ｃｍ２以上とした。
【００３０】
上記のように製作した試料１、２および比較例１〜４について、観察および測定を行った。
断面の観察はスミアの有無を確認するためのものであり、外観の観察は基板の反りや焼けを確認するためのものである。
結果は表１に示すごとくであった。
【００３１】
【表１】
2005050999.tif 000002
【００３２】
オゾン溶液のみにより表面処理を行った試料１は、外観上の問題も無く、ピール強度も０．７ｋＮ／ｍ以上であり良好であった。
オゾン溶液および紫外線照射により表面処理を行った試料２は、さらに良好な密着強度０．９ｋＮ／ｍ以上が得られた。
過マンガン酸によるデスミア処理を行った比較例１はビア開口径が８〜１０μｍ拡大してしまった。
気体オゾン処理を行った比較例２は若干ピール強度が０．７ｋＮ／ｍ未満となり弱かった。
紫外線処理を行った比較例３および、気中においてオゾンと紫外線処理を行った比較例４は、基板の一部で焼けが発生する可能性が高く、焼け部分では、めっきが未析出となった。
【００３３】
試料１の結果に見られるごとく、オゾン溶液に基板を接触させてビアホールのスミアを除去するとともに、ビアホール内表面の粗面化を抑制しつつ、内表面を活性化させることで、良好な配線の密着強度を確保し、ビア開孔径の拡大を抑制することができることは明らかである。また、開孔径の拡大が抑制されているので、開孔間の絶縁特性経時劣化も抑制されることとなる。
【００３４】
そして、試料２の結果に見られるごとく、基板をオゾン溶液に接触させながら紫外線を照射することにより、オゾン溶液と紫外線の相乗効果により、さらに良好な配線密着強度が得られることがわかる。
【００３５】
また、オゾン溶液中における紫外線処理において、オゾン溶液に界面活性剤等の添加剤を加えることも可能である。
【実施例２】
【００３６】
実施例２において、本発明の処理方法を用いた基板と従来の処理方法を用いた基板とにおいて、スルーホールを形成して隣接するスルーホール間の絶縁抵抗および、スルーホール内の導通抵抗を測定比較した。スルーホール間の距離は１００μｍであった。なお、孔間の距離は孔と孔との間が最も近接する距離、すなわち最近接間距離である。
また、本発明の処理方法を用いた基板と従来の処理方法を用いた基板とにおいて、ピール強度の測定を行った。
【００３７】
試料ａおよび比較例ａの製作工程について説明する。
試料ａは本発明の処理方法を用いたものであり、比較例ａは従来の処理方法を用いたものである。
試料ａおよび比較例ａにはともに、エポキシ系銅張積層板上にフォトレジストによりパターニングを行い、配線およびパッドを形成した。次いで、層間絶縁を得るために、黒化処理等で銅パターンを粗化し、樹脂付銅箔を積層した。この工程を複数回繰り返し、基板の多層化を行った。なお、配線形成は、上記手法以外に、樹脂基板上に無電解銅めっき、電解銅めっきを用いた手法、レジスト形成後にパターンめっきを施すセミアディティブプロセス、フルアディティブプロセルを用いても良い。また、必要に応じて、樹脂付銅箔積層後にレーザビア加工を行い、層間接合を得ても良い。
そして、上記の通り多層化された基板について、所定の位置にスルーホールを形成した。スルーホール間の距離は、最近接間距離で１００μｍであった。
【００３８】
試料ａにおいては、スルーホール形成後、オゾン濃度１２０ｐｐｍ以上のオゾン水へ樹脂基板を４〜２０分間浸漬しながら紫外線を照射した。そして、スルーホール内部の洗浄を行った後に、スルーホール内および樹脂表面に無電解銅めっきおよび電解銅めっきを施した。これにより、スルーホールによる層間導通を確保した。なお、スルーホールにおけるめっき厚は２０μｍであった。基板の表層については、パターン形成を行った後に、最表面にソルダレジスト膜を形成した。
【００３９】
比較例ａにおいては、スルーホール形成後、過マンガン酸カリウム溶液によるスルーホール内のスミア除去および内壁樹脂表面の粗化を行った。孔内洗浄後については、試料ａと同様にスルーホールへのめっき層形成による層間導通を確保し、表面層にパターンを形成した後に、最表面にソルダレジスト膜を形成した。
【００４０】
次に、試料ｂおよび比較例ｂの製作工程について説明する。
試料ｂにおいては、所定の厚みを持つエポキシ系基材を、１２０ｐｐｍ以上のオゾン水へ樹脂基板を４〜２０分浸漬しながら、紫外線を照射した。表面処理の後に、基板全体を触媒処理液に浸漬して基板全面にパラジウム触媒を吸着させた。この後に、基板全体を無電解めっき液に浸漬し、２５μｍ以上めっきした。めっき後、下層絶縁層と無電解銅めっき間の密着強度を評価するために、ピール強度測定を行った。
【００４１】
比較例ｂにおいては、所定の厚みを持つエポキシ系基材を、過マンガン酸カリウム溶液により樹脂表面の粗化を行った。表面処理後、試料３と同様に、基板全面にパラジウム触媒を吸着させた。次に、基板全体を無電解めっき液に浸漬し、２５μｍ以上めっきした。めっき後、下層絶縁層と無電解銅めっき間の密着強度を評価するために、ピール強度測定を行った。
【００４２】
上記のように製作した試料ａおよび比較例ａについてスルーホール間の絶縁抵抗劣化を評価するための電食試験を行った。
電食試験は温度８５℃、湿度８５％Ｒｈの恒温恒湿槽内に３０００時間放置した後に、スルーホールパッド部に直流１００Ｖの電圧を印加しながらスルーホール間の絶縁抵抗を測定した。スルーホールのピッチは０．２ｍｍであっり、スルーホール間の最近接間距離は１００μｍであった。スルーホール内の導通抵抗についても測定を行った。なお、総基材厚は２．７ｍｍであった。
測定の結果は、表２の様になった。
【００４３】
【表２】
2005050999.tif 000003
【００４４】
表２に示されるごとく、オゾン水中に浸漬し、紫外線を照射した試料ａにおいて、層間導電特性およびスルーホール間絶縁特性に優れた結果が得られた。
このように、オゾン水中に浸漬し、紫外線を照射した基板を用いることにより、信頼性の高い多層配線基板を容易に製造することができる。そして、スルーホール等の孔間の距離が短い基板においては特に効果的な処理方法となる。
孔間が十分に距離がある場合には、孔内表面より金属が拡散しても絶縁抵抗の定時的な劣化は問題となりにくい。しかし、孔間の距離が１００μｍ以下である場合には、従来処理により生じる金属が拡散の影響が出るものである。
ここにおいて、本発明の処理では、表２に示されるごとく、孔間距離が１００μｍ以下である場合においても効果的である。さらに、配線基板の通常使用状況において、従来処理を用いた場合には金属が絶縁層内へ３０μｍ程度拡散していることから、孔内表面よりの金属拡散を抑制する本発明の処理を用いることにより、孔間距離が３０μｍ以下であって、絶縁特性の経時劣化が抑制された配線基板を得ることが出来るものである。
【００４５】
上述の実施例１および２に示すごとく、オゾン溶液処理およびオゾン溶液−紫外線処理を用いた本発明により、良好な配線の密着強度、外観を有しつつ、絶縁信頼性に優れた配線基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】過マンガン酸を用いたデスミア処理後の基板断面図。
【図２】過マンガン酸を用いたデスミア処理をしたスルーホールを示す多層基板の断面図。
【符号の説明】
【００４７】
１  めっきレジスト
２  めっき層
３  下地絶縁層
４  スミア
【図１】
2005050999.tif 000004
【図２】
2005050999.tif 000005