(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁樹脂層と導体層を交互に形成した多層プリント配線板において、前記絶縁樹脂層が無機微粒子を含有する２層以上の樹脂層であって、前記無機微粒子の粒径は０．１μｍ以上で各絶縁樹脂層の厚み以下の範囲であり、表面に金属皮膜が形成される絶縁樹脂層中の無機微粒子の含有量は１０〜８０重量％の範囲であり、且つ回路形成面の表面に形成される絶縁樹脂層中の無機微粒子の含有量は５重量％以下であることを特徴とする多層プリント配線板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導体層間の絶縁性を改善した多層プリント配線板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近のプリント配線板の多層化技術として、プリント配線板表面に感光性レジスト層を形成し、紫外線露光、現像工程を経てレジスト層の所望な箇所に導体層間を導通するためにビアホールを形成したのち、レジスト層表面およびビアホール部に無電解めっきを施し、アディティブ法あるいはサブトラクティブ法などで回路を形成する工程を必要なだけ繰り返す、いわゆるビルドアップ法が開発されている。またこのビルドアップ法は、高密度な多層プリント配線板を安価に製造できる技術としても注目されている。
【０００３】
しかしながら感光性レジスト層に形成可能なビアホールは、現状直径１００μｍが下限であり、さらに高密度化を狙ってビアホールの径を小さくすることは困難であった。また感光性レジスト層は、化学構造に光官能基を有するため、熱的、化学的、電気的により厳しい信頼性を求めることは難しいため、感光性レジスト層の代わりに感光性を持たない熱硬化性樹脂を用いる方法が検討されている。
この熱硬化性樹脂としては、エポキシ、ポリイミドなどが検討されている。また前記熱硬化性樹脂は感光性を持たないため、ビアホールの形成はフォトリソグラフィー技法を用いずに、レーザー加工で行うことが検討されている。
【０００４】
一方、ビルドアップ法によって得られた多層プリント配線板の諸特性に大きな影響をおよぼす問題の１つに、絶縁樹脂層と無電解めっき皮膜の密着性が挙げられ、従来からその密着性を改良するための提案が数多くなされている。例えば、前記の感光性レジスト層や熱硬化性樹脂中に無機微粒子を含有させ、絶縁樹脂層を形成した後、過マンガン酸やクロム酸など強酸化剤をエッチング液として用いて樹脂表面を化学的にエッチングして、無機微粒子を該表面に露出してこの表面から脱離させることによって絶縁樹脂層表面を粗面化したのち、無電解めっきを施す方法が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記の方法で得られた多層プリント配線板は、絶縁樹脂層とめっき皮膜の密着強度がある程度改善されたため、一部実用化されつつあるが、加速試験による信頼性の評価を行った場合、導体層間の絶縁性が不十分になる問題が生じその改善が求められていた。
【０００６】
本発明の目的は、絶縁樹脂層と金属皮膜の密着強度を有するのみならず、従来困難であった導体層間の電気絶縁性が十分に優れた多層プリント配線板を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記多層プリント配線板の加速試験による信頼性の評価を行った際に生じる導体層間の絶縁不良は、絶縁樹脂中に含有される無機微粒子の含有量とその粒径に関係することを見出だし本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち前記課題を解決するため本発明は、絶縁樹脂層と導体層を交互に形成した多層プリント配線板において、前記絶縁樹脂層が無機微粒子を含有する２層以上の樹脂層であって、前記無機微粒子の粒径は０．１μｍ以上で各絶縁樹脂層の厚み以下の範囲であり、表面に金属皮膜が形成される絶縁樹脂層中の無機微粒子の含有量は１０〜８０重量％の範囲であり、且つ回路形成面の表面に形成される絶縁樹脂層中の無機微粒子の含有量は５重量％以下とする多層プリント配線板を特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
従来、絶縁樹脂層表面のエッチング処理として、過マンガン酸あるいはクロム酸などの強酸化剤からなるエッチング液で絶縁樹脂層を化学的に溶解し、該絶縁樹脂層に含有され、かつ前記エッチング液に溶解性を有する微粉末を選択的にエッチングし、前記絶縁樹脂層表面に凹凸を形成して粗面化した。そののち前記絶縁樹脂層表面に形成される金属皮膜の密着性は、前記絶縁樹脂層表面の凹凸がいわゆるアンカー効果を生みだし、前記金属皮膜との密着性を確保することができた。
【００１０】
しかしながらエッチング処理により形成されたこの凹部が著しく大きい場合、すなわち無機微粒子の粒径が大きい場合は、導体層間に存在する絶縁樹脂層が薄くなり、該導体層間の絶縁性が低下する。この問題を解決するために絶縁樹脂層の層厚を厚くすることは経済的でない。一方無機微粒子の粒径を小さくすることは前記の問題の解決につながるものの、無機微粒子の粒径を小さくした場合、金属皮膜の密着性の点では逆に問題が生じる可能性がある。これはエッチング処理によって形成される絶縁樹脂表面層の凹凸が微細な場合は、凹凸の存在密度を増加させる必要があるためである。すなわち無機微粒子の粒径を小さくした場合は、絶縁樹脂層中に含有される無機微粒子の濃度を高める必要がある。しかしながら信頼性評価のための加速試験、例えば従来の方法で得られたプリント配線板の回路間に電圧を印加した状態で温度８５℃、湿度８５％の環境下に長時間保持した場合、絶縁樹脂層中の無機微粒子の濃度が高くなると導体層間の絶縁性が低下する傾向にある。
【００１１】
そこで本発明は前記問題を解決するため、金属皮膜の密着性の改善と回路の導体層間の絶縁性の両者を確保のするために、前記絶縁樹脂層を２層以上に分けて形成することを特徴とするものである。
【００１２】
本発明で絶縁樹脂層中に含有させる無機微粒子の粒径は０．１μｍ以上で、各絶縁樹脂層の厚み以下とすることが望ましい。その理由は粒径が上記範囲に満たない場合、金属皮膜の密着性に問題が生じ、また前記範囲を超える場合は導体層間の絶縁性の低下を招くためである。無機微粒子の種類は特に限定されず、絶縁性、耐熱性を満たすものであればよく、リン酸カルシウム粉末などが好適である。
【００１３】
本発明では前述のように２層以上に分割した絶縁樹脂層を形成する。これは金属皮膜との密着性を確保するための絶縁樹脂層と、導体層間の絶縁性を確保するための絶縁樹脂層を各々１層以上設けたためである。金属皮膜との密着性を確保するために該金属皮膜との界面に形成される絶縁樹脂層中の無機微粒子の含有量は、１０〜８０重量％の範囲であることが望ましい。これは前記含有量に満たない場合は、金属皮膜との密着性を十分に確保することが困難であり、一方前記含有量を超える場合は、絶縁樹脂表面の凹凸の過多による回路パターニング時の金属のエッチング残が生じやすく、回路の線間の絶縁性の低下が発生する危険性があり、また絶縁樹脂層の機械的強度が低下して、密着強度測定の際に樹脂層内部で容易に破断が生じ、したがって密着強度が低下するという問題があるためである。
【００１４】
一方導体層間の絶縁性を確保するために、回路形成面の表面に形成される絶縁樹脂層中に５重量％以下の無機微粒子を含有することが望ましい。前記範囲を超えて含有させると、無機微粒子の粒径を小さくしても十分な導体層間の絶縁性が得られないためである。
【００１５】
本発明で絶縁樹脂層として用いる樹脂は特に限定されず、電気的、機械的、熱的な特性などを満たしているものであれば適宜使用できる。
また絶縁樹脂層にビアホールを形成する場合、光官能基を持つ樹脂であればフォトリソグラフィーによって形成することも可能であり、またレーザー加工で形成する場合は光官能基を持たない樹脂を用いることもできる。
【００１６】
本発明で行う絶縁樹脂層表面への金属皮膜の形成は、無電解めっきあるいは真空蒸着で行い、必要に応じてさらに電気銅めっきで行うことができる。また形成する金属の種類は前記方法で形成可能な金属種であれば限定されないが、一般的には銅、ニッケル、コバルト、金あるいは合金である。また無電解めっき法、蒸着法、および電気めっき法は公知の方法を用いて構わない。さらに回路の形成法は、フルアディティブ法、セミアディティブ法、あるいはサブトラクティブ法などによって行うことも可能である。
本発明では、前記絶縁樹脂層の形成および絶縁樹脂層表面への回路形成の工程を所望なだけ繰り返すことによって、多層プリント配線板を得ることができる。
【００１７】
【実施例】
次に本発明の実施例を比較例とともに説明する。
実施例１
縦４００ｍｍ、横５００ｍｍ、厚さ１．６ｍｍ（銅厚１８μｍ）の両面銅張ガラスエポキシ基板を用い、銅皮膜を塩化第２鉄溶液でパタ−ニングすることによって最小ピッチ１５０μｍの回路を有する両面プリント配線板を調製し、これをコア材とした。
【００１８】
得られたコア材の表面に無機微粒子を含有しない厚さ２５μｍのエポキシ樹脂層を形成し、引き続き粒径が０．１μｍ〜２５μｍの範囲であるリン酸カルシウムの粉末を１０重量％含有する厚さ３５μｍのエポキシ樹脂層を形成した。
得られた絶縁樹脂層に対し、直径１００μｍのビアホールを炭酸ガスレーザーを用いて所定の箇所に形成し、また基板の所定の箇所に直径４００μｍの貫通型のスルーホールをドリルによって形成した。そののち絶縁樹脂層表面をバフ研磨によって厚さ１０μｍ研磨し、該絶縁樹脂層の平滑化処理を行った。
【００１９】
以上の処理によって得られた基板を『マキュダイザ−９２０４』（日本マクダーミッド製：商品名）を用いて４０℃で１分間処理したのち水洗し、『マキュダイザー９２７５』（日本マクダーミッド製：商品名）を用いて７０℃で５分間処理したのち水洗し、さらに『マキュダイザー９２７９』（日本マクダーミッド製：商品名）を用いて４０℃で５分間処理したのち水洗することによって樹脂表面の化学的な粗面化処理を行った。
【００２０】
そののち絶縁基板を触媒付与液『ＯＰＣ−８０キャタリスト』（奥野製薬製：商品名）溶液に２５℃で５分間浸漬し、水洗後触媒活性促進液『ＯＰＣ−５５５アクセレーター』（奥野製薬製：商品名）溶液に２５℃で５分間浸漬し水洗した。
【００２１】
ついで絶縁基板を硫酸銅５水和物を１０ｇ／リットル、エチレンジアミン４酢酸２ナトリウムを３０ｇ／リットル、濃度３５％のホルムアルデヒド溶液を５ｇ／リットル、２．２′−ビピリジルを１０ｇ／リットル、平均分子量１０００のポリエチレングリコールを０．５ｇ／リットル含有するｐＨ１２．５の無電解銅めっき液中に６０℃で１０分間浸漬し、厚さ０．３μｍの無電解銅めっき皮膜を形成した。
【００２２】
そののち無電解銅めっき皮膜上へ硫酸銅５水和物を８０ｇ／リットル、硫酸を１８０ｇ／リットル含有する電気銅めっき液を用い、陰極電流密度を３Ａ／ｄｍ２として２３℃で３０分間電気銅めっきを行った。さらに電気銅めっき皮膜上にフォトリソグラフィーにより最小ピッチ１５０μｍのエッチングレジスト層をパターニングした後、４０ボーメの塩化第２鉄溶液を用い、温度５０℃、ジャワー圧２．０ｋｇ／ｃｍ２で４０秒間エッチングを行ったのちレジスト層を剥離することによって回路を形成した。
【００２３】
以上の工程を経ることによって、最終的に回路厚１８μｍの最小ピッチ１５０ミクロン、ビアホール径１００μｍ、スルーホール径４００μｍの４層のプリント配線板を得ることができた。
得られたプリント配線板の絶縁基板に対する回路の密着強度の平均値は１．２ｋｇｆ／ｃｍ２であり、回路の剥離、回路の線間および導体層間の絶縁不良などは観察されなかった。
【００２４】
実施例２
コア材表面に形成する絶縁樹脂層を粒径が０．１μｍ〜２５μｍの範囲であるリン酸カルシウムの粉末を５重量％含有する厚さ３５μｍのエポキシ樹脂層とした以外は実施例１と同様の手順で４層のプリント配線板を得た。
得られたプリント配線板の絶縁基板に対する回路の密着強度の平均値は１．２ｋｇｆ／ｃｍ２であり、回路の剥離、回路の線間および導体層間の絶縁不良などは観察されなかった。
【００２５】
実施例３
めっき皮膜との界面に形成する絶縁樹脂層を粒径が０．１μｍ〜２５μｍの範囲であるリン酸カルシウムの粉末を８０重量％含有する厚さ３５μｍのエポキシ樹脂層とした以外は実施例１と同様の手順で４層のプリント配線板を得た。
得られたプリント配線板の絶縁基板に対する回路の密着強度の平均値は１．５ｋｇｆ／ｃｍ２であり、回路の剥離、回路の線間および導体層間の絶縁不良などは観察されなかった。
【００２６】
実施例４
無電解めっき法の代わりに真空蒸着法によって絶縁樹脂層表面に銅皮膜を形成した以外は実施例１と同様の手順で４層のプリント配線板を得た。
得られたプリント配線板の絶縁基板に対する回路の密着強度の平均値は１．０ｋｇｆ／ｃｍ２であり、回路の剥離、回路間の線間および導体層間の絶縁不良などは観察されなかった。
【００２７】
実施例５
実施例１において無電解銅めっきを行わず、硫酸ニッケル６水和物を０．１モル／リットル、グリシンを０．３モル／リットル、ホスフィン酸ナトリウムを０．１モル／リットル含有するｐＨ７の無電解ニツケルめつき液を用い、６０℃で１分間無電解ニッケルめっきを施し、厚さ０．１μｍのニッケルめっき皮膜を形成した以外は実施例１と同様の手順で４層のプリント配線板を得た。
得られたプリント配線板の絶縁基板に対する回路の密着強度の平均値は１．４ｋｇｆ／ｃｍ２であり、回路の剥離、回路間の線間および導体層間の絶縁不良などは観察されなかった。
【００２８】
実施例６
実施例１の手順で得られた４層のプリント配線板の表面に、実施例１と同様の手順でエポキシ樹脂層の形成、ビアホールの形成、貫通型のスルーホールの形成、無電解銅めっき、電気銅めっき、およびパターニングを行うことにより６層のプリント配線板を得た。
得られたプリント配線板の絶縁基板に対する回路の密着強度の平均値は１．２ｋｇｆ／ｃｍ２であり、回路の剥離、回路間の線間および導体層間の絶縁不良などは観察されなかった。
【００２９】
比較例１
リン酸カルシウム粉末として粒径０．１μｍに満たないものを用いた以外は実施例１と同様の手順で４層のプリント配線板を得た。
得られたプリント配線板の絶縁基板に対する回路の密着強度の平均値は０．５ｋｇｆ／ｃｍ２であり、部分的に回路の剥離が観察され、これを電子部品として用いることはできなかった。
【００３０】
比較例２
リン酸カルシウム粉末として粒径０．１μｍに満たないものを用いた以外は実施例３と同様の手順で４層のプリント配線板を得た。
得られたプリント配線板の絶縁基板に対する回路の密着強度の平均値は０．７ｋｇｆ／ｃｍ２であり、部分的に回路の剥離が観察され、これを電子部品として用いることはできなかった。
【００３１】
比較例３
リン酸カルシウム粉末として一部の粒径が２５μｍを超えるものを用いた以外は実施例１と同様の手順で４層のプリント配線板を得た。
得られたプリント配線板の絶縁基板に対する回路の密着強度の平均値は１．２ｋｇｆ／ｃｍ２であったが、回路間に１００Ｖの電圧を印加し、温度８５℃、湿度８５％の環境下に５００時間保持したところ、回路の導体層間の絶縁不良箇所が発生したため、これを電子部品として用いるには信頼性に欠けるものであった。
【００３２】
比較例４
コア材表面に形成するエポキシ樹脂層中のリン酸カルシウムの含有量を６重量％とした以外は実施例１と同様の手順で４層のプリント配線板を得た。
得られたプリント配線板の絶縁基板に対する回路の密着強度の平均値は１．２ｋｇｆ／ｃｍ２であったが、回路間に１００Ｖの電圧を印加し、温度８５℃、湿度８５％の環境下に５００時間保持したところ、回路の導体層間の絶縁不良箇所が発生したためこれを電子部品として用いるには信頼性に欠けるものであった。
【００３３】
比較例５
めっき皮膜界面に形成するエポキシ樹脂層中のリン酸カルシウムの含有量を９重量％とした以外は実施例１と同様の手順で４層のプリント配線板を得た。
得られたプリント配線板の絶縁基板に対する回路の密着強度の平均値は０．８ｋｇｆ／ｃｍ２であったが、部分的に回路の剥離が観察され、これを電子部品として用いることはできなかった。
【００３４】
比較例６
めっき皮膜界面に形成するエポキシ樹脂層中のリン酸カルシウムの含有量を８５重量％とした以外は実施例１と同様の手順で４層のプリント配線板を得た。
得られたプリント配線板の絶縁基板に対する回路の密着強度の平均値は０．８ｋｇｆ／ｃｍ２であったが、部分的に回路の剥離が観察され、これを電子部品として用いることはできなかった。
【００３５】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、絶縁樹脂層と金属皮膜の密着強度を有するのみならず、従来困難であった導体層間の電気絶縁性が十分に優れた多層プリント配線板を提供することができる。