JP6232747B2 - 多層プリント配線板の製造法 - Google Patents
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- Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
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Description
〔1〕 (I)内層回路基板上に形成された絶縁層を膨潤液で膨潤させる工程、及び(II)絶縁層表面を酸化剤で粗化する工程を含む多層プリント配線板の製造方法であって、工程(I)における絶縁層単位面積当たりの質量増加量(M1)が0.30mg/cm2以下であり、工程(II)における絶縁層単位面積当たりの質量減少量(M2)が0.40mg/cm2以下であり、かつM1とM2がM1≦M2の関係を満たす、多層プリント配線板の製造方法。
〔2〕 M1とM2がM1<M2の関係を満たす、〔1〕に記載の方法。
〔3〕 M1とM2がM1+0.05<M2の関係を満たす、〔1〕に記載の方法。
〔4〕 内層回路基板上に形成された絶縁層の回路導体上の厚さが15μm以下である、〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載の方法。
〔5〕 内層回路基板上に形成された絶縁層の回路導体上の厚さが1μm以上15μm以下である、〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載の方法。
〔6〕 絶縁層が樹脂組成物層を熱硬化して形成される、〔1〕〜〔5〕のいずれかに記載の方法。
〔7〕 樹脂組成物層を構成する樹脂組成物中の不揮発成分を100質量%としたとき、樹脂組成物中の無機充填材の含有量が50質量%以上である、〔6〕に記載の方法。
〔8〕 樹脂組成物層を構成する樹脂組成物中の不揮発成分を100質量%としたとき、樹脂組成物中の無機充填材の含有量が50質量%以上90質量%以下である、〔6〕に記載の方法。
〔9〕 樹脂組成物がエポキシ樹脂、硬化剤を更に含む、〔7〕又は〔8〕に記載の方法。
〔10〕 工程(II)の後、絶縁層表面の算術平均粗さ(Ra)が400nm以下である、〔1〕〜〔9〕のいずれかに記載の方法。
〔11〕 工程(II)の後、絶縁層表面の算術平均粗さ(Ra)が300nm以下である、〔1〕〜〔10〕のいずれかに記載の方法。
〔12〕 工程(II)の後、絶縁層表面の算術平均粗さ(Ra)が200nm以下である、〔1〕〜〔11〕のいずれかに記載の方法。
〔13〕 工程(I)の前に、下記工程(A)、(B)及び(C)を含む、〔1〕〜〔12〕のいずれかに記載の方法。
(A)支持フィルムと該支持フィルム上に設けられた樹脂組成物層とを含む樹脂シートを、樹脂組成物層が内層回路基板と接合するように、内層回路基板にラミネートする工程
(B)樹脂組成物層を熱硬化して絶縁層を形成する工程
(C)絶縁層に穴あけ加工してビアホールを形成する工程
〔14〕 工程(II)の後に、下記工程(D)及び(E)を含む、〔1〕〜〔13〕のいずれかに記載の方法。
(D)絶縁層表面を中和液で中和処理する工程
(E)絶縁層表面にめっきにより導体層を形成する工程
本発明の多層プリント配線板の製造方法は、(I)内層回路基板上に形成された絶縁層を膨潤液で膨潤させる工程、及び(II)絶縁層表面を酸化剤で粗化する工程を含み、工程(I)における絶縁層単位面積当たりの質量増加量(M1)が0.30mg/cm2以下であり、工程(II)における絶縁層単位面積当たりの質量減少量(M2)が0.40mg/cm2以下であり、かつM1とM2がM1≦M2の関係を満たすことを特徴とする。
工程(I)において、内層回路基板上に形成された絶縁層を膨潤液で膨潤させる。
工程(II)において、絶縁層表面を酸化剤で粗化する。
絶縁層表面の算術平均粗さ(Ra)は、非接触型表面粗さ計を用いて測定することができる。非接触型表面粗さ計の具体例としては、ビーコインスツルメンツ製の「WYKO NT3300」が挙げられる。
なお、本発明において、樹脂組成物を構成する各成分の含有量は、樹脂組成物中の不揮発成分を100質量%としたときの値である。
以下、樹脂組成物の材料として使用し得るエポキシ樹脂、硬化剤、及び添加剤について説明する。
エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ビスフェノールAF型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、トリスフェノールエポキシ樹脂、ナフトールノボラックエポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、tert-ブチル-カテコール型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂、アントラセン型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、線状脂肪族エポキシ樹脂、ブタジエン構造を有するエポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、複素環式エポキシ樹脂、スピロ環含有エポキシ樹脂、シクロヘキサンジメタノール型エポキシ樹脂、ナフチレンエーテル型エポキシ樹脂及びトリメチロール型エポキシ樹脂等が挙げられる。エポキシ樹脂は1種単独で用いてもよく、又は2種以上を併用してもよい。
硬化剤としては、エポキシ樹脂を硬化する機能を有する限り特に限定されないが、例えば、フェノール系硬化剤、ナフトール系硬化剤、活性エステル系硬化剤、ベンゾオキサジン系硬化剤、及びシアネートエステル系硬化剤が挙げられる。硬化剤は1種単独で用いてもよく、又は2種以上を併用してもよい。
熱可塑性樹脂としては、例えば、フェノキシ樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、及びポリスルホン樹脂等が挙げられ、中でも、フェノキシ樹脂、ポリビニルアセタール樹脂が好ましく、フェノキシ樹脂がより好ましい。熱可塑性樹脂は1種単独で用いてもよく、又は2種以上を併用してもよい。
硬化促進剤としては、例えば、リン系硬化促進剤、アミン系硬化促進剤、イミダゾール系硬化促進剤、グアニジン系硬化促進剤等が挙げられる。中でも、アミン系硬化促進剤、イミダゾール系硬化促進剤が好ましい。
難燃剤としては、例えば、有機リン系難燃剤、有機系窒素含有リン化合物、窒素化合物、シリコーン系難燃剤、金属水酸化物等が挙げられる。難燃剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。樹脂組成物層中の難燃剤の含有量は特に限定されないが、0.5質量%〜10質量%が好ましく、1質量%〜9質量%がより好ましく、1.5質量%〜8質量%が更に好ましい。
ゴム粒子としては、例えば、後述する有機溶剤に溶解せず、上述のエポキシ樹脂、硬化剤、及び熱可塑性樹脂などとも相溶しないものが使用される。このようなゴム粒子は、一般には、ゴム成分の分子量を有機溶剤や樹脂に溶解しないレベルまで大きくし、粒子状とすることで調製される。
本発明の多層プリント配線板の製造方法は、上記特定の条件にて工程(I)及び工程(II)を実施する限り、他の工程を含んでもよい。以下、斯かる他の工程について好適な例を示す。
(A)支持フィルムと該支持フィルム上に設けられた樹脂組成物層とを含む樹脂シートを、樹脂組成物層が内層回路基板と接合するように、内層回路基板にラミネートする工程
(B)樹脂組成物層を熱硬化して絶縁層を形成する工程
(C)絶縁層に穴あけ加工してビアホールを形成する工程
工程(A)において、支持フィルムと該支持フィルム上に設けられた樹脂組成物層とを含む樹脂シートを、樹脂組成物層が内層回路基板と接合するように、内層回路基板にラミネートする。
工程(B)において、樹脂組成物層を熱硬化して絶縁層を形成する。
工程(C)において、絶縁層に穴あけ加工してビアホールを形成する。
(D)絶縁層表面を中和液で中和処理する工程
(E)絶縁層表面にめっきにより導体層を形成する工程
工程(D)において、絶縁層表面を中和液で中和処理する。
工程(E)において、絶縁層表面にめっきにより導体層を形成する。
なお本発明において、絶縁層と導体層との密着強度とは、導体層を絶縁層に対して垂直方向(90度方向)に引き剥がしたときのピール強度(90度ピール強度)をいい、導体層を絶縁層に対して垂直方向(90度方向)に引き剥がしたときのピール強度を引っ張り試験機で測定することにより求めることができる。引っ張り試験機としては、例えば、(株)TSE製の「AC−50C−SL」等が挙げられる。
(1)内層回路基板の下地処理
内層回路基板として、1mm角格子の配線パターン(残銅率が60%の領域と残銅率が90%の領域とを有する)にて形成された回路導体(銅)を両面に有するガラス布基材エポキシ樹脂両面銅張積層板[銅箔の厚さ18μm、基板の厚さ0.3mm、Panasonic(株)製「R1515F」]を用意した。該内層回路基板の両面を、メック(株)製「CZ8100」に浸漬して銅表面の粗化処理(銅エッチング量1μm)をおこなった。
(2)樹脂シートのラミネート
下記作製例で作製した樹脂シートを、バッチ式真空加圧ラミネーター((株)ニチゴー・モートン製 2ステージビルドアップラミネーター CVP700)を用いて、樹脂組成物層が内層回路基板と接するように、内層回路基板の両面にラミネートした。ラミネートは、30秒間減圧して気圧を13hPa以下とし後、100℃、圧力0.74MPaにて30秒間圧着させることにより実施した。次いで、100℃、圧力0.5MPaにて60秒間熱プレスを行った。
(3)樹脂組成物層の熱硬化
樹脂シートがラミネートされた内層回路基板を、180℃で30分間加熱し、樹脂組成物層を熱硬化して絶縁層を形成した。
(4)絶縁層の膨潤及び粗化
ビアホールの形成後、絶縁層表面を膨潤させ、粗化した。膨潤工程は、絶縁層単位面積当たりの質量増加量(M1)が下記表1に示す値となるように、絶縁層表面を膨潤液(ローム・アンド・ハース電子材料(株)製「Circuposit MLB211」及び「Cuposit Z」を含む混合膨潤液、Circuposit MLB211:20%、Cuposit Z:10%)に60℃又は80℃で5〜20分間浸漬させることにより実施した。粗化工程は、絶縁層単位面積当たりの質量減少量(M2)が下記表1に示す値となるように、絶縁層表面を酸化剤(ローム・アンド・ハース電子材料(株)製「Circuposit MLB213A−1」及び「Circuposit MLB213B−1」を含む混合酸化剤溶液、Circuposit MLB213A−1:12%、Circuposit MLB213B−1:15%)に80℃で5〜20分間浸漬させることにより実施した。膨潤及び粗化工程の後、水洗処理した。これにより絶縁層表面の粗化処理を行った。
(5)絶縁層の中和処理
次いで、絶縁層表面を、中和液(ローム・アンド・ハース電子材料(株)製「Circuposit MLB216−5」)に45℃で5分間浸漬した後、130℃で15分間乾燥した。
(6)めっきによる導体層の形成
セミアディティブ法に従って、絶縁層表面にめっきにより導体層を形成した。詳細には、はじめにアトテックジャパン(株)製薬液を使用した無電解銅めっきにより厚さ1μmの銅層を形成した。その後、電解銅めっきを行い、全体厚さ15μmの導体層(銅層)を形成した。
なお、残銅率が90%の領域における回路導体上の絶縁層の厚さは約16μm、残銅率が60%の領域における回路導体上の絶縁層の厚さは約10μmであった。
上記(3)において得られた基板を10cm角に切断し、支持フィルムを剥離した。次いで、基板を130℃にて15分間乾燥させ、乾燥直後の基板質量X1(mg)を測定した。その後、基板を膨潤工程に付し、水洗処理を行った。次いで、基板表面の水滴をエアーナイフで除去した後、基板質量X2(mg)を測定した。
膨潤工程における絶縁層単位面積当たりの質量増加量(M1)は、X1及びX2の測定値を下記式(1)に代入して求めた。下記式(1)中、Aは絶縁層の表面積を表し、100cm2である。
M1(mg/cm2)=(X2−X1)/A (1)
粗化工程における絶縁層単位面積当たりの質量減少量(M2)は、下記式(2)により求めた。式(2)中、X1及びAは上記と同じ意味を表し、X3は、粗化工程後の基板質量(mg)を表す。X3は、粗化工程後の基板を水洗処理し、130℃にて15分間乾燥させた直後の基板質量である。
M2(mg/cm2)=(X1−X3)/A (2)
上記(6)において得られた評価基板の導体層側に、直径10cmの円形導体パターンを形成した。そして、円形導体側を+電極とし、内層回路基板の回路導体(銅)側を−電極として、高度加速寿命試験装置(ETAC製「PM422」)を使用し、130℃、85%相対湿度、3.3V直流電圧印加の条件で200時間経過させた際の絶縁抵抗値を、エレクトロケミカルマイグレーションテスター(J−RAS(株)製「ECM−100」)にて測定した(n=5)。5回の試験全てにおいてその抵抗値が107Ω以上の場合を「○」、1回でも107Ω未満の場合は「×」とした。
上記(6)において得られた評価基板の導体層に、幅10mm、長さ100mmの部分の切込みをいれ、この一端を剥がしてつかみ具((株)TSE製のオートコム型試験機「AC−50C−SL」)で掴み、インストロン万能試験機を用いて、室温中にて、50mm/分の速度で垂直方向に35mmを引き剥がした時の荷重(kgf/cm)を測定し、ピール強度を求めた。
上記(6)において得られた評価基板を、3cmx12cmの寸法に切断し、ピーク温度260℃のリフロー装置(日本アントム(株)製「HAS−6116」)に10回繰り返して通した際の外観変化を観察した(n=5)。5回の試験全てにおいて導体層(銅層)や絶縁層の剥離(ブリスター)の無い場合を「○」、1回でもブリスターのあるものを「×」とした。
ビスフェノールA型エポキシ樹脂(三菱化学(株)製「828EL」、エポキシ当量約185)12部、ナフタレン型エポキシ樹脂(DIC(株)製「HP4032SS」、エポキシ当量約144)3部、ビフェニル型エポキシ樹脂(三菱化学(株)製「YX4000HK」、エポキシ当量約185)6部、ビフェニル型エポキシ樹脂(日本化薬(株)製「NC3000H」、エポキシ当量約288)25部、フェノキシ樹脂(三菱化学(株)製「YX6954BH30」、固形分30質量%のMEK/シクロヘキサノン=1/1溶液)20部を、ソルベントナフサ15部に撹拌しながら加熱溶解させた。室温にまで冷却した後、そこへ、トリアジン骨格含有フェノールノボラック系硬化剤(DIC(株)製「LA−7054」、水酸基当量125、固形分60%のMEK溶液)20部、ナフトール系硬化剤(新日鐵化学(株)製「SN−485」、水酸基当量215、固形分60%のMEK溶液)10部、硬化促進剤(4−ジメチルアミノピリジン(DMAP)、固形分5質量%のMEK溶液)0.5部、難燃剤(三光(株)製「HCA−HQ」、10-(2,5-ジヒドロキシフェニル)-10-ヒドロ-9-オキサ-10-フォスファフェナンスレン-10-オキサイド、平均粒径2μm)3部、アミノシラン系カップリング剤(信越化学工業(株)製「KBM573」)で表面処理された球形シリカ(平均粒径0.5μm、(株)アドマテックス製「SOC2」、単位表面積当たりのカーボン量0.39mg/m2)80部を混合し、高速回転ミキサーで均一に分散して、樹脂ワニス1を調製した。
次いで、アルキド樹脂系離型層付きPETフィルム(リンテック(株)製「AL5」、厚さ38μm)の離型層側に、乾燥後の樹脂組成物層の厚さが18μmとなるように樹脂ワニス1を均一に塗布し、80〜120℃(平均100℃)で3分間乾燥させて、樹脂シート1を作製した。
ビスフェノール型エポキシ樹脂(新日鐵化学(株)製「ZX1059」、ビスフェノールA型とビスフェノールF型の1:1混合品、エポキシ当量約169)5部、ビフェニル型エポキシ樹脂(三菱化学(株)製「YX4000HK」、エポキシ当量約185)12部、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂(DIC(株)製「HP7200H」、エポキシ当量約275)9部、フェノキシ樹脂(三菱化学(株)製「YL7553BH30」、固形分30質量%のMEK/シクロヘキサノン=1/1溶溶液)16部を、ソルベントナフサ30部に撹拌しながら加熱溶解させた。室温にまで冷却した後、そこへ、活性エステル系硬化剤(DIC(株)製「HPC8000−65T」、活性基当量約223、不揮発分65質量%のトルエン溶液)40部、硬化促進剤(4−ジメチルアミノピリジン、固形分5質量%のMEK溶液)3部、アミノシラン系カップリング剤(信越化学工業(株)製、「KBM573」)で表面処理された球形シリカ(平均粒径0.5μm、(株)アドマテックス製「SOC2」、単位表面積当たりのカーボン量0.39mg/m2)150部を混合し、高速回転ミキサーで均一に分散して、樹脂ワニス2を調製した。
次いで、樹脂ワニス2を使用して、作製例1と同様の手順で樹脂シート2を作製した。
ビスフェノール型エポキシ樹脂(新日鐵化学(株)製「ZX1059」、ビスフェノールA型とビスフェノールF型の1:1混合品、エポキシ当量約169)3部、ナフタレン型エポキシ樹脂(DIC(株)製「HP4032SS」、エポキシ当量約144)3部、ビフェニル型樹脂(三菱化学(株)製「YX4000HK」、エポキシ当量約185)6部、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂(DIC(株)製「HP7200H」、エポキシ当量約275)20部、フェノキシ樹脂(三菱化学(株)製「YL7553BH30」、固形分30質量%のMEK溶液)8部を、ソルベントナフサ20部に撹拌しながら加熱溶解させた。室温にまで冷却した後、そこへ、ビスフェノールAジシアネートのプレポリマー(ロンザジャパン(株)製「BA230S75」、シアネート当量約232、不揮発分75質量%のMEK溶液)20部、フェノールノボラック型多官能シアネートエステル樹脂(ロンザジャパン(株)製「PT30S」、シアネート当量約133、不揮発分85質量%のMEK溶液)8部、活性エステル系硬化剤(DIC(株)製「HPC8000−65T」、活性基当量約223の不揮発分65質量%のトルエン溶液)8部、硬化促進剤(4−ジメチルアミノピリジン、固形分5質量%のMEK溶液)0.3部、硬化促進剤(東京化成(株)製、コバルト(III)アセチルアセトナート、固形分1質量%のMEK溶液)4部、難燃剤(三光(株)製「HCA−HQ」、10-(2,5-ジヒドロキシフェニル)-10-ヒドロ-9-オキサ-10-フォスファフェナンスレン-10-オキサイド、平均粒径2μm)3部、アミノシラン系カップリング剤(信越化学工業(株)製、「KBM573」)で表面処理された球形シリカ(平均粒径0.5μm、(株)アドマテックス製「SOC2」、単位表面積当たりのカーボン量0.39mg/m2)100部を混合し、高速回転ミキサーで均一に分散して、樹脂ワニス3を調製した。
次いで、樹脂ワニス3を使用して、作製例1と同様の手順で樹脂シート3を作製した。
樹脂シート1を使用して、上記〔測定・評価用基板の調製〕に手順に従って、M1が0.12mg/cm2、M2が0.29mg/cm2の条件下で評価基板を製造した。各評価結果を表2に示す。
樹脂シート2を使用して、上記〔測定・評価用基板の調製〕に手順に従って、M1が0.10mg/cm2、M2が0.20mg/cm2の条件下で評価基板を製造した。各評価結果を表2に示す。
樹脂シート3を使用して、上記〔測定・評価用基板の調製〕に手順に従って、M1が0.09mg/cm2、M2が0.22mg/cm2の条件下で評価基板を製造した。各評価結果を表2に示す。
樹脂シート1を使用して、上記〔測定・評価用基板の調製〕に手順に従って、M1が0.26mg/cm2、M2が0.21mg/cm2の条件下で評価基板を製造した。各評価結果を表2に示す。
樹脂シート2を使用して、上記〔測定・評価用基板の調製〕に手順に従って、M1が0.22mg/cm2、M2が0.18mg/cm2の条件下で評価基板を製造した。各評価結果を表2に示す。
樹脂シート1を使用して、上記〔測定・評価用基板の調製〕に手順に従って、M1が0.31mg/cm2、M2が0.46mg/cm2の条件下で評価基板を製造した。各評価結果を表2に示す。
樹脂シート3を使用して、上記〔測定・評価用基板の調製〕に手順に従って、M1が0.18mg/cm2、M2が0.42mg/cm2の条件下で評価基板を製造した。各評価結果を表2に示す。
樹脂シート1を使用して、上記〔測定・評価用基板の調製〕に手順に従って、M1が0.31mg/cm2、M2が0.38mg/cm2の条件下で評価基板を製造した。各評価結果を表2に示す。
Claims (14)
- (I)内層回路基板上に形成された絶縁層を膨潤液で膨潤させる工程、及び
(II)絶縁層表面を酸化剤で粗化する工程
をこの順に含む多層プリント配線板の製造方法であって、
工程(I)における絶縁層単位面積当たりの質量増加量(M1)が0.30mg/cm2以下であり、
工程(II)における絶縁層単位面積当たりの質量減少量(M2)が0.40mg/cm2以下であり、かつ
M1とM2がM1≦M2の関係を満たす、多層プリント配線板の製造方法。 - M1とM2がM1<M2の関係を満たす、請求項1に記載の方法。
- M1とM2がM1+0.05<M2の関係を満たす、請求項1に記載の方法。
- 内層回路基板上に形成された絶縁層の回路導体上の厚さが15μm以下である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
- 内層回路基板上に形成された絶縁層の回路導体上の厚さが1μm以上15μm以下である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
- 絶縁層が樹脂組成物層を熱硬化して形成される、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 樹脂組成物層を構成する樹脂組成物中の不揮発成分を100質量%としたとき、樹脂組成物中の無機充填材の含有量が50質量%以上である、請求項6に記載の方法。
- 樹脂組成物層を構成する樹脂組成物中の不揮発成分を100質量%としたとき、樹脂組成物中の無機充填材の含有量が50質量%以上90質量%以下である、請求項6に記載の方法。
- 樹脂組成物がエポキシ樹脂、硬化剤を更に含む、請求項7又は8に記載の方法。
- 工程(II)の後、絶縁層表面の算術平均粗さ(Ra)が400nm以下である、請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法。
- 工程(II)の後、絶縁層表面の算術平均粗さ(Ra)が300nm以下である、請求項1〜10のいずれか一項に記載の方法。
- 工程(II)の後、絶縁層表面の算術平均粗さ(Ra)が200nm以下である、請求項1〜11のいずれか一項に記載の方法。
- 工程(I)の前に、下記工程(A)、(B)及び(C)を含む、請求項1〜12のいずれか一項に記載の方法。
(A)支持フィルムと該支持フィルム上に設けられた樹脂組成物層とを含む樹脂シートを、樹脂組成物層が内層回路基板と接合するように、内層回路基板にラミネートする工程
(B)樹脂組成物層を熱硬化して絶縁層を形成する工程
(C)絶縁層に穴あけ加工してビアホールを形成する工程 - 工程(II)の後に、下記工程(D)及び(E)を含む、請求項1〜13のいずれか一項に記載の方法。
(D)絶縁層表面を中和液で中和処理する工程
(E)絶縁層表面にめっきにより導体層を形成する工程
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