JPH04363095A - 多層印刷回路板 - Google Patents

多層印刷回路板

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JPH04363095A
JPH04363095A JP2407446A JP40744690A JPH04363095A JP H04363095 A JPH04363095 A JP H04363095A JP 2407446 A JP2407446 A JP 2407446A JP 40744690 A JP40744690 A JP 40744690A JP H04363095 A JPH04363095 A JP H04363095A
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tin
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oxide
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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】
【0001】本発明は多層印刷回路板(PCB)とそれ
から形成される物品に関する。
【0002】多層PCBは像形成した導電性層例えば銅
を含むそれを一部分硬化したB段階樹脂、すなわちプロ
プレグのような誘電体層と共に多層サンドウィッチに挿
入し、次いでこれを加熱又は加圧して接着することによ
り通常作られる。平滑な銅表面を持つ導電性層はプロプ
レグとよく接着しないので、粗な銅表面が誘電体とより
よく接着させるために使用されて来た。そのため、一部
の多層PCB工業はよりよい接着を確実にするため機械
的表面化法の工程を利用している。しかしながら、回路
パターンがより繊細になるとこの表面調製の間導電体図
形を物理的に損傷する危険が増加する。
【0003】導電性層と誘電体との接着を改善するため
工業的に使用される他の方法は、メッキ工業で良好な相
間接着を確実にするため広く実施されている種々な銅表
面酸化法である。
【0004】銅粗面と誘電体との機械的結合に主として
依存するすべての方法の共通の欠点は、ポリイミドプレ
プレグとの限界的な接着強度、及び熱ショック破壊を起
こすことのある銅と誘電体との異なる熱膨張係数に由来
する応力を吸収する可撓性接着中間相がないという事実
である。
【0005】多層板の誘電体層への導電性層の接着を改
善する他の技術は米国特許第3,536,546号、及
び欧州特許願第216,531号、並びに米国特許第4
,657,632号に記述されており、接着前導電性層
へスズの溶着を含む。これらの技術は銅表面と比較して
接着強度が改善され、酸化銅より機械的損傷を受けにく
い表面が得られ、及び酸化銅処理より腐蝕性の少ない雰
囲気中で室温処理を要するのみであるが、得られる接着
強度はエポキシプレプレグへの酸化銅に匹敵し、ポリイ
ミドプレプレグとのブラウンオキシド(brown  
oxide)より劣ると考えられる。また接着強度は酸
化物接着がそうであるように上昇した温度では時間と共
に低下することがある。更に、ハンダショック後の積層
剥離がしばしば観察される。
【0006】多層回路板製造法における一工程である銅
被覆積層物上のブラックオキシド(black  ox
ide)層の開示の例は米国特許第4,512,818
号に開示されている。この方法の主要な欠点はポリイミ
ドプレプレグ上の限界的接着強度、腐蝕性で高温の処理
、機械的損傷を受けやすい表面コーティング、侵略的(
酸性、還元性)孔洗浄用化学物質による接着酸化物層の
除去による「ピンクリング(pinkring)」と称
する貫通孔の囲りの部分的積層剥離、及び上昇した温度
における接着強度の経時的減衰と考えられている。
【0007】酸化物処理の欠点のないプレプレグとの改
良された接着に特に適している導電性トポグラフィーの
形成が第4回印刷回路世界会議(PrintedCir
cuit  World  Conference  
IV)、Tokyo,Japan(1987年6月2〜
5日)において最近説明された。H.Akahoshi
等(WCIV−9)は表面酸化物の形成を述べており、
この物は接着前除くと銅の粗面が残り、接着特性は酸化
物表面に匹敵した。Nakaso等(WCIV−10)
は導電性層に無電解銅溶着の形成により、接着性のより
良好な粗導電性層表面の形成につき述べている。この清
浄な金属銅表面に溶着したシランは接着強度の限界的な
増加を示したと報告している。
【0008】同様に、米国特許第3,508,983号
は印刷回路板の製造においてポリエステルベース接着剤
への銅の接着にガンマ−アミノプロピルトリエトキシシ
ランの使用を開示している。この参考例は良好な接着へ
作用するためにはシラン処理前酸化銅を除くベきことを
強調している。
【0009】米国特許第4,499,152号は高分解
印刷回路パターンに利用される金属積層物の形成を開示
している。この積層物は好ましくは樹脂接着しガラスで
補強した基体、基体の大部分の表面をカバーし接着して
いる結合剤の層、及び結合剤の層に隣接する極薄銅の層
、並びに銅層及び結合剤の層の間に分散している複合結
合層を含む。結合剤の開示された種類はオルガノシラン
を含む。
【0010】1989年4月5日、第0310010号
として公開された欧州特許願第88115951.1号
はスズメッキ銅回路と硬化した絶縁体層との間における
以後のハンダ付け作業の間の接着の改善にウレイドシラ
ンを使用する多層印刷回路板の形成方法を開示している
。この方法は一般に得られる積層物がハンダ付け作業の
前に予備焼成した場合有効であるが、ある場合予備焼成
をしないとハンダ付けの間に積層剥離が起こることがあ
る。
【0011】本発明は(a)  誘電体層支持体の表面
に少なくとも4ミクロンの厚さの導電性銅回路を形成し
、(b)  銅回路にスズを適用し、適用の間又はその
後に適用したスズをその表面上で相当する酸化物、水酸
化物又はその組合せに変換することにより銅回路上にス
ズの酸化物、水酸化物又はその組合せの層を形成し、但
し前記酸化物、水酸化物又はその組合せの層の厚さは1
.5ミルより大きくなく、(c)  工程(b)で形成
された酸化物、水酸化物又はその組合せの表面、又は銅
回路に接着された絶縁体層にシラン接着混合物を適用し
、ここで前記絶縁体層は一部分硬化した熱硬化重合体組
成物からなり、及び前記シラン接着混合物は本質的に(
I)  構造式 〔NH2−CO−NH−A−〕nSi−B(4−n)(
式中、Aは炭素原子数1〜8のアルキレン、Bはヒドロ
キシ又は炭素原子数1〜8のアルコキシ、およびnは1
、2、又は3の整数であり、但しnが1又は2の場合、
各Bは同一である必要はない)のウレイドシラン;及び (II)  構造式
【0012】
【化6】 (式中、R1、R2、R3、R4、R5及びR6は他と
独立して炭素原子数1〜8のアルキル、及びRは炭素原
子数1〜8のアルキレン基を表す)のジシリル架橋剤か
らなり、(d)  工程(a)、(b)及び(c)を反
復し、(e)  工程(a)、(b)、(c)及び(d
)で形成した物質を単一の物品に接着し、その際オルガ
ノシランコーティングは酸化物、水酸化物又は組合せと
絶縁体層との間にあり、及び接着の間に一部分硬化した
絶縁体層は硬化し、(f)  工程(e)で形成した接
着した物品を貫通する幾つかの孔を形成し、(g)  
貫通孔の壁を金属メッキして貫通孔の反対側の開口部か
ら導電性通路を形成することにより多層回路板を形成し
、但し多層印刷回路板は250°Fで6時間焼成し、次
いで85℃、関係湿度85%で24時間予備状態調節し
た後、550°Fで10秒間熱応力にさらしても積層剥
離しない工程からなる幾つかの絶縁体及び誘電体層を貫
通する一連の導電性層に電気的接続を与える導電性貫通
孔を含む多層印刷回路板を形成する方法とそれから形成
される物品に関する。
【0013】本発明はまた、本質的に (I)  構造式 〔NH2−CO−NH−A−〕nSi−B(4−n)(
式中、Aは炭素原子数1〜8のアルキレン、Bはヒドロ
キシ又は炭素原子数1〜8のアルコキシ、およびnは1
、2、又は3の整数であり、但しnが1又は2の場合、
各Bは同一である必要はない)のウレイドシラン;及び (II)  構造式
【0014】
【化7】 (式中、R1、R2、R3、R4、R5及びR6は他と
独立して炭素原子数1〜8のアルキル、及びRは炭素原
子数1〜8のアルキレン基を表す)からなる耐湿性多層
回路板を形成するためのシラン接着混合物にも関する。
【0015】本発明は多層印刷回路板の形成方法に関す
る。回路板は銅回路を支持する誘電体物質の一つ置きの
層を持ち(導電性接地面の役割をする銅板のような他の
層を間に置くことができる)、前記銅回路は中間層を介
して絶縁体層に付着している。回路板は板の全厚みを越
える電気的通路を形成する導電性貫通孔を持つ。
【0016】多層回路板の形成には数ダースの導電性及
び非導電性層を使用することができる。又、多層回路板
の形成には孔の穿孔が必要であり、孔を直接取り巻く部
分の層の積層剥離による欠陥を生ずることがある。もし
層の一つに欠陥があるか積層剥離が起こった場合、一般
に全板を廃棄しなければならない。従って、印刷回路板
形成の各工程において高品質を保つことは商業生産に重
要なことである。
【0017】本発明の技術により、種々な物品を形成す
ることができる。例を挙げると一つの物品は順に誘電体
層、スズ及び基底スズの酸化物、水酸化物又はそれらの
組合せを持つ銅回路、オルガノシラン、絶縁体層、第二
の誘電体層、スズ、基底スズの酸化物、水酸化物又はそ
れらの組合せを持つ銅回路、オルガノシラン及び第二の
絶縁体層を含むことができる。上述の物品において、(
第一の)絶縁体層は第二の誘電体層と直接又は接着剤層
(そのような接着剤は当該技術分野でよく知られている
例えば高温エポキシである)を介して接触することがで
きる。
【0018】別の物品においては、第二の誘電体層は存
在する必要がなく、他のすべての層は同一順序で存在す
る。本発明の更に他の具体化においては、反対表面に銅
回路を持つ誘電体層が存在することができる。反対表面
上にその後に種々な層が適用され、それには任意にスズ
、及び基底スズの酸化物、水酸化物又はその組合せ、オ
ルガノシラン、及び絶縁体層が含まれる。
【0019】互いに接着した層を含む多層回路板又はそ
の一部分について、中間層を持つか持たないで有効な接
着が形成されているか否かを測定する通常の試験法は接
着強度の測定である。層を分離するに要する力はIns
tron試験装置で測定することができる。しかしなが
ら、ある場合においては接着強度のみでは十分に正確な
試験方法とはいえず、何故なら多層板が商業的用途で処
理する間に受ける条件により破損の起こることがあるか
らである。本方法による有用な試験はMIL−P−55
110−Dに記述された上昇した温度における熱応力に
より積層剥離が起こるか否かである。実際の用途におい
ては、多層の外表面は通常溶融したハンダにさらされる
。内層はハンダにさらされないかも知れないが、上昇し
た温度に影響される。多層板が一般的な広範囲の商業的
応用に使用し得るか否かに関する広い商業的用途に関す
る実用試験はMIL−P−55110−Dに述べられて
いる一つ又は複数の試験である。
【0020】MIL−P−55110−Dの一つの試験
は273〜300°Fで2時間焼成する予備状態調節後
、550°Fで10秒間の熱応力を必要とする。試料す
なわち物品はメッキのひび割れ、メッキと導電体の分離
、ふくれ又は積層剥離を視覚的に検査する。0.003
インチ(0.08mm)以下の最大面積が無効となった
積層物は導電体スペーシングが横方向又は垂直方向に最
小の誘電体スペーシング以下に減少しないことを条件と
して許容される。より厳密な試験のためのより好ましい
方法は10秒間より60秒間の時間の長さが用いられる
【0021】他の形式の試験方法においては、最終多層
回路はMIL−P−55110−Dのすべての適用可能
な試験方法と接する。
【0022】この試験が商業的使用に適用可能な一つの
理由は多層構成に使用される材料の多様性による。銅は
導電性通路の形成に特に優れた金属であるが、誘電体と
絶縁体層(現在の状況で使用する誘電体は銅シートの最
初の支持体を表し、一方絶縁体層は中間層を介して回路
が結合している他の層を表し、両者は同じ物質であるこ
とができる)は物質が著しく相異することがある。好ま
しい物質の例はエポキシとポリイミドである。
【0023】上述の試験は一般に印刷回路製造における
層接着を予言するのに有用であるが、湿気を除くための
予備焼成工程なしに多層回路板をハンダ付けする場合よ
り厳密な試験が必要である。そのような場合、回路と硬
化した絶縁体層との間の境界面における積層剥離はハン
ダ付けの間におそらく残留水又は他の物質が境界面で蒸
発することにより起こることがある。この別の方法によ
る有用な試験は「ハンダ浸漬応力試験(solder 
 immersion  stressteat)」で
あり、これは多層印刷回路試験板を最初に250°F(
121℃)で6時間焼成し、次いで85℃、85%関係
湿度(RH)に維持する環境試験チェンバーで0、4、
24、48及び72時間状態調節し、その後それらを5
50°F(288℃)に維持するハンダに10分間浸漬
する。各多層試験板は8つの銅の100%接地面を含み
、試験のための特別な変更の場合を除いて同一条件で作
られている。微妙な又は著しい積層剥離が認められない
場合、板は許容できると判断し、及び破損が観察される
までに要した最小の状態調節時間に基づいて一群の試験
板に対する他群のそれを評価する。印刷回路製造標準に
相当する許容可能性の規準は少なくとも24時間の状態
調節時間後、好ましくは72時間の状態調節後積層剥離
のないことである。
【0024】本発明の出発物質は一つ又は相対する表面
に銅の被覆を含む誘電体層である。この銅層は厚さが少
なくとも4ミクロン及びより好ましくは32ミクロンで
あり、並びにそれは導電性回路形成のために使用される
。光感受性レジストフィルムのフォトイメージングと引
き続く銅の未露出部分のエッチングのような当該技術分
野で公知の方法をそのような回路の形成に使用すること
かできる。適当な技術の例は米国特許第3,469,9
82号に開示されている。誘電体層の組成はそれが電気
的絶縁体として機能する限り重要ではない。ガラス繊維
補強エポキシのような有用な支持体物質が米国特許第4
,499,152号に開示されている。好ましくは当該
技術分野でプレプレグ又は「B」段階樹脂として知られ
る一部硬化した熱硬化樹脂組成物が使用される。そのよ
うな重合体組成物の使用は以後の接着作業を付け加える
【0025】導電性回路の形成後、一般に酸化物、水酸
化物又はその組合せの薄い外層を形成することが必要で
ある。厚さが1.5ミクロンより大きくなく、及びより
好ましくは1.0ミクロンより大きくない層は銅回路の
酸化により直接形成することができる。いわゆる「ブラ
ウン」又は「ブラック」オキシドコーティングの形成に
使用される公知の技術を使用することもできる。しかし
ながらピンクリング形成として知られる現象による大き
な問題に遭遇し、この場合酸化物は後の所要の処理工程
により溶解するか又は少くとも一部分が破壊される。こ
のピンクリング効果を解決するためかなりの研究努力が
なされた。酸化物コーティングの研究においても腐蝕性
化学物質が用いられ、これは特別な処理に必要な苛酷な
化学物質の使用による問題を引き起す。多層回路板を水
分を除くための予備焼成工程なしにハンダ付けする場合
、回路と硬化した絶縁体層との間の境界面における積層
剥離がハンダ付けの間に観察された。これは周辺の大気
から積層物により吸収された残留水が境界面に濃縮し、
ハンダ付けの間に水蒸気化してこの局部的な積層剥離を
起すと想定される。
【0026】この発明の一つの具体化においては導電性
層をスズで形成する。下でより詳しく説明するように好
ましいコーティングの適用法は浸漬金属メッキによる。 金属層の厚さは重要ではなく、例えば0.15〜0.2
5ミクロンとすることができる。スズ適用の間及びその
後、酸化物、水酸化物又はその組合せの薄いコーティン
グを形成する。このコーティングは極めて薄く、好まし
くは1.5ミクロン以下又は単層のみの厚さとすること
ができるので空気酸化を用いることができる。そのよう
な場合、室温で静置すると銅表面は大気中酸素及び水蒸
気と反応して酸化物/水酸化物を形成することができる
【0027】この発明のオルガノシラン混合物は酸化物
、水酸化物もしくは組合せに対して、又は当業者にプレ
プレグもしくは「B」段階樹脂として知られる一部分硬
化した熱硬化重合体組成物に対してコーティングとして
適用される。誘電体層の構成の場合と同じ材料をこの層
に使用することができ、前記この層は他の層とより容易
に区別するため絶縁体層と称する。本発明に使用するこ
とができるシランについて云えば、このシランはこの酸
化物、水酸化物又はその組合せを部分的に硬化及び完全
硬化に変換した絶縁体層に接着する付着性中間層を形成
することが必要である。このシランはここで定義した熱
応力試験による積層剥離を防ぐように機能することが必
要である。好ましい態様においては、十分に硬化した絶
縁体層を持つ多層回路板はMIL−P−55110−D
のすべての仕様に適合する。
【0028】オルガノシランについては、ウレイドシラ
ンはシランのシラノール(Si−OH)−基と水素ブリ
ッジ結合を形成し、及び/又は縮合反応において共有金
属−O−Si結合を形成すると考えられる。シランは隣
接する層と機能的に置換された有機性の基を介して相互
作用し、誘電体樹脂とのファンデルワールス力相互作用
、強い極性力(polar  force)/水素ブリ
ッジ相互作用、又は共有結合形成を作り出すと考えられ
る。ジシリル架橋剤はウレイドシランと網目構造を形成
して生成する付着性オルガノシラン層の湿気感受性を減
少すると考えられる。
【0029】この発明の対湿性、付着性オルガノシラン
層はその本質的成分として (I)  構造式 〔NH2−CO−NH−A−〕nSi−B(4−n)(
式中、Aは炭素原子数1〜8のアルキレン、Bは水酸基
又は炭素原子数1〜8のアルコキシ、及びnは1、2、
又は3の整数であり、但しnが1又は2の場合、各Bは
同一である必要はない)の少なくとも1つのウレイドシ
ラン;及び (II)  構造式
【0030】
【化8】 (式中、R1、R2、R3、R4、R5及びR6は他と
は独立して炭素原子数1〜8のアルキル、及びRは炭素
原子数1〜8のアルキレンを表す)のジシリル架橋剤を
持つシラン接着混合物から製造される。
【0031】好ましくは式Iにおいて1つ以上のB基が
存在する場合、各B基は同一である。又好ましくはR1
、R2、R3、R4、R5及びR6は同一である。 ウレイドシラン(I)において、アルキレン基Aは好ま
しくは二価エチレン又はプロピレンであり、及びアルコ
キシ基Bは好ましくはメトキシ又はエトキシ基である。 特に好ましいウレイドシランはガンマ−ウレイドプロピ
ル−トリエトキシシランである。ジシリル架橋剤(II
)において、アルキル基は好ましくはメチル又はエチル
であり、及びアルキレン基Rは好ましくは二価エチレン
又はプロピレン基である。特に好ましいジシリル架橋剤
はヘキサメトキシジシリルエタンである。
【0032】シラン接着混合物の成分濃度は個別の適用
の必要性に適合するため広範囲に変動させることができ
る。従って、ウレイドシラン(I)のジシリル架橋剤(
II)に対する重量比は99:1及び1:99の範囲と
することができる。好ましくは(I):(II)の重量
比は90:10と10:90の間にあり、より好ましく
は90:10と70:30の間にある。通常は単一のウ
レイドシランを単一のジシリル架橋剤と共に使用するが
、しかしながらシラン接着混合物中で、定義したような
2つ又はそれ以上のウレイドシラン及び/又は定義した
ような2つ又はそれ以上のジシリル架橋剤を使用するこ
とも本発明の範囲内にある。
【0033】本発明を実施する場合、シラン接着混合物
は液体溶液としてスズ水酸化物/酸化物表面又は絶縁体
層表面に適用することができる。この場合、シラン接着
混合物はウレイドシランとジシリル架橋剤の共通の溶媒
を含む。溶液は任意の通常の方法、例えばディッピング
(dipping)、噴霧、ブラッシング、イマージョ
ン(immersion)等により適用される。
【0034】上記欧州特許願第88115951.1号
、欧州特許第216,531号及び米国特許第4,65
7,632号に開示された浸漬金属コーティング法は本
発明において、銅回路への最初の接着に直接使用される
。これらの刊行物は参考例としてここに組み入れる。 しかしながら、浸漬スズコーティングは熱応力により積
層剥離が部分的に起こることがあるので導電性層銅表面
と誘電体物質との間の直接接着を形成するには不十分で
ある。オルガノシランは接着強度を増加する能力を持っ
ている。好ましいコーティング組成物はチオウレア化合
物、スズ塩、還元剤、酸及びウレア化合物を含む。これ
等の先行技術刊行物の教える所によりウレア化合物は必
須である。しかしながらウレア化合物はオルガノシラン
層には必要でない。従って、上記刊行物に関して用語ウ
レア化合物が存在する部分がある場合それを除き得るこ
とは直接本発明の範囲内にある。従って、ウレア化合物
を除き得ることを除いてこれらの刊行物に開示されたの
と同一組成を直接使用することができる。好ましい具体
化においてはウレアが存在する。
【0035】好ましい具体化においては組成物はチオウ
レア化合物、スズ塩、還元剤、酸及びウレア化合物を使
用しており、この刊行物の適切な開示はここで再現され
ている。
【0036】スズ塩は好ましくは第一スズ塩からなる。 無機酸(鉱酸)又は有機酸の第一スズ塩(例えばギ酸第
一スズ、酢酸第一スズなど)を使用することができるが
、スズ塩は硫黄リン、及びハロゲンの酸のような鉱酸、
特に硫酸又はスルファミン酸のような硫黄の酸の第一ス
ズ塩からなることができる。スズ酸ナトリウム又はカリ
ウムのようなスズ酸のアルカリ金属塩、及びその公知の
同等な技術も使用することができる。一つの具体化にお
いて硫酸第一スズ、スルファミン酸第一スズ及び酢酸第
一スズをスズ塩として使用することができる。スズ鉛コ
ーティングを溶着する場合、酢酸鉛を鉛塩として使用す
ることができる。
【0037】使用する酸は、有機酸又は硫黄、リン、又
はハロゲンをベースとする無機酸(鉱酸)とすることが
できるが、硫酸又はスルファミン酸のような硫黄ベース
の鉱酸が好ましい。使用できる幾つかの有機酸はギ酸、
酢酸、リンゴ酸、マレイン酸などのような炭素原子数6
までのモノカルボン酸又はジカルボン酸からなる。
【0038】ハロゲンの酸又はハロゲン塩を使用しない
ことが可能ならそれが好ましく、何故ならハロゲン化物
残留物が溶着したスズコーティング中に生成し、これら
の塩はスズの電気的特性を妨げ、及びコーティングの腐
蝕物質として作用することもあるからである。
【0039】使用することができるキレート剤は種々な
種類のキレート剤及びKirk−Othmer,Enc
yclopedia  of  ChemicalTe
chnology,第3版、第5巻、339〜368ペ
ージに開示された特別な化合物からなり、前記刊行物は
参考例としてここに組み入れる。特に好ましいキレート
剤はアミノカルボン酸とヒドロキシカルボン酸からなる
。この点で使用することができる幾つかの特定のアミノ
カルボン酸はエチレンジアミン四酢酸、ヒドロキシエチ
ルエチレンジアミン三酢酸、ニトリロ三酢酸、N−ジヒ
ドロキシエチルグリシン、及びエチレンビス(ヒドロキ
シフェニルグリシン)からなる。使用できるヒドロキシ
カルボン酸は酒石酸、クエン酸、グルコン酸及び5−ス
ルホサリチル酸である。
【0040】使用できる種々な還元剤は当該技術分野で
公知であり一般に炭素原子数約10までの飽和又は不飽
和で、脂肪族又は環状の有機アルデヒドである。この点
でホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンア
ルデヒド、ブチルアルデヒドのような炭素原子約6まで
の低級アルキルアルデヒドを使用することができる。特
に好ましいアルデヒドはグリセルアルデヒド;エリスロ
ース;スレオース;アラビノース及びその種々な位置の
異性体及びグルコース及びその種々な位置の異性体のよ
うなヒドロキシ脂肪族アルデヒドからなる。グルコース
は金属塩のより高い酸化状態への酸化、例えばSnII
からSnIVへの酸化を防ぐように作用するのみならず
、キレート剤として作用し、従ってこれらの理由から特
に有用なことを見出した。
【0041】使用できる界面活性剤はKirk−Oth
mer,Encyclopediaof  Chemi
cal  Technology,第3版、第22巻、
332〜387ページに記載されているような任意の非
イオン性、アニオン性、カチオン性又は両性界面活性か
らなり、前記刊行物は参考例としてここに組み入れる。 非イオン性界面活性剤が特に好ましい。
【0042】加水分解されたシランが適用される酸化ス
ズ/水酸化スズ層の表面積は得られる接着強度の一つの
要因である。従って、銅表面を酸化銅に酸化し、次いで
酸化物を加水分解し、及び浸漬法により酸化スズに変換
することにより生成するような高い表面積はシラン処理
後ポリイミドに接着した場合最高の接着強度を与える。 本発明により、一般に絶縁体層により支持される金属層
の誘電体層への接着は後で定義する関係湿度(RH)で
少なくとも14時間予備状態調節するハンダ浸漬応力試
験に耐え得ることが必要である。
【0043】多層構造の種々な層を積層プレスで圧力と
熱を加えて接着(電気的相互接続のため)した後、通常
多重ヘッド(multiple  head)と空気軸
受を備えた数値制御穿孔機を用いて多層を貫通する孔を
穿孔する。そのような穿孔作業はG.Leonida著
「印刷回路ハンドブック−デザイン、製造、コンポーネ
ンツ、及び組立て(Handbook−of  Pri
nted  CircuitDesign,Manuf
acture,Components  and  A
ssembly)」(4.3.2.章、254ページ)
(Electrochemical  Publica
tions,1981年刊)及び「印刷回路ハンドブッ
ク(Printed  Circuits  Hand
book)」(5.8−5.12章)(Clyde  
F.Coombs,Jr.編集、McGraw−Hil
l  Book  Co.、第2版)に記述されている
【0044】孔形成と孔を導電性にする公知技術を用い
ることができ、例えば「印刷回路テクノロジー(Pri
nted  Circuit  Technology
)(N.S.Einarson編集、1977年、第7
章)が参照される。
【0045】本発明を更に明確にするため、次の実施例
を示す。この実施例においては、別記しない限りすべて
の部(part)とパーセントは重量、及び度は摂氏の
それである。この実施例において、銅被覆積層板又は銅
箔は回路形成のため処理したものではなく、シートとし
て使用した。銅シートの使用は試験測定においてより再
現性を示すと考えられた。又、この実施例においては、
孔ドリリングは試験結果に対して同様により大きな再現
性を与えると考えられたことより用いなかった。
【0046】
【実施例1】試験試料の銅表面を化学的に清浄にし、イ
ンライン噴霧装置中で浸漬スズ組成物とシラン接着混台
物で処理し、次いでオルガノシラン結合剤、ガンマ−ウ
レイドプロピルトリエトキシシラン、及び通常のブラウ
ン及びブラックオキシドと比較して評価した。
【0047】試験試料は両面に1オンスの銅を含むNo
rplex/OAK  FR−4エポキシ積層板パネル
(巾18インチ、長さ24インチ、及び厚さ0.014
インチ)であった。厚さ0.0014インチの銅箔(1
オンスの銅)も接着強度測定のため同様に処理した。
【0048】試料表面の調製に使用したインライン噴霧
装置は4フィート/分のコンベア速度を持ち、次の処理
工程と条件を含んでいた。
【0049】
【表1】
【0050】この装置に使用するアルカリ洗浄剤はVe
rsacleanR415(DuPont)であり、及
びミクロエッチング液はSureetchR550(D
uPont)パーオキシモノ硫酸カリウム/硫酸であっ
た。
【0051】段階6において、浸漬スズ組成物を次の組
成 溶液A 脱イオン水              200ml濃
H2SO4                100m
l次亜リン酸(50%)      40ml硫酸第一
スズ            20gms脱イオン水 
             0.5リッターにする溶液
B チオウレア                60gm
sウレア                    4
0gms脱イオン水              0.
5リッターにするの溶液Aと溶液Bを混合して形成した
。装置受槽を適当に満たす十分量の溶液を調製する。
【0052】幾つかの試験溶液を段階9のシラン処理に
使用するため調製した。
【0053】溶液1を57mlの氷酢酸を57リッター
の脱イオン水に添加して調製する。次いで570グラム
のガンマ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン(A−
1160  Union  Carbide)結合剤を
添加し、スプレーモジュールの再循環装置を動かして混
合する。この溶液を15〜20分間混合し、オルガノシ
ランのオルガノシラン−トリオールへの完全な加水分解
を確実にする。この溶液は以後1%A−1160として
確認される。
【0054】溶液2は1%のA−1160の外に0.1
5%の1,2−ビス(トリメトキシシリル)エタンを含
む以外溶液1のように調製し、以後1%A−1160/
0.15%BIS(及び表2の試料Aとして)として確
認される。
【0055】溶液3は1%のA−1160の外に0.2
0%の1,2−ビス(トリメトキシシリル)エタンを含
む以外溶液2のように調製し、1%A−1160/0.
20%BIS(及び表2の試料Bとして)として確認さ
れる。
【0056】シラン処理の効果を商業的に許容される標
準と比較するためFR−4エポキシ積層板と銅箔の試料
を調製し、これを市販ブラックオキシド(MacDer
mid  MAC−4−BLACK*  Black 
 Oxide)及びブラウンオキシド(Electro
chemicals  499  Brown  Ox
ide)で処理した。前記市販品はそれぞれBlack
  Oxide及びBrown  Oxideとして確
認される。
【0057】処理後、すべての積層板と銅箔を250〜
270°Fで1時間焼成した。このさらしは実際の積層
板が通常多層製作前に受ける条件をシミュレートすると
考えられた。より高い温度と時間は水分の除去を確実に
するが、この結果多層板製造の間積層剥離を起こすこと
がある。
【0058】焼成に引き続き、処理した積層板と箔をプ
レプレグシートと共に使用して8層の多層複合板を製造
する。2種類のNorplex/OAKプレプレグを2
組の多層板;すなわち目の細かいグラスクロスと約65
.5%の樹脂含量を含むType1080、及び目の粗
いグラスクロスと45±5%の樹脂含量を含むType
7628とを製造するために使用した。多層複合板は次
のように製造した。各複合板は3枚の積層板(1枚は内
側及び2枚は外側)、2枚の外側箔シート及び8枚のプ
レプレグシートから組み立て、2枚のプレプレグシート
は各々の外側積層板の処理した銅表面と隣接する銅箔シ
ートとの間にあるようにした。10の多層組立て品を積
み重ねて各組立て品が厚さ0.025インチの厚さのア
ルミニウムシートで他から分離されているパッケージを
形成する。このパッケージを真空バッグに封じ込め、次
いで空気を排出して除き、密封する。次いでパッケージ
を190°Fに予備加熱した水圧プレスにできるだけ早
く入れ、中心に置く。圧盤を閉じ、25psiの圧力を
12分間かける。次いで圧力を200psiに増加し、
温度を365°Fに上げて90分間保つ。圧力を一定に
維持する一方、パッケージを冷却した60°Fの水を使
用して45分間冷却する。次いで圧力をゆるめてパッケ
ージを除き、次いでこれを324°Fで8時間後焼成す
る。
【0059】次いでパネルをExcellion  R
outer/Driller,Model  EX−2
00で巾1−3/8インチ、長さ2−7/8インチの試
料に補刻する。次いで試料を熱風循環オーブン中で25
0°Fで6時間焼成する。室温まで冷却後試料を85℃
、関係湿度85%に維持した環境チェンバーに置く。試
料を4、24、48及び72時間に除き、550°Fの
溶融ハンダ浴に20秒間浸漬する。次いで試料の積層剥
離を評価する。試料に明らかな積層剥離がなければ「O
K」と表示し、微妙な又はわずかな積層剥離がある場合
、試料を「SLT」と表示し、及び大きな積層剥離のあ
る場合試料を「FAIL」と表示する。
【0060】接着又ははがれ強度測定はInstron
  Tensile  Tester,(Instro
n  Eng.Corp.,Quinsey,Mass
.,U.S.A.)Model  TT−Bを使用して
、2インチ/分のクロスヘッド速度で行う。Instr
on  Unitは70°F、5°F及び関係湿度50
%、10%に環境調節した領域に置く。
【0061】
【表2】
【0062】表2の試験データはA−1160(すなわ
ち、ガンマ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン)と
BIS(すなわち、1,2−ビス(トリメトキシシリル
)エタン)の接着混合物の湿度不感受性における劇的な
改善を明らかに示している。結果は市販のブラックオキ
シド処理に匹敵し、且つブラウンオキシドよりすぐれる
一方、単純なシラン処理の高い接着強度を維持している

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  (a)  誘電体層支持体の表面に少
    なくとも4ミクロンの厚さの導電性銅回路を形成し、(
    b)  銅回路にスズを適用し、適用の間又はその後に
    適用したスズをその表面上で酸化物、水酸化物又はその
    組合せに変換することにより銅回路上にスズの酸化物、
    水酸化物又はその組合せの層を形成し、但し前記酸化物
    、水酸化物又はその組合せの層の厚さは1.5ミルより
    大きくなく、(c)  工程(b)で形成された酸化物
    、水酸化物又はその組合せの表面、又は銅回路に接着さ
    れた絶縁体層にシラン接着混合物を適用して付着性オル
    ガノシランコーティングをその上に形成し、ここで前記
    絶縁体層は一部分硬化した熱硬化重合体組成物からなり
    、及び前記シラン接着混合物は本質的に (I)  構造式 〔NH2−CO−NH−A−〕nSi−B(4−n)(
    式中、Aは炭素原子数1〜8のアルキレン、Bはヒドロ
    キシ又は炭素原子数1〜8のアルコキシ、及びnは1、
    2、又は3の整数であり、但しnが1又は2の場合、各
    Bは同一である必要はない)のウレイドシラン;及び (II)  構造式 【化1】 (式中、R1、R2、R3、R4、R5及びR6は他と
    独立して炭素原子数1〜8のアルキル、及びRは炭素原
    子数1〜8のアルキレン基を表す)のジシリル架橋剤か
    らなり、(d)  工程(a)、(b)及び(c)を反
    復し、(e)  工程(a)、(b)、(c)及び(d
    )で形成した物質を単一の物品に接着し、その際オルガ
    ノシランコーティングは酸化物、水酸化物又は組合せと
    絶縁体層との間にあり、及び接着の間に一部分硬化した
    絶縁体層は硬化し、(f)  工程(e)で形成した接
    着した物品を貫通する幾つかの孔を形成し、(g)  
    貫通孔の壁を金属メッキして貫通孔の反対側の開口部か
    ら導電性通路を形成することにより多層回路板を形成し
    、但し多層印刷回路板は250゜Fで6時間焼成し、次
    いで85℃、関係湿度85%で24時間予備状態調節し
    た後550°Fで10秒間熱応力にさらしても積層剥離
    しない工程からなる幾つかの絶縁体層を貫通する一連の
    導電体層に電気的接続を与える導電性貫通孔を含む多層
    印刷回路板を形成する方法。
  2. 【請求項2】  工程(a)から(d)は誘電体層が直
    接又は接着剤もしくは絶縁体層を介して接触する2つの
    絶縁体層を含む請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】  工程(a)から(d)は銅回路の層を
    支持する1つの絶縁体層を含む請求項1記載の方法。
  4. 【請求項4】  誘電体層は2つの相対する表面に銅回
    路を含む請求項1記載の方法。
  5. 【請求項5】  スズは浸漬法で適用する請求項1記載
    の方法。
  6. 【請求項6】  誘電体層はガラスエポキシ又はポリイ
    ミドを含む請求項1記載の方法。
  7. 【請求項7】  回路板は550゜Fで60秒間さらし
    て積層剥離しない請求項1記載の方法。
  8. 【請求項8】  シラン接着混合物は更にウレイドシラ
    ンとジシリル架橋剤の共通の溶媒を含む請求項1記載の
    方法。
  9. 【請求項9】  シラン接着混合物中の(I):(II
    )の重量比は99:1と1:99の間にある請求項1記
    載の方法。
  10. 【請求項10】  (I):(II)の重量比は90:
    10と10:90の間にある請求項9記載の方法。
  11. 【請求項11】  (I):(II)の重量比は90:
    10と70:30の間にある請求項9記載の方法。
  12. 【請求項12】  Aは二価エチレン又はプロピレン基
    である請求項1記載の方法。
  13. 【請求項13】  Bはメトキシ又はエトキシ基である
    請求項1記載の方法。
  14. 【請求項14】  ウレイドシランはガンマ−ウレイド
    プロピル−トリエトキシ−シランである請求項1記載の
    方法。
  15. 【請求項15】  Rはメトキシ又はエトキシ基を表す
    請求項1記載の方法。
  16. 【請求項16】  R′は二価エチレン又はプロピレン
    基を表す請求項1記載の方法。
  17. 【請求項17】  ジシリル架橋剤はヘキサメトキシジ
    シリルエタンである請求項1記載の方法。
  18. 【請求項18】  本質的に (I)  構造式 〔NH2−CO−NH−A−〕nSi−B(4−n)(
    式中、Aは炭素原子数1〜8のアルキレン、Bはヒドロ
    キシ又は炭素原子数1〜8のアルコキシ、及びnは1、
    2、又は3の整数であり、但しnが1又は2の場合、各
    Bは同一である必要はない)のウレイドシラン;及び (II)  構造式 【化2】 (式中、R1、R2、R3、R4、R5及びR6は他と
    独立して炭素原子数1〜8のアルキル、及びRは炭素原
    子数1〜8のアルキレン基を表す)からなる耐湿性多層
    回路を形成するためのシラン接着混合物。
  19. 【請求項19】  (a)  誘電体層;(b)  厚
    さが少なくとも4ミクロンの銅回路;(c)  スズを
    覆う厚さが1〜5ミルより大きくないスズ金属の酸化物
    、水酸化物又はその組合せの層;(d)  本質的に (I)  構造式 〔NH2−CO−NH−A−〕nSi−B(4−n)(
    式中、Aは炭素原子数1〜8のアルキレン、Bはヒドロ
    キシ又は炭素原子数1〜8のアルコキシ、及びnは1、
    2、又は3の整数であり、但しnが1又は2の場合、各
    Bは同一である必要はない)のウレイドシラン;及び (II)  構造式 【化3】 (式中、R1、R2、R3、R4、R5及びR6は他と
    独立して炭素原子数1〜8のアルキル、及びRは炭素原
    子数1〜8のアルキレン基を表す)からなるシラン接着
    混合物から形成されるオルガノシラン層;(e)  硬
    化した熱硬化重合体組成物からなる絶縁体層; (f)  誘電体層; (g)  厚さが少なくとも4ミクロンの銅回路;(h
    )  スズを覆う厚さが1〜5ミルより大きくないスズ
    金属の酸化物、水酸化物又はその組合せの層;(i) 
     シラン接着混合物から形成されるオルガノシラン層; (j)  硬化した熱硬化重合体組成物からなる絶縁体
    層からなる幾つかの絶縁体層を貫通する一連の導電体層
    に電気的接続を与える導電性貫通孔を含む多層印刷回路
    板であって、但し前記多層印刷回路板は250゜Fで6
    時間焼成し、次いで85℃、関係湿度85%で24時間
    予備状態調節した後550゜Fで10秒間ハンダ浸漬の
    熱応力にさらしても積層剥離しない多層印刷回路板。
  20. 【請求項20】  (a)  誘電体層;(b)  厚
    さが少なくとも4ミクロンの銅回路;(C)  スズを
    覆う厚さが1〜5ミルより大きくないスズ金属の酸化物
    、水酸化物又はその組合せの層;(d)  本質的に (I)  構造式 〔NH2−CO−NH−A−〕nSi−B(4−n)(
    式中、Aは炭素原子数1〜8のアルキレン、Bはヒドロ
    キシ又は炭素原子数1〜8のアルコキシ、及びnは1、
    2、又は3の整数であり、但しnが1又は2の場合、各
    Bは同一である必要はない)のウレイドシラン;及び (II)  構造式 【化4】 (式中、R1、R2、R3、R4、R5及びR6は他と
    独立して炭素原子数1〜8のアルキル、及びRは炭素原
    子数1〜8のアルキレン基を表す)からなるシラン接着
    混合物から形成されるオルガノシラン層;(e)  硬
    化した熱硬化重合体組成物からなる絶縁体層; (f)  シラン接着混合物から形成されるオルガノシ
    ラン層; (g)  スズを覆う厚さが1〜5ミルより大きくない
    スズ金属の酸化物、水酸化物又はその組合せの層;(h
    )  厚さが少なくとも4ミクロンの銅回路;(i) 
     誘電体層からなる幾つかの絶縁体層を貫通する一連の
    導電体層に電気的接続を与える導電性貫通孔を含む多層
    印刷回路板であって、但し前記多層印刷回路板は250
    °Fで6時間焼成し、次いで85℃、関係湿度85%で
    24時間予備状態調節した後550°Fで10秒間ハン
    ダ浸漬の熱応力にさらしても積層剥離しない多層印刷回
    路板。
  21. 【請求項21】  (a)  誘電体層;(b)  厚
    さが少なくとも4ミクロンの銅回路;(c)  スズを
    覆う厚さが1〜5ミルより大きくないスズ金属酸化物、
    水酸化物又はその組合せの層;(d)  本質的に (I)  構造式 〔NH2−CO−NH−A−〕nSi−B(4−n)(
    式中、Aは炭素原子数1〜8のアルキレン、Bはヒドロ
    キシ又は炭素原子数1〜8のアルコキシ、及びnは1、
    2、又は3の整数であり、但しnが1又は2の場合、各
    Bは同一である必要はない)のウレイドシラン;及び (II)  構造式 【化5】 (式中、R1、R2、R3、R4、R5及びR6は他と
    独立して炭素原子数1〜8のアルキル、及びRは炭素原
    子数1〜8のアルキレン基を表す)からなるシラン接着
    混合物から形成されるオルガノシラン層;(e)  硬
    化した熱硬化重合体組成物からなる絶縁体層; (f)  厚さが少なくとも4ミクロンの銅回路;(g
    )  スズを覆う厚さが1〜5ミルより大きくないスズ
    金属の酸化物、水酸化物又はその組合せの層;(h) 
     シラン接着混合物から形成されるオルガノシラン層; (i)  硬化した熱硬化重合体組成物からなる絶縁体
    層からなる幾つかの絶縁体層を貫通する一連の導電体層
    に電気的接続を与える導電性貫通孔を含む多層印刷回路
    板であって、但し前記多層印刷回路板は250°Fで6
    時間焼成し、次いで85℃、関係湿度85%で24時間
    予備状態調節した後550°Fで10秒間ハンダ浸漬の
    熱応力にさらしても積層剥離しない多層印刷回路板。
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