JPH0462887A - 銅スルーホールプリント配線基板製造用孔埋めインキ - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は銅スルーホールプリント配線基板の製造工程で
使用する高充填率孔埋めインキに関する。

（従来の技術） 銅スルーホールプリント配線基板は通常以下の方法によ
り製造される（第１図参照）。

すなわち、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステ
ル樹脂等からなる絶縁板や、絶縁板の上下両面に銅箔を
被着した銅張り積層板に、スルーホールとなる貫通孔を
あけ洗浄した後、無電解銅めっき、あるいは無電解銅め
っきと電解銅めっきとの併用によって北記スルーホール
用孔の内壁及び基板表面に回路となる銅めっき層を形成
する。

次にスルーホール内にエツチング液からスルーホール内
壁を保護するために孔埋めインキを充填し、加熱乾燥さ
せ、基板表面の銅めっき層に付着している孔埋めインキ
を表面機械研磨等により除去する。その後スルーホール
上も含めて銅めっき層の表面に配線パターンに対応した
エツチングレジスト層を形成させる。次にこのエツチン
グレジスト層をマスクとして、銅めっき層を含む銅箔を
エツチングして所望の配線パターンを形成した後、苛性
ソーダ水溶液を用いてエツチングレジスト層と孔埋めイ
ンキを除去することにより目的の銅スルーホールプリン
ト配線基板を得る。上記製造工程においてエツチングレ
ジスト層としては、加熱乾燥型あるいは紫外線硬化型ス
クリーン印刷用エツチングレジストインキが一般に使用
されている。

（発明が解決しようとする課題） 第２図は従来の熱乾燥型の孔埋めインキを用いた場合の
、エツチング処理を行う前のスルーホール付近の状態を
示している。

絶縁基板１の表裏両面及びスルーホール用孔ＩＯの内壁
面には銅めっき層２が設けられており、スルーホール用
孔ｌＯの内部には孔埋めインキ４が充填されている。こ
の銅めっき層２の上に所望の回路パターンに対応してエ
ツチングレジスト層３によるエツチングパターンを形成
している。

従来の熱乾燥型孔埋めインキを用いてスルーホールの孔
埋めを行った場合には、孔埋めインキ４を充填した直後
は表面が平坦であっても（第３図Ａ参照）、加熱乾燥さ
せると孔埋めインキ４中の溶剤が揮発して体積が２０〜
５０％収縮するため、充填された孔埋めインキ４が凹状
となる（第３図Ｃ参照）。この後銅箔２′及び銅めっき
層２上に配線パターンに対応したパターンのエツチング
レジスト層３を形成する際、孔埋めインキ４の表面が凹
状となっているため、エツチングレジストインキをスク
リーン印刷した場合、銅スルーホールのエツジ上のレジ
ストインキの膜厚が薄くなったり（第３図Ｃ参照）、あ
るいはカバーしきれずに銅めっき層が露出する（第３図
り参照）。この場合、引き続くエツチング処理により、
銅めっき層２及び銅スルーホールエツジ部２″がエツチ
ングされ断線等の問題が発生する。

そこでこれらの凹状となる熱乾燥型孔埋めインキ４の体
積収縮分を補う目的のために、孔埋めインキ中に熱で体
積が増加する発泡剤あるいは膨張剤をそのままあるいは
マイクロカプセル化して混入させる方法が知られている
（例えば、特開昭５４−１３９０６５号、特開昭６１−
２１２０９２号及び特開昭６３２２６９９２号）。しか
しながら、いずれの場合にも加熱による孔埋めインキの
体積変化率が数１０倍から数１００倍と非常に大きく、
加熱乾燥工程での体積変化率のコントロールが困難であ
る。このため銅スルーホール内に孔埋めインキを充填し
、加熱乾燥したあとの孔埋めインキは、プリント基板の
厚み以上に膨張したり（第３図Ｅ参照）、孔埋めインキ
が膨張しすぎて破裂したり（第３図Ｆ参照）という状態
となり、その後の銅めっき層２上の孔埋めインキ４′を
機械研磨する際に研磨機にかかる負担が大きく、研磨に
よって孔埋めインキが除去しきれず銅めっき層に残存す
る等の問題がある。

また、研磨機を数回通過させて、膨張しすぎた孔埋めイ
ンキを平坦化させる際、過度の研磨によリスルーホール
エツジ部２′の孔埋めインキじが欠けたり（第３図Ｇ参
照）、銅めっき層２及びスルーホールエツジ部２″の銅
の厚みが減少し、その後のエツチング処理により断線や
パターン幅の減少が生じるなど、信頼性の低下を招くと
いう問題がある。

そこで本発明は、加熱乾燥後の孔埋めインキの充填率が
プリント配線基板の厚さ以内、好ましくは９０〜１００
％とスルーホール用孔部の高度な平坦化を達成し、エツ
チングレジストインキの印刷が容易となり、スルーホー
ルの信頼性を高めることのできる銅スルーホールプリン
ト配線基板製造用孔埋めインキを提供することを目的と
する。

（課題を解決するための手段） 本発明者等は、銅スルーホールプリント配線基板製造に
おいてスルーホールに充填する孔埋めインキとして、ア
ルカリ可溶性樹脂、適当量の溶剤、及び必要に応じて不
活性固体粉末を主成分として含む孔埋めインキに、低体
積変化率を有する粉末状発泡剤の樹脂複合体を含ませた
ものを用いることにより上記課題を解決しうろことを見
出し本発明に到達した。

すなわち本発明は、アルカリ可溶性樹脂、溶剤、粉末状
発泡剤の樹脂複合体、及び必要に応じて不活性固体粉末
を含む銅スルーホールプリント配線基板製造用孔埋めイ
ンキに関するものであり、この孔埋めインキは再溶解可
能な乾燥塗膜を形成する。

本発明の孔埋めインキにおけるアルカリ可溶性樹脂とし
ては、後述の酸性エツチング液に耐性を有し、後述のア
ルカリ性水溶液に溶解しやすい樹脂が好ましく、例えば
天然ロジン、不均化ロジン、水素添加ロジン、ロジン変
性マレイン酸樹脂等の二塩基酸変性ロジン系合成樹脂、
スチレン−マレイン酸樹脂、スチレン−アクリル酸樹脂
等を使用しうる。

インキ化するために使用する溶剤としては、これを揮発
させるための加熱乾燥工程における温度が、銅スルーホ
ールプリント配線基板の耐熱限界を超えず、なおかつ孔
埋めインキを充填する際にインキ表面がすぐに乾燥しな
いよう、沸点が１４０℃〜２２０°Ｃの有機溶剤を使用
することが望ましい。

例えばセロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテ
ート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテ
ート等のエステル類、ブチルセロソルブ、メチルカルピ
トール、エチルカルピトール等のエーテル類、石油エー
テル、石油ナフサ、ソルベントナフサ等の石油系溶剤な
どが挙げられる。

本発明の孔埋めインキに用いる粉末状発泡剤の樹脂複合
体とは、粉末状発泡剤を樹脂の中に均一に分散させたも
のである。ここで用いられる粉末状発泡剤は例えば、ジ
ニトロソペンタメチレンテトラミン、アゾジカルボンア
ミド、４，４′−オキシベンゼンスルホニルヒドラジド
、パラトルエンスルホニルヒドラジド、パラトルエンス
ルホニルアセトンヒドラゾン、ヒドラゾジカルボンアミ
ド、Ｎ、ｌ？−ジメチル−ＮＮ′−ジニトロソテレフタ
ルアミド、ジメチルジニトロテレフタルアミド、アソビ
スイソブチロニトリル、ジアゾアミノベンゼン、アゾジ
カルボン酸バリウム、３３′−ジスルホンヒドラジドジ
フェニルスルホン、重炭酸ソーダ、炭酸アンモニウム、
重炭酸アンモニウム、カルシウムアジドあるいはこれら
の混合物などを挙げうる。

発泡剤の平均粒径は、好ましくは０．［〜ｌＯμｓ、よ
り好ましくは０．５〜５μｓである。また発泡剤を分散
させる樹脂は熱可塑性樹脂でも熱硬化性樹脂でもよいが
、網目状の熱硬化性樹脂が効果的である。

例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ボリアミド樹
脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂などを例示し
うる。

樹脂複合体中の発泡剤の含量としては１〜９５重量％、
特に　５〜６０重量％であることが好ましい。

発泡剤を分散させる方法は特に限定されるものでなく、
公知のどのような方法でもよい。例えば、樹脂が軟化す
る温度で発泡剤を練り込んだり、プレポリマー中に発泡
剤を分散し硬化させたりすることにより上記樹脂複合体
が得られる。また樹脂複合体は微粒子状であることが好
ましく、その粒径は好ましくは　１００ＩＪＩｎ以下、
特に好ましくは５〜８０−である。微粒子化は、得られ
た樹脂複合体を公知の方法により粉砕したり、硬化する
前に複合体を水中で分散して微小化するなどにより達成
される。得られた複合体は加熱することによって、発泡
剤の分解温度に応じて膨張するが、加熱による体積変化
率が１０倍以下、特に１．５〜２倍であるものが好まし
い。なお、この体積変化率とは、樹脂複合体の加熱後の
体積を加熱前の体積で割った値を意味し、加熱温度は孔
埋めインキの加熱乾燥工程における温度範囲である。

必要に応じて含まれる不活性固体粉末とは、孔埋めイン
キ流動特性及び粘度を調整するとともに、孔埋めインキ
を識別容易な色調に着色するために用いられている慣用
のものであり、例えば、タルク、シリカ、アルミナ、酸
化チタン、硫酸）くリウム等の無機化合物、ポリエチレ
ン、ナイロン、ポリエステル等の有機重合体の微粒子等
である。また耐酸性、耐候性、耐熱性等の特性を有する
染料及び有機顔料の着色剤も適宜使用される。

以上の４成分を含む本発明の孔埋めインキの配合比は、
アルカリ可溶性樹脂が好ましくは５〜９０重量％、より
好ましくは１０〜６０重量％、溶剤が好ましくは５〜５
０重景％、より好ましくはＩＯ〜４０重量％、粉末状発
泡剤の樹脂複合体が好ましくは０．１〜２０重量％、よ
り好ましくは１〜ｌ［１重量％、不活性固体粉末が好ま
しくは０〜８０重量％、より好ましくは２０〜７０重量
％の範囲である。

本発明の銅スルーホールプリント配線基板製造用孔埋め
インキは、例えば、アルカリ可溶性樹脂に、適当量の溶
剤及び必要に応じて不活性固体粉末等を加えて粘稠な液
体、又はペーストを得、ついで粉末状発泡剤の樹脂複合
体を加えて混合することにより調製しうる。

このようにして得られる本発明の孔埋めインキは再溶解
可能な乾燥塗膜を形成しつるものであり、また銅スルー
ホールプリント配線基板のスルーホール内に充填した後
、加熱乾燥するだけで容易に体積の調節機能を果たす。

この孔埋めインキにおいては低体積変化率の粉末状発泡
剤の樹脂複合体を使用しているため、加熱乾燥後の体積
変化率を容易に調整でき、銅スルーホール内全体積の９
０〜１００％まで孔埋めインキを充填することができ、
従って孔埋め部を高度に平坦化させることが可能である
。

以下本発明の孔埋めインキの使用法の具体例を図面に従
って説明する。第１図は、孔埋めインキを用いる銅スル
ーホールプリント配線基板の製造法を示す工程流れ図で
あり、この工程流れ図に従って順次説明する。また第４
図に、工程途中におけるスルーホール付近の断面図を示
すか、図面中従来例と同様の構造部分には同じ符号を付
した。

エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂等か
らなる絶縁板ｌや、絶縁板ｌの上下両面に銅箔２′を被
着した銅張り積層板、アルミニウム、鉄等の金属をエポ
キシ樹脂等で絶縁処理した金属系絶縁板、あるいはセラ
ミック基板等通常のプリント配線基板に用いられている
材料からなる絶縁板ｌに、スルーホールとなる貫通孔１
０をあけた後、無電解銅めっき、あるいは無電解銅めっ
きと電解銅めっきとの併用によって、上記スルーホール
用孔１０の内壁及び基板表面に回路となる銅めっき層２
を形成する。次に、エツチング液よりスルーホール内壁
を保護するために、スルーホール１０内に孔埋めインキ
４を充填し、８０６Ｃ〜１２５℃程度の温度で３０分〜
４時間加熱乾燥させる。この際本発明による孔埋めイン
キを用いて充填、乾燥した後のスルーホール内の孔埋め
インキ４は、プリント配線基板の厚みを超えることなく
、スルーホール内体積の９０〜１００％の充填率となる
（第４図Ａ、　　Ｂ参照）。それゆえ次の銅めっき層２
表面の孔埋めインキ４′を除去する機械研磨において、
低研磨圧で容易に除去可能である。このため銅めっき層
２及びスルーホールエツジ部２“を過度に研磨すること
はなく、スルーホールのエツジ部２′の孔埋めインキ４
″の欠けも発生せず、銅めっき層表面の研磨後でも、ス
ルーホール内孔埋めインキ充填率は９０〜１００％を保
持することが可能である（第４図Ｃ参照）。

次にエツチングレジスト層３を形成するが、この方法と
して、スクリーン印刷用エツチングレジストインキが用
いられる。エツチングレジストインキを印刷する際、従
来はスルーホールエツジ部２″の孔埋めインキの欠けや
、低い充填率のため、エツチングレジストインキがうま
く印刷されず（第３図Ｃ１Ｄ参照）大きな欠点となって
いたが、本発明の孔埋めインキを用いると、スルーホー
ル内孔埋めインキの平坦化が優れているため、孔部及び
その周辺部に所望の配線パターンを精度よく均一に印刷
することが可能である（第４図り参照）。

また、スクリーン印刷用エラチンブレジストインキの他
に、酢酸、有機酸等の弱酸によって現像可能な電着レジ
スト、液状レジスト等を使用することにより、エツチン
グレジスト層を形成することも可能である。

次いでエツチング工程に付する。エツチング液としては
、塩化第二鉄液、塩化第二銅液等の酸性エツチング液が
使用される。

最後に苛性ソーダ、苛性カリ、メタケイ酸ソーダ等の無
機アルカリ性物質の水溶液（明細書中、単にアルカリ性
水溶液ともいう）により、エツチングレジストインキ及
び本発明の孔埋めインキを溶解除去し、目的とする銅ス
ルーホールプリント配線基板を得る。

（作　用） このように、低体積変化率をもつ粉末状発泡剤の樹脂複
合体を含有する孔埋めインキを使用することにより、ス
ルーホール部が加熱乾燥後も高度に平坦化され、エツチ
ングレジストインキの印刷が容易である。これにより、
従来ドライフィルム等コストの高い製造法によってのみ
生産されていた、ライン幅１００〜２００ＩＪｌｎの高
密度銅スルーホールプリント配線基板を、低コストかつ
高信頼性で製造することが可能となった。

（実施例） 以下、製造例、実施例、比較例により本発明をさらに詳
細に説明する。

製造例１（粉末状発泡剤の樹脂複合体の製造）１！反応
釜にポリオキシエチレンノニルフェノールエーテル１５
ｇを溶解した水５００ｇを仕込んだ。

次に、ポリメチレンポリフェニルイソシアネート７０ｇ
１ポリテトラメチレングリコール３０ｇ１アゾジカルボ
ンアミド（平均粒径１μｓ）　　１００ｇ、塩化メチレ
ン　１００ｍ１の均一な混合物を仕込み、撹拌回転数６
００　ｒｐｍで１０分撹拌した。その後、撹拌回転数を
２００　ｒｐｍにして、温度４０℃で２時間、更に、７
０℃で３時間樹脂を硬化させると同時に塩化メチレンを
留出させた。得られた微粒子の水分散体を遠心濾過し、
更に乾燥させて粉末状発泡剤の樹脂複合体の粒子を得た
。その平均粒径は２５頗であった。また、この樹脂複合
体を１２０℃に加熱した際の体積変化率は１５１．６％
であった。

製造例２（粉末状発泡剤の樹脂複合体の製造）ミレック
スＸ　Ｌ−２２５２（三井東圧社製）９０ｇと４４′−
オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド（平均粒径１
１１ｆｆｌ）　　１００　ｇを混合し、それをロール混
練機にかけ、９０°Ｃで、ｌａｇのトリメチロールプロ
パン・トルエンジイソシアネート付加体を添加しながら
混練し、均一な混合体とした。ここでプレポリマーは反
応して溶剤不溶となった。次いで得られた発泡剤の樹脂
複合体を室温まで冷却し、粉砕機及びミルで微粒子化し
た。平均粒径３６μｓの発泡剤の樹脂複合体が得られた
。また、この樹脂複合体を　１２０°Ｃに加熱した際の
体積変化率は１６３．０％であった。

実施例１〜４、比較例１〜５ アルカリ可溶性樹脂、溶剤、不活性固体粉末を下記表１
の割合で配合し、三本ロールミルでペースト状にインキ
化した。次に出来上ったペーストに、製造例１，２て調
製した粉末状発泡剤の樹脂複合体を配合し、ペースト中
に均一に分散させて孔埋めインキを得た。このような配
合の粉末状発泡剤の樹脂複合体を含有する孔埋めインキ
を、銅スルーホール基板の孔に充填し、温度１２０°０
１９０分、強制排気付き箱型オーブン中にて乾燥した。

また、下記表２の割合で配合し、上記と同様にして比較
例１〜５の孔埋めインキを調製した。

調製した各々の孔埋めインキについて、充填率、研磨性
、エツチングレジストインキ印刷適性、工ッチング耐性
、溶解除去性、溶解除去残渣の有無について評価し、そ
の結果を下記表３にまとめた。

なお、各々の試験項目の評価方法及び条件は以下の通り
である。

１）充填率及び状態 加熱乾燥後の銅スルーホール内孔埋めインキの状態を、
顕微鏡で観察しその断面写真より充填率を測定した。

２）研磨性 孔埋めインキを充填、加熱乾燥した銅スルーホール板を
、オシレーション機構付き４軸両面研磨機（■石井表記
製）にて銅スルーホール基板表面を研磨し、スルーホー
ル内孔埋めインキの欠けの有無、銅めっき層上の残渣に
ついて測定した。

３）エツチングレジストインキ印刷適性エツチングレジ
ストインキとして、加熱乾燥型エツチングレジストイン
キ５ＥＲ−４２０Ｃ（山栄化学■製）、紫外線硬化型エ
ツチングレジストインキＳＥＰ、−１４０６Ｂ　（山栄
化学■製）を用いてスクリーン印刷を行い、１００℃、
２０分加熱乾燥、あるいは高圧水銀灯１００　Ｗ／ｃｍ
、　３燈、５ｍ／ｍｉｎ。

（■オーク製作新製ＨＭＷ　１１３−４型）の条件で紫
外線硬化して、塗膜を形成し、スルーホールエツジ部の
カバーリング、印刷精度について評価した。

４）エツチング耐性 塩化第二銅液を用いて温度４０℃、スプレー圧２ｋｇ１
ｔｙ＆、　３分の条件下、銅箔及び銅めっき層をエツチ
ングし、その耐性を評価した。

５）溶解除去性 苛性ソーダ３重量％の水溶液を用いて温度４０°Ｃ１ス
プレー圧２ｋｇ／ｌｙ；ｒ、　６０秒の条件下、エツチ
ングレジストインキ及び孔埋めインキを溶解除去し、そ
の溶解性を評価した。

６）溶解除去残渣の有無 銅スルーホール内に孔埋めインキが残った場合、電子部
品を搭載後半田付けの際に半田が付かないという問題が
発生する。そこで、噴流式半田層にて半田付けを行い、
スルーホール内の半田の付き具合を観察し、溶解除去残
渣の有無を評価した。

上記表３の結果からも明らかなように本発明の孔埋めイ
ンキは、従来の孔埋めインキと比較して良好な特性を有
する。

（発明の効果） 銅スルーホールプリント配線基板のスルーホール部に、
本発明の孔埋めインキを使用することによって、容易に
銅スルーホール内全体積の９０〜１００％まで孔埋めイ
ンキで充填することができ、スルーホール部を高度に平
坦化させることが可能である。このため、銅めっき層上
の孔埋めインキを、機械研磨によって簡単に除去するこ
とができ、また、エツチングレジストインキの印刷が容
易になり、１００〜２００　ＩＪＭのライン幅の印刷が
可能である。従って、従来ドライフィルム等によっての
み生産されていたプリント配線基板を、ドライフィルム
を使用しなくても低コスＩ・かつ高信頼性で量産するこ
とが可能となり、高密度銅スルーホールプリント配線基
板の生産性及び品質の向上に大いに役立つ利点を有する
。

【図面の簡単な説明】

第１図は孔埋めインキを用いる銅スルーホールプリント
配線基板の製造法を示す工程流れ図、第２図はエツチン
グレジスト層形成後の断面図及びスルーホール部の平面
図、第３図Ａ−Ｇは従来の孔埋めインキを用いた場合の
加熱乾燥前後のスルーホール部の断面図、第４図Ａ−Ｄ
は本発明による孔埋めインキを用いた場合の加熱乾燥後
のスルーホール部の断面図である。 ■　・・・・・・絶縁基板 ２　・・・・・・銅めっき層 ２　・・・・・・銅　箔 ２″・・・・・・スルーホールエツジ部３　・・・・・
・エツチングレジストインキ４　・・・・・・銅スルー
ホール内孔埋めインキ４′　・・・・・・銅めっき層上
の孔埋めインキ４″・・・・・・スルーホールエツジ部
の孔埋めインキ１０・・・・・・スルーホール用孔 第 図 第 図 り 第 図 第 図 Ａ 第 図 第 図 第 図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）アルカリ可溶性樹脂、溶剤、粉末状発泡剤の樹脂
   複合体、及び必要に応じて不活性固体粉末を含む銅スル
   ーホールプリント配線基板製造用孔埋めインキ。
2. （２）前記粉末状発泡剤の樹脂複合体の加熱による体積
   変化率が１０倍以下である請求項１に記載の銅スルーホ
   ールプリント配線基板製造用孔埋めインキ。
3. （３）アルカリ可溶性樹脂５〜９０重量％、溶剤５〜５
   ０重量％、粉末状発泡剤の樹脂複合体０．１〜２０重量
   ％、不活性固体粉末０〜８０重量％を含む請求項１又は
   ２に記載の銅スルーホールプリント配線基板製造用孔埋
   めインキ。
4. （４）アルカリ可溶性樹脂１０〜６０重量％、溶剤１０
   〜４０重量％、粉末状発泡剤の樹脂複合体１〜１０重量
   ％、不活性固体粉末２０〜７０重量％を含む請求項３に
   記載の銅スルーホールプリント配線基板製造用孔埋めイ
   ンキ。
5. （５）粉末状発泡剤がジニトロソペンタメチレンテトラ
   ミン、アゾジカルボンアミド、４．４′−オキシベンゼ
   ンスルホニルヒドラジド、パラトルエンスルホニルヒド
   ラジド、パラトルエンスルホニルアセトンヒドラゾン、
   ヒドラゾジカルボンアミド、Ｎ，Ｎ′−ジメチル−Ｎ，
   Ｎ′−ジニトロソテレフタルアミド、ジメチルジニトロ
   テレフタルアミド、アソビスイソブチロニトリル、ジア
   ゾアミノベンゼン、アゾジカルボン酸バリウム、３，３
   ′−ジスルホンヒドラジドジフェニルスルホン、重炭酸
   ソーダ、炭酸アンモニウム、重炭酸アンモニウム、カル
   シウムアジド及びこれらの混合物から選択されたもので
   ある請求項１〜４のいずれかに記載の銅スルーホールプ
   リント配線基板製造用孔埋めインキ。
6. （６）粉末状発泡剤の樹脂複合体における樹脂がエポキ
   シ樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステ
   ル樹脂及びポリウレタン樹脂から選択された網目状の熱
   硬化性樹脂である請求項１〜５のいずれかに記載の銅ス
   ルーホールプリント配線基板製造用孔埋めインキ。