JPH05308189A - スルーホールめっき回路基板とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】回路基板にスルーホールを形成する。 【構成】透孔内面に導電性金属硫化物層を形成し、その
上に電気めっき法により金属層を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子機器に利用される
プリント配線板やセラミクス基板などの回路基板の改良
に関する。

【０００２】

【従来の技術】絶縁板の両面に電気回路を形成し、スル
ーホールを介して導通させる両面プリント配線板、およ
び絶縁基板の表面だけでなく内部にも導体層を設け、各
導体層間をスルーホールで電気的に導通させる多層配線
板は、電子機器に最も広範囲に用いられている。これら
のスルーホールは、通常はスルーホールめっきによる接
続方法が採用されている

【０００３】スルーホールめっきの方法としては、サブ
トラクティブ法、フルアディティブ法、パートリアディ
ティブ法などがある。即ち、無電解めっき法、または無
電解めっきと電気めっきからなる複合プロセスがあり、
形成回路のパターンの微細化度、スルーホール径、絶縁
体材質および製造コストの観点より適宜プロセスが選択
使用されている。

【０００４】一般には、ドリルにて穿孔した基板を無電
解めっきし、しかる後に電気めっきを行なうのが主流の
プロセスである。この方法についてもパターンの微細
度、スルーホール径、製造コストの観点より種々の方法
に細分化される。このスルーホール基板の製造プロセス
の代表例として、テンティング法、フォトＥＤ法および
パターンめっき法などを挙げることができる。

【０００５】それぞれの方法を簡単に述べると、次のよ
うになる。先ず、テンティング法について述べる。両面
銅張積層板をドリルにて穿孔し、パネルメッキを行な
う。ドライフィルムを張り、画像処理をしてエッチング
レジストを形成する。エッチングを行ない、回路を形成
する。エッチングレジストを剥離し、ソルダーレジスト
などを形成すると、スルーホール基板を得る。

【０００６】次に、フォトＥＤ法について述べる。両面
銅張積層板をドリルにて穿孔し、パネルメッキを行な
う。電着法を利用して両面および透孔内にレジストを形
成し、画像処理をしてエッチングレジストを形成する。
エッチングを行ない、回路を形成する。エッチングレジ
ストを剥離し、ソルダーレジストなどを形成すると、ス
ルーホール基板を得る。

【０００７】さらに、パターンめっき法について述べ
る。両面銅張積層板をドリルにて穿孔し、パネルメッキ
を行なう。ドライフィルムを張り、画像処理をする。パ
ターンめっきし、次いでエッチングレジストめっきを行
なう。しかる後に、エッチングを行ない、回路を形成す
る。エッチングレジストを剥離し、ソルダーレジストな
どを形成すると、スルーホール基板を得る。

【０００８】上述のいずれの方法もドリル穿孔後にパネ
ルめっき工程を有している。パネルめっきは、導体層間
をスルーホールめっきを行なうことにより電気的に接続
させるものであるが、この工程はスルーホール部への無
電解めっきに引続く電気めっき、またはアディティブ法
と称される無電解めっき厚付法などから構成される。

【発明が解決しようとする課題】

【０００９】無電解めっきは、ＥＤＴＡ、ビピリジル、
シアン化合物などのキレート試薬、パラジウム、錫、触
媒、ホルマリンなどの有害物、高価な資源などを用い、
かつ良質なめっき皮膜を得るために長い反応時間と多量
の水洗水を用いるなど、省資源、無公害、工程管理の簡
素化、工程数削減、工程時間短縮などの要求に対応し難
いという難点があった。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記のような
課題を解決するためになされたもので、回路基板として
例えばスルーホールプリント配線板のスルーホールを通
して導体間を電気的に接続するための改良方法とこの改
良方法による新たなスルーホールプリント配線板を提供
する。

【００１１】本発明は、穴あけされた基板の少なくとも
穴あけ面（透孔の内壁）に導電性金属硫化物含有層を設
け、しかる後に該硫化物含有層を陰極として該硫化物含
有層上に電気めっき法により金属層を設けることにより
電気的なスルーホール接続をすることを特徴とする。

【００１２】基板としては、有機または無機の絶縁体や
それらの複合材料が用いられる。

【００１３】有機系の絶縁体では、エポキシ樹脂、フッ
素樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂などが用いら
れる。無機系の絶縁体では、ガラス短繊維、ガラス織
布、セラミクスなどが用いられる。複合材料としてはガ
ラス・エポキシ基材、例えばＦＲ−４、ＣＥＭ−３ある
いはＣＥＭ−１が用いられる。

【００１４】基板材料の片面あるいは両面に１０ないし
６０μｍの銅箔を張り、片面・両面銅張基板として、あ
るいはこれらを内層や外層に用い、プリプレグと組合せ
た多層板としたものが用いられる。

【００１５】両面銅張基板としては厚み０．３ｍｍない
し１．６ｍｍのリジット板や厚み０．３ｍｍ末満のいわ
ゆるフレキシブル両面基板が用いられる。

【００１６】銅張基板にはドリルまたはパンチングによ
り通常、直径０．２ｍｍ〜１．２ｍｍの表裏または内層
間の電気接続用スルーホールが設けられる。

【００１７】本発明ではスルーホールの少なくとも絶縁
材の上に導電性金属硫化物含有層を形成する。

【００１８】導電性金属硫化物については、その性質と
合成法について、本件特許発明者によるところの特開昭
６２−１４３３０６号、特開昭６１−２１５６６１号、
特開昭６１−１０００８号、特開昭６４−１８９１５号
公報などに開示されている。

【００１９】本発明では導電性金属硫化物含有層をスル
ホール電気めっきのための下地電極に用いるので、金属
硫化物は導電性が高いことが必要である。即ち、金属硫
化物の電気伝導度は１０^-4Ｓｃｍ^-1以上であり、好まし
くは１０^-2Ｓｃｍ^-1以上のものが用いられる。電気伝導
度の高い硫化物を構成し得る金属としては、ＩＵＰＡＣ
無機化学命名法改訂版（１９８９）による元素の周期表
における族番号４族から１２族の元素が用いられる。

【００２０】これらのなかでも硫化銅、硫化ニッケル、
硫化鉄、硫化カドミウム、硫化コバルト、硫化クロムが
安価でかつ比較的に安全であり好ましい。硫化銅は電気
伝導度が高く、安価であるので特に好ましい。金属硫化
物は金属化合物とイオウ化合物とを反応させることによ
り得られる。金属化合物としては硫酸塩、硝酸塩、ハロ
ゲン化物、有機酸塩、有機金属化合物などが用いられ
る。特に、ハロゲン化物、硫酸塩、硝酸塩、酢酸塩が安
価でかつ公害対策上好ましい。

【００２１】イオウ化合物としてはメルカプタン、硫化
水素、アルキルサルファイド、チオ硫酸塩、硫化ソー
ダ、硫化アンモニウム、チオ尿素などが例示される。

【００２２】反応系としては液相反応またはスラリー反
応硫化水素ガスなどを用いた気固反応が採用される。液
相としては、溶媒に水や金属化合物の溶解度が高い有機
溶媒、例えばアセトニトリル、ジメチルホルムアミド、
ジメチルホルスルホキシドなどが適宜選択される。特
に、水溶液または硫化水素ガスが安価でかつ公害対策上
好ましい。

【００２３】反応温度は−２０℃ないし３００℃であ
る。また、金属硫化物は一段で化学蒸着法（ＣＶＤ）に
よって付着させることもできる。一般に、一段でＣＶＤ
法などの気相法で金属化合物を付けるより、液相法で先
ず金属化合物をプリント基板に付着せしめた後に、含イ
オウ化合物との反応により金属硫化物に転化させること
が安価であり好ましい。

【００２４】ドリルにて穴あけしたプリント基板を金属
化合物溶液に浸漬した後に、硫化水素ガスと反応させる
か、イオウ化合物溶液中に浸漬したり、イオウ化合物溶
液を噴霧したものを加熱して金属硫化物をスルーホール
内壁に析出させることができる。また、イオウ化合物溶
液にプリント基板を浸漬した後に乾燥させ、しかる後に
金属化合物溶液中に浸漬したり、金属化合物溶液を噴霧
したものを加熱して金属硫化物をスルーホール内壁に析
出させることもできる。さらには、プリント基板を金属
化合物とイオウ化合物を含む溶液中に浸漬して反応させ
ることにより金属硫化物をスルーホール内壁に析出させ
ることもできる。

【００２５】本発明における金属化合物とイオウ化合物
の反応条件については特に制限はないが、金属化合物と
イオウ化合物のモル比は１：０．００１ないし１：１０
００の範囲にあるのが望ましい。特に、プリント基板を
金属化合物とイオウ化合物を含む溶液中に浸漬して反応
させることにより金属硫化物をスルーホールの内壁に析
出させる場合には金属化合物とイオウ化合物のモル比を
１：０．０１ないし１：１００の範囲にするのが望まし
く、特に好ましくは１：０．１ないし１：１０の範囲に
するのが望ましい。

【００２６】また、前述の特開昭６２−１４３３０６
号、特開昭６１−２１５６６１号、特開昭６１−１００
０８号、特開昭６４−１８９１５号、さらには特開昭６
１−９１００５号公報にあるように、金属硫化物をコロ
イド状に含む分散液（さらに高分子化合物を溶解させた
分散液をも含む）をスル−ホ−ルの内壁に塗布し、分散
媒を除くことによりスル−ホ−ル内壁に金属硫化物層を
形成させてもよい。

【００２７】金属硫化物をプリント基板の透孔部分に強
固に付着させるためには、穴あけした基板を必要に応じ
て脱脂クリーニング、ソフトエッチング、酸化処理など
の前処理を行なう。脱脂クリーニングとしては、バフ研
磨などの機械的方法または界面活性剤水溶液リンス後に
ジェット水洗を行なうことなどが例示される。また、ソ
フトエッチングとしては、基材がガラス・エポキシの場
合は、希水酸化ナトリウム水溶液、希水酸化カリウム水
溶液、炭酸ソーダ水溶液などが用いられ、基材がポリテ
トラフルオロエチレンの場合はナトリウム−ナフタレン
系有機溶液が用いられる。基材がセラミクスの場合もア
ルカリや酸などを選択する。酸化処理としては、過マン
ガン酸カリと苛性アルカリ混合水溶液が例示される。

【００２８】また、プリント基板の透孔部分への金属硫
化物の付着を促進するために、少なくとも透孔部分を予
めヨウ素、ポリエチレンイミンまたはポリビニルアルコ
−ルなどのカップリング剤にて前処理を行なうのが好ま
しい。この前処理方法としては、上記のカップリング剤
０．００５〜１ｍｏｌ／ｌ（リットル）、好ましくは
０．０１〜０．５ｍｏｌ／ｌの溶液にプリント基板を約
１０分間浸漬した後に、水洗するのが望ましい。

【００２９】導電性金属硫化物を形成した後、その上に
電気めっき法により金属層を設ける。金属層としては公
知の金属が用いられるが、特に銅、ニッケル、金、錫、
鉛／錫合金のいずれかをコスト面、ファイン化度および
信頼性の見地より、基板の用途、パターン形成法に従っ
て選択するのか好ましい。

【００３０】汎用のプリント回路基板としては、銅めっ
き、鉛／錫はんだめっきが特に好ましい。

【００３１】金属電気めっきには公知の方法が容易に適
用できる。めっきの厚みは通電量で制御するが、０．１
μｍから７０μｍであり、通常５〜４０μｍが好適であ
る。例えば、銅めっき液としては硫酸銅硫酸水溶液に適
量の光沢剤と塩素イオンを添加した硫酸銅めっき液もし
くはピロリン酸銅ーピロリン酸カリーアンモニア水溶液
に適量の光沢剤を添加したピロリン酸銅めっき溶が用い
られる。被めっき基板の陰極電流密度は１〜１０Ａ／ｄ
ｍ² ，温度は２０〜６０℃で攪拌下銅陽極を用いて電気
銅めっきが行なわれる。めっきの品質あるいは公害対策
上、硫酸銅めっきが好ましい。

【００３２】はんだめっきの場合には、ホウフッ化第１
錫とホウフッ化鉛とホウフッ化水素酸水溶液がめっき浴
として用いられる。

【００３３】本発明によるスルーホールめっきプリント
回路板の製造プロセスとしてはドリルにて穿孔した銅張
基板全体に金属硫化物を付着せしめた後に電気銅めっき
を行なうことが一つの実施態様であるが、ドリルにて穿
孔した部分以外に有機レジスト膜を付着せしめてドリル
穿孔部に選択的に金属硫化物を付着せしめ、かつ選択的
にスールホール部に電気めっきを施しても良い。

【００３４】かくして得られた金属硫化物上に電気めっ
きを行なって得られたスルーホールめっき基板は引続い
て画像形成工程に送られ、例えばフォトＥＤ法によるレ
ジスト、テンティング法によるドライフィルムレジスト
またはパターンめっき法によるドライフィルムレジスト
などが形成された後に金属エッチングまたはパターンめ
っきに引続く金属エッチングにより、それぞれフォトＥ
Ｄ法によるスルホールめっき基板、テンティングによる
法スルホールめっき基板、パターンめっき法によるスル
ホールめっき基板が得られる。これらのなかでも、近年
工業化された、フォトＥＤ法が特に安価でかつファイン
化対応の見地より好ましい。

【００３５】

【実施例】

【００３６】〈実施例１〉両面に３５μｍの銅箔を有す
るガラス・エポキシ両面基板（厚さ１．６ｍｍ、ＦＲ−
４）にドリル穿孔により直径０．８ｍｍの透孔を設けた
基板を試験片に用いた。この基板をバフ研磨し、水洗後
４％水酸化ナトリウム水溶液で脱脂洗浄し、水洗した。

【００３７】次いで、０．１ｍｏｌ／ｌ硫酸銅水溶液中
２５℃に５分間浸漬した。基板より余剰の液を除去し
た。しかる後に、０．５％硫化アンモニウム水溶液に浸
漬した。透孔部内壁と銅表面は黒色ないし黒褐色に変色
した。この基板を水洗してから乾燥した。この操作を３
回繰返した。

【００３８】銅化合物と硫化アンモニウムの反応および
硫酸銅などの銅化合物とチオ硫酸ナトリウムの加温下の
反応において、黒色の導電性硫化銅が生成することは良
く知られている。また、これらの硫化銅の生成反応を高
分子材料やガラス共存下に行なわせることにより高分子
材料表面やガラス表面層に条件により形成させることが
できることは、例えば特開昭６２−１４３３０６号、特
開昭６１−２１５６６１号、特開昭６１−１０００８
号、特開昭６４−１８９１５号、特開昭６１−４２８１
３号公報、Ｃｈｅｍ，Ｉｎｄ，（Ｌｏｎｄｏｎ）１９８
６年５３１頁などで良く知られているので、この黒色な
いし黒褐色物質は硫化銅であると考えられる。事実、こ
の黒褐色物質の透孔の内壁への沈積により基板の両面間
に導通が得られた。

【００３９】この基板に電気銅めっきを行なった。めっ
き溶にはめっき用高純度硫酸銅（ＣｕＳＯ_4.・５Ｈ₂
Ｏ）３０ｇ／ｌ、特級硫酸２５０ｇ／ｌ、塩素イオン２
５ｐｐｍ、添加剤５０ｍｌ／ｌ（シプレー社、ＸＰ−８
８０２）からなる混合液を用いた。プリント基板を陰極
とし、陰極電流密度１．５Ａ／ｄｍ² ，温度２５℃、攪
拌下３０分間めっきを行なったところ、全ての透孔に銅
めっきが施された。引続き、めっきを行ない、透孔内に
３０μｍの厚さの銅めっきを行なった。透孔内の銅めっ
きは基板に強固に付着していた。

【００４０】〈実施例２〉金属硫化物形成の際の金属化
合物として硫酸銅の代わりに０．１ｍｏｌ／ｌ塩化ニッ
ケルを用いたほかは実施例１と同様な方法でドリル穴あ
けした両面銅張積層板（厚さ１．６ｍｍ、ＦＲ−４）に
硫化ニッケルを析出させた。水洗後、実施例１と同じ方
法で電気めっきを行なった。通電開始３０分後、全ての
透孔に銅めっきが施された。引き続き、めっきを行い、
透孔内に３０μｍの厚さの銅めっきを行なった。透孔内
の銅めっきは基板に強固に付着していた。

【００４１】〈実施例３〉実施例１と同様な方法でドリ
ル穴あけした両面銅張積層板（厚さ１．６ｍｍ、ＦＲ−
４）を、４０℃以下にて混合した０．１ｍｏｌ／ｌ硫酸
銅と０．１ｍｏｌ／ｌチオ硫酸ナトリウムの混合液に浸
漬後、加熱し、７５〜８５℃にて１時間黒色の硫化銅を
生成させた。その後に基板を取り出し、洗浄・乾燥後、
実施例１と同様の方法にて電気銅めっきを行なったとこ
ろ、すべての透孔の内面に銅めっきが施された。

【００４２】〈実施例４〉実施例１と同様な方法でドリ
ル穴あけした両面銅張積層板（厚さ１．６ｍｍ、ＦＲ−
４）を、０．０５ｍｏｌ／ｌヨウ素溶液に室温で５分間
浸漬し、前処理をした。洗浄・乾燥後、実施例１と同様
な方法にて硫化銅を透孔内面および銅箔表面に析出させ
た。透孔内部に硫化銅が均一に形成された。硫酸銅と硫
化アンモニウムの反応は４回行ない、その後に電気銅め
っきを行なったが、全ての透孔内面に銅めっきが施され
た。

【００４３】〈実施例５〉実施例４のヨウ素溶液に代え
て０．５％ポリエチレンイミンメタノ−ル溶液を用いて
前処理を行なったほかは実施例４と同様な方法で硫化銅
を透孔内面に形成した。電気銅めっき後も、全ての透孔
内面に銅めっきが施された。

【００４４】

【発明の効果】本発明は、回路基板のスルーホールに導
電性金属硫化物含有層を形成し、その上に電気めっき法
により金属層を形成したものであるため、簡素化された
工程により安価にスルーホールを形成することができ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水月 洋 神奈川県相模原市相生２丁目２番１号

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁性有機ポリマー、ガラス繊維および
   ／または絶縁性セラミクス材料などからなる両面基板ま
   たは多層基板に透孔を有するプリント配線板の少なくと
   も透孔部に導電性金属層を設けるにあたり、穿孔された
   基板の少なくとも穿孔面に導電性金属硫化物含有層を設
   ける工程と、導電性金属硫化物含有層を陰極として該硫
   化物含有層上に電気めっき法により透孔内壁に金属層を
   設ける工程とを有するスルーホールめっき回路基板の製
   造方法。
2. 【請求項２】 導電性金属硫化物が硫化銅、硫化ニッケ
   ル、硫化コバルト、硫化鉄から選ばれたものであること
   を特徴とする請求項１記載のスルーホールめっき回路基
   板の製造方法。
3. 【請求項３】 金属層が銅、ニッケル、金、錫、鉛、鉛
   ／錫合金であることを特徴とする請求項１記載のスルー
   ホールめっき回路基板の製造方法。
4. 【請求項４】 透孔部に導電性金属硫化物含有層を有す
   ることを特徴とする両面または多層スルーホールめっき
   回路基板。
5. 【請求項５】 厚み０．１μｍから５０μｍの導電性金
   属硫化物含有層上に銅、ニッケル、錫、鉛／錫合金のい
   ずれかよりなる金属めっき層を有することを特徴とする
   請求項４記載の両面または多層スルーホールめっき回路
   基板。