JPH0633497B2 - 異方性ピロリン酸銅メッキ液 - Google Patents

異方性ピロリン酸銅メッキ液

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JPH0633497B2
JPH0633497B2 JP59137220A JP13722084A JPH0633497B2 JP H0633497 B2 JPH0633497 B2 JP H0633497B2 JP 59137220 A JP59137220 A JP 59137220A JP 13722084 A JP13722084 A JP 13722084A JP H0633497 B2 JPH0633497 B2 JP H0633497B2
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pyrophosphate
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喜行 真弓
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、微細パターンメッキ等に適する異方性ピロリ
ン酸銅メッキ液に関するものである。
ここでいう異方性Kとは、あるメッキ面に対してそれと
平行な方向へのメッキの伸びAに対して垂直な方向への
メッキの伸びBを示したもので、 式K=B/Aで表される。
〔従来の技術〕
従来から精密な印刷回路基板をつくる場合フオトリソグ
ラフイがよく用いられてきたが特にアデイテイブ法を用
いることによつて高配線密度の回路基板ができ、かなり
有利な製造法であるとされてきている。
しかしながらこの製造法を用いた印刷回路基板では、異
方性Kの値が1を越えないことから厚くて微細なパター
ンを製造することが困難であつた。
例えば、ある線状に並んだパターンにメツキを行う場
合、メツキ前のパターンの線間隔が100μmであり、
それに50μmの厚さのメツキをつければ異方性Kが1
だから、メツキ幅も50μmずつ広がり線間でシヨート
してしまう。一方、本発明者らはすでに特願昭55−1
66614号の中でメツキの電流密度を高くすることで
Kの値を大きくすることを明らかにした。
また、特願昭59−87876号で、 銅イオン濃度〔Cu2+〕25〜38g/、 ピロリン酸イオン濃度〔P7 4-〕/銅イオン濃度
〔Cu2+〕重量比6.5〜7.5、 アンモニア濃度〔NH〕=0.05〜0.20mo
l/からなるピロリン酸銅メツキ液においてKの値が
更に大きくなることを明らかにし、そのために微細な印
刷回路基板を厚くメツキすることができる様になつた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、Kの値を大きくするためには、ピロリン
酸銅メツキ液中のアンモニア濃度〔NH〕を常に0.
05mol/以上に保たなければならず、そのために
多量のアンモニア水を消費せざるを得なかつた。
〔問題点を解決するための手段及び作用〕
そこで本発明者らは、ピロリン酸銅溶液の組成条件につ
いて詳細に検討した結果、アンモニア濃度〔NH〕が
0.05mol/より低濃度でもよりKの値が高く表
面性の良いメツキができる組成物を見出した。
すなわち、本発明は、 (A)銅イオン濃度〔Cu2+〕22〜42g/ (B)ピロリン酸イオン濃度〔P7 4-〕/銅イオン
濃度〔Cu2+〕(重量比)6.0〜8.0 (C)アンモニア濃度〔NH〕 0.01〜0.05mol/未満 (D)アルミニウムイオン濃度〔Al3+〕 0.1〜500mg/ (E)pHは8.2〜9.0 からなる異方性ピロリン酸銅メッキ液である。
本発明の組成物をつくるには市販のピロリン酸銅メツキ
液にピロリン酸カリウムとピロリン酸銅を加え、更にア
ンモニア水及びアルミニウムイオン含有水溶液を加え前
記組成条件に調節するか、またはピロリン酸カリウムと
ピロリン酸銅を水に所定量溶解させ、更にアンモニア水
及びアルミニウムイオン含有水溶液を加える方法でもよ
い。尚、必要に応じて通常使用されている添加剤、安定
剤を加えてもよい。
本発明においては、ピロリン酸イオンP7 4-の銅イ
オンCu2+に対する重量濃度の比をP比という。
P比の範囲は6.0〜8.0、好ましくは6.0〜7.
8、さらに好ましくは6.3〜7.5である。P比が
6.0より低い場合にはいわゆるくもりが生じる。また
8.0より高い場合には限界電流密度が低くなりやけや
すくなる。銅イオン濃度〔Cu2+〕は22〜42g/
、好ましくは28〜42g/、さらに好ましくは3
0〜40g/である。銅イオン濃度が22g/より
低い場合は限界電流密度が低くなりやけやすくなり、4
2g/より高い場合はくもりが生じる。
アンモニア濃度〔NH〕は一般に0.01〜0.20
mol/にメツキが行われるが、本発明においては
0.01〜0.05mol/未満にてその特徴を発揮
する。アンモニア濃度が0.01mol/より低い場
合は限界電流密度が下がり所定の光沢を得られる電流密
度範囲が狭くなる。また、アンモニア濃度が0.05m
ol/以上になると、消費されるアンモニアが増加
し、濃度を一定にするために多量のアンモニア水を補給
する必要があり、管理に多くの人手を必要とする。な
お、0.20mol/以上になると、銅の展性も著し
く劣化し内部応力もかなり高くなる。
アルミニウムイオン濃度〔Al3+〕は0.1〜500m
g/、好ましくは0.1〜200mg/、更には
1.0〜100mg/が好ましい。アルミニウムイオ
ン濃度が0.1mg/以下であると異方性を向上させ
る効果が現れない。500mg/以上になると異常突
起物の発生、密着不良などの現象がおこる。アルミニウ
ムイオンをメツキ液中に溶解させる方法に関してはどの
ような方法を用いてもよく、例えば市販されている試薬
で硝酸アルミニウムAl(NO等を用いて、それ
をメツキ液中に溶解しても良い。また直接金属アルミニ
ウムをメツキ液に浸漬して溶解させても良い。アルミニ
ウムイオンが異方性を高める原因はよくわからないが、
メツキ液中にアルミニウムイオンが存在することによつ
て、メツキ銅の結晶成長方向がある特定方向になるので
はないかと思われる。
以上のような組成条件においては、pHは8.2〜9.
0の間になるはずであるが、もしもpHがこれより低い
ときは、KOH、高いときは、ポリリン酸或いはクエン
酸や各メツキ液メーカーから市販されているpH調整剤
で8.2〜9.0、好ましくはpH8.4〜8.8に調
節する。
カソードの電流密度は3〜50A/dm、好ましくは
5〜20A/dmが良い。Kの値を高くするために
は、カソードの電流密度は高い程よい。上限はヤケ現象
により決定される。
撹拌は必要で、空気撹拌でもポンプ撹拌でも、カソード
揺動でもまたそれらを組み合わせても良いが、例えば空
気撹拌ならそのエアー流量は0.01〜2.00M
分(単位メツキ層液面積当たりに1分間に流す空気
量の標準状態での体積)が好ましい。またメツキ中の浴
温は一般に行われているように50〜60℃が好まし
い。
メツキの下地としては、導電性があれば何でもよく、例
えば金属なら銅、ニツケル、アルミニウム等が考えられ
る。
メツキ装置等については、一般に行われているものなら
特に問題はない。
以下に本発明の態様を一層明確にするために、実施例を
挙げて説明する。
実施例1〜3 絶縁性ポリイミドフイルム(デユポン社製 商品名;
「カプトン」、厚み;25μm)上に、5μm厚銅箔を
フエノール樹脂系接着剤(ボスチツク社製商品名;XA
−564−4)を使つて接着する。次にネガ型レジスト
(イーストマンコダツク社製商品名;「マイクロレジス
ト747−110cst」)を、乾燥後レジスト厚が3
〜5μmになるように銅面に塗布し、プリベーク後、回
路パターンマスクを通して高圧水銀ランプで露光し、専
用の現像液(イーストマンコダツク社製商品名;マイク
ロレジストデベロツパー)およびリンス液(イーストマ
ンコダツク社製商品名;マイクロレジストリンス)で現
像し、ポストベークして、回路パターン状にレジストを
形成した。続いて、塩化第2鉄50%溶液により銅箔を
エツチング除去した。更にレジスト剥離剤(ナガセ化成
工業社製商品名;「J−100」)を使用し銅箔上のレ
ジストを除去する。この結果、膜厚5μm、幅130μ
m、配列ピツチ200μmの線状パターンが得られた。
ついで、ピロリン酸銅メツキ液(ハーシヨウ村田社製商
品名;「ピロドンコンク」)に、ピロリン酸カリ、ピロ
リン酸銅及び水を適量加えて、その組成が銅イオン濃度
34g/、P比=7になる様調節し、さらに濃度28
%のアンモニア水をアンモニアに換算して0.03mo
l/の濃度になるまで加えたのち、アルミニウムイオ
ン濃度が30mg/になるように硝酸アルミニウム試
薬を溶解させ、さらにこの調合されたメツキ液のpHが
8.7になるまでKOH5%溶液又はpH調整液(ハー
シヨウ村田社製)を加えたメツキ液を用いて、上記の線
状銅パターンを電流密度5.8A/dm、空気撹拌
0.1M/M分、浴温55℃の条件でメツキを行つ
た。この結果得られた銅線状パターンの幅、厚みからK
=1.95であり、高い異方性が発揮された。更に実施
例2〜3は、表−1の如くアルミニウムイオン濃度を調
節し、更にpHを調節したメツキ浴を用い前記と同種の
銅線状パターンに同一の条件でメツキを行つた。その結
果得られたパターンの厚み、幅を測定した結果を表−1
に示す。
なおいずれの場合も銅物性は実用上十分なものであつ
た。
比較例1 絶縁性基板上に、5μm厚銅箔をフエノール樹脂系接着
剤(ボスチツク社製商品名;「XA−564−4」)を
使つて接着する。次にネガ型レジスト(イーストマンコ
ダツク社製商品名;「マイクロレジスト747−110
cst」)を、乾燥後、レジスト厚みが3〜5μmにな
る様に銅面に塗布し、プリベーク後、回路パターンマス
クを通して高圧水銀ランプで露光し、専用の現像液およ
びリンス液で現像し、ポストベークして回路パターン状
にレジストを形成する。続いて塩化第2鉄50%溶液に
より銅箔をエツチング除去した。更にレジスト剥離剤
(ナガセ化成工業社製「J−100」)を使用し銅箔上
のレジストを除去する。この結果、膜厚5μm、幅13
0μm、配列ピツチ200μmの線状パターンが得られ
た。次にピロリン酸銅メツキ液(ハーシヨウ村田社製商
品名;「ピロドンコンク」)に、ピロリン酸カリ、ピロ
リン酸銅及び水を適量加えて、その組成が銅イオン濃度
34g/、P比=7.0になる様調節し、さらに濃度
28%のアンモニア水を適量加え、アンモニアに換算し
て0.03mol/の濃度に調節し、さらに調合され
たメツキ液のpHが8.7になる様KOH5%溶液また
はpH調整液(ハーシヨウ村田社製)を加えた。
この様なアルミニウムイオンが全く入つていないメツキ
液を用いて、前記の線状銅パターンを電流密度5.8A
/dm、空気撹拌0.1M/M分、浴温55℃の
条件下でメツキを行つた。この結果得られた銅線状パタ
ーンの幅・厚みからKを計算したところ1.58であつ
た。
比較例2 絶縁性基板上に、5μm厚銅箔をフエノール樹脂系接着
剤(ボスチツク社製商品名;「XA−564−4」)を
使つて接着する。次にネガ型レジスト(イーストマンコ
ダツク社製商品名;「マイクロレジスト747−110
cst」)を、乾燥後、レジスト厚みが3〜5μmにな
る様に銅面に塗布し、プリベーク後、回路パターンマス
クを通して高圧水銀ランプで露光し、専用の現像液およ
びリンス液で現像し、ポストベークして回路パターン状
にレジストを形成する。続いて塩化第2鉄50%溶液に
より銅箔をエツチング除去した。更にレジスト剥離剤
(ナガセ化成工業社製「J−100」)を使用し銅箔上
のレジストを除去する。この結果、膜厚5μm、幅13
0μm、配列ピツチ200μmの線状パターンが得られ
た。次にピロリン酸銅メツキ液(ハーシヨウ村田社製商
品名;「ピロドンコンク」)に、ピロリン酸カリ、ピロ
リン酸銅及び水を適量加えて、その組成が銅イオン濃度
34g/、P比=7.0になる様調節し、さらに濃度
28%のアンモニア水を適量加え、アンモニアに換算し
て0.03mol/の濃度に調節し、アルミニウムイ
オン濃度が1g/になる様に硝酸アルミニウム試薬を
溶解させ、さらに調合されたメツキ液のpHが8.7に
なる様KOH5%溶液またはpH調整液(ハーシヨウ村
田社製)を加えた。この様なメツキ液を用いて、前記の
線状銅パターンを電流密度5.8A/dm、空気撹拌
0.1M/M分、浴温55℃の条件下でメツキを行
つたところ、パターン表面上に異常突起物が多数見られ
た。
比較例3 絶縁性基板上に、5μm厚銅箔をフエノール樹脂系接着
剤(ボスチツク社製商品名;「XA−564−4」)を
使つて接着する。次にネガ型レジスト(イーストマンコ
ダツク社製商品名;「マイクロレジスト747−110
cst」)を、乾燥後、レジスト厚みが3〜5μmにな
る様に銅面に塗布し、プリベーク後、回路パターンマス
クを通して高圧水銀ランプで露光し、専用の現像液およ
びリンス液で現像し、ポストベークして回路パターン状
にレジストを形成する。続いて塩化第2鉄50%溶液に
より銅箔をエツチング除去した。更にレジスト剥離剤
(ナガセ化成工業社製「J−100」)を使用し銅箔上
のレジストを除去する。この結果、膜厚5μm、幅13
0μm、配列ピツチ200μmの線状パターンが得られ
た。次にピロリン酸銅メツキ液(ハーシヨウ村田社製商
品名;「ピロドンコンク」)に、ピロリン酸カリ、ピロ
リン酸銅及び水を適量加えて、その組成が銅イオン濃度
34g/、P比=7.0になる様調節し、さらに濃度
28%のアンモニア水を適量加え、アンモニアに換算し
て0.03mol/の濃度に調節し、アルミニウムイ
オン濃度が0.6g/になる様に硝酸アルミニウムを
溶解させ、さらに調合されたメツキ液のpHが8.7に
なる様KOH5%溶液またはpH調整液(ハーシヨウ村
田社製)を加えた。
この様なメツキ液を用いて、前記の線状銅パターンを電
流密度5.8A/dm、空気撹拌0.1M/M
分、浴温55℃の条件下でメツキを行つたところパタ
ーン表面上に一部微細な突起物が見られた。
〔効果〕
本発明のピロリン酸銅メツキ液を用いると、アンモニア
濃度が0.05mol/未満であつても、異方性Kが
高くなり膜厚微細パターンの印刷回路基板を製造するこ
とが可能となる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(A)銅イオン濃度〔Cu2+〕22〜42
    g/ (B)ピロリン酸イオン濃度〔P7 4-〕/銅イオン
    濃度〔Cu2+〕(重量比)6.0〜8.0 (C)アンモニア濃度〔NH〕 0.01〜0.05mol/未満 (D)アルミニウムイオン濃度〔Al3+〕 0.1〜500mg/ (E)pHは8.2〜9.0 からなる異方性ピロリン酸銅メッキ液
JP59137220A 1984-07-04 1984-07-04 異方性ピロリン酸銅メッキ液 Expired - Lifetime JPH0633497B2 (ja)

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JPS5791590A (en) * 1980-11-28 1982-06-07 Asahi Chemical Ind Method of producing thick film fine pattern conductor

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