JPH0652823B2

JPH0652823B2 - プリント厚膜微細パタ−ン導体

Info

Publication number: JPH0652823B2
Application number: JP59172220A
Authority: JP
Inventors: 隆上遠野; 亮平小山; 馨大村
Original assignee: 旭化成工業株式会社
Priority date: 1984-08-17
Filing date: 1984-08-17
Publication date: 1994-07-06
Anticipated expiration: 2009-07-06
Also published as: JPS6149492A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は例えばシート状小型コイルに適用され、高密
度、高信頼性のプリント厚膜微細パターン導体に関す
る。

〔従来の技術〕厚膜ファインパターン導電体は、比較的大きな電流値が
必要とされる小型コイル、高密度配線などの分野で要求
されている。例えばコイルの製造法としては、通常巻き
線方式が用いられているが、この方法では小型のコイル
を製造する事は困難であり、かつ巻き線の状態にバラツ
キが生じる。一方、銅箔をエッチングして作るプリント
コイルは、小型にできるものの、サイドエッチングの
為、厚膜ファインパターンは得られず、例えば導体厚が
３５μｍ程度でたかだか２〜３本／mmのパターンしか得
られない。しかしながら、近年、モータの小型化にとも
ない、３〜２０本／mmの厚膜ファインパターンを有する
ファインコイルの開発が要望されている。

本発明者らは、先に特開昭57-91590号公報、特開昭57-1
70589〜170591号公報に示すように数種類の微細厚膜印
刷回路基板の製造方法を提案し、そのなかで複数の印刷
回路基板を積層することの可能性を述べた。その場合各
層間を電気的に接続するには、いわゆるスルーホールを
形成する必要がある。従来、スルーホール形成法として
は、リベットを用いる方法、穴の中に導電性ペーストを
注入する方法、ハンダを穴の中に注入（ディップ）する
方法、または、穴の中に無電解メッキ法により導電体を
形成した後電解メッキを行なう方法等が行なわれてい
る。

しかしながら、膜厚が極く薄い絶縁層を介して導体間の
接続を行う場合を考えると、前記リベットを用いる方法
はリベット部の厚みが厚くなってしまい、かつ生産性を
あげることは難しい。前記パーストを注入する方法はス
ルーホール部の厚さを均一にする点に難があり、しかも
信頼性の点でも問題がある。またハンダを注入する方法
でもやはり厚みを均一にすることが難しく、また絶縁層
の耐熱性をあげておく必要がある。無電解メッキ−電解
メッキ法によれば、均一な導体厚を有するスルーホール
の作製が可能となる。この場合、一般にはスルーホール
を形成する電解メッキによって、基板面上の導体パター
ンの膜厚を同時に増大させる事が行なわれる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

電気メッキによりスルーホールを形成する場合、スルー
ホールの信頼性は、そのホール（穴）の内壁の導体層と
密接に関係し、内壁の導体厚は厚い方がより好ましい
が、その内壁の導体と同時に基板上の導体パターンにメ
ッキが施されるので、その導体パターンが微細パターン
の場合には、スルーホール内壁を厚くしすぎると、導体
パターン間に電気的短絡（ショート）が発生する事にな
る。

そこで、この発明は、高信頼性のスルーホールを有し、
しかも高配線密度のプリント厚膜微細パターン導体を提
供する事を目的とする。

〔問題を解決する為の手段〕

この発明によれば厚さが６００μｍ以下の可塑性絶縁基
板の両面に導体パターンが形成され、その少なくとも片
面の導体パターンは導体配線密度が３本／mm以上、導体
配線ピッチに対する導体膜厚の比がほぼ１／２以上であ
り、その両面間の導体パターンを電気的に接続するスル
ーホールが形成され、（スルーホールの内壁の導体厚）
／（導体配線ピッチ）なる比が、ほぼ0.25〜2.5とされ
る。この比が、0.25より小さい場合は、スルーホールの
高信頼性は得られず、ヒートサイクルテストにより断線
に至る事が多く、前記比が2.5よい大きい場合は、パタ
ーン導体間の短絡が起きやすい。

この発明の厚膜微細パターン導体は、例えば、以下のよ
うにして製造される。

即ち、金属薄板上に、得ようとする微細パターンの幅に
対応した金属薄板の露出部を残して、それ以外の部分に
レジストを形成し、その金属薄板を陰極として電解メッ
キにより配線密度３本／mm以上の導電体を形成し、次い
で得られた導電体を可撓性絶縁基板面に対向させて貼り
つける。その絶縁基板の他面にも同様に導電体が貼りつ
けられる。この面では、特に微細パターンを含んでいる
必要はないが、少なくともスルーホールランド部の導電
体を含んでいる必要がある。次いで、スルーホールラン
ド部に、穴あけをし、その穴の内壁への触媒付着，金属
薄板のエッチングによる除去、及び、スルーホール内壁
への無電解メッキを行なった後、電解メッキを行なう。
この電解メッキによって、スルーホール内壁の導体厚を
増大させ、かつ、基板上の導電体パターンの導体厚も増
大させる。

以上の方法では、まず、金属薄板上の導電体パターン
が、絶縁基板上に金属薄板を外側にして貼りつけられ、
金属薄板が、エッチングにより除去され、絶縁基板上に
導電体パターンを形成したが、他の方法でも可能であ
る。例えば、厚さが３５μｍ以下の導電性金属薄板を絶
縁基板の両面に形成しておき、エッチングにより、導電
体パターンを形成する方法、或いは、絶縁基板上に無電
解メッキや蒸着によって導電体パターンを形成する方法
などがある。但し、これらの方法に比べ、前述のレジス
ト形成−電解メッキによる方法は、微細かつ厚膜の導電
体パターンの形成が容易であり、導電体膜厚をより厚く
する場合は、最適の方法である。この方法の細目は、以
下の如くである。

使用される金属薄板としては、導電体でありかつエッチ
ングが可能なものであれば良いが、好ましくは電解メッ
キ導電体と異なるエッチング特性を持つものが良く、こ
の場合は金属薄板をエッチング除去する際に電解メッキ
導電体はエッチングされず、高精度の金属薄板エッチン
グが可能となる。これに適した金属薄板としては、アル
ミニウム、スズ、亜鉛などがある。またその板厚として
は、１〜５００μｍ、特に５〜２００μｍ、更には１０
〜１００μｍが好ましい範囲である。１μｍ以下の板厚
では、取り扱い難く、かつメッキ膜厚に分布が生じ易
い。また５００μｍ以上の板厚では、エッチング除去に
時間がかかり生産性が低下する。この金属薄板上に、形
成すべき導体パターンの幅に対応した金属薄板の露出部
を残して、それ以外の部分にレジストを形成する方法と
しては、スクリーン印刷、或いはグラビア印刷などを用
いても良いが、微細（ファイン）パターンが得易いフォ
トレジストを用いて形成するのが好ましい。その形成法
としては、塗布、露光、現像プロセスを経て得る事が出
来る。フォトレジストとしては、イーストマンコダック
社のKPR，KOR，KPL，KTFR，KMER，東京応化社のTPR，OM
R81，富士薬品工業のFSRなどのネガ型、およびイースト
マンコダック社のKADR、シプレー社のAZ-1350などのポ
ジ型などがあるが、耐メッキ性に優れたものが好まし
く、特にネガ型が好ましく使用される。また、ドライフ
イルムレジストも使用可能である。このレジストの膜厚
は厚い方がメッキの太り防止として役立つが、余り厚過
ぎると微細パターンが得られなくなってしまい、0.1〜
５０μｍ、特に１〜１０μｍが好ましい。0.1μｍ以下
ではピンホールが生じ易い。

電解メッキの種類としては、導電体であれば何でも良い
が、銀、金、銅、ニッケル、スズなどが好ましく、特に
導電性および経済性の点から銅が好ましい。銅が電解メ
ッキとしては、シアン化銅メッキ、ピロリン酸銅メッ
キ、硫酸銅メッキ、ホウフツ化銅メッキなどがあるが、
特にピロリン酸銅メッキが好ましい。微細パターンを電
解メッキする場合、重要な因子としては陰極の電流密度
があり、陰極電流密度が小さい場合、膜厚方向以上に幅
方向への太りが生じ、陰極電流密度としては３A/dm²以
上、特に５A/dm²以上、更には８A/dm²以上が好ましく、
陰極電流密度を大きくすると幅方向への太りを小さくす
ることができる。なお、パルスメッキなども好ましく用
いられる。陰極電流密度の上限はやけにより決定され、
５０Ａ／ｄm²以下が好ましい。電解メッキ膜厚として
は、１５μｍ以上が好ましい範囲である。

可撓性絶縁基板としては、例えばポリエステルフイル
ム、エポキシフイルム、ポリイミドフイルム、ポリパラ
パン酸フイルム、トリアジンフイルムなどフイルム基板
が使用されるが、耐熱性の点からポリイミドフイルム、
ポリパラパン酸フイルム、トリアジンフイルムが好まし
い。可撓性絶縁基板の厚さは、高密度化という意味では
出来るだけ薄いものが好ましいが、余り薄過ぎると作業
性が悪くなり、厚さとしては５〜２００μｍ、特に１０
〜１５０μｍ、更に１０〜１００μｍが好ましい範囲で
ある。なお、次に述べる接着剤の膜厚を含めた可撓性絶
縁基板の厚さは６００μｍ以下とされる。

金属薄板上にレジストでマスクして電解メッキを行った
ものを、上記絶縁基板に金属薄板を外側にして貼り付け
る方法としては、接着剤を用いて熱圧着する方法が好ま
しく用いられる。また、絶縁基板を使用せず、電解メッ
キ層上に接着剤を塗布してそれらを直接貼り合わせても
良い。

接着剤としては、ポリエステル−イソシアネート系、フ
エノール樹脂−ブチラール系、フエノール樹脂−ニトリ
ルゴム系、エポキシ−ナイロン系、エポキシ−ニトリル
ゴム系、アクリル樹脂系などがあり、耐熱性、耐湿性、
接着性の優れたものが好ましく、特にエポキシ系および
フエノール樹脂系接着剤が好ましい。接着剤の膜厚は高
密度化、接着性の点から、１〜２００μｍ、特に２〜１
００μｍが好ましい範囲である。

なお、絶縁基板を介して両導電パターンが接着される場
合は、前述したように絶縁基板の厚さ及び両接着剤の膜
厚の和が６００μｍ以下とされ、接着剤により直接両導
電パターンが接着される場合は、その接着層の膜厚が６
００μｍ以下とされる。

次にスルーホールの穴あけは、バリやカス等が発生せ
ず、穴の周囲の導体層が絶縁層から剥離しなければいか
なる方法によっても良く、例えばドリルやパンチ等を使
えば良い。

無電解メッキのための活性化処理では、金属薄板がアル
ミニウム、亜鉛、スズの場合は、通常の活性化剤は使用
出来ず、つまり浴中に金属薄板が溶出し浴を著しく劣化
させたり、あるいは金属薄板が全て溶出して導電体以外
の部分が活性化処理されない様に浴を中性領域、pH＝４
〜１０、特にpH＝５〜9.5に管理出来るものが使用され
る。これに使用出来るものとしては、パラジウムの有機
錯体があり、例えば活性化液としては、シェーリング社
のアクチベーター・ネオガント834、還元液としては、
シェーリング社のリデューサー・ネオガントＷＡをそれ
ぞれ硫酸、ほう酸でpH調節して使用することができる。
また、活性化処理の前処理には、金属薄板上あるいはス
ルーホール内壁部の汚れをとるために表面活性化剤によ
る脱脂工程及び無電解メッキにより析出する金属の密着
性向上のための粗面化のために過硫酸アンモニウム水溶
液からなるソフトエッチング工程を設けた方が良い。

無電解メッキの種類としては、導電性と経済性の点から
銅が好ましいが、ニッケル、銀、金等導電体ならば何で
も良い。金属薄板がアルミニウム、亜鉛、スズの場合、
金属薄板除去→無電解メッキのプロセスをとれば通常の
無電解メッキ液が使用出来るが、無電解メッキ→金属薄
板除去のプロセスの場合は中性領域、pH＝４〜１０の無
電解メッキ液を使用する必要がある。これらの例として
は、ニッケルの場合日本カニゼン社製シューマーＳ−６
８０などがある。

金属薄板をエッチング除去する方法としては、使用した
金属薄板を溶解する溶液を用いて、スプレー或いは浸漬
などによりエッチングする方法が用いられる。また、金
属薄板としてアルミニウム、スズ、亜鉛を用いた場合
は、電解メッキ導電体をエッチングしない、例えばアル
カリ水溶液でエッチングする事が好ましい。

次いで、前述したと同じ様に電解メッキを行なうが、こ
の時に（スルーホールの内壁の導体厚）／（導体配線ピ
ッチ）の比がほぼ0.25〜2.5になる様に、調節し、かつ
配線密度３本／mm以上で形成されている導体パターンの
膜厚の配線ピッチに対する比がほぼ１／２以上となるよ
うに調節する。

以下に、この発明の態様を一層明確にする為に実施例を
あげて説明するが、この発明は以下の実施例に限定され
るものではなくて、種々の変形が可能である。

「実施例１」板厚４０μｍのアルミニウム薄板（金属薄板）上に、イ
ーストマンコダック社製ネガ型レジスト「マイクロレジ
スト７４７−１１０cst」を乾燥後、膜厚が５μｍにな
る様に塗布、プレベークして、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
ス液を用いて現像し、ポストベークして、回路部以外の
部分にレジストを形成した。

次いでハーショウ村田社製ピロリン酸銅メッキ液を用い
て、アルミニウム薄板を陰極とし、初め電流密度0.5A/d
m²で平均膜厚２μｍに銅メッキした後、電流密度を８A/
dm²に増加させ、計２００μｍ厚の銅を回路部に形成し
た。その後、デュポン社製ポリイミドフイルム「カプト
ン」（膜厚２５μｍ）の両面にポスチック社製フエノー
ル樹脂−ニトリルゴム系接着剤「ＸＡ564-4」を乾燥後
の膜厚が５μｍになるように塗布した絶縁基板の両側か
ら、上記電解メッキを行ったものをアルミニウム薄板を
外側にして１５０℃で３０分間熱圧着して貼り付け、次
にスルーホール形成部にドリルで0.70mmφの穴をあけ
た。その後すでにpH調整済みのシェーリング社製の活性
化液アクチベーター・ネオガント834、還元液リデュー
サー・ネオガントＷＡを使って活性化処理し、それから
アルミニウム薄板を３６重量％の塩酸を水で２：３に希
釈した液でエッチング除去した。そのあと無電解銅メッ
キ（室町化学製MK-430）を行ない、次いでハーショウ村
田社製ピロリン酸銅メッキ液を用いて、電流密度８A/dm
²で膜厚２００μｍの銅メッキを更に行ない、導体パタ
ーンの配線密度５本／mm、導体膜厚４００μｍで、（ス
ルーホールの内壁の導体厚）／導体配線ピッチ）＝１で
あるプリント厚膜微細パターン導体を得た。１２０℃、
１時間と−60℃、１時間のヒートサイクル試験３００サ
イクルを、上記スルーホール１０００個について実施し
た結果、スルーホール部に、断線・亀裂の生じたものは
皆無であった。

「実施例２」板厚５０μｍ亜鉛薄板（金属薄板）上に、イーストマン
コダック社製ネガ型レジスト「マイクロレジスト７４７
−１１０cst」を乾燥後、膜厚が２μｍになる様に塗
布、プレベークして、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を用
いて現像し、ポストベークして、回路部以外の部分にレ
ジストを形成した。

次いでハーショウ村田社製ピロリン酸銅メッキ液を用い
て、亜鉛薄板を陰極とし、初め電流密度１A/dm²で平均
膜厚５μｍ銅メッキした後、電流密度を５A/dm²に増加
させ、計５０μｍ厚の銅を回路部に形成した。その後絶
縁ワニス（日立化成製ＷＩ−６４０）で導体パターン面
をオーバーコートし、セメダイン社製SG-EPO EP-008エ
ポキシ樹脂系接着剤を用いて、亜鉛薄板を外側にして２
枚貼り合わせる。次にスルーホール形成部にドリルで0.
70mmφの穴をあけた。その後すでにpH調整ずみのシエー
リング社製の活性化液アクチベーター・ネオガント８３
４、還元液リデューサー・ネオガントＷＡを使って活性
化処理し、無電解ニッケルメッキ（日本カニゼン社製シ
ューマーＳ−６８０）を行なった。その後亜鉛薄板を３
３６重量％の塩酸を水で２：３に希釈した液でエッチン
グ除去した。次いでハーショウ村田社製ピロリン酸銅メ
ッキ液を用いて、電流密度５A/dm²で、膜厚５０μｍの
銅メッキを更に行ない、導体パターンの配線密度５本／
mm、導体膜厚１００μｍ、（スルーホールの内壁の導体
厚）／（導体配線ピッチ）＝0.25であるプリント厚膜微
細パターン導体を得た。１２０℃、１時間と−６０℃、
１時間のヒートサイクル試験、３００サイクルを、上記
スルーホール１０００個について実施した結果、断線，
亀裂の生じたものは皆無であった。

「実施例３」板厚４０μｍのアルミニウム薄板上に、イーストマンコ
ダック社製ネガ型レジスト「マイクロレジスト７４７−
１１０cst」を乾燥後、膜厚が５μｍになる様に塗布、
プレベークして、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を用いて
現像し、ポストベークして、回路部以外の部分にレジス
トを形成した。次いでハーショウ村田社製ピロリン酸銅
メッキ液を用いて、アルミニウム薄板を陰極とし、初め
電流密度0.1A/dm²で、平均膜厚0.5μｍ銅メッキした
後、電流密度を８A/dm²に増加させ、１００μｍ厚の銅
を回路部に形成した。その後絶縁ワニス（日立化成製Ｗ
Ｉ−６４０）で導体パターン面をオーバーコートし、セ
メダイン社製SG-EPO EP-008エポキシ樹脂系接着剤を用
いて、アルミニウム薄板を外側にして２枚貼り合わせ
る。次にスルーホール形成部にドリルで1.5mmφの穴を
あけた。その後すでにpH調整ずみのシェーリング社製の
活性化液アクチベーター・ネオガント834、還元液リデ
ューサー・ネオガントＷＡを使って活性化処理し、それ
からアルミニウム薄板を５重量％の水酸化ナトリウム水
溶液でエッチング除去した。そのあと無電解銅メッキ
（室町化学製MK-430）を行ない、次いでハーショウ村田
社製ピロリン酸銅メッキ液を用いて、電流密度８A/dm²
で膜厚１００μｍの銅メッキを行ない、導体パターンの
配線密度１０本／mm、導体膜厚２００μｍ、（スルーホ
ールの内壁の導体厚）／（導体配線ピッチ）＝2.5であ
るプリント厚膜微細パターン導体を得た。なお、この例
ではスルーホールの穴径が1.5mmφと大きいため、穴端
部にメッキが集中してスルーホールの内壁の導体厚が２
５０μｍとなっている。１２０℃，１時間と−60℃、１
時間のヒートサイクル試験、３００サイクルを、上記ス
ルーホール１０００個について実施した結果、断線、亀
裂の生じたものは皆無であった。

「比較例１」前記、実施例３において、無電解銅メッキ後、（スルー
ホールの内壁の導体厚）／（導体配線ピッチ）＝0.03と
なる様に、電解銅メッキを行なった。得られたスルーホ
ール１０００個について、１２０℃，１時間と−60℃、
１時間のヒートサイクル試験、３００サイクルを実施し
た結果、２０個に断線が生じ、６０個に亀裂が生じた。

「比較例２」前記、実施例３において、無電解銅メッキ後、（スルー
ホールの内壁の導体厚）／（導体配線ピッチ）＝１５，
即ちスルーホールの内壁の導体厚1.5mmをねらって電解
銅メッキを行った結果、導体パターン間に短絡が生じ
た。

〔発明の効果〕この発明によれば、高い信頼性のスルーホールを有する
プリント厚膜微細パターン導体が得られ、実用上，抵抗
値の小さい小型コイル、高密度配線などを、より高性能
なものとして提供できる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭51−93363（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−97890（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−184783（ＪＰ，Ａ) 実開昭58−191669（ＪＰ，Ｕ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】厚さが６００μｍ以下の可撓性絶縁基板の
両面に導体パターンが形成され、その少なくとも片面の
導体パターンは導体配線密度３本／mm以上、導体配線ピ
ッチに対する導体膜厚の比がほぼ１／２以上であり、その両面間の導体パターンを電気的に接続するスルーホ
ールが形成され、そのスルーホールの内壁の導体厚の上
記導体配線ピッチに対する比が、ほぼ0.25〜2.5である
ことを特徴とするプリント厚膜微細パターン導体。