JPH07268682A - 非導電体表面に電気メッキする方法 - Google Patents

非導電体表面に電気メッキする方法

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JPH07268682A
JPH07268682A JP6057314A JP5731494A JPH07268682A JP H07268682 A JPH07268682 A JP H07268682A JP 6057314 A JP6057314 A JP 6057314A JP 5731494 A JP5731494 A JP 5731494A JP H07268682 A JPH07268682 A JP H07268682A
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Yoshihiro Sakamoto
佳宏 坂本
Toshio Tanimura
稔生 谷村
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MEC KK
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 プリント配線板等の非導電体表面に、導電性
金属を直接電気メッキする方法であって、信頼性が高
く、コストのかからない方法を提供する。 【構成】 非導電体表面に、平均粒子径が最大２μｍの
グラファイト粒子および平均粒子径が最大１μｍのカー
ボンブラック粒子のうちの少なくとも一種を含有する水
分散液を接触させた後、ｐＨとして最大３である強酸性
水溶液に浸漬して該粒子の層形成し、これを下地層とし
て電気メッキする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は非導電体表面に電気メッ
キする方法に関する。さらにプリント基板のスルーホー
ル内壁に導電性金属を電気メッキする方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】いわゆる両面板や多層板といわれるプリ
ント基板では、回路相互間を電気的に接続するために、
基板にスルーホールと呼ばれる貫通孔をあけ、その内壁
に導電性金属をメッキする必要がある。
【０００３】非導電体であるスルーホール内壁にメッキ
する方法としては、例えばＳｈｏｒｔｔ等による米国特
許第３１６３５８８号明細書には、スルーホール内壁に
銀、銅、グラファイト等の粒子を付着させて導電性を付
与したあと、電気メッキする方法が開示されている。し
かしながら、この明細書に記載の方法では、過剰メッキ
部分の剥離を行う際、スルーホール内壁のメッキ層にピ
ンホール等の欠陥が生じるため、該内壁に再メッキする
必要があり、工程が複雑になるばかりでなく、高密度で
しかも高い信頼性の要求される現在のプリント配線板の
製造に全くそぐわず、対応しきれるものではない。
【０００４】また、Ｒａｄｏｖｓｋｙ等による米国特許
第３０９９６０８号明細書には、電気メッキするための
導電層としてグラファイトを用いた場合の欠点として、
電気メッキされる金属の析出性の低さ等が指摘されてい
る。
【０００５】そこで、現在ではスルーホール内壁の金属
メッキとして、無電解銅メッキが行われている。しかし
ながら、無電解銅メッキには下記のような欠点がある。 （１）比較的長い工程時間を必要とする。 （２）多数の処理浴を常時監視する必要がある。（浴の
成分を個々に補給する必要がある。処理浴が汚染に対し
て非常に敏感なので、前工程で用いた成分が持ち込まれ
ないように十分注意する必要がある。） （３）多数の洗浄浴が必要であり、しかも多量の洗浄水
を必要とする。 （４）廃水処理に費用がかかる。
【０００６】前記のごとき問題を有する無電解銅メッキ
を使用しない方法として、Ｒａｎｄｏｌｐｈ等による米
国特許第５１３９６４２号明細書には、スルーホール内
壁に約３μｍよりも小さい平均粒子径を有するカーボン
ブラックおよび界面活性剤を含有する分散液を接触させ
てカーボンブラック層を形成し、さらにそのうえに約
１．５μｍよりも小さい平均粒子径を有するグラファイ
ト粒子および界面活性剤を含有する分散液を接触させて
グラファイト層を形成した後、電気メッキする方法が開
示されている。しかしながら、この方法では、メッキ下
地層としてカーボンブラック層およびグラファイト層の
２層を形成する必要があるため、工程が複雑になり、コ
スト高となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明者等は、電気メ
ッキの下地層としてカーボンブラック層とグラファイト
層の２層を用いる前記方法よりもさらに信頼性が高く、
コストもかからない非導電体、特にプリント基板のスル
ーホール内壁に導電性金属を電気メッキする方法を提供
するべく鋭意検討を重ねた結果、本発明に到達した。
【０００８】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、非
導電体表面に電気メッキする方法であって、（ａ）非導
電体表面に、平均粒子径が最大２μｍのグラファイト粒
子および平均粒子径が最大１μｍのカーボンブラック粒
子のうちの少なくとも一種（以下、特定の炭素粒子とい
う）を含有する水分散液を接触させ、該粒子を付着させ
た後、（ｂ）該非導電体をｐＨとして最大３である強酸
性水溶液に浸漬し、（ｃ）ついで形成された特定の炭素
粒子の層を導電層として電気メッキすることを特徴とす
る非導電体表面に電気メッキする方法、ならびにプリン
ト基板のスルーホール内壁に電気メッキする方法であっ
て、（ａ）導電性金属層と非導電体とが積層され、スル
ーホールが形成された基板表面に、前記特定の炭素粒子
を含有する水分散液を接触させ、該粒子を付着させた
後、（ｂ）該基板をｐＨとして最大３である強酸性水溶
液に浸漬し、（ｃ）ついで該基板表面に付着した特定の
炭素粒子のうち、導電性金属層表面の特定の炭素粒子
を、前記金属層を０．０１〜５．０μｍエッチングする
ことにより除去し、（ｄ）ついで導電性金属層と非導電
体表面の特定の炭素粒子の層とを導電層として電気メッ
キすることを特徴とするプリント基板のスルーホール内
壁に電気メッキする方法に関する。以下に本発明を詳細
に説明する。
【０００９】本発明の方法では、まず電気メッキしよう
とする非導電体の表面に特定の炭素粒子を含有する水分
散液を接触させ、特定の炭素粒子を付着させる。
【００１０】前記特定の炭素粒子におけるグラファイト
粒子としては、平均粒子径が最大２μｍ、好ましくは最
大１μｍ、さらに好ましくは最大０．７μｍの超微粒子
が使用される。前記平均粒子径が２μｍを越えると導電
性が低下し、さらに非導電体および電気メッキされる導
電性金属層との付着性も低下する。一方、カーボンブラ
ック粒子としては、平均粒子径が最大１μｍ、好ましく
は最大０．５μｍ、さらに好ましくは最大０．３μｍの
超微粒子が使用される。前記平均粒子径が１μｍを越え
ると電気メッキ後の金属が付着していない部分、即ちボ
イドの発生する確率が高くなり、メッキの信頼性が低下
する。本発明に用いるグラファイト粒子およびカーボン
ブラック粒子の平均粒子径に下限は特になく、前述の上
限を越えないものであれば使用することがでる。前記グ
ラファイト粒子とカーボンブラック粒子はそれぞれ単独
で用いてもよく、併用してもよい。
【００１１】前記水分散液中の特定の炭素粒子の含有量
は６％（重量％、以下同様）以下、さらには１〜５％で
あるのが好ましい。前記含有量が６％を越えると非導電
体および電気メッキされる導電性金属層との間で密着不
良が生じる傾向があり、１％未満ではグラファイト粒子
やカーボンブラック粒子の層中の粒子密度が小さく、充
分な導電性が得にくくなる。
【００１２】前記特定の炭素粒子を含有する水分散液に
は、特定の炭素粒子のほかに、必要に応じて種々の成分
を配合することができる。前記配合成分としては、例え
ば特定の炭素粒子の非導電体表面への付着性を向上させ
るバインダー、前記付着性や液の安定性を向上させる界
面活性剤、液の安定性を向上させる水溶性高分子化合物
等があげられる。
【００１３】前記バインダーは有機系バインダーであっ
てもよく、無機系バインダーであってもよいが無機系バ
インダーが好ましく、例えばケイ酸ナトリウム、ケイ酸
カリウム等が好ましい。前記バインダーの水分散液中の
含有量は、通常０．０５〜５％である。バインダーの含
有量が多すぎると導電性や製膜性が低下する。また、前
記界面活性剤としては、例えばカルボン酸系、ポリカル
ボン酸系、ナフタレンスルホン酸系、中性リン酸エステ
ル系等のアニオン系界面活性剤があげられるが、分散液
の状態によっては非イオン系界面活性剤やカチオン系界
面活性剤や両性界面活性剤を使用してもよい。また、前
記水溶性高分子化合物としては、例えばカルボキシメチ
ルセルロース、でんぷん、アラビアゴム等があげられ
る。さらに、アンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カ
リウム等、好ましくはアンモニアを添加し、分散液のｐ
Ｈを９〜１３程度にするのが好ましい。
【００１４】前記特定の炭素粒子の水分散液がグラファ
イト粒子の水分散液の場合、湿式でグラファイトを粉砕
・分散・分級して製造したものが、安定した分散性を有
し、粒子径分布範囲が狭いという点で好ましい。
【００１５】前記特定の炭素粒子を含有する水分散液を
非導電体表面に接触させる方法に特に限定はなく、例え
ば該水分散液をスプレー、浸漬、塗布等の方法で非導電
体に塗布すればよい。
【００１６】ついで前記水分散液を接触させた後の非導
電体をｐＨ値として最大３である強酸性水溶液に浸漬す
ることにより、非導電体表面に付着した特定の炭素粒子
を凝集させる。この処理により、特定の炭素粒子の層が
緻密になって電気抵抗が低下し、メッキ付き性が向上す
る。
【００１７】前記ｐＨとして最大３である強酸性水溶
液、好ましくはｐＨ０．１〜１の水溶液としては、例え
ば硫酸、塩酸、硝酸等の水溶液があげられる。前記ｐＨ
が３を越えるとグラファイト粒子またはカーボンブラッ
ク粒子がその水溶液中に分散してしまい、非導電体表面
に付着しにくくなる。なお、本発明に用いる強酸性水溶
液のｐＨに下限は特になく、前述の上限を越えないもの
であれば使用することができる。
【００１８】ついで前記特定の炭素粒子の層を導電層と
して導電性金属が電気メッキされる。
【００１９】前記電気メッキの方法に特に限定はなく、
例えば通常の電気メッキ浴を用い、常温、１．５〜３Ａ
／ｄｍ2 、６０〜９０分程度の条件でメッキする方法が
あげられる。前記導電性金属にも特に限定はなく、例え
ば銅、ニッケル等があげられる。
【００２０】本発明の方法は種々の非導電体の電気メッ
キに適用し得るが、特にプリント基板、例えば紙基材フ
ェノール樹脂銅張積層板、ガラス基材エポキシ樹脂銅張
積層板、コンポジット銅張積層板、ポリイミド銅張積層
板、フッ素樹脂銅張積層板、フレキシブル用銅張積層板
等からなるプリント基板のスルーホール内壁の電気メッ
キに有用である。本発明の電気メッキ方法は付き回りが
きわめて良好であり、スルーホールの中でも小径でバイ
アホールと呼ばれる孔径０．３〜０．５ｍｍの穴の内壁
にも、均一な厚さで付着性がよい信頼性の高い電気メッ
キを施すことができる。
【００２１】つぎに、本発明をプリント基板のスルーホ
ール内壁の電気メッキに適用する場合の代表的な工程を
示す。
【００２２】例として表裏の両面に銅箔を有するガラス
基材エポキシ樹脂銅張積層板のスルーホール内壁を電気
メッキする場合を説明するが、この場合、次の（１）〜
（６）の工程によって電気メッキが行われる。
【００２３】（１）基板表面の洗浄：スルーホール内壁
の清浄化するための処理であり、基板をたとえばリン酸
エステル等のアニオン系界面活性剤を含むｐＨ９〜１２
程度の弱アルカリ液で、通常３５〜６５℃で約２０〜６
０秒間洗浄した後、水洗する。
【００２４】（２）コンディショニング処理：清浄化さ
れたスルーホール内壁への特定の炭素粒子の付着を促進
するための処理であり、たとえばポリアミン系、ポリア
ミド系等のカチオン系界面活性剤を含むｐＨ９〜１２程
度の弱アルカリ液で、通常２０〜６０℃で約２０〜６０
秒間処理した後、水洗する。
【００２５】（３）特定の炭素粒子の付着：基板を特定
の炭素粒子を含有する水分散液中に、通常２０〜６０℃
で約３０〜９０秒間浸漬処理し、基板表面に特定の炭素
粒子を付着させる。
【００２６】（４）酸処理：基板を強酸性水溶液中に、
通常２０〜６０℃で約３０〜１００秒間浸漬処理した
後、水分を除去する。水分の除去は、６０〜９０℃のエ
アーブローに３０〜９０秒間曝すことにより行うのが好
ましい。
【００２７】（５）マイクロエッチング：基板表面、す
なわち銅箔表面とスルーホール内壁に露出している銅
（銅箔断面）および非導電体（ガラス繊維、エポキシ樹
脂）とに形成された特定の炭素粒子の層のうち、銅表面
の粒子層は銅表面と電気メッキされる導電性金属との付
着性と導通を低下させるため、それを除去するための処
理である。この処理は特定の炭素粒子に直接作用するの
ではなく、その下の銅表面をエッチングすることによ
り、特定の炭素粒子を除去するものであり、たとえば２
０〜３０℃の硫酸／過酸化水素系のエッチング液に基板
を浸漬することにより、０．０１〜５．０μｍ、好まし
くは０．１〜３．０μｍ、さらに好ましくは０．１〜
１．２μｍ程度エッチングした後水洗し、乾燥する。な
お、前記エッチング量が０．０１μｍ未満では銅表面上
に特定の炭素粒子が残り、５．０μｍを越えると銅がオ
ーバーエッチングされて銅と非導電体表面のグラファイ
ト粒子層との導通が失われ、メッキボイドが生じる傾向
がある。
【００２８】（６）電気メッキ：通常の電気メッキ浴を
用い、常温、１．５〜３Ａ／ｄｍ2 で６０〜９０分間の
条件でメッキする。
【００２９】前記（１）の基材表面の洗浄と（２）のコ
ンディショニング処理とを一工程で行なうことも可能で
ある。この場合、たとえばポリアミン系、ポリアミド系
等のカチオン系界面活性剤、エタノールアミン等の溶剤
を含み、ｐＨ９〜１２程度の弱アルカリ液で２０〜６０
℃で約２０〜６０秒処理した後、水洗すればよい。
【００３０】
【実施例】
実施例１ ガラス布基材にエポキシ樹脂を含浸させたものを絶縁層
とし、これを間に挟むように両面に厚さ３５μｍの銅箔
を固着させた基板（幅約１０ｃｍ、長さ約２５ｃｍ、厚
さ１．６ｍｍ）であって、直径０．３〜０．８ｍｍのス
ルーホール約９６０個を穿孔した基板を下記のように処
理した。まず、前記基板を、カチオン系界面活性剤０．
５％、アミン１．０％、残部水からなる液（クリーナー
・コンディショナー）に４５℃で４０秒間浸漬した後、
水洗した（洗浄・コンディショニング）。ついで平均粒
子径０．４μｍのグラファイト粒子４．０％、カルボキ
シメチルセルロース０．５％、ケイ酸ナトリウム０．５
％、アニオン系界面活性剤１．０％、残部水からなり、
アンモニアでｐＨ１０に調整したグラファイト分散液に
２５℃で６０秒間浸漬した。ついで硫酸（１０％水溶
液）１０％、残部水からなるｐＨ０．２の水溶液に２０
℃で３０秒間浸漬した後、９０℃で１００秒間加熱し、
乾燥した（酸処理）。ついで硫酸、過酸化水素等からな
る液（メック（株）製のＣＡ−９０）に２５℃で２０秒
間浸漬した後、水洗し、乾燥した（マイクロエッチン
グ）。このマイクロエッチングにより銅が１μｍエッチ
ングされた。
【００３１】前記基板を通常の銅電気メッキ浴を用い、
２Ａ／ｄｍ2 の電流密度で２５℃で９０分間銅を電気メ
ッキした。
【００３２】得られた基板をバックライトテストにより
検査した結果、孔壁は均一な厚さの銅でメッキされてお
り、孔径が０．６〜０．８ｍｍの比較的大きい穴はもち
ろんのこと、０．３〜０．５ｍｍの小径にもボイドもな
く良好にメッキされていた。また、フローソルダーテス
ト（ＪＩＳ Ｃ ５０１２に準じ、オイルを２６０〜２
６５℃のはんだに変えて１０サイクル行った）により密
着性を試験したところ、孔壁にメッキされた銅の剥離は
なかった。
【００３３】実施例２ グラファイト分散液のグラファイト粒子の含有量を３．
０％にかえたほかは、実施例１と同様にして基板を処理
し、電気メッキした。
【００３４】得られた基板を実施例１と同様に評価した
ところ、孔壁は均一な厚さの銅層でメッキされており、
孔径が０．３〜０．５ｍｍの小径にもボイドもなく良好
にメッキされていた。また、密着性試験の後も孔壁から
の電気メッキされた銅の剥離はなかった。
【００３５】実施例３ グラファイト分散液として平均粒子径０．４μｍのグラ
ファイト粒子３％、ケイ酸カリウム０．５％、カチオン
系界面活性剤１％、残部水からなり、アンモニアでｐＨ
１０に調整したグラファイト分散液を用いたほかは、実
施例１と同様にして基板を処理した。
【００３６】得られた基板を実施例１と同様に評価した
ところ、孔壁は均一な厚さの銅層でメッキされており、
孔径が０．３〜０．５ｍｍの小径にもボイドもなく良好
にメッキされていた。また、密着性試験の後も孔壁から
の電気メッキされた銅の剥離はなかった。
【００３７】実施例４ グラファイト分散液として平均粒子径０．５μｍのグラ
ファイト粒子を４．５％含有する分散液を用いたほか
は、実施例１と同様にして基板を処理し、電気メッキし
た。
【００３８】得られた基板を実施例１と同様に評価した
ところ、孔壁は均一な厚さの銅でメッキされており、孔
径が０．３〜０．５ｍｍの小径にもボイドもなく良好に
メッキされていた。また、密着性試験の後も孔壁からの
電気メッキされた銅の剥離はなかった。
【００３９】実施例５ グラファイト分散液の代わりに平均粒子径０．１μｍの
カーボンブラック粒子３．０％、カチオン系界面活性剤
１％、残部水からなり、水酸化カリウムでｐＨ１０に調
整したカーボンブラック分散液を用いたほかは、実施例
１と同様にして基板を処理し、電気めっきした。
【００４０】得られた基板を実施例１と同様に評価した
ところ、孔壁は均一な厚さの銅層でメッキされており、
孔径が０．３〜０．５ｍｍの小径にもボイドもなく良好
にメッキされていた。また、密着性試験の後も孔壁から
の電気メッキされた銅の剥離はなかった。
【００４１】比較例１ グラファイト分散液として平均粒子径３μｍのグラファ
イトを３．０％含有する分散液を用いたほかは、実施例
１と同様にして基板を処理し、電気メッキした。
【００４２】得られた基板を実施例１と同様に評価した
ところ、孔径が０．６〜０．８ｍｍの穴のうち約７０％
にボイドが認められ、孔径が０．３〜０．５ｍｍの孔径
の殆ど全てにボイドが認められた。また、孔径が０．８
ｍｍの穴について密着性試験を行ったが、孔中の電気メ
ッキされた銅は剥離してしまい、不合格であった。
【００４３】比較例２ グラファイト分散液として平均粒子径３μｍのグラファ
イトを４．５％含有する分散液を用いたほかは、実施例
１と同様にして基板を処理し、電気メッキした。
【００４４】得られた基板を実施例１と同様に評価した
ところ、孔径が０．６〜０．８ｍｍの孔径のうち約５０
％にボイドが認められ、孔径が０．３〜０．５ｍｍの孔
径の殆ど全てにボイドが認められた。また孔径が０．８
ｍｍの穴について密着性試験を行ったが、孔中の電気メ
ッキされた銅は剥離してしまい、不合格であった。
【００４５】以上の結果から、本発明に方法によれば、
グラファイトの平均粒子径が２μｍを越える範囲に分布
しているグラファイト分散液を用いた比較例に比べ、付
き回り性および付着力に優れた電気メッキをし得ること
がわかる。
【００４６】
【発明の効果】本発明の方法によれば、非導電体に信頼
性の高い電気メッキをコストのかからない方法で実施す
ることができる。本発明の方法は、特に多層小径のプリ
ント配線板にも適用し得る信頼性の高いものである。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】非導電体表面に電気メッキする方法であっ
    て、 （ａ）非導電体表面に、平均粒子径が最大２μｍのグラ
    ファイト粒子および平均粒子径が最大１μｍのカーボン
    ブラック粒子のうちの少なくとも一種を含有する水分散
    液を接触させ、該粒子を付着させた後、 （ｂ）該非導電体をｐＨとして最大３である強酸性水溶
    液に浸漬し、 （ｃ）ついで形成された該粒子の層を導電層として電気
    メッキすることを特徴とする非導電体表面に電気メッキ
    する方法。
  2. 【請求項２】プリント基板のスルーホール内壁に電気メ
    ッキする方法であって、 （ａ）導電性金属層と非導電体層とが積層され、スルー
    ホールが形成された基板表面に、平均粒子径が最大２μ
    ｍのグラファイト粒子および平均粒子径が最大１μｍの
    カーボンブラック粒子のうちの少なくとも一種を含有す
    る水分散液を接触させ、該粒子を付着させた後、 （ｂ）該基板をｐＨとして最大３である強酸性水溶液に
    浸漬し、 （ｃ）ついで該基板表面に付着したグラファイト粒子お
    よびカーボンブラック粒子のうち、導電性金属層表面の
    粒子を、前記金属層を０．０１〜５．０μｍエッチング
    することにより除去し、 （ｄ）ついで導電性金属層と非導電体表面の該粒子の層
    とを導電層として電気メッキすることを特徴とするプリ
    ント基板のスルーホール内壁に電気メッキする方法。
  3. 【請求項３】前記水分散液が、平均粒子径が最大２μｍ
    のグラファイト粒子およびバインダーを含有する水分散
    液である請求項２記載の方法。
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