JPH0941163A - 銅および銅合金のマイクロエッチング剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 銅表面および銅合金表面を、ソルダーレジス
ト等との密着性に優れた深い凹凸を有する表面形状に粗
面化することができ、さらにはんだ付け性に適した表面
状態にすることができるマイクロエッチング剤を提供す
る。 【解決手段】 第二銅イオン源、酸解離定数が５以下の
有機酸およびハロゲンイオン源を含有する水溶液からな
る銅および銅合金のマイクロエッチング剤。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は銅表面および銅合金
表面の処理に有用なマイクロエッチング剤に関する。

【０００２】

【従来の技術】プリント配線板の製造において、銅表面
をエッチングレジストやソルダーレジストで被覆する
際、接着性を向上させるために、銅表面を研磨すること
が行われている。この研磨の方法には、バフ研磨、スク
ラブ研磨等の機械研磨と、マイクロエッチング（化学研
磨）とがあるが、細線パターンを有する基板の処理には
マイクロエッチングが適用されている。一般にマイクロ
エッチングでは、銅表面が１〜５μｍ程度エッチングさ
れる。

【０００３】また、はんだレベラー工程の前や電子部品
実装の前に銅表面の酸化皮膜を除去してはんだ付け性を
向上させるためにもマイクロエッチングが行われてい
る。前記マイクロエッチングには、通常硫酸と過酸化水
素とを主成分とする水溶液や、過硫酸塩を主成分とする
水溶液が使用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、プリント配
線板に形成される回路パターンの高密度化に伴い、ソル
ダーレジストは従来の熱硬化型から細線パターン形成に
優れた紫外線硬化型に移行しつつある。ところが、この
紫外線硬化型ソルダーレジストは従来のソルダーレジス
トに比べて銅表面との接着性に劣るため、従来のマイク
ロエチングで得られる表面では接着性が不充分であり、
その後の金メッキ工程、はんだレベラー工程、電子部品
実装時等にレジスト皮膜のはがれやふくれ等が生じるこ
とがある。

【０００５】一方、はんだレベラー工程においても、プ
リント配線板には表面実装部品用のパッドが増えてお
り、従来のマイクロエッチングで得られる表面でははん
だ付け性が不充分で、はんだ付け不良が生じることがあ
る。

【０００６】本発明は、銅表面および銅合金表面を、ソ
ルダーレジスト等との接着性に優れた深い凹凸を有する
形状に粗面化することができ、さらにはんだ付け性に適
した表面状態にすることができるマイクロエッチング剤
を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そこで本発明者らは前記
目的を達成するべく鋭意研究を重ねた結果、第二銅イオ
ン源、酸解離定数ｐＫａが５以下の有機酸およびハロゲ
ンイオン源を含有する水溶液からなるマイクロエッチン
グ剤を見出し、本発明を完成した。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明に用いる第二銅イオン源
は、金属銅などを酸化するための酸化剤として作用する
ものである。本発明においては酸化剤として第二銅イオ
ン源を用いるため、マイクロエッチング剤として適度な
エッチングスピードを発現させることができ、しかも銅
表面に深い凹凸を有する形状を安定してつくることがで
きる。前記第二銅イオン源としては、例えば有機酸の銅
塩や、塩化銅（ＩＩ）、臭化銅（ＩＩ）、水酸化銅（Ｉ
Ｉ）等があげられる。前記銅塩を形成する有機酸に特に
限定はないが、後述するｐＫａが５以下の有機酸が好ま
しい。前記第二銅イオン源は２種以上を併用してもよ
い。

【０００９】前記第二銅イオン源の含有量は、金属銅に
換算して０．０１〜２０％（重量％、以下同様）が好ま
しく、さらに０．１〜１０％が好ましい。前記含有量が
少なすぎるとエッチングスピードが遅くなり、一方多す
ぎると溶解しにくくなり、スマットのようなものが生じ
るようになる。

【００１０】本発明に用いるｐＫａが５以下の有機酸
は、第二銅イオン源によって酸化された銅を溶解させる
ため、またｐＨ調整のためにもに配合されるものであ
る。前記有機酸のｐＫａが５をこえると酸化銅を充分に
溶解することができなくなる。ｐＫａが５以下の有機酸
の具体例としては、例えばギ酸、酢酸、プロピオン酸、
酪酸、吉草酸、カプロン酸等の飽和脂肪酸、アクリル
酸、クロトン酸、イソクロトン等の不飽和脂肪酸、シュ
ウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、
ピメリン酸等の脂肪族飽和ジカルボン酸、マレイン酸な
どの脂肪族不飽和ジカルボン酸、安息香酸、フタル酸、
桂皮酸等の芳香族カルボン酸、グリコール酸、乳酸、リ
ンゴ酸、クエン酸等のオキシカルボン酸、スルファミン
酸、β−クロロプロピオン酸、ニコチン酸、アスコルビ
ン酸、ヒドロキシピバリン酸、レブリン酸等の置換基を
有するカルボン酸、それらの誘導体等があげられる。前
記有機酸は２種以上を併用してもよい。

【００１１】前記有機酸の含有量は０．１〜３０％程度
が好ましい。前記含有量が少なすぎると酸化銅を充分に
溶解することができずスマットのようなものが残り、安
定したエッチングスピードが得られなくなり、また多す
ぎると銅の溶解安定性が低下し、銅表面に再酸化が生じ
たりする。

【００１２】本発明に用いるハロゲンイオン源は、銅の
溶解を補助し、接着性やはんだ付け性に優れた銅表面を
作るために配合されるものである。前記ハロゲンイオン
源としては、例えば塩素イオン、臭素イオン等のイオン
源である、例えば塩酸、臭化水素酸、塩化ナトリウム、
塩化カルシウム、塩化カリウム、塩化アンモニウム、臭
化カリウム、塩化銅、臭化銅、塩化亜鉛、塩化鉄、臭化
錫等やその他溶液中でハロゲンイオンを解離しうる化合
物があげられる。前記ハロゲンイオン源は２種以上を併
用してもよい。なお、例えば塩化銅（ＩＩ）は、ハロゲ
ンイオン源と第二銅イオン源の両方の作用を有するもの
として使用することができる。

【００１３】前記ハロゲンイオン源の含有量はハロゲン
イオンとして０．０１〜２０％程度が好ましい。前記含
有量が少なすぎる場合や多すぎる場合は樹脂との接着性
やはんだ付け性のよい銅表面が得られなくなる。

【００１４】さらに本発明のマイクロエッチング剤に
は、エッチング処理中のｐＨの変動を少なくするために
有機酸のナトリウム塩やカリウム塩やアンモニウム塩等
の塩や、銅の溶解安定性を向上させるためにエチレンジ
アミン、ピリジン、アニリン、アンモニア、モノエタノ
ールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミ
ン、Ｎ−メチルジエタノールアミン等の錯化剤を添加し
てもよく、必要に応じてその他の種々の添加剤等を添加
してもよい。

【００１５】本発明のマイクロエッチング剤の使用方法
に特に限定はないが、例えば処理される銅または銅合金
にスプレーして吹き付ける方法、銅または銅合金を表面
処理剤中に浸漬する方法等があげられる。浸漬による場
合には、銅や銅合金のエッチングによって処理剤中に生
成した第一銅イオンを第二銅イオンに酸化するため、バ
ブリング等による空気の吹き込みが行われる。また、本
発明のマイクロエッチング剤は使用後の廃液処理が容易
であり、例えば中和、高分子凝集剤等を利用する一般的
な簡便な方法で処理できる。

【００１６】本発明のマイクロエッチング剤による処理
の後、樹脂との密着性をさらに向上させるために、例え
ば米国特許第３６４５７７２号明細書に開示されている
ように、アゾール類の水溶液やアルコール溶液で処理し
てもよい。また、本発明のマイクロエッチング剤による
処理の後、ブラウンオキサイドやブラックオキサイドと
よばれる酸化処理を行なってもよい。

【００１７】本発明のマイクロエッチング剤は銅や銅合
金の化学研磨等に広く使用することができる。特に処理
された銅等の表面には深い凹凸が形成されており、プリ
プレグ、ソルダーレジスト、ドライフィルムレジスト、
電着レジスト等の樹脂との密着性が良好であり、または
んだ付け性にも優れた表面であるため、ピングリッドア
レイ（ＰＧＡ）用やボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）用
を含む種々のプリント配線板の製造に特に有用である。
さらにリードフレームの表面処理にも有用である。

【００１８】例えば、プリント配線板用銅張積層板の製
造において、銅箔を本発明のマイクロエッチング剤で処
理して粗面化すると、プリプレグとの接着強さに優れ、
しかもパターン形成の際のエッチング性に優れた表面に
なる。また、多層プリント配線板を製造する際の内層基
板の銅表面の粗面化に用いると、プリプレグとの接着強
さに優れ、かつ耐ピンクリング性に優れた表面をつくる
ことができる。さらに、本発明のマイクロエッチング剤
で処理された表面は、従来の硫酸・過酸化水素系エッチ
ング剤等による表面に比べて光沢が少ないため、感光性
樹脂を塗布または積層した場合、樹脂との密着性向上と
いう効果に加え、露光の際の光散乱が少なくなり、感光
性樹脂の解像度が向上するという効果も得られる。

【００１９】

【実施例】

実施例１〜４ 表１に示す成分を混合して、本発明のマイクロエッチン
グ剤を調製した。次に、プリント配線板用銅張積層板
（ＦＲ−４）を前記マイクロエッチング剤で４０℃、６
０秒の条件でスプレー処理した後、ソルダーレジスト
（ＰＳＲ−４０００、太陽インキ製造（株）製）を塗布
し、露光、現像、硬化（ポストキュア）させて種々のパ
ターンを形成した。次に無洗浄タイプのポストフラック
ス（ＡＰ−４６２６、メック（株）製）を塗布し、噴流
式の自動はんだ付け装置によりはんだ付けを行い、その
後のソルダーレジストの状態を観察した。なお、ソルダ
ーレジストのはがれが生じやすいようにソルダーレジス
トのポストキュア時間を標準よりも短くし、ポストフラ
ックスの濃度を３倍にした。結果を表２に示す。

【００２０】また、直径１ｍｍの円形パッドを多数有
し、それ以外の部分をソルダーレジストで被覆したプリ
ント配線板用銅張積層板（ＦＲ−４）を、表１に示すマ
イクロエッチング剤で４０℃、６０秒の条件でスプレー
処理した後、はんだレベラー用フラックス（Ｗ−２５５
６、メック（株）製）を塗布して水平型はんだレベラー
によりはんだ付けを行い、はんだ付け合格率（はんだが
着いたパッドの割合）を調べた。結果を表２に示す。

【００２１】比較例１〜４ 実施例１と同様にして表１に示すマイクロエッチング剤
を調整し、評価した。結果を表２に示す。

【００２２】

【表１】

【００２３】

【表２】

【００２４】

【発明の効果】本発明のマイクロエッチング剤で銅また
は銅合金を処理することにより、プリプレグやレジスト
等の樹脂との接着性が良好であり、またはんだ付け性に
も優れた表面を形成することができる。しかも、得られ
た表面は従来のマイクロエッチングによる表面に比べて
光沢が少ないため、感光性樹脂の下地とした場合に解像
度が向上する効果や、プリント配線板の回路の自動光学
検査機（ＡＯＩ）による検査における誤動作が少なくな
るという効果も得られる。したがって、本発明のマイク
ロエッチング剤は今後ますますパターンの細線化や高密
度化が進むプリント配線板の製造に充分対応できるマイ
クロエッチング剤である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 春田 孝史 兵庫県尼崎市東初島町１番地 メック株式 会社内 (72)発明者 有村 摩紀 兵庫県尼崎市東初島町１番地 メック株式 会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第二銅イオン源、酸解離定数ｐＫａが５
   以下の有機酸およびハロゲンイオン源を含有する水溶液
   からなる銅および銅合金のマイクロエッチング剤。