JP2902849B2

JP2902849B2 - プリント基板の製造方法

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Publication number: JP2902849B2
Application number: JP3313792A
Authority: JP
Inventors: 松利井原; 幸弘谷口; 正弘古川; 伸夫浜岡
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-02-20
Filing date: 1992-02-20
Publication date: 1999-06-07
Anticipated expiration: 2014-06-07
Also published as: JPH05235545A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はプリント基板の製造方法
にかかわり、特にビルドアップ方式により多層配線プリ
ント基板を製造する際に層間絶縁膜と導通回路および絶
縁膜間の密着性向上に好適なプリント基板の製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ビルドアップ方式により配線層を
多層に積層して多層配線プリント基板を形成するに際し
て、層間絶縁膜の密着性を向上させるには、例えば層間
絶縁膜表面に凹凸を設け単位面積あたりの表面積を増加
させてアンカー効果を持たせる方法が知られている。以
下に代表的な二つの例を示す。

【０００３】先ず、第一の例を図１の製造工程断面図に
したがって説明すると、次の通りである。工程（ａ）：導通回路パターン２が形成されたプリント
基板１に第１の層間絶縁膜３を印刷する。工程（ｂ）：層間絶縁膜３の表面に膨潤層４を形成す
る。工程（ｃ）：工程（ｂ）で形成した膨潤層４を、例えば
クロム酸と硫酸との混合液からなる粗化液で表面処理
し、粗化面体５を形成する。工程（ｄ）：第２の層間絶縁膜３ａを、予め定められた
導通回路パターンの形成予定領域１０を除きそれ以外の
表面に印刷し、次いで触媒６を付着させる。工程（ｅ）：銅めっき７で導通回路パターンを形成す
る。この後、第３の層間絶縁膜３ｂを形成し、工程（ａ）〜
工程（ｅ）を必要な層数だけ繰り返す。

【０００４】次いで第二の例について説明すると、層間
絶縁膜に粉状、粒状、繊維状、針状またはそれらの混合
系の充填剤を混入し、層間絶縁膜の表面に充填剤を突出
させて凹凸面を形成し、単位面積あたりの表面積を増加
させることによりアンカー効果を持たせる方法が知られ
ている。この製造方法の工程を以下に説明する。工程（ａ）：導通回路パターンが形成されたプリント基
板に粉状、粒状、繊維状、針状またはそれらの混合系の
充填剤を含有した層間絶縁膜を印刷する。印刷された絶
縁膜の表面は充填剤によって凹凸面を形成している。印
刷方法は、上記第一の例の工程（ｄ）と同様であり、層
間絶縁膜を、導通回路パターンを形成する予定部を除き
それ以外の表面に印刷する。工程（ｂ）：次いで触媒６を付着させる。工程（ｃ）：銅めっきで導通回路パターンを形成する。この後、工程（ａ）〜工程（ｃ）を必要な層数だけ繰り
返す。なお、この種の充填剤を層間絶縁膜に混入する技
術に関連するものとして、例えば特開平１−２３５２９
４号公報が挙げられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記第一の従
来例によれば、膨潤層４を祖面化する粗化液として用い
るクロム酸と硫酸の混合溶液は、強酸になるため層間絶
縁膜の構成成分であるエポキシ樹脂を溶解しすぎると云
う欠点がある。そのため、粗化ムラが多く均一な粗化面
体が得にくい。その結果、図１の工程（ｅ）に示したよ
うに、銅めっきふくれ８が形成され、層間絶縁膜３と銅
めっき導通回路７との密着性が著しく劣る個所（ピール
強度：最低で０.１kg／cm）が発生し易いという問題が
ある。また、これに付随して膨潤、粗化条件等の工程管
理を厳しくしなければならないと云う煩わしさがある。

【０００６】また、上記第二の従来例によれば、層間絶
縁膜の表面に突出する充填剤は完全に露出した形状でな
く、０.１〜１.０μｍ程度の層間絶縁膜にコートされた
状態にあり、第一の例と同様に層間絶縁膜と導通回路お
よび層間絶縁膜間の密着性の点で信頼性に乏しい（ピー
ル強度：最低で０.１kg／cm）という問題がある。

【０００７】したがって、本発明の目的は、上記これら
従来例で指摘した密着性の問題点を解決することにあ
り、層間絶縁膜間および層間絶縁膜と導通回路パターン
の密着を向上せしめ、かつ層間絶縁膜の絶縁特性を向上
させ信頼性の高い細線パターン回路を有する高密度プリ
ント基板をビルドアップ方式により製造する改良された
プリント基板の製造方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記本発明の目的は、第
１の導通回路パターンが配設されたプリント基板表面に
層間絶縁膜を印刷する工程と、リソグラフィー技術によ
り前記層間絶縁膜をパターニングして少なくとも前記導
通回路パターンの一部を露出させ前記層間絶縁膜に回路
接続用の開口部を形成する工程と、前記パターニングさ
れ回路接続用の開口部が形成された層間絶縁膜を含む基
板上に触媒を付与する工程と、前記層間絶縁膜の表面を
研磨することにより層間絶縁膜上の触媒を除去して前記
開口部に触媒を選択的に残す研磨工程と、前記開口部を
含む基板上の触媒残存領域に銅めっきを施し第２の導通
回路パターンを形成する工程とを有し、これらの工程を
積層数に見合って複数回繰返すビルドアップ方式にて製
造するプリント基板の製造方法であって、前記層間絶縁
膜には予め充填剤を分散せしめておき、この絶縁膜を硬
化させた後、少なくともその表層部に突出および埋没し
ている前記充填剤を溶剤で溶解除去して、表面に凹凸を
形成して表面積を増大させる工程を有して成るプリント
基板の製造方法により、達成される。

【０００９】この充填剤は、層間絶縁膜の形成時には粒
状の形状を維持し、絶縁膜を硬化した後に溶剤となる酸
またはアルカリ溶液で容易に溶解できる物質であること
を考慮して材料選定しなければならない。しかも、工業
的に実施する場合には、汎用性の高い物質でないと入手
も困難となり量産性に欠ける。したがって、水酸化物、
炭酸塩、硫酸塩等の無機充填剤が用いられ、水酸化物と
しては、例えば水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウ
ム、塩基性炭酸マグネシウムなどがあり、炭酸塩として
は、例えば炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムなどがあ
り、（亜）硫酸塩としては、硫酸カルシウム、硫酸バリ
ウム、硫酸アンモニウム、亜硫酸カルシウム等が挙げら
れる。中でも炭酸カルシウムは層間絶縁膜の表面積の増
大に安定した性能を発揮し、取扱性、経済性においても
優れている。これら充填剤の粒径は平均粒径２〜１０μ
ｍ、より好ましくは３〜６μｍ、そして特に好ましくは
４〜５μｍである。

【００１０】また、充填剤を溶解する溶剤として条件が
厳しいものは、表面処理条件に負荷がかかるため、好ま
しくない。したがって、酸性溶液は条件管理が容易なＨ
Ｃｌ、Ｈ₂ＳＯ₄、アルカリ性溶液としてはＮａＯＨ溶液
などが好ましいる。また、安価で廃水処理が容易な点に
も配慮する必要があり、ＨＣｌなどは特に好ましい。

【００１１】また、上記層間絶縁膜上に積層形成される
導通回路パターンとしては下地パターンとしてニッケル
めっき、その上に銅めっきを形成し二層導体とすること
が望ましい。実用的に好ましいニッケルめっきの厚さは
０.５〜５.０μｍであり、銅めっきの厚さは１.０〜５
０μｍである。このニッケルめっき下地は、銅めっきに
比べ緻密なめっき粒子で構成されるため、層間絶縁膜表
面の粗面化に追従して表面が平坦にならない。したがっ
て、層間絶縁膜と導通回路パターンとの密着を阻害しな
い。また、ニッケルめっきが０.５μｍ以下の場合、層
間絶縁膜の表面が粗いめっきになるため、層間絶縁膜と
銅めっきで形成された導通回路パターンの密着性に悪い
影響を及ぼす。それ故、上述のごとくニッケルめっきの
膜厚は、０.５μｍ以上が好ましく、また、銅めっき液
に比べニッケルめっき液は高価なため長寿命化による原
価低減の点からも、さらに好ましくは１.０〜２.０μｍ
となる。

【００１２】また、層間絶縁膜に分散させる充填剤の量
としては７０〜１００重量部が好ましい。７０重量部未
満では緻密な粗化面体が形成しにくくなり層間絶縁膜間
が剥離し易くなる。さらに、１００重量部を超えると充
填剤の分量が多すぎるため、溶剤で溶解した時の粗化面
体が滑らかになり層間絶縁膜間の密着性が劣る。そこで
７０重量部以上が好ましく、より好ましくは８０〜９０
重量部が良い。

【００１３】また、充填剤を溶解する溶剤としては、層
間絶縁膜を劣化させずに充填剤を溶解できる溶剤が好ま
しく、酸性溶液としては例えば２.０〜５.０ｗｔ％のＨ
Ｃｌもしくは０.５〜３.０ｗｔ％のＨ₂ＳＯ₄溶液、アル
カリ性溶液としては２.５〜５.０ｗｔ％のＮａ０Ｈ溶液
が好ましい。使用する溶剤の選択は、充填剤の種類によ
って選定することが重要である。炭酸カルシウムの場合
はＨＣｌ、Ｈ₂ＳＯ₄が適当であり、水酸化アルミニウム
の場合ＮａＯＨが適当である。ＨＣｌの場合好ましい濃
度は２.０ｗｔ％以上であり、更に好ましくは３.０〜
４.０ｗｔ％が良い。また、Ｈ₂ＳＯ₄の場合、好ましく
は０.５ｗｔ％以上であり、更に好ましくは１.０〜２.
０ｗｔ％が良い。そしてＮａＯＨの場合、好ましくは
２.５ｗｔ％以上であり、更に好ましくは３.０〜４.０
ｗｔ％が良い。

【００１４】また、層間絶縁膜を構成する材料として
は、耐熱性の他に耐無電解金属めっき性を有しているこ
とが望ましい。導通回路パターンを形成する無電解銅め
っきは、無電解ニッケルめっきに比べ析出速度は一般的
に遅い（無電解銅めっきは、ニッケルめっきの約１／３
の速度）。したがって、必要なめっき厚を得るためには
高温で、しかも高pＨの環境の中で長時間浸漬しなけれ
ばならない（対象製品のプリント基板の仕様によっても
異なるが、約１０時間程度）。それ故、層間絶縁膜はこ
れらの過酷な状況でも層間絶縁膜としての特性が劣化し
ない強固なものを使用することが必要である。かかる観
点から実用に供される代表的なものとして例えばエポキ
シ樹脂やポリイミド樹脂等が挙げられる。

【００１５】ここで本発明の目的達成手段についてさら
に具体的に説明すると、上記目的は、第１の導通回路パ
ターンが配設されたプリント基板表面に層間絶縁膜を印
刷する工程と、リソグラフィー技術により前記層間絶縁
膜をパターニングして少なくとも前記導通回路パターン
の一部を露出させ前記層間絶縁膜に回路接続用の開口部
を形成する工程と、前記パターニングされ回路接続用の
開口部が形成された層間絶縁膜を含む基板上に触媒を付
与する工程と、前記層間絶縁膜の表面を研磨することに
より層間絶縁膜上の触媒を除去して前記開口部に触媒を
選択的に残す研磨工程と、前記開口部を含む基板上の触
媒残存領域に銅めっきを施し第２の導通回路パターンを
形成する工程とを有し、これらの工程を積層数に見合っ
て複数回繰返すビルドアップ方式にて製造するプリント
基板の製造方法であって、前記第１の導通回路パターン
が配設されたプリント基板表面に層間絶縁膜を印刷する
工程においては、予め充填剤を分散させた耐熱性樹脂で
層間絶縁膜を印刷し、前記層間絶縁膜の表面を研磨する
ことにより前記層間絶縁膜上の触媒を除去して前記開口
部に触媒を選択的に残す研磨工程の後に、前記層間絶縁
膜の表層部に突出および埋没された前記充填剤を溶剤で
溶解除去して表面に凹凸を形成して表面積を増大させる
工程を付加し、かつ前記開口部を含む基板上の触媒残存
領域に銅めっきを施し第２の導通回路パターンを形成す
る工程を、前記触媒の活性化を含む前処理工程と、無電
解ニッケルめっきによる下地めっき工程と、その上に銅
を積層する無電解銅めっき工程とで構成して成るプリン
ト基板の製造方法により、達成される。

【００１６】上記の後のめっき工程で導通回路パター
ンを積層形成する以外の層間絶縁膜の表面領域を研磨し
て前記触媒を除去する工程としては、例えばその表面に
対して羽布、ブラシ、ホーニングのような機械的な研磨
を施すことが望ましい。

【００１７】

【作用】導通回路パターンが配設されたプリント基板表
面に積層形成された層間絶縁膜には充填剤が分散されて
いるため、溶剤で表面処理を行なうと少なくともこの表
層部の充填剤が選択的に溶解し、その表面層には均一で
緻密な粗化面体が形成される。この粗化面体が、その上
に積層される層間絶縁膜との、また、層間絶縁膜と導通
回路パターンとの密着性を良好にする。特に、層間絶縁
膜の表面を羽布、ブラシ、研磨剤を含有した溶液をブラ
シに噴射しながら研磨する処理（ホーニングと呼称）の
ような機械的な研磨処理を施した場合には、その表面に
充填剤が突出するため充填剤の溶解をより容易にすると
共に、開口部以外の触媒を除去する。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明
する。図２は、本発明のプリント基板の製造方法の一例
を説明する断面工程図であり、以下、図示の工程（ａ）
〜（ｈ）にしたがい、その内容を順次説明する。

【００１９】工程（ａ）：導通回路パターン２を銅張り
積層板１に形成する。その上に、炭酸塩の充填剤を含有
した第１層目の層間絶縁膜３をスプレー、ローラー、ス
クリーン塗布等の方式で全面に印刷する。なお、層間絶
縁膜の絶縁材としてはエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等
の耐熱性樹脂を用い、充填剤としての炭酸塩は、平均粒
径３〜６μｍのものを用い、印刷前の樹脂中に８０〜９
０重量部を良く分散させた。

【００２０】工程（ｂ）：さらに所定パターンを有する
マスクを用い周知のリソグラフィー技術により、図示の
ように層間絶縁膜３のパターニングを行なった。すなわ
ち、マスクを密着させた後、超高圧水銀灯を具備した露
光機を用い、紫外光を４００〜８００ｍｊ／cm²照射し
て露光し、さらに、１,１,１−トリクロロエタンのよう
な有機溶剤を現像液として未露光部を溶解除去し、現像
する。このようにしてパターン化された第１層の層間絶
縁膜３を熱処理にて硬化させる。図中の２ａはランド部
を示し、回路接続のために上部の絶縁膜が除去され、導
通回路パターン２の一部が露出している。また、２ｂは
絶縁膜３が被覆された回路パターン部を示している。次
いで、めっき触媒６（Ｐｄ−Ｓｎのコロイド）を含んだ
溶液に浸漬し、基材および導通回路パターン表面に固着
させ、後の工程で行なうＮｉめっきの析出反応が容易に
行えるようにする。

【００２１】工程（ｃ）：前工程でパターン化された第
１層の層間絶縁膜３の表面をホーニング処理で研磨し、
触媒６を除去すると共に層間絶縁膜表面の充填剤を露出
させる。その後、１５〜２０℃の２.０〜５.０ｗｔ％Ｈ
Ｃｌ溶液に１〜２分浸漬して露出した表層部の充填剤を
溶解除去する。

【００２２】工程（ｄ）：無電解Ｎｉめっきの前処理と
して、無機酸による脱脂処理（奥野製薬工業（株）製の
脱脂溶液、商品名「ＩＣＰクリーン９１」を使用）と無
機酸系の活性溶液（同じく商品名「ＩＣＰアクセラ」）
で触媒の表面処理を施した後、図示のとおり工程（ｃ）
で触媒６を残した領域（ホーニング処理を施さなかった
領域）に選択的に無電解Ｎｉめっき９を１.０μｍ析出
させる（無電解Ｎｉめっき液は同じく商品名「ＩＣＰニ
コロン」を使用）。

【００２３】工程（ｅ）：良く知られたＳ社の無電解銅
めっき液を用いてＮｉめっき９の上に無電解銅めっき７
を２０μｍ析出させる。これで第１層目の導通回路パタ
ーンの形成が終了した。

【００２４】工程（ｆ）：先ず、第２層の層間絶縁膜３
ａを上記工程（ａ）と同様に印刷する。次いで、工程
（ｂ）と同様の手法で層間絶縁膜３ａのパターニングと
触媒６の付与を行なう。

【００２５】工程（ｇ）：上記工程（ｃ）と同様の手法
で図示のように表面の触媒をホーニング処理で研磨、除
去し、層間絶縁膜３ａ表面の充填剤を露出させ、ＨＣｌ
溶液に浸漬して露出した表層部の充填剤を溶解除去す
る。

【００２６】工程（ｈ）：上記工程（ｄ）と工程（ｅ）
を行い、所定領域に無電解Ｎｉめっき９ａと無電解銅め
っき７ａを行なう。これで図示のように第２層目の導通
回路パターンの形成が終了した。

【００２７】この後、上記工程（ａ）〜工程（ｅ）を必
要とする層数だけ繰り返せば、所望の層数にビルドアッ
プした積層プリント基板を実現することができる。

【００２８】図３は工程（ｈ）の後に、さらに上記工程
（ａ）〜工程（ｅ）を１サイクル繰返したものであり、
３層目の層間絶縁膜３ｂと無電解Ｎｉめっき９ｂと無電
解銅めっき７ｂとを有する３層構造のプリント基板とし
たものである。

【００２９】このようにして得られた積層プリント基板
においては、層間絶縁膜３と導通回路および層間絶縁膜
間の密着性、すなわちピール強度が従来に増して向上
し、各接続部の信頼性が格段に改善された。

【００３０】なお、充填剤を上記炭酸塩の代わりに硫酸
カルシウムを用いても同様の結果が得られた。

【００３１】

【発明の効果】上述したように、本発明により所期の目
的を達成することができた。すなわち、本発明のプリン
ト基板の層間絶縁膜の表面には、均一で緻密な粗化面体
が形成されているため構造的に、その上に積層される層
間絶縁膜や導通回路パターンとの密着性、すなわち、ピ
ール強度が格段に向上する。したがって、層間絶縁膜上
の導通回路パターンの細線化が可能になるためより高密
度な配線が形成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のプリント基板の製造工程例を示す概略断
面工程図。

【図２】本発明の一実施例となるプリント基板の製造工
程を示す概略断面工程図。

【図３】本発明の一実施例となる３層構造を有するプリ
ント基板の完成断面図。

【符号の説明】

１…回路形成された銅張り積層板、２…導通
回路パターン、２ａ…ランド部、
２ｂ…回路パターン部、３…層間絶縁膜（第１
層）、３ａ…層間絶縁膜（第２層）、３
ｂ…層間絶縁膜（第３層）、４…膨潤
層、５…粗化面体、６…
触媒、７…銅めっき（第１層）、７ａ
…銅めっき（第２層）、７ｂ…銅めっき（第３層）、
８…銅めっきふくれ部分、９…Ｎｉめっ
き（第１層）、９ａ…Ｎｉめっき（第２
層）、９ｂ…Ｎｉめっき（第３層）、１０…導通回路パ
ターンの形成予定領域。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者浜岡伸夫神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地株式会社日立製作所情報通信事業部内 (56)参考文献特開平２−188992（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−252698（ＪＰ，Ａ) 特開平３−171794（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−153894（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H05K 3/46 H05K 3/38

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の導通回路パターンが配設されたプリ
ント基板表面に層間絶縁膜を印刷する工程と、リソグラ
フィー技術により前記層間絶縁膜をパターニングして少
なくとも前記導通回路パターンの一部を露出させ前記層
間絶縁膜に回路接続用の開口部を形成する工程と、前記
パターニングされ回路接続用の開口部が形成された層間
絶縁膜を含む基板上に触媒を付与する工程と、前記層間
絶縁膜の表面を研磨することにより層間絶縁膜上の触媒
を除去して前記開口部に触媒を選択的に残す研磨工程
と、前記開口部を含む基板上の触媒残存領域に銅めっき
を施し第２の導通回路パターンを形成する工程とを有
し、これらの工程を積層数に見合って複数回繰返すビル
ドアップ方式にて製造するプリント基板の製造方法であ
って、前記層間絶縁膜には予め充填剤を分散せしめておき、こ
の絶縁膜を硬化させた後、少なくともその表層部に突出
および埋没している前記充填剤を溶剤で溶解除去して、
表面に凹凸を形成して表面積を増大させる工程を有して
成るプリント基板の製造方法。
【請求項２】第１の導通回路パターンが配設されたプリ
ント基板表面に層間絶縁膜を印刷する工程と、リソグラ
フィー技術により前記層間絶縁膜をパターニングして少
なくとも前記導通回路パターンの一部を露出させ前記層
間絶縁膜に回路接続用の開口部を形成する工程と、前記
パターニングされ回路接続用の開口部が形成された層間
絶縁膜を含む基板上に触媒を付与する工程と、前記層間
絶縁膜の表面を研磨することにより層間絶縁膜上の触媒
を除去して前記開口部に触媒を選択的に残す研磨工程
と、前記開口部を含む基板上の触媒残存領域に銅めっき
を施し第２の導通回路パターンを形成する工程とを有
し、これらの工程を積層数に見合って複数回繰返すビル
ドアップ方式にて製造するプリント基板の製造方法であ
って、前記第１の導通回路パターンが配設されたプリント基板
表面に層間絶縁膜を印刷する工程においては、予め充填
剤を分散させた耐熱性樹脂で層間絶縁膜を印刷し、前記
層間絶縁膜の表面を研磨することにより前記層間絶縁膜
上の触媒を除去して前記開口部に触媒を選択的に残す研
磨工程の後に、前記層間絶縁膜の表層部に突出および埋
没された前記充填剤を溶剤で溶解除去して表面に凹凸を
形成して表面積を増大させる工程を付加し、かつ前記開
口部を含む基板上の触媒残存領域に銅めっきを施し第２
の導通回路パターンを形成する工程を、前記触媒の活性
化を含む前処理工程と、無電解ニッケルめっきによる下
地めっき工程と、その上に銅を積層する無電解銅めっき
工程とで構成して成るプリント基板の製造方法。