Warning: fopen(111data/log202009290303.log): failed to open stream: No space left on device in /home/pde321/public_html/header.php on line 107

Warning: flock() expects parameter 1 to be resource, boolean given in /home/pde321/public_html/header.php on line 108

Warning: fclose() expects parameter 1 to be resource, boolean given in /home/pde321/public_html/header.php on line 113
Verfahren zur Herstellung der mehrschichtigen Leiterplatte - Dokument DE69930686T2
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE69930686T2 07.12.2006
EP-Veröffentlichungsnummer 0000935407
Titel Verfahren zur Herstellung der mehrschichtigen Leiterplatte
Anmelder Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Kuwako, Fujio, Urawa-shi, Saitama 338-0805, JP
Vertreter Wilhelms, Kilian & Partner, 81541 München
DE-Aktenzeichen 69930686
Vertragsstaaten AT, BE, DE, ES, FI, FR, GB, IT, LU, NL, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 12.01.1999
EP-Aktenzeichen 991005166
EP-Offenlegungsdatum 11.08.1999
EP date of grant 05.04.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 07.12.2006
IPC-Hauptklasse H05K 3/46(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse H05K 3/02(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   H05K 3/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]
Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer mehrschichtigen gedruckten Schaltungsplatte und insbesondere ein Verfahren, bei dem Durchkontaktierungsblindlöcher in der mehrschichtigen gedruckten Schaltungsplatte ausgebildet werden.

Hintergrund der Erfindung

Da elektronische Ausrüstung kleiner und leichter geworden ist, ist es notwendig, die Breite der Verdrahtungsleitungen und den Durchmesser der Durchkontaktierungslöcher herabzusetzen, die die Schichten in mehrschichtigen gedruckten Schaltungsplatten verbinden. Es ist sehr schwierig, Löcher mit einem Durchmesser von unter etwa 200 &mgr;m in einem industriellen Maßstab durch mechanisches Bohren auszubilden und es wurden Laser dazu benutzt, derartig kleine Löcher zu bilden.

Kohlendioxidlaser können Löcher mit hoher Geschwindigkeit in organischen Stoffen wie beispielsweise Epoxyharz und Polyimidharz bilden. Derartige Laser werden in weiten Umfang bei der Herstellung von gedruckten Schaltungsplatten verwandt. Die Ausbildung von Löchern in einer Kupferfolie ist jedoch schwierig, da eine Kupferfolie den Laserstrahl reflektiert. Um dieses Problem zu lösen wird in der, in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 4-3676 beschriebenen Weise ein Loch durch die Kupferfolie geätzt, das den gleichen Durchmesser wie ein Durchkontaktierungsloch hat. Dann wird ein Laserstrahl dazu benutzt, das Loch durch den organischen Stoff zu bilden, wobei der Strahldurchmesser größer als der des Durchkontaktierungsloches ist. Wenn ein derartiges Verfahren angewandt wird, muss an der Kupferfolie sowie an den Durchkontaktierungslöchern eine zusätzliche Beschichtung vorgesehen werden. Folglich ist die Stärke der Außenschicht der Kupferschicht gleich der Summe der Stärke der Kupferfolie selbst und der Stärke des beschichteten Kupfers und ist es nicht einfach, Verdrahtungsleitungen mit feiner Teilung vorzusehen. Es ist weiterhin nicht einfach, ein Loch in einer äußere Verdrahtung so zu ätzen, dass das Loch mit einem inneren Lötauge in einer Linie ausgerichtet ist, da eine hochgenaue Ausrichtung benötigt wird.

Bei einem anderen Verfahren werden die Außenflächen einer Innenschichtplatte mit Verdrahtungsmustern mit einem isolierenden Harz beschichtet, werden Löcher im Harz mit einem Laserstrahl ausgebildet und werden dann die Harzflächen direkt mit Kupfer beschichtet, um eine äußere Kupferverdrahtung zu bilden. Es wird nur eine einzige Schicht aus Kupfer niedergeschlagen. Bei diesem Verfahren ist es jedoch notwendig, die Flächen des isolierenden Harzes aufzurauhen, um eine akzeptable Haftfestigkeit zwischen der Kupferbeschichtung und dem isolierenden Harz zu erhalten. Das Aufrauhen der Oberflächen des isolierenden Harzes kann jedoch oftmals keine ausreichende Haftfestigkeit zwischen der Kupferschicht und dem isolierenden Harz liefern.

Ein weiteres Verfahren zum Herstellen einer mehrschichtigen gedruckten Schaltungsplatte ist aus der Druckschrift WO97/41713 A bekannt. Dieses Verfahren ist dazu bestimmt, Schaltungsleitungen zu bilden und umfasst nicht den Schritt der Ausbildung von Durchkontaktierungslöchern. Bei dem Verfahren der Druckschrift mit dem Titel „Formation of microvias in epoxy-glass composites by laser ablation" von A.N. Pangellis werden Löcher in einem Epoxy Glass Laminat vorgesehen ohne vorher die Kupferschicht zu ätzen.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung löst die obigen Probleme des Standes der Technik und liefert ein Verfahren zum Herstellen von mehrschichtigen gedruckten Schaltungsplatten. Durchkontaktierungslöcher werden problemlos mit einem Laser gebildet und die Haftung zwischen den Leitern (äußere Verdrahtungen), die durch die aufgebrachten Kupferschichten gebildet werden, und dem isolierenden Harz ist verbessert. Die Probleme werden dadurch gelöst, dass ein alkalifestes Metall (ein alkalibeständiges Metall) aufgalvanisiert (elektrobeschichtet) wird, das in einer sauren Ätzlösung aber nicht in einer basischen Ätzlösung lösbar ist, und zwar 1) auf einer glänzenden Oberfläche, 2) einer mattierten Oberfläche, 3) einer aufgerauhten glänzenden Oberfläche oder 4) einer aufgerauhten mattierten Oberfläche einer Kupferfolie. Das alkalifestes Metall wird daher nicht in einer basischen Ätzlösung gelöst. Das alkalifestes Metall sollte jedoch in einer sauren Ätzlösung gelöst werden.

Gemäß eines Aspektes liefert die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen von mehrschichtigen gedruckten Schaltungsplatten, bei dem ein alkalifestes Metall auf die Oberfläche der Kupferfolie galvanisiert wird. Dann wird ein wärmehärtbares Harz auf die Oberfläche aufgebracht und auf einen halbgehärteten Zustand (B-Stufe) erwärmt, um eine harzbeschichtet Kupferfolie zu erhalten. Die beschichtete Kupferfolie wird mit einer oder beiden Außenflächen einer Innenschichtplatte verbunden (laminiert), die Verdrahtungsmuster auf einer oder beiden Außenflächen aufweist, wobei die harzbeschichtete Seite der beschichteten Kupferfolie als Verbindungsschicht benutzt wird. Nach dem Laminieren der beschichteten Kupferfolie auf die Innenschichtplatte wird die Kupferfolie auf der Außenfläche durch basischen Ätzen entfernt, wodurch eine alkalifeste Metallschicht übrig bleibt, die nicht gelöst ist. Ein CO2-Laserstrahl wird dazu benutzt, ein Loch sowohl in der alkalifesten Metallschicht als auch in der wärmehärtbaren Harzschicht gleichzeitig durch direkte Bestrahlung des freiliegenden alkalifesten Metalls zu bilden, um das alkalifeste Metall und das wärmehärtbare Harz zu entfernen. Dann wird Kupfer auf die alkalifeste Metallschicht und die Durchkontaktierungsblindlöcher einschließlich der Harzfläche der Löcher mit einem herkömmlichen Verfahren galvanisiert, um die äußeren Verdrahtungen zu bilden, die mit den inneren Verdrahtungen verbunden sind.

Gemäß eines weiteren Aspektes ist Gegenstand der Erfindung eine mehrschichtige gedruckte Schaltungsplatte, die nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellt ist.

Mit dem obigen Verfahren ist es möglich, problemlos Durchkontaktierungslöcher in der mehrschichtigen Platte mit einem Laser auszubilden und die Haftung zwischen der äußeren Verdrahtung aus dem beschichteten Kupfer und dem isolierenden Harz verglichen mit den herkömmlichen Verfahren zu verbessern.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels ergeben, die in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen gegeben wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 zeigt die Schritte (a) bis (f) eines Plattenbeschichtungsverfahrens zum Herstellen einer mehrschichtigen gedruckten Schaltungsplatte gemäß der Erfindung.

2 zeigt andere Schritte (a) bis (g) eines Mustergalvanisierungsverfahrens (semiadditives Verfahren) zum Herstellen einer mehrschichtigen gedruckten Schaltungsplatte gemäß der Erfindung.

BESCHREIBUNG VON ERLÄUTERNDEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN

Obwohl sowohl eine aufgalvanisierte Kupferschicht als auch eine gewalzte Kupferfolie als Kupferfolie für die vorliegende Erfindung verwandt werden können, wird im folgenden ein Verfahren beschrieben, das eine aufgalvanisierte Kupferschicht verwendet.

Bei dem Verfahren, das in den 1 und 2 dargestellt ist, wird eine mehrschichtige Schaltungsplatte hergestellt. Die 1 bis 2 zeigen Kupferfolien 1, alkalifeste Metalle (alkalibeständige Metalle) 2, wärmehärtbare isolierende Harzschichten 3, zwei innere Verdrahtungen (Schaltkreise) 4, innere Harzschichten 5, Durchkontaktierungslöcher 6, zwei äußere Kupferschichten 7, zwei äußere Verdrahtungen (Schaltkreise) 8, Ätzschutzmuster 9 und ein Lötauge 10, das mit den äußeren Verdrahtungen verbunden ist.

Bei einem Verfahren zum Herstellen einer mehrschichtigen gedruckten Schaltungsplatte gemäß der vorliegenden Erfindung wird alkalifestes Metall 2 auf die Oberfläche der Kupferfolie 1 galvanisiert. Das Maß an Rauhigkeit (RZ) der Oberfläche der Kupferfolie, auf die das alkalifeste Metall galvanisiert wird, liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 0,5 bis 15 &mgr;m, insbesondere 2,5 bis 15 &mgr;m. Ein RZ von weniger als 0,5 &mgr;m ist nicht erwünscht, da die Haftung zwischen dem alkalifesten Metall 2 und der Kupferfolie 1 nicht ausreichend ist. Ein RZ-Wert von mehr 15 &mgr;m ist nicht erwünscht, da mehr Zeit für das Ätzen des Kupfers benötigt wird und leicht ein Unterschneiden der Verdrahtungen auftritt, die aus dem beschichteten Kupfer gebildet werden.

Bei einem Beispiel wird die Kupferfolie durch Aufgalvanisieren von Kupfer auf die Folie 1 aus einem Kupfer(II)sulfatbad aufgerauht, das 10 bis 20 g/L Kupfer und 30 bis 100 g/L Schwefelsäure enthält, wobei die Kupferfolie als Kathode über 5 bis 20 Sekunden mit einer Stromdichte von 30 bis 50 A/dm2 bei einer Temperatur von 20 bis 40°C verwandt wird.

Die Stärke der Kupferfolie 1 liegt vorzugsweise im Bereich von 5 bis 100 &mgr;m. Wenn die Kupferfolie dicker als 100 &mgr;m ist, benötigt das Ätzen der Kupferfolie zuviel Zeit, was die Herstellungsleistungsfähigkeit herabsetzt. Wenn die Stärke der Kupferfolie unter 5 &mgr;m liegt, ist es andererseits schwierig, die Folie selbst zu erzeugen und zu handhaben.

Als nächstes wird ein alkalifestes Metall 2, das in einer saueren Ätzlösung gelöst werden kann, aber in einem gegebenen basischen pH-Bereich unlöslich ist, auf die Oberfläche der Kupferfolie 1 galvanisiert. Verschiedene Metalle, die alkalifest sind und in einer Säure gelöst werden können, wie beispielsweise Zinn, Nickel, Kobalt oder Legierungen, beispielsweise aus Zinn und Zink, Zink und Nickel oder Zinn und Kupfer können verwandt werden. Es ist bevorzugt, ein alkalifestes Metall zu verwenden, das aus der Gruppe gewählt ist, die Zinn, Zink- und Zinnlegierungen, Zink- und Nickellegierungen und Zinn- und Kupferlegierungen umfasst, und es ist insbesondere bevorzugt, Zinn oder eine Legierung von Zinn und Zink mit einer Alkalifestigkeit gegenüber dem Ätzen mit basischen Ätzmitteln zu verwenden. Die Schicht 2 aus einem alkalifesten Metall kann aus einem Bad aufgalvanisiert werden, wie es in der Tabelle 1 dargestellt ist, wobei Zinn aufgalvanisiert wird und die Kupferfolie als Kathode dient.

Die Stärke der alkalifesten Metallschicht 2 liegt vorzugsweise im Bereich von 0,005 bis 3,0 &mgr;m. Wenn die alkalifeste Metallschicht 2 dünner als 0,005 &mgr;m ist, ist die Haftung zwischen der alkalifesten Metallschicht 2 und der wärmehärtbaren Harzschicht 3 schlecht und kann eine ausreichende Haftung zwischen der wärmehärtbaren Harzschicht 3 und der äußeren aufgalvanisierten Kupferschicht 7 nicht erzielt werden, die auf der alkalifesten Metallschicht 2 ausgebildet wird, wie es in 1 bei (d) dargestellt ist. Wenn die alkalifeste Metallschicht 2 stärker als 3,0 &mgr;m ist, ist es schwierig Löcher mit einem Kohlendioxidlaser hindurchzubilden.

Um die Haftfestigkeit zwischen dem wärmehärtbaren Harz 3 und der äußeren aufgalvanisierten Kupferschicht 7 zu erhöhen, ist die Anwendung einer Chromatierungsbehandlung auf der alkalifesten Metallschicht 2 mit anschließender Silankopplungsbehandlung zweckmäßig. Weiterhin kann eine Passivierung durch Aufbringen von Zink, Zinn, Nickel, Chrom, Imidazol, Aminotriazol, Benzotriazol oder ähnlichem auf die Außenfläche der Kupferfolie 1, d.h. auf die Oberfläche der Kupferfolie 1, auf der das alkalifeste Metall nicht gebildet ist, durchgeführt werden.

Ein Lack aus einem wärmehärtbaren Harz wird auf die Oberfläche der alkalifesten Metallschicht 2 aufgebracht, um die wärmehärtbare Harzschicht 3 zu bilden. Dann wird das wärmehärtbare Harz 3 erwärmt und bei einer Temperatur von 140 bis 150°C 5 bis 20 Minuten lang in einen halbfesten Zustand (B-Stufe) getrocknet, um eine Kupferfolie zu bilden, die mit Harz der Stufe B beschichtet ist. Als wärmehärtbares Harz 3 kann ein Epoxyharz (beispielsweise Epicoate 1001, hergestellt von Yuka Shell Co., Ltd.) und ähnliches verwandt werden. Das wärmehärtbare Harz 3 kann insbesondere auf der Oberfläche von alkalifesten Metallschichten durch Aufbringen eines Lackes aus dem wärmehärtbaren Harz ausgebildet werden. Der Lack umfasst das Epoxyharz, Dizyandiamid als Härtungsmittel, einen Härtungsbeschleuniger (beispielsweise 2E4MZ, hergestellt von Shikoku Kasei Co., Ltd.) und Methylethylketon als Lösungsmittel. Als Alternative kann als wärmehärtbare Harzschicht ein Prepreg, der mit wärmehärtbaren Harzen in einer Fasermatrix wie beispielsweise einer Glasmatte, Aramidpapier oder ähnlichem imprägniert ist, oder eine wärmehärtbare Harzfolie verwandt werden. Die Stärke des wärmehärtbaren Harzes 3 liegt vorzugsweise im Bereich von 20 bis 200 &mgr;m. Wenn das wärmehärtbare Harz 3 dünner als 20 &mgr;m ist, kann eine ausreichende Zwischenschichtisolierung und Haftfestigkeit nicht erzielt werden. Wenn das wärmehärtbare Harz stärker als 200 &mgr;m ist, ist es schwierig Durchkontaktierungslöcher mit kleinen Durchmessern auszubilden.

Die Außenfläche der Harzseite der beschichteten Kupferfolie wird mit einer oder beiden der gegenüberliegenden Außenflächen der inneren Harzschicht 5 verbunden, die die inneren Verdrahtungen 4 aufweist, anschließend durch Erwärmen und Beaufschlagen mit Druck bei einer Temperatur von etwa 150 bis 200°C und einem Druck von etwa 30 kgf/cm2 laminiert. Es wird eine mehrschichtige Platte mit zwei eingebetteten inneren Verdrahtungen 4 gebildet, wie es in 1 bei (a) dargestellt ist. Als nächstes wird die Kupferfolie von der mehrschichtigen Platte von (a) durch alkalischen Ätzen entfernt, wobei selektiv die alkalifeste Metallschicht übrig bleibt, wie es in 1 bei (b) dargestellt ist. Dieses basische Ätzen kann beispielsweise unter Verwendung einer Lösung durchgeführt werden, die 200 bis 250 g/L NH4OH, 130 bis 160 g/L NH4Cl und 150 bis 160 g/L Cu enthält, und zwar bei einer Temperatur von 40 bis 50°C. Da die Oberfläche der Kupferfolie eine Oberflächenrauhigkeit von 0,5 bis 15 &mgr;m, vorzugsweise 2,5 bis 15 &mgr;m hat, bleiben durch die Entfernung der Kupferfolie 1 Vorsprünge und Vertiefungen auf der Oberfläche des alkalifesten Metalls 2 übrig, die es ermöglichen, dass der Laserstrahl problemlos in die Oberfläche des alkalifesten Metalls 2 absorbiert wird, was die Ausbildung von Löchern mit dem Laser erleichtert.

Die Durchkontaktierungslöcher 6 werden sowohl in der alkalifesten Metallschicht 2 als auch der Harzschicht 3 gleichzeitig durch Bestrahlen mit dem Laserstrahl der mehrschichtigen Platte b gebildet, wie es in 1 bei (c) dargestellt ist, um eine mehrschichtige Platte (e) zu bilden, in der Durchkontaktierungslöcher bereits ausgebildet sind. Ein Kohlendioxidlaser wird vorzugsweise benutzt, die Erfindung ist jedoch nicht speziell auf diesen Laser beschränkt. Eine Reinigungsbehandlung kann erforderlichenfalls vorgesehen sein, nachdem die Löcher durch Bestrahlen mit dem Laserstrahl gebildet sind.

Nachdem die Durchkontaktierungslöcher 6 gebildet sind, wird eine Kupferschicht auf der mehrschichtigen Platte (e), nämlich auf dem alkalifesten Metall 2 und den Durchkontaktierungsblindlöchern 6 einschließlich der Harzfläche der Löcher 6 und des Auges 10 zunächst durch stromloses Beschichten und anschließend durch Galvanisieren niedergeschlagen. Eine Kupferpyrophosphatbeschichtungslösung (beispielsweise OPC-750 stromlose Kupferbeschichtungslösung hergestellt von Okuno Seiyaku Co., Ltd.) bei einer Lösungstemperatur von 20 bis 25°C über 15 bis 20 Minuten kann dazu verwandt werden, für die Schicht aus stromlos aufgebrachten Kupfer mit einer Stärke von annähernd 0,1 &mgr;m zu sorgen. Danach kann eine Galvanisierungslösung, die 30 bis 100g/L Kupfer und 50 bis 200 g/L Schwefelsäure enthält, bei einer Temperatur von 30 bis 80° mit einer Kathodenstromdichte von 10 bis 100 A/dm2 dazu verwandt werden, für die äußere aufgalvanisierte Kupferschicht mit einer Stärke von 5 bis 35 &mgr;m zu sorgen, wie es in 1 bei (d) dargestellt ist. Die äußere aufgalvanisierte Kupferschicht 7 ist auf die stromlos ausgebildete Kupferschicht aufgalvanisiert, die sowohl auf der Oberfläche des alkalifesten Metalls 2 als auch den Durchkontaktierungslöchern 6 einschließlich der Harzfläche der Löcher 6 ausgebildet ist, auf die die Form der Oberfläche der Kupferfläche übertragen wurde. Das alkalifeste Metall 2 hat eine starke Bindungsfestigkeit zur Harzschicht 3. Die stromlos ausgebildete Kupferschicht liefert darüber hinaus eine starke Bindungsfestigkeit zwischen der äußeren galvanisierten Kupferschicht 7 und der alkalifesten Metallschicht 2, was bedeutet, dass die Haftfestigkeit höher als in dem Fall ist, in dem die äußere Kupferschicht 7 direkt auf die Harzschicht 3 galvanisiert ist.

Bei einem typischen Verfahren wird ein Fotolack (beispielsweise Microposit 2400, hergestellt von Shiplay Co., Ltd.) auf die Oberfläche der äußeren aufgalvanisierten Kupferschicht 7 in einer Stärke von annähernd 7 &mgr;m aufgebracht und getrocknet. Dann wird der Fotolack mit einer Strahlung über eine Fotomaske mit einem bestimmten Verdrahtungsmuster 9 belichtet. Nach der Bestrahlung wird der Fotolack unter Verwendung einer 10%igen KOH-Lösung entwickelt, um das Kupfer freizulegen, das dann sauer geätzt wird, indem eine Lösung, die 100 g/L CuCl2 und 100 g/L freie Salzsäure enthält, bei einer Temperatur von 50°C dazu verwandt wird, das alkalifeste Metall 2 und einen Teil der äußeren Kupferschicht zu lösen, wodurch die äußere Verdrahtung 8 gebildet wird, wie es in Figur bei (e) dargestellt ist. Die alkalifeste Metallschicht 2 ist wesentlich dünner als die Stärke der äußeren Kupferschicht 7 und wird problemlos durch das saure Ätzen entfernt.

Der auf die äußere Verdrahtung 8 geschichtete Fotolack wird schließlich bei einer Temperatur von 50°C unter Verwendung einer 3%igen NaOH-Lösung entfernt, um eine mehrschichtige gedruckte Schaltungsplatte zu erhalten, wie sie in 1 bei (f) dargestellt ist.

Die Stärke des alkalifesten Metalls 2 (üblicherweise 3 &mgr;m oder weniger) ist wesentlich geringer als die Stärke der äußeren Kupferfolie 1 (im typischen Fall 18 &mgr;m). Die Gesamtstärke der Kupferschicht, die dazu dient, die äußere Verdrahtung gemäß der Erfindung zu bilden, ist daher wesentlich geringer (um mehr als 15 &mgr;m) als bei der Verwendung eines herkömmlichen Verfahrens.

Bei einem anderen Verfahren, nämlich einem semiadditiven Verfahren oder einem Mustergalvanisierungsverfahren, das in den 2 bei (a) bis (g) dargestellt ist, wird die mehrschichtige Platte (e), in der Durchkontaktierungslöcher bereits ausgebildet sind, wie es in 2 bei (c) dargestellt ist, und die so ausgebildet wurden, wie es in 2 bei (a) bis (c) dargestellt ist, mit einem Fotolack beschichtet und über eine Fotomaske belichtet, worauf eine Entwicklung erfolgt, um das Fotolackmuster 9 zu bilden, das in 2 bei (d) dargestellt ist. Dadurch wird das alkalifeste Metall 2 an den Stellen freigelegt, die der äußeren Verdrahtung und den Kontaktaugen entsprechen. Die Verdrahtungsmuster (Schaltungsmuster) 8, werden durch stromloses Beschichten gebildet, an das sich ein Galvanisieren anschließt, wie es oben beschrieben wurde, was in 2 bei (e) dargestellt ist. Wenn der Fotolack nach den Galvanisierungsschritten entfernt ist, wie es in 2 bei (f) dargestellt ist, bleibt alkalifestes Metall 2 auf der Harzschicht 3 zwischen den Kupferverdrahtungen 8 übrig, welches alkalifeste Metall 2 entfernt werden muss, was problemlos durch saures Ätzen erfolgt. Dann wird eine mehrschichtige gedruckte Schaltungsplatte erhalten, wie es in 2 bei (g) dargestellt ist.

Da bei der vorliegenden Erfindung die alkalifeste Metallschicht 2 verglichen mit der äußeren Verdrahtung 8 sehr dünn ist, ist es möglich, die alkalifeste Metallschicht 2 zu entfernen, ohne die Kupferverdrahtung durch eine Zinnbeschichtung zu schützen, da nur wenig Zeit benötigt wird, wenn eine saure Ätzlösung wie beispielsweise Kupfer(II)chlorid oder Eisenchlorid verwandt wird. Die Unterschneidung der Verdrahtung ist verhindert und die Genauigkeit des Verdrahtungsmusters ist erhöht.

Die vorliegende Erfindung kann auch auf eine mehrschichtige Platte mit drei oder mehr Schichten angewandt werden. Weiterhin kann eine Schicht mit Durchkontaktierungslöchern, die durch den Laser ausgebildet sind, wie es oben beschrieben wurde, in Form einer Mehrfachschicht durch Wiederholen der Laminierungsschritte, der Bildung der Löcher durch Laser, der Beschichtung und der Bemusterung ausgebildet werden. Die vorliegende Erfindung kann daher auf die Herstellung einer mehrschichtigen gedruckten Schaltungsplatte mit einer beliebigen Anzahl von Schichten angewandt werden.

Die vorliegende Erfindung wird im folgenden mehr im einzelnen anhand von Beispielen und Vergleichsbeispielen beschrieben.

Beispiel 1

Eine Aufrauhungsbehandlung wurde bei einer glänzenden Fläche (d.h. der glatten Seite) einer aufgalvanisierten Kupferfolie mit einer Nennstärke von 18 &mgr;m, einer Rauhigkeit RZ von 1,9 &mgr;m und einer Rauhigkeit RZ der matten Fläche (d.h. der rauhen Seite) von 5 &mgr;m durchgeführt. Kupfer wurde auf die glänzende Fläche 5 Sekunden lang mit einer Stromdichte von 30 A/dm2 unter Verwendung der Kupferfolie als Kathode aus einer Kupfer(II)sulfatlösung mit einer Temperatur von 40°C aufgalvanisiert, die 10 g/L Kupfer und 10 g/L Schwefelsäure enthielt. Die Rauhigkeit RZ der Oberfläche nach der Aufrauhungsbehandlung betrug 2,9 &mgr;m.

Zinn wurde aus einem Bad mit der in Tabelle 2 dargestellten Zusammensetzung bei einer Temperatur von 20°C auf die Kupferfolien aufgalvanisiert, der die Aufrauhungsbehandlung gegeben wurde. Die Menge an Zinn, die auf die behandelte Oberfläche aufgebracht wurde, betrug 1,2 g/m2 (annähernd 0,2 &mgr;m).

Nach dem Waschen mit deionisiertem Wasser erfolgte eine elektrolytische Chromatierungsbehandlung auf der zinnbeschichteten Fläche über 5 Sekunden mit einer Stromdichte von 0,5 A/dm2 unter Verwendung eines Elektrolyten, der 2 g/L Chromsäureanhydrid mit einem pH-Wert von 11,0 enthielt, um eine chromatierte Kupferfolie zu erhalten.

Ein Epoxyharzlack wurde dadurch gebildet, dass 100 Teile Epoxyharz (Epicoate 1001, hergestellt von Yuka Shell Co., Ltd.), 2,5 Teile Dizyandiamid als Härtungsmittel und 0,2 Teile 2E4MZ (hergestellt von Shikoku Kasei Co., Ltd.) als Beschleunigungsmittel in Methylethylketon als Lösungsmittel gemischt wurden. Der Epoxyharzlack wurde auf die Oberfläche der chromatierten Kupferfolie aufgebracht und 10 Minuten lang bei einer Temperatur von 130°C in einen halbgehärteten Zustand erhitzt, um dadurch eine Kupferfolie zu erhalten, die mit Epoxyharz mit einer Stärke von 75 &mgr;m beschichtet ist.

Eine FR-4 Innenschichtplatte mit Verdrahtungen auf beiden Seiten (R-1766 von Matsushita Denko Co., Ltd.) mit einer Stärke von 0,5 mm wurde gebildet. Eine Schwarzoxidbehandlung wurde der Innenschichtplatte gegeben. Die mit Harz beschichtete Kupferfolie, die oben beschrieben wurde, wurde auf beiden Seiten mit der Innenschichtplatte verbunden, so dass die Harzseite der Kupferfolie neben der Innenschichtplatte lag. Die Innenschichtplatte und die harzbeschichtete Folie wurden 60 Minuten lang bei einer Temperatur von 180°C und einem Druck von 20 kg/cm2 unter Verwendung einer Vakuumpresse laminiert, um eine mehrschichtige Verdrahtungsplatte mit inneren Verdrahtungen zu erhalten, die in das Harz eingebettet sind.

Die äußeren Kupferfolien wurden von der mehrschichtigen Platte unter Verwendung einer Ätzlösung weggeätzt, die 200 g/L NH4OH, 130 g/L NH4Cl und 150 g/L Cu enthielt und zwar bei einer Temperatur von 50°C. Die Kupferfolie wurde entfernt, so dass die mit Zinn galvanisierte Schicht frei überblieb.

Anschließend wurden Durchkontaktierungslöcher mit einem Durchmesser von 100 &mgr;m an der mehrschichtigen Platte ausgebildet, an der die Kupferfolie entfernt wurde und die Zinnschichten freilagen. Ein Kohlendioxidlaser (mit einer Laserausgangsleistung von 60 W) mit einem Durchmesser von 100 &mgr;m wurde dazu benutzt, die Löcher in der Zinngalvanisierung und dem Harz so auszubilden, dass sie die inneren Lötaugen erreichen.

Eine stromlose Kupferbeschichtung wurde auf die Zinnschicht und die Durchkontaktierungslöcher einschließlich der Harzfläche der Durchkontaktierungslöcher 18 Minuten lang bei einer Temperatur von 23°C unter Verwendung einer OPC 750 Stromloskupferbeschichtungslösung (hergestellt von Okuno Seiyaku Co., Ltd.) aufgebracht, um für eine Beschichtungsstärke von 0,1 &mgr;m zu sorgen. Dann wurde Kupfer auf das stromlos aufgebrachte Kupfer aufgalvanisiert, indem eine Lösung verwandt wurde, die 100 g/L Kupfer und 150 g/L Schwefelsäure enthielt, und zwar bei einer Temperatur von 25°C mit einer Kathodenstromdichte von 5 A/cm2, um für eine äußere Kupferschicht mit einer Stärke von 20 &mgr;m zu sorgen und dadurch eine mehrschichtige Platte zu bilden.

Nach einem typischen Verfahren wurde Microposit 2400 (hergestellt von Shiplay Co., Ltd.) als Fotolack auf die Oberfläche der mehrschichtigen Platte in einer Stärke von annähernd 7 &mgr;m aufgebracht und getrocknet. Anschließend wurde der Fotolack mit einer Strahlung unter Verwendung einer Fotomaske mit einem bestimmten Verdrahtungsmuster belichtet. Nach der Belichtung wurde der Fotolack unter Verwendung einer 10%igen KOH-Lösung entwickelt, um den nicht gehärteten Fotolack zu entfernen und Fotolackmuster zu bilden. Es erfolgte ein saures Ätzen des freiliegenden Kupfers unter Verwendung einer Lösung, die 100g/L CuCl2 und 100 g/L freie Salzsäure enthielt und zwar bei einer Temperatur von 50°C, um die äußere Verdrahtung zu bilden. Schließlich wurde der ausgehärtete Fotolack, der auf den Außenflächen der äußeren Verdrahtung geblieben war, unter Verwendung einer 5%igen NaOH-Lösung bei einer Temperatur von 30°C entfernt, um eine mehrschichtige gedruckte Schaltungsplatte zu erhalten.

Anschließend wurde die Ablösefestigkeit (kgf/cm) der äußeren Verdrahtung von der gedruckten Schaltungsplatte gemessen und zwar nach dem Verfahren gemäß JIS-C6481. Das Ergebnis ist in Tabelle 3 wiedergegeben.

Vergleichsbeispiel 1

Unter Verwendung der Verfahren des Beispiels 1 wurde ein Epoxyharzlack auf die aufgerauhte Oberfläche einer Kupferfolie aufgebracht und 10 Minuten lang bei einer Temperatur von 130°C in einen halbgehärteten Zustand erhitzt, wodurch eine Kupferfolie erhalten wurde, die mit Harz mit einer Stärke von 75 &mgr;m beschichtet war, wobei allerdings eine 18 &mgr;m Kupferfolie (3EC-III, hergestellt von Mitsui Mining and Smelting Co., Ltd.) als Kupferfolie 1 verwandt wurde und das alkalifeste Metall (d.h. Zinn) nicht aufgalvanisiert wurde.

Eine FR-4 Innenschichtplatte mit Verdrahtungen auf beiden Seiten in einer Stärke von 0,5 &mgr;m wurde gebildet und eine Schwarzoxidbehandlung wurde der Innenplatte gegeben. Die mit Harz beschichtete Kupferfolie wurde auf beide Seiten der Innenschichtplatte so laminiert, dass die Harzfläche der Kupferfolie neben der Innenschichtplatte lag, wobei wiederum die Verfahren nach Beispiel 1 verwandt wurden. Dann wurde durch Ausführung der gleichen Schritte, wie sie im Beispiel 1 beschrieben wurden, eine mehrschichtige gedruckte Schaltungsplatte erhalten.

Die Ablösefestigkeit (kgf/cm) der äußeren Verdrahtung von der gedruckten Schaltungsplatte wurde dann gemessen und zwar nach dem Verfahren JIS-C6481. Das Ergebnis ist in Tabelle 3 dargestellt.

Vergleichsbeispiel 2

Unter Verwendung der gleichen mehrschichtigen Platte mit inneren Verdrahtungen, die in das Harz eingebettet sind, wie es beim Vergleichsbeispiel 1 der Fall ist, wurden Führungslöcher, die den mit dem Laser zu bildenden Löchern entsprachen, durch Ätzen an Stellen der Kupferfolie mit dem gleichen Durchmesser wie den Löchern ausgebildet, die durch den Laser zu bilden sind. Die Kupferfolie wurde nicht weggeätzt. Anschließend wurde unter Verwendung der Verfahren wie beim Beispiel 1 eine mehrschichtige gedruckte Schaltungsplatte erhalten.

Die Ablösefestigkeit (kgf/cm) der äußeren Kupferverdrahtung mit einer Stärke von 38 mm von der gedruckten Schaltungsplatte wurde dann nach dem Verfahren JIS-C-6481 gemessen. Das Ergebnis ist in Tabelle 3 dargestellt.

Wie es in Tabelle 3 dargestellt ist, ist die Ablösefestigkeit zwischen dem Harz und den äußeren Verdrahtungen beim Beispiel 1 durch die Schicht aus einem alkalifesten Metall verglichen mit dem Vergleichsbeispiel 1 größer. Feinere Verdrahtungen können durch Ätzen verglichen mit dem Vergleichsbeispiel 2 gebildet werden, bei dem die äußeren Verdrahtungen dicker als beim Beispiel 1 und beim Vergleichsbeispiel 1 sind.


Anspruch[de]
Verfahren zum Herstellen einer mehrschichtigen gedruckten Schaltungsplatte, welches folgende Schritte umfasst:

(a) Galvanisieren eines alkalifesten Metalls (2), das in einer sauren Ätzlösung gelöst werden kann, auf eine Oberfläche einer Kupferfolie (1);

(b) Aufbringen eines wärmehärtbaren Harzes (3) auf das aufgalvanisierte alkalifesten Metalls (2) des Schrittes (a) und Aushärten des Harzes (3) in einen halbgehärteten Zustand, wodurch eine beschichtete Kupferfolie (1, 2, 3) erzeugt wird;

(c) Verbinden der Kupferfolie (1, 2, 3) des Schrittes (b) mit einer Innenschichtplatte (5), die innere Verdrahtungen (4) auf einer oder beiden Stirnflächen aufweist, derart, dass das wärmehärtbare Harz (3) auf die Innenschichtplatte (5) geschichtet ist;

(d) Entfernen der Kupferfolie (8) von der mehrschichtigen Platte des Schrittes (c) durch Ätzen mit einer Alkaliätzlösung, wodurch das alkalifesten Metalls (2) freigelegt wird,

(e) Bildung von Durchkontaktierungsblindlöchern (6) sowohl im alkalifesten Metalls als auch im wärmehärtbaren Harz (3) durch direktes Bestrahlen des freigelegten alkalifesten Metalls (2) mit einem CO2-Laser, um das alkalifesten Metalls (2) und das wärmehärtbare Harz (3) gleichzeitig zu entfernen und dadurch eine mehrschichtige Platte zu bilden, in der Durchkontaktierungslöcher (6) ausgebildet sind, und

(f) Niederschlagen einer äußeren Kupferschicht auf der mehrschichtigen Platte des Schrittes (d), um eine äußere Kupferschicht zu bilden und danach äußere Verdrahtungen (8) auszubilden.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die äußeren Verdrahtungen dadurch gebildet werden, dass zunächst stromlos Kupfer niedergeschlagen wird und danach eine Kupferschicht (7) auf die mehrschichtige Platte galvanisiert wird, in der Durchkontaktierungsblindlöcher (6) bereits ausgebildet sind, dass ein Fotolack auf die Kupferschicht (7) aufgebracht wird und danach Fotolackmuster gebildet werden, ein Teil der äußeren Kupferschicht (7) und des alkalifesten Metalls (2) mit Säure weggeätzt wird und die Fotolackmuster entfernt werden. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die äußeren Verdrahtungen dadurch gebildet wird, dass ein Fotolack auf die mehrschichtige Platte aufgebracht wird, in der Durchkontaktierungsblindlöcher bereits ausgebildet sind, und dass danach Fotolackmuster (9) ausgebildet werden, Kupferverdrahtungsmuster stromlos und galvanisch zwischen den Fotolackmustern (9) niedergeschlagen werden, die Fotolackmuster (9) entfernt werden und das alkalifeste Metall (2), das zwischen dem Kupferverdrahtungsmustern zurückbleibt, durch Ätzen mit Säure entfernt wird. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Kupferfolie eine Rauhigkeit (Rz) im Bereich von 0,5–15 &mgr;m auf der Stirnfläche aufweist, auf die das alkalifeste Metall aufgalvanisiert wird. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Stärke der Kupferfolie im Bereich von etwa 5–100 &mgr;m liegt und bei dem die Stärke der alkalifesten Metallschicht im Bereich von etwa 0,005–3,0 &mgr;m liegt. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das alkalifeste Metall (2) aus der Gruppe gewählt ist, die aus Zinn, einer Zink- und Zinnlegierung, einer Zink- und Nickellegierung und einer Zinn- und Kupferlegierung besteht. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Kupferfolie des Schrittes (a) eine aufgalvanisierte Kupferfolie oder eine aufgewalzte Kupferfolie ist. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem eine Chromatschicht zusätzlich auf der alkalifesten Metallschicht (2) vorgesehen wird. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das wärmehärtbare Harz (3) ein Prepreg oder eine wärmehärtbare Harzfolie ist.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com