説明

プリント配線板の無電解めっき方法

【課題】非貫通スル−ホ−ルを有するプリント配線板の無電解めっき方法において、従来、振動させたり、揺動させたりしてめっきをしていたが、貫通スルーホールや非貫通スル−ホ−ル中に発生した水素気泡を完全に取り除くことは困難で、そのためにスルーホール内にめっき液の供給が十分行われるとはいえず、その部分のスルーホール内に目的のめっきが形成されなかった。
【解決手段】 本発明は、めっき液に浸漬した前記プリント配線板に振動を与えながら無電解めっきする際に、合わせて流量に強弱をもたせたバブリングを前記プリント配線板の下方から加えることを特徴とするプリント配線板のめっき方法を提供することである。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、プリント配線板のめっき方法に関するものである。特に、プリント配線板に振動を与えながら無電解めっきする方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
プリント配線板には、必要に応じて、貫通スルーホールや非貫通スル−ホ−ルが設けられていて、一般的には、まず無電解めっきそして次に電解めっきというようにめっき処理によってスルーホール穴に導体を形成させている。めっき処理の際にめっき液がスルーホール内にも十分に供給されて、プリント配線板の表面と裏面だけでなく、スルーホール内にもめっきが形成されるようにする必要がある。このとき、無電解めっき反応により水素ガスが発生し気泡となってスルーホール内に留まる場合があり、スルーホール内から取り除かないとめっき反応が停止してしまうことになる。
【0003】
そのための対策として従来、プリント配線板が浸漬されているめっき槽において、プリント配線板をめっき中で振動させてスルーホール内から水素ガスを早く離脱させていた(特許文献1)。また振動に加え、被めっき物より発生する電解熱を効果的にうばって迅速に被めっき物冷却するとともに、被めっき物のスルーホール内より除去された空気やゴミも効果的に除去しうるためにエアレーション(空気によるバブリング)を併用(特許文献2)してめっきしていた。
【特許文献1】特開昭62−154798号公報
【特許文献2】特開平11−189880号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら上記の方法でのめっきでは、振動させたり、単にエアレーションを併用させたりしても、貫通スルーホールや特に非貫通スル−ホ−ル中に発生した水素気泡を完全に取り除くことは困難で、そのためにスルーホール内にめっき液の供給が十分行われるとはいえず、その部分のスルーホール内に目的のめっきが形成されなかった。
本発明は、プリント配線板のスル−ホ−ル内の水素気泡を取り除いて、スルーホール、特により困難な非貫通スル−ホ−ル内にもめっき液の供給が十分行われるプリント配線板のめっき方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明は、非貫通スル−ホ−ルを有するプリント配線板の無電解めっき方法において、無電解めっき液に浸漬した前記プリント配線板に振動を与えながらめっきする際に、合わせて流量に強弱をもたせたバブリングを前記プリント配線板の下方から加えることを特徴とするプリント配線板の無電解めっき方法を提供することである。
また、バブリングの流量の強弱が2段階で、弱流量の時間が強流量の時間より短いことを特徴とする上記のプリント配線板の無電解めっき方法を提供することである。
【発明の効果】
【0006】
本発明のめっき方法は、めっき液に浸漬したプリント配線板に振動を与えながら無電解めっきする際に、合わせて流量に強弱をもたせたバブリングを前記プリント配線板の下方から加えるので、行き止まりの穴である非貫通スル−ホ−ル内のめっき液圧に、圧縮と圧縮解放が交互に起こり、めっき液が流れ込もうとする流入作用と流出作用が交互に起こるので、その作用にそって、非貫通スル−ホ−ルに発生した水素気泡を、非貫通スル−ホ−ル外に効果的の押し出すことができ、非貫通スルーホール内にめっき液を十分供給することができる。また、バブリングの気体が空気または酸素の場合、液中の酸素濃度が定期的に変化し、それに合わせて水素濃度も定期的に変化する。水素濃度を定期的に変化させることにより、水素気泡にショックを与え、気泡の解放を促すことができる。それにより、非貫通スルーホール内にめっき液を十分供給することができる。
また、バブリングの流量の強弱が2段階で、バブリングの強流量の時間が弱流量の時間より長くすることで、行き止まりの穴である非貫通スル−ホ−ル内のめっき液圧を十分高かめることができるので、それが解放されたとき、非貫通スル−ホ−ルに発生した水素気泡を非貫通スル−ホ−ル外に効果的の押し出すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0007】
本発明に述べる非貫通スル−ホ−ルは、めっき時に貫通していない全ての接続穴で、2以上の複数の導体層の層間を接続するためのめっきをした穴であるインタースティシャルバイアホール(IVH)が含まれる。また、穴内表面がめっきしたもののほか、穴内部をすべてめっきで充填するフィルドビアも含まれる。
【0008】
本発明に述べるバブリングは、空気、酸素または窒素などの気体をバブリング用の気体とし、めっき液中にノズルからこれらの気体を泡状に排出ものである。
気体としては、酸素含有ガス、特に、酸素を定量含み供給が容易な空気が好ましい。酸素ガスは、めっき液中の溶存酸素濃度に関係し、一般的にめっき液中の溶存酸素濃度が多いと、めっき液を安定に保つほか、無電解めっき液の安定性が向上することが知られている。めっき液中の溶存酸素濃度は、無電解めっき反応によって発生する水素ガスにより低下する傾向にあるので、十分な量を供給する必要がある。
気泡は、エアーノズルより調整され吐出される微細エアーが望ましい。また、気体の量はめっき液1mあたり0.05L/分 〜0.07L/分程度が望ましい。
ノズルの形状は、管状のものに多数の穴を開けたものや、多孔質樹脂チューブ、吹き出し側をセラミック多孔質体にした筒状のものなどが使用できる。管状のものに多数の穴を開けたものの各穴径は、0.1mmから2.0mm程度で、全て同じ穴径でも周期的に径を変えてもかまわない。
吹き出し面は、多孔質体の場合上面でもかまわないが、管状のものに穴を開けたもの場合、管の中心から下面に45度程度離れた2方向の位置に3mmから10mmピッチ程度で千鳥になるように並列に設けると、管の長さ方向に均一にガスが吹き出しやすい。
ノズル部分の配置は、特に細長い場合、被めっき体であるプリント配線板を、間隔を設けて複数立たせて、ガスを下方から吹き出させるため、プリント配線板の面方向とは直角方向の方が、個々のプリント配線にあたるガス量が均一化しやすいので好ましい。
エア−通気流量に強弱をもたせた方法は、めっき槽内でプリント配線板の下方から加えるエア−通気量に強弱の段差をもたせ、定時間間隔で繰り返す方法で、強流量は弱流量の1.1倍から3倍程度の差の量で、間隔は5から30秒間で繰り返すことで、非貫通スル−ホ−ル内のめっき液圧を可変して非貫通スル−ホ−ルに発生した水素気泡を非貫通スル−ホ−ル外に効果的の押し出す効果がある。
【0009】
本発明に述べる振動を与える方法は、プリント配線板を、プリント配線板を支持するめっき治具に縦に一枚以上複数並べて装着し、このめっき治具に固定して、このめっき治具をめっき槽に設置した振動脱泡装置へ装着する。
振動めっき装置は、振動装置によりめっき治具を介してプリント配線板に1から3Gの振動加速度を加えプリント配線板を振動させる。
【0010】
本発明に述べる無電解めっき液は、被めっき物に還元剤によりめっきさせる一般的な液で、特に、金属イオンが還元されて金属が析出するとともに、反応により水素や窒素などのガスが発生するものが含まれる。たとえば、銅イオンの還元剤にホルムアルデヒドを使用した場合は水素ガス、ニッケルイオンの還元剤にヒドラジンを使用した場合は窒素ガスが発生する。
【0011】
本発明の振動めっき装置により、非貫通スル−ホ−ル内でめっき反応により生成したガス(水素等)がランダムにポンピング作用して非貫通スル−ホ−ル外へ脱泡される。
また非貫通スル−ホ−ル内外の無電解銅めっき液圧が変化してガス気泡の非貫通スル−ホ−ル外へ脱泡と非貫通スル−ホ−ル内への無電解銅めっき液の供給が行われ、非貫通スル−ホ−ル内の無電解めっき反応が効果的に行われる。
【0012】
以下、本発明を図面に示す実施の形態に基づいて説明する。
図1は、プリント基板を振動めっき装置に設置して、強弱をもたせたバブリングでめっきする本発明の実施状態を模式的に示している。
振動めっき装置は、振動台1の両端に設けた振動モーター2により振動が誘起され、振動台1に設けたV字受け3と接触するV字部4を有するつり下げ治具5と、非貫通スルーホールを有するプリント基板6を縦に間隔をあけてセットしたかご状のめっきラック治具7とを固定治具8で固定する。また、振動台1は、防振スプリング9を介して、振動装置の底部から伸びるスプリング台受け用の支柱10に乗っている。また、かご状のめっきラック治具7は、スプリング台受け用の支柱10の間に設けた無電解銅めっき槽11の中に沈める。また、エアーの通気配管12は、無電解銅めっき槽の上面端部から挿入し、底面に設けたノズル13よりバブリングを行う。
図2は、本発明の実施状態の振動めっき装置の例で、図2(a)は、正面断面図、2(b)は、側面断面図を示している。
非貫通スルーホールを有するプリント基板6を面支持するめっきマガジン治具19は、縦40cm、横53cm、高さ50cmからなり、一枚以上複数(最大24枚)並べて装着したものを4個まで、かご状のめっきラック治具7(縦60cm、横86cm、高さ108cm、ステンレス製の四角形)の上下二列に収納している。
かご状のめっきラック治具7は、つり下げ治具5と、各つり下げ治具2カ所計4カ所のV字部とV字受けによりつり下げられている。
エアーの通気配管12のノズルは、直径が1.0cmの筒状で、かご状のめっきラック治具7の底面より10cm下方にあり、ノズルの穴は、径が0.8mmで、5cm間隔で、下面からそれぞれ30から90度(好ましくは45度)離れた2方向の位置に設けている。
【実施例】
【0013】
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。なお、非貫通スルーホール部の銅めっき付周り性の評価は、図3の、非貫通スルホール部の銅めっき後の断面図で示した数値に従い、下記の数式1により求めた。
【0014】
【数1】

c:非貫通スルホール左側面のめっき厚
d:非貫通スルホール右側面のめっき厚
e:非貫通スルホール底面のめっき厚
a:非貫通スルホール入り口左側表面のめっき厚
b:非貫通スルホール入り口右側表面のめっき厚
【0015】
(実施例1)
プリント基板のコア基板材料として、MCL−E67WK(日立化成工業株式会社製 製品名)ガラスエポキシ樹脂銅張り積層板(厚み0.8mm)及び絶縁層材料として日立化成工業株式会社製プリプレグ製品名GEA−67(厚み0.06mm)を用い、ガラスエポキシ樹脂銅張り積層板を所定の両側に内層回路を形成後、プリプレグを介して、厚み12μmの銅箔を重ね、積層プレス機により加圧、加熱して4層銅張り積層板を製作した。
この最外層には、片側閉塞タイプの非貫通スルーホール、(ビアトップ直径0.08mm、0.09mm、0.10mm、0.125mm、絶縁層厚み0.06mm)をレーザ加工により設けた。
次いで片側閉塞タイプの非貫通スルーホールの形成時に、スルーホール内壁に溶着した樹脂(スミア)を除去するデスミア処理と、スルーホール内壁を導電化するめっき触媒化処理を行った。
次いで、本発明による前述の4層銅張り積層板に2Gの振動を与えながら、合わせて流量に強弱〔強流量:0.07L/L・分で17秒間、弱流量:0.05L/L・分で10秒間の繰返し〕をもたせた空気によるバブリングを4層銅張り積層板の下方から加える無電解銅めっき方法を適用して、非貫通スルーホール及び基板表面に、厚さ12μmの無電解銅めっき膜を形成した。
次いで、銅めっき膜を形成した4層銅張り積層板の両面に写真法により焼付け、現像、エッチングを行い、非貫通スルーホールの連結した接続回路を形成し、接続パターンを形成したプリント基板の非貫通スルーホール部の銅めっき付周り性を非貫通スルーホール内壁部の断面観察を行い、銅めっき膜厚測定により判定した。
【0016】
(比較例1)
通気流量を一定(0.07L/L・分)にしたエアーバブリング以外実施例1と同様に、無電解銅めっき法で非貫通スルーホール及び基板表面に12μmの銅めっき膜を形成した。
次いで実施例1と同様に、銅めっき膜を形成したプリント基板の両面に非貫通スルーホールの連結した接続パターンを形成し、断面観察による非貫通スルーホール内壁部の断面観察を行い、銅めっき膜厚測定により非貫通スルーホール部の銅めっき付周り性を判定した。
【0017】
(比較例2)
エアーバブリングを適用しない以外実施例1と同様に、無電解銅めっき法で非貫通スルーホール及び基板表面に12μmの銅めっき膜を形成した。
次いで実施例1と同様に、銅めっき膜を形成したプリント基板の両面に非貫通スルーホールの連結した接続パターンを形成し、断面観察による非貫通スルーホール内壁部の断面観察を行い、銅めっき膜厚測定により非貫通スルーホール部の銅めっき付周り性を判定した。
【0018】
実施例1、比較例1及び比較例2の非貫通スルーホールの銅めっき付き周り性評価結果を表1に示す。



【0019】
【表1】

表1より、実施例及び比較例1、比較例2から、本発明の振動めっき装置及び流量に強弱をもたせたエアーバブリングを適用した無電解銅めっき方法により、非貫通スルーホールへの良好な銅めっき付き周り性を得ることができることがわかる。
【0020】
(実施例2、3、4及び5)
エア−バブリングの強流量時間と弱流量時間を表2のようにした以外実施例1と同様に、厚付け無電解銅めっき法で非貫通スルーホール及び基板表面に12μmの銅めっき膜を形成した。
次いで実施例1と同様に、銅めっき膜を形成したプリント基板の両面に非貫通スルーホールの連結した接続パターンを形成し、ビアトップ直径0.10mmの非貫通スルーホール内壁部の断面観察を行い、銅めっき膜厚測定により非貫通スルーホール部の銅めっき付周り性を判定した。
【0021】
実施例2、3、4、5及び実施例1の、ビアトップ直径が0.10mmの非貫通スルーホールの銅めっき付き周り性評価結果を表2に示す。
【0022】
【表2】

表2より、強流量時間が、弱流量時間より長いほうが、同じか、短いより、貫通スルーホールへの良好な銅めっき付き周り性を得ることができることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】本発明に係る振動めっき装置とバブリングによるプリント配線板の無電解めっき方法を模式的に示している。
【図2】本発明の実施状態の振動めっき装置の例を示している。
【図3】非貫通スルホール部のめっき後の断面図を模式的に示している。
【符号の説明】
【0024】
1…振動台、2…振動モータ−、3…V字受け、4…V字部、5…つり下げ治具、6…プリント基板、7…めっきラック治具、8…固定治具、9…防振スプリング、10…スプリング台受け用の支柱、11…無電解銅めっき槽、12…エアー配管、13…ノズル、14…非貫通スルーホール、15…無電解銅めっき、16…プリプレグ、17…銅箔、18…コア基板、19…めっきマガジン治具。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
非貫通スル−ホ−ルを有するプリント配線板の無電解めっき方法において、無電解めっき液に浸漬した前記プリント配線板に振動を与えながらめっきする際に、合わせて流量に強弱をもたせたバブリングを前記プリント配線板の下方から加えることを特徴とするプリント配線板の無電解めっき方法。
【請求項2】
バブリングの流量の強弱が2段階で、弱流量の時間が強流量の時間より短いことを特徴とする請求項1のプリント配線板の無電解めっき方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2009−76553(P2009−76553A)
【公開日】平成21年4月9日(2009.4.9)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−242244(P2007−242244)
【出願日】平成19年9月19日(2007.9.19)
【出願人】(000233000)日立エーアイシー株式会社 (153)
【Fターム(参考)】