JP3711565B2 - エッチング液中の塩素イオンの除去方法並びにこのエッチング液を用いて配線板を製造する方法 - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、ニッケル又はニッケル合金をエッチングする液中の塩素イオンの除去方法及びそのエッチング液の使用方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
プリント配線板は、電子機器の発達に伴い配線密度の高いものが要求され、配線の微細化が一つの大きな技術的課題となっている。
このようなプリント配線板の製造法としては、銅箔を絶縁基材に貼り合わせた銅張り積層板を出発材料とし、その銅箔の回路導体とならない箇所をエッチング除去して回路を形成するサブトラクティブ法、絶縁基材の表面に、必要な回路形状に無電解めっきを行って回路形成するアディティブ法、スルーホール内壁等の回路導体の一部を無電解めっきによって形成する部分アディティブ法等が一般的に知られている。
【0003】
中でも、サブトラクティブ法は古くから行われており、配線密度の向上には、通常、銅張り積層板の銅箔の厚さを薄くすることが行われている。この理由は、銅箔の表面に必要とする回路形状にエッチングレジストを形成し、エッチング溶液でエッチングレジストから露出した不要な回路部分の側面から銅が腐食されるいわゆるサイドエッチと呼ばれる現象が起こり、銅箔が厚いほど、サイドエッチによって除去される側面の銅が多くなるので、微細な回路を形成することが困難となるからである。
【0004】
このサブトラクト法のエッチングレジストに、はんだを用いるはんだ剥離法がある。はんだは配線形成後除去されるが、その剥離液として特開昭58−58280号公報に、鉄イオンとヒドロキシカルボン酸を主成分とする硝酸と過酸化水素の混合物が開示されている。
また、抵抗体付き回路基板用銅箔として銅箔にニッケル又はニッケル−リン合金が銅箔にめっきされたものが、USP3,808,576号公報に開示されている。
【0005】
さらに、第1の銅層1と、銅を腐食する溶液に対して耐食性の高い金属からなる中間層2と、第2の銅層3からなり、前記中間層2が前記第1の銅層1と前記第2の銅層3に挟まれている3層構造のプリント配線板用銅箔も、特開昭58−108785号公報により知られている。この中間層2には、ニッケルおよびニッケル−鉄、ニッケル−スズ合金が使用され、その剥離法には、硫酸とm−ニトロベンゼンスルホン酸とを含む酸性水溶液に浸漬し電解剥離を行う方法が、同公報により知られている。
3層構造の複合金属箔をプリント配線板に用いる場合、第2の銅層に絶縁基材を接合し、第1の銅層を選択的に除去し、さらに中間層2を除去して銅張り積層板として使用するのであるが、このときの中間層2に使用されるニッケル、ニッケル−鉄、ニッケル−スズを除去するには、公報に開示された硫酸とm−ニトロベンゼンスルホン酸を含む酸性水溶液に浸漬し、電解剥離を行わなければならず面倒である。
【0006】
さらに、市販のニッケル又はニッケル合金のエッチング液としては、アルカリ性のエンストリップNP(メルテックス社製、商品名)やメテックSCB(マクダーミッド社製、商品名)、トップリップAZ(奥野製薬社製、商品名)等の溶液に浸漬し剥離する方法や、酸性のメルストリップN−950(メルテックス社製、商品名)、メルストリップHN−841(メルテックス社製、商品名)等の溶液に浸漬し剥離する方法が知られている。
【0007】
しかし、化学的に除去する液エンストリップNP(メルテックス社製、商品名)を使用した場合には、中間層の未溶解残査であるスマットと呼ばれる変質層が生成し、このスマットを除去するのが困難である。メテックSCB(マクダーミッド社製、商品名)を使用すると、基質の銅層まで溶解してしまう場合があり、銅層を完全に残そうとするとニッケル合金の一部が残る。前者の場合には銅層が不連続になり、後者の場合には接着性が低下する。さらに、トップリップAZ(奥野製薬社製、商品名)を使用した場合には、溶解速度が非常に遅く実用的ではなかった。メルストリップN−950(メルテックス社製、商品名)やメルストリップHN−841(メルテックス社製、商品名)を使用した場合には、ニッケル−リン合金を剥離する時に黒色の皮膜が生じ銅が過剰にエッチングされるという欠点があった。
【0008】
このような課題を解決するものとして、本発明者らは、硝酸と過酸化水素を主成分とする酸性溶液に、添加剤としてカルボキシル基を含む有機酸と、環構成員として−NH−又は=N−の形で窒素原子を含有している複素環式化合物とを含むエッチング液を開発した。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このエッチング液は、ニッケル又はニッケル合金のエッチング性が低下し、ニッケル又はニッケル合金残りが発生するという新たな課題を発生した。
本発明者らが鋭意検討した結果、このエッチング性の低下は、塩素イオンが30ppm以上混入することにより発生することを発見した。
【0010】
本発明は、簡便な方法でニッケル又はニッケル合金のエッチング液から塩素イオンを除去する方法とこの方法を用いて塩素イオンを除去したエッチング液を用いた配線板の製造方法を提供することを目的とするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明のエッチング液中の塩素イオンを除去する方法は、硝酸と過酸化水素を主成分とする酸性溶液に、添加剤として、カルボキシル基を含む有機酸と、環構成員として−NH−又は=N−の形で窒素原子を含有している複素環式化合物とを含む、ニッケル及び/又はニッケル合金のエッチング液に、銅を接触させることを特徴とする。
【0012】
ここで、硝酸はニッケルの剥離に必要な酸度を保持させるために使用され、その使用量は100〜300g/lである。硝酸の濃度を100〜300g/lとしたのは、100g/lより少ないと剥離作用が弱く、300g/lより多いと酸度が強すぎて基質として銅層を用いたときに、過度にエッチングする場合があるからである。
【0013】
また、過酸化水素は酸化剤として作用し、ニッケルを酸化してニッケルの剥離を促進するものであり、その使用量は5〜20ml/lが好ましい。その理由は、5ml/l未満では、酸化剤としての効果が充分でなく、20ml/lを越える場合には酸化作用が強すぎるため基質の銅層を過度にエッチングする場合があるからである。
【0014】
本発明における第1の添加剤成分のカルボキシル基を有する有機酸としては、酸の強さKaが10-3〜10-5のものが好ましく、例えば、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、コハク酸、グルタル酸、乳酸、リンゴ酸、クエン酸、酒石酸及びこれらの誘導体が挙げられる。このような有機酸は、ニッケル合金層を剥離した時に銅基質の溶解を充分抑制するのに効果的な量で使用するのが好ましい。この有機酸は、剥離液中で好ましくは、10〜200g/lである。
有機酸の濃度を10〜200g/lとした理由は、10g/l未満では基質の銅層の腐食抑制効果が小さく、200g/lを越える場合には、それ以上の効果が期待できず実用上不経済であるからである。したがって有機酸の濃度は、10〜200g/lが好ましい。
【0015】
本発明の第2の添加剤成分としては、環構成員として−NH−又は、=N−の形で窒素原子を含有している複素環式化合物で、酸性溶液に溶解可能なものであり、トリアゾール及びこれらの誘導体が挙げられる。トリアゾール又はその誘導体の添加量は1〜10g/lが好ましい。トリアゾール又はその誘導体の添加量を1〜10g/lとしたのは、1g/l未満では、基質の銅層の腐食抑制効果が小さく、10g/lを越える場合には、それ以上の効果が期待できず実用上不経済であるからである。したがってトリアゾール又はその誘導体の添加量は1〜10g/lが好ましい。
【0016】
本発明に使用する銅は、金属銅であれば良く、銅板、銅粒子、銅粉、銅フィルタ、MCL等があり、これらをエッチング液に接触させることにより塩素イオンを除去する。接触させる方法は、塩素イオンを除去できるならば何れの方法でも良く、浸漬、スプレーによる吹き付け等がある。
【0017】
このような、エッチング液から塩素イオンを除去する方法を用いて、以下の工程をにより、配線板を製造することができる。
A.絶縁基材表面に銅箔を張り合わせた銅張り積層板の銅表面に、めっきレジストを形成する工程
B.露出した箇所にニッケル又はニッケル合金のめっきを行い、めっきレジストを除去した後、露出した銅箔のみをエッチング除去する工程
C.硝酸と過酸化水素を主成分とする酸性溶液に、添加剤としてカルボキシル基を含む有機酸と、環構成員として−NH−又は=N−の形で窒素原子を含有している複素環式化合物とを含むエッチング液に銅を接触させ塩素イオンを除去する工程
D.上記塩素イオンを除去したエッチング液に基板を接触させることにより、ニッケル又はニッケル合金をエッチング除去する工程
【0018】
また、以下の工程とすることもできる。
A.絶縁基材表面に銅箔を張り合わせた銅張り積層板に穴をあけ穴内壁及び銅箔表面に無電解銅めっきを行い、その銅表面にめっきレジストを形成する工程
B.露出した箇所にニッケル又はニッケル合金のめっきを行い、めっきレジストを除去した後、露出した銅箔のみをエッチング除去する工程
C.硝酸と過酸化水素を主成分とする酸性溶液に、添加剤としてカルボキシル基を含む有機酸と、環構成員として−NH−又は=N−の形で窒素原子を含有している複素環式化合物とを含むエッチング液に銅を接触させ塩素イオンを除去する工程
D.上記塩素イオンを除去したエッチング液に基板を接触させることにより、ニッケル又はニッケル合金のみをエッチング除去する工程
【0019】
さらに、以下の工程とすることもできる。
A.絶縁基材表面に、第1の銅層と0.04〜1.5μmのニッケル又はニッケル合金の層と、第2の銅層を有する金属箔を第1の銅層が絶縁基材に接するように重ね加熱加圧して積層一体化する工程
B.前記積層板の第2の銅層のみをエッチング除去する工程
C.硝酸と過酸化水素を主成分とする酸性溶液に、添加剤としてカルボキシル基を含む有機酸と、環構成員として−NH−又は=N−の形で窒素原子を含有している複素環式化合物とを含むエッチング液に銅を接触させ塩素イオンを除去する工程
D.上記塩素イオンを除去したエッチング液に前記積層板を接触させることにより、ニッケル又はニッケル合金のみをエッチング除去する工程
E.その積層板に穴をあけ、穴内壁と露出した銅表面全面に無電解めっきを行い、必要な場合にはさらに電解めっきを行って、回路導体として必要な厚さを確保する工程
F.エッチングレジストを必要な回路の形状に形成し、露出した銅をエッチング除去する工程
【0020】
さらにまた、以下の工程とすることもできる。
A.絶縁基材表面に、第1の銅層と0.04〜1.5μmのニッケル又はニッケル合金の層と、第2の銅層を有する金属箔を第1の銅層が絶縁基材に接するように重ね加熱加圧して積層一体化する工程
B.前記積層板の第2の銅層のみをエッチング除去し穴をあける工程
C.硝酸と過酸化水素を主成分とする酸性溶液に、添加剤としてカルボキシル基を含む有機酸と、環構成員として−NH−又は=N−の形で窒素原子を含有している複素環式化合物とを含むエッチング液に銅を接触させ塩素イオンを除去する工程
D.上記塩素イオンを除去したエッチング液に前記基板を接触させることにより、ニッケル又はニッケル合金のみをエッチング除去する工程
E.穴内壁と露出した銅表面全面に無電解めっきを行い、必要な場合にはさらに電解めっきを行って、回路導体として必要な厚さを確保する工程
F.エッチングレジストを必要な回路の形状に形成し、露出した銅をエッチング除去する工程
【0021】
【作用】
本発明に用いるエッチング液の主成分は、硝酸と過酸化水素でありニッケルの溶解は下記の反応により進むと考えられている。
Ni+H2O2→NiO+H2O (1)
NiO+2HNO3→Ni(NO3)2+H2O (2)
また、銅も同じ様に反応して溶解すると考えられている。
Cu+H2O2→CuO+H2O (3)
CuO+2HNO3→Cu(NO3)2+H2O (4)
ここで、エッチング液中に塩素イオンが存在する場合、以下の(5)式の反応が起こると考えられ、塩化第1銅は、溶解度が低いため、ニッケル表面に付着することによりニッケルの溶解が阻害されていると考えられる。
Cu+Cu(NO3)2+2Cl-→2CuCl+2NO3 - (5)
本発明で用いられる塩素イオンの除去方法は、硝酸と過酸化水素を主成分とする酸性溶液に、添加剤としてカルボキシル基を含む有機酸と、環構成員として−NH−又は=N−の形で窒素原子を含有している複素環式化合物とを含む、ニッケル及び/又はニッケル合金のエッチング液に、銅を接触させることにより、銅表面に溶解度の低い塩化第1銅を生成させ塩素イオンを除去することができると考えられる。
【0022】
【実施例】
実施例1
ニッケル及び/又はニッケル合金のエッチング液として、下記の組成の液を用いて塩素イオンの除去処理を行った後、塩素イオン濃度の測定及び選択エッチング性を調べた結果を表1に示す。
(組成及び条件)
硝酸 200g/l
過酸化水素水 10ml/l
酢酸 100g/l
ベンゾトリアゾール 5g/l
塩素イオン濃度 50ppm
処理温度 50℃
銅板処理量 100dm2/l
処理時間 10分間
【0023】
実施例2
ニッケル及び/又はニッケル合金のエッチング液として、下記の組成の液を用いて塩素イオンの除去処理を行った後、塩素イオン濃度の測定及び選択エッチング性を調べた結果を表1に示す。
(組成)
硝酸 200g/l
過酸化水素水 10ml/l
りんご酸 100g/l
ベンドトリアゾール 5g/l
塩素イオン濃度 100ppm
処理温度 50℃
銅粒子処理量 100dm2/l
処理時間 10分間
【0024】
実施例3
ニッケル及び/又はニッケル合金のエッチング液として、下記の組成の液を用いて塩素イオンの除去処理を行った後、塩素イオン濃度の測定及び選択エッチング性を調べた結果を表1に示す。
(組成)
硝酸 200g/l
過酸化水素水 10ml/l
くえん酸 100g/l
ベンドトリアゾール 5g/l
塩素イオン濃度 50ppm
処理温度 50℃
銅フィルタ処理量 100dm2/l
処理時間 10分間
【0025】
比較例1
ニッケル及び/又はニッケル合金のエッチング液として、下記の組成の液を用いて塩素イオンの除去処理を行った後、塩素イオン濃度の測定及び選択エッチング性を調べた結果を表1に示す。
(組成)
硝酸 200g/l
過酸化水素水 10ml/l
酢酸 100g/l
ベンドトリアゾール 5g/l
塩素イオン濃度 50ppm
処理温度 50℃
【0026】
比較例2
ニッケル及び/又はニッケル合金のエッチング液として、下記の組成の液を用いて塩素イオンの除去処理を行った後、塩素イオン濃度の測定及び選択エッチング性を調べた結果を表1に示す。
(組成)
硝酸 200g/l
過酸化水素水 10ml/l
りんご酸 100g/l
ベンドトリアゾール 5g/l
塩素イオン濃度 100ppm
処理温度 50℃
【0027】
(試験)
(1)材料の調整
ニッケル及びニッケル−リン合金層を有する試料として、20×50mmのエポキシ銅張り積層板の銅上に以下のニッケル−リン合金めっき液及び条件で約0.2μmのニッケル−リン合金をめっきしたMCLを作製した。ニッケル及びニッケル−リン合金の膜厚は、蛍光X線膜厚計SFT−8000(セイコー電子株式会社製、商品名)を使用して測定した。
(ニッケルめっき液の組成)
硫酸ニッケル 240g/l
塩化ニッケル 45g/l
ほう酸 30g/l
(めっき条件)
温度 35℃
電流密度 1.5A/dm2
時間 4分間
(ニッケル−リンめっき液の組成)
硫酸ニッケル 240g/l
塩化ニッケル 45g/l
ほう酸 30g/l
亜りん酸 5g/l
(めっき条件)
温度 35℃
電流密度 1.5A/dm2
時間 4分間
【0028】
(2)選択エッチング性試験
塩素イオン除去処理を行ったものと行わないエッチング液に、上記MCLを浸漬し各試料のニッケル−リン合金のエッチング性及び素地銅箔の厚さの減少量を調べた。膜厚の測定には前記蛍光X線膜厚計を使用して測定した。ニッケル−リン合金が選択的にエッチングできているものを○、エッチング残りが発生するものを×とした。
【0029】
【表1】
【0030】
実施例4
エポキシ樹脂絶縁基材表面に銅箔を張り合わせた銅張り積層板であるMCL−E−67(日立化成工業株式会社、商品名)の銅箔表面に、めっきレジストを形成し、露出した箇所に、前記ニッケルめっきを行い、めっきレジストを除去した後、露出した銅箔のみをアルカリエッチャントでエッチング除去し、実施例1に用いたエッチング液に接触させることにより、ニッケルのみをエッチング除去し、片面の回路板とした。
【0031】
実施例5
エポキシ樹脂絶縁基材表面に銅箔を張り合わせた銅張り積層板であるMCL−E−67(日立化成工業株式会社、商品名)にドリルで穴をあけ、穴内壁及び銅箔表面に無電解めっきを行い、その銅表面にめっきレジストを形成し、前記ニッケル−リン合金めっきを行い、めっきレジストを除去した後、露出した銅箔のみをアルカリエッチャントでエッチング除去し、実施例2のエッチング液に接触させることにより、ニッケル−リンのみをエッチング除去し、両面回路板とした。
【0032】
実施例6
エポキシ樹脂絶縁基材表面に銅箔を張り合わせた銅張り積層板であるMCL−E−67(日立化成工業株式会社、商品名)を内層回路加工したものに、プリプレグE−67(日立化成工業株式会社、商品名)と、35μm厚さの銅箔を張り合わせた積層板に穴をあけ、穴内壁及び銅箔表面に無電解めっきを行い、その銅表面にめっきレジストを形成し、前記ニッケルめっきを行い、めっきレジストを除去した後、露出した銅箔のみをアルカリエッチャントでエッチング除去し、実施例3のエッチング液に接触させることにより、ニッケルのみをエッチング除去し、多層回路板とした。
【0033】
実施例7
絶縁基材プリプレグE−67(日立化成工業株式会社、商品名)の表面に、0.04〜1.5μmのニッケル−リン合金層と5μmの銅層を有する金属箔を、銅層が絶縁基材に接するように重ね、加熱加圧して積層一体化し、その積層板に穴をあけ実施例1のエッチング液に接触させることにより、ニッケル−リン合金層のみをエッチング除去し、その積層板の穴内壁と露出した銅表面全面に無電解めっきを20μm行いエッチングレジストを必要な回路の形状に形成し、露出した銅をエッチング除去して、両面回路板とした。
【0034】
実施例8
絶縁基材プリプレグE−67(日立化成工業株式会社、商品名)の表面に、1〜15μmの第1の銅層と0.04〜1.5μmのニッケル−リン合金層と第2銅層とを有する金属箔を、第1の銅層が絶縁基材に接するように重ね、加熱加圧して積層一体化し、第2の銅層のみをアルカリエッチャントでエッチング除去し、実施例2のエッチング液に接触させることにより、ニッケル−リン合金層のみをエッチング除去し、その積層板に穴をあけその積層板の穴内壁と露出した銅表面全面に無電解めっきを行い、さらに電解めっきを行って、回路導体として必要な35μmを確保し、エッチングレジストを必要な回路の形状に形成し、露出した銅をエッチング除去して、配線板とした。
【0035】
実施例9
エポキシ樹脂絶縁基材表面に銅箔を張り合わせた銅張り積層板であるMCL−E−67(日立化成工業株式会社、商品名)を内層回路加工したものに、プリプレグE−67(日立化成工業株式会社、商品名)と、1〜15μmの第1の銅層と0.04〜1.5μmのニッケル−リン合金層と第2銅層とを有する金属箔を、第1の銅層が絶縁基材に接するように重ね、加熱加圧して積層一体化し、第2の銅層のみをアルカリエッチャントでエッチング除去し、実施例3のエッチング液に接触させることにより、ニッケル−リン合金層のみをエッチング除去し、その積層板に穴をあけその積層板の穴内壁と露出した銅表面全面に無電解めっきを行い、さらに電解めっきを行って、回路導体として必要な35μmを確保し、エッチングレジストを必要な回路の形状に形成し、露出した銅をエッチング除去して、多層配線板とした。
【0036】
【発明の効果】
本発明によれば、銅をエッチング液に接触させることでエッチング液中に含まれる塩素イオンを除去し、ニッケル又はニッケル合金のエッチング性を改善することができる。
【産業上の利用分野】
本発明は、ニッケル又はニッケル合金をエッチングする液中の塩素イオンの除去方法及びそのエッチング液の使用方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
プリント配線板は、電子機器の発達に伴い配線密度の高いものが要求され、配線の微細化が一つの大きな技術的課題となっている。
このようなプリント配線板の製造法としては、銅箔を絶縁基材に貼り合わせた銅張り積層板を出発材料とし、その銅箔の回路導体とならない箇所をエッチング除去して回路を形成するサブトラクティブ法、絶縁基材の表面に、必要な回路形状に無電解めっきを行って回路形成するアディティブ法、スルーホール内壁等の回路導体の一部を無電解めっきによって形成する部分アディティブ法等が一般的に知られている。
【0003】
中でも、サブトラクティブ法は古くから行われており、配線密度の向上には、通常、銅張り積層板の銅箔の厚さを薄くすることが行われている。この理由は、銅箔の表面に必要とする回路形状にエッチングレジストを形成し、エッチング溶液でエッチングレジストから露出した不要な回路部分の側面から銅が腐食されるいわゆるサイドエッチと呼ばれる現象が起こり、銅箔が厚いほど、サイドエッチによって除去される側面の銅が多くなるので、微細な回路を形成することが困難となるからである。
【0004】
このサブトラクト法のエッチングレジストに、はんだを用いるはんだ剥離法がある。はんだは配線形成後除去されるが、その剥離液として特開昭58−58280号公報に、鉄イオンとヒドロキシカルボン酸を主成分とする硝酸と過酸化水素の混合物が開示されている。
また、抵抗体付き回路基板用銅箔として銅箔にニッケル又はニッケル−リン合金が銅箔にめっきされたものが、USP3,808,576号公報に開示されている。
【0005】
さらに、第1の銅層1と、銅を腐食する溶液に対して耐食性の高い金属からなる中間層2と、第2の銅層3からなり、前記中間層2が前記第1の銅層1と前記第2の銅層3に挟まれている3層構造のプリント配線板用銅箔も、特開昭58−108785号公報により知られている。この中間層2には、ニッケルおよびニッケル−鉄、ニッケル−スズ合金が使用され、その剥離法には、硫酸とm−ニトロベンゼンスルホン酸とを含む酸性水溶液に浸漬し電解剥離を行う方法が、同公報により知られている。
3層構造の複合金属箔をプリント配線板に用いる場合、第2の銅層に絶縁基材を接合し、第1の銅層を選択的に除去し、さらに中間層2を除去して銅張り積層板として使用するのであるが、このときの中間層2に使用されるニッケル、ニッケル−鉄、ニッケル−スズを除去するには、公報に開示された硫酸とm−ニトロベンゼンスルホン酸を含む酸性水溶液に浸漬し、電解剥離を行わなければならず面倒である。
【0006】
さらに、市販のニッケル又はニッケル合金のエッチング液としては、アルカリ性のエンストリップNP(メルテックス社製、商品名)やメテックSCB(マクダーミッド社製、商品名)、トップリップAZ(奥野製薬社製、商品名)等の溶液に浸漬し剥離する方法や、酸性のメルストリップN−950(メルテックス社製、商品名)、メルストリップHN−841(メルテックス社製、商品名)等の溶液に浸漬し剥離する方法が知られている。
【0007】
しかし、化学的に除去する液エンストリップNP(メルテックス社製、商品名)を使用した場合には、中間層の未溶解残査であるスマットと呼ばれる変質層が生成し、このスマットを除去するのが困難である。メテックSCB(マクダーミッド社製、商品名)を使用すると、基質の銅層まで溶解してしまう場合があり、銅層を完全に残そうとするとニッケル合金の一部が残る。前者の場合には銅層が不連続になり、後者の場合には接着性が低下する。さらに、トップリップAZ(奥野製薬社製、商品名)を使用した場合には、溶解速度が非常に遅く実用的ではなかった。メルストリップN−950(メルテックス社製、商品名)やメルストリップHN−841(メルテックス社製、商品名)を使用した場合には、ニッケル−リン合金を剥離する時に黒色の皮膜が生じ銅が過剰にエッチングされるという欠点があった。
【0008】
このような課題を解決するものとして、本発明者らは、硝酸と過酸化水素を主成分とする酸性溶液に、添加剤としてカルボキシル基を含む有機酸と、環構成員として−NH−又は=N−の形で窒素原子を含有している複素環式化合物とを含むエッチング液を開発した。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このエッチング液は、ニッケル又はニッケル合金のエッチング性が低下し、ニッケル又はニッケル合金残りが発生するという新たな課題を発生した。
本発明者らが鋭意検討した結果、このエッチング性の低下は、塩素イオンが30ppm以上混入することにより発生することを発見した。
【0010】
本発明は、簡便な方法でニッケル又はニッケル合金のエッチング液から塩素イオンを除去する方法とこの方法を用いて塩素イオンを除去したエッチング液を用いた配線板の製造方法を提供することを目的とするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明のエッチング液中の塩素イオンを除去する方法は、硝酸と過酸化水素を主成分とする酸性溶液に、添加剤として、カルボキシル基を含む有機酸と、環構成員として−NH−又は=N−の形で窒素原子を含有している複素環式化合物とを含む、ニッケル及び/又はニッケル合金のエッチング液に、銅を接触させることを特徴とする。
【0012】
ここで、硝酸はニッケルの剥離に必要な酸度を保持させるために使用され、その使用量は100〜300g/lである。硝酸の濃度を100〜300g/lとしたのは、100g/lより少ないと剥離作用が弱く、300g/lより多いと酸度が強すぎて基質として銅層を用いたときに、過度にエッチングする場合があるからである。
【0013】
また、過酸化水素は酸化剤として作用し、ニッケルを酸化してニッケルの剥離を促進するものであり、その使用量は5〜20ml/lが好ましい。その理由は、5ml/l未満では、酸化剤としての効果が充分でなく、20ml/lを越える場合には酸化作用が強すぎるため基質の銅層を過度にエッチングする場合があるからである。
【0014】
本発明における第1の添加剤成分のカルボキシル基を有する有機酸としては、酸の強さKaが10-3〜10-5のものが好ましく、例えば、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、コハク酸、グルタル酸、乳酸、リンゴ酸、クエン酸、酒石酸及びこれらの誘導体が挙げられる。このような有機酸は、ニッケル合金層を剥離した時に銅基質の溶解を充分抑制するのに効果的な量で使用するのが好ましい。この有機酸は、剥離液中で好ましくは、10〜200g/lである。
有機酸の濃度を10〜200g/lとした理由は、10g/l未満では基質の銅層の腐食抑制効果が小さく、200g/lを越える場合には、それ以上の効果が期待できず実用上不経済であるからである。したがって有機酸の濃度は、10〜200g/lが好ましい。
【0015】
本発明の第2の添加剤成分としては、環構成員として−NH−又は、=N−の形で窒素原子を含有している複素環式化合物で、酸性溶液に溶解可能なものであり、トリアゾール及びこれらの誘導体が挙げられる。トリアゾール又はその誘導体の添加量は1〜10g/lが好ましい。トリアゾール又はその誘導体の添加量を1〜10g/lとしたのは、1g/l未満では、基質の銅層の腐食抑制効果が小さく、10g/lを越える場合には、それ以上の効果が期待できず実用上不経済であるからである。したがってトリアゾール又はその誘導体の添加量は1〜10g/lが好ましい。
【0016】
本発明に使用する銅は、金属銅であれば良く、銅板、銅粒子、銅粉、銅フィルタ、MCL等があり、これらをエッチング液に接触させることにより塩素イオンを除去する。接触させる方法は、塩素イオンを除去できるならば何れの方法でも良く、浸漬、スプレーによる吹き付け等がある。
【0017】
このような、エッチング液から塩素イオンを除去する方法を用いて、以下の工程をにより、配線板を製造することができる。
A.絶縁基材表面に銅箔を張り合わせた銅張り積層板の銅表面に、めっきレジストを形成する工程
B.露出した箇所にニッケル又はニッケル合金のめっきを行い、めっきレジストを除去した後、露出した銅箔のみをエッチング除去する工程
C.硝酸と過酸化水素を主成分とする酸性溶液に、添加剤としてカルボキシル基を含む有機酸と、環構成員として−NH−又は=N−の形で窒素原子を含有している複素環式化合物とを含むエッチング液に銅を接触させ塩素イオンを除去する工程
D.上記塩素イオンを除去したエッチング液に基板を接触させることにより、ニッケル又はニッケル合金をエッチング除去する工程
【0018】
また、以下の工程とすることもできる。
A.絶縁基材表面に銅箔を張り合わせた銅張り積層板に穴をあけ穴内壁及び銅箔表面に無電解銅めっきを行い、その銅表面にめっきレジストを形成する工程
B.露出した箇所にニッケル又はニッケル合金のめっきを行い、めっきレジストを除去した後、露出した銅箔のみをエッチング除去する工程
C.硝酸と過酸化水素を主成分とする酸性溶液に、添加剤としてカルボキシル基を含む有機酸と、環構成員として−NH−又は=N−の形で窒素原子を含有している複素環式化合物とを含むエッチング液に銅を接触させ塩素イオンを除去する工程
D.上記塩素イオンを除去したエッチング液に基板を接触させることにより、ニッケル又はニッケル合金のみをエッチング除去する工程
【0019】
さらに、以下の工程とすることもできる。
A.絶縁基材表面に、第1の銅層と0.04〜1.5μmのニッケル又はニッケル合金の層と、第2の銅層を有する金属箔を第1の銅層が絶縁基材に接するように重ね加熱加圧して積層一体化する工程
B.前記積層板の第2の銅層のみをエッチング除去する工程
C.硝酸と過酸化水素を主成分とする酸性溶液に、添加剤としてカルボキシル基を含む有機酸と、環構成員として−NH−又は=N−の形で窒素原子を含有している複素環式化合物とを含むエッチング液に銅を接触させ塩素イオンを除去する工程
D.上記塩素イオンを除去したエッチング液に前記積層板を接触させることにより、ニッケル又はニッケル合金のみをエッチング除去する工程
E.その積層板に穴をあけ、穴内壁と露出した銅表面全面に無電解めっきを行い、必要な場合にはさらに電解めっきを行って、回路導体として必要な厚さを確保する工程
F.エッチングレジストを必要な回路の形状に形成し、露出した銅をエッチング除去する工程
【0020】
さらにまた、以下の工程とすることもできる。
A.絶縁基材表面に、第1の銅層と0.04〜1.5μmのニッケル又はニッケル合金の層と、第2の銅層を有する金属箔を第1の銅層が絶縁基材に接するように重ね加熱加圧して積層一体化する工程
B.前記積層板の第2の銅層のみをエッチング除去し穴をあける工程
C.硝酸と過酸化水素を主成分とする酸性溶液に、添加剤としてカルボキシル基を含む有機酸と、環構成員として−NH−又は=N−の形で窒素原子を含有している複素環式化合物とを含むエッチング液に銅を接触させ塩素イオンを除去する工程
D.上記塩素イオンを除去したエッチング液に前記基板を接触させることにより、ニッケル又はニッケル合金のみをエッチング除去する工程
E.穴内壁と露出した銅表面全面に無電解めっきを行い、必要な場合にはさらに電解めっきを行って、回路導体として必要な厚さを確保する工程
F.エッチングレジストを必要な回路の形状に形成し、露出した銅をエッチング除去する工程
【0021】
【作用】
本発明に用いるエッチング液の主成分は、硝酸と過酸化水素でありニッケルの溶解は下記の反応により進むと考えられている。
Ni+H2O2→NiO+H2O (1)
NiO+2HNO3→Ni(NO3)2+H2O (2)
また、銅も同じ様に反応して溶解すると考えられている。
Cu+H2O2→CuO+H2O (3)
CuO+2HNO3→Cu(NO3)2+H2O (4)
ここで、エッチング液中に塩素イオンが存在する場合、以下の(5)式の反応が起こると考えられ、塩化第1銅は、溶解度が低いため、ニッケル表面に付着することによりニッケルの溶解が阻害されていると考えられる。
Cu+Cu(NO3)2+2Cl-→2CuCl+2NO3 - (5)
本発明で用いられる塩素イオンの除去方法は、硝酸と過酸化水素を主成分とする酸性溶液に、添加剤としてカルボキシル基を含む有機酸と、環構成員として−NH−又は=N−の形で窒素原子を含有している複素環式化合物とを含む、ニッケル及び/又はニッケル合金のエッチング液に、銅を接触させることにより、銅表面に溶解度の低い塩化第1銅を生成させ塩素イオンを除去することができると考えられる。
【0022】
【実施例】
実施例1
ニッケル及び/又はニッケル合金のエッチング液として、下記の組成の液を用いて塩素イオンの除去処理を行った後、塩素イオン濃度の測定及び選択エッチング性を調べた結果を表1に示す。
(組成及び条件)
硝酸 200g/l
過酸化水素水 10ml/l
酢酸 100g/l
ベンゾトリアゾール 5g/l
塩素イオン濃度 50ppm
処理温度 50℃
銅板処理量 100dm2/l
処理時間 10分間
【0023】
実施例2
ニッケル及び/又はニッケル合金のエッチング液として、下記の組成の液を用いて塩素イオンの除去処理を行った後、塩素イオン濃度の測定及び選択エッチング性を調べた結果を表1に示す。
(組成)
硝酸 200g/l
過酸化水素水 10ml/l
りんご酸 100g/l
ベンドトリアゾール 5g/l
塩素イオン濃度 100ppm
処理温度 50℃
銅粒子処理量 100dm2/l
処理時間 10分間
【0024】
実施例3
ニッケル及び/又はニッケル合金のエッチング液として、下記の組成の液を用いて塩素イオンの除去処理を行った後、塩素イオン濃度の測定及び選択エッチング性を調べた結果を表1に示す。
(組成)
硝酸 200g/l
過酸化水素水 10ml/l
くえん酸 100g/l
ベンドトリアゾール 5g/l
塩素イオン濃度 50ppm
処理温度 50℃
銅フィルタ処理量 100dm2/l
処理時間 10分間
【0025】
比較例1
ニッケル及び/又はニッケル合金のエッチング液として、下記の組成の液を用いて塩素イオンの除去処理を行った後、塩素イオン濃度の測定及び選択エッチング性を調べた結果を表1に示す。
(組成)
硝酸 200g/l
過酸化水素水 10ml/l
酢酸 100g/l
ベンドトリアゾール 5g/l
塩素イオン濃度 50ppm
処理温度 50℃
【0026】
比較例2
ニッケル及び/又はニッケル合金のエッチング液として、下記の組成の液を用いて塩素イオンの除去処理を行った後、塩素イオン濃度の測定及び選択エッチング性を調べた結果を表1に示す。
(組成)
硝酸 200g/l
過酸化水素水 10ml/l
りんご酸 100g/l
ベンドトリアゾール 5g/l
塩素イオン濃度 100ppm
処理温度 50℃
【0027】
(試験)
(1)材料の調整
ニッケル及びニッケル−リン合金層を有する試料として、20×50mmのエポキシ銅張り積層板の銅上に以下のニッケル−リン合金めっき液及び条件で約0.2μmのニッケル−リン合金をめっきしたMCLを作製した。ニッケル及びニッケル−リン合金の膜厚は、蛍光X線膜厚計SFT−8000(セイコー電子株式会社製、商品名)を使用して測定した。
(ニッケルめっき液の組成)
硫酸ニッケル 240g/l
塩化ニッケル 45g/l
ほう酸 30g/l
(めっき条件)
温度 35℃
電流密度 1.5A/dm2
時間 4分間
(ニッケル−リンめっき液の組成)
硫酸ニッケル 240g/l
塩化ニッケル 45g/l
ほう酸 30g/l
亜りん酸 5g/l
(めっき条件)
温度 35℃
電流密度 1.5A/dm2
時間 4分間
【0028】
(2)選択エッチング性試験
塩素イオン除去処理を行ったものと行わないエッチング液に、上記MCLを浸漬し各試料のニッケル−リン合金のエッチング性及び素地銅箔の厚さの減少量を調べた。膜厚の測定には前記蛍光X線膜厚計を使用して測定した。ニッケル−リン合金が選択的にエッチングできているものを○、エッチング残りが発生するものを×とした。
【0029】
【表1】
【0030】
実施例4
エポキシ樹脂絶縁基材表面に銅箔を張り合わせた銅張り積層板であるMCL−E−67(日立化成工業株式会社、商品名)の銅箔表面に、めっきレジストを形成し、露出した箇所に、前記ニッケルめっきを行い、めっきレジストを除去した後、露出した銅箔のみをアルカリエッチャントでエッチング除去し、実施例1に用いたエッチング液に接触させることにより、ニッケルのみをエッチング除去し、片面の回路板とした。
【0031】
実施例5
エポキシ樹脂絶縁基材表面に銅箔を張り合わせた銅張り積層板であるMCL−E−67(日立化成工業株式会社、商品名)にドリルで穴をあけ、穴内壁及び銅箔表面に無電解めっきを行い、その銅表面にめっきレジストを形成し、前記ニッケル−リン合金めっきを行い、めっきレジストを除去した後、露出した銅箔のみをアルカリエッチャントでエッチング除去し、実施例2のエッチング液に接触させることにより、ニッケル−リンのみをエッチング除去し、両面回路板とした。
【0032】
実施例6
エポキシ樹脂絶縁基材表面に銅箔を張り合わせた銅張り積層板であるMCL−E−67(日立化成工業株式会社、商品名)を内層回路加工したものに、プリプレグE−67(日立化成工業株式会社、商品名)と、35μm厚さの銅箔を張り合わせた積層板に穴をあけ、穴内壁及び銅箔表面に無電解めっきを行い、その銅表面にめっきレジストを形成し、前記ニッケルめっきを行い、めっきレジストを除去した後、露出した銅箔のみをアルカリエッチャントでエッチング除去し、実施例3のエッチング液に接触させることにより、ニッケルのみをエッチング除去し、多層回路板とした。
【0033】
実施例7
絶縁基材プリプレグE−67(日立化成工業株式会社、商品名)の表面に、0.04〜1.5μmのニッケル−リン合金層と5μmの銅層を有する金属箔を、銅層が絶縁基材に接するように重ね、加熱加圧して積層一体化し、その積層板に穴をあけ実施例1のエッチング液に接触させることにより、ニッケル−リン合金層のみをエッチング除去し、その積層板の穴内壁と露出した銅表面全面に無電解めっきを20μm行いエッチングレジストを必要な回路の形状に形成し、露出した銅をエッチング除去して、両面回路板とした。
【0034】
実施例8
絶縁基材プリプレグE−67(日立化成工業株式会社、商品名)の表面に、1〜15μmの第1の銅層と0.04〜1.5μmのニッケル−リン合金層と第2銅層とを有する金属箔を、第1の銅層が絶縁基材に接するように重ね、加熱加圧して積層一体化し、第2の銅層のみをアルカリエッチャントでエッチング除去し、実施例2のエッチング液に接触させることにより、ニッケル−リン合金層のみをエッチング除去し、その積層板に穴をあけその積層板の穴内壁と露出した銅表面全面に無電解めっきを行い、さらに電解めっきを行って、回路導体として必要な35μmを確保し、エッチングレジストを必要な回路の形状に形成し、露出した銅をエッチング除去して、配線板とした。
【0035】
実施例9
エポキシ樹脂絶縁基材表面に銅箔を張り合わせた銅張り積層板であるMCL−E−67(日立化成工業株式会社、商品名)を内層回路加工したものに、プリプレグE−67(日立化成工業株式会社、商品名)と、1〜15μmの第1の銅層と0.04〜1.5μmのニッケル−リン合金層と第2銅層とを有する金属箔を、第1の銅層が絶縁基材に接するように重ね、加熱加圧して積層一体化し、第2の銅層のみをアルカリエッチャントでエッチング除去し、実施例3のエッチング液に接触させることにより、ニッケル−リン合金層のみをエッチング除去し、その積層板に穴をあけその積層板の穴内壁と露出した銅表面全面に無電解めっきを行い、さらに電解めっきを行って、回路導体として必要な35μmを確保し、エッチングレジストを必要な回路の形状に形成し、露出した銅をエッチング除去して、多層配線板とした。
【0036】
【発明の効果】
本発明によれば、銅をエッチング液に接触させることでエッチング液中に含まれる塩素イオンを除去し、ニッケル又はニッケル合金のエッチング性を改善することができる。
Claims (7)
- 硝酸と過酸化水素を主成分とする酸性溶液に、添加剤として、カルボキシル基を含む有機酸と、環構成員として−NH−又は=N−の形で窒素原子を含有している複素環式化合物とを含む、ニッケル及び/又はニッケル合金のエッチング液に、銅を接触させることを特徴とするエッチング液中の塩素イオンを除去する方法。
- 環構成員として−NH−又は=N−の形で窒素原子を含有している複素環式化合物が、トリアゾールまたはその誘導体であることを特徴とする請求項1に記載のエッチング液中の塩素イオンを銅を用いて除去する方法。
- ニッケル及び/又はニッケル合金のエッチング液の組成は、硝酸が100〜300g/l、30%過酸化水素水が5〜20ml/l、カルボキシル基を含む有機酸が10〜200g/l、トリアゾールまたはその誘導体が1〜10g/lであることを特徴とする請求項2に記載のエッチング液中の塩素イオンを除去する方法。
- 以下の工程を含むことを特徴とする配線板の製造方法。
A.絶縁基材表面に銅箔を張り合わせた銅張り積層板の銅表面に、めっきレジストを形成する工程
B.露出した箇所にニッケル又はニッケル合金のめっきを行い、めっきレジストを除去した後、露出した銅箔のみをエッチング除去する工程
C.硝酸と過酸化水素を主成分とする酸性溶液に、添加剤としてカルボキシル基を含む有機酸と、環構成員として−NH−又は=N−の形で窒素原子を含有している複素環式化合物とを含むエッチング液に銅を接触させ塩素イオンを除去する工程
D.上記塩素イオンを除去したエッチング液に基板を接触させることにより、ニッケル又はニッケル合金をエッチング除去する工程 - 以下の工程を含むことを特徴とする配線板の製造方法。
A.絶縁基材表面に銅箔を張り合わせた銅張り積層板に穴をあけ穴内壁及び銅箔表面に無電解銅めっきを行い、その銅表面にめっきレジストを形成する工程
B.露出した箇所にニッケル又はニッケル合金のめっきを行い、めっきレジストを除去した後、露出した銅箔のみをエッチング除去する工程
C.硝酸と過酸化水素を主成分とする酸性溶液に、添加剤としてカルボキシル基を含む有機酸と、環構成員として−NH−又は=N−の形で窒素原子を含有している複素環式化合物とを含むエッチング液に銅を接触させ塩素イオンを除去する工程
D.上記塩素イオンを除去したエッチング液に基板を接触させることにより、ニッケル又はニッケル合金のみをエッチング除去する工程 - 以下の工程を含むことを特徴とする配線板の製造方法。
A.絶縁基材表面に、第1の銅層と0.04〜1.5μmのニッケル又はニッケル合金の層と、第2の銅層を有する金属箔を第1の銅層が絶縁基材に接するように重ね加熱加圧して積層一体化する工程
B.前記積層板の第2の銅層のみをエッチング除去する工程
C.硝酸と過酸化水素を主成分とする酸性溶液に、添加剤としてカルボキシル基を含む有機酸と、環構成員として−NH−又は=N−の形で窒素原子を含有している複素環式化合物とを含むエッチング液に銅を接触させ塩素イオンを除去する工程
D.上記塩素イオンを除去したエッチング液に前記積層板を接触させることにより、ニッケル又はニッケル合金のみをエッチング除去する工程
E.その積層板に穴をあけ、穴内壁と露出した銅表面全面に無電解めっきを行い、必要な場合にはさらに電解めっきを行って、回路導体として必要な厚さを確保する工程
F.エッチングレジストを必要な回路の形状に形成し、露出した銅をエッチング除去する工程 - 以下の工程を含むことを特徴とする配線板の製造方法。
A.絶縁基材表面に、第1の銅層と0.04〜1.5μmのニッケル又はニッケル合金の層と、第2の銅層を有する金属箔を第1の銅層が絶縁基材に接するように重ね加熱加圧して積層一体化する工程
B.前記積層板の第2の銅層のみをエッチング除去し穴をあける工程
C.硝酸と過酸化水素を主成分とする酸性溶液に、添加剤としてカルボキシル基を含む有機酸と、環構成員として−NH−又は=N−の形で窒素原子を含有している複素環式化合物とを含むエッチング液に銅を接触させ塩素イオンを除去する工程
D.上記塩素イオンを除去したエッチング液に前記基板を接触させることにより、ニッケル又はニッケル合金のみをエッチング除去する工程
E.穴内壁と露出した銅表面全面に無電解めっきを行い、必要な場合にはさらに電解めっきを行って、回路導体として必要な厚さを確保する工程
F.エッチングレジストを必要な回路の形状に形成し、露出した銅をエッチング除去する工程
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1994
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