CN105008594A - 激光加工用铜箔、带有载体箔的激光加工用铜箔、覆铜层压体及印刷线路板的制造方法 - Google Patents

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松田光由
吉川和广
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Abstract

本发明的目的是提供激光加工性优异、可以良好地形成布线图案的激光加工用铜箔,带有载体箔的激光加工用铜箔,覆铜层压体及印刷线路板的制造方法。为了实现该目的,本发明的激光加工用铜箔在铜箔的表面设置难溶性激光吸收层,该难溶性激光吸收层具有对于铜蚀刻液的蚀刻性的同时,其蚀刻速度比铜箔慢,且吸收红外线激光。

Description

激光加工用铜箔、带有载体箔的激光加工用铜箔、覆铜层压体及印刷线路板的制造方法
技术领域
本发明涉及激光加工用铜箔,特别是,涉及适于印刷线路板的制造材料的激光加工用铜箔、带有载体箔的激光加工用铜箔、覆铜层压体及印刷线路板的制造方法。
背景技术
目前,随着电子设备及电器的功能强化、小型化,印刷线路板的多层化得到了推进。多层印刷线路板是经由绝缘层层合了3层以上的布线层,各布线层间用导通孔或贯穿孔等层间连接手段进行电连接的印刷线路板。作为印刷线路板的制造方法,已知有积层法(Build-up法)。所谓积层法是指在内层电路上经由绝缘层层合布线层,在进行层间连接的同时实现多层化的制造方法。例如,用改良半加成法(MSAP法)等形成超高精细的布线图案时,按照以下的步骤制造积层印刷线路板。首先,在具有内层电路的核心基板等上经由绝缘层层合铜箔后,通过激光加工等形成导通孔等,用化学镀法进行层间连接。随后,在种晶层(铜箔+化学镀层)上根据布线图案形成抗镀层,进行电镀后,通过蚀刻一并去除抗镀层和抗镀层下的种晶层。通过将以上的工序重复所需次数,可以得到具有所期望的布线层数的积层式多层印刷线路板。
近年,随着布线图案的精细化,用顶部口径在100μm以下的微导通孔进行层间连接的情况逐渐增多。作为这种微导通孔,通常用二氧化碳激光等并通过激光加工来进行开孔加工。此时,采用在铜箔上直接照射二氧化碳激光等后,同时对铜箔和绝缘层进行开孔的Cu直接法的情况居多。然而,铜对于二氧化碳激光等远红外线~红外线波长区域的激光的吸收率极低,因此,利用Cu直接法形成微导通孔时,事先需要进行黑化处理等用于提高铜箔表面的激光吸收率的前处理。
然而,对铜箔的表面实施了黑化处理时,铜箔的表面被蚀刻,从而导致铜箔的厚度降低的同时在厚度上出现波动的问题。因此,在去除种晶层时,需要根据种晶层的最厚的部分来设定蚀刻时间,从而导致难以形成直线性高、线宽良好的布线图案的问题。
另一方面,作为不需要激光加工时的前处理的技术,专利文献1中记载了一种在铜箔表面设置了以Sn和Cu为主体的合金层的铜箔。根据专利文献1,在相同室温、相同表面粗糙度的情况下,与Cu相比,Sn的激光吸收率高出2倍以上,因此,通过在铜箔表面设置以Sn和Cu为主体的合金层,无需实施黑化处理等前处理,在铜箔表面直接照射激光后即可以形成直径100μm的导通孔。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2001-226796号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而,就专利文献1记载的激光开孔加工用的铜箔而言,采用了在铜箔的表面通过蒸镀或电镀设置金属Sn层,随后,通过借助热的扩散处理在铜箔的表面形成Sn和Cu合金化的合金层的方法。因此,作为该合金层,可以认为在其厚度方向上Sn的含量分布不同,该铜箔的厚度方向上的蚀刻速度会出现波动。并且,该铜箔的最外层表面的Sn含量极高,可以认为专利文献1记载的铜箔具有自表层起依次为Sn层、Sn和Cu的合金层、铜层的3层结构。金属Sn层在针对一般性的铜箔的蚀刻液中没有溶解性,因此,采用该专利文献1记载的铜箔时,通过蚀刻难以溶解去除最外层表面。因此,采用专利文献1记载的铜箔时,在蚀刻处理的过程中,需要预先用可以溶解Sn的金属Sn层的蚀刻液来去除铜箔的最外层表面,随后蚀刻其下层,从而导致蚀刻工序变得繁琐。进而,专利文献1记载的Sn和Cu的合金层是通过热扩散而合金化的层,因此,可以认为厚度方向上的金属组成并不均匀,厚度方向上的蚀刻速度会产生波动。因此,存在着蚀刻过程中无法以均匀的厚度对铜箔进行蚀刻,铜箔的厚度产生波动的问题。再者,就该合金层的表面而言,可以认为在Sn含量高时,蚀刻速度变得比利用电镀铜形成的布线图案部慢。因此,去除种晶层时,布线图案部被更快地蚀刻掉,从而导致线宽变细,难以得到良好的布线图案的问题。
鉴于以上问题,本发明的目的在于提供激光加工性优异、能够良好地形成布线图案的激光加工用铜箔,带有载体箔的激光加工用铜箔,覆铜层压体及印刷线路板的制造方法。
解决问题的方法
本发明人进行了潜心研究,其结果,通过采用以下的激光加工用铜箔实现了上述目的。
本发明的激光加工用铜箔的特征在于,在铜箔的表面具有难溶性激光吸收层,该难溶性激光吸收层具有对于铜蚀刻液的蚀刻性的同时,其蚀刻速度比铜箔慢,且吸收红外线激光。
本发明的激光加工用铜箔中,所述难溶性激光吸收层优选为锡含量为25质量%以上50质量%以下的、通过电镀法形成的电解铜-锡合金层。
本发明的激光加工用铜箔中,所述难溶性激光吸收层的厚度优选在3μm以下。
本发明的激光加工用铜箔中,所述铜箔的厚度优选在7μm以下。
本发明的激光加工用铜箔中,在所述铜箔的另一侧的表面,优选具有粗糙化处理层及底漆树脂层中的至少任意一种。
本发明的带有载体箔的激光加工用铜箔的特征在于,在所述难溶性激光吸收层上具有可以剥离的载体箔。
本发明的覆铜层压体的特征在于,层合了所述激光加工用铜箔和绝缘层构成材料,并在所述红外线激光照射的一侧配置所述难溶性激光吸收层。
本发明的印刷线路板的制造方法的特征在于,对于经由绝缘层层合了激光加工用铜箔和其他的导体层的层压体,将红外线激光直接照射在难溶性激光吸收层上来形成层间连接用的导通孔,在去除导通孔内的胶渣的除胶渣工序和/或作为化学镀工序的前处理的微蚀刻工序中,将该难溶性激光吸收层从该铜箔的表面去除,其中,所述激光加工用铜箔在铜箔的表面具有激光吸收层,该激光吸收层具有对于铜蚀刻液的蚀刻性的同时,其蚀刻速度比铜箔慢,且吸收红外线激光。
发明的效果
作为本发明的激光加工用铜箔,激光加工性优异,且在随后的蚀刻处理中,在厚度方向上可以得到均匀的蚀刻速度。并且,可以利用二氧化碳激光对覆铜层压板的激光加工用铜箔进行直接开孔加工,无需实施用于提高激光吸收效率的黑化处理等前处理,通过削减工序可以削减总的制造成本。再者,难溶性激光吸收层可以作为抗蚀层发挥作用,因此,可以防止铜箔(层)的表面在布线图案形成前的各种蚀刻工序中溶解,铜箔(层)的厚度产生波动的问题。因此,能够以良好的蚀刻系数形成布线图案。
附图说明
图1是表示本发明的电解金属箔的锡含量和蚀刻速度关系的图。
图2是用于说明本发明的印刷线路板的制造方法的一个例子的图。
图3是用于评价实施例和比较例1中制作的、覆铜层压板中的电解铜箔的蚀刻性的图。
具体实施方式
以下,依次对本发明的激光加工用铜箔、带有载体箔的激光加工用铜箔、覆铜层压板及印刷线路板的制造方法的实施方式进行说明。
1、激光加工用铜箔
本发明的激光加工用铜箔的特征在于,在铜箔的表面具有难溶性激光吸收层,该难溶性激光吸收层具有对于铜蚀刻液的蚀刻性的同时,其蚀刻速度比铜箔慢,且吸收红外线激光。作为本发明的激光加工用铜箔,在印刷线路板的制造工序中,可以利用Cu直接法,无需实施黑化处理等前处理,对激光加工用铜箔的表面直接照射激光,通过激光加工来形成微导通孔等微孔。
这里,作为该难溶性激光吸收层,例如,优选为含有对红外线激光具有吸收性的红外线激光吸收性金属材料的铜层,通过在铜层内含有该红外线吸收性材料,对于铜蚀刻液的蚀刻速度可以变得比铜箔的蚀刻速度慢。作为该难溶性激光吸收层的具体例子,例如,可以列举通过电镀法形成的、含有25质量%以上50质量%以下的锡的电解铜-锡合金层。本实施方式中,作为难溶性激光吸收层主要采用该电解铜-锡合金层,以下,对采用该电解铜-锡合金层的实施方式进行说明。
1-1、电解铜-锡合金层
首先,对电解铜-锡合金层进行说明。锡与铜相比,对于具有远红外线~红外线波长区域的波长的激光(二氧化碳激光光等)的吸收率高。也就是说,可以使该电解铜-锡合金层作为激光吸收层来发挥作用,如上所述,可以省却利用Cu直接法进行开孔加工时的前处理。并且,本发明中,在开孔加工后、布线图案形成前进行的除胶渣工序或微蚀刻工序等实施的各种蚀刻处理中,电解铜-锡合金层还可以作为用于防止铜箔的表面被蚀刻的抗蚀层来发挥作用。作为该电解铜-锡合金层,在这些布线图案形成前进行的各种蚀刻处理中被蚀刻掉。然而,就溶解去除该电解铜-锡合金层的时机而言,可以根据其锡含量或厚度来进行控制。因此,在为了层间连接的化学镀工序的前阶段为止的期间,也可以在不使铜箔的表面溶解的前提下,只将电解铜-锡合金层溶解去除。因此,例如,在利用MSAP法形成布线图案时,可以在维持初始厚度的状态的铜箔上形成化学镀被膜,可以得到均匀的厚度的种晶层。
(1)锡含量
本发明中,用电解铜-锡合金层作为难溶性激光吸收层时,将该电解铜-锡合金层中的锡含量控制在25质量%以上,这是为了使其作为上述的抗蚀层发挥作用的缘故。如图1所示,电解铜-锡合金层中的锡含量低于25质量%时,电解铜-锡合金层的蚀刻速度变得比锡含量为0质量%的电解铜箔快。另一方面,电解铜-锡合金层中的锡含量在25质量%以上时,其蚀刻速度变得比不含有锡的通常的电解铜箔慢。因此,通过使该电解铜-锡合金层中的锡含量为25质量%以上,如上所述,可以使电解铜-锡合金层作为抗蚀层来发挥作用,在上述布线图案形成前实施的各种蚀刻处理中,可以防止铜箔溶解后铜箔的厚度产生波动的问题。此外,就本说明书记载的发明而言,涉及的是将铜-锡合金层中的铜和锡的总含量设为100质量%时的特定的锡质量%。
并且,电解铜-锡合金层由通过电镀法在铜箔的表面析出的铜锡合金构成,因此,在厚度方向上的金属组成均匀,可以使该电解铜-锡合金层的蚀刻速度在厚度方向上变均匀。因此,在上述布线图案形成前实施的各种蚀刻处理中,可以在厚度方向以均匀的速度溶解电解铜-锡合金层。如图1所示,锡的含量越大,蚀刻速度变得就越慢。因此,如上所述,通过调整该电解铜-锡合金层中的锡含量及厚度,可以在适宜的时机溶解去除电解铜-锡合金层。因此,例如,在为了层间连接的化学镀工序之前只将电解铜-锡合金层溶解掉,就可以在维持初始厚度的状态的铜箔的表面形成化学镀被膜。因此,例如,在利用MSAP法形成布线图案时,由于可以形成均匀的厚度的种晶层,在布线图案形成后的闪蚀工序等中去除种晶层时,种晶层在厚度方向上具有均匀的组成,因此,能够以均匀的蚀刻速度溶解去除种晶层。通过以上方式,可以形成蚀刻系数良好的布线图案。此外,不仅限于MSAP法,用减成法等包含蚀刻工序的方法形成布线图案时也是同样。也就是说,在激光开孔加工后的除胶渣工序等中,去除电解铜-锡合金层后可以露出维持初始厚度的状态的铜箔(层),因此,可以得到均匀的厚度的导体层,可以形成蚀刻系数良好的布线图案。
这里,将不含有锡的电解铜箔的蚀刻速度设为100时,锡含量超过50质量%的电解铜-锡合金箔的蚀刻速度小于3。因此,该电解铜-锡合金层中的锡含量超过50质量%时,对于铜蚀刻液的蚀刻速度变得过慢,从而在上述布线图案形成前实施的各种蚀刻处理过程中难以溶解去除电解铜-锡合金层。特别是,如图1所示,电解铜-锡合金层中的锡含量超过70质量%时,对于铜蚀刻液的电解铜-锡合金箔的蚀刻速度变为0μm,从而导致用一般的铜蚀刻液无法从铜箔的表面去除电解铜-锡合金层的问题。出现这些情况时,需要另外设置用于去除电解铜-锡合金层的蚀刻工序,因而并不优选。出于该观点,电解铜-锡合金层中的锡含量优选为45质量%以下,更优选为40质量%以下,进一步优选为35质量%以下。此时,将对于铜蚀刻液的电解铜箔的蚀刻速度设为100时,电解铜-锡合金箔的蚀刻速度分别为4(锡含量:45质量%)、13(锡含量:40质量%)、25(锡含量:35质量%)。因此,通过将电解铜-锡合金层中的锡含量控制在上述的优选范围,在上述布线图案形成前实施的各种蚀刻处理中容易去除电解铜-锡合金层。
另一方面,锡含量低于25质量%时,对于铜蚀刻液的电解铜-锡合金箔的蚀刻速度变得比不含有锡的铜箔的蚀刻速度快,因此,为了使其作为抗蚀层来发挥作用,需要使电解铜-锡合金层的厚度变厚,从而导致通过蚀刻被去除的铜量增多,由经济性的角度来看并不优选。其中,图1所示的蚀刻速度是制作锡含量(质量%)不同的电解铜-锡合金箔(厚度:3μm),将各电解铜-锡合金箔在硫酸-过氧化氢类蚀刻液中浸渍30秒,水洗、干燥后,通过观察剖面来测定厚度,进而由蚀刻后减少的厚度求出的单位时间的蚀刻量(μm)的值。此外,这里提到的锡含量可以用以下的方法进行测定。对于具有“铜箔/电解铜-锡合金层”的层结构的激光加工用铜箔,将作为试样的激光加工用铜箔全部溶解了的溶液用ICP分析法、荧光X射线装置、滴定定量法等测定全部铜含量后,从该全部铜含量中扣除“由铜箔的剖面厚度换算出的铜量”,从而根据所算出的“电解铜-锡合金层中含有的铜量”和“全部溶解液中的锡含量”来算出锡含量(质量%)。并且,预先通过剖面观察等掌握了铜箔的厚度时,可以用荧光X射线膜厚测定仪对定义为二层箔的箔进行组成分析,从而算出电解铜-锡合金层中的锡含量(质量%)。
(3)电解铜-锡合金层的厚度
对于电解铜-锡合金层的厚度,可以根据该激光加工用铜箔的厚度及用途设定为适宜并恰当的值。但考虑到在布线图案形成前的适宜阶段需要利用蚀刻来溶解去除该电解铜-锡合金层等,优选为3μm以下,更优选为2μm以下。另一方面,该电解铜-锡合金层的厚度低于0.1μm时,难以实现所谓提高激光的吸收率的目的的同时,会出现在布线图案形成前实施的各种蚀刻处理中无法使该电解铜-锡合金层作为铜箔的抗蚀层来发挥作用的问题。因此,出于该观点,电解铜-锡合金层的厚度优选为0.3μm以上,更优选为0.5μm以上。并且,如上所述,对于铜蚀刻液的蚀刻速度因该电解铜-锡合金层中的锡含量而产生变化,因此,作为该电解铜-锡合金层的厚度,优选根据其锡含量来设定在适宜并恰当的值。
(4)铜蚀刻液
本发明中,作为铜蚀刻液,只要是作为针对铜的蚀刻液通常使用的蚀刻液,就可以没有特别限定地使用。例如,可以使用氯化铜类蚀刻液、氯化铁类蚀刻液、硫酸-过氧化氢水类蚀刻液、过硫酸钠类蚀刻液、过硫酸铵类蚀刻液、过硫酸钾类蚀刻液等各种的铜蚀刻液。
1-2、铜箔
其次,对铜箔进行说明。本发明中,所谓铜箔是指铜的含量在99质量%以上的金属箔,且除了不可避免的杂质以外不含有锡的不含锡铜箔。该铜箔可以是电解铜箔及压延铜箔中的任意一种。但考虑到经济性及生产效率,更优选为电解铜箔。
作为该铜箔,在制造多层印刷线路板时,是粘合在绝缘层构成材料上后构成种晶层的一部分等的层。对于该铜箔的厚度,可以设定在与一般的作为印刷线路板材料市售的铜箔相同的厚度。然而,例如,利用MSAP法或减成法等包含蚀刻工序的方法形成布线图案时,出于获得更好的蚀刻系数的观点,该铜箔优选为薄的、7μm以下的铜箔。特别是,用该激光加工用铜箔并利用MSAP法形成布线图案时,出于所谓以良好的蚀刻系数形成更为精细的布线图案的观点,该铜箔的厚度更优选为3μm以下的极薄电解铜箔,进一步优选为2μm以下。其中,该铜箔的厚度为7μm以下时,为了避免在操作时出现褶皱、破裂等问题,优选以后述的带有载体箔的激光加工用铜箔的形式进行使用。
并且,出于所谓使蚀刻系数变良好的观点,该铜箔的与层间绝缘层粘合一侧的面、即、与设置电解铜-锡合金层的面相反一侧的面(以下,称之为粘合面)优选为平滑的面。具体地说,该粘合面的表面粗糙度(Rzjis)优选为3μm以下,更优选为2μm以下。其中,在该铜箔的粘合面设置有以下说明的粗糙化处理层时,所谓该粘合面的表面粗糙度则是指形成粗糙化处理层后的粘合面的表面粗糙度。
1-3、粗糙化处理层
本发明的激光加工用铜箔中,可以在铜箔的粘合面、即、在与设置上述电解铜-锡合金层的面相反一侧的面设置粗糙化处理层。通过在铜箔的粘合面设置粗糙化处理层,可以提高铜箔与绝缘层的密合性。作为粗糙化处理层,可以利用在铜箔的表面(粘合面)附着形成微细金属粒的方法、用蚀刻法形成粗糙化表面的方法等形成。就用于形成粗糙化处理层的方法而言,只要可以物理性地提高铜箔与绝缘层的密合性,就可以采用任意的方法,可以采用现有已知的粗糙化处理有关的各种方法。
1-4、底漆树脂层
本发明的激光加工用铜箔中,在铜箔的上述粘合面可以设置底漆树脂层。本发明中,所谓底漆树脂层是对铜箔和绝缘层构成材料两者具有良好的密合性的粘合剂层。例如,作为底漆树脂层,可以是由含有环氧树脂、芳香族聚酰胺树脂的树脂组合物构成的层。通过将该底漆树脂层设置在铜箔的粘合面,可以使铜箔与绝缘层构成材料良好地粘合。
作为底漆树脂层的厚度,只要可以提高铜箔与绝缘层构成材料的密合性,就没有特别的限定,例如,可以控制在0.5μm以上10μm以下的范围内。此外,在铜箔的粘合面可以同时设置有粗糙化处理层和底漆树脂层。
1-5、激光加工用铜箔的制造方法
本发明的激光加工用铜箔中,难溶性激光吸收层为上述的电解铜-锡合金层时,例如,只要用含有铜离子和锡离子的电解液,可以得到在上述铜箔上通过电镀法层合了锡含量为25质量%以上、50质量%以下的电解铜-锡合金层的激光加工用铜箔,对其制造方法就没有特别的限定。并且,无需多言,除了上述的粗糙化处理层、底漆树脂层以外,在铜箔的粘合面上也可以根据需要设置防锈处理层、硅烷偶联处理层等各种表面处理层。
2、带有载体箔的激光加工用铜箔
其次,对本发明的带有载体箔的激光加工用铜箔(以下,称之为带有载体箔的激光加工用铜箔)进行说明。作为该带有载体箔的激光加工用铜箔,在上述激光加工用铜箔的难溶性激光吸收层上具有可以剥离的载体箔,是按照载体箔/剥离层/激光加工用铜箔(难溶性激光吸收层/铜箔)的形式层合了各层的铜箔。该带有载体箔的激光加工用铜箔中,除了载体箔相关的构成以外,可以采用与上述的激光加工用铜箔相同的构成,因此,这里只对载体箔相关的构成进行说明。
2-1、载体箔
载体箔是在激光加工用铜箔上以可以剥离的方式设置的金属箔,激光加工用铜箔为如上所述的7μm以下厚度的极薄铜箔时,通过用载体箔对激光加工用铜箔进行支持,可以防止褶皱或破裂等,提高其操作性能。对于构成载体箔的材料没有特别的限定,但为了在载体箔上经由剥离层并通过电沉积来形成上述电解铜-锡合金层及铜箔,优选具有导电性的金属材料。例如,可以采用铜箔、铜合金箔、铝箔、在铝箔的表面设置了铜或锌等金属镀层的复合箔、不锈钢箔、表面涂布了金属的树脂薄膜等。这些材料中,铜箔适于用作为载体箔。将铜箔用作为载体箔时,将载体箔从激光加工用铜箔剥离后,可以将该载体箔作为铜原料进行再利用,从资源保护的观点来看是优选的。
对于载体箔的厚度没有特别的限定,例如,可以在5μm以上100μm以下。载体箔的厚度低于5μm时,载体箔的厚度薄,无法实现所谓提高7μm以下厚度的极薄激光加工用铜箔的操作性能的载体箔原有的目的,因而不优选。并且,从资源保护的观点等出发,载体箔的厚度优选为100μm以下,35μm以下的厚度也是适宜的。
2-2、剥离层
作为该带有载体箔的激光加工用铜箔,是所谓的可剥离型的带有载体箔的激光加工用铜箔。就剥离层而言,要求通过手工即可以简单地从激光加工用铜箔上剥离载体箔的同时,也要求在载体箔被剥离之前的期间以适宜的密合强度与载体箔和激光加工用铜箔密合。作为这种剥离层,例如,可以列举由无机试剂构成的无机剥离层、由有机试剂构成的有机剥离层。
(1)无机剥离层
作为构成无机剥离层的无机试剂,例如,可以从铬、镍、钼、钽、钒、钨、钴及它们的氧化物中选出一种、或选出二种以上混合使用。
(2)有机剥离层
作为构成有机剥离层的有机试剂,例如,可以从含氮有机化合物、含硫有机化合物、羧酸中选出一种、或选出二种以上混合使用。剥离层可以是无机剥离层及有机剥离层中的任意一种,但出于所谓载体箔的剥离特性稳定的观点,优选有机剥离层。
作为含氮有机化合物、含硫有机化合物、羧酸,更具体地说,优选采用以下的化合物。作为含氮化合物,例如,可以列举邻三唑类、氨基三唑类、咪唑类、它们的盐或衍生物等。特别是,可以列举邻三唑类的羧基苯并三唑、氨基三唑类的3-氨基-1H-1,2,4-三氮唑、三唑衍生物的N’,N’-双(苯并三唑基甲基)脲。可以用它们中的任意一种以上来形成由含氮化合物构成的有机剥离层。
作为含硫化合物,例如,可以列举噻唑、巯基苯并噻唑、二硫化二苯并噻唑、巯基苯并噻唑的环己胺盐、巯基苯并噻唑的二环己胺盐、三聚硫氰酸及2-巯基苯并咪唑等。用含硫化合物形成有机剥离层时,在这些中特别优选使用巯基苯并噻唑及三聚硫氰酸。
作为羧酸类,例如,可以列举高分子量羧酸。在高分子量羧酸中,特别优选长链烃的单羧酸的脂肪酸。脂肪酸可以是饱和脂肪酸,但特别优选使用油酸、亚麻酸等不饱和脂肪酸。
(3)剥离层的厚度
剥离层的厚度优选为100nm以下,更优选为50nm以下。就所谓的可剥离型的带有载体箔的铜箔而言,通常,在载体箔的表面设置剥离层后,通过电解等方法并经由剥离层在载体箔上使铜析出来形成电解铜箔。此时,如果剥离层的厚度超过100nm,特别是在有机类剥离层的情况,在该剥离层上难以形成电解铜箔。并且,与此同时,载体箔与电解铜箔的密合强度降低。因此,剥离层的厚度优选为100nm以下。只要可以形成均匀的厚度的剥离层,剥离层的厚度的下限值就没有特别的限定。但低于1nm时,难以以均匀的厚度形成剥离层,厚度会产生波动。因此,剥离层的厚度优选为1nm以上,更优选为2nm以上。
2-3、耐热金属层
作为该带有载体箔的激光加工用铜箔,也优选在载体箔与剥离层之间、或剥离层与激光加工用铜箔的电解铜-锡合金层之间形成耐热金属层,从而形成载体箔/耐热金属层/剥离层/激光加工用铜箔的层结构、或载体箔/剥离层/耐热金属层/激光加工用铜箔的层结构。
2-4、带有载体箔的激光加工用铜箔的制造方法
对于带有载体箔的激光加工用铜箔的制造方法没有特别的限定。例如,在载体箔的表面形成剥离层后,经由剥离层在载体箔上使上述电解铜-锡合金层、铜箔电解析出等,只要可以得到上述结构的带有载体箔的激光加工用铜箔,就可以采用任意的方法来制造。
2-5、带有载体箔的激光加工用铜箔的电解铜-锡合金层的锡含量的测定方法
作为带有载体箔的激光加工用铜箔,具有“载体箔/剥离层/电解铜-锡合金层/铜箔”的层结构。因此,为了进行电解铜-锡合金层的锡含量的测定,优选采用以下的方法。就本发明的带有载体箔的激光加工用铜箔而言,剥离载体箔后形成“剥离层/电解铜-锡合金层/铜箔”的层结构。进而,此时的剥离层由上述的成分构成,因而不会对电解铜-锡合金层的锡含量的测定造成影响。从而,对于“剥离层/电解铜-锡合金层/铜箔”的层结构的试样全部溶解了的溶液,可以用ICP分析法、荧光X射线装置、滴定定量法等测定全部铜含量,从该全部铜含量中扣除“由铜箔的剖面厚度换算的铜量”后,基于所算出的“电解铜-锡合金层中含有的铜量”和“溶解液中的锡含量”来算出锡含量(质量%)。并且,预先通过剖面观察等掌握了铜箔的厚度时,可以用荧光X射线膜厚测定仪对定义为二层箔的箔进行组成分析,从而算出电解铜-锡合金层中的锡含量(质量%)。
3、覆铜层压体
其次,对本发明的覆铜层压体进行说明。本发明的覆铜层压体的特征在于,层合了上述激光加工用铜箔和绝缘层构成材料,并将上述难溶性激光吸收层配置在受所述红外线激光照射的一侧。即,作为本发明的覆铜层压体,只要是层合了绝缘层构成材料和上述激光加工用铜箔,并具有依次层合了绝缘层构成材料/铜箔/难溶性激光吸收层(电解铜-锡合金层)的层结构的层压体,就可以是任意的形式。并且,只要可以得到该覆铜层压体,就对其制造方法没有特别的限定。例如,在所谓B阶段的绝缘树脂基材或绝缘树脂层上层合上述激光加工用铜箔或带有载体箔的铜箔的铜箔侧后,通过加热加压可以得到在绝缘树脂基材或绝缘树脂层上层合了激光加工用铜箔的覆铜层压体。此外,采用带有载体箔的激光加工用铜箔时,可以将载体箔在适宜的阶段去除。
4、印刷线路板的制造方法
其次,对本发明的印刷线路板的制造方法进行说明。这里,参照图2,以用本发明的激光加工用铜箔10、并通过MSAP法形成布线图案的情况作为例子进行说明。此外,就这里使用的激光加工用铜箔10而言,具有底漆树脂层11/铜箔(电解铜箔层)12/电解铜-锡合金层13(难溶性激光吸收层)的层结构,并在铜箔12的粘合面没有设置粗糙化处理层。并且,以下对制造经由绝缘层层合了3层以上的布线层的多层印刷线路板的方法进行说明。但本发明的印刷线路板的制造方法并不局限在多层印刷线路板的制造方法,也能够适用于制造两面印刷布线时。
首先,在内层电路30(其他的导体层)上,经由所谓B阶段的绝缘层构成材料20,在粘合面上层合上述带有载体箔的激光加工用铜箔10的粘合面侧。随后,通过加热加压,将绝缘层构成材料20分别与内层电路30及激光加工用铜箔10密合,从而得到图2(a)所示的层压体。
其次,在最外层的电解铜-锡合金层13的表面,利用二氧化碳激光等直接照射红外线激光,从而形成以内层电路30的导体图案部30a作为底部的微导通孔40(参照图2(b))。
形成微导通孔40后,进行用除胶渣液去除在微导通孔40的底部残留的胶渣的除胶渣工序(参照图2(c))。在除胶渣工序中,将层压体100浸渍在溶胀液中后,浸渍在所谓的除胶渣液(例如,碱性高锰酸水溶液等)中,去除胶渣后,浸渍在中和液(还原剂)中,进行还原并去除高锰酸钾的中和处理。
接着,进行作为化学镀工序的前处理的微蚀刻工序。在微蚀刻工序中,用微蚀刻液(例如,硫酸-过氧化氢蚀刻液或过硫酸铵类水溶液等)去除在微导通孔40的孔周围附着的飞溅物等。并且,在微导通孔40的底部残留有胶渣时,去除该胶渣(参照图2(d))。
在这些除胶渣工序及微蚀刻工序中,该层压体100的表面与中和液、或微蚀刻液等对铜具有蚀刻性的处理液接触。作为该电解铜-锡合金层13,具有对于铜蚀刻液的蚀刻性,因而在这些工序中其表面被蚀刻。对于铜蚀刻液的蚀刻速度因该电解铜-锡合金层13的厚度或锡含量而产生变化,因此,通过调整这些可以控制溶解该电解铜-锡合金层13的时机。例如,在微蚀刻工序中,需要对铜箔12的表面进行清洗时等,优选通过调整该电解铜-锡合金层13的厚度或材质等,在除胶渣工序中完全地溶解去除该电解铜-锡合金层13。另一方面,需要将铜箔12的厚度维持在初始的厚度时,可以在除胶渣工序中不使电解铜-锡合金层13完全溶解而是留有残余,进而在随后的微蚀刻工序中完全地溶解去除该电解铜-锡合金层13。就溶解去除该电解铜-锡合金层13的时机而言,可以根据该印刷线路板所要求的特性等来设定适宜并恰当的时机。
进而,通过化学镀工序,在微导通孔40的孔内部和铜箔层12上形成化学镀被膜,从而进行层间连接(图示略)。随后,在种晶层(铜箔+化学镀被膜)上设置抗镀层后,通过电镀法形成布线图案的同时,在导通孔内部进行电镀填充。随后,通过闪蚀处理去除抗镀层的同时,去除抗镀层下方的种晶层。此外,图2中省略了化学镀工序以后的工序的图示。并且,以下省略了各构成要素的符号。
如上所述,根据本发明的激光加工用铜箔,无需进行黑化处理等用于提高激光吸收率的前处理,可以直接照射激光来进行开孔加工。因此,可以减少布线图案形成前的蚀刻处理的次数。并且,根据本发明,在铜箔的表面具有电解铜-锡合金层等难溶性激光吸收层,因而在激光开孔加工后、布线图案形成前实施的各种蚀刻处理中可以防止铜箔的表面被蚀刻的问题。此外,如上所述,采用电解铜-锡合金层作为难溶性激光吸收层时,通过适宜调整其锡含量或该电解铜-锡合金层的厚度,可以控制溶解去除电解铜-锡合金层的时机。在图2所示的例子中,示出了电解铜-锡合金层中的锡含量较多、电解铜-锡层在除胶渣工序中不溶解的情况。然而,并不局限在图示的例子,也可以根据该印刷线路板所要求的特性等调整电解铜-锡合金层中的锡量或厚度后,在除胶渣工序中溶解去除电解铜-锡合金层。
以下,示出实施例来更为具体地说明本发明。此外,本发明并不受以下的实施例的限定。
实施例
本实施例中,用以下所述的方法制作带有载体箔的激光加工用铜箔,随后制作覆铜层压体,进行利用二氧化碳激光的激光开孔加工性评价的同时,对在印刷线路板的制造工序中的、布线图案形成前实施的蚀刻处理中使用的铜箔(电解铜箔层)的厚度进行了波动评价。以下,依次进行阐述。此外,评价的方法等在以下进行说明。
[带有载体箔的激光加工用铜箔的制作]
本实施例中,通过以下的工序A~工序E制作了带有载体箔的激光加工用铜箔。
工序A:用一面侧的表面粗糙度(Rzjis)为0.6μm的厚度18μm的电解铜箔作为载体箔,通过以下方式在载体箔的表面形成了剥离层。此外,作为表面粗糙度(Rzjis),是依据JIS B 0601,并通过使用了顶端曲率半径为2μm的金刚石触针的触针式表面粗糙度测定仪测定的值。
将该载体箔在游离硫酸浓度为150g/L、铜浓度为10g/L、羧基苯并三唑浓度为800ppm、液温30℃的含有羧基苯并三唑的稀硫酸水溶液中浸渍了30秒。随后,取出载体箔,从而将在载体箔的表面附着的污染成分酸洗去除的同时,使羧基苯并三唑吸附在表面,在载体箔的表面形成剥离层,从而得到了具有剥离层的载体箔。
工序B:其次,在含金属成分的电解液中,将具有该剥离层的载体箔进行阴极分极,在剥离层的表面形成耐热金属层,从而得到了具有耐热金属层和剥离层的载体箔。这里,作为镍电解液,采用含有硫酸镍(NiSO4·6H2O)330g/L、氯化镍(NiCl2·6H2O)45g/L、硼酸30g/L的浴pH为3的瓦兹浴,在液温45℃、阴极电流密度2.5A/dm2进行电解,在剥离层的表面形成厚度0.01μm的镍层,从而制作了具有耐热金属层和剥离层的载体箔。
工序C:其次,在具有下述组成的铜-锡镀浴中,在下述电解条件将具有该耐热金属层和剥离层的载体箔进行阴极分极,从而在耐热金属层的表面形成了厚度0.7μm的电解铜-锡合金层。
(铜-锡镀浴的组成及电解条件)
CuSO4·5H2O:157g/L(换算成Cu为40g/L)
SnSO4:127g/L(换算成Sn为70g/L)
C6H11O7Na:70g/L
游离H2SO4:70g/L
液温:35℃
阴极电流密度:30A/dm2
工序D:其次,将具有电解铜-锡合金层等的载体箔在下述组成的铜镀浴中、在下述条件进行阴极分极,在电解铜-锡金属层的表面形成厚度2μm的电解铜箔,从而得到了本发明的带有载体箔的激光加工用铜箔。
(铜镀浴的组成及电解条件)
CuSO4·5H2O:255g/L(换算成Cu为65g/L)
游离H2SO4:150g/L
液温:45℃
阴极电流密度:15A/dm2
工序E:本实施例中,进一步在上述带有载体箔的激光加工用铜箔的电解铜箔侧一面形成锌-镍合金防锈层后,实施电解镀铬处理、氨基类硅烷偶联剂处理,从而得到了带载体箔的表面处理激光加工用铜箔。
该带有载体箔的激光加工用铜箔中,电解铜-锡合金层中的锡含量为27.5质量%。实施例的锡含量按以下的方法进行了测定。即,将在载体箔的表面形成剥离层、在该剥离层的表面形成耐热金属层、在该耐热金属层的表面形成电解铜-锡合金层的阶段的铜箔用作为电解铜-锡合金层中的锡含量测定试样。随后,将该试样的电解铜-锡合金层从载体箔剥离,用荧光X射线膜厚测定仪XDAL-FD(Fischer Instruments公司制)进行箔的组成分析,从而算出了电解铜-锡合金层中的锡含量(质量%)。此外,在以下的比较例中,也用同样的方法进行了锡含量的测定。
[覆铜层压板的制作]
用上述的带有载体箔的激光加工用铜箔,在电解铜箔的粘合面,通过热压加工贴合了作为绝缘树脂层构成材料的厚度100μm的FR-4的半固化片。随后,利用剥离层将带有载体箔的激光加工用铜箔的载体箔剥离,去除载体箔后得到了覆铜层压板。
比较例
比较例1
比较例1中,除了不设置电解铜-锡合金层以外,与实施例相同地制作了可剥离型的带有载体箔的电解铜箔。随后,用该带有载体箔的电解铜箔,与实施例相同地制作了覆铜层压板。
比较例2
比较例2中,除了在工序C中,在下述组成的铜-锡镀浴中,将载体箔在下述电解条件进行阴极分极,在载体箔上经由剥离层及耐热金属层形成厚度0.7μm的电解铜-锡合金层以外,与实施例相同地制作了带有载体箔的电解铜箔。随后,用该带有载体箔的电解铜箔,与实施例相同地制作了覆铜层压板。
(铜-锡镀浴的组成及电解条件)
CuSO4·5H2O:79g/L(换算成Cu为20g/L)
SnSO4:72g/L(换算成Sn为40g/L)
H2SO4:70g/L
液温:45℃
阴极电流密度:15A/dm2
该带有载体箔的电解铜箔中,电解铜-锡合金层中的锡含量为12.9质量%。
比较例3
比较例3中,用比较例1的带有载体箔的电解铜箔,用与实施例相同的方法制作了覆铜层压板。随后,在该覆铜层压板的铜箔的表面,用市售的化学镀锡液形成了0.4μm厚度的金属锡层。随后,将该形成了金属锡层的覆铜层压板在200℃×30分钟的条件进行加热处理,诱发电解铜箔的铜成分与金属锡层的锡成分之间的相互扩散,从而得到了在该铜箔的表层具有以锡-铜为主体的扩散合金层的覆铜层压板。
[评价]
1、评价方法
(1)激光开孔加工性的评价
用上述实施例及比较例中制作的各覆铜层压板,在激光开孔加工性能的评价中采用了二氧化碳激光。作为此时的利用二氧化碳激光的开孔加工条件,在加工能量6.9mJ、脉冲宽度16μsec.、光束直径120μm的条件进行。
(2)铜箔的厚度的波动评价
用上述实施例及比较例中制作的各覆铜层压板,进行与印刷线路板的制造过程中通常实施的除胶渣工序及微蚀刻工序相同的处理,对各工序前后的铜箔的厚度变化进行了评价。
除胶渣工序:首先,在除胶渣工序中,进行溶胀处理(溶胀液:Rohm&Haas公司制MLB-211、液温:75℃、处理时间:15分钟)、利用高锰酸钾的碱性水溶液的氧化处理(氧化处理液:Rohm&Haas公司制MLB-213、液温:80℃、处理时间:15分钟)、中和处理(中和处理液:Rohm&Haas公司制MLB-216、液温:40℃、处理时间:5分钟)的各处理,随后进行水洗、干燥后,通过剖面观察测定了厚度。
微蚀刻工序:其次,在微蚀刻工序中,将除胶渣工序后的各覆铜层压板在硫酸-过氧化氢类蚀刻液(三菱瓦斯化学株式会社制CPE800)中、在液温30℃的条件浸渍60秒,水洗、干燥后,通过剖面观察测定了厚度。此外,剖面观察时使用了Keyence公司制的VE-9800。
2、评价结果
(1)激光开孔加工性的评价
表1中,示出了对各覆铜层压板在上述加工条件形成了导通孔时的顶部口径。这里,如图2(b)所示,所谓顶部口径是指导通孔的开口径。如表1所示,对于实施例、比较例2及比较例3中制作的覆铜层压板来说,可以确认将含有锡的电解铜-锡合金层作为最外层,在该电解铜-锡合金层上照射激光,因而无需实施黑化处理等用于提高激光吸收率的前处理,通过激光加工即可进行开孔。并且,对于比较例1中制作的覆铜层压板来说,可以确认通过激光加工无法直接开孔,不实施黑化处理等某种用于提高激光吸收率的前处理时,通过激光加工无法形成微导通孔。
另一方面,就比较例3的电解铜箔而言,微导通孔的顶部口径为99.5μm,如果只考虑顶部口径,比较例3的电解铜箔具有与实施例及比较例2同等的激光开孔加工性。然而,就比较例3的电解铜箔而言,其表面具有使利用化学镀法形成的金属锡层热扩散,从而使铜和锡相互扩散而得到的扩散合金层。在该扩散合金层中,厚度方向上的锡的分布不均匀,越接近表面,锡的分布越多。因此,在该扩散合金层上照射激光时,熔点低的锡溶融后易于生成飞溅物,导致在导通孔的周围附着的飞溅物的量增多。因此,通过微蚀刻工序等无法充分地去除孔周围的飞溅物,微蚀刻工序后飞溅物也会在孔周围残留并形成突起部。此时,想要通过化学镀工序实现层间连接时,在该突起部可能会出现异常析出,因而不优选。
表1
激光加工性 顶部口径(μm)
实施例 94.0
比较例1 ×(需要前处理) -
比较例2 82.5
比较例3 99.5
(2)铜箔的厚度的波动评价
其次,图3示出了表示实施例和比较例1的覆铜层压板的剖面的FIB-SIM图像。如图3所示,就实施例中制作的覆铜层压板而言,在2μm厚度的电解铜箔层上具有0.7μm的电解铜-锡合金层。对于该覆铜层压板,如上所述,进行了除胶渣工序时,电解铜-锡合金层的表面溶解,电解铜-锡合金层的厚度减少了0.21μm。其次,对于该覆铜层压板,如上所述,实施了微蚀刻工序时,电解铜-锡合金层的表面溶解,电解铜-锡合金层的厚度减少了0.38μm。由此,电解铜-锡合金层虽然在除胶渣工序及微蚀刻工序中被溶解,但由于存在该电解铜-锡合金层,铜箔的厚度没有发生变化,可以维持初始的厚度(2μm)。相对于此,就比较例1中制作的覆铜层压板而言,在电解铜箔层上不具有电解铜-锡合金层,因此,除胶渣工序时减少了0.10μm,微蚀刻工序时减少了1.03μm的厚度。并且,实施例中,电解铜-锡合金层中的锡含量为27.5质量%,如图1所示,与不含有锡的电解铜箔相比,蚀刻速度慢。因此,与实施例的覆铜层压板相比,比较例1的覆铜层压板的蚀刻量也变大,铜箔的厚度产生波动的可能性加大。
另一方面,虽然省略了图示,但比较例2的覆铜层压板具有锡含量为12.9质量%的电解铜-锡合金层,如图所示,该电解铜-锡合金层的蚀刻速度要比不含有锡的电解铜箔的蚀刻速度快。因此,就比较例2的覆铜层压板而言,在电解铜箔层的表面虽然具有电解铜-锡合金层,但除胶渣工序中的蚀刻量为0.20μm,微蚀刻工序中的蚀刻量为1.25μm,在该情形下电解铜箔层的表面也被溶解,电解铜箔层的厚度会出现波动。
并且,就比较例3中制作的覆铜层压板而言,如上所述,以锡-铜作为主体的扩散合金层具有锡层和锡铜扩散合金层的二层结构。因此,对于金属锡层和锡铜扩散合金层来说,对于蚀刻液的各自的蚀刻速度不同。特别是,就最外层的金属锡层而言,用针对铜箔的一般的蚀刻处理液难以溶解(参照图1)。因此,将除胶渣工序及微蚀刻工序后的蚀刻量进行合计时仅为0.05μm,起到了作为抗蚀层的作用,但在随后的布线图案形成后的闪蚀工序中,难以通过蚀刻将种晶层去除。并且,就该铜箔而言,蚀刻速度在金属锡层、锡铜扩散合金层、电解铜箔层的各层是不同的,从而难以在厚度方向上均匀地进行蚀刻。再者,采用针对铜箔的一般的蚀刻处理液时,与最外层的金属锡层相比,通过电镀铜形成的布线图案部的蚀刻速度更快。因此,导致蚀刻系数降低,难以以良好的线宽形成布线图案的问题。
相对于此,根据实施例的覆铜层压板,可以在除胶渣工序及微蚀刻工序中溶解去除电解铜-锡合金层,因此,去除种晶层时可以去除电解铜箔层、和在该电解铜箔层上形成的化学镀铜被膜。由于这些均是铜层,在蚀刻速度上不会产生大的差异。并且,与通过电镀铜形成的布线图案部的蚀刻速度相比也不会出现大的差异。因此,根据本发明的激光加工用铜箔,能够以良好的蚀刻系数形成布线图案。
工业实用性
如上所述,作为本发明的激光加工用铜箔,激光加工性优异,且在随后的蚀刻处理中,在厚度方向上可以得到均匀的蚀刻速度。并且,可以利用二氧化碳激光对覆铜层压板的激光加工用铜箔进行直接开孔加工,无需实施用于提高激光吸收效率的黑化处理等前处理,通过削减工序可以削减总的制造成本。再者,电解铜-锡合金层可以作为抗蚀层发挥作用,因此,可以避免铜箔的表面在布线图案形成前的各种蚀刻工序中溶解,铜箔的厚度产生波动的问题。并且,去除种晶层时只需将铜箔部分溶解去除即可,因此,能够以良好的蚀刻系数形成布线图案。

Claims (8)

1.一种激光加工用铜箔,其特征在于,在铜箔的表面具有难溶性激光吸收层,该难溶性激光吸收层具有对于铜蚀刻液的蚀刻性的同时,其蚀刻速度比铜箔慢,且吸收红外线激光。
2.如权利要求1所述的激光加工用铜箔,其中,所述难溶性激光吸收层是锡含量为25质量%以上50质量%以下的、通过电镀法形成的电解铜-锡合金层。
3.如权利要求1或2所述的激光加工用铜箔,其中,所述难溶性激光吸收层的厚度在3μm以下。
4.如权利要求1~3中任意一项所述的激光加工用铜箔,其中,所述铜箔的厚度在7μm以下。
5.如权利要求1~4中任意一项所述的激光加工用铜箔,其中,在所述铜箔的另一侧的表面,具有粗糙化处理层及底漆树脂层中的至少任意一种。
6.一种带有载体箔的激光加工用铜箔,其特征在于,在权利要求1~5中任意一项所述的激光加工用铜箔的所述难溶性激光吸收层上,具有可以剥离的载体箔。
7.一种覆铜层压体,其特征在于,层合了权利要求1~5中任意一项所述的激光加工用铜箔和绝缘层构成材料,并在所述红外线激光照射的一侧配置所述难溶性激光吸收层。
8.一种印刷线路板的制造方法,其特征在于,对于经由绝缘层层合了激光加工用铜箔和其他的导体层的层压体,将红外线激光直接照射在难溶性激光吸收层上来形成层间连接用的导通孔,在去除导通孔内的胶渣的除胶渣工序和/或作为化学镀工序的前处理的微蚀刻工序中,将该难溶性激光吸收层从该铜箔的表面去除,
其中,所述激光加工用铜箔在铜箔的表面具有激光吸收层,该激光吸收层具有对于铜蚀刻液的蚀刻性的同时,其蚀刻速度比铜箔慢,且吸收红外线激光。
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