CN106574389B - 铜箔、覆铜层压板以及基板 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铜箔，其在表面形成有多个突起，集肤深度d(m)＝√(1/(σ·μ·π·f))(其中，σ：导电率(S/m)，μ：磁导率(H/m)，f：电信号中所包括的频率(Hz))时，f≥5GHz，将上述突起的高度设为h(μm)，将该突起的h/2高度位置处的宽度设为w(μm)时，h/d≥1的上述突起于每5μm长度的平均个数为1个以上，并且h/d≥1的上述突起中80％以上的上述突起符合w≥0.1μm且w/d<‑0.1h/d+1.4。

Description

铜箔、覆铜层压板以及基板

技术领域

本发明涉及一种与树脂基材的密合性优异，高频信号的传输特性也优异的铜箔等。

背景技术

近年来，伴随电子组件的小型化和高性能化，一般会使用小型且高密度的印刷电路板。此种印刷电路板是于绝缘性树脂基材表面配置电路形成用铜箔，一体化而形成覆铜层压板，由该覆铜层压板制造而成。通过对铜箔施以掩模图案并蚀刻，从而在覆铜层压板上形成电路图案。

铜箔与树脂基材通过加热、加压形成为一体，但需要规定以上的密合性。作为确保此种密合性的方法，一般采用对铜箔实施规定的表面粗化处理的方法(例如专利文献1～3)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开平7-231152号公报

专利文献2：日本专利特开2006-210689号公报

专利文献3：日本专利第5204908号公报

发明内容

(一)发明要解决的问题

专利文献1的方法通过相对于树脂基材的固着效应(Anchor Effect)而确保密合性，因此，对形成于铜箔表面的微细铜瘤形状进行了规定。

再而，为提高铜箔的底线(Bottom Line)的直线性，专利文献2实施低粗糙度处理，为确保密合性，形成耐热防锈层、铬酸盐皮膜层和硅烷偶合剂层。

此外，专利文献3指定了铜箔的表面粗糙度等，防止蚀刻后铜粒子残留导致绝缘不良的发生，并确保了密合性。

但是，专利文献1～3仅确保了密合性，并未充分考虑到高频传输特性。高频信号传输用铜箔中，重大的问题在于确保与树脂基材的密合性并兼顾作为覆铜层压板时的传输特性。

此处，一般而言，粗化突起的高度即表面粗糙的程度越大，传输特性越差。专利文献2解释其原因为表面粗化导致传输长度增大，但并未定量性地阐述。此外，关于兼顾通过固着效应确保密合性以及确保传输特性等应获得许可的对策，目前尚无基于具体机制做出阐述的。

如果为确保铜箔与树脂基材的密合性而增大粗化突起的高度，作为其交换(trade-off)，可能产生其他问题。例如，如果突起过长，则容易产生蚀刻残渣。为避免该问题的发生，推测可能要花费较长的蚀刻时间。再而，如果在突起具有一定长度的状态下细化突起宽度，则可能发生掉粉的问题。为避免该问题的发生，推测可能要在制造铜箔时的操作等中减少对铜箔的物理性接触。然而，无论采用何种规避对策，均有可能导致制造成本增加以及质量降低。

本发明鉴于上述问题开发而成，其目的在于提供一种与树脂基材的密合性优异，高频传输特性也优异的铜箔等。

(二)技术方案

为实现上述目的，第1发明是一种铜箔，其是高频电信号传输用铜箔，其特征在于，在表面形成有多个突起，集肤深度d(μm)＝10⁶×√(1/(σ·μ·π·f))(其中，σ：导电率(S/m)，μ：磁导率(H/m)，f：上述高频电信号中所包括的频率(Hz))时，f≥5GHz，将上述突起的高度设为h(μm)，将该突起的h/2高度位置处的宽度设为w(μm)时，h/d≥1的上述突起于每5μm长度的平均个数为1个以上，并且，h/d≥1的上述突起中80％以上的上述突起符合w≥0.1μm且w/d<-0.1h/d+1.4。

此外，第1发明是一种铜箔，其是高频电信号传输用铜箔，其特征在于，在表面形成有多个突起，集肤深度d(μm)＝10⁶×√(1/(σ·μ·π·f))(其中，σ：导电率(S/m)，μ：磁导率(H/m)，f：上述高频电信号中所包括的频率(Hz))时，f≥5GHz，将上述突起的高度设为h(μm)，将该突起的h/2高度位置处的宽度设为w(μm)时，h/d≥2的上述突起于每5μm长度的平均个数为1个以上，并且，h/d≥2的上述突起中80％以上的上述突起符合w≥0.1μm且w/d<-0.1h/d+1.4。

理想的是h为0.4μm以上。

理想的是w为0.2μm以上。

进一步理想的是上述高频电信号中所包括的频率f为20GHz以上。

进一步理想的是光干涉显微镜测得的三维表面积与该粗化处理面的二维表面积之比小于3倍。

根据第1发明，通过根据传输频率规定的集肤深度，对突起形状加以标准化，从而可获得如下所述的铜箔：与树脂基材具有充分的密合性，并且能够获得适用于使用条件的较高传输特性。具体为，如果于每5μm长度中平均形成1个以上h/d≥1的突起，则可确保与树脂基材的黏着力。此外，由于符合w/d<-0.1h/d+1.4的突起达到80％以上，因此，即便突起高度较高，也可获得良好的电气特性。

如果于每5μm长度中平均形成1个以上h/d≥2的突起，并且符合w/d<-0.1h/d+1.4的突起达到80％以上，以便进一步切实地使密合性良好，则可保证密合性并且可获得进一步良好的电气特性。

尤其是，如果h为0.4μm以上，则可更加切实地获得与树脂基材的密合性。此外，如果w为0.2μm以上，也可抑制掉粉问题的发生。

再而，频率为20GHz以上时，利用光干涉显微镜三维测定的三维表面积与粗化处理面的二维表面积之比小于3倍，便可获得进一步良好的电气特性。

第2发明是一种覆铜层压板，其特征在于，将第1发明所述的铜箔与树脂基材层压、贴合，上述树脂基材的介电常数为4以下，介质损耗角正切tanδ为0.006以下。

上述树脂基材理想的是由液晶聚合物、氟树脂、聚醚酰亚胺、聚醚醚酮、聚苯醚、聚环烯烃、双马来酰亚胺树脂、低介电常数聚酰亚胺中的任一者或它们的混合树脂构成的。

根据第2发明，可有效地获得低损耗的覆铜层压板。通常，多数情形下高频用树脂与铜箔的密合性较差。作为此种高频用树脂，使用的是树脂聚合物等介电常数为4以下、介质损耗角正切tanδ为0.006以下的。本发明通过适用于此种树脂，从而可获得更高的效果。

第3发明是一种基板，其特征在于，相对于第2发明所述的覆铜层压板，对上述铜箔进行图案加工，形成线路，相对于高频电信号的频率f所规定的波长，上述线路的长度为10倍有效波长以上。

根据第3发明，可获得更加有效地降低传输损耗的效果。其原因在于，更长的线路其作为效果而表现的损耗值变大，如果线路长度过短，则效果较小。

(三)发明效果

根据本发明，可提供与树脂基材的密合性优异，高频传输特性也优异的铜箔等。

附图说明

图1是表示基板1(覆铜层压板2)的图。

图2是表示以集肤深度对表面粗糙度加以标准化后其与等效导电率的关系的图。

图3是铜箔7的剖面放大图。

图4是表示表观导电率相对于以集肤深度标准化的突起9的高度h与宽度w的分布的图。

图5是表示突起附近电流密度分布的概念图，图5(a)是表示宽度较宽的突起的图，图5(b)是表示宽度较窄的突起的图。

图6是表示表观导电率相对于以集肤深度标准化的突起9的高度h与宽度w的分布的图。

图7是表示表观导电率相对于以集肤深度标准化的突起9的高度h与宽度w的分布中本发明的范围的图，图7(a)是表示20GHz时的图，图7(b)是表示80GHz时的图。

图8是表示相对于频率的传输特性的图，图8(a)是表示树脂基材的介质损耗角正切tanδ＝0.01的情形的图，图8(b)是表示tanδ＝0.004的情形的图。

具体实施方式

(基板1)

以下，参照说明书附图，对本发明的具体实施方式进行说明。图1是表示本发明相关的基板1的图。基板1是在树脂基材3上对线路5进行图案加工而成的。线路5通过铜箔7形成。即，贴合铜箔7与树脂基材3，通过掩蔽和蚀刻，形成线路5。另外，将蚀刻前的铜箔7与树脂基材3贴合，形成为一体，制成覆铜层压板2。作为贴合树脂基材3与铜箔7，形成覆铜层压板2的方法，可使用众所周知的方法，例如热压方式、连续辊层压方式、连续带压方式等。

铜箔7可为电解铜箔、电解铜合金箔、压延铜箔、压延铜合金箔中的任一种，可根据覆铜层压板2的用途等适当选择。另外，铜箔7的详细内容如下所述。

作为树脂基材3，理想的是介电常数为4以下，介质损耗角正切tanδ为0.006以下。作为此种材质，可使用液晶聚合物。

此处，线路5的长短除尺寸上的长度外，有时还可以表现为传输频率、传输波长。例如，如果线路5的长度为100mm，按有效波长(＝考虑到树脂基材3所致的波长缩短后的波长、线路长度换算为波长)来说，频率2GHz时约为接近1倍波长的等级，而频率20GHz时约为接近有效波长10倍波长的等级。相对于有效波长约为10倍波长等级以上的较长信号线路中，传输损耗较为显著，故适宜应用本发明。即，线路5理想的是长度为高频电信号的频率f所规定的波长的10倍有效波长以上。另外，本发明的基板1用于传输5GHz以上的高频信号。如果频率低于5GHz，则无法充分获得本发明的效果。

(铜箔)

接下来，针对铜箔7进行详细说明。图3是表示高频电信号传输用铜箔7的树脂黏着面的剖面放大图。铜箔7于铜基材11上形成突起9。本发明的高频电路用铜箔于作为金属基材的铜箔表面(表面粗糙度并无特别限定，但Rz优选为5.0μm以下)，通过烧镀(burntplating)设置粗化粒子，形成粗化粒子层。粗化粒子优选由铜构成。另外，在本发明中，“突起”包括通过粗化粒子而形成的。

此外，虽然省略详细说明，但理想的是在上述粗化粒子上形成由铬酸盐皮膜构成的防锈层。进而，也可在防锈层上实施硅烷偶合处理。关于硅烷偶合剂，可根据作为制品的树脂基材3，自环氧系、胺基系、甲基丙烯酸系、乙烯系、巯基系等中适当选择。对于高频用基板1中所使用的树脂基材3，可选择兼容性尤其优异的环氧系、胺基系、乙烯系偶合剂。

此处，如果铜箔上有高频电流流动，则电流分布集中于铜箔表面至集肤深度d的区域，在该集中部位，由于导体电阻而产生电流损耗。尤其是，如果电流在表面形成有突起的粗化导体而非平滑导体上流动，则电流损耗增大。由粗化所致的该电流损耗增大可与导电率降低所致的损耗增大等价替换。即，可用表观导电率对粗化状态下高频特性的好坏进行评估。在以下的说明中，将上述表观导电率称为等效导电率。

在由覆铜层压板2形成的线路5中，由于铜箔7的等效导电率降低，传输特性劣化。关于此种等效导电率的降低，除表面粗糙度增大外，高频化对其影响也较为显著。很久之前，Hammarsted等人便用参数表示表面粗糙度，对此种粗化导体所致的损耗增大构筑了模型。

图2是表示以集肤深度对表面粗糙度加以标准化后其与等效导电率的关系的图。例如，1GHz下平滑铜箔的集肤深度d约为2.1μm左右，均方根表面粗糙度(用Rq表示)充分小于该数值的状况下，例如为0.4μm时，如虚线O所示，对等效导电率的降低基本无影响。均方根表面粗糙度Rq与集肤深度d为同一等级或者大于集肤深度d时，等效导电率的降低会较为显著。

另一方面，伴随高频化，由频率规定的集肤深度d与均方根表面粗糙度Rq为同一等级或者小于均方根表面粗糙度Rq时，也会造成等效导电率降低。例如，1GHz时集肤深度约为2.1μm，而5GHz时集肤深度约为0.9μm，20GHz时集肤深度d约为0.5um，即便1GHz时如虚线O所示为基本无影响的表面粗糙度，5GHz时如虚线P所示，20GHz时如虚线Q所示，由于高频化，等效导电率的降低也较为显著。如上所述，例如于1GHz时基本无影响的表面粗糙度的粗化导体中，由于5GHz或20GHz等使用频率的高频化，等效导电率的降低较为显著，高频化会导致覆铜层压板的信号线路传输特性降低。

发明者等反复锐意研究，利用集肤深度d对这种会影响等效导电率的表面突起形状加以标准化，并调查等效导电率的分布，发现存在等效导电率急剧变化的区域。另外，集肤深度d(μm)可通过10⁶×√(1/(σ·μ·π·f))(其中，σ：导电率(S/m)，μ：磁导率(H/m)，f：频率(Hz))计算。在铜箔中，导电率σ＝5.82×10⁷，磁导率μ＝4π×10^-7。以下，针对突起形状与等效导电率的关系进行说明。

(突起形状与等效导电率的关系)

如图3所示，将本发明的铜箔上的突起9的高度设为h，将h/2高度处的突起9的宽度设为w。更具体而言，在利用HR-SEM测定的铜箔宽度方向剖面中，自基材11(相当于未处理铜箔的部分)与突起9的边界线朝向突起9的头顶部垂直划线，将该线的长度h设为突起高度。此外，将突起高度h的1/2位置处的突起宽度设为w。相对于如此定义的突起形状，计算等效导电率。

以下，针对计算模型进行说明。对具有任意粗化形状的铜箔垂直照射高频电磁波的平面波，观测其反射特性，由此可以计算出上述等效导电率。另外，在计算模型中，将突起形状设为简单的圆锥形状。此外，无数个相同突起周期性地出现于铜箔表面上，将铜箔表面填满，以此种模型进行计算。一直以来都被认为会有助于传输特性的表面粗糙度Rz在该模型中可以视作突起高度h。同样地，将圆锥突起h/2高度处的宽度w也假定为参数，计算任意突起高度h与突起宽度w的组合的等效导电率。

此处，将材质设为纯铜时，根据使用频率计算唯一的集肤深度d。如上所述，本发明将尺寸参数h、w规定为用集肤深度d标准化的大小。

图4是表示用集肤深度对各突起高度h和突起宽度w加以标准化，各突起形状的等效导电率的计算结果的图。具体而言，图4是分别于横轴和纵轴表示用集肤深度d标准化的h/d与w/d，表示等效导电率分布的计算结果的图。在图4中，随着自左下区域向右上区域的行进，等效导电率逐渐降低。

根据传统的模型也可推导出，等效导电率会根据纵轴即h/d而改变。即，如果突起高度h较小，等效导电率不会大幅降低，可满足作为铜箔的传输特性。一直以来，已知表面粗糙度越小，传输特性越高，为确保黏着力而设计粗化形状，增大突起的高度使其为集肤深度以上，会导致传输特性降低，因此，过去为获得尤其良好的传输特性，高于集肤深度的突起高度即h/d≥1区域中特性开始劣化，进而，其2倍的突起高度即h/d≥2区域很难被采用。

另一方面，等效导电率因横轴w/d而急剧变化的现象是在本发明的研究中首次发现的事件。具体而言，w/d为1以下时，观察到等效导电率的改善呈非线性变化，进而，使w/d为0.5以下时，观察到与使上述突起高度h小于2倍集肤深度相同的改善。尤其是如h/d≥1所示，突起高度较高(表面粗糙度较粗)时，该急剧变化带来的等效导电率改善效果较为显著。即，为确保与树脂基材3的黏着力而需要充分增大突起高度h时，上述改善效果尤其有效。

通过用集肤深度d标准化的突起宽度的变化，等效导电率急剧变化的这种现象基于以下所述的原理。

(突起宽度与电流密度)

图5是在分析电磁场时沿纸面水平方向外加高频电场，在铜箔剖面上显示此时流动的高频传导电流密度的概念图。图中虚线为等电流密度线。图5(a)是表示标准化的宽度相对较粗的突起的情形的图，图5(b)是表示标准化的宽度相对较窄的情形的图。另外，在图5(a)中，A点为电流密度较小的点，B点为电流密度较高的点。再而，在图5(b)中，E点为电流密度较小的点，F点为电流密度较高的点。

通常，伴随传导电流的高频化，集肤效应愈加显著，这种现象可以解释为电流更加集中于铜箔表面流动。此种现象以铜箔为平滑结构为前提，与该平滑的情形相比，如本发明所述在表面具有突起形状时电流的疏密状况非常特殊。具体而言，在图5(a)、图5(b)中均可确认：于可以称之为更加表面侧的突起前端侧电流难以流动的状况(A点、E点)。前端部分所发生的此种现象可以理解为传导电流相抵消，此为本发明的特征性的特性。

此现象的发生原因如下所述。大部分电流集中于铜箔表面的集肤深度以内，该集中的电流部分彼此无干扰时，即为传导电流。另一方面，如突起部的前端部所示，集肤深度以下的部分相互干扰(重合)时，于干扰部分电流反向流动，相互抵消，传导电流不再流动。例如，如果朝向突起前端方向的电流与自前端向底部侧流动的电流相互干扰，则电流相互抵消，导电电流不流动，不会成为电流损耗源。此为本发明首次研究发现的现象。

以下，对图5(a)与图5(b)的差异更加详细地进行阐述。相较于图5(a)，图5(b)中突起宽度更窄，突起内的电流密度相对较小。例如，在图5(a)的情形下，突起表面位置(D点)较突起高度h的1/2高度更向突起前端侧偏移，该突起表面位置(D点)的电流密度与链接突起底部的突起内部中央点(C点)的电流密度等效。即，突起高度的中央部表面的电流密度高于突起底部中央的电流密度。

与此相对，在图5(b)的情形下，突起表面位置(I点)较突起高度h的1/2高度更向突起底部侧偏移，该突起表面位置(I点)的电流密度与链接突起底部的突起内部中央点(G点)的电流密度等效。即，突起高度的中央部表面的电流密度低于突起底部中央的电流密度。即，在图5(b)中，存在如下所述趋势：在突起内部流动的电流变少，在突起底部侧流动的电流变多。如此，通过选择相对于在突起底部附近流动的电流，降低在突起内部(尤其是较突起高度h/2更偏向前端侧)流动的电流量这种突起结构，可降低突起所致的电流损耗。

(突起形状的设计)

接下来，对在本发明中尤其优选的突起形状进行说明。图6是与图4相同的图。图6中直线J为h/d＝1的直线。如上所述，如h/d<1所示，在突起高度较低的区域可确保充分的等效导电率。因此，本发明尤其是在h/d≥1、突起高度较高(表面粗糙度较粗)时效果显著。此外，图6中直线K为w/d＝-0.1h/d+1.4的直线。如图6所示，在w/d<-0.1h/d+1.4的区域(即，直线K的左侧区域)中，无论突起高度如何，均可确保理想状态(平滑状态的等效导电率)约50％以上的等效导电率。此处，直线K为线性函数，在h/d为例如7以下的区域中，为确保等效导电率至少为理想状态的50％以上，与h/d大致为5～7的切线基本一致。在图6中，自传输特性与密合性的观点出发，可以将直线K、J所形成的区域称为理想的范围。

另外，尤其需要确保黏着力时，需要增大h，因此，在5GHz左右的信号频率下铜箔的损耗也存在问题。但是，在本发明中，通过在w/d<-0.1h/d+1.4的区域中设计突起形状，从而可以降低铜箔的传输损耗。此外，为确保黏着力，理想的是h为0.4μm以上。

如上所述，一直以来，已知突起高度较小的铜箔在传输损耗方面并无较大问题。尤其是通过使用硅烷偶合剂等的化学性结合，在突起高度较小的状况下也可提高低粗化铜箔与树脂的黏着量值。

另一方面，对于液晶聚合物等难以化学性结合的材料，需要通过物理形状确保黏着力。即，有可能会出现必须提高突起高度的基材状况。

关于常规的液晶聚合物用铜箔，已有使突起高度h为1um以上的事例。在此种尤其需要确保黏着力的情形下，也需要降低铜箔损耗。例如，5GHz时集肤深度d约为0.9um。在该情形下，本发明如果满足h/d≥1的关系，并且符合w/d<-0.1h/d+1.4，则使铜箔传输5GHz的信号频率时，也可降低铜箔损耗。

此外，假定传输频率的高频化超过数GHz等级。例如，如果要传输超过10Gbps的高速数字信号，则要求达到20GHz左右等级以上的特性，如果为毫米波雷达，则要求达到80GHz左右等级的特性。如此，如果为20GHz、80GHz等亚毫米波、毫米波段的频率，则集肤深度d会变小，故h/d会进一步变大。等效导电率会降低。因此，为确保黏着力而确保突起高度时，即便数GHz时没有问题，但随着超过20GHz以上的高频化发展，会导致传输损耗，有可能无法忽视该问题的存在。但是，根据本发明，即便突起高度为集肤深度2倍以上，通过设计突起宽度，根据使用频率使w/d<-0.1h/d+1.4，从而可以降低传输损耗。

另一方面，如果突起宽度过窄，则质量方面可能会出现问题。例如，如果突起宽度极端变窄，则有可能导致制程中出现掉粉。因此，需要选择可确保不会发生掉粉的突起宽度。具体而言，如果突起的w小于0.1μm，则避免掉粉的可能性提高，故理想的是w为0.1μm以上，进一步理想的是w为0.2μm以上。

图7是表示w为0.1μm以上时本发明中效果尤其显著的区域的图。在图7(a)中，直线K、J与图6相同。图7(a)的直线L表示w＝0.1μm时，用相对于20GHz的高频信号的集肤深度d(约0.47μm)标准化的w/d(＝约0.2)。

同样，在图7(b)中，直线K、J与图6相同。图7(b)的直线M表示w＝0.1μm时，用相对于80GHz的高频信号的集肤深度d(约0.23μm)标准化的w/d(＝约0.4)。

在本发明中，理想的是h/d≥1且w≥0.1，并且w/d<-0.1h/d+1.4。因此，作为20GHz的高频信号所使用的铜箔，包括铜箔质量在内，可以说图7(a)中直线K、L、J所包围的区域为理想范围。此外，作为80GHz的高频信号所使用的铜箔，包括铜箔质量在内，可以说图7(b)中直线K、L、M所包围的区域为理想范围。

另外，如上所述，自黏着力的观点出发，理想的是h≥0.4μm，如果可以兼顾传输特性，优选在蚀刻残渣不会出现问题的范围内使h更大。

通过在图7所示的区域内设定突起形状，可获得与铜箔7和树脂基材3的密合性优异，传输特性也优异的基板。另外，如果使突起高度h极端高，则可能会导致蚀刻残渣的产生。因此，需要使突起高度h为不会产生蚀刻残渣的程度。如上所述，本发明可考虑质量上可选择的实质突起高度h和突起宽度w的范围，并结合使用频率考虑铜箔7的传输特性，选择、设计突起形状的参数。另外，自降低蚀刻残渣的观点出发，假定突起相对于铜箔面大致沿垂直方向伸长。

此外，对于突起形状和高度的均一性，本发明无需特别均一，也不需要所有突起均在该区域内。例如，在任意剖面中，如果形成为拥有h/d≥1(进一步理想的是h/d≥2)的高度的突起于每5μm中的平均个数为1个以上，并且，此类突起的80％以上符合w≥0.1μm且w/d<-0.1h/d+1.4，则可获得本发明的效果。

但是，在20GHz以上的高频区域，为了更进一步提高传输特性，可通过光干涉显微镜测得的三维表面积与粗化处理面的二维表面积的比小于3倍，从而更加切实地提高传输特性。

另外，突起宽度和高度可用例如HR-SEM(高分辨率扫描电子显微镜)以3000倍以上的测定倍率(例如1万倍)进行观察，从而求得。再而，拥有h/d≥1的高度的突起于每5μm中平均存在1个以上的，可通过对最少20处以上的任意部位进行观察时的平均个数求得。也可通过用HR-SEM以外的方法观察突起宽度和高度从而求得。

(效果)

接下来，对本发明使用上述铜箔的基板的效果进行说明。如图1所示，基板1使铜箔7与树脂基材3贴合，形成覆铜层压板2，进而通过图案加工，形成线路5。已知线路5的传输损耗表现为铜箔7的导体损耗与基板1(树脂基材3)中介电体损耗的dB和。因此，为确保基板1的传输特性，不仅要求确保铜箔7的特性，也要求确保树脂基材3的特性。

例如，FR4作为常规通用的树脂基材被大部分电子设备所使用，但其介质损耗角正切tanδ并非充分良好。另一方面，各公司均提供有介电常数为4以下、tanδ低于0.006的低损耗树脂基材，为确保基板1的传输特性，此种低损耗树脂基材较为适宜。作为此种低损耗基材，上述树脂基材可列举液晶聚合物、氟树脂、聚醚酰亚胺、聚醚醚酮、聚苯醚、聚环烯烃、双马来酰亚胺树脂、低介电常数聚酰亚胺中的任一者或它们的混合树脂，作为具体例，可列举MEGTRON6、BT树脂等。

图8表示树脂基材和铜箔的突起形状改变时的传输特性的分析示例。图8(a)表示使用介电常数为3.7、tanδ为0.01的树脂基材的示例，图8(b)表示使用介电常数为3.7、tanδ为0.004的树脂基材的情形。另外，线路长度均为100mm。图中线S为h/d＝4.3、w/d＝1.6的情形，线T为h/d＝3.2、w/d＝1.6的情形，线R为h/d＝3.2、w/d＝0.4的情形。即，仅线R符合w/d<-0.1h/d+1.4。

对线S、T、R进行比较后发现，线R的损耗较小。此外，用比率考察线T至线R的改善效果时，在图8(a)的示例中约为10％左右，而在图8(b)的示例中约为20％左右。也就是说，与低损耗树脂基材组合时，铜箔突起形状对改善的帮助较大。此外，通过使用频率进一步高频化、线路长度进一步延长，由本发明可获得的效果会进一步增大。

另外，作为线路5，展示的是简单微带传输线的示例，但并不限定于此。关于线路5的种类，三板线路和微分线路也显示同样的效果。此外，关于图案，除直线外，也适用于包括弯曲、分支、滤波器、天线等的各种形状的线路。总而言之，如上所述，适用于至少在有效波长约10倍波长以上的较长区间内传输高频信号的部位。

(适用本发明的优选高频应用)

适宜实施本发明的高频应用大致可分为以下用途：高频模拟信号传输用途以及高速数字信号传输用途。关于高频模拟信号传输，应用于例如电波设备产品时，根据其用途，可使用的上限频率由各国电波相关法规决定。根据用途决定并在线路中传输的上限频率是基板应确保的频率。

另一方面，关于高速数字信号的传输，自信号质量的观点出发，虽然希望为尽可能高的频率成份，但也存在极限，应确保的高频特性要件包括根据用途决定的要件部分。实际情况为，有时要进行高频担保设计，确保频率达到包括频率基波的3倍波或5倍波的情形。为实现高频特性，本发明将频率基波至少3倍波的频率视为高频电信号中应确保包括的频率。此外，在超过10Gbps的高速数字信号传输中，有时也要进行如下所述的高频担保设计：根据输入至基板上的传输线路中的数字信号上升沿(10％-90％)时间t(秒)，可表现为f＝0.35/t的频率。由此，在传输线路实际使用时，本发明将频率基波至少3倍波的频率或者由上升沿时间决定的f＝0.35/t的频率视为高频电信号中所包括的、应确保的频率。本发明认为，通过提供在此类频率下特性适宜的铜箔，从而可实现良好的信号传输。

具体而言，前者适用于毫米波通信、毫米波雷达用的高频用途和基地台等大型用途；后者适用于工作站的信号传输和服务器的背板的高速传输等。

实施例

以下，针对各种粗化处理铜箔，就传输损耗与密合性的评估结果进行说明。

<实施例1～5、比较例1～3>

准备表面粗糙度Rz为0.5μm左右、厚度为18μm的平滑未处理铜箔作为金属基材，对该未处理铜箔实施烧镀处理，形成粗化粒子层(突起)。烧镀是指在酸性铜电解槽中将铜箔设为阴极，在极限电流密度附近进行电解，从而附着粒状铜的微细突起群。烧镀中所使用的溶液如表1所述。

表1

在表1中，溶液A为可均匀粗化的，溶液B为粗化粒子形状变圆、变粗的，溶液C为粗化粒子形状变细的。另外，理想的是根据粗化高度，区分使用溶液，例如粗化粒子高度较高(频率低)时，为使粗化粒子的粗度变细，应选择溶液C；粗化粒子高度较低(频率高)时，必须确保粗化粒子有一定程度的粗度，故应选择溶液B等。

使用上述金属基材，进行烧镀。烧镀的处理条件如表2所述。

表2

进而，在烧镀形成的粗化粒子层上实施胶囊镀(capsule plating)。胶囊镀是用常规镀铜薄层(所谓的“胶囊层”)覆盖通过烧镀而形成的粒状铜的微细突起群，使该粒状铜的微细突起群固定于铜箔表面。胶囊镀的条件如下所述。

硫酸浓度 80～120g/L

硫酸铜(按Cu浓度计算) 40～60g-Cu/L

浴温 45～60℃

电流密度值流整流后 10～20A/dm²

实施上述胶囊镀后，实施例1～3、比较例1再次实施烧镀和胶囊镀。

此外，实施上述胶囊镀后，用周知的铬酸盐处理液(CrO₃浓度相当于3.0g/L)对铜箔两面实施防锈处理。

<剖面观察>

使用离子研磨机(日立Hightech公司制IM4000)，沿宽度方向对如上所述制作的各铜箔实施剖面加工，采用HR-SEM(日立Hightech公司制SU8020)，以3kV加速电压(二次电子影像、低角度背向散射电子影像)、20,000倍的倍率进行剖面观察，测量任意20处铜箔剖面5μm范围内的粗化粒子高度与宽度。

另外，对铜箔与树脂基材贴合而成的覆铜层压板的铜箔进行图案加工，制作电路基板，对该电路基板也可进行上述剖面观察。该情形下，沿电路图案(线路)的长度方向实施剖面加工，在电路图案(线路)的中央附近测量任意20处铜箔剖面5μm范围内的粗化粒子高度与宽度，以便能观察铜箔与树脂基材的界面。

<测定表面积比>

使用3维白光干涉显微镜(BRUKER Wyko Contour GT-K)，对所制作的铜箔测定三维表面积与二维表面积之比(测定条件为10倍测定倍率，使用高分辨率CCD摄影机，测定后不使用特殊滤波器，直接转换为数值)，将小于3视为“○”，将3以上、小于4.5视为“Δ”，将4.5以上视为“×”。

<传输特性评估>

通过热压方式，将所制作的铜箔层压于树脂基材上，通过蚀刻制作图1所示的微带传输线作为传输特性评估用信号线路。作为树脂基材，使用聚苯醚系树脂(产品名：松下株式会社制MEGTRON6：介电常数为3.7，介质损耗角正切tanδ为0.002)。对于该微带传输线，用网络分析仪测定相对于高达40GHz的高频信号的传输损耗。特性阻抗为50Ω。

评估传输特性时，将传输损耗为-0.7dB/100mm@5GHz以下、-1.8dB/100mm@15GHz以下、-4.7dB/100mm@40GHz以下者视为○，将超过-0.7dB/100mm@5GHz的、超过-1.8dB/100mm@15GHz的、超过-4.7dB/100mm@40GHz的视为×。另外，上述边界值是根据相对于理想状态的铜(未处理铜)的导电率，各频率下未处理铜的传输损耗与通过粗化处理，等效导电率达75％时的传输损耗的dB和计算得出。

<剥离试验>

通过热压方式，将所制作的铜箔层压于树脂基材(松下株式会社制MEGTRON6)上，制作覆铜层压板。用10mm宽的胶带对该覆铜层压板的铜箔部进行掩蔽，进行氯化铜蚀刻后除去胶带，制作10mm宽的电路布线。使用东洋精机制作所公司制拉力试验机，以50mm/分钟的速度沿90度方向剥离电路布线，计算剥离量值。关于剥离量值的判定基准，将0.5kN/m以上视为○，将低于0.5kN/m视为×。结果如表3所示。

表3

在剖面观察中，实施例1～实施例5、比较例1、3在任意条件下符合h/d≥1(以下称为条件A)的突起每5μm中平均存在1个以上。比较例2的突起高度较低，在任意频率下符合条件A的突起每5μm中皆小于平均1个。

此外，对符合条件A的突起中，符合w/d<-0.1h/d+1.4条件(以下称为条件B)的突起比率进行评估。此处，如上所述，即便突起形状相同(h和w)，d也会根据使用条件(频率)而变动，因此，按照各个频率判定上述条件。

具体而言，实施例1在5GHz时符合条件A的突起中，符合条件B的突起为80％以上，但在15GHz以上时小于80％。同样，实施例2、3在15GHz时符合条件A的突起中，符合条件B的突起为80％以上，但在30GHz以上时小于80％。实施例4、5在所有频率下符合条件A的突起中，符合条件B的突起均为80％以上。

此外，如上所述，比较例2的突起高度较低，符合条件A的突起小于1个，不符合条件B。比较例1、3重复进行烧镀和胶囊镀多次，因此符合条件A，但比较例1的w/d变大，符合条件B的突起小于80％。比较例3的w/d变小，符合w≥0.1的突起小于80％。

关于传输损耗评估的结果，实施例1～实施例5在各频率下突起形状符合条件B的突起为80％以上，传输损耗评估为○。此外，实施例1～实施例5全部满足期望的剥离量值。

另一方面，比较例2的突起高度较低，传输损耗满足要求，但剥离量值不足。此外，比较例1的突起高度充分，剥离量值满足要求，但w/d不符合标准，在所有频率下传输损耗均为×。此外，比较例3的突起高度充分，但w/d非常小，故剥离量值不足，或者会发生粗化掉粉。

如上所述，根据本发明，可以同时确保与树脂基材的密合性以及确保传输特性，而过去则难以兼顾这两者。可以提供尤其适用于传输5GHz以上、进而20GHz以上的高频信号的用途的铜箔和高频信号的传输方法。

更具体而言，将用传输频率所规定的集肤深度d加以标准化的高度设为h/d时，通过使高度为h/d≥1，可以确保与树脂基材的密合性。此外，如果h为0.4um以上，则可以更加切实地确保与树脂基材的密合性。

此外，由于突起宽度符合w/d<-0.1h/d+1.4，故可相对于突起底部附近，降低在突起前端附近流动的电流量。从而可以降低突起结构的导体损耗。其结果为，可提供使用频率下信号线路的传输特性良好的铜箔。尤其是在20GHz以上的高频下，为确保密合性所需要的突起高度可能会在集肤深度d等级以上，有可能导致传输损耗增大，而本发明对于解决这种密合性与传输特性难以兼顾的局面较为有效。

另外，通过使突起宽度为质量上所需要的最小限度宽度即0.1um以上，可避免掉粉等质量降低。通过使突起变高，密合性会提高，但容易产生蚀刻残渣，存在这样一种交换关系，而本发明如图6所示，包括传输特性在内，可实现各个频率下突起形状的最佳设计。

此外，将本发明的铜箔贴合到介电常数为4以下、tanδ为0.006以下这种一般为低损耗的树脂基材，由此，有助于提高特性的比率更加显著，适用于高频用低损耗基板。另外，对于液晶聚合物这种低损耗但难以确保化学性黏着力的基材，如上所述，可以使突起高度充分，确保黏着力，在此基础上兼顾传输特性。

将本发明的铜箔应用于拥有由传输频率规定的有效波长10倍波长以上这种较长线路图案的基板，由此，传输特性的改善效果显著，有助于确保在更高频率、更大型的应用中的特性。

以上，参照附图对本发明的具体实施方式进行了说明，但本发明的技术范围不受上述具体实施方式影响。相关从业者可在权利要求书中记载的技术思想的范围内设计出各种变更例或修正例，此类内容也属于本发明的技术范围。

附图标记说明

1 基板

2 覆铜层压板

3 树脂基材

5 线路

7 铜箔

9 突起

11 基材

Claims (9)

1.一种铜箔，所述铜箔是高频电信号传输用铜箔，其特征在于：

表面具有多个突起，

集肤深度d(μm)＝10⁶×√(1/(σ·μ·π·f))，其中，σ：导电率(S/m)，μ：磁导率(H/m)，f：上述高频电信号中所包括的频率(Hz)时，

f≥5GHz，

将上述突起的高度设为h(μm)，将所述突起的h/2高度位置处的宽度设为w(μm)时，

h/d≥1的上述突起于每5μm长度的平均个数为1个以上，并且，

h/d≥1的上述突起中80％以上的上述突起符合w≥0.1μm且w/d<-0.1h/d+1.4。

2.一种铜箔，所述铜箔是高频电信号传输用铜箔，其特征在于：

表面具有多个突起，

集肤深度d(μm)＝10⁶×√(1/(σ·μ·π·f))，其中，σ：导电率(S/m)，μ：磁导率(H/m)，f：上述高频电信号中所包括的频率(Hz)时，

f≥5GHz，

将上述突起的高度设为h(μm)，将所述突起的h/2高度位置处的宽度设为w(μm)时，

h/d≥2的上述突起于每5μm长度的平均个数为1个以上，并且，

h/d≥2的上述突起中80％以上的上述突起符合w≥0.1μm且w/d<-0.1h/d+1.4。

3.根据权利要求1或2所述的铜箔，其中h为0.4μm以上。

4.根据权利要求1或2所述的铜箔，其中w为0.2μm以上。

5.根据权利要求1或2所述的铜箔，其中上述高频电信号中所包括的频率f为20GHz以上。

6.根据权利要求5所述的铜箔，其中光干涉显微镜测得的三维表面积与粗化处理面的二维表面积之比小于3倍。

7.一种覆铜层压板，其特征在于：将根据权利要求1或2所述的铜箔与树脂基材层压、贴合而成，

上述树脂基材的介电常数为4以下，介质损耗角正切tanδ为0.006以下。

8.根据权利要求7所述的覆铜层压板，其中上述树脂基材是由液晶聚合物、氟树脂、聚醚酰亚胺、聚醚醚酮、聚苯醚、聚环烯烃、双马来酰亚胺树脂、低介电常数聚酰亚胺中的任一者或它们的混合树脂构成的。

9.一种基板，其特征在于：相对于根据权利要求7所述的覆铜层压板，对上述铜箔进行图案加工，形成线路，

相对于高频电信号的频率f所规定的波长，上述线路的长度为10倍有效波长以上。