JP2002256459A - 銅および銅合金用のマイクロエッチング剤並びにこれを用いる銅または銅合金の微細粗化方法 - Google Patents
銅および銅合金用のマイクロエッチング剤並びにこれを用いる銅または銅合金の微細粗化方法Info
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Abstract
る銅および銅合金用のマイクロエッチング剤並びにこれ
を用いる銅または銅合金の微細粗化方法を提供するこ
と。 【解決手段】 次の成分(A)〜(D); (A)硫酸、アルカンスルホン酸およびアルカノールス
ルホン酸ならびにそれらの誘導体よりなる群から選ばれ
た化合物 (B)過酸化物 (C)テトラゾールおよびそれらの誘導体よりなる群か
ら選ばれた化合物 (D)銅よりも電位が貴である金属イオン を含有することを特徴とする銅および銅合金用のマイク
ロエッチング剤並びにこれを用いる銅または銅合金の微
細粗化方法。
Description
のマイクロエッチング剤に関し、更に詳細には、パッケ
ージ基板およびリードフレームの製造に使用される銅お
よび銅合金の表面を粗化することのできる銅および銅合
金用のマイクロエッチング剤並びにこれを用いる銅また
は銅合金表面の微細粗化方法に関する。
に伴い、プリント配線板は近年ますます高密度化が要求
されている。高密度化のための技術としては、回路上に
絶縁樹脂層を塗布し、さらにその上に回路を形成するい
わゆるビルドアップ法が現在主流となっている。
として、回路とその上に塗布される樹脂層との密着性が
挙げられる。密着性を向上させる方法として、回路上に
緻密な針状のめっきを施したり、回路表面を部分的に溶
解して凹凸を形成するマイクロエッチングと呼ばれる粗
化処理が行われている。
状めっき皮膜形成のコストは高く、また複雑な前処理等
の操作が必要なため、配線幅50μm以下であるファイ
ンピッチのビルドアップ基板等の高密度・高品質製品へ
の使用に限定されている。
比べて低コストであり操作も簡単である。このようなマ
イクロエッチングに使用されるマイクロエッチング剤に
ついては多数の報告がされている。
チング剤として、硫酸、過酸化水素、テトラゾール類か
らなるマイクロエッチング剤が特開平11−29883
号公報に開示されているが、このマイクロエッチング剤
では、銅および銅合金の表面は単に波打った形状となる
だけで、その結果樹脂との密着性はほとんど得られない
という問題があった。
類、アゾール類からなるマイクロエッチング剤も特開2
000−64067号公報に開示されているが、これも
銅および銅合金の表面の凸凹は深くなるものの、その形
状が表面の平滑な針状であるため十分な密着性を得るた
めには深くエッチングをしなければならないという問題
があった。
線後のファインピッチのビルドアップ基板に適用した場
合、十分な密着性を得るためには深くエッチングしなけ
ればならないため、配線幅が細くなり、品質が低下する
という問題があった。
面の粗化は、プリント配線板の分野で行われることが多
かったが、最近は他の分野でも検討されるようになって
きた。その一つがIC等の半導体部品の製造に使用され
るリードフレームに対する粗化である。電子部品の小型
化・高密度化に伴い、シリコンチップは大きくなり逆に
モールド樹脂は小さくなっているため、両者の大きさは
ほぼ同サイズになっている。モールド樹脂とリードフレ
ームにわずかな隙間があるだけで樹脂内のチップにまで
水分や湿気が到達し、チップに損傷を与える可能性が高
くなっており、その対策として、リードフレームとモー
ルド樹脂との密着性の向上が求められていた。
金属結晶と結晶粒界の溶解の差を利用したもので、溶解
性の高い粒界を優先的に溶解して金属結晶を残すことに
より表面に凹凸が生じる。プリント配線板製造時に粗化
処理が施される銅は、主に電解銅箔や光沢硫酸銅めっき
皮膜など結晶粒が大きいものであるため、従来のマイク
ロエッチング処理でも表面の凹凸を大きくすることが可
能であった。
銅合金を圧延したものは、結晶粒が小さいために、従来
のマイクロエッチング剤では十分な粗化状態が得られな
いという問題があった。
しようとする課題は、銅および銅合金表面を効率よく粗
化するため、深くエッチングしなくとも樹脂層との密着
性が十分得られるだけでなく、これまで、粗化が困難と
されていたリードフレームなどの銅合金の圧延品に対し
ても十分な粗化が可能となる銅および銅合金用のマイク
ロエッチング剤を提供することである。
鑑み鋭意研究した結果、従来のマイクロエッチング剤
に、銅よりも電位が貴である金属イオンを添加すること
で、銅および銅合金の表面を微細に粗化できることを見
出し、本発明を完成するに至った。
(D); (A)硫酸、アルカンスルホン酸およびアルカノールス
ルホン酸ならびにそれらの誘導体よりなる群から選ばれ
た化合物 (B)過酸化物 (C)テトラゾールおよびそれらの誘導体から選ばれた
化合物 (D)銅よりも電位が貴である金属イオン を含有することを特徴とする銅および銅合金用のマイク
ロエッチング剤を提供するものである。
よび銅合金用のマイクロエッチング剤で処理することを
特徴とする銅または銅合金表面の微細粗化方法を提供す
るものである。
クロエッチング剤の対象となる「銅および銅合金」と
は、プリント配線板やリードフレームに使用することの
できる銅材料であれば特に限定されず、例えば、銅金属
自体の他、電気めっきや無電解めっきにより形成される
銅めっき皮膜、銅を主材として鉄、ニッケル、スズ、亜
鉛、リン、クロム、ケイ素等を1種以上含む合金が含ま
れる。また、本明細書中において、「微細粗化」とは、
単に表面や側面が針状あるいは樹枝状に粗化されている
のみならず、その表面や側面に微細な溝等があり、更に
粗化の程度が進んでいる状態をいい、例えばカリフラワ
ー等の形状を有することを意味する。
成分(A)として用いられる、硫酸、アルカンスルホン
酸およびアルカノールスルホン酸ならびにそれらの誘導
体の例としては、硫酸、メタンスルホン酸、メタノール
スルホン酸、プロパンスルホン酸、ヒドロキシメタンス
ルホン酸、ヒドロキシエタンスルホン酸、ヒドロキシプ
ロパンスルホン酸等を挙げることができる。この成分
(A)の量は、マイクロエッチング剤の使用時の濃度と
して、10〜300g/Lが好ましく、特に20〜20
0g/Lがより好ましい。なお、含有量が10g/Lよ
り少ないと十分な粗化をすることができず、300g/
Lより多くても効果は変わらない。
る、過酸化物の例としては、過酸化水素およびペルオキ
ソ硫酸、ペルオキソ硫酸ナトリウム、ペルオキソ硫酸カ
リウム、ペルオキソ硫酸アンモニウム等のペルオキソ硫
酸化合物を挙げることができる。本発明のマイクロエッ
チング剤における成分(B)の量は、マイクロエッチン
グ剤の使用時の濃度として、2〜100g/Lが好まし
く、特に5〜50g/Lがより好ましい。なお、含有量
が2g/Lより少ないと十分な粗化をすることができ
ず、100g/Lより多いと銅に対する溶解性が強くな
りすぎ、均一な溶解が起こるため粗化状態が悪くなる。
る、テトラゾールおよびそれらの誘導体としては、水溶
性のものであれば特に限定されるものではないが、具体
的な例としては、テトラゾール、5−アミノテトラゾー
ル、5−メチルテトラゾール、1−メチルー5−エチル
テトラゾール、1−メチル−5−アミノテトラゾール、
1−エチル−5−アミノテトラゾール等を挙げることが
できる。本発明のマイクロエッチング剤における成分
(C)の量は、マイクロエッチング剤の使用量として、
0.05〜10g/Lが好ましく、特に0.1〜8g/L
がより好ましい。なお、含有量が0.05g/Lより少
ないと十分な粗化をすることができず、10g/Lより
多くても効果は変わらない。
合金等を粗化する場合には、上記テトラゾールおよびそ
の誘導体から選ばれた2種以上を組み合わせて使用する
ことにより、さらに高い粗化能力を得ることができる。
各成分の含有量は、0.05〜8g/Lが好ましく、組
み合わせるテトラゾールおよびその誘導体の中で分子量
が一番大きいものを、それ以外のものより高含有量とす
ることがより好ましい。具体的には、分子量が一番大き
いものの含有量を0.2〜0.5g/L、それ以外のも
の0.1〜2g/Lにするとよい。なお、各成分の含有
量が0.05g/Lより少ないと、十分な粗化効果は得
られず、8g/Lより多いと、不均一なムラのある粗化
状態となる。
られる、銅よりも電位が貴である金属イオンの例として
は、銀イオン、パラジウムイオン、金イオンなどが挙げ
られ、特に好ましいのは銀イオンである。これらの金属
イオンを本発明のマイクロエッチング剤に含有させるに
は、例えば硝酸銀、メタンスルホン酸銀、硫酸銀、酸化
銀、塩化パラジウム、水酸化パラジウム、硫酸パラジウ
ム、硝酸パラジウム、酸化金等の金属塩を使用すればよ
い。なお、本発明のマイクロエッチング剤における成分
(D)の量は、金属イオンとして0.1mg/L〜20
mg/Lが好ましく、特に0.2〜5mg/Lがより好
ましい。更に含有量が0.1mg/Lより少ないと十分
な粗化をすることができず、20mg/Lより多くても
効果は変わらない。
分(A)から成分(D)を適当な担体と組み合わせるこ
とにより調製されるが、更に本発明の効果を損なわない
範囲で必要に応じて、界面活性剤や水溶性のアルコール
・ジオール類等の添加剤を含有させても良い。
銅または銅合金を微細に粗化する方法としては、特に限
定されるものではないが、上記のように調製されたマイ
クロエッチング剤を、必要により適当な溶媒、例えば水
に溶解または希釈し、浸漬やスプレー噴霧等の処理を挙
げることができる。具体的に、浸漬処理ならば、好まし
くは20〜50℃、より好ましくは30〜45℃の液温
にして、銅および銅合金からなる対象物を好ましくは3
0秒〜5分間、より好ましくは1分〜2分間浸漬すれば
よい。
制剤などの有機皮膜が形成され、それら皮膜が本発明の
マイクロエッチング剤による処理を阻害する場合は、有
機皮膜の除去を目的として、硫酸、塩酸等の強酸の希薄
溶液や、これら強酸に過酸化水素を添加した液体に浸漬
またはこの液体をスプレー噴霧しても良い。
び銅合金の粗化に使用することができる。そして、本発
明のマイクロエッチング剤で粗化された銅または銅合金
の表面は、例えば硫酸銅めっき皮膜に対しては後記実施
例で示すようにカリフラワー状に粗化されるので、その
後めっき皮膜やビルドアップ基板に使用される絶縁樹脂
やリードフレームのモールド樹脂を密着する場合、その
カリフラワー状の粗化部分が密着核になり、従来のよう
に深くエッチングすることなく十分な密着性を得ること
が可能である。また、リードフレームに使用されるよう
な銅合金に対しては、従来のマイクロエッチング剤より
も大きな凹凸が得られるため、モールド樹脂との密着性
が向上する。
するが、本発明はこれら実施例に何ら制約されるもので
はない。
ューブライトTHプロセス(荏原ユージライト株式会社
製)により、30μmの厚みで電気めっきを施した後、
24時間室温で放置した。このようにして作成された銅
めっき製品を下記組成のマイクロエッチング剤に35℃
で1分間浸漬して表面の粗化を行った。
1と同様にして銅めっき製品表面の粗化を行った。
1と同様にして銅めっき製品表面の粗化を行った。
1と同様にして銅めっき製品表面の粗化を行った。
1と同様にして銅めっき製品表面の粗化を行った。
マイクロエッチング剤により粗化を行った銅めっき製品
について、下記の評価方法により、エッチング量、表面
粗さおよび密着強度を測定した。なお、密着強度につい
ては、密着強度(テープ引き剥がし強度)及び密着強
度(プリント基板多層板ピール強度)の2種類を測定
した。その結果を表1に示す。
よるエッチング量は下記式1によって算出した。
/(S×d) ΔW:エッチング処理前後の重量差(g) S:試験片の表面積(cm2) d:銅の密度(8.9g/cm3)
ング剤による表面粗さはJIS B 0601−1982
に準じ、レーザー顕微鏡(VF−7500:キーエンス
社製)により測定した。
度):本発明のマイクロエッチング剤における密着強度
を測定するために、マイクロエッチング後の銅めっき製
品を試験片とした。試験片にJIS Z 1522に準じ
た幅15mmのセロハンテープを圧着した後、引っ張り
試験機に固定し、30mmの長さのテープの片端を50
mm/分の速度で真上に引き剥がしたときの引っ張り強
度を測定して、平均値を求めた。
ール強度):内層用銅張り積層板を、本発明のマイクロ
エッチング方法により粗化した後、プリプレグ(FR−
4)を介して圧着、調製した多層板のピール強度を、J
ISC 6481.5.7に準じて測定した
ロエッチング剤は、比較例の約2倍程度の密着強度が得
られている。この原因としては、エッチング量および表
面粗さが比較例と同程度でも表面がカリフラワー状に粗
化されたため比表面積が大きく、そのため密着性が向上
しているものと考えられる。
(EFTEC64T:古河電気工業(株)製;銅:9
9.25%、Cr:0.3%、Sn:0.25%、Zn:
0.2%)を100mm角に切断して試験片を作成し
た。この試験片を下記組成のマイクロエッチング剤に3
5℃で1分間浸漬して表面の粗化を行った。
4と同様にして銅合金表面の粗化を行った。
4と同様にして銅合金表面の粗化を行った。
4と同様にして銅合金表面の粗化を行った。
4と同様にして銅合金表面の粗化を行った。
4と同様にして銅合金表面の粗化を行った。
グ剤により粗化を行った銅合金についてエッチング量、
表面粗さ、密着強度を試験例1の方法と同様に測定し
た。また、以下に示す方法および評価基準により、密着
強度を評価した。この結果を表2に示す。
金表面に生成した酸化皮膜の密着強度評価):試験片の
大きさを20mm角に変更した以外は実施例4と同様の
方法で粗化処理したリードフレーム用銅合金を、ホット
プレートにより250℃で3分加熱し、表面に酸化皮膜
を生成させた。次いで、表面に密着強度で使用したも
のと同様のセロハンテープを圧着し一気に引き剥がし、
テープに転写した酸化皮膜の状態を、下記の評価基準を
用いて評点A〜Eの5段階で評価した。
ロエッチング剤は比較例と比べて2倍以上の密着強度と
表面粗さが得られている。これは本発明のマイクロエッ
チング剤が、比較例と同程度のエッチング量でも表面粗
さが2倍以上になっていることから、銅合金の表面を微
細に粗化したため密着強度が高いと考えられる。また、
リードフレーム用銅合金に酸化皮膜が形成された場合の
密着強度も、本発明のマイクロエッチング剤は比較例と
比較して優れたものであった。
効率よく粗化するため、深くエッチングしなくとも樹脂
層との密着性が十分得られるだけでなく、これまで、粗
化が困難とされていたリードフレームなどの銅合金の圧
延品に対しても十分な粗化が可能となる銅および銅合金
用のマイクロエッチング剤が得られる。
ビルドアップ基板製造時に使用することにより、配線を
細らせることなく、配線と絶縁樹脂層との密着性を向上
させられるため、微細な配線のビルドアップ基板を、品
質を損なうことなく短時間で製造することが可能とな
る。またリードフレームとモールド樹脂との密着性も向
上させられるため、信頼性の高い高密度の電子部品の製
造が可能となる。
された銅めっき製品表面の電子顕微鏡写真(×500
0)。
された銅めっき製品表面の電子顕微鏡写真(×500
0)。
された銅めっき製品表面の電子顕微鏡写真(×500
0)。
された銅めっき製品表面の電子顕微鏡写真(×500
0)。
された銅めっき製品表面の電子顕微鏡写真(×500
0)。
された銅合金表面の電子顕微鏡写真(×5000)。
された銅合金表面の電子顕微鏡写真(×5000)。
された銅合金表面の電子顕微鏡写真(×5000)。
された銅合金表面の電子顕微鏡写真(×5000)。
化された銅合金表面の電子顕微鏡写真(×5000)。
化された銅合金表面の電子顕微鏡写真(×5000)。 以 上
Claims (4)
- 【請求項1】 次の成分(A)〜(D); (A)硫酸、アルカンスルホン酸およびアルカノールス
ルホン酸ならびにそれらの誘導体よりなる群から選ばれ
た化合物 (B)過酸化物 (C)テトラゾールおよびそれらの誘導体よりなる群か
ら選ばれた化合物 (D)銅よりも電位が貴である金属イオン を含有することを特徴とする銅および銅合金用のマイク
ロエッチング剤。 - 【請求項2】 上記成分(D)の、銅よりも電位が貴で
ある金属イオンが、銀イオン、パラジウムイオンまたは
金イオンである請求項第1項記載の銅および銅合金用の
マイクロエッチング剤。 - 【請求項3】 上記成分(C)のテトラゾールおよびそ
れらの誘導体が、テトラゾール、5−アミノテトラゾー
ル、5−メチルテトラゾール、1−メチルー5−エチル
テトラゾール、1−メチル−5−アミノテトラゾール、
1−エチル−5−アミノテトラゾールなる群から選ばれ
た2種またはそれ以上である請求項第1項または第2項
記載の銅および銅合金用のマイクロエッチング剤。 - 【請求項4】 銅または銅合金を請求項第1項ないし第
3項記載の銅および銅合金用マイクロエッチング剤で処
理することを特徴とする銅または銅合金表面の微細粗化
方法。
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