JP2007042695A - 積層回路基板 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明の積層回路基板は、銅箔または銅合金箔の少なくとも片面の表面粗さが0.1μm〜5μmの元箔上に、平均付着量が150mg/dm2以下で表面粗さが0.3〜10μmの突起物からなる粗化処理層が形成された粗化処理銅箔の該粗化処理層上に、平均粒径が0.1〜10ミクロン径であり20〜80質量%を占める錫と銀からなる金属粒子を穿設した貫通孔に充填した熱可塑性樹脂基板とを積層したものである。
【選択図】 なし
Description
また、スルーホールめっき法による積層回路基板では、スルーホールの直上には部品を実装できず、配線の自由度が低いと云う欠点もある。
この欠点を解消するために、スルーホールめっき法による積層回路基板において、実装部品の配置位置を避けるように、スルーホールを基板表面に対して傾斜させて形成する手法も採用されている。
しかしながら現代ではさらなる工程の短縮などの要求から、一括プレスにより積層回路基板の製造方法も開発されており、この製造方法においても導電性ペーストが用いられている。
導電性ペーストを使用した多層配線基板としては、株式会社デンソーのPALAP基板が知られている(特許文献1参照)。この工法では、錫と銀からなる金属粒子を、熱可塑性樹脂に形成した貫通孔に錫20〜80質量%になるように充填し、層間接続時の加熱により、より高い融点をもつ導電性組成物を形成することを特徴としている。
また、前記元箔の銅箔または銅合金箔は電解銅箔であることが好ましく、該電解銅箔の表面処理を行う面の粗さが2μm以下で、粒状結晶で構成されていることが更に好ましい。
本発明で用いる絶縁基板としては、特に、エポキシ樹脂・ポリイミドフィルム・液晶ポリマーを50%以上含む組成物からなるフィルムが適している。
元箔に柔軟性を付与するためには粒状晶で構成されている電解銅箔が好ましい。特に、粒状結晶のサイズは平均0.3μm以上が好ましく、1μm以上の結晶サイズのものが銅箔断面の10%以上を占めているものが特に好ましい。
高周波特性・ファインパターン化を考慮すると表面粗さは3μm以下にすることが好ましい。
銅箔と導電性ペースト層との界面に発生するボイドまたは亀裂を防止するためには、拡散可能な錫の原子個数に対し、粗化粒子を構成している銅原子個数が、4倍以下であることが好ましい。ただし、現実に導電性ペーストを使用する場合、抵抗値を上げる錫を多く添加することはあまり好ましいことではない。そのため、拡散する錫の原子個数も少なくしたい。
このような観点から本発明は、元箔上に付着させる銅もしくは銅合金の量を1mg/dm2〜150mg/dm2の範囲とすることが好ましい。付着量が1mg/dm2未満ではピール強度が低いためその目的を果たす表面処理銅箔としては満足でなく、また150mg/dm2より多いと拡散可能な錫の原子個数も多く存在させることになり、そのような量は導電性ペーストの抵抗値を大きくすることとなり、あまり好ましくないからである。
元箔表面に形成される突起物の高さについては、0.3μm以下では、高さが低いためピール強度を上げる効果が得られず、また、10μm以上では、高周波特性が低下するうえにファインパターン化に不向きとなる。
Cu粒子又はCuとMoの合金粒子で所望の突起物は得られるが、Cu粒子又はCuとMoの合金粒子にNi、Co、Fe、Cr、V及びWの群から選ばれる少なくとも1種の元素を含んでいる2種類以上の合金粗化粒子で形成された突起物は更に均一性のある突起物を形成できるためより効果的である。これらの突起物を形成する粗化粒子は、化学結合を絶縁樹脂と行うため、ピール強度を増大させると考えられる。樹脂種にもよるが、ピール強度を化学結合で増大させる粒子としてはCu−Mo合金、Cu−Ni合金、Cu−Co合金、Cu−Fe合金、Cu−Cr合金、Cu−Mo−Ni合金、Cu−Mo−Cr合金、Cu−Mo−Co合金、Cu−Mo−Fe合金などがある。
更に、均一な突起物を得るために、粗化処理時の各種電解液の選択、電流密度、液温、処理時間を最適にすることが望ましい。
特に液晶ポリマー樹脂等におけるNi金属またはNi合金は、ピール強度を高める効果がある。
上記構成からなる表面処理銅箔上にCrおよび/またはクロメート被膜を形成させ防錆処理を行い、又は、必要に応じシランカップリング処理または防錆処理+シランカップリングを施す。
元箔1
厚さ:12μmで、マット面粗度:Rz=0.86μmの未処理電解銅箔、及び未処理圧延銅箔(元箔)を用意した。
元箔2
厚さ:12μmで、マット面粗度:Rz=1.24μmの未処理電解銅箔を用意した。
元箔3
厚さ:12μmで、マット面粗度:Rz=1.56μmの未処理電解銅箔を用意した。
上記元箔1〜3を、下記電気めっきA〜Cの液組成・浴温度・電流条件範囲内にて、めっき浴1→めっき浴2の順番で少なくとも1回のめっき(粗化処理)を行い、更にその粗化処理面に、Niめっき(0.3mg/dm2)亜鉛めっき(0.1mg/dm2)を施し、その上にクロメート処理を施した。
電気めっきA
・めっき浴1
硫酸銅(Cu金属として) 1〜10g/dm3
硫酸 30〜100g/dm3
モリブデン酸アンモニウム(Mo金属として) 0.1〜5.0g/dm3
電流密度 10〜60A/dm2
通電時間 1秒〜20秒
浴温 20〜60℃
硫酸銅(Cu金属として) 20〜70g/dm3
硫酸 30〜100g/dm3
電流密度 5〜45A/dm2
通電時間 1秒〜25秒
浴温 20℃〜60℃
・めっき浴1
硫酸銅(Cu金属として) 1〜50g/dm3
硫酸ニッケル(Ni金属として) 3〜25g/dm3
メタパナジン酸アンモニウム(V金属として) 0.1〜15g/dm3
pH 1.0〜4.5
電流密度 10〜60A/dm2
通電時間 5秒〜20秒
浴温 20℃〜60℃
硫酸銅(Cu金属として) 10〜70g/dm3
硫酸 30〜120g/dm3
電流密度 20〜50A/dm2
通電時間 5秒〜25秒
浴温 20℃〜65℃
・めっき浴1
硫酸銅(Cu金属として) 1〜50/dm3
硫酸コバルト(Co金属として) 1〜50g/dm3
モリブデン酸アンモニウム(Mo金属として) 0.1〜10g/dm3
pH 0.5〜4.0
電流密度 10〜60A/dm2
通電時間 5秒〜25秒
浴温 20℃〜60℃
硫酸銅(Cu金属として) 10〜70g/dm3
硫酸 30〜120g/dm3
電流密度 5〜60A/dm2
通電時間 1秒〜20秒
浴温 20℃〜65℃
上記元箔1〜3を、下記電気めっきD〜Fの液組成・浴温度・電流条件範囲内にて、めっき浴3→めっき浴4の順番で少なくとも1回のめっき(粗化処理)を行い、表1に示す表面形状を得た。
更に、その粗化処理面に、Niめっき(0.3mg/dm2)亜鉛めっき(0.1mg/dm2)を施し、その上にクロメート処理を施した。
・めっき浴3
硫酸銅(Cu金属として) 1〜10g/dm3
硫酸 30〜100g/dm3
モリブデン酸アンモニウム(Mo金属として) 0.1〜5.0g/dm3
電流密度 10〜60A/dm2
通電時間 15秒〜60秒
浴温 20〜60℃
硫酸銅(Cu金属として) 20〜70g/dm3
硫酸 30〜120g/dm3
電流密度 3A/dm2
通電時間 2分以上(表面粗さにおいて時間を変更)
浴温 15℃
・めっき浴3
硫酸銅(Cu金属として) 1〜50g/dm3
硫酸ニッケル(Ni金属として) 3〜25g/dm3
メタパナジン酸アンモニウム(V金属として) 0.1〜15g/dm3
pH 1.0〜4.5
電流密度 10〜60A/dm2
通電時間 15秒〜60秒
浴温 20℃〜60℃
硫酸銅(Cu金属として) 20〜70g/dm3
硫酸 30〜120g/dm3
電流密度 3A/dm2
通電時間 2分以上(表面粗さにおいて時間を変更)
浴温 15℃
・めっき浴3
硫酸銅(Cu金属として) 1〜50/dm3
硫酸コバルト(Co金属として) 1〜50g/dm3
モリブデン酸アンモニウム(Mo金属として) 0.1〜10g/dm3
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硫酸銅(Cu金属として) 20〜70g/dm3
硫酸 30〜120g/dm3
電流密度 3A/dm2
通電時間 2分以上(表面粗さにおいて時間を変更)
浴温 15℃
実施例及び比較例で作成した表面処理銅箔に、液晶ポリマーフィルム1(以下フィルム1という)ポリエーテルエーテルケトンフィルム(以下フィルム2という)を下記ラミネート方法で貼り付け、ピール強度を測定した。
表面処理銅箔と液晶ポリマーフィルム1を積層し、280℃で一定圧力をかけ、10分間保持した後冷却し、基板用複合材とした。
ポリエーテルエーテルケトンフィルムと表面処理銅箔のラミネート方法
表面処理銅箔とポリエーテルエーテルケトンフィルムを積層し、205℃で一定圧力をかけ、10分間保持した後冷却し、基板用複合材とした。
ボイド発生の確認方法は次のとおりである。
即ち、熱可塑性樹脂の表面に、50μm厚になるように導電性ペーストを塗布した。導電性ペーストは、平均粒径5μmの錫粒子と平均粒径1μmの銀粒子各300gを、有機溶剤であるテルピネオール60gを添加したうえ、ミキサーによって混練しペースト化した。なお、導電性ペーストの充填後、140℃〜160℃にてテルピネオールを乾燥した。次に、銅箔を導電性ペーストに2〜10MPaの圧力で押しつけながら、280℃にて加熱処理を行い、金属粒子を焼結一体化し、銅箔との接合をおこなった。その後、導電性ペーストと銅箔との断面を観察し、ボイド及び亀裂の発生状況を確認した。結果を表1に示す。
Claims (5)
- 表面粗さが0.1μm〜5μmの元箔表面上に平均付着量が150mg/dm2の粗化粒子からなる突起物を付着させて表面粗さを0.3〜10μmの粗化処理層を形成した表面粗化銅箔と、平均粒径が0.1〜10μmの錫が20〜80質量%で残部が銀からなる低融点導電性ペーストを穿設した貫通孔に充填した熱可塑性樹脂基板と、を積層したことを特徴とする積層回路基板。
- 前記表面処理銅箔と前記熱可塑性樹脂基板との加熱積層による熱により前記貫通孔に充填した低融点導電性ペーストを溶融して、前記表面処理銅箔に形成した粗化処理層との間で電気的に接続することを特徴とする請求項1に記載の積層回路基板。
- 前記元箔上に形成の前記粗化処理層は、導電性ペーストから加熱積層時粗化処理層に拡散する錫原子数に対し、粗化処理層の銅付着原子数が4倍以下であり表面粗さが0.3〜10μmの突起物で形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の積層回路基板。
- 前記元箔は電解銅箔または電解銅合金箔であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の積層回路基板。
- 前記電解銅箔からなる元箔が、少なくとも表面処理を行う面の粗さが2μm以下であり、粒状結晶で構成されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の積層回路基板。
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