JP2008308749A

JP2008308749A - 銅めっき方法

Info

Publication number: JP2008308749A
Application number: JP2007159537A
Authority: JP
Inventors: Yoshihide Nishiyama; 芳英西山
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 2007-06-15
Filing date: 2007-06-15
Publication date: 2008-12-25

Abstract

【課題】めっき被膜表面の凸や凹形状の欠陥を顕著に抑制し得る銅めっき方法の提供。
【解決手段】基材の表面の少なくとも一部に銅めっきを施す方法であって、所定の電流密度で所定の膜厚を有する銅めっき被膜を前記基材の表面に形成する第１めっき処理工程と、前記第１めっき処理を施した前記基材に、前記第１めっき処理より低い電流密度で前記銅めっき被膜より薄い膜厚の銅めっき被膜を形成する第２（仕上げ）めっき処理工程を有し、かつ前記第１めっき処理と第２（仕上げ）めっき処理を同一の銅めっき液を用いて連続して行うことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、フレキシブル配線板の形成に用いるフレキシブル銅張積層板を製造するための銅めっき方法に関する。

近年、通信・民生用の電子機器の小型・軽量化、高密度化にともなってフレキシブル配線板の採用が顕著になってきている。このフレキシブル配線板は、可撓性を有し繰り返しの屈曲に耐えるため、狭い空間への立体的で高密度な実装が可能となることから電子機器への配線、ケーブル、あるいはコネクター機能を付与した複合部品として用途が拡大しつつある。

フレキシブル配線板を形成するために用いるフレキシブル銅張積層板は、一般にポリイミド樹脂等の非導電性基材にめっき法によって銅めっき層を形成したり、銅箔を貼り付ける方法等により製造されるが、めっき法の場合はめっき被膜表面に凸や凹形状の欠陥が生じやすく、これらの欠陥はフレキシブルプリント配線板の配線不良を引き起こす原因となるため問題である。特に近年は配線ピッチの狭いフレキシブル基板が求められてきており、凸や凹形状の欠陥もより小さく、より少なくすることが要求されている。

そこで、前記凸や凹形状の欠陥を減少させる方法として、例えば基材と銅めっき被膜の間に異なる金属の中間層を設ける方法（特許文献１参照）や、めっき浴の成分を変える方法（特許文献２参照）、あるいは本めっき処理とは液組成の異なるめっき液で予備めっき層を形成した後、本めっき処理を行う方法（特許文献３参照）等が提案されている。すなわち、例えば基材と銅めっき被膜の間に異なる金属の中間層を設ける方法は、絶縁体フィルムの表面に形成されたニッケル等の下地金属層と、該下地金属層の上に設けられた薄い銅層と、該薄い銅層の上に設けられた銅導体層とを有するフレキシブル基板の製造方法において、前記銅導体層を形成するに際し、前記薄い銅層上に無電解銅めっき被膜を形成した後に、前記銅導体層を形成する方法である。また、本めっき処理とは液組成の異なるめっき液で予備めっき層を形成した後、本めっき処理を行う方法は、硫酸および硫酸銅を用いた予備めっき液を用いた電気めっきにより基材に予備めっきを施し、次いで前記基材に前記予備めっき液から硫酸銅を除いた組成のめっき液により本めっきを施す方法である。
特開平８−１３９４４８号公報特開平１−１００２９２号公報特開２００３−１２９２８５号公報

しかしながら、前記した従来の欠陥を減少させる方法は、基材と銅めっき被膜の間の中間層やめっき液成分に着目したものであり、めっき被膜の最表面の処理を問題にしたものではないため、めっき被膜表面の凸や凹形状の欠陥抑制効果が十分に得られないばかりか、異種金属層の形成、めっき液の組成や成分の変更といった処置が必要であることから、設備効率や生産性等の点で容易に実施し難いという問題がある。

本発明は、前記した従来技術の問題点を解決するためになされたもので、異種金属層の形成、あるいはめっき液の組成や成分の変更等の処置を必要とすることなく、現行の工程で簡便かつ効果的に凸や凹形状の欠陥を抑制した銅めっき被膜を実現し得る銅めっき方法を提案しようとするものである。

本発明に係る銅めっき方法は、基材の表面の少なくとも一部に銅めっきを施す方法であって、所定の電流密度で所定の膜厚を有する銅めっき被膜を前記基材の表面に形成する第１めっき処理工程と、前記第１めっき処理を施した前記基材に、前記第１めっき処理より低い電流密度で前記銅めっき被膜より薄い膜厚の銅めっき被膜を形成する第２（仕上げ）めっき処理工程を有し、かつ前記第１めっき処理と第２（仕上げ）めっき処理を同一の銅めっき液を用いて連続して行うことを特徴とするものである。

また、本発明方法は、前記銅めっき液が、硫酸銅めっき液であること、前記第１めっき処理と第２（仕上げ）めっき処理の電流密度が、それぞれ１．５〜８．０Ａ／ｄｍ^２、０．５〜１．０Ａ／ｄｍ^２であること、前記第１めっき処理工程および第２（仕上げ）めっき処理工程で形成される銅めっき被膜の膜厚が、それぞれ４〜２４μｍ、０．５〜１．５μｍであることを特徴とするものである。さらに、本発明方法は、前記基材が絶縁体フィルムであることを特徴とするものである。

本発明方法は、硫酸銅めっきによる基材上への銅めっき被膜の形成において、所定の電流密度で所定の膜厚を有する銅めっき被膜を形成した後、連続して前記と同一のめっき液を用いて最初のめっき処理より低い電流密度で前記銅めっき被膜より薄い膜厚の銅めっき被膜を形成するので、異種金属めっき工程やめっき液の組成や成分の変更等の処置が不要となり、現行の工程で生産性を大きく低下させることなく凸や凹形状の欠陥を抑制することが可能となる。したがって、本発明方法によれば、同一の硫酸銅めっき条件において、銅めっき被膜の最表面に低電流密度層を形成することにより凸や凹形状の欠陥の極めて少ない高品質の銅めっき被膜を有するフレキシブルプリント配線板の作製が可能となる。

本発明において、基材表面の銅めっき被膜の上に同じめっき液による低電流密度層を形成する方法を講じたのは、以下に記載する理由による。
すなわち、本発明者らの実験によれば、同一の硫酸銅めっき条件において、銅めっき被膜の最表面に低電流密度層を形成した場合と形成しない場合とでは、凸や凹形状の欠陥の発生数やサイズが異なることを確認できたことによる。具体的に説明すると、標準的なめっき条件である電流密度３Ａ／ｄｍ^２で膜厚８μｍの銅めっき被膜の最表面に、例えば電流密度１．０Ａ／ｄｍ^２で膜厚１．０μｍの低電流密度層（銅めっき被膜）を形成した場合と形成しない場合とで比較すると、直径１０μｍ以上の凸・凹欠陥の発生数では、前者（低電流密度層あり）が１２個／ｃｍ^２であったのに対し、後者（低電流密度層なし）は４１個／ｃｍ^２であった。また、同様に凸・凹欠陥のサイズの平均値で比較した場合、前者（低電流密度層あり）では直径１０μｍであったのに対し、後者（低電流密度層なし）では直径２４μｍであった。上記の結果より、銅めっき被膜の最表面に低電流密度層を形成した場合には、凸・凹欠陥の発生数やサイズを大幅に減少できることがわかる。

また、本発明において、前記第１めっき処理と第２（仕上げ）めっき処理の電流密度を、それぞれ１．５〜８．０Ａ／ｄｍ^２、０．５〜１．０Ａ／ｄｍ^２としたのは、以下に記載する理由による。
第１めっき処理の電流密度を１．５〜８．０Ａ／ｄｍ^２としたのは、１．５Ａ／ｄｍ^２未満では、めっき成長速度が遅くなり生産性が低下すること、および発生欠陥が少ないため第２めっき処理層を付与する必要がなくなるためである。他方、８．０Ａ／ｄｍ^２を超えるとめっき浴の給電能力の限界を超えてしまい正常なめっきができなくなるためである。
さらに第２（仕上げ）めっき処理の電流密度を０．５〜１．０Ａ／ｄｍ^２としたのは、０．５Ａ／ｄｍ^２未満および１．０Ａ／ｄｍ^２を超えると、試験結果から欠陥抑制効果が見られなかったためである。

さらに、第１めっき処理工程および第２（仕上げ）めっき処理工程で形成される銅めっき被膜の膜厚をそれぞれ４〜２４μｍ、０．５〜１．５μｍとしたのは、以下に記載する理由による。
第１めっき処理工程で形成される銅めっき被膜の膜厚を４〜２４μｍとしたのは、４μｍ未満および２４μｍを超えると欠陥が発生しにくく第２めっき処理を施す必要がないためである。また、第２めっき処理工程で形成される銅めっき被膜の膜厚を０．５〜１．５μｍとしたのは、０．５未満および１．５μｍを超えると欠陥を抑制する効果がないためである。

図１は本発明法による銅めっき被膜の構成、すなわち銅めっき被膜の最表面に低電流密度層（銅めっき層）を形成した銅めっき被膜を、銅めっき被膜の最表面に低電流密度層を有しない銅めっき被膜と比較して示したもので、（ａ）は本発明法による銅めっき被膜を示す説明図、（ｂ）は銅めっき被膜の最表面に低電流密度層を有しない銅めっき被膜を示す説明図で、１は基材（絶縁体フィルム）、２は銅めっき層（銅めっき被膜）、３は低電流密度層（銅めっき被膜）を示す。

すなわち、本発明の銅めっき方法は、基材（絶縁体フィルム）１の表面の少なくとも一部に銅めっきを施す方法において、まず第１めっき処理工程で硫酸銅メッキ液を用いて基材（絶縁体フィルム）１上に電流密度１．５〜８．０Ａ／ｄｍ^２でめっき膜厚４〜２４μｍの銅めっき層２を形成する。続いて、この第１めっき処理により形成されためっき膜厚４〜２４μｍの銅めっき層２の上に、第２（仕上げ）めっき処理工程で前記第１めっき処理と同じ硫酸銅メッキ液を用い前記第１めっき処理より低い電流密度０．５〜１．０Ａ／ｄｍ^２で前記銅めっき層２より薄い膜厚０．５〜１．５μｍの低電流密度層（銅めっき被膜）３を形成する方法である。

本発明の銅めっき方法は上記したごとく、
1). 基材（絶縁体フィルム）１上に形成する銅めっき層２の最表面に低電流密度層（銅めっき被膜）３を形成すること、
2). したがって第１めっき処理工程で形成する銅めっき層２の電流密度に対して第２（仕上げ）めっき処理工程で形成する銅めっき層３の電流密度が低いこと、
3). 銅めっき層２と銅めっき層３は連続的に形成されること、
4). 銅めっき層２と銅めっき層３の形成には同一のめっき液（硫酸度めっき液）が使用されること、
の４点を主たる特徴とするものである。

基材として、予めスパッタリング法により膜厚５００〜３０００Åの銅シード層を形成したポリイミド樹脂フィルムを使用し、該ポリイミド樹脂フィルムの銅シード層を形成した側の面に、第１めっき処理工程および第２（仕上げ）めっき処理工程で連続して銅めっき処理を施して図１（ａ）に示す構成の銅めっき層を形成した。

本実施例では、銅めっき液に、エンソン製「ＳＴ２０００」を使用し、銅めっき層２は電流密度を１．５〜８．０Ａ／ｄｍ^２の範囲で４水準、膜厚を４〜２４μｍの範囲で４水準をそれぞれ設定し、低電流密度層（銅めっき層）３は電流密度を０．５〜１．５Ａ／ｄｍ^２の範囲で３水準、膜厚を０．５〜２．０μｍの範囲で４水準をそれぞれ設定した。

得られた各サンプルはメッキ完了後、実体顕微鏡（５０倍）による欠陥数のカウントを行い、さらに工場顕微鏡（４００倍）により欠陥サイズを計測した。その結果を表１、表２に示す。
表１は、銅めっき層２を電流密度３．０Ａ／ｄｍ^２、膜厚８μｍで固定し、その上に低電流密度層（銅めっき層）３を形成する際に該低電流密度層（銅めっき層）３の電流密度を０．５〜１．５Ａ／ｄｍ^２、膜厚を０．５〜２．０μｍで変化させた場合の欠陥の発生数と平均サイズを示したものである。この結果より明らかなごとく、電流密度範囲が０．５〜１．０Ａ／ｄｍ^２（本発明の範囲）、膜厚範囲が０．５〜１．５μｍ（本発明の範囲）において欠陥抑制効果が顕著に現れている。なお、銅めっき層２のみ（図１（ｂ））での欠陥発生数は４１個／ｃｍ^２、欠陥の平均サイズは２４μｍであった。
表２は、銅めっき層２を電流密度１．５〜８．０Ａ／ｄｍ^２、膜厚４〜２４μｍで変化させ欠陥の発生状態を確認した後、最表面に低電流密度層（銅めっき層）３を電流密度１．０Ａ／ｄｍ^２、膜厚１．０μｍで固定して形成した場合の欠陥の発生数と平均サイズを示したものである。この結果より、銅めっき層２の電流密度および膜厚の変化によって欠陥の発生数およびサイズは大きく変化したが、銅めっき層２の電流密度１．５〜８．０Ａ／ｄｍ^２、膜厚４〜２４μｍのすべての条件において欠陥の抑制効果を確認できた。

本発明は、硫酸銅めっきによる基材上への銅めっき被膜の形成において、所定の電流密度で所定の膜厚を有する銅めっき被膜を形成した後、連続して前記と同一のめっき液を用いて最初のめっき処理より低い電流密度で前記銅めっき被膜より薄い膜厚の銅めっき被膜を形成するので、異種金属めっき工程やめっき液の組成や成分の変更等の処置が不要となり、現行の工程で生産性を大きく低下させることなく凸や凹形状の欠陥を抑制することが可能となる。したがって、本発明によれば、同一の硫酸銅めっき条件において、銅めっき被膜の最表面に低電流密度層を形成することにより凸や凹形状の欠陥の極めて少ない高品質の銅めっき被膜を有するフレキシブルプリント配線板の作製が可能となり、エレクトロニクス分野における通信・民生用の電子機器の小型・軽量化、高密度化に大きく寄与する。

本発明法による銅めっき被膜の説明図で、（ａ）は本発明法による銅めっき被膜、（ｂ）は銅めっき被膜の最表面に低電流密度層を有しない銅めっき被膜をそれぞれ示す。

符号の説明

１基材（絶縁体フィルム）
２銅めっき層（銅めっき被膜）
３低電流密度層（銅めっき被膜）

Claims

基材の表面の少なくとも一部に銅めっきを施す方法であって、所定の電流密度で所定の膜厚を有する銅めっき被膜を前記基材の表面に形成する第１めっき処理工程と、前記第１めっき処理を施した前記基材に、前記第１めっき処理より低い電流密度で前記銅めっき被膜より薄い膜厚の銅めっき被膜を形成する第２（仕上げ）めっき処理工程を有し、かつ前記第１めっき処理と第２（仕上げ）めっき処理を同一の銅めっき液を用いて連続して行うことを特徴とする銅めっき方法。
前記銅めっき液が、硫酸銅めっき液であることを特徴とする請求項１に記載の銅めっき方法。
前記第１めっき処理と第２（仕上げ）めっき処理の電流密度が、それぞれ１．５〜８．０Ａ／ｄｍ^２、０．５〜１．０Ａ／ｄｍ^２であることを特徴とする請求項１または２に記載の銅めっき方法。
前記第１めっき処理工程および第２（仕上げ）めっき処理工程で形成される銅めっき被膜の膜厚が、それぞれ４〜２４μｍ、０．５〜１．５μｍであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の銅めっき方法。
前記基材が絶縁体フィルムであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の銅めっき方法。