JP2009094211A - プリント配線板用金属板材およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 例えば自動車用プリント配線板のような、きわめて過酷な温度・湿度等の環境下でも、プリント配線板用樹脂基材とプリント配線板用金属板材との接合についての高い耐久性や信頼性を維持することを可能とする、プリント配線板用金属板材およびその製造方法を提供する。
【解決手段】 このプリント配線板用金属板材１は、板状のプリント配線板用樹脂基材２と張り合わされる、最大厚さ１００μｍ以上のプリント配線板用金属板材１であって、前記プリント配線板用樹脂基材２に対して張り合わされる表面に、当該表面の十点平均表面粗さＲｚが１．０μｍ以上〜１０μｍ以下となるように溝３を形成し、かつ粒径０．２μｍ以上〜４．０μｍ以下の微粒子４を付着してなることを特徴としている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば自動車用プリント配線板のような比較的大電流容量対応のプリント配線板などに好適なプリント配線板用金属板材およびその製造方法に関する。

比較的大電流容量を有することが要請される分野で、代表的なものとしては、いわゆる自動車エレクトロニクス分野があるが、自動車のエレクトロニクス化は近年、ますます進展しつつある。そのなかでも、例えばジャンクションボックスでは従来一般に大電流通電を行うためにバスバーが用いられている。このバスバーのような配電構造は、厳しい温度や湿度等の環境変化に対する耐久性が良好であるという特長を有しているが、その反面、空間的な制約が著しく、その制約に妨げられて設計の自由度が低くなる傾向にある。そこで、ジャンクションボックスの配線構造全体をプリント配線板化することが望まれる。但し、それを実現化するためには、厳しい使用環境下で比較的大電流を流し続けても断線や配線劣化等が生じる虞のない、耐久性が高くて信頼性に富んだプリント配線板を用いることが強く要請される。

プリント配線板は、板状またはシート状のガラスエポキシ基材の表面に銅箔または銅薄板を張り合わせてなる、いわゆる銅張基板を加工して製造される。その銅張基板は、例えばＦＲ４（Ｆｌａｍｅ Ｒｅｔａｒｄａｎｔ Ｔｙｐｅ４）のようなガラス繊維とエポキシ樹脂の複合材料からなる難燃性のプリント配線板用樹脂基材と、数１０μｍ〜１００μｍ程度の板厚の銅板材からなるプリント配線板用金属板材とを、ホットプレス法により全面的に接合して作製されるが、この接合をより確実なものとするためには、銅板材の表面全面に粗面化処理を施すことが望まれる。

そのような従来の粗面化処理の代表的な例としては、特開２００４−２００５５７号公報（特許文献１）によって提案された技術がある。
これは、比較的厚い０．１ｍｍ以上の厚さの金属板材の表面を、いわゆるハーフエッチングの要領で全面的に蝕刻することで、その金属板材を構成している金属の粒界に沿って平均粒径１μｍ〜３０μｍ程度の多数の凸部からなる第一粗化面を形成し、さらにその粒界に沿って電界が集中することを利用して、電析により平均粒径０．１μｍ〜１０μｍの微粒子をその粒界に沿って集中的に付着させることで第二粗化面を形成する、というものである。

特開２００４−２００５５７号公報

しかしながら、上記のような特開２００４−２００５５７号公報にて提案された技術を以てしてもなお、例えば自動車用大電流対応のプリント配線板の場合のようなエンジンルーム内等の過酷な使用環境下では、樹脂基材と金属板材との接合力に関して耐久性が十分ではなく、金属板材を加工してなる回路や放熱材等が剥離してしまうという問題がある。
すなわち、上記の特開２００４−２００５５７号公報にて提案された技術では、金属板材を構成している金属材料の粒界に沿って電析により微粒子を適度に集中させて付着させているが、そのようにしてもなお、その粒界付近以外の部分では粒界の部分よりも微粒子が集中していない（微粒子の密度が必ずしも十分でない）ことなどから、必ずしも十分な接合力が得られず、自動車用途等の極めて過酷な使用環境下では、接合の耐久性が不足して金属板材の剥離や部分的剥れなどが発生する場合があった。

また、その他にも、例えば１０μｍ以上〜１００μｍ未満程度の薄い圧延銅箔について、その表面に粗化処理を施すことで、ポリイミドフィルム基材のような樹脂基材との接合の耐久性や信頼性を高くするという技術が種々提案されている。しかし、それらの技術はあくまでも厚さの極めて薄い圧延銅箔に適したものであるため、板厚１００μｍ以上の厚い金属板材に適用することは実際上困難ないし不可能であった。

本発明は、このような問題に鑑みて成されたもので、その目的は、例えば自動車用プリント配線板のような、きわめて過酷な温度・湿度等の環境下でも、プリント配線板用樹脂基材とプリント配線板用金属板材との接合についての高い耐久性や信頼性を維持することを可能とする、プリント配線板用金属板材およびその製造方法を提供することにある。

本発明の第１のプリント配線板用金属板材は、板状のプリント配線板用樹脂基材と張り合わされる、最も厚い部分の厚さ１００μｍ以上のプリント配線板用金属板材であって、前記プリント配線板用樹脂基材に対して張り合わされる表面に、当該表面の十点平均表面粗さＲｚが１．０μｍ以上〜１０μｍ以下となるように溝を形成し、かつ粒径０．２μｍ以上〜４．０μｍ以下の微粒子を付着してなることを特徴としている。

本発明の第２のプリント配線板用金属板材は、上記第１のプリント配線板用金属板材において、前記微粒子が、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｗのうちのいずれか１つの金属元素からなる材料または２以上の金属元素を組み合わせた材料からなるものであることを特徴としている。

本発明の第３のプリント配線板用金属板材は、上記第１または第２のプリント配線板用金属板材において、前記微粒子の粒径が、前記Ｒｚの値に対して５％以上〜５０％以下であることを特徴としている。

本発明の第４のプリント配線板用金属板材は、上記第１ないし第３のうちいずれかのプリント配線板用金属板材において、前記溝における前記微粒子の付着した面積が、当該溝の面積の３％以上〜６０％以下であることを特徴としている。

本発明の第５のプリント配線板用金属板材は、上記第１ないし第４のうちいずれかのプリント配線板用金属板材において、前記微粒子の、当該プリント配線板用金属板材全面に対する付着占有面積比率が、当該プリント配線板用金属板材の全面積の６０％以上〜９５％以下であることを特徴としている。

本発明の第１のプリント配線板用金属板材の製造方法は、板状のプリント配線板用樹脂基材に対して張り合わされる、最も厚い部分の厚さ１００μｍ以上のプリント配線板用金属板材の製造方法であって、前記プリント配線板用金属板材における、前記プリント配線板用樹脂基材に対して張り合わされる表面に、当該表面の十点平均表面粗さＲｚが１．０μｍ以上〜１０μｍ以下となるように溝を形成する第１の粗面化工程と、前記第１の粗面化を施してなる表面に、粒径０．２μｍ以上〜４．０μｍ以下の微粒子を付着させる第２の粗面化工程とを含むことを特徴としている。

本発明の第２のプリント配線板用金属板材の製造方法は、上記第１のプリント配線板用金属板材の製造方法において、前記第２の粗面化工程を、エッチング、ショットブラスト、電気粗化めっきのうちのいずれか１つまたは２つ以上の組み合わせにより行うことを特徴としている。

本発明の第３のプリント配線板用金属板材の製造方法は、上記第１または第２のプリント配線板用金属板材の製造方法において、前記第１の粗面化処理および第２の粗面化処理を施した後、さらにＮｉめっき、Ｚｎめっき、クロメート処理、シランカップリング処理のうちのいずれか１つまたは２つ以上を組み合わせた処理を施すことを特徴としている。

また、プリント配線板用金属板材自体の金属板材としては、一般に最もよく用いられる銅板材などが好適である。但し、これのみには限定されないことは勿論である。この他にも、例えばアルミニウム板にも適用可能である。さらに、近年では金属と有機材料とを組み合わせた熱伝導率の高いハイブリット複合材の開発等も行われており、このような材料に対して同様の処理を施すことも可能である。

本発明によれば、最大厚さ１００μｍ以上のプリント配線板用金属板材における、プリント配線板用樹脂基材に対して張り合わされる表面に、その表面の十点平均表面粗さＲｚが１．０μｍ以上〜１０μｍ以下となるように溝を形成し、かつ粒径０．２μｍ以上〜４．０μｍ以下の微粒子を付着させるようにしたので、プリント配線板用樹脂基材がプリント配線板用金属板材の溝の深さ方向に立体的に食い込むと共に、微粒子の付着による表面の凹凸にもプリント配線板用樹脂基材が食い込んで、極めて強力に接合されることとなる。その結果、プリント配線板用樹脂基材とプリント配線板用金属板材との接合についての高い耐久性や信頼性を維持することが可能となる。

また、特に、微粒子の粒径を、プリント配線板用金属板材の表面のＲｚの値に対して５％以上〜５０％以下の大きさとすることにより、溝付近における微粒子の存在に因って妨げられることなく、さらに確実に、プリント配線板用金属板材の溝の深さ方向にプリント配線板用樹脂基材を立体的に食い込ませるようにすることができ、これによりプリント配線板用樹脂基材とプリント配線板用金属板材との接合についての高い耐久性や信頼性をさらに確実に維持することが可能となる。

また、特に、溝における微粒子の付着する面積を、その溝の面積の３％以上〜６０％以下とすることにより、溝付近における微粒子の存在に因って妨げられることなく、さらに確実に、プリント配線板用金属板材の溝の深さ方向にプリント配線板用樹脂基材を立体的に食い込ませるようにすることができ、これによりプリント配線板用樹脂基材とプリント配線板用金属板材との接合についての高い耐久性や信頼性をさらに確実に維持することが可能となる。

また、微粒子のプリント配線板用金属板材全面に対する付着占有面積比率を、そのプリント配線板用金属板材の全面積の６０％以上〜９５％以下とすることにより、溝付近における微粒子の存在に因って妨げられることなく、さらに確実に、プリント配線板用金属板材の溝の深さ方向にプリント配線板用樹脂基材を立体的に食い込ませるようにすることができると共に、プリント配線板用金属板材の表面全体におけるプリント配線板用樹脂基材の接合力を増強することができ、これによりプリント配線板用樹脂基材とプリント配線板用金属板材との接合についての高い耐久性や信頼性をさらに確実に維持することが可能となる。

また、プリント配線板用金属板材に第１の粗面化処理および第２の粗面化処理を施した後、さらにＮｉめっき、Ｚｎめっき、クロメート処理、シランカップリング処理のうちのいずれか１つまたは２つ以上を組み合わせた処理を施すことにより、プリント配線板用樹脂基材とプリント配線板用金属板材との接合についてのさらなる高い耐久性や信頼性を、確実に維持することが可能となる。

以下、本実施の形態に係るプリント配線板用金属板材およびその製造方法について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係るプリント配線板用金属板材の積層構造を示す図、図２は、その主要な製造工程を示す図、図３は、本発明の一実施の形態に係るプリント配線板用金属板材の作用における比較例として、プリント配線板用金属板の表面に溝が形成されておらず平坦な場合の表面構造（ａ）および溝が微粒子で埋まった状態の場合の表面構造（ｂ）を模式的に示す図である。

本実施の形態に係るプリント配線板用金属板材１は、図１に示したように、プリント配線板用樹脂基材２の表面に、ホットプレス法などの熱圧着プロセスによって、強固に接合されている。
プリント配線板用金属板材１ａ（配線パターン層とも呼ぶ）は、第１の粗面化処理および第２の粗面化処理を施された後、プリント配線板用樹脂基材２の配線形成側の表面に接合され、さらにフォトエッチング法などによってパターニング加工されて、配線パターン層となっている。
プリント配線板用金属板材１ｂ（ヒートシンク層とも呼ぶ）は、第１の粗面化処理および第２の粗面化処理を施された後、プリント配線板用樹脂基材２の配線形成側とは反対側の（裏面側の）表面に接合されて、ヒートシンク層となっている。

プリント配線板用金属板材１ａの金属材料としては、例えば自動車用プリント配線板の配線パターン層として要求される、限られたスペース内で（すなわち限られた配線幅で）比較的大電流を安定的に流すことが可能な電流容量を確保するために、１００μｍ以上の厚さのプリント配線板用銅系板材が好適に用いられる。
プリント配線板用金属板材１ｂの金属材料としては、ヒートシンク層として要求される放熱特性を確保するために、プリント配線板用金属板材１ａの金属材料と同様に１００μｍ以上の厚さのプリント配線板用銅系板材が好適に用いられる。

これらプリント配線板用金属板材１における、プリント配線板用樹脂基材２に対して張り合わされる表面には、第１の粗面化処理として、図２（ｂ）に模式的に示したように、その表面の十点平均表面粗さＲｚが１．０μｍ以上〜１０μｍ以下となるような溝３が形成されている。これは、換言すれば、プリント配線板用金属板材１の表面における十点平均表面粗さＲｚを１．０μｍ以上〜１０μｍ以下とするような深さおよび密度に設定された多数の溝３が、そのプリント配線板用金属板材１の表面に設けられている、ということである。

さらに、プリント配線板用金属板材１における、プリント配線板用樹脂基材２に対して張り合わされる表面には、第２の粗面化処理として、図２（ｃ）に模式的に示したように、粒径０．２μｍ以上〜４．０μｍ以下の微粒子４が付着されている。この微粒子４は、Ｃｕ（銅）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｃｏ（コバルト）、Ｆｅ（鉄）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｗ（タングステン）のうちの、いずれか１または２以上の金属元素を組み合わせた材料からなるものである。この微粒子４の粒径は、プリント配線板用金属板材１の表面のＲｚの値に対して、５％以上〜５０％以下の大きさに設定されている。この微粒子４の分布密度は、プリント配線板用金属板材１の全面積の６０％以上〜９５％以下となるように調節されており、かつ、特に溝３の内部におけるこの微粒子４の付着面積が溝３内の面積の３％以上〜６０％以下となるように調節されている。ここで、溝３内の面積とは、その溝３の側面３ａおよび底面３ｂを含む全表面積を言う。

プリント配線板用樹脂基材２は、例えばＦＲ４（Ｆｌａｍｅ Ｒｅｔａｒｄａｎｔ Ｔｙｐｅ４）のようなガラス繊維とエポキシ樹脂の複合材料からなる難燃性の樹脂材料であ
る。このプリント配線板用樹脂基材２の表面に、第１の粗面化処理および第２の粗面化処理を施してなるプリント配線板用金属板材１が、ホットプレス法などによって熱圧着されて、両者が強固に接合される。

上記のプリント配線板用金属板材１の製造工程における、特に第１の粗面化処理工程および第２の粗面化処理工程は、図２に示したような流れで行われる。
まず、図２（ａ）に示したような未処理の状態の銅系板材１ｃを用意する。この銅系板材１ｃの表面に、図２（ｂ）に示したように、溝３を形成する。この溝３は、この溝３を形成してなるプリント配線板用金属板材１の表面のＲｚ（十点平均表面粗さ）が１．０μｍ以上〜１０μｍ以下となるように、深さおよび密度（プリント配線板用金属板材１の表面における単位面積当たりの本数または面積比率）を設定されて、ショットブラスト法、電気粗めっき法、エッチング法、あるいは機械的ラビング法などによって形成される。

第１の粗面化処理で上記のようにプリント配線板用金属板材１の表面粗さＲｚが１．０μｍ以上〜１０μｍ以下となるように溝３を形成するのは、その溝３の深さ方向にプリント配線板用樹脂基材２の樹脂を立体的に食い込ませることによって、プリント配線板用金属板材１とプリント配線板用樹脂基材２との間での強固な接合力を確保することを目的としている。この目的と照合すると、Ｒｚが１．０μｍ未満の場合には、溝３の深さが浅いため、十分な接合力を確保することができない。このため、Ｒｚは１．０μｍ以上であることが望ましい。
また逆に、Ｒｚが１０μｍ超の場合には、溝３が余りにも深くなり過ぎてしまう傾向にある。このため、溝３の深さ方向に完全にはプリント配線板用樹脂基材２の樹脂が入り込むことが困難となり、その溝３の底部付近にいわゆるボイド（樹脂が完全には充填できなかった空隙）が生じる。そうすると、そのボイドに残された空気や水蒸気が、加熱時に膨張して甚だしくは配線板を破損させたり、徐々に表面方向へと滲み出してきて配線パターン層の銅を腐食させたりする虞が高くなる。このため、Ｒｚは１０μｍ以下であることが望ましい。

上記のようにしてプリント配線板用金属板材１における、第１の粗面化処理を施した表面に、図２（ｃ）に示したように、第２の粗面化処理として、粒径０．２μｍ以上〜４．０μｍ以下の微粒子４を、プリント配線板用金属板材１の全面積に対して６０％以上〜９５％以下の面内分布密度となり、かつ溝３の内部におけるこの微粒子４の付着面積が溝３内の面積の３％以上〜６０％以下となるように、例えば電気めっき法等により、微粒子４を付着させる。この微粒子４を、第１の粗面化処理が施されたプリント配線板用金属板材１の表面に付着させるのは、この微粒子４の付着によってプリント配線板用金属板材１の表面に形成される微小な凹凸によってプリント配線板用樹脂基材２との接合面積をさらに増大させることを、目的としている。このように接合面積を増大させることで、上記の溝３による接合力の増強作用と相まって、プリント配線板用金属板材１とプリント配線板用樹脂基材２との極めて強固な接合を実現することが可能となるのである。

このような電気めっき法によりプリント配線板用金属板材１の表面に付着させる微粒子４としては、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｗのうちのいずれか１または２以上の金属元素を組み合わせた材料からなるものが望ましい。但しこれらのみには限定されないことは言うまでもない。

ここで、図３（ａ）に模式的に示したように、仮にプリント配線板用金属板材１の表面に溝３が形成されていなかった場合（第１の粗面化処理が施されていなかった場合）について考えると、微粒子４はプリント配線板用金属板材１の平滑な表面上にほぼ均一に付着することとなるが、溝３が形成されていないので、その深さ方向への立体的な樹脂の食い込みが全くないため、本実施の形態に係るプリント配線板用金属板材１と比較すると、そ
の接合力は極めて小さなものとなってしまう。
他方、本実施の形態に係るプリント配線板用金属板材１のように溝３を形成した場合には、その溝３によって接合力が飛躍的に増大することは既述の通りであるが、しかしその反面、図３（ｂ）に模式的に示したように、溝３の淵（エッジ）の部分に微粒子４の付着が集中する傾向にある。これは、微粒子４をプリント配線板用金属板材１の表面に付着させる際に、溝３の淵のエッジ部分に、いわゆるエッジ効果によって電界が集中し、その部分に集中的に微粒子４が付着するためである。このように溝３の淵の部分に微粒子４が集中して付着すると、その溝３の淵すなわち入り口の部分が微粒子４に因って塞がれてしまい、プリント配線板用樹脂基材２の樹脂が溝３の深さ方向へと食い込むことが困難になる虞がある。

このような観点から、微粒子４の粒径は、最大４．０μｍ以下であることが望ましい。但し、逆に粒径が余りにも小さいと、その微粒子４自体のプリント配線板用金属板材１の表面への付着力が不足して脱落しやすくなってしまう。このため、微粒子の粒径は、最小０．２μｍ以上であることが望ましい。
また、上記と同様の観点から、微粒子４の粒径は、プリント配線板用金属板材１の表面のＲｚの値に対して、５％以上〜５０％以下の大きさに設定することが望ましい。すなわち、微粒子４の粒径がＲｚ（すなわち概ね溝３の深さの平均値）の５０％超であると、微粒子４が溝３内を塞いでしまう虞が高くなり、かつ粒径がＲｚの５％未満であると、その、微粒子４がプリント配線板用金属板材１の表面から脱落する虞が高くなるからである。
また、上記と同様の観点から、溝３の内部における微粒子４の付着面積を、溝３内の面積の３％以上〜６０％以下とすることが望ましい。
また、プリント配線板用金属板材１の表面全体における微粒子４の面内分布密度を、プリント配線板用金属板材１の全面積のとすることが望ましい。これは、プリント配線板用金属板材１の表面全体における微粒子４の面内分布密度が６０％未満であると、プリント配線板用樹脂基材２との接合面積の増大効果が十分には得られなくなる虞が高くなり、９５％超であると上記のように微粒子４が溝３内を塞いでしまう虞が高くなるからである。

このような本実施の形態に係るプリント配線板用金属板材およびその製造方法によれば、最大厚さ１００μｍ以上のプリント配線板用金属板材１における、プリント配線板用樹脂基材２に対して張り合わされる表面に、第１の粗面化処理として、そのプリント配線板用金属板材１の表面の十点平均表面粗さＲｚが１．０μｍ以上〜１０μｍ以下となるように溝３を形成し、かつ第２の粗面化処理として、粒径０．２μｍ以上〜４．０μｍ以下の微粒子４を付着させるようにしたので、プリント配線板用樹脂基材２がプリント配線板用金属板材１の溝３の深さ方向に立体的に食い込むと共に、微粒子４の付着によるプリント配線板用金属板材１の表面の凹凸にもプリント配線板用樹脂基材２の樹脂が食い込んでその接合面積が大きくなり、プリント配線板用金属板材１とプリント配線板用樹脂基材２とが極めて強力に接合されることとなる。その結果、プリント配線板用金属板材１とプリント配線板用樹脂基材２との接合についての高い耐久性や信頼性を維持することが可能となる。

また、上記の微粒子４を、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｗのうちのいずれか１または２以上の金属元素を組み合わせた材料からなるものとすることにより、プリント配線板用金属板材１の表面に対して付着可能な微粒子４を簡易な電気めっきプロセスによって付着させることができ、これによりプリント配線板用金属板材１とプリント配線板用樹脂基材２との接合についての高い耐久性や信頼性を確実に維持することが可能となる。

また、微粒子４の粒径を、プリント配線板用金属板材１の表面のＲｚの値に対して５％以上〜５０％以下の大きさとすることにより、溝３付近における微粒子４の存在に因って妨げられることなく、さらに確実にプリント配線板用金属板材１の溝の深さ方向にプリン
ト配線板用樹脂基材２の樹脂を立体的に食い込ませるようにすることができ、これによりプリント配線板用金属板材１とプリント配線板用樹脂基材２との接合についての高い耐久性や信頼性を確実に維持することが可能となる。

また、溝３における微粒子４の付着する面積を、その溝３の面積の３％以上〜６０％以下とすることにより、溝３内における微粒子４の存在に因って妨げられることなくさらに確実にプリント配線板用金属板材１の溝３の深さ方向にプリント配線板用樹脂基材２の樹脂を立体的に食い込ませるようにすることができ、これによりプリント配線板用金属板材１とプリント配線板用樹脂基材２との接合についての高い耐久性や信頼性を確実に維持することが可能となる。

また、プリント配線板用金属板材１の表面全体における微粒子４の面内分布密度を、プリント配線板用金属板材１の全面積の６０％以上〜９５％以下とすることにより、プリント配線板用樹脂基材２との接合面積を効果的に増大することができると共に、溝３内における微粒子４の存在に因って妨げられることなくさらに確実にプリント配線板用金属板材１の溝３の深さ方向にプリント配線板用樹脂基材２の樹脂を立体的に食い込ませるようにすることができ、これによりプリント配線板用金属板材１とプリント配線板用樹脂基材２との接合についての高い耐久性や信頼性を確実に維持することが可能となる。

上記の実施の形態で説明したようなプリント配線板用金属板材１を製造し、それをプリント配線板用樹脂基材２の表裏ににホットプレス法により接合させて、各実施例のプリント配線板を作製した。また、比較例として、上記の実施の形態で説明した設定とは敢えて異なる設定としたプリント配線板用金属板材を製造し、それを用いて各比較例のプリント配線板を作製した。そして、それら各実施例および各比較例のプリント配線板の引き剥がし強度およびＰＣＴ（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｏｋｅｒ Ｔｅｓｔ）２４時間放置後の接合強度保持率を確認した。
図４は、各実施例および各比較例のプリント配線板の引き剥がし強度の計測方法について模式的に示す図であり、図５は、各実施例および各比較例のプリント配線板用金属板材に関する各種設定と、それを用いて作製された各プリント配線板の引き剥がし強度およびＰＣＴ後の接合強度保持率とを、纏めて示す図である。ここで、図５および以下の説明では、引き剥がし強度の単位は、［Ｎ／ｍｍ］で表すものとし、接合強度保持率の単位は、ＰＣＴ前の接合強度に対するＰＣＴ後の接合強度の割合を［％］で表すものとした。

プリント配線板用金属板材１の銅板基材である銅系板材１ｃとしては、２０ｃｍ×１０ｃｍ×０．２８ｍｍの無酸素銅板を用いた。その表面を脱脂した後、１２ｗｔ％の硫酸に３０秒間浸潤させて表面の酸化膜を除去した。

そして第１の粗面化処理として、過酸化水素系エッチング液を用いてウェットエッチング法により、銅系板材１ｃの表面に溝３を形成し、その表面全体の表面粗さＲｚが０．８μｍ以上〜１２μｍ以下の範囲内に収まる数値となるようにした。
より詳細には、各実施例については、実施例１、２、４がＲｚ＝４．５μｍ、実施例３がＲｚ＝６．５μｍとなり、比較例１、３、４がＲｚ＝４．５μｍ、比較例５がＲｚ＝０．８μｍ、比較例６がＲｚ＝１２μｍとなるように、それぞれ溝３を形成した。比較例２については、この溝３は形成しない（すなわち第１の粗面化処理は敢えて施さない）ものとした。

続いて、第２の粗面化処理として、添加剤を加えた１４０ｇ／Ｌの硫酸銅水溶液を用いて液温を４０℃に保ちながら電流密度２０Ａ／ｄｍ^２〜５０Ａ／ｄｍ^２で電気粗化めっきを行って、粒径０．２μｍ以上〜４．０μｍ以下の微粒子４を銅系板材１ｃの表面に付着
させた。
より詳細には、各実施例については、微粒子４の平均粒径は、実施例１、３では１．２μｍ、実施例２、４では２．３μｍとした。また、電気銅めっきの電流密度および処理時間は、実施例１、３では３０Ａ／ｄｍ^２で９秒（図５では電気銅めっきＢと表記）とし、実施例２、４では５０Ａ／ｄｍ^２で９秒（図５では電気銅めっきＣと表記）とした。これらの電気銅めっきのプロセス条件の設定によれば、各実施例で付着される微粒子４は、プリント配線板用金属板材１の全面積に対して６０％以上〜９５％以下の面内分布密度となり、かつ溝３の内部における粒子４の付着密度が溝３内の全面積に亘って３％以上〜６０％以下となった。

また、特に実施例４では、実施例２と同様の仕様で第１および第２の粗面化処理を施してなるプリント配線板用金属板材１の表面に、さらにＮｉ−Ｃｏ合金めっきおよびシランカップリング処理を施した。Ｎｉ−Ｃｏ合金めっきは、めっき液として１５０ｇ／ＬのＮｉＳＯ_４および４０ｇ／ＬのＣｏＳＯ_４を用いて、電流密度１．５Ａ／ｄｍ^２で１０秒間行った。その後、一般的な浸潤法によるシランカップリング剤処理を行った。

他方、各比較例については、微粒子４の平均粒径は、比較例２、５、６では１．２μｍ、比較例３では０．１μｍ、比較例４では４．１μｍとした。また、電気銅めっきの電流密度および処理時間は、比較例２、５、６では３０Ａ／ｄｍ^２で９秒（図５では電気銅めっきＢと表記）とし、比較例３では２０Ａ／ｄｍ^２で４秒（図５では電気銅めっきＡと表記）とし、比較例４では５０Ａ／ｄｍ^２で１５秒（図５では電気銅めっきＤと表記）とした。比較例１については、微粒子４は付着させない（すなわち第２の粗面化処理は敢えて施さない）ものとした。これらの電気銅めっきのプロセス条件の設定によれば、比較例２、５、６の場合には、微粒子４の付着状態は、各実施例と同様に上記の実施の形態で説明したような各数値範囲を満たすものとなった。比較例３の場合には、電流密度および処理時間が不足して微粒子４の分布密度が不十分なものとなり、比較例４の場合には、電流密度および処理時間が過剰となり微粒子４の分布密度が過多となった。比較例１の場合には、既述したように、微粒子４は全く付着させていない。

ここで、上記の微粒子４の粒径の計測は、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）観察によって行った。具体的には、溝３付近の微粒子４を２０個選び出して、その面積を検出し、それと等価な面積を有する真円の直径をそれぞれ算出し、それら２０個の円の直径の平均値を、平均粒径とした。

このようにして製造された各実施例および各比較例のプリント配線板用金属板材１を、プリント配線板用樹脂基材２として日立化成（社名）製のＧＥＡ６７−Ｎ（製品名）を用いてその表面にホットプレス法により接合させ、各実施例および各比較例のプリント配線板を作製した。そして、それら各実施例および各比較例のプリント配線板の引き剥がし強度およびＰＣＴ２４時間放置後の接合強度保持率を確認する実験（計測）を行った。

引き剥がし強度の計測は、図４に模式的に示したような、Ｔ−ピール法（ＩＰＣ−ＴＭ−６５０参照）により行った。すなわち、基材のプリント配線板用樹脂基材２の表裏両面にプリント配線板用金属板材１をホットプレス法によって接合させた後、表裏のプリント配線板用金属板材１を上下に各々引き剥がして、その引き剥がしに掛かる力を計測した。これによって計測された引き剥がし強度を通常の状態での接合強度とした。そして、ＰＣＴ２４時間放置後の各プリント配線板にも同様の引き剥がし強度計測を行い、それによって計測された接合強度の、通常の接合強度に対する割合を％で表記したものを、接合強度保持率とした。ＰＣＴは、温度１２１℃、湿度９７％、圧力１９６ｋＰａに設定して２４時間行った。
目標値（合格基準値）としては、引き剥がし強度５．０Ｎ／ｍｍ以上、接合強度保持率
７０％以上とした。

その結果は、図５に示したようなものとなった。
すなわち、各実施例のプリント配線板用金属板材１は、そのいずれも、目標である引き剥がし強度５．０Ｎ／ｍｍ以上および接合強度保持率７０％以上の、両方を満たすことが確認された。
他方、比較例の場合には、そのいずれもが、目標の引き剥がし強度５．０Ｎ／ｍｍ以上および接合強度保持率７０％以上のうちのいずれか一方または両方を満たすことができないことが確認された。

さらに詳細には、溝３による表面の粗さＲｚは実施例と同様の仕様に形成したが、微粒子４は全く付着していない、比較例１の場合には、引き剥がし強度および接合強度保持率の、どちらも目標値を満たさなかった。
微粒子４は付着しているが、溝３が全く形成されていない、比較例２の場合には、引き剥がし強度および接合強度保持率の、どちらも満たさない結果となった。
溝３による表面粗さＲｚは実施例と同様の仕様に形成したが、微粒子４の粒径が実施例の仕様よりも小さ過ぎる、比較例３の場合には、引き剥がし強度は目標値を達成できたが、接合強度保持率は満たさない結果となった。
溝３による表面粗さＲｚは実施例と同様の仕様に形成したが、微粒子４の粒径が実施例の仕様よりも大き過ぎる、比較例４の場合には、引き剥がし強度は目標値を達成できたが、接合強度保持率は満たさない結果となった。
微粒子４の粒径および分布密度等は実施例の仕様と同様であるが、溝３による表面粗さＲｚが実施例の仕様よりも小さ過ぎる、比較例５の場合には、引き剥がし強度は目標値を達成できたが、接合強度保持率は満たさない結果となった。
微粒子４の粒径および分布密度等は実施例の仕様と同様であるが、溝３による表面粗さＲｚが実施例の仕様よりも大き過ぎる、比較例６の場合には、引き剥がし強度は目標値を達成できたが、接合強度保持率は満たさない結果となった。

このような実験結果から、上記実施の形態で説明したような仕様で溝３を形成して表面粗さＲｚを調節すると共に微粒子４を付着してなる、各実施例のプリント配線板用金属板材１では、目標とした引き剥がし強度５．０Ｎ／ｍｍ以上および接合強度保持率７０％以上の両方を達成することができることが確認された。
また、各比較例のプリント配線板用金属板材では、目標とした引き剥がし強度５．０Ｎ／ｍｍ以上および接合強度保持率７０％以上のうちの一方または両方を満たすことができないことが確認された。
また、さらに、板厚１００μｍの板材、板厚１０００μｍの板材、および板厚３０００μｍの板材を用いて、上記実施例と同様の条件設定でプリント配線板を作製し実験を行った場合でも、上記の目標値を達成できた。

また、各実施例のプリント配線板用金属板材１の表面をＳＥＭで観察すると、そのいずれにおいても、図２（ｃ）に模式的に示したように、プリント配線板用樹脂基材２の樹脂がボイド等を生じることなく完全に食い込める適度な深さの溝３が形成されており、かつ微粒子４がその溝３の淵（入り口）を塞ぐことなく、溝３内にも適度な密度で付着していることが確認された。

これらの実験および観察ならびに考察の結果から、次のような結論が得られた。
表面粗さＲｚが小さ過ぎると、プリント配線板用金属板材１に対するプリント配線板用樹脂基材２の樹脂の食い込み（いわゆるアンカー効果）を十分に得ることが困難となり、逆に表面粗さＲｚが大き過ぎると、引き剥がし強度自体には問題はないが、ＰＣＴ後の接合強度保持率が顕著に低下する。
微粒子４の粒径が小さ過ぎる、またはその分布密度が小さ過ぎると、十分な接合強度保持率を達成できない。また、特に溝３の淵の部分付近や溝３内における微粒子４の分布密度が大き過ぎる、または微粒子４の粒径が大き過ぎると、図３（ｂ）に模式的に示したように、その微粒子４が溝３を塞いでしまうこととなり、プリント配線板用金属板材１に対するプリント配線板用樹脂基材２の樹脂の食い込みが妨げられて、ＰＣＴ後の接合強度保持率が顕著に低下する。
第１の粗面化処理および第２の粗面化処理を施してなるプリント配線板用金属板材１に、さらにＮｉ／Ｃｏめっきおよびシランカップリング処理を施すことにより、引き剥がし強度および接合強度保持率の両方を、さらに良好なものとすることができる。

以上のように、本実施例に係るプリント配線板用金属板材１によれば、上記のＰＣＴ実験のような極めて過酷な温度・湿度等の環境下でも、プリント配線板用樹脂基材２に対するプリント配線板用金属板材１の接合についての高い耐久性や信頼性を維持することが可能であることが確認された。
なお、上記の実施の形態および実施例では、プリント配線板用金属板材１自体の金属板材として、一般に最もよく用いられる銅板材を用いる場合について説明したが、これのみには限定されないことは勿論である。この他にも、例えばアルミニウム板等を用いることなども可能である。あるいは、例えば樹脂に対する表面濡れ性が銅板と同等の金属板材であれば、その他の材料からなる板材にも適用可能である。
また、実施例２で行ったＮｉ／Ｃｏめっきおよびシランカップリング処理の他にも、例えばＮｉめっきのみ、Ｚｎめっきのみ、シランカップリング処理のみ、あるいはクロメート処理のみ、もしくはそれらの２つ以上の組み合わせ等を行うようにすることなども可能である。

本発明の一実施の形態に係るプリント配線板用金属板材の積層構造を示す図である。 図１に示したプリント配線板用金属板材の主要な製造工程を示す図である。 本発明の一実施の形態に係るプリント配線板用金属板材の作用における比較例として、プリント配線板用金属板の表面に溝が形成されておらず平坦な場合の表面構造（ａ）および溝が微粒子で埋められている場合の表面構造（ｂ）を模式的に示す図である。 各実施例および各比較例のプリント配線板の引き剥がし強度の計測方法について模式的に示す図である。 各実施例および各比較例のプリント配線板用金属板材に関する各種設定とそれを用いて作製された各プリント配線板の、接合強度およびＰＣＴ後の接合強度保持率とを纏めて示す図である。

符号の説明

１ プリント配線板用金属板材
２ プリント配線板用樹脂基材
３ 溝
４ 微粒子

Claims (8)

1. 板状のプリント配線板用樹脂基材と張り合わされる、最も厚い部分の厚さ１００μｍ以上のプリント配線板用金属板材であって、
   前記プリント配線板用樹脂基材に対して張り合わされる表面に、当該表面の十点平均表面粗さＲｚが１．０μｍ以上〜１０μｍ以下となるように溝を形成し、かつ粒径０．２μｍ以上〜４．０μｍ以下の微粒子を付着してなる
   ことを特徴とするプリント配線板用金属板材。
2. 請求項１記載のプリント配線板用金属板材において、
   前記微粒子が、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｗのうちのいずれか１つの金属元素からなる材料または２以上の金属元素を組み合わせた材料からなるものである
   ことを特徴とするプリント配線板用金属板材。
3. 請求項１または２記載のプリント配線板用金属板材において、
   前記微粒子の粒径が、前記Ｒｚの値に対して５％以上〜５０％以下である
   ことを特徴とするプリント配線板用金属板材。
4. 請求項１ないし３のうちいずれか１つの項に記載のプリント配線板用金属板材において、
   前記溝における前記微粒子の付着した面積が、当該溝の面積の３％以上〜６０％以下である
   ことを特徴とするプリント配線板用金属板材。
5. 請求項１ないし４のうちいずれか１つの項に記載のプリント配線板用金属板材において、
   前記微粒子の、当該プリント配線板用金属板材全面における付着占有面積比率が、当該プリント配線板用金属板材の全面積の６０％以上〜９５％以下である
   ことを特徴とするプリント配線板用金属板材。
6. 板状のプリント配線板用樹脂基材に対して張り合わされる、最も厚い部分の厚さ１００μｍ以上のプリント配線板用金属板材の製造方法であって、
   前記プリント配線板用金属板材における、前記プリント配線板用樹脂基材に対して張り合わされる表面に、当該表面の十点平均表面粗さＲｚが１．０μｍ以上〜１０μｍ以下となるように溝を形成する第１の粗面化工程と、
   前記第１の粗面化を施してなる表面に、粒径０．２μｍ以上〜４．０μｍ以下の微粒子を付着させる第２の粗面化工程と
   を含むことを特徴とするプリント配線板用金属板材の製造方法。
7. 請求項６記載のプリント配線板用金属板材の製造方法において、
   前記第２の粗面化工程を、エッチング、ショットブラスト、電気粗化めっきのうちのいずれか１つまたは２つ以上の組み合わせにより行う
   ことを特徴とするプリント配線板用金属板材の製造方法。
8. 請求項６または７記載のプリント配線板用金属板材の製造方法において、
   前記第１の粗面化処理および前記第２の粗面化処理を施した後、さらにＮｉめっき、Ｚｎめっき、クロメート処理、シランカップリング処理のうちのいずれか１つまたは２つ以上を組み合わせた処理を施す
   ことを特徴とするプリント配線板用金属板材の製造方法。

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