JP2009242945A - プリント回路用銅箔の表面処理方法及びそれによって製造された銅箔、並びにそのメッキ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 樹脂フィルムとの接着力、耐熱性、耐酸性などを改善したプリント回路用銅箔の表面処理方法及びその銅箔を提供する。
【解決手段】 本発明によるプリント回路用銅箔は、表面粗さ（Ｒｚ）が２．０μｍ以下であって屈曲回数が６０回以上である銅箔の表面に銅ノジュール層を形成する段階と、前記銅ノジュール層上にコバルト（Ｃｏ）またはコバルト（Ｃｏ）合金をメッキしてバリア層を形成する段階と、を含む方法で表面処理され、ポリイミド（ＰＩ）フィルムとの接着強度が１．０ｋｇｆ／ｃｍ以上であることを特徴とする。
【選択図】 図４

Description

本発明は、プリント回路用銅箔の表面処理に関し、より詳しくは、フレキシブルプリント回路（ＦＰＣ：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）などのプリント回路に用いられる銅箔の表面をメッキ処理して樹脂フィルムとの接着力、耐熱性、耐酸性などを改善したプリント回路用銅箔の表面処理方法及びその銅箔、並びにメッキ装置に関する。

電子部品用プリント回路に用いられる基礎素材である銅箔は、電気メッキ法で電解銅箔を製造する製箔工程と、原箔に剥離強度などを与えるための後処理工程と、を通じて製造される。

通常の製箔工程によって製造された銅箔は、電気メッキするときに陰極板から剥離され、相対的に粗度が低くて光沢のある面（Ｓ面：Ｓｈｉｎｙ Ｓｉｄｅ）と、Ｓ面の他面に位置し、相対的に粗度が高くて光沢のない面（Ｍ面：Ｍａｔｔｅ Ｓｉｄｅ）と、に区分される。

製箔工程で製造された電解銅箔は、後処理工程で銅ノジュールとバリアを形成する表面処理を施すことでプリント回路用に好適な物理的、化学的特性が与えられる。

すなわち、後処理工程で銅箔は、図１に示されたように第１銅メッキ槽１０、第２銅メッキ槽１１、ニッケルメッキ槽１２、クロムメッキ槽１３などを順次通過することで電気メッキによって表面処理される。図１において、本体銅箔１は複数のガイドロール１４によって各メッキ槽の内部に導かれ、最終的に巻取りロール１５に巻き取られる。各メッキ槽の内部に配置されるガイドロール１４には、電気メッキのためにメッキ液に印加される極性に対応する極性の電極が連結される。第１銅メッキ槽１０には銅箔のＭ面に銅ノジュールの核を生成させるためのメッキ液が満たされ、第２銅メッキ槽１１には銅ノジュールの核を成長させるためのメッキ液が満たされる。

後処理工程によってプリント回路用銅箔は、図２に示されたように、本体銅箔１のＭ面上に銅ノジュール層２が設けられた構造を持つ。銅ノジュール層２上には、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）などのメッキ層であるバリア層３が設けられ、耐熱、耐塩酸性、耐酸化性などが与えられる。図示されてはいないが、バリア層３上には銅箔に接着される樹脂フィルムとの接着力を向上させるために、シランカップリング剤が塗布される。

しかし、従来の後処理工程では接着力、耐熱、耐酸特性などを増加させることに限界があり、特に銅箔とポリマー樹脂を接着させる高温熱処理工程で耐熱性が脆弱であってエッチング性が良くないという問題がある。

本発明は、前述したような問題点を解決するために創案されたものであり、樹脂フィルムとの接着力、耐熱、耐酸特性などを向上させるためにバリア層の金属原素成分を改善したプリント回路用銅箔の表面処理方法及びそれによって製造された銅箔、並びにそのメッキ装置を提供することを目的とする。

前述したような目的を達成するために、本発明はコバルト（Ｃｏ）元素を含むバリア層を提供するプリント回路用銅箔の表面処理方法を開示する。

すなわち、本発明は表面粗さ（Ｒｚ）が２．０μｍ以下であり、屈曲特性が６０回以上である銅箔の表面に銅ノジュール層を形成する第１段階、及び前記銅ノジュール層上にコバルト（Ｃｏ）またはコバルト（Ｃｏ）合金をメッキしてバリア層を形成する第２段階を含む表面処理工程を通じてポリイミド（ＰＩ）フィルムとの接着強度が１．０ｋｇｆ／ｃｍ以上のプリント回路用銅箔を提供することができるプリント回路用銅箔の表面処理方法を開示する。

前記コバルト（Ｃｏ）のメッキ量は０．５〜５０ｍｇ／ｍ^２であることが望ましい。

前記第２段階で前記バリア層を形成するとき、亜鉛（Ｚｎ）または亜鉛（Ｚｎ）合金をメッキする処理をさらに施すことができる。

前記亜鉛（Ｚｎ）のメッキ量は０．５〜２０ｍｇ／ｍ^２であることが望ましい。

前記第２段階で前記バリア層を形成するとき、クロム（Ｃｒ）またはクロム（Ｃｒ）合金をメッキする処理をさらに施すこともできる。

前記クロム（Ｃｒ）のメッキ量は０．５〜２０ｍｇ／ｍ^２であることが望ましい。

望ましくは、前記第２段階の後には前記バリア層上にシランカップリング剤を塗布する処理を施すことができる。

前記シランは、エポキシ系またはアミン係であることが望ましい。

本発明の他の側面によれば、本体銅箔と、前記本体銅箔の表面に形成された銅ノジュール層と、前記銅ノジュール層上にメッキされ、コバルト（Ｃｏ）層またはコバルト（Ｃｏ）合金層を含むバリア層と、を含むプリント回路用銅箔が提供される。

前記バリア層において、前記コバルト（Ｃｏ）のメッキ量は０．５〜５０ｍｇ／ｍ^２であることが望ましい。

前記バリア層には亜鉛（Ｚｎ）層または亜鉛（Ｚｎ）合金層がさらに含まれ得る。

前記バリア層において、前記亜鉛（Ｚｎ）のメッキ量は０．５〜２０ｍｇ／ｍ^２であることが望ましい。

前記バリア層にはクロム（Ｃｒ）層またはクロム（Ｃｒ）合金層がさらに含まれ得る。

前記バリア層において、前記クロム（Ｃｒ）のメッキ量は０．５〜２０ｍｇ／ｍ^２であることが望ましい。

前記バリア層上にはシランカップリング剤層をさらに設けることができる。

前記シランは、エポキシ系またはアミン系であることが望ましい。

前記本体銅箔には、樹脂フィルムとしてポリイミド（ＰＩ）フィルムが付着され、前記本体銅箔の表面粗さ（Ｒｚ）は２．０μｍ以下であることが望ましい。

本発明のさらに他の側面によれば、製箔工程を経た銅箔の表面を処理するための銅箔メッキ装置において、前記銅箔の表面に銅ノジュールの核を生成できるメッキ液が満たされた第１銅メッキ槽と、前記銅箔の表面に対して銅ノジュールの核を成長できるメッキ液が満たされた第２銅メッキ槽と、前記銅箔の銅ノジュール上にコバルト（Ｃｏ）またはコバルト（Ｃｏ）合金をメッキするためのメッキ液が満たされたコバルトメッキ槽と、を含むことを特徴とするプリント回路用銅箔メッキ装置が提供される。

プリント回路用銅箔メッキ装置には、前記銅箔の銅ノジュール上に亜鉛（Ｚｎ）または亜鉛（Ｚｎ）合金をメッキするためのメッキ液が満たされた亜鉛メッキ槽がさらに含まれ得る。

また、プリント回路用銅箔メッキ装置には、前記銅箔の銅ノジュール上にクロム（Ｃｒ）またはクロム（Ｃｒ）合金をメッキするためのメッキ液が満たされたクロムメッキ槽がさらに含まれ得る。

本発明によれば、銅箔の銅ノジュール層上にコバルト（Ｃｏ）またはコバルト（Ｃｏ）合金を含むバリア層を形成することで、特に、ＦＰＣ用銅箔とポリイミド（ＰＩ）樹脂間の接着力を向上させることができ、耐熱性、耐酸性、耐腐食性、エッチング性などを改善することができる。

本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。
従来技術による後処理工程で用いられるプリント回路用銅箔メッキ装置の構成図である。 図１のプリント回路用銅箔メッキ装置によって表面処理されたプリント回路用銅箔の主要構成を示した断面図である。 本発明の望ましい実施例によるプリント回路用銅箔の表面処理方法が行われる過程を示したフロー図である。 本発明の望ましい実施例によるプリント回路用銅箔メッキ装置の構成図である。 本発明の望ましい実施例によるプリント回路用銅箔メッキ装置によって表面処理されたプリント回路用銅箔の主要構成を示した断面図である。

以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。

本発明では、製箔処理を施して銅箔を製造した後、銅箔のＭ面に銅をメッキして多数のノジュール構造を形成するノジュール処理（Ｓ１１０）と、銅ノジュール構造の上にコバルト（Ｃｏ）成分を含むメッキ層を形成して物理的、化学的特性を強化するバリア層メッキ処理（Ｓ１２０）と、を含む表面処理工程を施す。

図４には、本発明の望ましい実施例による表面処理方法を行うためのプリント回路用銅箔メッキ装置の概略的な構成が示されている。

図４を参照すれば、本発明の望ましい実施例によるプリント回路用銅箔メッキ装置は、銅箔上に銅ノジュール構造を形成するための第１銅メッキ槽１００及び第２銅メッキ槽１０１と、銅ノジュール構造の上にバリア層を形成するためのコバルトメッキ槽１０２と、を含む。

第１銅メッキ槽１００には銅箔のＭ面に銅ノジュールの核を生成させるためのメッキ液が満たされ、第２銅メッキ槽１０１には銅ノジュールの核を成長させるためのメッキ液が満たされる。

コバルトメッキ槽１０２には、ポリイミド（ＰＩ）などの樹脂フィルムに対する接着強度が高く、耐熱性、耐酸性、及び耐腐食性に優れたコバルト（Ｃｏ）またはコバルト（Ｃｏ）合金成分を含むメッキ液が満たされる。

コバルト（Ｃｏ）成分によって与えられる物理的、化学的特性をより強化するために、プリント回路用銅箔メッキ装置には亜鉛（Ｚｎ）または亜鉛（Ｚｎ）合金成分を含むメッキ液が満たされる亜鉛メッキ槽１０３と、クロム（Ｃｒ）またはクロム（Ｃｒ）合金成分を含むメッキ液が満たされるクロムメッキ槽１０４と、がさらに備えられる。

コバルトメッキ槽１０２に満たされるメッキ液中のコバルト（Ｃｏ）含量、及び亜鉛メッキ槽１０３に満たされるメッキ液中の亜鉛（Ｚｎ）含量は、１．０ｇ／ｌに設定され得る。２つのメッキ液のｐＨは１２、温度は３０℃を保持することが望ましい。

製箔工程によって製造された本体銅箔２００は、第１銅メッキ槽１００、第２銅メッキ槽１０１、コバルトメッキ槽１０２、亜鉛メッキ槽１０３、及びクロムメッキ槽１０４を順次連続的に通過することで電気メッキによって表面処理される。ここで、本体銅箔２００は複数のガイドロール１０５によって各メッキ槽の内部に導かれ、最終的に巻取りロール１０６に巻き取られる。各メッキ槽の内部に配置されるガイドロール１０５は、電気メッキのために該当メッキ液に印加される極性に対応する極性の電極が連結されて通電される。

図５には、本発明の望ましい実施例によるプリント回路用銅箔メッキ装置によって製作されたプリント回路用銅箔の構成が示されている。

図５に示されたように、プリント回路用銅箔は、本体銅箔２００と、本体銅箔２００のＭ面上に形成される銅ノジュール層２０１と、銅ノジュール層２０１上に設けられ、コバルト（Ｃｏ）を始め亜鉛（Ｚｎ）、クロム（Ｃｒ）などの成分を含むバリア層２０２と、を含む。

プリント回路用銅箔に求められる物理的特性を考慮すると、本体銅箔２００の表面粗さ（Ｒｚ）は２．０μｍ以下であることが望ましい。本体銅箔２００の表面粗さ（Ｒｚ）が２．０μｍを超える場合には、過度に銅箔の表面が凸凹になる問題がある。

銅ノジュール層２０１上にメッキされるコバルト（Ｃｏ）成分は、ポリイミド（ＰＩ）などの樹脂フィルムに対する接着強度、耐熱性、耐塩酸性、耐腐食性などを高める作用をする。バリア層２０２において、コバルト（Ｃｏ）のメッキ量は０．５〜５０ｍｇ／ｍ^２であることが効果的である。

亜鉛（Ｚｎ）とクロム（Ｃｒ）成分は、バリア層２０２の耐熱、耐薬品性、耐酸化性などをより強化させる作用をする。ここで、亜鉛（Ｚｎ）のメッキ量は０．５〜２０ｍｇ／ｍ^２であることが効果的であり、クロム（Ｃｒ）のメッキ量は０．５〜２０ｍｇ／ｍ^２であることが効果的である。

バリア層２０２上には、銅箔に接着される樹脂フィルムとの接着力を向上させるためにシランカップリング剤（図示せず）が塗布される。ここで、シランとしては、エポキシ系またはアミン系が望ましい。

剥離強度を改善するためにプリント回路用銅箔は、本体銅箔２００の表面粗さ（Ｒｚ）が２．０μｍ以下であり、屈曲特性（屈曲回数）が６０回以上である構造を持つ。また、プリント回路用銅箔はポリイミド（ＰＩ）フィルムとの接着強度が１．０ｋｇｆ／ｃｍ以上であり、ＨＣｌ（塩酸）に対する耐薬品性が２％以下であることが求められる。ここで、屈曲特性は本体銅箔２００を曲げてから伸ばす動作を繰り返す屈曲テストを行い、破断現象が生じない耐破断屈曲回数を測定することで決定される。また、耐薬品性はプリント回路基板の配線パターンの形態に加工された銅箔サンプルをＨｃｌに浸けるテストを行い、銅箔サンプルの幅方向にＨｃｌが浸透した深さを測定した後、これを銅箔サンプルの本来の幅に対するパーセンテージに換算することで決定される。

表１には、本発明の一実施例によるプリント回路用銅箔の剥離強度特性と耐薬品性の指標になるＨＣｌ性を従来技術（比較例）と比べた結果が示されている。

表１において、本発明の実施例は１２μｍ厚の本体銅箔に対してコバルト（Ｃｏ）と亜鉛（Ｚｎ）をそれぞれ１０ｍｇ／ｍ^２ずつメッキしてバリア層２０２を形成した場合であり、樹脂フィルムとしてポリイミド（ＰＩ）を接着した後、１８０℃で４８時間熱処理して銅箔の剥離強度とＨＣｌ性を測定した結果である。

一方、比較例は１２μｍ厚の本体銅箔に対してニッケル（Ｎｉ）を主成分にしてバリア層を形成した場合であり、樹脂フィルムとしてポリイミド（ＰＩ）を接着した後、１８０℃で４８時間熱処理して銅箔の剥離強度とＨＣｌ性を測定した結果である。

表１を参照すれば、本発明を適用したとき従来技術に比べて常温、及び熱処理後の剥離強度特性が全て改善し、耐薬品性も向上することが確認できる。

以上のように、本発明がたとえ限定された実施例及び図面によって説明されたが、本発明はこれによって限定されるものでなく、本発明が属する技術分野で通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。

１００ 第１銅メッキ槽
１０１ 第２銅メッキ槽
１０２ コバルトメッキ槽
１０３ 亜鉛メッキ槽
１０４ クロムメッキ槽
１０５ ガイドロール
１０６ 巻取りロール
２００ 本体銅箔
２０１ 銅ノジュール層
２０２ バリア層

Claims (20)

1. 表面粗さ（Ｒｚ）が２．０μｍ以下であり、屈曲特性が６０回以上である銅箔の表面に銅ノジュール層を形成する第１段階と、
   前記銅ノジュール層上にコバルト（Ｃｏ）またはコバルト（Ｃｏ）合金をメッキしてバリア層を形成する第２段階と、を含んで、
   ポリイミド（ＰＩ）フィルムとの接着強度が１．０ｋｇｆ／ｃｍ以上であるプリント回路用銅箔を提供するプリント回路用銅箔の表面処理方法。
2. 前記コバルト（Ｃｏ）のメッキ量が０．５〜５０ｍｇ／ｍ^２であることを特徴とする請求項１に記載のプリント回路用銅箔の表面処理方法。
3. 前記第２段階において、亜鉛（Ｚｎ）または亜鉛（Ｚｎ）合金をさらにメッキすることを特徴とする請求項１に記載のプリント回路用銅箔の表面処理方法。
4. 前記亜鉛（Ｚｎ）のメッキ量が０．５〜２０ｍｇ／ｍ^２であることを特徴とする請求項３に記載のプリント回路用銅箔の表面処理方法。
5. 前記第２段階において、クロム（Ｃｒ）またはクロム（Ｃｒ）合金をさらにメッキすることを特徴とする請求項１に記載のプリント回路用銅箔の表面処理方法。
6. 前記クロム（Ｃｒ）のメッキ量が０．５〜２０ｍｇ／ｍ^２であることを特徴とする請求項５に記載のプリント回路用銅箔の表面処理方法。
7. 前記第２段階の後に前記バリア層上にシランカップリング剤を塗布することを特徴とする請求項１に記載のプリント回路用銅箔の表面処理方法。
8. 前記シランはエポキシ系またはアミン系であることを特徴とする請求項７に記載のプリント回路用銅箔の表面処理方法。
9. 本体銅箔と、
   前記本体銅箔の表面に形成された銅ノジュール層と、
   前記銅ノジュール層上にメッキされ、コバルト（Ｃｏ）層またはコバルト（Ｃｏ）合金層を含むバリア層と、を含むプリント回路用銅箔。
10. 前記コバルト（Ｃｏ）のメッキ量が０．５〜５０ｍｇ／ｍ^２であることを特徴とする請求項９に記載のプリント回路用銅箔。
11. 前記バリア層には亜鉛（Ｚｎ）層または亜鉛（Ｚｎ）合金層がさらに含まれることを特徴とする請求項９に記載のプリント回路用銅箔。
12. 前記亜鉛（Ｚｎ）のメッキ量が０．５〜２０ｍｇ／ｍ^２であることを特徴とする請求項１１に記載のプリント回路用銅箔。
13. 前記バリア層にはクロム（Ｃｒ）層またはクロム（Ｃｒ）合金層がさらに含まれることを特徴とする請求項９に記載のプリント回路用銅箔。
14. 前記クロム（Ｃｒ）のメッキ量が０．５〜２０ｍｇ／ｍ^２であることを特徴とする請求項１３に記載のプリント回路用銅箔。
15. 前記バリア層上にシランカップリング剤層がさらに形成されたことを特徴とする請求項９に記載のプリント回路用銅箔。
16. 前記シランはエポキシ系またはアミン系であることを特徴とする請求項１５に記載のプリント回路用銅箔。
17. 前記本体銅箔にはポリイミド（ＰＩ）フィルムが付着され、
    前記本体銅箔の表面粗さ（Ｒｚ）は２．０μｍ以下であることを特徴とする請求項９ないし請求項１６のうちいずれか１項に記載のプリント回路用銅箔。
18. 製箔工程を経た銅箔の表面を処理するための銅箔メッキ装置において、
    前記銅箔の表面に銅ノジュールの核を生成できるメッキ液が満たされた第１銅メッキ槽と、
    前記銅箔の表面に対して銅ノジュールの核を成長できるメッキ液が満たされた第２銅メッキ槽と、
    前記銅箔の銅ノジュール上にコバルト（Ｃｏ）またはコバルト（Ｃｏ）合金をメッキするためのメッキ液が満たされたコバルトメッキ槽と、を含むことを特徴とするプリント回路用銅箔メッキ装置。
19. 前記銅箔の銅ノジュール上に亜鉛（Ｚｎ）または亜鉛（Ｚｎ）合金をメッキするためのメッキ液が満たされた亜鉛メッキ槽をさらに含むことを特徴とする請求項１８に記載のプリント回路用銅箔メッキ装置。
20. 前記銅箔の銅ノジュール上にクロム（Ｃｒ）またはクロム（Ｃｒ）合金をメッキするためのメッキ液が満たされたクロムメッキ槽をさらに含むことを特徴とする請求項１８または請求項１９に記載のプリント回路用銅箔メッキ装置。

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