JP2013177695A - 表面粗化銅板の製造方法及び表面粗化銅板 - Google Patents

Abstract

【課題】銅板の両面に微細瘤状突起を形成して銅板の両面を粗化する方法で、電気銅めっき液の劣化が進行し難い方法を提供する。
【解決手段】電気銅めっき液２中に、同極の電極３、３を対向配置し、その間に銅板４を配置して、まず銅板４を陽極、電極３、３を陰極とする電気分解により銅板４の両面に銅微粒子を生成させる陽極処理を行う。その後、銅板４を陰極、電極３、３を陽極とする電気銅めっきにより前記銅微粒子を銅板４の表面に定着させる陰極処理を行う。陽極処理と陰極処理を１サイクル以上行うことで、前記微細瘤状突起を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、メタルコア回路基板のメタルコア等に使用される表面粗化銅板の製造方法と表面粗化銅板とに関するものである。

メタルコア回路基板は、絶縁基板の内部に熱伝導性に優れた金属板を埋め込んで、均熱性及び放熱性を高めたものである。金属板の埋め込みにより基板の熱的特性が向上することで、同じ回路パターンでも大電流を流すことができ、回路や周辺部品の小型化を図ることができる。

図１５はメタルコア回路基板の一例を示す断面図である。図において、１１は絶縁基板（プリプレグを加圧加熱して硬化させたもの）、１２は絶縁基板１１内に埋め込まれた金属板、１３は絶縁基板１１の表面に形成された回路パターン、１４はスルーホールめっき、１５はソルダーレジストである。

メタルコア回路基板のコアとなる金属板としては、銅板、銅合金板、アルミ板又はアルミ合金板が使用されるが、熱伝導性の点で銅板が好ましい。メタルコア回路基板が十分な均熱性、放熱性を発揮するためには、コアを銅板とした場合でも１００〜５００μｍ程度の厚さが選定される。

メタルコア回路基板は、部品実装工程で、リフロー炉等によるハンダ付けが行われるが、その際の加熱によってコア金属板１２と絶縁基板１１の界面に剥離が生じないことが求められる。また、回路使用時に発生する熱に対しても、コア金属板と絶縁基板が剥離しない十分な接着性（密着性）、耐熱性が求められる。

一般に、回路基板の回路導体として用いられている銅箔は、電解めっきにより片面が粗化面、反対面が光沢面となっている電解銅箔である。電解銅箔は通常、電解めっきにより生成した粗化面に、さらに銅めっき等を施して微細瘤状突起を成長させることにより製造される。図１６に回路基板用電解銅箔の粗化面の電子顕微鏡写真を示す。電解めっきにより製造できる銅箔の厚さは、３５〜７０μｍ程度であり、それより厚い銅箔はめっき時間が長くなりすぎて著しいコストとなるため、使用できない。さらに、メタルコア回路基板のコアは両面が粗化面となっている必要があり、電解銅箔をコア金属板として使用するためには、光沢面に対しても工程を追加して粗化処理を行う必要が生じることから、さらにコスト高になることは避けられない。

また、メタルコア回路基板のコア金属板には、両面の回路パターンを導通させるスルーホールを形成するための穴が多数あけられることが多い。穴のない銅板に両面粗化処理を行った後に、穴あけ加工を行うことは、穴あけ加工時に粗化面を損傷させてしまう可能性が高く、かつ穴あけ加工時に加工油が付着するため再洗浄しなければならない場合があることを考慮すると、コア用銅板にスルーホール用の穴を形成した後で、両面粗化処理を行うことが望ましい。

以上の理由から、メタルコア回路基板のコア金属板として電解銅箔を使用することはきわめて困難である。

メタルコア回路基板のコアに好適な厚さ１００μｍ程度以上の銅板として、ロール圧延により比較的安価に製造できる圧延銅板を使用できれば、大幅なコスト低減が見込める。しかし、圧延銅板は両面が平滑であることから、銅板を絶縁基板内に埋め込む場合には、絶縁基板材料（ガラスエポキシ基板）との接着性を高めるため、両面に粗化処理を施す必要がある。

銅板の表面を粗化する手段としては、銅板表面をエッチングや化学処理によって粗化する方法があり、代表的なものとしては、メック株式会社のＣＺ処理が挙げられる。ＣＺ処理は、２価銅化合物による酸化還元反応を利用して、銅板表面に銅エッチング粒子と有機窒素化合物皮膜を形成する方法で、ＪＩＳ−Ｃ６４７１のピール強度で０．４〜０．８ｋＮ／ｍ以上の値が得られるとされている。この程度のピール強度があれば、絶縁基板接着用の粗化処理として現行最低条件を満たす。

他に、プリント回路基板用銅箔のように、銅板の表面に高電流密度での銅めっき処理により微細瘤状突起を形成する方法が公知である（例えば特許文献１参照）。微細瘤状突起はアンカー効果があるため、エッチングや化学処理よりも、絶縁基板材料との接着性を高めるのに極めて有効である。

特開２００５−８９７３号公報

しかしながら、圧延銅板の表面を粗化する場合、エッチングや化学処理による方法では電解銅箔に比べて非常に浅い粗化面しか得ることができず、電解銅箔に比してピール強度が低く、耐熱性においても電解銅箔並みの信頼性を得ることができない。また、エッチングによる方法は、処理回数に応じた多量の廃液が生じ、コスト的にも環境問題からも好ましくない。

また、特許文献１に記載された銅箔の表面を銅めっき処理により粗化する方法は、高電流密度で銅めっき処理を行うため、銅めっき液の劣化が激しく、多量の銅めっき液を消費することから、コスト高になるという難点がある。

また、電解銅箔は、回転するドラム電極に片面を接触させた状態でめっきを行うことにより製造されるため、銅箔の片面しか粗化されておらず、さらに光沢面を銅めっき処理により粗化する必要がある。このため銅箔の表面を銅めっき処理により粗化する方法は、銅板の両面粗化に適用することは困難である。

本発明の目的は、電気銅めっき液が劣化し難く、スルーホール用の穴の有無に拘わらず銅板の両面を同時に粗化できる表面粗化銅板の製造方法及び表面粗化銅板を提供することにある。

本発明は、銅板の表面に微細瘤状突起を形成して銅板の表面を粗化した表面粗化銅板の製造方法であって、
電気銅めっき液中に、同極の電極を対向配置し、その間に銅板を配置して、
前記銅板を陽極、前記電極を陰極として直流電流を通電させる電気分解により銅板の両面に銅微粒子を生成させる陽極処理を行い、その後、前記銅板を陰極、前記電極を陽極として直流電流を通電させる電気銅めっきにより前記銅微粒子を銅板の表面に定着させる陰極処理を行うことを１サイクルとして、前記陽極処理と陰極処理を１サイクル以上行うことで、前記微細瘤状突起を形成することを特徴とするものである。

本発明の製造方法においては、陽極処理及び陰極処理を行う電気銅めっき液の中で、最初の陽極処理の前に、前記銅板を陰極、前記電極を陽極として板厚調整を目的とした銅めっき処理を行ってもよい。この処理を行う場合、板厚調整銅めっき処理後の板厚に対して粗化処理を行うことになる。

本発明の製造方法においては、電気銅めっき液中に、１対の同極電極を対向配置し、この１対の同極電極の間に銅板を配置して、前記銅板を前記同極電極に対して移動させないまま前記陽極処理と陰極処理を１サイクル以上行うことでも、表面粗化銅板を製造することができる。

本発明の製造方法においては、２枚の銅板を重ね合わせて１枚状にした複合銅板に、上記のいずれかの方法で陽極処理と陰極処理を施した後、複合銅板を１枚ずつの銅板に分離すれば、片面が粗化された２枚の表面粗化銅板を得ることもできる。

本発明の製造方法において、陽極処理は１〜８Ａ／ｄｍ^２の電流密度で３〜１０分間行い、陰極処理は１〜８Ａ／ｄｍ^２の電流密度で３〜１０分間行うことが好ましい。

本発明の製造方法において、電気銅めっき液の温度は１８〜３２℃に保つことが好ましい。さらに好ましい電気銅めっき液の温度は２４〜３０℃である。
本発明の製造方法においては、陽極処理と陰極処理とを行う前に予め銅板の所定の位置に所定の穴を形成することが好ましい。

そして、本発明に係る表面粗化銅板は、所定の位置に所定の穴が形成され、上述した表面粗化銅板の製造方法によって製造された表面粗化銅板であって、銅板表面の微細瘤状突起の粒径が１０μｍ以下であり、表面粗さＲｚが３μｍ〜２０μｍであることを特徴とする。この場合、穴の内面が粗化され、穴の内面の微細瘤状突起の高さが２０μｍ以下であることが好ましい。

本発明によれば、銅板を陽極、前記電極を陰極とする直流の電気分解により銅板の両面に銅微粒子を生成させる陽極処理を行った後、前記銅板を陰極、前記電極を陽極とする直流の銅めっきにより前記銅微粒子を銅板の表面に定着させる陰極処理を行うことで、銅板の両面に微細瘤状突起を形成して銅板の両面を粗化することができる。そして、前記陽極処理と陰極処理は同じ電気銅めっき液中で行うため、陽極処理時に銅板より銅イオンが供給され、陰極処理時に液中の銅イオンが消費されることで、各処理時の電流値を近づけることで処理液中の銅イオン濃度変化がきわめて少なくなることから、銅めっき液の劣化が進行し難く、銅めっき液を長時間にわたって使用することが可能となり、銅めっき液の使用量を少なくし、コストを削減することができる。陽極処理時と陰極処理時の電流値は同じであることが望ましいが、差がある場合でも通常の銅めっきに比べて銅イオンの消費をきわめて低く抑えることができる。また、銅板の両面やスルーホール用の穴の内面を同時に粗化できるため、メタルコア回路基板のメタルコアに好適な表面粗化銅板を容易に得ることができる。

また、最初の陽極処理の前に、銅板を陰極、電極を陽極として銅めっき処理を行うと、微細瘤状突起が形成しやすくなると共に、銅板の厚さの調整を行える利点もある。

また、２枚の銅板を合わせて１枚状にした複合銅板に、陽極処理と陰極処理を施した後、複合銅板を１枚ずつの銅板に分離すれば、片面が粗化された２枚の表面粗化銅板を得ることも可能である。このようにして得た片面粗化銅板は、粗化面の裏面に粗化が回りこむことがほとんどないので、裏面を平滑に保つことができる。

本発明の一実施形態を示す、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（Ｃ）は（Ｂ）のＣ−Ｃ線断面図。 本発明の他の一実施形態を示す、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図。 本発明のさらに他の一実施形態を示す、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図。 実施例１の表面粗化銅板の表面状態を示す走査電子顕微鏡写真。 実施例２の表面粗化銅板の表面状態を示す走査電子顕微鏡写真。 実施例３の表面粗化銅板の表面状態を示す走査電子顕微鏡写真。 実施例４の表面粗化銅板の表面状態を示す走査電子顕微鏡写真。 実施例５の表面粗化銅板の表面状態を示す走査電子顕微鏡写真で、主表面を示す。 実施例５の表面粗化銅板の表面状態を示す走査電子顕微鏡写真で、穴の内面を示す。 実施例５の表面粗化銅板の表面状態を示す走査電子顕微鏡写真で、穴の縁部分を示す。 実施例６の表面粗化銅板の表面状態を示す走査電子顕微鏡写真で、主表面を示す。 実施例６の表面粗化銅板の表面状態を示す走査電子顕微鏡写真で、穴の内面を示す。 実施例６の表面粗化銅板の表面状態を示す走査電子顕微鏡写真で、穴の縁部分を示す。 実施例７の表面粗化銅板の表面状態を示す走査電子顕微鏡写真で、主表面を示す。 実施例７の表面粗化銅板の表面状態を示す走査電子顕微鏡写真で、穴の内面を示す。 実施例７の表面粗化銅板の表面状態を示す走査電子顕微鏡写真で、穴の縁部分を示す。 比較例２の表面粗化銅板の表面状態を示す走査電子顕微鏡写真。 比較例４の表面粗化銅板の表面状態を示す走査電子顕微鏡写真。 比較例６の表面粗化銅板の表面状態を示す走査電子顕微鏡写真。 比較例７の表面粗化銅板の表面状態を示す走査電子顕微鏡写真で、主表面を示す。 比較例７の表面粗化銅板の表面状態を示す走査電子顕微鏡写真で、穴の内面を示す。 比較例７の表面粗化銅板の表面状態を示す走査電子顕微鏡写真で、穴の縁部分を示す。 メタルコア回路基板の一例を示す断面図。 一般的なプリント回路基板用の電解銅箔の表面状態を示す走査電子顕微鏡写真。

＜実施形態１＞
図１は本発明の一実施形態を示す。図において、１は電解槽、２は電解槽１に収容された電気銅めっき液、３、３は電気銅めっき液２中に対向配置された１対の同極の電極、４は電極３、３の間に配置された表面を粗化すべき銅板、５は銅板４を保持する枠体、６は吊下げ金具、７は吊下げ金具６及び枠体５を介して銅板４を陽極又は陰極に保つバスバーである。電極３、３を銅板４と反対の極に保つ電気配線は図示を省略してある。

電極３、３には銅板又は銅棒が用いられる。市販の不溶性電極（チタンを基材とした酸化物系不溶性電極や白金系不溶性電極等）を用いることも可能である。電極は通常、粗化される銅板片面と同じ対向面積のものが用いられるが、状況に応じて面積の増減や複数枚への分割を行っても差し支えない。電気銅めっき液２は市販の電気銅めっき液である。銅めっき液２の組成は例えば、硫酸銅４０〜２５０ｇ／ｌ、硫酸３０〜２１０ｇ／ｌ、塩酸１０〜８０ｐｐｍ、光沢剤等の添加剤をメーカーの指定量（２〜１０ｍｌ／ｌ程度）、である。銅めっき液２は、電解槽１内の底部に設置されたエアー撹拌手段（バブリング）あるいは槽１内の電極と表面を粗化すべき銅板との間に設置された噴流ノズル（図示省略）等により撹拌されている。

上記のように構成された装置の中で、まず、銅板４を陽極、電極３、３を陰極とする電気分解により銅板４の両面に微細瘤状突起を形成するのに必要な量の銅微粒子を生成させる陽極処理を行う。次に、極性を反転させて、銅板４を陰極、電極３、３を陽極とする電気めっきにより前記銅微粒子を銅板の表面に定着させる陰極処理を行う。この陽極処理と陰極処理により、従来の電解銅箔の表面の微細瘤状突起と同様な、絶縁基板材料との接着性に優れた微細瘤状突起を銅板の表面に形成することができる。陰極処理を終了した表面粗化銅板は、電解槽１外に移動し、水洗、必要に応じ酸洗浄、水洗、防錆などの後処理が施される。この後処理は通常の電気銅めっきで行う後処理と同じである。

陽極処理で生成する銅微粒子は、一般にアノードスライムといわれる銅電解時の邪魔物であり、陽極処理によって銅板から銅イオンが析出する速度とめっき液中へのイオンの拡散速度の差によって、銅板表面に銅、酸化銅、銅イオン等が高濃度に滞留するために生じるものと考えられる。本発明はこのアノードスライムを微細瘤状突起の形成に活用する。生成する銅微粒子は、量が多すぎると銅板表面から離脱してしまい、微細瘤状突起を形成できない。また量が少なすぎても微細瘤状突起を形成できない。銅板表面に微細瘤状突起を形成するのに必要な量の銅微粒子を生成させる陽極処理の条件は、電流密度、処理時間、液温などにより異なるので、実験的に求められる。実験によれば陽極処理の好ましい条件は、電流密度１〜８Ａ／ｄｍ^２、液温１８〜３２℃、処理時間３〜１０分である。また、生成された銅微粒子を銅板表面に定着させる陰極処理の条件も、同様に、実験的に求められる。実験によれば陽極処理の好ましい条件は、電流密度１〜８Ａ／ｄｍ^２、液温１８〜３２℃、処理時間３〜１０分である。これらの条件は通常の電気銅めっきの条件とほとんど同じである。

本発明で重要なことは、電解銅箔の表面粗化処理のように高電流密度で電気銅めっきを行うのではなく、通常の電気銅めっき条件で銅微粒子の生成処理と定着処理を行うことで、微細瘤状突起を形成できることを見いだしたということである。この方法は、同じ電気銅めっき液の中で陽極処理と陰極処理を行うので、銅イオンの消費が少なく、したがって電気銅めっき液の劣化が少なく、めっき液を長時間使用できるため、めっき液の使用量を少なくできる。

陽極処理と陰極処理は１サイクル行うだけで銅板表面の粗化は可能であるが、より高い耐熱性を求める場合は２サイクル以上行うことが望ましい。また同じ装置で、最初の陽極処理を行う前に電気銅めっき処理を行ってもよい。この銅めっき処理は、微細瘤状突起を形成しやすくしたり、銅板の厚さを調整したりするのに有効である。

なお、上記と同じ方法で、２枚の銅板を重ね合わせて１枚状にした複合銅板に、陽極処理と陰極処理を施した後、複合銅板を１枚ずつの銅板に分離すれば、片面が粗化された２枚の表面粗化銅板を得ることができる（以下の実施形態でも同じ）。このようにして得た片面粗化銅板は、粗化面の裏面に粗化が回りこむことがほとんどないので、裏面を平滑に保つことができる。

＜実施形態２＞
図２は本発明の他の実施形態を示す。図２において、図１と同一部分には同一符号を付してある。この実施形態が実施形態１と異なる点は、電解槽１を長くして、電気銅めっき液２中に、対向する１対の陽極電極３ａ、３ａと、対向する１対の陰極電極３ｃ、３ｃとを縦列配置したことである。前記１対の陽極電極３ａ、３ａの中間の上方には陰極バスバー７ｃを水平に設置し、前記１対の陰極電極３ｃ、３ｃの中間の上方には陽極バスバー７ａを水平に設置してある。陰極バスバー７ｃと陽極バスバー７ａは絶縁バー８を介して直線状に連結されている。陰極電極３ｃには銅板又は銅棒が用いられる。陽極電極３ａには銅板又は銅棒を用いることもできるが、不溶性電極（チタンを基材とした酸化物系不溶性電極や白金系不溶性電極等）を用いることが好ましい。陰極電極、陽極電極共に、通常、粗化される銅板片面と同じ対向面積のものが用いられるが、状況に応じて面積の増減や複数枚への分割を行っても差し支えない。

この装置で表面粗化銅板を製造するには、まず、図２（Ａ）、（Ｂ）のように、銅板４を陽極バスバー７ａに吊下げて陰極電極３ｃ、３ｃの間に配置し、銅板４を陽極とする陽極処理を行う。これにより、実施形態１と同様、銅板４の両面に微細瘤状突起を形成するのに必要な量の銅微粒子を生成させる。陽極処理が終えたら、吊下げ金具６を陽極バスバー７ａから絶縁バー８を越えて陰極バスバー７ｃまで移動させて、同図（Ｃ）、（Ｄ）のように、銅板４を陽極電極３ａ、３ａの間に配置し、この状態で銅板４を陰極とする陰極処理を行う。銅板の表面に生成された銅微粒子はこの陰極処理（銅めっき）により銅板に定着し、銅板の表面に微細瘤状突起が形成される。陰極処理を終了した表面粗化銅板は、電解槽１外に移動し、水洗、必要に応じ酸洗浄、水洗、防錆などの後処理が施される。

銅板の陽極処理と陰極処理は１サイクルでもよいが、２サイクル以上行うことが望ましい。２サイクル以上行う場合は、前のサイクルの陰極処理を終了した後、銅板を陰極電極３ｃ、３ｃの間に戻して陽極処理を行う。２サイクル以上行う場合も最後は陰極処理で終了する。また、最初の陽極処理を行う前に、銅板を陰極電極の間に配置して電気銅めっき処理を行ってもよい。

また、陽極処理と陰極処理を１サイクルで終了する場合は、陽極処理を終えた銅板を図２（Ｃ）、（Ｄ）のように陽極電極３ａ、３ａの間に移動させて陰極処理を行うときに、空いた陰極電極３ｃ、３ｃの間に次に粗化すべき銅板を配置して、陽極処理と陰極処理を同時に行うこともできる。このようにすれば表面粗化銅板の生産効率を、実施形態１の場合のほぼ２倍にすることができる。

＜実施形態３＞
図３は本発明のさらに他の実施形態を示す。図３において、図２と同一部分には同一符号を付してある。この実施形態は、銅板の陽極処理と陰極処理を２サイクル行うために、電解槽１の長さを図２の装置のほぼ２倍とし、電気銅めっき液２中に、対向する１対の陽極電極３ａ、３ａと、対向する１対の陰極電極３ｃ、３ｃとを交互に縦列配置してある。１対の陽極電極３ａ、３ａの中間の上方には陰極バスバー７ｃを水平に設置し、１対の陰極電極３ｃ、３ｃの中間の上方には陽極バスバー７ａを水平に設置してある。隣り合う陰極バスバー７ｃと陽極バスバー７ａは絶縁バー８を介して直線状に連結されている。

この装置で表面粗化銅板を製造するには、銅板４を電解槽１の一端側（図で左側）の陰極電極３ｃ、３ｃの間から他端側の陽極電極３ａ、３ａの間へ順次移動させ、陽極処理と陰極処理を交互に行えばよい。他端側の陽極電極３ａ、３ａ間で陰極処理を終了した表面粗化銅板は、電解槽１外に移動させ、水洗、必要に応じ酸洗浄 水洗、防錆などの後処理が行われる。他端側の陽極電極３ａ、３ａ間の銅板４を電解槽１外に移動させた後は、残る３枚の銅板４を１ピッチだけ他端側へ移動させ、空いた一端側の陰極電極３ｃ、３ｃの間に次に粗化すべき銅板を配置して、全ての電極間で陽極処理と陰極処理を同時に行う。このようにすれば、２サイクルの陽極処理と陰極処理を連続的に行うことができる。

陰極電極３ｃには銅板又は銅棒が用いられる。陽極電極３ａには銅板又は銅棒を用いることもできるが、不溶性電極（チタンを基材とした酸化物系不溶性電極や白金系不溶性電極等）を用いることが好ましい。陰極電極、陽極電極共に、通常、粗化される銅板片面と同じ対向面積のものが用いられるが、状況に応じて面積の増減や複数枚への分割を行っても差し支えない。

なお、さらに多くの銅板を処理する場合、大量の処理を行う場合は、陰極処理部、陽極処理部を、対向する複数対の各電極と共に複数倍の長さ・数として、その倍数に応じた数の銅板の同時処理を行い、その倍数に応じて銅板の移動速度を増すことで、処理タクトを任意に上げることができる。この場合は、必要な陰極処理と陽極処理の回数、時間比に応じて処理槽の長さ比を設定すればよい。このような装置とすることで、陰極処理や陽極処理に必要な時間以下のタクトで、粗化銅板を製造することができる。

また、陽極処理と陰極処理は必要に応じ３サイクル以上行ってもよい。３サイクル以上行う場合は、対向する１対の陽極電極３ａ、３ａと、対向する１対の陰極電極３ｃ、３ｃとを３組以上交互に縦列配置すればよい。

＜陽極処理の条件＞
陽極処理の条件は実験により定められる。実験によれば、銅板の両面に微細瘤状突起を形成するのに必要な量の銅微粒子を生成させるには、通常の電気銅めっき液（硫酸銅４０〜２５０ｇ／ｌ、硫酸３０〜２１０ｇ／ｌ、塩酸１０〜８０ｐｐｍ、光沢剤等の添加剤をメーカーの指定量）中で、めっき液の温度を１８〜３２℃に保ち、１〜８Ａ／ｄｍ^２の電流密度で、３〜１０分間行うとよい。

液温及び電流密度が上記の範囲でも、陽極処理時間が３分より短いと、銅板の表面に生成される銅微粒子の量が少なすぎて、微細瘤状突起を形成することができない傾向がみられる。また陽極処理の時間が１０分を超えると、銅板の表面に生成される銅微粒子の量が多すぎて、良好な微細瘤状突起を形成することができない傾向がみられる。陽極処理の時間は好ましくは４〜８分であり、さらに好ましくは４〜６分である。

また、液温及び処理時間が上記の範囲でも、電流密度が１Ａ／ｄｍ^２より低いと、銅板の表面に生成される銅微粒子の量が少なすぎて、微細瘤状突起を形成することができない傾向がみられる。また電流密度が８Ａ／ｄｍ^２を超えると、銅板の表面に生成される銅微粒子の量が多すぎて端面などに剥離が生じ、良好な微細瘤状突起を形成することができない傾向がみられる。陽極処理の電流密度は好ましくは１〜８Ａ／ｄｍ^２であり、さらに好ましくは１〜５Ａ／ｄｍ^２である。

また、電流密度及び処理時間は上記の範囲でも、液温が１８℃より低いと、銅板の表面に生成される銅微粒子の量が少なすぎて、微細瘤状突起を形成することができない傾向がみられる。また液温が３２℃を超えると、銅板の表面に生成される銅微粒子の量が多すぎて、良好な微細瘤状突起を形成することができない傾向がみられる。

＜陰極処理の条件＞
陰極処理の条件も実験により定められる。陰極処理は陽極処理と同じ銅めっき液中で行われるため、液温は陽極処理の場合と同じである。また処理時間も、陽極処理と陰極処理を同時に行うことを考えると、陽極処理の場合と同じであることが好ましい。陽極処理と異なることがあるのは電流密度である。陰極処理は１〜８Ａ／ｄｍ^２の電流密度で行うとよい。電流密度が１Ａ／ｄｍ^２より低いと、銅めっき量が少なすぎて、銅微粒子を銅板表面に十分に定着させることができない傾向がみられる。また、電流密度が８Ａ／ｄｍ^２を超えると、銅めっき量が多すぎて、微細瘤状突起がめっき層により覆われてしまい、良好な微細瘤状突起を形成することができない傾向がみられる。陰極処理の電流密度は好ましくは１〜８Ａ／ｄｍ^２であり、さらに好ましくは１〜５Ａ／ｄｍ^２である。

＜微細瘤状突起について＞
瘤状突起とは、銅板下地と粒子、又は粒子と粒子との間にネッキング（くびれ）を持ちながら互いに付着し合っているような析出形態をいう。このネッキングにより、絶縁基板の樹脂との間でアンカー効果が発揮され、接着強度が向上することになる。なお、粒子同士が付着し合うことで、１〜２０μｍ程度のクラスター状（ブドウの房状）の瘤になるものも含む。但し、突起の全てが瘤状である必要はなく、ネッキングのない突起と瘤状突起とが混在するものであっても、後述する粒径及び粒度を満足させるものであれば、瘤状突起に含まれる。
この瘤状突起の粒度は、１０μｍ以下であることが好ましい。この範囲では突起と銅板の下地との密着性が良く、絶縁基板との接着強度も良好となるからで、さらには微細瘤状突起の粒度が０．５μｍ〜３μｍであると、均一さが増して突起と下地との密着強度がより向上し、好ましい。
また、マクロに測定できる粗さとしてはＲｚがあるが、Ｒｚは３μｍ〜２０μｍであることが好ましい。この範囲では突起と下地の密着性が良く、絶縁基板との接着強度も良いからで、Ｒｚが７μｍから１６μｍであるとさらに好ましく、均一さが増して粒子と下地の密着強度が向上する。
但し、穴の内面では粗さの測定は困難である。従って、穴内面では粗化されていれば良く、瘤が異常成長して穴径を規定より狭めたり、瘤が絶縁基板の積層時に剥離することがなければ良い。瘤の高さは（クラスター状の場合は、クラスター全体の高さを瘤高さと考える）、２０μｍ以下であることが好ましく、この範囲では穴径が狭まったり瘤が剥離したりすることがない。

なお、以上全ての処理において、粗化を行う銅板の保持は必要に応じた任意の治具で行えばよい。治具は銅又は銅合金、ステンレス、チタン等の金属製が望ましい。処理に必要な電流値は、治具自体の金属表面においても処理電流が消費されるため、治具が処理液中に浸かっている金属表面積分を処理板の表面積に加え、処理に必要な電流値を設定する必要がある。

本実施例に用いた銅板は、長さ５００ｍｍ×幅３８０ｍｍ×厚さ４００μｍ及び２００μｍのタフピッチ圧延銅板である。厚さ４００μｍの銅板は内径１〜２ｍｍのスルーホール用の穴を、穴面積総計が板面積の１０％となる数の穴あけ加工（穴の位置は任意）を行ったものを用いた。また、厚さ２００μｍの銅板は２枚重ねで処理を行って片面粗化銅板とし、ピール試験に用いた。

処理に用いた電気めっき液の組成は、硫酸銅９０ｇ／ｌ、硫酸１８０ｇ／ｌ、塩酸６０ｐｐｍである。助剤として、一般に光沢銅めっきに用いられる光沢剤及び抑制剤をメーカー指定量添加した。光沢剤・抑制剤の市販品の例としては、Rohm and Haas 社製の硫酸銅めっき光沢剤カパーグリームシリーズ、日本化学産業株式会社製のクッペライトシリーズ、ピロニッカシリーズ等が挙げられるが、これらの中からめっき槽方式、電極材質、製品の使用目的に応じて選択すればよい。

＜実施例１＞
４００μｍ銅板及び２００μｍ銅板に対し、液温２８℃、電流密度４．５Ａ／ｄｍ^２で、５分間、陽極処理を行った後、同じ液温、電流密度１．４Ａ／ｄｍ^２で、５分間、陰極処理を行って、表面粗化銅板を製造した。この表面粗化銅板の表面状態（ＳＥＭ３０００倍）を図４に示す。主表面での微細瘤状突起の粒度は３μｍ以下で、当該微細瘤状突起で実質的に全面が均一に覆われていることが分かる。クラスター状の瘤になっている部分も認められるが、当該部分の粒度及び高さは１０μｍ以下であった。
また、表面粗さを、キーエンス社製、超深度カラー３Ｄ形状測定顕微鏡ＶＫ−９５１０によって測定した。表面粗さＲｚは７．５μｍであった。
なお、微細瘤状突起の形状は４００μｍ銅板と２００μｍ銅板で違いが認められなかった。

この表面粗化銅板に市販の１０ｍｍ幅セロハンテープを貼り付け、引き剥がし試験を行ったところ、微細瘤状突起の剥離はなく、セロハンテープの接着剤とセロハン界面が剥離し、テープの接着剤が表面粗化銅板上に残った。

次に、２００μｍ片面粗化銅板に、市販の０．１ｍｍ厚のＦＲ−４ガラスエポキシプリプレグ（絶縁基板材料）を１０枚積層し、電解銅箔とＦＲ−４プリプレグをホットプレスする条件と同じ条件で加熱加圧して一体化し、銅板と絶縁板の積層板を得た。この積層板からサンプルを切出し、現品及び２６０℃溶融はんだ６０秒間浸漬後のサンプルについてＪＩＳ−Ｃ６４７１に規定されたピール強度試験を行った。その結果を表１に示す。このピール強度は、メタルコア回路基板に要求されるメタルコアと絶縁基板の接着強度（１ｋＮ／ｍ以上）を十分満足するものである。

＜実施例２＞
４００μｍ銅板及び２００μｍ銅板に対し、液温２４℃、電流密度４．５Ａ／ｄｍ２で、５分間、陽極処理を行った後、同じ液温、電流密度２Ａ／ｄｍ^２で、５分間、陰極処理行うことを１サイクルとし、これを２サイクル行って表面粗化銅板を製造した。この表面粗化銅板の表面状態（ＳＥＭ３０００倍）を図５に示す。主表面での微細瘤状突起の粒度は３μｍ以下で、当該微細瘤状突起で実質的に全面が均一に覆われていることが分かる。クラスター状の瘤になっている部分も認められるが、当該部分の粒度及び高さは１０μｍ以下であった。
また、表面粗さを、キーエンス社製、超深度カラー３Ｄ形状測定顕微鏡ＶＫ−９５１０によって測定した。表面粗さＲｚは１１．０μｍであった。

この表面粗化銅板に市販の１０ｍｍ幅セロハンテープを貼り付け、引き剥がし試験を行ったところ、微細瘤状突起の剥離はなく、セロハンテープの接着剤とセロハン界面が剥離し、テープの接着剤が表面粗化銅板上に残った。

次に、２００μｍ片面粗化銅板に、実施例１と同様にプリプレグ積層し、加熱加圧して、銅板と絶縁板の積層板を得た。この積層板について実施例１と同様にピール強度試験を行った。その結果を表２に示す。このピール強度は、メタルコア回路基板に要求されるメタルコアと絶縁基板の接着強度（１ｋＮ／ｍ以上）を十分満足するものである。

＜実施例３＞
４００μｍ銅板及び２００μｍ銅板に対し、液温３２℃、電流密度２Ａ／ｄｍ^２で、５分間、陽極処理を行った後、同じ液温、同じ電流密度で、同じ時間、陰極処理行うことを１サイクルとし、これを２サイクル行って表面粗化銅板を製造した。この表面粗化銅板の表面状態（ＳＥＭ３０００倍）を図６に示す。主表面での微細瘤状突起の粒度は３μｍ以下で、当該微細瘤状突起で実質的に全面が均一に覆われていることが分かる。クラスター状の瘤になっている部分も認められるが、当該部分の粒度及び高さは１０μｍ以下であった。
また、表面粗さを、キーエンス社製、超深度カラー３Ｄ形状測定顕微鏡ＶＫ−９５１０によって測定した。表面粗さＲｚは１５．０μｍであった。

この表面粗化銅板に市販の１０ｍｍ幅セロハンテープを貼り付け、引き剥がし試験を行ったところ、微細瘤状突起の剥離はなく、セロハンテープの接着剤とセロハン界面が剥離し、テープの接着剤が表面粗化銅板上に残った。

次に、２００μｍ片面粗化銅板に、実施例１と同様にプリプレグ積層し、加熱加圧して、銅板と絶縁板の積層板を得た。この積層板について実施例１と同様にピール強度試験を行った。その結果、板全体の最小値が２．１ｋＮ／ｍ、最大値が３．１ｋＮ／ｍ、平均値が２．５ｋＮ／ｍであった。また、はんだ耐熱後のピール強度は、板全体の最小値が１．９ｋＮ／ｍ、最大値が２．８ｋＮ／ｍ、平均値が２．４ｋＮ／ｍであった。このピール強度は、メタルコア回路基板に要求されるメタルコアと絶縁基板の接着強度（１ｋＮ／ｍ以上）を十分満足するものである。

＜実施例４＞
４００μｍ銅板及び２００μｍ銅板に対し、液温２２℃、電流密度２Ａ／ｄｍ^２で、５分間、陽極処理を行った後、同じ液温、同じ電流密度で、同じ時間、陰極処理行うことを１サイクルとし、これを２サイクル行って表面粗化銅板を製造した。この表面粗化銅板の表面状態（ＳＥＭ３０００倍）を図７に示す。主表面での微細瘤状突起の粒度は５μｍ以下で、当該微細瘤状突起で実質的に全面が均一に覆われていることが分かる。クラスター状の瘤になっている部分も認められるが、当該部分の粒度及び高さは１０μｍ以下であった。
また、表面粗さを、キーエンス社製、超深度カラー３Ｄ形状測定顕微鏡ＶＫ−９５１０によって測定した。表面粗さＲｚは４．０μｍであった。

＜実施例５〜７＞
厚さ２００〜４００μｍのコア用銅板に、ドリルによって、スリーホール用の直径３ｍｍから５ｍｍの穴を複数形成した。なお、基板の設計仕様によっては多数の穴が必要となるので、プレス機を用いてパンチ金型で打ち抜いてもよい。
その後、本発明の製造方法により穴の内面を含む表面に微細瘤状突起を形成した。後述する比較例での製造方法で形成したものに比べ、銅板の主表面だけでなく穴の内面も含めて微細瘤状突起が均一に形成された穴あき表面粗化銅板を得ることができた。図８〜１０は夫々表面粗化銅板の表面状態を示すもので、上が主表面のＳＥＭ３０００倍、中が穴内面のＳＥＭ３０００倍、下が穴の縁部分のＳＥＭ１２５倍である。

実施例５では、主表面での微細瘤状突起の粒度は３μｍ以下、クラスター状となった部分の粒度及び高さは１０μｍ以下であった。また、表面粗さＲｚは８．０μｍであった。さらに、穴内面も粗化され、穴内面の瘤状突起の高さは１５μｍ以下であった。
実施例６では、主表面での微細瘤状突起の粒度は３μｍ以下、クラスター状となった部分の粒度及び高さは１０μｍ以下であった。また、表面粗さＲｚは７．０μｍであった。さらに、穴内面も粗化され、穴内面の瘤状突起の高さは１０μｍ以下であった。
実施例７では、主表面での微細瘤状突起の粒度は３μｍ以下、クラスター状となった部分の粒度及び高さは１０μｍ以下であった。また、表面粗さＲｚは１１．０μｍであった。さらに、穴内面も粗化され、穴内面の瘤状突起の高さは５μｍ以下であった。

このようにして得た穴あき表面粗化銅板に、ガラスエポキシプリプレグ（絶縁基板材料）を複数枚積層し、加熱加圧して一体化した。さらに、スルーホールの位置の絶縁基板材料部分を除去し、その周囲にメッキを行い、直径１ｍｍのスルーホールのある回路基板を得た。
この完成品に高電圧試験（１０００Ｖ）を行った結果、スルーホールとコア間の十分な絶縁性が保たれ、優れた性能を発揮した。また、ハンダ耐熱試験後も、スルーホールの回りでコアと樹脂との剥離やクラックは生じず、コアと樹脂との密着は良好であった。

＜実施例８＞
実施例１〜４と同様に表面粗化銅板を作製し、主表面に微細瘤状突起を形成した。その後、銅板にスルーホール用の穴を加工形成した。さらに実施例５と同様に、絶縁基板を積層した回路基板を得た。
この実施例では、ドリル或いはパンチによる穴あけ加工時に、穴の周囲で先に粗化した部分がつぶれたり、瘤状粒子が剥離し、見かけが不均一になることもあった。また、穿孔時に加工油が付着し、再洗浄を必要とすることもあった。さらに、穴の内面は粗化していないので、穴の内面で樹脂との密着性が弱いことも考えられたが、主表面での密着が良好であるので、絶縁性に問題なく使用できた。

＜比較例１＞
前記銅板に対し、液温２５℃、電流密度８．５Ａ／ｄｍ^２で、５分間、陽極処理を行った後、同じ液温、同じ電流密度で、同じ時間、陰極処理行って表面粗化銅板を製造した。この場合、板中央部は良好に粗化されるが、電流密度が高すぎるため板端部で電解による溶解が進みすぎ、かつ、めっきが強くかかりすぎることで極度に白化して、板全面でムラが生じ、メタルコアとして使用できないものであった。

＜比較例２＞
前記銅板に対し、液温２５℃、電流密度０．９Ａ／ｄｍ^２で、１０分間、陽極処理を行った後、同じ液温、同じ電流密度で、同じ時間、陰極処理行って表面粗化銅板を製造した。この表面粗化銅板の表面状態（ＳＥＭ３０００倍）を図１１に示す。この場合、全体に粗化が進まず、微細瘤状突起の形成が十分でなかった。主表面での表面粗さＲｚは２．５μｍであった。

＜比較例３＞
前記銅板に対し、液温２５℃、電流密度４．５Ａ／ｄｍ^２で、１１分間、陽極処理を行った後、同じ液温、同じ電流密度で、同じ時間、陰極処理行って表面粗化銅板を製造した。この場合、板中央部は良好に粗化されるが、板端部やスルーホール用穴で電解による溶解が進みすぎ、かつ、めっきが強くかかりすぎることで極度に白化して、板全面でムラが生じ、メタルコアとして使用できないものであった。

＜比較例４＞
前記銅板に対し、液温２５℃、電流密度４．５Ａ／ｄｍ^２で、２．５分間、陽極処理を行った後、同じ液温、電流密度２Ａ／ｄｍ^２で、同じ時間、陰極処理行って表面粗化銅板を製造した。この表面粗化銅板の表面状態（ＳＥＭ３０００倍）を図１２に示す。この場合、全体に粗化が進まず、微細瘤状突起の形成が十分でなかった。主表面での表面粗さＲｚは２．０μｍであった。

＜比較例５＞
前記銅板に対し、液温３５℃、電流密度４．５Ａ／ｄｍ^２で、５分間、陽極処理を行った後、同じ液温、電流密度１．４Ａ／ｄｍ^２で、同じ時間、陰極処理行って表面粗化銅板を製造した。この場合、銅板表面に黒色の亜酸化銅による焼けが発生した。この粗化銅板に市販の１０ｍｍ幅セロハンテープを貼り付け、引き剥がし試験を行ったところ、黒色部が隔離し、メタルコアとして使用できないものであった。

＜比較例６＞
前記銅板に対し、液温１７℃、電流密度４．５Ａ／ｄｍ^２で、１０分間、陽極処理を行った後、同じ液温、同じ電流密度で、同じ時間、陰極処理行って表面粗化銅板を製造した。この表面粗化銅板の表面状態（ＳＥＭ３０００倍）を図１３に示す。この場合、全体に粗化が進まず、微細瘤状突起が形成されていない。このためメタルコアとして使用できないものであった。主表面での表面粗さＲｚは１．８μｍであった。

＜比較例７＞
厚さ２００〜４００μｍのコア用銅板に、ドリルによって、スルーホール用の直径３ｍｍから５ｍｍの穴を複数形成した。その後、従来の電解メッキ法により、穴の内面を含む表面に数μｍの瘤状突起を形成した。この銅板の表面状態を図１４に示す。上が主表面のＳＥＭ３０００倍、中が穴内面のＳＥＭ５００倍、下が穴内面のＳＥＭ１２５倍となっている。主表面での微細瘤状突起の粒度は５μｍ以下、クラスター状となった部分の粒度及び高さは１０μｍ以下であった。また、表面粗さＲｚは１０．０μｍであった。
但し、この銅板では、主表面に比べて穴内面の瘤状突起の大きさすなわち凹凸の差が２０μｍ以上となっている。電解メッキの条件調整では、両者を含めて均一な微細瘤状突起を形成することができなかった。

この原因は、従来の電解メッキ法では電流密度が大きいため、電極と向かい合った銅板の面の中でも、穴が貫通している場所では、電極からの大電流が総表面積の小さい穴内面へ集中するためである。
その後、実施例５と同様に、樹脂基板を密着させ回路基板を作製したところ、高電圧試験（１０００Ｖ）でスルーホールとコア間の絶縁性が保たれない場合があった。
分析すると、密着性に問題があることに加え、樹脂の絶縁基板積層時に銅微粒子突起がプレス圧によって剥がれて樹脂中に侵入し、穴とコアとの絶縁距離が十分取れていなかったため、絶縁性を悪化させたことがわかった。すなわち、従来の電解メッキ法により、穴のあいた粗化銅板を作製すると、このような問題があることが明確となった。

以上のように、特にスルーホール用の穴を持つメタルコア銅板では、銅板に穴を形成した後で、本発明の方法により表面に微細瘤状突起を形成することにより、表面及び穴の内面に均一な粗化処理が行え、最適であることが明らかとなった。

１：電解槽
２：電気銅めっき液
３：電極
３ａ：陽極電極
３ｃ：陰極電極
４：表面を粗化すべき銅板
５：枠体
６：吊下げ金具
７：バスバー
７ａ：陽極バスバー
７ｃ：陰極バスバー
８：絶縁バー

Claims (9)

1. 銅板の表面に微細瘤状突起を形成して銅板の表面を粗化する表面粗化銅板の製造方法であって、
   電気銅めっき液中に、同極の電極を対向配置し、
   前記電極間に銅板を配置して、
   前記銅板を陽極、前記電極を陰極として直流電流を通電させる電気分解により銅板の両面に銅微粒子を生成させる陽極処理と、その陽極処理の後に、前記銅板を陰極、前記電極を陽極として直流電流を通電させる電気銅めっきにより前記銅微粒子を銅板の表面に定着させる陰極処理とを１サイクルとして、前記陽極処理と陰極処理とを１サイクル以上行う
   ことで、前記微細瘤状突起を形成することを特徴とする表面粗化銅板の製造方法。
2. 最初の陽極処理の前に、電気銅めっき液の中で、前記銅板を陰極、前記電極を陽極として銅めっき処理を行う
   ことを特徴とする請求項１記載の表面粗化銅板の製造方法。
3. 電気銅めっき液中に、１対の同極電極を対向配置し、
   前記同極電極の間に銅板を配置して、
   前記銅板を前記同極電極に対して移動させないまま前記陽極処理と陰極処理を１サイクル以上行う
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の表面粗化銅板の製造方法。
4. ２枚の銅板を重ね合わせて１枚状にした複合銅板に、請求項１乃至３の何れかに記載の方法で陽極処理と陰極処理を施し、
   複合銅板を１枚ずつの銅板に分離して片面が粗化された２枚の表面粗化銅板を得る
   ことを特徴とする表面粗化銅板の製造方法。
5. 陽極処理は１〜８Ａ／ｄｍ^２の電流密度で３〜１０分間行い、陰極処理は１〜８Ａ／ｄｍ^２の電流密度で３〜１０分間行う
   ことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の表面粗化銅板の製造方法。
6. 電気銅めっき液の温度を１８〜３２℃に保つ
   ことを特徴とする請求項５記載の表面粗化銅板の製造方法。
7. 陽極処理と陰極処理とを行う前に予め銅板の所定の位置に所定の穴を形成する
   ことを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の表面粗化銅板の製造方法。
8. 所定の位置に所定の穴が形成され、請求項１乃至７の何れかに記載の表面粗化銅板の製造方法によって製造された表面粗化銅板であって、
   銅板表面の微細瘤状突起の粒径が１０μｍ以下であり、表面粗さＲｚが３μｍ〜２０μｍである
   ことを特徴とする表面粗化銅板。
9. 穴の内面が粗化され、穴の内面の微細瘤状突起の高さが２０μｍ以下である
   ことを特徴とする請求項８に記載の表面粗化銅板。

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