JP2015147978A - 高周波回路用銅箔、銅張積層板及びプリント配線板 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】少なくとも一方の面に粗化粒子を有する銅箔であり、該銅箔を幅方向に切断した断面の30μmの範囲において、粗化高さ1.5μm以上の粗化粒子が1個以上5個未満であり、粗化高さ1.0μm以下の粗化粒子が10個以上存在することを特徴とする高周波回路用銅箔、該高周波回路用銅箔を用いた銅張積層板、該銅張積層板を用いたプリント配線板である。
なお、前記銅箔断面の観察は、例えばイオンミリングを用いて幅方向に断面加工を施し、HR−SEM(走査型電子顕微鏡)で、測定倍率3000倍、またはそれ以上の倍率で撮影した画像により測定した値である。
【選択図】図2
Description
これに対応して、これらに使用される高密度実装用のプリント配線板(多層プリント配線板、フレキシブルプリント配線板等)における配線パターンにも高密度化が要求され、配線の幅と間隔が微細な配線パターン、いわゆるファインパターンのプリント配線板が要求されている。例えば、フレキシブルプリント配線板においては配線の幅と間隔とがそれぞれ50μm前後のものが要求されており、小型ICに使用されるプリント配線板においては配線の幅と間隔とがそれぞれ30μm前後という微細な回路配線を有するプリント配線板が要求されている。
まず、エポキシ樹脂やポリイミド樹脂等から成る電気絶縁性の基板(以下、樹脂基材ということがある)の表面に、回路形成用の薄い銅箔を置いたのち、加熱・加圧して銅張積層板を製造する。
次いで、該銅張積層板に、スルーホールを設け、スルーホールめっきを行った後、該銅張積層板の銅箔表面にマスクパターンを形成してエッチング処理を行い、所望する配線幅と間隔を備えた配線パターンを形成し、最後に、ソルダーレジストの形成やその他の仕上げ処理を行う。
次いで、フィルムレジストパターンで覆われていない(露出している)部分の銅箔をエッチング工程にて除去して、表面側の配線を形成する。エッチング工程で使用する薬品としては、例えば塩化第二鉄または塩化第二銅の水溶液に塩酸を加えたものが用いられる。その後、エッチング工程で使用済みのフィルムレジストパターンを、例えばアルカリ水溶液を用いて回路配線上から除去する。
上記と同様の工程でもう一方の面(裏面側)の銅箔にも所定の配線を施す。
なお、他の電子部品やプリント配線板とのはんだ接続を容易にするために、回路配線の端部には必要に応じて無電解錫(Sn)めっきが施される。
ブラインドビアホールは、表面側に露出した樹脂基材にCO2レーザーで穴を加工する。このレーザーでの穴あけ工程では穴の底部(裏面側回路配線の粗化処理面)に樹脂基材(絶縁樹脂)の滓(スミア)が残ることがある。滓(スミア)が残った場合にはこの滓を除去するために過マンガン酸カリウム溶液等の酸化性の薬剤を用いて滓を除去するデスミア処理を行う。
なお、裏面側の銅箔に配線を形成する工程はブラインドビアホールを形成した後に行うことも可能である。
(1)酸性銅電解浴中で銅箔を陰極とし、限界電流密度付近で電解を行うことにより粒状銅の微細な突起群を付着させる、いわゆる「やけめっき」を施す。
(2)「やけめっき」で施された粒状銅の微細な突起群を通常の銅めっきの薄層(いわゆる「カプセル層」)で覆って、該粒状銅の微細な突起群を銅箔の表面に固定する。
このような二段階の電解処理により、銅箔表面を凹凸のある粗化面とする。
すなわち、数GHzを超える高周波帯域においては、表皮効果により配線を流れる電流の大部分が銅箔の表面、つまり粗化処理の部分を流れることになり、粗化の高さが高い場合、電流の移動距離が延びることになり、移動中に失われる電気信号の損失量も多くなる。
しかしながらこれらの検討において、ファインパターンの回路形成性や高周波域における伝送特性に優れる表面平滑な銅箔は得られるものの、銅箔と樹脂基材との密着性を十分に高めることはできず、回路配線のエッチング工程あるいは回路配線の端部へのSnめっき工程において、銅箔と樹脂基材との界面で薬品の染み込みが発生し、あるいはプリント配線板の製造工程および製品使用中の熱負荷により密着性が低下する等の課題が指摘されていた。特に、ファインパターン対応のプリント配線板では回路配線(銅箔)と樹脂基材との接合面積が極めて小さく構成されるため、薬品の染み込みや熱負荷後の密着性低下が発生すると樹脂基材から回路配線が剥離する危険性があり、樹脂基材との密着性が良好な銅箔が望まれている。樹脂基材との密着性が低下することを防ぐために、表面にシランカップリング剤を中心とした接着層を使用する方法がある。しかし、特に高周波領域で用いられるプリント基板の樹脂材料〔例えば、メグトロン(登録商標)に代表されるポリフェニレンエーテル樹脂や液晶ポリマー等〕は、プリント基板材料と銅箔表面のシランカップリング剤とが化学結合を作り難く、粗化形状を小さくした、または粗化処理を施さない銅箔に対しては、銅箔と樹脂基板との密着性が著しく低下してしまうという問題があった。
なお、前記銅箔断面における粗化粒子の個数は、例えばイオンミリングを用いて幅方向に断面加工を施し、HR−SEM(走査型電子顕微鏡)で、測定倍率3,000倍またはそれ以上の倍率で撮影した画像により測定することができる。
なお、前記銅箔断面における粗化粒子の個数は、例えばイオンミリングを用いて幅方向に断面加工を施し、HR−SEM(走査型電子顕微鏡)で、測定倍率3,000倍またはそれ以上の倍率で撮影した画像により測定することができる。
また、前記粗化粒子の上にクロメート処理が施されていることが好ましい。
更に、前記クロメート処理が施された表面にシランカップリング剤処理が施されていることが好ましい。
また、本発明のプリント配線板は、本発明の銅張積層板に配線回路を施したことを特徴とするプリント配線板である。
本発明において、ヤケめっきの条件は下記のとおりである。
硫酸濃度 130〜180g/L
硫酸銅(銅濃度として) 18〜25g−Cu/L
(銅金属として18〜25gに相当する量の硫酸銅を意味する。以下同様。)
モリブデン化合物(Mo濃度として) 130〜180mg−Mo/L
鉄化合物(Fe濃度として) 90〜120g−Fe/L
クロム化合物(三価クロム濃度として) 20〜50mg−Cr/L
バナジュウム化合物(V濃度として) 70〜90mg−V/L
硫酸濃度 80〜150g/L
硫酸銅(銅濃度として) 40〜75g−Cu/L
浴温 40〜60℃
電流密度(直流整流で) 18〜30A/dm2
本明細書において銅箔の粗化高さは、図1に示すように元箔(未処理銅箔に相当する部分)1と粗化粒子2との境界線bから粗化粒子2の頭頂部cに向かって垂直に線を引き、この線の長さLを粗化高さとする。また、本明細書において「幅方向」とは、電解銅箔又は電解銅合金箔の場合には電解ドラムにより巻き取られる方向に対して垂直となる方向、圧延銅箔又は圧延銅合金箔の場合には圧延方向に対して垂直となる方向を指す。
さらに、前記粗化粒子の分布を、銅箔の幅方向切断面をHR−SEMで測定倍率3000倍で観察した際、銅箔断面の30μmの範囲において、粗化高さ1.5μm以上の粗化粒子の数が1個以上3個未満であり、粗化高さ0.8μm以下の粗化粒子が10個以上存在するように形成することが特に好ましい。
なお、本発明では粗化粒子の分布をHR−SEMで測定するが、他の測定方法で測定してもよく、また、前記説明ではHR−SEMの倍率を3000倍で測定しているが、測定精度をより向上させるためには3000倍以上(下記実施例では1万倍)で測定する。
また本発明において、銅箔断面の30μmの範囲に粗化高さ1.0μm以下の粗化粒子が10個以上存在する、と限定するのは樹脂基板との密着性を確保するためであり、10個以下では樹脂基板との密着力が低下せず、高周波特性を悪化させないためである。
更に、防錆層の上にシランカップリング剤処理を施すことが好ましい。
シランカップリング剤は対象となる樹脂基材によりエポキシ系、アミノ系、メタクリル系、ビニル系、メルカプト系等から適宜選択することができる。
高周波対応基板に用いられる樹脂基材には、特に相性の優れるエポキシ系、アミノ系、ビニル系のカップリング剤を選択することが好ましく、フレキシブルプリント配線板に用いられるポリイミドには、特に相性の優れるアミノ系のカップリング剤を選択することが好ましい。
本発明の高周波回路用銅箔は、樹脂基材に積層してなる銅張積層板とすることに優れている。
また、本発明の高周波回路用銅箔は前記銅張積層板を用いたプリント配線板とすることに優れている。
本発明で用いる高周波回路用銅箔は、電解銅箔、電解銅合金箔、圧延銅箔、圧延銅合金箔のいずれでも良く、銅張積層板、該銅張積層板を用いたプリント配線板の用途等に応じて適宜選択することができる。
また、別の方法としては、溶融状態や溶剤に溶解して流動性を有する状態とした樹脂含有物を高周波回路用銅箔の表面に塗布した後に、熱処理により樹脂を硬化させる方法もある。
また、高周波回路用銅箔表面を予めエポキシ樹脂やポリイミドのような接着用樹脂で被覆し、該接着用樹脂を半硬化状態(Bステージ)とした樹脂付き銅箔を回路形成用の銅箔として用い、その接着用樹脂側を樹脂基材に熱圧着して多層プリント配線板やフレキシブルプリント配線板を製造することも可能である。この方法では高周波回路用銅箔と樹脂基材との密着力をさらに高めることができるため、本発明と組み合わせることにより密着性の良好な銅張積層板を製造することができ、より効果的である。
金属基材として表面粗さRzが0.5μm程度、厚さが12μmの平滑な未処理銅箔を用意し、この未処理銅箔にヤケめっき処理を表1に示す電解液(溶液)Aを用い、表2に示す電流密度で粗化処理し、粗化粒子層を施した。
<比較例1〜5>
金属基材として表面粗さRzが0.5μm程度、厚さが12μmの平滑な未処理銅箔を用意し、この未処理銅箔にヤケめっき処理を表1に示す電解液(溶液)BまたはCを用い、表2に示す電流密度で粗化処理し、粗化粒子層を施した。
硫酸濃度:100g/L
硫酸銅からの銅濃度:50g−Cu/L
浴温:55℃
電流密度:直流整流で22A/dm2
上記のヤケめっき、及びカプセルめっきと同様の処理をもう一度繰り返した後に、該銅箔の両面を公知のクロメート処理液(CrO3濃度で3.0g/l相当)にて防錆処理を行った。
前記のように表面粗化銅箔を作製した銅箔を市販の高周波対応絶縁基板(パナソニック会社製)に200℃、35kgf/cm2、120minの条件で積層した。この積層板にレジスト幅300μm、回路間隔450mmのパターンフィルムを用いてUV露光によって配線パターンを形成し、さらにエッチングを施した。その後、基板にスルーホールを作成し、基板の酸化防止のために3μmのNiめっき及び0.05μmのAuめっきを施し、伝送特性測定用基板を作成した。この伝送特性測定用基板をオシロスコープ(Tektronix TDS7704B)を用いて40GHzの周波数で通過特性S21の測定を行った。
また、同時に前記積層板の回路幅10mmの引き剥がし強さを測定した。
以上の評価方法により各実施例及び比較例に係わる高周波回路用銅箔について評価した結果を表2に示す。
また、引き剥がし強さが0.6kN/m以上の場合を“◎”、引き剥がし強さが0.5kN/m以上0.6kN/m未満の場合を“○”、引き剥がし強さが0.5kN/m未満の場合を“×”で示している。
比較例2の表面処理銅箔は、銅箔の幅方向切断面をFIB−SIMで測定倍率一万倍で観察した結果、銅箔断面の30μmの範囲において、粗化高さ1.5μm以上の粗化粒子の数が8個であり、その結果、樹脂基板との密着性には優れるが、伝送特性に劣る銅箔となっている。
比較例5の表面処理銅箔は、銅箔の幅方向切断面をFIB−SIMで測定倍率一万倍で観察した結果、銅箔断面の30μmの範囲において、粗化高さ1.5μm以上の粗化粒子の数が13個で、粗化高さ1.0μm未満の粗化粒子の数は0個である。その結果、伝送特性は優れていたが、樹脂基板との密着性に劣る銅箔となっている。
2 粗化粒子
Claims (7)
- 少なくとも一方の面に粗化粒子を有する銅箔であり、該銅箔を幅方向に切断した断面の30μm範囲において、粗化高さ1.5μm以上の粗化粒子が1個以上5個未満存在し、粗化高さ1.0μm以下の粗化粒子が10個以上であることを特徴とする高周波回路用銅箔。
- 銅箔の少なくとも一方の面に粗化粒子を有し、該粗化粒子の分布が、銅箔の幅方向切断面における30μm範囲において、粗化高さ1.5μm以上の粗化粒子が1個以上3個未満であり、粗化高さ0.8μm以下の粗化粒子が10個以上であることを特徴とする高周波回路用銅箔。
- 前記粗化粒子が銅または銅合金であることを特徴とする請求項1または2に記載の高周波回路用銅箔。
- 前記粗化粒子の上にクロメート処理が施されている請求項1〜3のいずれかに記載の高周波回路用銅箔。
- 前記クロメート処理が施された表面に、シランカップリング剤処理が施されている請求項4に記載の高周波回路用銅箔。
- 樹脂基材の片面又は両面に請求項1〜5のいずれかに記載の高周波回路用銅箔を張り合わせてなる銅張積層板。
- 請求項6に記載の銅張積層板を用いたプリント配線板。
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