JP2017130658A - 銅箔、銅張積層板、プリント配線板の製造方法、電子機器の製造方法、伝送路の製造方法及びアンテナの製造方法 - Google Patents

銅箔、銅張積層板、プリント配線板の製造方法、電子機器の製造方法、伝送路の製造方法及びアンテナの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】折り曲げて用いる、または、屈曲させて用いる高周波回路基板に用いても伝送損失が良好に抑制される銅箔及び銅張積層板を提供する。【解決手段】銅箔を絶縁基材と貼り合わせて銅張積層板とし、銅張積層板に所定の条件で折り曲げ試験を行ったとき、折り曲げ回数が1回以上となる銅箔であり、所定の回数の摺動屈曲試験を行った後、摺動方向と平行な断面について、銅箔表面からの深さが1μm以上であるクラックが3本以下である。【選択図】図1

Description

本発明は、銅箔、銅張積層板、プリント配線板の製造方法、電子機器の製造方法、伝送路の製造方法及びアンテナの製造方法に関する。
プリント配線板はここ半世紀に亘って大きな進展を遂げ、今日ではほぼすべての電子機器に使用されるまでに至っている。近年の電子機器の小型化、高性能化ニーズの増大に伴い搭載部品の高密度実装化や信号の高周波化が進展し、プリント配線板に対して優れた高周波対応が求められている。
高周波用基板には、出力信号の品質を確保するため、伝送損失の低減が求められている。伝送損失は、主に、樹脂(基板側)に起因する誘電体損失と、導体(銅箔側)に起因する導体損失からなっている。誘電体損失は、樹脂の誘電率及び誘電正接が小さくなるほど減少する。高周波信号において、導体損失は、周波数が高くなるほど電流は導体の表面しか流れなくなるという表皮効果によって電流が流れる断面積が減少し、抵抗が高くなることが主な原因となっている。このため、高周波回路を形成する場合、通常よりも精度良く回路を形成する必要があり、優れた回路加工性が必要となる。
高周波用銅箔の伝送損失を低減させる技術としては、例えば、特許文献1に、金属箔表面の片面又は両面に、銀又は銀合金属を被覆し、該銀又は銀合金被覆層の上に、銀又は銀合金以外の被覆層が前記銀又は銀合金被覆層の厚さより薄く施されている高周波回路用金属箔が開示されている。そして、これによれば、衛星通信で使用されるような超高周波領域においても表皮効果による損失を小さくした金属箔を提供することができると記載されている。
また、特許文献2には、圧延銅箔の再結晶焼鈍後の圧延面でのX線回折で求めた(200)面の積分強度(I(200))が、微粉末銅のX線回折で求めた(200)面の積分強度(I0(200))に対し、I(200)/I0(200)>40であり、該圧延面に電解めっきによる粗化処理を行った後の粗化処理面の算術平均粗さRaが0.02μm〜0.2μm、十点平均粗さRzが0.1μm〜1.5μmであって、プリント回路基板用素材であることを特徴とする高周波回路用粗化処理圧延銅箔が開示されている。そして、これによれば、1GHzを超える高周波数下での使用が可能なプリント回路板を提供することができると記載されている。
さらに、特許文献3には、銅箔の表面の一部がコブ状突起からなる表面粗度が2〜4μmの凹凸面であることを特徴とする電解銅箔が開示されている。そして、これによれば、高周波伝送特性に優れた電解銅箔を提供することができると記載されている。
特許第4161304号公報 特許第4704025号公報 特開2004−244656号公報
上述のように、高周波信号において、導体損失は、周波数が高くなるほど電流は導体の表面しか流れなくなるという表皮効果によって電流が流れる断面積が減少し、抵抗が高くなることが主な原因となっている。ここで、設計自由度を高めるため、折り曲げて使用可能な高周波基板については、回路にクラックが入りやすく、この導体損失は、当該クラックの影響で増大する。本発明者は、折り曲げて用いたとき、または、屈曲させて用いたとき、銅箔におけるクラックの発生を抑制することで、高周波回路基板に用いても伝送損失が良好に抑制されることを見出した。
本発明は上記事情に鑑みて創作されたものであり、折り曲げて用いる、または、屈曲させて用いる高周波回路基板に用いても伝送損失が良好に抑制される銅箔及び銅張積層板を提供することを目的とする。
本発明は上記知見を基礎として完成したものであり、一側面において、銅箔を絶縁基材と貼り合わせて銅張積層板とし、前記銅張積層板に所定の条件で折り曲げ試験を行ったとき、折り曲げ回数が1回以上となる銅箔である。
本発明は別の一側面において、銅箔を絶縁基材と貼り合わせて銅張積層板とし、前記銅張積層板に所定の条件で所定回数の摺動屈曲試験を行った後、摺動方向と平行の前記銅箔断面について、板厚×100μm長さの範囲を観察し、前記銅箔の表面からの深さが1μm以上であるクラックが3本以下である銅箔である。
本発明は別の一側面において、銅箔を絶縁基材と貼り合わせて銅張積層板とし、前記銅張積層板に所定の条件で所定回数の摺動屈曲試験を行った後、摺動方向と平行の前記銅箔断面について、板厚×100μm長さの範囲を観察し、前記銅箔の表面からの深さが2μm以上であるクラックが2本以下である銅箔である。
本発明の銅箔は一実施形態において、前記絶縁基材が以下の(A)〜(C)のいずれか一つの絶縁基材であり、
(A)フッ素樹脂、
(B)誘電正接の値が0.01以下であるポリイミド樹脂、
(C)液晶ポリマー樹脂、
前記銅箔と前記絶縁基材とを貼り合わせて銅張積層板とする条件が以下の(D)〜(F)のいずれか一つの条件である銅箔である。
(D)前記絶縁基材が前記フッ素樹脂である場合に、圧力が5MPaで、加熱温度と加熱時間が350℃で30分間、
(E)前記絶縁基材が前記誘電正接の値が0.01以下であるポリイミド樹脂である場合に、圧力が4MPaで、加熱温度と加熱時間が以下の(E−1)〜(E−4)のいずれか一つである、
(E−1)370℃で0.8秒間、
(E−2)370℃で2秒間、
(E−3)350℃で4秒間、
(E−4)300℃で10分間、
(F)前記絶縁基材が液晶ポリマー樹脂である場合に、圧力が3.5MPaで、加熱温度と加熱時間が300℃で10分間。
本発明の銅箔は一実施形態において、前記絶縁基材がポリテトラフルオロエチレン樹脂または誘電正接の値が0.006以下であるポリイミド樹脂またはヒドロキシ安息香酸(エステル)とヒドロキシナフトエ酸(エステル)との共重合体である液晶ポリマー樹脂である。
本発明の銅箔は一実施形態において、前記銅箔は一方または両方の面に表面処理面を有し、表面処理面の算術平均粗さRaが0.05μm〜0.40μmであり、十点平均粗さRzが0.25μm〜2.0μmであり、レーザー顕微鏡を用いて測定した三次元表面積をA、前記三次元表面積Aを測定した視野を平面視した際の二次元表面積をBとした場合に、表面積比A/Bが1.5〜3.0である。
本発明の銅箔は一実施形態において、前記銅箔を前記絶縁基材と貼り合わせて前記銅張積層板とした場合に、前記銅箔の板厚方向に平行で、MDに平行な断面の平均結晶粒径が20μm以上となる。
本発明の銅箔は一実施形態において、前記銅箔が圧延銅箔である。
本発明の銅箔は別の一実施形態において、誘電率が3.5以下である樹脂との接合用である。
本発明の銅箔は更に別の一実施形態において、液晶ポリマーまたはフッ素樹脂または低誘電ポリイミドとの接合用である。
本発明の銅箔は更に別の一実施形態において、1GHzを超える高周波数下で使用される銅張積層板またはプリント配線板に用いられる。
本発明の銅箔は更に別の一実施形態において、銅箔表面に粗化処理層、耐熱処理層、防錆処理層、クロメート処理層及びシランカップリング処理層からなる群から選択された1種以上の層を有する。
本発明の銅箔は更に別の一実施形態において、銅箔表面に耐熱処理層、防錆処理層、クロメート処理層及びシランカップリング処理層からなる群から選択された1種以上の層を有する。
本発明の銅箔は更に別の一実施形態において、銅箔表面に耐熱処理層若しくは防錆処理層を有し、前記耐熱処理層若しくは防錆処理層の上にクロメート処理層を有し、前記クロメート処理層の上にシランカップリング処理層を有する。
本発明の銅箔は更に別の一実施形態において、銅箔表面に耐熱処理層を有し、前記耐熱処理層の上に防錆処理層を有し、前記防錆処理層の上にクロメート処理層を有し、前記クロメート処理層の上にシランカップリング処理層を有する。
本発明の銅箔は更に別の一実施形態において、銅箔表面にクロメート処理層を有し、前記クロメート処理層の上にシランカップリング処理層を有する。
本発明の銅箔は更に別の一実施形態において、銅箔表面に粗化処理層を有し、前記粗化処理層の上にクロメート処理層を有し、前記クロメート処理層の上にシランカップリング処理層を有する。
本発明の銅箔は更に別の一実施形態において、銅箔表面に粗化処理層を有し、前記粗化処理層の上に防錆処理層及び耐熱処理層からなる群から選択される1種以上の層を有し、前記防錆処理層及び耐熱処理層からなる群から選択される1種以上の層の上にクロメート処理層を有し、前記クロメート処理層の上にシランカップリング処理層を有する。
本発明の銅箔は更に別の一実施形態において、銅箔表面に粗化処理層を有し、前記粗化処理層の上に防錆処理層を有し、前記防錆処理層の上にクロメート処理層を有し、前記クロメート処理層上にシランカップリング処理層を有する。
本発明の銅箔は更に別の一実施形態において、銅箔表面に粗化処理層を有し、粗化処理層の上にシランカップリング処理層を有する。
本発明の銅箔は更に別の一実施形態において、銅箔表面にシランカップリング処理層を有する。
本発明は更に別の一側面において、本発明の銅箔を絶縁基材と貼り合わせてなる銅張積層板である。
本発明の銅張積層板は一実施形態において、1GHzを超える高周波数下で使用される。
本発明は更に別の一側面において、銅箔を絶縁基材と貼り合わせてなる銅張積層板であり、前記銅張積層板に所定の条件で折り曲げ試験を行ったとき、折り曲げ回数が1回以上となる銅張積層板である。
本発明は更に別の一側面において、銅箔を絶縁基材と貼り合わせてなる銅張積層板であり、前記銅張積層板に所定の条件で所定回数の摺動屈曲試験を行った後、摺動方向と平行の前記銅箔断面について、板厚×100μm長さの範囲を観察し、前記銅箔の表面からの深さが1μm以上であるクラックが3本以下である銅張積層板である。
本発明は更に別の一側面において、銅箔を絶縁基材と貼り合わせてなる銅張積層板であり、
前記銅張積層板に所定の条件で所定回数の摺動屈曲試験を行った後、摺動方向と平行の前記銅箔断面について、板厚×100μm長さの範囲を観察し、前記銅箔の表面からの深さが2μm以上であるクラックが2本以下である銅張積層板である。
本発明の銅張積層板は一実施形態において、前記絶縁基材が以下の(H)〜(J)のいずれか一つの絶縁基材である。
(H)フッ素樹脂、
(I)誘電正接の値が0.01以下であるポリイミド樹脂、
(J)液晶ポリマー樹脂
本発明は更に別の一側面において、本発明の銅張積層板を用いてプリント配線板を製造するプリント配線板の製造方法である。
本発明は更に別の一側面において、本発明のプリント配線板を用いて電子機器を製造する電子機器の製造方法である。
本発明は更に別の一側面において、本発明の銅張積層板を用いて1GHzを超える高周波数下で使用される伝送路を製造する伝送路の製造方法である。
本発明は更に別の一側面において、本発明の銅張積層板を用いて1GHzを超える高周波数下で使用されるアンテナを製造するアンテナの製造方法である。
本発明によれば、折り曲げて用いる、または、屈曲させて用いる高周波回路基板に用いても伝送損失が良好に抑制される銅箔及び銅張積層板を提供することができる。
実施例の折り曲げ回数の評価試験を説明するための模式図である。 実施例の伝送損失の評価試験を説明するための模式図である。 実施例の伝送損失の評価試験を説明するための模式図である。 実施例のIPC屈曲試験装置の模式図である。
本発明は一側面において、銅箔を絶縁基材と貼り合わせて銅張積層板とし、前記銅張積層板に所定の条件で折り曲げ試験を行ったとき、折り曲げ回数が1回以上となる銅箔である。
このような構成によれば、銅張積層板を折り曲げて使用したときでも銅箔のクラックの発生が良好に抑制されるため、高周波基板に用いたときに伝送損失を良好に抑制することができる。
前述の折り曲げ回数は好ましくは1.2回以上、好ましくは1.5回以上、好ましくは2回以上、好ましくは2.2回以上、好ましくは2.5回以上、好ましくは3回以上、好ましくは3.2回以上、好ましくは3.5回以上、好ましくは4回以上である。
当該折り曲げ回数の制御は、銅箔のTDの表面粗さ算術平均粗さRa及び十点平均粗さRz及び銅箔の表面の表面積比で制御することができる。具体的には、Raについては0.05〜0.4μmに制御し、Rzについては0.25〜2.0μmに制御し、表面積比については1.5〜3.0に制御する。Raが0.05μm未満の場合、またはRzが0.25μm未満、または表面積比が1.5未満の場合は、樹脂と銅箔との密着性が低いため、折り曲げ加工の際に銅箔と樹脂が剥離し、銅箔に曲げの応力が集中し、銅箔にクラックが入りやすくなる恐れがある。Raが0.4μm超の場合、またはRzが2.0μm超の場合、または、表面積比が3.0超の場合は、深い谷が存在する可能性があるため、応力の集中がおこり、クラックが入りやすくなる場合がある。
上述の銅箔のTDの表面粗さ算術平均粗さRa及び十点平均粗さRzの制御について、例えば銅箔のTDの表面を粗化処理する場合には、粗化処理の電流密度を高く、粗化処理時間を長くすることで、Ra及びRzを大きくすることができる。また、粗化処理の電流密度を低く、粗化処理時間を短くすることで、Ra及びRzを小さくすることができる。上述のRaの下限は好ましくは0.05μm以上、好ましくは0.06μm以上、好ましくは0.07μm以上、好ましくは0.08μm以上である。Raの上限は好ましくは0.35μm以下、好ましくは0.32μm以下、好ましくは0.30μm以下、好ましくは0.28μm以下、好ましくは0.25μm以下、好ましくは0.20μm以下である。上述のRzの下限は好ましくは0.25μm以上、好ましくは0.30μm以上、好ましくは0.30μm以上、好ましくは0.35μm以上、好ましくは0.40μm以上、好ましくは0.45μm以上、好ましくは0.50μm以上である。上述のRzの上限は好ましくは1.8μm以下、好ましくは1.7μm以下、好ましくは1.6μm以下、好ましくは1.5μm以下、好ましくは1.3μm以下、好ましくは1.2μm以下、好ましくは1.1μm以下、好ましくは1.0μm以下である。
上述の銅箔のTDの表面粗さ算術平均粗さRa及び十点平均粗さRzの制御について、圧延銅箔の場合には最終冷間圧延の際に使用する圧延ロールの表面のRaを大きくすると銅箔のTDのRaを大きくすることが出来る。また、圧延ロールの表面のRaを小さくすると銅箔のTDのRaを小さくすることが出来る。最終冷間圧延の際に使用する圧延ロールのRzを大きくすると銅箔のTDのRzを大きくすることが出来る。また、圧延ロールの表面のRzを小さくすると銅箔のTDのRzを小さくすることが出来る。圧延ロールの表面のRaおよび/またはRzの制御は、圧延ロール表面を研磨する際の研磨材の砥粒の大きさを変更したり、ショットブラスト等を行うことで制御できる。また、最終冷間圧延の加工度を高くすると銅箔のTDのRa、および/または、銅箔のTDのRzの値を小さくすることが出来る。また、最終冷間圧延の加工度を低くすると銅箔のTDのRa、および/または、銅箔のTDのRzの値を大きくすることが出来る。圧延ロールのRaは0.05〜0.5μm、および/または、Rzは0.20〜2.0μmとしてもよい。
上述の銅箔の表面積比の制御について、例えば銅箔のTDの表面を粗化処理する場合には、粗化粒子の大きさを小さくすることで表面積比を大きくすることが出来る。粗化処理後の銅箔表面の凹凸の頻度が増えるためである。また、粗化粒子の大きさを大きくすることで表面積比を大きくすることが出来る。粗化処理後の銅箔表面の凹凸の頻度が減るためである。粗化粒子の大きさの制御には公知の方法を用いることが出来る。また、粗化処理の電流密度を高く、粗化処理時間を短くすることで粗化粒子の大きさを小さくすることが出来る。また、粗化処理の電流密度を低く、粗化処理時間を長くすることで粗化粒子の大きさを大きくすることが出来る。表面積比の下限は好ましくは1.6以上、好ましくは1.7以上、好ましくは1.8以上、好ましくは1.9以上、好ましくは2.0以上である。表面積比の上限は好ましくは2.9以下、好ましくは2.8以下、好ましくは2.7以下、好ましくは2.6以下、好ましくは2.5以下、好ましくは2.45以下、好ましくは2.4以下、好ましくは2.4以下である。
上述の銅箔の表面積比の制御について、圧延銅箔の場合には最終冷間圧延の際の油膜当量の値を大きくすると、最終冷間圧延後の銅箔の表面積比を大きくすることが出来る。また、最終冷間圧延の際の油膜当量の値を小さくすると、最終冷間圧延後の銅箔の表面積比を小さくすることが出来る。なお、油膜当量は以下の式であらわされる。
油膜当量={(圧延油粘度[cSt])×(通板速度[mpm]+ロール周速度[mpm])}/{(ロールの噛み込み角[rad])×(材料の降伏応力[kg/mm2])}
圧延油粘度[cSt]は40℃での動粘度である。油膜当量の値は10000〜50000としてもよい。また、最終冷間圧延の加工度を高くすると銅箔の表面積比の値を小さくすることが出来る。また、最終冷間圧延の加工度を低くすると銅箔の表面積比の値を大きくすることが出来る。
本発明は別の一側面において、銅箔を絶縁基材と貼り合わせて銅張積層板とし、前記銅張積層板に所定の条件で所定回数の摺動屈曲試験を行った後、摺動方向と平行の前記銅箔断面について、板厚×100μm長さの範囲を観察し、前記銅箔の表面からの深さが1μm以上であるクラックが3本以下である銅箔である。好ましくはクラックが2.8本以下、好ましくはクラックが2.5本以下、好ましくはクラックが2本以下、好ましくはクラックが1.8本以下、好ましくはクラックが1.5本以下、好ましくは1本以下、好ましくは0.8本以下、好ましくは0.5本以下、好ましくは0.1本以下、好ましくは0本である。
このような構成によれば、銅張積層板を屈曲させて使用したときでも銅箔のクラックの発生が良好に抑制されるため、高周波基板に用いたときに伝送損失を良好に抑制することができる。
本発明は別の一側面において、銅箔を絶縁基材と貼り合わせて銅張積層板とし、前記銅張積層板に所定の条件で所定回数の摺動屈曲試験を行った後、摺動方向と平行の前記銅箔断面について、板厚×100μm長さの範囲を観察し、前記銅箔の表面からの深さが2μm以上であるクラックが2本以下である銅箔である。好ましくはクラックが1.8本以下、好ましくは1.5本以下、好ましくは1本以下、好ましくは0.8本以下、好ましくは0.5本以下、好ましくは0.1本以下、好ましくは0本である。
このような構成によれば、銅張積層板を屈曲させて使用したときでも銅箔のクラックの発生が良好に抑制されるため、高周波基板に用いたときに伝送損失を良好に抑制することができる。
当該クラックは、銅箔のMD(Machine Direction、銅箔製造装置における銅箔の進行方向、圧延銅箔の場合には圧延平行方向)に平行で板厚方向に平行な断面における平均結晶粒径を20μm以上とすることで低減させることができる。平均結晶粒径が20μm未満の場合、結晶粒界の数が多いため、結晶粒界を起点にクラックが入る可能性が高くなる場合がある。銅箔のMDに平行で、板厚方向に平行な断面における平均結晶粒径は25μm以上であることが好ましく、30μm以上であることが好ましく、35μm以上であることが好ましく、40μm以上であることが好ましく、45μm以上であることが好ましく、50μm以上であることが好ましく、55μm以上であることが好ましく、60μm以上であることが好ましく、65μm以上であることが好ましく、70μm以上であることが好ましく、75μm以上であることが好ましく、80μm以上であることが好ましく、85μm以上であることが好ましく、90μm以上であることが好ましく、95μm以上であることが好ましく、100μm以上であることが好ましく、105μm以上であることが好ましく、110μm以上であることが好ましく、115μm以上であることが好ましく、120μm以上であることが好ましく、125μm以上であることが好ましく、130μm以上であることが好ましく、135μm以上であることが好ましく、140μm以上であることが好ましく、145μm以上であることが好ましく、150μm以上であることが好ましく、155μm以上であることが好ましく、160μm以上であることが好ましい。銅箔のMDに平行で、板厚方向に平行な断面における平均結晶粒径の上限は特に設ける必要はないが、典型的には例えば1000μm以下、例えば900μm以下、例えば800μm以下、例えば700μm以下、例えば600μm以下、例えば500μm以下、例えば450μm以下、例えば400μm以下である。
上述のように平均結晶粒径を20μm以上に制御するためには、結晶粒が大きくなりやすい添加元素を添加することで行うことができる。当該添加元素としては、例えば、Ag、Sn等が挙げられ、当該添加元素の濃度は10〜500質量ppmとすることができる。また、銅箔製造時の最終冷間圧延の加工度を高くする(例えば95%以上)ことで制御することができる。また、銅箔製造時の最終冷間圧延前の平均結晶粒径の大きさを小さくする(例えば10μm以下、より好ましくは8μm以下)ことで制御することができる。なお、圧延加工度は以下の式で与えられる。
圧延加工度(%)=(t0−t)/t0×100(%)
(t0:圧延前の厚み、t:圧延後の厚み)
本発明に用いることができる銅箔(原箔)の種類には特に制限はないが、タフピッチ銅(JIS H3100 合金番号C1100、以下「TPC」とも表す)や無酸素銅(JIS H3100 合金番号C1020またはJIS H3510 合金番号C1011、以下「OFC」とも表す)やリン脱酸銅(JIS H3100 合金番号C1201、C1220またはC1221)や電気銅といった高純度の銅の他、例えばSn入り銅、Ag入り銅、Cr、Zr又はMg等を添加した銅合金、Ni及びSi等を添加したコルソン系銅合金のような銅合金も使用可能である。なお、本明細書において用語「銅箔」を単独で用いたときには銅合金箔が挙げられる。また、本発明に用いることができる銅箔はSn、Mn、Cr、Zn、Zr、Mg、Ni、Si、P、B、Co、Fe、Ti、V、Al、Mo、Pd、Au、Ru、Rh、Os、Ir、Pt、In及びAgの群から選ばれる少なくとも1種以上または2種以上を合計で30〜500質量ppm含有し、残部がCu及び不回避的不純物からなる銅箔を用いることができる。より好ましくは、Sn、Mn、Cr、Zn、Zr、Mg、Ni、Si、P、B、Co及びAgの群から選ばれる少なくとも1種以上または2種以上を合計で30〜500質量ppm含有し、残部がCu及び不回避的不純物からなる銅箔を用いることができる。また、圧延銅箔及び電解銅箔を好適に使用可能である。銅箔には純銅箔及び銅合金箔が含まれ、回路形成用途として公知の任意の組成とすることができる。
本発明に係る銅箔は一実施形態において、銅箔表面に粗化処理層、耐熱処理層、防錆処理層、クロメート処理層及びシランカップリング処理層からなる群から選択された1種以上の層を有することができる。また、本発明に係る銅箔は一実施形態において、銅箔表面に耐熱処理層、防錆処理層、クロメート処理層及びシランカップリング処理層からなる群から選択された1種以上の層を有することができる。
前記粗化処理層は特に限定はされず、あらゆる粗化処理層や公知の粗化処理層を適用することが出来る。前記耐熱処理層は特に限定はされず、あらゆる耐熱処理層や公知の耐熱処理層を適用することが出来る。前記防錆処理層は特に限定はされず、あらゆる防錆処理層や公知の防錆処理層を適用することが出来る。前記クロメート処理層は特に限定はされず、あらゆるクロメート処理層や公知のクロメート処理層を適用することが出来る。前記シランカップリング処理層は特に限定はされず、あらゆる粗化処理層や公知の粗化処理層を適用することが出来る。
本発明に係る銅箔の一実施形態においては、銅箔表面に、例えば絶縁基板との密着性を良好にすること等のための粗化処理を施すことにより粗化処理層を設けてもよい。粗化処理は、例えば、銅又は銅合金で粗化粒子を形成することにより行うことができる。粗化処理は微細なものであっても良い。粗化処理層は、銅、ニッケル、りん、タングステン、ヒ素、モリブデン、クロム、コバルト及び亜鉛からなる群から選択されたいずれかの単体又はいずれか1種以上を含む合金からなる層などであってもよい。また、銅又は銅合金で粗化粒子を形成した後、更にニッケル、コバルト、銅、亜鉛の単体または合金等で二次粒子や三次粒子を設ける粗化処理を行うこともできる。とりわけ、銅の一次粒子層と、該一次粒子層の上に、銅、コバルト及びニッケルからなる3元系合金からなる二次粒子層とが形成された粗化処理層が好ましい。
本発明に係る銅箔の一実施形態においては、粗化処理後に、ニッケル、コバルト、銅、亜鉛の単体または合金等で耐熱処理層または防錆処理層を形成しても良く、更にその表面にクロメート処理、シランカップリング処理などの処理を施してもよい。または粗化処理を行わずに、ニッケル、コバルト、銅、亜鉛の単体または合金等で耐熱処理層又は防錆処理層を形成し、さらにその表面にクロメート処理、シランカップリング処理などの処理を施してもよい。
すなわち、粗化処理層の表面に、耐熱処理層、防錆処理層、クロメート処理層及びシランカップリング処理層からなる群から選択された1種以上の層を形成してもよく、銅箔表面に、耐熱処理層、防錆処理層、クロメート処理層及びシランカップリング処理層からなる群から選択された1種以上の層を形成してもよい。なお、上述の耐熱層、防錆処理層、クロメート処理層、シランカップリング処理層はそれぞれ複数の層で形成されてもよい(例えば2層以上、3層以上など)。なお、本発明において「防錆処理層」は「クロメート処理層」を含む。樹脂との密着性を考慮すると、銅箔の最外層にシランカップリング処理層を設けることが好ましい。なお、前述の粗化処理層、耐熱処理層、防錆処理層、クロメート処理層及びシランカップリング処理層には公知の粗化処理層、耐熱処理層、防錆処理層、クロメート処理層及びシランカップリング処理層を用いてもよい。
防錆処理またはクロメート処理として以下の処理を用いることができる。
<Niめっき>
(液組成)Niイオン:10〜40g/L
(pH)1.0〜5.0
(液温)30〜70℃
(電流密度)1〜9A/dm2
(通電時間)0.1〜3秒
<Ni−Coめっき>:Ni−Co合金めっき
(液組成)Co:1〜20g/L、Ni:1〜20g/L
(pH)1.5〜3.5
(液温)30〜80℃
(電流密度)1〜20A/dm2
(通電時間)0.5〜4秒
<Zn−Niめっき>:Zn−Ni合金めっき
(液組成)Zn:10〜30g/L、Ni:1〜10g/L
(pH)3〜4
(液温)40〜50℃
(電流密度)0.5〜5A/dm2
(通電時間)1〜3秒
<Ni−Moめっき>:Ni−Mo合金めっき
(液組成)硫酸ニッケル:270〜280g/L、塩化ニッケル:35〜45g/L、酢酸ニッケル:10〜20g/L、モリブデン(モリブデン酸ナトリウムとして添加):0.1〜10g/L、クエン酸三ナトリウム:15〜25g/L、光沢剤:サッカリン、ブチンジオール等、ドデシル硫酸ナトリウム:55〜75ppm
(pH)4〜6
(液温)55〜65℃
(電流密度)1〜11A/dm2
(通電時間)1〜20秒
<Cu−Znめっき>:Cu−Zn合金めっき
(液組成)NaCN:10〜30g/L、NaOH:40〜100g/L、Cu:60〜120g/L、Zn:1〜10g/L
(液温)60〜80℃
(電流密度)1〜10A/dm2
(通電時間)1〜10秒
<電解クロメート>
(液組成)無水クロム酸、クロム酸、または重クロム酸カリウム:1〜10g/L、亜鉛(添加する場合は硫酸亜鉛の形で添加):0〜5g/L
(pH)0.5〜10
(液温)40〜60℃
(電流密度)0.1〜2.6A/dm2
(クーロン量)0.5〜90As/dm2
(通電時間)1〜30秒
<浸漬クロメート>
(液組成)無水クロム酸、クロム酸、または重クロム酸カリウム:1〜10g/L、亜鉛(添加する場合は硫酸亜鉛の形で添加):0〜5g/L
(pH)2〜10
(液温)20〜60℃
(処理時間)1〜30秒
シランカップリング処理層を形成するためのシランカップリング処理に用いられるシランカップリング剤には、公知のシランカップリング剤を用いてよく、例えばアミノ系シランカップリング剤又はエポキシ系シランカップリング剤、メルカプト系シランカップリング剤を用いてよい。また、シランカップリング剤にはビニルトリメトキシシラン、ビニルフェニルトリメトキシラン、γ‐メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ‐グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、4‐グリシジルブチルトリメトキシシラン、γ‐アミノプロピルトリエトキシシラン、N‐β(アミノエチル)γ‐アミノプロピルトリメトキシシラン、N‐3‐(4‐(3‐アミノプロポキシ)プトキシ)プロピル‐3‐アミノプロピルトリメトキシシラン、イミダゾールシラン、トリアジンシラン、γ‐メルカプトプロピルトリメトキシシラン等を用いてもよい。
前記シランカップリング処理層は、エポキシ系シラン、アミノ系シラン、メタクリロキシ系シラン、メルカプト系シランなどのシランカップリング剤などを使用して形成してもよい。なお、このようなシランカップリング剤は、2種以上混合して使用してもよい。中でも、アミノ系シランカップリング剤又はエポキシ系シランカップリング剤を用いて形成したものであることが好ましい。
ここで言うアミノ系シランカップリング剤とは、N‐(2‐アミノエチル)‐3‐アミノプロピルトリメトキシシラン、3‐(N‐スチリルメチル‐2‐アミノエチルアミノ)プロピルトリメトキシシラン、3‐アミノプロピルトリエトキシシラン、ビス(2‐ヒドロキシエチル)‐3‐アミノプロピルトリエトキシシラン、アミノプロピルトリメトキシシラン、N‐メチルアミノプロピルトリメトキシシラン、N‐フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン、N‐(3‐アクリルオキシ‐2‐ヒドロキシプロピル)‐3‐アミノプロピルトリエトキシシラン、4‐アミノブチルトリエトキシシラン、(アミノエチルアミノメチル)フェネチルトリメトキシシラン、N‐(2‐アミノエチル‐3‐アミノプロピル)トリメトキシシラン、N‐(2‐アミノエチル‐3‐アミノプロピル)トリス(2‐エチルヘキソキシ)シラン、6‐(アミノヘキシルアミノプロピル)トリメトキシシラン、アミノフェニルトリメトキシシラン、3‐(1‐アミノプロポキシ)‐3,3‐ジメチル‐1‐プロペニルトリメトキシシラン、3‐アミノプロピルトリス(メトキシエトキシエトキシ)シラン、3‐アミノプロピルトリエトキシシラン、3‐アミノプロピルトリメトキシシラン、ω‐アミノウンデシルトリメトキシシラン、3‐(2‐N‐ベンジルアミノエチルアミノプロピル)トリメトキシシラン、ビス(2‐ヒドロキシエチル)‐3‐アミノプロピルトリエトキシシラン、(N,N‐ジエチル‐3‐アミノプロピル)トリメトキシシラン、(N,N‐ジメチル‐3‐アミノプロピル)トリメトキシシラン、N‐メチルアミノプロピルトリメトキシシラン、N‐フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン、3‐(N‐スチリルメチル‐2‐アミノエチルアミノ)プロピルトリメトキシシラン、γ‐アミノプロピルトリエトキシシラン、N‐β(アミノエチル)γ‐アミノプロピルトリメトキシシラン、N−3−(4−(3−アミノプロポキシ)プトキシ)プロピル−3−アミノプロピルトリメトキシシランからなる群から選択されるものであってもよい。
シランカップリング処理層は、ケイ素原子換算で、0.05mg/m2〜200mg/m2、好ましくは0.15mg/m2〜20mg/m2、好ましくは0.3mg/m2〜2.0mg/m2の範囲で設けられていることが望ましい。前述の範囲の場合、絶縁基材と銅箔との密着性を向上させることができる。
本発明に係る銅箔を絶縁基材と貼り合わせることで銅張積層板を形成可能である。絶縁基材が単層である単層銅張積層板としてもよく、絶縁基材が二層以上である多層銅張積層板としてもよい。銅張積層板はフレキシブル及びリジッドの何れとすることも可能である。絶縁基材としては、特に制限はないが、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリイミドアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、フッ素樹脂、液晶ポリマー(LCP)、及びそれらを混合させたものが挙げられる。この他、ガラスクロスにエポキシ樹脂、ビスマレイドトリアジン樹脂、又はポリイミド樹脂等を含浸させた絶縁基材が挙げられる。また、絶縁基材として公知の絶縁基材を用いることができる。とりわけ、液晶ポリマーまたはフッ素樹脂または低誘電ポリイミド樹脂は低誘電率、低誘電正接、低吸水性、電気特性の変化が少ない、更には寸法変化が少ないという大きな利点を持ち、高周波用途に好適である。また、本発明に係る銅箔は液晶ポリマーに銅箔を積層したフレキシブルプリント基板(FPC)用銅箔として有用である。本発明の銅張積層板は、回路加工性が良好であり、高周波回路基板に用いても伝送損失が良好に抑制される銅箔を有しており、1GHzを超える高周波数下の用途として特に有効である。なお、本明細書では誘電正接の値が0.01以下であるポリイミド樹脂を、低誘電ポリイミド樹脂とする。ポリイミド樹脂の誘電正接は0.008以下であることが好ましく、0.006以下であることが好ましく、0.005以下であることが好ましく、0.004以下であることが好ましく、0.003以下であることが好ましい。誘電正接の下限は特に限定する必要はないが、典型的には例えば0以上、例えば0.000001以上、例えば0.000005以上、例えば0.00001以上、例えば0.00005以上、例えば0.0001以上である。誘電正接は、一般社団法人 日本電子回路工業会の「プリント配線板用銅張積層板試験方法 比誘電率及び誘電正接」JPCA−TM001−2007に記載されているトリプレート共振器法により測定可能である。また、銅箔と絶縁基材とを接着剤を介して貼り合せて銅張積層板を形成してもよい。前述の接着剤には公知の接着剤を用いることができる。また、前述の接着剤には低誘電率接着剤を用いることが好ましい。本明細書では誘電率が3.5以下である接着剤を低誘電率接着剤とした。接着剤の誘電率は、好ましくは3.4以下、好ましくは3.3以下、好ましくは3.2以下、好ましくは3.1以下、好ましくは3.0以下、好ましくは2.9以下、好ましくは2.5以下である。なお、本明細書において誘電率(基材誘電率、基板誘電率、樹脂の誘電率)および誘電正接(基材誘電正接、基板誘電正接、樹脂の誘電正接)の値は、信号周波数が1GHzである場合の誘電率および誘電正接の値を意味する。
本発明は更に別の一側面において、銅箔を絶縁基材と貼り合わせてなる銅張積層板であり、前記銅張積層板に所定の条件で折り曲げ試験を行ったとき、折り曲げ回数が1回以上となる銅張積層板である。
このような構成によれば、銅張積層板を屈曲させて使用したときでも銅箔のクラックの発生が良好に抑制されるため、高周波基板に用いたときに伝送損失を良好に抑制することができる。
本発明は更に別の一側面において、銅箔を絶縁基材と貼り合わせてなる銅張積層板であり、前記銅張積層板に所定の条件で所定回数の摺動屈曲試験を行った後、摺動方向と平行の前記銅箔断面について、板厚×100μm長さの範囲を観察し、前記銅箔の表面からの深さが1μm以上であるクラックが3本以下である銅張積層板である。
このような構成によれば、銅張積層板を屈曲させて使用したときでも銅箔のクラックの発生が良好に抑制されるため、高周波基板に用いたときに伝送損失を良好に抑制することができる。
本発明は更に別の一側面において、銅箔を絶縁基材と貼り合わせてなる銅張積層板であり、前記銅張積層板に所定の条件で所定回数の摺動屈曲試験を行った後、摺動方向と平行の前記銅箔断面について、板厚×100μm長さの範囲を観察し、前記銅箔の表面からの深さが2μm以上であるクラックが2本以下である銅張積層板である。
このような構成によれば、銅張積層板を屈曲させて使用したときでも銅箔のクラックの発生が良好に抑制されるため、高周波基板に用いたときに伝送損失を良好に抑制することができる。
銅張積層板を用いてプリント配線板を作製することができる。銅張積層板からプリント配線板への加工方法には、特段の限定はなく、公知のエッチング加工プロセスを用いれば足りる。プリント配線板に各種電子部品を実装することでプリント回路板を作製することもできる。本明細書では、当該プリント回路板もプリント配線板に含まれることとする。プリント配線板は種々の電子機器に搭載可能である。
また、本発明の銅張積層板は、1GHzを超える高周波数下で使用される伝送路またはアンテナ等に特に好適に用いられる。
以下、実施例により本発明を説明する。なお、本実施例は好適な一例を示すもので、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。したがって、本発明の技術思想に含まれる変形、他の実施例又は態様は、全て本発明に含まれる。なお、本発明との対比のために、比較例を併記する。また、本願の実験例に記載されている粗化処理、めっき、シランカップリング処理、耐熱処理、防錆処理などに用いられる液の残部も特に記載が無い限り水とした。
実施例1〜14及び比較例1〜13の圧延銅箔は表1の「銅箔の組成」欄に記載の組成を有するインゴットを溶製し、このインゴットを900℃から熱間圧延した後、冷間圧延と焼鈍を繰り返し、最終的に銅箔に最終冷間圧延し、表1に記載の厚みの圧延銅箔を得た。このときの最終冷間圧延の加工度を表1に示す。なお、最終冷間圧延時の油膜当量の値は12000〜36000とした。また、圧延ロールの表面の算術平均粗さRaは0.1〜0.2μmとした。なお表1の「銅箔の組成」欄のTPCはタフピッチ銅、OFCは無酸素銅を意味する。すなわち実施例10の「100ppmAg−OFC」は無酸素銅に100質量ppmのAgを添加したことを意味する。また、実施例7の「200ppmAg−TPC」はタフピッチ銅に200質量ppmのAgを添加したことを意味する。
また比較例の銅箔として、以下の条件によって表1に記載の厚みの電解銅箔を作製した。
(電解液組成)Cu(Cu2+として):100g/L、H2SO4:100g/L、Cl-:100mg/L、チオ尿素:10mg/L、SPS(3、3’−ジチオビス(1−プロパンスルホン酸)2ナトリウム):50〜100mg/L
(電解液温度)50℃
(電流密度)30A/dm2
その後、表1及び2に示す条件にて銅箔の表面処理を行い、当該銅箔の表面処理面(「表面処理面」は表面処理をされた面を意味する。複数回の表面処理が銅箔に施された場合には、「表面処理面」は最後の表面処理がされた後の面(最表層の面)を意味する。)側から、表1に記載の樹脂と貼り合わせて積層させることで銅張積層板とした。当該樹脂との積層の温度及び条件を表1に示す。
ここで、表1の「樹脂の種類」欄に記載されている樹脂は以下の通りである。
PTFE:フッ素樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂
低誘電PI:誘電正接の値が0.002であるポリイミド樹脂、低誘電率接着剤を介して銅箔と積層した。
LCP:ヒドロキシ安息香酸(エステル)とヒドロキシナフトエ酸(エステル)との共重合体である液晶ポリマー樹脂、クラレ社製vecstor CT−Z
COP:シクロオレフィンポリマー樹脂、低誘電率接着剤を介して銅箔と積層した。
PET:ポリエチレンテレフタレート樹脂、低誘電率接着剤を介して銅箔と積層した。
なお、表2に記載の表面処理条件1〜6については、まず一次粒子を形成した後に、二次粒子めっき液(A)を用いて二次粒子を形成した。当該一次粒子の形成については、表2に記載の一次粒子めっき液(I)によるめっき処理を行った後、続いて一次粒子めっき液(II)によるめっき処理を行った。表面処理条件1〜6の表面処理は粗化処理に相当する。
また、表2に記載の表面処理条件7については、表2に記載の条件でNi−Coめっき液によるかぶせめっき処理を行い、表面処理条件8については、表2に記載の条件でNiめっき液によるかぶせめっき処理を行った。
表1の「表面処理条件No.」の欄に「5+8」と記載されている場合には表面処理条件5の処理を行い、その後、表面処理条件8の処理を行ったことを意味する。
なお、実施例2、3については、「表面処理条件No.」の欄に記載の表面処理を行った後に以下のクロメート処理とシランカップリング処理をこの順で行った。
・クロメート処理
(液組成)重クロム酸カリウム:1〜10g/L、亜鉛(硫酸亜鉛の形で添加):0.01〜5g/L
(pH)0.5〜10
(液温)40〜60℃
(電流密度)0.1〜2.6A/dm2
(クーロン量)0.5〜90As/dm2
(通電時間)1〜30秒
・シランカップリング処理
0.2〜2重量%のアルコキシシランを含有するpH7〜8の溶液を噴霧することで、シランカップリング剤を塗布し処理を実施した。
<算術平均粗さRaおよび十点平均粗さRzの測定>
銅箔の樹脂と積層する側のTD(Traverse Direction、幅方向、銅箔を製造する装置における銅箔の進行方向(Machine Direction、MD)と直角の方向)の表面処理された後の表面(表面処理面)の算術平均粗さ(Ra)及び十点平均粗さ(Rz)をそれぞれJIS B0601−1982に準拠して株式会社小阪研究所製接触粗さ計Surfcorder SE−3C触針式粗度計を用いて測定した。前述の算術平均粗さRaおよび十点平均粗さRzの測定は任意の10か所について行い、得られた10か所の測定で得られたRa、Rzの平均値をそれぞれRaおよびRzの値とした。
<表面積比の測定>
実施例および比較例の銅箔の樹脂と積層する側の表面処理された後の表面(表面処理面)についてレーザー顕微鏡(株式会社キーエンス製レーザーマイクロスコープVK8500)を用い、倍率2000倍として、測定視野が100μm×100μm相当面積(実データでは9924.4μm2)における三次元表面積Aを測定した。そして三次元表面積A÷二次元表面積B(=9924.4μm2)=表面積比(A/B)の計算式に基づき表面積比を算出した。ここで、二次元表面積Bは、測定視野を、銅箔を樹脂と積層する表面側から平面視した際の面積を意味する。前述の表面積比の測定は任意の10か所について行い、得られた10か所の測定で得られた表面積比の平均値を表面積比とした。
<樹脂の誘電率および誘電正接の測定>
前述の銅張積層板とした後に、一般社団法人 日本電子回路工業会の「プリント配線板用銅張積層板試験方法 比誘電率及び誘電正接」JPCA−TM001−2007に準拠してトリプレート共振器法により、信号周波数が1GHzの場合における樹脂の誘電率および誘電正接を測定した。なお、銅張積層板の作成に用いた樹脂の厚みは50μmとした。
上記銅張積層板に所定の条件で折り曲げ試験を行ったときの折り曲げ回数を測定した。
<折り曲げ回数の評価>
実施例および比較例の銅箔を表面処理面側から厚み50μmの表1の「樹脂の種類」欄に記載の樹脂に、表1の「銅箔と樹脂とを積層する際の温度×時間」欄に記載の温度及び時間の条件で積層して銅張積層板を作成した。なお、銅箔と樹脂とをプレスにより積層する際の圧力は、樹脂がLCPの場合は3.5MPa、低誘電PIの場合は4MPa、PTFEの場合は5MPa、PETの場合は1MPa、COPの場合は1.5MPaとした。銅箔の厚みが12μmよりも薄い場合には、前述の銅箔と樹脂との積層後に銅めっきをして銅箔と銅めっきの合計厚みが12μmとした。なお、銅めっきの条件は以下の通りとした。
・銅めっき条件
めっき液組成:銅濃度 100g/L、硫酸濃度 100g/L
めっき液温度:50℃
電流密度:0.8A/dm2
また、銅箔の厚みが12μmよりも厚い場合には、前述の銅箔と樹脂との積層後に銅箔をエッチングをして銅箔の厚みを12μmとした。
なお、銅箔の厚みは以下の式に基づいて算出した。銅箔サンプルの大きさは5cm×5cmとした。作成した銅箔が小さい場合には、前述のサンプルよりも小さいサンプルで算出してもよい。
銅箔厚み(μm)={銅箔サンプルの重量(g)}÷{銅箔サンプルの面積25(cm2)×銅の密度8.94(g/cm3)}×104(μm/cm)
また、銅箔と樹脂とを積層した後の、銅箔の厚みは以下の式に基づいて算出した。銅箔と樹脂との積層体のサンプルの大きさは5cm×5cmとした。作成した前述の積層体が小さい場合には、前述のサンプルよりも小さいサンプルで銅箔の厚みを算出してもよい。また、銅箔と銅めっきの合計厚みを算出する場合には以下の式の「銅箔厚み(μm)」を「銅箔と銅めっきの合計厚み(μm)」に読み替え、「銅箔」を「銅箔と銅めっき」に読み替えて、以下の式で算出した。
銅箔厚み(μm)={エッチング前の銅箔と樹脂との積層体のサンプルの重量(g)−エッチングして全て銅箔を除去した後の樹脂の重量(g)}÷{銅箔と樹脂との積層体のサンプルの面積25(cm2)×銅の密度8.94(g/cm3)}×104(μm/cm)
また、作成した前述の積層体が小さい場合には、FIB(集束イオンビーム加工観察装置)等で銅箔の板厚方向と平行な断面について、樹脂と銅箔とが接している銅箔の表面から、樹脂とは反対側の銅箔の表面まで、任意に10箇所、銅箔の厚み方向に平行な直線を引き、当該直線の、樹脂と銅箔が接している表面から樹脂とは反対側の銅箔の表面までの長さを測定し、当該10箇所の直線の長さの平均値を当該視野における銅箔厚みとしてもよい。そして、上述の測定を3視野について行い、3視野の銅箔厚みの平均値を銅箔厚みとしてもよい。
その後、幅方向はTDに平行になるように、また、長さ方向はMDに平行となるようにして、幅が12.7mm、長さが100mmの試験片を複数切り出した。その後、銅箔が外側になるようにし、曲げの軸の方向を試験片の幅方向に平行で、長さ方向に直角な方向として1000Nの荷重でプレスをすることで銅張積層板を折り曲げ(180度密着曲げ)た後に、樹脂越しに銅箔にクラックがあるか否かを確認した。クラックがある場合には、曲げ軸に垂直で銅箔の厚みに平行な方向の断面を観察し、当該クラックの長さを測定した。クラックの長さが3μm以上である場合、クラック(有害なクラック)が観察されたと判定をした。クラックの長さが3μm未満である場合、クラックは観察されなかったと判定をした。そして、銅箔にクラックが観察された回数を当該銅箔または銅張積層板の折り曲げ回数とした。クラックが観察されなかった場合には、図1のように1000Nの荷重でプレスすることにより折り曲げた銅張積層板を再度平らにする。そして、その後、前述した方法と同じ方法により銅張積層板を折り曲げる。なお、前述の断面観察を行い、クラックの長さが3μm未満であるため、クラックは観察されなかったとの判定をした場合には、別の試験片を用いて、クラックは観察されなかったとの判定をした折り曲げ回数よりも一回多い折り曲げ回数で同様の評価を行った。上述の評価を3回行い、3回の折り曲げ回数の平均値を折り曲げ回数とした。なお、クラックの長さは、撮影した断面写真のクラックを銅箔表面からなぞった線の長さをクラック長さとした。なぞった線の長さは市販の画像解析ソフト等を用いて測定することができる。
<樹脂と積層後の銅箔の平均結晶粒径>
実施例、比較例の銅箔を表面処理面側から表1の「樹脂の種類」欄に記載の樹脂に、表1の「銅箔と樹脂とを積層する際の温度×時間」欄に記載の温度及び時間の条件で積層して銅張積層板を作成した。なお、銅箔と樹脂とをプレスにより積層する際の圧力は、樹脂がLCPの場合は3.5MPa、低誘電PIの場合は4MPa、PTFEの場合は5MPa、PETの場合は1MPa、COPの場合は1.5MPaとした。その後、得られた銅張積層板について、実施例、比較例の銅箔のMD(銅箔製造設備における銅箔の進行方向)に平行であって、板厚方向に平行の断面の平均結晶粒径を切断法(JIS H 0501)により測定した。なお、切断法の際、平均結晶粒径を測定する線分はMD方向に平行な方向とした。3視野において測定を行い、3視野の平均値を、樹脂と積層後の銅箔の平均結晶粒径とした。
<クラック数の評価>
また、上記実施例1〜14及び比較例1〜13の銅箔を表面処理面側から厚み25μmの表1の「樹脂の種類」欄に記載の樹脂に、表1の「銅箔と樹脂とを積層する際の温度×時間」欄に記載の温度及び時間の条件で樹脂の片面に積層して銅張積層板を作成した。なお、銅箔と樹脂とをプレスにより積層する際の圧力は、樹脂がLCPの場合は3.5MPa、低誘電PIの場合は4MPa、PTFEの場合は5MPa、PETの場合は1MPa、COPの場合は1.5MPaとした。銅箔の厚みが12μmよりも薄い場合には、前述の銅箔と樹脂との積層後に銅めっきをして銅箔と銅めっきの合計厚みが12μmとした。なお、銅めっきの条件は以下の通りとした。
・銅めっき条件
めっき液組成:銅濃度 100g/L、硫酸濃度 100g/L
めっき液温度:50℃
電流密度:0.2A/dm2
また、銅箔の厚みが12μmよりも厚い場合には、前述の銅箔と樹脂との積層後に銅箔をエッチングをして銅箔の厚みを12μmとした。銅箔の厚みが12μmの場合は前述の銅箔の厚みの調整は行わなかった。なお、銅箔の厚みまたは銅箔と銅めっきとの合計厚みの測定方法は前述の方法と同じとした。そして得られた銅張積層板から試験片の幅方向を銅箔のTDと平行にし、試験片の長さ方向をMDと平行にして、幅12.7mmで長さ200mmの試験片を切り出して作成した。その後得られた試験片の銅箔に回路幅を300μm、回路間のスペース幅を300μm(ラインアンドスペースL/S=300μm/300μm)とした回路をエッチングにより形成してフレキシブルプリント配線板(FPC)を作成した。その後、作成したフレキシブルプリント配線板について所定の条件で所定回数の摺動屈曲試験を行った後、摺動方向と平行の銅箔断面について、板厚×100μm長さの範囲を観察し、銅箔の表面からの深さが1μm以上であるクラックの本数を測定した。摺動方向は試験片の長さ方向(銅箔のMD)に平行な方向とした。大きさが板厚×100μm長さである視野を3視野測定し、3視野の平均クラック本数を銅箔の表面からの深さが1μm以上であるクラックの本数とした。また、銅箔の表面からの深さが2μm以上であるクラックの本数を測定した。大きさが板厚×100μm長さである視野を3視野測定し、3視野の平均クラック本数を銅箔の表面からの深さが2μm以上であるクラックの本数とした。なお、クラックの長さは、撮影した断面写真のクラックを銅箔表面からなぞった線の長さをクラック長さとした。なぞった線の長さは市販の画像解析ソフト等を用いて測定することができる。摺動屈曲試験の条件は以下の通りとした。
・摺動屈曲試験条件
曲げ半径:1.5mm
ストローク:25mm
屈曲速度:1500回/分
摺動屈曲回数:10000回
L/S=300μm/300μm
なお、摺動屈曲試験は図4に示すIPC(アメリカプリント回路工業会)屈曲試験装置により行った。この装置は、発振駆動体4に振動伝達部材3を結合した構造になっており、FPC1は、矢印で示したねじ2の部分と振動伝達部材3の先端部の計4点で装置に固定される。振動伝達部材3が上下に駆動すると、FPC1の中間部は、所定の曲率半径rでヘアピン状に屈曲される。摺動屈曲試験はFPCの回路が存在する側の面を図4の曲率半径rの屈曲内面として行った。
<回路を作製後、折り曲げたときの伝送損失>
また、実施例1〜14及び比較例1〜13の銅箔を用いて作成した銅張積層板の銅箔に回路を作製した後、折り曲げて伝送損失を測定した。測定に用いた、銅箔の回路を有する銅張積層板は以下のように作成した。
図2に示すように、厚み25μmの表1の「樹脂の種類」欄に記載の樹脂(ここでは、樹脂が液晶ポリマーである場合を例として記載している)の両側に各実施例または各比較例に係る銅箔を表面処理面側から表1の「銅箔と樹脂とを積層する際の温度×時間」欄に記載の温度及び時間の条件で加熱圧着して積層して銅張積層板を製造した。なお、銅箔と樹脂とをプレスにより積層する際の圧力は、樹脂がLCPの場合は3.5MPa、低誘電PIの場合は4MPa、PTFEの場合は5MPa、PETの場合は1MPa、COPの場合は1.5MPaとした。その後、一方または両方の銅箔の厚みが18μmよりも薄い場合には、前述の銅張積層板の一方または両方の銅箔の表面に銅めっきをして一方または両方の銅箔と一方または両方の銅めっき層の合計厚みが18μmとなるようにした。なお、銅めっきの条件は以下の通りとした。
・銅めっき条件
めっき液組成:銅濃度 100g/L、硫酸濃度 100g/L
めっき液温度:50℃
電流密度:0.2A/dm2
また、一方または両方の銅箔の厚みが銅箔の厚みが18μmよりも厚い場合には、前述の銅張積層板の一方または両方の銅箔の表面をエッチングをして銅箔の厚みを18μmとした。銅箔の厚みが18μmの場合は前述の銅箔の厚みの調整は行わなかった。銅箔の厚みまたは銅箔と銅めっきとの合計厚みの測定方法は前述の方法と同じとした。なお、前述の銅張積層板の一方の銅箔の厚みを測定する場合には、他方の銅箔をエッチング液に耐性を有するマスキングテープ(耐酸テープ等)によりマスキングをして一方の銅箔の厚みを測定した。その後、インピーダンスが50Ωとなるように設計したマイクロストリップラインを前述の銅張積層板の片側の銅箔(銅箔表面に銅めっき層を設けた場合には銅箔と銅めっき層)に形成した。回路長さは5cmとした。また、前述の銅張積層板の幅は1cm(サンプルの幅方向はTDと平行とした)、長さは13cm(サンプルの長さ方向は銅箔製造装置における銅箔の進行方向(MD)と平行とした)とした。そして、前述の銅張積層板の当該マイクロストリップラインを形成した側に更に厚み25μmの前述の表1の「樹脂の種類」欄に記載の樹脂(例えば、液晶ポリマー)と各実施例または各比較例の銅箔をこの順で、表1の「銅箔と樹脂とを積層する際の温度×時間」欄に記載の温度及び時間の条件で加熱圧着して積層した。なお、銅箔と樹脂とをプレスにより積層する際の圧力は、樹脂がLCPの場合は3.5MPa、低誘電PIの場合は4MPa、PTFEの場合は5MPa、PETの場合は1MPa、COPの場合は1.5MPaとした。その後、新たに積層した銅箔の厚みが18μmでない場合には前述の方法により銅箔の厚みを18μmとした。なお、銅箔の厚みまたは銅箔と銅めっきとの合計厚みの測定方法は前述の方法と同じとした。厚みを測定しない方の銅箔(および銅めっき)はマスキングテープにより保護した。
次に、得られたサンプルを、図3に示すように、荷重1000Nでプレスすることにより、曲げの軸の方向がサンプルの幅方向に平行な方向で、かつ、長さ方向に直角な方向に1回折り曲げ(180度密着曲げ)を行った。その後、信号周波数を20GHzとして信号の伝送損失を測定した。
試験条件及び試験結果を表1、2に示す。
実施例1〜14は、銅張積層板に所定の条件で折り曲げ試験を行ったとき、折り曲げ回数が1回以上となり、また、銅張積層板に所定の条件で所定回数の摺動屈曲試験を行った後、摺動方向と平行の銅箔断面について、板厚×100μm長さの範囲を観察したとき、銅箔の表面からの深さが1μm以上であるクラックが3本以下であり、または、銅箔の表面からの深さが2μm以上であるクラックが2本以下であり、伝送損失が良好に抑制された。
比較例1〜13は、いずれも銅張積層板に所定の条件で折り曲げ試験を行ったとき、折り曲げ回数が0回となり、また、銅張積層板に所定の条件で所定回数の摺動屈曲試験を行った後、摺動方向と平行の銅箔断面について、板厚×100μm長さの範囲を観察したとき、銅箔の表面からの深さが1μm以上であるクラックが3本を超えており、または、銅箔の表面からの深さが2μm以上であるクラックが2本を超えており、伝送損失が不良であった。
1 FPC
2 ねじ
3 振動伝達部材
4 発振駆動体
r 曲率半径

Claims (37)

  1. 銅箔を絶縁基材と貼り合わせて銅張積層板とし、前記銅張積層板に所定の条件で折り曲げ試験を行ったとき、折り曲げ回数が1回以上となる銅箔。
  2. 銅箔を絶縁基材と貼り合わせて銅張積層板とし、前記銅張積層板に所定の条件で所定回数の摺動屈曲試験を行った後、摺動方向と平行の前記銅箔断面について、板厚×100μm長さの範囲を観察し、前記銅箔の表面からの深さが1μm以上であるクラックが3本以下である請求項1に記載の銅箔。
  3. 銅箔を絶縁基材と貼り合わせて銅張積層板とし、前記銅張積層板に所定の条件で所定回数の摺動屈曲試験を行った後、摺動方向と平行の前記銅箔断面について、板厚×100μm長さの範囲を観察し、前記銅箔の表面からの深さが1μm以上であるクラックが3本以下である銅箔。
  4. 銅箔を絶縁基材と貼り合わせて銅張積層板とし、前記銅張積層板に所定の条件で所定回数の摺動屈曲試験を行った後、摺動方向と平行の前記銅箔断面について、板厚×100μm長さの範囲を観察し、前記銅箔の表面からの深さが2μm以上であるクラックが2本以下である請求項1〜3のいずれか一項に記載の銅箔。
  5. 銅箔を絶縁基材と貼り合わせて銅張積層板とし、前記銅張積層板に所定の条件で所定回数の摺動屈曲試験を行った後、摺動方向と平行の前記銅箔断面について、板厚×100μm長さの範囲を観察し、前記銅箔の表面からの深さが2μm以上であるクラックが2本以下である銅箔。
  6. 前記絶縁基材が以下の(A)〜(C)のいずれか一つの絶縁基材であり、
    (A)フッ素樹脂、
    (B)誘電正接の値が0.01以下であるポリイミド樹脂、
    (C)液晶ポリマー樹脂、
    前記銅箔と前記絶縁基材とを貼り合わせて銅張積層板とする条件が以下の(D)〜(F)のいずれか一つの条件である、
    (D)前記絶縁基材が前記フッ素樹脂である場合に、圧力が5MPaで、加熱温度と加熱時間が350℃で30分間、
    (E)前記絶縁基材が前記誘電正接の値が0.01以下であるポリイミド樹脂である場合に、圧力が4MPaで、加熱温度と加熱時間が以下の(E−1)〜(E−4)のいずれか一つである、
    (E−1)370℃で0.8秒間、
    (E−2)370℃で2秒間、
    (E−3)350℃で4秒間、
    (E−4)300℃で10分間、
    (F)前記絶縁基材が液晶ポリマー樹脂である場合に、圧力が3.5MPaで、加熱温度と加熱時間が300℃で10分間、
    請求項1〜5のいずれか一項に記載の銅箔。
  7. 前記絶縁基材がポリテトラフルオロエチレン樹脂または誘電正接の値が0.006以下であるポリイミド樹脂またはヒドロキシ安息香酸(エステル)とヒドロキシナフトエ酸(エステル)との共重合体である液晶ポリマー樹脂である請求項1〜6のいずれか一項に記載の銅箔。
  8. 前記銅箔は一方または両方の面に表面処理面を有し、表面処理面の算術平均粗さRaが0.05μm〜0.40μmであり、十点平均粗さRzが0.25μm〜2.0μmであり、レーザー顕微鏡を用いて測定した三次元表面積をA、前記三次元表面積Aを測定した視野を平面視した際の二次元表面積をBとした場合に、表面積比A/Bが1.5〜3.0である請求項1〜7のいずれか一項に記載の銅箔。
  9. 前記銅箔を前記絶縁基材と貼り合わせて前記銅張積層板とした場合に、前記銅箔の板厚方向に平行で、MDに平行な断面の平均結晶粒径が20μm以上となる請求項1〜8のいずれか一項に記載の銅箔。
  10. 銅箔であって、前記銅箔は一方または両方の面に表面処理面を有し、表面処理面の算術平均粗さRaが0.05μm〜0.40μmであり、十点平均粗さRzが0.25μm〜2.0μmであり、レーザー顕微鏡を用いて測定した三次元表面積をA、前記三次元表面積Aを測定した視野を平面視した際の二次元表面積をBとした場合に、表面積比A/Bが1.5〜3.0である銅箔。
  11. 前記銅箔を前記絶縁基材と貼り合わせて前記銅張積層板とした場合に、前記銅箔の板厚方向に平行で、MDに平行な断面の平均結晶粒径が20μm以上となる請求項10に記載の銅箔。
  12. 前記銅箔が圧延銅箔である請求項1〜11のいずれか一項に記載の銅箔。
  13. 誘電率が3.5以下である樹脂との接合用である請求項1〜12のいずれか一項に記載の銅箔。
  14. 液晶ポリマーまたはフッ素樹脂または低誘電ポリイミドとの接合用である請求項1〜12のいずれか一項に記載の銅箔。
  15. 1GHzを超える高周波数下で使用される銅張積層板またはプリント配線板に用いられる請求項1〜14のいずれか一項に記載の銅箔。
  16. 銅箔表面に粗化処理層、耐熱処理層、防錆処理層、クロメート処理層及びシランカップリング処理層からなる群から選択された1種以上の層を有する請求項1〜15のいずれか一項に記載の銅箔。
  17. 銅箔表面に耐熱処理層、防錆処理層、クロメート処理層及びシランカップリング処理層からなる群から選択された1種以上の層を有する請求項1〜15のいずれか一項に記載の銅箔。
  18. 銅箔表面に耐熱処理層若しくは防錆処理層を有し、前記耐熱処理層若しくは防錆処理層の上にクロメート処理層を有し、前記クロメート処理層の上にシランカップリング処理層を有する請求項1〜15のいずれか一項に記載の銅箔。
  19. 銅箔表面に耐熱処理層を有し、前記耐熱処理層の上に防錆処理層を有し、前記防錆処理層の上にクロメート処理層を有し、前記クロメート処理層の上にシランカップリング処理層を有する請求項1〜15のいずれか一項に記載の銅箔。
  20. 銅箔表面にクロメート処理層を有し、前記クロメート処理層の上にシランカップリング処理層を有する請求項1〜15のいずれか一項に記載の銅箔。
  21. 銅箔表面に粗化処理層を有し、前記粗化処理層の上にクロメート処理層を有し、前記クロメート処理層の上にシランカップリング処理層を有する請求項1〜15のいずれか一項に記載の銅箔。
  22. 銅箔表面に粗化処理層を有し、前記粗化処理層の上に防錆処理層及び耐熱処理層からなる群から選択される1種以上の層を有し、前記防錆処理層及び耐熱処理層からなる群から選択される1種以上の層の上にクロメート処理層を有し、前記クロメート処理層の上にシランカップリング処理層を有する請求項1〜15のいずれか一項に記載の銅箔。
  23. 銅箔表面に粗化処理層を有し、前記粗化処理層の上に防錆処理層を有し、前記防錆処理層の上にクロメート処理層を有し、前記クロメート処理層上にシランカップリング処理層を有する請求項1〜15のいずれか一項に記載の銅箔。
  24. 銅箔表面に粗化処理層を有し、粗化処理層の上にシランカップリング処理層を有する請求項1〜15のいずれか一項に記載の銅箔。
  25. 銅箔表面にシランカップリング処理層を有する請求項1〜15のいずれか一項に記載の銅箔。
  26. 請求項1〜25のいずれか一項に記載の銅箔を絶縁基材と貼り合わせてなる銅張積層板。
  27. 1GHzを超える高周波数下で使用される請求項26に記載の銅張積層板。
  28. 銅箔を絶縁基材と貼り合わせてなる銅張積層板であり、
    前記銅張積層板に所定の条件で折り曲げ試験を行ったとき、折り曲げ回数が1回以上となる銅張積層板。
  29. 前記銅張積層板に所定の条件で所定回数の摺動屈曲試験を行った後、摺動方向と平行の前記銅箔断面について、板厚×100μm長さの範囲を観察し、前記銅箔の表面からの深さが1μm以上であるクラックが3本以下である請求項28に記載の銅張積層板。
  30. 銅箔を絶縁基材と貼り合わせてなる銅張積層板であり、
    前記銅張積層板に所定の条件で所定回数の摺動屈曲試験を行った後、摺動方向と平行の前記銅箔断面について、板厚×100μm長さの範囲を観察し、前記銅箔の表面からの深さが1μm以上であるクラックが3本以下である銅張積層板。
  31. 前記銅張積層板に所定の条件で所定回数の摺動屈曲試験を行った後、摺動方向と平行の前記銅箔断面について、板厚×100μm長さの範囲を観察し、前記銅箔の表面からの深さが2μm以上であるクラックが2本以下である請求項28〜30のいずれか一項に記載の銅張積層板。
  32. 銅箔を絶縁基材と貼り合わせてなる銅張積層板であり、
    前記銅張積層板に所定の条件で所定回数の摺動屈曲試験を行った後、摺動方向と平行の前記銅箔断面について、板厚×100μm長さの範囲を観察し、前記銅箔の表面からの深さが2μm以上であるクラックが2本以下である銅張積層板。
  33. 前記絶縁基材が以下の(H)〜(J)のいずれか一つの絶縁基材である請求項28〜32のいずれか一項に記載の銅張積層板。
    (H)フッ素樹脂、
    (I)誘電正接の値が0.01以下であるポリイミド樹脂、
    (J)液晶ポリマー樹脂
  34. 請求項26〜33のいずれか一項に記載の銅張積層板を用いてプリント配線板を製造するプリント配線板の製造方法。
  35. 請求項34に記載のプリント配線板を用いて電子機器を製造する電子機器の製造方法。
  36. 請求項26〜33のいずれか一項に記載の銅張積層板を用いて1GHzを超える高周波数下で使用される伝送路を製造する伝送路の製造方法。
  37. 請求項26〜33のいずれか一項に記載の銅張積層板を用いて1GHzを超える高周波数下で使用されるアンテナを製造するアンテナの製造方法。
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