JP2019091742A - 粗面化処理された銅表面を有する物体 - Google Patents
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-
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Abstract
Description
本発明の一実施態様における粗面化処理された銅表面を有する物体は、銅で覆われた表面を有する物体であって、少なくとも一部の銅表面に凸部があり、凸部の表面は酸化銅(Cu2O+CuO)を含有し、凸部の内部は銅を含有する。
本発明の一実施態様における銅表面の粗面化処理方法は、銅表面を酸化する第1の工程と、酸化した銅表面を溶解する第2の工程と、を含む。
本発明の一実施態様における、粗面化処理された銅表面を有する物体の製造方法は、上述した銅表面の粗面化処理方法を用いて、その物体が有する銅表面を参加する工程を含む。本製造方法を用いることで、上述した粗面化処理された銅表面を有する物体を製造することができる。
上述したような粗面化処理方法は、プリント配線板に使用される銅箔、基板に配線される銅線、LIB負極集電体用の銅箔などの粗面化処理に用いることができる。
〔銅箔の表面の粗面化処理〕
実施サンプル及び比較サンプルの銅箔としてDR−WS(古河電工株式会社製、厚さ:18μm)を用い、シャイニー面(光沢面。反対面と比較したときに平坦である面)を粗面化処理した。
まず、すべての銅箔に対し、40g/Lの水酸化ナトリウム水溶液で50℃、1分間、アルカリによる脱脂処理を行った。その後、室温で10重量%の硫酸に数分間浸漬した後、水洗することにより酸洗浄を行った。
比較サンプル1としての銅箔に対し、100g/Lの過硫酸ナトリウム水溶液で35℃、2分間、ソフトエッチング処理を行った。その他の銅箔には、ソフトエッチング処理を行わなかった。
次に、酸洗浄に用いた酸の持ち込みを防ぐため、1.2g/Lの水酸化ナトリウム水溶液で40℃、1分間、プレコンディショニングを行った。なお、比較サンプル1については、40g/Lの水酸化ナトリウム水溶液で50℃、1分間、アルカリ処理を行った。
比較サンプル1以外のサンプルについて、アルカリ処理を行った銅箔を、酸化処理用水溶液(NaClO2 63g-NaOH 10.5g/L)で70℃、2分間、酸化処理を行った。なお、比較サンプル1については、異なる酸化処理用水溶液(NaClO2 120g-NaOH 40g/L)で75℃、3分間、酸化処理を行った。これらの処理後、銅箔を水洗した。
酸化処理を行った銅箔を、以下の0.1M水溶液で、以下の時間、55℃で溶解処理を行った。
実施サンプル2:HIDS、5分間
実施サンプル3:GLDA、5分間
実施サンプル4:EDTA、3分間
比較サンプル1:EDTA、3分間
なお、比較サンプル2については溶解処理をせず、比較サンプル3については、還元用水溶液(ジメチルアミンボラン5g-水酸化ナトリウム5g/L)で23℃、1分間、還元処理を行った。これらの処理後、銅箔を水洗した。
比較サンプル1のみ、後処理として、3g/Lベンゾトリアゾール水溶液で70℃、1分間、後処理を行った。これは防錆のためである。他の銅箔には、この処理は行っていない。
以上のいずれの処理も行わない未処理の銅箔を比較サンプル4とし、実施サンプル1〜4及び比較サンプル1〜4の各銅箔について、積層後のピール強度(Initials)及び酸処理後のピール強度(Acid)を測定した。まず、各銅箔に対し、プリプレグ(R5670KJ(パナソニック株式会社製))と積層し、真空高圧プレス機を用いて真空中で210℃、30分間保持することにより、測定試料(Initial)を得た。酸に対する耐性を調べるため、積層後の銅箔をHCl水溶液(4N)に60℃、90分間浸漬し、測定試料(Acid)を得た。これらの測定試料に対して90°剥離試験(日本工業規格(JIS)C5016)によりピール強度(kgf/cm)を求めた。ピール強度が大きいほど、プリプレグと銅箔の密着性が高いことを示す。その結果を表1に示す。
実施サンプル1〜4及び比較サンプル1〜4の各銅箔について、XPSによって、深さと対応させてCuとOの比率を求めた。測定装置としてQuantera SXM(ULVAC-PHI社製)、および励起X線として単色化AlKα(1486.6eV)を用い、Survey Spectrumで検出された4元素(C1s,N1s,O1s,Cu2p3)について、Narrow Spectrumを取得した。深さ方向には、Arスパッタを2.5分間隔で12回行い、測定とスパッタを繰り返してデータを取得した。その結果を図1(代表的に比較例1,2、実施例3,4を示す)及び表1に示す。なお、各測定は、以下の条件で行った。
X線ビーム径: 100μm(25w15kV)
パスエネルギー: 280eV, 1eVステップ
ライン分析: φ100μm*1200um
積算回数 6回
<Narrow spectrum>
X線ビーム径: 100μm(25w15kV)
パスエネルギー: 112eV, 0.1eVステップ
ライン分析: φ100μm*1200um
<Arスパッタ条件>
加速電圧 1kV
照射面積 2x2mm
スパッタ速度 2.29nm/min(SiO2換算)
実施サンプル1〜4及び比較サンプル1〜4の各銅箔について、走査電子顕微鏡(SEM)で撮像し(図2)、断面における突起物の長さと数を算定した。具体的には、突起物の長さについては、5箇所のSEM画像(FIB-SEMで5万倍)を取得し(図2A、C)、各画像においてランダムに10個の突起物を選択し、突起物の両側の凹部の極小点を結んだ線分について、その中点と突起物の凸部の極大点との距離を突起物の高さとして計測し(図3A)、全体の平均値を算出した。また、突起物の数については、5箇所のSEM画像(FIB-SEMで3万倍)を取得し(図2B、D)、隣り合う凹同士について、極小点を結んだ線分について、その中点と凹同士の間にある凸部の極大点との距離を突起物の高さとした場合において、高さが50nm以上のものの数を計測し(図3B)、全体の平均値を算出した。その結果を表1に示す。
本実施例では、酸化処理を行った銅箔に対し、溶解処理をする時のpHの影響を調べた。
Cu2O(nm)=0.0124*電流密度(μA/cm2)*還元時間(sec)*0.1
CuO(nm)=0.00639*電流密度(μA/ cm2)*還元時間(sec)*0.1
Cu2S(nm)=0.0147*電流密度(μA/ cm2)*還元時間(sec)*0.1
その結果、図5に示すように、酸化膜厚はpH10.41で最大となり、酸性側および高アルカリ側では薄くなった。酸化膜を構成する酸化銅の種類は、pHに関わらず全てCuOが主体であった。このように、溶解処理は、酸化銅の形成状態からは、pH9.0〜10.5であることが好ましく、pH9.15〜10.41であることがより好ましい。
本実施例では、酸化処理および溶解処理における処理時間を様々に変え、その影響を調べた。
本実施例では、銅箔に対し、酸化処理をする時間の影響を調べた。
Claims (16)
- 6nm以上の厚さを有する銅で覆われた表面を有する物体であって、
少なくとも一部の銅表面に凸部があり、
凸部の表面は酸化銅を含有し、
凸部の内部は銅を含有し、
断面において、高さ50nm以上の凸部が3.8μm当たり平均5個以上であり、かつ凸部の平均の長さが500nm以下であり、
深さ6nm(SiO2換算)におけるCu/Oの含有比が5以下である、物体。 - 前記物体が、銅箔、銅粒子、銅粉または銅メッキされた物体である、請求項1に記載の物体。
- 前記酸化銅を含む層の厚さが8〜50nmである、請求項1又は2に記載の物体。
- 前記凸部の高さが、走査電子顕微鏡による断面の撮影像において、凸部の両側の凹部の極小点を結んだ線分について、その中点と凸部の極大点との距離として測定される、請求項1〜3に記載の物体。
- 前記酸化銅を含む層の厚さが、連続電気化学還元法(SERA)によって測定される、請求項1〜4に記載の物体。
- 前記深さが、X線光電分光法(XPS)によって測定される、請求項1〜5に記載の物体。
- 銅表面を酸化する第1の工程と、
酸化した前記銅表面を溶解する第2の工程と、
を含む銅表面の粗面化処理方法。 - 第1の工程の前に、アルカリ水溶液を用いてアルカリ処理が行われる、請求項7に記載の方法。
- 第1の工程において、前記銅表面が酸化剤で酸化される、請求項7または8に記載の方法。
- 第2の工程において、前記酸化した前記銅表面が溶解剤で溶解される、請求項7〜9のいずれか1項に記載の方法。
- 前記溶解剤のpHがpH9.0〜14.0である、請求項10に記載の方法。
- 前記銅表面が酸化して生じた酸化銅の溶解率が35〜99%かつSERA測定によって得られる酸化膜厚が4〜150nmになるように、前記酸化した前記銅表面が溶解される、請求項7〜11のいずれか1項に記載の方法。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の物体の製造方法であって、
前記物体の表面の銅を、請求項6〜11のいずれか1項に記載の方法で処理する工程を含む、製造方法。 - 銅箔と樹脂の積層板の製造方法であって、
前記銅箔が、請求項1〜6のいずれか1項に記載の物体であって、
前記物体と前記樹脂を層状に接着させる工程を含む、積層板の製造方法。 - 前記樹脂がポリフェニレンエーテルである、請求項14に記載の積層板の製造方法。
- 請求項13〜15のいずれか1項に記載の積層板の製造方法による積層板の製造工程を含む、プリント基板の製造方法。
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