JP2019104987A - 高周波信号伝送に応用される銅箔の製造方法、及び回路基板アセンブリの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明が解決しようとする技術的問題は、既存技術の不足点に対して、高周波信号伝送に応用される銅箔及び回路基板アセンブリの製造方法を提供することである。【解決手段】本発明は、高周波信号伝送に応用される銅箔及び回路基板アセンブリの製造方法を開示する。高周波信号伝送に応用される銅箔の製造方法は、まず、電解の方法によって、所定表面を有する生箔層を形成する。続いて、生箔層の所定表面に、複数の銅ノジュールを含む粗化処理層を形成する。粗化処理層を形成するステップは、無ヒ素粗化処理の実施及び無ヒ素硬化処理の実施をさらに含む。続いて、粗化処理層上に表面処理層を形成し、表面処理層を構成する材料は、少なくとも一種の銅以外の金属元素を含み、かつ、前記銅箔中の銅以外の金属元素の総含有量は、４００ｐｐｍを上回らない。銅箔内の非銅元素の含有量を制御することによって、銅箔のインピーダンスをさらに低減することができる。【選択図】図２

Description

本発明は、電解銅箔及び回路基板アセンブリの製造方法に関し、特に、高周波信号の伝送に応用される銅箔の製造方法、及び高周波信号の伝送に応用される回路基板アセンブリの製造方法に関する。

プリント回路基板に応用される既存の銅箔は、電気めっきにより陰極ドラム上に原箔を形成し、さらに後続の処理工程を経て最終的な製品を形成する。後続の処理には、原箔の粗面に対する粗化処理を含み、これにより原箔の粗面に複数の銅ノジュールを形成して、銅箔と回路基板との間の接着強度を増加させ、つまり、銅箔の剥離強度を増加させる。

近年、電子製品のデータ処理速度及び通信速度は高周波・高速化の傾向にある。現在、大部分の研究はいずれも、高周波信号の伝達時において銅箔表面の形状が伝送損失に大きく影響するという点に注目している。これはつまり、表面粗さの大きい銅箔は、信号の伝送距離が長いと信号の減衰や遅延が起こるということである。また別の面では、伝送の周波数が高いほど、伝送信号が回路表面を流れる表皮効果（ｓｋｉｎ ｅｆｆｅｃｔ）がより顕著になる。つまり導体内の電流が導体表面に集中する。電流が流れる断面積が減少することにより、インピーダンスが増加して信号の遅延を引き起こす。

このため、現在、業界では、銅箔の表面粗さを低減することにより伝送損失を低減し、高周波信号伝送の需要に合致させることに尽力している。しかし、現在の工程上の制限のため、銅箔の表面粗さをこれ以上低減することはすでに困難になっている。また、銅箔の表面粗さがこれ以上低くなっても、高周波信号伝送損失は減少できるものの銅箔と回路基板との間の接合強度が低くなり、銅箔が回路基板から剥がれやすくなるとともにプリント回路基板の信頼性の下降を招くことになる。

本発明が解決しようとする技術的問題は、既存技術の不足点に対して、高周波信号伝送に応用される銅箔及び回路基板アセンブリの製造方法を提供することである。

本発明が採用する技術的解決手段の１つは、高周波信号伝送に応用される銅箔の製造方法であり、それは、電解の方法によって、所定表面を有する生箔層を形成するステップと、生箔層の所定表面に、複数の銅ノジュールを含む粗化処理層を形成するステップとを含み、前記粗化処理層を形成するステップは、無ヒ素粗化処理の実施及び無ヒ素硬化処理の実施と、粗化処理層上に表面処理層を形成するステップをさらに含み、表面処理層を構成する材料には、少なくとも一種の銅以外の金属元素を含み、かつ、銅箔中の銅以外の金属元素の総含有量は、４００ｐｐｍを上回らないことに特徴を有する。

本発明に用いられるもう１つの技術的解決手段は、高周波信号伝送に応用される回路基板アセンブリの製造方法であり、それは、上記の製造方法により形成される銅箔を提供するステップを含み、かつ、銅箔は積層面を有し、前記積層面を基板に対向させて銅箔と基板面とを対面積層することに特徴を有する。

本発明の有益な効果は、銅箔内の非銅元素の含有量を制御することにより、銅箔の純度を向上させ、電解銅箔のインピーダンスを下げることにあり、非銅元素には、銅以外の金属元素（例：亜鉛、クロム、ニッケル）及び／又は非金属元素（例：ヒ素）を含むことができる。これにより、本発明の実施形態が提供する電解銅箔は、表面粗さを下げ続けない状況において、電解銅箔の導電度を増加させることができる。このため、本発明の実施形態の電解銅箔を、高周波信号を伝送する回路基板アセンブリに応用した場合、電気的損失が低くなる。また、電解銅箔の表面粗さが一定値に保たれているため、電解銅箔と基板との間の結合強度が電気的損失のために犠牲になることはない。

本発明の特徴と技術的内容をよりよく理解するため、以下の本発明に関する詳細な説明と図面を参照されたい。ただし、提供する図面は参考及び説明のため用いるに過ぎず、本発明を限定するためのものではない。

本発明の実施形態における、高周波信号伝送に応用される銅箔の製造方法のフローチャートである。 図１の高周波信号伝送に応用される銅箔の製造方法を実施するためのシステムの概略図である。 本発明の実施形態における電解銅箔の局所断面概略図である。 図３の電解銅箔の領域ＩＶにおける局所拡大概略図である。 本発明の実施形態における回路基板アセンブリの断面概略図を示している。 本発明の別の実施形態における回路基板アセンブリの断面概略図を示している。 本発明のさらに別の実施形態における回路基板アセンブリの断面概略図を示している。

以下では、特定の具体的な実施形態を通して本発明が開示する「高周波信号伝送に応用される銅箔及び回路基板アセンブリの製造方法」に関する実施方式を説明する。本発明に係る実施形態が提供する、高周波信号伝送に応用される銅箔は、リジッドプリント回路基板（ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ、ＰＣＢ）又はフレキシブルプリント回路基板（ＦＰＣ）に応用することができる。前記の高周波信号とは、通常、周波数８ＧＨｚ以上の高周波信号を指す。

図１及び図２を参照されたい。図１は、本発明の実施形態における、高周波信号伝送に応用される銅箔の製造方法のフローチャートである。図２は、図１の高周波信号伝送に応用される銅箔の製造方法を実施するためのシステムの概略図である。

まず、図１に示す通り、ステップＳ１００において、電解の方法で、所定表面を有する生箔層を形成する。
図２を参考されたい。電解の方法で生箔層を形成するステップには、生箔装置１の提供が含まれ、生箔装置１は少なくとも、電解槽１０と、陽極板１１と、陰極ドラム１２と、ロール１３とを含む。

上記を受けて、電解槽１０は電解液Ｌ０を入れるために用いられる。陽極板１１は、電解槽１０内に設置されて、電源供給装置Ｅ１の正極出力端に電気的に接続される。陽極板１１は、イリジウム元素又はその酸化物でチタン板を被覆して形成される。陰極ドラム１２は、対応して電解槽１０に設置されるとともに、陽極板１１の上方に位置する。また、陰極ドラム１２は、電源供給装置Ｅ１の負極出力端に電気的に接続される。本発明の実施形態において、陰極ドラム１２はチタン製のドラムである。

また、本実施形態において、生箔装置１は、電解槽１０と流体接続する導流管１４をさらに含む。前記の電解液Ｌ０は、導流管１４を介して電解槽１０内に注入され、陽極板１１を沈没させ、また陰極ドラム１２の一部を電解液Ｌ０中に浸漬させる。

本発明の実施形態において、電解液Ｌ０中には、銅イオン（Ｃｕ^２＋）、硫酸、及び塩素イオン（Ｃｌ⁻）を含むことができ、銅イオン濃度は５０〜９０ｇ／Ｌ、硫酸濃度は５０〜１２０ｇ／Ｌ、塩素イオン濃度は１．５ｐｐｍを上回らない。

特に説明すべきは、本発明の実施形態において、電解液Ｌ０は低濃度添加剤を有するか、さらには完全に添加剤を含まないことである。１つの実施形態において、電解液Ｌ０における添加剤の濃度は１ｐｐｍを上回らない。前記の添加剤は、有機又は無機の添加剤、例えば、膠液、スルフヒドリル基を有する化合物、タンパク質及び高分子多糖類（ＨＥＣ）、３‐メルカプト‐１‐プロパンスルホン酸ナトリウム（ＭＰＳ）、ポリエチレングリコール（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ、ＰＥＧ）など、既知の添加剤でよく、このうち膠液は、例えば牛膠、３，３’‐ジチオビス（１‐プロパンスルホン酸ナトリウム）（ＳＰＳ）及び第三級アミン化合物である。別の実施形態において、電解液Ｌ０は添加剤を完全に一切含まない。

続いて、図２に示す通り、電源供給装置Ｅ１は陽極板１１及び陰極ドラム１２に直流電を出力し、これにより電解液Ｌ０に電流を印加し、電解液Ｌ０中の銅イオンを陰極ドラム１２の表面に析出させ、生箔層３０を形成する。
本発明の実施形態ではまた、生箔層３０の微細構造を最適化すること、つまり生箔層３０の結晶粒サイズを制御することによって、さらに銅箔３のインピーダンスを低減する。さらに言えば、生箔層３０の結晶粒サイズは結晶粒界（ｇｒａｉｎ ｂｏｕｎｄａｒｙ）の多寡と負の相関があり、つまり生箔層３０の結晶粒サイズが大きいほど結晶粒界は少なくなる。一方、生箔層３０中の結晶粒界は、電子の伝達を阻害又は妨害する。このため、生箔層３０の結晶粒界が少ないほど、銅箔３の電気的性能がよくなる。

説明すべきは、電解液Ｌ０の温度が生箔層３０の初期結晶粒サイズと関連する点である。通常、生箔層３０の初期結晶粒サイズは、電解液Ｌ０の温度上昇に伴い上昇する。このため、本発明の実施形態の１つでは、電解の方法で生箔層３０を形成するステップにおいて、電解液Ｌ０の温度を５０〜８０℃の間に維持することをさらに含み、これによって生箔層３０の初期結晶粒サイズが０．１〜１０μｍとすることでも、銅箔３のインピーダンス値をさらに向上させることができ、高周波信号伝送の損失低減の助けになる。

別の実施形態においては、まず電解液Ｌ０の温度を３０〜５０℃の間に維持し、これにより生箔層３０の初期結晶粒サイズが０．１〜５μｍであるようにしてもよい。その後、さらに熱処理を行い、これにより生箔層３０の最終結晶粒サイズが５〜１０μｍであるようにすることができる。熱処理の温度は、通常、初期結晶粒の再成長温度を上回る温度である。実施形態の１つでは、熱処理の温度は１２５℃〜２００℃である。

また、電解液Ｌ０を電解して生箔層３０を形成する際は、電解液Ｌ０を電解槽１０内に供給し続ける。具体的に言えば、電解液Ｌ０が導流管１４を通って電解槽１０内に流入し、これにより電解槽１０内の電解液Ｌ０の銅イオン濃度を維持することができる。実施形態の１つにおいて、流量１５〜３０ｍ^３／ｈｒの電解液Ｌ１を電解槽１０内に供給し続ける。再度図２を参照されたい。陰極ドラム１２表面に形成された生箔層３０は、陰極ドラム１２の表面から剥離するとともに、ロール１３によって後続工程へと進む。

さらに述べれば、生箔層３０は、粗面３０ａと、粗面３０ａに対応する平滑面３０ｂとを有し、平滑面３０ｂは、電解の過程において生箔層３０が陰極ドラム１２に接触する面であり、このため平滑面３０ｂの粗さは比較的固定される。粗面３０ａは電解液Ｌ０に接触する面である。生箔層３０の粗面３０ａ又は平滑面３０ｂは、通常、複数の粒子状突起を有する。実施形態の１つにおいて、生箔層３０の粗面３０ａの十点平均粗さは２μｍを上回らず、例えば０．９μｍ〜１．９μｍである。

続いて、再度図２を参照されたい。ステップＳ２００において、生箔層の所定表面に粗化処理層を形成する。また、粗化処理層を形成するステップＳ２００は、無ヒ素粗化処理を少なくとも１回と、無ヒ素硬化処理を少なくとも１回実施することをさらに含む。

本発明の実施形態の１つにおいて、生箔層３０は無ヒ素粗化処理を２回と無ヒ素硬化処理を２回経て、これにより生箔層３０の所定表面に粗化処理層が形成されており、所定表面とは、粗面３０ａ又は平滑面３０ｂのうち少なくとも一方を指すことができる。

さらに述べれば、無ヒ素粗化処理と無ヒ素硬化処理との回数が増えれば増えるほど、銅箔３と基板との接着強度を増加することができるが、電解銅箔の表面粗さも増すことになる。このため、実際の工程の必要に応じて、無ヒ素粗化処理と無ヒ素硬化処理との回数を増減し、順序を調整してもよい。

説明すべきは、ヒ素は抵抗が高いため、銅箔中のヒ素含有量が高すぎると、銅箔のインピーダンス値も増加する点である。このため、本発明の実施形態では、無ヒ素粗化処理を少なくとも１回と無ヒ素硬化処理を少なくとも１回行うことによって、無ヒ素の粗化処理層を形成している。さらに言えば、無ヒ素粗化処理及び無ヒ素硬化処理の実施時はいずれも無ヒ素めっき液を使用する。

図２を参照されたい。ステップＳ２００を実施するための処理装置２ａは、生産ライン上に配置された複数の伝送ユニット２０と、少なくとも１つの粗化ユニット２１と、少なくとも１つの硬化ユニット２２と、複数の洗浄槽２３とを含み、粗化ユニット２１、硬化ユニット２２及び洗浄槽２３の数量は、実際の必要に応じて設置する。複数の伝送ユニット２０は、あらかじめ設定された工程フローに従い、生箔層３０を粗化ユニット２１、洗浄槽２３及び硬化ユニット２２に伝送して処理を行う。

粗化ユニット２１は、粗化めっき液Ｌ１を収容する粗化槽２１０と、粗化槽２１０内に設置される１組の粗化陽極板２１１とを含む。図２に示す通り、無ヒ素粗化処理を実施する際、生箔層３０は、すでに粗化めっき液Ｌ１が収容された粗化槽２１０内に投入される。前述の通り、粗化めっき液Ｌ１は無ヒ素めっき液であり、銅３〜４０ｇ／Ｌと、硫酸１００〜１４０ｇ／Ｌと、タングステン酸イオン（ＷＯ_４ ^２−）５〜２０ｐｐｍとを含む。

無ヒ素粗化処理を実施する際、粗化陽極板２１１と生箔層３０とにそれぞれ正電圧と負電圧とを印加し、これにより粗化めっき液Ｌ１内の銅イオンが還元され、生箔層３０上には複数の瘤状銅粒子が形成される。説明すべきは、本発明の実施形態で用いる粗化めっき液Ｌ１は特殊な組成を有し、つまり低濃度の銅を含んでおり、瘤状銅粒子の結晶成長の方向を限定することができるという点である。

さらに言えば、無ヒ素粗化処理を実施する際、粗化めっき液Ｌ１中の銅濃度が低いため、銅原子は偏った結晶方向（即ち縦方向）に堆積されるより他ない。言い換えれば、瘤状銅粒子は、生箔層３０の粗面３０ａに略垂直な方向に偏って成長し、生箔層３０の粗面３０ａに略水平な方向には成長しにくい。

また、本発明の実施形態の１つにおいて、無ヒ素粗化処理を実施する際、当該電流密度は２０〜８０Ａ／ｄｍ^２であり、好適には１５〜４０Ａ／ｄｍ^２で、サイズの小さな瘤状銅粒子を形成することができる。また、無ヒ素粗化処理を実施する際、粗化めっき液Ｌ１の温度は約２０〜４０℃に維持する。

無ヒ素粗化処理の完了後、無ヒ素硬化処理を実施することで瘤状銅粒子を被覆する銅保護層を形成し、これにより瘤状銅粒子を生箔層３０の粗面３０ａ又は平滑面３０ｂに緊密に固定して、「粉落ち」現象を防止する。
図２に示す通り、無ヒ素硬化処理は硬化ユニット２２によって実施する。硬化ユニット２２は、硬化めっき液Ｌ２を収容する硬化槽２２０と、硬化槽２２０に設置される１組の硬化陽極板２２１とを含む。

本実施形態において、生箔層３０は、粗化槽２１０で第１回めっき粗化処理が完了した後、まず伝送ユニット２０により洗浄槽２３に伝送され洗浄された後、さらに、無ヒ素硬化処理を行うため硬化槽２２０に伝送される。

無ヒ素硬化処理を実施する際、硬化陽極板２２１と生箔層３０とにそれぞれ正電圧と負電圧とを印加し、これにより硬化めっき液Ｌ２内の銅イオンが還元され、生箔層３０上には瘤状銅粒子を被覆する銅保護層が形成される。無ヒ素硬化処理を実施する際に使用する硬化めっき液Ｌ２も同様に無ヒ素めっき液であり、銅４０〜８０ｇ／Ｌと、硫酸７０〜１００ｇ／Ｌとを含み、硬化めっき液Ｌ２の温度は約５０〜７０℃に維持する。実施形態の１つにおいて、無ヒ素硬化処理の実施中の電流密度は２〜９Ａ／ｄｍ^２である。

実施形態の１つにおいて、生箔層３０は伝送ユニット２０により硬化槽２２０から洗浄槽２３に伝送されて洗浄された後、さらに次の粗化槽２１０又は硬化槽２２０中に順次送られ、これにより無ヒ素粗化処理及び無ヒ素硬化処理を繰り返し行うことができる。本実施形態において、無ヒ素粗化処理と無ヒ素硬化処理とを実施すれば、複数の銅ノジュールを有する粗化処理層が形成でき、銅ノジュールの形状は、毛羽状又はラグビーボール状である。

続いて、再度図１を参照されたい。ステップＳ３００において、粗化処理層上に表面処理層を形成し、表面処理層を構成する材料は、少なくとも一種の銅以外の金属元素を含む。
説明すべきは、表面処理層は銅箔が酸化しないよう保護することができ、また回路作成中に銅箔が酸性・アルカリ性薬液で腐食しないよう保護することもできるという点である。このため、表面処理層を構成する材料は、通常いずれも、少なくとも一種の銅以外の金属元素を含む。実施形態の１つにおいて、表面処理層を構成する材料は、亜鉛、ニッケル、クロム及びその組み合わせからなる群より選択される。

しかし、これら銅以外の金属元素は、銅箔が酸化又は腐食しないよう保護できるが、一方で銅箔のインピーダンスを増加させる。このため、本発明の実施形態のコンセプトにおいて、高周波信号伝送損失を低減するためには、さらに銅以外の金属元素の含有量を制御することによって、銅箔を保護可能という前提の下でさらに銅箔のインピーダンスを低減する必要がある。実施形態の１つにおいては、銅箔中の銅以外の金属元素の総含有量は４００ｐｐｍを上回らない。

表面処理層を構成する材料は、金属元素又は合金とすることができる。さらに言えば、実施形態の１つにおいて、表面処理層を構成する材料は、亜鉛、ニッケル、クロム及びその組み合わせからなる群より選択される。表面処理層を構成する材料に亜鉛、クロム、及びニッケルが含まれる場合、銅箔中の亜鉛含有量は５０〜１７５ｐｐｍであり、銅箔中のニッケル含有量は２０〜１５５ｐｐｍであり、銅箔中のクロム含有量は２０〜７０ｐｐｍであるが、亜鉛元素、ニッケル元素、及びクロム元素の総含有量は４００ｐｐｍを上回らない。

具体的に言えば、表面処理層を形成するステップには、耐熱層を形成するための耐熱めっき処理の実施と、抗酸化層を形成するための抗酸化めっき処理とを含む。
図２を参照されたい。ステップＳ３００の実施に用いる処理装置２ｂも同様に生産ライン上に配置された複数の伝送ユニット２０と、少なくとも１つの耐熱処理ユニット２４と、少なくとも１つの抗酸化処理ユニット２５と、複数の洗浄槽２３とを含み、耐熱処理ユニット２４、抗酸化処理ユニット２５及び洗浄槽２３の数量は、実際の必要に応じて設置する。複数の伝送ユニット２０は、あらかじめ設定された工程フローに従い、無ヒ素粗化処理及び無ヒ素硬化処理を経た生箔層３０’を耐熱処理ユニット２４及び抗酸化処理ユニット２５に伝送して処理を行う。

耐熱処理ユニット２４は、第１めっき液Ｌ３を収容するための耐熱処理槽２４０と、耐熱処理槽２４０内に設置される１組の第１陽極板２４１とを含む。図２に示す通り、耐熱めっき処理の実施時、粗化後の生箔層３０’は第１めっき液Ｌ３をあらかじめ収容した耐熱処理槽２４０に伝送される。また、本実施形態においては、第１めっき液Ｌ３中の亜鉛とニッケルとの含有量及び電流密度を制御することにより、銅以外の金属元素の含有量を制御する。

このため、耐熱めっき処理の実施時に、本発明の実施形態で用いる第１めっき液Ｌ３の組成には、亜鉛１〜４ｇ／Ｌ及びニッケル０．３〜２．０ｇ／Ｌが含まれ、耐熱めっき処理の実施時に用いる電流密度は０．４〜２．５Ａ／ｄｍ^２である。本実施形態において、耐熱めっき処理の実施時に、第１めっき液Ｌ３内の亜鉛イオン及びニッケルイオンが還元され、生箔層３０’上に亜鉛合金耐熱層が形成される。

続いて、生箔層３０’は伝送ユニット２０により抗酸化処理ユニット２５に伝送される。類似して、抗酸化処理ユニット２５は、第２めっき液Ｌ４を収容するための抗酸化処理槽２５０と、抗酸化処理槽２５０内に設置される１組の第２陽極板２５１とを含む。抗酸化めっき処理の実施時に用いる第２めっき液Ｌ４の組成には、酸化クロム１〜４ｇ／Ｌ及び水酸化ナトリウム５〜２０ｇ／Ｌが含まれ、抗酸化めっき処理の実施時に用いる電流密度は０．３〜３．０Ａ／ｄｍ^２である。抗酸化めっき処理の実施時に、第２めっき液Ｌ４内のクロムイオンが還元され、生箔層３０’上に抗酸化層が形成される。

つまり、この実施形態において形成される表面処理層は、多層構造を有するとともに、多層構造に少なくとも耐熱層及び抗酸化層が含まれる。耐熱層の厚み及び抗酸化層の厚みと、第１めっき液Ｌ３及び第２めっき液Ｌ４中の銅以外の金属イオン（例えば、亜鉛イオン、ニッケルイオン、及びクロムイオン）の濃度と、電流密度とを制御することにより、銅箔中の各非銅金属元素の含有量をさらに制御することができる。

さらなる説明が必要なのは、前述の工程は、単に実施形態として、銅箔内の非銅元素（銅以外の金属元素及び非金属元素を含む）の総含有量を、どのようにして４５０ｐｐｍを上回らないようにするかを説明しているに過ぎず、本発明を限定するためのものではないという点である。実際、銅箔内の非銅元素の総含有量が４５０ｐｐｍを上回らないという前提の下で、実際の要求に応じて工程を増減、又は工程中のパラメータを調整してもよい。例を挙げれば、耐熱めっき処理及び抗酸化処理のうち１つのステップを省略する、又は、単一工程において耐熱及び抗酸化の機能を有する表面処理層を形成することが可能である。

また、例えば第１めっき液中の銅以外の金属イオン濃度、第２めっき液の銅以外の金属イオン濃度、耐熱めっき処理実施時の電流密度、及び抗酸化めっき処理実施時の電流密度のような、耐熱めっき処理と抗酸化めっき処理との実施におけるパラメータが、上に挙げた実施形態と少々違っても、耐熱層の厚み及び抗酸化層の厚みを調整することによって銅箔内の非銅元素総含有量を制御することもできる。

本発明の実施形態の１つにおいて、表面処理層の厚みは１０〜５０Åである。また、表面処理層の厚みと銅箔の総厚との比の値は１．０×１０^−５〜３．０×１０^−４であるため、銅箔内の銅以外の金属元素の総含有量が４００ｐｐｍを上回らないようにできる。ただし、他の実施形態において、表面処理層を構成する材料は、耐熱材料及び抗酸化材料を混合した単層構造を有していてもよく、本発明は限定を行わない。

また、本実施形態の表面処理層は、耐熱材料又は抗酸化材料だけを含むものに限定されず、他の要求に応じて他の材料を添加してもよい。つまり、本発明の実施形態における高周波信号伝送に応用される銅箔及び製造方法は、上述の耐熱処理及び抗酸化処理以外に、シラン（ｓｉｌａｎｅ）カップリング処理又は他の表面処理の実施をさらに含んでもよい。後続のこれら表面処理において、銅箔内の非銅元素の含有量が増加する可能性がある。しかし、銅箔中の非銅元素の総含有量が４５０ｐｐｍを上回らなければ、いずれも銅箔のインピーダンスを低減でき、このため高周波信号伝送の電気的損失が低減する。

以上に基づき、本発明の実施形態が提供する高周波信号伝送に応用される銅箔の製造方法においては、一概に銅箔の表面粗さの低減により銅箔を高周波信号伝送に応用した際の電気的損失を減少させているわけではなく、生箔層、粗化処理層及び表面処理層を形成するステップにおいて工程パラメータを調整して、生箔層の微細構造を最適化し、非銅元素（非金属元素及び銅以外の金属元素を含む）の含有量を低減することによって銅箔のインピーダンスを低減している。このように、本発明の実施形態が提供する、高周波信号伝送に応用される銅箔の製造方法は、銅箔の表面粗さを下げ続けない状況において、高周波信号伝送時の電気的損失を減少させることができ、それにより当業者の持つ「銅箔の表面粗さを下げ続けなければ高周波伝送損失は低減できない」という技術的偏見を克服し、現在直面している問題を解決する。

本発明の実施形態が提供する製造方法で製造された銅箔は、２００℃の加熱を２時間経た後、ＩＰＣ−ＴＭ−６５０ 第２．５．１４章に記載の方法に基づき測定を行う。測定の結果、銅箔の表面粗さが２〜３μｍであっても、上記の製造方法で製造された銅箔の抵抗値は０．１６ｏｈｍ−ｇｒａｍ／ｍ^２を下回ることができる。

図３は本発明の実施形態における電解銅箔の局所断面概略図である。図４は図３の銅箔の領域ＩＶにおける局所拡大概略図である。本発明の実施形態における銅箔３は、生箔層３０と、生箔層３０上に位置する粗化処理層３１と、粗化処理層３１上に位置する表面処理層３２とを含む。

生箔層３０は、平滑面３０ａと、平滑面３０ａに対応する粗面３０ｂとを有する。平滑面３０ａとは、通常、めっき過程において生箔層３０が陰極ドラム（図示せず）に接触する面のことであり、粗面３０ｂは生箔層３０が電解液に接する面である。

本発明の実施形態において、生箔層３０の結晶粒サイズは、５〜１０μｍである。説明すべきは、銅箔３の純度が高いほど、導電度がよくなり、また高周波信号伝送時の損失低減の助けになるということである。ただし、高純度の銅箔３を得るための工程難易度及びコストは非常に高い。

前述の通り、本発明の実施形態において、生箔層３０の微細構造の最適化、つまり生箔層３０の銅結晶粒サイズの制御によっても、銅箔３のインピーダンスはさらに低減される。このため、本発明の実施形態で、生箔層３０の結晶粒サイズを５〜１０μｍに制御することでも、銅箔３のインピーダンス値をさらに向上させることができ、高周波信号伝送の伝送損失の低減の助けになる。本発明の実施形態において、粗化処理層３１は無ヒ素の粗化処理層である。実施形態の１つにおいて、粗化処理層３１の厚みｔは、およそ０．１〜２μｍである。

図４に示す通り、粗化処理と硬化処理を経た後の粗化処理層３１は複数の銅ノジュール３１０を含み、かつ、これら銅ノジュール３１０の形状は、毛羽状又はラグビーボール状である。銅ノジュール３１０のそれぞれは、粗面３０ｂと平行でない長軸方向に沿って延伸する。前述の通り、ヒ素は抵抗が高いため、電解銅箔中のヒ素含有量が高すぎると、電解銅箔のインピーダンス値も増加する。このため、本発明の実施形態における銅箔３の粗化処理層３１は無ヒ素の粗化処理層であり、銅箔３のインピーダンス値をさらに低減でき、高周波信号伝送への応用に有利である。

再度図３を参照されたい。表面処理層３２を構成する材料は、金属元素又は合金である。実施形態の１つにおいて、表面処理層３２を構成する材料は、亜鉛、クロム、ニッケル及びその組み合わせからなる群より選択できる。前述の通り、銅箔３のインピーダンスを十分低くして伝送損失を減少できるように、表面処理層３２は、厚みを一定範囲に制御する必要があるが、一方では銅層が酸化又は腐食しないよう保護もできる。

本発明の実施形態において、表面処理層３２の厚みと銅箔３の総厚との比の値は１．０×１０^−５〜３．０×１０^−４で、これにより銅箔３のインピーダンスを低減する。実施形態の１つにおいて、銅箔３の総厚Ｔは６〜４００μｍであり、表面処理層３２の厚みは１０〜５０Åである。本実施形態において、銅箔３は積層面Ｓ１を有し、積層面Ｓ１の十点平均粗さは２μｍ〜３μｍとすることができる。

本発明の実施形態における銅箔３の粗化処理層３１はヒ素元素を含まず、かつ表面処理層３２の厚みと銅箔３の総厚との比の値は低く、銅箔３中に含まれる非銅元素の総含有量を低減できる。このため、本発明の実施形態における銅箔３は低いインピーダンスを有することができる。本発明の実施形態における銅箔３を高周波信号伝送に応用する場合、低い伝送損失を有することができる。

本発明はまた、高周波信号伝送に応用される回路基板アセンブリの製造方法も提供する。図５及び図６を参照されたい。それぞれ、本発明の異なる実施形態における回路基板アセンブリの断面概略図を示している。本発明の実施形態における銅箔は、異なる回路基板アセンブリＰ１、Ｐ２に応用でき、例えばリジッドプリント回路基板（ＰＣＢ）、フレキシブルプリント回路基板（ＦＰＣ）、及びその類似物であるが、本発明はこれに限定されない。図５及び図６の回路基板アセンブリＰ１、Ｐ２は、基板４と銅箔３’とを対面積層して形成され、銅箔３’の積層面Ｓ１は基板４に対向する。

基板４は、例えばエポキシ樹脂基板、ポリフェニレンオキシド樹脂基板（ＰＰＯ）、もしくはフッ素系樹脂基板のような高周波基板、又は、ポリイミド、エチレンテレフタレート、ポリカーボネート、液晶高分子、もしくはポリテトラフルオロエチレン等の材料から構成される基板とすることができる。

また、図５の実施形態において、銅箔３’と基板４とを互いに対向させて積層するステップには、接着層５を提供して、これにより銅箔３’と基板４とを接着層５により相互結合させることをさらに含む。

図６の実施形態において、基板４は熱圧着により直接に銅箔３’と接合させることができ、追加で接着層を介する必要はない。本実施形態において、基板４は液晶高分子又はガラス繊維基板（Ｐｒｅ−ｐｒｅｇ）等の材料から構成することができる。このため、積層の際、基板４は直接に積層面Ｓ１に密着する。

この他、本発明の実施形態における高周波信号伝送に応用される回路基板アセンブリの製造方法は、銅箔をエッチングして回路層を形成することをさらに含むことができる。

続いて図７を参照されたい。本発明のさらに別の実施形態における回路基板アセンブリの断面概略図を示している。詳細に言えば、本実施形態の回路基板アセンブリＰ３を形成する製造方法においては、まず図５又は図６に示す回路基板アセンブリＰ１又はＰ２を形成してよい。その後、さらに銅箔３’をエッチングすることで、図７に示す回路層３’’を形成する。エッチングの方式は、現在既知のいずれの技術手段によるものでもよく、ここでは贅述しない。

説明すべきは、試験の結果、本発明の実施形態における銅箔３は、２００℃の加熱を２時間経た後のインピーダンス値が０．１６ｏｈｍ−ｇｒａｍ／ｍ^２を下回ることである。このため、本発明の実施形態の回路基板アセンブリＰ１〜Ｐ３において、銅箔３’の積層面Ｓ１の表面粗さを２μｍ以下に下げなくても、高周波信号伝送時の電気的損失を減少させることができる。このため、銅箔３と基板４又は接着層５との間には高い接合強度を有することができ、先行技術における、高周波の伝送損失を低減するために銅箔３と基板４との間の接合強度が犠牲になる可能性があるという問題を解決することができる。

以上をまとめると、本発明の有益な効果は、結晶粒界を減少させるため生箔層３０の結晶粒サイズを制御し、また銅箔３中の非銅元素の総含有量を制御することにより、表面粗さを下げ続けない状況において、銅箔３の導電度を増加させることができる点にある。このため、高周波信号を伝送する回路基板アセンブリＰ１〜Ｐ３中に本発明の実施形態における銅箔３を応用した場合、低い電気的損失を有することができる。また、銅箔３の表面粗さは依然一定値に保たれるため、銅箔３と基板４との間の結合強度は、電気的損失低減の犠牲になることはない。

以上に開示した内容は、本発明における好適に実施可能な実施形態に過ぎず、本発明の特許請求の範囲はこのために限定されることはなく、ゆえに、本発明の明細書及び図面の内容を運用して行う等価の技術的改変は、すべて本発明の特許請求の範囲に含まれる。

１ 生箔装置
１０ 電解槽
１１ 陽極板
１２ 陰極ドラム
１３ ロール
Ｌ０ 電解液
１４ 導流管
Ｅ１ 電源供給装置
２ａ、２ｂ 処理装置
２０ 伝送ユニット
２１ 粗化ユニット
Ｌ１ 粗化めっき液
２１０ 粗化槽
２１１ 粗化陽極板
２２ 硬化ユニット
Ｌ２ 硬化めっき液
２２０ 硬化槽
２２１ 硬化陽極板
２３ 洗浄槽
２４ 耐熱処理ユニット
２４０ 耐熱処理槽
２４１ 第１陽極板
Ｌ３ 第１めっき液
２５ 抗酸化処理ユニット
２５０ 抗酸化処理槽
Ｌ４ 第２めっき液
２５１ 第２陽極板
３、３’ 銅箔
３０、３０’ 生箔層
３０ａ 粗面
３０ｂ 平滑面
３１ 粗化処理層
３１０ 銅ノジュール
３２ 表面処理層
Ｓ１ 積層面
ｔ 厚み
Ｔ 総厚
Ｐ１〜Ｐ３ 回路基板アセンブリ
４ 基板
５ 接着層
３” 回路層
Ｓ１００〜Ｓ３００ フローステップ

Claims (18)

1. 電解の方法によって、所定表面を有する生箔層を形成するステップと、前記生箔層の所定表面に、複数の銅ノジュールを含む粗化処理層を形成するステップとを含み、
   前記粗化処理層を形成するステップは、無ヒ素粗化処理の実施及び無ヒ素硬化処理の実施と、粗化処理層上に表面処理層を形成するステップをさらに含み、前記表面処理層を構成する材料には、少なくとも一種の銅以外の金属元素を含み、かつ、銅箔中の銅以外の金属元素の総含有量は、４００ｐｐｍを上回らないことを特徴とする高周波信号伝送に応用される銅箔の製造方法。
2. 前記表面処理層の厚みと前記銅箔の総厚との比の値が、１．０×１０^−５〜３．０×１０^−４であることを特徴とする請求項１に記載の高周波信号伝送に応用される銅箔の製造方法。
3. 前記表面処理層の厚みが１０〜５０Åであることを特徴とする請求項２に記載の高周波信号伝送に応用される銅箔の製造方法。
4. 前記銅箔は少なくとも一種の非銅元素を含み、かつ前記銅箔中の前記非銅元素の総含有量は４５０ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の高周波信号伝送に応用される銅箔の製造方法。
5. 前記表面処理層を構成する材料は、亜鉛、ニッケル、クロム及びその任意の組み合わせからなる群より選択されることを特徴とする請求項１に記載の高周波信号伝送に応用される銅箔の製造方法。
6. 前記表面処理層を構成する材料には、亜鉛、クロム、及びニッケルを含み、かつ、前記銅箔中の亜鉛含有量は５０〜１７５ｐｐｍであり、前記銅箔中のニッケル含有量は２０〜１５５ｐｐｍであり、前記銅箔中のクロム含有量は２０〜７０ｐｐｍであることを特徴とする請求項５に記載の高周波信号伝送に応用される銅箔の製造方法。
7. 前記表面処理層を形成するステップは、亜鉛合金耐熱層を形成するために耐熱めっき処理を行うステップを含み、前記耐熱めっき処理の実施の際に用いる第１めっき液の組成には、亜鉛１〜４ｇ／Ｌ及びニッケル０．３〜２．０ｇ／Ｌが含まれ、前記耐熱めっき処理の実施時に用いる電流密度は０．４〜２．５Ａ／ｄｍ^２であることを特徴とする請求項１に記載の高周波信号伝送に応用される銅箔の製造方法。
8. 前記表面処理層を形成するステップは、抗酸化層を形成するために抗酸化めっき処理を行うステップをさらに含み、前記抗酸化めっき処理の実施の際に用いる第２めっき液の組成には、酸化クロム１〜４ｇ／Ｌ及び水酸化ナトリウム５〜２０ｇ／Ｌが含まれ、前記抗酸化めっき処理の実施時に用いる電流密度は０．３〜３．０Ａ／ｄｍ^２であることを特徴とする請求項７に記載の高周波信号伝送に応用される銅箔の製造方法。
9. 前記無ヒ素粗化処理の実施の際に用いる粗化めっき液及び前記無ヒ素硬化処理の実施の際に用いる硬化めっき液は、いずれも無ヒ素めっき液であり、前記無ヒ素粗化処理の実施の際、前記粗化めっき液の温度は２０〜４０℃、電流密度は１５〜４０Ａ／ｄｍ^２であり、また、前記無ヒ素硬化処理を実施する際の条件は、前記硬化めっき液の温度が５０〜７０℃、電流密度は２〜９Ａ／ｄｍ^２であることを特徴とする請求項１に記載の高周波信号伝送に応用される銅箔の製造方法。
10. 前記電解の方法によって前記生箔層を形成するステップにおいて、電解液に電流を印加し、かつ、前記電解液が銅イオン５０〜９０ｇ／Ｌと、硫酸５０〜１２０ｇ／Ｌと、濃度が１．５ｐｐｍ未満の塩素イオンとを含むこと、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の高周波信号伝送に応用される銅箔の製造方法。
11. 前記電解液の温度は５０〜８０℃であり、かつ、前記生箔層の初期結晶粒サイズは０．１〜１０μｍであることを特徴とする請求項１０に記載の高周波信号伝送に応用される銅箔の製造方法。
12. 前記電解液の温度は３０〜５０℃であり、前記生箔層の初期結晶粒サイズは０．１〜５μｍであり、かつ、前記製造方法には、熱処理をさらに含み、前記熱処理の温度は、前記初期結晶粒の再成長温度よりも高く、これにより前記生箔層の最終結晶粒サイズが５〜１０μｍであるようにし、ここで、前記熱処理の温度は１２５℃〜２００℃であることを特徴とする請求項１０に記載の高周波信号伝送に応用される銅箔の製造方法。
13. 前記粗化処理層の厚みは０．１〜２μｍであり、前記粗化処理層は、無ヒ素の粗化処理層であり、前記粗化処理層は複数の銅ノジュールを含み、かつ、複数の前記銅ノジュールの形状は毛羽状又はラグビーボール状であることを特徴とする請求項１に記載の高周波信号伝送に応用される銅箔の製造方法。
14. 前記銅箔は積層面を有し、前記積層面の十点平均粗さは２μｍ〜３μｍであり、かつ、前記銅箔は、２００℃の加熱を２時間経た後のインピーダンス値が０．１６ｏｈｍ−ｇｒａｍ／ｍ^２を下回ることを特徴とする請求項１に記載の高周波信号伝送に応用される銅箔の製造方法。
15. 請求項１〜１４のうち１項の製造方法により積層面を有する前記銅箔を提供するステップと、
    前記銅箔の積層面を前記基板に対向し、前記銅箔と基板面とを対面積層するステップと、
    を含むことを特徴とする高周波信号伝送に応用される回路基板アセンブリの製造方法。
16. 前記基板は高周波基板であり、かつ、前記高周波基板は、エポキシ樹脂基板、ポリフェニレンオキシド樹脂基板、もしくはフッ素系樹脂基板、又は液晶高分子基板であることを特徴とする請求項１５に記載の高周波信号伝送に応用される回路基板アセンブリの製造方法。
17. 前記銅箔と基板面とを対面積層するステップにおいて、接着層を提供して、これにより前記銅箔と前記基板とを前記接着層により相互結合させることをさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の高周波信号伝送に応用される回路基板アセンブリの製造方法。
18. 前記銅箔をエッチングして回路層を形成することをさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の高周波信号伝送に応用される回路基板アセンブリの製造方法。

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