JP2021095596A - 表面処理銅箔、銅張積層板及びプリント配線板 - Google Patents
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Abstract
【課題】樹脂基材、特に高周波用途に好適な樹脂基材との接着性を高めることが可能な表面処理銅箔を提供する。【解決手段】銅箔と、この銅箔の少なくとも一方の面に形成された表面処理層とを有する表面処理銅箔である。この表面処理銅箔は、表面処理層の突出谷部とコア部を分離する負荷面積率SMr2が91〜96%である。【選択図】なし
Description
本開示は、表面処理銅箔、銅張積層板及びプリント配線板に関する。
銅張積層板は、フレキシブルプリント配線板などの各種用途において広く用いられている。このフレキシブルプリント配線板は、銅張積層板の銅箔をエッチングして導体パターン(「配線パターン」とも称される)を形成し、導体パターン上に電子部品を半田で接続して実装することによって製造される。
近年、パソコン、モバイル端末などの電子機器では、通信の高速化及び大容量化に伴い、電気信号の高周波化が進んでおり、これに対応可能なフレキシブルプリント配線板が求められている。特に、電気信号の周波数は、高周波になるほど信号電力の損失(減衰)が大きくなり、データが読み取れなくなり易いため、信号電力の損失を低減することが求められている。
電子回路における信号電力の損失(伝送損失)は大きく二つに分けることができる。その一は、導体損失、すなわち銅箔による損失であり、その二は、誘電体損失、すなわち樹脂基材による損失である。
導体損失は、高周波域では表皮効果があり、電流は導体の表面を流れるという特性を有するため、銅箔表面が粗いと複雑な経路を辿って、電流が流れることになる。したがって、高周波信号の導体損失を少なくするためには、銅箔の表面粗さを小さくすることが望ましい。以下、本明細書において、単に「伝送損失」及び「導体損失」と記載した場合は、「高周波信号の伝送損失」及び「高周波信号の導体損失」を主に意味する。
導体損失は、高周波域では表皮効果があり、電流は導体の表面を流れるという特性を有するため、銅箔表面が粗いと複雑な経路を辿って、電流が流れることになる。したがって、高周波信号の導体損失を少なくするためには、銅箔の表面粗さを小さくすることが望ましい。以下、本明細書において、単に「伝送損失」及び「導体損失」と記載した場合は、「高周波信号の伝送損失」及び「高周波信号の導体損失」を主に意味する。
他方、誘電体損失は、樹脂基材の種類に依存するため、高周波信号が流れる回路基板においては、低誘電材料(例えば、液晶ポリマー、低誘電ポリイミド)から形成された樹脂基材を用いることが望ましい。また、誘電体損失は、銅箔と樹脂基材との間を接着する接着剤によっても影響を受けるため、銅箔と樹脂基材との間は接着剤を用いずに接着することが望ましい。
そこで、銅箔と樹脂基材との間を接着剤の使用なしに接着するために、銅箔の少なくとも一方の面に表面処理層を形成することが提案されている。例えば、特許文献1には、銅箔上に粗化粒子から形成される粗化処理層を設けるとともに、最表層にシランカップリング処理層を形成する方法が提案されている。
そこで、銅箔と樹脂基材との間を接着剤の使用なしに接着するために、銅箔の少なくとも一方の面に表面処理層を形成することが提案されている。例えば、特許文献1には、銅箔上に粗化粒子から形成される粗化処理層を設けるとともに、最表層にシランカップリング処理層を形成する方法が提案されている。
粗化処理層は、粗化粒子によるアンカー効果によって、銅箔と樹脂基材との間の接着性を高めることができるが、表皮効果によって導体損失を増大させることがあるため、銅箔表面に電着させる粗化粒子を少なくすることが望ましい。他方、銅箔表面に電着させる粗化粒子を少なくすると、粗化粒子によるアンカー効果が低下してしまい、銅箔と樹脂基材との接着性が十分に得られない。特に、液晶ポリマー、低誘電ポリイミドなどの低誘電材料から形成された樹脂基材は、従来の樹脂基材よりも銅箔と接着し難いため、銅箔と樹脂基材との間の接着性を高める手法の開発が望まれている。
また、シランカップリング処理層は、銅箔と樹脂基材との間の接着性を向上させる効果を有するものの、その種類によっては、接着性の向上効果が十分ではないこともある。
また、シランカップリング処理層は、銅箔と樹脂基材との間の接着性を向上させる効果を有するものの、その種類によっては、接着性の向上効果が十分ではないこともある。
本発明の実施形態は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、樹脂基材、特に高周波用途に好適な樹脂基材との接着性を高めることが可能な表面処理銅箔を提供することを目的とする。
また、本発明の実施形態は、樹脂基材、特に高周波用途に好適な樹脂基材と表面処理銅箔との間の接着性に優れた銅張積層板を提供することを目的とする。
さらに、本発明の実施形態は、樹脂基材、特に高周波用途に好適な樹脂基材と回路パターンとの間の接着性に優れたプリント配線板を提供することを目的とする。
また、本発明の実施形態は、樹脂基材、特に高周波用途に好適な樹脂基材と表面処理銅箔との間の接着性に優れた銅張積層板を提供することを目的とする。
さらに、本発明の実施形態は、樹脂基材、特に高周波用途に好適な樹脂基材と回路パターンとの間の接着性に優れたプリント配線板を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記の問題を解決すべく表面処理銅箔について鋭意研究を行った結果、表面処理層の表面粗さの各種指標のうち、突出谷部とコア部を分離する負荷面積率SMr2が、表面処理銅箔と樹脂基材との間の接着性と密接に関係しているという知見に基づき、SMr2を特定の範囲に制御することにより、表面処理銅箔と樹脂基材との間の接着性を高め得ることを見出し、本発明の実施形態を完成するに至った。
すなわち、本発明の実施形態は、銅箔と、前記銅箔の少なくとも一方の面に形成された表面処理層とを有し、前記表面処理層の突出谷部とコア部を分離する負荷面積率SMr2が91〜96%である表面処理銅箔に関する。
また、本発明の実施形態は、前記表面処理銅箔と、前記表面処理銅箔の表面処理層に接着された樹脂基材とを備える銅張積層板に関する。
さらに、本発明の実施形態は、前記銅張積層板の前記表面処理銅箔をエッチングして形成された回路パターンを備えるプリント配線板に関する。
また、本発明の実施形態は、前記表面処理銅箔と、前記表面処理銅箔の表面処理層に接着された樹脂基材とを備える銅張積層板に関する。
さらに、本発明の実施形態は、前記銅張積層板の前記表面処理銅箔をエッチングして形成された回路パターンを備えるプリント配線板に関する。
本発明の実施形態によれば、樹脂基材、特に高周波用途に好適な樹脂基材との接着性を高めることが可能な表面処理銅箔を提供することができる。
また、本発明の実施形態によれば、樹脂基材、特に高周波用途に好適な樹脂基材と表面処理銅箔との間の接着性に優れた銅張積層板を提供することができる。
さらに、本発明の実施形態によれば、樹脂基材、特に高周波用途に好適な樹脂基材と回路パターンとの間の接着性に優れたプリント配線板を提供することができる。
また、本発明の実施形態によれば、樹脂基材、特に高周波用途に好適な樹脂基材と表面処理銅箔との間の接着性に優れた銅張積層板を提供することができる。
さらに、本発明の実施形態によれば、樹脂基材、特に高周波用途に好適な樹脂基材と回路パターンとの間の接着性に優れたプリント配線板を提供することができる。
以下、本発明の好適な実施形態について具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されて解釈されるべきものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、改良などを行うことができる。以下の実施形態に開示されている複数の構成要素は、適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、以下の実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。
本発明の実施形態に係る表面処理銅箔は、銅箔と、銅箔の少なくとも一方の面に形成された表面処理層とを有する。すなわち、表面処理層は、銅箔の一方の面のみに形成されていてもよいし、銅箔の両方の面に形成されていてもよい。また、銅箔の両方の面に表面処理層が形成される場合、表面処理層の種類は同一であっても異なっていてもよい。
表面処理層は、突出谷部とコア部を分離する負荷面積率SMr2が、91〜96%である。
ここで、突出谷部とコア部を分離する負荷面積率SMr2は、コア部の下にある突出谷部の割合を表し、突出谷部の割合が少ないほどSMr2の値が大きくなる。SMr2は、ISO 25178に準拠して測定される。表面処理銅箔の表面処理層に樹脂基材を接着した場合、表面処理層の突出谷部の割合が多いと、表面処理層を形成する粒子(例えば、粗化粒子)が小さい部分が多くなる及び/又は当該粒子が無い部分の面積が大きくなるため、アンカー効果が十分に発揮されない。そこで、表面処理層のSMr2を91%以上とすること(突出谷部の割合を少なくすること)により、アンカー効果を高めることができる。その結果、表面処理銅箔と樹脂基材との接着力が高くなる。一方、表面処理層のSMr2を96%以下とすることにより、表皮効果による伝送損失の増大を抑制することができる。
ここで、突出谷部とコア部を分離する負荷面積率SMr2は、コア部の下にある突出谷部の割合を表し、突出谷部の割合が少ないほどSMr2の値が大きくなる。SMr2は、ISO 25178に準拠して測定される。表面処理銅箔の表面処理層に樹脂基材を接着した場合、表面処理層の突出谷部の割合が多いと、表面処理層を形成する粒子(例えば、粗化粒子)が小さい部分が多くなる及び/又は当該粒子が無い部分の面積が大きくなるため、アンカー効果が十分に発揮されない。そこで、表面処理層のSMr2を91%以上とすること(突出谷部の割合を少なくすること)により、アンカー効果を高めることができる。その結果、表面処理銅箔と樹脂基材との接着力が高くなる。一方、表面処理層のSMr2を96%以下とすることにより、表皮効果による伝送損失の増大を抑制することができる。
表面処理層は、突出山部とコア部を分離する負荷面積率SMr1が、好ましくは16〜28%である。
ここで、突出山部とコア部を分離する負荷面積率SMr1は、コア部の上にある突出山部の割合を表し、突出山部の割合が多いほどSMr1の値が大きくなる。SMr1は、ISO 25178に準拠して測定される。表面処理銅箔の表面処理層に樹脂基材を接着した場合、表面処理層の突出山部の割合が少ないと、表面処理層から樹脂基材が剥離するときの力(以下、「剥離力」という)がコア部の表面に集中してしまう。そこで、表面処理層のSMr1を16%以上とすること(突出山部の割合を高くすること)により、突出山部の存在によって剥離力を突出山部の高さ方向に分散させ易くすることができる。その結果、表面処理銅箔と樹脂基材との接着力が高くなる。一方、表面処理層のSMr1を28%以下とすることにより、表皮効果による伝送損失の増大を抑制することができる。
ここで、突出山部とコア部を分離する負荷面積率SMr1は、コア部の上にある突出山部の割合を表し、突出山部の割合が多いほどSMr1の値が大きくなる。SMr1は、ISO 25178に準拠して測定される。表面処理銅箔の表面処理層に樹脂基材を接着した場合、表面処理層の突出山部の割合が少ないと、表面処理層から樹脂基材が剥離するときの力(以下、「剥離力」という)がコア部の表面に集中してしまう。そこで、表面処理層のSMr1を16%以上とすること(突出山部の割合を高くすること)により、突出山部の存在によって剥離力を突出山部の高さ方向に分散させ易くすることができる。その結果、表面処理銅箔と樹脂基材との接着力が高くなる。一方、表面処理層のSMr1を28%以下とすることにより、表皮効果による伝送損失の増大を抑制することができる。
表面処理層は、突出山部高さSpkが、好ましくは1.2〜2.5μmである。
ここで、突出山部高さSpkは、ISO 25178に準拠して測定される。表面処理銅箔の表面処理層に樹脂基材を接着した場合、表面処理層の突出山部が低いと、剥離力がコア部の表面に集中してしまう。そこで、表面処理層のSpkを1.2μm以上とすること(突出山部を高くすること)により、突出山部の存在によって剥離力を突出山部の高さ方向に分散させ易くすることができる。その結果、表面処理銅箔と樹脂基材との接着力が高くなる。一方、表面処理層のSpkを2.5μm以下とすることにより、表皮効果による伝送損失の増大を抑制することができる。
ここで、突出山部高さSpkは、ISO 25178に準拠して測定される。表面処理銅箔の表面処理層に樹脂基材を接着した場合、表面処理層の突出山部が低いと、剥離力がコア部の表面に集中してしまう。そこで、表面処理層のSpkを1.2μm以上とすること(突出山部を高くすること)により、突出山部の存在によって剥離力を突出山部の高さ方向に分散させ易くすることができる。その結果、表面処理銅箔と樹脂基材との接着力が高くなる。一方、表面処理層のSpkを2.5μm以下とすることにより、表皮効果による伝送損失の増大を抑制することができる。
表面処理層は、表面処理層のコア部のレベル差Skが、好ましくは1.0〜2.0μmである。
ここで、表面処理層のコア部のレベル差Skは、突出山部と突出谷部を除いた部分(コア部)の高さのバラツキの程度を表し、ISO 25178に準拠して測定される。表面処理銅箔の表面処理層に樹脂基材を接着した場合、コア部の高さのバラツキが小さいと、コア部が略平面状となり、その上面に剥離力が集中してしまう。そこで、表面処理層のSkを1.0μm以上とすること(コア部の高さのバラツキを大きくすること)により、コア部の上面を凸凹面状とし、剥離力をコア部の高さ方向に分散させ易くすることができる。その結果、表面処理銅箔と樹脂基材との接着力が高くなる。一方、表面処理層のSkを2.0μm以下とすることにより、表皮効果による伝送損失の増大を抑制することができる。
ここで、表面処理層のコア部のレベル差Skは、突出山部と突出谷部を除いた部分(コア部)の高さのバラツキの程度を表し、ISO 25178に準拠して測定される。表面処理銅箔の表面処理層に樹脂基材を接着した場合、コア部の高さのバラツキが小さいと、コア部が略平面状となり、その上面に剥離力が集中してしまう。そこで、表面処理層のSkを1.0μm以上とすること(コア部の高さのバラツキを大きくすること)により、コア部の上面を凸凹面状とし、剥離力をコア部の高さ方向に分散させ易くすることができる。その結果、表面処理銅箔と樹脂基材との接着力が高くなる。一方、表面処理層のSkを2.0μm以下とすることにより、表皮効果による伝送損失の増大を抑制することができる。
表面処理層の種類は、特に限定されず、当該技術分野において公知の各種表面処理層を用いることができる。
表面処理層の例としては、粗化処理層、耐熱処理層、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などが挙げられる。これらの層は、単一又は2種以上を組み合わせて用いることができる。その中でも表面処理層は、樹脂基材との接着性の観点から、粗化処理層を有することが好ましい。
また、表面処理層が、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る1種以上の層を有する場合、これらの層は粗化処理層上に設けられることが好ましい。
表面処理層の例としては、粗化処理層、耐熱処理層、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などが挙げられる。これらの層は、単一又は2種以上を組み合わせて用いることができる。その中でも表面処理層は、樹脂基材との接着性の観点から、粗化処理層を有することが好ましい。
また、表面処理層が、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る1種以上の層を有する場合、これらの層は粗化処理層上に設けられることが好ましい。
ここで、一例として、銅箔の一方の面に粗化処理層を有する表面処理銅箔の断面模式図を図1に示す。
図1に示されるように、銅箔10の一方の面に形成された粗化処理層は、一次粗化粒子20と、一次粗化粒子20を被覆するかぶせめっき層30と、かぶせめっき層30上に形成された二次粗化粒子40とを含む。かぶせめっき層30で被覆された一次粗化粒子20は略球状であり、二次粗化粒子40は樹枝状に広がるように形成されていることが好ましい。このような構造であれば、表面処理層のSMr2、SMr1、Spk及びSkを上記の範囲に制御し易くなる。
図1に示されるように、銅箔10の一方の面に形成された粗化処理層は、一次粗化粒子20と、一次粗化粒子20を被覆するかぶせめっき層30と、かぶせめっき層30上に形成された二次粗化粒子40とを含む。かぶせめっき層30で被覆された一次粗化粒子20は略球状であり、二次粗化粒子40は樹枝状に広がるように形成されていることが好ましい。このような構造であれば、表面処理層のSMr2、SMr1、Spk及びSkを上記の範囲に制御し易くなる。
一次粗化粒子20としては、特に限定されないが、銅、ニッケル、コバルト、リン、タングステン、ヒ素、モリブデン、クロム及び亜鉛からなる群から選択される元素又は2種以上の元素を含む合金から形成することができる。その中でも一次粗化粒子20は、銅又は銅合金、特に銅から形成されることが好ましい。
かぶせめっき層30としては、特に限定されないが、銅、銀、金、ニッケル、コバルト、亜鉛などから形成することができる。
二次粗化粒子40としては、特に限定されないが、ニッケル、コバルト、銅、亜鉛からなる群から選択される金属又は2種以上の金属を含む合金から形成することができる。その中でも二次粗化粒子40は、銅合金、特にCu−Co−Ni合金から形成されることが好ましい。
かぶせめっき層30としては、特に限定されないが、銅、銀、金、ニッケル、コバルト、亜鉛などから形成することができる。
二次粗化粒子40としては、特に限定されないが、ニッケル、コバルト、銅、亜鉛からなる群から選択される金属又は2種以上の金属を含む合金から形成することができる。その中でも二次粗化粒子40は、銅合金、特にCu−Co−Ni合金から形成されることが好ましい。
粗化処理層は、電気めっきによって形成することができる。その条件は、使用する電気めっき装置に応じて調整すればよく特に限定されないが、典型的な条件は以下の通りである。
(一次粗化粒子20の形成条件R1)
めっき液組成:5〜15g/LのCu、40〜100g/Lの硫酸
めっき液温度:20〜50℃
電気めっき条件:電流密度30〜60A/dm2、クーロン量40〜100As/dm2
(一次粗化粒子20の形成条件R1)
めっき液組成:5〜15g/LのCu、40〜100g/Lの硫酸
めっき液温度:20〜50℃
電気めっき条件:電流密度30〜60A/dm2、クーロン量40〜100As/dm2
(かぶせめっき層30の形成条件R2)
めっき液組成:10〜30g/LのCu、70〜130g/Lの硫酸
めっき液温度:30〜60℃
電気めっき条件:電流密度4.8〜15A/dm2、クーロン量10〜35As/dm2
めっき液組成:10〜30g/LのCu、70〜130g/Lの硫酸
めっき液温度:30〜60℃
電気めっき条件:電流密度4.8〜15A/dm2、クーロン量10〜35As/dm2
(二次粗化粒子40の形成条件Y)
めっき液組成:10〜20g/LのCu、5〜15g/LのCo、5〜15g/LのNi
pH:2〜3
めっき液温度:30〜40℃
電気めっき条件:電流密度15〜45A/dm2、クーロン量15〜55As/dm2
めっき液組成:10〜20g/LのCu、5〜15g/LのCo、5〜15g/LのNi
pH:2〜3
めっき液温度:30〜40℃
電気めっき条件:電流密度15〜45A/dm2、クーロン量15〜55As/dm2
一次粗化粒子20の形成条件R1において、クーロン量が小さくなるほど、一次粗化粒子20のZ方向(銅箔10に対して垂直な方向)の成長が抑制される。また、かぶせめっき層30の形成条件R2において、クーロン量が大きくなるほど、層はXYZ方向に均一に厚く成長する。そのため、クーロン量(R1)/クーロン量(R2)を、6.0以下、好ましくは4.0以下に制御することにより、かぶせめっき層30で被覆された一次粗化粒子20の形状を略球状〜略半球状の形状に制御することができる。そして、かぶせめっき層30で被覆された一次粗化粒子20を略球状〜略半球状の形状に制御した上で二次粗化粒子40を形成することにより、かぶせめっき層30上に二次粗化粒子40が樹枝状に広がるように形成され易くなる。
なお、クーロン量(R1)/クーロン量(R2)が6.0を超えると、一次粗化粒子20のZ方向の成長が大きくなるため、かぶせめっき層30で被覆された一次粗化粒子20の形状が略楕円体〜略半楕円体の形状となる。そのため、かぶせめっき層30上に形成される二次粗化粒子40が樹枝状に広がり難くなる。
なお、クーロン量(R1)/クーロン量(R2)が6.0を超えると、一次粗化粒子20のZ方向の成長が大きくなるため、かぶせめっき層30で被覆された一次粗化粒子20の形状が略楕円体〜略半楕円体の形状となる。そのため、かぶせめっき層30上に形成される二次粗化粒子40が樹枝状に広がり難くなる。
耐熱処理層及び防錆処理層としては、特に限定されず、当該技術分野において公知の材料から形成することができる。なお、耐熱処理層は防錆処理層としても機能することがあるため、耐熱処理層及び防錆処理層として、耐熱処理層及び防錆処理層の両方の機能を有する1つの層を形成してもよい。
耐熱処理層及び/又は防錆処理層としては、ニッケル、亜鉛、錫、コバルト、モリブデン、銅、タングステン、リン、ヒ素、クロム、バナジウム、チタン、アルミニウム、金、銀、白金族元素、鉄、タンタルの群から選択される1種以上の元素(金属、合金、酸化物、窒化物、硫化物などのいずれの形態であってもよい)を含む層であることができる。その中でも耐熱処理層及び/又は防錆処理層はNi−Zn層又はZn層であることが好ましい。特に、Ni含有量がZn含有量に比べて少ないNi−Zn層、又はNiを含まないZn層であれば、耐熱効果及び防錆効果を大きく低減させることなく、導体損失を低減することが可能になるため好ましい。
耐熱処理層及び/又は防錆処理層としては、ニッケル、亜鉛、錫、コバルト、モリブデン、銅、タングステン、リン、ヒ素、クロム、バナジウム、チタン、アルミニウム、金、銀、白金族元素、鉄、タンタルの群から選択される1種以上の元素(金属、合金、酸化物、窒化物、硫化物などのいずれの形態であってもよい)を含む層であることができる。その中でも耐熱処理層及び/又は防錆処理層はNi−Zn層又はZn層であることが好ましい。特に、Ni含有量がZn含有量に比べて少ないNi−Zn層、又はNiを含まないZn層であれば、耐熱効果及び防錆効果を大きく低減させることなく、導体損失を低減することが可能になるため好ましい。
耐熱処理層及び防錆処理層は、電気めっきによって形成することができる。その条件は、使用する電気めっき装置に応じて調整すればよく特に限定されないが、一般的な電気めっき装置を用いて耐熱処理層(Ni−Zn層)を形成する際の条件は以下の通りである。
めっき液組成:1〜30g/LのNi、1〜30g/LのZn
めっき液pH:2〜5
めっき液温度:30〜50℃
電気めっき条件:電流密度1〜10A/dm2、時間0.1〜5秒
めっき液組成:1〜30g/LのNi、1〜30g/LのZn
めっき液pH:2〜5
めっき液温度:30〜50℃
電気めっき条件:電流密度1〜10A/dm2、時間0.1〜5秒
クロメート処理層としては、特に限定されず、当該技術分野において公知の材料から形成することができる。
ここで、本明細書において「クロメート処理層」とは、無水クロム酸、クロム酸、二クロム酸、クロム酸塩又は二クロム酸塩を含む液で形成された層を意味する。クロメート処理層は、コバルト、鉄、ニッケル、モリブデン、亜鉛、タンタル、銅、アルミニウム、リン、タングステン、錫、砒素、チタンなどの元素(金属、合金、酸化物、窒化物、硫化物などのいずれの形態であってもよい)を含む層であることができる。クロメート処理層の例としては、無水クロム酸又は二クロム酸カリウム水溶液で処理したクロメート処理層、無水クロム酸又は二クロム酸カリウム及び亜鉛を含む処理液で処理したクロメート処理層などが挙げられる。
ここで、本明細書において「クロメート処理層」とは、無水クロム酸、クロム酸、二クロム酸、クロム酸塩又は二クロム酸塩を含む液で形成された層を意味する。クロメート処理層は、コバルト、鉄、ニッケル、モリブデン、亜鉛、タンタル、銅、アルミニウム、リン、タングステン、錫、砒素、チタンなどの元素(金属、合金、酸化物、窒化物、硫化物などのいずれの形態であってもよい)を含む層であることができる。クロメート処理層の例としては、無水クロム酸又は二クロム酸カリウム水溶液で処理したクロメート処理層、無水クロム酸又は二クロム酸カリウム及び亜鉛を含む処理液で処理したクロメート処理層などが挙げられる。
クロメート処理層は、浸漬クロメート処理、電解クロメート処理などの公知の方法によって形成することができる。それらの条件は、特に限定されないが、例えば、一般的な浸漬クロメート処理層を形成する際の条件は以下の通りである。
クロメート液組成:1〜10g/LのK2Cr2O7、0.01〜10g/LのZn
クロメート液pH:2〜5
クロメート液温度:30〜55℃
クロメート液組成:1〜10g/LのK2Cr2O7、0.01〜10g/LのZn
クロメート液pH:2〜5
クロメート液温度:30〜55℃
シランカップリング処理層としては、特に限定されず、当該技術分野において公知の材料から形成することができる。
ここで、本明細書において「シランカップリング処理層」とは、シランカップリング剤で形成された層を意味する。
シランカップリング剤としては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。シランカップリング剤の例としては、アミノ系シランカップリング剤、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、メタクリロキシ系シランカップリング剤、ビニル系シランカップリング剤、イミダゾール系シランカップリング剤、トリアジン系シランカップリング剤などが挙げられる。これらの中でも、アミノ系シランカップリング剤、エポキシ系シランカップリング剤が好ましい。上述のシランカップリング剤は、単独又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
代表的なシランカップリング処理層の形成方法としては、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(信越化学工業株式会社製 KBM603)の1.2体積%水溶液(pH:10)を塗布し、乾燥させることでシランカップリング処理層を形成する方法が挙げられる。
ここで、本明細書において「シランカップリング処理層」とは、シランカップリング剤で形成された層を意味する。
シランカップリング剤としては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。シランカップリング剤の例としては、アミノ系シランカップリング剤、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、メタクリロキシ系シランカップリング剤、ビニル系シランカップリング剤、イミダゾール系シランカップリング剤、トリアジン系シランカップリング剤などが挙げられる。これらの中でも、アミノ系シランカップリング剤、エポキシ系シランカップリング剤が好ましい。上述のシランカップリング剤は、単独又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
代表的なシランカップリング処理層の形成方法としては、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(信越化学工業株式会社製 KBM603)の1.2体積%水溶液(pH:10)を塗布し、乾燥させることでシランカップリング処理層を形成する方法が挙げられる。
銅箔としては、特に限定されず、電解銅箔又は圧延銅箔のいずれであってもよい。電解銅箔は、硫酸銅めっき浴からチタン又はステンレスのドラム上に銅を電解析出させることによって一般に製造されるが、ドラム側に形成される平坦なS面(シャイン面)と、S面の反対側に形成されるM面(マット面)とを有する。一般に、電解銅箔のM面は凹凸を有しているため、表面処理層を電解銅箔のM面に形成し、この表面処理層を樹脂基材と接着させることにより、表面処理層と樹脂基材との接着性を高めることができる。
銅箔の材料としては、特に限定されないが、銅箔が圧延銅箔の場合、プリント配線板の回路パターンとして通常使用されるタフピッチ銅(JIS H3100 合金番号C1100)、無酸素銅(JIS H3100 合金番号C1020又はJIS H3510 合金番号C1011)などの高純度の銅を用いることができる。また、例えば、Sn入り銅、Ag入り銅、Cr、Zr又はMgなどを添加した銅合金、Ni及びSiなどを添加したコルソン系銅合金のような銅合金も用いることができる。なお、本明細書において「銅箔」とは、銅合金箔も含む概念である。
銅箔の厚みは、特に限定されないが、例えば1〜1000μm、或いは1〜500μm、或いは1〜300μm、或いは3〜100μm、或いは5〜70μm、或いは6〜35μm、或いは9〜18μmとすることができる。
上記のような構成を有する表面処理銅箔は、当該技術分野において公知の方法に準じて製造することができる。ここで、表面処理層のSMr2、SMr1、Spk及びSkは、表面処理層の形成条件、特に、上述した粗化処理層の形成条件などを調整することによって制御することができる。
本発明の実施形態に係る表面処理銅箔は、表面処理層の突出谷部とコア部を分離する負荷面積率SMr2を91〜96%に制御しているため、表面処理銅箔の表面処理層に樹脂基材を接着した場合にアンカー効果を高めることができる。そのため、この表面処理銅箔は、樹脂基材、特に高周波用途に好適な樹脂基材との接着性を高めることができる。
本発明の実施形態に係る銅張積層板は、上記の表面処理銅箔と、上記の表面処理銅箔の表面処理層に接着された樹脂基材とを備える。この銅張積層板は、上記の表面処理銅箔の表面処理層に樹脂基材を接着することによって製造することができる。
樹脂基材としては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。樹脂基材の例としては、紙基材フェノール樹脂、紙基材エポキシ樹脂、合成繊維布基材エポキシ樹脂、ガラス布・紙複合基材エポキシ樹脂、ガラス布・ガラス不織布複合基材エポキシ樹脂、ガラス布基材エポキシ樹脂、ポリエステルフィルム、ポリイミドフィルム、液晶ポリマー、フッ素樹脂などが挙げられる。
樹脂基材としては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。樹脂基材の例としては、紙基材フェノール樹脂、紙基材エポキシ樹脂、合成繊維布基材エポキシ樹脂、ガラス布・紙複合基材エポキシ樹脂、ガラス布・ガラス不織布複合基材エポキシ樹脂、ガラス布基材エポキシ樹脂、ポリエステルフィルム、ポリイミドフィルム、液晶ポリマー、フッ素樹脂などが挙げられる。
表面処理銅箔と樹脂基材との接着方法としては、特に限定されず、当該技術分野において公知の方法に準じて行うことができる。例えば、表面処理銅箔と樹脂基材とを積層させて熱圧着すればよい。
上記のようにして製造された銅張積層板は、プリント配線板の製造に用いることができる。
上記のようにして製造された銅張積層板は、プリント配線板の製造に用いることができる。
本発明の実施形態に係る銅張積層板は、上記の表面処理銅箔を用いているため、樹脂基材、特に高周波用途に好適な樹脂基材との接着性を高めることができる。
本発明の実施形態に係るプリント配線板は、上記の銅張積層板の表面処理銅箔をエッチングして形成された回路パターンを備える。このプリント配線板は、上記の銅張積層板の表面処理銅箔をエッチングして回路パターンを形成することによって製造することができる。回路パターンの形成方法としては、特に限定されず、サブトラクティブ法、セミアディティブ法などの公知の方法を用いることができる。その中でも、回路パターンの形成方法はサブトラクティブ法が好ましい。
サブトラクティブ法によってプリント配線板を製造する場合、次のようにして行うことが好ましい。まず、銅張積層板の表面処理銅箔の表面にレジストを塗布、露光及び現像することによって所定のレジストパターンを形成する。次に、レジストパターンが形成されていない部分(不要部)の表面処理銅箔をエッチングによって除去して回路パターンを形成する。最後に、表面処理銅箔上のレジストパターンを除去する。
なお、このサブトラクティブ法における各種条件は、特に限定されず、当該技術分野において公知の条件に準じて行うことができる。
なお、このサブトラクティブ法における各種条件は、特に限定されず、当該技術分野において公知の条件に準じて行うことができる。
本発明の実施形態に係るプリント配線板は、上記の銅張積層板を用いているため、樹脂基材、特に高周波用途に好適な樹脂基材と回路パターンとの間の接着性に優れている。
以下、本発明の実施形態を実施例によって更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。
(実施例1)
圧延銅箔A(再結晶化後のヤング率が120GPa、厚さ12μm)を準備し、一方の面を脱脂及び酸洗した後、表面処理層として粗化処理層を形成することによって表面処理銅箔を得た。粗化処理層の形成条件は、次の通りとした。
<一次粗化粒子の形成条件R1>
めっき液組成:11g/LのCu、50g/Lの硫酸
めっき液温度:25℃
電気めっき条件:電流密度35.6A/dm2、クーロン量72.7As/dm2
圧延銅箔A(再結晶化後のヤング率が120GPa、厚さ12μm)を準備し、一方の面を脱脂及び酸洗した後、表面処理層として粗化処理層を形成することによって表面処理銅箔を得た。粗化処理層の形成条件は、次の通りとした。
<一次粗化粒子の形成条件R1>
めっき液組成:11g/LのCu、50g/Lの硫酸
めっき液温度:25℃
電気めっき条件:電流密度35.6A/dm2、クーロン量72.7As/dm2
(かぶせめっき層の形成条件R2)
めっき液組成:20g/LのCu、100g/Lの硫酸
めっき液温度:50℃
電気めっき条件:電流密度9.9A/dm2、クーロン量30.3As/dm2
めっき液組成:20g/LのCu、100g/Lの硫酸
めっき液温度:50℃
電気めっき条件:電流密度9.9A/dm2、クーロン量30.3As/dm2
(二次粗化粒子40の形成条件Y)
めっき液組成:15.5g/LのCu、7.5g/LのCo、9.5g/LのNi
pH:2.4
めっき液温度:36℃
電気めっき条件:電流密度33.1A/dm2、クーロン量44.8As/dm2
めっき液組成:15.5g/LのCu、7.5g/LのCo、9.5g/LのNi
pH:2.4
めっき液温度:36℃
電気めっき条件:電流密度33.1A/dm2、クーロン量44.8As/dm2
(実施例2〜14、及び比較例1)
圧延銅箔の種類、R1、R2及びYにおける電流密度及びクーロン量の少なくとも1つを表1に示す通りに変更したこと以外は実施例1と同様にして表面処理銅箔を得た。なお、表1において、圧延銅箔Bは、再結晶化後のヤング率が85GPa、厚さ12μmの圧延銅箔である。
圧延銅箔の種類、R1、R2及びYにおける電流密度及びクーロン量の少なくとも1つを表1に示す通りに変更したこと以外は実施例1と同様にして表面処理銅箔を得た。なお、表1において、圧延銅箔Bは、再結晶化後のヤング率が85GPa、厚さ12μmの圧延銅箔である。
上記の実施例及び比較例で得られた表面処理銅箔について、走査電子顕微鏡(SEM)を用いて表面処理層の表面状態を観察した。その結果、実施例1〜14では、粗化粒子(特に二次粗化粒子)が樹枝状に広がった構造が多く確認されたのに対し、比較例1では当該構造がほとんど確認されなかった。代表例として、実施例1及び比較例1の表面処理銅箔における表面処理層(粗化処理層)のSEM写真(20,000倍、傾斜40°)を図2に示す。
次に、上記の実施例及び比較例で得られた表面処理銅箔について、下記の特性評価を行った。
<表面処理層のSMr2、SMr1、Spk、Sk>
オリンパス株式会社製のレーザー顕微鏡(LEXT OLS4000)を用いて画像撮影を行なった。撮影した画像の解析は、オリンパス株式会社製のレーザー顕微鏡(LEXT OLS4100)の解析ソフトを用いて行った。SMr2、SMr1、Spk及びSkの測定はISO 25178にそれぞれ準拠して行った。また、これらの測定結果は、任意の3か所で測定した値の平均値を測定結果とした。なお、測定時の温度は23〜25℃とした。また、レーザー顕微鏡及び解析ソフトにおける主要な設定条件は下記の通りである。
対物レンズ:MPLAPON50XLEXT(倍率:50倍、開口数:0.95、液浸タイプ:空気、機械的鏡筒長:∞、カバーガラス厚:0、視野数:FN18)
光学ズーム倍率:1倍
走査モード:XYZ高精度(高さ分解能:10nm、取込みデータの画素数:1024×1024)
取込み画像サイズ[画素数]:横257μm×縦258μm[1024×1024]
(横方向に測定するため、評価長さとしては257μmに相当)
DIC:オフ
マルチレイヤー:オフ
レーザー強度:100
オフセット:0
コンフォーカルレベル:0
ビーム径絞り:オフ
画像平均:1回
ノイズリダクション:オン
輝度むら補正:オン
光学的ノイズフィルタ:オン
カットオフ:無し(λc、λs、λf全て無し)
フィルタ:ガウシアンフィルタ
ノイズ除去:測定前処理
表面(傾き)補正:実施
<表面処理層のSMr2、SMr1、Spk、Sk>
オリンパス株式会社製のレーザー顕微鏡(LEXT OLS4000)を用いて画像撮影を行なった。撮影した画像の解析は、オリンパス株式会社製のレーザー顕微鏡(LEXT OLS4100)の解析ソフトを用いて行った。SMr2、SMr1、Spk及びSkの測定はISO 25178にそれぞれ準拠して行った。また、これらの測定結果は、任意の3か所で測定した値の平均値を測定結果とした。なお、測定時の温度は23〜25℃とした。また、レーザー顕微鏡及び解析ソフトにおける主要な設定条件は下記の通りである。
対物レンズ:MPLAPON50XLEXT(倍率:50倍、開口数:0.95、液浸タイプ:空気、機械的鏡筒長:∞、カバーガラス厚:0、視野数:FN18)
光学ズーム倍率:1倍
走査モード:XYZ高精度(高さ分解能:10nm、取込みデータの画素数:1024×1024)
取込み画像サイズ[画素数]:横257μm×縦258μm[1024×1024]
(横方向に測定するため、評価長さとしては257μmに相当)
DIC:オフ
マルチレイヤー:オフ
レーザー強度:100
オフセット:0
コンフォーカルレベル:0
ビーム径絞り:オフ
画像平均:1回
ノイズリダクション:オン
輝度むら補正:オン
光学的ノイズフィルタ:オン
カットオフ:無し(λc、λs、λf全て無し)
フィルタ:ガウシアンフィルタ
ノイズ除去:測定前処理
表面(傾き)補正:実施
<ピール強度>
表面処理銅箔を樹脂基材[LCP:液晶ポリマー樹脂(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)フィルム(株式会社クラレ製Vecstar(登録商標)CTQ;厚み50μm又は100μm)]と貼り合わせた後、幅3mmの回路をTD方向(圧延銅箔の幅方向)に形成した。次に、回路(表面処理銅箔)を樹脂基材の表面に対して、50mm/分の速度でTD180°方向に引き剥がすときの強さ(TD180°ピール強度)をJIS C6471:1995に準拠して測定した。測定は3回行い、その平均値をピール強度の結果とした。ピール強度は、0.50kgf/cm以上であれば、回路(表面処理銅箔)と樹脂基材との接着性が良好であるといえる。
なお、回路幅の調整は、塩化銅エッチング液を用いる通常のサブトラクティブエッチング方法によって行った。
表面処理銅箔を樹脂基材[LCP:液晶ポリマー樹脂(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)フィルム(株式会社クラレ製Vecstar(登録商標)CTQ;厚み50μm又は100μm)]と貼り合わせた後、幅3mmの回路をTD方向(圧延銅箔の幅方向)に形成した。次に、回路(表面処理銅箔)を樹脂基材の表面に対して、50mm/分の速度でTD180°方向に引き剥がすときの強さ(TD180°ピール強度)をJIS C6471:1995に準拠して測定した。測定は3回行い、その平均値をピール強度の結果とした。ピール強度は、0.50kgf/cm以上であれば、回路(表面処理銅箔)と樹脂基材との接着性が良好であるといえる。
なお、回路幅の調整は、塩化銅エッチング液を用いる通常のサブトラクティブエッチング方法によって行った。
上記の特性評価の結果を表2に示す。
表1に示されるように、表面処理層のSMr2が所定の範囲内にある実施例1〜14の表面処理銅箔はピール強度が高かった。
一方、表面処理層のSMr2が所定の範囲外である比較例1の表面処理銅箔はピール強度が低かった。
一方、表面処理層のSMr2が所定の範囲外である比較例1の表面処理銅箔はピール強度が低かった。
以上の結果からわかるように、本発明の実施形態によれば、樹脂基材、特に高周波用途に好適な樹脂基材との接着性を高めることが可能な表面処理銅箔を提供することができる。また、本発明の実施形態によれば、樹脂基材、特に高周波用途に好適な樹脂基材と表面処理銅箔との間の接着性に優れた銅張積層板を提供することができる。さらに、本発明の実施形態によれば、樹脂基材、特に高周波用途に好適な樹脂基材と回路パターンとの間の接着性に優れたプリント配線板を提供することができる。
Claims (10)
- 銅箔と、前記銅箔の少なくとも一方の面に形成された表面処理層とを有し、
前記表面処理層の突出谷部とコア部を分離する負荷面積率SMr2が91〜96%である表面処理銅箔。 - 前記表面処理層の突出山部とコア部を分離する負荷面積率SMr1が16〜28%である、請求項1に記載の表面処理銅箔。
- 前記表面処理層の突出山部高さSpkが1.2〜2.5μmである、請求項1又は2に記載の表面処理銅箔。
- 前記表面処理層のコア部のレベル差Skが1.0〜2.0μmである、請求項1〜3のいずれか一項に記載の表面処理銅箔。
- 前記表面処理層が粗化処理層を有する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の表面処理銅箔。
- 前記粗化処理層が、一次粗化粒子と、前記一次粗化粒子を被覆するかぶせめっき層と、前記かぶせめっき層上に形成された二次粗化粒子とを含む、請求項5に記載の表面処理銅箔。
- 前記表面処理層は、前記粗化処理層上に、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る1種以上の層を更に有する、請求項5又は6に記載の表面処理銅箔。
- 前記銅箔が圧延銅箔である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の表面処理銅箔。
- 請求項1〜8のいずれか一項に記載の表面処理銅箔と、前記表面処理銅箔の表面処理層に接着された樹脂基材とを備える銅張積層板。
- 請求項9に記載の銅張積層板の前記表面処理銅箔をエッチングして形成された回路パターンを備えるプリント配線板。
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