JP2960851B2 - 高高温伸び電解銅箔の製造方法 - Google Patents

高高温伸び電解銅箔の製造方法

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電解銅箔の製造方法に
関するものであり、特に高温での伸び率の高い電解銅箔
(高高温伸び銅箔という)の製造方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】銅及び銅合金箔(以下、銅箔と称する)
は、電器・電子関連産業の発展に大きく寄与しており、
特に印刷回路材として不可欠の存在となっている。印刷
回路用銅箔は一般に、合成樹脂ボード、フィルム等の基
材に接着剤を介して或いは接着剤を使用せずに高温高圧
下で積層接着して銅張積層板を製造し、その後目的とす
る回路を形成するべく必要な回路を印刷した後、不要部
を除去するエッチング処理が施される。最終的に、所要
の素子が半田付けされて、エレクトロニクスデバイス用
の種々の印刷回路板を形成する。印刷回路板用銅箔に対
する品質要求は、樹脂基材と接着される面(粗化面)と
非接着面(光沢面)とで異なり、それぞれに多くの方法
が提唱されている。
【0003】銅張積層板の製造方法としては、ホットプ
レス法や近時では連続法が採用されている。例えば、ホ
ットプレス法による紙基材フェノール樹脂銅張積層板の
製造を例にとると、フェノール樹脂の合成、紙基材への
フェノール樹脂の含浸及び乾燥を行ってプリプレグを製
造し、最後に、所定数量のプリプレグと銅箔とを組み合
わせ、多段式プレス機により熱圧成形を行い、解板、耳
切りを行い、次工程へと送られる。連続法の場合、片面
銅張積層板及び両面銅張積層板が製造されている。例え
ば、紙基材ポリエステル樹脂銅張積層板の場合、複数個
のロール状原紙から原紙が繰り出され、それぞれ個別に
紙処理、樹脂含浸工程を経て、複数枚の樹脂含浸紙はロ
ール対によって積層される。次いで接着剤塗布工程を経
た銅箔、片面の場合は銅箔とキャリアがラミネートされ
る。この積層およびラミネート工程で製品厚みを制御す
る。次に硬化炉へ送り込まれ、樹脂の硬化反応が起こ
り、硬化する。硬化後定尺切断、アフターキュアおよび
端面の研摩工程を経て、さらに外観検査、特性検査を実
施し製品となる。原紙、銅箔およびキャリアなどのロー
ル状原料は、逐次新しいロールへ接続され、継続的な運
転が実施される。片面と両面の相違点は、片面の場合に
は、下方よりキャリアフィルムを繰り出し、樹脂硬化後
このキャリアを引き剥し、巻取るのに対し、両面の場合
には下方からも接着剤塗布工程を経た銅箔を繰り出す点
であり、他の工程は、片面も両面も同等である。その
他、ガラス−エポキシ樹脂基板等に関しても同様の工程
で製造される。更に、多層プリント配線板を製造する場
合は、片面及び/又は両面に銅箔等で回路を形成した内
層用の回路板にプリプレグを介して外層用回路板もしく
は銅箔を重ね、これを積層形成して内層用の回路板と外
層用回路板もしくは銅箔とを樹脂含浸基材による絶縁接
着層を介して積層することにより製造するのが一般的で
ある。
【0004】銅箔には電解銅箔と圧延銅箔とがあるが、
プリント配線板用として使用される銅箔は、その接着強
度等の観点から、大部分電解銅箔である。電解銅箔は、
電気銅乃至それと同等の純度を有する電線スクラップを
原料とし、それを硫酸銅水溶液中に溶解させて電解浴を
調製し、浴中に浸漬されるカソードとしての回転ドラム
の周面に電解反応により連続的に銅を電着させ、所定の
厚さとなった電着物を回転ドラムから剥離し、生箔を製
造することを基本とする。その後、印刷回路板用銅箔に
対する品質要求に応じて、樹脂基材と接着される面(粗
化面)と非接着面(光沢面)とでそれぞれに多くの処理
がなされる。これはトリート処理(表面処理)工程と呼
ばれる。
【0005】工業的に多く使用されている電解銅箔製造
のための硫酸酸性硫酸銅溶液中にはカソードである回転
ドラム表面を保護するために或いは製品のピンホール等
の欠陥の発生を防止するために、ニカワを2〜10pp
m添加していた。その他、電解銅箔製造のための硫酸酸
性硫酸銅溶液として各種の添加剤を添加した浴が報告さ
れている。例えば、特公昭49−31415号は、靱
性、硬さ等の向上並びにピンホールの防止を目的とし
て、ポリアルキレングリコール及びニカワ、ゼラチン等
の膠質剤の1種乃至両種(0.2〜5mg/l)と塩化
物イオン5〜100mg/lを添加した酸性銅めっき浴
或いはそれに加えてピロ燐酸若しくは燐酸またはこれら
塩類のうちの少なくとも1種を10g/l以下を添加し
た酸性銅めっき浴を記載している。特公平2−2599
5号は、高温加熱時の伸び率を改善することを目的とし
て、硫酸酸性銅めっき浴にトリイソプロパノールアミン
を2〜10ppmと、ゼラチン0.05〜0.2ppm
を併用添加した電解液を記載している。これら一方が添
加されないと、電解銅箔は微細粗面とならないか、ある
いは高温加熱時の伸び率が極端に大きくなって変動が大
幅となり、目的とする安定した伸び率が得られないと記
載する。特開昭63−310990号は、加熱時の伸び
率改善及び粗面を形成する凹凸の円錐形化を目的とし
て、硫酸酸性銅めっき浴にトリイソアミルアミン0.5
〜15ppm、塩化物イオン1〜30ppm及びゼラチ
ン0.1〜5ppmの3種類の添加剤を配合した銅めっ
き浴を記載している。特開平4−88185号は、粗面
の凹凸を小さくしかも均一化するロープロファイル化を
目的として硫酸酸性銅めっき浴に酵素分解ゼラチンを5
〜50ppm添加した銅めっき浴を記載している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】いずれにせよ、前述し
た通り、工業的に多く使用されている電解銅箔製造のた
めの硫酸酸性硫酸銅溶液中にはカソードである回転ドラ
ム表面を保護するために或いは製品のピンホール等の欠
陥の発生を防止するために、ニカワを2〜10ppm添
加しているのが実情である。しかし、そうした電解液を
用いて製造した電解銅箔は、高温での例えば銅張積層板
作製時の180℃での伸びは1〜2%と低いものしか得
られず、そのため銅張積層板作製時に積層板の伸びに追
随できないため、亀裂が入るあるいは銅張積層板に反
り、ねじれが発生する等の欠点があった。詳しくは、例
えば、特開平5−243698号に記載されるように、
従来の金属箔張り積層板の連続製造方法において用いら
れている金属箔は、高温時の伸び率が小さく、このため
樹脂含浸基材が絶縁層となる際の硬化収縮や樹脂の熱膨
張など樹脂の動きに追従できず、絶縁層内部に歪みが生
じやすくなる。この歪みが金属箔張り積層板に反りやね
じれ現象を起こさせる。特に、長尺の金属箔を用いて連
続的に製造された金属箔張り積層板では、その製造時に
金属箔を常に引張りながら積層一体化するため伸び率が
小さいと緩和しろが少ないため一層著しい反りやねじれ
現象を起こさせる。また、両面金属箔張り積層板の場
合、片面の金属箔のみを除去すると、絶縁層の歪みのた
めに反り、ねじれが大きくなる。
【0007】こうした状況に鑑み、少なくとも3%の高
温での伸びを有する高高温伸び電解銅箔を製造すること
が要望されている。先に列挙した従来技術にも、電解銅
箔の高温伸びを改善する試みは存在するが、電解液中へ
のニカワ以外の有機添加剤の添加を必要とする。ニカワ
以外の有機添加剤の添加は、その濃度コントロールが難
しく、安定した特性を持つ電解銅箔を得ることが難しい
という問題点がある。本発明の課題は、ニカワ以外の有
機添加剤の添加を必要とすることなく、高高温伸び電解
銅箔を製造する技術を確立することである。なお、本発
明において、高高温伸び電解銅箔とは180℃での伸び
が3%以上、好ましくは7〜50%のものをいう。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記問題点を解決するた
め、本発明者等が鋭意検討した結果、全く予想外にも、
電解液中のニカワ濃度をこれまで慣行的に使用されてき
た量より少なく、0.01〜0.2ppm未満にするこ
とにより、更に好ましくは電解液温度、硫酸濃度のよう
な他の電解条件をも併せて調整することにより、製造さ
れる電解銅箔の高温伸びを大幅に改善しうることを見出
した。調整された量の塩化物イオンの添加が有効である
ことも判明した。この知見に基づいて、本発明は、硫酸
酸性硫酸銅溶液を電解液として電解銅箔を製造する方法
において、前記電解液中のニカワ濃度を0.01〜0.
2ppm未満とすることを特徴とする高高温伸び電解銅
箔の製造方法を提供する。電解液中の塩化物イオン濃
度:20〜100ppm、電解液温度:20〜70℃、
好ましくは40〜60℃及び硫酸濃度:20〜200g
/l、好ましくは40〜120g/lの条件の一つもし
くはそれらの二つないし三つの組合せを併用することが
好ましい。
【0009】
【作用】硫酸酸性硫酸銅電解液中のニカワ濃度をこれま
で慣行的に使用されてきた量より少なく、0.01〜
0.2ppm未満に調整することにより、また好ましく
は調整された量の塩化物イオンを添加し、また電解液温
度、硫酸濃度のような他の電解条件をも併せて調整する
ことにより、予想外にも、ピンホールの発生が無く、高
い高温伸びを有する電解銅箔を製造することができる。
当該電解液を用いて製造した電解銅箔中へのニカワの取
り込み量を低減せしめ、高温処理時に結晶のアニール
(再結晶)を促進せしめ、その結果として高温での伸び
率を増大させる。
【0010】塩化物イオンを添加した場合の本発明で用
いる電解液の組成及び電解条件は以下の通りである:
【0011】本発明の最大の特徴は、硫酸酸性硫酸銅電
解液においてニカワ濃度を0.01〜0.2ppm未満
とし、当該電解液を用いて製造される電解銅箔中のニカ
ワの取り込み量を低減せしめ、高温処理時に結晶のアニ
ール(再結晶)を促進せしめ、その結果として高温での
伸び率を増大させることである。ニカワは元来、カソー
ドである回転ドラム表面を保護するため或いは製品のピ
ンホール等の欠陥の発生を防止するため、更には銅の結
晶成長を抑止させて均一化させるため、或る程度の量は
必要と考えられてきたのであるが、実は、慣行的に使用
されていた量より少なくてよく、これが電解銅箔中に取
り込まれるニカワの量を大幅に低減せしめ、高温伸び特
性の改善に寄与する。ピンホール等の防止のために最小
限量のニカワの添加は必要である。
【0012】硫酸濃度は20〜200g/l、好ましく
は40〜120g/lとすることが望ましい。硫酸濃度
を下げると、ニカワ濃度が高めでも高高温伸び銅箔が製
造することができる。限界電流密度が低下し、電解銅箔
中に取り込まれるニカワの量を低減させるものと考えら
れる。20g/l未満では、電解液の電導度が低下し、
電解槽電圧が上昇する。200g/lを超えると、高高
温伸び銅箔が製造が次第に困難となり、設備の腐蝕が発
生しやすくなる。
【0013】好ましくは、塩化物イオンが20〜100
ppmの量において添加される。この範囲外では、銅箔
の基本的特性(抗張力、粗さ等)が一定とならない。塩
化物イオンは、塩酸、食塩、塩化カリウム等の形で添加
される。
【0014】電解液温度は20〜70℃、好ましくは4
0〜60℃にすることが望ましい。電解液温度を下げる
と、ニカワ濃度が高めでも高高温伸び銅箔が製造でき
る。20℃未満では、電解液の電導度が低下し、電解槽
電圧が上昇する。70℃を超えると高高温伸び銅箔が製
造が次第に困難となり、エネルギーコストも増大する。
【0015】電流密度範囲は、安定してかつ実用上許容
される時間で電解銅箔を製造するためには50〜150
A/dm2 である。電解時間は、必要とする銅箔の厚さ
(5〜100μm)に応じて、他の電解条件にもよるが
通常10〜300秒の範囲で実施される。
【0016】一般的に銅箔の製造条件は前記の通りであ
るが、電解条件はきわめて微妙であり、電解液の組成、
浴温、電流密度、電解時間とニカワ濃度とが相互に関連
して製造する電解銅箔の特性に影響を及ぼすから、一義
的に条件を定義するのは困難である。また銅箔の要求厚
さや特に要求される特性によって条件は異なる。従って
前記した電解条件は個々の因子の実施可能な条件であ
り、これらの中から最適な条件値の組み合わせを選択す
る必要がある。
【0017】こうして、高高温伸び電解生箔が得られ、
その後公知の光沢面及び粗面それぞれにおけるトリート
処理に供せられる。例えば、180℃引張り:抗張力1
0〜20kg/mm2 、伸び:10〜50%の、例えば
STCS箔(日鉱グールド・フォイル(株)製)と呼ば
れる高高温伸び銅箔が市販されている。
【0018】
【実施例】以下、本発明の効果を示す実施例及び比較例
を示す。厚さ35μmの電解銅箔をドラム型カソードを
用いて表1に示す条件で連続製造した。なお高温での伸
び率の測定は次の条件で為されたものである:温度18
0℃の熱オーブン型引張り装置に5分間静置した後、破
断するまで引張り、破断時の伸び率を測定した(IPC
−TM−650 3.3)。ニカワ濃度の分析はCVS
法又は、電解液中のニカワをニトロセルロース製メンブ
レンフィルターによりろ過してフィルター上に捕集し、
アミドブラック10B溶液を添加して染色した後、過剰
のアミドブラック10Bを洗浄し、乾燥後フィルターの
染色強度を反射型分光光度計を用いて測定する分光光度
法(詳細は、特願平5−148369号を参照された
い)により行った。
【0019】
【表1】
【0020】以上の結果からわかるように、本発明に従
いニカワ濃度を0.01〜0.2ppm未満にすると、
高い180℃における伸びが得られる。温度及び/或い
は硫酸濃度を変化させることにより180℃における伸
びは変化する。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によって電
解銅箔に求められる機械特性のうち、高温時伸び率を上
昇させることができ、銅張積層板作製時の銅箔の亀裂の
発生、銅張積層板の反り、ねじれを抑制することが可能
となった。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C25D 1/00 - 3/66

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 硫酸酸性硫酸銅溶液を電解液として電解
    銅箔を製造する方法において、前記電解液中のニカワ濃
    度を0.01〜0.2ppm未満とすることを特徴とす
    る高高温伸び電解銅箔の製造方法。
  2. 【請求項2】 硫酸酸性硫酸銅溶液を電解液として電解
    銅箔を製造する方法において、前記電解液中のニカワ濃
    度を0.01〜0.2ppm未満とし、そして塩化物イ
    オンを20〜100ppm濃度範囲で添加することを特
    徴とする高高温伸び電解銅箔の製造方法。
  3. 【請求項3】 硫酸酸性硫酸銅溶液を電解液として電解
    銅箔を製造する方法において、前記電解液中のニカワ濃
    度を0.01〜0.2ppm未満とし、塩化物イオンを
    20〜100ppm濃度範囲で添加し、そして硫酸濃度
    を20〜200g/lとすることを特徴とする高高温伸
    び電解銅箔の製造方法。
  4. 【請求項4】 硫酸酸性硫酸銅溶液を電解液として電解
    銅箔を製造する方法において、前記電解液中のニカワ濃
    度を0.01〜0.2ppm未満とし、塩化物イオンを
    20〜100ppm濃度範囲で添加し、そして電解液温
    度を20〜70℃とすることを特徴とする高高温伸び電
    解銅箔の製造方法。
  5. 【請求項5】 硫酸酸性硫酸銅溶液を電解液として電解
    銅箔を製造する方法において、前記電解液中のニカワ濃
    度を0.01〜0.2ppm未満とし、塩化物イオンを
    20〜100ppm濃度範囲で添加し、硫酸濃度を20
    〜200g/lとし、そして電解液温度を20〜70℃
    とすることを特徴とする高高温伸び電解銅箔の製造方
    法。
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