JP4532322B2 - ビルトアップ基板内層用銅箔 - Google Patents

Description

本発明は極薄、微細回路多層板の1種であるビルドアップ配線板の内層に特に適した銅箔に関するものである。
特に表面粗さの低い銅箔の両面に微細なコブを設けることによりファインパターンがエッチング可能で、且つ密着性が高く、またビルドアップ基板にてＩＶＨ構造[Interstitial Via Hole（ＩＶＨ）構造＝ビア穴に導電性ペースト等を充填した構造]を有する微細回路多層板に最適な、初期接続抵抗、接合安定性を持つビルドアップ基板内層用銅箔に関するものである。

従来の多層板の作製方法は、内層用銅箔の粗面にコブ付けした通常の銅箔（粗面粗さＲｚ＝７．０μｍ、平滑面粗さＲｚ＝０．７μｍ程度）の粗化処理面を基材と張り合わせた後に回路をエッチングにより形成し、さらに回路（平滑）面に黒化処理を施した後に、再度外層に絶縁基板を張り合わせていた。
しかし、上記した黒化処理においては、酸化皮膜が塩酸溶液に溶解し、ハローイング現象が起き易く、絶縁特性や層間接続信頼性を低下させていた。これを改善するために最近では黒化処理後に化学還元工程を設けている。前記黒化処理は濃アルカリ性溶液で処理すること、さらに還元処理を行う事から、コストが嵩んできている。

また、両面処理銅箔として通常銅箔の両面にコブ状の突起（以下単に「こぶ」と表記することがある）付けを行った銅箔（粗面粗さＲｚ＝８．５μｍ、平滑面粗さＲｚ＝１．６μｍ程度）が市販されている。従来の両面処理銅箔では最初から両面に金属銅のコブ付けを行っているので、上記のような黒化処理を行う必要がないため、前期のような問題は発生しないが、通常の電解銅箔を使用しているため粗面の粗度が大きく、現在、急激に進行している回路の微細化への対応が困難である。その理由は基材との接合面（粗面）の粗度が高いと回路エッチング後の端面の直線精度が低くなり、回路間隔が狭い場合にはマイグレーション等の問題を生じるためである。

また、現在は多層化と薄板化が進行しており、1層当たりの厚みを減らすために絶縁基材も薄くなっているが電解銅箔に対しても粗面側の粗さによる層間絶縁の低下を極力減らしたいとの要望が強くなっている。
さらに、平滑面の粗さは通常の電解銅箔ではＲｚ＝０．５〜１．５μｍと低いために、そのままコブ付け処理を行っても基材との密着性を上げる事はできない。そのため、絶縁基材との密着性を向上させるためにコブを大きくすることも考えられるが、コブ自体の銅箔への付着力に問題が生じたり、エッチング時にコブが残存したり、プレス時にコブがつぶれる等の２次的な問題が指摘されている。これを改善するために、両面の表面粗さを規定した銅箔の両面に規定されたコブ形状を設け、最終の両面粗さをＲｚ＝２〜４μｍに規定したプリント回路内層用銅箔が公開（特許文献１）されている。
特許第３４７６２６４号公報

しかし、上記した両面処理銅箔においては、粗化とＩＶＨ構造において接続が不十分であり、安定したビア接続抵抗、ピール強度、絶縁信頼性を満足することができない。

本発明は、絶縁基材との密着性が向上し、エッチング時にひげ状の微細な粗化粒子（以下単に「ひげ」と表記することがある）（従来のコブに相当する）が残存したり、プレス時にひげがつぶれる、あるいは折れる等の２次的な問題が発生せず、安定したビア接続信頼性、ピール強度、絶縁信頼性を有する銅箔を提供することである。
特に本発明は極薄、微細回路多層板の導電体に使用される銅箔に関するもので、表面粗さの低い銅箔の両面に微細なひげをもうけることによりファインパターンがエッチング可能で、且つ絶縁基材との密着性が高く、ＩＶＨ構造のビルドアップ基板に採用することで、良好な初期接続抵抗及び接合安定性を有する極薄、微細回路多層板を提供することができるものである。

本発明は、両面の表面粗さがＲｚ０．８〜１．８μｍの銅箔の両面に、長さ１．８〜４．０μｍで、巾が長さ以下であるひげ状の微細な粗化粒子が１０μｍ四方に２６〜６６個、銅箔の両面に形成される粗化処理面とし、該粗化処理面の表面粗さがＲｚ１．５〜３．２μｍであることを特徴とするＩＶＨ構造を有するビルドアップ基板内層用銅箔である。

本発明は、絶縁基材との密着性が向上し、エッチング時にひげが残存したり、プレス時にひげがつぶれ、あるいは折れる等の２次的な問題が発生せず、安定したビア接続信頼性、ピール強度、絶縁信頼性を有する銅箔を提供することができる。
本発明の銅箔は微細回路のエッチング形成が可能で、且つ絶縁基材との密着性が高く、またＩＶＨ構造を有するビルドアップ基板に採用した場合に、良好な、初期接続抵抗と接合安定性を有するビルドアップ基板内層用銅箔を提供することができる。

本発明において、未処理銅箔（元箔）の両面の表面粗さをＲｚ０.５〜１．８μｍと規定し、元箔の両面に、長さ１．５〜４．０μｍで、巾が長さ以下であるひげ状の微細な粗化粒子を形成する、と規定するのは、元箔の両面の粗さが１．８μｍ以上である場合及び粗化粒子の最大長さが４．０μｍ以上である場合は、最終表面粗さＲｚが４μｍ以上となり、Ｌ／Ｓ＝４０／２０にてエッチングしライン形成を行った場合に必要とされるトップ幅２０μｍ以上を達成できないためである。

また、粗化粒子の最大長さが１．５μｍ以下である場合は平滑面側のピール強度が不十分となり、さらに巾が長さ以上である場合は、粗化粒子が粒状となり（ひげ状とならず）、ピール強度が不十分となるためである。本発明において、「ひげ状」とは「巾が長さ以下である突起」を云う。
更に、本発明において、粗化粒子が１０μｍ四方に１０個〜１００個程度に規定するのは，１０個以下の場合は、ピール強度が不安定になり、粗化粒子が１０μｍ四方に１００個以上の場合は、ピール強度が不十分となるためである。
本発明において、最終表面粗さをＲｚ１．５〜４μｍとするのは、Ｒｚ１．５μｍ以下ではピール強度が不十分となり、Ｒｚ４μｍ以上ではＬ／Ｓ＝４０／２０にてエッチングし、ライン形成を行った場合に必要とされるトップ巾２０μｍ以上を達成できなくなるためである。

＜実施例１〜３＞
表1に示した表面粗さのサンプルナンバー１〜３の元箔に、粗化処理を行った。
粗化のための浴組成と条件は下記のとおりである。
表面処理後、更に防錆処理を施して表１に示す粗化処理表面粗さの表面処理銅箔を製造した。
この銅箔の表面粗さは、表面粗さ計（小坂研究所製ＳＥ−３Ｃ型）を用いて測定した。
また、表面処理銅箔の粗化形状、Ｍａｘ粗化長さ、粗化粒子発生頻度は、表面ＳＥＭ観察及び断面ＳＥＭ観察（ＳＨＩＭＡＺＵ製ＳＳＸ−５５０型）により測定した。結果を表１に示す。

第一層目の銅メッキ条件
浴組成
金属銅 ： ２０ｇ／l
硫酸 ：１００ｇ／l
条件
浴温度 ：２５℃
電流密度 ：３０〜４０Ａ／ｄｍ^２
処理時間 ：１０秒

第二層目の銅メッキ条件
浴組成
金属銅 ： ６０ｇ/ｌ
硫酸 ：１００ｇ/ｌ
条件
浴温度 ：６０℃
電流密度 ：１０〜１５Ａ／ｄｍ^２
処理時間 ：１０秒

表面粗化した「サンプル１〜３を下記条件にて評価し、その結果を表２に示す。

評価基準
１． ピール強度
ＦＲ−４相当基材により回路巾１０ｍｍにてピール強度を測定した。判定は、０．８ｋｇｆ/ｃｍ以上を良好とした。
２．パターニング性
Ｌ／Ｓ＝４０／２０にてエッチングしライン形成を行い、その結果を判定した。判定は、Ｌ部トップ巾が２０μｍ以上を良好とした。

３．初期接続抵抗
ＩＶＨ構造を有する絶縁層と積層し、初期接続抵抗を測定した。判定は、実施例サンプルと同様に処理形成した従来の両面処理品と比較し同等以上を良好とした。

＜比較例４〜８＞
表３に示した表面粗さのサンプルナンバー４〜８の元箔に、粗化処理を行った。
粗化のための浴組成と条件は下記のとおりである。表面処理後、更に防錆処理を施して表面処理銅箔を製造した。
この銅箔の表面粗さは、表面粗さ計（小坂研究所製ＳＥ−３Ｃ型）を用いて測定した。
また、表面処理銅箔の粗化形状、Ｍａｘ粗化長さ、粗化粒子発生頻度は、表面ＳＥＭ観察及び断面ＳＥＭ観察（ＳＨＩＭＡＺＵ製ＳＳＸ−５５０型）により測定した。結果を表３に示す。

第一層目の銅メッキ条件
浴組成
金属銅 ： ２０ｇ／Ｌ
硫酸 ：１００ｇ／Ｌ
条件
浴温度 ：２５℃
電流密度 ：２０〜４０Ａ／ｄｍ^２
処理時間 ：１０秒

第二層目の銅メッキ条件
浴組成
金属銅 ： ６０ｇ/ｌ
硫酸 ：１００ｇ/ｌ
条件
浴温度 ：６０℃
電流密度 ：１０〜１５Ａ／ｄｍ^２
処理時間 ：１０秒

表面粗化したサンプル４〜８につき、実施例１〜３と同じ方法で、同様の項目（ピール強度、パターニング性、初期接続抵抗）につき評価をし、その結果を表４に示す。

表２、表４より明らかなように、本発明の銅箔（実施例１〜３）はピール強度、パターニング性、初期接続抵抗共に判定基準を満足するものであった。
これに対し、比較例４の表面処理箔は元箔の表面の粗さが粗いためにパターニング性に劣り、比較例５の表面処理箔は楚化粒子の発生頻度が規定をはずれているためピール強度、初期接続抵抗が不安定であり、比較例６の表面処理箔は粗化形状、粗化粒子の発生頻度が規定を外れているために、ピール強度、初期接続抵抗が不十分であり、比較例７の表面処理箔は粗化粒子のMax長さが規格を外れているため、粗化処理後の粗面側の表面粗さが規定を外れ、パターニング性が劣り、比較例８の表面処理箔は粗化粒子のMaｘ長さが規格を外れているためパターニング性が不安定となっております。

以上詳述したように、本発明の銅箔は、ピール強度に優れて絶縁基材との密着性が向上し、プリント配線板内層用銅箔として優れた銅箔である。
また、本発明の銅箔を、絶縁基材とプレスで張り合わせ、エッチングにてパターン形成したところ、エッチング時にひげが残存したり、プレス時にひげがつぶれ、あるいは折れる等の２次的な問題は発生せず、安定したビア接続信頼性、ピール強度、絶縁信頼性を保持し、この点でも優れた性能を有する銅箔である。
更に本発明を極薄、微細回路多層板の内層板としてプリント配線板内層用銅箔として使用し、微細回路を有する極薄多層配線板を作成し、その性能を評価した結果、エッチングによるファインパターンが可能で、且つ密着性が高く、またＩＶＨ構造を有するビルドアップ基板に適用したところ、良好な初期接続抵抗と接合安定性を有する極薄多層配線板を製造することができた。

本発明は上述したように、絶縁基材との密着性が向上し、エッチング時にひげが残存したり、プレス時にひげがつぶれる等の２次的な問題が発生せず、安定したビア接続信頼性、ピール強度、絶縁信頼性を有する優れた銅箔を提供することができる。
特に本発明は極薄、微細回路多層板の内層板に使用することで、ファインパターンがエッチング可能で、且つ密着性が高く、またＩＶＨ構造を有するビルドアップ基板に採用することにより、良好な接合安定性を有するプリント配線板内層用銅箔を提供することができる。

Claims (1)

1. 両面の表面粗さがＲｚ０．８〜１．８μｍの銅箔の両面に、長さ１．８〜４．０μｍで、巾が長さ以下であるひげ状の微細な粗化粒子が１０μｍ四方に２６〜６６個、銅箔の両面に形成される粗化処理面とし、該粗化処理面の表面粗さがＲｚ１．５〜３．２μｍであることを特徴とするＩＶＨ構造を有するビルドアップ基板内層用銅箔。