JP4538375B2 - プリント配線基板用金属材料 - Google Patents
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そして、半導体材料の著しい発達に伴って電気・電子部品は、より一層の小型化・高密度実装化が要求されるようになり、前記受動部品の小型化等ではその要求を満足することが出来なくなっていた。
この部品内蔵化の技術に関しては、例えば、プリント配線基板にキャパシタを設ける方法として、チップコンデンサ等の外部キャパシタをプリント配線基板に取り付ける方法の他、高誘電率材料をプリント配線板の内層に用いてプリント配線基板自体にキャパシタの機能を持たせる方法が知られている。近年の電子製品の小型化を考慮すると、高誘電率材料を内層に用いてキャパシタにする後者の方法が望ましい。
誘電体層をプリント配線基板に内蔵する方法が種々検討されているが、誘電体樹脂を予め電極を形成したフィルム上に塗布後半硬化させて、更にその上に電極を形成した後、基板へ転写する方法が特許文献1に開示されている。
しかしながら、電極を形成する際に銅箔の平滑性がそのまま、キャパシタの品質に影響するので、銅箔の平滑性が問題となる。
ただし、電解銅箔とは異なりその軟化温度は150℃程度と比較的低い。FPCのように屈曲性を必要とする場合には軟化温度が低く、接着や樹脂硬化処理時に軟化することは、有利な特性である。
これを防止するためには、窒素やアルゴンといった不活性ガス中で加熱する必要があり、設備投資が大きくなる欠点があった。
(1)300℃で1時間加熱しても軟化しない圧延銅合金箔の少なくとも一方の面を光沢面に仕上げ、その面に0.3μm以上のNiもしくはNi合金めっきを施し、その表面粗さがRaで0.10μm以下であり、かつ表面粗さの相対性スキューネス(Rsk)の値が負であることを特徴とするプリント配線基板用金属材料、
(2)銅合金箔の化学組成が、0.05〜0.25質量%のSn残部Cuおよび不可避的不純物であることを特徴とする上記(1)に記載のプリント配線基板用金属材料、
(3)銅合金箔の化学組成が、0.02〜0.4質量%のCrおよび0.01〜0.25質量%のZr、残部がCuおよび不可避的不純物であることを特徴とする上記(1)に記載のプリント配線基板用金属材料
である。
(1)表面粗さについて
プリント配線基板に用いられる合金箔は、一方の面に粗化めっきが施され、樹脂と密着させる。もう一方の面には、たとえば、受動部品内蔵基板の場合には、キャパシタやインダクタンス、抵抗等を実装される。
特に、キャパシタを表面に実装するためには銅合金箔の面に平滑性を要求させる。箔の表面粗さが粗い場合には、キャパシタの電極を実装する際に表面の粗さの影響を受け、キャパシタの重要な特性である電極間の安定した間隔が確保できないからである。従って、銅合金箔のキャパシタ等を実装する片面は、光沢面に仕上る必要がある。この面に下記に示すNiもしくはNi合金めっきを施した後の表面の粗さがRaで0.1μm以下、好ましくは0.06μm以下であることが望ましい。
Rskが負の場合に見られる表面の平らな部分にキャパシタを形成すれば、安定したものが確保できる。
合金箔にNiおよびNi合金めっきを施すことで、高温での光沢面のCu酸化を防止することができる。
光沢面が酸化するとキャパシタや抵抗層の実装に悪影響を及ぼすためである。
さらに、実装に当たっては、表面の平滑性が要求されるため、NiもしくはNi合金めっきは光沢の得られるめっきを用いることがより好ましい。例えば、Niめっきの場合、添加剤をめっき浴に添加してめっき皮膜に光沢を持たせる光沢めっきを用いることが有効である。また、Ni−Pのような合金めっきを行うと、電着粒を細かくすることが可能であり、表面を平滑にすることができ、さらに、Cuの熱による拡散バリア能もNiめっきよりも高くすることができる。Ni−Pめっき以外にも、Ni−FeめっきやNi−Coめっき等のNi合金めっきを用いてもかまわない。
金属箔は、樹脂を硬化させたり、キャパシタ成分であるBTO等の酸化物の焼結を行ったりするために、300℃以上の高温の環境にさられるので、最低でも300℃で軟化しないことが条件となる。ここで軟化とは、加熱により加熱前の引張り強度の60%以下に低下することとする。
本発明では、300℃で1時間加熱しても軟化しない圧延銅合金箔を規定する。具体的には以下に示す。
Snを添加することによりCuの耐熱性が向上する。その効果として,300℃で1時間加熱した際の引張強さの低下量が小さくなり,0.05質量%以上のSn添加で350 MPa以上の引張強さを保つことが可能となる。この引張強さのレベルは,Agを添加する場合(特願平2001-216411)よりも50
MPa以上も高い。上述した圧延上がりの強度の改善効果をも考慮すると,好ましいSn添加量は0.05質量%以上であり,Snの上限値は目標とする導電率より決定される。
この銅合金の不純物はOが60ppm以下、Sが10ppm以下、Bi、Pb、Sb、Se、As、FeおよびTeの合計濃度が10ppm以下であることが望ましい。
純銅に0.02%〜0.4質量%のCrおよび0.01〜0.25質量%のZrを添加した銅合金であり、残部が銅および不可避的不純物である合金の場合、さらに耐熱性が向上し、350℃で1時間加熱後でも引張強さの低下がほとんど無い。
更にZn、Ni、Ti、Sn、Si、Mn、P、Mg、Co、Te、Al、B、In、AgおよびHf等の元素1種以上を総量で0.005質量%〜1.5質量%を含有させると、さらに強度を向上することが可能であり、強度を必要とする場合にはより有利である。また耐熱性にも悪影響が無いのでこれら第三元素の添加を除外するものではない。
この銅箔を用いてキャパシタ部品を組み込み、その性能を確認した。その結果を表4に示す。
○:変形無し(300℃×1h)
◎:より高温(350℃×1h)まで変形無し
部品性能 ×:歩留10%以下
△:歩留10〜60%
○:歩留60〜80%
◎:歩留80%以上
発明例No.11は請求項3を満たす組成の合金であり、さらに高温の処理にも耐えられるものであった。
また、比較例No.3は純銅による圧延銅箔であるが、表面粗さRaは請求の範囲にあるが300℃で1時間加熱した時、軟化し、本用途に適さない。
比較例No.4は請求項5を満たす組成の合金であるが、Niめっきを施していないため、部品搭載時に銅の酸化が発生し、部品性能を満たすことができなかった。
比較例No.5は請求項5を満たす組成の合金であるが、Niめっき後の粗さが請求項1を満たしていないため、部品性能が充分ではなかった。
Claims (3)
- 300℃で1時間加熱しても軟化しない圧延銅合金箔の少なくとも一方の面を光沢面に仕上げ、その面に0.3μm以上のNiもしくはNi合金めっきを施し、その表面粗さがRaで0.10μm以下であり、かつ表面粗さの相対性スキューネス(Rsk)の値が負であることを特徴とするプリント配線基板用金属材料。
- 銅合金箔の化学組成が、0.05〜0.25質量%のSn残部Cuおよび不可避的不純物であることを特徴とする請求項1に記載のプリント配線基板用金属材料。
- 銅合金箔の化学組成が、0.02〜0.4質量%のCrおよび0.01〜0.25質量%のZr、残部がCuおよび不可避的不純物であることを特徴とする請求項1に記載のプリント配線基板用金属材料。
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