JP4593331B2 - 積層回路基板とその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、積層回路基板(多層プリント配線板)において、表裏に設けられた配線の導通を導電性組成物(導電性ペースト)によって行う積層回路基板に関するものである。
従来の積層回路基板には、多層配線基板用基材を多層に積層後、絶縁層にスルーホールを開口し、該スルーホールの内周面をめっき処理しためっき層によって層間導通を取るスルーホールめっき法によるものがある。該スルーホールめっき法による積層回路基板は、各層の回路を低く安定した接続抵抗で接続できる利点をもつが、工程が複雑で、工数も多いため、コストが高くなり、積層回路基板の用途を制限する要因となっている。
また、スルーホールめっき法による積層回路基板では、スルーホールの直上には部品を実装できず、配線の自由度が低いと云う欠点もある。
この欠点を解消するために、スルーホールめっき法による積層回路基板において、実装部品の配置位置を避けるように、スルーホールを基板表面に対して傾斜させて形成する手法も採用されている。
また近年、スルーホールめっき法に代わる層間接続法として、スルーホールに導電性ペーストを充填したIVH(Interstitial Via Hole)による積層回路基板が実用化されている。この導電性ペーストを用いた積層回路基板は、スルーホールめっき法によるものに比して製造工程が簡素化され、低コスト化を図ることができる。導電性ペーストを使用した多層配線基板としては、松下グループのALIVH(Any Layer Interstitial Via Hole)基板が知られている。
しかしながら現代ではさらなる工程の短縮などの要求から、一括プレスにより積層回路基板の製造方法も開発されており、この製造方法においても導電性ペーストが用いられている。
積層回路基板の層間接続に用いられる導電性ペーストはAgペースト、銅ペーストを主成分とし、製造工程の安定性向上及び時間短縮のために、該主成分に低融点金属を含有させ多層配線基板を形成するプレス温度に近い温度で軟化し圧着させやすい状態にしている。
上記、Agペースト、銅ペーストに添加するの低融点金属は導電率、積層回路基板を形成する時のプレス温度を考慮にいれて低融点金属の種類、量を決めている。
特許第2740768号公報 特開平10−96088号公報
しかしながら、この低融点金属を含有した導電性ペーストを使用してプレスにより積層回路基板を成形する場合、銅箔表面に銅と低融点金属の拡散層が生成し、銅箔と導電性ペーストとの界面にボイドまたは亀裂が発生し、銅箔と導電性ペーストとの接続部に不具合が発生し、接続信頼性が損なわれる問題が発生することがある。
本発明は、低融点金属を含む導電性ペーストを使用した積層回路基板において、銅箔と低融点金属を含む導電性ペーストとの界面にボイドが発生せず、接続信頼性の高い積層回路基板を提供することを目的とする。
本発明の積層基板は、少なくとも片面の表面粗さが0.1μm〜5μmの銅または銅合金元箔の前記表面をエッチングによる粗化処理で高さ0.3μm以上の突起物が略均一に分布し、表面粗さRzが0.5〜10μmとした粗化処理銅箔と、樹脂基板に穿設した貫通孔に低融点金属を含有する導電性ペーストを充填した基板とを積層したものである。
本発明の積層回路基板の製造方法は、少なくとも片面が粒状晶であり、表面粗さが0.1μm〜5μmであり、該表面から少なくとも深さXまでの領域の平均粒径が0.3μm以上である銅または銅合金元箔を、該元箔表面を深さXまでの領域以内をエッチングにより高さ0.3μm以上の突起物が略均一に分布し、表面粗さRzが0.5〜10μmとする粗化処理を施し、該粗化処理銅箔と、樹脂基板に穿設した貫通孔に低融点金属を含有する導電性ペーストを充填した基板とを積層する製造方法である。
本発明の積層回路基板の製造方法において、前記銅または銅合金元箔に加熱処理を施し、少なくともエッチングする方の粒状晶表面を、該表面から少なくとも深さXまでの領域を平均粒径0.3μm以上とすることが好ましい。
前記銅または銅合金元箔が電解箔であることが好ましく、前記銅または銅合金元箔の少なくともエッチングする方の表面が粒状晶であることか特に好ましい。
前記エッチングは、化学エッチングまたは電解エッチングで施すことが好ましい。
本発明は、低融点金属を含む導電性ペーストを使用した積層回路基板において、銅箔と低融点金属を含む導電性ペーストとの界面にボイドや亀裂が発生せず、接続信頼性の高い積層回路基板を提供することができる。
本発明は、元箔(銅箔又は銅合金箔。特に限定しない場合は単に元箔または銅箔ということがある)表面をエッチング粗化した粗化処理銅箔と樹脂基板に貫通孔を設け、該貫通孔に低融点金属を含有する導電性ペーストを充填した絶縁(樹脂)基板に積層して構成した積層回路基板である。
本発明で用いる粗化処理銅箔は、樹脂基板、例えばエポキシ樹脂フィルム、ポリイミドフィルム、吸湿性が著しく低いために誘電特性の変化が少なく半田付けに耐えられる耐熱性を有する液晶ポリマーフィルム、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂フィルム等と張り合わせた際、密着強度が大きく、ファインパターン化が可能で、銅箔と低融点金属含有導電性ペーストとの界面においてボイドや亀裂が発生するようなことのない銅箔である。
特に、樹脂基板としては、エポキシ樹脂・ポリイミドフィルム・液晶ポリマーを50%以上含む組成物からなるフィルム状のものが適している。
本発明者等は、銅箔表面と低融点金属含有導電性ペーストとの界面におけるボイド発生の原因につき鋭意研究し、ボイドが、低融点金属が粗化処理銅箔の粗化処理層に拡散する時に生じることを突き止め、拡散する低融点金属の量と粗化層に拡散する厚み(深さ)に依存することを解明し、元箔表面の表面粗さ、エッチングによる表面処理で形成する導電性ペーストを設ける面の表面粗さにつき、ボイド発生の有無、亀裂発生の有無、樹脂基板との接着性を検討し、本発明に至った。
本発明は、少なくとも片面(導電性ペーストと接合する方の面)の表面粗さが0.1μm〜5μmの元箔表面をエッチング処理して、エッチング処理面を高さ0.3μmの突起物が略均一に分布し、表面粗さRzが0.3〜10μmとし、低融点金属含有導電性ペーストを使用しても粗化処理銅箔と導電性ペーストとの境界においてボイドや亀裂が発生しない粗化処理銅箔を使用した積層回路基板である。
本発明では元箔は、電解もしくは圧延によって製造された銅箔または銅合金箔である。元箔の厚さは1μm〜200μmで、少なくとも片面の表面粗さが、Rz:0.1μm〜5μmであることが好ましい。
元箔の厚みは1〜200μmのものが好ましい。このような限定は、厚さが1μm以下の元箔では、その表面上に粗化処理を施すことは非常に難しく、また、実用性を考慮すると、例えば高周波プリント配線板用に使用する元箔としては、200μm以上の箔は現実的でないと考えられるためである。
元箔の表面粗さを、Rz:0.1μm〜5μmに規定するのは、Rzが0.1μm以下の箔は現実的に製造も困難であり、もし製造できたとしても製造コストがかかることから現実的に不適である。また、Rz:5.0μm以上の元箔を使用してもよいが、高周波特性及びファインパターン化を考えると5.0μm以下であることが好ましく、表面粗さが2μm以下であると更に好ましい。
また、この元箔は、導電性ペーストを使用し積層回路基板を形成する際、高温におけるプレス工程がはいるため銅箔に柔軟性がないとプレス時に破断が生じる可能性があるため、銅箔に柔軟性が要求される。銅箔に柔軟性を付与するためには粒状晶で構成されている銅箔が好ましい。特に、粒状結晶のサイズは平均0.3μm以上が好ましく、1μm以上の結晶サイズのものが銅箔断面の10%以上を占めているものが特に好ましい。
本発明においては、上記した元箔に表面処理を行う。元箔表面の表面粗化処理は、電解エッチングあるいは化学エッチングにより元箔表面に少なくとも片面の表面粗さRzが0.5〜10μmになるように粗化を施す。このように規定する理由は、粗化処理による表面粗さRzが0.5μm未満では、ピール強度が低いためその目的を果たす表面粗化処理銅箔としては満足でなく、また、Rz:10μmより大きいと、高周波特性が低下するうえにファインパターン化に不向きとなるためである。なお、高周波特性・ファインパターン化を考えると表面粗さは3μm以下にすることが好ましい。
本発明では、元箔は電解もしくは圧延によって製造され、その厚さは1μm〜200μmであり、少なくとも片面の表面粗さが、Rz:0.1μm〜5μmの銅もしくは銅合金箔であることが好ましい。
元箔は、圧延銅箔または電解銅箔どちらでも使用可能であるが、製造コスト及び結晶サイズなどを考慮にいれると電解銅箔の方が好ましい。
銅箔の結晶状態は粒状晶と柱状晶があり、本発明においては、どちらの結晶状態の箔も使用することは可能であるが、エッチング粗化の均一性を考えると少なくともエッチング粗化を行なう表層は、結晶粒が粒状晶であることが望ましい。エッチング性・柔軟性を考慮にいれると銅箔全体が粒状晶の結晶組織で構成されていることが更に好ましい。
また、エッチング処理する深さをXとすると、元箔のエッチングする表面から少なくとも深さXまで、あるいはそれ以上の深さまでの領域の平均粒径が0.3μm以上25μm以下である元箔であることが好ましい。平均粒径が、0.3μm以下であると満足するピール強度が得られる表面粗さにすることができず、また略均一な粗化処理を施すことができない。
本明細書で、「略均一に分布する」「略均一に粗化処理する」とは、粗化処理表面の少なくとも25μm×25μmの視野内に高さ0.3μm以上の突起物が少なくとも4個以上存在する処理面をいう。
また、結晶粒径が25μm以上であると表面の凹凸のピッチが大きくなりすぎファインパターン化に不向きになるため好ましくない。
また、本発明において、表面から深さXとまで、とはXが4μm以下であることが好ましい。エッチング粗化を行なう場合、結晶粒径を考えると4μm以上溶かす(エッチングする)ことは殆んどなく、したがって、エッチング粗化で重要になるのは深さ4μm以内の部分の結晶粒径である。
元箔の結晶粒径の大きさ及び大きさの均一性を得るために、元箔に加熱処理を行なうと安定したエッチング処理が行なえる箔とすることができる。
元箔の加熱処理は、エッチング領域の平均粒径が0.3μm以上でありエッチング粗化に適した均一性のある結晶粒をもつ銅箔を作成することにある。元箔の加熱処理条件は、温度50℃以上の雰囲気中に製箔された元箔を保持する。特に、50℃以上で、式1に示すLMP値が7000以上となる加熱処理を施すことにより優れた銅箔(元箔)とすることができる。
式1:LMP=(T+273)×(20+Logt)
ここで、Tは温度(℃)、tは時間(Hr)である。
ここで、加熱処理温度を50℃以上とするのは、生産性、特に熱処理時間を考慮した設定であり、工業生産に適した時間内で、粒状晶で、平均結晶粒径0.3μm以上を生成させるためである。
電解銅箔または圧延銅箔、それら銅箔を加熱処理した元箔を、化学エッチングまたは電解エッチングにて粗化を行なう。
化学エッチングについては、塩酸、硫酸、有機酸系などのエッチング溶液を使用してエッチング粗化を行なうことができる。また、さまざまな市販のエッチング液を使用してもよい。一例としてあげると特許文献1(特許第2740768号公報)には、無機酸+過酸化水素+トリアゾールなどの腐食防止剤+界面活性剤が開示されている。また、特許文献2(特開平10−96088号公報)には、無機酸+過酸化物+アゾール+ハロゲン化物を含有するエッチング液が示されている。
電解エッチングの浴としては、硫酸、塩酸、スルファミン酸などの酸性浴が、ピロリン酸、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、シアン浴などのアルカリ浴が上げられる。
これらの酸またはアルカリ系の溶液に必要により添加剤を加える。添加剤は化学エッチングに使用されているものと同様のもの、または通常光沢めっき液に使用する市販の添加剤等々が使用できる。
電解エッチング方法としては、粗化する銅箔を陽極とし、対極のカソード(銅が析出する側)を陰極とし銅箔表面をエッチング(溶解)し、元箔表面の粗化を行なう。
浴種・浴濃度などによって流す電流量・浴温は、一概にはいえないが、粗化の均一性及び生産性を考慮すると電流量は、電流密度が3A/dm〜70A/dmの範囲で処理することが好ましい。電流密度が3A/dm以下であると生産性も悪くまた均一な粗化ができない恐れがためである。また、70A/dm以上であると溶けすぎてしまうか、もしくは銅箔表面上に過電流を流しすぎて過剰なガス発生を引き起こし満足にエッチングできないことがあるためである。
エッチング粗化を行った表面に、更に粗化粒子を付着させるとピール強度がアップして好適である。この場合の粗化粒子の付着量は、ボイドを考慮すると150mg/dm以下であることが好ましい。150mg/dm以上付着させると低融点金属を含有する導電性ペーストを設ける際に低融点金属の拡散によりボイドや亀裂を発生する恐れがあり好ましくない。エッチングした表面処理箔上に付着する粗化粒子としては、Cu又はCuとMoの合金粒子、あるいはCuとNi、Co、Fe、Cr、V及びWの群から選ばれる少なくとも1種の元素を含んでいるものが好適である。
導電性ペーストに添加する低融点金属としては、金属単体の融点が460℃以下の金属であり、具体的にはZn、Sn、Pb、Bi、Inまたはそれらの金属が含有する合金が上げられる。
エッチング表面またはエッチング後に粗化粒子を付着させた表面に耐熱性及び防錆を目的にNi、Zn、Crおよび/またはクロメート被膜を設けるとよく、必要に応じシランカップリング処理または防錆処理+シランカップリングを施すことが好ましい。特に液晶ポリマー樹脂フィルム等はNi金属またはNi合金と化学結合しピール強度を高めるため、効果がある。
上記表面処理を行った表面粗化処理箔に、液晶ポリマーフィルム、ポリエーテルエーテルケトンフィルム等の樹脂基板に貫通孔を穿設し、該貫通孔に低融点金属を含有する導電性ペーストを充填した基板を貼り付けて積層基板を作成し、該積層基板を複数枚積層して積層回路基板を作成する。
以下に、本発明を実施形態に基づいて更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。
Ti板をバフ研磨にてRz=1.5μmとしたチタンドラムをカソードとして、それぞれのめっき浴・条件にて12μmの電解銅箔を製箔した。
この後、化学エッチングまたは電解エッチングで粗化処理を行った。
〔電解銅箔製箔〕
粒状晶結晶銅箔:元箔1
硫酸銅五水和物280g/L、硫酸80g/L、塩素イオン35ppmを含む硫酸酸性硫酸銅電解液に平均分子量3000の低分子量ゼラチン15ppm、ヒドロキシエチルセルロ−ス3ppm、3−メルカプト−1−プロパンスルホン酸ナトリウム1ppmを添加し、電解液温度40℃、流速0.2m/分、電流密度50A/dmの条件で、厚さ:12μm、エッチングする面の表面粗さRz:1.24μmの電解銅箔を製箔した。得られた銅箔は粒状晶をもち、エッチングする面から2μmまでの範囲(エッチング領域)の結晶粒径は平均で0.5μm、この範囲の結晶粒径1μm以上のものは12%であった。
柱状晶結晶銅箔:元箔2
電解液として、銅90g/L 、硫酸100g/L 、塩素イオン20ppm、加水分解したニカワ300ppmを含む電解液に更に加水分解前のニカワを2ppm添加したものを使用し、液温度55℃、電流密度は55A/dm の条件で、厚さ:12μm、表面粗さRz:2.1μmの柱状晶の電解銅箔を製箔した。
〔実施例1〕
元箔1を使用し、化学エッチングを行なった。
化学エッチングはエッチング液としてメック社製CZ8101を用い、スプレー式で行った。処理時間:1分、その後Ni:0.1mg/dm、Zn:0.1mg/dm、Cr:0.1mg/dmを付着し、最表層にシランカップリング剤を付着した。
上記で得られた表面粗化処理銅箔を液晶ポリマーフィルム及びポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムにプレスして貼り付け、ピール強度を確認した。
また、ボイドの確認は、表面粗化処理銅箔の表面処理を行った面に錫めっき(粗化処理面に拡散する低融点金属含有導電性ペーストの低融点金属100%に相当する)を行ない、これを320℃にて加熱して断面観察を行った。
〔実施例2〕
元箔2を使用し、化学エッチングを行なった。
化学エッチングはエッチング液としてメック社製CZ8101を用い、スプレー式で行った。処理時間:2分その後Ni0.1mg/dm、Zn0.1mg/dm、Cr0.1mg/dmを付着し、最表層にシランカップリング剤を付着した。上記で得られた粗化処理銅箔を液晶ポリマーフィルム及びポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムにプレスで貼り付けピール強度を確認した。
また、ボイドの確認は、表面粗化処理銅箔の表面処理を行った面に錫めっき(粗化処理面に拡散する低融点金属含有導電性ペーストの低融点金属100%に相当する)を行ない、これを320℃にて加熱して断面観察を行った。
〔実施例3〕
元箔1を使用し、電解エッチングを行なった。
エッチング液 硫酸100g/L、平均分子量3000の低分子量ゼラチン15ppm、ヒドロキシエチルセルロ−ス5ppm、3−メルカプト−1−プロパンスルホン酸ナトリウム1ppmを添加し、電流密度50A/dm、処理時間:15秒行い、その後Ni:0.1mg/dm、Zn:0.1mg/dm、Cr:0.1mg/dmを付着し、最表層にシランカップリング剤を付着した。上記で得られた粗化処理銅箔を液晶ポリマーフィルム及びポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムにプレスで貼り付けピール強度を確認した。
また、ボイドの確認は、表面粗化処理銅箔の表面処理を行った面に錫めっき(粗化処理面に拡散する低融点金属含有導電性ペーストの低融点金属100%に相当する)を行ない、これを320℃にて加熱して断面観察を行った。
〔実施例4〕
元箔1を150℃、5時間加熱処理した。加熱後の箔のエッチングする面から2μmまでの範囲(エッチング領域)の結晶粒径は、平均で0.6μm、この範囲の1μm以上の結晶粒は28%であった。この加熱処理箔に化学エッチングを施した。エッチング液としてメック社製CZ8101を用い、スプレー式で行った。処理時間は1分。その後Ni:0.1mg/dm Zn:0.1mg/dm、Cr:0.1mg/dmを付着し、最表層にシランカップリング剤を付着した。上記で得られた表面粗化処理銅箔を液晶ポリマーフィルム及びポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムにプレスで貼り付けピール強度を確認した。
また、ボイドの確認は、表面粗化処理銅箔の表面処理を行った面に錫めっき(粗化処理面に拡散する低融点金属含有導電性ペーストの低融点金属100%に相当する)を行ない、これを320℃にて加熱して断面観察を行った。
〔実施例5〕
元箔1を150℃、5時間加熱処理した。加熱後の箔のエッチングする面から2μmまでの範囲(エッチング領域)の結晶粒径は、平均で0.6μm、この範囲の1μm以上の結晶粒は28%であった。この加熱処理箔に電解エッチングを施した。エッチング液は硫酸100g/L、平均分子量3000の低分子量ゼラチン15ppm、ヒドロキシエチルセルロ−ス5ppm、3−メルカプト−1−プロパンスルホン酸ナトリウム1ppmを添加し、電流密度:50A/dm、処理時間:15秒行い、その後Ni:0.1mg/dm、Zn:0.1mg/dm、Cr:0.1mg/dmを付着し、最表層にシランカップリング剤を付着した。上記で得られた表面粗化処理銅箔を液晶ポリマーフィルム及びポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムにプレスで貼り付けピール強度を確認した。
また、ボイドの確認は、表面粗化処理銅箔の表面処理を行った面に錫めっき(粗化処理面に拡散する低融点金属含有導電性ペーストの低融点金属100%に相当する)を行ない、これを320℃にて加熱して断面観察を行った。
〔実施例6〕
元箔1を180℃、5時間加熱処理した。加熱後の箔のエッチングする面から2μmまでの範囲(エッチング領域)の結晶粒径は、平均で0.75μm、この範囲の1μm以上の結晶粒は35%であった。この加熱後の箔に電解エッチングを施した。エッチング液は硫酸100g/L、平均分子量3000の低分子量ゼラチン15ppm、ヒドロキシエチルセルロ−ス5ppm、3−メルカプト−1−プロパンスルホン酸ナトリウム1ppmを添加し、電流密度50A/dm、処理時間:17秒行い、更に下記めっき条件1、2により粗化量が75mg/dmになるように粗化処理を行った。
めっき条件1
硫酸銅(Cu金属として) 1〜 10g/dm
硫酸 30〜100g/dm
モリブデン酸アンモニウム(Mo金属として) 0.1〜5.0g/dm
電流密度 10〜60A/dm
通電時間 1秒〜45秒
浴温 20〜60℃
めっき条件2
硫酸銅(Cu金属として) 20〜70g/dm
硫酸 30〜100g/dm
電流密度 5〜45A/dm
通電時間 1秒〜1分
浴温 20℃〜60℃
粗化処理後、Ni:0.1mg/dm、Zn:0.1mg/dm、Cr:0.1mg/dmを付着し、最表層にシランカップリング剤を付着した。上記で得られた表面粗化処理銅箔を液晶ポリマーフィルム及びポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムにプレスで貼り付けピール強度を確認した。
また、ボイドの確認は、表面粗化処理銅箔の表面処理を行った面に錫めっき(粗化処理面に拡散する低融点金属含有導電性ペーストの低融点金属100%に相当する)を行ない、これを320℃にて加熱して断面観察を行った。
〔比較例1〕
元箔1上にNi:0.1mg/dm、Zn:0.1mg/dm、Cr:0.1mg/dmを付着し、最表層にシランカップリング剤を付着した。得られた粗化処理銅箔を液晶ポリマーフィルム及びポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムにプレスで貼り付けピール強度を確認した。
また、ボイドの確認は、表面粗化処理銅箔の表面処理を行った面に錫めっき(粗化処理面に拡散する低融点金属含有導電性ペーストの低融点金属100%に相当する)を行ない、これを320℃にて加熱して断面観察を行った。
〔比較例2〕
元箔2上にNi:0.1mg/dm、Zn:0.1mg/dm、Cr:0.1mg/dmを付着し、最表層にシランカップリング剤を付着した。得られた粗化処理銅箔を液晶ポリマーフィルム及びポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムにプレスで貼り付けピール強度を確認した。
また、ボイドの確認は、表面粗化処理銅箔の表面処理を行った面に錫めっき(粗化処理面に拡散する低融点金属含有導電性ペーストの低融点金属100%に相当する)を行ない、これを320℃にて加熱して断面観察を行った。
〔比較例3〕
硫酸銅五水和物350g/L、硫酸80g/L、塩素イオン35ppmを含む硫酸酸性硫酸銅電解液に平均分子量3000の低分子量ゼラチン15ppm、ヒドロキシエチルセルロ−ス3ppm、3−メルカプト−1−プロパンスルホン酸ナトリウム1ppmを添加し、電解液温度50℃、流速0.2m/分、電流密度20A/dmの条件で、厚さ:12μm、エッチングする面の表面粗さRz:1.24μmの電解銅箔は製箔した。得られた銅箔は粒状晶をもち、エッチングする面から2μmまでの範囲(エッチング領域)の結晶粒径は、平均で0.2μm、この範囲の1μm以上の結晶粒は5%であった。
化学エッチングはエッチング液としてメック社製CZ8101を用い、スプレー式で行った。処理時間:2分。その後Ni:0.1mg/dm、Zn:0.1mg/dm、Cr:0.1mg/dmを付着し、最表層にシランカップリング剤を付着した。得られた粗化処理銅箔を液晶ポリマーフィルム及びポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムにプレスで貼り付けピール強度を確認した。
また、ボイドの確認は、表面粗化処理銅箔の表面処理を行った面に錫めっき(粗化処理面に拡散する低融点金属含有導電性ペーストの低融点金属100%に相当する)を行ない、これを320℃にて加熱して断面観察を行った。
〔比較例4〕
硫酸銅五水和物350g/L、硫酸80g/L、塩素イオン35ppmを含む硫酸酸性硫酸銅電解液に平均分子量3000の低分子量ゼラチン15ppm、ヒドロキシエチルセルロ−ス3ppm、3−メルカプト−1−プロパンスルホン酸ナトリウム1ppmを添加し、電解液温度50℃、流速0.2m/分、電流密度20A/dmの条件で、厚:12μm、エッチングする面の表面粗さRz:1.24μmの電解銅箔は製箔した。得られた銅箔は粒状晶をもち、エッチングする面から2μmまでの範囲(エッチング領域)の結晶粒径は、平均で0.2μm、この範囲の1μm以上の結晶粒は5%であった。
電解エッチングは、エッチング液として硫酸100g/L、平均分子量3000の低分子量ゼラチン15ppm、ヒドロキシエチルセルロ−ス5ppm、3−メルカプト−1−プロパンスルホン酸ナトリウム1ppmを添加し、電流密度:50A/dm、処理時間:15秒行い、その後Ni:0.1mg/dm、Zn:0.1mg/dm、Cr:0.1mg/dmを付着し、最表層にシランカップリング剤を付着した。得られた粗化処理銅箔を液晶ポリマーフィルム及びポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムにプレスで貼り付けピール強度を確認した。
また、ボイドの確認は、表面粗化処理銅箔の表面処理を行った面に錫めっき(粗化処理面に拡散する低融点金属含有導電性ペーストの低融点金属100%に相当する)を行ない、これを320℃にて加熱して断面観察を行った。
〔比較例5〕
元箔1に、粗化粒子を189mg/dm付着させる粗化処理を行い、表面粗さRz2.3μmにした後、その後、Ni:0.1mg/dm、Zn:0.1mg/dm、Cr:0.1mg/dmを付着し、最表層にシランカップリング剤を付着した。得られた粗化処理銅箔を液晶ポリマーフィルム及びポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムにプレスで貼り付けピール強度を確認した。
また、ボイドの確認は、表面粗化処理銅箔の表面処理を行った面に錫めっき(粗化処理面に拡散する低融点金属含有導電性ペーストの低融点金属100%に相当する)を行ない、これを320℃にて加熱して断面観察を行った。
粗化処理銅箔のピール強度の評価
〔液晶ポリマー〕
実施例及び比較例で作成した表面粗化処理銅箔に、液晶ポリマーフィルムを積層し、280℃で一定圧力をかけ、10分間保持した後冷却して貼り付け、ピール強度を測定した。
〔ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルム〕
実施例及び比較例で作成した粗化処理銅箔に、ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルムを積層し、205℃で一定圧力をかけ、10分間保持した後冷却して貼り付け、ピール強度を測定した。
〔ピール強度の測定〕
この様にして得られた、フィルムと表面粗化処理箔とのピール強度を測定した。ピール強度の測定は、JIS・C6471に準じ、180度方向に引き剥がして行った。その結果を表1に示す。
〔低融点金属におけるボイド発生〕
各実施例と、実施例と同等のピール強度を有する比較例5につきボイドの発生状況を確認し、その結果を表1に示す。
Figure 0004593331
表1から明らかなように、本発明の積層回路基板はピール強度が十分で、ボイド、亀裂が発生せず、優れた積層回路基板を作成、提供することができる。一方、比較例5のように粗化粒子量が多い従来銅箔では、ピール強度は十分であるが、低融点金属の拡散によりボイド及び亀裂が見られる。
また、結晶粒の大きさがある一定の値を保ち、あるいは加熱処理により均一にした粒状晶銅箔は、ピール強度が強く、ファインパターンを形成する積層回路基板用銅箔として優れたものであり、かかる銅箔を使用することにより、優れた積層回路基板を提供することができる。
本発明によれば、低融点金属を含有した導電性ペーストを使用した積層回路基板において、銅箔と導電性ペーストとの間にボイドや亀裂の発生のない高品質のものを提供することができ、各種電子部品の回路基板の製造への利用の可能性がある。


Claims (6)

  1. 少なくともエッチングする方の表面が粒状晶である電解銅箔であって、粒状結晶のサイズが平均0.3μm以上であり、かつこのエッチングする面の表面粗さが0.1μm〜5μmの銅または銅合金元箔の前記表面を、エッチングによる粗化処理で高さ0.3μm以上の突起物が略均一に分布し、かつ、表面粗さRzが0.5〜10μmとした粗化処理銅箔と、樹脂基板に穿設した貫通孔に低融点金属を含有する導電性ペーストを充填した基板とを積層した積層回路基板。
  2. 前記粒状結晶が、1μm以上の結晶サイズのものが銅箔断面の10%以上を占めていることを特徴とする請求項1に記載の積層回路基板。
  3. 前記銅または銅合金元箔が、エッチングする面から4μmまでの深さでの平均結晶粒径が0.3μm以上25μm以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の積層回路基板。
  4. 前記粗化処理銅箔が、エッチングによる粗化処理で該粗化処理表面の25μm×25μmの視野内に高さ0.3μm以上の突起物が少なくとも4個以上存在するものであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の積層回路基板
  5. 少なくともエッチングする方の面が粒状晶であり、表面粗さが0.1μm〜5μmである銅または銅合金元箔を、50℃以上で下記の式1に示すLMP値が7000以上となるような加熱処理を施して、エッチングする方の表面から少なくとも深さ4μmまでの領域の平均粒径を0.3μm以上とした加熱処理元箔とし、該元箔表面を深さ4μmまでの領域以内をエッチングにより高さ0.3μm以上の突起物が略均一に分布し、表面粗さRzを0.5〜10μmとする粗化処理を施し、該粗化処理銅箔と、樹脂基板に穿設した貫通孔に低融点金属を含有する導電性ペーストを充填した基板とを積層する積層回路基板の製造方法。
    式1:LMP=(T+273)×(20+Logt)
    ここで、Tは温度(℃)、tは時間(Hr)である。
  6. 前記エッチングが電解エッチングであり、かつ、粗化処理する銅箔を陽極として電流密度が3A/dm 〜70A/dm の範囲で電解処理することを特徴とする請求項5に記載の積層回路基板の製造方法


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