JP5043154B2

JP5043154B2 - 電子回路用銅箔及び電子回路の形成方法

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Publication number: JP5043154B2
Application number: JP2010131709A
Authority: JP
Inventors: 賢吾米沢; 勝坂本
Original assignee: JX Nippon Mining and Metals Corp
Current assignee: JX Nippon Mining and Metals Corp
Priority date: 2010-06-09
Filing date: 2010-06-09
Publication date: 2012-10-10
Anticipated expiration: 2020-12-05
Also published as: JP2010251777A

Description

本発明は、エッチングにより回路形成を行う電子回路用銅箔及び電子回路の形成方法に関する。

電子・電気機器に印刷回路用銅箔が広く使用されているが、この印刷回路用銅箔は、一般に合成樹脂ボードやフイルム等の基材に接着剤を介して、あるいは接着剤を用いずに高温高圧下で接着して銅張り積層板を製造し、その後、目的とする回路を形成するためにレジスト塗布及び露光工程により回路を印刷し、さらに銅箔の不要部分を除去するエッチング処理を経、またさらに各種の素子が半田付けされてエレクトロデバイス用の印刷回路が形成されている。

このような印刷回路に使用する銅箔は、その製造方法の種類の違いにより電解銅箔及び圧延銅箔に大別されるが、いずれも印刷回路板の種類や品質要求に応じて使用されている。
これらの銅箔は、樹脂基材と接着される面と非接着面があり、それぞれ特殊な表面処理（トリート処理）が施されている。また、多層プリント配線板の内層に使用する銅箔のように両面に樹脂との接着機能をもつようにされる（ダブルトリート処理）場合もある。
電解銅箔は一般に回転ドラムに銅を電着させ、それを連続的に剥がして銅箔を製造しているが、この製造時点で回転ドラムに接触する面は光沢面で、その反対側の面は多数の凹凸を有している（粗面）。しかし、このような粗面でも樹脂基板との接着性を一層向上させるために、０．２〜３μｍ程度の銅粒子を付着させるのが一般的である。
さらに、このような凹凸を増強した上に銅粒子の脱落を防止するために薄いめっき層を形成する場合もある。これらの一連の工程を粗化処理と呼んでいる。このような粗化処理は、電解銅箔に限らず圧延銅箔でも要求されることであり、同様な粗化処理が圧延銅箔においても実施されている。

以上のような銅箔を使用してホットプレス法や連続法により銅張り積層板が製造される。この積層板は、例えばホットプレス法を例にとると、エポキシ樹脂の合成、紙基材へのフェノール樹脂の含浸、乾燥を行ってプリプレグを製造し、さらにこのプリプレグと銅箔を組合せプレス機により熱圧成形を行う等の工程を経て製造されている。
このようにして製造された銅張り積層板は、目的とする回路を形成するためにレジスト塗布及び露光工程により回路を印刷し、さらに銅箔の不要部分を除去するエッチング処理を経るが、ここで大きな問題が発生した。

それは、図２に示すようにエッチング後の銅箔回路の銅部分２が末広がりにエッチングされる（ダレを発生する）ことである。図２において符号３はレジスト、符号４は樹脂基板を示す。エッチングが十分でなく、このようなダレが発生した場合には、樹脂基板近傍で銅回路が短絡し不良品となる場合もある。
このような末広がりのエッチング不良を防止するために、図３に示すようにエッチング時間を延長してエッチングをより高める方法を採用した。
しかし、この場合は図３の符号５に示すように、銅回路の側面が極端に狭くなり、回路設計上目的とする均一な線幅（回路幅）が得られず、特にその部分（細線化された部分）で発熱し、場合によっては断線するという問題が発生した。
最近では電子回路のファインパターン化が要求されているが、このようなエッチング不良による問題がより強く現れ、回路形成上大きな問題となっている。

以上から、銅箔の上に、該銅箔よりもエッチング速度が遅い金属であるニッケル又はニッケル合金を、３５μｍ銅箔の上に厚く（銅箔の厚さの１〜２０％の範囲で）形成し、これによりサイドエッチングを抑制する提案がなされている（特許文献１参照）。この場合のニッケル又はニッケル合金層は０．３５〜７μｍの範囲でエッチングに要する時間が大となり、またサイドエッチのバランスが取れなくなるという問題が予想された。
下記特許文献２には、銅箔をエッチングする際に、塩化第二鉄溶液でエッチングする技術が、特許文献３には、厚さ１０００〜１００００Å（１００〜１０００μｍ）の銅箔に、厚さ１０〜３００Å（１〜３０μ）のニッケルの被覆層を形成して腐食を抑制する技術が開示されている。しかし、これらは断片的技術であり、また皮膜の膨大な厚さは電子回路のファインパターン化に適合しない厚さである。したがって、従来の問題は未解決で残っているのが現状である。

特開平６−８１１７２号公報特開平７−２９７５４４号公報特開２０００−２６９６１９号公報

本発明は、銅張り積層板の銅箔をエッチングにより回路形成を行うに際し、エッチングによるダレを防止し、目的とする回路幅の均一な回路を形成できる電子回路用銅箔及びそのための電子回路の形成方法を課題とする。

本発明者らは、銅箔の厚み方向のエッチング速度を制御することにより、ダレのない回路幅の均一な回路を形成できるとの知見を得た。
本発明はこの知見に基づいて、
１エッチングにより回路形成を行う電子回路用銅箔において、エッチング面側に銅よりエッチングレートの遅い金属又は合金層を形成したことを特徴とする電子回路用銅箔
２銅張り積層板であることを特徴とする上記１記載の電子回路用銅箔
３銅よりエッチングレートの遅い金属又は合金層がコバルト、ニッケル又はこれらの合金層であることを特徴とする上記１又は２記載の電子回路用銅箔
４１００〜１００００μｇ／ｄｍ^２の金属又は合金層を形成することを特徴とする上記１〜３記載の電子回路用銅箔
５銅箔のエッチング側面の傾斜角度が、８０〜９５度の範囲にあることを特徴とする上記１〜４のそれぞれに記載の電子回路用銅箔
６銅箔のエッチング側面の傾斜角度が、８５〜９０度の範囲にあることを特徴とする上記１〜４のそれぞれに記載の電子回路用銅箔、を提供する。

さらに、また
７銅張り積層板の銅箔をエッチングし電子回路を形成する方法において、銅箔のエッチング面側に銅よりエッチングレートの遅い金属又は合金層を形成した後、塩化第二銅水溶液を用いて該銅箔をエッチングし、回路を形成することを特徴とする電子回路の形成方法
８銅よりエッチングレートの遅い金属又は合金層がコバルト、ニッケル又はこれらの合金層であることを特徴とする上記７記載の電子回路の形成方法
９１００〜１００００μｇ／ｄｍ^２の金属又は合金層を形成することを特徴とする上記７又は８記載の電子回路の形成方法
１０銅箔のエッチング側面の傾斜角度が、８０〜９５度の範囲にあることを特徴とする上記７〜９のそれぞれに記載の電子回路の形成方法
１１銅箔のエッチング側面の傾斜角度が、８５〜９０度の範囲にあることを特徴とする上記７〜９のそれぞれに記載の電子回路の形成方法、を提供するものである。

本発明は、銅張り積層板の銅箔をエッチングにより回路形成を行うに際し、銅箔の厚み方向のエッチング速度を制御することにより、ダレのない回路幅の均一な回路を形成できるという優れた効果を有する。

本発明の実施例で得られた良好な矩形の銅箔回路が形成された様子を示す説明図である。比較例２に示すようなダレが大きく、台形状の不良な銅箔回路が形成された様子を示す説明図である。エッチング速度を高めた例であり、エッチングが強すぎて銅箔回路が細くなり、不良な回路が形成された様子を示す説明図である。

本発明は、エッチングにより回路形成を行う電子回路用銅箔のエッチング面側に、銅よりエッチングレートの遅い金属又は合金層を形成し、銅張り積層板とする。この銅箔は、電解銅箔及び圧延銅箔のいずれにも適用できる。また、粗化面（Ｍ面）又は光沢面（Ｓ面）にも同様に適用できる。
圧延銅箔の中には高純度銅箔又は強度を向上させた合金銅箔も存在するが、本件発明はこれらの銅箔の全てを包含する。
銅よりエッチングレートの遅い金属又は合金層を形成する材料としては、コバルト、ニッケル又はこれらの合金が使用できるが、特にコバルト、ニッケル又はこれらの合金が好適である。合金層としては、Ｃｏ−Ｐ、Ｎｉ−Ｐ、Ｃｏ−Ｎｉ、Ｃｏ−Ｚｎ、Ｎｉ−Ｚｎが使用できる。

コバルト又はニッケル等のエッチングを抑制する金属又は合金は、図１の符号１示すように銅箔１上のレジスト部分３に近い位置にあり、レジスト３側の銅箔１のエッチング速度は、このコバルト、ニッケル等の層７により抑制され、逆にコバルト、ニッケル等の層から遠ざかるに従いエッチングは通常の速度で進行する。
これによって、銅回路の側面６のレジスト３側から樹脂基板４側に向かってほぼ垂直にエッチングが進行し、矩形の銅箔回路が形成される。

コバルト又はニッケル等の銅よりエッチングレートの遅い金属又は合金層の厚さは、１００〜１００００μｇ／ｄｍ^２とするのが良い。１００μｇ／ｄｍ^２未満であると、銅箔の厚み方向のエッチング速度を効果的に制御することができず、ダレのない回路幅の均一な回路を形成することが難しくなる。また、１００００μｇ／ｄｍ^２を超えると、レジスト側のエッチングが抑制され過ぎて銅箔回路のエッチング部がいびつになるので好ましくない。

下記に好適なめっき条件の例を示す。
（コバルトめっき）
Ｃｏ：１〜２０ｇ／Ｌ
ｐＨ：１〜４
温度：常温〜６０°Ｃ
電流密度Ｄｋ：１〜１５Ａ／ｄｍ^２
時間：１〜１０秒

（ニッケルめっき）
Ｎｉ：１〜２０ｇ／Ｌ
ｐＨ：１〜４
温度：常温〜６０°Ｃ
電流密度Ｄｋ：１〜１５Ａ／ｄｍ^２
時間：１〜１０秒

（Ｃｏ−Ｎｉ合金めっき）
Ｃｏ：１〜２０ｇ／Ｌ
Ｎｉ：１〜２０ｇ／Ｌ
温度：常温〜６０°Ｃ
電流密度Ｄｋ：１〜１５Ａ／ｄｍ^２
時間：１〜１０秒

銅張り積層板の銅箔のエッチングに際しては、銅箔のエッチング面側に銅よりエッチングレートの遅い金属又は合金層を形成した後、塩化第二銅水溶液を用いて該銅箔をエッチングする。
上記の条件でエッチングすることにより、銅箔回路のエッチング側面と樹脂基板との間の傾斜角度が８０〜９５度の範囲にすることができる。特に望ましい傾斜角度は８５〜９０度の範囲である。これによって、ダレのない矩形のエッチング回路が形成できる。

次に、本発明の実施例、参考例及び比較例について説明する。なお、本実施例はあくまで１例であり、この例に制限されるものではない。すなわち、本発明の技術思想の範囲内で、実施例以外の態様あるいは変形を全て包含するものである。

（参考例１）
１２μｍ電解銅箔の光沢（Ｓ）面に、コバルトめっきを施した。
めっき条件は次の通りである。
Ｃｏ：１０ｇ／Ｌ
ｐＨ：２．５
温度：５０°Ｃ
電流密度Ｄｋ：５Ａ／ｄｍ^２
時間：２秒

このコバルトめっき層の厚さは２５００μｇ／ｄｍ^２であった。
このコバルトめっき層を設けた銅箔をエッチング側とし、樹脂基板に接着して銅張り積層板とした。その後、レジスト塗布及び露光工程により１０本の回路を印刷し、さらに銅箔の不要部分を除去するエッチング処理を実施した。
エッチング液は塩化第二銅水溶液を用いた。エッチング条件は次の通りである。
水溶液組成：ＣｕＣｌ_２、ＣｕＯ、ＨＣｌ（３．５Ｍ／Ｌ）
Ｓ．Ｇ．（比重）：１．２６
温度：５０°Ｃ
搬送スピード：０．７７ｍ／ｍｉｎ（槽長７７０ｍｍ）
上面回路幅：０．２２２ｍｍ

これによって、図１に示すように銅回路の側面６のレジスト３側から樹脂基板４側に向かってほぼ垂直にエッチングが進行し、矩形の銅箔回路が形成された。
次に、エッチングした銅箔の傾斜角度を測定した（なお、この測定値は、エッチング回路１０の平均値である）。その結果左傾斜角９１．８度であり、右傾斜角８９．４°であり、ほぼ矩形の銅箔回路が形成され、極めて良好なエッチング回路が得られた。

（実施例１）
１２μｍ電解銅箔の粗化（Ｍ）面に、ニッケルめっきを施した。
めっき条件は次の通りである。
Ｎｉ：１０ｇ／Ｌ
ｐＨ：２．５
温度：５０°Ｃ
電流密度Ｄｋ：５Ａ／ｄｍ^２
時間：８秒

このニッケルめっき層の厚さは６６００μｇ／ｄｍ^２であった。
このニッケルめっき層を設けた銅箔をエッチング側として樹脂基板に接着し、銅張り積層板とした。その後、レジスト塗布及び露光工程により１０本の回路を印刷し、さらに銅箔の不要部分を除去するエッチング処理を実施した。
エッチング液は塩化第二銅水溶液を用いた。エッチング条件は次の通りである。
水溶液組成：ＣｕＣｌ_２、ＣｕＯ、ＨＣｌ（３．５Ｍ／Ｌ）
Ｓ．Ｇ．（比重）：１．２６
温度：５０°Ｃ
搬送スピード：０．７７ｍ／ｍｉｎ（槽長７７０ｍｍ）
上面回路幅：０．２３２ｍｍ

これによって、図１に示すように銅回路の側面６のレジスト３側から樹脂基板４側に向かってほぼ垂直にエッチングが進行し、矩形の銅箔回路が形成された。
次に、エッチングした銅箔の傾斜角度を測定した（なお、この測定値は、エッチング回路１０の平均値である）。その結果左傾斜角８１．５度であり、右傾斜角８２．５°であり、図１に示すような、ほぼ矩形の銅箔回路が形成され、良好なエッチング回路が得られた。

（比較例１）
１２μｍ電解銅箔の光沢（Ｓ）面に、コバルトめっきを施した。
めっき条件は次の通りである。
Ｃｏ：１０ｇ／Ｌ
ｐＨ：２．５
温度：５０°Ｃ
電流密度Ｄｋ：５Ａ／ｄｍ^２
時間：１４秒

このコバルトめっき層の厚さは１３０００μｇ／ｄｍ^２であった。
このコバルトめっき層を設けた銅箔をエッチング面側として樹脂基板に接着し、エッチング側とし、銅張り積層板とした。その後、レジスト塗布及び露光工程により１０本の回路を印刷し、さらに銅箔の不要部分を除去するエッチング処理を実施した。

エッチング液は塩化第二銅水溶液を用いた。エッチング条件は次の通りである。
水溶液組成：ＣｕＣｌ_２、ＣｕＯ、ＨＣｌ（３．５Ｍ／Ｌ）
Ｓ．Ｇ．（比重）：１．２６
温度：５０°Ｃ
搬送スピード：０．７７ｍ／ｍｉｎ（槽長７７０ｍｍ）
上面回路幅：０．２２０ｍｍ

次に、エッチングした銅箔の傾斜角度を測定した（なお、この測定値は、エッチング回路１０の平均値である）。その結果左傾斜角１０１．３度であり、右傾斜角１０８．０°であり、図３に示すような、レジスト側に比べて樹脂基板側が過度にエッチングされ、逆台形状の銅箔回路が形成され、エッチング不良の回路が形成された。

（比較例２）
１２μｍ電解銅箔を、粗化（Ｍ）面側をエッチング面として、樹脂基板に接着して銅張り積層板とした後、レジスト塗布及び露光工程により１０本の回路を印刷し、さらに銅箔の不要部分を除去するエッチング処理を実施した。
エッチング液は塩化第二銅水溶液を用いた。エッチング条件は次の通りである。
水溶液組成：ＣｕＣｌ_２、ＣｕＯ、ＨＣｌ（３．５Ｍ／Ｌ）
Ｓ．Ｇ．（比重）：１．２６
温度：５０°Ｃ
搬送スピード：０．７７ｍ／ｍｉｎ（槽長７７０ｍｍ）
上面回路幅：０．２３３ｍｍ

次に、エッチングした銅箔の傾斜角度を測定した（なお、この測定値は、エッチング回路１０の平均値である）。その結果、左傾斜角７３．５度であり、右傾斜角７６．３°であり、図２に示すような、ダレが大きく台形状の銅箔回路が形成され、エッチング不良であった。

以上の結果を表１に示す。
表１から明らかなように、１００〜１００００μｇ／ｄｍ^２の範囲にあるコバルトめっき及びニッケルめっきは、ほぼ矩形の銅箔回路が形成され、極めて良好なエッチング回路が得られた。特にコバルトめっき層は少量でも優れたエッチング性が得られた。
これに対して、めっき層を設けていないものは、ダレが大きく台形状の銅箔回路が形成され、エッチング不良であった。また、逆にめっき層が多すぎると、レジスト側に比べて樹脂基板側が過度にエッチングされ、逆台形状の銅箔回路が形成されて、エッチング不良の回路が形成された。

以上の実施例、参考例及び比較例以外に、多くの実験を繰り返し行ったところ、１００〜１００００μｇ／ｄｍ^２の金属又は合金層を形成することが望ましいことが分かった。
実施例では、コバルト層及びニッケル層を形成した場合について説明したが、これらの合金層でも同様な効果があることを確認した。しかし、合金めっきに比べ，コバルトめっき及びニッケルめっきの単独層はめっき液及びめっき条件の管理が容易なので、めっき処理操作上より効果的である。

本発明は、銅張り積層板の銅箔をエッチングにより回路形成を行うに際し、銅箔の厚み方向のエッチング速度を制御することにより、ダレのない回路幅の均一な回路を形成できるという優れた効果を有するので、回路幅の均一な回路を形成できる電子回路用銅箔として有用である。

１：銅箔
２：ダレが発生した銅箔エッチング面
３：レジスト
４：樹脂基板
５：過度にエッチングされた銅箔エッチング面
６：基板に対してほぼ垂直である銅箔エッチング面
７：コバルト又はニッケル等の金属又は合金層

Claims

エッチングにより回路形成を行う電子回路用銅箔であって、銅箔（但し、厚さが３５μｍ以上の銅箔を除く）のエッチング面側にニッケルめっき又はニッケル合金めっき層を、１００〜６６００μｇ／ｄｍ^２形成したことを特徴とする電子回路用銅箔。
銅張り積層板であることを特徴とする請求項１記載の電子回路用銅箔。
銅張り積層板の銅箔をエッチングし電子回路を形成する方法であって、銅箔（但し、厚さが３５μｍ以上の銅箔を除く）のエッチング面側にニッケルめっき又はニッケル合金めっき層を１００〜６６００μｇ／ｄｍ^２形成した後、塩化第二銅水溶液を用いて該銅箔をエッチングし、回路を形成することを特徴とする電子回路の形成方法。