JP5136383B2 - プリント配線板用圧延銅箔 - Google Patents
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Description
(1)前記粗化銅めっき層上にニッケルとコバルトが主成分である合金めっき層が形成され、前記合金めっき層上に亜鉛めっき層が形成され、前記亜鉛めっき層上にクロメート層が形成され、前記クロメート層上にシランカップリング層が形成されている。
(2)前記合金めっき層はニッケル付着量が2〜20μg/cm2でコバルト付着量がニッケル付着量とコバルト付着量の合計に対して40〜75mass%であり、前記亜鉛めっき層は亜鉛付着量が0.1〜1μg/cm2であり、前記クロメート層はクロム付着量が0.1〜1μg/cm2である。
(3)前記原箔の他方の表面上にニッケルとコバルトが主成分である合金めっき層が形成され、前記合金めっき層上に亜鉛めっき層が形成され、前記亜鉛めっき層上にクロメート層が形成されている。
(4)前記粗化銅めっき層の粗さは、1.18〜1.23μmである。
図2は、本発明に係るプリント配線板用圧延銅箔の構造の1例を示す断面模式図である。図2に示すように、プリント配線板用圧延銅箔10は、圧延銅箔の原箔1の一方の表面上に原箔1の表面粗さRz以上で該表面粗さRzの1.5倍以下の平均厚さを有する平滑銅めっき層2が形成され、平滑銅めっき層2上に粗化銅めっき層3が形成され、更に、ニッケルとコバルトが主成分である合金めっき層4、亜鉛めっき層5、クロメート層6、シランカップリング層7が形成された積層構造となっている。こちら側の面が非光沢面であり、プリント配線板の基材との接合面になる。
つぎに、本発明に係るプリント配線板用圧延銅箔の製造方法について説明する。なお、製造装置(例えば、圧延装置やめっき装置)に特段の制限は無い。
原箔1は、圧延銅箔の公知の製造方法によって製造することができる。原箔1の厚さ・表面粗さ等についても特段の限定は無い。
原箔1に対する各種の表面処理を行うに先立って、原箔1の表面を清浄化するために電解脱脂および酸洗処理を施しておくことは好ましい。電解脱脂および酸洗処理の条件の1例を次に示す。
−電解脱脂−
水酸化ナトリウム(NaOH):40 g/L
炭酸ナトリウム(Na2CO3):20 g/L
液温:40℃
電流密度:5A/dm2
処理時間:30 s
−酸洗処理−
硫酸(H2SO4):50 g/L
液温:25℃
処理時間:30 s
平滑銅めっき層2の形成は、電解めっき浴を用いて行うことができる。このとき、平滑銅めっき層2の平均厚さが原箔1の表面粗さRz以上で該表面粗さRzの1.5倍以下となるように制御する。例えば、原箔1の表面粗さRzは、原箔の厚さや製造条件にも依存するが、一般的に0.3〜1μm程度(JIS C6515準拠測定)である。その場合、平滑銅めっき層2の平均厚さは0.3〜1.5μmとすることが好ましい。なお、本工程はめっき浴の種類も限定するものではないが、環境面・コスト面などの観点から、一般的な硫酸銅−硫酸浴を用いることが好ましい。
硫酸銅五水和物(CuSO4・5H2O):100〜250 g/L
硫酸(H2SO4):50〜150 g/L
液温:30〜50℃
電流密度:1〜15 A/dm2
処理時間:原箔の表面粗さRzの値によって適宜調整
粗化銅めっき層3の形成は、めっき浴の限界電流密度付近の電流密度で処理する、いわゆるヤケめっきで行うことができる。めっき浴の組成および処理条件は広い範囲で選択可能であり特に限定されるものではないが、下記の範囲から選択されることは好ましい。また、粗化銅めっきの粒子形状を整えるために、添加剤として鉄成分等を添加することは好ましい。
硫酸銅五水和物(CuSO4・5H2O):80〜100 g/L
硫酸(H2SO4):100〜150 g/L
硫酸鉄七水和物(FeSO4・7H2O):10〜30 g/L
液温:20〜30℃
電流密度:30〜50 A/dm2
処理時間:3〜5s
硫酸銅五水和物(CuSO4・5H2O):200〜250 g/L
硫酸(H2SO4):50〜100 g/L
液温:30〜50℃
電流密度:5〜20 A/dm2
処理時間:5〜10 s
上述の粗化銅めっき層3を形成した後に、合金めっき層4を形成する。合金めっき層4は、ニッケルとコバルトを主成分とする合金めっき層であり、プリント配線板の製造工程における熱処理において粗化銅めっき層3の銅原子が基材の方向に拡散することを防止する、いわゆる拡散バリア層としての機能を有している。合金のめっき浴を用いて、ニッケル付着量が2〜20μg/cm2、コバルト付着量がニッケル付着量とコバルト付着量の合計に対して40〜75 mass%となるように制御する。
硫酸ニッケル六水和物(NiSO4・6H2O):150〜200 g/L
硫酸コバルト七水和物(CoSO4・7H2O):20〜30 g/L
クエン酸一水和物(C6H8O7・H2O):10〜20 g/L
pH:3.0〜4.0(例えば、硫酸酸性)
液温:35〜45℃
電流密度:0.5〜2A/dm2
処理時間:2〜10 s
上述の合金めっき層4を形成した後に、亜鉛めっき層5を形成する。亜鉛めっき層5は、次工程のクロメート層6の形成を促進させるとともに、銅箔の防錆層としての機能を有している。形成される亜鉛めっき層5は、亜鉛付着量が0.1〜1μg/cm2であることが望ましい。亜鉛付着量が0.1μg/cm2未満では、防錆層としての性能が低下するとともにクロメート層6の付着量(クロム付着量)を制御することが困難になる。亜鉛付着量が1μg/cm2よりも多くなると、酸溶液等に対する耐薬品性が低下して侵食(溶出)が起こり、結果としてピール強度が劣化することから好ましくない。
硫酸亜鉛七水和物(ZnSO4・7H2O):80〜100 g/L
クエン酸三ナトリウム二水和物(Na3(C6H5O7)・2H2O):15〜25 g/L
pH:3.0〜4.0(例えば、硫酸酸性)
液温:15〜25℃
電流密度:0.1〜2A/dm2
処理時間:2〜5s
上述の亜鉛めっき層5を形成した後に、クロメート層6を形成する。クロメート処理を施すことにより、亜鉛めっき層5の防錆・耐食性を補強することができるとともに、耐変色性を付与することもできる。クロメート層6の形成は、6価クロムイオンとフッ化物イオンを実質的に含まない3価クロメート化成処理液に浸漬することによって行われる。形成されるクロメート皮膜は、クロム付着量が0.1〜1μg/cm2であることが望ましい。クロム付着量が0.1μg/cm2未満では、防錆層としての性能が低下する。クロム付着量が1μg/cm2よりも多くなると、クロメート層自体が厚く脆弱になり、結果としてピール強度が劣化することから好ましくない。
硫酸クロム(III)九水和物(Cr2(SO4)3・9H2O):0.05〜0.25 g/L
硝酸(HNO3):2〜20 g/L
pH:3.0〜4.0
液温:20〜30℃
処理時間:2〜10 s
上述のクロメート層6を形成した後に、シランカップリング層7を形成する。シランカップリング層7は、プリント配線板用基材との接着力を向上させる接合強化層としての機能を有する。シランカップリング層7の形成は、シランカップリング剤水溶液を用い、それを上記表面処理銅箔の表面に吸着させることにより行う。シランカップリング剤を吸着させる方法は特に限定されず、浸漬、噴霧、シャワーリングなどによって行えばよい。
上述のシランカップリング層7を形成した後に、プリント配線板用基材との接合を行うことでプリント配線板を製造することができる。プリント配線板用圧延銅箔と基材とを接合させる方法としては、ラミネート法(樹脂フィルムを張り合わせる手法)やキャスティング法(樹脂の前駆体を主成分とするワニスを塗布・硬化する手法)などの技術を用いることができる。ラミネート法で使用されるポリイミドフィルムは市販のものでよい。例えば、ユーピレックス(登録商標、宇部興産株式会社製)や、カプトン(登録商標、東レ・デュポン株式会社製)などを用いることができる。
原箔として厚さ15.5μmの圧延銅箔(無酸素銅、JIS H3100 C1020)を用意した。この原箔に対し、JIS C6515に準拠した条件で表面粗さを測定した。なお、測定条件は、蝕針の曲率半径が2μm、測定力が0.75 mN、走査速度が0.2 m/s、測定長さが4mm、カットオフ値が0.8 mmである。測定の結果、原箔の表面粗さRzは0.74μmであった。
実施例1のプリント配線板用圧延銅箔に比して、平滑銅めっき層の平均厚さのみが異なる試料を作製した。実施例2は平滑銅めっき層の平均厚さが0.85μm(表面粗さRzの約1.1倍)、実施例3は平滑銅めっき層の平均厚さが0.95μm(表面粗さRzの約1.3倍)、実施例4は平滑銅めっき層の平均厚さが1.1μm(表面粗さRzの約1.5倍)、比較例1は平滑銅めっき層の平均厚さが0μm(平滑銅めっき層を形成せず)、比較例2は平滑銅めっき層の平均厚さが0.20μm(表面粗さRzの約0.27倍)、比較例3は平滑銅めっき層の平均厚さが0.40μm(表面粗さRzの約0.54倍)、比較例4は平滑銅めっき層の平均厚さが0.65μm(表面粗さRzの約0.88倍)、比較例5は平滑銅めっき層の平均厚さが1.6μm(表面粗さRzの約2.2倍)となるように作製した。
上述のように作製したプリント配線板用圧延銅箔の各試料(実施例1〜4および比較例1〜5)に対し、下記の項目についてそれぞれ評価した。
(1)粗化銅めっき層における異常析出の発生率
粗化めっき層まで形成したプリント配線板用圧延銅箔に対し、実体顕微鏡を用いて40倍の倍率で粗化めっき層表面を観察し、異常析出の発生率(1mm2あたりの発生個数)を評価した。
(2)粗化面側の表面粗さ
粗化めっき層まで形成したプリント配線板用圧延銅箔に対し、粗化面側の表面粗さについてJIS C6515に準拠した方法で表面粗さRzを測定した。なお、測定条件は、蝕針の曲率半径が2μm、測定力が0.75 mN、走査速度が0.2 m/s、測定長さが4mm、カットオフ値が0.8 mmである。
(3)常態ピール強度
プリント配線板用基材としてFR−4基材(JIS C6480におけるGE4F)を用い、上記プリント配線板用圧延銅箔と温間プレス(170℃×1時間、面圧:0.4 MPa)により接合して常態ピール強度測定用の試料を作製した。次に、JIS C6481「プリント配線板用銅貼積層板試験方法」の5.7の記載に従って常態ピール強度を測定した。なお、測定した銅箔幅は1mmとした。
(4)屈曲特性
平滑銅めっき層まで形成したプリント配線板用圧延銅箔に対し、焼鈍(170℃で1時間保持)を施した後、屈曲特性の評価を行った。屈曲特性としては、屈曲寿命回数(屈曲部が破断するまでの回数)が1.5×106以上だったものを「良」、1.5×106未満だったものを「劣」として評価した。なお、測定条件は、摺動屈曲試験装置として信越エンジニアリング株式会社製、型式:SEK−31B2Sを用い、R=2.5 mm、振幅ストローク=10 mm、周波数=25 Hz(振幅速度=1500回/分)、試料幅=12.5 mm、試料長さ=220 mm、試料片の長手方向が圧延方向となる条件とした。
5,5’…亜鉛めっき層、6,6’…クロメート層、7…シランカップリング層、
10…プリント配線板用圧延銅箔。
Claims (5)
- 銅または銅合金からなる原箔の両面にそれぞれ複数の被覆層を有するプリント配線板用圧延銅箔であって、
前記原箔の一方の表面上に、前記原箔の表面粗さRz以上で前記表面粗さRzの1.5倍以下であるとともに、0.74〜1.1μmを満たす平均厚さを有する平滑めっき層が形成され、
前記平滑めっき層上に粗化銅めっき層が形成されていることを特徴とするプリント配線板用圧延銅箔。 - 請求項1に記載のプリント配線板用圧延銅箔において、
前記粗化銅めっき層上にニッケルとコバルトが主成分である合金めっき層が形成され、
前記合金めっき層上に亜鉛めっき層が形成され、
前記亜鉛めっき層上にクロメート層が形成され、
前記クロメート層上にシランカップリング層が形成されていることを特徴とするプリント配線板用圧延銅箔。 - 請求項2に記載のプリント配線板用圧延銅箔において、
前記合金めっき層はニッケル付着量が2〜20μg/cm2でコバルト付着量がニッケル付着量とコバルト付着量の合計に対して40〜75mass%であり、
前記亜鉛めっき層は亜鉛付着量が0.1〜1μg/cm2であり、
前記クロメート層はクロム付着量が0.1〜1μg/cm2であることを特徴とするプリント配線板用圧延銅箔。 - 請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のプリント配線板用圧延銅箔において、
前記原箔の他方の表面上にニッケルとコバルトが主成分である合金めっき層が形成され、
前記合金めっき層上に亜鉛めっき層が形成され、
前記亜鉛めっき層上にクロメート層が形成されていることを特徴とするプリント配線板用圧延銅箔。 - 請求項1乃至4のいずれかに記載のプリント配線板用圧延銅箔であって、
前記粗化銅めっき層の粗さは、1.18〜1.23μmであることを特徴とするプリント配線板用圧延銅箔。
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