JP5461888B2 - 2層銅張積層板の製造方法及び2層銅張積層板 - Google Patents
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Description
なお、上記2層銅張積層板において、接合強度を増すために薄い中間層を形成すること、さらに最上層に防錆層形成することを包含するが、これを含めてポリイミドフィルムと銅層の「2層銅張積層板」と呼称することとする。
2層CCL材はポリイミドフィルム(PI)上に、スパッタリングによりサブミクロン程度の銅層を形成した後、硫酸銅メッキ処理により銅層を形成したものである。基本発明は、下記特許文献1に記載されている。
しかしながら、回路のファインピッチ化が進行したことにより、回路幅が狭くなり、強度が低下するという問題が生じた。この結果、アウターリード部の断線が発生するという問題を生じた。
このため、上記銅層の上に、さらに防錆層としてベンゾトリアゾール層を形成してみた。しかしこの場合、上記のように2層CCL材料を熱処理すると、防錆層のベンゾトリアゾール層が劣化し、同様に酸化変色するという問題が生じ、根本的な解決策とは言えなかった。
また、Cr及び/又はCr酸化物の代替層として、前記Zn及び/又はZn酸化物を加えた層、さらには前記、Cr及び/又はCr酸化物からなる層との複合層又は混合層でも、同様の防錆効果が得られることとの知見を得た。
(1)ポリイミドフィルム上にスパッタリングによりNi、Co、Crから選択した1種の金属層又はこれら2種以上の金属からなる合金層を形成し、さらにこの金属層又は合金層の上にスパッタリング又はメッキにより銅層を形成した2層銅張積層板であって、さらにこの銅層の上に、Cr及び/又はCr酸化物からなる層を備えていることを特徴とする2層銅張積層板。
(4)銅層の表面粗さ(Rz)が0.1μm以上、0.9μm以下である上記(1)〜(3)のいずれか一項に記載の2層銅張積層板。
(5)Cr付着量が、Cr量換算で11.5μg/dm2以上、40.0μg/dm2以下であることを特徴とする上記(1)〜(4)のいずれか一項に記載の2層銅張積層板。
(6)Zn付着量が、Zn量換算で1000μg/dm2以下であることを特徴とする上記(2)〜(5)のいずれか一項に記載の2層銅張積層板。
まず、真空チャンバー内でポリイミドフィルム表面をプラズマ処理により活性化させた後、スパッタリングによりNi、Co、Crの単独金属層又はこれらの2以上の金属からなる合金層、例えばNiCr層(20%Cr)を10〜30nm付着させる。
この層は、一般にタイコート層と呼ばれているものである。ポリイミドフィルム表面のプラズマ処理及びタイコート層は接着性を向上させる上で有効な手段である。
次に、銅シード層を用いてメッキ処理を行う。メッキ処理は、例えば硫酸銅を用いた電気メッキにより行うことができる。メッキ時の電流密度、メッキ時間、電解液温度の調整により、メッキの厚さは任意に調節することができる。これにより、ポリイミドフィルムと銅層の2層銅張積層板を得ることができる。上記のように、銅のシード層が形成されているので、電気メッキが可能となる。
すなわち、1分子中に1個以上のエポキシ基を有する化合物とアミン化合物とを付加反応させることにより得られる下記一般式(2)で記載される特定骨格を有するアミン化合物と有機硫黄化合物を添加剤として含む銅電解液を使用することができる。
(下記、一般式中(2)中、R1及びR2はヒドロキシアルキル基、エーテル基、芳香族基、芳香族置換アルキル基、不飽和炭化水素基、アルキル基からなる一群から選ばれるものであり、Aはエポキシ化合物残基を、nは1以上の整数を表す。)
(下記一般式(3)〜(10)式中、R1及びR2はヒドロキシアルキル基、エーテル基、芳香族基、芳香族置換アルキル基、不飽和炭化水素基、アルキル基からなる一群から選ばれるものである。)
X−R1−(S)n−R2−YO3Z1 (11)
R4−S−R3−SO3Z2 (12)
(一般式(11)及び(12)中、R1、R2及びR3は、炭素数1〜8のアルキレン基であり、R4は水素及び下記一般式(13)[化11]からなる一群から選ばれるものであり、一般式(13)におけるXは水素、スルホン酸基、ホスホン酸基、スルホン酸又はホスホン酸のアルカリ金属塩基又はアンモニウム塩基からなる群から選ばれるものであり、Yは硫黄又は燐のいずれかであり、Z1及びZ2は水素、ナトリウム、カリウムのいずれかであり、nは2又は3である。)
JIS C6471に基づく耐屈折性試験の試験条件は、次の通りである。
R=0.38、荷重500gf、折り曲げ角度:135°±5°、175cpm(毎分175回の割合の折り曲げ)、L/Sが1mmの耐折製試験片を使用、
破断するまでの回数を、耐折性とする。
この回路形成法は、通常行われている方法であり、他の手法を行っても良い。
(液組成)
塩化第二銅溶液(CuCl2)、酸化銅(CuO)
塩酸(HCl):3.50mol/L(0〜6mol/Lの範囲で調整)
過酸化水素(H2O2):30.0Cap(0〜99.9Capの範囲で調整)
この酸化膜は、温度、湿度、時間により変動するが、銅の表面に大なり小なり酸化膜が形成されると、かかる銅表面が接点となる場合には導電性に影響を与え、その上にメッキするような場合には、メッキの付着性を低下させるという問題を有するものである。
また、上記から、銅層の上に、パッタリング又はメッキによりCr及び/又はCr酸化物とZn及び/又はZn酸化物との複合層又は混合層を形成することも、当然に可能であることは容易に理解されるべきものであり、本願発明はこれらを包含するものである。
11.5μg/dm2未満でも、それなりの効果があるのであるが、2層銅張積層板の熱処理の条件、すなわち温度、湿度、時間により、効き目が薄くなることがあるので、定常的な防錆膜としての効果を考慮すれば、11.5μg/dm2以上と言える。
一方、40.0μg/dm2を超えると効果が飽和し、それ以上の厚さは無駄となるので、上限値とした。しかし、必要に応じて、それ以上の厚さにすることを妨げるものではない。
これを超える厚みの場合には、効果が飽和すると共に、耐酸化性は向上するが、黄銅色(真鍮色)が出ること、また耐屈折性が低下するので、1000μg/dm2以下とするのが良いと言える。
一方、下限値は特に制限はない。それはわずかな量でも、それなりに耐酸化性及び耐変色性(防止効果)に影響を与えるからである。
下記の実施例及び比較例は、いずれも防錆処理条件を変えた場合におけるによる防錆効果と耐屈折性を確認するためのものである。
ポリイミドフィルム(宇部興産株式会社製,Upilex SGA)の厚さ34μm品を使用し、スパッタリングによりNiCr層(20%Cr)を25nm被覆し、次に、スパッタリング及びメッキ処理により、厚さ8μmの銅層を形成した。さらに、表1に示す条件で防錆処理を実施した。
上記実施例1と同様に銅メッキまで行い、さらに防錆処理条件を表1に示したCrO3濃度:3g/L、Zn濃度:0.5g/L、pH:4.7、液温:50°C、電流密度:4.0A/dm2、電気量:6.0C/dm2という条件で、電気メッキを実施し、Cr及び/又はCrO3とZn及び/又はZnOを付着させた。Cr及び/又はCrO3付着量はCr換算で22.8μg/dm2で、Zn及び/又はZnO付着量はZn換算で124.0μg/dm2であった。他の条件は、実施例1と同一の条件とした。
さらに、この2層銅張積層板を実施例1と同じ条件で熱処理を行った後、熱処理後の耐折性と酸化の有無を観察した。
これらの結果、熱処理後の耐折性はいずれも180回以上であり、表1に示すように、酸化による変色は全く観察されなかった。
上記実施例1と同様に銅メッキまで行い、さらに防錆処理条件を表1に示したCrO3濃度:3g/L、Zn濃度:4g/L、pH:4.7、液温:50°C、電流密度:4.0A/dm2、電気量:20C/dm2という条件で、電気メッキを実施し、Cr及び/又はCrO3とZn及び/又はZnOを付着させた。Cr及び/又はCrO3付着量はCr換算で25.4μg/dm2で、Zn及び/又はZnO付着量はZn換算で986.2μg/dm2であった。他の条件は、実施例1と同一の条件とした。
さらに、この2層銅張積層板を実施例1と同じ条件で熱処理を行った後、熱処理後の耐折性と酸化の有無を観察した。
これらの結果、熱処理後の耐折性はいずれも180回以上であり、表1に示すように、酸化による変色は全く観察されなかった。
上記実施例1と同様に銅メッキまで行い、さらに防錆処理条件を表1に示したCrO3濃度:1.5g/L、Zn濃度:1g/L、pH:4.7、液温:50°C、電流密度:4.0A/dm2、電気量:6.0C/dm2という条件で、電気メッキを実施し、Cr及び/又はCrO3とZn及び/又はZnOを付着させた。Cr及び/又はCrO3付着量はCr換算で11.6μg/dm2で、Zn及び/又はZnO付着量はZn換算で117.3μg/dm2であった。他の条件は、実施例1と同一の条件とした。
さらに、この2層銅張積層板を実施例1と同じ条件で熱処理を行った後、熱処理後の耐折性と酸化の有無を観察した。
これらの結果、熱処理後の耐折性はいずれも180回以上であり、表1に示すように、酸化による変色は全く観察されなかった。
上記実施例1と同様に銅メッキまで行い、さらに防錆処理条件を表1に示したCrO3濃度:6g/L、Zn濃度:1g/L、pH:4.7、液温:50°C、電流密度:4.0A/dm2、電気量:6.0C/dm2という条件で、電気メッキを実施し、Cr及び/又はCrO3とZn及び/又はZnOを付着させた。Cr及び/又はCrO3付着量はCr換算で49.3μg/dm2で、Zn及び/又はZnO付着量はZn換算で131.5μg/dm2であった。他の条件は、実施例1と同一の条件とした。
さらに、この2層銅張積層板を実施例1と同じ条件で熱処理を行った後、熱処理後の耐折性と酸化の有無を観察した。
これらの結果、熱処理後の耐折性はいずれも180回以上であり、表1に示すように、酸化による変色は全く観察されなかった。
上記実施例1と同様に銅メッキまで行い防錆処理条件を表1に示したCrO3濃度:3g/L、Zn濃度:5g/L、pH:4.7、液温:50°C、電流密度:4.0A/dm2、電気量:20C/dm2という条件で、電気メッキを実施し、Cr及び/又はCrO3とZn及び/又はZnOを付着させた。Cr及び/又はCrO3付着量はCr換算で21.8μg/dm2で、Zn及び/又はZnO付着量はZn換算で1362.4μg/dm2であった。他の条件は、実施例1と同一の条件とした。
この2層銅張積層板を実施例1と同じ条件で熱処理を行った後、酸化の有無を観察した。この結果、比較例1では、外観が黄銅色に変色し、耐折性は実施例よりも低下する結果となった。この原因は、防錆層として付着したZn量が多かったため、熱処理により、拡散して合金になったと考えられる。
上記実施例1と同様に銅メッキまで行い防錆処理条件を一般的な有機防錆処理であるベンゾトリアゾールで処理した以外は同じである。
この2層銅張積層板を実施例1と同じ条件で熱処理を行ったところ、150回程度の耐折性が得られたが、酸化による変色が観察された。
Claims (3)
- ポリイミドフィルム上にスパッタリングによりNi、Co、Crから選択した1種の金属層又はこれら2種以上の金属からなる合金層を形成し、さらにこの金属層又は合金層の上にスパッタリング又はメッキにより銅層を形成した2層銅張積層板であって、さらにこの銅層の上に、Cr及び/又はCr酸化物とZn及び/又はZn酸化物との複合層又は混合層を備え、該複合層又は混合層は、Cr付着量が、Cr量換算で11.5μg/dm2以上、40.0μg/dm2以下であり、Zn付着量が、Zn量換算で1000μg/dm2以下であることを特徴とする2層銅張積層板。
- 銅層の表面粗さ(Rz)が0.1μm以上、0.9μm以下であることを特徴とする請求項1に記載の2層銅張積層板。
- ポリイミドフィルム上にスパッタリングによりNi、Co、Crから選択した1種の金属層又はこれら2種以上の金属からなる合金層を形成し、さらにこの金属層又は合金層の上にスパッタリング又はメッキにより銅層を形成する2層銅張積層板の製造方法であって、さらにこの銅層の上に、スパッタリング又はメッキによりCr及び/又はCr酸化物とZn及び/又はZn酸化物との複合層又は混合層を形成し、該複合層又は混合層は、Cr付着量が、Cr量換算で11.5μg/dm2以上、40.0μg/dm2以下であり、Zn付着量が、Zn量換算で1000μg/dm2以下とすることを特徴とする2層銅張積層板の製造方法。
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