JP5855259B2 - 表面処理銅箔及びそれを用いた積層板 - Google Patents
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Description
また、特許文献2には、電解銅箔による導体層を積層された絶縁層を有し、当該導体層をエッチングして回路形成した際のエッチング領域における絶縁層の光透過性が50%以上であるチップオンフレキ(COF)用フレキシブルプリント配線板において、前記電解銅箔は、絶縁層に接着される接着面にニッケル−亜鉛合金による防錆処理層を備え、該接着面の表面粗度(Rz)は0.05〜1.5μmであるとともに入射角60°における鏡面光沢度が250以上であることを特徴とするCOF用フレキシブルプリント配線板に係る発明が開示されている。
また、特許文献3には、印刷回路用銅箔の処理方法において、銅箔の表面に銅−コバルト−ニッケル合金めっきによる粗化処理後、コバルト−ニッケル合金めっき層を形成し、更に亜鉛−ニッケル合金めっき層を形成することを特徴とする印刷回路用銅箔の処理方法に係る発明が開示されている。
また、特許文献2では、粗化処理がなされておらず、COF用フレキシブルプリント配線板以外の用途においては銅箔と樹脂との密着強度が低く不十分である。
さらに、特許文献3に記載の処理方法では、銅箔へのCu−Co−Niによる微細処理は可能であったが、当該銅箔を樹脂と接着させてエッチングで除去した後の樹脂について、優れた透明性を実現できていない。
本発明は、樹脂と良好に接着し、且つ、銅箔をエッチングで除去した後の樹脂の透明性に優れた表面処理銅箔及びそれを用いた積層板を提供する。
前記銅箔を、粗化処理表面側から厚さ50μmのポリイミド(銅箔に張り合わせ前のポリイミドについての下記ΔB(PI)が50以上65以下であるポリイミド)基板の両面に貼り合わせた後、エッチングで前記両面の銅箔を除去し、ライン状のマークを印刷した印刷物を、露出した前記ポリイミド基板の下に敷いて、前記印刷物を前記ポリイミド基板越しにCCDカメラで撮影したとき、前記撮影によって得られた画像について、観察された前記ライン状のマークが伸びる方向と垂直な方向に沿って観察地点ごとの明度を測定して作製した、観察地点−明度グラフにおいて、前記マークの端部から前記マークが描かれていない部分にかけて生じる明度曲線のトップ平均値Btとボトム平均値Bbとの差ΔB(ΔB=Bt−Bb)が40以上であり、ΔB/ΔB(PI)からなる比率が0.7以上であり、Btを基準に0.4ΔB〜0.6ΔBの深さ範囲における前記明度曲線の傾き(角度)k1が65°以上87°以下となる表面処理銅箔である。
本発明において使用する銅箔は、樹脂基板と接着させて積層体を作製し、エッチングにより除去することで使用される銅箔に有用である。
本発明において使用する銅箔は、電解銅箔或いは圧延銅箔いずれでも良い。通常、銅箔の、樹脂基板と接着する面、即ち粗化面には積層後の銅箔の引き剥し強さを向上させることを目的として、脱脂後の銅箔の表面にふしこぶ状の電着を行う粗化処理が施される。電解銅箔は製造時点で凹凸を有しているが、粗化処理により電解銅箔の凸部を増強して凹凸を一層大きくする。本発明においては、この粗化処理は銅−コバルト−ニッケル合金めっきや銅−ニッケル−りん合金めっき、ニッケル−亜鉛合金めっき等の合金めっきにより行う。また、好ましくは銅合金めっきにより行うことができる。銅合金めっき浴としては例えば銅と銅以外の元素を一種以上含むめっき浴、より好ましくは銅とコバルト、ニッケル、砒素、タングステン、クロム、亜鉛、リン、マンガンおよびモリブデンからなる群から選択されたいずれか1種以上とを含むめっき浴を用いることが好ましい。そして、本発明においては、当該粗化処理を従来の粗化処理よりも電流密度を高くし、粗化処理時間を短縮する。粗化前の前処理として通常の銅めっき等が行われることがあり、粗化後の仕上げ処理として電着物の脱落を防止するために通常の銅めっき等が行なわれることもある。圧延銅箔と電解銅箔とでは処理の内容を幾分異にすることもある。
なお、本願発明に係る圧延銅箔にはAg、Sn、In、Ti、Zn、Zr、Fe、P、Ni、Si、Te、Cr、Nb、V等の元素を一種以上含む銅合金箔も含まれる。上記元素の濃度が高くなる(例えば合計で10質量%以上)と、導電率が低下する場合がある。圧延銅箔の導電率は、好ましくは50%IACS以上、より好ましくは60%IACS以上、更に好ましくは80%IACS以上である。前記銅合金箔は銅以外の元素を合計で0mass%以上50mass%以下含んでもよく、0.0001mass%以上40mass%以下含んでもよく、0.0005mass%以上30mass%以下含んでもよく、0.001mass%以上20mass%以下含んでもよい。
また、本発明において使用する銅箔は、キャリア、中間層、極薄銅層をこの順で有するキャリア付銅箔であってもよい。本発明においてキャリア付銅箔を使用する場合、極薄銅層表面に前記粗化処理を行う。なお、キャリア付銅箔の別の実施の形態については後述する。
めっき浴組成:Cu10〜20g/L、Co1〜10g/L、Ni1〜10g/L
pH:1〜4
温度:30〜50℃
電流密度Dk:25〜50A/dm2
めっき時間:0.3〜3秒
なお、本発明の一実施形態に係る表面処理銅箔は、従来よりもめっき時間を短くし、電流密度を高くした条件下で粗化処理が行われる。従来よりもめっき時間を短くし、電流密度を高くした条件下で粗化処理が行われることにより、従来よりも微細な粗化粒子が銅箔表面に形成される。
めっき浴組成:Cu10〜50g/L、Ni3〜20g/L、P1〜10g/L
pH:1〜4
温度:30〜40℃
電流密度Dk:30〜50A/dm2
めっき時間:0.3〜3秒
なお、本発明の一実施形態に係る表面処理銅箔は、従来よりもめっき時間を短くし、電流密度を高くした条件下で粗化処理が行われる。従来よりもめっき時間を短くし、電流密度を高くした条件下で粗化処理が行われることにより、従来よりも微細な粗化粒子が銅箔表面に形成される。
めっき浴組成:Cu5〜20g/L、Ni5〜20g/L、Co5〜20g/L、W1〜10g/L
pH:1〜5
温度:30〜50℃
電流密度Dk:30〜50A/dm2
めっき時間:0.3〜3秒
なお、本発明の一実施形態に係る表面処理銅箔は、従来よりもめっき時間を短くし、電流密度を高くした条件下で粗化処理が行われる。従来よりもめっき時間を短くし、電流密度を高くした条件下で粗化処理が行われることにより、従来よりも微細な粗化粒子が銅箔表面に形成される。
めっき浴組成:Cu5〜20g/L、Ni5〜20g/L、Mo1〜10g/L、P1〜10g/L
pH:1〜5
温度:30〜50℃
電流密度Dk:30〜50A/dm2
めっき時間:0.5〜3秒
なお、本発明の一実施形態に係る表面処理銅箔は、従来よりもめっき時間を短くし、電流密度を高くした条件下で粗化処理が行われる。従来よりもめっき時間を短くし、電流密度を高くした条件下で粗化処理が行われることにより、従来よりも微細な粗化粒子が銅箔表面に形成される。
耐熱層、防錆層としては公知の耐熱層、防錆層を用いることができる。例えば、耐熱層および/または防錆層はニッケル、亜鉛、錫、コバルト、モリブデン、銅、タングステン、リン、ヒ素、クロム、バナジウム、チタン、アルミニウム、金、銀、白金族元素、鉄、タンタルの群から選ばれる1種以上の元素を含む層であってもよく、ニッケル、亜鉛、錫、コバルト、モリブデン、銅、タングステン、リン、ヒ素、クロム、バナジウム、チタン、アルミニウム、金、銀、白金族元素、鉄、タンタルの群から選ばれる1種以上の元素からなる金属層または合金層であってもよい。また、耐熱層および/または防錆層はニッケル、亜鉛、錫、コバルト、モリブデン、銅、タングステン、リン、ヒ素、クロム、バナジウム、チタン、アルミニウム、金、銀、白金族元素、鉄、タンタルの群から選ばれる1種以上の元素を含む酸化物、窒化物、珪化物を含んでもよい。また、耐熱層および/または防錆層はニッケル−亜鉛合金を含む層であってもよい。また、耐熱層および/または防錆層はニッケル−亜鉛合金層であってもよい。前記ニッケル−亜鉛合金層は、不可避不純物を除き、ニッケルを50wt%〜99wt%、亜鉛を50wt%〜1wt%含有するものであってもよい。前記ニッケル−亜鉛合金層の亜鉛及びニッケルの合計付着量が5〜1000mg/m2、好ましくは10〜500mg/m2、好ましくは20〜100mg/m2であってもよい。また、前記ニッケル−亜鉛合金を含む層または前記ニッケル−亜鉛合金層のニッケルの付着量と亜鉛の付着量との比(=ニッケルの付着量/亜鉛の付着量)が1.5〜10であることが好ましい。また、前記ニッケル−亜鉛合金を含む層または前記ニッケル−亜鉛合金層のニッケルの付着量は0.5mg/m2〜500mg/m2であることが好ましく、1mg/m2〜50mg/m2であることがより好ましい。耐熱層および/または防錆層がニッケル−亜鉛合金を含む層である場合、スルーホールやビアホール等の内壁部がデスミア液と接触したときに銅箔と樹脂基板との界面がデスミア液に浸食されにくく、銅箔と樹脂基板との密着性が向上する。防錆層はクロメート処理層であってもよい。クロメート処理層には公知のクロメート処理層を用いることが出来る。例えばクロメート処理層とは無水クロム酸、クロム酸、二クロム酸、クロム酸塩または二クロム酸塩を含む液で処理された層のことをいう。クロメート処理層はコバルト、鉄、ニッケル、モリブデン、亜鉛、タンタル、銅、アルミニウム、リン、タングステン、錫、砒素およびチタン等の元素(金属、合金、酸化物、窒化物、硫化物等どのような形態でもよい)を含んでもよい。クロメート処理層の具体例としては、純クロメート処理層や亜鉛クロメート処理層等が挙げられる。本発明においては、無水クロム酸または二クロム酸カリウム水溶液で処理したクロメート処理層を純クロメート処理層という。また、本発明においては無水クロム酸または二クロム酸カリウムおよび亜鉛を含む処理液で処理したクロメート処理層を亜鉛クロメート処理層という。
また、耐熱層および/または防錆層として、付着量が200〜2000μg/dm2のコバルト−50〜700μg/dm2のニッケルのコバルト−ニッケル合金めっき層を形成することができる。この処理は広い意味で一種の防錆処理とみることができる。このコバルト−ニッケル合金めっき層は、銅箔と基板の接着強度を実質的に低下させない程度に行う必要がある。コバルト付着量が200μg/dm2未満では、耐熱剥離強度が低下し、耐酸化性及び耐薬品性が悪化することがある。また、もう一つの理由として、コバルト量が少ないと処理表面が赤っぽくなってしまうので好ましくない。
めっき浴組成:Co1〜20g/L、Ni1〜20g/L
pH:1.5〜3.5
温度:30〜80℃
電流密度Dk:1.0〜20.0A/dm2
めっき時間:0.5〜4秒
めっき浴組成:Zn100〜300g/L
pH:3〜4
温度:50〜60℃
電流密度Dk:0.1〜0.5A/dm2
めっき時間:1〜3秒
シランカップリング処理に用いられるシランカップリング剤には公知のシランカップリング剤を用いてよく、例えばアミノ系シランカップリング剤又はエポキシ系シランカップリング剤、メルカプト系シランカップリング剤を用いてよい。また、シランカップリング剤にはビニルトリメトキシシラン、ビニルフェニルトリメトキシラン、γ‐メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ‐グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、4‐グリシジルブチルトリメトキシシラン、γ‐アミノプロピルトリエトキシシラン、N‐β(アミノエチル)γ‐アミノプロピルトリメトキシシラン、N‐3‐(4‐(3‐アミノプロポキシ)プトキシ)プロピル‐3‐アミノプロピルトリメトキシシラン、イミダゾールシラン、トリアジンシラン、γ‐メルカプトプロピルトリメトキシシラン等を用いてもよい。
本発明の表面処理銅箔は、銅箔表面に粗化処理により粗化粒子が形成され、且つ、粗化処理表面のTDの平均粗さRzが0.20〜0.80μmであるのが好ましい。このような構成により、ピール強度が高くなって樹脂と良好に接着し、且つ、銅箔をエッチングで除去した後の樹脂の透明性が高くなる。この結果、当該樹脂を透過して視認される位置決めパターンを介して行うICチップ搭載時の位置合わせ等がより容易となる。TDの平均粗さRzが0.20μm未満であると、超平滑表面を作製するための製造コストの懸念を生じるおそれがある。一方、TDの平均粗さRzが0.80μm超であると、銅箔をエッチングで除去した後の樹脂表面の凹凸が大きくなるおそれがあり、その結果樹脂の透明性が不良となる問題が生じるおそれがある。粗化処理表面のTDの平均粗さRzは、0.30〜0.70μmがより好ましく、0.35〜0.60μmが更により好ましく、0.35〜0.55μmが更により好ましく、0.35〜0.50μmが更により好ましい。
なお、Rzを小さくすることが必要な用途に本発明の表面処理銅箔が用いられる場合には、本発明の表面処理銅箔の粗化処理表面のTDの平均粗さRzは、0.20〜0.70μmが好ましく、0.25〜0.60μmがより好ましく、0.30〜0.60μmが更により好ましく、0.30〜0.55μmが更により好ましく、0.30〜0.50μmが更により好ましい。
なお本発明の表面処理銅箔において「粗化処理表面」とは、粗化処理の後、耐熱層、防錆層、耐候性層などを設けるための表面処理を行った場合には、当該表面処理を行った後の表面処理銅箔の表面のことをいう。また、表面処理銅箔がキャリア付銅箔の極薄銅層である場合には、「粗化処理表面」とは、粗化処理の後、耐熱層、防錆層、耐候性層などを設けるための表面処理を行った場合には、当該表面処理を行った後の極薄銅層の表面のことをいう。
表面処理銅箔の粗化面の圧延方向(MD)の入射角60度での光沢度は、上述の樹脂の透明性に大いに影響を及ぼす。すなわち、粗化面の光沢度が大きい銅箔ほど、上述の樹脂の透明性が良好となる。このため、本発明の表面処理銅箔は、粗化面の光沢度が76〜350%であるのが好ましく、80〜350%であるのが好ましく、90〜300%であるのがより好ましく、90〜250%であるのが更により好ましく、100〜250%であるのが更により好ましい。
なお、表面処理後の銅箔の表面粗さ(Rz)をより小さく(例えばRz=0.20μm)したい場合には、表面処理前の銅箔の処理側表面のTDの粗さ(Rz)を0.18〜0.80μm、好ましくは0.25〜0.50μmとし、圧延方向(MD)の入射角60度での光沢度が350〜800%、好ましくは500〜800%であって、更に従来の粗化処理よりも電流密度を高くし、粗化処理時間を短縮する。
また、粗化処理前の銅箔は、MDの60度光沢度が500〜800%であるのが好ましく、501〜800%であるのがより好ましく、510〜750%であるのが更により好ましい。粗化処理前の銅箔のMDの60度光沢度が500%未満であると500%以上の場合よりも上述の樹脂の透明性が不良となるおそれがあり、800%を超えると、製造することが難しくなるという問題が生じるおそれがある。
なお、高光沢圧延は以下の式で規定される油膜当量を13000〜24000以下とすることで行うことが出来る。なお、表面処理後の銅箔の表面粗さ(Rz)をより小さく(例えばRz=0.20μm)したい場合には、高光沢圧延を以下の式で規定される油膜当量を12000以上24000以下とすることで行う。
油膜当量={(圧延油粘度[cSt])×(通板速度[mpm]+ロール周速度[mpm])}/{(ロールの噛み込み角[rad])×(材料の降伏応力[kg/mm2])}
圧延油粘度[cSt]は40℃での動粘度である。
油膜当量を12000〜24000とするためには、低粘度の圧延油を用いたり、通板速度を遅くしたりする等、公知の方法を用いればよい。
化学研磨は硫酸−過酸化水素−水系またはアンモニア−過酸化水素−水系等のエッチング液で、通常よりも濃度を低くして、長時間かけて行う。
本発明の表面処理銅箔は、粗化処理表面側から厚さ50μmのポリイミド(銅箔に張り合わせ前のポリイミドについての下記ΔB(PI)が50以上65以下であるポリイミド)基板の両面に貼り合わせた後、エッチングで両面の銅箔を除去し、ライン状のマークを印刷した印刷物を、露出した前記ポリイミド基板の下に敷いて、印刷物を前記ポリイミド基板越しにCCDカメラで撮影したとき、撮影によって得られた画像について、観察されたライン状のマークが伸びる方向と垂直な方向に沿って観察地点ごとの明度を測定して作製した、観察地点−明度グラフにおいて、マークの端部からマークが描かれていない部分にかけて生じる明度曲線のトップ平均値Btとボトム平均値Bbとの差ΔB(ΔB=Bt−Bb)が40以上であり、ΔB/ΔB(PI)からなる比率が0.7以上であり、Btを基準に0.4ΔB〜0.6ΔBの深さ範囲における明度曲線の傾きk1が65以上87°以下となる。
ここで、「明度曲線のトップ平均値Bt」、「明度曲線のボトム平均値Bb」、「明度曲線の傾きk1」、及び、後述の「明度曲線の傾きk2」について、図を用いて説明する。
図1に、Bt及びBbを定義する模式図を示す。図1の「マーク」は、上記CCDカメラによる撮影で得られた画像に観察された印刷物のライン状のマーク(幅約1.3mm)を示している。当該マークに重なるように描かれた曲線が上記観察地点−明度グラフにおいて、マークの端部からマークが描かれていない部分にかけて生じる明度曲線を示している。図1に示すように、「明度曲線のトップ平均値Bt」は、マークの両側の端部位置から100μm離れた位置から30μm間隔で5箇所(両側で合計十箇所)測定したときの明度の平均値を示す。「明度曲線のボトム平均値Bb」は、マークの端部位置から100μm内側に入った位置から100μm間隔で11箇所測定したときの明度の平均値を示す。
図2に、k1及びk2を定義する模式図を示す。「明度曲線の傾き(角度)k1」は、Btを基準に0.4ΔB〜0.6ΔB〔ΔBは、明度曲線のトップ平均値Btとボトム平均値Bbとの差(ΔB=Bt−Bb)〕の深さ範囲における明度曲線の傾き(角度)を示す(k1(°)=tan-1(b(階調)/a(ピクセル)))。なお、横軸の1ピクセルは10μm長さに相当する。そして、明度曲線のグラフにおける1ピクセルと1階調の長さの比率を3.5:5(明度曲線のグラフにおける1ピクセルの長さ:明度曲線のグラフにおける1階調の長さ=3.5:5)とした明度曲線のグラフにおいてk1(°)の値を算出した。また、k1は、マークの両側を測定し、傾き(角度)の小さい値を採用する。「明度曲線の傾き(角度)k2」は、明度曲線とBtとの交点からBtを基準に0.1ΔBまでの深さ範囲における明度曲線の傾き(角度)を示す(k2(°)=tan-1(d(階調)/c(ピクセル)))。なお、横軸の1ピクセルは10μm長さに相当する。そして、明度曲線のグラフにおける1ピクセルと1階調の長さの比率を3.5:5(明度曲線のグラフにおける1ピクセルの長さ:明度曲線のグラフにおける1階調の長さ=3.5:5)とした明度曲線のグラフにおいてk1(°)の値を算出した。また、k2は、マークの両側を測定し、傾き(角度)の小さい値を採用する。さらに、明度曲線の形状が不安定で上記「明度曲線とBtとの交点」が複数存在する場合は、最もマークに近い交点を採用する。
ΔB(PI)は、銅箔に張り合わせ前のポリイミドについての明度曲線のトップ平均値Btとボトム平均値Bbとの差を示す。
CCDカメラで撮影した上記画像において、マークが付されていない部分では高い明度となるが、マーク端部に到達したとたんに明度が低下する。ポリイミド基板の視認性が良好であれば、このような明度の低下状態が明確に観察される。一方、ポリイミド基板の視認性が不良であれば、明度がマーク端部付近で一気に「高」から「低」へ急に下がるのではなく、低下の状態が緩やかとなり、明度の低下状態が不明確となってしまう。
本発明はこのような知見に基づき、本発明の表面処理銅箔を貼り合わせて除去したポリイミド基板に対し、マークを付した印刷物を下に置き、ポリイミド基板越しにCCDカメラで撮影した上記マーク部分の画像から得られる観察地点−明度グラフにおいて描かれるマーク端部付近の明度曲線の傾きを制御している。より詳細には、明度曲線のトップ平均値Btとボトム平均値Bbとの差ΔB(ΔB=Bt−Bb)を40以上とし、ΔB/ΔB(PI)からなる比率が0.7以上とし、Btを基準に0.4ΔB〜0.6ΔBの深さ範囲における明度曲線の傾き(角度)k1が65°以上87°以下となるように制御する。このような構成によれば、CCDカメラによるポリイミド越しのマークの識別力が向上する。このため、視認性に優れるポリイミド基板を作製することができ、電子基板製造工程等でポリイミド基板に所定の処理を行う場合のマーキングによる位置決め精度が向上し、これによって歩留まりが向上する等の効果が得られる。ΔBは好ましくは48以上であり、k1は好ましくは75°以上87°以下である。ΔBの上限は特に限定する必要は無いが、例えば100以下、あるいは60以下、あるいは50以下、あるいは40以下である。また、k1の上限は87°以下であることが好ましく、85°以下であることが更に好ましく、83°以下であることが更により好ましい。k1が87°を超えるとピール強度が小さくなる場合がある。ΔB/ΔB(PI)の上限は特に規定する必要は無いが例えば、1.70以下、あるいは1.50以下、あるいは1.40以下である。
粗化粒子の表面積Aと、粗化粒子を銅箔表面側から平面視したときに得られる面積Bとの比A/Bは、上述の樹脂の透明性に大いに影響を及ぼす。すなわち、表面粗さRzが同じであれば、比A/Bが小さい銅箔ほど、上述の樹脂の透明性が良好となる。このため、本発明の表面処理銅箔は、当該比A/Bが1.90〜2.40であるのが好ましく、2.00〜2.20であるのがより好ましい。
銅箔を用いて回路を形成する際のエッチングファクターの値が大きい場合、エッチング時に生じる回路のボトム部のすそ引きが小さくなるため、回路間のスペースを狭くすることができる。そのため、エッチングファクターの値は大きい方が、ファインパターンによる回路形成に適しているため好ましい。本発明の表面処理銅箔は、例えば、エッチングファクターの値は1.8以上であることが好ましく、2.0以上であることが好ましく、2.2以上であることが好ましく、2.3以上であることが好ましく、2.4以上であることがより好ましい。
なお、プリント配線板または銅張積層板においては、樹脂を溶かして除去することで、銅回路または銅箔表面について、前述の粒子の面積比(A/B)、光沢度、表面粗さRzを測定することができる。
伝送損失が小さい場合、高周波で信号伝送を行う際の、信号の減衰が抑制されるため、高周波で信号の伝送を行う回路において、安定した信号の伝送を行うことができる。そのため、伝送損失の値が小さい方が、高周波で信号の伝送を行う回路用途に用いることに適するため好ましい。表面処理銅箔を、市販の液晶ポリマー樹脂((株)クラレ製Vecstar CTZ−50μm)と貼り合わせた後、エッチングで特性インピーダンスが50Ωのとなるようマイクロストリップ線路を形成し、HP社製のネットワークアナライザーHP8720Cを用いて透過係数を測定し、周波数20GHzでの伝送損失を求めた場合に、周波数20GHzにおける伝送損失が、5.0dB/10cm未満が好ましく、4.1dB/10cm未満がより好ましく、3.7dB/10cm未満が更により好ましい。
本発明の別の実施の形態であるキャリア付銅箔は、キャリア、中間層、極薄銅層をこの順で備える。そして、前記極薄銅層が前述の本発明の一つの実施の形態である表面処理銅箔である。
本発明に用いることのできるキャリアは典型的には金属箔または樹脂フィルムであり、例えば銅箔、銅合金箔、ニッケル箔、ニッケル合金箔、鉄箔、鉄合金箔、ステンレス箔、アルミニウム箔、アルミニウム合金箔、絶縁樹脂フィルム(例えばポリイミドフィルム、液晶ポリマー(LCP)フィルム、ポリエチレンテレフタラート(PET)フィルム、ポリアミドフィルム、ポリエステルフィルム、フッ素樹脂フィルム等)の形態で提供される。
本発明に用いることのできるキャリアとしては銅箔を使用することが好ましい。銅箔は電気伝導度が高いため、その後の中間層、極薄銅層の形成が容易となるからである。キャリアは典型的には圧延銅箔や電解銅箔の形態で提供される。一般的には、電解銅箔は硫酸銅めっき浴からチタンやステンレスのドラム上に銅を電解析出して製造され、圧延銅箔は圧延ロールによる塑性加工と熱処理を繰り返して製造される。銅箔の材料としてはタフピッチ銅や無酸素銅といった高純度の銅の他、例えばSn入り銅、Ag入り銅、Cr、Zr又はMg等を添加した銅合金、Ni及びSi等を添加したコルソン系銅合金のような銅合金も使用可能である。
キャリア上には中間層を設ける。キャリアと中間層との間に他の層を設けてもよい。本発明で用いる中間層は、キャリア付銅箔が絶縁基板への積層工程前にはキャリアから極薄銅層が剥離し難い一方で、絶縁基板への積層工程後にはキャリアから極薄銅層が剥離可能となるような構成であれば特に限定されない。例えば、本発明のキャリア付銅箔の中間層はCr、Ni、Co、Fe、Mo、Ti、W、P、Cu、Al、Zn、これらの合金、これらの水和物、これらの酸化物、有機物からなる群から選択される一種又は二種以上を含んでも良い。また、中間層は複数の層であっても良い。
また、例えば、中間層はキャリア側からCr、Ni、Co、Fe、Mo、Ti、W、P、Cu、Al、Znで構成された元素群から選択された一種の元素からなる単一金属層、或いは、Cr、Ni、Co、Fe、Mo、Ti、W、P、Cu、Al、Znで構成された元素群から選択された一種又は二種以上の元素からなる合金層を形成し、その上にCr、Ni、Co、Fe、Mo、Ti、W、P、Cu、Al、Znで構成された元素群から選択された一種又は二種以上の元素の水和物または酸化物からなる層を形成することで構成することができる。
また、中間層は前記有機物として公知の有機物を用いることが出来、また、窒素含有有機化合物、硫黄含有有機化合物及びカルボン酸のいずれか一種以上を用いることが好ましい。例えば、具体的な窒素含有有機化合物としては、置換基を有するトリアゾール化合物である1,2,3−ベンゾトリアゾール、カルボキシベンゾトリアゾール、N’,N’−ビス(ベンゾトリアゾリルメチル)ユリア、1H−1,2,4−トリアゾール及び3−アミノ−1H−1,2,4−トリアゾール等を用いることが好ましい。
硫黄含有有機化合物には、メルカプトベンゾチアゾール、2−メルカプトベンゾチアゾールナトリウム、チオシアヌル酸及び2−ベンズイミダゾールチオール等を用いることが好ましい。
カルボン酸としては、特にモノカルボン酸を用いることが好ましく、中でもオレイン酸、リノール酸及びリノレイン酸等を用いることが好ましい。
また、例えば、中間層は、キャリア上に、ニッケル、ニッケル−リン合金又はニッケル−コバルト合金と、クロムとがこの順で積層されて構成することができる。ニッケルと銅との接着力はクロムと銅の接着力よりも高いので、極薄銅層を剥離する際に、極薄銅層とクロムとの界面で剥離するようになる。また、中間層のニッケルにはキャリアから銅成分が極薄銅層へと拡散していくのを防ぐバリア効果が期待される。中間層におけるニッケルの付着量は好ましくは100μg/dm2以上40000μg/dm2以下、より好ましくは100μg/dm2以上4000μg/dm2以下、より好ましくは100μg/dm2以上2500μg/dm2以下、より好ましくは100μg/dm2以上1000μg/dm2未満であり、中間層におけるクロムの付着量は5μg/dm2以上100μg/dm2以下であることが好ましい。中間層を片面にのみ設ける場合、キャリアの反対面にはNiめっき層などの防錆層を設けることが好ましい。
中間層の厚みが大きくなりすぎると、中間層の厚みが表面処理した後の極薄銅層の粗化処理表面の光沢度ならびに粗化粒子の大きさと個数に影響を及ぼす場合があるため、極薄銅層の粗化処理表面の中間層の厚みは1〜1000nmであることが好ましく、1〜500nmであることが好ましく、2〜200nmであることが好ましく、2〜100nmであることが好ましく、3〜60nmであることがより好ましい。
中間層の上には極薄銅層を設ける。中間層と極薄銅層の間には他の層を設けてもよい。当該キャリアを有する極薄銅層は、本発明の一つの実施の形態である表面処理銅箔である。極薄銅層の厚みは特に制限はないが、一般的にはキャリアよりも薄く、例えば12μm以下である。典型的には0.5〜12μmであり、より典型的には1.5〜5μmである。また、中間層の上に極薄銅層を設ける前に、極薄銅層のピンホールを低減させるために銅−リン合金によるストライクめっきを行ってもよい。ストライクめっきにはピロリン酸銅めっき液などが挙げられる。
また、本願の極薄銅層は下記の条件で形成する。平滑な極薄銅層を形成することにより、粗化処理の粒子の大きさならびに個数、ならびに粗化処理後の光沢度を制御するためである。
・電解液組成
銅:80〜120g/L
硫酸:80〜120g/L
塩素:30〜100ppm
レベリング剤1(ビス(3スルホプロピル)ジスルフィド):10〜30ppm
レベリング剤2(アミン化合物):10〜30ppm
上記のアミン化合物には以下の化学式のアミン化合物を用いることができる。
電流密度:70〜100A/dm2
電解液温度:50〜65℃
電解液線速:1.5〜5m/sec
電解時間:0.5〜10分間(析出させる銅厚、電流密度により調整)
本発明の表面処理銅箔の粗化処理表面の上に樹脂層を備えても良い。前記樹脂層は絶縁樹脂層であってもよい。前記樹脂層は本発明の表面処理銅箔の粗化処理表面の一部または全部に設けられても良い。なお本発明の表面処理銅箔において「粗化処理表面」とは、粗化処理の後、耐熱層、防錆層、耐候性層などを設けるための表面処理を行った場合には、当該表面処理を行った後の表面処理銅箔の表面のことをいう。また、表面処理銅箔がキャリア付銅箔の極薄銅層である場合には、「粗化処理表面」とは、粗化処理の後、耐熱層、防錆層、耐候性層などを設けるための表面処理を行った場合には、当該表面処理を行った後の極薄銅層の表面のことをいう。
前記リン含有エポキシ樹脂として公知のリンを含有するエポキシ樹脂を用いることができる。また、前記リン含有エポキシ樹脂は例えば、分子内に2以上のエポキシ基を備える9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキサイドからの誘導体として得られるエポキシ樹脂であることが好ましい。
前記樹脂層は誘電体(誘電体フィラー)を含んでもよい。
上記いずれかの樹脂層または樹脂組成物に誘電体(誘電体フィラー)を含ませる場合には、キャパシタ層を形成する用途に用い、キャパシタ回路の電気容量を増大させることができるのである。この誘電体(誘電体フィラー)には、BaTiO3、SrTiO3、Pb(Zr−Ti)O3(通称PZT)、PbLaTiO3・PbLaZrO(通称PLZT)、SrBi2Ta2O9(通称SBT)等のペブロスカイト構造を持つ複合酸化物の誘電体粉を用いる。
また、前記樹脂層はMIL規格におけるMIL−P−13949Gに準拠して測定したときのレジンフローが5%〜35%の範囲にある半硬化樹脂膜であることが好ましい。
本件明細書において、レジンフローとは、MIL規格におけるMIL−P−13949Gに準拠して、樹脂厚さを55μmとした樹脂付表面処理銅箔から10cm角試料を4枚サンプリングし、この4枚の試料を重ねた状態(積層体)でプレス温度171℃、プレス圧14kgf/cm2、プレス時間10分の条件で張り合わせ、そのときの樹脂流出重量を測定した結果から数1に基づいて算出した値である。
この樹脂層の厚みは0.1〜120μmであることが好ましい。
なお、樹脂層を有する表面処理銅箔が極薄の多層プリント配線板を製造することに用いられる場合には、前記樹脂層の厚みを0.1μm〜5μm、より好ましくは0.5μm〜5μm、より好ましくは1μm〜5μmとすることが、多層プリント配線板の厚みを小さくするために好ましい。
まず、図5−Aに示すように、表面に粗化処理層が形成された極薄銅層を有するキャリア付銅箔(1層目)を準備する。
次に、図5−Bに示すように、極薄銅層の粗化処理層上にレジストを塗布し、露光・現像を行い、レジストを所定の形状にエッチングする。
次に、図5−Cに示すように、回路用のめっきを形成した後、レジストを除去することで、所定の形状の回路めっきを形成する。
次に、図6−Dに示すように、回路めっきを覆うように(回路めっきが埋没するように)極薄銅層上に埋め込み樹脂を設けて樹脂層を積層し、続いて別のキャリア付銅箔(2層目)を極薄銅層側から接着させる。
次に、図6−Eに示すように、2層目のキャリア付銅箔からキャリアを剥がす。
次に、図6−Fに示すように、樹脂層の所定位置にレーザー穴あけを行い、回路めっきを露出させてブラインドビアを形成する。
次に、図7−Gに示すように、ブラインドビアに銅を埋め込みビアフィルを形成する。
次に、図7−Hに示すように、ビアフィル上に、上記図5−B及び図5−Cのようにして回路めっきを形成する。
次に、図7−Iに示すように、1層目のキャリア付銅箔からキャリアを剥がす。
次に、図8−Jに示すように、フラッシュエッチングにより両表面の極薄銅層を除去し、樹脂層内の回路めっきの表面を露出させる。
次に、図8−Kに示すように、樹脂層内の回路めっき上にバンプを形成し、当該はんだ上に銅ピラーを形成する。このようにして本発明のキャリア付銅箔を用いたプリント配線板を作製する。
(1)極薄銅層表面の式差はJISZ8730に基づく色差ΔE*abが45以上である。
また上述の色差は、極薄銅層の表面に粗化処理を施して粗化処理層を設けることで調整することもできる。粗化処理層を設ける場合には銅およびニッケル、コバルト、タングステン、モリブデンからなる群から選択される一種以上の元素とを含む電解液を用いて、従来よりも電流密度を高く(例えば40〜60A/dm2)し、処理時間を短く(例えば0.1〜1.3秒)することで調整することができる。極薄銅層の表面に粗化処理層を設けない場合には、Niの濃度をその他の元素の2倍以上としたメッキ浴を用いて、極薄銅層または耐熱層または防錆層またはクロメート処理層またはシランカップリング処理層の表面にNi合金メッキ(例えばNi−W合金メッキ、Ni−Co−P合金メッキ、Ni−Zn合金めっき)を従来よりも低電流密度(0.1〜1.3A/dm2)で処理時間を長く(20秒〜40秒)設定して処理することで達成できる。
なお、誘電特性が良い樹脂(誘電正接が小さく(例えば誘電正接が0.008以下)および/または、比誘電率が小さい(例えば、信号周波数が25GHzの場合に3以下)樹脂)や低誘電樹脂(比誘電率が小さい(例えば、信号周波数が25GHzの場合に3以下)樹脂)は誘電損失が小さい。そのため、当該誘電特性が良い樹脂または低誘電樹脂または低誘電損失樹脂と本願発明に係る表面処理銅箔とを用いた銅張積層板、プリント配線板、プリント回路板は高周波回路(高周波で信号の伝送を行う回路)用途に適する。ここで、低誘電損失樹脂とは従来一般に銅張積層板に用いられてきたポリイミドよりも誘電損失が小さい樹脂のことをいう。また、本願発明に係る表面処理銅箔は表面粗さRzが小さく、光沢度が高いため表面が平滑であり、高周波回路用途に適する。誘電特性が良い樹脂または低誘電樹脂または低誘電損失樹脂としては例えば、液晶ポリマー(LCP)フィルムやフッ素樹脂フィルムが挙げられる。
なお、本発明の表面処理銅箔は全ての用途に好適に用いることができる。例えば、プリント配線板やプリント回路板、高周波回路用のプリント配線板やプリント回路板、半導体パッケージ基板、2次電池やキャパシターの電極などに用いることができる。
本発明の表面処理銅箔と樹脂基板との積層板の位置決めをする方法について説明する。まず、表面処理銅箔と樹脂基板との積層板を準備する。本発明の表面処理銅箔と樹脂基板との積層板の具体例としては、本体基板と付属の回路基板と、それらを電気的に接続するために用いられる、ポリイミド等の樹脂基板の少なくとも一方の表面に銅配線が形成されたフレキシブルプリント基板とで構成される電子機器において、フレキシブルプリント基板を正確に位置決めして当該本体基板及び付属の回路基板の配線端部に圧着させて作製される積層板が挙げられる。すなわち、この場合であれば、積層板は、フレキシブルプリント基板及び本体基板の配線端部が圧着により貼り合わせられた積層体、或いは、フレキシブルプリント基板及び回路基板の配線端部が圧着により貼り合わせられた積層板となる。積層板は、当該銅配線の一部や別途材料で形成したマークを有している。マークの位置については、当該積層板を構成する樹脂越しにCCDカメラ等の撮影手段で撮影可能な位置であれば特に限定されない。ここで、マークとは積層板やプリント配線板等の位置を検出し、または、位置決めをし、または、位置合わせをするために用いられる印(しるし)のことをいう。
なお、本発明の実施の形態に係る位置決め方法は表面実装機やチップマウンターに用いてもよい。
また、本発明において位置決めされる表面処理銅箔と樹脂基板との積層板が、樹脂板及び前記樹脂板の上に設けられた回路を有するプリント配線板であってもよい。また、その場合、前記マークが前記回路であってもよい。
また、実施例25〜28については表9に記載の各種キャリアを準備し、下記条件で、キャリアの表面に中間層を形成し、中間層の表面に極薄銅層を形成した。そして、極薄銅層の表面に粗化処理として表1、表2に記載の条件でめっきを行った。
<中間層>
(1)Ni層(Niめっき)
キャリアに対して、以下の条件でロール・トウ・ロール型の連続メッキラインで電気メッキすることにより1000μg/dm2の付着量のNi層を形成した。具体的なメッキ条件を以下に記す。
硫酸ニッケル:270〜280g/L
塩化ニッケル:35〜45g/L
酢酸ニッケル:10〜20g/L
ホウ酸:30〜40g/L
光沢剤:サッカリン、ブチンジオール等
ドデシル硫酸ナトリウム:55〜75ppm
pH:4〜6
浴温:55〜65℃
電流密度:10A/dm2
(2)Cr層(電解クロメート処理)
次に、(1)にて形成したNi層表面を水洗及び酸洗後、引き続き、ロール・トウ・ロール型の連続メッキライン上でNi層の上に11μg/dm2の付着量のCr層を以下の条件で電解クロメート処理することにより付着させた。
重クロム酸カリウム1〜10g/L、亜鉛0g/L
pH:7〜10
液温:40〜60℃
電流密度:2A/dm2
<極薄銅層>
次に、(2)にて形成したCr層表面を水洗及び酸洗後、引き続き、ロール・トウ・ロール型の連続メッキライン上で、Cr層の上に厚み1.5μmの極薄銅層を以下の条件で電気メッキすることにより形成し、キャリア付極薄銅箔を作製した。
銅濃度:90〜110g/L
硫酸濃度:90〜110g/L
塩化物イオン濃度:50〜90ppm
レベリング剤1(ビス(3スルホプロピル)ジスルフィド):10〜30ppm
レベリング剤2(アミン化合物):10〜30ppm
なお、レべリング剤2として下記のアミン化合物を用いた。
電解液温度:50〜80℃
電流密度:100A/dm2
電解液線速:1.5〜5m/sec
極薄銅層表面のTDの表面粗さは0.55μm、MDの60度光沢度は519%であった。
<中間層>
(1)Ni−Mo層(ニッケルモリブデン合金めっき)
キャリアに対して、以下の条件でロール・トウ・ロール型の連続メッキラインで電気メッキすることにより3000μg/dm2の付着量のNi-Mo層を形成した。具体的なメッキ条件を以下に記す。
(液組成)硫酸Ni六水和物:50g/dm3、モリブデン酸ナトリウム二水和物:60g/dm3、クエン酸ナトリウム:90g/dm3
(液温)30℃
(電流密度)1〜4A/dm2
(通電時間)3〜25秒
<極薄銅層>
(1)で形成したNi-Mo層の上に極薄銅層を形成した。極薄銅層の厚みを3μmとした以外は実施例25と同様の条件で極薄銅層を形成した。極薄銅層表面のTDの表面粗さは0.26μm、MDの60度光沢度は770%であった。
<中間層>
(1)Ni層(Niめっき)
実施例25と同じ条件でNi層を形成した。
(2)有機物層(有機物層形成処理)
次に、(1)にて形成したNi層表面を水洗及び酸洗後、引き続き、下記の条件でNi層表面に対して濃度1〜30g/Lのカルボキシベンゾトリアゾール(CBTA)を含む、液温40℃、pH5の水溶液を、20〜120秒間シャワーリングして噴霧することにより有機物層を形成した。
<極薄銅層>
(2)で形成した有機物層の上に極薄銅層を形成した。極薄銅層の厚みを2μmとした以外は実施例25と同様の条件で極薄銅層を形成した。極薄銅層表面のTDの表面粗さは0.40μm、MDの60度光沢度は528%であった。
<中間層>
(1)Co-Mo層(コバルトモリブデン合金めっき)
キャリアに対して、以下の条件でロール・トウ・ロール型の連続メッキラインで電気メッキすることにより4000μg/dm2の付着量のCo-Mo層を形成した。具体的なメッキ条件を以下に記す。
(液組成)硫酸Co:50g/dm3、モリブデン酸ナトリウム二水和物:60g/dm3、クエン酸ナトリウム:90g/dm3
(液温)30℃
(電流密度)1〜4A/dm2
(通電時間)3〜25秒
<極薄銅層>
(1)で形成したCo-Mo層の上に極薄銅層を形成した。極薄銅層の厚みを8μmとした以外は実施例25と同様の条件で極薄銅層を形成した。極薄銅層表面のTDの表面粗さは0.75μm、MDの60度光沢度は453%であった。
耐熱層1の形成条件を以下に示す。
液組成 :ニッケル5〜20g/L、コバルト1〜8g/L
pH :2〜3
液温 :40〜60℃
電流密度 :5〜20A/dm2
クーロン量:10〜20As/dm2
上記耐熱層1を施した銅箔上に、耐熱層2を形成した。比較例3、5、6については、粗化めっき処理は行わず、準備した銅箔に、この耐熱層2を直接形成した。耐熱層2の形成条件を以下に示す。
液組成 :ニッケル2〜30g/L、亜鉛2〜30g/L
pH :3〜4
液温 :30〜50℃
電流密度 :1〜2A/dm2
クーロン量:1〜2As/dm2
上記耐熱層1及び2を施した銅箔上に、さらに防錆層を形成した。防錆層の形成条件を以下に示す。
液組成 :重クロム酸カリウム1〜10g/L、亜鉛0〜5g/L
pH :3〜4
液温 :50〜60℃
電流密度 :0〜2A/dm2(浸漬クロメート処理のため)
クーロン量:0〜2As/dm2(浸漬クロメート処理のため)
上記耐熱層1、2及び防錆層を施した銅箔上に、さらに耐候性層を形成した。形成条件を以下に示す。
アミノ基を有するシランカップリング剤として、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン(実施例17)、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリエトキシシラン(実施例1〜13、15、16、24、26〜28)、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン(実施例18)、3−アミノプロピルトリメトキシシラン(実施例19)、3−アミノプロピルトリエトキシシラン(実施例20)、3−トリエトキシシリル−N−(1,3−ジメチル−ブチリデン)プロピルアミン(実施例22)、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン(実施例23)で、塗布・乾燥を行い、耐候性層を形成した。これらのシランカップリング剤を2種以上の組み合わせで用いることもできる。
電解銅箔は実施例28を除いてJX日鉱日石金属社製電解銅箔HLP箔を用いた。実施例28については電解銅箔としてJX日鉱日石金属社製電解銅箔JTC箔を用いた。電解研磨又は化学研磨を行った場合には、電解研磨又は化学研磨後の板厚を記載した。
なお、表9に表面処理前の銅箔またはキャリアの作製工程のポイントを記載した。「高光沢圧延」は、最終の冷間圧延(最終の再結晶焼鈍後の冷間圧延)を記載の油膜当量の値で行ったことを意味する。「通常圧延」は、最終の冷間圧延(最終の再結晶焼鈍後の冷間圧延)を記載の油膜当量の値で行ったことを意味する。「化学研磨」、「電解研磨」は、以下の条件で行ったことを意味する。
「化学研磨」はH2SO4が1〜3質量%、H2O2が0.05〜0.15質量%、残部水のエッチング液を用い、研磨時間を1時間とした。
「電解研磨」はリン酸67%+硫酸10%+水23%の条件で、電圧10V/cm2、表9に記載の時間(10秒間の電解研磨を行うと、研磨量は1〜2μmとなる。)で行った。
(1)表面粗さ(Rz)の測定;
株式会社小阪研究所製接触粗さ計Surfcorder SE−3Cを使用してJIS B0601−1994に準拠して十点平均粗さを粗化面について測定した。測定基準長さ0.8mm、評価長さ4mm、カットオフ値0.25mm、送り速さ0.1mm/秒の条件で圧延方向と垂直に(TDに、電解銅箔の場合は通箔方向に垂直に)測定位置を変えて10回行い、10回の測定での値を求めた。
なお、表面処理前の銅箔についても、同様にして表面粗さ(Rz)を求めておいた。
また、キャリアの中間層を設けられる側の表面および極薄銅層の表面についても、同様にして表面粗さ(Rz)を求めておいた。
なお、銅箔表面に粗化処理をした後に、または粗化処理をしないで耐熱層、防錆層、耐候性層等を設けるために表面処理を行った場合には、当該耐熱層、防錆層、耐候性層等の表面処理をした後の表面処理銅箔の表面について上記の測定を行った。表面処理銅箔がキャリア付銅箔の極薄銅層である場合には、極薄銅層の粗化処理表面について上記の測定を行った。
粗化粒子の表面積はレーザー顕微鏡による測定法を使用した。株式会社キーエンス製レーザーマイクロスコープVK8500を用いて粗化処理面の倍率2000倍における100×100μm相当面積B(実データでは9982.52μm2)における三次元表面積Aを測定して、三次元表面積A÷二次元表面積B=面積比(A/B)とする手法により設定を行った。
なお、銅箔表面に粗化処理をした後に、または粗化処理をしないで耐熱層、防錆層、耐候性層等を設けるために表面処理を行った場合には、当該耐熱層、防錆層、耐候性層等の表面処理をした後の表面処理銅箔の表面について上記の測定を行った。表面処理銅箔がキャリア付銅箔の極薄銅層である場合には、極薄銅層の粗化処理表面について上記の測定を行った。
JIS Z8741に準拠した日本電色工業株式会社製光沢度計ハンディーグロスメーターPG−1を使用し、圧延方向(MD、電解銅箔の場合は通箔方向)及び圧延方向に直角な方向(TD、電解銅箔の場合は通箔方向に直角な方向)のそれぞれの入射角60度で粗化面について測定した。
なお、銅箔表面に粗化処理をした後に、または粗化処理をしないで耐熱層、防錆層、耐候性層等を設けるために表面処理を行った場合には、当該耐熱層、防錆層、耐候性層等の表面処理をした後の表面処理銅箔の表面について上記の測定を行った。表面処理銅箔がキャリア付銅箔の極薄銅層である場合には、極薄銅層の粗化処理表面について上記の測定を行った。
なお、表面処理前の銅箔についても、同様にして光沢度を求めておいた。
また、表面処理前の銅箔の表面処理される側の表面およびキャリアの中間層を設けられる側の表面および極薄銅層の表面についても、同様にして光沢度を求めておいた。
表面処理銅箔を当該表面処理銅箔の粗化処理表面側からラミネート用熱硬化性接着剤付きポリイミドフィルム(カネカ製厚み50μm)の両面に貼り合わせ、銅箔をエッチング(塩化第二鉄水溶液)で除去してサンプルフィルムを作製した。なお、銅箔表面に粗化処理をした後に、または粗化処理をしないで耐熱層、防錆層、耐候性層等を設けるために表面処理を行った場合には、当該耐熱層、防錆層、耐候性層等の表面処理をした後の表面処理銅箔を、当該表面処理をした面側から、ポリイミドフィルムの両面に貼り合わせ、表面処理銅箔をエッチング(塩化第二鉄水溶液)で除去してサンプルフィルムを作成した。表面処理銅箔がキャリア付銅箔の極薄銅層である場合には、キャリア付銅箔を極薄銅層の粗化処理表面側からポリイミドフィルムの両面に貼り合わせ、その後、キャリアを剥離した後に、極薄銅層をエッチング(塩化第二鉄水溶液)で除去してサンプルフィルムを作製した。続いて、ライン状の黒色マークを印刷した印刷物を、サンプルフィルムの下に敷いて、印刷物をサンプルフィルム越しにCCDカメラで撮影し、撮影によって得られた画像について、観察されたライン状のマークが伸びる方向と垂直な方向に沿って観察地点ごとの明度を測定して作製した、観察地点−明度グラフにおいて、マークの端部からマークが描かれていない部分にかけて生じる明度曲線の傾き(角度)を測定した。このとき用いた撮影装置の構成及び明度曲線の傾きの測定方法を表す模式図を図3に示す。また、ΔB及び各傾きは、図2で示すように測定した。なお、横軸の1ピクセルは10μm長さに相当する。そして、明度曲線のグラフにおける1ピクセルと1階調の長さの比率を3.5:5(明度曲線のグラフにおける1ピクセルの長さ:明度曲線のグラフにおける1階調の長さ=3.5(mm):5(mm))とした明度曲線のグラフにおいてk1、k2(°)の値を算出した。
撮影装置は、CCDカメラ、マークを付した紙を下に置いたポリイミド基板を置くステージ(白色)、ポリイミド基板の撮影部に光を照射する照明用電源、撮影対象のマークが付された紙を下に置いた評価用ポリイミド基板をステージ上に搬送する搬送機(不図示)を備えている。当該撮影装置の主な仕様を以下に示す:
・撮影装置:株式会社ニレコ製シート検査装置Mujiken
・CCDカメラ:8192画素(160MHz)、1024階調ディジタル(10ビット)
・照明用電源:高周波点灯電源(電源ユニット×2)
・照明:蛍光灯(30W)
なお、図3に示された明度について、0は「黒」を意味し、明度255は「白」を意味し、「黒」から「白」までの灰色の程度(白黒の濃淡、グレースケール)を256階調に分割して表示している。
表面処理銅箔の表面処理された側の表面をラミネート用熱硬化性接着剤付きポリイミドフィルム(カネカ製厚み50μm)の両面に貼り合わせ、銅箔をエッチング(塩化第二鉄水溶液)で除去してサンプルフィルムを作成した。なお、銅箔表面に粗化処理をした後に、または粗化処理をしないで耐熱層、防錆層、耐候性層等を設けるために表面処理を行った場合には、当該耐熱層、防錆層、耐候性層等の表面処理をした後の表面処理銅箔を、当該表面処理をした面側から、ポリイミドフィルムの両面に貼り合わせ、表面処理銅箔をエッチング(塩化第二鉄水溶液)で除去してサンプルフィルムを作成した。表面処理銅箔がキャリア付銅箔の極薄銅層である場合には、キャリア付銅箔を極薄銅層の粗化処理表面側からポリイミドフィルムの両面に貼り合わせ、その後、キャリアを剥離した後に、極薄銅層をエッチング(塩化第二鉄水溶液)で除去してサンプルフィルムを作製した。得られた樹脂層の一面に印刷物(直径6cmの黒色の円)を貼り付け、反対面から樹脂層越しに印刷物の視認性を判定した。印刷物の黒色の円の輪郭が円周の90%以上の長さにおいてはっきりしたものを「◎」、黒色の円の輪郭が円周の80%以上90%未満の長さにおいてはっきりしたものを「○」(以上合格)、黒色の円の輪郭が円周の0〜80%未満の長さにおいてはっきりしたもの及び輪郭が崩れたものを「×」(不合格)と評価した。
表面処理銅箔の表面処理された側の表面をポリイミドフィルム(カネカ製厚み50μm)に積層した後、IPC−TM−650に準拠し、引張り試験機オートグラフ100で常態ピール強度を測定し、上記常態ピール強度が0.7kg/cm以上を積層基板用途に使用できるものとした。なお、実施例25〜28については、表面処理銅箔の表面処理された側の表面をポリイミドフィルム(カネカ製厚み50μm)に積層した後、キャリアを剥離し、前記ポリイミドフィルムと積層されている極薄銅層の厚みが12μm厚みとなるように銅めっきを行ってからピール強度を測定した。なお、銅箔表面に粗化処理をした後に、または粗化処理をしないで耐熱層、防錆層、耐候性層等を設けるために表面処理を行った場合には、当該耐熱層、防錆層、耐候性層等の表面処理をした後の表面処理銅箔の表面について上記の測定を行った。表面処理銅箔がキャリア付銅箔の極薄銅層である場合には、極薄銅層の粗化処理表面について上記の測定を行った。
表面処理銅箔の表面処理された側の表面をラミネート用熱硬化性接着剤付きポリイミドフィルム(カネカ製厚み50μm)の両面に貼り合わせた。得られた両面積層板について、JIS C6471に準拠したテストクーポンを作成した。作成したテストクーポンを85℃、85%RHの高温高湿下で48時間暴露した後に、300℃のはんだ槽に浮かべて、はんだ耐熱特性を評価した。はんだ耐熱試験後に、銅箔粗化処理面とポリイミド樹脂接着面の界面において、テストクーポン中の銅箔面積の5%以上の面積において、膨れにより界面が変色したものを×(不合格)、面積が5%未満の膨れ変色の場合を○、全く膨れ変色が発生しなかったものを◎として評価した。
なお、銅箔表面に粗化処理をした後に、または粗化処理をしないで耐熱層、防錆層、耐候性層等を設けるために表面処理を行った場合には、当該耐熱層、防錆層、耐候性層等の表面処理をした後の表面処理銅箔の表面について上記の測定を行った。表面処理銅箔がキャリア付銅箔の極薄銅層である場合には、極薄銅層の粗化処理表面について上記の測定を行った。
表面処理銅箔の表面処理された側の表面をラミネート用熱硬化性接着剤付きポリイミドフィルム(カネカ製厚み50μm)の両面に貼り合わせ、銅箔をエッチング(塩化第二鉄水溶液)して、L/Sが30μm/30μmの回路幅のFPCを作成した。その後、20μm×20μm角のマークをポリイミド越しにCCDカメラで検出することを試みた。10回中9回以上検出できた場合には「◎」、7〜8回検出できた場合には「○」、6回検出できた場合には「△」、5回以下検出できた場合には「×」とした。
なお、銅箔表面に粗化処理をした後に、または粗化処理をしないで耐熱層、防錆層、耐候性層等を設けるために表面処理を行った場合には、当該耐熱層、防錆層、耐候性層等の表面処理をした後の表面処理銅箔の表面について上記の評価を行った。表面処理銅箔がキャリア付銅箔の極薄銅層である場合には、極薄銅層の粗化処理表面について上記の測定を行った。
表面処理銅箔の表面処理された側の表面をラミネート用熱硬化性接着剤付きポリイミドフィルム(厚み50μm、宇部興産製ユーピレックス)の両面に貼り合わせた。ファインパターン回路形成性を評価するために銅箔厚みを同じにする必要があり、ここでは12μm銅箔厚みを基準とした。すなわち、12μmよりも厚みが厚い場合には、電解研磨により12μm厚みまで減厚した。一方で12μmより厚みが薄い場合には、銅めっき処理により12μm厚みまで増厚した。得られた両面積層板の片面側について、積層板の銅箔光沢面側に感光性レジスト塗布及び露光工程により、ファインパターン回路を印刷し、銅箔の不要部分を下記条件でエッチング処理を行い、L/S=20/20μmとなるようなファインパターン回路を形成した。ここで回路幅は回路断面のボトム幅が20μmとなるようにした。
(エッチング条件)
装置:スプレー式小型エッチング装置
スプレー圧:0.2MPa
エッチング液:塩化第二鉄水溶液(比重40ボーメ)
液温度:50℃
ファインパターン回路形成後に、45℃のNaOH水溶液に1分間浸漬させて感光性レジスト膜を剥離した。
上記にて得られたファインパターン回路サンプルを、日立ハイテクノロジーズ社製走査型電子顕微鏡写真S4700を用いて、2000倍の倍率で回路上部から観察を行い、回路上部のトップ幅(Wa)と回路底部のボトム幅(Wb)を測定した。銅箔厚み(T)は12μmとした。エッチングファクター(Ef)は、下記式により算出した。
エッチングファクター(Ef) = (2×T)/(Wb−Wa)
なお、銅箔表面に粗化処理をした後に、または粗化処理をしないで耐熱層、防錆層、耐候性層等を設けるために表面処理を行った場合には、当該耐熱層、防錆層、耐候性層等の表面処理をした後の表面処理銅箔の表面について上記の測定を行った。表面処理銅箔がキャリア付銅箔の極薄銅層である場合には、極薄銅層の粗化処理表面について上記の測定を行った。
各サンプルについて、表面処理銅箔の表面処理された側の面を、市販の液晶ポリマー樹脂((株)クラレ製Vecstar CTZ−50μm)と貼り合わせた後、エッチングで特性インピーダンスが50Ωのとなるようマイクロストリップ線路を形成し、HP社製のネットワークアナライザーHP8720Cを用いて透過係数を測定し、周波数20GHzおよび周波数40GHzでの伝送損失を求めた。なお、評価条件をできるだけ揃えるため、表面処理銅箔と液晶ポリマー樹脂とを貼り合わせた後に、銅箔厚みを18μmとした。すなわち、18μmよりも銅箔の厚みが厚い場合には、電解研磨により18μm厚みまで減厚した。一方で18μmより厚みが薄い場合には、銅めっき処理により18μm厚みまで増厚した。周波数20GHzにおける伝送損失の評価として、3.7dB/10cm未満を◎、3.7dB/10cm以上且つ4.1dB/10cm未満を○、4.1dB/10cm以上且つ5.0dB/10cm未満を△、5.0dB/10cm以上を×とした。
なお、プリント配線板または銅張積層板または樹脂層を有する表面処理銅箔においては、樹脂を溶かして除去することで、銅回路または銅箔表面について、前述の(1)表面粗さ(Rz)、(2)粒子の面積比(A/B)、(3)光沢度、(4)明度曲線の傾きを測定することができる。
なお、銅箔表面に粗化処理をした後に、または粗化処理をしないで耐熱層、防錆層、耐候性層等を設けるために表面処理を行った場合には、当該耐熱層、防錆層、耐候性層等の表面処理をした後の表面処理銅箔の表面について上記の測定を行った。表面処理銅箔がキャリア付銅箔の極薄銅層である場合には、極薄銅層の粗化処理表面について上記の測定を行った。
上記各試験の条件及び評価を表1〜12に示す。
実施例1〜28は、いずれも視認性、ピール強度、はんだ耐熱評価及び歩留まりが良好であった。また、実施例1〜28は、いずれもエッチングファクターが大きく、ならびに伝送損失が小さく、良好であった。
比較例1〜2、4、7〜11、13は、ΔB、ΔB/ΔB(PI)およびk1の1つ以上の値が本願発明の範囲から外れているため、視認性が不良であった。
比較例3、5、6、12は、視認性は優れていたが、k1の値が87°を超えたため、基板密着性が不良であった。また、比較例1〜13ははんだ耐熱評価が不良であった。
なお、実施例8〜10、20、25、28の表面処理銅箔について、粗化処理表面に厚み1μmのアクリル樹脂を塗布して、上述の評価を行った。その結果、実施例8〜10、20、25、28の表面処理銅箔と同じ評価結果となった。
図4に、上記Rz評価の際の、(a)比較例1、(b)比較例2、(c)比較例3、(d)比較例4、(e)実施例1、(f)実施例2の銅箔表面のSEM観察写真をそれぞれ示す。
Claims (23)
- 少なくとも一方の表面に粗化処理により粗化粒子が形成された表面処理銅箔であって、
前記銅箔を、粗化処理表面側から厚さ50μmのポリイミド(銅箔に張り合わせ前のポリイミドについての下記ΔB(PI)が50以上65以下であるポリイミド)基板の両面に貼り合わせた後、エッチングで前記両面の銅箔を除去し、
ライン状のマークを印刷した印刷物を、露出した前記ポリイミド基板の下に敷いて、前記印刷物を前記ポリイミド基板越しにCCDカメラで撮影したとき、
前記撮影によって得られた画像について、観察された前記ライン状のマークが伸びる方向と垂直な方向に沿って観察地点ごとの明度を測定して作製した、観察地点−明度グラフにおいて、
前記マークの端部から前記マークが描かれていない部分にかけて生じる明度曲線のトップ平均値Btとボトム平均値Bbとの差ΔB(ΔB=Bt−Bb)が40以上であり、
ΔB/ΔB(PI)からなる比率が0.7以上であり、
Btを基準に0.4ΔB〜0.6ΔBの深さ範囲における前記明度曲線の傾き(角度)k1が65°以上87°以下となる表面処理銅箔。 - 前記撮影によって得られた画像から作製した観察地点−明度グラフにおいて、明度曲線とBtとの交点からBtを基準に0.1ΔBまでの深さ範囲における前記明度曲線の傾き(角度)k2が30°以上となる請求項1に記載の表面処理銅箔。
- 前記撮影によって得られた画像から作製した観察地点−明度グラフにおいて、ΔBが48以上となる請求項1又は2に記載の表面処理銅箔。
- 前記明度曲線の傾き(角度)k1が75°以上87°以下となる請求項1〜3のいずれかに記載の表面処理銅箔。
- 前記明度曲線の傾き(角度)k2が35°以上となる請求項2〜4のいずれかに記載の表面処理銅箔。
- 前記粗化処理表面のTDの平均粗さRzが0.20〜0.80μmであり、粗化処理表面のMDの60度光沢度が76〜350%であり、
前記粗化粒子の表面積Aと、前記粗化粒子を前記銅箔表面側から平面視したときに得られる面積Bとの比A/Bが1.90〜2.40である請求項1〜5のいずれかに記載の表面処理銅箔。 - 前記MDの60度光沢度が90〜250%である請求項6に記載の表面処理銅箔。
- 前記TDの平均粗さRzが0.30〜0.60μmである請求項6又は7に記載の表面処理銅箔。
- 前記A/Bが2.00〜2.20である請求項6〜8のいずれかに記載の表面処理銅箔。
- 粗化処理表面のMDの60度光沢度とTDの60度光沢度との比C(C=(MDの60度光沢度)/(TDの60度光沢度))が0.80〜1.40である請求項6〜9のいずれかに記載の表面処理銅箔。
- 粗化処理表面のMDの60度光沢度とTDの60度光沢度との比C(C=(MDの60度光沢度)/(TDの60度光沢度))が0.90〜1.35である請求項10に記載の表面処理銅箔。
- 前記粗化処理表面に樹脂層を備える請求項1〜11のいずれか一項に記載の表面処理銅箔。
- 前記樹脂層が誘電体を含む請求項12に記載の表面処理銅箔。
- キャリア、中間層、極薄銅層をこの順に有するキャリア付銅箔であって、前記極薄銅層が請求項1〜13のいずれか一項に記載の表面処理銅箔であるキャリア付銅箔。
- 請求項1〜13のいずれか一項に記載の表面処理銅箔と樹脂基板とを積層して構成した積層板。
- 請求項1〜13のいずれか一項に記載の表面処理銅箔を用いたプリント配線板。
- 請求項16に記載のプリント配線板を2つ以上接続して、プリント配線板が2つ以上接続したプリント配線板を製造する方法。
- 請求項16に記載のプリント配線板を少なくとも1つと、もう一つの請求項16に記載のプリント配線板又は請求項16に記載のプリント配線板に該当しないプリント配線板とを接続する工程を含む、プリント配線板が2つ以上接続したプリント配線板を製造する方法。
- 請求項17又は18に記載のプリント配線板が2つ以上接続したプリント配線板が、少なくとも1つ接続したプリント配線板、又は、請求項16に記載のプリント配線板を1つ以上用いた電子機器。
- 請求項17又は18に記載のプリント配線板が2つ以上接続したプリント配線板が、少なくとも1つ接続したプリント配線板又は請求項16に記載のプリント配線板と、部品とを接続する工程を少なくとも含む、プリント配線板を製造する方法。
- 請求項16に記載のプリント配線板を少なくとも1つと、もう一つの請求項16に記載のプリント配線板又は請求項16に記載のプリント配線板に該当しないプリント配線板とを接続する工程、および、
請求項16に記載のプリント配線板又は請求項17に記載のプリント配線板が2つ以上接続したプリント配線板と、部品とを接続する工程
を少なくとも含む、プリント配線板が2つ以上接続したプリント配線板を製造する方法。 - 請求項14に記載のキャリア付銅箔と絶縁基板とを準備する工程、
前記キャリア付銅箔と絶縁基板とを積層する工程、
前記キャリア付銅箔と絶縁基板とを積層した後に、前記キャリア付銅箔のキャリアを剥がす工程を経て銅張積層板を形成し、
その後、セミアディティブ法、サブトラクティブ法、パートリーアディティブ法又はモディファイドセミアディティブ法のいずれかの方法によって、回路を形成する工程を含むプリント配線板の製造方法。 - 請求項14に記載のキャリア付銅箔の前記極薄銅層側表面に回路を形成する工程、
前記回路が埋没するように前記キャリア付銅箔の前記極薄銅層側表面に樹脂層を形成する工程、
前記樹脂層上に回路を形成する工程、
前記樹脂層上に回路を形成した後に、前記キャリアを剥離させる工程、及び、
前記キャリアを剥離させた後に、前記極薄銅層を除去することで、前記極薄銅層側表面に形成した、前記樹脂層に埋没している回路を露出させる工程
を含むプリント配線板の製造方法。
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