JP7087760B2 - Copper-clad laminate - Google Patents
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Description
本発明は、銅張積層板に関する。さらに詳しくは、本発明は、フレキシブルプリント配線板(FPC)などの製造に用いられる銅張積層板に関する。 The present invention relates to a copper-clad laminate. More specifically, the present invention relates to a copper-clad laminate used in the manufacture of flexible printed wiring boards (FPCs) and the like.
液晶パネル、ノートパソコン、デジタルカメラ、携帯電話などには、樹脂フィルムの表面に配線パターンが形成されたフレキシブルプリント配線板が用いられる。フレキシブルプリント配線板は、例えば、銅張積層板から製造される。 For liquid crystal panels, notebook computers, digital cameras, mobile phones, etc., flexible printed wiring boards having a wiring pattern formed on the surface of a resin film are used. The flexible printed wiring board is manufactured from, for example, a copper-clad laminate.
銅張積層板の製造方法としてメタライジング法が知られている。メタライジング法による銅張積層板の製造は、例えば、つぎの手順で行なわれる。まず、樹脂フィルムの表面にニッケルクロム合金からなる下地金属層を形成する。つぎに、下地金属層の上に銅薄膜層を形成する。つぎに、銅薄膜層の上に銅めっき被膜を形成する。銅めっきにより、配線パターンを形成するのに適した膜厚となるまで導体層を厚膜化する。メタライジング法により、樹脂フィルム上に直接導体層が形成された、いわゆる2層基板と称されるタイプの銅張積層板が得られる。 The metallizing method is known as a method for manufacturing a copper-clad laminate. The production of the copper-clad laminate by the metallizing method is performed, for example, by the following procedure. First, a base metal layer made of a nickel-chromium alloy is formed on the surface of the resin film. Next, a copper thin film layer is formed on the base metal layer. Next, a copper plating film is formed on the copper thin film layer. By copper plating, the conductor layer is thickened until the film thickness is suitable for forming a wiring pattern. By the metallizing method, a copper-clad laminate of a type called a so-called two-layer substrate in which a conductor layer is directly formed on a resin film can be obtained.
この種の銅張積層板を用いてフレキシブルプリント配線板を製造する方法としてセミアディティブ法が知られている。セミアディティブ法によるフレキシブルプリント配線板の製造は、つぎの手順で行なわれる(特許文献1参照)。まず、銅張積層板の銅めっき被膜の表面にレジスト層を形成する。つぎに、レジスト層のうち配線パターンを形成する部分に開口部を形成する。つぎに、レジスト層の開口部から露出した銅めっき被膜を陰極として電解めっきを行ない、配線部を形成する。つぎに、レジスト層を除去し、フラッシュエッチングなどにより配線部以外の導体層を除去する。これにより、フレキシブルプリント配線板が得られる。 A semi-additive method is known as a method for manufacturing a flexible printed wiring board using this type of copper-clad laminate. The flexible printed wiring board is manufactured by the semi-additive method according to the following procedure (see Patent Document 1). First, a resist layer is formed on the surface of the copper-plated coating of the copper-clad laminate. Next, an opening is formed in the portion of the resist layer that forms the wiring pattern. Next, electrolytic plating is performed using the copper plating film exposed from the opening of the resist layer as a cathode to form a wiring portion. Next, the resist layer is removed, and the conductor layer other than the wiring portion is removed by flash etching or the like. As a result, a flexible printed wiring board can be obtained.
セミアディティブ法において、銅めっき被膜の表面にレジスト層を形成するあたり、ドライフィルムレジストを用いることがある。この場合、銅めっき被膜の表面を化学研磨した後に、ドライフィルムレジストを貼り付ける。化学研磨により銅めっき被膜の表面に微細な凹凸をつけることで、アンカー効果によるドライフィルムレジストの密着性を高めている。しかし、銅めっき被膜の表面の凹凸が過剰であると、かえってドライフィルムレジストの密着性が悪化することがある。 In the semi-additive method, a dry film resist may be used to form a resist layer on the surface of the copper plating film. In this case, after the surface of the copper plating film is chemically polished, a dry film resist is attached. By making fine irregularities on the surface of the copper plating film by chemical polishing, the adhesion of the dry film resist due to the anchor effect is improved. However, if the surface of the copper plating film is excessively uneven, the adhesion of the dry film resist may be deteriorated.
化学研磨により銅めっき被膜を減膜する際に、導体層にピンホールが生じることがある。導体層にピンホールが存在すると、その上に形成された配線の厚さが部分的に薄くなる「窪み」、配線の幅が部分的に狭くなる「欠け」と称される外観不良の原因となる。また、ひどい場合には、配線が断線する。 When the copper plating film is reduced by chemical polishing, pinholes may occur in the conductor layer. The presence of pinholes in the conductor layer causes a poor appearance called "dents" in which the thickness of the wiring formed on the pinholes is partially thinned, and "chips" in which the width of the wiring is partially narrowed. Become. In the worst case, the wiring is broken.
本発明は上記事情に鑑み、化学研磨後のピンホールの発生を抑制できる銅張積層板を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, it is an object of the present invention to provide a copper-clad laminate capable of suppressing the generation of pinholes after chemical polishing.
本発明の銅張積層板は、ベースフィルムと、前記ベースフィルムの表面に形成された金属層と、前記金属層の表面に形成され、不純物として塩素を含む銅めっき被膜と、を備え、前記銅めっき被膜の厚さ方向の塩素濃度分布は、複数の山形の局所分布を含み、複数の前記局所分布の全部または一部は、ピークにおける二次イオン質量分析法により測定した塩素濃度が2×1019atoms/cm3以上であることを特徴とする。 The copper-clad laminate of the present invention comprises a base film, a metal layer formed on the surface of the base film, and a copper plating film formed on the surface of the metal layer and containing chlorine as an impurity. The chlorine concentration distribution in the thickness direction of the plating film includes a plurality of chevron local distributions, and all or part of the plurality of local distributions has a chlorine concentration of 2 × measured by the secondary ion mass analysis method at the peak. It is characterized by having 10 19 atoms / cm 3 or more .
化学研磨による銅めっき被膜のエッチングの進行は塩素濃度が高い層により抑制される。エッチングが進行しやすい経路が高塩素濃度層で途切れるため、エッチングが局所的に厚さ方向に進行することが抑制される。その結果、ピンホールの発生を抑制できる。 The progress of etching of the copper plating film by chemical polishing is suppressed by the layer having a high chlorine concentration. Since the path through which etching is likely to proceed is interrupted in the high chlorine concentration layer, it is suppressed that the etching locally progresses in the thickness direction. As a result, the occurrence of pinholes can be suppressed.
つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
図1に示すように、本発明の一実施形態に係る銅張積層板1は、基材10と、基材10の表面に形成された銅めっき被膜20とからなる。図1に示すように基材10の片面のみに銅めっき被膜20が形成されてもよいし、基材10の両面に銅めっき被膜20が形成されてもよい。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the copper-
基材10は絶縁性を有するベースフィルム11の表面に金属層12が形成されたものである。ベースフィルム11としてポリイミドフィルムなどの樹脂フィルムを用いることができる。金属層12は、例えば、スパッタリング法により形成される。金属層12は下地金属層13と銅薄膜層14とからなる。下地金属層13と銅薄膜層14とはベースフィルム11の表面にこの順に積層されている。一般に、下地金属層13はニッケル、クロム、またはニッケルクロム合金からなる。特に限定されないが、下地金属層13の厚さは5~50nmが一般的であり、銅薄膜層14の厚さは50~400nmが一般的である。
The
銅めっき被膜20は金属層12の表面に形成されている。特に限定されないが、銅めっき被膜20の厚さは1~3μmが一般的である。なお、金属層12と銅めっき被膜20とを合わせて「導体層」と称する。
The
銅めっき被膜20は電解めっきにより成膜される。銅めっき被膜20は、特に限定されないが、図2に示すめっき装置3により成膜される。
めっき装置3は、ロールツーロールにより長尺帯状の基材10を搬送しつつ、基材10に対して電解めっきを行なう装置である。めっき装置3はロール状に巻回された基材10を繰り出す供給装置31と、めっき後の基材10(銅張積層板1)をロール状に巻き取る巻取装置32とを有する。
The
The
また、めっき装置3は基材10を搬送する上下一対のエンドレスベルト33(下側のエンドレスベルト33は図示省略)を有する。各エンドレスベルト33には基材10を把持する複数のクランプ34が設けられている。供給装置31から繰り出された基材10は、その幅方向が鉛直方向に沿う懸垂姿勢となり、両縁が上下のクランプ34に把持される。基材10はエンドレスベルト33の駆動によりめっき装置3内を周回した後、クランプ34から開放され、巻取装置32で巻き取られる。
Further, the
基材10の搬送経路には、前処理槽35、めっき槽40、および後処理槽36が配置されている。基材10はめっき槽40内を搬送されつつ、電解めっきによりその表面に銅めっき被膜20が成膜される。これにより、長尺帯状の銅張積層板1が得られる。
A
図3に示すように、めっき槽40は基材10の搬送方向に沿った横長の単一の槽である。基材10はめっき槽40の中心に沿って搬送される。めっき槽40には銅めっき液が貯留されている。めっき槽40内を搬送される基材10は、その全体が銅めっき液に浸漬されている。
As shown in FIG. 3, the
銅めっき液は水溶性銅塩を含む。銅めっき液に一般的に用いられる水溶性銅塩であれば、特に限定されず用いられる。水溶性銅塩として、無機銅塩、アルカンスルホン酸銅塩、アルカノールスルホン酸銅塩、有機酸銅塩などが挙げられる。無機銅塩として、硫酸銅、酸化銅、塩化銅、炭酸銅などが挙げられる。アルカンスルホン酸銅塩として、メタンスルホン酸銅、プロパンスルホン酸銅などが挙げられる。アルカノールスルホン酸銅塩として、イセチオン酸銅、プロパノールスルホン酸銅などが挙げられる。有機酸銅塩として、酢酸銅、クエン酸銅、酒石酸銅などが挙げられる。 The copper plating solution contains a water-soluble copper salt. Any water-soluble copper salt generally used for the copper plating solution is used without particular limitation. Examples of the water-soluble copper salt include an inorganic copper salt, an alkane sulfonic acid copper salt, an alkanol sulfonic acid copper salt, and an organic acid copper salt. Examples of the inorganic copper salt include copper sulfate, copper oxide, copper chloride, and copper carbonate. Examples of the alkane sulfonic acid copper salt include copper methanesulfonic acid and copper propanesulfonic acid. Examples of the alkanol sulfonic acid copper salt include copper isethionic acid and copper propanol sulfonic acid. Examples of the organic acid copper salt include copper acetate, copper citrate, copper tartrate and the like.
銅めっき液に用いる水溶性銅塩として、無機銅塩、アルカンスルホン酸銅塩、アルカノールスルホン酸銅塩、有機酸銅塩などから選択された1種類を単独で用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。例えば、硫酸銅と塩化銅とを組み合わせる場合のように、無機銅塩、アルカンスルホン酸銅塩、アルカノールスルホン酸銅塩、有機酸銅塩などから選択された1つのカテゴリー内の異なる2種類以上を組み合わせて用いてもよい。ただし、銅めっき液の管理の観点からは、1種類の水溶性銅塩を単独で用いることが好ましい。 As the water-soluble copper salt used in the copper plating solution, one type selected from inorganic copper salt, alkane sulfonic acid copper salt, alkanol sulfonic acid copper salt, organic acid copper salt and the like may be used alone, or two or more types may be used. May be used in combination. For example, when combining copper sulfate and copper chloride, two or more different types in one category selected from inorganic copper salt, alkane sulfonic acid copper salt, alkanol sulfonic acid copper salt, organic acid copper salt, etc. It may be used in combination. However, from the viewpoint of controlling the copper plating solution, it is preferable to use one kind of water-soluble copper salt alone.
銅めっき液は硫酸を含んでもよい。硫酸の添加量を調整することで、銅めっき液のpHおよび硫酸イオン濃度を調整できる。 The copper plating solution may contain sulfuric acid. By adjusting the amount of sulfuric acid added, the pH and sulfate ion concentration of the copper plating solution can be adjusted.
銅めっき液は一般的にめっき液に添加される添加剤を含む。添加剤として、レベラー成分、ポリマー成分、ブライトナー成分、塩素成分などが挙げられる。添加剤として、レベラー成分、ポリマー成分、ブライトナー成分、塩素成分などから選択された1種類を単独で用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。 The copper plating solution contains additives that are generally added to the plating solution. Examples of the additive include a leveler component, a polymer component, a Brightner component, a chlorine component and the like. As the additive, one type selected from a leveler component, a polymer component, a Brightener component, a chlorine component and the like may be used alone, or two or more types may be used in combination.
レベラー成分は窒素を含有するアミンなどで構成される。レベラー成分として、ジアリルジメチルアンモニウムクロライド、ヤヌス・グリーンBなどが挙げられる。ポリマー成分として、特に限定されないが、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール-ポリプロピレングリコール共重合体から選択された1種類を単独で、または2種類以上を組み合わせて用いることが好ましい。ブライトナー成分として、特に限定されないが、ビス(3-スルホプロピル)ジスルフィド(略称SPS)、3-メルカプトプロパン-1-スルホン酸(略称MPS)などから選択された1種類を単独で、または2種類以上を組み合わせて用いることが好ましい。塩素成分として、特に限定されないが、塩酸、塩化ナトリウムなどから選択された1種類を単独で、または2種類以上を組み合わせて用いることが好ましい。 The leveler component is composed of an amine containing nitrogen and the like. Examples of the leveler component include diallyldimethylammonium chloride, Janus Green B and the like. The polymer component is not particularly limited, but it is preferable to use one selected from polyethylene glycol, polypropylene glycol, and polyethylene glycol-polypropylene glycol copolymer alone or in combination of two or more. The Brightener component is not particularly limited, but one type selected from bis (3-sulfopropyl) disulfide (abbreviated as SPS), 3-mercaptopropane-1-sulfonic acid (abbreviated as MPS), etc. may be used alone or in two types. It is preferable to use the above in combination. The chlorine component is not particularly limited, but it is preferable to use one selected from hydrochloric acid, sodium chloride and the like alone or in combination of two or more.
銅めっき液の各成分の含有量は任意に選択できる。ただし、銅めっき液は硫酸銅を60~280g/L、硫酸を20~250g/L含有することが好ましい。そうすれば、銅めっき被膜20を十分な速度で成膜できる。銅めっき液はレベラー成分を0.5~50mg/L含有することが好ましい。そうすれば、突起を抑制し平坦な銅めっき被膜20を形成できる。銅めっき液はポリマー成分を10~1,500mg/L含有することが好ましい。そうすれば、基材10端部への電流集中を緩和し均一な銅めっき被膜20を形成できる。銅めっき液はブライトナー成分を0.2~16mg/L含有することが好ましい。そうすれば、析出結晶を微細化し銅めっき被膜20の表面を平滑にできる。銅めっき液は塩素成分を20~80mg/L含有することが好ましい。そうすれば、異常析出を抑制できる。また、銅めっき液が塩素成分を含むことで、形成された銅めっき被膜20に不純物として塩素が含まれる。
The content of each component of the copper plating solution can be arbitrarily selected. However, the copper plating solution preferably contains 60 to 280 g / L of copper sulfate and 20 to 250 g / L of sulfuric acid. Then, the
銅めっき液の温度は20~35℃が好ましい。また、めっき槽40内の銅めっき液を撹拌することが好ましい。銅めっき液を撹拌する手段は、特に限定されないが、噴流を利用した手段を用いることができる。例えば、ノズルから噴出させた銅めっき液を基材10に吹き付けることで、銅めっき液を撹拌できる。
The temperature of the copper plating solution is preferably 20 to 35 ° C. Further, it is preferable to stir the copper plating solution in the
めっき槽40の内部には、基材10の搬送方向に沿って複数のアノード41が配置されている。また、基材10を把持するクランプ34はカソードとしての機能も有する。アノード41とクランプ34(カソード)との間に電流を流すことで、基材10の表面に銅めっき被膜20を成膜できる。
Inside the
なお、図3に示すめっき槽40には、基材10の表裏両側にアノード41が配置されている。したがって、ベースフィルム11の両面に金属層12が形成された基材10を用いれば、基材10の両面に銅めっき被膜20を成膜できる。
In the
めっき槽40の内部に配置された複数のアノード41は、それぞれに整流器が接続されている。したがって、アノード41ごとに異なる電流密度となるように設定できる。本実施形態では、めっき槽40の内部が基材10の搬送方向に沿って、複数の区域に区分されている。各区域は一または複数の連続するアノード41が配置された領域に対応する。
A rectifier is connected to each of the plurality of
各区域は低電流密度区域LZまたは高電流密度区域HZである。低電流密度区域LZでは電流密度がゼロか比較的低い「低電流密度」に設定されており、基材10に対して低電流密度での電解めっきを行なう。高電流密度区域HZでは電流密度が低電流密度よりも高い「高電流密度」に設定されており、基材10に対して高電流密度での電解めっきを行なう。
Each area is a low current density area LZ or a high current density area HZ. In the low current density area LZ, the current density is set to zero or a relatively low "low current density", and the
ここで、低電流密度区域LZにおける電流密度(低電流密度)を0~0.29A/dm2に設定することが好ましい。また、高電流密度区域HZにおける電流密度(高電流密度)を0.3~10A/dm2に設定することが好ましい。 Here, it is preferable to set the current density (low current density) in the low current density area LZ to 0 to 0.29 A / dm 2 . Further, it is preferable to set the current density (high current density) in the high current density area HZ to 0.3 to 10 A / dm 2 .
低電流密度区域LZと高電流密度区域HZとは基材10の搬送方向に沿って交互に設けられている。低電流密度区域LZは複数設けられる。高電流密度区域HZは複数設けられる。基材10の搬送方向を基準として、最も上流の区域が低電流密度区域LZであってもよいし、高電流密度区域HZであってもよい。また、最も下流の区域が低電流密度区域LZであってもよいし、高電流密度区域HZであってもよい。
The low current density area LZ and the high current density area HZ are alternately provided along the transport direction of the
複数の低電流密度区域LZにおける電流密度は同じでもよいし、異なってもよい。また、複数の高電流密度区域HZにおける電流密度は同じでもよいし、異なってもよい。ただし、高電流密度区域HZにおける電流密度は、基材10の搬送方向の下流側に向かって、段階的に上昇するよう設定することが好ましい。
The current densities in the plurality of low current density areas LZ may be the same or may be different. Further, the current densities in the plurality of high current density areas HZ may be the same or may be different. However, it is preferable that the current density in the high current density area HZ is set so as to gradually increase toward the downstream side in the transport direction of the
基材10は、低電流密度区域LZと高電流密度区域HZとを交互に通過しながら、電解めっきされる。すなわち、めっき槽40では基材10に対して、低電流密度での電解めっきと、高電流密度での電解めっきとを交互に繰り返し行なう。これにより、銅めっき被膜20が成膜される。
The
このような方法により形成された銅めっき被膜20は、図1に示すように、異なる電流密度での電解めっきにより形成された複数の層が積層された構造となる。具体的には、銅めっき被膜20は高塩素濃度層21と低塩素濃度層22とが、厚さ方向に交互に積層された構造を有する。ここで、高塩素濃度層21は低電流密度での電解めっきにより形成され、相対的に塩素濃度が高い。また、低塩素濃度層22は高電流密度での電解めっきにより形成され、相対的に塩素濃度が低い。これは、電解めっきにおける電流密度が低いほど、銅めっき液の添加剤がめっき被膜に取り込まれやすくなるためであると推測される。
As shown in FIG. 1, the
高塩素濃度層21および低塩素濃度層22の配置は、めっき槽40における低電流密度区域LZおよび高電流密度区域HZの配置に依存する。高塩素濃度層21は複数存在する。低塩素濃度層22は複数存在する。基材10の表面(金属層12の表面)に直接積層される層が高塩素濃度層21であってもよいし、低塩素濃度層22であってもよい。また、銅めっき被膜20の表面(基材10と反対側の面)に表れる層が高塩素濃度層21であってもよいし、低塩素濃度層22であってもよい。
The arrangement of the high
銅めっき被膜20に含まれる不純物の濃度は、二次イオン質量分析法(SIMS:Secondary Ion Mass Spectrometry)によって測定できる。銅めっき被膜20は高塩素濃度層21と低塩素濃度層22とが交互に積層された構造であるから、その厚さ方向の塩素濃度分布には複数の山形の局所分布が含まれる(図4参照)。より詳細には、銅めっき被膜20の厚さ方向の塩素濃度分布は、複数の山形の局所分布が周期的に連続した分布となる。各局所分布のピーク近傍が高塩素濃度層21に相当し、それ以外の部分が低塩素濃度層22に相当する。
The concentration of impurities contained in the
例えば、セミアディティブ法により銅張積層板1を用いてフレキシブルプリント配線板を製造する際に、化学研磨により銅めっき被膜20を減膜することがある。例えば、厚さ1~3μmの銅めっき被膜20を0.4~0.8μmまで減膜する。この化学研磨により導体層にピンホールが生じることがある。
For example, when a flexible printed wiring board is manufactured using a copper-clad
これに対して、本実施形態の銅張積層板1であれば、ピンホールの発生を抑制できる。その理由は不明なところもあるが、概ねつぎのとおりであると考えられる。不純物として塩素を多く含む高塩素濃度層21では化学研磨液によるエッチングの進行が抑制される。エッチングが進行しやすい経路は高塩素濃度層21で途切れる。そのため、エッチングが進行しやすい経路が厚さ方向に繋がることがなく、エッチングが局所的に厚さ方向に進行することが抑制される。その結果、ピンホールの発生を抑制できる。
On the other hand, the copper-clad
塩素濃度分布に含まれる局所分布のピークにおける塩素濃度(二次イオン質量分析法により測定した値)は1×1019atoms/cm3以上であることが好ましく、2×1019atoms/cm3以上であることがより好ましい。塩素濃度分布に含まれる全部の局所分布がこの条件を満たしてもよいし、一部の局所分布がこの条件を満たしてもよい。塩素濃度分布が上記の通りであれば、ピンホールの発生を十分に抑制できる。 The chlorine concentration (value measured by secondary ion mass spectrometry) at the peak of the local distribution contained in the chlorine concentration distribution is preferably 1 × 10 19 atoms / cm 3 or more, and 2 × 10 19 atoms / cm 3 or more. Is more preferable. All the local distributions included in the chlorine concentration distribution may satisfy this condition, or some local distributions may satisfy this condition. If the chlorine concentration distribution is as described above, the occurrence of pinholes can be sufficiently suppressed.
塩素濃度分布に含まれる局所分布の半値全幅が隣り合う局所分布とのピーク間隔の半分よりも狭いことが好ましい。これは高塩素濃度層21の厚さが低塩素濃度層22の厚さよりも薄いことを意味する。エッチングの進行が抑制される高塩素濃度層21が薄いので、化学研磨速度が必要以上に遅くなり化学研磨に長時間を要することを防止できる。なお、塩素濃度分布に含まれる全部の局所分布が上記条件を満たしてもよいし、一部の局所分布が上記条件を満たしてもよい。
It is preferable that the full width at half maximum of the local distribution included in the chlorine concentration distribution is narrower than half of the peak interval with the adjacent local distribution. This means that the thickness of the high
また、銅めっき被膜20に高塩素濃度層21が存在することで、化学研磨後の銅めっき被膜20の表面を滑らかにできるという効果も奏する。その理由は不明なところもあるが、概ねつぎのとおりであると考えられる。化学研磨液によるエッチングの進行は高塩素濃度層21において相対的に遅くなり、低塩素濃度層22で相対的に速くなる。銅めっき被膜20の厚さ方向にエッチングの進行が遅い部分と速い部分とが交互に現れるため、エッチングが局所的に進行せず、全面に渡って均一に進行する。その結果、化学研磨後の銅めっき被膜20の表面が滑らかになる。
Further, the presence of the high
なお、銅めっき被膜20は塩素以外の不純物、例えば、銅めっき液の添加剤に由来する炭素、酸素、硫黄などを含んでもよい。
The
つぎに、実施例を説明する。
(実施例1)
つぎの手順で、基材を準備した。ベースフィルムとして、厚さ35μmのポリイミドフィルム(宇部興産社製 Upilex-35SGAV1)を用意した。ベースフィルムをマグネトロンスパッタリング装置にセットした。マグネトロンスパッタリング装置内にはニッケルクロム合金ターゲットと銅ターゲットとが設置されている。ニッケルクロム合金ターゲットの組成はCrが20質量%、Niが80質量%である。真空雰囲気下で、ベースフィルムの片面に、厚さ25nmのニッケルクロム合金からなる下地金属層を形成し、その上に厚さ100nmの銅薄膜層を形成した。
Next, an embodiment will be described.
(Example 1)
The substrate was prepared by the following procedure. As a base film, a polyimide film having a thickness of 35 μm (Upilex-35SGAV1 manufactured by Ube Corporation) was prepared. The base film was set in the magnetron sputtering device. A nickel-chromium alloy target and a copper target are installed in the magnetron sputtering apparatus. The composition of the nickel-chromium alloy target is 20% by mass of Cr and 80% by mass of Ni. Under a vacuum atmosphere, a base metal layer made of a nickel-chromium alloy having a thickness of 25 nm was formed on one side of the base film, and a copper thin film layer having a thickness of 100 nm was formed on the base metal layer.
つぎに、銅めっき液を調整した。銅めっき液は硫酸銅を120g/L、硫酸を70g/L、レベラー成分を20mg/L、ポリマー成分を1,100mg/L、ブライトナー成分を16mg/L、塩素成分を50mg/L含有する。レベラー成分としてジアリルジメチルアンモニウムクロライド-二酸化硫黄共重合体(ニットーボーメディカル株式会社製 PAS-A―5)を用いた。ポリマー成分としてポリエチレングリコール-ポリプロピレングリコール共重合体(日油株式会社製 ユニルーブ50MB-11)を用いた。ブライトナー成分としてビス(3-スルホプロピル)ジスルフィド(RASCHIG GmbH社製の試薬)を用いた。塩素成分として塩酸(和光純薬工業株式会社製の35%塩酸)を用いた。 Next, the copper plating solution was adjusted. The copper plating solution contains 120 g / L of copper sulfate, 70 g / L of sulfuric acid, 20 mg / L of leveler component, 1,100 mg / L of polymer component, 16 mg / L of Brightener component, and 50 mg / L of chlorine component. A diallyldimethylammonium chloride-sulfur dioxide copolymer (PAS-A-5 manufactured by Nittobo Medical Co., Ltd.) was used as a leveler component. A polyethylene glycol-polypropylene glycol copolymer (Unilube 50MB-11 manufactured by NOF CORPORATION) was used as a polymer component. Bis (3-sulfopropyl) disulfide (reagent manufactured by RASCHIG GmbH) was used as a Brightener component. Hydrochloric acid (35% hydrochloric acid manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used as the chlorine component.
前記銅めっき液が貯留されためっき槽に基材を供給した。電解めっきにより基材の片面に厚さ2.0μmの銅めっき被膜を成膜して銅張積層板を得た。ここで、銅めっき液の温度を31℃とした。また、電解めっきの間、ノズルから噴出させた銅めっき液を基材の表面に対して略垂直に吹き付けることで、銅めっき液を撹拌した。 The base material was supplied to the plating tank in which the copper plating solution was stored. A copper plating film having a thickness of 2.0 μm was formed on one side of the base material by electrolytic plating to obtain a copper-clad laminate. Here, the temperature of the copper plating solution was set to 31 ° C. Further, during the electrolytic plating, the copper plating solution ejected from the nozzle was sprayed substantially perpendicular to the surface of the base material to stir the copper plating solution.
電解めっきにおいて、空送期間が11回含まれるように電流密度を変化させた。ここで、空送期間とは低電流密度、具体的には0.0A/dm2で電解めっきを行なう期間を意味する。空送期間以外における電流密度(高電流密度)は1.2A/dm2とした。 In electrolytic plating, the current density was changed so that the air feeding period was included 11 times. Here, the blank feeding period means a period during which electrolytic plating is performed at a low current density, specifically 0.0 A / dm 2 . The current density (high current density) other than the blank feeding period was set to 1.2 A / dm 2 .
(実施例2)
実施例1と同様の手順で銅張積層板を得た。ただし、電解めっきにおいて、空送期間が7回含まれるように電流密度を変化させた。その余の条件は実施例1と同様である。
(Example 2)
A copper-clad laminate was obtained in the same procedure as in Example 1. However, in electrolytic plating, the current density was changed so that the blank feeding period was included 7 times. The other conditions are the same as in Example 1.
(比較例1)
実施例1と同様の手順で銅張積層板を得た。ただし、電解めっきにおいて、電流密度を3.2A/dm2とし、空送期間を設けなかった。その余の条件は実施例1と同様である。
(Comparative Example 1)
A copper-clad laminate was obtained in the same procedure as in Example 1. However, in electrolytic plating, the current density was set to 3.2 A / dm 2 , and no airborne period was provided. The other conditions are the same as in Example 1.
(塩素濃度測定)
実施例1、2および比較例1で得られた銅張積層板に対して、銅めっき被膜の塩素濃度を測定した。測定は二次イオン質量分析法によって行なった。測定装置としてアルバック・ファイ株式会社の四重極型二次イオン質量分析装置(PHI ADEPT-1010)を用いた。測定条件は、一次イオン種をCs+、一次加速電圧を5.0kV、検出領域を96×96μmとした。なお、本明細書における塩素濃度の値は、前記条件で測定した値を基準とする。
(Chlorine concentration measurement)
The chlorine concentration of the copper-plated coating was measured with respect to the copper-clad laminates obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1. The measurement was performed by secondary ion mass spectrometry. A quadrupole secondary ion mass spectrometer (PHI ADEPT-1010) manufactured by ULVAC FI Co., Ltd. was used as the measuring device. The measurement conditions were Cs + for the primary ion species, 5.0 kV for the primary acceleration voltage, and 96 × 96 μm for the detection region. The value of the chlorine concentration in the present specification is based on the value measured under the above conditions.
図4(A)に実施例1で得られた銅張積層板の測定結果を示す。図4(B)に実施例2で得られた銅張積層板の測定結果を示す。図4(C)に比較例1で得られた銅張積層板の測定結果を示す。図4の各グラフの横軸は銅めっき被膜の厚さ方向の位置である。0.0μmが銅薄膜層側の面、2.0μmが表面である。縦軸は塩素濃度である。 FIG. 4A shows the measurement results of the copper-clad laminate obtained in Example 1. FIG. 4B shows the measurement results of the copper-clad laminate obtained in Example 2. FIG. 4C shows the measurement results of the copper-clad laminate obtained in Comparative Example 1. The horizontal axis of each graph in FIG. 4 is the position in the thickness direction of the copper plating film. 0.0 μm is the surface on the copper thin film layer side, and 2.0 μm is the surface. The vertical axis is the chlorine concentration.
図4(A)のグラフから分かるように、実施例1では、銅めっき被膜の厚さ方向の塩素濃度分布が周期的な10個の山形の局所分布からなる。0.2μm付近のピークは最初の2回の空送期間に対応する。残りの9個のピークはそれに続く9回の空送期間に対応する。この銅めっき被膜は高塩素濃度層と低塩素濃度層とが交互に積層された構成といえる。また、この銅めっき被膜は高塩素濃度層を10層含んでいるといえる。 As can be seen from the graph of FIG. 4A, in the first embodiment, the chlorine concentration distribution in the thickness direction of the copper plating film consists of ten periodic chevron local distributions. Peaks near 0.2 μm correspond to the first two airborne periods. The remaining 9 peaks correspond to the following 9 airborne periods. It can be said that this copper plating film has a structure in which high chlorine concentration layers and low chlorine concentration layers are alternately laminated. Further, it can be said that this copper plating film contains 10 layers having a high chlorine concentration.
表1に実施例1で得られた塩素濃度分布の詳細を示す。ここで、塩素濃度分布に含まれる10個のピークを、表面側(2.0μm)から銅薄膜層側(0.0μm)に向かってそれぞれ第1~第10ピークと称する。それぞれのピークについて、ピーク値(ピークにおける塩素濃度)、そのピークを含む局所分布の半値全幅、隣り合う局所分布とのピーク間隔の半分を示す。なお、ピーク間隔として対象のピークと銅薄膜層側に隣接するピークと間隔を用いた。例えば第1ピークのピーク間隔は、第1ピークと第2ピークと間隔である。 Table 1 shows the details of the chlorine concentration distribution obtained in Example 1. Here, the 10 peaks included in the chlorine concentration distribution are referred to as the 1st to 10th peaks from the surface side (2.0 μm) to the copper thin film layer side (0.0 μm), respectively. For each peak, the peak value (chlorine concentration at the peak), the full width at half maximum of the local distribution including the peak, and the half of the peak interval with the adjacent local distribution are shown. As the peak interval, the target peak and the peak adjacent to the copper thin film layer side and the interval were used. For example, the peak interval of the first peak is the interval between the first peak and the second peak.
表1より、全10個のピークにおける塩素濃度が1×1019atoms/cm3以上であることが分かる。また、全10個のピークのうち5個のピークにおける塩素濃度が2×1019atoms/cm3以上であることが分かる。また、各ピークの半値全幅はピーク間隔の半分と同じが、それよりも広いことが分かる。これは、高塩素濃度層の厚さと低塩素濃度層の厚さとが同程度であることを意味する。 From Table 1, it can be seen that the chlorine concentration at all 10 peaks is 1 × 10 19 atoms / cm 3 or more. It can also be seen that the chlorine concentration in 5 of the 10 peaks is 2 × 10 19 atoms / cm 3 or more. It can also be seen that the full width at half maximum of each peak is the same as half the peak interval, but wider than that. This means that the thickness of the high chlorine concentration layer and the thickness of the low chlorine concentration layer are about the same.
図4(B)のグラフから分かるように、実施例2では、銅めっき被膜の厚さ方向の塩素濃度分布が周期的な6個の山形の局所分布からなる。0.2μm付近のピークは最初の2回の空送期間に対応する。残りの5個のピークはそれに続く5回の空送期間に対応する。この銅めっき被膜は高塩素濃度層と低塩素濃度層とが交互に積層された構成といえる。また、この銅めっき被膜は高塩素濃度層を6層含んでいるといえる。 As can be seen from the graph of FIG. 4B, in Example 2, the chlorine concentration distribution in the thickness direction of the copper plating film consists of six chevron-shaped local distributions that are periodic. Peaks near 0.2 μm correspond to the first two airborne periods. The remaining 5 peaks correspond to the following 5 airborne periods. It can be said that this copper plating film has a structure in which high chlorine concentration layers and low chlorine concentration layers are alternately laminated. Further, it can be said that this copper plating film contains 6 layers having a high chlorine concentration.
表2に実施例2で得られた塩素濃度分布の詳細を示す。ここで、塩素濃度分布に含まれる6個のピークを、表面側(2.0μm)から銅薄膜層側(0.0μm)に向かってそれぞれ第1~第6ピークと称する。それぞれのピークについて、ピーク値、半値全幅、ピーク間隔の半分を示す。
表2より、全6個のピークにおける塩素濃度が1×1019atoms/cm3以上であることが分かる。また、全6個のピークのうち5個のピークにおける塩素濃度が2×1019atoms/cm3以上であることが分かる。また、各ピークの半値全幅はピーク間隔の半分よりも狭いことが分かる。これは、高塩素濃度層の厚さが低塩素濃度層の厚さよりも薄いことを意味する。 From Table 2, it can be seen that the chlorine concentrations at all 6 peaks are 1 × 10 19 atoms / cm 3 or more. It can also be seen that the chlorine concentration in 5 of the 6 peaks is 2 × 10 19 atoms / cm 3 or more. It can also be seen that the full width at half maximum of each peak is narrower than half of the peak interval. This means that the thickness of the high chlorine concentration layer is thinner than the thickness of the low chlorine concentration layer.
図4(C)のグラフから分かるように、比較例1では、銅めっき被膜の厚さ方向の全体に渡って塩素濃度が低い。具体的には、塩素濃度が全体に渡って1×1019atoms/cm3未満である。したがって、この銅めっき被膜は高塩素濃度層と低塩素濃度層とが交互に積層された構成を有していない。 As can be seen from the graph of FIG. 4C, in Comparative Example 1, the chlorine concentration is low over the entire thickness direction of the copper plating film. Specifically, the chlorine concentration is less than 1 × 10 19 atoms / cm 3 overall. Therefore, this copper plating film does not have a structure in which high chlorine concentration layers and low chlorine concentration layers are alternately laminated.
(化学研磨)
実施例1、2および比較例1で得られた銅張積層板に対して化学研磨を行なった。化学研磨液として硫酸と過酸化水素とを主成分とした液(三菱ガス化学株式会社製CPE-750を10倍に希釈した液)を用いた。厚さ2μmの銅めっき被膜を0.5μmまで減膜した。
(Chemical polishing)
The copper-clad laminates obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 were chemically polished. As the chemical polishing solution, a solution containing sulfuric acid and hydrogen peroxide as main components (a solution obtained by diluting CPE-750 manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. 10-fold) was used. The copper plating film having a thickness of 2 μm was reduced to 0.5 μm.
各銅張積層板の化学研磨速度を表3に示す。比較例1を基準とすると、実施例1は化学研磨速度が14.9%遅くなり、実施例2は化学研磨速度が13.7%遅くなることが分かる。その理由は不明なところもあるが、エッチングの進行が抑制される高塩素濃度層21が薄い方が、化学研磨速度が速くなるためであると推測される。これより、化学研磨速度の観点からは、塩素濃度分布に含まれる局所分布の半値全幅が隣り合う局所分布とのピーク間隔の半分よりも狭いこと(実施例2)が好ましいことが確認された。
Table 3 shows the chemical polishing rates of each copper-clad laminate. Based on Comparative Example 1, it can be seen that the chemical polishing rate of Example 1 is 14.9% slower and that of Example 2 is 13.7% slower. The reason is unknown, but it is presumed that the thinner the high
(ピンホール)
つぎに、化学研磨後のピンホールの数を測定した。
化学研磨の後、ピンホールの数を測定した。測定は、ベースフィルム側からハロゲンランプを照射して、金属顕微鏡により視野内に存在する透過光の数を計数することにより行った。ここで、金属顕微鏡の視野は1.81mm×2.27mmである。3視野の透過光の数の総数をピンホール数とした。
(Pinhole)
Next, the number of pinholes after chemical polishing was measured.
After chemical polishing, the number of pinholes was measured. The measurement was performed by irradiating a halogen lamp from the base film side and counting the number of transmitted lights existing in the field of view with a metallurgical microscope. Here, the field of view of the metallurgical microscope is 1.81 mm × 2.27 mm. The total number of transmitted lights in the three fields of view was defined as the number of pinholes.
その結果を表1に示す。実施例1、2は比較例1に比べてピンホールが少ないことが確認された。これより、高塩素濃度層と低塩素濃度層とが交互に積層された銅めっき被膜であれば、ピンホールの発生を抑制できることが確認された。また、銅めっき被膜に含まれる高塩素濃度層の数が多いほうがピンホールの発生を抑制できることが確認された。銅めっき被膜に含まれる高塩素濃度層の数が6層以上であれば、ピンホールの発生を十分に抑制できる。 The results are shown in Table 1. It was confirmed that Examples 1 and 2 had fewer pinholes than Comparative Example 1. From this, it was confirmed that the generation of pinholes can be suppressed if the copper-plated coating film is obtained by alternately laminating high-chlorine concentration layers and low-chlorine concentration layers. It was also confirmed that the larger the number of high chlorine concentration layers contained in the copper plating film, the more the occurrence of pinholes can be suppressed. When the number of high chlorine concentration layers contained in the copper plating film is 6 or more, the occurrence of pinholes can be sufficiently suppressed.
(表面粗さ)
実施例1、2および比較例1で得られた銅張積層板に対して、化学研磨前の銅めっき被膜の表面粗さを測定した。その結果を表5に示す。ここで、表面積比の測定にはキーエンス社製レーザー顕微鏡VK-9510を用いた。70×93μmの測定エリアの測定表面積から表面積比を求めた。化学研磨前の表面粗さは、実施例1、2および比較例1でほぼ同一である。
(Surface roughness)
The surface roughness of the copper-plated coating before chemical polishing was measured for the copper-clad laminates obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1. The results are shown in Table 5. Here, a laser microscope VK-9510 manufactured by KEYENCE Corporation was used for measuring the surface area ratio. The surface area ratio was determined from the measured surface area of the measurement area of 70 × 93 μm. The surface roughness before chemical polishing is almost the same in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1.
つぎに、各銅張積層板に対して化学研磨を行なった。その条件は前述の化学研磨と同じである。化学研磨の後、銅めっき被膜の表面粗さを測定した。その結果を表5に示す。 Next, chemical polishing was performed on each copper-clad laminate. The conditions are the same as the above-mentioned chemical polishing. After chemical polishing, the surface roughness of the copper plating film was measured. The results are shown in Table 5.
実施例1、2では化学研磨の前後で表面粗さにほとんど変化がないことが分かる。一方、比較例1では化学研磨後の銅めっき被膜の表面が粗くなっていることが分かる。実施例1、2は比較例1に比べて化学研磨後の銅めっき被膜の表面が滑らかであることが確認できる。 It can be seen that in Examples 1 and 2, there is almost no change in the surface roughness before and after the chemical polishing. On the other hand, in Comparative Example 1, it can be seen that the surface of the copper plating film after chemical polishing is rough. In Examples 1 and 2, it can be confirmed that the surface of the copper plating film after chemical polishing is smoother than that in Comparative Example 1.
図5に化学研磨の後の銅めっき被膜の表面のSEM画像を示す。図5(A)は実施例1のSEM画像である。図5(B)は実施例2のSEM画像である。図5(C)は比較例1のSEM画像である。これらのSEM画像からも、実施例1、2は比較例1に比べて化学研磨後の銅めっき被膜の表面が滑らかであることが分かる。 FIG. 5 shows an SEM image of the surface of the copper plating film after chemical polishing. FIG. 5A is an SEM image of Example 1. FIG. 5B is an SEM image of Example 2. FIG. 5C is an SEM image of Comparative Example 1. From these SEM images, it can be seen that the surface of the copper plating film after chemical polishing is smoother in Examples 1 and 2 than in Comparative Example 1.
以上より、高塩素濃度層と低塩素濃度層とが交互に積層された銅めっき被膜であれば、化学研磨後の銅めっき被膜の表面を滑らかにできることが確認された。 From the above, it was confirmed that the surface of the copper-plated coating after chemical polishing can be smoothed if the copper-plated coating is obtained by alternately laminating high-chlorine concentration layers and low-chlorine concentration layers.
1 銅張積層板
10 基材
11 ベースフィルム
12 金属層
13 下地金属層
14 銅薄膜層
20 銅めっき被膜
21 高塩素濃度層
22 低塩素濃度層
1 Copper-clad
Claims (2)
前記ベースフィルムの表面に形成された金属層と、
前記金属層の表面に形成され、不純物として塩素を含む銅めっき被膜と、を備え、
前記銅めっき被膜の厚さ方向の塩素濃度分布は、複数の山形の局所分布を含み、
複数の前記局所分布の全部または一部は、ピークにおける二次イオン質量分析法により測定した塩素濃度が2×10 19 atoms/cm 3 以上である
ことを特徴とする銅張積層板。 With the base film
The metal layer formed on the surface of the base film and
A copper-plated coating formed on the surface of the metal layer and containing chlorine as an impurity is provided.
The chlorine concentration distribution in the thickness direction of the copper plating film includes a plurality of chevron local distributions.
All or part of the plurality of local distributions have a chlorine concentration of 2 × 10 19 atoms / cm 3 or more measured by secondary ion mass spectrometry at the peak.
A copper-clad laminate characterized by this.
ことを特徴とする請求項1記載の銅張積層板。 The copper-clad laminate according to claim 1 , wherein all or a part of the plurality of local distributions has a full width at half maximum narrower than half of the peak interval with the adjacent local distributions.
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