JP7107190B2 - Method for manufacturing copper-clad laminate - Google Patents
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Description
本発明は、銅張積層板の製造方法に関する。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の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a copper-clad laminate. More particularly, the present invention relates to a method of manufacturing a copper- clad laminate used for manufacturing flexible printed circuit boards (FPC) 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。 A flexible printed wiring board having a wiring pattern formed on the surface of a resin film is used for liquid crystal panels, laptop computers, digital cameras, mobile phones, and the like. A flexible printed wiring board is manufactured, for example, from 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。 A metallizing method is known as a method of manufacturing a copper-clad laminate. A copper-clad laminate is manufactured by the metallizing method, for example, in the following procedure. First, a base metal layer made of a nickel-chromium alloy is formed on the surface of a 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 to a thickness suitable for forming a wiring pattern. A copper-clad laminate of a type called a two-layer substrate, in which a conductor layer is directly formed on a resin film, is obtained by the metallizing method.
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 of manufacturing a flexible printed wiring board using this kind of copper-clad laminate. A 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 plating film of the copper-clad laminate. Next, an opening is formed in a portion of the resist layer where the wiring pattern is to be formed. 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. A flexible printed wiring board is thus 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 is sometimes used to form a resist layer on the surface of the copper plating film. In this case, after chemically polishing the surface of the copper plating film, a dry film resist is applied. By chemically polishing the surface of the copper-plated film with fine unevenness, the adhesion of the dry film resist is enhanced by the anchor effect. However, if the unevenness on the surface of the copper plating film is excessive, the adhesion of the dry film resist may rather deteriorate.
化学研磨後の銅めっき被膜の表面粗さは、銅めっき被膜の結晶粒のサイズに影響される。結晶粒が小さいほど化学研磨後の銅めっき被膜の表面が滑らかになり、結晶粒が大きいほど化学研磨後の銅めっき被膜の表面が粗くなるという傾向がある。 The surface roughness of the copper plating film after chemical polishing is affected by the grain size of the copper plating film. There is a tendency that the smaller the crystal grains, the smoother the surface of the copper plating film after chemical polishing, and the larger the crystal grains, the rougher the surface of the copper plating film after chemical polishing.
銅めっき被膜の結晶粒はめっき処理後の再結晶の進行にともない、徐々に大きくなる。再結晶が進行中の銅めっき被膜に化学研磨を行なうと、化学研磨の時点におけるめっき処理からの経過時間によって、化学研磨後の銅めっき被膜の表面粗さが変化する。そのため、配線加工における工程管理が困難になる。また、再結晶が終了した銅めっき被膜は結晶粒が大きくなっていることから、化学研磨後の表面粗さが過剰となることがある。そこで、銅張積層板の銅めっき被膜には、再結晶の進行が遅いことが求められる場合がある。 The crystal grains of the copper plating film gradually become larger as recrystallization progresses after plating. When chemical polishing is performed on a copper plating film in progress of recrystallization, the surface roughness of the copper plating film after chemical polishing changes depending on the elapsed time from the plating treatment at the time of chemical polishing. Therefore, process control in wiring processing becomes difficult. In addition, since the crystal grains of the recrystallized copper plating film are large, the surface roughness after chemical polishing may be excessive. Therefore, the copper plating film of the copper-clad laminate is sometimes required to progress recrystallization slowly.
本発明は上記事情に鑑み、再結晶の進行が遅い銅めっき被膜を有する銅張積層板の製造方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method for producing a copper- clad laminate having a copper-plated film in which recrystallization progresses slowly.
第1発明の銅張積層板の製造方法は、硫黄を含有するブライトナー成分を含む銅めっき液が貯留されためっき槽内を、ロールツーロールにより基材を搬送しつつ、電解めっきにより該基材の表面に銅めっき被膜を成膜して銅張積層板を得るにあたり、前記めっき槽内に、前記基材の搬送方向に沿って、アノードと前記基材との間に通電して電解を行なう電解区域と、無通電状態でめっき面に前記銅めっき液を吹き付ける吹付区域とを交互に設けることを特徴とする。
第2発明の銅張積層板の製造方法は、第1発明において、前記めっき面にスリットノズルから噴出された前記銅めっき液を吹き付け、前記スリットノズルの吐出流量はスリット長さ100mmあたり2~30L/分であることを特徴とする。
第3発明の銅張積層板の製造方法は、第1または第2発明において、前記銅めっき液のブライトナー成分の濃度は1~30mg/Lであることを特徴とする。
In the method for producing a copper-clad laminate of the first invention, the substrate is conveyed by roll-to-roll in a plating bath in which a copper plating solution containing a brightener component containing sulfur is stored, and the substrate is electroplated. In obtaining a copper clad laminate by forming a copper plating film on the surface of the material, electrolysis is performed by energizing between the anode and the base material in the plating tank along the conveying direction of the base material. It is characterized in that an electrolysis zone for electrolysis and a spraying zone for spraying the copper plating solution onto the plating surface in a non-energized state are provided alternately.
A method for producing a copper-clad laminate according to a second invention is characterized in that, in the first invention, the copper plating solution ejected from a slit nozzle is sprayed onto the plating surface, and the discharge flow rate of the slit nozzle is 2 to 30 L per 100 mm of slit length. /min.
A method for producing a copper-clad laminate according to a third aspect of the invention is characterized in that, in the method of the first or second aspect, the concentration of the brightener component in the copper plating solution is 1-30 mg/L.
本発明によれば、銅めっき被膜が高硫黄濃度層と低硫黄濃度層とが交互に積層された構造となる。銅めっき被膜内の硫黄により再結晶が阻害されるため、銅めっき被膜の再結晶の進行を遅くできる。 According to the present invention, the copper plating film has a structure in which high sulfur concentration layers and low sulfur concentration layers are alternately laminated. Since recrystallization is inhibited by sulfur in the copper plating film, progress of recrystallization of the copper plating film can be slowed down.
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の表面に成膜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, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, a copper-
銅めっき被膜20は電解めっきにより成膜される。したがって、基材10は銅めっき被膜20が成膜される側の表面に導電性を有する素材であればよい。例えば、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。
A
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。
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。 A copper plating solution contains a water-soluble copper salt. Any water-soluble copper salt generally used in copper plating solutions can be used without particular limitation. Examples of water-soluble copper salts include inorganic copper salts, alkanesulfonate copper salts, alkanol sulfonate copper salts, and organic acid copper salts. Inorganic copper salts include copper sulfate, copper oxide, copper chloride, copper carbonate, and the like. Copper alkanesulfonates include copper methanesulfonate and copper propanesulfonate. Alkanol sulfonic acid copper salts include copper isethionate and copper propanol sulfonate. Organic acid copper salts 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 selected from inorganic copper salts, alkanesulfonic acid copper salts, alkanol sulfonic acid copper salts, organic acid copper salts, etc. may be used alone, or two or more types may be used. may be used in combination. For example, two or more different types in one category selected from inorganic copper salts, alkanesulfonic acid copper salts, alkanol sulfonic acid copper salts, organic acid copper salts, etc., as in the case of combining copper sulfate and copper chloride. They may be used in combination. However, from the viewpoint of managing the copper plating solution, it is preferable to use one type 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、ブライトナー成分、レベラー成分、ポリマー成分、塩素成分などが挙げられる。銅めっき液は少なくともブライトナー成分を含む。また、銅めっき液はレベラー成分、ポリマー成分、塩素成分などから選択された1種類を含んでもよいし、2種類以上を含んでもよい。 Copper plating solutions generally contain additives that are added to the plating solution. Additives include brightener components, leveler components, polymer components, chlorine components, and the like. The copper plating solution contains at least a brightener component. Moreover, the copper plating solution may contain one selected from a leveler component, a polymer component, a chlorine component, or the like, or may contain two or more components.
ブライトナー成分は硫黄を含む。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。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。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 brightener component contains sulfur. The brightener component is not particularly limited, but one or two selected from bis(3-sulfopropyl)disulfide (abbreviated as SPS), 3-mercaptopropane-1-sulfonic acid (abbreviated as MPS), etc. It is preferable to use a combination of the above. The leveler component is composed of a nitrogen-containing amine or the like. Examples of leveler components 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 chlorine component is not particularly limited, but it is preferable to use one selected from hydrochloric acid, sodium chloride, etc. 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、銅めっき液は銅を15~70g/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。銅めっき液はブライトナー成分を1~30mg/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。
The content of each component of the copper plating solution can be selected arbitrarily. However, the copper plating solution preferably contains 15 to 70 g/L of copper and 20 to 250 g/L of sulfuric acid. Then, the
銅めっき液の温度は23~38℃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 23-38°C. Moreover, 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。アノード41の材質および構造は、特に限定されないが、例えばチタンに酸化イリジウムをコーティングしたメッシュ状の不溶性電極でよい。また、基材10を把持するクランプ34は接地されている。アノード41と基材10との間に電流を流すと、基材10をカソードとした電解が行なわれる。電解を行なうことで、基材10の表面に銅めっき被膜20を成膜できる。
A plurality of
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。
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。電流密度は0.3~10A/dm2に設定することが好ましい。また、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。
A rectifier is connected to each of the plurality of
隣り合うアノード41、41の間にはスリットノズル42が配置されている。スリットノズル42はスリット状の吐出口を有するノズルである。スリットノズル42から噴出された液は膜状の液流を形成する。スリットノズル42からは銅めっき液が噴出している。したがって、めっき槽40に貯留されためっき液の中に膜状の噴流を形成できる。
A
スリットノズル42は吐出口が基材10に向かうよう配置されている。また、スリットノズル42は吐出口の長手方向が鉛直方向(図3において紙面に対して垂直な方向)に沿うよう配置されている。換言すれば、スリットノズル42は吐出口の長手方向が基材10の搬送方向と直交する方向に沿うよう配置されている。また、スリットノズル42の吐出口の長手方向の寸法は基材10の幅寸法と同じかそれより長く設定されている。そのため、スリットノズル42により形成される銅めっき液の噴流はめっき面(成膜中の銅めっき被膜20の表面)の全体に吹き付けられる。
The
なお、スリットノズル42の吐出流量はスリット長さ(吐出口の長手方向の長さ)100mmあたり2~30L/分とすることが好ましい。
The discharge flow rate of the
スリットノズル42は電流を遮蔽するU字形の遮蔽板43で囲われている。遮蔽板43の開口部は基材10に向けられている。アノード41と基材10との間の電流が遮蔽板43により遮蔽されることから、基材10のうち遮蔽板43の開口部と対向する部分は無通電状態(電流密度が実質的に0)となっている。したがって、無通電状態でめっき面に銅めっき液を吹き付けることができる。以下、無通電状態でめっき面に銅めっき液を吹き付けることを、単に「吹付」と称することがある。
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と複数のスリットノズル42とが交互に配置されている。また、複数のスリットノズル42のそれぞれが遮蔽板43で囲われている。したがって、基材10はアノード41に対向した区域とスリットノズル42および遮蔽板43に対向した区域とを交互に通過する。
Inside the plating
めっき槽40のうちアノード41が配置された区域を「電解区域EZ」と称する。電解区域EZではアノード41と基材10との間に通電して電解を行なう。また、めっき槽40のうち、スリットノズル42および遮蔽板43が配置された区域を「吹付区域SZ」と称する。吹付区域SZでは無通電状態でめっき面に銅めっき液を吹き付ける。
The area of the
アノード41およびスリットノズル42は基材10の搬送方向に沿って交互に配置されている。したがって、めっき槽40内には、基材10の搬送方向に沿って、電解区域EZと吹付区域SZとが交互に設けられることになる。
The
なお、電解区域EZの数は、通常、2以上である。吹付区域SZの数は1つでもよいし、複数でもよい。基材10の搬送方向を基準として、最も上流の区域および最も下流の区域は、通常、電解区域EZである。
The number of electrolysis zones EZ is usually two or more. The number of spraying zones SZ may be one or plural. The most upstream zone and the most downstream zone with respect to the conveying direction of the
基材10は、電解区域EZと吹付区域SZ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、電解と吹付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は不純物として硫黄を含む。また、図1に示すように、銅めっき被膜20は高硫黄濃度層21と低硫黄濃度層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、高硫黄濃度層21は相対的に硫黄濃度が高い層であり、低硫黄濃度層22は相対的に硫黄濃度が低い層である。
The
このように、高硫黄濃度層21と低硫黄濃度層22とが積層される理由は、つぎのとおりであると考えられる。
電解を行なっている間は、銅めっき被膜20の表面に添加剤(ブライトナー成分、レベラー成分およびポリマー成分)が吸着する。ここで、レベラー成分およびポリマー成分は電解に起因する電気的な作用により銅めっき被膜20の表面に吸着する。一方、ブライトナー成分は電解に関わらず銅めっき被膜20の表面に吸着する。
The reason why the high
Additives (brightener component, leveler component and polymer component) are adsorbed on the surface of the
電解の後、無通電状態でめっき面に銅めっき液を吹き付けると、銅めっき被膜20の表面に吸着していたレベラー成分およびポリマー成分は脱落する。これは、電気的な作用による吸着がなくなり、また、液流という物理的な作用が働くからである。一方、ブライトナー成分は銅めっき被膜20の表面に吸着したままである。また、レベラー成分およびポリマー成分が脱落した部分に新規のブライトナー成分が吸着することもある。その結果、銅めっき被膜20の表面は、相対的にブライトナー成分が多く吸着した状態となる。
After the electrolysis, when the copper plating solution is sprayed on the plating surface in a non-energized state, the leveler component and the polymer component adsorbed on the surface of the
この状態で次の電解が行なわれると、電解の初期において、銅めっき被膜20に新たな銅が積層される際に多くのブライトナー成分が取り込まれる。そうすると、相対的にブライトナー成分が濃い層が形成される。ブライトナー成分には硫黄が含まれることから、ブライトナー成分が濃い層が高硫黄濃度層21となる。
When the next electrolysis is performed in this state, a large amount of the brightener component is taken in when new copper is laminated on the
なお、従来の電解めっきにおいても、めっき液を基材に吹き付けることが行なわれる。しかし、これはめっき液の撹拌、および金属イオンの供給を目的としており、通電状態で行なわれる。これに対して、本実施形態では無通電状態でめっき面に銅めっき液を吹き付ける。これにより初めて、高硫黄濃度層21を形成することができる。
In conventional electroplating, the plating solution is also sprayed onto the substrate. However, this is intended to agitate the plating solution and to supply metal ions, and is carried out in an energized state. On the other hand, in this embodiment, the copper plating solution is sprayed onto the plating surface in a non-energized state. Thus, the high
高硫黄濃度層21および低硫黄濃度層22の配置は、めっき槽40における電解区域EZおよび吹付区域SZの配置に依存する。低硫黄濃度層22の数は、通常、2以上である。高硫黄濃度層21の数は1つでもよいし、複数でもよい。基材10の表面(金属層12の表面)に直接積層される層および銅めっき被膜20の表面(基材10と反対側の面)に表れる層は、通常、低硫黄濃度層22である。
The arrangement of the high
このような構造を有する銅めっき被膜20は再結晶の進行が遅いという性質を有する。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。
銅めっき被膜20は銅めっき液のブライトナー成分に由来する硫黄の濃度が高い層(高硫黄濃度層21)と低い層(低硫黄濃度層22)とが交互に積層された構造を有する。銅めっき被膜20内の硫黄により再結晶が阻害されるため、銅めっき被膜20の再結晶の進行が遅くなる。
The
The
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。高硫黄濃度層21の二次イオン質量分析法により測定した硫黄濃度は5×1018atoms/cm3以上であることが好ましい。低硫黄濃度層22の二次イオン質量分析法により測定した硫黄濃度は5×1018atoms/cm3未満であることが好ましい。硫黄濃度が上記の通りであれば、再結晶の進行を十分に遅くできる。
The concentration of impurities contained in the
また、銅めっき被膜20は高硫黄濃度層21を6層以上含むことが好ましい。そうであれば、再結晶の進行を十分に遅くできる。
Moreover, it is preferable that the
なお、銅めっき被膜20は硫黄以外の不純物、例えば、銅めっき液の添加剤に由来する塩素、炭素、酸素などを含んでもよい。
The
つぎに、実施例を説明する。
(再結晶時間測定試験)
まず、再結晶時間測定試験を行なった。
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150nmの銅薄膜層を形成した。
Next, an example will be described.
(Recrystallization time measurement test)
First, a recrystallization time measurement test was performed.
A substrate was prepared by the following procedure. A polyimide film (Upilex-35SGAV1 manufactured by Ube Industries, Ltd.) having a thickness of 35 μm was prepared as a base film. The base film was set in a 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. In a vacuum atmosphere, a base metal layer made of a nickel-chromium alloy with a thickness of 25 nm was formed on one side of the base film, and a copper thin film layer with a thickness of 150 nm was formed thereon.
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、ブライトナー成分を16mg/L、レベラー成分を20mg/L、ポリマー成分を1,100mg/L、塩素成分を50mg/L含有する。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。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。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, a copper plating solution was prepared. The copper plating solution contains 120 g/L of copper sulfate, 70 g/L of sulfuric acid, 16 mg/L of brightener component, 20 mg/L of leveler component, 1,100 mg/L of polymer component, and 50 mg/L of chlorine component. Bis(3-sulfopropyl)disulfide (reagent manufactured by RASCHIG GmbH) was used as a brightener 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 the polymer 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。 A base material was supplied to a plating tank in which the copper plating solution was stored. A copper-plated film having a thickness of 2.0 μm was formed on one side of the substrate by electrolytic plating to obtain a copper-clad laminate. Here, the temperature of the copper plating solution was set at 31°C.
電解めっきにおいて電解と吹付とを交互に行なった。ここで、電解を7回、吹付を6回行なった。電解における電流密度をつぎのように変化させた。めっき開始時から、0.4A/dm2で40秒、0.4A/dm2で40秒、1.5A/dm2で20秒、3.0A/dm2で45秒、3.0A/dm2で45秒、3.0A/dm2で45秒、3.0A/dm2で45秒。電解と電解との間の無通電期間は2秒である。この無通電期間において銅めっき液の吹き付けを行なった。なお、銅めっき液の噴流はめっき面に対して線状に接触することから、めっき面の特定箇所に噴流が接触する時間は、無通電期間よりも短い。 In electroplating, electrolysis and spraying were alternately performed. Here, electrolysis was performed 7 times and spraying was performed 6 times. The current density in the electrolysis was changed as follows. From the start of plating, 0.4 A/dm 2 for 40 seconds, 0.4 A/dm 2 for 40 seconds, 1.5 A/dm 2 for 20 seconds, 3.0 A/dm 2 for 45 seconds, 3.0 A/dm 2 for 45 seconds, 3.0 A/dm 2 for 45 seconds, 3.0 A/dm 2 for 45 seconds. The non-energization period between electrolysis is 2 seconds. The copper plating solution was sprayed during this non-energization period. Since the jet of the copper plating solution linearly contacts the plating surface, the time during which the jet contacts a specific portion of the plating surface is shorter than the non-energization period.
スリットノズルの吐出流量をスリット長さ100mmあたり、0、1、2、5、10、20、30、35L/分と変化させつつ、上記の作業を8回行なった。得られた8つの銅張積層板を、それぞれ試料1~8と称する。 The above operation was performed eight times while changing the discharge flow rate of the slit nozzle to 0, 1, 2, 5, 10, 20, 30, and 35 L/min per 100 mm of slit length. The eight copper-clad laminates obtained are referred to as samples 1-8, respectively.
得られた試料1~8について、銅めっき被膜の再結晶時間を測定した。再結晶時間は四探針法により銅めっき被膜の抵抗率の変化を観察することで測定した。銅めっき被膜の再結晶の進行にともない、結晶粒が大きくなり、抵抗率が変化する。抵抗率が一定になった時点で再結晶終了と判断する。めっき処理から再結晶終了までの経過時間を再結晶時間とした。なお、抵抗率の測定器として、三菱ケミカルアナリティック製のロレスタAX MCP-T370を用いた。
The recrystallization time of the copper plating film was measured for the obtained
その結果を表1に示す。
表1より、吹付を行なう(試料2~8)と、吹付を行なわない場合(試料1)に比べて銅めっき被膜の再結晶の進行が遅くなることが分かる。また、スリットノズルの吐出流量をスリット長さ100mmあたり2~30L/分とすれば、再結晶時間が十分に長くなることが分かる。 From Table 1, it can be seen that when spraying is performed (Samples 2 to 8), progress of recrystallization of the copper plating film is slower than when spraying is not performed (Sample 1). Further, it can be seen that the recrystallization time is sufficiently long by setting the discharge flow rate of the slit nozzle to 2 to 30 L/min per 100 mm of slit length.
(光沢度測定試験)
つぎに、試料1~8について光沢度測定試験を行なった。
試料1~8のそれぞれに対して、めっき直後の銅めっき被膜の表面の光沢度を測定した。また、めっき処理から1週間経過した試料1~8のそれぞれに対して化学研磨を行ない、化学研磨後の銅めっき被膜の表面の光沢度を測定した。さらに、めっき処理から2週間経過した試料1~8のそれぞれに対して化学研磨を行ない、化学研磨後の銅めっき被膜の表面の光沢度を測定した。光沢度の測定器として、日本電色工業株式会社製のVSR400を用いた。
(Gloss measurement test)
Next,
For each of
その結果を図4のグラフに示す。図4のグラフの横軸はスリットノズルのスリット長さ100mmあたり吐出流量である。縦軸は銅めっき被膜の表面の光沢度である。光沢度は銅めっき被膜の表面粗さの指標として用いることができる。光沢度が高いほど滑らかであり、光沢度が低いほど粗い。 The results are shown in the graph of FIG. The horizontal axis of the graph in FIG. 4 represents the discharge flow rate per 100 mm slit length of the slit nozzle. The vertical axis is the glossiness of the surface of the copper plating film. Glossiness can be used as an index of the surface roughness of the copper plating film. The higher the gloss, the smoother, and the lower the gloss, the rougher.
図4のグラフより、スリットノズルの吐出流量がスリット長さ100mmあたり2~30L/分の範囲であれば、めっき処理から2週間後でも光沢度0.8以上を維持でき、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できた。 From the graph in FIG. 4, if the discharge flow rate of the slit nozzle is in the range of 2 to 30 L/min per 100 mm of slit length, the glossiness of 0.8 or more can be maintained even two weeks after plating, and the copper after chemical polishing can be maintained. It was confirmed that the surface of the plating film could be made smooth.
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 高硫黄濃度層
22 低硫黄濃度層
REFERENCE SIGNS
Claims (3)
前記めっき槽内に、前記基材の搬送方向に沿って、アノードと前記基材との間に通電して電解を行なう電解区域と、無通電状態でめっき面に前記銅めっき液を吹き付ける吹付区域とを交互に設ける
ことを特徴とする銅張積層板の製造方法。 A copper plating film is formed on the surface of the base material by electrolytic plating while conveying the base material by roll-to-roll in a plating bath in which a copper plating solution containing a brightener component containing sulfur is stored. In obtaining a clad laminate,
In the plating bath, an electrolysis zone is provided in which an electric current is passed between the anode and the base material in the direction in which the base material is conveyed to perform electrolysis, and a spraying area is provided in which the copper plating solution is sprayed onto the plating surface in a non-energized state. A method for producing a copper-clad laminate, characterized in that and are alternately provided.
前記スリットノズルの吐出流量はスリット長さ100mmあたり2~30L/分である
ことを特徴とする請求項1記載の銅張積層板の製造方法。 Spraying the copper plating solution ejected from a slit nozzle onto the plating surface,
2. The method for manufacturing a copper-clad laminate according to claim 1 , wherein the discharge flow rate of said slit nozzle is 2 to 30 L/min per 100 mm of slit length.
ことを特徴とする請求項1または2記載の銅張積層板の製造方法。 3. The method for producing a copper-clad laminate according to claim 1, wherein the concentration of the brightener component in the copper plating solution is 1-30 mg/L.
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