JP7144593B2 - 表面処理銅箔及び銅箔基板 - Google Patents
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Description
ステップAを実施し、本体銅箔を提供する。本体銅箔が圧延銅箔または電解銅箔であってもよい。本体銅箔が圧延銅箔である場合、この圧延銅箔の表面の算術平均高さ(Ra)が特定範囲、例えば0.1~0.4μm、または0.15~0.25μmであってもよい。本体銅箔が電解銅箔である場合、製箔機を用いて、電気溶着(electrodeposition)の方式で電解銅箔、または生箔(bare copper foil)と呼ばれるものを形成することができる。具体的に言うと、製箔機は少なくとも陰極としてのドラム、対を成す不溶性の金属陽極板、及び電解液吸入管(inlet manifold)を含むことができる。ここで、ドラムが回転可能な金属ドラムであり、その表面が鏡面研磨表面である。金属陽極板はそれぞれドラムの下半分に固設され、ドラムの下半部を囲んでもよい。吸入管はドラムの真下に固設され、かつ二つの金属陽極の間に位置してもよい。
算術平均高さ(Ra):0.1~0.4μm
電解銅箔について、その製造パラメータの範囲が以下に例示する通りである
<1.2生箔の電解液組成及び電解条件>
硫酸銅(CuSO4・5H2O):320g/L
硫酸:95g/L
塩素イオン(塩酸由来、RCI Labscan Ltd.):30mg/L(ppm)
ポリエチレンイミン(polyethylenimine:PEI、線形高分子、Mn=5000、Sigma-Aldrich Company):6.5~18.5mg/L(ppm)
o-スルホベンズイミド(サッカリン、Sigma-Aldrich Company):4~8mg/L(ppm)
液温:52℃
電流密度:48A/dm2
生箔厚さ:18μm
<1.3ドラム>
材質:チタン
回転速度:3m/min
(2)ステップB
ステップBでは前記本体銅箔に対し表面クリーニング工程を実施して、銅箔の表面に汚染物(例えば、油汚れ、酸化物)がないことを確実に保ち、その製造パラメータの範囲が以下に例示する通りである。
硫酸銅:130g/L
硫酸:50g/L
液温:27℃
浸漬時間:30秒
(3)ステップC
ステップCでは前記本体銅箔の表面に粗化層を形成する。電気溶着によって、本体銅箔の一面、例えば堆積面に粗化層を形成する。ここで、粗化層が粗化粒子(nodule)を含んでもよい。製造パラメータの範囲が以下に例示する通りである。
硫酸銅(CuSO4・5H2O):70g/L
硫酸:100g/L
液温:25℃
電流密度:34.0~49.0A/dm2
時間:10秒
(4)ステップD
ステップDでは前記粗化層の上に被覆層を形成し、その製造パラメータの範囲が以下に例示する通りである。
硫酸銅(CuSO4・5H2O):320g/L
硫酸:100g/L
液温:40℃
電流密度:9~14A/dm2
時間:10秒
(5)ステップE
ステップEでは前記銅箔の少なくとも一つの表面に不動態化層を形成する。電気溶着工程によって不動態化層を形成することができ、不動態化層は例えばニッケル、亜鉛によって構成される二層積層構造であり、その製造パラメータの範囲が以下に例示する通りである。
硫酸ニッケル(NiSO4):188g/L
ホウ酸(H3BO3):32g/L
亜リン酸(H3PO2):5g/L
液温:20°C
溶液pH:3.2~3.8(3.5程度)
電流密度:0.5A/dm2
時間:3秒
<5.2亜鉛含有層の電解液組成及び電解条件>
硫酸亜鉛(ZnSO4):11g/L
液温:15°C
溶液pH:13.0
電流密度:0.4~2.0A/dm2
時間:3秒
(6)ステップF
ステップFでは前記銅箔の上に防錆層を形成し、例えばクロム含有層であり、その製造パラメータの範囲が以下に例示する通りである。
クロム酸(H2CrO4):5g/L
液温:17°C
溶液pH:12.5
電流密度:1.0A/dm2
時間:3秒
(7)ステップG
ステップGでは前記銅箔の粗化層を設置した一側にカップリング層を形成する。例を挙げて言うと、前記電解工程が完了した後、水で銅箔を洗浄するが、銅箔表面を乾燥させない。その後、シランカップリング剤を含む水溶液を銅箔の粗化層を設けた一側の防錆層上に吹き付けて、シランカップリング剤を不動態化層の表面に吸着させる。その後、銅箔をオーブンの中に置いて乾燥させてもよい。製造パラメータの範囲が以下に例示する通りである。
シランカップリング剤:3-アミノプロピルトリエトキシシラン(3-aminopropyltriethoxysilane)
水溶液のシランカップリング剤濃度:0.25wt.%
吹き付け時間:3秒
<4.2乾燥条件>
温度:120°C
時間:60秒
(8)ステップH
ステップHでは前記ステップを経て形成された表面処理銅箔を搭載板に圧接させて、銅箔基板を形成する。本発明の一実施例によれば、図1が示す表面処理銅箔100を搭載板に加熱圧接させて、銅箔基板を形成することができる。
実施例1は表面処理銅箔に関し、その製造過程が前記製作方法中のステップAからステップGに対応する。実施例1が前記製作方法と異なる製造パラメータは表1に記載した通りである。なお、実施例1の本体銅箔は電解銅箔であり、かつ、粗化層が電解銅箔の堆積面に設置される。
実施例2-13の製造過程は実施例1の製造過程を略同じであり、互いに異なる製造パラメータは表1に記載した通りである。なお、実施例2-12の本体銅箔は電解銅箔であり、かつ、粗化層が電解銅箔の堆積面に設置される。
比較例1-5は表面処理銅箔に関し、その製作工程が前記製作方法中のステップA~ステップGに対応する。比較例1-5と前記製作方法の異なる製造パラメータは表1に記載した通りである。なお、比較例1-5の本体銅箔は電解銅箔であり、かつ、粗化層が電解銅箔の堆積面に設置される。
規格ISO25178-2:2012に基づき、レーザー顕微鏡(LEXT OLS5000-SAF、Olympus)の表面模様分析により、表面処理銅箔の処理面の実体体積(Vm)及び空隙容積(Vv)を測定した。具体的な測定条件は以下の通りである。
対物レンズ倍率:100倍対物レンズ(MPLAPON-100x LEXT、Olympus)
光学ズーム:1.0倍
観察面積:129μm×129μm
解像度:1024画素×1024画素
条件:レーザー顕微鏡の自動傾き補正機能(Auto tilt removal)を起用する
フィルター:フィルター無し(unfiltered)
空気温度:24±3℃
相対湿度:63±3%
なお、実体体積(Vm)は負荷率(mr)の値が80%の時に得られ、空隙容積(Vv)は負荷率(mr)の値が10%の時に得られる。検出結果は表2に記載されている。
規格YIE313に基づき、分光計(CM-2500c、Konica Minolta)を用いて表面処理銅箔の処理面を測定して、その黄色度(yellowness index、YI)を得た。検出結果は表2に記載されている。具体的な測定条件は以下の通りである。
標準観測者関数(Standard Observer Function):2°
標準:CIE1931
<二乗平均平方根勾配(Sdq)>
規格ISO25178-2:2012に基づき、レーザー顕微鏡(LEXT OLS5000-SAF、Olympus)の表面模様分析により、表面処理銅箔の処理面の<二乗平均平方根勾配(Sdq)>を測定した。具体的な測定条件は以下の通りである。
対物レンズ倍率:100倍対物レンズ(MPLAPON-100x LEXT、Olympus)
光学ズーム:1.0倍
観察面積:129μm×129μm
解像度:1024画素×1024画素
条件:レーザー顕微鏡の自動傾き補正機能(Auto tilt removal)を起用する
フィルター:フィルター無し(unfiltered)
空気温度:24±3℃
相対湿度:63±3%
<剥離強度>
表面処理銅箔の処理面をM6樹脂(Megtron6、Panasonic co.)に向け、両者を圧接させて積層板を形成する。圧接条件は以下の通りである。温度が少なくとも190°C、圧力30kg/cm2、及び圧接時間が120分間である。
表面処理銅箔の処理面をM6樹脂(Megtron6、Panasonic co.)に向け、両者を圧接させて積層板を形成する。圧接条件は以下の通りである。温度が少なくとも190°C、圧力30kg/cm2、及び圧接時間が120分間である。続いて、積層板を温度設定が180℃のオーブンに入れて、48時間静置する。
規格IPC-TM-650 2.4.18に基づき、表面処理銅箔で長さ幅サイズが100mm×12.7mmのサンプルを製作する。続いて、万能試験機(AG-I、島津科学機器株式会社(Shimadzu Corp.))を用いて、環境温度25℃において、引張速度50mm/minでサンプルを引っ張ると同時に、サンプルのひずみ及び対応して受ける応力を記録し続け、サンプルが断裂するまでに行う。
検出待ちサンプルはサイズ100×100mmの表面処理銅箔であり、サンプルの四つの頂角を湾曲させて、反った頂角を形成する。続いて、サンプルを平面上に置き、物差しで反った各頂角と平面との間の垂直距離を測り、最多四つの距離値を取得し、かつ、最大の距離値を反り値とする。検出結果は表2に記載されている。
検出待ちサンプルは幅1000mmの表面処理銅箔であり、サンプルの幅に沿ってサンプルを両側から引き伸ばし、サンプルに30~35kgfの張力を加える。サンプルが張力を受けている時に、目視にてサンプルの表面に褶曲が発生したか否かを判別する。検出結果は表2に記載されている。ここで、Noはサンプルに褶曲が発生しなかったことを意味し、Yesはサンプルに褶曲が発生したことを意味する。
前記任意一つの実施例の表面処理銅箔を用いてストリップライン(stripline)を製作し、かつその対応する信号伝達ロスを測定する。なお、ストリップラインの構造は図3が例示する通りである。ストリップライン300は、152.4μmの樹脂(SyTech CorporationのS7439G)の上にまず前記任意一つの実施例の表面処理銅箔を貼り合わせ、その後表面処理銅箔で導線302を製作し、さらに別の二枚の樹脂(S7439G、SyTech CorporationのS7439G)を用いて両側の表面をそれぞれ被覆し、導線302を樹脂搭載板(S7439G、SyTech Corporation.)304の中に設置する。ストリップライン300はさらに二つの接地電極306-1と接地電極306-2を含み、それぞれ樹脂搭載板304の対向する両側に設置される。接地電極306-1と接地電極306-2の間は導電貫通孔を通して電気的に接続することが可能であり、接地電極306-1と接地電極306-2を同電位にすることができる。
100A 処理面
110 本体銅箔
110A 第一面
110B 第二面
112 表面処理層
114 粗化層
116 不動態化層
118 防錆層
120 カップリング層
202 空隙容積
204 実体体積
300 ストリップライン
302 導線
304 樹脂搭載板
306-1 接地電極
306-2 接地電極
h 厚さ
t 厚さ
w 幅
Claims (14)
- 表面処理電解銅箔であって、
前記表面処理電解銅箔が処理面を含み、
前記処理面の空隙容積(Vv)と実体体積(Vm)の合計が0.13から1.50μm3/μm2であり、かつ前記処理面の二乗平均平方根勾配(Sdq)が1.0以下であることを特徴とする、表面処理電解銅箔。 - 前記処理面の二乗平均平方根勾配(Sdq)が0.4から1.0であることを特徴とする、請求項1に記載の表面処理電解銅箔。
- 前記処理面の黄色度(YI)が17から52であることを特徴とする、請求項1に記載の表面処理電解銅箔。
- 前記処理面の空隙容積(Vv)が0.10から0.85μm3/μm2であることを特徴とする、請求項1に記載の表面処理電解銅箔。
- 前記処理面の実体体積(Vm)が0.05から0.60μm3/μm2であることを特徴とする、請求項1に記載の表面処理電解銅箔。
- 前記表面処理電解銅箔がさらに本体銅箔を含み、
前記本体銅箔が電解銅箔であり、
0.5%ひずみの全ひずみ法に基づく、前記表面処理電解銅箔の降伏強度が8.5から26kg/mm2であることを特徴とする、請求項1に記載の表面処理電解銅箔。 - 前記表面処理電解銅箔がさらに本体銅箔を含み、
前記本体銅箔が電解銅箔であり、
0.5%ひずみの全ひずみ法に基づく、前記表面処理電解銅箔の降伏強度が8.5から20kg/mm2であることを特徴とする、請求項6に記載の表面処理電解銅箔。 - 前記表面処理電解銅箔がさらに本体銅箔を含み、
前記本体銅箔が電解銅箔であり、
0.5%ひずみの全ひずみ法に基づく、前記表面処理電解銅箔の降伏強度が8.5から17kg/mm2であることを特徴とする、請求項7に記載の表面処理電解銅箔。 - 前記表面処理電解銅箔は、さらに、
本体銅箔と、
前記本体銅箔の少なくとも一つの表面に設置された表面処理層とを含み、
前記表面処理層の最も外側が前記処理面であることを特徴とする、請求項1から8の何れか一項に記載の表面処理電解銅箔。 - 前記表面処理層が粗化層を含むことを特徴とする、請求項9に記載の表面処理電解銅箔。
- 前記表面処理層がさらに、不動態化層またはカップリング層を含むことを特徴とする、請求項10に記載の表面処理電解銅箔。
- 前記表面処理層が不動態化層を含み、
前記不動態化層が少なくとも一種類の金属を含み、
前記金属がニッケル、亜鉛、クロム、コバルト、モリブデン、鉄、錫及びバナジウムからなるグループから選択されることを特徴とする、請求項11に記載の表面処理電解銅箔。 - 銅箔基板であって、
搭載板と、
前記搭載板の少なくとも一つの表面に設置された表面処理電解銅箔とを含み、
前記表面処理電解銅箔が本体銅箔及び表面処理層を含み、前記表面処理層が前記本体銅箔と前記搭載板との間に設置され、
前記表面処理層が前記搭載板に面した処理面を含み、
前記処理面の空隙容積(Vv)と実体体積(Vm)の合計が0.13から1.50μm3/μm2であり、かつ、前記処理面の二乗平均平方根勾配(Sdq)が1.0以下であることを特徴とする、銅箔基板。 - 前記表面処理層の前記処理面が前記搭載板に直接接触することを特徴とする、請求項13に記載の銅箔基板。
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