JP7427044B2 - 表面処理銅箔、銅箔ロール、銅張積層板及びプリント配線板 - Google Patents
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Description
[1] 一方の面(A)と、他方の面(B)とを有する表面処理銅箔であって、
前記面(A)が、下記要件(I)及び(II)を満たす、表面処理銅箔。
・要件(I):前記表面処理銅箔の表面において、JIS Z 8741:1997に準拠して測定したTDの75度鏡面光沢度GsTD(75°)に対するMDの75度鏡面光沢度GsMD(75°)の鏡面光沢度比R(75°)[GsMD(75°)/GsTD(75°)]が0.90以上1.60以下である。
・要件(II):前記表面処理銅箔の表面において、レーザー顕微鏡で測定した展開面積比(Sdr)が3.00%以下である。
[2] 更に、前記面(B)が、下記要件(III)及び(IV)を満たす、上記[1]に記載の表面処理銅箔。
・要件(III):前記表面処理銅箔の表面において、JIS Z 8741:1997に準拠して測定したTDの75度鏡面光沢度GsTD(75°)に対するMDの75度鏡面光沢度GsMD(75°)の鏡面光沢度比R(75°)[GsMD(75°)/GsTD(75°)]が0.60以上1.50以下である。
・要件(IV):前記表面処理銅箔の表面において、レーザー顕微鏡で測定した展開面積比(Sdr)が300%以下である。
[3] 前記要件(I)において、前記鏡面光沢度比R(75°)[GsMD(75°)/GsTD(75°)]が0.95以上1.50以下である、上記[1]又は[2]に記載の表面処理銅箔。
[4] 前記面(A)において、Zn付着量が0.001mg/dm2以上0.800mg/dm2以下又はCr付着量が0.001mg/dm2以上0.500mg/dm2以下である、上記[1]~[3]のいずれか1項に記載の表面処理銅箔。
[5] 前記面(A)において、Si付着量が0.001mg/dm2以上0.500mg/dm2以下である、請求項1~4のいずれか1項に記載の表面処理銅箔。
[6] 前記要件(IV)において、前記展開面積比(Sdr)が120%以下である、上記[2]~[5]のいずれか1項に記載の表面処理銅箔。
[7] 前記要件(IV)において、前記展開面積比(Sdr)が3.00%以下である、上記[6]に記載の表面処理銅箔。
[8] 電解銅箔である、上記[1]~[7]のいずれか1項に記載の表面処理銅箔。
[9] 前記面(A)が、回転ドラム状カソードからの剥離面に由来する面である、上記[8]のいずれか1項に記載の表面処理銅箔。
[10] 上記[1]~[9]のいずれか1項に記載の表面処理銅箔からなる銅箔ロールであって、
前記面(A)を外側にして、前記面(A)と前記面(B)とが接する状態で巻かれてなる、銅箔ロール。
[11] 上記[1]~[9]のいずれか1項に記載の表面処理銅箔を含む、銅張積層板。
[12] 前記面(B)が、樹脂基材との貼り付け面である、上記[11]に記載の銅張積層板。
[13] 上記[1]~[9]のいずれか1項に記載の表面処理銅箔を含む、プリント配線板。
なお、本明細書において、数値の記載に関する「A~B」という用語は、「A以上B以下」(A<Bの場合)又は「A以下B以上」(A>Bの場合)を意味する。また、本発明において、好ましい態様の組み合わせは、より好ましい態様である。
本発明の表面処理銅箔(以下、単に「銅箔」ということがある。)は、一方の面(A)と、他方の面(B)とを有する表面処理銅箔であって、前記面(A)が、下記要件(I)及び(II)を満たすことを特徴とする。
・要件(I):前記表面処理銅箔の表面において、JIS Z 8741:1997に準拠して測定したTDの75度鏡面光沢度GsTD(75°)に対するMDの75度鏡面光沢度GsMD(75°)の鏡面光沢度比R(75°)[GsMD(75°)/GsTD(75°)]が0.90以上1.60以下である。
・要件(II):前記表面処理銅箔の表面において、レーザー顕微鏡で測定した展開面積比(Sdr)が3.00%以下である。
を特徴とする。
ここで、MD(Machine Direction)は、銅箔基体(「元箔」ということもある)を製造する際に銅箔基体が流れる方向(RD(Roll Direction)ともいわれることもある)であり、TD(Transverse Direction)は、MDに対して直交の方向である。
このような効果が得られる詳しい理由は明らかではないが、一つには以下の理由が考えられる。
通常、銅箔表面は防錆処理が施されているが、長期保存中に、銅箔基体と防錆処理層との間で相互拡散や、合金化等が生じることにより、銅が表面に露出し、銅箔の表面が酸化することがある。
特に、銅箔表面には、製造過程で行う処理に起因する、MDに沿って伸びたスジ状の凹凸が存在する。このわずかな凹凸形状に応じて、防錆処理の厚さが異なるため、その厚さの違いにより防錆能力に差が生じる。その結果、スジ状に存在する防錆処理の薄い部分では、長期保存中に、銅の酸化が進行し易くなると考えられる。
また、特に有機防錆処理は、均一な処理が難しく、MDに沿って処理ムラも発生し易い傾向がある。そのため、MDに沿って局所的に防錆材料で被覆されない箇所又は被覆厚さが非常に薄い箇所が生じる場合がある。そのような箇所では、長期保存中に、銅の酸化が進行し易くなると考えられる。
上記のように、銅箔表面においてMDに沿って存在する銅の酸化が進行し易い部分は、長期保存後に、MDに沿ったスジ状の変色(以下、「MDスジ状変色」ということある)として現れることがあり、このようなMDスジ状変色が、銅箔を長期保存した際に生じる、銅箔表面における変色の主な要因であると推察される。また、上記のようなMDスジ状変色は、銅箔表面が平滑な面であるほど、視認し易くなる傾向にある。
しかし、銅箔製品の保存環境を除湿環境下にすることは現実的に難しい。そのため、除湿環境下でなくても銅箔表面の変色の発生を抑制できることが望まれている。
また、本発明の表面処理銅箔は、銅箔基体の両面(面(A)及び面(B))に、防錆処理層を含む表面処理皮膜を有する。防錆処理層は、銅の酸化を抑制する効果を有する層であればよく、金属防錆処理による処理層でもよいし、有機防錆処理による処理層であってもよく、これらを併用してもよい。
また、上記表面処理皮膜は、必要に応じて、その他の層を含んでもよい。
なお、面(A)及び面(B)において、それぞれの表面処理皮膜の層構成は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
また、表面処理銅箔の表面とは、表面処理銅箔の最表面(表裏面)であり、表面処理皮膜の表面である。
また、銅箔基体が電解銅箔である場合、表面処理銅箔は電解銅箔であり、面(A)は、電解銅箔の回転ドラム状カソード(以下、単に「ドラム状カソード」という。)からの剥離面に由来する面(以下、「ドラム面」という)であってもよいし、ドラム面とは反対側の面(以下、「非ドラム面」という。)であってもよいが、好ましくはドラム面である。以下に、電解銅箔の製造方法の一例を示して説明する。
表面処理銅箔の面(A)は、表面処理銅箔の表裏面のうち、一方の面(表面)であり、銅箔基体の表面に防錆処理層を含む表面処理皮膜を有する面である。
本発明では、面(A)において、下記要件(I)及び(II)を満たすことにより、銅箔表面におけるMDスジ状変色を防止することができる。
・要件(I):前記表面処理銅箔の表面において、JIS Z 8741:1997に準拠して測定したTDの75度鏡面光沢度GsTD(75°)に対するMDの75度鏡面光沢度GsMD(75°)の鏡面光沢度比R(75°)[GsMD(75°)/GsTD(75°)]が0.90以上1.60以下である。
・要件(II):前記表面処理銅箔の表面において、レーザー顕微鏡で測定した展開面積比(Sdr)が3.00%以下である。
本発明では、製造過程で行う処理に起因する、銅箔表面のMDのスジ状凹凸に着目している。しかし、このようなスジ状の凹凸は非常に微細であるため、従来の銅箔表面の観察手法を単独で用いても、適切に評価することが難しかった。例えば、レーザー顕微鏡や白色干渉顕微鏡等では銅箔表面を垂直方向から観察するため、非常に微細な凹凸を有する表面の特性を正確に表すことが難しい。また、走査型電子顕微鏡(SEM)による断面観察といった直接的な2次元の形状観察においても、微細な凹凸を有する表面の3次元的特性を正確に定義することは難しい。
そのため、従来の手法だけでは、技術的な面で、銅箔表面の厳密な評価に限界があった。そこで、本発明では、銅箔表面の評価方法の一手法として、JIS Z 8741:1997に準拠して測定する鏡面光沢度により銅箔表面の特徴を規定し、評価することとした。具体的には、以下の手法により行う。
そこで本発明者等は、MDとTDの二方向から所定の受光角を使って鏡面光沢度を測定し、その比を算出することにより、銅箔の表面形状の異方性を評価する方法に着目した。
しかし、鏡面光沢度を測定する際の受光角としては、これまで60度又は85度により評価するのが一般的であったが、この場合銅箔の表面形状の異方性を適切に評価することは困難であった。例えば、受光角が60度の場合は、光の入射角が小さいために、本発明の銅箔の表面のような非常に平滑な表面については、適切に評価できなかった。また、受光角が85度である場合は、表面形状の感度が高すぎることで、二方向から測定した鏡面光沢度の差が小さくなってしまう傾向にあり、二方向からの鏡面光沢度比を算出して評価するには不適切であった。
そこで本発明者等は、鏡面光沢度を測定する際の受光角として75度に着目し、該受光角でMDとTDの二方向の鏡面光沢度を測定し、その比を算出、評価することにより、これまで適切な評価が困難であった非常に平滑な銅箔表面に対しても、その表面形状の異方性を適切に評価できることを見出した。
なお、TDの75度鏡面光沢度GsTD(75°)は、例えば30%以上250%以下であり、好ましくは80%以上220%以下である。また、MDの75度鏡面光沢度GsMD(75°)は、例えば80%以上300%以下であり、好ましくは150%以上250%以下である。
なお、上記各鏡面光沢度Gsは、実施例に記載の方法により測定することができる。
上述のように、面(A)は非常に平滑な面である。このような面(A)は、表面処理銅箔の表面において、レーザー顕微鏡で測定した展開面積比(Sdr)が3.00%以下である。展開面積比(Sdr)が上記範囲外であると、長期保存、特に高湿環境下で、MDスジ状変色が発生し易くなる傾向がある。展開面積比(Sdr)は、好ましくは1.50%以下であり、より好ましくは1.00%以下である。なお、下限は例えば0.01%以上である。
なお、展開面積比(Sdr)は、実施例に記載の方法により測定することができる。
防錆処理層がZn及びCrの少なくとも一方を含む場合、面(A)において、Zn及びCr付着量は、それぞれ例えば1.000mg/dm2以下とすることができる。また、銅箔表面の変色を効果的に抑制する観点からは面(A)において、Zn付着量は0.001mg/dm2以上0.800mg/dm2以下、又はCr付着量は0.001mg/dm2以上0.500mg/dm2以下であることが好ましい。
ここで、Zn付着量は、銅箔表面の変色をより効果的に抑制する観点から、より好ましくは0.005mg/dm2以上0.800mg/dm2以下である。また、Cr付着量は、銅箔表面の変色をより効果的に抑制する観点から、より好ましくは0.005mg/dm2以上0.500mg/dm2以下である。更に、銅箔表面の変色をより効果的に抑制する観点から、防錆処理層はZn及びCrの両方を含んでいることが好ましく、面(A)におけるZn及びCrの各付着量はそれぞれ上記範囲内であることが好ましい。
防錆処理層がSiを含む場合、面(A)において、Si付着量は、例えば1.000mg/dm2以下とすることができる。また、銅箔表面の変色を効果的に抑制する観点からは、面(A)において、Si付着量は、好ましくは0.001mg/dm2以上0.500mg/dm2以下、より好ましくは0.003mg/dm2以上0.500mg/dm2以下である。
表面処理銅箔の面(B)は、表面処理銅箔の表裏面のうち、上記面(A)に対する、他方の面(裏面)である。
また、銅箔表面の変色を更に抑制する観点から、面(B)は、下記要件(III)及び(IV)を満たすことがより好ましい。
・要件(III):前記表面処理銅箔の表面において、JIS Z 8741:1997に準拠して測定したTDの75度鏡面光沢度GsTD(75°)に対するMDの75度鏡面光沢度GsMD(75°)の鏡面光沢度比R(75°)[GsMD(75°)/GsTD(75°)]が0.60以上1.50以下である。
・要件(IV):前記表面処理銅箔の表面において、レーザー顕微鏡で測定した展開面積比(Sdr)が300%以下である。
面(B)は、表面処理銅箔の表面において、JIS Z 8741:1997に準拠して測定したTDの75度鏡面光沢度GsTD(75°)に対するMDの75度鏡面光沢度GsMD(75°)の鏡面光沢度比R(75°)[GsMD(75°)/GsTD(75°)]が0.60以上1.50以下であることが好ましい。鏡面光沢度比R(75°)は、上記範囲内であると面(A)への擦れムラに起因した変色を効果的に抑制することができる。鏡面光沢度比R(75°)は、より好ましくは0.70以上1.40以下であり、更に好ましくは0.80以上1.30以下である。
なお、TDの75度鏡面光沢度GsTD(75°)は、例えば0.5%以上250%以下であり、好ましくは10%以上220%以下である。また、MDの75度鏡面光沢度GsMD(75°)は、例えば0.5%以上300%以下であり、好ましくは10%以上250%以下である。
なお、上記各鏡面光沢度Gsは、実施例に記載の方法により測定することができる。
面(B)もまた、平滑な面であることが好ましい。面(B)は、表面処理銅箔の表面において、レーザー顕微鏡で測定した展開面積比(Sdr)が300%以下であることが好ましい。展開面積比(Sdr)は、300%以下であると、面(A)への擦れムラに起因した変色を効果的に抑制することができる。また、展開面積比(Sdr)は、好ましくは120%以下であり、より好ましくは10.0%以下、更に好ましくは3.00%以下である。特に、展開面積比(Sdr)を好ましくは120%以下、より好ましくは3.00%以下とすることで、プリント配線板用途に用いた場合に、伝送特性を更に向上できる。また、展開面積比(Sdr)を3.00%以下とすることで、面(A)及び面(B)の両面が共に非常に平滑な表面処理銅箔とすることができる。また、下限は例えば0.01%以上である。
なお、展開面積比(Sdr)は、実施例に記載の方法により測定することができる。
次に、本発明の表面処理銅箔の好ましい製造方法について、その一例を説明する。
銅箔基体としては、粗大な凹凸が存在しない平滑で光沢のある表面を持つ、電解銅箔や圧延銅箔を用いることが好ましい。中でも、生産性やコストの観点で電解銅箔を用いることが好ましく、特に面(A)に対応する面としては、電解銅箔のドラム面を用いることが好ましい。要件(I)及び(II)を満たす面(A)を形成するのに適したドラム面形状を得る観点から、電解銅箔製造に使用するドラム状カソード表面は、#1000番~#2500番のバフで研磨されていることが好ましい。
面(A)の表面形状を上記要件(I)及び(II)を満たすものとする観点から、面(A)に対応する銅箔基体表面には、平坦化処理を施すことが好ましい。また、平坦化処理は、防錆処理の前に行うことがより好ましく、〔A1〕平坦化処理及び〔A2〕防錆処理の順に行うことがより好ましい。
平坦化処理としては、ピロリン酸銅液を用いた直流アノード溶解等の処理が挙げられる。以下、ピロリン酸銅液を用いた直流アノード溶解を例に、好適な処理条件を例示する。なお、下記条件は平坦化処理の好ましい一例であり、本発明の効果を妨げない範囲で、他の処理を行ってもよいし、必要に応じて添加剤の種類や量、電解条件等を適宜変更、調整することもできる。
下記の電解液組成を有するピロリン酸銅水溶液を用い、下記の条件で直流アノード溶解を行うことが好ましい。下記条件を満たすことで、面(A)の表面形状を上記要件(I)及び(II)を満たすものとすることができる。
<電解液組成(ピロリン酸銅水溶液)>
ピロリン酸銅三水和物 :70~120g/L
ピロリン酸カリウム :300~400g/L
アンモニア :0.25~1.3g/L
エチルキサントゲン酸カリウム :10~30mg/L
<カソード及びアノード>
カソード :無酸素銅
アノード :面(A)に対応する銅箔基体表面
<電解条件>
液温 :15~55℃
電流密度 :5~65A/dm2
溶解時間 :3~80秒
電荷密度 :30.0~1800.0C/dm2
防錆処理は、上記平坦化処理後の面(A)に対して施すことが好ましい。防錆処理としては、金属防錆処理及び有機防錆処理のいずれであってもよい。以下、それぞれの好適な処理条件を例示する。なお、下記条件は好ましい一例であり、本発明の効果を妨げない範囲で、必要に応じて添加剤の種類や量、電解条件を適宜変更、調整することができる。
金属防錆処理としては、Ni、Zn及びCr等による金属めっき処理が挙げられ、中でもZnめっき処理及びCrめっき処理が好適である。
このような金属防錆処理によれば、表面処理銅箔の用途や目的とする特性に応じて、所定の金属めっき処理を適宜選択し、必要に応じて組み合わせることで、所望の構成を有する金属防錆処理層を形成することができる。
金属防錆処理層は、単層であってもよいが、二層以上の複層であってもよい。複層の具体例としては、銅箔基体側から、Znを含有する層及びCrを含有する層の二層の構成や、Niを含有する層、Znを含有する層及びCrを含有する層の三層の構成を有する金属防錆処理層が挙げられる。
有機防錆処理としては、有機防錆剤を用いた防錆処理が挙げられるが、具体的にはSiを含む有機化合物を用いた防錆処理が好適である。
Siを含む有機化合物としては、エポキシ系シラン、アミノ系シラン、ビニル系シラン、メタクリル系シラン、アクリル系シラン、スチリル系シラン、ウレイド系シラン、メルカプト系シラン、スルフィド系シラン、イミダゾール系シラン及びイソシアネート系シランのいずれか1種以上を含有するシランカップリング剤が好ましい。
面(B)に対応する銅箔基体表面には、防錆処理を施すことが好ましく、必要に応じて、防錆処理の前に粗化処理又は平坦化処理を施してもよい。
防錆処理及び平坦化処理は、面(A)に対応する面への処理において例示した条件で行うことができる。
また、粗化処理は、以下に好適な処理条件を例示するが、下記条件は好ましい一例であり、本発明の効果を妨げない範囲で、必要に応じて添加剤の種類や量、電解条件を適宜変更、調整することができる。また、粗化処理を行う場合は、〔B1〕粗化処理及び〔B2〕防錆処理の順に行うことが好ましい。
粗化処理として、面(B)に対応する銅箔基体表面に対し、ロール・ツー・ロール方式で、粗化めっき処理及び固定めっき処理の2段階の電気めっき処理を行い、粗化処理層を形成することが好ましい。粗化めっき処理及び固定めっき処理の好適な条件を以下に示す。なお、下記条件を満たすことで、面(B)の表面形状を上記のような好適な形状に制御することができる。
下記の硫酸銅水溶液を用い、下記の条件で電気めっき処理を行うことが好ましい。
<電解液組成(硫酸銅水溶液)>
硫酸銅五水和物 :銅(原子)換算で、40~80g/L
硫酸 :80~200g/L
<電解条件>
液温 :15~35℃
電流密度 :5~90A/dm2
処理時間 :0.5~50秒
電荷密度 :10~500C/dm2
処理速度 :8~20m/分
下記の硫酸銅水溶液を用い、下記の条件で電気めっき処理を行うことが好ましい。
<電解液組成(硫酸銅水溶液)>
硫酸銅五水和物 :銅(原子)換算で、70~150g/L
硫酸 :100~200g/L
<電解条件>
液温 :40~60℃
電流密度 :1~10A/dm2
処理時間 :2~20秒
電荷密度 :2~100C/dm2
処理速度 :8~20m/分
防錆処理は、面(A)に対応する面への処理において例示した条件で行うことができる。
具体的には、上記粗化処理後の面(B)に、Ni、Zn、Crの順に金属めっきを施して金属防錆処理層を形成した後、更にSiを含む有機化合物により有機防錆処理層を形成することが好ましい。
本発明の表面処理銅箔は、ロール状に製造し、巻き付けられて保存される場合に、特に好適である。
本発明の表面処理銅箔からなる銅箔ロールは、上記面(A)を外側にして、上記面(A)と上記面(B)とが接する状態で巻かれてなる。
本発明の銅箔ロールは、表面処理銅箔をロール状に保存することにより、保存面積を低減できると共に、ロールの内側では銅箔表面に対する外気の影響を最小限にできるため、銅箔の長期保存に好適である。
しかし、本発明の銅箔ロールは、特に上記面(B)が上記要件(III)及び(IV)を満たすことで、上記面(B)から上記面(A)への擦れを低減でき、上記面(A)への擦れムラに起因した変色を防ぐことができる。
本発明の表面処理銅箔は、銅張積層板の製造、更にはプリント配線板の製造に好適に用いられる。
このような本発明の表面処理銅箔を含む銅張積層板は、特に高周波帯域での伝送特性に優れるプリント配線板の製造に好適に用いられ、優れた効果を発揮する。
更に、本発明の表面処理銅箔を含むプリント配線板は、高周波帯域(特に1~100GHzの高周波帯域)で使用される高周波帯域用プリント配線板として使用される場合に好適である。
これまで、銅箔の伝送特性の改善に関しては、銅箔の樹脂基材との貼り付け面に対し、表面に形成する粗化粒子の大きさを小さくするアプローチが主流であった。しかし、上記のような伝送特性の更なる向上の要求に対しては、このようなアプローチだけでは限界があり、伝送特性の更なる向上に有効な方策が求められていた。
すなわち、本発明の表面処理銅箔は、面(A)において、下記要件(I)及び(II)を満たすことを特徴とするものであり、該面(A)をレジスト面とすることにより、伝送特性を向上できることを見出した。
・要件(I):前記表面処理銅箔の表面において、JIS Z 8741:1997に準拠して測定したTDの75度鏡面光沢度GsTD(75°)に対するMDの75度鏡面光沢度GsMD(75°)の鏡面光沢度比R(75°)[GsMD(75°)/GsTD(75°)]が0.90以上1.60以下である。
・要件(II):前記表面処理銅箔の表面において、レーザー顕微鏡で測定した展開面積比(Sdr)が3.00%以下である。
本発明の表面処理銅箔を含む負極集電体は、公知の方法により形成することができる。具体的には、銅箔の表面に、負極活物質層としてカーボン粒子等を塗布し、乾燥し、更にプレスすることで、形成される。
銅箔基体として、下記カソード及びアノードを用い、下記組成の硫酸銅電解液を使用して、下記電解条件により、厚さ18μmである、ロール状の電解銅箔(両面光沢箔)を作製した。
<カソード及びアノード>
カソード :#1000~#2500のバフ研磨により、表面の粗さを調整されたチタン製の回転ドラム
アノード :寸法安定性陽極DSA(登録商標)
<電解液組成>
硫酸銅五水和物 :銅(原子)換算で80g/L
硫酸 :70g/L
塩素濃度 :25mg/L
(添加剤)
・3-メルカプト-1-プロパンスルホン酸ナトリウム :2mg/L
・ヒドロキシエチルセルロース :10mg/L
・低分子量膠(分子量3000) :50mg/L
<電解条件>
液温 :55℃
電流密度 :45A/dm2
銅箔基体として、無酸素銅に各種の微量元素を添加したインゴットを圧延機で繰り返し圧延し、厚さ18μmである、ロール状の圧延銅箔(両面光沢箔)を作製した。
銅箔基体として、下記カソード及びアノードを用い、下記組成の硫酸銅電解液を使用して、下記電解条件により、厚さ70μmである、ロール状の電解銅箔(両面光沢箔)を作製した。
<カソード及びアノード>
カソード :#2000のバフ研磨により、表面の粗さを調整されたチタン製の回転ドラム
アノード :寸法安定性陽極DSA(登録商標)
<電解液組成>
硫酸銅五水和物 :銅(原子)換算で80g/L
硫酸 :140g/L
塩素濃度 :25mg/L
(添加剤)
・ビス-3-スルホプロピルジスルファイド2ナトリウム(SPS) :5mg/L
・DDAC重合体(センカ株式会社製、ユニセンスFPA100L) :30mg/L
<電解条件>
液温 :50℃
電流密度 :60A/dm2
実施例1では、製造例1で作製した電解銅箔を銅箔基体として用い、該銅箔基体に対して以下の処理を行い、表面処理銅箔を得た。以下詳しく説明する。
まず、銅箔基体である製造例1で作製した電解銅箔のドラム面を面(A)として、該面(A)に対し、下記の条件で〔A1〕平坦化処理及び〔A2〕防錆処理をこの順に施した。
平坦化処理として、銅箔基体の面(A)に対し、下記の電解液組成を有するピロリン酸銅水溶液を用い、下記の条件で直流アノード溶解を行った。
<電解液組成(ピロリン酸銅水溶液)>
ピロリン酸銅三水和物 :100g/L
ピロリン酸カリウム :350g/L
アンモニア :0.75g/L
エチルキサントゲン酸カリウム :20mg/L
<カソード及びアノード>
カソード :無酸素銅
アノード :製造例1で作製した電解銅箔のドラム面
<電解条件>
電解液の液温、アノード電流密度、溶解時間及び電荷密度を表1に記載の通りとした。
防錆処理として、上記〔A1〕平坦化処理後の面(A)に対し、下記の条件で有機防錆処理を施した。
・有機防錆処理
上記〔A1〕平坦化処理後の面(A)に、濃度2質量%の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水溶液を塗布し、100℃で乾燥させ、有機防錆処理層を形成した。
次に、上記面(A)の反対面である面(B)として、製造例1で作製した電解銅箔の非ドラム面に対し、下記の条件で〔B1〕粗化処理及び〔B2〕防錆処理を、この順に施した。
粗化処理として、銅箔基体の面(B)に対し、ロール・ツー・ロール方式で、粗化めっき処理及び固定めっき処理の2段階の電気めっき処理を行い、粗化処理層を形成した。粗化めっき処理及び固定めっき処理は、以下の条件で行った。
・粗化めっき処理
下記の硫酸銅水溶液を用い、下記の条件で電気めっき処理を行った。
<電解液組成>
硫酸銅五水和物 :銅(原子)換算で60g/L
硫酸 :100g/L
<電解条件>
電流密度、処理時間及び電荷密度を表1に記載の通りとした。その他の条件は以下の通りである。
液温 :30℃
処理速度 :11m/分
・固定めっき処理
下記の硫酸銅水溶液を用い、下記の条件で電気めっき処理を行った。
<電解液組成>
硫酸銅五水和物 :銅(原子)換算で100g/L
硫酸 :150g/L
<電解条件>
液温 :50℃
電流密度 :5A/dm2
処理時間 :10秒
電荷密度 :50C/dm2
処理速度 :11m/分
防錆処理として、上記〔B1〕粗化処理後の面(B)に対し、下記の条件で、金属防錆処理及び有機防錆処理を、この順に施した。
・金属防錆処理
上記〔B1〕粗化処理後の面(B)に、下記の条件で、Ni、Zn、Crの順に金属めっきを施して、金属防錆処理層を形成した。
<Niめっき条件>
Ni :40g/L
H3BO3 :5g/L
液温 :20℃
pH :3.6
電流密度 :0.2A/dm2
処理時間 :10秒
<Znめっき条件>
Zn :2.5g/L
NaOH :40g/L
液温 :20℃
電流密度 :0.3A/dm2
処理時間 :5秒
<Crめっき条件>
Cr :5g/L
液温 :30℃
pH :2.2
電流密度 :5A/dm2
処理時間 :5秒
・有機防錆処理
上記にて形成した金属防錆処理層(特に、最表面のCrめっき層)の上に、濃度0.2質量%の3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン水溶液を塗布し、100℃で乾燥させ、有機防錆処理層を形成した。
実施例2は、面(B)に対して〔B1〕粗化処理を行わなかった以外は、表1に記載の条件の下、実施例1と同様の方法で、表面処理銅箔を得た。
実施例3は、銅箔基体である製造例1で作製した電解銅箔の非ドラム面を面(A)とし、ドラム面を面(B)とした以外は、表1に記載の条件の下、実施例1と同様の方法で表面処理銅箔を得た。
実施例4は、面(A)に対しては〔A2〕防錆処理として、下記の条件で、金属防錆処理及び有機防錆処理を、この順に行い、面(B)に対しては〔B1〕粗化処理を行わなかった以外は、表1に記載の条件の下、実施例3と同様の方法で表面処理銅箔を得た。
・金属防錆処理
上記〔A1〕平坦化処理後の面(A)に、下記の条件で、Zn、Crの順に金属めっきを施して、金属防錆処理層を形成した。
<Znめっき条件>
電流密度以外は、上記〔B2〕防錆処理におけるZnめっき条件と同じ。なお、電流密度は表1に記載の条件とした。
<Crめっき条件>
電流密度以外は、上記〔B2〕防錆処理におけるCrめっき条件と同じ。なお、電流密度は表1に記載の条件とした。
上記にて形成した金属防錆処理層(特に、最表面のCrめっき層)の上に、濃度2質量%の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水溶液を塗布し、100℃で乾燥させ、有機防錆処理層を形成した。
実施例5~13は、面(A)に対して、〔A2〕防錆処理として、下記の条件で金属防錆処理のみを行った以外は、表1に記載の条件の下、実施例1と同様の方法で表面処理銅箔を得た。
・金属防錆処理
上記〔A1〕平坦化処理後の面(A)に、下記条件で、Zn及び/又はCrめっきを施して、金属防錆処理層を形成した。
<Znめっき条件>
電流密度以外は、上記〔B2〕防錆処理におけるZnめっき条件と同じ。なお、電流密度は表1に記載の条件とした。
<Crめっき条件>
電流密度以外は、上記〔B2〕防錆処理におけるCrめっき条件と同じ。なお、電流密度は表1に記載の条件とした。
実施例14は、銅箔基体として製造例2で作製した圧延銅箔を用い、該圧延銅箔の一方の面を面(A)とし、他方の面を面(B)とした以外は、表1に記載の条件の下、実施例8と同様の方法で表面処理銅箔を得た。
比較例1は、銅箔基体として比較製造例1で作製した電解銅箔を用い、該電解銅箔の非ドラム面を面(A)とし、ドラム面を面(B)とし、面(A)に対しては〔A1〕平坦化処理を行わず、面(B)に対しては〔B1〕粗化処理を行わなかった以外は、表1に記載の条件の下、実施例8と同様の方法で表面処理銅箔を得た。
比較例2は、銅箔基体として製造例1で作製した電解銅箔を用い、該電解銅箔の非ドラム面を面(A)とし、ドラム面を面(B)とし、面(A)に対しては〔A1〕平坦化処理を行わずに、下記の条件で電解研磨を行い、面(B)に対しては〔B1〕粗化処理を行わなかった以外は、表1に記載の条件の下、実施例8と同様の方法で表面処理銅箔を得た。
・電解研磨
銅箔基体の面(A)に対し、下記の電解液組成を有するリン酸-硫酸水溶液を用い、下記の条件で電解研磨を行った。
<リン酸-硫酸水溶液の組成>
リン酸 :67質量%
硫酸 :10質量%
水 :23質量%
<電解研磨条件>
定電圧 :10V/cm2
処理時間 :60秒
比較例3は、面(A)に対しては上記〔A1〕平坦化処理において、下記の電解液組成を有するピロリン酸銅水溶液を用い、面(B)に対しては〔B1〕粗化処理を行わなかった以外は、表1に記載の条件の下、実施例8と同様の方法で表面処理銅箔を得た。
<電解液組成(ピロリン酸銅水溶液)>
ピロリン酸銅三水和物 :80g/L
ピロリン酸カリウム :300g/L
アンモニア :0.25g/L
比較例4及び5は、表1に記載の条件の下、実施例1と同様の方法で、表面処理銅箔を得た。
比較例6は、表1に記載の条件の下、実施例8と同様の方法で、表面処理銅箔を得た。
上記実施例及び比較例に係る表面処理銅箔について、下記に示す特性評価を行った。各特性の評価条件は下記の通りであり、特に断らない限り、各測定は室温(25℃±2℃)にて行った。結果を表2に示す。
表面処理銅箔の面(A)及び面(B)について、光沢度計(日本電色工業株式会社製、VG7000)を使用し、JIS Z 8741:1997に基づき、TDの75度鏡面光沢度Gs(75°)及びMDの75度鏡面光沢度Gs(75°)をそれぞれ測定した。なお、測定は、表面処理銅箔の長手方向(搬送方向、MD)及び長手方向に対して直交方向(TD)に、受光角75°で、各5回実施した。各方向毎に、測定値(N=5)を平均して、各平均値をそれぞれの75度鏡面光沢度Gs(75°)とした。更に75度鏡面光沢度Gs(75°)から、各TDの75度鏡面光沢度GsTD(75°)に対するMDの75度鏡面光沢度GsMD(75°)の鏡面光沢度比R(75°)[GsMD(75°)/GsTD(75°)]を算出した。
また、上記75度鏡面光沢度Gs(75°)の場合と同様の方法で、表面処理銅箔の面(A)について、各方向毎に60度鏡面光沢度Gs(60°)を測定し、TDの60度鏡面光沢度GsTD(60°)に対するMDの60度鏡面光沢度GsMD(60°)の鏡面光沢度比R(60°)[GsMD(60°)/GsTD(60°)]を算出した。
表面処理銅箔の面(A)及び面(B)について、共焦点レーザー顕微鏡(株式会社キーエンス製、VK-X1050及びVK-X1000)を使用し、ISO25178に従って、展開面積比(Sdr)を測定した。測定は、それぞれ任意の5点で実施し、測定値(N=5)を平均して、該平均値をそれぞれの面の展開面積比(Sdr)とした。
なお、共焦点レーザー顕微鏡の対物レンズ倍率は100倍、スキャンモードはレーザーコンフォーカル、測定サイズは2048×1536、測定品質は高精細、ピッチは0.08μmとした。
また、Sdrの演算は、以下に示すフィルター処理及び演算条件で行った。
画像処理 :平滑化処理(3×3、メディアン)
Sフィルター :無し
F-operation :平面傾き補正
Lフィルター :0.025μm(ガウシアン)
演算対象面積 :100μm×100μm
表面処理銅箔の面(A)について、走査型蛍光X線分析装置(株式会社リガク製、ZSX Primus IV)を使用し、蛍光X線分析法で分析することにより、Zn、Cr及びSi付着量をそれぞれ測定した。なお、各原子の量は、既知の標準試料を用いて得た検量線を使って定量した。
面(A)における変色の評価として、以下の変色試験を行い、以下の評価基準で評価した。
(変色試験)
変色試験は、表面処理銅箔の面(A)を外側にして、面(A)と面(B)とが接する状態で巻かれてなる、銅箔ロールを用いて、以下の条件で行った。
(1)常態保存
温度20℃±2℃、湿度3%RH以下に維持したデシケータに、上記銅箔ロールを保存し、1か月、3か月、12か月ごとに、銅箔を1m2の大きさで3枚ずつ切断して、評価用サンプルを得た。
(2)高湿保存
上記銅箔ロールを、温度20℃±2℃、湿度50%RH±5%RHに維持した恒温恒湿槽に保存し、1か月、3か月、12か月ごとに、銅箔を1m2の大きさで3枚ずつ切断して、評価用サンプルを得た。
上記で得たそれぞれの評価用サンプルに対し、以下の条件で、面(A)における変色の有無を評価した。
<1>まず、上記で得た評価用サンプル3枚の全てについて面(A)をそのままの状態で観察し、面(A)における変色の有無を確認した。ここで、3枚の評価用サンプルのいずれか少なくとも1枚に変色が確認されたものについては、「C(不可)」と評価した。
<2>上記<1>で3枚の評価用サンプルのいずれにも変色が確認されなかった表面処理銅箔について、更に以下の試験を行い、面(A)における表面特性を更に評価(S~B)した。
<2-1>まず、上記で得た評価用サンプル(1m2)を0.3m2の大きさで切断し、試験片5枚を切り出した。次に、該5枚の試験片を、高度加速寿命試験装置(Espec社製、EHS-222(M))内で、濡れ飽和制御で、温度110℃±2℃、湿度100%RHの環境下で、24時間保持した。その後、5枚の試験片全てについて面(A)を観察し、変色の有無を確認した。ここで、5枚の試験片いずれか少なくとも1枚に変色が確認されたものについては、「B(可)」と評価し、5枚の試験片のいずれにも変色が確認されなかったものについては下記<2-2>の評価を行った。
<2-2>上記で得た評価用サンプル(1m2)を0.3m2の大きさで切断し、試験片5枚を切り出した。次に、該5枚の試験片を、高度加速寿命試験装置(同上)内で、濡れ飽和制御で、温度110℃±2℃、湿度100%RHの環境下で、96時間保持した。その後、5枚の試験片全てについて面(A)を観察し、変色の有無を確認した。ここで、5枚の試験片いずれか少なくとも1枚に変色が確認されたものについては、「A(良)」と評価し、5枚の試験片のいずれにも変色が確認されなかったものについては「S(優)」と評価した。
(評価基準)
S(優) :上記<1>、<2-1>及び<2-2>のいずれでも変色無し
A(良) :上記<1>及び<2-1>のいずれでも変色なし、<2-2>で変色あり
B(可) :上記<1>で変色なし、上記<2-1>で変色あり
C(不可) :上記<1>で変色あり
更に、上記評価結果をまとめて、以下の基準で、変色の抑制効果を総合評価した。
<合格>
S :全ての評価でS
A+ :高湿保存12か月の評価がA、その他の評価がS
A :常態保存12か月及び高湿保存12か月の評価が共にA、その他の評価がA又はS
B++ :高湿保存12か月の評価がB、その他の評価がA又はS(少なくとも1つSが存在する)
B+ :高湿保存12か月の評価がB、その他の評価がA
B :高湿保存3か月以上の評価がB、その他の評価がA又はS
C+ :常態保存12か月及び高湿保存3か月以上の評価がいずれもB、その他の評価がA又はS
C :常態保存3か月以上及び高湿保存3か月以上の評価がいずれもB、その他の評価がA又はS
<不合格>
D :Cの評価あり
伝送特性の評価として、高周波帯域での伝送損失を測定した。詳細を以下に説明する。
ポリフェニレンエーテル系低誘電率樹脂基材(メグトロン7、パナソニック株式会社製、厚さ60μm)と表面処理銅箔を張り合わせて伝送特性測定用の基板を作製した。該基板は構造をストリップライン構造とし、導体長さを400mm、導体厚さを18μm、導体幅を0.14mm、全体の厚さを0.39mmとし、特性インピーダンスが50Ωになる様に設計した。
また、表面処理銅箔と樹脂基材との張り合わせは、表面処理銅箔の面(B)が樹脂基材と向かい合うように銅箔を重ね、面圧3.5MPa、200℃の条件で2時間プレスすることにより実施した。
上記伝送特性測定用の基板について、ベクトルネットワークアナライザE8364C(KEYSIGHTTECHNOLOGIES社)を用いて、40GHzにおける伝送損失を測定し、導体長さからdB/m単位で算出した。
伝送損失の測定値は、絶対値が小さいほど伝送損失が少なく、伝送特性が良好であることを意味する。得られた測定値を指標にして、下記評価基準に基づき伝送特性を評価した。
S :40GHzにおける伝送損失の絶対値が44.0dB未満
A :40GHzにおける伝送損失の絶対値が44.0dB以上50.0dB以下
B :40GHzにおける伝送損失の絶対値が50.0dB超
2 不溶性アノード
3 硫酸銅電解液
4 非ドラム面(M面)
5 ドラム面(S面)
6 電解銅箔
Claims (13)
- 一方の面(A)と、他方の面(B)とを有する表面処理銅箔であって、
前記表面処理は、防錆処理を含み、
前記面(A)が、防錆処理層を含み、下記要件(I)及び(II)を満たす、表面処理銅箔。
・要件(I):前記表面処理銅箔の表面において、JIS Z 8741:1997に準拠して測定したTDの75度鏡面光沢度GsTD(75°)に対するMDの75度鏡面光沢度GsMD(75°)の鏡面光沢度比R(75°)[GsMD(75°)/GsTD(75°)]が0.90以上1.60以下である。
・要件(II):前記表面処理銅箔の表面において、レーザー顕微鏡で測定した展開面積比(Sdr)が3.00%以下である。 - 更に、前記面(B)が、防錆処理層を含み、下記要件(III)及び(IV)を満たす、請求項1に記載の表面処理銅箔。
・要件(III):前記表面処理銅箔の表面において、JIS Z 8741:1997に準拠して測定したTDの75度鏡面光沢度GsTD(75°)に対するMDの75度鏡面光沢度GsMD(75°)の鏡面光沢度比R(75°)[GsMD(75°)/GsTD(75°)]が0.60以上1.50以下である。
・要件(IV):前記表面処理銅箔の表面において、レーザー顕微鏡で測定した展開面積比(Sdr)が300%以下である。 - 前記要件(I)において、前記鏡面光沢度比R(75°)[GsMD(75°)/GsTD(75°)]が0.95以上1.50以下である、請求項1又は2に記載の表面処理銅箔。
- 前記面(A)において、Zn付着量が0.001mg/dm2以上0.800mg/dm2以下又はCr付着量が0.001mg/dm2以上0.500mg/dm2以下である、請求項1~3のいずれか1項に記載の表面処理銅箔。
- 前記面(A)において、Si付着量が0.001mg/dm2以上0.500mg/dm2以下である、請求項1~4のいずれか1項に記載の表面処理銅箔。
- 前記要件(IV)において、前記展開面積比(Sdr)が120%以下である、請求項2~5のいずれか1項に記載の表面処理銅箔。
- 前記要件(IV)において、前記展開面積比(Sdr)が3.00%以下である、請求項6項に記載の表面処理銅箔。
- 電解銅箔である、請求項1~7のいずれか1項に記載の表面処理銅箔。
- 前記面(A)が、回転ドラム状カソードからの剥離面に由来する面である、請求項8に記載の表面処理銅箔。
- 請求項1~9のいずれか1項に記載の表面処理銅箔からなる銅箔ロールであって、
前記面(A)を外側にして、前記面(A)と前記面(B)とが接する状態で巻かれてなる、銅箔ロール。 - 請求項1~9のいずれか1項に記載の表面処理銅箔を含む、銅張積層板。
- 前記面(B)が、樹脂基材との貼り付け面である、請求項11に記載の銅張積層板。
- 請求項1~9のいずれか1項に記載の表面処理銅箔を含む、プリント配線板。
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