JPH09195096A - プリント配線板用電解銅箔及びその製造方法 - Google Patents
プリント配線板用電解銅箔及びその製造方法Info
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Abstract
周波特性に優れ、絶縁信頼性に優れた超ファインパター
ン用途に好適な電解銅箔を提供することである。 【解決手段】 電解銅箔のコブ付け処理前の粗面側の表
面粗度が1.5μm以下で、該粗面上に前記コブ付け処
理した後の表面粗度が1.5〜2.0μmであることを
特徴とする電解銅箔及び電解銅箔の粗面側をバフで研磨
してコブ付け処理前の表面粗度を1.5μm以下にし、
該粗面側上に前記コブ付け処理して表面粗度を1.5〜
2.0μmとすることを特徴とするプリント配線板用電
解銅箔の製造方法。
Description
用される電解銅箔及びその製造方法に関し、さらに詳し
くはバフ研磨を施した電解銅箔の粗面側に微細な粒子状
の銅電着物を均一に密度高く設けた銅箔とすることによ
り、配線パターン形成時のエッチング特性に優れ、高周
波特性及び絶縁信頼性に優れた超ファインパターン用途
に好適な電解銅箔に関するものである。
解銅箔は、銅電解液を電解して電気化学的に陰極ドラム
面上に銅を電着させた後に剥離して得られ、電解析離箔
と呼ばれる。このようにして得られた電解析離箔の電解
析出開始面(光沢面)は、比較的平滑であり、電解析出
終了面(粗面)は一般的に凹凸を有する。プリント配線
板に用いられる銅張積層板は、この電解析離箔の粗面側
に粒子状の銅電着物を形成(コブ付け処理)し、この処
理面にガラスエポキシ、ポリイミドなどの樹脂基材を張
り合わせて製造する。プリント配線板の配線パターン
は、銅張積層板をエッチングして形成する。
ンパターン用途においては、形成される配線パターンに
対し銅箔の粗面側の凹凸が相対的に大きくなるため、回
路間及び層間の絶縁信頼性が損なわれるなどの問題点が
あった。
箔の粗面側の粗度を低くした超低粗度箔(VLP箔)を
用いたりしている。JIS B 0601によれば、1
8ミクロン厚さの通常の電解析離箔では、粗面側の表面
粗度は5〜8ミクロン程度であり、VLP箔の場合は3
〜5ミクロン程度である。なお、粗面側とは逆の光沢面
側(平滑面側)は、ドラム面の転写となるため、析離箔
の種類に係わらず、光沢面側の表面粗度は、1.5〜
2.0ミクロン程度である。
低いとはいえ凹凸が存在するため、コブ付け処理の際に
コブが山の先端にのみ集中し、ファインパターンを形成
した後にはこれらが残銅となって基材の中に埋まり込
み、その除去のために余分なエッチングを行なわなくて
はならないといった問題がある。さらには、オーバーエ
ッチング気味になるため、所定のパターン幅よりも細く
なってしまうという問題点も生じている。
理を施し、この面を基材と張り合わせて製造した銅張積
層板を用いて、ファインパターンを形成する方法も開示
されている(特開平6−270331)。
示された方法では平滑面側にコブ付けする際に、平滑面
に銅粒が均一に電着せず、コブ付け処理後の粗度はRz
で2.0〜2.2程度と低いものの、比較的大きなコブ
が局所的に形成されるため、更なる超ファインパターン
用途として用いるには困難である。
が完全に消失しない程度に圧延加工した後にコブ付け処
理を施す方法(特公昭62−42022)や、その粗面
の形状が完全に消失しない程度に研削加工、切削加工、
放電加工もしくは電解研磨加工等の処理をした後にコブ
付け処理を施す方法(特開昭59−145800)など
が開示されている。
付け方法では、いずれの場合も元の銅箔の凹凸の形状が
部分的に残っているため、微細なコブ付けを均一に施す
ことは難しく、局所的に電着が生じることは避けられ
ず、粗面側の表面が有する粗度をある程度以下にまで減
少させることは困難であるため、配線パターン形成時の
エッチング特性及び高周波特性に優れ、絶縁信頼性の高
い超ファインパターン用途に好適な電解銅箔が得られる
には至っていない。
技術の問題点を解決し、基材との接着力を維持しながら
配線パターン形成時のエッチング特性及び高周波特性並
びに絶縁信頼性に優れた、超ファインパターン用途に好
適な電解銅箔及びその製造方法を提供することにある。
術の問題点について鋭意研究を重ねた結果、電解銅箔の
粗面側をバフで研磨して該粗面の元の形状を完全に消滅
させ、新たに微細な凹凸を形成させてその表面粗度を
1.5μm以下にし、該粗面側上に前記銅電着物を均一
に形成(コブ付け処理)して表面粗度を1.5〜2.0
μmとした電解銅箔とすることにより上記従来技術の問
題点を解決し、基材との接着力を維持しながら配線パタ
ーン形成時のエッチング特性及び高周波特性並びに絶縁
信頼性に優れた、超ファインパターン用途に好適なプリ
ント配線板用電解銅箔が得られる、本発明を完成するに
至ったものである。
理前の粗面側の表面粗度が1.5μm以下で、該粗面上
に前記コブ付け処理した後の表面粗度が1.5〜2.0
μmであることを特徴とする電解銅箔にある。
る。本発明に用いられる銅箔としては、粗面側の粗度の
大きい通常銅箔、或いは粗度の低い低粗度銅箔(VLP
銅箔)等のいずれでも使用可能であるが、以下、VLP
銅箔を用いた場合について説明する。
その粗面側(電解析出終了面側)の表面粗度が1.5μ
m以下にバフ研磨処理され、該粗面側上にコブ付け処理
した後の表面粗度が1.5〜2.0μmである。
以上では、該粗面側上に粒子状の銅電着物を形成(コブ
付け処理)する際に、銅電着物が凹凸の山の先端にのみ
集中し易くなって好ましくない。
成した後の表面粗度が1.5μm以下では、プリント配
線板の配線パターンを形成後のピール強度が十分ではな
く、また、表面粗度が2.0μm以上では、部分的に大
きな処理コブが成長してしまい、エッチング特性、高周
波特性及び絶縁信頼性を損なうこととなる。
箔の基材との接着面側にアンカー効果を生じさせるため
に、電解液中で該銅箔の粗面側に微細な粒子状の銅電着
物を均一に形成することをいう。
の製造方法についてさらに詳しく説明する。本発明の電
解銅箔の製造方法は、電解銅箔の粗面側をバフで研磨し
てコブ付け処理前の表面粗度を1.5μm以下にし、該
粗面側上に前記コブ付け処理して表面粗度を1.5〜
2.0μmとすることを特徴とするものである。
まず電解析離箔をガイドロールに通しながら、粗面側に
バフを押し当てて該粗面の元の形状を完全に消滅させる
と同時に新たに微細な凹凸を形成させ、表面粗度がRz
で1.5ミクロン以下になるように研磨を施す。ここで
バフの回転数は100〜1000rpmが好ましい。バ
フの回転数が100rpm以下では表面粗度が均一にな
らず、一方、1000rpm以上ではバフの回転が不安
定になり、いずれの場合も表面粗度が1.5μm以下の
電解銅箔を安定して得ることが難しい。
f/cm2 が好ましく、さらに好ましくは1.0〜2.
0kgf/cm2 である。バフの押圧が、0.5kgf
/cm2 以下では圧力が弱すぎて所望の表面粗度まで下
げることができず、一方、3.0kgf/cm2 以上で
は圧力が強すぎて銅箔の物理的強度に及ぼす影響が大き
くなり、時として銅箔の破断が生じることもある。
m/分で行うのが好ましい。ラインスピードがこの範囲
を外れると、研磨が不均一となり、表面粗度が1.5μ
m以下の電解銅箔を得ることが難しい。
は特に限定されないが、その粒径範囲は、5〜50μm
が好ましい。例えば、研磨剤として酸化アルミニウムを
付着させた1000番のバフ等を用いて研磨すると良
い。このバフ研磨により、研磨後の粗面側の表面粗度を
Rzで1.5μm以下にする。このバフ研磨により、電
解で生じた銅箔の粗面側の凹凸を除去(元の形状を完全
に消滅)し、新たに非常に微細な凹凸を密度高く生じさ
せて所定の表面粗度以下にする。
された粗面側にコブ付け処理を施すが、通常、コブ付け
処理では、凹凸の先端箇所から優先的にコブ状の銅粒が
電着されていく。従って、非常に微細な凹凸処理が密度
高く施された銅箔面上では、単位面積当たりに占める先
端箇所が多いため銅粒は均一に電着し、銅粒は密度高く
電着される。このコブ付け処理は、バフ研磨を施した粗
面側に不溶性電極を相対して配置して銅電解液を電解し
て行う。このコブ付け処理は、ヤケメッキ、カブセメッ
キ及びヒゲメッキの一連のメッキ処理によって行われる
が、この一連のメッキ処理は、以下の電解条件で行う。
して配置して以下の電解条件で行う。 銅濃度:5〜30g/L 硫酸濃度:50〜150g/L 液温:20〜30℃ 電流密度:20〜40A/dm2 時間:5〜15秒 この電解条件により、ヤケメッキと呼ばれる電解銅箔の
粗面側に粒子状の銅電着物層が形成される。
らに以下の電解条件でカブセメッキを行う。 銅濃度:40〜80g/L 硫酸濃度:50〜150g/L 液温:45〜55℃ 電流密度:20〜40A/dm2 時間:5〜15秒 この電解条件により、カブセメッキと呼ばれる前記粒子
状の銅電着物層の上に銅の被覆が形成される。
に、以下の電解条件でヒゲメッキを行う。 銅濃度:5〜30g/L 硫酸濃度:30〜60g/L 液温:20〜30℃ 電流密度:10〜40A/dm2 時間:5〜15秒 この電解条件により、ヒゲメッキと呼ばれる前記銅の被
覆の上にヒゲ状の銅が形成される。
粗度は、Rzで1.5〜2.0ミクロンである。表面粗
度Rzが1.5ミクロン以下では、基板に接着して回路
を形成した場合に十分なピール強度が期待できず、ま
た、表面粗度Rzが2.0ミクロン以上では、部分的に
大きな処理コブが成長してしまい、エッチング特性、高
周波特性及び絶縁信頼性を損なうこととなる。
電解銅箔には、続いて防錆処理を行う。この防錆処理に
おける条件は、当該分野で一般に用いられている処理方
法が適用可能である。
に、コブ付け処理された銅箔表面に亜鉛処理を施した
後、電解クロメート処理を施し、さらにシランカップリ
ング剤処理を施す。まず、亜鉛処理では、亜鉛濃度5g
/L、硫酸濃度50g/L、液温25℃の電解溶液を用
いて、電流密度5A/dm2 で8秒間、亜鉛メッキを施
す。
ム酸2g/L、pH4の電解溶液を用いて、電流密度1
A/dm2 で5秒間、電解クロメート処理を行う。最後
に、このようにクロメート処理された表面には、例え
ば、シランカップリング剤としてγ−グシドキシプロピ
ルトリメキシシランを用いて塗布する。
は、公知の方法によりガラスエポキシ、ポリイミドなど
の樹脂基板の片面に、研磨面側で加熱圧着、加圧圧着な
どにより銅張積層板を得る。
に、公知の方法によりドライフィルムをラミネートし、
所定のレジスト幅及び回路間隔のパターンフィルムを用
いてUV露光によってパターンを形成する。さらに、こ
のように形成された回路パターンのエッチングは、市販
の塩化銅エッチング液を用いて、公知の方法によりエッ
チングを行い、所望の配線パターンを有するプリント配
線板を得る。
で研磨して該粗面の元の形状を完全に消滅させ、新たに
微細な凹凸を形成させその表面粗度を1.5μm以下に
制御した該粗面側上に微細で均一な粒子状の銅電着物か
らなる処理コブを密度高く施すことにより、基板との密
着性を維持しながら、回路パターン間の絶縁信頼性にす
ぐれた超ファインパターン用途の電解銅箔が製造可能と
なった。また、本発明では、電解銅箔の両面の粗度が低
いため、ファインパターンのプリント配線板を形成した
際にも、層間の絶縁信頼性が高く、かつ高周波特性にも
優れた超ファインパターン用途の電解銅箔が製造可能と
なった。
らに具体的に説明する。実施例1 光沢面粗度(Rz)1.60μm、粗面粗度(Rz)
2.50μmで18μm厚の電解銅箔の粗面側に砥粒が
酸化アルミニウムの1000番のバフ(角田ブラシ社
製)を用い、回転数200rpm、押圧1.0kgf/
cm2 、ラインスピード3m/分でバフ研磨を施した。
研磨後の粗面側の表面粗度(Rz)は1.50μmであ
った。これらの研磨する前の電解銅箔(18μm)の顕
微鏡断面写真(1000倍)を図1に、その粗面側を研
磨した後の顕微鏡断面写真(1000倍)を図2にそれ
ぞれ示す。この顕微鏡断面写真から明らかなように、研
磨後の粗面側は元の形状が完全に消滅し、新たに微細な
凹凸が密度高く形成されていることが分かる。
g/L、液温25℃の電解溶液を用いて、30A/dm
2 の電流密度でバフ研磨を施した側に不溶性電極を配置
して10秒間、電解によりヤケメッキを施した後、銅濃
度60g/L、硫酸濃度100g/L、液温50℃の電
解溶液を用いて、電流密度30A/dm2 で10秒間カ
ブセメッキを行った。
g/L、液温25℃の電解溶液を用いて、電流密度10
A/dm2 で10秒間ヒゲメッキを施して粒状銅層を形
成した。コブ付け処理後の粗面側の表面粗度(Rz)は
1.89μmであった。このようにコブ付け処理した電
解銅箔の表面顕微鏡写真(5000倍)を図3に示す。
図3の顕微鏡写真から明らかなように、粗処理面側の微
細な凹凸に沿って粒状銅のコブが電着しているのが分か
る。
に、以下のようにして防錆処理を行った。まず、亜鉛濃
度5g/L、硫酸濃度50g/L、液温25℃の電解溶
液を用いて、電流密度5A/dm2 で8秒間亜鉛メッキ
を施した。さらに無水クロム酸2g/L、pH4の電解
溶液を用いて、電流密度1A/dm2 で5秒間電解クロ
メート処理を行い、流水で洗浄した後、温風にて乾燥し
た。このように処理して得られた電解銅箔をガラスエポ
キシ樹脂基板(FR−4)の片面に、研磨面側で加熱圧
着し、銅張積層板を得た。
に、ドライフィルム(日合アルファ社製)をラミネート
し、レジスト幅50μm、回路間隔100μmのパター
ンフィルムを用いてUV露光によってパターンを形成し
た。回路パターンのエッチングは、市販の塩化銅エッチ
ング液を用いて、液温50℃で30秒間エッチングを行
ない、所定の回路パターンを有するプリント配線板を得
た。
評価試験を実施した。
いる銅粒の大きさ プリント配線板のピースを冷間埋め込み樹脂を用いて埋
め込み、一昼夜放置して完全に硬化させた後に、回路の
横方向への断面を形成できるようにして、倒立型顕微鏡
で1500倍の写真を撮影した(図4)。
に15点の測定点での直線から銅粒までの距離を測定
し、その平均値と標準偏差を算出した。この標準偏差は
銅粒の大きさのバラツキを示す評価指針とするものであ
り、この標準偏差の値が小さい程バラツキが小さいこと
を示している。得られた平均値は、0.48であり、標
準偏差は、0.43であった。
スを600倍の光学顕微鏡写真を撮影し、その写真から
以下のようにして求めた。即ち、図6に示すようにプリ
ント配線板の配線パターンの上底をW1、下底をW2、
銅箔の厚さをTとしてエッチングファクターEfを下記
式で求めた。
ャープになるほど、エッチングファクターが大きくなる
ことが分かる。ここで得られたエッチングファクター
は、6点の断面ピースの平均で3.69であった。
シ基材にプレス接着して50−100μmの回路を作製
した。その回路を電子顕微鏡用の試料台に載せ、電解放
射型電子顕微鏡(日立製作所製、S−4100)で60
0倍の顕微鏡写真を撮影した(図7)。本発明で得られ
た電解銅箔は両面の粗度が低いので、回路の直線性が良
い。本発明では、このようなエッチング特性の違いが、
回路の下部(ボトム)の凹凸に現れることに着目し、以
下のような凹凸の程度でエッチング特性を評価した。
幅について、回路の長さ方向に平行線を引き、等間隔に
15点の測定点での幅を測定し、それぞれの平均値と標
準偏差を算出した。この標準偏差は回路の下部の直線性
の度合いを示す指針であり、数値が小さい程、幅のバラ
ツキが小さいこと、すなわちエッチングされた跡がより
直線に近い形状で残っていることになる。本発明で得ら
れた回路幅の標準偏差は0.67μmであり、直線性は
良好であった。従って、エッチング後の回路のボトム部
での銅残が極めて少なく、回路間絶縁性が良好となる。
を測定した。得られた引き剥し強さは1.02kgf/
cmであった。
す。比較例1 光沢面粗度(Rz)1.60μm、粗面粗度(Rz)
4.60μmを有する厚さ18μmの電解銅箔の粗面側
に、研磨処理を施さずに、実施例1と同一条件下で粒状
銅層を形成した。このようにして得られた粗面側の粗度
は、5.75μmであった。このように粒状銅層を形成
した電解銅箔の表面顕微鏡写真(5000倍)を図9に
示す。図9から明らかなように、粗面側に不規則な粒状
銅のコブが電着しているのが分かる。
銅箔の粗面側に、実施例1と同一条件下で防錆処理を行
った。このように表面処理して得られた電解銅箔を、実
施例1と同様にガラスエポキシ樹脂基板の片面に、研磨
面側で加熱圧着し、銅張積層板を得た。
に、実施例1と同様にして、レジスト幅50μm、回路
間隔100μmのパターンフィルムを用いてUV露光に
よってパターンを形成し、さらにエッチングを施し、プ
リント配線板を得た。
様にして評価試験を実施した。基板に埋没している銅粒
の大きさは平均値で、2.01であり、標準偏差は、
1.67であった。エッチングファクターは、6点の断
面ピースの平均で1.86であった。
ガラスエポキシ基材にプレス接着して50−100μm
の回路を作製し600倍の顕微鏡写真を撮影した(図1
0)。この顕微鏡写真から明らかなように、銅箔の粗面
側の粗度が高いので、回路の直線性が悪いことが分か
る。
ム)の幅について、回路の長さ方向に平行線を引き、等
間隔に15点の測定点での幅を測定し、それぞれの平均
値と標準偏差を算出した。また、回路幅10mmでの引
き剥し強さは1.51kgf/cmであった。このよう
にして得られた粗面粗度、エッチングファクター及び回
路の直線性等の評価試験の結果をまとめて表1に示す。
面粗度(Rz)2.50μmを有する厚さ18μmの電
解銅箔の光沢面側に、研磨処理を施さずに、実施例1と
同一条件で粒状銅層を形成した。光沢面側の粗度は2.
09μmであった。このように粒状銅層を形成した電解
銅箔の表面顕微鏡写真(5000倍)を図11に示す。
図11から明らかなように、粗面側に不規則な粒状銅の
コブが電着しているのが分かる。
銅箔の粗面側に、実施例1と同一条件で防錆処理を行っ
た。
状銅層が形成された電解銅箔を、実施例1と同様にし
て、レジスト幅50μm、回路間隔100μmのパター
ンフィルムを用いてUV露光によってパターンを形成
し、さらにエッチングを施し、プリント配線板を得た。
このプリント配線板に関して実施例1と同様にして評価
試験を実施した。基板に埋没している銅粒の大きさは平
均値で、0.98であり、標準偏差は、0.781であ
った。エッチングファクターは、6点の断面ピースの平
均で2.22であった。
ガラスエポキシ基材にプレス接着して50−100μm
の回路を作製し600倍の顕微鏡写真を撮影した(図1
2)。この顕微鏡写真から明らかなように、超ファイン
パターン用途としては回路の直線性は十分なものではな
かった。
ム)の幅について、回路の長さ方向に平行線を引き、等
間隔に15点の測定点での幅を測定し、それぞれの平均
値と標準偏差を算出した。また、回路幅10mmでの引
き剥し強さは1.13kgf/cmであった。このよう
にして得られた粗面粗度、エッチングファクター及び回
路の直線性等の評価試験の結果をまとめて表1に示す。
に銅粒の直径を10点測定した時の平均値とその標準偏
差を示す。 c)ガラスエポキシ基材と銅箔の粗面側をプレス圧着
し、基材に埋まったコブの深さの15点測定した時の平
均値とその標準偏差を示す。 d)銅箔のコブ処理面側をガラスエポキシ基材にプレス
接着し、50−100μmの回路を作製し、回路幅を1
5点測定した時平均値とその標準偏差を示す。 e)比較例2は、すべて光沢面側の数値を示す。
面顕微鏡断面写真。
アルミニウムの#1000のバフで物理研磨した時の顕
微鏡断面写真。
銅箔の表面顕微鏡写真。
微鏡写真。
式図。
式図。
子顕微鏡写真。
図。
銅箔の表面顕微鏡写真。
電子顕微鏡写真。
解銅箔の表面顕微鏡写真。
電子顕微鏡写真。
Claims (5)
- 【請求項1】 電解銅箔のコブ付け処理前の粗面側の表
面粗度が1.5μm以下で、該粗面上に前記コブ付け処
理した後の表面粗度が1.5〜2.0μmであることを
特徴とするプリント配線板用電解銅箔。 - 【請求項2】 前記コブ付け処理層の上に、防錆層を設
けたことを特徴とする請求項1に記載の電解銅箔。 - 【請求項3】 前記防錆層が亜鉛層と、該亜鉛層上に形
成されたクロメート処理層からなることを特徴とする請
求項2に記載の電解銅箔。 - 【請求項4】 前記クロメート処理層の上に、さらにシ
ランカップリング層を設けたことを特徴とする請求項3
に記載の電解銅箔。 - 【請求項5】 電解銅箔の粗面側をバフで研磨してコブ
付け処理前の表面粗度を1.5μm以下にし、該粗面側
上に前記コブ付け処理して表面粗度を1.5〜2.0μ
mとすることを特徴とするプリント配線板用電解銅箔の
製造方法。
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