JPWO2013031913A1 - キャリア付銅箔 - Google Patents

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Abstract

絶縁基板への積層工程前にはキャリアから極薄銅層が剥離しない一方で、絶縁基板への積層工程後には剥離可能なキャリア付銅箔を提供する。銅箔キャリアと、銅箔キャリア上に積層された中間層と、中間層の上に積層された極薄銅層とを備えたキャリア付銅箔であって、中間層は銅箔キャリアとの界面に接しているＮｉ層と極薄銅層との界面に接しているＣｒ層で構成され、Ｎｉ層には１０００〜４００００μｇ／ｄｍ2のＮｉが存在し、Ｃｒ層には１０〜１００μｇ／ｄｍ2のＣｒが存在するキャリア付銅箔。

Description

本発明は、キャリア付銅箔に関する。より詳細には、本発明はプリント配線板の材料として使用されるキャリア付銅箔に関する。
プリント配線板は銅箔に絶縁基板を接着させて銅張積層板とした後に、エッチングにより銅箔面に導体パターンを形成するという工程を経て製造されるのが一般的である。近年の電子機器の小型化、高性能化ニーズの増大に伴い搭載部品の高密度実装化や信号の高周波化が進展し、プリント配線板に対して導体パターンの微細化（ファインピッチ化）や高周波対応等が求められている。
ファインピッチ化に対応して、最近では厚さ９μｍ以下、更には厚さ５μｍ以下の銅箔が要求されているが、このような極薄の銅箔は機械的強度が低くプリント配線板の製造時に破れたり、皺が発生したりしやすいので、厚みのある金属箔をキャリアとして利用し、これに剥離層を介して極薄銅層を電着させたキャリア付銅箔が登場している。極薄銅層の表面を絶縁基板に貼り合わせて熱圧着後に、キャリアを剥離層を介して剥離するというのがキャリア付銅箔の一般的な使用方法である。
従来、剥離層としてＣｒ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｗ、Ｐまたはこれらの合金またはこれらの水和物で形成することが知られている。更に、加熱プレス等高温使用環境における剥離性の安定化を図る上で、剥離層の下地にＮｉ、Ｆｅまたはこれらの合金層を設けると効果的であることも記載されている。（特開２０１０−００６０７１号公報、特開２００７−００７９３７号公報）
これらの文献には、剥離層上へのめっきは、その剥離性ゆえに、均一なめっきを行うことが非常に難しいことから、めっき条件によっては形成される極薄銅箔にピンホールの数が多くなることがある。そのため、先ず剥離層の上にストライク銅めっきを行い、ストライクめっき層の上に更に銅をめっきすることで剥離層上に均一なめっきを施すことができ、極薄銅箔のピンホールの数を著しく減少することができることも記載されている。
特開２０１０−００６０７１号公報 特開２００７−００７９３７号公報
キャリア付銅箔においては、絶縁基板への積層工程前にはキャリアから極薄銅層が剥離することは避けなければならず、一方、絶縁基板への積層工程後にはキャリアから極薄銅層が剥離できる必要がある。また、キャリア付銅箔においては、極薄銅層側の表面にピンホールが存在するのはプリント配線板の性能不良に繋がり好ましくない。
これらの点に関して、従来技術では十分な検討がなされておらず、未だ改善の余地が残されている。そこで、本発明は、絶縁基板への積層工程前にはキャリアから極薄銅層が剥離しない一方で、絶縁基板への積層工程後には剥離可能なキャリア付銅箔を提供することを課題とする。本発明は更に、極薄銅層側表面へのピンホールの発生が抑制されたャリア付銅箔を提供することも課題とする。
上記目的を達成するため、本発明者らは鋭意研究を重ねたところ、キャリアとして銅箔を使用し、Ｎｉ層及び極薄のＣｒ層の２層で構成された中間層を極薄銅層とキャリアの間に形成することが極めて効果的であることを見出した。
本発明は上記知見を基礎として完成したものであり、一側面において、銅箔キャリアと、銅箔キャリア上に積層された中間層と、中間層の上に積層された極薄銅層とを備えたキャリア付銅箔であって、中間層は銅箔キャリアとの界面に接しているＮｉ層と極薄銅層との界面に接しているＣｒ層で構成され、Ｎｉ層には１０００〜４００００μｇ／ｄｍ2のＮｉが存在し、Ｃｒ層には１０〜１００μｇ／ｄｍ2のＣｒが存在するキャリア付銅箔である。
本発明に係るキャリア付銅箔の一実施形態においては、Ｎｉの量が１０００〜１００００μｇ／ｄｍ2であり、Ｃｒの量が１０〜５０μｇ／ｄｍ2である。
本発明に係るキャリア付銅箔の別の一実施形態においては、Ｎｉに対するＣｒの質量比を１０００倍した値が０．５〜１０の範囲である。
本発明に係るキャリア付銅箔の更に別の一実施形態においては、Ｃｒは電解クロメートによって付着している。
本発明に係るキャリア付銅箔は、絶縁基板への積層工程前にはキャリアと極薄銅層の間で必要な密着性が得られる一方で、絶縁基板への積層工程後にはキャリアから極薄銅層が容易に剥離可能である。また、本発明に係るキャリア付銅箔はピンホールの発生が抑制されているため、高品質な極薄銅層を安定的に供給できるようになる。
＜１．キャリア＞
本発明に用いることのできるキャリアとしては銅箔を使用する。キャリアは典型的には圧延銅箔や電解銅箔の形態で提供される。一般的には、電解銅箔は硫酸銅めっき浴からチタンやステンレスのドラム上に銅を電解析出して製造され、圧延銅箔は圧延ロールによる塑性加工と熱処理を繰り返して製造される。銅箔の材料としてはタフピッチ銅や無酸素銅といった高純度の銅の他、例えばＳｎ入り銅、Ａｇ入り銅、Ｃｒ、Ｚｒ又はＭｇ等を添加した銅合金、Ｎｉ及びＳｉ等を添加したコルソン系銅合金のような銅合金も使用可能である。なお、本明細書において用語「銅箔」を単独で用いたときには銅合金箔も含むものとする。
本発明に用いることのできるキャリアの厚さについても特に制限はないが、キャリアとしての役目を果たす上で適した厚さに適宜調節すればよく、例えば１２μｍ以上とすることができる。但し、厚すぎると生産コストが高くなるので一般には７０μｍ以下とするのが好ましい。従って、キャリアの厚みは典型的には１２〜７０μｍであり、より典型的には１８〜３５μｍである。
＜２．中間層＞
銅箔キャリアの片面又は両面上にはＮｉ及びＣｒの２層で構成される中間層を設ける。Ｎｉ層は銅箔キャリアとの界面に、Ｃｒ層は極薄銅層との界面にそれぞれ接するようにして積層する。後述するようにＮｉとＣｕの接着力はＣｒとＣｕの接着力よりも高いので、極薄銅層を剥離する際には、極薄銅層とＣｒ層の界面で剥離するようになる。中間層のうちＮｉ層はキャリアからＣｕ成分が極薄銅箔へと拡散していくのを防ぐバリア効果が期待される。中間層を片面にのみ設ける場合、銅箔キャリアの反対面にはＮｉめっき層などの防錆層を設けることが好ましい。また、キャリアとして電解銅箔を使用する場合には、ピンホールを減少させる観点からシャイニー面に中間層を設けることが好ましい。
中間層を構成するＮｉ層は、例えば電気めっき、無電解めっき及び浸漬めっきのような湿式めっき、或いはスパッタリング、ＣＶＤ及びＰＤＶのような乾式めっきにより得ることができる。コストの観点から電気めっきが好ましい。
中間層のうちＣｒ層は極薄銅層の界面に薄く存在することが、絶縁基板への積層工程前にはキャリアから極薄銅層が剥離しない一方で、絶縁基板への積層工程後にはキャリアから極薄銅層が剥離可能であるという特性を得る上では極めて重要である。Ｎｉ層を設けずにＣｒ層をキャリアと極薄銅層の境界に存在させた場合は、剥離性はほとんど向上しないし、Ｃｒ層がなくＮｉ層と極薄銅層を直接積層した場合はＮｉ層におけるＮｉ量に応じて剥離強度が強すぎたり弱すぎたりして適切な剥離強度は得られない。なお、Ｃｒ層にはＺｎを混入させることも可能である。
また、Ｃｒ層がキャリアとＮｉ層の境界に存在すると、極薄銅層の剥離時に中間層も付随して剥離されてしまう、すなわちキャリアと中間層の間で剥離が生じてしまうので好ましくない。このような状況は、キャリアとの界面にＣｒ層を設けた場合のみならず、極薄銅層との界面にＣｒ層を設けたとしてもＣｒ量が多すぎると生じ得る。これは、ＣｕとＮｉは固溶しやすいので、これらが接触していると相互拡散によって接着力が高くなり剥離しにくくなる一方で、ＣｒとＣｕは固溶しにくく、相互拡散が生じにくいので、ＣｒとＣｕの界面では接着力が弱く、剥離しやすいことが原因と考えられる。また、中間層のＮｉ量が不足している場合、キャリアと極薄銅層の間には微量のＣｒしか存在しないので両者が密着して剥がれにくくなる。
Ｃｒ層を極薄銅層の界面に存在させるためには、Ｎｉ層を形成した後に、例えば電解クロメート、電気めっき、無電解めっき及び浸漬めっきのような湿式めっき、或いはスパッタリング、ＣＶＤ及びＰＤＶのような乾式めっきにより微量のＣｒを付着させ、その上に極薄銅層を形成することで可能である。微量のＣｒを低コストで付着させる観点からは、電解クロメートが好ましい。
本発明においては、Ｎｉ量はサンプルを濃度２０質量％の硝酸で溶解してＩＣＰ発光分析によって測定し、Ｃｒ量はサンプルを濃度７質量％の塩酸にて溶解して、原子吸光法により定量分析を行うことで測定する。なお、極薄銅層の表面にNiやCrが含まれるめっき等の表面処理を行った場合には、キャリア付き銅箔から、極薄銅層を剥離し、残ったキャリアについて上記Ｎｉ量とＣｒ量の測定を行うと良い。
上記の観点から本発明においては、中間層のＣｒの付着量を１０〜１００μｇ／ｄｍ2、Ｎｉの付着量を１０００〜４００００μｇ／ｄｍ2と設定した。また、Ｎｉ量が増えるにつれてピンホールの量が多くなる傾向にあるが、この範囲であればピンホールの数も抑制される。極薄銅層をムラなく均一に剥離する観点、及びピンホールを抑制する観点からは、Ｃｒ付着量は１０〜５０μｇ／ｄｍ2とすることが好ましく、１０〜４０μｇ／ｄｍ2とすることがより好ましく、Ｎｉ付着量は１０００〜１００００μｇ／ｄｍ2とすることが好ましく、１５００〜９０００μｇ／ｄｍ2とすることがより好ましい。
また、Ｎｉに対するＣｒの質量比を１０００倍した値（＝（Ｃｒの付着量(μｇ／ｄｍ2)）／（Ｎｉの付着量(μｇ／ｄｍ2)）×１０００）が０．５〜１０の範囲であるのが好ましく、１〜９の範囲であるのがより好ましい。これは、Ｃｒに対するＮｉの量を当該範囲とすることによりピンホールの発生や極薄銅箔の剥離特性が向上するという理由による。
＜３．極薄銅層＞
中間層の上には極薄銅層を設ける。極薄銅層は、硫酸銅、ピロリン酸銅、スルファミン酸銅、シアン化銅等の電解浴を利用した電気めっきにより形成することができ、一般的な電解銅箔で使用され、高電流密度での銅箔形成が可能であることから硫酸銅浴が好ましい。極薄銅層の厚みは特に制限はないが、一般的にはキャリアよりも薄く、例えば１２μｍ以下である。典型的には０．５〜１２μｍであり、より典型的には２〜５μｍである。
＜４．粗化処理＞
極薄銅層の表面には、例えば絶縁基板との密着性を良好にすること等のために粗化処理を施すことで粗化処理層を設けてもよい。粗化処理は、例えば、銅又は銅合金で粗化粒子を形成することにより行うことができる。粗化処理は微細なものであっても良い。粗化処理層は、銅、ニッケル、りん、タングステン、ヒ素、モリブデン、クロム、コバルト及び亜鉛からなる群から選択されたいずれかの単体又はいずれか１種以上を含む合金からなる層などであってもよい。また、粗化処理をした後、または粗化処理を行わずに、ニッケル、コバルト、銅、亜鉛の単体または合金等で二次粒子や三次粒子及び／又は防錆層を形成し、さらにその表面にクロメート処理、シランカップリング処理などの処理を施してもよい。すなわち、粗化処理層の表面に、防錆層、クロメート処理層及びシランカップリング処理層からなる群から選択された１種以上の層を形成してもよく、極薄銅層の表面に、防錆層、クロメート処理層及びシランカップリング処理層からなる群から選択された１種以上の層を形成してもよい。
＜５．キャリア付銅箔＞
このようにして、銅箔キャリアと、銅箔キャリア上にＮｉ層及びＣｒ層がこの順に積層された中間層と、中間層の上に積層された極薄銅層とを備えたキャリア付銅箔が製造される。キャリア付銅箔自体の使用方法は当業者に周知であるが、例えば極薄銅層の表面を紙基材フェノール樹脂、紙基材エポキシ樹脂、合成繊維布基材エポキシ樹脂、ガラス布・紙複合基材エポキシ樹脂、ガラス布・ガラス不織布複合基材エポキシ樹脂及びガラス布基材エポキシ樹脂、ポリエステルフィルム、ポリイミドフィルム等の絶縁基板に貼り合わせて熱圧着後にキャリアを剥がし、絶縁基板に接着した極薄銅層を目的とする導体パターンにエッチングし、最終的にプリント配線板を製造することができる。本発明に係るキャリア付銅箔の場合、剥離箇所は主としてＣｒ層と極薄銅層の界面である。
以下に、本発明の実施例によって本発明をさらに詳しく説明するが、本発明は、これらの実施例によってなんら限定されるものではない。
１．キャリア付銅箔の製造
＜Ｎｏ．１＞
銅箔キャリアとして、厚さ３５μｍの長尺の電解銅箔（ＪＸ日鉱日石金属社製ＪＴＣ）を用意した。この銅箔のシャイニー面に対して、以下の条件でロール・トウ・ロール型の連続めっきラインで電気めっきすることにより４０００μｇ／ｄｍ2の付着量のＮｉ層を形成した。
・Ｎｉ層
硫酸ニッケル：２５０〜３００ｇ／Ｌ
塩化ニッケル：３５〜４５ｇ／Ｌ
酢酸ニッケル：１０〜２０ｇ／Ｌ
クエン酸三ナトリウム：１５〜３０ｇ／Ｌ
光沢剤：サッカリン、ブチンジオール等
ドデシル硫酸ナトリウム：３０〜１００ｐｐｍ
ｐＨ：４〜６
浴温：５０〜７０℃
電流密度：３〜１５Ａ／ｄｍ2
水洗及び酸洗後、引き続き、ロール・トウ・ロール型の連続めっきライン上で、Ｎｉ層の上に１１μｇ／ｄｍ2の付着量のＣｒ層を以下の条件で電解クロメート処理することにより付着させた。
・電解クロメート処理
液組成：重クロム酸カリウム１〜１０ｇ／Ｌ、亜鉛０〜５ｇ／Ｌ
ｐＨ：３〜４
液温：５０〜６０℃
電流密度：０．１〜２．６Ａ／ｄｍ2
クーロン量：０．５〜３０Ａｓ／ｄｍ2
引き続き、ロール・トウ・ロール型の連続めっきライン上で、Ｃｒ層の上に厚み５〜１０μｍの極薄銅層を以下の条件で電気めっきすることにより形成し、キャリア付銅箔を製造した。
・極薄銅層
銅濃度：３０〜１２０ｇ／Ｌ
Ｈ2ＳＯ4濃度：２０〜１２０ｇ／Ｌ
電解液温度：２０〜８０℃
電流密度：１０〜１００Ａ／ｄｍ2
＜Ｎｏ．２〜２３＞
Ｎｏ．１に対して、ライン速度を調整することによりＮｉ付着量及びＣｒ付着量を表１に記載の通り種々変更させたＮｏ．２〜２３のキャリア付銅箔を作製した。Ｎｉ付着量又はＣｒ付着量が０の例はＮｉめっき又は電解クロメート処理を実施しなかったということである。
また、Ｎｏ．１、７、１４、１８に対しては極薄銅層表面に以下の粗化処理、防錆処理、クロメート処理、及び、シランカップリング処理をこの順に行った。
・粗化処理
Ｃｕ： １０〜２０ｇ／Ｌ
Ｃｏ： １〜１０ｇ／Ｌ
Ｎｉ： １〜１０ｇ／Ｌ
ｐＨ： １〜４
液温： ４０〜５０℃
電流密度Ｄｋ ： ２０〜３０Ａ／ｄｍ2
時間： １〜５秒
Ｃｕ付着量：１５〜４０ｍｇ／ｄｍ2
Ｃｏ付着量：１００〜３０００μｇ／ｄｍ2
Ｎｉ付着量：１００〜１０００μｇ／ｄｍ2
・防錆処理
Ｚｎ：０を超え〜２０ｇ／Ｌ
Ｎｉ：０を超え〜５ｇ／Ｌ
ｐＨ：２．５〜４．５
液温：３０〜５０℃
電流密度Ｄk ：０を超え〜１．７Ａ／ｄｍ2
時間：１秒
Ｚｎ付着量：５〜２５０μｇ／ｄｍ2
Ｎｉ付着量：５〜３００μｇ／ｄｍ2
・クロメート処理
Ｋ2Ｃｒ2Ｏ7
（Ｎａ2Ｃｒ2Ｏ7或いはＣｒＯ3）：２〜１０ｇ／Ｌ
ＮａＯＨ或いはＫＯＨ：１０〜５０ｇ／Ｌ
ＺｎＯ或いはＺｎＳＯ4・７Ｈ2Ｏ：０．０５〜１０ｇ／Ｌ
ｐＨ：７〜１３
浴温：２０〜８０℃
電流密度 ０．０５〜５Ａ／ｄｍ2
時間：５〜３０秒
Ｃｒ付着量：１０〜１５０μｇ／ｄｍ2
・シランカップリング処理
ビニルトリエトキシシラン水溶液
（ビニルトリエトキシシラン濃度：０．１〜１．４ｗｔ％）
ｐＨ：４〜５
浴温：２５〜６０℃
浸漬時間：５〜３０秒
また、Ｎｏ．４、５、１９、２０、２１に対しては極薄銅層表面に以下の粗化処理１、粗化処理２、防錆処理、クロメート処理、及び、シランカップリング処理をこの順に行った。
・粗化処理１
（液組成１）
Ｃｕ：１０〜３０ｇ／Ｌ
Ｈ2ＳＯ4：１０〜１５０ｇ／Ｌ
Ｗ：０〜５０ｍｇ／Ｌ
ドデシル硫酸ナトリウム：０〜５０ｍｇ／Ｌ
Ａｓ：０〜２００ｍｇ／Ｌ
（電気めっき条件１）
温度：３０〜７０℃
電流密度：２５〜１１０Ａ／ｄｍ2
粗化クーロン量：５０〜５００Ａｓ／ｄｍ2
めっき時間：０．５〜２０秒
・粗化処理２
（液組成２）
Ｃｕ：２０〜８０ｇ／Ｌ
Ｈ2ＳＯ4：５０〜２００ｇ／Ｌ
（電気めっき条件２）
温度：３０〜７０℃
電流密度：５〜５０Ａ／ｄｍ2
粗化クーロン量：５０〜３００Ａｓ／ｄｍ2
めっき時間：１〜６０秒
・防錆処理
（液組成）
ＮａＯＨ：４０〜２００ｇ／Ｌ
ＮａＣＮ：７０〜２５０ｇ／Ｌ
ＣｕＣＮ：５０〜２００ｇ／Ｌ
Ｚｎ（ＣＮ）2：２〜１００ｇ／Ｌ
Ａｓ2Ｏ3：０．０１〜１ｇ／Ｌ
（液温）
４０〜９０℃
（電流条件）
電流密度：１〜５０Ａ／ｄｍ2
めっき時間：１〜２０秒
・クロメート処理
Ｋ2Ｃｒ2Ｏ7（Ｎａ2Ｃｒ2Ｏ7或いはＣｒＯ3）：２〜１０ｇ／Ｌ
ＮａＯＨ又はＫＯＨ：１０〜５０ｇ／Ｌ
ＺｎＯＨ又はＺｎＳＯ4・７Ｈ2Ｏ：０．０５〜１０ｇ／Ｌ
ｐＨ：７〜１３
浴温：２０〜８０℃
電流密度：０．０５〜５Ａ／ｄｍ2
時間：５〜３０秒
・シランカップリング処理
０．１ｖｏｌ％〜０．３ｖｏｌ％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スプレー塗布した後、１００〜２００℃の空気中で０．１〜１０秒間乾燥・加熱する。
また、Ｎｏ．２、６、８、２２、２３に対しては極薄銅層表面に以下の粗化処理１、粗化処理２、防錆処理、クロメート処理、及び、シランカップリング処理をこの順に行った。
・粗化処理１
液組成 ：銅１０〜２０ｇ／Ｌ、硫酸５０〜１００ｇ／Ｌ
液温 ：２５〜５０℃
電流密度 ：１〜５８Ａ／ｄｍ2
クーロン量：４〜８１Ａｓ／ｄｍ2
・粗化処理２
液組成 ：銅１０〜２０ｇ／Ｌ、ニッケル５〜１５ｇ／Ｌ、コバルト５〜１５ｇ／Ｌ
ｐＨ ：２〜３
液温 ：３０〜５０℃
電流密度 ：２４〜５０Ａ／ｄｍ2
クーロン量：３４〜４８Ａｓ／ｄｍ2
・防錆処理
液組成 ：ニッケル５〜２０ｇ／Ｌ、コバルト１〜８ｇ／Ｌ
ｐＨ ：２〜３
液温 ：４０〜６０℃
電流密度 ：５〜２０Ａ／ｄｍ2
クーロン量：１０〜２０Ａｓ／ｄｍ2
・クロメート処理
液組成 ：重クロム酸カリウム１〜１０ｇ／Ｌ、亜鉛０〜５ｇ／Ｌ
ｐＨ ：３〜４
液温 ：５０〜６０℃
電流密度 ：０〜２Ａ／ｄｍ2（浸漬クロメート処理のため無電解での実施も可能）
クーロン量：０〜２Ａｓ／ｄｍ2（浸漬クロメート処理のため無電解での実施も可能）
・シランカップリング処理
ジアミノシラン水溶液の塗布（ジアミノシラン濃度：０．１〜０．５ｗｔ％）
２．キャリア付銅箔の特性評価
上記のようにして得られたキャリア付銅箔について、以下の方法で特性評価を実施した。結果を表１に示す。なお、Ｎｏ．１〜８、１４、１８〜２３については極薄銅層表面に表面処理を行わない場合並びに、表面処理を行った場合についても特性評価を行った。表１の結果は極薄銅層表面に表面処理を行わない場合の結果である。極薄銅層表面に表面処理を行った場合の特性評価の結果は、極薄銅層表面に表面処理を行わない場合の特性評価の結果と同じ結果となった。
＜ピンホール＞
民生用の写真用バックライトを光源にして、目視でピンホールの数を測定した。評価は以下の基準により行った。
×：ピンホール１０，０００個／ｄｍ2超
△：部分的に１０，０００個／ｄｍ2超の箇所あり
○：ピンホール１００〜１０，０００個／ｄｍ2
◎：ピンホール１００個／ｄｍ2未満
＜剥離強度（ＢＴプレス後）＞
キャリア付銅箔の極薄銅層側をＢＴ基板上と貼り合わせて１９５℃、２ｈプレスし、ロードセルにてキャリア箔側を剥離することによって剥離強度を測定した。
Figure 2013031913
本発明は、キャリア付銅箔に関する。より詳細には、本発明はプリント配線板の材料として使用されるキャリア付銅箔に関する。
プリント配線板は銅箔に絶縁基板を接着させて銅張積層板とした後に、エッチングにより銅箔面に導体パターンを形成するという工程を経て製造されるのが一般的である。近年の電子機器の小型化、高性能化ニーズの増大に伴い搭載部品の高密度実装化や信号の高周波化が進展し、プリント配線板に対して導体パターンの微細化（ファインピッチ化）や高周波対応等が求められている。
ファインピッチ化に対応して、最近では厚さ９μｍ以下、更には厚さ５μｍ以下の銅箔が要求されているが、このような極薄の銅箔は機械的強度が低くプリント配線板の製造時に破れたり、皺が発生したりしやすいので、厚みのある金属箔をキャリアとして利用し、これに剥離層を介して極薄銅層を電着させたキャリア付銅箔が登場している。極薄銅層の表面を絶縁基板に貼り合わせて熱圧着後に、キャリアを剥離層を介して剥離するというのがキャリア付銅箔の一般的な使用方法である。
従来、剥離層としてＣｒ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｗ、Ｐまたはこれらの合金またはこれらの水和物で形成することが知られている。更に、加熱プレス等高温使用環境における剥離性の安定化を図る上で、剥離層の下地にＮｉ、Ｆｅまたはこれらの合金層を設けると効果的であることも記載されている。（特開２０１０−００６０７１号公報、特開２００７−００７９３７号公報）
これらの文献には、剥離層上へのめっきは、その剥離性ゆえに、均一なめっきを行うことが非常に難しいことから、めっき条件によっては形成される極薄銅箔にピンホールの数が多くなることがある。そのため、先ず剥離層の上にストライク銅めっきを行い、ストライクめっき層の上に更に銅をめっきすることで剥離層上に均一なめっきを施すことができ、極薄銅箔のピンホールの数を著しく減少することができることも記載されている。
特開２０１０−００６０７１号公報 特開２００７−００７９３７号公報
キャリア付銅箔においては、絶縁基板への積層工程前にはキャリアから極薄銅層が剥離することは避けなければならず、一方、絶縁基板への積層工程後にはキャリアから極薄銅層が剥離できる必要がある。また、キャリア付銅箔においては、極薄銅層側の表面にピンホールが存在するのはプリント配線板の性能不良に繋がり好ましくない。
これらの点に関して、従来技術では十分な検討がなされておらず、未だ改善の余地が残されている。そこで、本発明は、絶縁基板への積層工程前にはキャリアから極薄銅層が剥離しない一方で、絶縁基板への積層工程後には剥離可能なキャリア付銅箔を提供することを課題とする。本発明は更に、極薄銅層側表面へのピンホールの発生が抑制されたャリア付銅箔を提供することも課題とする。
上記目的を達成するため、本発明者らは鋭意研究を重ねたところ、キャリアとして銅箔を使用し、Ｎｉ層及び極薄のＣｒ含有層の２層で構成された中間層を極薄銅層とキャリアの間に形成することが極めて効果的であることを見出した。
本発明は上記知見を基礎として完成したものであり、一側面において、銅箔キャリアと、銅箔キャリア上に積層された中間層と、中間層の上に積層された極薄銅層とを備えたキャリア付銅箔であって、中間層は銅箔キャリアとの界面に接しているＮｉ層と極薄銅層との界面に接しているＣｒ含有層で構成され、Ｎｉ層には１０００〜４００００μｇ／ｄｍ2のＮｉが存在し、Ｃｒ含有層には１０〜１００μｇ／ｄｍ2のＣｒが存在するキャリア付銅箔である。
本発明に係るキャリア付銅箔の一実施形態においては、Ｎｉの量が１０００〜１００００μｇ／ｄｍ2であり、Ｃｒの量が１０〜５０μｇ／ｄｍ2である。
本発明に係るキャリア付銅箔の別の一実施形態においては、Ｎｉ層のＮｉに対するＣｒ含有層のＣｒの単位面積当たりの質量比を１０００倍した値が０．５〜１０の範囲である。
本発明に係るキャリア付銅箔の更に別の一実施形態においては、Ｃｒは電解クロメートによって付着している。
本発明に係るキャリア付銅箔は、絶縁基板への積層工程前にはキャリアと極薄銅層の間で必要な密着性が得られる一方で、絶縁基板への積層工程後にはキャリアから極薄銅層が容易に剥離可能である。また、本発明に係るキャリア付銅箔はピンホールの発生が抑制されているため、高品質な極薄銅層を安定的に供給できるようになる。
＜１．キャリア＞
本発明に用いることのできるキャリアとしては銅箔を使用する。キャリアは典型的には圧延銅箔や電解銅箔の形態で提供される。一般的には、電解銅箔は硫酸銅めっき浴からチタンやステンレスのドラム上に銅を電解析出して製造され、圧延銅箔は圧延ロールによる塑性加工と熱処理を繰り返して製造される。銅箔の材料としてはタフピッチ銅や無酸素銅といった高純度の銅の他、例えばＳｎ入り銅、Ａｇ入り銅、Ｃｒ、Ｚｒ又はＭｇ等を添加した銅合金、Ｎｉ及びＳｉ等を添加したコルソン系銅合金のような銅合金も使用可能である。なお、本明細書において用語「銅箔」を単独で用いたときには銅合金箔も含むものとする。
本発明に用いることのできるキャリアの厚さについても特に制限はないが、キャリアとしての役目を果たす上で適した厚さに適宜調節すればよく、例えば１２μｍ以上とすることができる。但し、厚すぎると生産コストが高くなるので一般には７０μｍ以下とするのが好ましい。従って、キャリアの厚みは典型的には１２〜７０μｍであり、より典型的には１８〜３５μｍである。
＜２．中間層＞
銅箔キャリアの片面又は両面上にはＮｉ層及びＣｒ含有層の２層で構成される中間層を設ける。Ｎｉ層は銅箔キャリアとの界面に、Ｃｒ含有層は極薄銅層との界面にそれぞれ接するようにして積層する。後述するようにＮｉとＣｕの接着力はＣｒとＣｕの接着力よりも高いので、極薄銅層を剥離する際には、極薄銅層とＣｒ含有層の界面で剥離するようになる。中間層のうちＮｉ層はキャリアからＣｕ成分が極薄銅箔へと拡散していくのを防ぐバリア効果が期待される。中間層を片面にのみ設ける場合、銅箔キャリアの反対面にはＮｉめっき層などの防錆層を設けることが好ましい。また、キャリアとして電解銅箔を使用する場合には、ピンホールを減少させる観点からシャイニー面に中間層を設けることが好ましい。
中間層を構成するＮｉ層は、例えば電気めっき、無電解めっき及び浸漬めっきのような湿式めっき、或いはスパッタリング、ＣＶＤ及びＰＤＶのような乾式めっきにより得ることができる。コストの観点から電気めっきが好ましい。
中間層のうちＣｒ含有層は極薄銅層の界面に薄く存在することが、絶縁基板への積層工程前にはキャリアから極薄銅層が剥離しない一方で、絶縁基板への積層工程後にはキャリアから極薄銅層が剥離可能であるという特性を得る上では極めて重要である。Ｎｉ層を設けずにＣｒ含有層をキャリアと極薄銅層の境界に存在させた場合は、剥離性はほとんど向上しないし、Ｃｒ含有層がなくＮｉ層と極薄銅層を直接積層した場合はＮｉ層におけるＮｉ量に応じて剥離強度が強すぎたり弱すぎたりして適切な剥離強度は得られない。なお、Ｃｒ含有層にはＺｎを混入させることも可能である。
また、Ｃｒ含有層がキャリアとＮｉ層の境界に存在すると、極薄銅層の剥離時に中間層も付随して剥離されてしまう、すなわちキャリアと中間層の間で剥離が生じてしまうので好ましくない。このような状況は、キャリアとの界面にＣｒ含有層を設けた場合のみならず、極薄銅層との界面にＣｒ含有層を設けたとしてもＣｒ量が多すぎると生じ得る。これは、ＣｕとＮｉは固溶しやすいので、これらが接触していると相互拡散によって接着力が高くなり剥離しにくくなる一方で、ＣｒとＣｕは固溶しにくく、相互拡散が生じにくいので、ＣｒとＣｕの界面では接着力が弱く、剥離しやすいことが原因と考えられる。また、中間層のＮｉ量が不足している場合、キャリアと極薄銅層の間には微量のＣｒしか存在しないので両者が密着して剥がれにくくなる。
Ｃｒ含有層を極薄銅層の界面に存在させるためには、Ｎｉ層を形成した後に、例えば電解クロメート、電気めっき、無電解めっき及び浸漬めっきのような湿式めっき、或いはスパッタリング、ＣＶＤ及びＰＤＶのような乾式めっきにより微量のＣｒを付着させ、その上に極薄銅層を形成することで可能である。微量のＣｒを低コストで付着させる観点からは、電解クロメートが好ましい。
本発明においては、Ｎｉ量はサンプルを濃度２０質量％の硝酸で溶解してＩＣＰ発光分析によって測定し、Ｃｒ量はサンプルを濃度７質量％の塩酸にて溶解して、原子吸光法により定量分析を行うことで測定する。なお、極薄銅層の表面にＮｉやＣｒが含まれるめっき等の表面処理を行った場合には、キャリア付き銅箔から、極薄銅層を剥離し、残ったキャリアについて上記Ｎｉ量とＣｒ量の測定を行うと良い。
上記の観点から本発明においては、中間層のＣｒの付着量を１０〜１００μｇ／ｄｍ2、Ｎｉの付着量を１０００〜４００００μｇ／ｄｍ2と設定した。また、Ｎｉ量が増えるにつれてピンホールの量が多くなる傾向にあるが、この範囲であればピンホールの数も抑制される。極薄銅層をムラなく均一に剥離する観点、及びピンホールを抑制する観点からは、Ｃｒ付着量は１０〜５０μｇ／ｄｍ2とすることが好ましく、１０〜４０μｇ／ｄｍ2とすることがより好ましく、Ｎｉ付着量は１０００〜１００００μｇ／ｄｍ2とすることが好ましく、１５００〜９０００μｇ／ｄｍ2とすることがより好ましい。
また、Ｎｉに対するＣｒの質量比を１０００倍した値（＝（Ｃｒの付着量(μｇ／ｄｍ2)）／（Ｎｉの付着量(μｇ／ｄｍ2)）×１０００）が０．５〜１０の範囲であるのが好ましく、１〜９の範囲であるのがより好ましい。これは、Ｃｒに対するＮｉの量を当該範囲とすることによりピンホールの発生や極薄銅箔の剥離特性が向上するという理由による。
＜３．極薄銅層＞
中間層の上には極薄銅層を設ける。極薄銅層は、硫酸銅、ピロリン酸銅、スルファミン酸銅、シアン化銅等の電解浴を利用した電気めっきにより形成することができ、一般的な電解銅箔で使用され、高電流密度での銅箔形成が可能であることから硫酸銅浴が好ましい。極薄銅層の厚みは特に制限はないが、一般的にはキャリアよりも薄く、例えば１２μｍ以下である。典型的には０．５〜１２μｍであり、より典型的には２〜５μｍである。
＜４．粗化処理＞
極薄銅層の表面には、例えば絶縁基板との密着性を良好にすること等のために粗化処理を施すことで粗化処理層を設けてもよい。粗化処理は、例えば、銅又は銅合金で粗化粒子を形成することにより行うことができる。粗化処理は微細なものであっても良い。粗化処理層は、銅、ニッケル、りん、タングステン、ヒ素、モリブデン、クロム、コバルト及び亜鉛からなる群から選択されたいずれかの単体又はいずれか１種以上を含む合金からなる層などであってもよい。また、粗化処理をした後、または粗化処理を行わずに、ニッケル、コバルト、銅、亜鉛の単体または合金等で二次粒子や三次粒子及び／又は防錆層を形成し、さらにその表面にクロメート処理、シランカップリング処理などの処理を施してもよい。すなわち、粗化処理層の表面に、防錆層、クロメート処理層及びシランカップリング処理層からなる群から選択された１種以上の層を形成してもよく、極薄銅層の表面に、防錆層、クロメート処理層及びシランカップリング処理層からなる群から選択された１種以上の層を形成してもよい。
＜５．キャリア付銅箔＞
このようにして、銅箔キャリアと、銅箔キャリア上にＮｉ層及びＣｒ含有層がこの順に積層された中間層と、中間層の上に積層された極薄銅層とを備えたキャリア付銅箔が製造される。キャリア付銅箔自体の使用方法は当業者に周知であるが、例えば極薄銅層の表面を紙基材フェノール樹脂、紙基材エポキシ樹脂、合成繊維布基材エポキシ樹脂、ガラス布・紙複合基材エポキシ樹脂、ガラス布・ガラス不織布複合基材エポキシ樹脂及びガラス布基材エポキシ樹脂、ポリエステルフィルム、ポリイミドフィルム等の絶縁基板に貼り合わせて熱圧着後にキャリアを剥がし、絶縁基板に接着した極薄銅層を目的とする導体パターンにエッチングし、最終的にプリント配線板を製造することができる。本発明に係るキャリア付銅箔の場合、剥離箇所は主としてＣｒ含有層と極薄銅層の界面である。
以下に、本発明の実施例によって本発明をさらに詳しく説明するが、本発明は、これらの実施例によってなんら限定されるものではない。
１．キャリア付銅箔の製造
＜Ｎｏ．１＞
銅箔キャリアとして、厚さ３５μｍの長尺の電解銅箔（ＪＸ日鉱日石金属社製ＪＴＣ）を用意した。この銅箔のシャイニー面に対して、以下の条件でロール・トウ・ロール型の連続めっきラインで電気めっきすることにより４０００μｇ／ｄｍ2の付着量のＮｉ層を形成した。
・Ｎｉ層
硫酸ニッケル：２５０〜３００ｇ／Ｌ
塩化ニッケル：３５〜４５ｇ／Ｌ
酢酸ニッケル：１０〜２０ｇ／Ｌ
クエン酸三ナトリウム：１５〜３０ｇ／Ｌ
光沢剤：サッカリン、ブチンジオール等
ドデシル硫酸ナトリウム：３０〜１００ｐｐｍ
ｐＨ：４〜６
浴温：５０〜７０℃
電流密度：３〜１５Ａ／ｄｍ2
水洗及び酸洗後、引き続き、ロール・トウ・ロール型の連続めっきライン上で、Ｎｉ層の上に１１μｇ／ｄｍ2の付着量のＣｒ含有層を以下の条件で電解クロメート処理することにより付着させた。
・電解クロメート処理
液組成：重クロム酸カリウム１〜１０ｇ／Ｌ、亜鉛０〜５ｇ／Ｌ
ｐＨ：３〜４
液温：５０〜６０℃
電流密度：０．１〜２．６Ａ／ｄｍ2
クーロン量：０．５〜３０Ａｓ／ｄｍ2
引き続き、ロール・トウ・ロール型の連続めっきライン上で、Ｃｒ含有層の上に厚み５〜１０μｍの極薄銅層を以下の条件で電気めっきすることにより形成し、キャリア付銅箔を製造した。
・極薄銅層
銅濃度：３０〜１２０ｇ／Ｌ
Ｈ2ＳＯ4濃度：２０〜１２０ｇ／Ｌ
電解液温度：２０〜８０℃
電流密度：１０〜１００Ａ／ｄｍ2
＜Ｎｏ．２〜２３＞
Ｎｏ．１に対して、ライン速度を調整することによりＮｉ付着量及びＣｒ付着量を表１に記載の通り種々変更させたＮｏ．２〜２３のキャリア付銅箔を作製した。Ｎｉ付着量又はＣｒ付着量が０の例はＮｉめっき又は電解クロメート処理を実施しなかったということである。
また、Ｎｏ．１、７、１４、１８に対しては極薄銅層表面に以下の粗化処理、防錆処理、クロメート処理、及び、シランカップリング処理をこの順に行った。
・粗化処理
Ｃｕ： １０〜２０ｇ／Ｌ
Ｃｏ： １〜１０ｇ／Ｌ
Ｎｉ： １〜１０ｇ／Ｌ
ｐＨ： １〜４
液温： ４０〜５０℃
電流密度Ｄｋ ： ２０〜３０Ａ／ｄｍ2
時間： １〜５秒
Ｃｕ付着量：１５〜４０ｍｇ／ｄｍ2
Ｃｏ付着量：１００〜３０００μｇ／ｄｍ2
Ｎｉ付着量：１００〜１０００μｇ／ｄｍ2
・防錆処理
Ｚｎ：０を超え〜２０ｇ／Ｌ
Ｎｉ：０を超え〜５ｇ／Ｌ
ｐＨ：２．５〜４．５
液温：３０〜５０℃
電流密度Ｄk ：０を超え〜１．７Ａ／ｄｍ2
時間：１秒
Ｚｎ付着量：５〜２５０μｇ／ｄｍ2
Ｎｉ付着量：５〜３００μｇ／ｄｍ2
・クロメート処理
Ｋ2Ｃｒ2Ｏ7
（Ｎａ2Ｃｒ2Ｏ7或いはＣｒＯ3）：２〜１０ｇ／Ｌ
ＮａＯＨ或いはＫＯＨ：１０〜５０ｇ／Ｌ
ＺｎＯ或いはＺｎＳＯ4・７Ｈ2Ｏ：０．０５〜１０ｇ／Ｌ
ｐＨ：７〜１３
浴温：２０〜８０℃
電流密度 ０．０５〜５Ａ／ｄｍ2
時間：５〜３０秒
Ｃｒ付着量：１０〜１５０μｇ／ｄｍ2
・シランカップリング処理
ビニルトリエトキシシラン水溶液
（ビニルトリエトキシシラン濃度：０．１〜１．４ｗｔ％）
ｐＨ：４〜５
浴温：２５〜６０℃
浸漬時間：５〜３０秒
また、Ｎｏ．４、５、１９、２０、２１に対しては極薄銅層表面に以下の粗化処理１、粗化処理２、防錆処理、クロメート処理、及び、シランカップリング処理をこの順に行った。
・粗化処理１
（液組成１）
Ｃｕ：１０〜３０ｇ／Ｌ
Ｈ2ＳＯ4：１０〜１５０ｇ／Ｌ
Ｗ：０〜５０ｍｇ／Ｌ
ドデシル硫酸ナトリウム：０〜５０ｍｇ／Ｌ
Ａｓ：０〜２００ｍｇ／Ｌ
（電気めっき条件１）
温度：３０〜７０℃
電流密度：２５〜１１０Ａ／ｄｍ2
粗化クーロン量：５０〜５００Ａｓ／ｄｍ2
めっき時間：０．５〜２０秒
・粗化処理２
（液組成２）
Ｃｕ：２０〜８０ｇ／Ｌ
Ｈ2ＳＯ4：５０〜２００ｇ／Ｌ
（電気めっき条件２）
温度：３０〜７０℃
電流密度：５〜５０Ａ／ｄｍ2
粗化クーロン量：５０〜３００Ａｓ／ｄｍ2
めっき時間：１〜６０秒
・防錆処理
（液組成）
ＮａＯＨ：４０〜２００ｇ／Ｌ
ＮａＣＮ：７０〜２５０ｇ／Ｌ
ＣｕＣＮ：５０〜２００ｇ／Ｌ
Ｚｎ（ＣＮ）2：２〜１００ｇ／Ｌ
Ａｓ2Ｏ3：０．０１〜１ｇ／Ｌ
（液温）
４０〜９０℃
（電流条件）
電流密度：１〜５０Ａ／ｄｍ2
めっき時間：１〜２０秒
・クロメート処理
Ｋ2Ｃｒ2Ｏ7（Ｎａ2Ｃｒ2Ｏ7或いはＣｒＯ3）：２〜１０ｇ／Ｌ
ＮａＯＨ又はＫＯＨ：１０〜５０ｇ／Ｌ
ＺｎＯＨ又はＺｎＳＯ4・７Ｈ2Ｏ：０．０５〜１０ｇ／Ｌ
ｐＨ：７〜１３
浴温：２０〜８０℃
電流密度：０．０５〜５Ａ／ｄｍ2
時間：５〜３０秒
・シランカップリング処理
０．１ｖｏｌ％〜０．３ｖｏｌ％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スプレー塗布した後、１００〜２００℃の空気中で０．１〜１０秒間乾燥・加熱する。
また、Ｎｏ．２、６、８、２２、２３に対しては極薄銅層表面に以下の粗化処理１、粗化処理２、防錆処理、クロメート処理、及び、シランカップリング処理をこの順に行った。
・粗化処理１
液組成 ：銅１０〜２０ｇ／Ｌ、硫酸５０〜１００ｇ／Ｌ
液温 ：２５〜５０℃
電流密度 ：１〜５８Ａ／ｄｍ2
クーロン量：４〜８１Ａｓ／ｄｍ2
・粗化処理２
液組成 ：銅１０〜２０ｇ／Ｌ、ニッケル５〜１５ｇ／Ｌ、コバルト５〜１５ｇ／Ｌ
ｐＨ ：２〜３
液温 ：３０〜５０℃
電流密度 ：２４〜５０Ａ／ｄｍ2
クーロン量：３４〜４８Ａｓ／ｄｍ2
・防錆処理
液組成 ：ニッケル５〜２０ｇ／Ｌ、コバルト１〜８ｇ／Ｌ
ｐＨ ：２〜３
液温 ：４０〜６０℃
電流密度 ：５〜２０Ａ／ｄｍ2
クーロン量：１０〜２０Ａｓ／ｄｍ2
・クロメート処理
液組成 ：重クロム酸カリウム１〜１０ｇ／Ｌ、亜鉛０〜５ｇ／Ｌ
ｐＨ ：３〜４
液温 ：５０〜６０℃
電流密度 ：０〜２Ａ／ｄｍ2（浸漬クロメート処理のため無電解での実施も可能）
クーロン量：０〜２Ａｓ／ｄｍ2（浸漬クロメート処理のため無電解での実施も可能）
・シランカップリング処理
ジアミノシラン水溶液の塗布（ジアミノシラン濃度：０．１〜０．５ｗｔ％）
２．キャリア付銅箔の特性評価
上記のようにして得られたキャリア付銅箔について、以下の方法で特性評価を実施した。結果を表１に示す。なお、Ｎｏ．１〜８、１４、１８〜２３については極薄銅層表面に表面処理を行わない場合並びに、表面処理を行った場合についても特性評価を行った。表１の結果は極薄銅層表面に表面処理を行わない場合の結果である。極薄銅層表面に表面処理を行った場合の特性評価の結果は、極薄銅層表面に表面処理を行わない場合の特性評価の結果と同じ結果となった。
＜ピンホール＞
民生用の写真用バックライトを光源にして、目視でピンホールの数を測定した。評価は以下の基準により行った。
×：ピンホール１０，０００個／ｄｍ2超
△：部分的に１０，０００個／ｄｍ2超の箇所あり
○：ピンホール１００〜１０，０００個／ｄｍ2
◎：ピンホール１００個／ｄｍ2未満
＜剥離強度（ＢＴプレス後）＞
キャリア付銅箔の極薄銅層側をＢＴ基板上と貼り合わせて１９５℃、２ｈプレスし、ロードセルにてキャリア箔側を剥離することによって剥離強度を測定した。
Figure 2013031913

Claims (4)

  1. 銅箔キャリアと、銅箔キャリア上に積層された中間層と、中間層の上に積層された極薄銅層とを備えたキャリア付銅箔であって、中間層は銅箔キャリアとの界面に接しているＮｉ層と極薄銅層との界面に接しているＣｒ層で構成され、Ｎｉ層には１０００〜４００００μｇ／ｄｍ2のＮｉが存在し、Ｃｒ層には１０〜１００μｇ／ｄｍ2のＣｒが存在するキャリア付銅箔。
  2. Ｎｉの付着量が１０００〜１００００μｇ／ｄｍ2であり、Ｃｒの付着量が１０〜５０μｇ／ｄｍ2である請求項１に記載のキャリア付銅箔。
  3. Ｎｉに対するＣｒの質量比を１０００倍した値が０．５〜１０の範囲である請求項１又は２に記載のキャリア付銅箔。
  4. Ｃｒは電解クロメートによって付着している請求項１〜３の何れか一項に記載のキャリア付銅箔。
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