JPWO2015030209A1 - 表面処理金属材、キャリア付金属箔、コネクタ、端子、積層体、シールドテープ、シールド材、プリント配線板、金属加工部材、電子機器、及び、プリント配線板の製造方法 - Google Patents
表面処理金属材、キャリア付金属箔、コネクタ、端子、積層体、シールドテープ、シールド材、プリント配線板、金属加工部材、電子機器、及び、プリント配線板の製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
Description
そこで、本発明は、熱の吸収性及び放熱性が良好な表面処理金属材を提供することを課題とする。
表面のJISZ8730に基づく色差ΔLが、ΔL≦−40を満たす表面処理金属材である。
Δa≦0.23の場合にはΔL≦−40を満たし、
0.23<Δa≦2.8の場合にはΔL≦−8.5603×Δa−38.0311を満たし、
2.8<Δaの場合にはΔL≦−62を満たす。
Δb≦−0.68の場合にはΔL≦−40を満たし、
−0.68<Δb≦0.83の場合にはΔL≦−2.6490×Δb−41.8013を満たし、
0.83<Δb≦1.2の場合にはΔL≦−48.6486×Δb−3.6216を満たし、
1.2<Δbの場合にはΔL≦−62を満たす。
Δa≦0.23の場合にはΔL≦−40を満たし、
0.23<Δa≦2.8の場合にはΔL≦−8.5603×Δa−38.0311を満たし、
2.8<Δaの場合にはΔL≦−62を満たし、
表面のJISZ8730に基づく色差ΔL、Δbについて、
Δb≦−0.68の場合にはΔL≦−40を満たし、
−0.68<Δb≦0.83の場合にはΔL≦−2.6490×Δb−41.8013を満たし、
0.83<Δb≦1.2の場合にはΔL≦−48.6486×Δb−3.6216を満たし、
1.2<Δbの場合にはΔL≦−62を満たす。
前記キャリア付金属箔と絶縁基板とを積層する工程、
前記キャリア付金属箔と絶縁基板とを積層した後に、前記キャリア付金属箔のキャリアを剥がす工程を経て金属張積層板を形成し、
その後、セミアディティブ法、サブトラクティブ法、パートリーアディティブ法又はモディファイドセミアディティブ法のいずれかの方法によって、回路を形成する工程を含むプリント配線板の製造方法である。
前記回路が埋没するように前記キャリア付金属箔の前記極薄金属層側表面または前記キャリア側表面に樹脂層を形成する工程、
前記樹脂層上に回路を形成する工程、
前記樹脂層上に回路を形成した後に、前記キャリアまたは前記極薄金属層を剥離させる工程、及び、
前記キャリアまたは前記極薄金属層を剥離させた後に、前記極薄金属層または前記キャリアを除去することで、前記極薄金属層側表面または前記キャリア側表面に形成した、前記樹脂層に埋没している回路を露出させる工程
を含むプリント配線板の製造方法である。
本発明において使用する金属材としては、銅、銅合金、アルミ、アルミ合金、鉄、鉄合金、ニッケル、ニッケル合金、金、金合金、銀、銀合金、白金族、白金族合金、クロム、クロム合金、マグネシウム、マグネシウム合金、タングステン、タングステン合金、モリブデン、モリブデン合金、鉛、鉛合金、タンタル、タンタル合金、錫、錫合金、インジウム、インジウム合金、亜鉛、又は、亜鉛合金等であって且つ熱伝導率が32W/(m・K)以上である金属材が挙げられ、さらに公知の金属材料であって且つ熱伝導率が32W/(m・K)以上である金属材料も使用することができる。また、JIS規格やCDA等で規格されている金属材料であって且つ熱伝導率が32W/(m・K)以上である金属材料も使用することができる。
上記表面のJISZ8730に基づく色差(ΔL、Δa、Δb)は、HunterLab社製色差計MiniScan XE Plusを使用して測定することができる。
Δa≦0.23の場合にはΔL≦−40を満たし、
0.23<Δa≦2.8の場合にはΔL≦−8.5603×Δa−38.0311を満たし、
2.8<Δaの場合にはΔL≦−62を満たすように制御されているのが好ましい。
このような構成によれば、発熱体から吸収した熱伝導による熱、輻射熱、対流熱等をより良好に吸収することができる。
Δb≦−0.68の場合にはΔL≦−40を満たし、
−0.68<Δb≦0.83の場合にはΔL≦−2.6490×Δb−41.8013を満たし、
0.83<Δb≦1.2の場合にはΔL≦−48.6486×Δb−3.6216を満たし、
1.2<Δbの場合にはΔL≦−62を満たすように制御されているのが好ましい。
このような構成によれば、発熱体から吸収した熱伝導による熱、輻射熱、対流熱等をより良好に吸収することができる。
なお、金属材に表面処理を行う前に、金属材の表面について化学研磨や機械研磨等の研磨を行うか、高光沢圧延などによりあらかじめ金属材の表面の60度光沢度を制御することにより、表面処理金属材の表面処理後の60度光沢度を上記範囲に制御することができる。
化学研磨は硫酸−過酸化水素−水系またはアンモニア−過酸化水素−水系等のエッチング液で、通常よりも濃度を低くして、長時間かけて行う。
機械研磨は3000番の砥粒かそれよりも目の細かい砥粒と不織布と樹脂とを用いて形成したバフを用いて研磨することにより行う。
高光沢圧延は以下の式で規定される油膜当量が12000以上〜24000以下となるような条件において金属材を圧延することで行うことが出来る。
油膜当量={(圧延油粘度[cSt])×(通板速度[mpm]+ロール周速度[mpm])}/{(ロールの噛み込み角[rad])×(材料の降伏応力[kg/mm2])}
上記圧延油粘度[cSt]は40℃での動粘度である。上記油膜当量を12000〜24000とするためには、低粘度の圧延油を用いたり、通板速度を遅くしたりする等、公知の方法を用いればよい。
当該Ni−Zn合金めっきまたはCo−Zn合金めっき条件を以下に示す。
・めっき液組成:Ni濃度またはCo濃度15〜60g/L、Zn濃度3〜15g/L
・pH:3.5〜5.0
・温度:25〜55℃
・電流密度:0.2〜3.0A/dm2
・めっき時間:4〜181秒、好ましくは9〜181秒、より好ましくは15〜181秒、より好ましくは20〜181秒
・Ni付着量またはCo付着量:700μg/dm2以上20000μg/dm2以下、好ましくは1400μg/dm2以上20000μg/dm2以下、好ましくは2000μg/dm2以上20000μg/dm2以下、好ましくは4000μg/dm2以上20000μg/dm2以下
・Zn付着量:600μg/dm2以上25000μg/dm2以下、好ましくは1100μg/dm2以上24000μg/dm2以下、好ましくは2200μg/dm2以上23000μg/dm2以下、好ましくは4000μg/dm2以上22000μg/dm2以下
・Ni比率、Co比率、又は、Ni及びCoの合計比率:7.5%以上90%以下が好ましく、15%以上85%以下が好ましく、20%以上82%以下が好ましく、23%以上80.2%以下がより好ましい。
前述のNi−Zn合金めっき層またはCo−Zn合金めっき層は、W、Sn及びCuから成る群から選択される一種以上の元素を含んでもよい。
また、当該Niめっき条件を以下に示す。
・めっき液組成:Ni濃度15〜40g/L
・pH:2〜4
・温度:30〜50℃
・電流密度:0.1〜3.0A/dm2
・めっき時間:0.1〜60秒
なお、本発明に用いられる、デスミア処理、電解、表面処理又はめっき等に用いられる処理液の残部は特に明記しない限り水である。
金属材上に表面処理として下記のめっき条件により一次粒子層(Cu)、二次粒子層(銅−コバルト−ニッケル合金めっき等)を設けることで形成することができる。
(A)一次粒子層の形成(Cuめっき)
液組成 :銅10〜40g/L、硫酸60〜100g/L
液温 :25〜30℃
電流密度 :1〜70A/dm2
クーロン量:2〜90As/dm2
(B)二次粒子層の形成(Cu−Co−Ni合金めっき)
液組成 :銅10〜20g/L、ニッケル1〜15g/L、コバルト1〜15g/L
pH :2〜4
液温 :30〜50℃
電流密度 :10〜60A/dm2、あるいは10〜50A/dm2
クーロン量:10〜80As/dm2
また、本発明の表面処理層は、金属材上に表面処理として一次粒子層(Cu)を形成しないで、上記のめっき条件により二次粒子層を設けることでも形成することができる。その場合には電流密度を従来よりも高くし(例えば、35〜60A/dm2)、めっき時間を従来よりも短く(例えば0.1〜1.5秒、好ましくは0.2〜1.4秒)する必要がある。
上記表面処理層の場合、Co付着量の上限は典型的には5000μg/dm2以下、より好ましくは3000μg/dm2以下、より好ましくは2400μg/dm2以下、より好ましくは2000μg/dm2以下とすることができる。Co付着量の下限は典型的には50μg/dm2以上、より好ましくは100μg/dm2、より好ましくは300μg/dm2以上とすることができる。また、上記表面処理層がCu−Co−Ni合金めっき層以外に、Coおよび/またはNiを含む層を有する場合には、表面処理層全体におけるNiの合計付着量およびCoの合計付着量を前述の範囲とすることができる。
また、本発明の表面処理金属材は放熱板、構造板、シールド材、シールド板、補強材、カバー、筐体、ケース、箱などに使用して金属加工部材を作製することができる。本発明の表面処理金属材は発熱体からの熱の吸収性及び吸収した熱の放熱性が良好であるため、放熱用金属材として非常に優れているため放熱板として用いることが特に好ましい。
また、本発明の表面処理金属材を当該放熱板、構造板、シールド材、シールド板、補強材、カバー、筐体、ケース、箱などに使用して作製した金属加工部材を電子機器に用いることができる。
本発明の別の実施の形態であるキャリア付金属箔は、キャリアの一方の面、又は、両方の面に、中間層、極薄金属層をこの順に有する。そして、前記極薄金属層が前述の本発明の一つの実施の形態である表面処理金属材である。
本発明に用いることのできるキャリアは典型的には金属箔または樹脂フィルムであり、例えば銅箔、銅合金箔、ニッケル箔、ニッケル合金箔、鉄箔、鉄合金箔、ステンレス箔、アルミニウム箔、アルミニウム合金箔、絶縁樹脂フィルム(例えばポリイミドフィルム、液晶ポリマー(LCP)フィルム、ポリエチレンテレフタラート(PET)フィルム、ポリアミドフィルム、ポリエステルフィルム、フッ素樹脂フィルム等)の形態で提供される。
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ことが好ましい。銅箔は電気伝導度が高いため、その後の中間層、極薄金属層の形成が容易となるからである。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、高光沢圧延は以下の式で規定される油膜当量を13000〜18000以下とすることで行うことができる。
油膜当量={(圧延油粘度[cSt])×(通板速度[mpm]+ロール周速度[mpm])}/{(ロールの噛み込み角[rad])×(材料の降伏応力[kg/mm2])}
圧延油粘度[cSt]は40℃での動粘度である。
油膜当量を13000〜18000とするためには、低粘度の圧延油を用いたり、通板速度を遅くしたりする等、公知の方法を用いればよい。
<電解液組成>
銅:90〜110g/L
硫酸:90〜110g/L
塩素:50〜100ppm
レベリング剤1(ビス(3スルホプロピル)ジスルフィド):10〜30ppm
レベリング剤2(アミン化合物):10〜30ppm
上記のアミン化合物には以下の化学式のアミン化合物を用いることができる。
電流密度:70〜100A/dm2
電解液温度:50〜60℃
電解液線速:3〜5m/sec
電解時間:0.5〜10分間(析出させる銅厚、電流密度により調整)
なお、キャリアの極薄金属層を設ける側の表面とは反対側の表面に粗化処理層を設けてもよい。当該粗化処理層を公知の方法を用いて設けてもよく、上述の粗化処理により設けてもよい。キャリアの極薄金属層を設ける側の表面とは反対側の表面に粗化処理層を設けることは、キャリアを当該粗化処理層を有する表面側から樹脂基板などの支持体に積層する際、キャリアと樹脂基板が剥離しにくくなるという利点を有する。
キャリア上には中間層を設ける。キャリアと中間層との間に他の層を設けてもよい。本発明で用いる中間層は、キャリア付金属箔が絶縁基板への積層工程前にはキャリアから極薄金属層が剥離し難い一方で、絶縁基板への積層工程後にはキャリアから極薄金属層が剥離可能となるような構成であれば特に限定されない。例えば、本発明のキャリア付金属箔の中間層はCr、Ni、Co、Fe、Mo、Ti、W、P、Cu、Al、Zn、これらの合金、これらの水和物、これらの酸化物、有機物からなる群から選択される一種又は二種以上を含んでも良い。また、中間層は複数の層であっても良い。
また、例えば、中間層はキャリア側からCr、Ni、Co、Fe、Mo、Ti、W、P、Cu、Al、Znで構成された元素群から選択された一種の元素からなる単一金属層、或いは、Cr、Ni、Co、Fe、Mo、Ti、W、P、Cu、Al、Znで構成された元素群から選択された一種又は二種以上の元素からなる合金層を形成し、その上にCr、Ni、Co、Fe、Mo、Ti、W、P、Cu、Al、Znで構成された元素群から選択された一種又は二種以上の元素の水和物または酸化物、あるいは有機物からなる層を形成することで構成することができる。
また、例えば、中間層はキャリア側からCr、Ni、Co、Fe、Mo、Ti、W、P、Cu、Al、Znで構成された元素群から選択された一種の元素からなる単一金属層、或いは、Cr、Ni、Co、Fe、Mo、Ti、W、P、Cu、Al、Znで構成された元素群から選択された一種又は二種以上の元素からなる合金層を形成し、その上にCr、Ni、Co、Fe、Mo、Ti、W、P、Cu、Al、Znで構成された元素群から選択された一種の元素からなる単一金属層、或いは、Cr、Ni、Co、Fe、Mo、Ti、W、P、Cu、Al、Znで構成された元素群から選択された一種又は二種以上の元素からなる合金層を形成することで構成することができる。
また、中間層は前記有機物として公知の有機物を用いることが出来、また、窒素含有有機化合物、硫黄含有有機化合物及びカルボン酸のいずれか一種以上を用いることが好ましい。例えば、具体的な窒素含有有機化合物としては、置換基を有するトリアゾール化合物である1,2,3−ベンゾトリアゾール、カルボキシベンゾトリアゾール、N’,N’−ビス(ベンゾトリアゾリルメチル)ユリア、1H−1,2,4−トリアゾール及び3−アミノ−1H−1,2,4−トリアゾール等を用いることが好ましい。
硫黄含有有機化合物には、メルカプトベンゾチアゾール、2−メルカプトベンゾチアゾールナトリウム、チオシアヌル酸及び2−ベンズイミダゾールチオール等を用いることが好ましい。
カルボン酸としては、特にモノカルボン酸を用いることが好ましく、中でもオレイン酸、リノール酸及びリノレイン酸等を用いることが好ましい。
また、例えば、中間層は、キャリア上に、ニッケル層、ニッケル−リン合金層又はニッケル−コバルト合金層と、クロム含有層とがこの順で積層されて構成することができる。ニッケルと銅との接着力はクロムと銅の接着力よりも高いので、極薄金属層を剥離する際に、極薄金属層とクロム含有層との界面で剥離するようになる。また、中間層のニッケルにはキャリアから銅成分が極薄金属層へと拡散していくのを防ぐバリア効果が期待される。中間層におけるニッケルの付着量は好ましくは100μg/dm2以上40000μg/dm2以下、より好ましくは100μg/dm2以上4000μg/dm2以下、より好ましくは100μg/dm2以上2500μg/dm2以下、より好ましくは100μg/dm2以上1000μg/dm2未満であり、中間層におけるクロムの付着量は5μg/dm2以上100μg/dm2以下であることが好ましい。中間層を片面にのみ設ける場合、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。上記中間層のクロム層はクロムめっきやクロメート処理により設けることができる。
中間層の厚みが大きくなりすぎると、中間層の厚みが表面処理した後の極薄金属層表面の表面粗さRz並びに光沢度に影響を及ぼす場合があるため、極薄金属層の表面処理層表面の中間層の厚みは1〜1000nmであることが好ましく、1〜500nmであることが好ましく、2〜200nmであることが好ましく、2〜100nmであることが好ましく、3〜60nmであることがより好ましい。なお、中間層はキャリアの両面に設けてもよい。
中間層の上には極薄金属層を設ける。中間層と極薄金属層の間には他の層を設けてもよい。当該キャリアを有する極薄金属層は、本発明の一つの実施の形態である表面処理金属材である。極薄金属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1.5〜5μmである。また、中間層の上に極薄金属層を設ける前に、極薄金属層のピンホールを低減させるために銅−リン合金等によるストライクめっきを行ってもよい。ストライクめっきにはピロリン酸銅めっき液などが挙げられる。なお、極薄金属層はキャリアの両面に設けてもよい。極薄金属層は銅、銅合金、アルミ、アルミ合金、鉄、鉄合金、ニッケル、ニッケル合金、金、金合金、銀、銀合金、白金族、白金族合金、クロム、クロム合金、マグネシウム、マグネシウム合金、タングステン、タングステン合金、モリブデン、モリブデン合金、鉛、鉛合金、タンタル、タンタル合金、錫、錫合金、インジウム、インジウム合金、亜鉛、又は、亜鉛合金等であって且つ熱伝導率が32W/(m・K)以上である金属を含む、または、当該金属からなる極薄金属層であってもよく、さらに公知の金属材料であって且つ熱伝導率が32W/(m・K)以上である金属材料も極薄金属層として使用することができる。また、JIS規格やCDA等で規格されている金属材料であって且つ熱伝導率が32W/(m・K)以上である金属材料も極薄金属層として使用することができる。なお、極薄金属層として極薄銅層を用いることが好ましい。極薄銅層は導電率が高く、回路等の用途に適しているからである。
・電解液組成
銅:80〜120g/L
硫酸:80〜120g/L
塩素:30〜100ppm
レベリング剤1(ビス(3スルホプロピル)ジスルフィド):10〜30ppm
レベリング剤2(アミン化合物):10〜30ppm
上記のアミン化合物には以下の化学式のアミン化合物を用いることができる。
電流密度:70〜100A/dm2
電解液温度:50〜65℃
電解液線速:1.5〜5m/sec
電解時間:0.5〜10分間(析出させる銅厚、電流密度により調整)
本発明の表面処理金属材の表面処理表面の上に樹脂層を備えても良い。前記樹脂層は絶縁樹脂層であってもよい。なお本発明の表面処理金属材において「表面処理表面」とは、粗化処理の後、耐熱層、防錆層、耐候性層などを設けるための表面処理を行った場合には、当該表面処理を行った後の表面処理金属材の表面のことをいう。また、表面処理金属材がキャリア付金属箔の極薄金属層である場合には、「表面処理表面」とは、粗化処理の後、耐熱層、防錆層、耐候性層などを設けるための表面処理を行った場合には、当該表面処理を行った後の極薄金属層の表面のことをいう。
前記リン含有エポキシ樹脂として公知のリンを含有するエポキシ樹脂を用いることができる。また、前記リン含有エポキシ樹脂は例えば、分子内に2以上のエポキシ基を備える9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキサイドからの誘導体として得られるエポキシ樹脂であることが好ましい。
前記樹脂層は誘電体(誘電体フィラー)を含んでもよい。
上記いずれかの樹脂層または樹脂組成物に誘電体(誘電体フィラー)を含ませる場合には、キャパシタ層を形成する用途に用い、キャパシタ回路の電気容量を増大させることができるのである。この誘電体(誘電体フィラー)には、BaTiO3、SrTiO3、Pb(Zr−Ti)O3(通称PZT)、PbLaTiO3・PbLaZrO(通称PLZT)、SrBi2Ta2O9(通称SBT)等のペブロスカイト構造を持つ複合酸化物の誘電体粉を用いる。
また、前記樹脂層はMIL規格におけるMIL−P−13949Gに準拠して測定したときのレジンフローが5%〜35%の範囲にある半硬化樹脂膜であることが好ましい。
本件明細書において、レジンフローとは、MIL規格におけるMIL−P−13949Gに準拠して、樹脂厚さを55μmとした樹脂付表面処理金属材から10cm角試料を4枚サンプリングし、この4枚の試料を重ねた状態(積層体)でプレス温度171℃、プレス圧14kgf/cm2、プレス時間10分の条件で張り合わせ、そのときの樹脂流出重量を測定した結果から数1に基づいて算出した値である。
この樹脂層の厚みは0.1〜120μmであることが好ましい。
なお、樹脂層を有する表面処理金属材が極薄の多層プリント配線板を製造することに用いられる場合には、前記樹脂層の厚みを0.1μm〜5μm、より好ましくは0.5μm〜5μm、より好ましくは1μm〜5μmとすることが、多層プリント配線板の厚みを小さくするために好ましい。
本発明に係るプリント配線板の製造方法の一実施形態においては、本発明に係るキャリア付金属箔と絶縁基板とを準備する工程、前記キャリア付金属箔と絶縁基板を積層する工程、前記キャリア付金属箔と絶縁基板を極薄金属層側が絶縁基板と対向するように積層した後に、前記キャリア付金属箔のキャリアを剥がす工程を経て銅張積層板を形成し、その後、セミアディティブ法、モディファイドセミアディティブ法、パートリーアディティブ法及びサブトラクティブ法の何れかの方法によって、回路を形成する工程を含む。絶縁基板は内層回路入りのものとすることも可能である。
前記極薄金属層をエッチングにより除去することにより露出した前記樹脂にスルーホールまたは/およびブラインドビアを設ける工程、前記スルーホールまたは/およびブラインドビアを含む領域についてデスミア処理を行う工程、前記樹脂および前記スルーホールまたは/およびブラインドビアを含む領域について無電解めっき層を設ける工程、前記無電解めっき層の上にめっきレジストを設ける工程、前記めっきレジストに対して露光し、その後、回路が形成される領域のめっきレジストを除去する工程、前記めっきレジストが除去された前記回路が形成される領域に、電解めっき層を設ける工程、前記めっきレジストを除去する工程、前記回路が形成される領域以外の領域にある無電解めっき層をフラッシュエッチングなどにより除去する工程、を含む。
まず、表面に粗化処理層が形成された極薄金属層を有するキャリア付金属箔(1層目)を準備する。
次に、極薄金属層の粗化処理層上にレジストを塗布し、露光・現像を行い、レジストを所定の形状にエッチングする。
次に、回路用のめっきを形成した後、レジストを除去することで、所定の形状の回路めっきを形成する。
次に、回路めっきを覆うように(回路めっきが埋没するように)極薄金属層上に埋め込み樹脂を設けて樹脂層を積層し、続いて別のキャリア付金属箔(2層目)を極薄金属層側から接着させる。
次に、2層目のキャリア付金属箔からキャリアを剥がす。
次に、樹脂層の所定位置にレーザー穴あけを行い、回路めっきを露出させてブラインドビアを形成する。
次に、ブラインドビアに銅を埋め込みビアフィルを形成する。
次に、ビアフィル上に、上記のようにして回路めっきを形成する。
次に、1層目のキャリア付金属箔からキャリアを剥がす。
次に、フラッシュエッチングにより両表面の極薄金属層を除去し、樹脂層内の回路めっきの表面を露出させる。
次に、樹脂層内の回路めっき上にバンプを形成し、当該はんだ上に銅ピラーを形成する。このようにして本発明のキャリア付金属箔を用いたプリント配線板を作製する。
(1)極薄金属層表面の色差はJISZ8730に基づく色差ΔE*abが45以上である。
また上述の色差は、極薄金属層の表面に粗化処理を施して粗化処理層を設けることで調整することもできる。粗化処理層を設ける場合には銅およびニッケル、コバルト、タングステン、モリブデンからなる群から選択される一種以上の元素とを含む電解液を用いて、従来よりも電流密度を高く(例えば40〜60A/dm2)し、処理時間を短く(例えば0.1〜1.3秒)することで調整することができる。極薄金属層の表面に粗化処理層を設けない場合には、Niの濃度をその他の元素の2倍以上としたメッキ浴を用いて、極薄金属層または耐熱層または防錆層またはクロメート処理層またはシランカップリング処理層の表面にNi合金メッキ(例えばNi−W合金メッキ、Ni−Co−P合金メッキ、Ni−Zn合金めっき)を従来よりも低電流密度(0.1〜1.3A/dm2)で処理時間を長く(20秒〜40秒)設定して処理することで達成できる。
実施例1〜21、及び、比較例1〜15として、表1〜3に記載の厚み0.2mm及び熱伝導率を有する各種金属材を準備した。次に、当該金属材上に表面処理を行い表面処理層を形成した。なお、表面処理後の表面の光沢度が20となるように、表面処理前の金属材の光沢度を調整した。
・めっき液組成:Ni濃度21.5g/L、Zn濃度9g/L
・pH:3.5
・温度:35℃
・電流密度:3A/dm2
・めっき時間:14秒
・めっき液組成:Ni濃度40g/L
・pH:3.8
・温度:40℃
・電流密度:0.3A/dm2
・めっき時間:25〜300秒
実施例22〜128、比較例16〜43として、表4〜11に記載の厚み0.2mm及び熱伝導率を有する各種金属材を準備した。次に、当該金属材上に表面処理として表4〜11に記載のめっき条件によりめっき形成を行い、表面処理層を形成した。なお、表面処理後の表面の光沢度が20となるように、表面処理前の金属材の光沢度を調整した。
実施例129〜137、比較例44〜47として、表12に記載の厚み0.2mm及び熱伝導率を有する各種金属材を準備した。次に、当該金属材上に表面処理として表12に記載のめっき条件により一次粒子層(Cu)、二次粒子層(銅−コバルト−ニッケル合金めっき等)形成し、表面処理層を形成した。
使用した浴組成及びめっき条件は、次の通りである。
(A)一次粒子層の形成(Cuめっき)
液組成 :銅15g/L、硫酸75g/L
液温 :25〜30℃
(B)二次粒子層の形成(Cu−Co−Ni合金めっき)
液組成 :銅15g/L、ニッケル8g/L、コバルト8g/L
pH :2
液温 :40℃
表12の一次粒子電流条件欄に電流条件、クーロン量が2つ記載されている例は、左に記載されている条件でめっきを行った後に、右に記載されている条件で更にめっきを行ったことを意味する。例えば、実施例104の一次粒子電流条件欄には「(63A/dm2、80As/dm2)+(1A/dm2、2As/dm2)」と記載されているが、これは一次粒子を形成する電流密度を63A/dm2、クーロン量を80As/dm2でめっきを行った後に、更に一次粒子を形成する電流密度を1A/dm2、クーロン量を2As/dm2としてめっきを行ったことを示す。
実施例138〜140として、表13に記載の厚み0.2mm及び熱伝導率を有する各種金属材を準備した。次に、当該金属材上に表面処理として表13に記載のめっき条件により表面処理層を形成した。
使用した浴組成及びめっき条件は、次の通りである。
めっき液組成:ニッケル25g/L、タングステン20mg/L
(ニッケルの供給源は硫酸ニッケル六水和物、タングステンの供給源はタングステン酸ナトリウムとした。)
pH:3.6(pH調整のために添加した酸:硫酸)
液温:40℃
電流密度1A/dm2、めっき時間100秒
Ni21000μg/dm2、W21μg/dm2
めっき液組成:コバルト40g/L、亜鉛15g/L
pH:3.8(pH調整のために添加した酸:硫酸)
液温:40℃
電流密度0.3A/dm2、めっき時間75秒
Co2812μg/dm2、Zn4645μg/dm2
めっき液組成:ニッケル40g/L、亜鉛15g/L、タングステン20mg/L
pH:3.8(pH調整のために添加した酸:硫酸)
液温:40℃
電流密度0.3A/dm2、めっき時間75秒
Ni2712μg/dm2、Zn4545μg/dm2、W2.7μg/dm2
実施例141〜149として、表14に記載の厚み0.2mm及び熱伝導率を有する各種金属材を準備した。次に、当該金属材上に表14に記載の下地処理を行い或いは下地処理を行わず、次いで表面処理として表14に記載のめっき条件により表面処理層を形成した。
表14の各下地処理条件は、次の通りである。
・「銅粗化」の処理としては、以下の(1)及び(2)を順に行うことで粗化粒子を形成した:
(1)Cu:10g/L、H2SO4:60g/L、温度:35℃、電流密度:50A/dm2、めっき時間:1.5秒
(2)Cu:23g/L、H2SO4:80g/L、温度:40℃、電流密度:8A/dm2、めっき時間:2.5秒
・「ダル加工」の処理としては、被めっき材の最終冷間圧延の圧延ロールに算術平均粗さRaの大きい圧延ロール(Raが0.20μm以上である圧延ロール)を用いて圧延を行うことを意味する。圧延ロールの研削時に当該粗さになるように調整すればよい。粗さの調整には公知の方法を用いることができる。当該圧延ロールを使用して圧延することで、被圧延材の表面粗さを調整し、光沢の少ない表面に仕上げることができる。
・「高光沢めっき」の処理としては、Cu:90g/L、H2SO4:80g/L、ポリエチレングリコール:20mg/L、ビス(3−スルフォプロピル)ジスルファイド2ナトリウム:50mg/L、ジアルキルアミノ基含有重合体混合物:100mg/L、温度:55℃、電流密度:2A/dm2、めっき時間:200秒のめっき処理を行った。
・「ソフトエッチング」の処理としては、H2SO2:20g/L、H2SO4:160g/L、温度:40℃、浸漬時間:5分のエッチング処理を行った。
なお、下地処理が「なし」の金属材については前述の圧延時の油膜当量を制御して、表面処理前(下地処理後)の光沢度を調整した。光沢度が高い金属材は、油膜当量を前述の範囲の低い値とし、光沢度が低い金属材は油膜当量を前述の範囲の高い値とした。
また、実施例150〜154の基材として以下に記載するキャリア付銅箔を用意した。
実施例150〜152、154については、厚さ18μmの電解銅箔をキャリアとして準備し、実施例153については厚さ18μmの圧延銅箔(JX日鉱日石金属製C1100)をキャリアとして準備した。そして下記条件で、キャリアの表面に中間層を形成し、中間層の表面に極薄銅層を形成した。なお、キャリアは必要な場合には上述の方法により、中間層を形成する側の、表面中間層形成前の表面の表面粗さRzと光沢度が制御されている。
<中間層>
(1)Ni層(Niめっき)
キャリアに対して、以下の条件でロール・トウ・ロール型の連続メッキラインで電気メッキすることにより1000μg/dm2の付着量のNi層を形成した。具体的なメッキ条件を以下に記す。
硫酸ニッケル:270〜280g/L
塩化ニッケル:35〜45g/L
酢酸ニッケル:10〜20g/L
ホウ酸:30〜40g/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:55〜75ppm
pH:4〜6
浴温:55〜65℃
電流密度:10A/dm2
(2)Cr層(電解クロメート処理)
次に、(1)にて形成したNi層表面を水洗及び酸洗後、引き続き、ロール・トウ・ロール型の連続メッキライン上で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。
重クロム酸カリウム1〜10g/L、亜鉛0g/L
pH:7〜10
液温:40〜60℃
電流密度:2A/dm2
<極薄銅層>
次に、(2)にて形成したCr層表面を水洗及び酸洗後、引き続き、ロール・トウ・ロール型の連続メッキライン上で、Cr層の上に厚み1.5μmの極薄銅層を以下の条件で電気メッキすることにより形成し、キャリア付極薄銅箔を作製した。
銅濃度:90〜110g/L
硫酸濃度:90〜110g/L
塩化物イオン濃度:50〜90ppm
レベリング剤1(ビス(3スルホプロピル)ジスルフィド):10〜30ppm
レベリング剤2(アミン化合物):10〜30ppm
なお、レベリング剤2として下記のアミン化合物を用いた。
(上記化学式中、R1及びR2はヒドロキシアルキル基、エーテル基、アリール基、芳香族置換アルキル基、不飽和炭化水素基、アルキル基からなる一群から選ばれるものである。)
電解液温度:50〜80℃
電流密度:100A/dm2
電解液線速:1.5〜5m/sec
<中間層>
(1)Ni−Mo層(ニッケルモリブデン合金めっき)
キャリアに対して、以下の条件でロール・トウ・ロール型の連続メッキラインで電気メッキすることにより3000μg/dm2の付着量のNi-Mo層を形成した。具体的なメッキ条件を以下に記す。
(液組成)硫酸Ni六水和物:50g/dm3、モリブデン酸ナトリウム二水和物:60g/dm3、クエン酸ナトリウム:90g/dm3
(液温)30℃
(電流密度)1〜4A/dm2
(通電時間)3〜25秒
<極薄銅層>
(1)で形成したNi-Mo層の上に極薄銅層を形成した。極薄銅層の厚みを2μmとした以外は実施例150と同様の条件で極薄銅層を形成した。
<中間層>
(1)Ni層(Niめっき)
実施例150と同じ条件でNi層を形成した。
(2)有機物層(有機物層形成処理)
次に、(1)にて形成したNi層表面を水洗及び酸洗後、引き続き、下記の条件でNi層表面に対して濃度1〜30g/Lのカルボキシベンゾトリアゾール(CBTA)を含む、液温40℃、pH5の水溶液を、20〜120秒間シャワーリングして噴霧することにより有機物層を形成した。
<極薄銅層>
(2)で形成した有機物層の上に極薄銅層を形成した。極薄銅層の厚みを3μmとした以外は実施例150と同様の条件で極薄銅層を形成した。
<中間層>
(1)Co-Mo層(コバルトモリブデン合金めっき)
キャリアに対して、以下の条件でロール・トウ・ロール型の連続メッキラインで電気メッキすることにより4000μg/dm2の付着量のCo-Mo層を形成した。具体的なメッキ条件を以下に記す。
(液組成)硫酸Co:50g/dm3、モリブデン酸ナトリウム二水和物:60g/dm3、クエン酸ナトリウム:90g/dm3
(液温)30℃
(電流密度)1〜4A/dm2
(通電時間)3〜25秒
<極薄銅層>
(1)で形成したCo-Mo層の上に極薄銅層を形成した。極薄銅層の厚みを実施例153は5μm、実施例154は3μmとした以外は実施例150と同様の条件で極薄銅層を形成した。
・JIS Z8730に基づく色差(ΔL、Δa、Δb、ΔE)の測定;
HunterLab社製色差計MiniScan XE Plusを使用して、表面処理金属材の表面の色差(ΔL、Δa、Δb、ΔE)を測定した。ここで、色差(ΔE)は、黒/白/赤/緑/黄/青を加味し、L*a*b表色系を用いて示される総合指標であり、ΔL:白黒、Δa:赤緑、Δb:黄青として、下記式で表される。白色板の測定値をΔE=0、黒い袋で覆って暗闇で測定したときの測定値をΔE=90として、色差を校正する。
JIS Z8741に準拠した日本電色工業株式会社製光沢度計ハンディーグロスメーターPG−1を使用し、入射角60度で測定した。
接触抵抗は、山崎精機社製の電気接点シミュレータCRS−1を使い、以下の条件にて四端子法で測定した。
プローブ:金プローブ、接触荷重:100g、摺動速度:1mm/min、摺動距離:1mm
金属箔表面のNi−Zn合金めっき層等の表面処理層における、Ni、Zn、CoおよびWの付着量(μg/dm2)、及び、Ni付着量及びZn付着量を合計した付着量(μg/dm2)におけるNiの付着量(μg/dm2)の割合を示すNi比率(%)(=Ni付着量(μg/dm2)/(Ni付着量(μg/dm2)+Zn付着量(μg/dm2))×100)をそれぞれ求めた。ここで、Ni付着量、Zn付着量、Co付着量およびW付着量はサンプルを濃度20質量%の硝酸で溶解して、VARIAN社製の原子吸光分光光度計(型式:AA240FS)を用いて原子吸光法により定量分析を行うことで測定した。なお、前記ニッケル(Ni)、亜鉛(Zn)、コバルト(Co)、タングステン(W)の付着量の測定は以下のようにして行った。表面処理金属材の表面処理されていない側の表面にプリプレグ(FR4)を加熱圧着して積層した後に、表面処理金属材の表面処理がされている側の表面を厚み2μm溶解して、表面処理金属材の表面処理がされている側の表面に付着しているニッケル、亜鉛コバルトおよびタングステンの付着量を測定した。そして得られたニッケルおよび亜鉛の付着量をそれぞれ粗化処理表面(表面処理表面)のニッケル、亜鉛、コバルトおよびタングステンの付着量とした。なお、表面処理金属材の当該表面処理がされている側の溶解する厚みは正確に2μmである必要はなく、表面処理されている表面部分が全て溶解していることが明らかな厚み分(例えば、1.5〜2.5μm)溶解して測定してもよい。
また、金属材がキャリア付金属箔である場合には、キャリア側の表面にプリプレグ(FR4)を加熱圧着して積層した後に、キャリア付金属箔の端部を耐酸テープ等によりマスキングして、中間層が溶出するのを防いだ後に、表面処理金属材(極薄金属層)の表面処理がされている側の表面を、極薄金属層の厚みが1.5μm以上の場合には、厚み0.5μm溶解して、極薄金属層の厚みが1.5μm未満の場合には、極薄金属層の厚みの30%の厚みを溶解して、VARIAN社製の原子吸光分光光度計(型式:AA240FS)を用いて原子吸光法により定量分析を行うことで測定した。
なお、サンプルが上記濃度20質量%の硝酸に溶解しにくい場合には、硝酸と塩酸の混合液(硝酸濃度:20質量%、塩酸濃度:12質量%)等、サンプルを溶解可能な液にてサンプルを溶解した後、上述の測定を行うことができる。
図1に示すような、縦d2×横w2×高さh3=25mm×50mm×1mmの基板(FR−4)を準備し、当該基板表面の中央に縦d1×横w1×高さh1=5mm×5mm×0.5mmの発熱体(電熱線を樹脂で固めた発熱体、ICチップに相当)を載せ、SUSで構成した厚み0.2mmのフレーム材で周囲を覆い、天板として各サンプルの金属板(表面処理金属材)を表面処理層が発熱体側を向くように設けることで、シールドボックスを作製した。また、発熱体の上面の中央部及び四隅の1箇所に、それぞれ熱電対を設置した。また、天板の発熱体側表面の中央部及び四隅の1箇所に、それぞれ熱電対を設置した。さらに、天板の外面の中央部及び四隅の1箇所に、それぞれ熱電対を設置した。図1(A)に、実施例で作製したシールドボックスの上面模式図を示す。図1(B)に、実施例で作製したシールドボックスの断面模式図を示す。
次に、発熱体に発熱量が0.5Wとなるように電流を流した。そして、発熱体の上面の中央部の温度が一定の値となるまで電流を流した。ここで、発熱体の上面の中央部の温度が10分間変化しなかった時点で、上面の中央部の温度が一定の値となったと判断した。なお、シールドボックスの外部環境温度は20℃であった。
そして、発熱体の上面の中央部の温度が一定の値となってから30分間保持後、上記熱電対の表示温度を測定した。また、外面の熱電対については、最高温度−最低温度を算出し、温度差とした。なお、発熱体、シールド内面(天板の発熱体側表面)、シールド外面(天板の外面)の最高温度は、発熱体の中心に最も近いため、各中央部に設置した熱電対が示す温度である。一方、発熱体、シールド内面(天板の発熱体側表面)、シールド外面(天板の外面)の最低温度は、発熱体の中心に最も遠いため、各四隅に設置した熱電対が示す温度である。
なお、発熱体の最高温度が150℃以下の場合を、シールドボックスの熱吸収性及び放熱性が良好であると判断した。150℃とはICチップを使用することができる温度範囲の上限として定められることがある温度である。また、シールド外面の最高温度と最低温度の差が13℃以下である場合、熱吸収性及び放熱性が良好であるとした。シールド外面の最高温度と最低温度の差が小さい場合、金属材中に熱が十分に拡散し、熱が金属材から放散されやすいと考えられるからである。
金属材の表面処理層を除去した後に、非定常法であるフラッシュ法により熱拡散率α(m2/s)を測定した。なお、熱拡散率αの測定はハーフタイム法で行った。
そして以下の式により、熱伝導率λ(W/(K・m))を算出した。
λ=α×Cp×ρ (ここで、Cpは比熱容量(J/(kg・K))、ρは密度(kg/m3)である。)
なお、熱伝導率は上記方法以外の方法であっても、公知の方法で測定してもよい。
サンプルの表面を目視で観察することにより、主観的に意匠性を感じた程度で、「あり」、「少々あり」、「なし」に分類した。
上記各試験の条件及び試験結果を表1〜14に示す。
実施例1〜154は、いずれもチップ温度、シールド内面、シールド外面の温度が低く、且つ、シールド外面における温度差が低く、熱の吸収性及び放熱性が良好であった。
比較例1〜47は、いずれも実施例に比べてチップ温度、シールド内面、シールド外面の温度が高く、且つ、シールド外面における温度差が高く、熱の吸収性及び放熱性が不良であった。
図2に実施例81〜137及び比較例16〜47に係るΔa−ΔLグラフを示す。図3に実施例81〜137及び比較例16〜47に係るΔb−ΔLグラフを示す。
Claims (34)
- 金属材の熱伝導率が32W/(m・K)以上であり、
表面のJISZ8730に基づく色差ΔLが、ΔL≦−40を満たす表面処理金属材。 - 表面のJISZ8730に基づく色差ΔL、Δaについて、
Δa≦0.23の場合にはΔL≦−40を満たし、
0.23<Δa≦2.8の場合にはΔL≦−8.5603×Δa−38.0311を満たし、
2.8<Δaの場合にはΔL≦−62を満たす請求項1に記載の表面処理金属材。 - 表面のJISZ8730に基づく色差ΔL、Δbについて、
Δb≦−0.68の場合にはΔL≦−40を満たし、
−0.68<Δb≦0.83の場合にはΔL≦−2.6490×Δb−41.8013を満たし、
0.83<Δb≦1.2の場合にはΔL≦−48.6486×Δb−3.6216を満たし、
1.2<Δbの場合にはΔL≦−62を満たす請求項1に記載の表面処理金属材。 - 表面のJISZ8730に基づく色差ΔL、Δaについて、
Δa≦0.23の場合にはΔL≦−40を満たし、
0.23<Δa≦2.8の場合にはΔL≦−8.5603×Δa−38.0311を満たし、
2.8<Δaの場合にはΔL≦−62を満たし、
表面のJISZ8730に基づく色差ΔL、Δbについて、
Δb≦−0.68の場合にはΔL≦−40を満たし、
−0.68<Δb≦0.83の場合にはΔL≦−2.6490×Δb−41.8013を満たし、
0.83<Δb≦1.2の場合にはΔL≦−48.6486×Δb−3.6216を満たし、
1.2<Δbの場合にはΔL≦−62を満たす請求項1に記載の表面処理金属材。 - 前記色差ΔLが、ΔL≦−45を満たす請求項1〜4のいずれか一項に記載の表面処理金属材。
- 前記色差ΔLが、ΔL≦−55を満たす請求項5に記載の表面処理金属材。
- 前記色差ΔLが、ΔL≦−60を満たす請求項6に記載の表面処理金属材。
- 前記色差ΔLが、ΔL≦−65を満たす請求項7に記載の表面処理金属材。
- 前記色差ΔLが、ΔL≦−68を満たす請求項8に記載の表面処理金属材。
- 前記色差ΔLが、ΔL≦−70を満たす請求項9に記載の表面処理金属材。
- 前記金属材が放熱用金属材である請求項1〜10のいずれか一項に記載の表面処理金属材。
- 金属を含む表面処理層を有する請求項1〜11のいずれか一項に記載の表面処理金属材。
- 粗化処理層を含む表面処理層を有する請求項1〜12のいずれか一項に記載の表面処理金属材。
- 60度光沢度が10〜80%である請求項1〜13のいずれか一項に記載の表面処理金属材。
- 60度光沢度が10%未満である請求項1〜13のいずれか一項に記載の表面処理金属材。
- クロム層若しくはクロメート層、及び/又は、シラン処理層を含む表面処理層を有する請求項1〜15のいずれか一項に記載の表面処理金属材。
- 前記金属材が、銅、銅合金、アルミ、アルミ合金、鉄、鉄合金、ニッケル、ニッケル合金、金、金合金、銀、銀合金、白金族、白金族合金、クロム、クロム合金、マグネシウム、マグネシウム合金、タングステン、タングステン合金、モリブデン、モリブデン合金、鉛、鉛合金、タンタル、タンタル合金、錫、錫合金、インジウム、インジウム合金、亜鉛、又は、亜鉛合金で形成されている請求項1〜16のいずれか一項に記載の表面処理金属材。
- 前記金属材が、銅、銅合金、アルミ、アルミ合金、鉄、鉄合金、ニッケル、ニッケル合金、亜鉛、又は、亜鉛合金で形成されている請求項17に記載の表面処理金属材。
- 前記金属材が、リン青銅、コルソン合金、丹銅、黄銅、洋白またはその他銅合金で形成されている請求項18に記載の表面処理金属材。
- 前記金属材が、金属条、金属板、又は、金属箔である請求項1〜19のいずれか一項に記載の表面処理金属材。
- 前記表面処理層の表面に樹脂層を備える請求項1〜20のいずれか一項に記載の表面処理金属材。
- 前記樹脂層が誘電体を含む請求項21に記載の表面処理金属材。
- キャリアの一方の面、又は、両方の面に、中間層、極薄金属層をこの順に有するキャリア付金属箔であって、前記極薄金属層が請求項1〜22のいずれか一項に記載の表面処理金属材であるキャリア付金属箔。
- 前記キャリアの一方の面に前記中間層、前記極薄金属層をこの順に有し、前記キャリアの他方の面に粗化処理層を有する請求項23に記載のキャリア付金属箔。
- 前記極薄金属層が極薄銅層である請求項23又は24に記載のキャリア付金属箔。
- 請求項1〜22のいずれか一項に記載の表面処理金属材を用いたコネクタ。
- 請求項1〜22のいずれか一項に記載の表面処理金属材を用いた端子。
- 請求項1〜22のいずれか一項に記載の表面処理金属材または請求項23〜25のいずれか一項に記載のキャリア付金属箔と樹脂基板とを積層して製造した積層体。
- 請求項28に記載の積層体を備えたシールドテープ又はシールド材。
- 請求項28に記載の積層体を備えたプリント配線板。
- 請求項1〜22のいずれか一項に記載の表面処理金属材または請求項23〜25のいずれか一項に記載のキャリア付金属箔を用いた金属加工部材。
- 請求項1〜22のいずれか一項に記載の表面処理金属材または請求項23〜25のいずれか一項に記載のキャリア付金属箔を用いた電子機器。
- 請求項23〜25のいずれか一項に記載のキャリア付金属箔と絶縁基板とを準備する工程、
前記キャリア付金属箔と絶縁基板とを積層する工程、
前記キャリア付金属箔と絶縁基板とを積層した後に、前記キャリア付金属箔のキャリアを剥がす工程を経て金属張積層板を形成し、
その後、セミアディティブ法、サブトラクティブ法、パートリーアディティブ法又はモディファイドセミアディティブ法のいずれかの方法によって、回路を形成する工程を含むプリント配線板の製造方法。 - 請求項23〜25のいずれか一項に記載のキャリア付金属箔の前記極薄金属層側表面または前記キャリア側表面に回路を形成する工程、
前記回路が埋没するように前記キャリア付金属箔の前記極薄金属層側表面または前記キャリア側表面に樹脂層を形成する工程、
前記樹脂層上に回路を形成する工程、
前記樹脂層上に回路を形成した後に、前記キャリアまたは前記極薄金属層を剥離させる工程、及び、
前記キャリアまたは前記極薄金属層を剥離させた後に、前記極薄金属層または前記キャリアを除去することで、前記極薄金属層側表面または前記キャリア側表面に形成した、前記樹脂層に埋没している回路を露出させる工程
を含むプリント配線板の製造方法。
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