KR101912765B1 - 동박, 동 클래드 적층판, 및 기판 - Google Patents

Abstract

표면에 복수의 돌기가 형성되어, 표피 깊이 d(m)＝√(1/(σ·μ·π·f))(단, σ: 도전율 (S/m), μ: 투자율 (H/m), f: 전기 신호에 포함되는 주파수(Hz))로 한 경우에 있어서, f≥5GHz이고, 상기 돌기의 높이를 h(㎛), 당해 돌기의 h/2의 높이 위치에 있어서의 폭을 w(㎛)로 했을 때에, h/d≥1이 되는 상기 돌기가, 5㎛ 길이당 1개 이상 형성되고, 또한, h/d≥1이 되는 상기 돌기 중 80％ 이상의 상기 돌기에 있어서, w≥0.1㎛이고, 또한, w/d＜－0.1h/d＋1.4를 만족한다.

Description

동박, 동 클래드 적층판, 및 기판{COPPER FOIL, COPPER CLAD LAMINATED PLATE, AND SUBSTRATE}

본 발명은, 수지 기재와의 밀착성이 우수하고, 고주파 신호의 전송 특성도 우수한 동박 등에 관한 것이다.

최근, 전자 부품의 소형화나 고성능화에 수반하여, 소형이면서 고밀도의 프린트 배선 기판이 사용되고 있다. 이러한 프린트 배선 기판은, 절연성의 수지 기재의 표면에, 회로 형성용의 동박이 배치되어 일체화된 동 클래드 적층판으로부터 제조된다. 동 클래드 적층판에 대하여, 동박에 마스크 패턴을 실시하여 에칭함으로써 회로 패턴이 형성된다.

동박과 수지 기재는, 가열·압력에 의해 일체화되지만, 소정 이상의 밀착성이 필요하다. 이러한 밀착성을 확보하는 방법으로서, 동박에 소정의 조면화 처리를 행하는 방법이 일반적이다(예를 들면, 특허문헌 1∼3).

일본공개특허공보 평7－231152호 일본공개특허공보 2006－210689호 일본특허공보 제5204908호

특허문헌 1의 방법은, 수지 기재에 대한 앵커 효과에 의해 밀착성을 확보하기 위해, 동박의 표면에 형성되는 미세한 혹 형상을 규정한 것이다.

또한, 특허문헌 2는, 동박의 보텀 라인의 직선성을 향상시키기 위해, 저조도 처리를 행하고, 밀착성의 확보를 위해, 내열 방청층과, 크로메이트 피막층과, 실란 커플링제층을 형성하는 것이다.

또한, 특허문헌 3은, 동박의 표면 거칠기 등을 특정하여, 에칭 후에 동입자가 남는 것에 따른 절연 불량의 발생을 방지함과 함께, 밀착성을 확보하는 것이다.

그러나, 특허문헌 1∼3은, 밀착성을 확보하는 것이지만, 고주파 전송 특성에 대해서, 반드시 충분히 고려되어 있지는 않다. 고주파 신호 전송용 동박에 있어서는, 수지 기재로의 밀착성 확보와 함께, 동 클래드 적층판으로 했을 때의 전송 특성의 양립이 큰 과제이다.

여기에서, 조화(粗化) 돌기의 높이 즉 표면 거칠기의 정도를 크게 함에 따라, 전송 특성이 열화한다고 한다. 특허문헌 2에서는 표면 조화에 의한 전송 길이의 증대라고 해석되고 있기는 하지만, 정량적으로 나타나 있는 것은 아니다. 또한, 앵커 효과에 의한 밀착성의 확보와, 전송 특성의 확보를 양립하는 바와 같은 특허를 내야할 방책에 대해서, 구체적인 메카니즘에 기초하여 나타내는 것은, 현재로써는 보이지 않는다.

동박과 수지 기재의 밀착성을 확보하기 위해, 조화 돌기의 높이를 크게 취하면, 그 트레이드 오프로서, 별도의 과제가 발생할 수 있다. 예를 들면, 돌기를 지나치게 길게 하면 에칭 잔사가 발생하기 쉬워진다. 이를 회피하려면 충분한 에칭 시간을 들이는 것이 상정된다. 또한 돌기가 어떤 길이를 가진 상태로 돌기 폭을 가늘게 하면 가루 떨어짐의 문제도 일어날 수 있다. 이를 회피하기 위해서는, 동박 제조시의 핸들링 등에서 동박으로의 물리적인 접촉을 저감하는 것이 상정된다. 그러나 어느 회피책도 제조 비용 증가나 품질 저하를 초래할 가능성이 있다.

본 발명은, 이러한 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 수지 기재와의 밀착성이 우수하고, 고주파 전송 특성도 우수한 동박 등을 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위해서 제1 발명은, 고주파 전기 신호 전송용의 동박으로서, 표면에 복수의 돌기가 형성되고, 표피 깊이 d(㎛)＝10⁶×√(1/(σ·μ·π·f))(단, σ: 도전율 (S/m), μ: 투자율 (H/m), f: 상기 고주파 전기 신호에 포함되는 주파수(Hz))로 한 경우에 있어서, f≥5GHz이고, 상기 돌기의 높이를 h(㎛), 당해 돌기의 h/2의 높이 위치에 있어서의 폭을 w(㎛)로 했을 때에, h/d≥1이 되는 상기 돌기의, 5㎛ 길이당의 평균 개수가 1개 이상이고, 또한, h/d≥1이 되는 상기 돌기 중 80％ 이상의 상기 돌기가, w≥0.1㎛이고, 또한, w/d＜－0.1h/d＋1.4를 만족하는 것을 특징으로 하는 동박이다.

또한, 제1 발명은, 고주파 전기 신호 전송용의 동박으로서, 표면에 복수의 돌기가 형성되고, 표피 깊이 d(㎛)＝10⁶×√(1/(σ·μ·π·f))(단, σ: 도전율 (S/m), μ: 투자율 (H/m), f: 상기 고주파 전기 신호에 포함되는 주파수(Hz))로 한 경우에 있어서, f≥5GHz이고, 상기 돌기의 높이를 h(㎛), 당해 돌기의 h/2의 높이 위치에 있어서의 폭을 w(㎛)로 했을 때에, h/d≥2가 되는 상기 돌기의, 5㎛ 길이당의 평균 개수가 1개 이상이고, 또한, h/d≥2가 되는 상기 돌기 중 80％ 이상의 상기 돌기가, w≥0.1㎛이고, 또한, w/d＜－0.1h/d＋1.4를 만족하는 것을 특징으로 하는 동박이다.

h가 0.4㎛ 이상인 것이 바람직하다.

w가 0.2㎛ 이상인 것이 바람직하다.

상기 고주파 전기 신호에 포함되는 주파수 f가 20GHz 이상인 것이 더욱 바람직하다.

당해 조화 처리면의 2차원 표면적에 대한 광간섭형 현미경에 의한 3차원 표면적의 비가 3배 미만인 것이 더욱 바람직하다.

제1 발명에 의하면, 전송 주파수에 따라서 규정되는 표피 깊이에 의해 돌기의 형상을 규격화했기 때문에, 수지 기재와의 충분한 밀착성과, 사용 조건에 적합한 높은 전송 특성을 얻는 것이 가능한 동박을 얻을 수 있다. 구체적으로는, h/d≥1이 되는 돌기가, 5㎛ 길이당에 평균 1개 이상 형성되면, 수지 기재와의 밀착력을 확보할 수 있다. 또한, w/d＜－0.1h/d＋1.4를 만족하는 돌기가, 80％ 이상이기 때문에, 돌기 높이가 높아도 양호한 전기 특성을 얻을 수 있다.

추가로, 확실하게 밀착성을 양호하게 하기 위해, h/d≥2가 되는 돌기가, 5㎛ 길이당에 평균 1개 이상 형성되고, 또한, w/d＜－0.1h/d＋1.4를 만족하는 돌기가, 80％ 이상이면, 밀착성을 유지하면서 더욱 양호한 전기 특성을 얻을 수 있다.

특히, h가 0.4㎛ 이상이면, 수지 기재와의 밀착성을 보다 확실하게 얻을 수 있다. 또한, w가 0.2㎛ 이상이면, 가루 떨어짐의 발생도 억제할 수 있다.

또한, 20GHz 이상에 있어서는, 조화 처리면의 2차원 표면적에 대한, 광간섭 현미경에 의해 3차원적으로 측정한 3차원 표면적의 비가 3배 미만임으로써, 더욱 양호한 전기 특성을 얻을 수 있다.

제2 발명은, 제1 발명에 따른 동박과, 수지 기재가 적층되어 접합되고, 상기 수지 기재는, 유전율이 4 이하이고, 유전정접 tanδ가 0.006 이하인 것을 특징으로 하는 동 클래드 적층판이다.

상기 수지 기재는, 액정 폴리머, 불소 수지, 폴리에테르이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리페닐렌에테르, 폴리사이클로올레핀, 비스말레이미드 수지, 저유전율 폴리이미드 중 어느 하나, 또는 이들을 혼합한 수지로 이루어지는 것인 것이 바람직하다.

제2 발명에 의하면, 저손실인 동 클래드 적층판을 효율 좋게 얻을 수 있다. 통상, 고주파용 수지는, 동박과의 밀착성이 나쁜 경우가 많다. 이러한 고주파용 수지로서는, 수지 폴리머 등의, 유전율이 4 이하이고, 유전정접 tanδ가 0.006 이하인 것이 사용되고 있다. 본 발명에서는, 이러한 수지에 적용함으로써, 보다 높은 효과를 얻을 수 있다.

제3 발명은, 제2 발명에 따른 동 클래드 적층판에 대하여, 상기 동박이 패턴 가공되어 선로가 형성되어 있고, 상기 선로는, 고주파 전기 신호의 주파수 f로 규정되는 파장에 대하여, 10 실효 파장 이상의 길이인 것을 특징으로 하는 기판이다.

제3 발명에 의하면, 보다 효율 좋게 전송 손실의 저감 효과를 얻을 수 있다. 이는, 보다 긴 선로 쪽이, 효과로서 나타나는 손실값이 커지기 때문이고, 선로 길이가 지나치게 짧으면, 효과가 작기 때문이다.

본 발명에 의하면, 수지 기재와의 밀착성이 우수하고, 고주파 전송 특성도 우수한 동박 등을 제공할 수 있다.

도 1은, 기판(1)(동 클래드 적층판(2))을 나타내는 도면이다.
도 2는, 표면 거칠기를 표피 깊이로 규격화한 것과 투과 도전율의 관계를 나타내는 도면이다.
도 3은, 동박(7)의 단면 확대도이다.
도 4는, 표피 깊이로 규격화된 돌기(9)의 높이 h와 폭 w에 대한, 겉보기의 도전율의 분포를 나타내는 도면이다.
도 5는, 돌기 근방에 있어서의 전류 밀도의 분포를 나타내는 개념도이고, 도 5(a)는 광폭의 돌기를 나타내는 도면, 도 5(b)는 협폭의 돌기를 나타내는 도면이다.
도 6은, 표피 깊이로 규격화된 돌기(9)의 높이 h와 폭 w에 대한, 겉보기의 도전율의 분포를 나타내는 도면이다.
도 7은, 표피 깊이로 규격화된 돌기(9)의 높이 h와 폭 w에 대한, 겉보기의 도전율의 분포에 있어서의, 본 발명의 범위를 나타내는 도면으로, 도 7(a)는, 20GHz에 대해서 나타내는 도면, 도 7(b)는, 80GHz에 대해서 나타내는 도면이다.
도 8은, 주파수에 대한 전송 특성을 나타내는 도면으로, 도 8(a)는, 수지 기재의 유전정접 tanδ＝0.01의 경우를 나타내는 도면, 도 8(b)는, tanδ＝0.004의 경우를 나타내는 도면이다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

(기판(1))

이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 기판(1)을 나타내는 도면이다. 기판(1)은, 수지 기재(3)상에, 선로(5)가 패턴 가공된 것이다. 선로(5)는, 동박(7)에 의해 형성된다. 즉, 동박(7)과 수지 기재(3)가 접합되어, 마스킹 및 에칭에 의해 선로(5)가 형성된 것이다. 또한, 에칭 전의 동박(7)과 수지 기재(3)가 접합되어 일체화된 것을 동 클래드 적층판(2)으로 한다. 수지 기재(3)와 동박(7)을 접합시켜, 동 클래드 적층판(2)을 형성하는 방법으로서는, 공지의 방법, 예를 들면 열프레스 방식, 연속 롤 래미네이트 방식, 연속 벨트 프레스 방식 등을 이용할 수 있다.

동박(7)은, 전해 동박, 전해 구리 합금박, 압연 동박, 압연 구리 합금박 중 어느 것이라도 좋고, 동 클래드 적층판(2)의 용도 등에 따라서 적절히 선택할 수 있다. 또한, 동박(7)의 상세는 후술한다.

수지 기재(3)로서는, 유전율이 4 이하이고, 유전정접 tanδ가 0.006 이하인 것이 바람직하다. 이러한 재질로서는, 액정 폴리머를 적용할 수 있다.

여기에서, 선로(5)의 길고 짧음은 치수상의 길이에 더하여, 전송 주파수·전송 파장으로 표현할 수 있는 측면이 있다. 예를 들면, 100㎜ 길이의 선로(5)이면, 실효 파장(＝수지 기재(3)에 의한 파장 단축을 고려한 파장, 선로 길이의 파장 환산)으로 하면 주파수 2GHz에서 약 1파장약(弱) 오더인데 대하여, 주파수 20GHz에서는 실효 파장 약 10파장약(弱) 오더이다. 실효 파장에 대해서 약 10파장 오더 이상이라고 하는 비교적 긴 신호 선로에 있어 전송손이 현저해지기 때문에, 본 발명의 적용은 매우 적합하다라고 말할 수 있다. 즉, 선로(5)는, 고주파 전기 신호의 주파수 f로 규정되는 파장에 대하여, 10 실효 파장 이상의 길이인 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 기판(1)은, 5GHz 이상의 고주파 신호의 전송용으로 이용되는 것으로 한다. 주파수가 이보다 낮은 경우, 본 발명의 효과가 충분히 얻어지지 않기 때문이다.

(동박)

다음으로, 동박(7)에 대해 상세하게 설명한다. 도 3은, 고주파 전기 신호의 전송용의 동박(7)의 수지 밀착면에 있어서의 단면 확대도이다. 동박(7)은, 구리의 기재(11) 상에 돌기(9)가 형성된다. 본 발명의 고주파 회로용 동박은, 금속 기재로서의 동박 표면(표면 거칠기는 특별히 한정되지 않지만, Rz가 5.0㎛ 이하인 것이 바람직함)에, 버닝 도금에 의해 조화 입자를 형성하여 조화 입자층을 형성한다. 조화 입자는, 구리로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에 있어서, 「돌기」란, 조화 입자에 의해 형성된 것을 포함한다.

또한, 상세는 생략하지만, 상기 조화 입자 상에, 크로메이트 피막으로 이루어지는 방청층을 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 방청층 위에 실란 커플링 처리를 실시해도 좋다. 실란 커플링제는 대상이 되는 수지 기재(3)에 의해 에폭시계, 아미노계, 메타크릴계, 비닐계, 메르캅토계 등으로부터 적절하게 선택할 수 있다. 고주파 대응용의 기판(1)에 이용되는 수지 기재(3)에는, 특히 상성(相性)이 우수한 에폭시계, 아미노계, 비닐계의 커플링제를 선택할 수 있다.

여기에서, 동박 상에 고주파 전류가 흐르면, 동박 표면으로부터 표피 깊이 d의 영역에 전류 분포가 집중하여, 그 집중 개소에서는 도체 저항에 의해 전류 손실이 발생한다. 특히, 평활 도체가 아닌, 표면에 돌기가 형성된 조화 도체에 전류가 흐르면, 전류 손실이 증대한다. 이 조화에 의한 전류 손실의 증대는, 도전율의 저하에 의한 손실의 증대와 등가로 치환하는 것이 가능하다. 즉, 조화 상태에 있어서의 고주파 특성의 좋음과 나쁨을 겉보기의 도전율로서 평가할 수 있다. 이하의 설명에서는, 상기 겉보기의 도전율을 등가 도전율이라고 칭한다.

동 클래드 적층판(2)으로부터 형성되는 선로(5)에 있어서는, 동박(7)의 등가 도전율의 저하에 의해 전송 특성이 열화한다. 이러한 등가 도전율의 저하는, 표면 거칠기의 증대에 더하여, 고주파화에 의해 이 영향이 현저하게 된다. 이러한, 조화 도체에 의한 손실 증대는, 표면 거칠기를 파라미터로서, 오래 전부터 Ha㎜arsted 등에 의해 모델화 되고 있다.

도 2는, 표면 거칠기를 표피 깊이로 규격화한 것과 투과 도전율의 관계를 나타내는 도면이다. 예를 들면 1GHz에 있어서의 평활 동박에서의 표피 깊이 d는 약 2.1㎛ 정도이고, 표면 거칠기(Rq로 나타냄)가 이보다 충분히 작은 상황, 예를 들면 0.4㎛라고 한 경우, 점선 O로 나타내는 바와 같이, 등가 도전율의 저하에는 거의 영향은 없다. 표면 거칠기(Rq)가 표피 깊이 d와 동등 오더 혹은 커지는 경우에 있어서는 등가 도전율의 저하가 현저하게 된다.

한편, 고주파화에 따라 주파수로 규정되는 표피 깊이 d가 표면 거칠기(Rq)와 동등 오더 혹은 작아지는 경우도 등가 도전율의 저하로 연결된다. 예를 들면 1GHz의 표피 깊이 약 2.1㎛에 대하여, 5GHz에서는 표피 깊이는 약 0.9㎛, 20GHz에서는 표피 깊이 d는 약 0.5㎛가 되고, 1GHz에서는 점선 O와 같이 거의 영향이 없는 표면 거칠기에서도, 5GHz에서는 점선 P와 같이, 20GHz에서는 점선 Q와 같이 되어, 고주파화에 의해 등가 도전율의 저하가 현저하게 된다. 이와 같이, 예를 들면, 1GHz에서는 거의 영향이 없는 표면 거칠기의 조화 도체에 있어서도, 5GHz나 20GHz 등의 사용 주파수의 고주파화에 의해 등가 도전율의 저하가 현저하게 되고, 고주파화에 의해 동 클래드 적층판의 신호 선로의 전송 특성의 저하가 과제가 된다.

발명자들은, 예의 검토의 결과, 이러한 등가 도전율에 영향을 주는 표면의 돌기 형상을, 표피 깊이 d에 의해 규격화하고, 등가 도전율의 분포를 조사함으로써, 등가 도전율이 급격하게 변화하는 영역이 있는 것을 발견했다. 또한, 표피 깊이 d(㎛)는, 10⁶×√(1/(σ·μ·π·f))(단, σ: 도전율 (S/m), μ: 투자율 (H/m), f: 주파수(Hz))로 산출된다. 동박에 있어서는, 도전율σ＝5.82×10⁷, 투자율μ＝4π×10^－7이다. 이하, 돌기 형상과 등가 도전율의 관계에 대해서 설명한다.

(돌기 형상과 등가 도전율의 관계)

도 3에 나타내는 바와 같이, 본 발명에 있어서의 동박 상의 돌기(9)의 높이를 h로 하고, h/2의 높이에 있어서의 돌기(9)의 폭을 w로 한다. 보다 구체적으로는, HR-SEM으로 측정한 동박의 폭 방향 단면에 있어서, 기재(11)(미처리 동박에 상당하는 부분)와 돌기(9)의 경계선으로부터 돌기(9)의 두정부를 향하여 수직으로 선을 그어, 이 선의 길이 h를 돌기 높이로 한다. 또한, 돌기 높이 h의 반의 위치에 있어서의 돌기 폭을 w로 한다. 이와 같이 정의된 돌기 형상에 대하여, 등가 도전율을 계산했다.

이하, 계산 모델에 대해서 설명한다. 고주파 전자파의 평면파를 임의의 조화 형상을 갖는 동박에 대하여, 수직으로 조사하고, 그 반사 특성을 관측함으로써 전술의 등가 도전율을 산출하는 것이 가능하다. 또한, 계산 모델에 있어서는, 돌기 형상을, 단순한 원추 형상으로 했다. 또한, 동일한 돌기가 주기적으로 무수하게 동박 표면에 빈틈없이 깔린 모델로 계산을 행했다. 종래부터 전송 특성에 기여한다고 생각되고 있는 표면 거칠기(Rz)는, 이 모델에 있어서의 돌기 높이 h라고 생각할 수 있다. 또한, 동일하게, 원추 돌기의 h/2의 높이에 있어서의 폭 w도 파라미터로서 상정하여, 임의의 돌기 높이 h와 돌기의 폭 w의 조합에 있어서의 등가 도전율의 산출을 행했다.

여기에서 재질을 순동으로 한 경우, 사용 주파수에 의해 표피 깊이 d는 일의적으로 구할 수 있다. 전술한 대로, 본 발명은, 치수 파라미터 h, w를 표피 깊이 d로 규격화한 크기로 규정한다.

도 4는, 각각의 돌기 높이 h나 돌기 폭 w를 표피 깊이로 규격화하여, 각각의 돌기 형상에 있어서의 등가 도전율의 산출 결과를 나타내는 도면이다. 구체적으로는, 도 4는, 표피 깊이 d로 규격화된 h/d와, w/d를 각각 가로축 및 세로축으로 취하고, 등가 도전율의 분포를 계산한 결과를 나타내는 도면이다. 도 4에 있어서, 왼쪽 아래의 영역으로부터 오른쪽 위의 영역으로 감에 따라, 등가 도전율이 낮아진다.

세로축인 h/d에 의해 등가 도전율이 변화하는 것은, 종래 모델로부터도 유도할 수 있다. 즉, 돌기 높이 h가 작으면, 등가 도전율의 대폭적인 저하는 없고, 동박으로서의 전송 특성으로서, 허용할 수 있는 것이라고 생각되어진다. 종래부터 표면 거칠기가 작을수록 전송 특성이 향상하는 것이 알려져 있고, 밀착력을 확보하기 위해 조화 형상으로서 돌기의 높이를 표피 깊이 정도 이상으로 크게 하여 가는 것은, 전송 특성의 저하로 연결되기 때문에, 종래 특히 양호한 전송 특성을 얻는 경우는, 표피 깊이보다 높은 돌기 높이, 즉 h/d≥1 영역에서는 특성이 열화하기 시작하고, 또한, 그 2배와 같은 돌기 높이, 즉 h/d≥2 영역의 채용은 어려웠다.

한편, 가로축 w/d에 의해 등가 도전율이 급격하게 변화하는 현상은, 본 발명에 따른 검토에 있어서 새롭게 발견된 사상이다. 구체적으로는, w/d가 1 이하에 있어서, 비선형적인 변화로 등가 도전율의 개선이 보여, 추가로 w/d를 0.5 이하로 함으로써, 전술의 돌기 높이 h를 표피 깊이의 2배보다 작게 한 것과 동일한 개선이 보인다. 이 급격한 변화에 의한 등가 도전율의 개선 효과는, 특히 h/d≥1과 같이, 돌기 높이가 높은(표면 거칠기가 거침) 경우에 있어서 현저하다. 즉, 수지 기재(3)와의 밀착력을 확보하기 위해 돌기 높이 h를 충분히 크게 취할 필요가 있는 경우에 특별히 유효하다고 말할 수 있다.

이러한, 표피 깊이 d로 규격화된 돌기 폭의 변화에 의해, 급격하게 등가 도전율이 변화한다는 현상은, 이하와 같은 원리에 기초하는 것이라고 생각된다.

(돌기 폭과 전류 밀도)

도 5는, 전자계 해석상에 있어서 지면 수평 방향으로 고주파 전계를 인가하여, 그 때에 흐른 고주파 전도 전류 밀도를 동박 단면 상에 나타낸 개념도이다. 도중의 점선은, 등전류 밀도선이다. 도 5(a)는 규격화된 폭이 상대적으로 굵은 돌기의 경우를 나타내고, 도 5(b)는 규격화된 폭이 상대적으로 좁은 경우를 나타내는 도면이다. 또한, 도 5(a)에 있어서, A점은, 전류 밀도가 작은 점이고, B점은 전류 밀도가 높은 점이다. 또한, 도 5(b)에 있어서, E점은, 전류 밀도가 작은 점이고, F점은 전류 밀도가 높은 점이다.

통상, 전도 전류의 고주파화에 수반하여 표면 효과는 현저하게 되고, 전류는 동박 표면에 의해 집중하여 흐른다고 해석된다. 이러한 현상은, 동박이 평활 구조인 것을 전제로 한 것이고, 본 발명과 같이 표면에 돌기 형상을 가진 경우의 전류의 소밀의 상황은, 그 평활한 경우와 비교하여 상당히 특수한 것이 된다. 구체적으로는, 도 5(a), 도 5(b) 모두, 보다 표면측이라고 할 수 있는 돌기 선단측에서는 전류가 흐르기 어려운 상황이 확인된다(A점, E점). 선단 부분에서 일어나고 있는 것은, 전도 전류의 상쇄라고 생각되어지고, 이것이 본 발명의 특징적인 특성을 나타내는 현상이다.

이러한 현상은 이하의 이유에 의한다. 동박 표면의 표피 깊이 이내에 전류의 대부분이 집중하고, 그 집중하는 부분끼리가 아무런 간섭이 없는 경우에는 전도 전류가 된다. 한편, 돌기부의 선단부와 같이 표피 깊이 이하가 되는 부분이 서로 간섭하는(겹치는) 경우에 있어서, 간섭 부분에서 전류가 반대 방향으로 흘러, 상쇄되어, 전도 전류가 흐르지 않게 된다. 예를 들면, 돌기 선단 방향으로 향하는 전류와, 선단으로부터 기부측으로 흐르는 전류가 간섭하면, 전류가 상쇄되어 도전 전류가 흐르지 않고, 전류 손실원이 되지 않는다. 이것이 본 발명으로 새롭게 검토된 현상이다.

보다 상세하게, 도 5(a)와 도 5(b)의 차이에 대해서 서술한다. 도 5(b)의 경우에는, 도 5(a)보다 돌기의 폭이 좁고, 돌기 내에서의 전류 밀도가 상대적으로 작다. 예를 들면, 도 5(a)의 경우, 돌기 기부를 연결하는 돌기 내부 중앙점(C점)의 전류 밀도와 등가인 전류 밀도가 되는 돌기 표면 위치(D점)는, 돌기 높이 h의 1/2의 높이보다 돌기 선단 측으로 시프트한다. 즉, 돌기 높이의 중앙부의 표면에 있어서의 전류 밀도는, 돌기 기부 중앙의 전류 밀도보다 높다.

이에 대하여, 도 5(b)의 경우, 돌기 기부를 연결하는 돌기 내부 중앙점(G점)의 전류 밀도와 등가인 전류 밀도가 되는 돌기 표면 위치(I점)는, 돌기 높이 h의 1/2의 높이보다 돌기 기부측으로 시프트한다. 즉, 돌기 높이의 중앙부의 표면에 있어서의 전류 밀도는, 돌기 기부 중앙의 전류 밀도보다 낮다. 즉, 도 5(b)에서는, 돌기 내부를 흐르는 전류가 적고, 돌기의 기부측을 흐르는 전류가 많아지는 경향에 있다. 이와 같이, 돌기 기부 근방에 흐르는 전류에 대하여, 돌기 내부(특히 돌기 높이 h/2보다 선단측)로 흐르는 전류량을 저감하는 바와 같은 돌기 구조를 선택함으로써 돌기에 의한 전류 손실을 저감하는 것이 가능해진다고 생각되어진다.

(돌기 형상의 설계)

다음으로, 본 발명에 있어서, 특히 바람직한 돌기 형상에 대해서 설명한다. 도 6은, 도 4와 동일한 도면이다. 도 6에 있어서의 직선 J는, h/d＝1의 직선이다. 전술한 바와 같이, h/d＜1과 같이, 돌기 높이가 낮은 영역에서는, 충분한 등가 도전율을 확보할 수 있다. 따라서, 본 발명은, 특히 h/d≥1과 같이 돌기 높이가 높은(표면 거칠기가 거침) 경우에 있어서 효과가 현저하다. 또한, 도 6에 있어서의 직선 K는, w/d＝－0.1h/d＋1.4의 직선이다. 도 6에 나타내는 바와 같이, w/d＜－0.1h/d＋1.4가 되는 영역(즉, 직선 K의 좌측의 영역)에서는, 어떠한 돌기 높이에 있어서도, 이상 상태(평활 상태의 등가 도전율)의 약 50％ 이상의 등가 도전율을 확보할 수 있다. 여기에서, 직선 K는 h/d가 예를 들면 7 이하의 영역에 있어서, 적어도 등가 도전율이 이상 상태의 50％ 이상을 확보할 수 있도록 h/d가 대략 5∼7에 있어서의 접선과 거의 일치하는 1차 함수로 하고 있다. 도 6에 있어서, 직선 K, J로부터 형성되는 영역이 전송 특성과 밀착성의 관점에서 바람직한 범위라고 할 수 있다.

또한, 특히 밀착력의 담보가 필요한 경우에는, h를 크게 할 필요가 있기 때문에, 5GHz 정도의 신호 주파수에 있어서도, 동박에 의한 손실은 과제가 된다. 그러나, 본 발명에서는, w/d＜－0.1h/d＋1.4가 되는 영역에서 돌기 형상을 설계함으로써, 동박의 전송 손실을 저감하는 것이 가능해진다. 또한, 밀착력을 확보하기 위해서는, h는 0.4㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

전술한 바와 같이, 돌기 높이가, 작은 동박에 있어서는, 종래부터, 전송 손실의 면에서 큰 문제가 없는 것이 알려져 있다. 특히, 실란 커플링재 등의 화학적인 결합도 이용함으로써, 저조화 동박은 돌기 높이가 작은 상황에 있어서도 수지에 대한 밀착 강도 향상을 도모하는 것도 가능하다.

한편, 액정 폴리머와 같은 화학적인 결합이 어려운 재료에 있어서는, 물리적 형상에서 밀착력을 담보할 필요가 있다. 즉, 돌기 높이를 높게 하지 않을 수 없는 기재 상황이 있을 수 있다.

일반적인 액정 폴리머용의 동박에 관하여 돌기 높이 h를 1um 이상으로 하는 바와 같은 사례가 보인다. 이러한 특히 밀착력의 담보가 필요한 경우에서도, 동박 손실을 저감할 필요가 있다. 예를 들면, 5GHz의 경우, 표피 깊이 d는 약 0.9um이다. 본 발명은, 이 경우에서도, h/d≥1의 관계를 만족하고, 또한, w/d＜－0.1h/d＋1.4를 만족하면, 5GHz의 신호 주파수를 동박에 전송시키는 경우에서도 동박 손실을 저감할 수 있다.

또한, 수GHz 오더를 초과한 전송 주파수의 고주파화를 상정한다. 예를 들면, 10Gbps를 초과하는 바와 같은 고속 디지털 신호 전송이라면, 20GHz 정도 오더 이상, 또한 밀리파 레이더면 80GHz 정도 오더까지의 특성이 요구된다. 이와 같이 20GHz, 80GHz라고 하는 준밀리파, 밀리파대의 주파수가 되면, 표피 깊이 d가 작아지기 때문에, 더욱 h/d가 커진다. 이 때문에, 등가 도전율이 저하한다. 따라서, 밀착력 담보를 위한 돌기 높이를 확보한 경우, 수GHz에 있어서 문제가 없어도, 20GHz 이상을 초과하는 고주파화에 수반하여, 전송 손실의 요인으로서 무시할 수 없게 되는 우려가 있다. 그러나, 본 발명에서는, 돌기 높이가 표피 깊이의 2배 이상이라도, 사용 주파수에 따라서 w/d＜－0.1h/d＋1.4가 되도록 돌기 폭을 설계함으로써, 전송 손실을 저감하는 것이 가능해진다.

한편, 돌기 폭을 지나치게 좁게 하면, 품질상의 과제가 발생할 우려가 있다. 예를 들면 극단적으로 돌기 폭이 좁아지면, 공정상의 가루 떨어짐으로 연결되는 우려가 있다. 이 때문에, 가루 떨어짐이 발생하지 않는 정도의 돌기 폭을 선택할 필요가 있다. 구체적으로는 w가 0.1㎛ 보다 작은 돌기에서는, 가루 떨어짐의 회피 가능성이 높아지기 때문에, w는 0.1㎛ 이상인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는, w는 0.2㎛ 이상이다.

도 7은, w를 0.1㎛ 이상으로 했을 때의, 본 발명에서 특히 효과가 큰 영역을 나타내는 도면이다. 도 7(a)에 있어서, 직선 K, J는, 도 6과 동일하다. 도 7(a)의 직선 L은, w＝0.1㎛로 한 경우이고, 20GHz의 고주파 신호에 대한 표피 깊이 d( 약 0.47㎛)로 규격화한 w/d(＝약 0.2)를 나타낸 것이다.

동일하게, 도 7(b)에 있어서, 직선 K, J는, 도 6과 동일하다. 도 7(b)의 직선 M는, w＝0.1㎛로 한 경우로서, 80GHz의 고주파 신호에 대한 표피 깊이 d(약 0.23㎛)로 규격화한 w/d(＝약 0.4)를 나타낸 것이다.

본 발명에 있어서, h/d≥1이고, 또한, w≥0.1이고, 또한, w/d＜－0.1h/d＋1.4인 것이 바람직하다. 따라서, 20GHz의 고주파 신호에 이용되는 동박으로서는, 도 7(a)에 있어서, 직선 K, L, J로 둘러싸인 영역이 동박 품질도 포함하여 바람직한 범위라고 할 수 있다. 또한, 80GHz의 고주파 신호에 이용되는 동박으로서는, 도 7(b)에 있어서, 직선 K, L, M으로 둘러싸인 영역이 동박 품질도 포함하여 바람직한 범위라고 할 수 있다.

또한, 전술한 바와 같이, 밀착력의 관점에서 h≥0.4㎛인 것이 바람직하지만, 전송 특성과의 양립이 가능하다면, 에칭 잔사가 과제가 되지 않는 범위에서 보다 큰 h로 하는 것이 바람직하다.

도 7에 나타낸 영역 내에서 돌기 형상을 설정함으로써, 동박(7)과 수지 기재(3)에의 밀착성이 우수하고, 전송 특성도 우수한 기판을 얻을 수 있다. 또한, 극단적으로 돌기 높이 h를 높게 하면, 에칭 잔사로 연결되는 우려가 있다. 이 때문에, 돌기 높이 h는, 에칭 잔사가 발생하지 않는 정도로 하는 것이 필요하게 된다. 이와 같이, 본 발명에서는, 품질상 선택할 수 있는 실질의 돌기 높이 h나 돌기폭 w의 범위를 고려하여, 사용 주파수에 따른 동박(7)의 전송 특성을 감안하여, 돌기 형상의 파라미터의 선택, 설계를 행할 수 있다. 또한, 에칭 잔사 저감의 관점에서 돌기는 동박면에 대하여 거의 수직 방향으로 신장시키는 것을 상정하고 있다.

또한, 본 발명은, 돌기 형상 및 높이의 균일성에 대해서는 특별히 균일할 필요가 없고, 모든 돌기가 이 영역 내일 필요는 없다. 예를 들면, 임의의 단면에 있어서, h/d≥1(더욱 바람직하게는 h/d≥2)이 되는 높이를 갖는 돌기의, 5㎛당의 평균 개수가 1개 이상이고, 또한, 이들 돌기의 80％ 이상이, w≥0.1㎛이면서 w/d＜－0.1h/d＋1.4를 만족하도록 형성하면, 본 발명의 효과를 얻을 수 있다.

다만, 20GHz 이상의 고주파 영역에서는, 보다 전송 특성을 높이기 위해, 조화 처리면의 2차원 표면적에 대한 광간섭 현미경에 의한 3차원 표면적의 비가 3배 미만임으로써, 보다 확실히 전송 특성을 높일 수 있다.

또한, 돌기의 폭이나 높이는, 예를 들면, HR-SEM(고분해능 주사형 전자 현미경)으로, 측정 배율 3000배 이상(예를 들어 1만배)으로 관찰함으로써 구할 수 있다. 또한, h/d≥1이 되는 높이를 갖는 돌기가 5㎛당에 평균 1개 이상 존재하는 것은, 최저 20개소 이상의 임의의 부위를 관찰했을 때의 평균 개수에 의해 구하는 것으로 한다. 또한, 돌기의 폭이나 높이를 HR-SEM 이외의 방법으로 관찰함으로써 구해도 좋다.

(효과)

다음으로, 전술한 동박을 이용한 기판에 있어서의 본 발명의 효과를 설명한다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 기판(1)은, 동박(7)을 수지 기재(3)로 접합시켜 동 클래드 적층판(2)을 형성하고, 추가로 패턴 가공에 의해 선로(5)가 형성된다. 선로(5)의 전송손은 동박(7)에 의한 도체손과 기판(1)(수지 기재(3)) 중의 유전체손의 dB합으로 나타나는 것이 알려져 있다. 따라서, 기판(1)으로서의 전송 특성의 확보에는 동박(7)뿐만이 아니라 수지 기재(3)의 특성 확보도 요구된다.

예를 들면, 일반적인 범용 수지 기재로서 FR4는 대부분의 전자기기로 이용되고 있지만, 유전정접 tanδ는 충분히 양호하다고는 단언할 수 없다. 한편으로 유전율이 4 이하이고 tanδ가 0.006을 하회하는 저손실인 수지 기재가 각 사(社)로부터 제공되고 있고, 기판(1)으로서의 전송 특성의 확보에는 이러한 저손실인 수지 기재가 적합하다. 이러한 저손실의 기재로서는, 상기 수지 기재는, 액정 폴리머, 불소 수지, 폴리에테르이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리페닐렌에테르, 폴리사이클로올레핀, 비스말레이미드 수지, 저유전율 폴리이미드 중 어느 것, 또는 이들을 혼합한 수지를 들 수 있고, 구체적인 예로서는, 메그트론 6, BT 레진 등을 들 수 있다.

도 8은, 수지 기재 및 동박의 돌기 형상을 변화시켰을 때의 전송 특성을 해석한 예를 나타낸다. 도 8(a)는, 유전율이 3.7, tanδ가 0.01인 수지 기재를 이용한 예를 나타내고, 도 8(b)는, 유전율이 3.7, tanδ이 0.004인 수지 기재를 이용한 경우를 나타낸다. 또한, 선로 길이는, 모두 100㎜이다. 도중 선 S는, h/d＝4.3, w/d＝1.6의 경우이고, 선 T는, h/d＝3.2, w/d＝1.6의 경우이고, 선 R는, h/d＝3.2, w/d＝0.4의 경우이다. 즉, 선 R만이, w/d＜－0.1h/d＋1.4를 만족하는 것이다.

선 S, T, R을 비교하면, 선 R의 손실이 작은 것을 알 수 있다. 또한, 선 T로부터 선 R로의 개선 효과로서 비율로 생각한 경우, 도 8(a)의 예에서는, 약 1할 정도인데 대하여, 도 8(b)의 예에서는, 약 2할 정도가 된다. 즉, 저손실인 수지 기재와의 조합에 있어서, 동박의 돌기 형상에 의한 개선의 기여가 크다고 할 수 있다. 추가로, 사용 주파수의 더 한층의 고주파화나, 더 한층의 선로 길이의 연장에 의해, 본 발명으로 얻어지는 효과는 더욱 커진다.

또한, 선로(5)로서는, 단순한 마이크로 스트립 라인의 예를 나타냈지만, 이것에 한정하는 것은 아니다. 선로(5)의 종류로서는 트리플레이트 선로나 차동선로에 있어서도 동일한 효과를 나타낸다. 또한 패턴으로서도 직선뿐만이 아니라, 굽힘이나 분기나 필터나 안테나 등을 포함하는 다양한 형상의 선로에 적용이 가능하다. 어느 것으로 해도, 전술한 바와 같이, 적어도 고주파 신호를 실효 파장 약 10파장 이상의 긴 구간 전송하는 부위에 적합하다.

(본 발명의 적용 가능한 적합한 고주파 애플리케이션)

본 발명의 실시에 매우 적합한 고주파 애플리케이션을 대별하면, 고주파 아날로그 신호 전송 용도와 고속 디지털 신호 전송 용도를 생각할 수 있다. 고주파 아날로그 신호 전송에 관하여, 예를 들면 전파 기기 제품으로의 적용에 있어서는 그 용도에 의해 사용 가능한 상한 주파수는 각 국 전파에 관한 법규제에 의해 결정된다. 용도로부터 결정 지어지고, 선로를 전송시키고 있는 상한 주파수를 기판에 있어서 담보해야 하는 주파수라고 생각한다.

한편, 고속 디지털 신호의 전송에 관하여, 신호 품질의 관점에서 최대한 높은 주파수 성분까지 고려하고 싶기는 하지만 한계가 있고, 담보해야 하는 고주파 특성의 요건은 용도에 의한 부분이 있다. 실상은 클럭 기본파의 3배파나 5배파를 포함하는 주파수까지의 고주파 담보 설계를 행하는 경우가 있다. 고주파 특성 실현으로서 본 발명에서는 클럭 기본파의 최저 3배파가 되는 주파수까지를 고주파 전기 신호에 포함되는 주파수로서 담보해야 한다고 생각한다. 추가로, 10Gbps를 초과하는 고속 디지털 신호의 전송에 있어서는, 기판상의 전송 선로에 입력하는 디지털 신호의 상승 시점(10％－90％) 시간 t(초)에 의해, f＝0.35/t로서 나타낼 수 있는 주파수까지의 고주파 담보 설계를 행하는 경우도 있다. 이들로부터 본 발명에서는, 전송 선로의 실 사용시에 클럭 기본파의 최저 3배파가 되는 주파수, 혹은 상승 시점 시간으로부터 결정되는 f＝0.35/t까지를 고주파 전기 신호에 포함되는 담보해야 하는 주파수로서 생각한다. 본 발명에서는, 이들 주파수에 있어서 적합한 특성의 동박을 제공함으로써 양호한 신호 전송이 실현 가능해진다고 생각한다.

구체적으로는 전자에 있어서 밀리파 통신, 밀리파 레이더용의 고주파 용도나 기지국과 같은 대형인 용도로의 적용이 매우 적합하고, 후자에서는 워크스테이션상의 신호 전송이나 서버의 백플랜에 있어서의 고속 전송 등으로의 적용이 매우 적합하다.

실시예

이하, 여러 가지의 조화 처리 동박에 대하여, 전송 손실과 밀착성에 대해서 평가한 결과에 대해서 설명한다.

＜실시예 1∼5, 비교예 1∼3＞

금속기재로서 표면 거칠기(Rz)가 0.5㎛ 정도, 두께가 18㎛의 평활한 미처리 동박을 준비하여, 이 미처리 동박에 버닝 도금 처리를 실시하여, 조화 입자층(돌기)을 형성했다. 버닝 도금이란, 산성 구리 전해욕 중에서 동박을 음극으로 하여, 한계 전류 밀도 부근에서 전해를 행함으로써 알갱이 형상 구리의 미세한 돌기군을 부착시키는 것이다. 버닝 도금에 이용되는 용액은 표 1과 같다.

표 1에 있어서, 용액 A는, 균일한 조화가 발생하는 것이고, 용액 B는, 조화 입자 형상이 둥글고 굵어지는 것이고, 용액 C는, 조화 입자 형상이 가늘어지는 것이다. 또한, 조화 입자 높이가 높은(낮은 주파수) 경우는, 조화 입자의 굵기를 가늘게 하기 위해, 용액 C를 선택하고, 조화 입자 높이가 낮은(높은 주파수)의 경우는, 어느 정도의 조화 입자의 굵기를 확보하지 않으면 안 되기 때문에 용액 B를 선택하는 등, 조화 높이에 의해 용액의 사용 구분을 행하는 것이 바람직하다.

상기의 금속 기재를 이용하여, 버닝 도금을 행했다. 버닝 도금의 처리 조건은, 표 2에 나타낸다.

추가로, 버닝 도금에 의한 조화 입자층의 위에, 캡슐 도금을 실시했다. 캡슐 도금은, 버닝 도금에 의해 실시된 알갱이 형상 구리의 미세한 돌기군을 통상의 동 도금의 박층(소위 「캡슐층」)으로 덮어, 당해 알갱이 형상 구리의 미세한 돌기군을 동박의 표면에 고정하는 것이다. 캡슐 도금의 조건은 다음과 같다.

황산 농도 80∼120g/L

황산구리(Cu농도로서) 40∼60g－Cu/L

욕온 45∼60℃

전류 밀도 직류 정류로 10∼20A/d㎡

상기 캡슐 도금을 실시한 후, 실시예 1∼3, 비교예 1에서는, 버닝 도금과 캡슐 도금을 재차 실시했다.

또한, 상기 캡슐 도금을 실시한 후, 동박의 양면을 공지의 크로메이트 처리액(CrO₃ 농도로 3.0g/L 상당)에서 방수 처리를 행했다.

＜단면 관찰＞

이와 같이 하여 제작한 각 동박을, 이온 밀링(히타치 하이테크사 제조 IM4000)을 이용하여 폭 방향으로 단면 가공을 하고, HR－SEM(히타치 하이테크사 제조 SU8020)를 이용하여, 가속 전압 3kV(2차 전자상, 저각도 반사 전자상)로, 20,000배의 배율로 단면 관찰을 행하여, 임의의 20개소의 동박 단면의 5㎛ 범위에 있어서의 조화 입자의 높이와 폭을 계측했다.

또한, 동박과 수지 기재를 접합시킨 동 클래드 적층판의 동박을 패턴 가공하여 작성한 회로 기판에 대해서, 상기의 단면 관찰을 행할 수도 있다. 이 경우, 동박과 수지 기재의 계면을 관찰할 수 있도록, 회로 패턴(선로)의 길이 방향으로 단면 가공을 실시하고, 회로 패턴(선로)의 중앙 부근에 있어서, 임의의 20개소의 동박 단면의 5㎛ 범위에 있어서의 조화 입자의 높이와 폭을 계측하는 것으로 한다.

＜표면적비 측정＞

작성한 동박을 3차원 백색광 간섭형 현미경(BRUKER Wyko ContourGT－K)을 이용하여, 2차원 표면적에 대한 3차원 표면적의 비를 측정(측정 조건은 측정 배율 10배, 고해상도 CCD 카메라를 사용하고, 측정 후에 특별한 필터를 걸치지 않고 수치화함)하고, 3 미만을 「○」, 3 이상 4.5 미만을 「△」, 그 이상을 「×」로 했다.

＜전송 특성의 평가＞

제작한 동박을 열프레스 방식에 의해 수지 기재에 적층하고, 에칭에 의해, 전송 특성 평가용의 신호 선로로서 도 1에 나타내는 마이크로 스트립 라인을 제작했다. 수지 기재로서는, 폴리페닐렌에테르계 수지(제품명: 파나소닉 가부시키가이샤 제조 메그트론 6: 유전율 3.7, 유전정접 tanδ 0.002)를 이용했다. 이 마이크로 스트립 라인에 대해서, 네트워크 애널라이저로 40GHz까지의 고주파 신호에 대한 전송 손실을 측정했다. 특성 임피던스는 50Ω으로 했다.

전송 특성의 평가로서는, 전송 손실이 -0.7dB/100㎜＠5GHz 이하, -1.8dB/100㎜＠15GHz 이하, -4.7dB/100㎜＠40GHz 이하인 것을 ○, -0.7dB/100㎜＠5GHz를 초과하는 것, -1.8dB/100㎜＠15GHz를 초과하는 것, -4.7dB/100㎜＠40GHz를 초과하는 것을 ×로 했다. 또한, 상기 경계값은, 이상 상태의 구리(미처리 구리)의 도전율에 대하여, 각 주파수에 있어서의 미처리 구리의 전송 손실과, 조화 처리에 의해 등가 도전율이 75％가 되었을 때의 전송 손실의 dB합으로부터 산출했다.

＜필 시험＞

제작한 동박을 열프레스 방식에 의해 수지 기재(파나소닉 가부시키가이샤 제조 메그트론 6)에 적층하여, 동 클래드 적층판을 제작했다. 이 동 클래드 적층판의 동박부를 10㎜ 건(巾)테이프로 마스킹하여, 염화동 에칭을 행한 후 테이프를 제거하여 10㎜ 건의 회로 배선을 제작했다. 도요세이키세이사쿠사 제조 텐실론테스터를 사용하여, 회로 배선을 90도 방향으로 50㎜/분의 속도로 박리하여 필(박리) 강도를 구했다. 필 강도의 판정 기준 0.5kN/m 이상을 ○, 그 미만을 ×로 했다. 결과를 표 3에 나타낸다.

단면 관찰에 있어서, 실시예 1∼실시예 5, 비교예 1, 3은, 어느 조건에서도, h/d≥1((이하 조건 A)를 만족하는 돌기가, 5㎛당 평균 1개 이상 존재했다. 비교예 2는, 돌기 높이가 낮고, 어느 주파수에 있어서도, 조건 A를 만족하는 돌기가, 5㎛당 평균 1개 미만이었다.

또한, 조건 A를 만족하는 돌기 중, w/d＜－0.1h/d＋1.4의 조건(이하 조건 B)을 만족하는 돌기의 비율을 평가했다. 여기에서, 전술한 바와 같이, 동일한 돌기 형상(h 및 w)이라도, 사용 조건(주파수)에 따라서, d가 변동하기 때문에, 상기 조건은, 주파수마다 판정된다.

구체적으로는, 실시예 1은, 5GHz에서는, 조건 A를 만족하는 돌기 중, 조건 B를 만족하는 돌기가 80％ 이상이었지만, 15GHz 이상에서는, 80％미만이었다. 동일하게, 실시예 2, 3은, 15GHz까지는 조건 A를 만족하는 돌기 중, 조건 B를 만족하는 돌기가 80％ 이상이었지만, 30GHz 이상에서는, 80％ 미만이었다. 실시예 4, 5는, 모든 주파수에 있어서, 조건 A를 만족하는 돌기 중, 조건 B를 만족하는 돌기가 80％ 이상이었다.

또한, 비교예 2는, 전술한 바와 같이, 돌기 높이가 낮고, 조건 A를 만족하는 돌기가 1개 미만이고, 조건 B는 만족할 수 없다. 또한, 비교예 1, 3은, 버닝 도금과 캡슐 도금을 복수 반복함으로써, 조건 A는 만족했지만, 비교예 1에서는 w/d가 커져, 조건 B를 만족하는 돌기가 80％ 미만이었다. 비교예 3은 w/d가 작아져, w≥0.1을 만족하는 돌기가 80％ 미만이었다.

전송 손실 평가의 결과, 실시예 1∼실시예 5에서는, 각 주파수에 있어서의 돌기 형상의 조건 B를 만족한 것이 80％ 이상인 것은, 전송 손실의 평가도 ○가 되었다. 또한, 실시예 1∼실시예 5는, 모두 소망하는 필 강도를 만족했다.

한편, 비교예 2는, 돌기 높이가 낮기 때문에, 전송 손실은 만족했지만, 필 강도가 부족했다. 또한, 비교예 1은, 돌기 높이가 충분하기 때문에, 필 강도는 만족했지만, w/d가 규격 외이기 때문에, 모든 주파수에 있어서 전송 손실이 ×가 되었다. 또한 비교예 3은 돌기 높이가 충분하지만, w/d가 매우 작기 때문에, 필 강도가 부족하거나 조화의 가루 떨어짐이 발생하거나 했다.

이상, 본 발명에 의하면, 종래는 양립하는 것이 곤란했던, 수지 기재와의 밀착성의 확보와, 전송 특성의 확보의 양자를 만족할 수 있다. 특히, 5GHz 이상, 더욱이는 20GHz 이상의 고주파 신호 전송용의 용도에 적합한 동박 및 고주파 신호의 전송 방법을 제공할 수 있다.

보다 구체적으로는, 전송 주파수로 규정되는 표피 깊이 d로 규격화한 높이를 h/d로 한 경우에, h/d≥1이 되는 높이로 함으로써, 수지 기재로의 밀착성을 확보할 수 있다. 추가로, h가 0.4um 이상이면, 보다 확실하게 수지 기재로의 밀착성을 확보할 수 있다.

또한, 돌기 폭이, w/d＜－0.1h/d＋1.4를 만족하기 때문에, 돌기 기부 근방에 대하여, 돌기 선단 근방을 흐르는 전류량을 저감할 수 있다. 이 때문에, 돌기 구조에 있어서의 도체 손실을 저감하는 것이 가능해진다. 그 결과, 사용 주파수에 있어서의 신호 선로의 전송 특성이 양호한 동박을 제공할 수 있다. 특히, 20GHz 이상과 같은 고주파에 있어서는, 밀착성 확보를 위해 필요한 돌기의 높이가, 표피 깊이 d 오더 이상이 될 수 있기 때문에, 전송 손실의 증대를 초래할 우려가 있지만, 본 발명에서는, 이러한 밀착성과 전송 특성의 양립이 어려운 국면에 있어 유효하다.

또한, 돌기 폭을 품질상 필요로 하는 최소한의 폭인 0.1um 이상으로 함으로써, 가루 떨어짐이라고 하는 품질 저하를 피할 수 있다. 또한, 돌기를 높게 함으로써 밀착성은 향상하지만, 에칭 잔사가 발생하기 쉬워진다고 하는 트레이드 오프의 관계에 있지만, 본 발명은, 전송 특성을 포함하고, 도 6과 같이, 주파수마다의 돌기 형상의 최적인 설계가 가능해진다.

또한, 유전율이 4 이하이고 tanδ가 0.006 이하라고 하는, 일반적으로 저손실로 되어 있는 수지 기재로 본 발명의 동박을 접합시킴으로써, 특성 향상 기여의 비율은 보다 현저하게 되어, 고주파용 저손실 기판으로의 적용에 적합하다. 또한, 액정 폴리머와 같은 저손실이지만 화학적인 밀착력 담보가 어려운 기재에 대하여도, 전술한 바와 같이, 돌기 높이를 충분하게 취하여 밀착력을 확보한 후에, 전송 특성과의 양립을 도모할 수 있다.

또한, 본 발명의 동박을, 전송 주파수로 규정되는 실효적으로 10파장 이상이 되는 긴 선로 패턴을 갖는 기판에 적용함으로써, 전송 특성 개선의 효과를 현저히 하게 되어, 보다 고주파이고 보다 대형인 애플리케이션으로의 특성 확보에 기여할 수 있다.

이상, 첨부도를 참조하면서, 본 발명의 실시의 형태를 설명했지만, 본 발명의 기술적 범위는, 전술한 실시의 형태에 좌우되지 않는다. 당업자라면, 특허 청구의 범위에 기재된 기술적 사상의 범주 내에 있어서 각종의 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있는 것은 분명하고, 그들에 대해서도 당연하게 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다.

1 : 기판
2 : 동 클래드 적층판
3 : 수지 기재
5 : 선로
7 : 동박
9 : 돌기
11 : 기재

Claims (9)

1. 고주파 전기 신호의 전송용의 동박으로서,
   표면에 복수의 돌기를 갖고,
   표피 깊이 d(㎛)＝10⁶×√(1/(σ·μ·π·f))(단, σ: 도전율 (S/m), μ: 투자율 (H/m), f: 상기 고주파 전기 신호에 포함되는 주파수(Hz))로 한 경우에 있어서,
   f≥5GHz이고,
   상기 돌기의 높이를 h(㎛), 당해 돌기의 h/2의 높이 위치에 있어서의 폭을 w(㎛)로 했을 때에,
   h/d≥1이 되는 상기 돌기의, 5㎛ 길이당의 평균 개수가 1개 이상이고, 또한,
   h/d≥1이 되는 상기 돌기 중 80％ 이상의 상기 돌기가, w≥0.1㎛이고, 또한, w/d＜-0.1h/d+1.4를 만족하는 것을 특징으로 하는 동박.
2. 고주파 전기 신호의 전송용의 동박으로서,
   표면에 복수의 돌기를 갖고,
   표피 깊이 d(㎛)＝10⁶×√(1/(σ·μ·π·f))(단, σ: 도전율 (S/m), μ: 투자율 (H/m), f: 상기 고주파 전기 신호에 포함되는 주파수(Hz))로 한 경우에 있어서,
   f≥5GHz이고,
   상기 돌기의 높이를 h(㎛), 당해 돌기의 h/2의 높이 위치에 있어서의 폭을 w(㎛)로 했을 때에,
   h/d≥2가 되는 상기 돌기의, 5㎛ 길이당의 평균 개수가 1개 이상이고, 또한,
   h/d≥2가 되는 상기 돌기 중 80％ 이상의 상기 돌기가, w≥0.1㎛이고, 또한, w/d＜－0.1h/d＋1.4를 만족하는 것을 특징으로 하는 동박.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   h가 0.4㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 동박.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   w가 0.2㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 동박.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 고주파 전기 신호에 포함되는 주파수 f가 20GHz 이상인 것을 특징으로 하는 동박.
6. 삭제
7. 제1항 또는 제2항 기재된 동박과, 수지 기재가 적층 접착되어 있고,
   상기 수지 기재는, 유전율이 4 이하이고, 유전정접 tanδ가 0.006 이하인 것을 특징으로 하는 동 클래드 적층판.
8. 제7항에 있어서,
   상기 수지 기재는, 액정 폴리머, 불소 수지, 폴리에테르이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리페닐렌에테르, 폴리사이클로올레핀, 비스말레이미드 수지, 저유전율 폴리이미드 중 어느 하나, 또는 이들 혼합 수지로 이루어지는 것인 것을 특징으로 하는 동 클래드 적층판.
9. 제7항 기재된 동 클래드 적층판에 대하여, 상기 동박이 패턴 가공되어 선로가 형성되고 있고,
   상기 선로는, 고주파 전기 신호의 주파수 f로 규정되는 파장에 대하여, 10 실효 파장 이상의 길이인 것을 특징으로 하는 기판.

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