TW201640964A - 高頻訊號傳送電路形成用表面處理銅箔、高頻訊號傳送印刷電路板製造用覆銅層積板及高頻訊號傳送印刷電路板 - Google Patents

高頻訊號傳送電路形成用表面處理銅箔、高頻訊號傳送印刷電路板製造用覆銅層積板及高頻訊號傳送印刷電路板 Download PDF

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Abstract

本發明係以提供具備可形成高頻訊號傳送時不會顯現粗化處理層的表皮效果，可得按照設計的訊號傳輸速度的電路的粗化處理層的表面處理銅箔為目標。為達成此目標，使用一種高頻訊號傳送電路形成用表面處理銅箔等，其特徵在於：其係在銅箔的表面上具備粗化處理層的表面處理銅箔，該粗化處理層係由含有氧化銅及氧化亞銅的銅複合化合物所組成的針狀或板狀的細微凹凸所構成，且該銅層以剖面觀察該銅箔時的平均結晶粒徑為2.5μm以上。

Description

高頻訊號傳送電路形成用表面處理銅箔、高頻訊號傳送印刷電路板製造用覆銅層積板及高頻訊號傳送印刷電路板
本申請案係關於高頻訊號傳送電路形成用表面處理銅箔、使用該表面處理銅箔而得之高頻訊號傳送印刷電路板製造用覆銅層積板及印刷電路板。
先前，為提升電腦、行動通訊終端機、其他的電子機器的數據處理速度．通訊速度，可沒有壓力地處理大容量數據，要求數據處理速度．通訊速度需高速化。在為因應此要求的印刷電路板的領域，致力於儘可能降低高頻訊號的傳送損失。
然後，該傳送損失的一個原因的導體損失，當傳送訊號的頻率越高，傳送訊號流於電路表面的表皮效果更顯著，電氣訊號的傳送訊號所流過的剖面積減少使阻抗變高而發生訊號的延遲，而有無法得到按照設計的演算速度，或成為引起因訊號衝擊效應而出錯的主要原因。
為解決如此的問題，專利文獻1(日本國專利申請特開2011-138980號公報)，作為表面附近的電阻小，使用於作為高頻電路導體時，可使傳送損失變小的高頻電路銅箔，揭示「一種高頻銅箔，其特徵在於：其係將電解銅箔的至少一面粗 化處理的高頻銅箔，使該高頻銅箔與樹脂基材，以該粗化處理面接於樹脂基材層地層積成形作成覆銅層積板，藉由半蝕刻將該高頻銅箔作成以重量換算厚度為3μm厚的銅層時，該銅層的電阻率為2.2×10-8Ωm以下，以2.0×10-8Ωm以下為佳」。
該專利文獻1所揭示的高頻銅箔的粗化處理，只要是可使粗化處理後的銅箔的電阻率為2.2×10-8Ωm以下的方法，並無特別限制，可推定是在電解銅箔表面形成由銅所構成的粗化層。
但是，即使如專利文獻1所揭示高頻銅箔，控制銅箔的電阻率，當訊號的頻率在10GHz以上，特別在15GHz以上，則表皮效果變得顯著，而因粗化處理面的存在所造成的傳送損失會變大。
另一方面，銅箔的粗化處理面，是在提昇黏合銅箔與絕緣樹脂基材時的密著性所不可或缺的，故難以從銅箔省略粗化處理。
因此，在市場上，期望儘可能不使粗化處理面的表皮效果顯現，而可形成按照設計的訊號傳輸速度的電路的表面處理銅箔。
因此，本發明者們專心研究的結果，想到具備以下所示粗化處理層的表面處理銅箔，可達成上述課題。以下，說明關於本案申請的銅箔。
高頻訊號傳送電路形成用表面處理銅箔：關於本申請案的高頻訊號傳送電路形成用表面處理銅箔，其係在銅箔 的表面上具有粗化處理層的表面處理銅箔，其特徵在於：該粗化處理層係由含有氧化銅及氧化亞銅的銅複合化合物所組成的針狀或板狀的細微凹凸所構成，且以剖面觀察該銅箔時的平均結晶粒徑為2.5μm以上。
高頻訊號傳送印刷電路板製造用覆銅層積板：關於本申請案的高頻訊號傳送印刷電路板製造用覆銅層積板，其係層積包含粗化處理層及銅層的表面處理銅箔的覆銅層積板，其特徵在於：該表面處理銅箔的粗化處理層係由含有氧化銅及氧化亞銅的銅複合化合物所組成的針狀或板狀的細微凹凸所構成，且以剖面觀察該銅箔時的平均結晶粒徑為2.5μm以上。
高頻訊號傳送印刷電路板：關於本申請案的高頻訊號傳送印刷電路板，其係具備包含粗化處理層及銅層的高頻訊號傳送電路的印刷電路板，其特徵在於：該高頻訊號傳送電路，係由粗化處理層係由含有氧化銅及亞氧化銅的銅複合化合物所組成的針狀或板狀的細微凹凸所構成，且該銅層以剖面觀察該銅箔時的平均結晶粒徑為2.5μm以上。
關於本申請案的高頻訊號傳送電路形成用表面處理銅箔，構成粗化處理層的針狀或板狀的細微凹凸，係以不使電通過的非導體成分的「氧化銅及亞氧化銅」所構成。因此，關於本申請案的高頻信號傳送電路形成用表面處理銅箔的粗化處理層，不會傳播電氣訊號，而僅發揮提升與絕緣樹脂基材的密著性的作用。又，構成關於本申請案的高頻訊號傳送電路 形成用表面處理銅箔的銅箔，具備平均結晶粒徑為2.5μm以上的結晶組織，故與通常的銅箔相比係電阻非常低的良導體。
然後，使用關於本申請案的高頻訊號傳送印刷電路板製造用覆銅層積板而得的高頻訊號傳送印刷電路板所具備的電路，即使傳送訊號係頻率很高而顯現表皮效果的水準，由於構成粗化處理層的針狀或板狀的細微凹凸係非導體，故不會傳播表皮效果的訊號電流。結果，訊號電流，將在平均結晶粒徑2.5μm以上的低電阻的銅層傳播，可得按照設計的訊號傳輸速度。
第1圖係表示構成關於本申請案的銅箔的粗化處理層的細微凹凸的剖面的掃描式電子顯微鏡觀察像。
第2圖係表示使用單條特性阻抗設計為50Ω的微帶線的傳送損失與訊號頻率的關係圖。
第3圖係表示使用將2條特性阻抗設計為50Ω的單微帶線並列配置，將差動設計為100Ω的微帶線的傳送損失與訊號頻率的關係圖。
以下，說明關於本申請案的「高頻訊號傳送電路形成用表面處理銅箔的形態」、「高頻訊號傳送印刷電路板製造覆銅層積板的形態」及「高頻訊號傳送印刷電路板的形態」。
1.關於高頻訊號傳送電路形成用表面處理銅箔的形態
本申請案的高頻訊號傳送電路形成用表面處理銅箔，其特徵在於：其係在銅箔的表面上具備粗化處理層的表面處理銅箔，該粗化處理層係由含有氧化銅及氧化亞銅的銅複合化合物所組成的針狀或板狀的細微凹凸所構成，且以剖面觀察該銅箔時的平均結晶粒徑為2.5μm以上。該「高頻訊號傳送電路形成用表面處理銅箔」係可良好的使用於訊號的頻率在1GHz以上，以5GHz以上為佳、進一步以10GHz以上為佳、以15GHz以上更佳頻帶使用的印刷電路板等的用途。
先前，為提升銅箔與絕緣樹脂基材的密著性，在銅箔表面進行「細微銅粒的附著」、「藉由蝕刻形成凹凸」等的粗化處理。但是，將該先前的施以粗化處理的銅箔，用於形成高頻訊號傳送電路，則由於設在銅箔表面的粗化處理層係導體，而會因表皮效果發生高頻訊號的傳送損失。對此，關於本申請案的高頻訊號傳送電路形成用表面處理銅箔，構成粗化處理層的針狀或板狀的細微凹凸，係以不導電的非導體成分的「氧化銅及氧化亞銅」所構成。因此，高頻訊號並不會流到銅箔的粗化處理層的針狀或板狀的細微凹凸，而高頻訊號僅在銅層傳播，故可得與不具備粗化處理層的無粗化銅箔同樣的高頻特性。然後，關於本申請案的高頻訊號傳送電路形成用表面處理銅箔的情形，由於傳播高頻訊號的銅層，具備平均結晶粒徑達2.5μm以上的低電阻的結晶組織，故可得良好的高頻特性。
以下，依序說明構成該高頻訊號傳送電路形成用表面處理銅箔的「銅箔」、「粗化處理層」。
銅箔：使用以剖面觀察該銅箔時的平均結晶粒徑 為2.5μm以上者作為銅箔。平均結晶粒徑在2.5μm以上，則結晶晶界少，且各結晶粒的粒內變形也少，而具備極佳的低電阻。再者，關於本申請案的高頻訊號傳送電路形成用表面處理銅箔，雖在對覆銅層積板層積的階段、對印刷電路板的加工階段會受到各種熱負荷，只要至少在成為最終產品的印刷電路板時構成電路的銅層的結晶組織的平均結晶粒徑在2.5μm以上即可。
然後，使用關於本申請案的高頻訊號傳送電路形成用表面處理銅箔，假定使用於微帶線、帶狀線用途時，銅箔所含有的雜質濃度，以100ppm以下為佳。在此所謂雜質，係S、N、C、Cl，以其總含量作為雜質濃度。該雜質濃度超過100ppm，則容易在導電率及平均結晶粒徑產生離散。又，銅箔的銅純度，以99.8質量%以上為佳。銅箔的銅純度為99.8質量以上，則可確實具備良好的導電性能。
又，考慮上述微帶線、或帶狀線用途，則分別與絕緣樹脂基材密著側的面的表面粗(Ra)、光澤度(Gs60°)以如下範圍為佳。特別是在帶狀線用途時，為使絕緣樹脂基材與使用表面處理銅箔形成的電路的兩面密著，故該電路兩面的表面特性會對高頻傳送特性造成影響，故銅箔的兩面以如下範圍為佳。銅箔的表面粗糙度，以表面粗糙度(Ra)為0.3μm以下，以0.2μm以下更佳。然後，為使絕緣樹脂基材密著的銅箔表面的光澤度(Gs60°)，以40以上為佳，以100以上更佳。滿足該等特性，則銅箔表面，成為凹凸少、彎曲少且滑順的表面，而可抑制傳送損失。
以上所述銅箔，係例如，將銅濃度為50g/L~120g/L，自由硫酸濃度為60g/L~250g/L的硫酸酸性銅溶液使用活性炭處理，以溶液溫度20℃~70℃、電流密度40A/dm2~100A/dm2的條件電解而得。再者，只要滿足銅箔的平均結晶粒徑為2.5μm以上的條件，以電解銅箔、附有載體的銅箔、壓延銅箔均無妨。然後，關於銅箔的厚度，亦無特別限定。
粗化處理層：構成關於本申請案的高頻訊號傳送電路形成用表面處理銅箔的粗化處理層的「由含有氧化銅及氧化亞銅的銅複合化合物組成的針狀或板狀的細微凹凸」，可對使用於高頻基板的低介電常數、低介電正接的絕緣樹脂基材發揮使之密著性良好的錨定效果。但是，與先前的粗化處理的表面處理銅箔不同，在關於本申請案的高頻訊號傳送電路形成用表面處理銅箔的粗化處理層，並不會流高頻訊號。因此，使用關於本申請案的銅箔，則關於高頻訊號的傳送損失，顯示與沒有具有粗化處理層的無粗化銅箔同等的高頻特性。即，對於導電特性優良的銅箔，具備在此所述由「由含有氧化銅及氧化亞銅的銅複合化合物組成的針狀或板狀的細微凹凸」所構成的粗化處理層的表面處理銅箔，可成為適於作為高頻訊號傳送電路形成材料。再者，關於本申請案的高頻訊號傳送電路形成用表面處理銅箔，只要在「銅箔的至少與絕緣樹脂基材密著側」具備粗化處理層即可，亦可係於銅箔的兩面具備粗化處理層的兩面粗化處理銅箔。
接著，敘述關於構成該粗化處理層的細微凹凸的 「含有氧化銅及氧化亞銅的銅複合化合物」。以「含有氧化銅及氧化亞銅的銅複合化合物」，係由於有包含氧化銅及氧化亞銅以外的雜質成分之情形。然後，該粗化處理層，由第1圖所示關於本申請案的高頻訊號傳送電路形成用表面處理銅箔的剖面觀察，明顯可知具有可觀察到細線狀的針狀或板狀的銅複合化合物所構成的細微凹凸。
然後，此時「由含有氧化銅及氧化亞銅的銅複合化合物所組成的針狀或板狀的細微凹凸」，最大長度以500nm以下為佳，以400nm以下更佳，進一步以300nm以下為佳。如此的最大長度為500nm以下的「由含有氧化銅及氧化亞銅的銅複合化合物所組成的針狀或板狀的細微凹凸」，可發揮細微的奈米錨定效果，可得高頻訊號傳送電路形成用表面處理銅箔與絕緣樹脂基材的良好的密著性，且可形成具備與使用無粗化銅箔時同等良好的電路形狀的細間距電路。又，「由含有氧化銅及氧化亞銅的銅複合化合物所組成的針狀或板狀的細微凹凸」的最大長度越小，由銅箔表面長長的突出的凸狀部變得不存在，即使其他的物體與該粗化處理層的表面接觸，亦不容易折斷，而成為耐擦傷性高的粗化處理層。因此，不容易由關於本申請案的高頻訊號傳送電路形成用表面處理銅箔的粗化處理層發生掉粉，不容易在表面的細微凹凸發生損傷。
在此所述「最大長度」，由第1圖可知，在該高頻訊號傳送電路形成用表面處理銅箔的剖面，測定由可觀察到線狀的銅箔表面側的基端到尖端的長度的時候的最大值。該「最大長度」越短，可對銅箔的表面賦予更細微的凹凸構造，且可 維持粗化處理前的銅箔表面形狀，故可抑制粗化處理前的銅箔的表面粗糙度的變動。
再者，關於本申請案的高頻訊號傳送電路形成用表面處理銅箔的「由含有氧化銅及氧化亞銅的銅複合化合物所組成的針狀或板狀的細微凹凸」，在X射線光電子能譜分析法(X-ray Photoelectron Spectroscopy；以下稱為「XPS」。)，以Cu(I)及Cu(II)的各波峰面積的合計面積為100%時，Cu(I)波峰所佔有的面積比例以50%以上為佳。
首先，敘述以XPS分析「由含有氧化銅及氧化亞銅的銅複合化合物所組成的針狀或板狀的細微凹凸」的構成元素的方法。以XPS分析粗化處理層的構成元素，則可分離檢測出Cu(I)及Cu(II)的各波峰。惟，將Cu(I)及Cu(II)的各波峰檢測時，有在大的Cu(I)波峰的肩部分，重疊觀測到Cu(0)波峰的情形。如此重疊觀測到Cu(0)波峰時，將包含該肩的部分視為Cu(I)波峰。即，在本申請案中，使用XPS分析該細微凹凸的構成元素，係將檢測對應Cu 2p3/2的結合能會出現在932.4eV的Cu(I)，及出現在934.3eV的Cu(II)的光電子而得的各波峰做波形分離而得，由各成分的波峰面積特定Cu(I)波峰所佔有的面積比例。在本申請案，XPS分析裝置，係使用Ulvac Phi株式會社製Quantum2000(光束條件：40W，直徑200μm)，分析軟體使用「MultiPack ver.6.1A」進行狀態．半定量用窄區測定。
如上所得的Cu(I)波峰，可認為係來自構成氧化亞銅(Cu2O)的1價銅。然後，Cu(II)的波峰，可認為係來自構成 氧化銅(CuO)的2價銅。再者，Cu(0)波峰，可認為係來自構成金屬銅的0價銅。因此，Cu(I)波峰所佔有的面積比例在50%以下時，在該細微凹凸的氧化亞銅所佔有的比例較氧化銅所佔有的比例少。氧化銅相較於氧化亞銅，對蝕刻液等的酸的溶解性較高。因此，Cu(I)波峰所佔有的面積比例未滿50%時，將該高頻訊號傳送電路形成用表面處理銅箔的粗化處理層側黏合於絕緣樹脂基材，藉由蝕刻法進行電路形成時，粗化處理層容易溶解於蝕刻液，而有降低電路與絕緣樹脂基材間的密著性之情形。由此觀點，以XPS分析該細微凹凸的構成元素時，Cu(I)波峰所佔有的面積比例以70%以上為佳，以80%以上更佳。Cu(I)波峰所佔有的面積比例越高，對蝕刻液等的耐酸溶解性較氧化銅高的氧化亞銅的成分比會變高。因此，可提升粗化處理層對蝕刻液的耐酸溶解性，減低蝕刻液在電路形成時的插入，可與絕緣樹脂基材作密著性良好的電路形成。另一方面，Cu(I)的波峰所佔有的面積比例的上限值，並無特別限定，但以99%以下。因為Cu(I)的波峰所佔有的面積比例越低，將高頻訊號傳送電路形成用表面處理銅箔的粗化處理面側黏合於絕緣樹脂基材時，有提升兩者的密著性的趨勢。因此，為得良好的密著性，Cu(I)的波峰所佔有的面積比例以98%以下為佳，以95%以下更佳。再者，Cu(I)的波峰所佔有的面積比例，係以Cu(I)/{Cu(I)+Cu(II)}×100(%)的算式算出。
以上所述關於本申請案的粗化處理層，作為一例，可以如下的濕式法形成。首先，藉由以使用溶液的濕式法對銅箔施以表面氧化處理，於銅箔表面形成含有氧化銅的銅化 合物。之後，藉由將該該銅化合物還原處理，使氧化銅的一部分轉換成氧化亞銅，在銅箔的表面形成含有由氧化銅及氧化亞銅的銅複合化合物所組成的「針狀或板狀的細微凹凸」。在此，本申請案所述「細微凹凸」本身，係在將銅箔的表面以濕式法氧化處理的階段，藉由含有氧化銅的銅化合物所形成。然後，將該銅化合物還原處理時，大致維持由銅化合物所形成的細微凹凸的形狀，氧化銅的一部分被轉換成氧化亞銅，而「含有氧化銅及氧化亞銅的銅複合化合物」成為「細微凹凸」。藉由如此地在銅箔表面以濕式法進行適當的氧化處理之後，進行還原處理，可形成上述的「細微凹凸」。再者，亦可在「含有氧化銅及氧化亞銅的銅複合化合物」含有少量的金屬銅。
然後，藉由上述濕式法設粗化處理層，使用氫氧化鈉溶液等的鹼性溶液為佳。藉由鹼性溶液，氧化銅箔的表面，可在銅箔的表面形成由含有針狀或板狀的氧化銅的銅化合物所組成的細微凹凸。但是，以單純組成的鹼性溶液對銅箔表面進行氧化處理，則由於該細微凹凸會過度成長，為適當的控制銅箔表面的氧化，使用含有氧化抑制劑的鹼性溶液為佳。
如此的氧化抑制劑，可使用胺基系銅矽烷偶合劑的N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三乙氧基矽烷、3-三乙氧基矽基-N-(1,3-二甲基亞丁基)丙基胺、N-苯基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷等。該等胺基系銅矽烷偶合劑，均可溶於鹼性溶液，而在鹼性溶液中穩定，故可吸附於銅箔表面，而發揮可精度良好的控制銅箔表面氧化的 效果。結果，可抑制氧化銅的針狀結晶的過度成長，可形成具備最大長度為500nm以下的細微凹凸的粗化處理層。
如以上，使用包含胺基系銅矽烷偶合劑的鹼性溶液，設於銅箔表面的細微凹凸，之後，即使進行還原處理，亦可大致維持其形狀。結果，可穩定的得到具備由包含氧化銅及氧化亞銅的銅複合化合物所組成的最大長度為500nm以下的針狀或板狀的細微凹凸的粗化處理層。再者，在還原處理，可藉由調整還原劑的濃度、溶液的pH、溶液的溫度等，適宜調整構成粗化處理層的細微凹凸的構成元素以XPS定性分析時所得Cu(I)的波峰對Cu(I)的波峰面積與Cu(II)的波峰面積的合計面積所佔有的面積比例。又，以XPS分析以上述方法形成的粗化處理層的細微凹凸的構成元素，則有檢測出「-COOH」的存在之情形。
如上所述，銅箔表面的氧化處理及還原處理，可藉由使用處理溶液的濕式法進行。因此，由於可藉由將銅箔浸漬於處理溶液中等的方法，在銅箔的兩面簡易地形成上述粗化處理層，故可容易地得到適於形成多層印刷電路板的內層電路的兩面粗化處理銅箔。
其他的表面處理：關於本申請案的高頻訊號傳送電路形成用表面處理銅箔之情形，只要不損及粗化處理層的特性，可施以任何表面處理均無妨。例如，藉由在上述粗化處理層的表面，設銅矽烷偶合劑處理層，可改善印刷電路板在加工時的耐吸濕惡化特性。該銅矽烷偶合劑處理層，使用烯烴官能性矽烷、環氧官能性矽烷、乙烯官能性矽烷、丙烯官能性矽烷、 胺基官能性矽烷、及胇基官能性矽烷的任一作為銅矽烷偶合劑形成為佳。該等銅矽烷偶合劑，係以通式R-Si(OR')n表示(在此，R：以胺基或乙烯基等代表的有機官能基；OR'：以甲氧基或乙氧基等代表的水解基；n：2或3。)。
具體地表示可使用的銅矽烷偶合劑，則以與使用於印刷電路板的預浸處理的玻璃纖維布同樣的偶合劑為中心，係乙烯三甲氧基矽烷、乙烯基苯基三甲氧基矽烷、γ-甲基丙烯醯氧丙基三甲氧基矽烷、γ-縮水甘油基丙基三甲氧基矽烷、4-縮水甘油基丁基三甲氧基矽烷、γ-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-β(胺基乙基)-γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-3-(4-(3-胺基丙氧基)甲氧基)丙基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、咪唑矽烷、三嗪矽烷、3-丙烯醯氧丙基甲氧基矽烷、γ-胇基丙基三甲氧基矽烷。
在此列舉的銅矽烷偶合劑，即使用於與銅箔的絕緣樹脂基材密著側的表面，亦不會對之後的蝕刻步驟及成為印刷電路板之後的特性造成不良影響。在該銅矽烷偶合劑之中，使用哪一種，可按照絕緣樹脂基材的種類、銅箔的使用方法等，適宜選擇。然後，關於銅矽烷偶合劑處理層的形成方法，並無特別限定，可使用浸漬法、噴頭環法、噴霧法等，只要可最均勻地使粗化處理層與銅矽烷偶合劑處理液接觸、吸附的方法即可。
2.高頻訊號傳送印刷電路板製造用覆銅層積板的形態
關於本申請案的高頻訊號傳送印刷電路板製造用覆銅層 積板，其特徵在於：其係層積包含粗化處理層及銅層的表面處理銅箔的覆銅層積板，該表面處理銅箔，係由粗化處理層由含有氧化銅及氧化亞銅的銅複合化合物所組成的針狀或板狀的細微凹凸所構成，且該銅層以剖面觀察該銅箔時的平均結晶粒徑為2.5μm以上。在此使用的表面處理銅箔，係指上述高頻訊號傳送電路形成用表面處理銅箔的意思，係層積該高頻訊號傳送電路形成用表面處理銅箔與絕緣樹脂基材而得者。然後，關於本申請案的高頻訊號傳送印刷電路板製造覆銅層積板，由於層積的表面處理銅箔的粗化處理層存在有非導體成分的「由含有氧化銅及氧化亞銅的銅複合化合物所組成的針狀或板狀的細微凹凸」，故可邊與絕緣樹脂基材確保良好的密著性，且由於高頻訊號不會流到銅箔的粗化處理層的針狀或板狀的細微凹凸，故可得與使用無粗化銅箔同樣的降低表皮效果的效果。然後，使用關於本申請案的高頻訊號傳送印刷電路板製造用覆銅層積板所形成的高頻訊號傳送電路時，由於銅層具備2.5μm以上的平均結晶粒徑的低電阻結晶組織，故顯示優良的高頻特性。再者，關於此時的絕緣樹脂基材，並無特別限定，可使用任何硬基板用絕緣樹脂基材、軟性基板用樹脂基材等的可使用於製造印刷電路板者。又，關於層積方法，亦可使用壓製成形法、連續層壓法、澆鑄法等的任何方法。
3.高頻訊號傳送印刷電路板的形態
關於本申請案的高頻訊號傳送印刷電路板，是粗化處理層及銅層具有言行高頻訊號傳送電路的印刷電路板，該高頻訊號傳送電路，由由粗化處理層含有氧化銅及亞氧化銅的銅複合化 合物組成的針狀或板狀的細微凹凸組成，並且該銅層以在剖面中觀察的時候的平均結晶粒徑是2.5μm以上為特徵。在此所述「高頻訊號傳送印刷電路板」，係使用上述「高頻訊號傳送印刷電路板製造用覆銅層積板」，經由蝕刻加工等的印刷電路板製程而得者。關於該本申請案的高頻訊號傳送印刷電路板所具備的高頻訊號傳送電路，由於粗化處理層，具備非導體成分的「由含有氧化銅及亞氧化銅的銅複合化合物所組成的針狀或板狀的細微凹凸」，故即使傳播會顯現表皮效果的水準的頻率的訊號，電流並不會流過粗化處理層，而會流過平均結晶粒徑為2.5μm以上的低電阻的銅層的內部而可減少傳送損失。
<實施例>
銅箔：在實施例，使用將表面以#2000的研磨紙進行研磨的鈦板電極作為陰極，在陽極使用DSA，調製銅濃度80g/L、自由硫酸濃度調整為150g/L的硫酸酸性銅電解液，對1公升該硫酸酸性銅電解液，使大約3.0g的活性炭接觸20秒左右做活性炭處理之後，以液溫50℃、電流密度100A/dm2的條件電解，製造厚度18μm的電解銅箔。在第1表的表面粗糙度的「電極面」係指接於電解銅箔的陰極的面，所謂「析出面」係指銅析出側的面。將該電解銅箔的表面粗糙度(Ra)、光澤度、雜質濃度、銅純度的結果示於第1表。以下，敘述關於評估方法。
[關於銅箔的評估方法]
光澤度：使用日本電色工業株式會社製的光澤計PG-1M型，遵照光澤度的測定方法的JIS Z 8741-1997測定。
表面粗糙度(Ra)：使用小坂研究所製的觸針式表面粗糙度計SE3500(觸針曲率半徑：2μm)，遵照JIS B0601測定。
銅箔中的微量元素分析：碳及硫的含量，係使用堀場製造所製EMIA-920V碳．硫分析裝置分析。然後，氮的含量，係使用堀場製造所製EMGA-620氧．氮分析裝置分析。又，銅箔中的氯含量，係藉由氯化銀比色法，使用日立先端科技公司製U-3310分光光度計分析。
銅純度分析：遵照JIS H1101進行。
粗化處理層的形成：將上述電解銅箔，浸漬於硫酸濃度5質量%的硫酸系溶液1分鐘之後，進行水洗。然後，將該結束酸洗處理的電解銅箔，浸漬於氫氧化鈉水溶液，進行鹼脫脂處理，進行水洗。
對結束上述預處理的電解銅箔的電極面，施以氧化處理。在氧化處理，係將該電解銅箔，浸漬於液溫70℃、pH12、含有亞氯酸濃度150g/L、N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷濃度10g/L的氫氧化鈉溶液2分鐘，在電解銅箔的表面上形成由銅化合物組成的細微凹凸。此時的銅化合物的主要成分係氧化銅。
接著，對結束氧化處理的電解銅箔，進行還原處理。在還原處理，係將結束氧化處理的電解銅箔，浸漬於使用碳酸鈉與氫氧化鈉調整為pH=12的二甲基胺硼烷濃度20g/L的水溶液(室溫)中1分鐘，進行還原處理，之後，水洗、乾燥。藉由該等步驟，藉由在電解銅箔的表面上將上述氧化銅的一部分還原成氧化亞銅，形成由「含有氧化銅及氧化亞銅的銅複合 化合物」所組成的最大長度為500nm的細微凹凸的粗化處理層。
銅矽烷偶合劑處理：完成還原處理，則水洗後，將銅矽烷偶合劑處理液(以去離子水作為溶劑，以5g/L的濃度含有γ-縮水甘油基丙基三甲氧基矽烷的水溶液)，以噴頭環法吹附在上述粗化處理後的電解銅箔的粗化處理面，進行銅矽烷偶合劑的吸附。然後，結束銅矽烷偶合劑的吸附，則使用電熱器，以氣氛溫度為120℃的氣氛，使表面的水分蒸發，促進該粗化處理面的-OH基與銅矽烷偶合劑的縮合反應，於粗化處理層的表面得到具備銅矽烷偶合劑處理層的本申請案的高頻訊號傳送電路形成用表面處理銅箔。
粗化處理面的定性分析結果：使用XPS，定性分析該粗化處理面，則可明確地確認「氧化銅」、「氧化亞銅」的存在，Cu(I)的波峰對Cu(I)的波峰面積與Cu(II)的波峰面積的合計面積所佔有的面積比例為95%。
高頻特性測定用基板的製作：使用該高頻訊號傳送電路形成用表面處理銅箔，與高頻用的預浸料(Panasonic製MEGTRON6)，使該高頻訊號傳送電路形成用表面處理銅箔的銅矽烷偶合劑處理面，與該預浸料物抵接，使用真空壓製機，以溫度190℃、壓製時間120分鐘的條件層積，得到絕緣厚度0.2mm的覆銅層積板。之後，對該覆銅層積板施以蝕刻加工，得到形成有特性阻抗，以單線為50Ω、差動為100Ω的微帶線的印刷電路板的高頻特性測定基板。設於該高頻特性測定基板上的高頻訊號傳送電路，銅層的平均結晶粒徑為3.09μm。平 均結晶粒徑的測定，係如下進行。將銅箔剖面，使用台精精密股份有限公司製的聚焦離子束加工觀察裝置(SIM2050)加工，以EBSD(Electron Backscatter Diffraction：電子背向散色繞射)法分析結晶方位，檢測結晶晶界，將以該結晶晶界包圍的區域定義為結晶粒，以與該區域的面積相同的面積的圓的直徑作為各結晶粒的結晶粒徑。然後，所謂平均結晶粒徑，係指存在於既定測定視野內的各結晶粒的結晶粒徑的平均值。
高頻特性的測定：使用安捷倫公司製的向量網路分析儀VNAE5071C，測定上述高頻特性測定基板到頻率20GHz的傳送損失。結果，以可與後述比較例對比，顯示於第2圖及第3圖。
<比較例>
於比較例，取代實施例所使用的電解銅箔，使用包含銅濃度80g/L、自由硫酸濃度250g/L、氯濃度1.1ppm、明膠2ppm的硫酸酸性銅電解液，以液溫50℃、電流密度60A/dm2的條件電解，製造厚度18μm的銅箔。其他，以與實施例同樣地得到高頻特性測定基板。
然後，形成在該比較例1所得高頻特性測定基板的高頻訊號傳送電路，銅層的平均結晶粒徑為0.73μm。又，將高頻特性的測定結果示於第2圖及第3圖。
[實施例與比較例的對比]
以下，將實施例與比較例的對比結果，為使使用的銅箔的差異及平均結晶粒徑的差異明確地示於第1表。
[第1表]
第2圖係表示特性阻抗設計為50Ω的單條微帶線的傳送損失與訊號頻率的關係。然後，該第2圖的上段，係表示頻率0GHz~20GHz的範圍，下層係放大表示頻率15GHz~20GHz的範圍。在該第2圖，在頻率0GHz~20GHz的全域，與比較例相比實施例的傳送損失較少，特別是在頻率15GHz~20GHz的範圍，可知實施例的傳送損失較少。
第3圖係表示使用2條特性阻抗為50Ω的單條微帶線，並列配置，將差動設計為100Ω的微帶線的傳送損失與傳送頻率的關係。然後，該第3圖的上段係表示頻率0GHz~20GHz的範圍，下層係放大表示頻率15GHz~20GHz的範圍了。在該第3圖，在頻率0GHz~20GHz的全域，由7GHz附近實施例的傳送損失明顯開始變少，在頻率15GHz~20GHz的範圍，與比較例相比，可理解實施例的傳送損失顯著地變少。然後，該頻率越高，與比較例相比，可確認與實施例的傳送損失的差距有擴大的趨勢。
【產業上的可利用性】
關於本申請案的高頻訊號傳送電路形成用表面處理銅箔，係構成粗化處理層的針狀或板狀的細微凹凸，係以不 導電的非導體成分的「氧化銅及氧化亞銅」構成，具備平均結晶粒徑達2.5μm以上的低電阻的結晶組織。因此，關於本申請案的高頻訊號傳送電路形成用表面處理銅箔的粗化處理層，並不會傳播電氣訊號，發揮提升與絕緣樹脂基材的密著性的作用，可提供品質良好的高頻訊號傳送印刷電路板製造用覆銅層積板。然後，使用如此的高頻訊號傳送印刷電路板製造用覆銅層積板所得的高頻訊號傳送印刷電路板所具備的電路，即使傳送訊號的頻率高到顯現表皮效果的水準，由於構成粗化處理層的銅複合化合物係非導體，故表皮效果的訊號電流不會流過粗化處理層，而訊號電流僅流於電路內部的平均結晶粒徑為2.5μm以上的低電阻的銅層，故可得到按照設計的訊號傳輸速度。

Claims (7)

  1. 一種高頻訊號傳送電路形成用表面處理銅箔，其係在銅箔的表面上具備粗化處理層的表面處理銅箔，其特徵在於：該粗化處理層係由含有氧化銅及氧化亞銅的銅複合化合物所組成的針狀或板狀的細微凹凸所構成，且以剖面觀察該銅箔時的平均結晶粒徑為2.5μm以上。
  2. 如專利申請範圍第1項所述的高頻訊號傳送電路形成用表面處理銅箔，其中設置上述銅箔的粗化處理層的表面，Ra≦0.3μm。
  3. 如專利申請範圍第1項所述的高頻訊號傳送電路形成用表面處理銅箔，其中構成上述粗化處理層的針狀或板狀的細微凹凸，最大長度為500nm以下。
  4. 如專利申請範圍第1項所述的高頻訊號傳送電路形成用表面處理銅箔，其中含有上述氧化銅及氧化亞銅的銅複合化合物，在XPS分析，以Cu(I)及Cu(II)的各波峰面積的合計面積為100%時，Cu(I)的波峰所佔有的面積比例為50%以上。
  5. 如專利申請範圍第1項所述的高頻訊號傳送電路形成用表面處理銅箔，其中上述銅箔的銅純度為99.8質量%以上。
  6. 一種高頻訊號傳送印刷電路板製造用覆銅層積板，其係層積包含粗化處理層及銅層的表面處理銅箔的覆銅層積板，其特徵在於：該表面處理銅箔的粗化處理層係由含有氧化銅及氧化亞銅 的銅複合化合物所組成的針狀或板狀的細微凹凸所構成，且以剖面觀察該銅箔時的平均結晶粒徑為2.5μm以上。
  7. 一種高頻訊號傳送印刷電路板，其係具備包含粗化處理層及銅層的高頻訊號傳送電路的印刷電路板，其特徵在於：該高頻訊號傳送電路，係由粗化處理層係由含有氧化銅及亞氧化銅的銅複合化合物所組成的針狀或板狀的細微凹凸所構成，且該銅層以剖面觀察該銅箔時的平均結晶粒徑為2.5μm以上。
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