WO2001056342A1 - Feuille de cuivre traitee en surface et procede de preparation de cette feuille et stratifie a revetement de cuivre utilisant cette feuille - Google Patents

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WO2001056342A1
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copper
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Masakazu Mitsuhashi
Takashi Kataoka
Naotomi Takahashi
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Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a surface-treated copper foil subjected to a heat-proof treatment, a method for producing the surface-treated copper foil, and a copper-clad laminate using the surface-treated copper foil.
  • surface-treated copper foil has been used as a basic material in the manufacture of printed wiring boards widely used in the fields of the electric and electronic industries.
  • an electrolytic copper foil is laminated with a polymer insulating substrate such as a glass epoxy substrate, a phenol substrate, or a polyimide by hot press molding to form a copper-clad laminate, which is used for manufacturing a printed wiring board.
  • a surface-treated copper foil in which a zinc-copper-tin ternary alloy plating layer and a chromate layer are formed as a protective layer is used to produce a printed wiring board.
  • hydrochloric acid resistance is based on the fact that the printed wiring board on which the copper foil circuit is formed is immersed in a predetermined concentration of hydrochloric acid solution for a certain period of time, and how much the hydrochloric acid solution enters the interface between the laminated copper foil and the substrate. In order to quantitatively evaluate whether erosion occurs, the peel strength of each copper foil circuit before and after immersion in hydrochloric acid is measured, and the deterioration rate of the peel strength is converted to an evaluation value. is there.
  • the hydrochloric acid resistance of this copper foil for printed wiring boards generally requires better quality as the circuit width used for the printed wiring board becomes finer.
  • the rate of deterioration of hydrochloric acid resistance becomes a large value
  • the solution easily enters the interface between the copper foil and the substrate of the printed wiring board, and easily erodes the bonding interface between the copper foil and the substrate.
  • Is exposed to various acidic solutions during the manufacturing process of printed wiring boards increasing the risk of copper circuit peeling It means that.
  • the trend of light and thin electronic and electrical devices has been increasing, and the demand for smaller and thinner printed circuit boards to be housed in them has been increasing, and the width of the copper foil circuits to be formed has also become smaller. Has become.
  • a 0.2-mm-wide copper foil circuit shows a degradation rate of more than 10%.
  • a value of 20% or more may occur.
  • the quality of a fine pitch copper foil cannot be assured by a test method using a conventional 1 mm wide copper foil circuit.
  • the silane coupling agent in the state of a copper-clad laminate, the silane coupling agent is formed between the barrier layer formed on the surface of the copper foil as a metal and the various substrates as an organic material. This is where the pulling agent will be located.
  • Japanese Patent Publication No. 60-15654 and Japanese Patent Publication No. 2-1994 also form a zinc or zinc alloy layer on the surface of copper foil and apply a chrome coating on the surface of the zinc or zinc alloy layer.
  • a copper foil is disclosed in which a monolayer is formed and a silane coupling layer is formed on the chromate layer. Judging by considering the entire specification, in this application, a characteristic feature is that a drying treatment is performed after a chromate layer is formed, and then a silane coupling agent treatment is performed.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view of a surface-treated copper foil.
  • FIG. 2 shows the transition of the peel strength of the copper foil after heating for a predetermined time.
  • 3 and 4 show schematic cross-sectional views of a surface treatment machine used for producing a surface-treated copper foil.
  • the inventors of the present invention have conducted intensive studies and as a result, have found that the effect of the silane coupling agent used for the copper foil having the zinc-copper-tin tin ternary alloy protective layer and the electrolytic chromate protective layer has been demonstrated.
  • Surface-treated copper that minimizes the deterioration over time of the quality by drawing it out to the maximum, and stabilizes the rate of deterioration of hydrochloric acid resistance of a 0.2 mm wide copper foil circuit to a value of 10% or less.
  • the aim was to supply copper foil, which has excellent moisture resistance and heat resistance, and at the same time has good total balance. This surface-treated copper foil is considered to be able to impart good hydrochloric acid resistance and moisture resistance at the same time.
  • Claim 1 is a surface-treated copper foil obtained by subjecting a surface of the copper foil to a roughening treatment and a protection treatment, wherein the protection treatment is performed by plating a ternary alloy of zinc-copper-tin on the copper foil surface.
  • Claim 2 relates to a surface-treated copper foil obtained by subjecting a surface of a copper foil to a roughening treatment and an anti-rust treatment, wherein the roughening treatment precipitates fine copper particles on the surface of the copper foil, The coating is performed to prevent the copper particles from falling off, and further, ultra-fine copper particles are deposited and attached.
  • the water-proofing treatment is performed by coating a ternary alloy plating layer of zinc-copper-tin on the copper foil surface.
  • FIG. 1 (a) shows a schematic cross-sectional structure of the surface-treated copper foil according to claim 1.
  • Fine copper grains are formed on the surface of bulk copper under the condition of crushing, and covered to prevent the fine copper grains from falling off.
  • the covering feature here is to deposit copper under uniform plating conditions.
  • the schematic cross-sectional structure of the surface-treated copper foil according to claim 2 shown in FIG. 1 (b) has a fine electrode on the surface treatment copper foil according to claim 1. Fine copper particles (sometimes referred to by those skilled in the art as "whiskers") are attached. Arsenic-containing copper plating is generally used for forming the ultrafine copper grains.
  • FIG. 1 the illustration of the protection layer and the silane coupling agent adsorption layer is omitted.
  • the surface-treated copper foil according to claim 2 when ultra-fine copper grains are formed as a roughening treatment, fine irregularities are imparted as a surface shape, and the adhesiveness to a substrate which is an organic material is provided. Can be further increased. Therefore, it is possible to ensure the adhesion to the substrate having the surface-treated copper foil or more.
  • a method for producing the surface-treated copper foil according to claim 1 it is preferable to employ the production method according to claims 5 and 6.
  • a roughened surface is formed on the surface of the copper foil, subjected to anti-corrosion treatment, a silane coupling agent is adsorbed on the roughened surface, and dried.
  • the anti-reflection treatment is carried out by performing ternary alloy plating of zinc, copper, and tin, and then performing electrolytic chroming, and after electrolytic chroming.
  • the copper foil surface is dried, the silane coupling agent is adsorbed, and the electrodeposited copper foil is dried for 2 to 6 seconds in a high-temperature atmosphere where the temperature of the copper foil itself ranges from 105 to 180 ° C. By doing so, a surface-treated copper foil is obtained.
  • the surface treatment according to claim 6, wherein the method for producing a copper foil comprises forming a roughened surface on the surface of the copper foil, subjecting the surface to a roughening treatment, and adsorbing a silane coupling agent on the roughened surface.
  • the prevention treatment is performed by performing ternary alloy plating of zinc-copper-tin, followed by electrolytic chromate plating.
  • the silane-capping agent is adsorbed without drying the plated surface, and then in a high-temperature atmosphere where the temperature of the electrolytic copper foil itself is in the range of 110 ° C to 200T: 2 to 6 seconds. By maintaining and drying, a surface-treated copper foil is obtained.
  • the difference between the method for producing a surface-treated copper foil according to claim 5 and claim 6 is that the surface of the copper foil after the end of the electrolytic chromating performed as a protection treatment is dried to provide a silane coupling agent.
  • the data will be explained below while showing data.
  • the quality of the surface-treated copper foil obtained by the latter ⁇ manufacturing method of adsorbing and drying a silane coupling agent without drying '' is better in terms of hydrochloric acid resistance. It is stable.
  • the method for producing the surface-treated copper foil described in claim 2 it is desirable to employ the production methods described in claim 7 and claim 8.
  • a roughened surface is formed on the surface of the copper foil, a water-proof treatment is performed, a silane coupling agent is adsorbed on the roughened surface, and the electrolytic copper is dried.
  • the roughened surface is formed by depositing fine copper particles on the surface of the copper foil, covering the copper foil to prevent falling of the fine copper particles, and depositing and attaching ultra-fine copper particles
  • the anti-reflection treatment is performed by zinc-copper-tin tin ternary alloy plating, followed by electrolytic chromate plating.After the electrolytic chromate plating, the copper foil surface is dried and the silane coupling agent is absorbed.
  • the electrodeposited copper foil is dried in a high-temperature atmosphere in which the temperature of the electrodeposited copper foil itself is in a range of 105 ° C. to 180 ° C. for 2 to 6 seconds to obtain a surface-treated copper foil.
  • the manufacturing method of Claim 8 forms the roughening process surface on the surface of copper foil, In the surface treatment method for electrolytic copper foil, which is subjected to a water-proof treatment, adsorbs a silane coupling agent on the roughened surface, and dries, the roughened surface is formed by fine copper particles on the surface of the copper foil.
  • Precipitation is carried out to prevent the fine copper particles from falling off, and ultra-fine copper particles are deposited and adhered.
  • the tertiary alloy plating of zinc-copper-tin is carried out for anti-corrosion treatment, followed by electrolytic chromate plating.
  • the silane coupling agent is adsorbed without drying the surface subjected to the electrolytic plating, and then the temperature of the electrolytic copper foil itself falls within a range of 110 to 200. It is intended to obtain a surface-treated copper foil by drying in a high temperature atmosphere for 2 to 6 seconds.
  • the difference between the method for producing a surface-treated copper foil according to claim 7 and claim 8 is that the copper foil surface after the electrolytic chromate plating performed as a protection treatment is dried to adsorb the silane coupling agent.
  • This is similar to the relationship between claims 5 and 6 in that there is a difference between performing the treatment or performing the adsorption treatment without drying.
  • the fundamental difference from claims 5 and 6 is that the formation of the roughened surface in claims 5 and 6 involves the step of attaching and forming fine copper grains.
  • the method for producing a surface-treated copper foil according to claim 7 or claim 8 the method further comprises: depositing and depositing ultrafine copper particles after the completion of the covering step. The point is that the process exists.
  • the surface-treated copper foil according to the present invention is characterized in that a copper electrolytic solution is flowed between a drum-shaped rotating cathode and a lead-based anode arranged along the shape of the rotating cathode, and the electrolytic solution is electrolyzed.
  • a copper thin film is formed on the surface, and a roughening treatment, an anti-corrosion treatment, and a silane coupling agent treatment are performed as surface treatments using a bulk copper layer (foil) obtained by stripping the copper thin film.
  • the bulk copper layer is made of copper From the ingot, it is also possible to obtain a so-called rolled copper foil which is formed into a foil shape by a rolling method. Above and below, this bulk copper layer (foil) may be simply referred to as “copper foil”, and may be used differently to make the description more understandable.
  • the surface treatment process will be described step by step. In order to obtain the surface-treated copper foil according to the present invention, an apparatus generally called a surface treatment machine is used.
  • the rolled bulk copper foil is unwound from one direction, and the bulk copper foil is finely ground on a surface of a continuously arranged pickling bath and a bulk copper layer as a surface treatment step with an appropriate water washing bath.
  • the surface roughening treatment tank for forming copper particles After passing through each of the surface roughening treatment tank for forming copper particles, the ternary alloy protection treatment tank, the electrolytic chromate protection treatment tank, and the drying treatment part, it becomes a surface-treated copper foil.
  • the unwound bulk copper foil continuously passes through each tank and process while meandering in the surface treatment machine.
  • the equipment used is a batch method in which the individual steps are separated.
  • the pickling tank is a process to perform the so-called pickling treatment of bulk copper foil.
  • the purpose is to remove fat and oil components from the carrier foil completely and to remove the surface oxidation film when using metal foil. What to do.
  • the bulk copper foil is cleaned, and uniform electrodeposition and the like in the following steps are ensured.
  • Various solutions such as a hydrochloric acid-based solution, a sulfuric acid-based solution, and a sulfuric acid / hydrogen peroxide-based solution can be used in this pickling treatment, and there is no particular limitation. It is sufficient to adjust the solution concentration, solution temperature, etc. according to the characteristics of the production line.
  • the bulk copper foil that has passed through the washing tank enters a process of depositing and attaching fine copper particles on the bulk copper foil.
  • the copper electrolytic solution used here is not particularly limited. However, since fine copper particles must be precipitated, the electrolysis conditions here are limited. Key condition is adopted. Therefore, the concentration of the solution used in the step of depositing and depositing fine copper particles is generally lower than the concentration of the solution used for forming the bulk copper foil so as to make it easier to create the condition of the dislocation. These conditions are not particularly limited, but are determined in consideration of the characteristics of the production line.
  • the concentration should be 5 to 203 copper, 50 to 200 g / sulfuric acid, and other additives ( ⁇ -naphthoquinoline, dextrin, dikaline, thiourea, etc.) ), a liquid temperature 1 5-40, and so forth to a current density of 1 0 ⁇ 50 AZdm 2.
  • the plating step for preventing the fine copper particles from falling off in order to prevent the fine copper particles deposited and attached from falling, the copper is uniformly deposited so as to cover the fine copper particles under smooth plating conditions. It is a process. Therefore, a copper electrolyte having a higher concentration than that used to precipitate fine copper particles is used.
  • the smoothing conditions are not particularly limited, and are determined in consideration of the characteristics of the production line. For example, if a copper sulfate-based solvent solution, the concentration of copper 50-808 Bruno 1, 50 sulfuric acid: 1 50 gZ and liquid temperature 40-50, in such a condition of current density. 10 to 50 AZ dm 2 is there.
  • a copper sulfate-based solvent solution the concentration of copper 50-808 Bruno 1, 50 sulfuric acid: 1 50 gZ and liquid temperature 40-50, in such a condition of current density. 10 to 50 AZ dm 2 is there.
  • formation of ultrafine copper grains is performed.
  • a copper electrolyte containing arsenic is used.
  • An example of electrolysis conditions in such a case is a copper sulfate solution with a concentration of 10 g / l copper, 100 g / l sulfuric acid, 1.5 gZ arsenic, a liquid temperature of 38 ° C, and a current density of 30 AZdm. 2 and so on.
  • arsenic is used for the formation of fine copper particles in the present invention as described above, but as described in claim 9, a copper electrolyte solution to which 9-1 phenylacridine is added instead of arsenic is used. I decided that.
  • 9-Fenryl acridine plays a role similar to that of arsenic in the field of copper electrolysis, enabling the sizing effect of fine copper particles deposited and uniform electrodeposition It is assumed that.
  • the copper electrolyte used to form ultra-fine copper particles with the addition of 1-phenylacridine has a concentration of 5 to 10 copper and 100 to 120 g of sulfuric acid 9-phenylacridine 50 to 300 mg / Liquid temperature 30 to 40: Current density 20 to 40 A / dm 2 is within the range where extremely stable electrolytic operation can be performed.
  • the following water-proof treatment tank is a step for preventing the surface of the electrolytic copper foil layer from being oxidized and corroded so as not to hinder the production process of the copper-clad laminate and the printed wiring board.
  • the anti-corrosion treatment according to the present invention is performed by using a combination of zinc, copper, and tin ternary alloy composition and an electrolytic chromatometry.
  • a pyrophosphoric acid-based plating bath or the like can be used.
  • the solution constituting these baths has excellent long-term stability and current stability.
  • the concentration is zinc 20 ⁇ 20 g / 1, copper 1 ⁇ 15 and tin 0.5 ⁇ 3 gZl, potassium pyrophosphate 70 ⁇ 350 g, liquid temperature 30 ⁇ 60 :, pH 9 ⁇ It adopts the conditions of 10, current density of 3 to 8 AZdm 2 , and electrolysis time of 5 to 15 seconds.
  • the composition of the zinc-copper-tin tin ternary alloy plating layer is, as described in claim 3, the alloy composition of the ternary alloy plating zinc: 20 to 66.9. % By weight, 30 to 78% by weight of copper, and 0.1 to 2% by weight of tin.
  • a silane coupling agent is adsorbed to the zinc-copper-tin ternary alloy plating in this composition range, and drying under the drying conditions described below is most effective for improving the hydrochloric acid resistance. This is because we could determine.
  • the ternary alloy plating of zinc-copper-tin in this range is a range in which the plating can be most stably plated on the copper foil surface, and is an ideal range in consideration of the product yield. . After ternary alloy plating of zinc-copper-tin, it is washed with water to form an electrolytic chromate layer. The electrolysis conditions at this time are not particularly limited.
  • an electrolytic chromate layer is formed, and after washing with water, the silane coupling agent is immediately adsorbed without drying the surface of the bulk copper foil. It does.
  • the method of adsorbing the silane coupling agent at this time is not particularly limited, such as an immersion method, a showering method, and a spray method. According to the process design, any method that can bring the copper foil and the solution containing the silane coupling agent into contact and adsorb it most uniformly may be used.
  • silane coupling agent it is possible to selectively use any one of an olefin-functional silane, an epoxy-functional silane, an acrylic-functional silane, an amino-functional silane, and a mercapto-functional silane. it can. It is important that the silane coupling agents listed here do not adversely affect the subsequent etching process and the characteristics of the printed wiring board even when used for the bonding surface of the copper foil to the substrate. Become. More specifically, vinyl trimethoxysilane, vinyl phenyl trimethoxy lan, methacryloxy propyl trimethoxy silane, aglycidoxy propyl trime, mainly the same coupling agents used for glass cloth of pre-preda for printed wiring boards.
  • 3 (aminoethyl) Mouth-bil trimethoxysilane, N-3_ (4- (3-aminopropoxy) butoxy) propyl-13-aminopropyltrimethoxysilane, imidazole silane, triazine silane, amercaptoprovir trimethoxysilane, etc. can be used. It is.
  • These silane coupling agents are used by dissolving 0.3 to 15 g / l in water as a solvent at room temperature.
  • the silane coupling agent forms a film by condensing and bonding with OH groups on the copper foil's heat-resistant treatment layer. Even if an unnecessarily thick solution is used, the effect is significantly increased. There is nothing. Therefore, it should originally be determined according to the processing speed of the process. However, if the amount is less than 0.3 g Zl, the adsorption rate of the silane coupling agent is low, which is not suitable for general commercial profitability, and the adsorption becomes uneven. In addition, even if the concentration exceeds 15 g Z 1, the adsorption speed does not increase particularly, and the performance quality such as salt-acid resistance is not particularly improved, which is uneconomical.
  • the final drying not only removes water but also promotes the condensation reaction between the adsorbed silane coupling agent and the OH groups on the surface of the protection layer, and completely removes the water resulting from the condensation. Must be allowed to evaporate.
  • the drying temperature a temperature at which the functional group of the silane coupling agent that bonds to the resin constituting the base material when bonded to the base material is destroyed or decomposed cannot be used. If the functional groups involved in the adhesion of the silane coupling agent to the base resin are destroyed or decomposed, the adhesion between the copper foil and the base material is impaired, and the effect of the adsorption of the silane coupling agent is maximized. Is no longer possible.
  • copper foil is a metal material.
  • the silane coupling agent has a higher heat conduction rate than organic materials such as glass materials and plastics, which are generally used, the silane coupling agent adsorbed on the surface layer is also dried. It is extremely susceptible to the effects of ambient temperature and radiant heat from heat sources. Therefore, when the temperature of the copper foil itself becomes higher than the wind temperature blown on the copper foil in a very short time, as in the case of the blast method, special care must be taken to dry the copper foil. Conditions must be set. Conventionally, drying was performed only in consideration of the ambient temperature or the blast temperature in the drying furnace.
  • the purpose of controlling the temperature of the foil itself was consistently, and the inside of the heating furnace was 2 to Drying that passes in the range of 6 seconds is desirable. Therefore, there is no particular limitation on the drying method, whether using an electric heater or the blast method.
  • the only requirement is that the temperature of the foil itself can be controlled within a predetermined range.
  • the reason why the drying time and the drying temperature have a certain width as in the present invention is that the production speed of the surface-treated copper foil is different, or the temperature rising speed of the copper foil itself depends on the thickness of the copper foil. This is due to slight differences, and within this range, the actual operating conditions according to the product type will be determined.
  • the drying temperature after the electrolytic chromate treatment depends on whether the bulk copper foil is dried and treated with a silane coupling agent, or the bulk copper foil is treated with a silane coupling agent without drying.
  • the difference is that the silane force formed on the roughened surface side of the copper foil
  • the functional group on the side that adheres to the substrate of the coupling agent layer does not break or decompose, and the silane force on the copper foil surface.
  • the temperature range in which the fixing of the coupling agent can be sufficiently performed is different between the two. That is, when the bulk copper foil is once dried, treated with a silane coupling agent and then dried again, as in the manufacturing method described in claims 5 and 7, the high-temperature atmosphere in the drying step is used.
  • Used mesh foil The sales foil according to claim 1, wherein the surface-treated copper foil is manufactured by the manufacturing method described in claim 5 (no ultra-fine copper particles are formed, and the silane coupling agent is used once after drying). processing).
  • Peeling strength measured after floating for 20 seconds in solder bath at 246 after soldering and then at room temperature.
  • the Hata circuit was immersed in boiling K ion-exchanged water (pure water) for 2 hours, pulled up, dried, and immediately measured for peeling strength. What percentage was degraded from the normal peeling strength? Calculated.
  • Copper foil for use A copper foil having a K content according to claim 1 and a surface-treated copper foil manufactured by the manufacturing method according to claim 6 (ffi No fine granules are formed and the silane coupling agent is not dried) processing).
  • Peel strength measured after floating for 20 seconds in solder bath at 246 after soldering, and then at room temperature.
  • the width circuit is immersed in boiling ion-exchanged water (pure water) for 2 hours, pulled up, dried, and immediately measured for peeling strength to calculate the% deterioration from the normal peeling strength. What you did.
  • the width circuit was immersed in boiling ion-exchanged water (pure water) for 2 hours, pulled up, dried, and immediately measured for peeling strength. The percentage of deterioration from the normal peeling strength was determined. What was calculated.
  • the width circuit was cleaned in boiling ion-exchanged water (pure water) at 2 o'clock, pulled up, dried, and immediately measured for peeling strength to determine the percentage of deterioration from the normal peeling strength. What was calculated.
  • [Degradation rate of hydrochloric acid resistance] ([peeling strength in normal state]-[peeling strength after hydrochloric acid treatment]) / [peeling strength in normal state].
  • the UL test used for evaluation here is a test defined in the United States Und writers Laboratories I NC., which is a standard that defines safety standards for printed wiring boards possessed by an insurance mechanism and is UL 79
  • a comparison of the heat resistance of the brass plating foil, which is said to have the highest heat resistance at the present stage, and the surface-treated copper foil according to the present invention is shown in FIG.
  • the measurement is performed using a 1 cm wide copper foil circuit.
  • the circuit with a width of 1 cm was selected because the narrower the circuit width, the more easily the measured values are affected by the penetration of the etching solution into the interface between the substrate and the copper foil due to the resistance to hydrochloric acid. This is because it is easy to make a difference, and it is difficult to grasp only the heat resistance. Also, the smaller the circuit, the more easily the gas generated by the decomposition of the resin due to high-temperature heating is released, making it more difficult to grasp the tendency of the adhesive strength to decrease. As can be seen from Fig. 2, the method of decreasing the peeling strength from the start of heating to the 10th day of the end of heating is different.
  • the brass foil used for comparison showed a gradual decrease curve and the peeling strength decreased, whereas when the surface-treated copper foil according to the present invention was used, However, the degree of decrease in the peeling strength by 2 days after the start of heating is small, and the peeling strength decreases in a gentle decreasing curve from the third day. In any case, both copper foils meet the UL standard requirements. Comparing the measured force itself, the peel strength after 10 days of heating is higher than that of brass foil. For this reason, the surface-treated copper foil according to the present invention ensures extremely good hydrochloric acid resistance and moisture resistance, and is provided with heat resistance more than that of brass foil, which is said to be the most excellent in heat resistance. It becomes clear that there is.
  • the surface-treated copper foil according to the present invention is manufactured, and the copper foil manufactured by the above-described method, even when stored in a high-temperature imperial atmosphere when forming a copper-clad laminate, is extremely low.
  • the copper-clad laminate using the surface-treated copper foil according to any one of claims 1 to 4 has a high quality. The stability is greatly improved, and high reliability can be secured in the etching process.
  • the term “copper-clad laminate” as used herein includes the concept of all the layer configurations of a single-sided board, a double-sided board, and a multilayer board, and the material of the base material is not limited to a rigid-type board. This includes all flexible substrates including special substrates such as COB, and eight-substrate substrates.
  • Example 1 the surface treatment of the Balta copper foil 2 was performed using the surface treatment machine 3.
  • the bulk copper foil 2 was used in a rolled state.
  • the surface treatment machine 3 used here is shown in FIG. 3 and is of a type that runs meandering in the unwound bulk copper foil double-strength surface treatment machine 3.
  • the bulk copper foil 2 used was used for producing grade 3 printed copper foil for a printed wiring board having a nominal thickness of 35 m.
  • the manufacturing conditions and the like will be described according to the order in which the various tanks are continuously arranged.
  • the unwound electrolytic copper foil 2 first enters the pickling tank 4.
  • the interior of the pickling tank 4 is filled with a diluted sulfuric acid solution with a concentration of 150 g Z 1 and a liquid temperature of 30.
  • the immersion time is set to 30 seconds, and the oil and fat components attached to the bulk copper foil 2 are removed.
  • the surface oxide film was removed and cleaned.
  • the bulk copper foil 2 that has exited the pickling tank 4 enters the roughening step 6 in order to form fine copper particles 5 on the surface of the bulk copper foil 2.
  • the treatment performed in the roughening treatment step 6 includes a step 6A for depositing and attaching the fine copper particles 5 on one surface of the bulk copper foil 2 and a covering step 6B for preventing the fine copper particles 5 from falling off. It was configured.
  • the bulk copper foil 2 itself was polarized into a force sword, and the anode electrode 7 was appropriately arranged in the step of electrolytic treatment. For example, roughened both sides of bulk copper foil 2 When producing a double-sided copper foil, the anode electrode 7 is arranged on both sides of the bulk copper foil 2.
  • a copper sulfate solution having a concentration of 100 gZ 1 sulfuric acid, 18 gZ 1 copper, a liquid temperature of 25, and a current density of 1 g 0 electrolytically 1 0 seconds Yakemetsuki conditions a ZDM 2.
  • the flat anode electrode 7 was arranged in parallel to the surface of the bulk copper foil 2 on which the fine copper particles 5 were formed, as shown in FIG.
  • the covering step 6 B for preventing the fine copper particles 5 from falling off in the copper sulfate solution, a concentration of 150 gZ 1 sulfuric acid, 65 gZ 1 copper, a liquid temperature of 45 ° C, and a current density of 15 AZd m electrolysis 2 0 seconds 2 smooth plated conditions, to form a cover plated layer 8.
  • the flat anode electrode 7 was arranged in parallel to the surface of the bulk copper foil 2 on which the fine copper particles 5 were adhered as shown in FIG. Basically, a stainless steel plate is used for the anode electrode 7.
  • the protection treatment was performed by ternary alloy plating of zinc-copper-tin as a protection element.
  • the anode electrode 8 is arranged, and the zinc concentration balance in the ternary alloy protection treatment tank 9 is adjusted to zinc pyrophosphate, copper pyrophosphate, and stannous pyrophosphate for adjustment. It was used and maintained.
  • electrolysis conditions is used pyrophosphate bath, 1 5 gZ l zinc, l O gZ l copper, 3 also cities to maintain the concentration of gZ 1 tin, at a liquid temperature of 40, the current density 1 5 AZdm 2, The electrolysis time was 8 seconds.
  • a chromate layer is formed by electrolysis on the zinc protection layer formed in the ternary alloy prevention treatment tank 9.
  • the electrolysis conditions at this time were chromic acid 5. OgZ, pH 11.5, liquid temperature 35 ° C, current density 8 A / dm 2 , and electrolysis time 5 seconds.
  • the anode electrode 7 was arranged so as to be parallel to the copper foil surface as shown in FIG.
  • the solution composition at this time was such that ion-exchanged water was used as a solvent, and adadaricidoxypropyl trimethoxysilane was added to a concentration of 5 g1. Then, an adsorption treatment was performed by spraying the solution onto the copper foil surface by showering.
  • the silane coupling agent treatment is completed, the electrolytic copper foil 2 is finally heated in a drying process section 12 by adjusting the ambient temperature by an electric heater 13 so that the foil temperature becomes 140 ° C. After passing through the inside for 4 seconds, water was blown off, the condensation reaction of the silane coupling agent was promoted, and the finished surface-treated copper foil 1 was wound into a roll.
  • the traveling speed of the electrolytic copper foil in the above steps was 2.0 mZmin, and a washing tank 14 capable of washing for about 15 seconds for about 15 seconds was provided between the steps of each tank as needed. This prevents the solution from being brought into the pretreatment process.
  • a double-sided copper-clad laminate is manufactured using two 150-mm-thick FR-4 pre-preders as base materials, and the surface-treated copper foil 1 is bonded to the base material.
  • the peel strength at the interface was measured. The number of measurement points was 7, and the results are shown in Table 5.
  • the peel strength after 10 days of the UL test is 0.5 kg Z cm.
  • Example 2 In this example, the surface treatment of the bulk copper foil 2 was performed using the surface treatment machine 3.
  • the bulk copper foil 2 was used in a rolled state.
  • the surface treatment machine 3 used here is shown in FIG. 4 and is of a type that runs meandering in the unwound bulk copper foil two-strength surface treatment machine 3.
  • the bulk copper foil 2 used was used for producing an electrolytic copper foil for a printed wiring board with a nominal thickness of 35 m and a ladder 3.
  • the flow of the surface treatment step of the second embodiment is basically the same as that of the first embodiment.
  • the difference is that the roughening process 6 is divided into three stages.
  • the method includes a step 6A of forming and attaching the fine copper particles 4, a covering step 6B, and a step 6C of forming and attaching the ultrafine copper particles 15. Therefore, a step 6 for attaching and forming the ultrafine copper particles 15 is provided between the covering step 6B of the first embodiment and the ternary alloy protection tank 8.
  • the conditions used in the step 6C for attaching and forming the ultrafine copper particles 15 are copper sulfate solution having a concentration of 10 g of copper 1, 100 g of sulfuric acid, and a concentration of 10 g of 9-phenylacridine 140 mg / 1, the liquid temperature was 38 ° C, and the current density was 30 AZdm 2 .
  • Other conditions in each tank and process are the same as in Example 1.
  • two double-sided copper-clad laminates are manufactured using two 150-4 / im thick FR-4 pre-preppers, and bonding the surface-treated copper foil 1 to the substrate
  • the peel strength at the interface was measured. The number of measurement points was 7, and the results are shown in Table 5 together with the results of Example 1.
  • the peel strength of the surface-treated copper foil manufactured here after 10 days in the UL test was 0.6 kgZcm. Table 5
  • the width circuit was immersed for 2 hours in boiled ion-exchanged water (pure water), pulled up, dried, and immediately measured for peel strength. What percentage deteriorated from the normal peel strength? »What was issued.
  • the copper foil circuit formed by using the surface-treated copper foil 14 obtained in Example 1 and Example 2 has a salt-resistance even when the circuit is 0.2 mm wide. Both the acid deterioration rate and the moisture resistance deterioration rate can achieve values of 10% or less. In particular, the deterioration rate of hydrochloric acid resistance was 5% or less, which is an extremely good result. In addition, products of several 10 lots or more were manufactured in the same manner as in Examples 1 and 2, and the variation in hydrochloric acid resistance and moisture resistance was examined. The specified data is obtained. Copper foil having such a level of quality stability is not found in conventional copper foil for printed wiring boards, and it is possible to dramatically improve the quality of printed wiring boards. The invention's effect
  • the surface-treated copper foil according to the present invention it is possible to dramatically improve the adhesion stability of the copper wiring circuit portion of the printed wiring board to the base material in the etching step, and to provide a method for processing a printed wiring board. It is considered that the range of choices can be expanded and the process control becomes very easy. In addition, because of its excellent heat resistance, it is commercialized, and it is possible to sufficiently secure the safety of the product incorporated as a printed wiring board.
  • the method for producing a surface-treated copper foil according to the present invention the ability of the silane coupling agent adsorbed and fixed to the surface of the copper foil is maximized, so that hydrochloric acid resistance, moisture resistance and heat resistance are improved. It is possible to supply excellent surface-treated copper foil.

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Description

明 細 書 表面処理銅箔及びその表面処理銅箔の製造方法並びにその表面処理銅箔を用い た銅張積層板 技 術 分 野
本発明は、 防鲭処理を施した表面処理銅箔、 その表面処理銅箔の製造方法及び この表面処理銅箔を用いた銅張積層板に関する。 技 術 背 景
従来より、 表面処理銅箔は、 広く電気、 電子産業の分野で用いられるプリント 配線板製造の基礎材料として用いられてきた。 一般に、 電解銅箔はガラスーェポ キシ基材、 フエノール基材、 ポリイミ ド等の高分子絶縁基材と熱間プレス成形に て張り合わされ銅張積層板とし、 プリン卜配線板製造に用いられる。 特開平 4— 3 1 8 9 9 7に見られるように、 亜鉛一銅—錫の 3元合金メッキ層 とクロメート層とを防鑌層として形成した表面処理銅箔は、 プリント配線板を製 造した際の耐熱特性 (通称、 U L特性)、 及び耐薬品性 (特に、 耐塩酸性) に優 れたプリント配線板用銅箔として知られてきた。 中でも、 耐塩酸性の評価は、 銅 箔回路を形成したプリント配線板を、所定の濃度の塩酸溶液中に一定時間浸漬し、 張り合わされた銅箔と基材との界面にどのくらい塩酸溶液が進入し浸食するかを 定量評価するため、 塩酸浸漬前と塩酸浸漬後との銅箔回路のそれぞれの引き剥が し強さを測定し、その引き剥がし強さの劣化率を換算し評価値とするものである。 このプリント配線板用銅箔の耐塩酸性は、 一般にプリン卜配線板に用いられる 回路幅が微細となるほど、 良好な品質が求められる。 即ち、 耐塩酸性劣化率が大 きな値となるとプリント配線板の銅箔と基材との界面に溶液が進入しやすく、 銅 箔と基材との接合界面を浸食しやすいことになり、 これは、 プリント配線板の製 造工程で様々の酸性溶液に晒される結果、 銅箔回路が剥離する危険性が高くなる ことを意味するものである。 近年の電子、 電気機器の軽薄短小化の流れの中では、 その内部に納められるプ リント配線板にも軽薄短小化の要求が行われ、 形成する銅箔回路の幅もより微細 化するものになっている。 従って、 より良好な耐塩酸性がプリント配線板材料で ある銅箔には求められ続けてきた。 上述の文献で開示された銅箔を、 本件発明者等が試験的に製造し、 1 mm幅の 銅箔回路を持って耐塩酸性試験を行ってみたが、 確かに開示された内容と同様の 結果が得られている。 ただ、 これらの出願がなされた時点において、 耐塩酸性の 評価は、 1 mm幅の銅箔回路を持って行われるのが一般的であり、 当該明細書中 に明確な記載が無く、 はっきりとしたことは分からないが、 1 mm幅回路で評価 したものと推測している。 また、 以下に述べる公開公報等に見られるように、 基 材と張り合わせる銅箔面をシランカップリング剤処理することで耐塩酸性を向上 させる手法も試みられてきた。 しかしながら、 前述した公報に開示され試験的に製造した銅箔を用いて、 0 . 2 mm幅銅箔回路を形成し、 耐塩酸性試験を行ってみると殆ど 1 5 %以上の劣化 率となることが判明した。 最近の銅箔の耐塩酸性試験では、 0 . 2 mm幅程度の 銅箔回路を用いての評価でなければ、 近年の銅箔回路の微細化に伴う製品の品質 安定性を確保し得ないと言われてきた。 例えば、 1 mm幅銅箔回路を用いて測定 した耐塩酸性劣化率が 3 . 0 %程度のものであっても、 0 . 2 mm幅銅箔回路と すると 1 0 %を越える劣化率を示したり、 場合によっては、 2 0 %以上の値を示 す場合が生ずる場合もある。 即ち、 従来の 1 mm幅銅箔回路を用いる様な試験方 法では、 ファインピッチ用銅箔としての品質保証は、 出来ないことになるのであ る。 一方、 シランカップリング剤に関しては、 銅張積層板となった状態では、 金属 である銅箔の表面に形成した防鲭層と有機材である各種基材との間にシラン力ッ プリング剤が位置することになるものである。 ところ力 銅箔に関するシラン力 ップリング剤の使用方法等に関する研究は十分に行われてこなかった。従来より、 いくつかのシランカップリング剤を用いた銅箔に関する出願も見受けられる。 例えば、 特公昭 6 0— 1 5 6 5 4号、 特公平 2— 1 9 9 9 4号にも、 銅箔表面 に亜鉛又は亜鉛合金層を形成し、 当該亜鉛又は亜鉛合金層の表面にクロメ一卜層 を形成し、 そのクロメー卜層の上にシラン力ップリング層を形成した銅箔が開示 されている。 明細書の全体を参酌して判断するに、 この出願において、 特徴的な ことは、 クロメー卜層を形成した後に乾燥処理を行い、 その後シランカップリン グ剤処理を行うというものである。 ところ力 本件発明者等は、 ここに開示され た方法で試験的に銅箔を作成しても、 その銅箔は安定して期待通りの性能は示さ ず、 ある特定の要因をコントロールしなければ、 銅箔としての性能品質、 特に耐 塩酸性及び耐吸湿性にバラツキが大きくなることに気づいた。 また、 特公平 2— 1 7 9 5 0号には、 シランカップリング剤で処理した銅箔を 用いて耐塩酸性の改良が可能なことが記載されている。 ところが、 耐湿性に関し ては特に触れられていない。 近年の、 プリント配線板の形成回路の微細化、 プリ ント配線板の多層化、 半導体パッケージの分野で、 耐湿性に劣る銅張積層板を用 いた多層プリン卜配線板の層間剥離現象であるデラミネーション、 半導体パッケ 一ジのプレツジャークッカー特性に問題が生じることが明らかにされ、 大きな問 題となっている。 以上のことから、 銅箔の 3元合金層とその表面のクロメート層とからなる防鯖 層の上に、 シランカップリング剤層が形成されることを考えれば、 シランカップ リング剤と防鲭層との組み合わせ方、 シランカップリング剤の吸着処理する際の 防鑌層の表面状態、 及び乾燥条件等を考慮して、 用いたシランカップリング剤の 効果を最大限に引き出すための研究がなされていなかつたものと考えられた。 図面の簡単な説明 図 1は、 表面処理銅箔の模式断面図を示している。 図 2には、 所定時間加熱し た後の銅箔の引き剥がし強度の推移を示している。 図 3及び図 4には、 表面処理 銅箔の製造に用いる表面処理機の概略の模式断面図を示している。 発明の概要
そこで、 本発明に係る発明者等は鋭意研究の結果、 亜鉛一銅一錫の 3元合金防 鲭層と電解クロメ一ト防鲭層とを有する銅箔に用いるシラン力ップリング剤の効 果を最大限に引き出すことにより、 品質の経時的劣化を最小限に止め、 0 . 2 m m幅銅箔回路の耐塩酸性劣化率が安定して 1 0 %以下の値とすることのできる表 面処理銅箔であって、 同時に耐湿性及び耐熱性に優れたトータルバランスに良い 銅箔の供給を目指したのである。 この表面処理銅箔は、 同時に良好な耐塩酸性及 び耐湿性をも付与出来るようにすることを考慮している。 そのためには、 銅箔の 力ップリング剤処理する前の防鲭層の状態が最も重要であり、 加えてシラン力ッ プリング剤による処理のタイミング及びその後の乾燥条件を考慮することが重要 であることが判明し、 本件発明者等は以下の発明を行うに到ったのである。 請求項 1には、 銅箔の表面に対する粗化処理と防鲭処理とを行った表面処理銅 箔であって、 当該防鲭処理は、 銅箔表面に亜鉛一銅一錫の 3元合金メッキ層を形 成し、 当該 3元合金メッキ層の表面に電解クロメート層を形成し、 当該電解クロ メート層の上にシランカツプリング剤吸着層を形成し、 電解銅箔自体の温度を 1 0 5 °C〜 2 0 0 °Cの範囲とし 2〜6秒間乾燥させることにより得られるプリント 配線板用の表面処理銅箔としている。 そして、 請求項 2には銅箔の表面に粗化処理と防鲭処理とを行った表面処理銅 箔であって、 当該粗化処理は、 銅箔の表面に微細銅粒を析出させ、 微細銅粒の脱 落を防止するための被せメツキを行い、 更に、 極微細銅粒を析出付着させるもの であり、 当該防鲭処理は、銅箔表面に亜鉛一銅一錫の 3元合金メッキ層を形成し、 当該 3元合金メツキ層の表面に電解クロメート層を形成し、 当該電解クロメート 層の上にシランカップリング剤吸着層を形成し、 電解銅箔自体の温度が 1 0 5 〜 2 0 0 °Cの範囲とし 2〜 6秒間乾燥させることにより得られるプリント配線板 用の表面処理銅箔としている。 この請求項 1に記載の表面処理銅箔と請求項 2に記載の表面処理銅箔との違い は、 基材に張り付けた際のアンカーとなる微細銅粒の形状に違いを有するもので あり、 図 1に示す通りである。 図 1 ( a ) が請求項 1に記載の表面処理銅箔の模 式断面構造を示すものである。 バルク銅の表面にャケメツキ条件で微細銅粒を形 成し、 その微細銅粒の脱落を防止するための被せメツキを行ったものである。 こ こで言う被せメツキは、 銅を均一メツキ条件で析出させるものである。 これに対 し、 図 1 ( b ) に示す請求項 2に記載の表面処理銅箔の模式断面構造は、 請求項 1に記載の表面処理銅箔の被せメツキの上に、 更に、 細かな極微細銅粒 (当業者 間では、 「ヒゲメツキ」 と称される場合がある。) を付着形成した点にある。 こ の極微細銅粒の形成には、 含砒銅メツキが一般的に用いられる。 なお、 図 1では、 防鐯層及びシランカップリング剤吸着層の記載は省略している。 請求項 2に記載の表面処理銅箔のように、 粗化処理として、 極微細銅粒を形成 すると、 表面形状としての微細な凹凸形状が付与され、 有機材である基材との密 着性をより高めることが可能となる。 従って、 請求項 1に記載の表面処理銅箔以 上の基材との密着性の確保が可能となるのである。 請求項 1に記載の表面処理銅箔の製造方法としては、 請求項 5及び請求項 6に 記載した製造方法を採用することが望ましい。 請求項 5に記載の表面処理銅箔の 製造方法は、 銅箔の表面に、 粗化処理面を形成し、 防鲭処理を施し、 粗化処理面 にシランカツプリング剤を吸着させ、 乾燥するものであるプリン卜配線板用銅箔 の表面処理方法において、 防鲭処理は亜鉛一銅一錫の 3元合金メッキを行い、 続 いて電解クロメ一トメツキを行うものであり、 電解クロメ一トメツキ後に銅箔表 面を乾燥させ、 シランカップリング剤を吸着させ、 電解銅箔自体の温度が 1 0 5 で〜 1 8 0 °Cの範囲になる高温雰囲気内で 2〜 6秒間維持することで乾燥するこ とで表面処理銅箔を得るものである。 請求項 6に記載の表面処理:.銅箔の製造方法は、 銅箔の表面に、 粗化処理面を形 成し、 防鲭処理を施し、 粗化処理面にシランカップリング剤を吸着させ、 乾燥す るものであるプリント配線板用銅箔の表面処理方法において、 防鲭処理は亜鉛一 銅—錫の 3元合金メッキを行い、続いて電解クロメートメツキを行うものであり、 当該電解クロメートメツキを行つた表面を乾燥させることなく、 シランカツプリ ング剤を吸着させ、 その後に電解銅箔自体の温度が 1 1 0 °C〜 2 0 0 T:の範囲に なる高温雰囲気内で 2〜 6秒間維持することで乾燥することで表面処理銅箔を得 るものである。 この請求項 5と請求項 6とに記載の表面処理銅箔の製造方法の違いは、 防鑌処 理として行う電解クロメー卜メツキの終了後の銅箔表面を乾燥させてシラン力ッ プリング剤の吸着処理を行うか、 乾燥させることなく当該吸着処理をおこなうか のちがいがある。 以下で、 データを示しつつ説明するが、 後者の 「乾燥させるこ となくシランカツプリング剤を吸着させ乾燥させる製造方法」 で得られた表面処 理銅箔の方が、 耐塩酸性に関する品質としては安定しているのである。 次に、 請求項 2に記載の表面処理銅箔の製造方法としては、 請求項 7及び請求 項 8に記載した製造方法を採用することが望ましい。 請求項 7に記載の製造方法 は、 銅箔の表面に、 粗化処理面を形成し、 防鲭処理を施し、 粗化処理面にシラン 力ップリング剤を吸着させ、 乾燥するものである電解銅箔の表面処理方法におい て、 粗化処理面の形成は、 銅箔の表面に微細銅粒を析出させ、 微細銅粒の脱落を 防止するための被せメツキを行い、 極微細銅粒を析出付着させ、 防鲭処理は亜鉛 一銅一錫の 3元合金メツキを行い、 続いて電解クロメートメツキを行うものであ り、 電解クロメ一トメツキ後に銅箔表面を乾燥させ、 シランカップリング剤を吸 着させ、 電解銅箔自体の温度が 1 0 5 °C〜 1 8 0 °Cの範囲になる高温雰囲気内で 2〜 6秒間維持することで乾燥することで表面処理銅箔を得るものである。 そして、 請求項 8に記載の製造方法は、 銅箔の表面に、 粗化処理面を形成し、 防鐯処理を施し、 粗化処理面にシランカップリング剤を吸着させ、 乾燥するもの である電解銅箔の表面処理方法において、 粗化処理面の形成は、 銅箔の表面に微 細銅粒を析出させ、 微細銅粒の脱落を防止するための被せメツキを行い、 極微細 銅粒を析出付着させ、 防鲭処理は亜鉛一銅一錫の 3元合金メッキを行い、 続いて 電解クロメートメツキを行うものであり、 当該電解クロメ一トメツキを行った表 面を乾燥させることなく、 シランカップリング剤を吸着させ、 その後に電解銅箔 自体の温度が 1 1 0 〜 2 0 0での範囲になる高温雰囲気内で 2〜 6秒間維持す ることで乾燥することで表面処理銅箔を得るものである。 この請求項 7と請求項 8とに記載の表面処理銅箔の製造方法の違いは、 防鐯処 理として行う電解クロメートメツキの終了後の銅箔表面を乾燥させてシラン力ッ プリング剤の吸着処理を行うか、 乾燥させることなく当該吸着処理をおこなうか の違いがある点において、請求項 5と請求項 6との関係と同様である。 ところが、 請求項 5及び請求項 6との根本的な違いは、 請求項 5及び請求項 6の粗化処理面 の形成は微細銅粒を付着形成する工程、 微細銅粒の脱落防止のための被せメツキ を行う工程とからなるのに対し、 請求項 7及び請求項 8に記載の表面処理銅箔の 製造方法では、 前記被せメツキの工程の終了後に、 更に極微細銅粒を析出付着さ せる工程が存在する点にある。以下で、 データを示しつつ説明するが、 後者の 「乾 燥させることなくシランカツプリング剤を吸着させ乾燥させる製造方法」 で得ら れた表面処理銅箔の方が、 耐塩酸性に関する品質としては、 より安定しているの も上述と同様である。 以下、 請求項 5〜請求項 8に記載の製造方法について主に述べつつ、 本件発明 に係る表面処理銅箔をも説明することとする。 特に示さない限り、 各工程等の条 件等は共通する内容のものである。 本件発明に係る表面処理銅箔は、 ドラム形状 をした回転陰極と、 当該回転陰極の形状に沿って配置した鉛系陽極との間に銅電 解液を流し、 電解することで回転陰極の上に銅薄膜を形成し、 これを剥ぎ取るこ とで得られるバルク銅層 (箔) を用いて、 粗化処理、 防鲭処理、 シランカツプリ ング剤処理を表面処理として行い得られるものである。 また、 バルク銅層は、 銅 インゴッ トから、 圧延法により箔状とした、 いわゆる圧延銅箔として得ることも 可能である。 以上及び以下では、 このバルク銅層 (箔) のことを、 単に 「銅箔」 と称する場合があり、 説明をより分かり安くするよう、 使い分けを行う場合があ る。 ここでは表面処理工程を順を追って説明する。 本件発明に係る表面処理銅箔を 得るためには、 一般的に表面処理機と称する装置を用いる。 ロール状に巻き取ら れたバルク銅箔を一方向から巻きだし、 当該バルク銅箔が、 適宜水洗処理槽を配 した表面処理工程として、 連続配置した酸洗処理槽、 バルク銅層の表面に微細銅 粒を形成する粗面化処理槽、 3元合金防鑌処理槽、 電解クロメート防鲭処理槽及 び乾燥処理部のそれぞれを通過することにより、表面処理銅箔となるものである。 具体的には、 図 2の表面処理機の模式断面図として示すように、 巻き出された バルク銅箔が、 表面処理機内を蛇行走行しつつ、 各槽内及び工程等を連続して通 過する装置を用いるのであるが、 それぞれの工程を分離したバッチ方法であって も構わない。 酸洗処理槽とは、 バルク銅箔のいわゆる酸洗処理を行う工程であり、 キャリア 箔に付いた油脂成分を完全に除去する脱脂処理及び金属箔を用いた場合の表面酸 化被膜除去を目的に行うものである。 この酸洗処理槽にバルク銅箔を通過させる ことで、 バルク銅箔の清浄化を図り、 以下の工程での均一電着等を確保するので ある。 この酸洗処理には、 塩酸系溶液、 硫酸系溶液、 硫酸一過酸化水素系溶液等 種々の溶液を用いることが可能で、 特に限定する必要性はない。 そして、 その溶 液濃度や液温等に関しては、 生産ラインの特質に応じて調整すれば足りるもので ある。 酸洗処理が終了し、 水洗槽を通過したバルク銅箔は、 バルク銅箔の上に微細銅 粒を析出付着させる工程に入る。 ここで用いる銅電解溶液には、 特に限定はない が、 銅の微細粒を析出させなければならないため、 ここでの電解条件はャケメッ キの条件が採用される。 従って、 一般的に微細銅粒を析出付着させる工程で用い る溶液濃度は、 バルク銅箔を形成する場合に用いる溶液濃度に比べ、 ャケメツキ 条件を作り出しやすいよう、 低い濃度となっている。 このャケメツキ条件は、 特 に限定されるものではなく、生産ラインの特質を考慮して定められるものである。 例えば、 硫酸銅系溶液を用いるのであれば、 濃度が銅 5〜203ノし 硫酸 50 〜 200 g/ 1、 その他必要に応じた添加剤 (α—ナフトキノリン、 デキストリ ン、 二カヮ、 チォ尿素等)、 液温 1 5〜40で、 電流密度 1 0〜 50 AZdm2 の条件とする等である。 微細銅粒の脱落を防止するための被せメツキ工程では、 析出付着させた微細銅 粒の脱落を防止するために、 平滑メツキ条件で微細銅粒を被覆するように銅を均 一析出させるための工程である。 従って、 微細銅粒を析出させる場合に比べ濃い 濃度の銅電解液が用いられる。 この平滑メツキ条件は、 特に限定されるものでは なく、 生産ラインの特質を考慮して定められるものである。 例えば、 硫酸銅系溶 液を用いるのであれば、 濃度が銅 50〜808ノ 1、 硫酸 50〜: 1 50 gZし 液温 40〜 50 、 電流密度 10〜 50 AZ dm2の条件とする等である。 ここで、 請求項 2に相当する表面処理銅箔を製造するための請求項 7及び請求 項 8に記載の製造方法の場合、 極微細銅粒の形成が行われる この極微細銅粒の 形成には、 一般に砒素を含んだ銅電解液が用いられる。 係る場合の電解条件の一 例を挙げれば、 硫酸銅系溶液であって、 濃度が銅 10 g/ l、 硫酸 100 g/l、 砒素 1. 5 gZし 液温 38°C、 電流密度 30 AZdm2とする等である。 しかしながら、 近年の環境問題の盛り上がりより、 人体に影響を与える可能性 の高い有害元素を極力排除しょうとする動きが高まっている。 そこで、 本件発明 における微細銅粒の形成には、 前述したように砒素が用いられるが、 請求項 9に 記載したように、 砒素に代え、 9一フエ二ルァクリジンを添加した銅電解液を用 いることとした。 9一フエ二ルァクリジンは、 銅電解の場において、 砒素の果た す役割と同様の役割を果たし、 析出する微細銅粒の整粒効果と、 均一電着を可能 とするものである。 9一フエ二ルァクリジンを添加した極微細銅粒を形成するた めの銅電解液としては、 濃度が銅 5〜 1 0 し 硫酸 1 00〜 1 20 gノし 9—フエ二ルァクリジン 5 0 - 300mg/ 液温 30〜40 :、 電流密度 2 0〜40 A/dm2 が極めて安定した電解操業を可能とすることの出来る範囲 となる。 次の防鑌処理槽では、 銅張積層板及びプリント配線板の製造過程で支障をきた すことの無いよう、 電解銅箔層の表面が酸化腐食することを防止するための工程 である。 本件発明に係る防鲭処理は、 亜鉛一銅一錫の 3元合金組成のメツキと、 電解クロメ一トメツキとを併用することで行っている。 例えば、 亜鉛一銅一錫の 3元合金組成のメツキを行う場合は、 ピロ燐酸系メッ キ浴等を用いることが可能である。 これらの浴を構成する溶液は、 その長期安定 性及び電流安定性に優れているからである。 一例として、 濃度が亜鉛 2〜2 0 g / 1 , 銅 1 ~ 1 5 し 錫 0. 5〜3 gZ l、 ピロ燐酸力リウム 70〜 3 50 g 、 液温 30〜6 0 :、 pH 9〜 1 0、 電流密度 3〜8AZdm2、 電解時 間 5〜 1 5秒の条件を採用するのである。 ここで示した条件を用いることで、 亜鉛一銅一錫の 3元合金のメツキ層の組成 を、 請求項 3に記載したように、 3元合金メツキの合金組成は、 亜鉛 20〜 66. 9重量%、 銅 30〜7 8重量%、 錫 0. 1〜 2重量%とすることが望ましい。 こ の組成領域の亜鉛一銅一錫の 3元合金メツキに対して、 シランカツプリング剤を 吸着させ、 以下に述べる乾燥条件で、 乾燥させることが最も耐塩酸性を向上させ るために効果的と判断できたためである。 また、 この範囲の亜鉛一銅一錫の 3元 合金メツキは、 銅箔表面に最も安定してメツキすることの出来る範囲のものであ り、 製品歩留まりを考慮しても理想的な範囲である。 亜鉛一銅一錫の 3元合金メッキの後に水洗して、 電解クロメート層を形成する のである。 このときの電解条件は、 特に限定を有するものではないが、 クロム酸 3〜 7 g / 1、 液温 3 0〜4 0 °C、 p H 1 0〜 1 2、 電流密度 5〜 8 A Z d m 2、 電解時間 5〜 1 5秒の条件を採用するのが好ましい。 電解銅箔の表面を均一に被 覆するための範囲条件である。 そして、 請求項 5に記載した表面処理銅箔の製造方法では、 電解クロメート層 を形成したバルク銅箔の表面を一旦乾燥させ、 シラン力ップリング剤の吸着処理 を行うことになる。 このときは、 表面処理機内の、 電解クロメート層を形成し、 水洗した後に、 一旦乾燥工程を設けることになる。 これに対し、 請求項 6に記載 の表面処理銅箔の製造方法では、 電解クロメート層を形成し、 水洗した後に、 バ ルク銅箔の表面を乾燥させること無く、 直ちにシランカツプリング剤の吸着処理 を行うのである。 このときのシランカップリング剤の吸着方法は、 浸漬法、 シャワーリング法、 噴霧法等、 特に方法は限定されない。 工程設計に合わせて、 最も均一に銅箔とシ ランカップリング剤を含んだ溶液とを接触させ吸着させることのできる方法を任 意に採用すれば良いのである。 シランカップリング剤としては、 請求項 4に記載したように、 ォレフィン官能 性シラン、 エポキシ官能性シラン、 アクリル官能性シラン、 ァミノ官能性シラン 及びメルカプト官能性シランのいずれかを選択的に用いることができる。 ここに 列挙したシランカップリング剤は、 銅箔の基材との接着面に使用しても、 後のェ ツチング工程及びプリント配線板となった後の特性に悪影響を与えない事ことが 重要となる。 より具体的には、 プリント配線板用にプリプレダのガラスクロスに用いられる と同様のカツプリング剤を中心にビニル卜リメトキシシラン、 ビニルフエニルト リメトキシラン、 ァーメタクリロキシプロビルトリメ 卜キシシラン、 ァーグリシ ドキシプロピルトリメ トキシシラン、 4ーグリシジルブチル卜リメ トキシシラン、 ァーァミノプロピルトリエトキシシラン、 N— |3 (アミノエチル) τ 一アミノブ 口ビルトリメ トキシシラン、 N— 3 _ ( 4 - ( 3—ァミノプロボキシ) プトキシ) プロピル一 3—ァミノプロピル卜リメ卜キシシラン、 イミダゾ一ルシラン、 卜リ アジンシラン、 ァ一メルカプトプロビルトリメ トキシシラン等を用いることが可 能である。 これらのシランカップリング剤は、 溶媒としての水に 0 . 3〜 1 5 g / l溶解 させて、 室温レベルの温度で用いるものである。 シランカップリング剤は、 銅箔 の防鑌処理層上にある O H基と縮合結合することにより、 被膜を形成するもので あり、 いたずらに濃い濃度の溶液を用いても、 その効果が著しく増大することは ない。 従って、 本来は、 工程の処理速度等に応じて決められるべきものである。 但し、 0 . 3 g Z l を下回る場合は、 シランカップリング剤の吸着速度が遅く、 一般的な商業ベースの採算に合わず、 吸着も不均一なものとなる。 また、 1 5 g Z 1 を越える以上の濃度であっても、 特に吸着速度が速くなることもなく、 耐塩 酸性等の性能品質を特に向上させるものでもなく、 不経済となるからである。 そして、 最後に行う乾燥は、 単に水分を除去するだけでなく、 吸着したシラン 力ップリング剤と防鑌処理層の表面にある O H基との縮合反応を促進させ、 縮合 の結果生じる水分をも完全に蒸発させるものでなければならない。 一方、 この乾 燥温度は、 基材と接合する際に基材を構成する樹脂と結合するシラン力ップリン グ剤の官能基を破壊若しくは分解する温度を採用する事はできない。 シラン力ッ プリング剤の基材樹脂との接着に関与する官能基が破壊若しくは分解すると、 銅 箔と基材との密着性が損なわれ、 シランカツプリング剤の吸着による効果を最大 限に引き出すことができなくなるからである。 特に銅箔は金属材であり、 シランカツプリング剤が一般的に用いられるガラス 材、 プラスチック等の有機材等に比べ、 熱伝導速度が速く、 表層に吸着したシラ ンカップリング剤も、 乾燥時の雰囲気温度、 熱源からの輻射熱による影響を極め て強く受けやすくなる。 従って、 衝風方式のように、 極めて短時間で、 銅箔に吹 き付ける風温より、 銅箔自体の温度が高くなる場合は、 特別の注意を払って乾燥 条件を定めなければならない。 従来は、 乾燥炉内の雰囲気温度若しくは衝風温度 のみを考慮した乾燥を行っていたが、 本件発明では、 一貫して、 箔自体の温度の コン卜ロールを目的とし、 加熱炉内を 2〜 6秒の範囲で通過する程度の乾燥が望 ましいものとしている。従って、 乾燥方法は、 電熱器を使用するものであっても、 衝風法であっても、 特に制限はない。 箔自体の温度を所定の領域にコントロール 出来ればよいのである。 本件発明のように、 乾燥時間及び乾燥温度に一定の幅を 持たせたのは、 表面処理銅箔の製造速度が異なる場合や、 銅箔の厚さにより銅箔 自体の温度の上昇速度等に僅かな相違が生じるためであり、 この範囲内で、 製品 種別に応じた現実の操業条件を決定することになる。 乾燥条件の中で、 電解クロメート処理後の乾燥温度が、 バルク銅箔を乾燥して シランカツプリング剤処理する場合と、 バルク銅箔を乾燥処理することなくシラ ンカップリング剤処理する場合とで異なるものとしているのは、 銅箔の粗化面側 に形成したシラン力ップリング剤層の基材と接着する側の官能基が、 破壊若しく は分解されることなく、 銅箔表面に対するシラン力ップリング剤の固定が十分に 行える温度領域が双方で異なるためである。 即ち、 請求項 5及び請求項 7に記載した製造方法のように、 バルク銅箔を一旦 乾燥させた状態でシランカツプリング剤処理して再度乾燥する場合には、 乾燥ェ 程での高温雰囲気内で供給される熱量の多くが、 シラン力ップリング剤の電解ク 口メート層上での縮合反応に用いられることになる。 これに対し、 請求項 6及び 請求項 8に記載の製造方法を持って製造する際には、 電解クロメ一ト層を形成し た後、 水洗が行われ、 乾燥させることなくシランカップリング剤層を形成して、 その後乾燥させるものである。 従って、 電解クロメート層を形成した後一旦乾燥 させ、 シランカップリング剤を塗布して乾燥させる手法に比べれば、 乾燥時に余 分な水が銅箔表面に残留していることになる。 このため、 乾燥時の銅箔温度は、 雰囲気温度から伝達される熱量の内、 水分の蒸発に用いられる熱量が大きくなる ため、 2 0 0 °C程度まで雰囲気温度を高くしても、 シランカップリング剤の官能 基の破壊若しくは分解に繋がる余分な熱量が生じなくなるものと考えられる。 こ のようにすることで、 シランカップリング剤の基材と結合する側の官能基の破壊 を、 より確実に防止し、 表面処理銅箔としての品質安定性を向上させることが出 来るようになるのである。 これを裏付けるものとして、 乾燥時間は 4秒で固定し、 乾燥温度を変化させた 際の本件発明の請求項 1及び請求項 2に係る 3 5 厚の銅箔を製造し、 これら の銅箔を用いて F R— 4銅張積層板を製造し、 0 . 2 mm幅回路を作成し、 その 引き剥がし強度の評価を行った結果を表 1〜表 4に示した。 表 1
Figure imgf000017_0001
使 用 網 箔 請求項 1 に記載の銷箔であって、 W求項 5 に 記載した製造方法で製造した表面処理銅箔 (極微細銅粒の形成なし、 一旦乾煥後にシラ ンカ ップリ ング剤処理)。
常 態 F R — 4の銅 ¾積層板にした後に 0 . 2 m m
幅回路で測定した引き剥がし強度。
半 田 後 2 4 6での半田バスに 2 0秒間フローティ ン グさせた後、 室温にして測定した引き剥がし 強度。
耐堪 性劣化率 F R — 4の銅 ¾積層板にした後の 0. 2 m m
幅回路を、 堪酸 : 水 = 1 : 〗 に室 ϋで 1 時間 清し、 引き上げた後水洗し乾燥後、 直ちに 引き剥がし強度を測定し、 常態の引き剥がし 強度から何%劣化したかを算出したもの。 耐湿性劣化率 F R — 4の钥張積層板にした後の 0. 2 m m
幡回路を、 沸 Kしたイオン交換水 (純水) 中 に 2 時間浸清し、 引き上げた後乾燥し、 直ち に引き剥がし強度を測定し、 常態の引き剥が し強度から何%劣化したかを算出したもの。
Figure imgf000018_0001
使 用 銅 箔 «求項 1 に K«の銅箔であって、 請求項 6に 記載した製造方法で製造した表面処理銅箔 (ffi微細銷粒の形成なし、 乾燥せずにシラン カップリ ング剤処理)。
常 態 F R — 4の銅 »¾層板にした後に 0 . 2 m m
幅回路で測定した引き剥がし強度。
半 田 後 2 4 6での半田バスに 2 0秒間フローテイン グさせた後、 室温にして測定した引き剥がし 強度。
耐堪酸性劣化率 F R — 4の網張積屬板にした後の 0. 2 m m
幅回路を、 埴酸 : 水 = 1 : 1 に室温で 1 時間 浸 ¾し 引き上げた後水洗し乾《後、 直ちに 引き剥がし強度を測定し、 常態の引き剥がし 強度から何%劣化したかを算出したもの。 耐湿性劣化率 F R — 4の銅 ¾積層板にした後の 0 . 2 m m
幅回路を、 沸騰したイオン交換水 (純水) 中 に 2時間 ¾¾し、 引き上げた後乾燥し、 直ち に引き剥がし強度を測定し、 常態の引き剥が し強度から何%劣化したかを算出したもの。
Figure imgf000019_0001
使 用 鈉 箔 請求項 2 に記載の銅箔であって、 請求項 7 に
K した «造方法で製造した表面処理親箔
(檲微細銅粒の形成あり、 一旦乾燥後にシラ ンカ ップリ ング剤処理),
常 態 F R — 4の 積層板にした後に 0. 2 mm
«回路で測定した引き剥がし強度。
半 田 後 2 4 6 ¾の半田バスに 2 0秒間フローテイ ン グさせた後、 室温にして測定した引き剥がし 強度。
耐塩酸性劣化率 F R— 4の銅 ¾¾«板にした後の 0. 2 mm
«回路を、 堪酸 : 水 = 1 : 1 に室温で 1 時間 »清し、 引き上げた後水洗し乾燥後、 直ちに 引き剥がし ¾度を測定し 常態の引き剥がし 強度から何 ¾劣化したかを算出したもの。 耐湿性劣化率 F R— 4の銅張積屠板にした後の 0. 2 m m
幅回路を、 沸騰したイオン交換水 (純水) 中 に 2時間浸清し、 引き上げた後乾燥し、 直ち に引き剥がし強度を測定し、 常態の引き剥が し強度から何%劣化したかを算出したもの。
Figure imgf000020_0001
使 用 銅 箔 請求項 2 に記戲の銅箔であって、 諝求項 8 に
記載した製造方法で製造した表面処理銅箔
(極微細銅粒の形成あり、 乾燥せずにシラン
カ ップリ ング剤処理),
常 ίϋ F R — 4の銅 ¾積層板にした後に 0 . 2 m m
«回路で測定した引き剥がし毪度。
半 田 後 2 4 6 の半田バスに 2 0秒間フローテイ ン
グさせた後、 室溫にして測定した引き剥がし
度 <·
耐堪 ¾性劣化率 F R — 4の銅 ¾«層板にした後の 0 . 2 m m
幅回路を、 堪酸 : 水 = 1 1 に室温で 〗 時間 漫清し、 引き上げた後水洗し乾 »後、 直ちに 引き剥がし強度を測定し、 常熊の引き剥がし 強度から何%劣化したかを算出したもの。
耐湿性劣化率 F R — 4 の銅張積層板にした後の 0 . 2 m m
幅回路を、 沸騰したイオン交換水 (純水) 中 に 2時 H¾清し、 引き上げた後乾燥し、 直ち に引き剥がし強度を測定し、 常態の引き剥が し強度から何%劣化したかを算出したもの。
以上の表 1〜表 4に記載した内容に関し共通することは、 常態の引き剥がし強 度、 半田後引き剥がし強度に関しては、 いずれの試料にも大きな差異は見られな い。 ところが、 耐塩酸性及び耐湿性に関しては、 クリティカルに劣化率が変化す る温度が存在し、 適正な乾燥温度帯が確認できるのである。 この適正温度領域に おいて製造した表面処理銅箔は、 従来にないほど極めて安定した耐塩酸性劣化率 及び耐吸湿性劣化率を示すのである。 耐塩酸性劣化率は、 試験用回路を作成し、 直ぐに測定した常態引き剥がし強さから、 各表中に記載した塩酸処理後にどの程 度の引き剥がし強度の劣化が生じているかを示すものであり、 [耐塩酸性劣化率] = ( [常態引き剥がし強さ] 一 [塩酸処理後の引き剥がし強さ] ) / [常態引き 剥がし強さ] の計算式で算出したものである。 耐湿性劣化率は、 試験用回路を作 成し、 直ぐに測定した常態引き剥がし強さから、 各表中に記載した吸湿処理後に どの程度の引き剥がし強度の劣化が生じているかを示すものであり、 [耐湿性劣 化率] = ( [常態引き剥がし強さ] 一 [吸湿処理後の引き剥がし強さ] ) / [常 態引き剥がし強さ] の計算式で算出したものである。 従って、 これらの劣化率が 小さな値であるほど、 表面処理銅箔としては、 優れた性能品質を有すると言うこ とになる。 また、 表 1 と表 2、 表 3と表 4のそれぞれの比較から、 電解クロメート処理後 のバルク銅箔表面を乾燥させることなく、 シラン力ップリング剤処理した表面処 理銅箔の方が、 電解クロメー卜処理後のバルク銅箔表面を一旦乾燥させてシラン 力ップリング剤処理した表面処理銅箔の方が耐塩酸性及び耐湿性に優れているこ とが分かる。 この表 1 と表 2、 表 3と表 4のそれぞれの比較から、 更に分かるのは、 一旦乾 燥させてシラン力ップリング剤処理を行う場合の適正な温度領域は、 箔自体の乾 燥温度 (表中では箔温度と称している。) 力 1 0 5 °C〜 1 8 0での範囲で、 耐 塩酸性及び耐湿性が良好になるということである。 これに対し、 乾燥させること なくシランカツプリング剤処理を行う場合は、 1 1 0 °C〜 2 0 0 °Cの範囲で良好 な耐塩酸性及び耐湿性能を示しており、 乾燥させた場合に比べ、 やや高い温度範 囲の設定が可能となる。 それぞれの下限値を下回る箔温度では、 シランカツプリ ング剤が十分に銅箔表面に固定されていない状態が形成され、 基材との密着性を 損なうものとなり、 それぞれの箔温度の上限値を超える温度とすると、 シラン力 ップリング剤の基材と結びつくこととなる官能基が破壊又は分解されることとな り、 基材との密着性を損なう結果となり、 耐塩酸性及び耐湿性の劣化率の値を悪 くさせるものとなると考えられるのである。 更に、 表 1と表 3、 表 2と表 4のそれぞれの比較から、 粗化処理の際に、 被せ メツキの後に、 極微細銅粒を付着形成した表面処理銅箔を用いる方が、 耐塩酸性 及び耐湿性に優れていることが分かる。 これは、 表面処理銅箔の粗化形状の持つ アンカ一効果が向上することで、 基材との密着性が向上した結果と考えられる。 以上は、 耐塩酸性と耐湿性とに関することであるが、 本件発明に係る表面処理 銅箔は、 U L試験と称される耐熱性試験においても非常に良好な性能を発揮する。 このような耐塩酸性、 耐湿性及び耐熱性という 3つの品質が全て良好なトータル バランスに優れた銅箔というものは、 従来より量産可能となっていない。 耐塩酸 性及び耐湿性が良好な場合は耐熱性に劣り、 耐熱性に優れれば耐塩酸性及び耐湿 性を犠牲にせざるを得ない、 というのが実状である。 1mm幅銅箔回路でこれら の試験を実施していた頃は、 これらの品質のバランスのとれた銅箔とされていて も、 0. 2 mm幅回路での試験が要求される現在の要求レベルに追随できるもの ではない。 そこで、 本件発明に係る表面処理銅箔であって、 上述の方法で製造された表面 処理銅箔の耐熱性に関して説明する。 ここで評価に用いた UL試験とは、 米国の Un d e rw r i t e r s L a b o r a t o r i e s I NC. という保険機 構の持つプリント配線板に関する安全基準を定めた規格に定められた試験であつ て、 UL 7 9 6の 1 5. の接着強度の項に定めた基材からの銅箔の引き剥がし強 さであって、 1 5. 3に定めたオーブン温度 1 7 7°C (定格 1 30°C) で連続 2 40時間 ( 1 0日間) 加熱した後、 0. 4 k gZc m以上の引き剥がし強度を維 持していなければならないとするものである。 ここで、 現段階で最も耐熱性に優 れると言われる真鍮メツキ箔と本件発明に係る表面処理銅箔との耐熱性能の比較 を図 2に示すことにする。 ここでは、 1 c m幅広の銅箔回路を用いて測定している。 1 c m幅の回路とし たのは、 回路幅を細くすればするほど、 測定値が耐塩酸性に起因する基材と銅箔 との界面に対するエッチング液のしみ込みの影響を受けやすく、 初期接着強度に 差異を生じやすくなるため、耐熱特性のみを把握しにくくなるためである。 また、 微細回路になるほど、 高温加熱による樹脂の分解により発生したガスが放出され やすく、 接着強度の低下傾向を把握しにくくなるためでもある。 図 2から分かる ように、 加熱を開始した時点から加熱を終了する 1 0日目までの引き剥がし強度 の減少の仕方が異なっている。 比較用に用いた真鍮防鲭箔は、 加熱 1 日目から、 なだらかな減少カーブを描いて引き剥がし強度が減少していくのに対し、 本件発 明に係る表面処理銅箔を用いた場合は、 加熱開始 2日迄の引き剥がし強度の減少 度合いは少なく、 3日目からなだらかな減少カーブを描いて引き剥がし強度が減 少している。 いずれにしても、 双方の銅箔ともに、 U L規格の要求値をクリアしている。 と ころ力 測定値自体を比較すると、 加熱 1 0日後における引き剥がし強さは、 真 鍮防鲭箔のそれを上回る値となっている。 このことから、 本件発明に係る表面処 理銅箔は、 非常に良好な耐塩酸性及び耐湿性を確保し、 最も耐熱性に優れている と言われる真鍮防鲭箔以上の耐熱特性が付与されていることが明らかとなる。 以上のようにして本件発明に係る表面処理銅箔が製造され、 上述の方法で製造 された銅箔は、 銅張積層板とした際に、 高温皇室雰囲気に保管された後でも、 極 めて安定した耐塩酸性及び耐湿性を示すため、 請求項 1 0に記載したように、 請 求項 1〜請求項 4のいずれかに記載の表面処理銅箔を用いた銅張積層板は、 その 品質安定性が極めて向上し、 エッチングプロセスにおいて高い信頼性を確保する ことが可能となる。 ここでいう銅張積層板とは、 片面基板、 両面基板及び多層基板の全ての層構成 の概念を含み、 しかも基材材質は、 リジッ ト系の基板に限らず、 いわゆる T A B 、 C O B等の特殊基板をも包含するフレキシブル基板、 八イブリッ ド基板等の全て を含むものである。 実施の形態
以下、 図 1、 図 3及び図 4を参照しつつ、 本発明に係る表面処理銅箔 1の製造 方法及びその製造方法で製造した表面処理銅箔 1を用いた銅張積層板を製造し、 その評価結果を示すことにより、 発明の実施の形態について説明する。 ここでは バルク銅箔 2に電解銅箔を用いた場合を例に取り説明するものとする。 実施例 1 : 本実施例においては、 表面処理機 3を用いて、 バルタ銅箔 2の表面 処理を行った。 バルク銅箔 2は巻き取ったロール状態で用いた。 そして、 ここで 用いた表面処理機 3は、 図 3として示したものであり、 巻き出されたバルク銅箔 2力 表面処理機 3内を蛇行走行するタイプのものである。 ここでは、 バルク銅 箔 2は、 公称厚さ 3 5 m厚のグレード 3のプリン卜配線板用電解銅箔の製造に 用いるものを使用した。 以下、 各種の槽を連続配置した順序に従って、 製造条件 等の説明を行う。 なお、 説明に当たり図 3の表面処理箔の模式断面図を参照しつ つ説明するものとする。 巻き出された電解銅箔 2は、 最初に酸洗処理槽 4に入る。 酸洗処理槽 4の内部 には濃度 1 5 0 g Z 1 、 液温 3 0での希硫酸溶液が満たされており、 浸漬時間 3 0秒として、 バルク銅箔 2に付いた油脂成分を除去すると共に、 表面酸化被膜の 除去を行い清浄化した。 酸洗処理槽 4を出たバルク銅箔 2は、 バルク銅箔 2の表面に微細銅粒 5を形成 するため、 粗化処理工程 6に入ることになる。 粗化処理工程 6内で行う処理は、 バルク銅箔 2の片面に微細銅粒 5を析出付着させる工程 6 Aと、 この微細銅粒 5 の脱落を防止するための被せメツキ工程 6 Bとで構成されるものとした。 このと き、 バルク銅箔 2自体は、 力ソードに分極され、 電解処理される工程では、 適宜 アノード電極 7が配置するものとした。 例えば、 バルク銅箔 2の両面を粗化した 両面処理銅箔を製造する場合は、 バルク銅箔 2両面に対してアノード電極 7が配 されることになる。 バルク銅箔 2の上に微細銅粒 5を析出付着させる工程 6 Aでは、 硫酸銅溶液で あって、 濃度が 1 00 gZ 1硫酸、 1 8 gZ 1銅、 液温 2 5で、 電流密度 1 0 A Zdm2のャケメツキ条件で 1 0秒間電解した。 このとき、 平板のアノード電極 7を、 微細銅粒 5を形成するバルク銅箔 2の面に対し、 図 3中に示すように平行 配置した。 微細銅粒 5の脱落を防止するための被せメツキ工程 6 Bでは、 硫酸銅溶液であ つて、 濃度 1 50 gZ 1硫酸、 6 5 gZ 1銅、 液温 45 °C、 電流密度 1 5 AZd m2の平滑メツキ条件で 2 0秒間電解し、 被せメツキ層 8を形成した。 このとき、 平板のァノード電極 7は、 微細銅粒 5を付着形成したバルク銅箔 2の面に対し、 図 3中に示すように平行配置した。 基本的にアノード電極 7にはステンレス板を 用いている。
3元合金防鑌処理槽 9では、 防鐯元素として亜鉛—銅一錫の 3元合金メッキに より防鲭処理を行った。 ここでは、 図 3に示すようにアノード電極 8を配し、 3 元合金防鐯処理槽 9内の亜鉛の濃度バランスは、 調整用にピロ燐酸亜鉛、 ピロ燐 酸銅、 ピロ燐酸第 1錫を用いて維持するものとした。 ここでの電解条件は、 ピロ 燐酸浴を用い、 1 5 gZ l亜鉛、 l O gZ l銅、 3 gZ 1錫の濃度を維持するも のとし、 液温 40で、 電流密度 1 5 AZdm2、 電解時間 8秒とした。 電解クロメート防鲭処理槽 1 0では、 3元合金防鯖処理槽 9で形成した亜鉛防 鲭層の上に、 電解でクロメート層を形成するのである。 このときの電解条件は、 クロム酸 5. O gZし p H 1 1. 5、 液温 3 5°C、 電流密度 8 A/ dm2、 電解時間 5秒とした。 アノード電極 7は、 図 3中に示すように銅箔面に対して、 平行となるよう配置した。 防鑌処理が完了すると水洗後、 銅箔表面を乾燥させることなく、 直ちにシラン カップリング剤処理槽 1 1で、 粗化した面の防鐯槽の上にシランカップリング剤 の吸着を行った。 このときの溶液組成は、 イオン交換水を溶媒として、 ァーダリ シドキシプロビルトリメトキシシランを 5 g 1の濃度となるよう加えたものと した。 そして、 この溶液をシャワーリングにて銅箔表面に吹き付けることにより 吸着処理した。 シランカップリング剤処理が終了すると、 最終的に電解銅箔 2は、 乾燥処理部 1 2で電熱器 1 3により箔温度が 1 4 0 °Cとなるよう雰囲気温度を調整し、 加熱 された炉内を 4秒かけて通過し、 水分をとばし、 シランカップリング剤の縮合反 応を促進し、 完成した表面処理銅箔 1としてロール状に巻き取った。 以上の工程 での電解銅箔の走行速度は、 2 . O mZm i nとし、 各槽毎の工程間には、 必要 に応じて約 1 5秒間の水洗可能な水洗槽 1 4を適宜設けて洗浄し、 前処理工程の 溶液の持ち込みを防止している。 この表面処理銅箔 1を用い、 基材となる 1 5 0 i m厚の F R— 4のプリプレダ 2枚とを用いて両面銅張積層板を製造し、 表面処理銅箔 1 と基材との接合界面に おける引き剥がし強度を測定した。 その測定点数は 7点であり、 その結果は表 5 に示している。 なお、 U L試験の 1 0日後の引き剥がし強さは、 0 . 5 k g Z c mであつ/こ。 実施例 2 : 本実施例においては、 表面処理機 3を用いて、 バルク銅箔 2の表面 処理を行った。 バルク銅箔 2は、 巻き取ったロール状態で用いた。 そして、 ここ で用いた表面処理機 3は、 図 4として示したものであり、 巻き出されたバルク銅 箔 2力 表面処理機 3内を蛇行走行するタイプのものである。 ここでは、 バルク 銅箔 2は、 公称厚さ 3 5 m厚のダレ一ド 3のプリン卜配線板用電解銅箔の製造 に用いるものを使用した。 以下、 各種の槽を連続配置した順序に従って、 製造条 件等の説明を行うにあたり、 重複した説明となることをさけ、 実施例 1と異なる 部分のみを説明する。なお、可能な限り実施例 1と同様のものを指し示す場合は、 共通の符号を図 4で用いている。 また、 ここでは図 1 (b) の表面処理箔の模式 断面図を参照しつつ説明するものとする。 この第 2実施形態の表面処理工程の流れは、 実施例 1のものと基本的には変わ らない。 異なるのは、 粗化処理工程 6が 3段階に分かれている点である。 即ち、 微細銅粒 4を付着形成する工程 6 A、 被せメツキ工程 6 B、 極微細銅粒 1 5を付 着形成する工程 6 Cとからなるのである。 従って、 実施例 1の被せメツキ工程 6 Bと 3元合金防鐯処理槽 8との間に、 極微細銅粒 1 5を付着形成する工程 6 が 入るのである。 この極微細銅粒 1 5を付着形成する工程 6 Cで用いる条件は、 硫酸銅系溶液で あって、 濃度が銅 1 0 gZ 1、 硫酸 1 0 0 gZし 9—フエ二ルァクリジン 14 0 mg/ 1 , 液温 3 8°C、 電流密度 3 0 AZdm2とした。 その他の各槽及びェ 程内での条件等は実施例 1と同様である。 この表面処理銅箔 1を用い、 基材となる 1 50 /im厚の F R— 4のプリプレダ 2枚とを用いて両面銅張積層板を製造し、 表面処理銅箔 1と基材との接合界面に おける引き剥がし強度を測定した。 その測定点数は 7点であり、 その結果は表 5 に、 実施例 1の結果と共に示している。 なお、 ここで製造した表面処理銅箔の、 UL試験の 1 0日後の引き剥がし強さは、 0. 6 k gZcmであった。 表 5
W
Figure imgf000028_0001
常 態 F R — 4の銅 ¾¾屠板にした後に 0 . 2 m m
幅回路で測定した引き剥がし強度。
半 田 後 2 4 6 «Cの半田バスに 2 0秒間フローテイ ン
グさせた後、 室 aにして測定した引き剥がし 強度。
耐塲酸性劣化率 F R — 4の銅 ¾積層板にした後の 0 . 2 m m
ffi回路を、 堪敏 : 水 = 1 : 1 に室温で 1 時間 漫 ¾し、 引き上げた後水洗し乾燥後、 直ちに 引き剥がし ¾度を測定し、 常態の引き剥がし 強度から何%劣化したかを算出したもの。
耐湿性劣化率 F R — 4の銅 層板にした後の 0 . 2 m m
幅回路を、 沸》したイオン交換水 (純水〉 中 に 2時間浸清し、 引き上げた後乾燥し、 直ち に引き剥がし強度を測定し、 常態の引き剥が し強度から何%劣化したかを »出したもの。
この表 5に示した評価結果から分かるように、 実施例 1及び実施例 2で得られ た表面処理銅箔 14を用いて形成した銅箔回路は、 0. 2 mm幅回路であっても 耐塩酸性劣化率及び耐湿性劣化率ともに 1 0 %以下の値を達成することが出来て いる。 特に、 耐塩酸性劣化率は 5 %以下の値と、 極めて良好な結果が得られてい る。 また、 数 1 0ロット以上の製品を実施例 1及び実施例 2と同様の方法で製造 し、 その耐塩酸性及び耐湿性のバラツキを調べたが、 非常にバラツキの少ない安 定したデータが得られている。 このようなレベルの品質安定性を有する銅箔は従 来のプリント配線板用銅箔には見受けられず、 プリント配線板の品質を飛躍的に 向上させることができるものとなる。 発明の効果
本発明に係る表面処理銅箔を用いることで、 エッチング工程におけるプリン卜 配線板の銅箔回路部の基材への接着安定性を飛躍的に向上させることができ、 プ リント配線板の加工方法の選択幅を広げることができ、 工程管理も非常に容易と なるものと考えられる。 また、 耐熱特性が優れているため製品化され、 プリント 配線板として組み込まれた製品の使用時の安全性を十分に確保することが可能と なる。 そして、 本件発明に係る表面処理銅箔の製造方法を用いることで、 銅箔表 面に吸着固定したシラン力ップリング剤の持つ能力を最大限に引き出すことで、 耐塩酸性、 耐湿性及び耐熱性に優れた表面処理銅箔を供給することが可能となる のである。

Claims

請求の範囲
1 . 銅箔の表面に対する粗化処理と防鲭処理とを行った表面処理銅箔であって、 当該防鲭処理は、 銅箔表面に亜鉛一銅一錫の 3元合金メッキ層を形成し、 当該 3元合金メツキ層の表面に電解クロメート層を形成し、 当該電解クロメート層の 上にシラン力ップリング剤吸着層を形成し、 電解銅箔自体の温度を 1 0 5で〜 2 0 0 の範囲とし 2〜 6秒間乾燥させることにより得られるプリント配線板用の 表面処理銅箔。
2 . 銅箔の表面に粗化処理と防鑌処理とを行った表面処理銅箔であって、
当該粗化処理は、 銅箔の表面に微細銅粒を析出させ、 微細銅粒の脱落を防止す るための被せメツキを行い、 更に、 極微細銅粒を析出付着させるものであり、 当該防鲭処理は、 銅箔表面に亜鉛一銅一錫の 3元合金メッキ層を形成し、 当該 3元合金メツキ層の表面に電解クロメ一ト層を形成し、 当該電解クロメート層の 上にシランカツプリング剤吸着層を形成し、 電解銅箔自体の温度が 1 0 5 〜 2 0 0での範囲とし 2〜 6秒間乾燥させることにより得られるプリント配線板用の 表面処理銅箔。
3 . 亜鉛—銅—錫の 3元合金メッキの合金組成は、 亜鉛 2 0〜 6 6 . 9重量%、 銅 3 0〜 7 8重量%、 錫 0 . 1〜 2重量%である請求項 1又は請求項 2に記載の 表面処理銅箔。
4 . シランカップリング剤には、 ォレフィン官能性シラン、 エポキシ官能性シラ ン、 アクリル官能性シラン、 ァミノ官能性シラン及びメルカプト官能性シランの いずれかを選択的に用いたものである請求項 1〜請求項 3のいずれかに記載の表 面処理銅箔。
5 . 銅箔の表面に、 粗化処理面を形成し、 防鲭処理を施し、 粗化処理面にシラン 力ップリング剤を吸着させ、 乾燥するものであるプリント配線板用銅箔の表面処 理方法において、
防鲭処理は亜鉛—銅一錫の 3元合金メツキを行い、 続いて電解ク口メートメッ キを行うものであり、
電解クロメートメツキ後に銅箔表面を乾燥させ、 シランカツプリング剤を吸着 させ、 電解銅箔自体の温度が 1 0 5 〜 1 8 0 ^の範囲になる高温雰囲気内で 2 〜 6秒間維持することで乾燥するものである請求項 1、 請求項 3若しくは請求項 4のいずれかに記載の表面処理銅箔の製造方法。
6 . 銅箔の表面に、 粗化処理面を形成し、 防鲭処理を施し、 粗化処理面にシラン カツプリング剤を吸着させ、 乾燥するものであるプリント配線板用銅箔の表面処 理方法において、
防鑌処理は亜鉛一銅一錫の 3元合金メツキを行い、 続いて電解クロメートメッ キを行うものであり、
当該電解クロメ一トメツキを行った表面を乾燥させることなく、 シラン力ップ リング剤を吸着させ、 その後に電解銅箔自体の温度が 1 1 0で〜 2 0 0 °Cの範囲 になる高温雰囲気内で 2〜 6秒間維持することで乾燥させるものである請求項 1、 請求項 3若しくは請求項 4のいずれかに記載の表面処理銅箔の製造方法。
7 . 銅箔の表面に、 粗化処理面を形成し、 防鑌処理を施し、 粗化処理面にシラン 力ップリング剤を吸着させ、 乾燥するものである電解銅箔の表面処理方法におい て、
粗化処理面の形成は、 銅箔の表面に微細銅粒を析出させ、 微細銅粒の脱落を防 止するための被せメツキを行い、 極微細銅粒を析出付着させ、
防鑌処理は亜鉛一銅一錫の 3元合金メツキを行い、 続いて電解クロメートメッ キを行うものであり、
電解クロメートメツキ後に銅箔表面を乾燥させ、 シラン力ップリング剤を吸着 させ、 電解銅箔自体の温度が 1 0 5 °C〜 1 8 0 °Cの範囲になる高温雰囲気内で 2 〜 6秒間維持することで乾燥させるものである請求項 2〜請求項 4のいずれかに 記載の表面処理銅箔の製造方法。
8 . 銅箔の表面に、 粗化処理面を形成し、 防鲭処理を施し、 粗化処理面にシラン カツプリング剤を吸着させ、 乾燥するものである電解銅箔の表面処理方法におい て、
粗化処理面の形成は、 銅箔の表面に微細銅粒を析出させ、 微細銅粒の脱落を防 止するための被せメツキを行い、 極微細銅粒を析出付着させ、
防鲭処理は亜鉛—銅一錫の 3元合金メツキを行い、 続いて電解クロメートメッ キを行うものであり、
当該電解クロメートメツキを行った表面を乾燥させることなく、 シラン力ップ リング剤を吸着させ、 その後に電解銅箔自体の温度が 1 1 0 :〜 2 0 0 °Cの範囲 になる高温雰囲気内で 2 ~ 6秒間維持することで乾燥させるものである請求項 2 〜請求項 4のいずれかに記載の表面処理銅箔の製造方法。
9 . 極微細銅粒は、 9—フエ二ルァクリジンを添加した銅電解液を用いるもので ある請求項 7又は請求項 8に記載の表面処理銅箔の製造方法。
1 0 . 請求項 1〜請求項 4のいずれかに記載の表面処理銅箔を用いて得られる銅 張積層板。
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