WO2022202541A1 - 粗化処理銅箔、キャリア付銅箔、銅張積層板及びプリント配線板 - Google Patents
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-
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-
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Definitions
- a straight line that minimizes the sum of squares of deviations in the direction of the vertical axis with respect to the central portion is called an equivalent straight line.
- a portion included in the height range of 0% to 100% of the load area ratio of the equivalent straight line is called a core portion.
- a portion higher than the core portion is called a protruding peak portion, and a portion lower than the core portion is called a protruding valley portion.
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Abstract
Description
前記粗化処理面が複数の板状粗化粒子を備え、前記粗化処理面を平面視した場合に、前記板状粗化粒子の幅W1が2nm以上135nm以下であり、前記板状粗化粒子の長さL1が15nm以上490nm以下であり、かつ、前記幅W1に対する前記長さL1の比であるL1/W1が2.0以上7.2以下である、粗化処理銅箔が提供される。
本発明を特定するために用いられる用語ないしパラメータの定義を以下に示す。
本発明による銅箔は粗化処理銅箔である。図3に本発明による粗化処理銅箔の一態様を示す。図3に示される粗化処理銅箔10は、少なくとも一方の側に粗化処理面12を有する。この粗化処理面12は、複数の板状粗化粒子12aを備える。特に、粗化処理面12を平面視した場合に、板状粗化粒子12aの幅W1が2nm以上135nm以下であり、板状粗化粒子12aの長さL1が15nm以上490nm以下であり、かつ、幅W1に対する長さL1の比であるL1/W1が2.0以上7.2以下である。このように複数の板状粗化粒子12aを備えた粗化処理面12を有する粗化処理銅箔10において、粗化処理面12を平面視した場合における板状粗化粒子12aの幅W1、長さL1、及び幅W1に対する長さL1の比L1/W1をそれぞれ上記範囲に制御することにより、熱可塑性樹脂との高い密着性と優れた高周波特性とを両立できる。
上述したように、本発明の粗化処理銅箔10はキャリア付銅箔の形態で提供されてもよい。すなわち、本発明の好ましい態様によれば、キャリアと、キャリア上に設けられた剥離層と、剥離層上に粗化処理面12を外側にして設けられた上記粗化処理銅箔10とを備えた、キャリア付銅箔が提供される。もっとも、キャリア付銅箔は、本発明の粗化処理銅箔10を用いること以外は、公知の層構成が採用可能である。
本発明の粗化処理銅箔10はプリント配線板用銅張積層板の作製に用いられるのが好ましい。すなわち、本発明の好ましい態様によれば、上記粗化処理銅箔10を備えた銅張積層板が提供される。本発明の粗化処理銅箔10を用いることで、銅張積層板の加工において、熱可塑性樹脂基材との高い密着性と優れた高周波特性とを両立することができる。この銅張積層板は、本発明の粗化処理銅箔と、粗化処理銅箔の粗化処理面に密着して設けられる樹脂層とを備えてなる。粗化処理銅箔は樹脂層の片面に設けられてもよいし、両面に設けられてもよい。樹脂層は、樹脂、好ましくは絶縁性樹脂を含んでなる。樹脂層はプリプレグ及び/又は樹脂シートであるのが好ましい。プリプレグとは、合成樹脂板、ガラス板、ガラス織布、ガラス不織布、紙等の基材に合成樹脂を含浸させた複合材料の総称である。また、樹脂層には絶縁性を向上する等の観点からシリカ、アルミナ等の各種無機粒子からなるフィラー粒子等が含有されていてもよい。樹脂層の厚さは特に限定されないが、1μm以上1000μm以下が好ましく、より好ましくは2μm以上400μm以下であり、さらに好ましくは3μm以上200μm以下である。樹脂層は複数の層で構成されていてよい。プリプレグ及び/又は樹脂シート等の樹脂層は予め銅箔表面に塗布されるプライマー樹脂層を介して粗化処理銅箔に設けられていてもよい。
本発明の粗化処理銅箔はプリント配線板の作製に用いられるのが好ましい。すなわち、本発明の好ましい態様によれば、上記粗化処理銅箔を備えたプリント配線板が提供される。本発明の粗化処理銅箔を用いることで、プリント配線板の製造において、優れた高周波特性と高い回路密着性とを両立することができる。本態様によるプリント配線板は、樹脂層と、銅層とが積層された層構成を含んでなる。銅層は本発明の粗化処理銅箔に由来する層である。また、樹脂層については銅張積層板に関して上述したとおりである。いずれにしても、プリント配線板は、本発明の粗化処理銅箔を用いること以外は、公知の層構成が採用可能である。プリント配線板に関する具体例としては、プリプレグの片面又は両面に本発明の粗化処理銅箔を接着させ硬化した積層体とした上で回路形成した片面又は両面プリント配線板や、これらを多層化した多層プリント配線板等が挙げられる。また、他の具体例としては、樹脂フィルム上に本発明の粗化処理銅箔を形成して回路を形成するフレキシブルプリント配線板、COF、TABテープ等も挙げられる。さらに他の具体例としては、本発明の粗化処理銅箔に上述の樹脂層を塗布した樹脂付銅箔(RCC)を形成し、樹脂層を絶縁接着材層として上述のプリント基板に積層した後、粗化処理銅箔を配線層の全部又は一部としてモディファイド・セミ・アディティブ法(MSAP)、サブトラクティブ法等の手法で回路を形成したビルドアップ配線板や、粗化処理銅箔を除去してセミ・アディティブ法(SAP)で回路を形成したビルドアップ配線板、半導体集積回路上へ樹脂付銅箔の積層と回路形成を交互に繰りかえすダイレクト・ビルドアップ・オン・ウェハー等が挙げられる。より発展的な具体例として、上記樹脂付銅箔を基材に積層し回路形成したアンテナ素子、接着剤層を介してガラスや樹脂フィルムに積層しパターンを形成したパネル・ディスプレイ用電子材料や窓ガラス用電子材料、本発明の粗化処理銅箔に導電性接着剤を塗布した電磁波シールド・フィルム等も挙げられる。とりわけ、本発明の粗化処理銅箔を備えたプリント配線板は、信号周波数10GHz以上の高周波帯域で用いられる自動車用アンテナ、携帯電話基地局アンテナ、高性能サーバー、衝突防止用レーダー等の用途で用いられる高周波基板として好適に用いられる。
粗化処理銅箔を備えたキャリア付銅箔を以下のようにして作製した。
以下に示される組成の銅電解液と、陰極と、陽極としてのDSA(寸法安定性陽極)とを用いて、溶液温度50℃、電流密度70A/dm2で電解し、厚さ18μmの電解銅箔をキャリアとして作製した。このとき、陰極として、表面を#1000のバフで研磨して表面粗さを整えた電極を用いた。
<銅電解液の組成>
‐ 銅濃度:80g/L
‐ 硫酸濃度:300g/L
‐ 塩素濃度:30mg/L
‐ 膠濃度:5mg/L
酸洗処理されたキャリアの電極面を、カルボキシベンゾトリアゾール(CBTA)濃度1g/L、硫酸濃度150g/L及び銅濃度10g/Lを含むCBTA水溶液に、液温30℃で30秒間浸漬し、CBTA成分をキャリアの電極面に吸着させた。こうして、キャリアの電極面にCBTA層を有機剥離層として形成した。
有機剥離層が形成されたキャリアを、硫酸ニッケルを用いて作製されたニッケル濃度20g/Lを含む溶液に浸漬して、液温45℃、pH3、電流密度5A/dm2の条件で、厚さ0.001μm相当の付着量のニッケルを有機剥離層上に付着させた。こうして、有機剥離層上にニッケル層を補助金属層として形成した。
補助金属層が形成されたキャリアを、以下に示される組成の銅溶液に浸漬して、溶液温度50℃、電流密度5A/dm2以上30A/dm2以下で電解し、厚さ1.5μmの極薄銅箔を補助金属層上に形成した。
<溶液の組成>
‐ 銅濃度:60g/L
‐ 硫酸濃度:200g/L
こうして形成された極薄銅箔の表面に粗化処理を行うことで粗化処理銅箔を形成し、これによりキャリア付銅箔を得た。この粗化処理は、表1に示される銅濃度、硫酸濃度、及びカルボキシベンゾトリアゾール(CBTA)濃度の酸性硫酸銅溶液を用いて、表1に示される電着条件(電流密度、電気量、及び液温)にて実施した。このとき、酸性硫酸銅溶液の組成、及び電着条件を表1に示されるように適宜変えることで、粗化処理表面の特徴が異なる様々なサンプルを作製した。
得られたキャリア付銅箔の粗化処理表面に、亜鉛-ニッケル合金めっき処理及びクロメート処理からなる防錆処理を行った。まず、亜鉛濃度1g/L、ニッケル濃度2g/L及びピロリン酸カリウム濃度80g/Lを含む溶液を用い、液温40℃、電流密度0.5A/dm2の条件で、粗化処理層及びキャリアの表面に亜鉛-ニッケル合金めっき処理を行った。次いで、クロム酸1g/Lを含む水溶液を用い、pH12、電流密度1A/dm2の条件で、亜鉛-ニッケル合金めっき処理を行った表面にクロメート処理を行った。
3-アミノプロピルトリメトキシシラン濃度が6g/Lの水溶液をキャリア付銅箔の粗化処理銅箔側の表面に吸着させ、電熱器により水分を蒸発させることにより、シランカップリング剤処理を行った。このとき、シランカップリング剤処理はキャリア側には行わなかった。
下記a)及びb)以外は例1~3と同様にして粗化処理銅箔の作製を行った。
a)キャリア付銅箔に代えて、以下の電解銅箔の析出面に粗化処理を行ったこと。
b)粗化処理工程において、酸性硫酸銅溶液の組成及び電着条件をそれぞれ表1に示される数値に変更したこと。
銅電解液として以下に示される組成の硫酸酸性硫酸銅溶液を用い、陰極に表面粗さRaが0.20μmのチタン製の電極を用い、陽極にはDSA(寸法安定性陽極)を用いて、溶液温度45℃、電流密度55A/dm2で電解し、厚さ18μmの電解銅箔を得た。
<硫酸酸性硫酸銅溶液の組成>
‐ 銅濃度:80g/L
‐ 硫酸濃度:260g/L
‐ ビス(3-スルホプロピル)ジスルフィド濃度:30mg/L
‐ ジアリルジメチルアンモニウムクロライド重合体濃度:50mg/L
‐ 塩素濃度:40mg/L
粗化処理工程を下記a)~c)のように変更したこと以外は、例4と同様にして粗化処理銅箔の作製を行った。
a)酸性硫酸銅溶液における銅濃度及び硫酸濃度を表1に示される数値に変更したこと。
b)9-フェニルアクリジン(9PA)及び塩素を、表1に示される濃度となるように酸性硫酸銅溶液に添加したこと。
c)電着条件を表1に示される数値に変更したこと。
例1~5で作製された粗化処理銅箔を備えたキャリア付銅箔について、以下に示される各種評価を行った。
レーザー顕微鏡(オリンパス株式会社製、OLS5000)を用いた表面粗さ解析により、粗化処理銅箔の粗化処理面の測定をISO25178に準拠して行った。具体的には、粗化処理銅箔の粗化処理面における129.73μm×129.73μmの領域の表面プロファイルを、上記レーザー顕微鏡にて倍率100倍の対物レンズを用いて、走査モード「3D標準+カラー」及び撮影モード「Auto」の条件で測定した。得られた粗化処理面の表面プロファイルに対して、ノイズ除去によりスパイクノイズを除去し、傾き除去を自動で行った後、表面性状解析により表面性状のアスペクト比Str及び突出山部とコア部を分離する負荷面積率Smr1の測定を実施した。このとき、F演算で形状除去(「多次局面3次」を選択)を行い、Sフィルターによるカットオフ波長を0.251μmとし、Lフィルターによるカットオフ波長を4.5μmとして計測した。各例につき上記Str及びSmr1の測定を異なる8視野にて実施し、全視野におけるStrの平均値及びSmr1の平均値を当該サンプルにおける粗化処理面のStr及びSmr1としてそれぞれ採用した。結果は表2に示されるとおりであった。
粗化処理面を平面視した場合の粗化粒子を観察すべく、電界放出型走査電子顕微鏡(FE-SEM、株式会社日立ハイテク製、SU8000)を用いて、倍率50000倍で粗化処理銅箔の粗化処理面を真上(Tilt:0°)から観察した。得られた観察画像を画像解析ソフト(Media Cybernetics社製、Image Pro10)に取り込み、コントラストを「自動最適値設定」として最適化した。ここで、例2で得られた観察画像(FE-SEM像)を図4に示すとともに、当該観察画像のコントラスト最適化後の画像を図5に示す。次いで、上記解析ソフトを用いて、輝度濃度の平均が3以上13以下の粗化粒子(すなわち粗化処理面に対して垂直方向に立っている粗化粒子)を抽出し、抽出した粗化粒子をそれぞれ楕円近似して、短軸長さ及び長軸長さを測定するとともに、短軸長さに対する長軸長さの比を算出した。各例につき以上の操作を異なる2視野について行い、抽出された全ての粗化粒子のデータから、短軸長さの中央値、長軸長さの中央値、及び短軸長さに対する長軸長さの比の中央値を算出し、それぞれ当該サンプルの幅W1、長さL1及び比L1/W1として採用した。
粗化処理面を断面視した場合の粗化粒子を観察すべく、集束イオンビーム-走査電子顕微鏡(FIB-SEM、Carl Zeiss社製、Crossbeam540)を用いて、粗化処理銅箔の断面の連続観察(スライス&ビュー観察)を以下の条件で実施した。
(FIB条件)
‐イオン種:Ga
‐カーボンデポジッション:加速電圧30kV、プローブ電流100pA、デポジッション領域13μm×13μm
‐粗堀り:加速電圧30kV、プローブ電流30nA又は15nA
‐断面加工(連続):加速電圧30kV、プローブ電流300pA、奥行きステップ5nm、画素5nm/pixel
(SEM条件)
‐加速電圧:2kV
‐プローブ電流:69pA
‐作動距離(WD):5mm
‐Noise Reduction:Line Avg
‐Signal:InLens
‐観察視野:5.12μm×3.84μm
熱可塑性樹脂基材として液晶ポリマー(LCP)フィルム(株式会社クラレ製、ベクスターCT-Q、厚さ50μm×1枚)を用意した。この熱可塑性樹脂基材に、得られたキャリア付銅箔をその粗化処理面が樹脂基材と当接するように積層し、真空プレス機を使用して、プレス圧4MPa、温度330℃、プレス時間10分の条件でプレスを行った後、キャリアを剥離層とともに剥離除去して、銅張積層板を作製した。この銅張積層板に対して、塩化第二銅エッチング液を用いて、サブトラクティブ法による回路形成を行い、3mm幅の直線回路を備えた試験基板を作製した。なお、例1~3については、キャリア剥離後に、銅張積層板における銅層の厚さが18μmとなるまで銅めっきを実施した後に、回路形成を行った。作製した試験基板に対して、卓上型精密万能試験機(株式会社島津製作所製、AGS-50NX)を用いて、形成した直線回路をJIS C 5016-1994のA法(90°剥離)に準拠して熱可塑性樹脂基材から引き剥がして、常態剥離強度(kgf/cm)を測定した。結果は表2に示されるとおりであった。
絶縁樹脂基材として高周波用基材(パナソニック株式会社製、MEGTRON6N、厚さ45μm×2枚)を用意した。この絶縁樹脂基材の両面に得られたキャリア付銅箔をその粗化処理面が絶縁樹脂基材と当接するように積層し、真空プレス機を使用して、プレス圧3MPa、温度190℃、プレス時間90分の条件でプレスを行った後、キャリアを剥離層とともに剥離除去して銅張積層板を得た。その後、銅張積層板に対して、塩化第二銅エッチング液を用いて、サブトラクティブ法による回路形成(回路高さ:18μm、回路幅300μm、回路長:300mm)を行った。なお、例1~3については、キャリア剥離後に、銅張積層板における銅層の厚さが18μmとなるまで銅めっきを実施した後に、回路形成を行った。こうして、特性インピーダンスが50Ω±2Ωになるようマイクロストリップラインを形成した伝送損失測定用基板を得た。得られた伝送損失測定用基板に対して、ネットワークアナライザー(キーサイト・テクノロジー社製、N5225B)を用いて、以下の設定条件で測定を行い、50GHzにおける伝送損失(dB)を計測した。結果は表2に示されるとおりであった。
(設定条件)
‐IF Bandwidth:100Hz
‐Frequency:10MHz~50GHz
‐Data points:501point
‐Average:Off
‐校正方法:SOLT(e-cal)
Claims (13)
- 少なくとも一方の側に粗化処理面を有する粗化処理銅箔であって、
前記粗化処理面が複数の板状粗化粒子を備え、前記粗化処理面を平面視した場合に、前記板状粗化粒子の幅W1が2nm以上135nm以下であり、前記板状粗化粒子の長さL1が15nm以上490nm以下であり、かつ、前記幅W1に対する前記長さL1の比であるL1/W1が2.0以上7.2以下である、粗化処理銅箔。 - 前記板状粗化粒子の幅W1が30nm以上90nm以下である、請求項1に記載の粗化処理銅箔。
- 前記板状粗化粒子の長さL1が100nm以上430nm以下である、請求項1又は2に記載の粗化処理銅箔。
- 前記L1/W1が2.5以上7.2以下である、請求項1~3のいずれか一項に記載の粗化処理銅箔。
- 前記粗化処理面を断面視した場合に、前記粗化粒子の幅W2が15nm以上250nm以下であり、前記板状粗化粒子の長さL2が60nm以上270nm以下であり、かつ、前記幅W2に対する前記長さL2の比であるL2/W2が1.5以上6.6以下である、請求項1~4のいずれか一項に記載の粗化処理銅箔。
- 前記板状粗化粒子の幅W2が40nm以上130nm以下である、請求項5に記載の粗化処理銅箔。
- 前記板状粗化粒子の長さL2が95nm以上210nm以下である、請求項5又は6に記載の粗化処理銅箔。
- 前記L2/W2が2.0以上6.6以下である、請求項5~7のいずれか一項に記載の粗化処理銅箔。
- 前記粗化処理面は、表面性状のアスペクト比Strが0.02以上0.24以下であり、かつ、突出山部とコア部を分離する負荷面積率Smr1が1.0%以上15.0%以下であり、
前記Str及びSmr1は、ISO25178に準拠してSフィルターによるカットオフ波長0.251μm及びLフィルターによるカットオフ波長4.5μmの条件で測定される値である、請求項1~8のいずれか一項に記載の粗化処理銅箔。 - 前記粗化処理面に防錆処理層及び/又はシランカップリング剤層をさらに備えた、請求項1~9のいずれか一項に記載の粗化処理銅箔。
- キャリアと、該キャリア上に設けられた剥離層と、該剥離層上に前記粗化処理面を外側にして設けられた請求項1~10のいずれか一項に記載の粗化処理銅箔とを備えた、キャリア付銅箔。
- 請求項1~10のいずれか一項に記載の粗化処理銅箔を備えた、銅張積層板。
- 請求項1~10のいずれか一項に記載の粗化処理銅箔を備えた、プリント配線板。
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