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

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 Download PDF

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  • 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

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可能な、粗化処理銅箔が提供される。この粗化処理銅箔は、少なくとも一方の側に粗化処理面を有する。粗化処理面は複数の板状粗化粒子を備え、粗化処理面を平面視した場合に、板状粗化粒子の幅Wが2nm以上135nm以下であり、板状粗化粒子の長さLが15nm以上490nm以下であり、かつ、幅Wに対する長さLの比であるL/Wが2.0以上7.2以下である。

Description

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
 本発明は、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に関する。
 近年の携帯用電子機器等の高機能化に伴い、大量の情報の高速処理をすべく信号の高周波化が進んでおり、5G、ミリ波、基地局アンテナ等の高周波用途に適したプリント配線板が求められている。このような高周波用プリント配線板には、高周波信号を品質低下させずに伝送可能とするために、伝送損失の低減が望まれる。プリント配線板は配線パターンに加工された銅箔と絶縁樹脂基材とを備えたものであるが、伝送損失は、銅箔に起因する導体損失と、絶縁樹脂基材に起因する誘電体損失とから主としてなる。したがって、絶縁樹脂基材に起因する誘電体損失を低減すべく、低誘電率の熱可塑性樹脂を用いることができれば好都合である。しかしながら、フッ素樹脂や液晶ポリマー(LCP)に代表される低誘電率の熱可塑性樹脂は、熱硬化性樹脂とは異なり、化学的な活性が低く、それ故銅箔との密着力が低い。
 そこで、銅箔と熱可塑性樹脂との密着性を向上する技術が提案されている。例えば、特許文献1(国際公開第2016/174998号)には、0.6μm以上1.7μm以下の十点平均粗さRzjisを有し、かつ、粗化粒子の高さの頻度分布における半値幅が0.9μm以下である粗化処理面を備えた銅箔が開示されている。かかる銅箔によれば、液晶ポリマーフィルムのような化学密着が期待できない絶縁樹脂基材に対しても高い剥離強度を呈することが可能とされている。
 一方、導体損失は、高周波になるほど顕著に現れる銅箔の表皮効果によって増大しうる。したがって、高周波用途における伝送損失を抑制するには、銅箔の表皮効果を低減すべく粗化粒子の微細化が求められる。かかる微細な粗化粒子を有する銅箔として、例えば、特許文献2(国際公開第2014/133164号)には、粒径10nm以上250nm以下の銅粒子(例えば略球状銅粒子)を付着させて粗化した黒色粗化面を備える表面処理銅箔が開示されている。
国際公開第2016/174998号 国際公開第2014/133164号
 高周波用途の銅箔では、上述したとおり粗化粒子を微細化することが求められるものの、このような銅箔は樹脂(とりわけ熱可塑性樹脂)との密着性が低下しやすい。この点、既存の銅箔は、熱可塑性樹脂との高い密着性と優れた高周波特性との両立という観点で必ずしも十分なものとはいえず、改善の余地がある。
 本発明者らは、今般、複数の板状粗化粒子を備えた粗化処理面を有する粗化処理銅箔において、粗化処理面を平面視した場合における板状粗化粒子の幅W、長さL、及び幅Wに対する長さLの比L/Wをそれぞれ所定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との知見を得た。
 したがって、本発明の目的は、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可能な、粗化処理銅箔を提供することにある。
 本発明の一態様によれば、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Wが2nm以上135nm以下であり、前記板状粗化粒子の長さLが15nm以上490nm以下であり、かつ、前記幅Wに対する前記長さLの比であるL/Wが2.0以上7.2以下である、粗化処理銅箔が提供される。
 本発明の他の一態様によれば、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前記粗化処理銅箔とを備えた、キャリア付銅箔が提供される。
 本発明の更に別の一態様によれば、前記粗化処理銅箔を備えた、銅張積層板が提供される。
 本発明の更に別の一態様によれば、前記粗化処理銅箔を備えた、プリント配線板が提供される。
ISO25178に準拠して決定される負荷曲線及び負荷面積率を説明するための図である。 ISO25178に準拠して決定される突出山部とコア部を分離する負荷面積率Smr1を説明するための図である。 本発明による粗化処理銅箔の一態様を示す断面模式図であり、板状粗化粒子の幅W及び長さLの計測方法を説明するための図である。 例2で作製したキャリア付銅箔における、粗化処理銅箔の粗化処理面を真上から観察したFE-SEM像である。 図4のFE-SEM像をコントラスト最適化した後の画像である。 例2で作製したキャリア付銅箔における、粗化処理銅箔の断面SEM像である。
 定義
 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。
 本明細書において、「表面性状のアスペクト比Str」又は「Str」とは、ISO25178に準拠して測定される、表面性状の等方性ないし異方性を表すパラメータである。Strは0から1までの範囲をとり、通常Str>0.5で強い等方性を示し、反対にStr<0.3で強い異方性を示す。
 本明細書において、「面の負荷曲線」(以下、単に「負荷曲線」という)とは、ISO25178に準拠して測定される、負荷面積率が0%から100%となる高さを表した曲線をいう。負荷面積率とは、図1に示されるように、ある高さc以上の領域の面積を表すパラメータである。高さcでの負荷面積率は図1におけるSmr(c)に相当する。図2に示されるように、負荷面積率が0%から負荷曲線に沿って負荷面積率の差を40%にして引いた負荷曲線の割線を、負荷面積率0%から移動させていき、割線の傾斜が最も緩くなる位置を負荷曲線の中央部分という。この中央部分に対して、縦軸方向の偏差の二乗和が最小になる直線を等価直線という。等価直線の負荷面積率0%から100%の高さの範囲に含まれる部分をコア部という。コア部より高い部分を突出山部といい、コア部より低い部分は突出谷部という。
 本明細書において、「突出山部とコア部を分離する負荷面積率Smr1」又は「Smr1」とは、図2に示されるように、ISO25178に準拠して測定される、コア部の上部の高さと負荷曲線の交点における負荷面積率(すなわちコア部と突出山部をわける負荷面積率)を表すパラメータである。この値が大きいほど、突出山部が占める割合が大きいことを意味する。
 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は、粗化処理面における所定の測定面積の表面プロファイルを市販のレーザー顕微鏡で測定することによりそれぞれ算出することができる。本明細書において、Str及びSmr1の各数値は、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とする。
 本明細書において、キャリアの「電極面」とは、キャリア作製時に陰極と接していた側の面を指す。
 本明細書において、キャリアの「析出面」とは、キャリア作製時に電解銅が析出されていく側の面、すなわち陰極と接していない側の面を指す。
 粗化処理銅箔
 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Wが2nm以上135nm以下であり、板状粗化粒子12aの長さLが15nm以上490nm以下であり、かつ、幅Wに対する長さLの比であるL/W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W、長さL、及び幅Wに対する長さLの比L/W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。
 上述したとおり、高周波用途における伝送損失を抑制するには、銅箔の表皮効果を低減すべく粗化粒子の微細化が求められる。しかしながら、かかる微細な粗化粒子を有する銅箔は樹脂基材とのアンカー効果(すなわち銅箔表面の凹凸を利用した物理的な密着性向上効果)が低減する結果、樹脂との密着性に劣るものとなりやすい。特に、フッ素樹脂や液晶ポリマー(LCP)に代表される低誘電率の熱可塑性樹脂は、熱硬化性樹脂とは異なり、化学的な活性が低く、それ故銅箔との密着力が低い。このように、高周波特性という点で有利な低粗度の銅箔は、本来的に樹脂との密着力に劣るものとなりやすく、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することは容易なことではない。
 この問題を本発明者らが検討した結果、粗化粒子を微細化するとともに、その形状を板状とする(換言すれば粒子のアスペクト比を大きくする)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ことを知見した。すなわち、粗化粒子を板状とすることで、従来の略球状の粗化粒子と比べて、樹脂基材とのアンカー効果が増大する結果、表皮効果の低減に有効な微細なコブでありながらも、熱可塑性樹脂との高い密着性を確保できることを突き止めた。そして、コブを微細化しつつ、樹脂基材とのアンカー効果を十分に発揮させるためには、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W及び長さLをそれぞれ2nm以上135nm以下及び15nm以上490nm以下という小さい値に制御し、かつ、幅Wに対する長さLの比L/W(アスペクト比)を2.0以上7.2以下という大きい値に制御することが有効であることを見出した。その結果、本発明の粗化処理銅箔10によれば、熱可塑性樹脂との高い密着性と優れた高周波特性(例えば表皮効果の低減)とを予想外にも両立することが可能となる。
 したがって、板状粗化粒子12aの幅Wは2nm以上135nm以下であり、好ましくは30nm以上90nm以下、より好ましくは30nm以上85nm以下、さらに好ましくは35nm以上80nm以下である。また、板状粗化粒子12aの長さLは15nm以上490nm以下であり、好ましくは100nm以上430nm以下、より好ましくは110nm以上430nm以下、さらに好ましくは110nm以上400nm以下である。さらに、板状粗化粒子12aの比L/Wは2.0以上7.2以下であり、好ましくは2.5以上7.2以下、より好ましくは3.1以上4.5以下、さらに好ましくは3.1以上4.0以下である。こうすることで、熱可塑性樹脂との高い密着性と優れた高周波特性とをバランスよく実現することができる。
 板状粗化粒子12aの幅W、長さL、及び比L/Wは、電界放出型走査電子顕微鏡(FE-SEM)を用いて所定の倍率(例えば倍率50000倍)にて粗化処理銅箔10の粗化処理面12を真上(Tilt:0°)から観察し、取得した観察画像を市販のソフトウェアを用いて解析することにより、特定することができる。この解析は、例えば、画像解析ソフト「Image Pro10」(Media Cybernetics社製)を用いて、本明細書の実施例に記載される諸条件に従って行うことができる。なお、上述した板状粗化粒子12aの幅W、長さL、及び比L/Wの各数値は、個々の粗化粒子から測定された幅W、長さL、及び比L/Wの中央値をそれぞれ意味するものとする。
 粗化処理銅箔10は、粗化処理面12を断面視した場合における、板状粗化粒子12aの幅W、長さL、及び幅Wに対する長さLの比であるL/Wがそれぞれ所定の範囲に制御されているのが好ましい。板状粗化粒子12aの幅Wは、図3に模式的に示されるように、板状粗化粒子12aにおいて、粗化処理面12と連結される根元間の距離を意味する。また、板状粗化粒子12aの長さLは、図3に模式的に示されるように、板状粗化粒子12aの最も高い位置(最も突出した部分)から、幅Wの中点(根本間の中点)までの距離を意味する。
 板状粗化粒子12aの幅Wは15nm以上250nm以下であるのが好ましく、より好ましくは40nm以上130nm以下、さらに好ましくは45nm以上125nm以下、特に好ましくは45nm以上120nm以下である。また、板状粗化粒子12aの長さLは60nm以上270nm以下であるのが好ましく、より好ましくは95nm以上210nm以下、さらに好ましくは100nm以上200nm以下、特に好ましくは110nm以上190nm以下である。さらに、板状粗化粒子12aの比L/Wは1.5以上6.6以下であるのが好ましく、より好ましくは2.0以上6.6以下、さらに好ましくは2.0以上5.0以下、特に好ましくは2.0以上4.0以下である。こうすることで、熱可塑性樹脂との高い密着性と優れた高周波特性とをよりバランスよく実現することができる。
 板状粗化粒子12aの幅W及び長さLは、集束イオンビーム-走査電子顕微鏡(FIB-SEM)を用いて粗化処理銅箔の断面を連続観察(スライス&ビュー観察)し、取得した画像を市販のソフトウェアを用いて解析することにより、特定することができる。この解析は、例えば、3次元解析ソフト「Amira5.5.0」(Thermo Fisher SCIENTIFIC社製)及び画像解析ソフト「Image Pro10」(Media Cybernetics社製)を用いて、本明細書の実施例に記載される諸条件に従って行うことができる。なお、上述した板状粗化粒子12aの幅W、長さL、及び比L/Wの各数値は、個々の粗化粒子から測定された幅W、長さL、及び比L/Wの中央値をそれぞれ意味するものとする。
 粗化処理銅箔10は、粗化処理面12における表面性状のアスペクト比Strが0.02以上0.24以下であるのが好ましく、より好ましくは0.08以上0.24以下、さらに好ましくは0.10以上0.24以下、特に好ましくは0.10以上0.23以下である。こうすることで粗化粒子を板状に制御しやすくなり、熱可塑性樹脂との密着性をより一層向上することができる。
 また、粗化処理銅箔10は、粗化処理面12における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%以下であるのが好ましく、より好ましくは5.0%以上10.5%以下、さらに好ましくは5.0%以上10.2%以下である。こうすることで微細な板状粗化粒子が粗化処理面に対して垂直方向に立つように制御することができる。その結果、表皮効果の低減に有効な微細なコブでありながらも、樹脂との高いアンカー効果を十分に発揮して密着性をより一層向上することができる。
 粗化処理銅箔10の厚さは特に限定されないが、0.1μm以上35μm以下が好ましく、より好ましくは0.5μm以上5.0μm以下、さらに好ましくは1.0μm以上3.0μm以下である。なお、粗化処理銅箔10は、通常の銅箔の表面に粗化処理を行ったものに限らず、キャリア付銅箔の銅箔表面に粗化処理を行ったものであってもよい。ここで、粗化処理銅箔10の厚さは、粗化処理面12の表面に形成された粗化粒子の高さを含まない厚さ(粗化処理銅箔10を構成する銅箔自体の厚さ)である。上記範囲の厚さを有する銅箔のことを、極薄銅箔ということがある。
 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。すなわち、粗化処理銅箔10は両側に粗化処理面12を有するものであってもよいし、一方の側にのみ粗化処理面12を有するものであってもよい。上述したとおり粗化処理面12は、典型的には複数の板状粗化粒子12a(コブ)を備えてなり、これら複数の板状粗化粒子12aはそれぞれ銅粒子からなるのが好ましい。銅粒子は金属銅からなるものであってもよいし、銅合金からなるものであってもよい。
 粗化処理面12を形成するための粗化処理は、銅箔の上に銅又は銅合金で粗化粒子を形成することにより好ましく行うことができる。例えば、この粗化処理は、銅濃度50g/L以上90g/L以下(より好ましくは60g/L以上80g/L以下)及び硫酸濃度125g/L以上335g/L以下(より好ましくは140g/L以上270g/L以下)を含む硫酸銅溶液にカルボキシベンゾトリアゾール(CBTA)を、CBTA濃度が50ppm以上300ppm以下(より好ましくは100ppm以上250ppm以下)となるように含有させて電着を行うのが好ましい。この電着は、電流密度10A/dm以上30A/dm以下(より好ましくは12A/dm以上22A/dm以下)、電気量10A・s以上150A・s以下(より好ましくは10A・s以上75A・s以下)及び液温40℃以上50℃以下(より好ましくは42℃以上50℃以下)の条件で行うのが好ましい。こうすることで、上述した所定の大きさを有する板状粗化粒子を処理表面に形成しやすくなる。
 所望により、粗化処理銅箔10は防錆処理が施され、防錆処理層が形成されたものであってもよい。防錆処理は、亜鉛を用いためっき処理を含むのが好ましい。亜鉛を用いためっき処理は、亜鉛めっき処理及び亜鉛合金めっき処理のいずれであってもよく、亜鉛合金めっき処理は亜鉛-ニッケル合金処理が特に好ましい。亜鉛-ニッケル合金処理は少なくともNi及びZnを含むめっき処理であればよく、Sn、Cr、Co等の他の元素をさらに含んでいてもよい。亜鉛-ニッケル合金めっきにおけるNi/Zn付着比率は、質量比で、1.2以上10以下が好ましく、より好ましくは2以上7以下、さらに好ましくは2.7以上4以下である。また、防錆処理はクロメート処理をさらに含むのが好ましく、このクロメート処理は亜鉛を用いためっき処理の後に、亜鉛を含むめっきの表面に行われるのがより好ましい。こうすることで防錆性をさらに向上させることができる。特に好ましい防錆処理は、亜鉛-ニッケル合金めっき処理とその後のクロメート処理との組合せである。
 所望により、粗化処理銅箔10は表面にシランカップリング剤処理が施され、シランカップリング剤層が形成されたものであってもよい。これにより耐湿性、耐薬品性及び接着剤等との密着性等を向上することができる。シランカップリング剤層は、シランカップリング剤を適宜希釈して塗布し、乾燥させることにより形成することができる。シランカップリング剤の例としては、4-グリシジルブチルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等のエポキシ官能性シランカップリング剤、又は3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-(2-アミノエチル)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-3-(4-(3-アミノプロポキシ)ブトキシ)プロピル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン等のアミノ官能性シランカップリング剤、又は3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン等のメルカプト官能性シランカップリング剤又はビニルトリメトキシシラン、ビニルフェニルトリメトキシシラン等のオレフィン官能性シランカップリング剤、又は3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン等のアクリル官能性シランカップリング剤、又はイミダゾールシラン等のイミダゾール官能性シランカップリング剤、又はトリアジンシラン等のトリアジン官能性シランカップリング剤等が挙げられる。
 上述した理由から、粗化処理銅箔10は、粗化処理面12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ることが好ましく、より好ましくは防錆処理層及びシランカップリング剤層の両方を備える。防錆処理層及びシランカップリング剤層は、粗化処理銅箔10の粗化処理面12側のみならず、粗化処理面12が形成されていない側に形成されてもよい。
 キャリア付銅箔
 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。
 キャリアは、粗化処理銅箔10を支持してそのハンドリング性を向上させるための支持体であり、典型的なキャリアは金属層を含む。このようなキャリアの例としては、アルミニウム箔、銅箔、ステンレス(SUS)箔、表面を銅等でメタルコーティングした樹脂フィルムやガラス等が挙げられ、好ましくは、銅箔である。銅箔は圧延銅箔及び電解銅箔のいずれであってもよいが、好ましくは電解銅箔である。キャリアの厚さは典型的には250μm以下であり、好ましくは9μm以上200μm以下である。
 剥離層は、キャリアの引き剥がし強度を弱くし、該強度の安定性を担保し、さらには高温でのプレス成形時にキャリアと銅箔の間で起こりうる相互拡散を抑制する機能を有する層である。剥離層は、キャリアの一方の面に形成されるのが一般的であるが、両面に形成されてもよい。剥離層は、有機剥離層及び無機剥離層のいずれであってもよい。有機剥離層に用いられる有機成分の例としては、窒素含有有機化合物、硫黄含有有機化合物、カルボン酸等が挙げられる。窒素含有有機化合物の例としては、トリアゾール化合物、イミダゾール化合物等が挙げられ、中でもトリアゾール化合物は剥離性が安定し易い点で好ましい。トリアゾール化合物の例としては、1,2,3-ベンゾトリアゾール、カルボキシベンゾトリアゾール、N’,N’-ビス(ベンゾトリアゾリルメチル)ユリア、1H-1,2,4-トリアゾール及び3-アミノ-1H-1,2,4-トリアゾール等が挙げられる。硫黄含有有機化合物の例としては、メルカプトベンゾチアゾール、チオシアヌル酸、2-ベンズイミダゾールチオール等が挙げられる。カルボン酸の例としては、モノカルボン酸、ジカルボン酸等が挙げられる。一方、無機剥離層に用いられる無機成分の例としては、Ni、Mo、Co、Cr、Fe、Ti、W、P、Zn、クロメート処理膜等が挙げられる。なお、剥離層の形成はキャリアの少なくとも一方の表面に剥離層成分含有溶液を接触させ、剥離層成分をキャリアの表面に固定させること等により行えばよい。キャリアを剥離層成分含有溶液に接触させる場合、この接触は、剥離層成分含有溶液への浸漬、剥離層成分含有溶液の噴霧、剥離層成分含有溶液の流下等により行えばよい。その他、蒸着やスパッタリング等による気相法で剥離層成分を被膜形成する方法も採用可能である。また、剥離層成分のキャリア表面への固定は、剥離層成分含有溶液の吸着や乾燥、剥離層成分含有溶液中の剥離層成分の電着等により行えばよい。剥離層の厚さは、典型的には1nm以上1μm以下であり、好ましくは5nm以上500nm以下である。
 所望により、剥離層とキャリア及び/又は粗化処理銅箔10の間に他の機能層を設けてもよい。そのような他の機能層の例としては補助金属層が挙げられる。補助金属層はニッケル及び/又はコバルトからなるのが好ましい。このような補助金属層をキャリアの表面側及び/又は粗化処理銅箔10の表面側に形成することで、高温又は長時間の熱間プレス成形時にキャリアと粗化処理銅箔10の間で起こりうる相互拡散を抑制し、キャリアの引き剥がし強度の安定性を担保することができる。補助金属層の厚さは、0.001μm以上3μm以下とするのが好ましい。
 銅張積層板
 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。
 高周波用途に適した銅張積層板を提供する観点から、樹脂層は熱可塑性樹脂を含むのが好ましく、より好ましくは、樹脂層に含まれる樹脂成分の大半(例えば50重量%以上)又は殆ど(例えば80重量%以上若しくは90重量%以上)が熱可塑性樹脂である。熱可塑性樹脂の好ましい例としては、ポリサルフォン(PSF)、ポリエーテルサルフォン(PES)、非晶ポリアリレート(PAR)、液晶ポリマー(LCP)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、熱可塑性ポリイミド(PI)、ポリアミドイミド(PAI)、フッ素樹脂、ポリアミド(PA)、ナイロン、ポリアセタール(POM)、変性ポリフェニレンエーテル(m-PPE)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、グラスファイバー強化ポリエチレンテレフタレート(GF-PET)、シクロオレフィン(COP)、及びこれらの任意の組合せが挙げられる。望ましい誘電正接及び優れた耐熱性の観点から、熱可塑性樹脂のより好ましい例としては、ポリサルフォン(PSF)、ポリエーテルサルフォン(PES)、非晶ポリアリレート(PAR)、液晶ポリマー(LCP)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、熱可塑性ポリイミド(PI)、ポリアミドイミド(PAI)、フッ素樹脂、及びそれらの任意の組合せが挙げられる。低誘電率の観点から、特に好ましい熱可塑性樹脂は液晶ポリマー(LCP)及び/又はフッ素樹脂である。フッ素樹脂の好ましい例としては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テトラフルオロエチレン-エチレン共重合体(ETFE)、及びそれらの任意の組合せが挙げられる。なお、絶縁樹脂基材の粗化処理銅箔への貼り付けは、加熱しながらプレスすることにより行うのが好ましく、こうすることで熱可塑性樹脂を軟化させて粗化処理面の微細凹凸に入り込ませることができる。その結果、微細凹凸(特に板状粗化粒子)の樹脂への食い込みによるアンカー効果により、銅箔と樹脂との密着性を確保することができる。
 プリント配線板
 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。
 本発明を以下の例によってさらに具体的に説明する。
 例1~3
 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。
(1)キャリアの準備
 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/dm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
(2)剥離層の形成
 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。
(3)補助金属層の形成
 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/dm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。
(4)極薄銅箔の形成
 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/dm以上30A/dm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
(5)粗化処理
 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。
(6)防錆処理
 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/dm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/dm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。
(7)シランカップリング剤処理
 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。
 例4(比較)
 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。
(電解銅箔の準備)
 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/dm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
 例5(比較)
 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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 評価
 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。
<粗化処理面の表面性状パラメータ>
 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。
<真上SEM観察>
 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W、長さL及び比L/Wとして採用した。
<断面SEM観察>
 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
 得られた粗化処理銅箔の断面画像について、3次元解析ソフト(Thermo Fisher SCIENTIFIC製、Amira5.5.0)を用いて3次元処理を行うとともに、画像解析ソフト(Media Cybernetics社製、Image Pro10)を用いて解析を行った。ここで、例2で得られた粗化処理銅箔の断面画像(断面SEM像)を図6に示す。画像内に存在する全ての粗化粒子について、それぞれ幅W(粗化粒子の根元間の距離)及び長さL(粗化粒子の最も高い位置から幅Wの中点(根本間の中点)までの距離)を計測するとともに、幅Wに対する長さLの比L/Wを算出した。各例につき以上の操作を異なる3視野について行い、全ての粗化粒子のデータから、幅Wの中央値、長さLの中央値、及び比L/Wの中央値を算出し、それぞれ当該サンプルの幅W、長さL及び比L/Wとして採用した。結果は表2に示されるとおりであった。
<熱可塑性樹脂(液晶ポリマー)に対する剥離強度>
 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。
<伝送特性の評価>
 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)
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002

 

Claims (13)

  1.  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Wが2nm以上135nm以下であり、前記板状粗化粒子の長さLが15nm以上490nm以下であり、かつ、前記幅Wに対する前記長さLの比であるL/Wが2.0以上7.2以下である、粗化処理銅箔。
  2.  前記板状粗化粒子の幅Wが30nm以上90nm以下である、請求項1に記載の粗化処理銅箔。
  3.  前記板状粗化粒子の長さL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。
  4.  前記L/W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。
  5.  前記粗化処理面を断面視した場合に、前記粗化粒子の幅Wが15nm以上250nm以下であり、前記板状粗化粒子の長さLが60nm以上270nm以下であり、かつ、前記幅Wに対する前記長さLの比であるL/W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。
  6.  前記板状粗化粒子の幅Wが40nm以上130nm以下である、請求項5に記載の粗化処理銅箔。
  7.  前記板状粗化粒子の長さL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。
  8.  前記L/W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。
  9.  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。
  10.  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。
  11.  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。
  12.  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。
  13.  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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