JP4609850B2 - 積層回路基板 - Google Patents
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Description
また、スルーホールめっき法による積層回路基板では、スルーホールの直上には部品を実装できず、配線の自由度が低いと云う欠点もある。
この欠点を解消するために、スルーホールめっき法による積層回路基板において、実装部品の配置位置を避けるように、スルーホールを基板表面に対して傾斜させて形成する手法も採用されている。
しかしながら現代ではさらなる工程の短縮などの要求から、一括プレスにより積層回路基板の製造方法も開発されており、この製造方法においても導電性ペーストが用いられている。
積層回路基板の層間接続に用いられる導電性ペーストは銀ペースト、銅ペーストを主成分とし、製造工程の安定性向上及び時間短縮のために、該主成分に低融点金属を含有させ多層配線基板を形成するプレス温度に近い温度で軟化させ圧着させやすい状態にしている。
上記、銀ペースト、銅ペーストに添加する低融点金属は、導電率、積層回路基板を形成する時のプレス温度を考慮にいれて低融点金属の種類、量を決めている。
また、上記粗化処理層表面の明度数値は35以下であることが望ましい。
本発明で用いる表面処理銅箔は、絶縁基板であるエポキシ樹脂フィルム、ポリイミドフィルム、吸湿性が著しく低いために誘電特性の変化が少なく半田付けに耐えられる耐熱性を有する液晶ポリマーフィルム、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂フィルムと張り合わせた際、密着強度が大きく、ファインパターン化が可能で、銅箔と低融点金属含有導電性ペーストとの界面においてボイドが発生するようなことのない銅箔である。
特に、絶縁基板としては、エポキシ樹脂・ポリイミドフィルム・液晶ポリマーを50%以上含む組成物からなるフィルムが適している。
銅箔に柔軟性を付与するためには粒状晶で構成されている銅箔が好ましい。特に、粒状結晶のサイズは平均0.3μm以上が好ましく、1μm以上の結晶サイズのものが銅箔断面の10%以上を占めているものが特に好ましい。
高周波特性・ファインパターン化を考慮すると表面粗さは3μm以下にすることが好ましい。
銅箔と導電性ペースト層との界面に発生するボイドまたは亀裂を防止するためには、低融点金属種により違いがあるが、拡散可能な低融点金属の原子個数に対し、粗化粒子を構成している銅原子個数が、4倍以下であることが好ましい。ただし、現実に導電性ペーストを使用する場合、抵抗値を上げる低融点金属を多く添加することはあまり好ましいことではない。そのため、拡散する低融点金属原子個数も少なくしたい。
このような観点から本発明は、元箔上に付着させる銅もしくは銅合金の量を1mg/dm2〜150mg/dm2の範囲とすることが好ましい。付着量が1mg/dm2未満ではピール強度が低いためその目的を果たす表面処理銅箔としては満足でなく、また150mg/dm2より多いと拡散可能な低融点金属原子個数も多く存在させることになり、そのような量は導電性ペーストの抵抗値を大きくすることとなり、あまり好ましくないからである。
本発明においては、被測定銅箔に
Ni: 0.01〜0.5mg/dm2
Zn: 0.01〜0.5mg/dm2
Cr: 0.01〜0.3mg/dm2
の範囲内の防錆処理を施した後、明度計(スガ試験機株式会社 機種名:SMカラーコンピューター 型番SM−4)を使用して明度値を測定した。
表面処理銅箔の表面明度を測定すると、表面粗さのRzが大きいかまたは粗化粒子間の深さが深い時は、光の反射量が少なくなるため明度値が低くなり、平滑だと光の反射量が大きくなり明度値が高くなる傾向にある。絶縁基板とのピール強度を向上させるためには明度値を35以下とすることが好ましい。即ち、明度値が35以上では、粗化面の表面粗度Rzを大きくしてもなだらかな凹凸面となり表面処理銅箔と絶縁基板との食いつきが悪く、ピール強度が向上しないためである。
本発明において、粗化粒子から構成される突起物は、場所による密着性の差を無くすため、高さとして0.2μm〜3.0μmの範囲に入っている突起物が、100μm×100μmの面積の中に200〜150000個存在することが好ましい。なお、ここでいう高さとは、元箔の表面と突起物の頂点との距離をいう。
突起物の高さは、表面処理銅箔を樹脂埋め、研磨を行った後断面のSEM観察を行い観察写真により突起物の高さを確認する。突起物は表面に均一に分布していることがさらに好ましい。
Cu粒子又はCuとMoの合金粒子で所望の突起物は得られるが、Cu粒子又はCuとMoの合金粒子にNi、Co、Fe、Cr、V及びWの群から選ばれる少なくとも1種の元素を含んでいる2種類以上の合金粗化粒子で形成された突起物は更に均一性のある突起物を形成できるためより効果的である。これらの突起物を形成する粗化粒子は、化学結合を絶縁樹脂と行うため、ピール強度を増大させると考えられる。樹脂種にもよるが、ピール強度を化学結合で増大させる粒子としてはCu−Mo合金、Cu−Ni合金、Cu−Co合金、Cu−Fe合金、Cu−Cr合金、Cu−Mo−Ni合金、Cu−Mo−Cr合金、Cu−Mo−Co合金、Cu−Mo−Fe合金などがある。
更に、均一な突起物を得るために、粗化処理時の各種電解液の選択、電流密度、液温、処理時間を最適にすることが望ましい。
特に液晶ポリマー樹脂等におけるNi金属またはNi合金は、ピール強度を高める効果がある。
元箔1
厚さ:12μmで、マット面粗度:Rz=0.86μmの未処理電解銅箔、及び未処理圧延銅箔(元箔)を用意した。
元箔2
厚さ:12μmで、マット面粗度:Rz=1.24μmの未処理電解銅箔を用意した。
元箔3
厚さ:12μmで、マット面粗度:Rz=1.56μmの未処理電解銅箔を用意した。
上記元箔1〜3を、下記電気めっきA〜Cの液組成・浴温度・電流条件範囲内にて、めっき浴1→めっき浴2の順番で少なくとも1回のめっき(粗化処理)を行い、更にその粗化処理面に、Niめっき(0.3mg/dm2)亜鉛めっき(0.1mg/dm2)を施し、その上にクロメート処理を施した。
電気めっきA
・めっき浴1
硫酸銅(Cu金属として) 1〜10g/dm3
硫酸 30〜100g/dm3
モリブデン酸アンモニウム(Mo金属として) 0.1〜5.0g/dm3
電流密度 10〜60A/dm2
通電時間 1秒〜20秒
浴温 20〜60℃
硫酸銅(Cu金属として) 20〜70g/dm3
硫酸 30〜100g/dm3
電流密度 5〜45A/dm2
通電時間 1秒〜25秒
浴温 20℃〜60℃
・めっき浴1
硫酸銅(Cu金属として) 1〜50g/dm3
硫酸ニッケル(Ni金属として) 3〜25g/dm3
メタパナジン酸アンモニウム(V金属として) 0.1〜15g/dm3
pH 1.0〜4.5
電流密度 10〜60A/dm2
通電時間 5秒〜20秒
浴温 20℃〜60℃
硫酸銅(Cu金属として) 10〜70g/dm3
硫酸 30〜120g/dm3
電流密度 20〜50A/dm2
通電時間 5秒〜25秒
浴温 20℃〜65℃
・めっき浴1
硫酸銅(Cu金属として) 1〜50/dm3
硫酸コバルト(Co金属として) 1〜50g/dm3
モリブデン酸アンモニウム(Mo金属として) 0.1〜10g/dm3
pH 0.5〜4.0
電流密度 10〜60A/dm2
通電時間 5秒〜25秒
浴温 20℃〜60℃
硫酸銅(Cu金属として) 10〜70g/dm3
硫酸 30〜120g/dm3
電流密度 5〜60A/dm2
通電時間 1秒〜20秒
浴温 20℃〜65℃
上記元箔1〜3を下記電気めっきD〜Fの液組成・浴温度・電流条件範囲内にてめっき浴3→めっき浴4の順番で少なくとも1回のめっき(粗化処理)を行い、表1に示す表面形状を得た。
更に、その粗化処理面に、Niめっき(0.3mg/dm2)亜鉛めっき(0.1mg/dm2)を施し、その上にクロメート処理を施した。
・めっき浴3
硫酸銅(Cu金属として) 1〜10g/dm3
硫酸 30〜100g/dm3
モリブデン酸アンモニウム(Mo金属として) 0.1〜5.0g/dm3
電流密度 10〜60A/dm2
通電時間 15秒〜60秒
浴温 20〜60℃
硫酸銅(Cu金属として) 20〜70g/dm3
硫酸 30〜120g/dm3
電流密度 3A/dm2
通電時間 2分以上(表面粗さにおいて時間を変更)
浴温 15℃
・めっき浴3
硫酸銅(Cu金属として) 1〜50g/dm3
硫酸ニッケル(Ni金属として) 3〜25g/dm3
メタパナジン酸アンモニウム(V金属として) 0.1〜15g/dm3
pH 1.0〜4.5
電流密度 10〜60A/dm2
通電時間 15秒〜60秒
浴温 20℃〜60℃
硫酸銅(Cu金属として) 20〜70g/dm3
硫酸 30〜120g/dm3
電流密度 3A/dm2
通電時間 2分以上(表面粗さにおいて時間を変更)
浴温 15℃
・めっき浴3
硫酸銅(Cu金属として) 1〜50/dm3
硫酸コバルト(Co金属として) 1〜50g/dm3
モリブデン酸アンモニウム(Mo金属として) 0.1〜10g/dm3
pH 0.5〜4.0
電流密度 10〜60A/dm2
通電時間 15秒〜60秒
浴温 20℃〜60℃
硫酸銅(Cu金属として) 20〜70g/dm3
硫酸 30〜120g/dm3
電流密度 3A/dm2
通電時間 2分以上(表面粗さにおいて時間を変更)
浴温 15℃
実施例及び比較例で作成した表面処理銅箔に、液晶ポリマーフィルム1(以下フィルム1という)ポリエーテルエーテルケトンフィルム(以下フィルム2という)を下記ラミネート方法で貼り付け、ピール強度を測定した。
表面処理銅箔と液晶ポリマーフィルム1を積層し、280℃で一定圧力をかけ、10分間保持した後冷却し、基板用複合材とした。
ポリエーテルエーテルケトンフィルムと表面処理銅箔のラミネート方法
表面処理銅箔とポリエーテルエーテルケトンフィルムを積層し、205℃で一定圧力をかけ、10分間保持した後冷却し、基板用複合材とした。
ボイド発生の確認方法は次のとおりである。即ち、ボイド発生の評価については、低融点金属であるSnを粗化処理面に1.5μmの厚さにめっきし、この銅箔を、320℃にて加熱処理を行い断面観察しボイド及び亀裂の発生状況を確認した。その結果を表1に示す。
Claims (2)
- 粒状結晶で構成されている電解銅箔または電解銅合金箔からなる元箔であって、その少なくとも片面の表面粗さRzが0.1μm〜2μmの元箔上に、明度数値が35以下であり、かつ100μm×100μmの範囲内に高さが0.3〜3.0μmの突起物が200個〜150000個存在している粗化処理層が形成された表面処理銅箔と、樹脂基板に穿設した貫通孔にZn、In、Sn、Pb、Biまたはこれらの合金から選ばれる低融点金属を含有する導電性ペーストを充填した基板とを積層したことを特徴とする積層回路基板。
- 前記元箔上に形成された粗化処理層は、低融点金属を含有する導電性ペーストからプレス時粗化処理層に拡散する低融点金属原子数に対し、付着粗化粒子を構成する銅原子数が4倍以下であり、表面粗さが0.3〜3.0μmの突起物で形成されていることを特徴とする請求項1に記載の積層回路基板。
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JP4776217B2 (ja) | 銅メタライズド積層板及びその製造方法 |
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