JP5427847B2

JP5427847B2 - キャリヤー付金属箔

Info

Publication number: JP5427847B2
Application number: JP2011159555A
Authority: JP
Inventors: 雅之高森
Original assignee: JX Nippon Mining and Metals Corp
Current assignee: JX Nippon Mining and Metals Corp
Priority date: 2011-07-21
Filing date: 2011-07-21
Publication date: 2014-02-26
Anticipated expiration: 2028-05-12
Also published as: JP2011216908A

Description

本発明は、プリント配線板に使用される片面若しくは２層以上の多層積層板又は極薄のコアレス基板の製造において用いられるキャリヤー付銅箔に関する。

多層積層体の代表的な例は、プリント回路板である。一般に、プリント回路板は、合成樹脂板、ガラス板、ガラス不織布、紙などの基材に合成樹脂を含浸させて得た「プリプレグ（Ｐｒｅｐｒｅｇ）」と称する誘電材を、基本的な構成としている。また、プリプレグと相対する側には電気伝導性を持った銅又は銅合金箔等のシートが接合されている。このように組み立てられた積層物を、一般にＣＣＬ（Copper Clad Laminate）材と呼んでいる。
銅又は銅合金箔の替りに、アルミニウム、ニッケル、亜鉛などの箔を使用する場合もある。これらの厚さは５〜２００μｍ程度である。

例えば、ＣＡＣ（特許文献１参照）を使用した４層基板の製造工程においては、厚さが０．２〜２ｍｍのプレス面が平滑なステンレス製のプレス板（通称、「鏡面板」と言う。）の上に、銅箔、所定枚数のプリプレグ、次に内層コアと称するＣＣＬ材料に回路を形成したプリント回路基板、次にプリプレグ、銅箔、鏡面板の順に重ねることにより、１組の４層基板材料からなる組み立てユニットが完成する。次に、これらのユニット（通称「ページ」）を２〜１０回程度繰り返して重ね、プレス組立体（通称「ブック」）を構成する。

その後、上記ブックを、ホットプレス機内の熱板上にセットし、所定の温度及び圧力で加圧成型することにより、積層板を製造する。
４層以上の基板については、内層コアの層数を上げることで、同様の工程で生産することが可能である。
この際、使用されるＣＡＣは、アルミニウムと銅箔の間に、接着剤が全面に塗布されている訳でなく、４辺の内側約１０ｍｍ程度の位置に１ｍｍ程の幅で額縁状に塗工されている。このため、アルミニウムで銅箔を全面に亘って支持することが難しく、積層中に銅箔に皺が発生することがある。

また、ＣＡＣの銅箔表面を鍍金又はエッチングする際に、これを薬液に投入することができない。これは、上記の通りＣＡＣに使用されている接着剤が隙間なく塗工されているわけではなく、アルミニウムと銅箔の間の所々に隙間があるため、そこから薬液が入り込むためである。
さらに、ＣＡＣに使用されているアルミ板（ＪＩＳ＃５１８２）の線膨張係数は、２３．８×１０^−６／°Ｃと、基板の構成材料である銅箔（１６．５×１０^−６／°Ｃ）及び重合後のプリプレグ（Ｃステージ：１２〜１８×１０^−６／°Ｃ）に比べて大きいことから、プレス前後の基板サイズが設計時のそれとは異なる現象（スケーリング変化）が起きる。これは厚さ方向の回路の位置ずれを招くことから、歩留り低下の一因となる問題がある。

プリント配線板に使用される各種材料の線膨張係数（常温）は、下記の通りである。アルミニウム板の線膨張係数が、他に突出して大きいことが分かる。
・銅箔：１６．５(×１０^-6／°Ｃ)
・ＳＵＳ３０４：１７．３×１０^-6／°Ｃ
・ＳＵＳ３０１：１５．２×１０^-6／°Ｃ
・ＳＵＳ６３０：１１．６×１０^-6／°Ｃ
・プリプレグ（Ｃステージ）：１２〜１８×１０^-6／°Ｃ
・アルミニウム板（ＪＩＳ＃５１８２）：２３．８×１０^−６／°Ｃ

特許第３１００９８３号公報

本発明は、これらの事象に鑑みてなされたものであり、プリント配線板に使用される片面若しくは２層以上の多層積層板又は極薄のコアレス基板の製造の際に用いられるキャリヤー付銅箔に関する。
詳しくは、積層板の製造時に使用するキャリヤー付き銅箔に係り、その目的とするのは樹脂を支持体とし、その片面または表裏両面に、易剥離性銅箔を配置することを特徴とし、プリント基板製造工程の簡素化及び歩留りアップによるコスト削減を実現することを課題とする。

本発明者等は、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、片面又は両面多層積層板の製造の際に使用するＣＡＣのアルミニウムに替えて、樹脂を使用することが有効であるとの知見を得た。
この知見に基づき、本発明は
１）合成樹脂製の板状キャリヤーと、該キャリヤーの少なくとも一方の面に、機械的に剥離可能に密着させた金属箔からなるキャリヤー付金属箔
２）合成樹脂が、プリプレグであることを特徴とする上記１）記載のキャリヤー付金属箔
３）合成樹脂が、樹脂の重合によりＢステージ（モノマー）からＣステージ（ポリマー）へ変化した樹脂であることを特徴とする上記１）又は２）記載のキャリヤー付金属箔
４）金属箔が、銅箔又は銅合金箔であることを特徴とする上記１）〜３）のいずかに記載のキャリヤー付金属箔、を提供する。

また、本願発明は、
５）金属箔が、５〜１２０μｍの厚みを有する電解箔であることを特徴とする上記１）〜４）のいずかに記載のキャリヤー付金属箔
６）金属箔が、５〜１２０μｍの厚みを有する圧延箔であることを特徴とする請求項１）〜４）のいずかに記載のキャリヤー付金属箔
７）板状キャリヤーと金属箔との剥離強度が１ｇ／ｃｍ以上、１ｋｇ／ｃｍ以下であり、剥離面が板状キャリヤーと金属との境界であることを特徴とする上記１）〜６）のいずかに記載のキャリヤー付金属箔
８）板状キャリヤーの熱膨張率が金属箔の熱膨張率の＋１０％、−３０％以内であることを特徴とする上記１）〜７）のいずかに記載のキャリヤー付金属箔、を提供する。

本発明は、板状の合成樹脂（Resin）製の少なくとも一方の面に、金属箔を密着させてキャリヤー付金属箔とするものであり、合成樹脂で銅箔を全面に亘って支持するので、積層中に銅箔に皺の発生を防止できる。また、このキャリヤー付金属箔は、金属箔と合成樹脂が隙間なく密着しているので、金属箔表面を鍍金又はエッチングする際に、これを鍍金又はエッチング用の薬液に投入することが可能となる。
さらに、合成樹脂の線膨張係数は、基板の構成材料である銅箔及び重合後のプリプレグと同等のレベルにあることから、回路の位置ずれを招くことがないので、不良品発生が少なくなり、歩留りを向上させることができるという優れた効果を有する。

銅箔、プリプレグ、銅箔を、順に重ね、密着させたＣＣＬ材の概念説明図である。樹脂基板の両面に銅箔が貼り付けられた本発明のキャリヤー付銅箔の説明図である。積層金型の上に本発明のキャリヤー付銅箔にプリプレグを重ね合わせた、プレス成形前の様子を示す説明図である。キャリヤー付銅箔に、鍍金するか又は銅箔を半分程度エッチングすることにより、Ｌ１を両面に作成した様子を示す説明図である。キャリヤー付銅箔の表裏に、複数のプリプレグ、次に銅箔を重ね、さらにこれをホットプレスすることにより、Ｌ２の銅箔層を形成し、さらに銅箔層に回路形成を行うことでＬ２を作成した様子を示す説明図である。所定の層数を重ねた後、キャリヤー付銅箔のプリプレグ及び銅箔の界面から剥離し、上下２個の、２層ＣＣＬを形成した様子を示す説明図である。剥離面を、全面エッチングすることで、この面に露出した回路を形成し多層の極薄コアレス基板を作成した様子を示す説明図である。

一般に、プリント回路板は、合成樹脂板、ガラス板、ガラス不織布、紙などの基材に合成樹脂を含浸させて得た「プリプレグ（Ｐｒｅｐｒｅｇ）」と称する誘電材を用い、このプリプレグを間に挟んで、電気伝導性を持った銅又は銅合金箔等のシートが接合されている。このように組み立てられた積層物を、一般にＣＣＬ（Copper Clad Laminate）材と呼んでいる。
この一般的に用いられるＣＣＬ（Copper Clad Laminate）材を図１に示す。前記銅又は銅合金箔の替りに、アルミニウム、ニッケル、亜鉛などの箔を使用する場合もある。これらの厚さは５〜２００μｍ程度である。

本願発明のキャリヤー付金属箔を図２に示す。キャリヤー付金属箔は、合成樹脂製の板状キャリヤーと該キャリヤーの少なくとも一方の面に機械的に剥離可能に密着した金属箔からなる。図２では、合成樹脂製の板状キャリヤーの両側に、金属箔が密着させたキャリヤー付金属箔が示されている。
構造的には、前記図１に示すＣＣＬ材と類似しているが、本願発明のキャリヤー付金属箔は、金属箔と樹脂は最終的に分離されるもので、機械的に容易に剥離できる構造を有する。この点、ＣＣＬ材は剥離させるものではないので、構造と機能は、全く異なるものである。

金属箔としては、銅又は銅合金箔が代表的なものであるが、アルミニウム、ニッケル、亜鉛などの箔を使用することもできる。銅又は銅合金箔の場合、５〜１２０μｍの厚みを有する電解箔又は圧延箔を使用することができる。
板状キャリヤーとなる合成樹脂としては、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等を使用することができる。また、前記プリプレグを使用することもできる。特に、合成樹脂が、樹脂の重合によりＢステージ（モノマー）からＣステージ（ポリマー）へ変化した樹脂を使用することができる。上記の通り、本願発明は、従来のＣＡＣに替えて、銅（Ｃｕ）−樹脂（Ｒｅｇｉｎ）−銅（Ｃｕ）の構造を有する（ＣＲＣ）ものである。
なお、前記プリプレグについては、キャリヤー付銅箔に使用する剥離可能なプリプレグ及び回路基板を構成するプリプレグに、同じ物を使用しても良いし、また異なるプリプレグを使用しても良い。プリプレグと銅箔との剥離性と密着性は、銅箔との界面の状態や処理により任意に調節可能である。

さらに、合成樹脂の熱膨張率が、金属箔の熱膨張率の＋１０％、−３０％以内であることが望ましい。これによって、金属箔と合成樹脂との熱膨張差に起因する回路の位置ずれを効果的に防止することができ、不良品発生を減少させ、歩留りを向上させることができる。
板状キャリヤーと金属箔とは、めっき又はエッチング等の工程において、適度の密着性が必要であるが、いずれ機械的に剥がすことになるので、両者の剥離強度は、１ｇ／ｃｍ以上、１ｋｇ／ｃｍ以下であることが望ましい。さらに、剥離面は板状キャリヤーと金属との境界であることが望ましく、両者の間で、相手材料の残渣が残ることは、除去工程が必要となり、工程の複雑化になるので、避けなければならない。

次に、本発明の具体的な実施例を説明する。なお、以下の実施例は、本願発明の理解を容易にするためのものであり、これに制限されるものではない。すなわち、本願発明の技術思想に基づく変形、実施態様、他の例は、本願発明に含まれるものである。

（実施例１）
樹脂材料として、エポキシ樹脂から作製したプリプレグを用いた。このプリプレグの表裏に銅箔を接着させてキャリヤー付銅箔とした。このキャリヤー付銅箔上に、所望枚数のプリプレグ、次に内層コアと称する２層プリント回路基板、次にプリプレグ、さらにキャリヤー付銅箔を順に重ねることで１組の４層基板の材料組み立てユニットが完成させた。
次に、このユニット（通称「ページ」と言う）を１０回程度繰り返し、プレス組み立て物（通称「ブック」と言う）を構成した。

その後、このブックをホットプレス機にセットし、所定の温度及び圧力で加圧成型することにより４層基板を製造した。なお、４層以上の基板についても、一般的には内層コアの層数を上げることで、同様の工程で生産することが可能である。このようにして作製した材料を、プレス機の上下ステンレス製熱板の間に挟んで、プレスし積層板とする。通常、熱板は５０ｍｍ程度の厚板を使用するが、厚さに制限を受けるものではない。

このようにして作製された、プリプレグを有する多層構造のプリント回路基板は、めっき工程及び又はエッチング工程経て回路を形成し、さらにキャリヤー樹脂と銅箔の間で、剥離分離させて完成品となるが、合成樹脂製のキャリヤーで銅箔を全面に亘って支持しているので、前記積層中に、銅箔に皺の発生は全く認められなかった。

また、このキャリヤー付金属箔は、金属箔と合成樹脂が隙間なく密着しているので、金属箔表面を鍍金又はエッチングする際に、鍍金又はエッチング用の薬液に投入することができた。
さらに、合成樹脂の線膨張係数は、基板の構成材料である銅箔及び重合後のプリプレグと、殆ど同じレベルにあることから、回路の位置ずれを起こすことがなかった。したがって、従来のＣＡＣを使用する場合に比べて、不良品発生が少なくなり、歩留りを向上させることができた。

（実施例２）
次に、極薄基板の製造の例を図４〜図７に基づいて説明する。これらの図は、キャリヤー付銅箔の両側に、プリプレグを配置し、さらにこのプリプレグ面上に銅の回路を形成し、さらに樹脂からなるキャリヤーを剥離させて２個の基板を同時に生産する工程説明図である。実施例１と同様に、キャリヤーとなる樹脂材料として、フェノール樹脂から作製したプリプレグを用いた。このプリプレグの表裏に、銅箔を接着させてキャリヤー付銅箔とした。

このキャリヤー付銅箔に、鍍金するか又は銅箔を半分程度エッチングすることにより、図４に示すように、Ｌ１（第１層）を本発明品の両面に作成した。
次に、図５に示すように、キャリヤー付銅箔の表裏に、所望枚数のプリプレグ、次に銅箔を重ね、さらにこれをホットプレスすることにより、Ｌ２（第２層）の銅箔層を形成した。これに、さらに回路形成を行うことでＬ２を完成させた。これ以降、必要に応じてＬ３（第３層）以降も同様に形成することが出来る。図３〜図７に示す「×ｎ」は、多層（ｎ＝１、２、３・・ｎ）を意味する。

所定の層数を重ねた後、キャリヤー付銅箔のプリプレグ及び銅箔の界面から剥離させた。これを、図６に示す。上下２個の、２層ＣＣＬが形成されている。
次に、この剥離面を、全面エッチングすることで、この面に露出した回路を形成した。結果として、図７に示すように、多層の極薄コアレス基板が生産できた。しかも、この場合、１枚のキャリヤー付銅箔上に形成した基板材料の表裏２面から、２個の基板を同時に生産できるので生産効率が向上するという効果があった。上記と同様に、Ｌ２、Ｌ３・・以降も同様に形成することが出来るので、多層の極薄コアレス基板の生産も容易である。

本発明は、板状の合成樹脂（Resin）製の少なくとも一方の面に、金属箔を密着させてキャリヤー付金属箔とするものであり、合成樹脂で銅箔を全面に亘って支持するので、積層中に銅箔に皺の発生を防止できる。また、このキャリヤー付金属箔は、金属箔と合成樹脂が隙間なく密着しているので、金属箔表面を鍍金又はエッチングする際に、これを鍍金又はエッチング用の薬液に投入することが可能となる。さらに、合成樹脂の線膨張係数は、基板の構成材料である銅箔及び重合後のプリプレグと同等のレベルにあることから、回路の位置ずれを招くことがないので、不良品発生が少なくなり、歩留りを向上させることができるという優れた効果を有するので、本願発明により得られるキャリヤー付金属箔のメリットは大きく、特にプリント回路板の製造に有用である。

Claims

プリプレグからなる板状キャリヤーと、該キャリヤーの少なくとも一方の面に、機械的に剥離可能に密着させた５〜１２０μｍの厚みを有する電解箔または圧延箔からなるキャリヤー付金属箔であって、板状キャリヤーと金属箔との剥離強度が１ｇ／ｃｍ以上、１ｋｇ／ｃｍ以下であり、剥離面が板状キャリヤーと金属との境界であり、さらに板状キャリヤーの熱膨張率が金属箔の熱膨張率の＋１０％、−３０％以内であることを特徴とするキャリヤー付金属箔。