JP7434656B1 - 表面処理銅箔、銅張積層板、及びプリント配線板の製造方法 - Google Patents
表面処理銅箔、銅張積層板、及びプリント配線板の製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
Description
例えば、特許文献1は、樹脂との密着性、耐薬品性及び耐熱性に優れ、かつ、エッチング残渣が残りにくい表面処理銅箔として、銅箔と、銅箔の少なくとも一方の面に設けられ、Zn付着量、Ni付着量及びMo付着量が制御された表面処理層(Zn-Ni-Mo層)とを備える表面処理銅箔を開示している。
本発明の実施形態は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、一つの側面において、ソフトエッチングの際にアンダーカットの発生を抑制可能な表面処理銅箔及び銅張積層板を提供することを目的とする。
また、本発明の実施形態は、別の側面において、アンダーカットが抑制された回路パターンを備えるプリント配線板の製造方法を提供することを目的とする。
前記表面処理層はNi、Zn及びCrを含有し、
前記表面処理層において、Zn付着量は100~500μg/dm2であり、Cr付着量は98~150μg/dm2であり、且つNi付着量、前記Zn付着量及び前記Cr付着量の合計に対する前記Cr付着量の比率は18.0~50.0%であり、
前記Ni付着量及び前記Zn付着量の合計に対する前記Ni付着量の比率は10.0~18.2%である、表面処理銅箔に関する。
また、本発明の実施形態によれば、別の側面において、アンダーカットが抑制された回路パターンを備えるプリント配線板の製造方法を提供することができる。
図1に示されるように、表面処理銅箔1は、銅箔2と、銅箔2の少なくとも一方の面に形成された表面処理層3とを有する。また、銅張積層板10は、表面処理銅箔1と、表面処理銅箔1の表面処理層3上に設けられた基材11とを備える。
図2に示されるように、本発明の実施形態に係る表面処理銅箔を備える銅張積層板を用いて形成される回路パターン20は、基材11と接する表面処理層3が銅箔2に比べて過度に浸食除去されておらず、アンダーカットの発生を抑制することができる。
図3に示されるように、従来の表面処理銅箔を備える銅張積層板を用いて形成される回路パターン30は、基材11と接する表面処理層4が銅箔2に比べて過度に浸食除去されており、アンダーカット40が発生し易い。
表面処理層3に含まれる各種元素の中でも、ソフトエッチング時のアンダーカットの発生を抑制するためには、Zn付着量を100~500μg/dm2、Cr付着量を70~150μg/dm2、並びにNi付着量、Zn付着量及びCr付着量の合計に対するCr付着量の比率(以下、「Cr率」と略す)を18.0~50.0%に制御することが重要である。また、この範囲にZn付着量を制御することにより、表面処理層3に耐熱性、耐薬品性などの特性を付与でき、また、この範囲にCr付着量を制御することにより、防錆効果も付与できる。ソフトエッチング時のアンダーカットの発生を抑制する効果などを安定して確保する観点から、Zn付着量は151~394μg/dm2であることが好ましく、151~331μg/dm2であることがより好ましい。また、同様の観点から、Cr付着量は、98~120μg/dm2であることが好ましく、98~107μg/dm2であることがより好ましい。さらに、同様の観点から、Cr率は、20.0~40.0%であることが好ましく、20.5~35.5%であることがより好ましい。
ここで、ソフトエッチングに用いられるソフトエッチング液としては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。典型的なソフトエッチング液は、過酸化水素及び硫酸を主成分とする。
表面処理層3におけるCr付着量は、得られた表面処理銅箔1を塩酸:水=1:4の体積比で混合した塩酸水溶液で煮沸溶解して、原子吸光法により定量分析を行うことで測定することができる。測定には、原子吸光分光光度計(Agilent製、200 Series AA)又はこれと同等な装置を使用することができる。
表面処理層3の例としては、粗化処理層、耐薬品処理層、耐熱処理層、クロメート処理層、シランカップリング処理層などが挙げられる。これらの層は、単一又は2種以上を組み合わせて用いることができる。これらの層の中でも、基材11(特に、樹脂基材)との接着性を向上させるために、表面処理層3は粗化処理層を含有することが好ましい。
ここで、本明細書において「粗化処理層」とは、粗化処理によって形成される層であり、粗化粒子を含有する層である。また、粗化処理では、前処理として通常の銅メッキなどが行われたり、仕上げ処理として粗化粒子の脱落を防止するために通常の銅メッキなどが行われたりする場合があるが、本明細書における「粗化処理層」は、これらの前処理及び仕上げ処理によって形成される層を含む。
粗化粒子は、1次粗化粒子及び2次粗化粒子を含有していてもよい。2次粗化粒子は、1次粗化粒子とは異なる化学組成を有することが好ましい。
1次粗化粒子は、例えば、銅又は銅合金、特に銅から形成することができる。
2次粗化粒子は、例えば、銅、コバルト及びニッケルを含む合金から形成することができる。
1次粗化粒子の表面の少なくとも一部には、かぶせめっき層が形成されていてもよい。かぶせめっき層としては、特に限定されないが、銅、銀、金、ニッケル、コバルト、亜鉛などから形成することができる。これらの中でも、かぶせめっき層は、銅から形成されることが好ましい。
(粗化処理の条件)
めっき液組成:5~15g/LのCu、40~100g/Lの硫酸、1~6ppmのタングステン(タングステン酸ナトリウム2水和物由来)
めっき液温度:20~50℃
電気めっき条件:電流密度30~90A/dm2、時間0.1~8秒
(かぶせめっきの条件)
めっき液組成:10~30g/LのCu、70~130g/Lの硫酸
めっき液温度:30~60℃
電気めっき条件:電流密度4.8~15A/dm2、時間0.1~8秒
耐薬品処理層及び/又は耐熱処理層としては、ニッケル、亜鉛、錫、コバルト、モリブデン、銅、タングステン、リン、ヒ素、クロム、バナジウム、チタン、アルミニウム、金、銀、白金族元素、鉄及びタンタルからなる群から選択される1種以上の元素(金属、合金、酸化物、窒化物、硫化物などのいずれの形態であってもよい)を含む層とすることができる。これらの中でも、耐薬品処理層及び耐熱処理層はNi-Zn層であることが好ましい。
(耐薬品処理及び耐熱処理:Ni-Zn層の形成条件)
めっき液組成:1~30g/LのNi、1~30g/LのZn
めっき液pH:2~5
めっき液温度:30~50℃
電気めっき条件:電流密度0.1~10A/dm2、時間0.1~5秒
本明細書において「クロメート処理層」とは、無水クロム酸、クロム酸、二クロム酸、クロム酸塩又は二クロム酸塩を含む液から形成された層を意味する。クロメート処理層は、コバルト、鉄、ニッケル、モリブデン、亜鉛、タンタル、銅、アルミニウム、リン、タングステン、錫、ヒ素及びチタンからなる群から選択される1種以上の元素(金属、合金、酸化物、窒化物、硫化物などのいずれの形態であってもよい)を含む層とすることができる。クロメート処理層の例としては、無水クロム酸又は二クロム酸カリウム水溶液で処理したクロメート処理層、無水クロム酸又は二クロム酸カリウム及び亜鉛を含む処理液で処理したクロメート処理層などが挙げられる。
クロメート液組成:1~10g/LのK2Cr2O7、0.01~10g/LのZn
クロメート液pH:2~5
クロメート液温度:30~55℃
電解条件:電流密度0.1~10A/dm2、時間0.1~5秒(電解クロメート処理の場合)
本明細書において「シランカップリング処理層」とは、シランカップリング剤から形成された層を意味する。
シランカップリング剤としては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。シランカップリング剤の例としては、アミノ系シランカップリング剤、エポキシ系シランカップリング剤、メルカプト系シランカップリング剤、メタクリロキシ系シランカップリング剤、ビニル系シランカップリング剤、イミダゾール系シランカップリング剤、トリアジン系シランカップリング剤などが挙げられる。中でも、アミノ系シランカップリング剤、エポキシ系シランカップリング剤が好ましい。シランカップリング剤は、単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
典型的なシランカップリング処理層の形成方法としては、上述のシランカップリング剤の1~3体積%水溶液を塗布し、乾燥させることでシランカップリング処理層を形成する方法が挙げられる。
電解銅箔は、例えば、硫酸銅めっき浴からチタン又はステンレスから形成されたドラム上に銅を電解析出させることによって製造される。電解銅箔は、ドラム側に形成される平坦なS面(シャイン面)と、S面の反対側に形成されるM面(マット面)とを有する。
この銅張積層板10は、表面処理銅箔1の表面処理層3に基材11を接着することによって製造することができる。
基材11としては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができるが、樹脂基材であることが好ましい。樹脂基材の例としては、紙基材フェノール樹脂、紙基材エポキシ樹脂、合成繊維布基材エポキシ樹脂、ガラス布・紙複合基材エポキシ樹脂、ガラス布・ガラス不織布複合基材エポキシ樹脂、ガラス布基材エポキシ樹脂、ポリエステルフィルム、ポリイミド樹脂、液晶ポリマー、フッ素樹脂などから構成される基材が挙げられる。これらの中でも、樹脂基材はポリイミド樹脂から構成される基材であることが好ましい。
このようにして製造された銅張積層板10は、プリント配線板の製造に用いることができる。
なお、このサブトラクティブ法における各種条件は、特に限定されず、当該技術分野において公知の条件に準じて行うことができる。
厚さ12μmの圧延銅箔(JX金属株式会社製HG箔)を準備した。当該銅箔の両面を脱脂及び酸洗した後、一方の面(以下、「第1面」という)に、表面処理層として粗化処理層、耐熱及び耐薬品処理層(Ni-Zn層)、クロメート処理層及びシランカップリング処理層を順次形成することによって表面処理銅箔を得た。各処理層の形成条件は次の通りとした。
<粗化粒子の形成条件>
めっき液組成:12g/LのCu、50g/Lの硫酸、5ppmのタングステン(タングステン酸ナトリウム2水和物由来)
めっき液温度:27℃
めっき処理回数:2回
電気めっき条件:電流密度49.8A/dm2、時間0.81秒
<かぶせめっき層の形成条件>
めっき液組成:20g/LのCu、100g/Lの硫酸
めっき液温度:50℃
めっき処理回数:2回
電気めっき条件:電流密度11.9A/dm2、時間1.15秒
<Ni-Zn層の形成条件>
めっき液組成:23.5g/LのNi、4.5g/LのZn
めっき液pH:3.6
めっき液温度:40℃
電気めっき条件:電流密度0.70A/dm2、時間0.59秒
めっき処理回数:1回
<電解クロメート処理層の形成条件>
クロメート液組成:3g/LのK2Cr2O7、0.33g/LのZn
クロメート液pH:3.65
クロメート液温度:55℃
電解条件:電流密度1.9A/dm2、時間0.59秒
クロメート処理回数:2回
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の1.2体積%水溶液を塗布し、乾燥させることでシランカップリング処理層を形成した。
耐熱及び耐薬品処理層(Ni-Zn層)/第1面の形成条件において、電気めっき条件を電流密度1.5A/dm2、時間0.59秒に変更したこと以外は、実施例1と同様の条件で表面処理銅箔を得た。
耐熱及び耐薬品処理層(Ni-Zn層)/第1面の形成条件において、電気めっき条件を電流密度1.9A/dm2、時間0.59秒に変更したこと以外は、実施例1と同様の条件で表面処理銅箔を得た。
耐熱及び耐薬品処理層(Ni-Zn層)/第1面の形成条件において、電気めっき条件を電流密度2.2A/dm2、時間0.59秒に変更したこと以外は、実施例1と同様の条件で表面処理銅箔を得た。
(1)粗化処理層/第1面
<粗化粒子の形成条件>
めっき液組成:11g/LのCu、50g/Lの硫酸
めっき液温度:27℃
めっき処理回数:2回
電気めっき条件:電流密度41.3A/dm2、時間0.68秒
<かぶせめっき層の形成条件>
めっき液組成:20g/LのCu、100g/Lの硫酸
めっき液温度:50℃
めっき処理回数:2回
電気めっき条件:電流密度8.2A/dm2、時間0.77秒
<Ni-Zn層の形成条件>
めっき液組成:23.5g/LのNi、4.5g/LのZn
めっき液pH:3.6
めっき液温度:40℃
電気めっき条件:電流密度3.42A/dm2、時間0.39秒
めっき処理回数:1回
<電解クロメート処理層の形成条件>
クロメート液組成:3g/LのK2Cr2O7、0.33g/LのZn
クロメート液pH:3.65
クロメート液温度:55℃
電解条件:電流密度2.7A/dm2、時間0.39秒
クロメート処理回数:2回
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の1.2体積%水溶液を塗布し、乾燥させることでシランカップリング処理層を形成した。
<表面処理層(第1面)における各元素の付着量>
表面処理層におけるZn付着量及びNi付着量は、得られた表面処理銅箔を硝酸:水=1:2の体積比で混合した硝酸水溶液で溶解し、ICP分析によって測定した。測定には、誘導結合プラズマ発光分光分析装置(株式会社日立ハイテクサイエンス製、SPS3520UV)を使用した。
表面処理層におけるCr付着量は、得られた表面処理銅箔を塩酸:水=1:4の体積比で混合した塩酸水溶液で煮沸溶解して、原子吸光法により定量分析を行うことで測定した。測定には、原子吸光分光光度計(Agilent製、200 Series AA)を使用した。
なお、Zn、Ni及びCrの付着量は、それぞれの表面処理銅箔の単位面積(dm2)当たりの、Zn、Ni及びCrの付着質量(μg)で表示する。
また、得られた元素の付着量を基に、Ni付着量及びZn付着量の合計に対するNi付着量の比率(「Ni率」と表す)、Ni付着量、Zn付着量及びCr付着量の合計に対するCr付着量の比率(「Cr率」と表す)を算出した。
表面処理銅箔(第1面)と、厚さ25μmのポリイミドフィルム(株式会社カネカ製ピクシオ(登録商標))とを貼り合わせた後、360℃で30分間保持して加熱圧着した。この加熱圧着は全て2.5kPaで実施した。次に、エッチング液を用いて幅が200μmとなるように回路パターンを形成した。次に、この回路パターンに対し、過酸化水素及び硫酸を主成分としたソフトエッチング液(三菱ガス化学株式会社製、クリーンエッチCPE-750)を用いて1分間のソフトエッチングを実施した。そして、ソフトエッチング後のアンダーカットをポリイミドフィルムの裏側から光学顕微鏡で観察した。ここで、アンダーカットが発生した回路パターンの観察像の例を図4に示す。ポリイミドフィルムは薄く透過性を有するため、ポリイミドフィルム越しにアンダーカットの観察及びアンダーカット幅W1,W2の測定が可能である。アンダーカット幅W1,W2は、任意に選んだ3か所で測定し、それらの平均値をアンダーカット幅の結果とした。
上記の各特性評価の結果を表1に示す。
[1] 銅箔と、前記銅箔の少なくとも一方の面に形成された表面処理層とを有し、
前記表面処理層はNi、Zn及びCrを含有し、
前記表面処理層において、Zn付着量は100~500μg/dm2であり、Cr付着量は70~150μg/dm2であり、且つNi付着量、前記Zn付着量及び前記Cr付着量の合計に対する前記Cr付着量の比率は18.0~50.0%である、表面処理銅箔。
[2] 前記表面処理層はCoを更に含有し、
前記表面処理層において、Co付着量は100μg/dm2以下である、[1]に記載の表面処理銅箔。
[3] 前記表面処理層はCoを含有しない、[1]に記載の表面処理銅箔。
[4] 前記Zn付着量は151~394μg/dm2である、[1]~[3]のいずれか一つに記載の表面処理銅箔。
[5] 前記Zn付着量は151~331μg/dm2である、[4]に記載の表面処理銅箔。
[6] 前記Cr付着量は98~120μg/dm2である、[1]~[5]のいずれか一つに記載の表面処理銅箔。
[7] 前記Cr付着量は98~107μg/dm2である、[6]に記載の表面処理銅箔。
[8] 前記Ni付着量は10~100μg/dm2である、[1]~[7]のいずれか一つに記載の表面処理銅箔。
[9] 前記Ni付着量は27~72μg/dm2である、[8]に記載の表面処理銅箔。
[10] 前記Ni付着量、前記Zn付着量及び前記Cr付着量の合計に対する前記Cr付着量の比率は、20.0~40.0%である、[1]~[9]のいずれか一つに記載の表面処理銅箔。
[11] 前記Ni付着量、前記Zn付着量及び前記Cr付着量の合計に対する前記Cr付着量の比率は、20.5~35.5%である、[10]に記載の表面処理銅箔。
[12] 前記Ni付着量及び前記Zn付着量の合計に対する前記Ni付着量の比率は10.0~20.0%である、[1]~[11]のいずれか一つに記載の表面処理銅箔。
[13] 前記Ni付着量及び前記Zn付着量の合計に対する前記Ni付着量の比率は、15.2~18.2%である、[12]に記載の表面処理銅箔。
[14] 前記Ni付着量及び前記Zn付着量の合計は、100μg/dm2以上500μg/dm2未満である、[1]~[13]のいずれか一つに記載の表面処理銅箔。
[15] 前記Ni付着量及び前記Zn付着量の合計は、178~466μg/dm2である、[14]に記載の表面処理銅箔。
[16] 前記表面処理層は粗化処理層を含有する、[1]~[15]のいずれか一つに記載の表面処理銅箔。
[17] [1]~[16]のいずれか一つに記載の表面処理銅箔と、前記表面処理銅箔の前記表面処理層上に設けられた基材とを備える、銅張積層板。
[18] [17]に記載の銅張積層板の前記表面処理銅箔をエッチングして回路パターンを形成した後、ソフトエッチングするプリント配線板の製造方法。
2 銅箔
3,4 表面処理層
10 銅張積層板
11 基材
20,30 回路パターン
40 アンダーカット
Claims (17)
- 銅箔と、前記銅箔の少なくとも一方の面に形成された表面処理層とを有し、
前記表面処理層はNi、Zn及びCrを含有し、
前記表面処理層において、Zn付着量は100~500μg/dm2であり、Cr付着量は98~150μg/dm2であり、且つNi付着量、前記Zn付着量及び前記Cr付着量の合計に対する前記Cr付着量の比率は18.0~50.0%であり、
前記Ni付着量及び前記Zn付着量の合計に対する前記Ni付着量の比率は10.0~18.2%である、表面処理銅箔。 - 前記表面処理層はCoを更に含有し、
前記表面処理層において、Co付着量は100μg/dm2以下である、請求項1に記載の表面処理銅箔。 - 前記表面処理層はCoを含有しない、請求項1に記載の表面処理銅箔。
- 前記Zn付着量は151~394μg/dm2である、請求項1に記載の表面処理銅箔。
- 前記Zn付着量は151~331μg/dm2である、請求項4に記載の表面処理銅箔。
- 前記Cr付着量は98~120μg/dm2である、請求項1に記載の表面処理銅箔。
- 前記Cr付着量は98~107μg/dm2である、請求項6に記載の表面処理銅箔。
- 前記Ni付着量は10~100μg/dm2である、請求項1に記載の表面処理銅箔。
- 前記Ni付着量は27~72μg/dm2である、請求項8に記載の表面処理銅箔。
- 前記Ni付着量、前記Zn付着量及び前記Cr付着量の合計に対する前記Cr付着量の比率は、20.0~40.0%である、請求項1に記載の表面処理銅箔。
- 前記Ni付着量、前記Zn付着量及び前記Cr付着量の合計に対する前記Cr付着量の比率は、20.5~35.5%である、請求項10に記載の表面処理銅箔。
- 前記Ni付着量及び前記Zn付着量の合計に対する前記Ni付着量の比率は、15.2~18.2%である、請求項1に記載の表面処理銅箔。
- 前記Ni付着量及び前記Zn付着量の合計は、100μg/dm2以上500μg/dm2未満である、請求項1に記載の表面処理銅箔。
- 前記Ni付着量及び前記Zn付着量の合計は、178~466μg/dm2である、請求項13に記載の表面処理銅箔。
- 前記表面処理層は粗化処理層を含有する、請求項1~14のいずれか一項に記載の表面処理銅箔。
- 請求項1~14のいずれか一項に記載の表面処理銅箔と、前記表面処理銅箔の前記表面処理層上に設けられた基材とを備える、銅張積層板。
- 請求項16に記載の銅張積層板の前記表面処理銅箔をエッチングして回路パターンを形成した後、ソフトエッチングするプリント配線板の製造方法。
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