JP2009143234A - キャリア付金属箔 - Google Patents

Abstract

【課題】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の製造の際に用いられるキャリア付銅箔に関し、特に積層板の製造時に使用するキャリア付き銅箔に係り、その目的とするのはプリント基板製造工程のハンドリング性向上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。
【解決手段】キャリアＡと金属箔Ｂが交互に重なり合う積層体であって、キャリアＡ及び金属箔Ｂがそれぞれ光沢面（Ｓ面）を有し、それぞれ光沢面が互いに向き合うように積層されていることを特徴とするキャリア付金属箔。
【選択図】 図１

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の製造において用いられるキャリア付銅箔に関する。

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。
プリプレグ表面（表裏面）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。そしてＣＣＬ材料に、さらに銅箔をプリプレグを介して多層化したものを多層基板と呼んでいる。
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。

以上の工程において、銅箔の表面に異物が付着することを防ぐ目的及びハンドリング性を向上させる目的でキャリア付銅箔が用いられる。
例えば、従来知られているキャリア付銅箔（特許文献２，３，４参照）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、キャリアに剥離可能に接着された極薄銅箔をＭ面（粗面）が上になるように載置し、次に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、次にキャリアに剥離可能に接着された極薄銅箔をＭ面（粗面）が下になるように載置し、これらを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。

以降は、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。次に、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、使用されるキャリア付銅箔は、極薄銅箔とキャリアとが全面で接着しているため、積層後に作業者がこのキャリアを剥離するのに、かなりの力を必要とし手間がかかるという問題がある。
また、前記の通り、作業者はレイアップ（積層積み作業）の際に、銅箔のＭ面を上にして配置する、又はＭ面を下にして配置する作業を、交互に繰り返す必要があるため、作業効率が低下するという問題がある。さらに、銅箔及びキャリアが同寸法であるため、レイアップ時に銅箔１枚１枚を取り分けることが難しく、この点においても作業性が低下するという問題がある。

また、特許文献１に記載されるような、アルミ板表裏に銅箔が接着された構造のＣＡＣを用いた回路基板の製造に際して、ＣＡＣ材料の一部にアルミ板（ＪＩＳ＃５１８２）が使用されているが、このアルミ板の線膨張係数は、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。これは面内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
本願発明には直接関係しないが、キャリア付極薄銅箔に関する例として次の文献がある（特許文献２、特許文献３、特許文献４）。
特許第３１００９８３号公報 特開２００５−１６１８４０号公報 特開２００７−１８６７９７号公報 特開２００１−１４００９０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ア付銅箔に関する。特に、積層板の製造時に使用するキャリア付き銅箔に係り、その目的とするのはプリント基板製造工程のハンドリング性向上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、銅箔を支持するキャリアを銅箔の面積よりも大きくすることにより、操作がし易くなるという知見を得た。
この知見に基づき、本発明は、
１）キャリアＡと金属箔Ｂが交互に重なり合う積層体であって、キャリアＡ及び金属箔Ｂがそれぞれ光沢面（Ｓ面）を有し、それぞれ光沢面が互いに向き合うように積層されていることを特徴とするキャリア付金属箔、を提供する。

また、本願発明は、
２）キャリアＡ及び金属箔Ｂが矩形であることを特徴とする上記１）記載のキャリア付金属箔
３）金属箔Ｂが、銅箔又は銅合金箔であることを特徴とする上記１）又は２）記載のキャリア付金属箔
４）キャリアＡが、銅箔又は銅合金箔であることを特徴とする上記１）〜３）のいずか一項に記載のキャリア付金属箔
５）キャリアＡ及び金属箔Ｂがずれないように、接着剤、かしめ若しくは重ね折又は溶着により接合されていることを特徴とする上記１）〜４）のいずか一項に記載のキャリア付金属箔、を提供する。

また、本発明は、
９）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）〜８）のいずかに記載のキャリア付金属箔
１０）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）〜８）のいずかに記載のキャリア付金属箔
１１）キャリア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）〜１０）のいずかに記載のキャリア付金属箔、を提供する。

本発明のキャリア付金属箔は、キャリアＡと金属箔Ｂが交互に重なり合う積層体で、キャリアＡと金属箔Ｂが交互に重なり合う積層体であって、キャリアＡ及び金属箔Ｂがそれぞれ光沢面（Ｓ面）を有し、それぞれ光沢面が互いに向き合うように積層されている構造を備えていることが第一の特徴である。キャリアＡ及び金属箔Ｂのいずれの粗面（Ｍ面）も使用できるので、これによって、作業者が銅箔のＭ面を下に置くとか上に置くという、反転作業が必要としなくなるので作業効率は飛躍的に向上する。
さらに、キャリアを銅箔にすることは任意であるが、キャリアを銅箔にした場合には線膨張係数が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。

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）材の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。

本願発明のキャリア付金属箔を図１に示す。図１キャリア付金属箔においてキャリアをＡで、金属箔をＢで示す。構造的には、前記ＣＣＬ材と類似しているが、本願発明のキャリア付金属箔は、キャリアＡと金属箔Ｂと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。

本発明のキャリア付金属箔は、キャリアＡ及び金属箔Ｂがそれぞれ光沢面（Ｓ面）を有し、それぞれ光沢面が互いに向き合うように積層する。
図１において、上方の金属箔Ｂに、例えば銅箔を使用し上面をＭ面（粗面）とし、下面をＳ面（光沢面）とすると共に、下のキャリアＡの上面をＳ面（光沢面）とし、下面をＭ面（粗面）とし、これらのＳ面（光沢面）相互を接着したものである。

この場合、キャリアＡと金属箔Ｂが同質材料の箔であれば、レイアップ時にキャリアＡと金属箔Ｂのそれぞれ表裏の粗面を、裏返しの操作をしなくても、使用することができる。これは作業性を著しく高めることが可能である。
従来、作業者はレイアップ（積層組み作業）の際に、銅箔のＭ面を上にして配置すること、さらにＭ面を下にして配置する作業を、交互に繰り返す必要があるため、作業効率が低下するという問題があったが、これが一挙に解決させることができる効果を有する。

通常、キャリアＡ及び金属箔Ｂは、矩形（長方形又は正方形）とする。この形状は製造上での取り扱いの便宜な形状とするので良く、任意であるが、一般には正方形又は長方形を用いる。
また、キャリアＡを金属箔Ｂよりも面積を大きくしてキャリアＡがはみ出した構造とすることもできる。この場合、積層された一組のキャリアＡと金属箔Ｂと同種の別の組のキャリアＡと金属箔Ｂとの区別が容易となり、またキャリアを銅箔から剥離する際にも、寸法が異なっている箇所（縁部又は辺部）があるので、剥離も容易となる。
これらを綜合すると、従来の工程に比べて、作業者のハンドリング性が著しく向上する効果があり、本願発明の顕著性が明らかである。

キャリアＡ及び金属箔Ｂがずれないように、相互が接合されるが、接着剤、かしめ若しくは重ね折又は溶着により接合することが望ましい。この接合方法も任意であるが、上記の接合法が好ましい接合方法である。
図３に、キャリア（例えば銅箔）Ａの光沢面を上にして、金属（銅）箔Ｂの光沢面を下にして、超音波により溶着させた例を示す。すなわち図３では、キャリアと金属箔の光沢面の双方が向かい合って接合されている様子を示す。

この場合、キャリアＡを金属箔Ｂよりも面積を大きくしてキャリアＡがはみ出した構造となっているので、キャリア（例えば銅箔）Ａの光沢面が一部右側に露出している。また金属（銅）箔Ｂの粗面（Ｍ面）が背に見えているのが分かる。
以上により、作業者はキャリアＡと金属箔Ｂが固定されているので、レイアップ（積層）作業が効率的に改善される。また、全面が固定されているわけではないので、積層後の剥離（解体）作業も容易となる。

金属箔Ｂとしては、銅又は銅合金箔が代表的なものであり、最も好ましいが、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。同様に、キャリアＡは金属箔Ｂと同一の材質の箔を使用することができる。
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。

さらに、金属箔Ｂの熱膨張率が、金属箔Ｂ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、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。
一般に、キャリアＡと金属箔Ｂとは、めっき又はエッチング等の工程前に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、剥離面はキャリアＡと金属Ｂ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。キャリア付金属箔上に、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、さらにキャリア付金属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を完成させた。
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。

本発明においては、キャリア付金属箔の構造に特徴があり、キャリアＡに銅を金属箔Ｂに銅を使用し、それぞれの光沢面（Ｓ面）相互を接合した。図５にこの構造を示す。この図５において、キャリア付金属箔、所望枚数のプリプレグ、内層コアである２層プリント回路基板、プリプレグ、さらにキャリア付金属箔を順に重ね合わせた４層基板のユニット（通称、「ページ」）を形成する。
鏡面板（中間板）を挟んで、さらに積み重ねた様子を示す（図５では２段）。通常、これを１０回程度繰り返してプレス用の組立物（通称、「ブック」）を作製する。なお、図５に示す「×ｎ」は、多層（ｎ＝１、２、３・・ｎ）を意味する。

これらの積層体は、全て整列している。キャリアＡに圧延銅箔を使用すると共に、金属箔Ｂには電解銅箔を使用した。そして、それぞれの光沢面（Ｓ面）相互を超音波溶着法を使用して接合させた。接合箇所は図３に示す位置とした。
上記の通り、このプレス用の組立物を作製する前段階で、さらに作業効率の大きな改善が図ることができた。すなわち、キャリアＡ及び金属箔Ｂのいずれの粗面（Ｍ面）も使用できるので、これによって、作業者が銅箔のＭ面を下に置くとか上に置くという、反転作業が必要としなくなるので作業効率は飛躍的に向上した。

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層基板を製造することができた。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された、積層板はキャリア樹脂と銅箔の間で、剥離分離させ、その後めっき工程及び又はエッチング工程経て回路を形成して完成品とした。前記積層中に、金属箔に皺の発生は全く認められなかった。
さらに、キャリアＡに銅箔と金属箔Ｂにも銅箔を使用しているので、線膨張係数が基板の構成材料である銅箔及び重合後のプリプレグ及び鏡面板と、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）
本発明においては、実施例１と同様であるが、キャリアＡに圧延銅合金箔を金属箔Ｂに電解銅箔を使用し、それぞれの光沢面（Ｓ面）相互を接合した。構造的には図５と同一なので、説明は省略する。
図５にキャリア付金属箔、所望枚数のプリプレグ、内層コアである２層プリント回路基板、プリプレグ、さらにキャリア付金属箔を順に重ね合わせた４層基板のユニット（通称、「ページ」）を形成する。鏡面板（中間板）を挟んで、さらに積み重ねた様子を示す（図４では２段）。通常、これを１０回程度繰り返してプレス用の組立物（通称、「ブック」）を作製する。なお、図５に示す「×ｎ」は、多層（ｎ＝１、２、３・・ｎ）を意味する。

これらの積層体は、整列しており、キャリアＡに３５μｍの圧延銅合金箔を使用（この例では、銅６５％、亜鉛３５％の真鍮を使用）すると共に、金属箔Ｂには５μｍの圧延銅箔を使用し、これらをエポキシ系接着剤を使用して接合させたものである。接合箇所は図３に示す位置とした。

従来は、この１組の４層基板の材料組み立てユニットを作製する段階で、キャリア付金属箔を反転する必要があったが、キャリアＡ及び金属箔Ｂのいずれの粗面（Ｍ面）も使用できるので、反転操作は不要であった。上記の通り、このプレス用の組立物を作製する前段階で、作業効率の大きな改善が図ることができた。

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層基板を製造することができた。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された、積層板はキャリア樹脂と銅箔の間で剥離分離させ、その後めっき工程及び又はエッチング工程経て回路を形成して完成品とした。キャリアＡで金属箔Ｂを全面に亘って支持しているので、前記積層中に、金属箔に皺の発生は全く認められなかった。
さらに、キャリアＡに銅合金箔と金属箔Ｂに銅を使用しているので、線膨張係数が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。

本発明のキャリア付金属箔は、キャリアＡと金属箔Ｂを交互に重なり合う積層体とし、キャリアＡと金属箔Ｂの銅箔の光沢面相互を重ねることにより、作業者が銅箔のＭ面を下に置くとか上に置くという、反転作業が必要としなくなるので作業効率は飛躍的に向上する。
さらに、キャリアを銅箔にすることは任意であるが、キャリアを銅箔にした場合には線膨張係数が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。
本願発明により得られるキャリア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。

キャリアＡの光沢面（Ｓ面）と金属箔Ｂの光沢面（Ｓ面）を相互に張り合わせた本発明のキャリア付銅箔の説明図である。 銅箔、プリプレグ、コア材、銅箔を順に重ね、キャリアＡの光沢面（Ｓ面）と金属箔Ｂの光沢面（Ｓ面）を相互に張り合わせると共に、キャリアＡの縁部の一部が金属箔Ｂからはみ出す構造を備えた本発明のキャリア付金属箔の概念説明図である。 本発明のキャリアＡと金属箔Ｂの接合部を示す説明図である。 キャリアＡの縁部の一部が金属箔Ｂからはみ出す構造を備え、かつキャリアＡの光沢面（Ｓ面）と金属箔Ｂの光沢面（Ｓ面）を相互に張り合わせた様子を示す説明図である。 銅箔、プリプレグ、コア材、銅箔を順に重ね、さらにキャリアＡ及び金属箔Ｂの光沢面を相互に接合したキャリア付銅箔を使用して、ホットプレスすることにより、最外層の銅箔層を形成する様子を示す説明図である。

Claims (5)

1. キャリアＡと金属箔Ｂが交互に重なり合う積層体であって、キャリアＡ及び金属箔Ｂがそれぞれ光沢面（Ｓ面）を有し、それぞれ光沢面が互いに向き合うように積層されていることを特徴とするキャリア付金属箔。
2. キャリアＡ及び金属箔Ｂが矩形であることを特徴とする請求項１記載のキャリア付金属箔。
3. 金属箔Ｂが、銅箔又は銅合金箔であることを特徴とする請求項１又は２記載のキャリア付金属箔。
4. キャリアＡが、銅箔又は銅合金箔であることを特徴とする請求項１〜３のいずか一項に記載のキャリア付金属箔。
5. キャリアＡ及び金属箔Ｂがずれないように、接着剤、かしめ若しくは重ね折又は溶着により接合されていることを特徴とする請求項１〜４のいずか一項に記載のキャリア付金属箔。