JP6413039B1 - 表面処理銅箔及び銅張積層板 - Google Patents
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Abstract
Description
導体損失は、高周波域では表皮効果があり、電流は導体の表面を流れるという特性を有するため、銅箔表面が粗いと複雑な経路を辿って、電流が流れることになる。したがって、導体損失を少なくするためには、銅箔の表面粗さを小さくすることが望ましい。
そこで、銅箔と樹脂基材との間を接着剤なしに接着するために、銅箔に粗化処理を施すと共に、銅箔と樹脂基材との間にシラン化合物の表面処理層を設ける方法が提案されている(例えば、特許文献1)。銅箔の粗化処理は、銅箔表面に粗化粒子が樹木状に形成されるため、アンカー効果によって銅箔と樹脂基材との間の接着性を高めることができる。
また、シラン化合物の表面処理層は、銅箔と樹脂基材との間の接着性を向上させる効果を有するものの、その種類によっては、接着性の向上効果が十分とは言えない状況である。
また、本発明の実施形態は、樹脂基材、特に高周波用途に好適な樹脂基材と表面処理銅箔との間の接着性に優れた銅張積層板を提供することを目的とする。
また、本発明の実施形態によれば、樹脂基材、特に高周波用途に好適な樹脂基材と表面処理銅箔との間の接着性に優れた銅張積層板を提供することができる。
ここで、本明細書において「シラン化合物の表面処理層」とは、シラン化合物から形成される皮膜のことを意味する。また、「銅箔」とは、銅箔だけでなく銅合金箔を含む。
ここで、本明細書において「反応性官能基」とは、樹脂基材と化学的な相互作用(例えば、ファンデルワールス力による相互作用、クーロン力による相互作用が挙げられるが、これらに限定されない)を発揮し得る反応基を意味する。また、「加水分解性基」とは、水分によって加水分解され、銅箔と化学結合し得る反応基を意味する。
シラン化合物の加水分解性基としては、特に限定されないが、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基などのアルコキシ基;アシロキシ基などが挙げられる。その中でも、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基などのアルコキシ基は、樹脂基材と表面処理銅箔との間の接着性を高める効果が高いため好ましい。
2種以上のシラン化合物の混合物とする場合、その混合比率は、特に限定されず、使用するシラン化合物の種類に応じて適宜調整すればよい。
ここで、本明細書において「十点平均粗さRz」及び「算術平均粗さRa」とは、JIS B0601:1982に準拠して測定されるものを意味する。
銅箔の表面には、樹脂基材との接着性を高めるなどの観点から、粗化処理を施すことによって粗化処理層を形成してもよい。ここで、本明細書において「粗化処理層」とは、銅箔上に電着した粗化粒子の層を意味する。
粗化粒子としては、特に限定されず、粗化処理に一般的に用いられる銅、ニッケル、リン、タングステン、ヒ素、モリブデン、クロム、コバルト、亜鉛、又はそれらの1種以上を含む合金から形成された微粒子が挙げられる。
ただし、銅箔表面に電着した粗化粒子は、表皮効果によって導体損失を増大させると共に、粉落ちと称される粗化粒子が剥がれ落ちる現象を引き起こす原因となり得るため、必要に応じて銅箔表面に電着させる粗化粒子を小さく若しくは少なくするか、又は粗化処理を行わない態様としてもよい。
シラン化合物を含む溶液は、シラン化合物以外に水などの溶媒を含むことができる。溶液中のシラン化合物の濃度としては、特に限定されないが、溶液中のシラン化合物のシラン濃度が0.5体積%〜10体積%となるようにすることが好ましい。また、溶液中の溶媒に対する溶解性などの観点からは、溶液中のシラン化合物全体のシラン濃度は、好ましくは0.1体積%〜5.0体積%である。
シラン化合物を含む溶液は、例えば、シラン化合物を溶媒に加えて混合することによって調製することができる。
粗化処理としては、例えば、以下の粗化処理方法(1)や粗化処理方法(2)を用いることができる。
<粗化処理方法(1)>
液組成:銅10〜20g/L、ニッケル7〜10g/L、コバルト7〜10g/L
液温:30〜60℃
電流密度:1〜50A/dm2
pH:2.0〜3.0
電着時間:0.12〜1.15秒
粗化処理によって付着する1dm2当たりの各金属量は、銅15〜40mg、ニッケル100〜1500μg、コバルト700〜2500μgが好ましい。
1次粒子めっき(1)
液組成:銅10〜15g/L、ニッケル0〜10g/L、コバルト0〜20g/L、硫酸10〜60g/L
液温:20〜40℃
電流密度:10〜50A/dm2
電着時間:0.2〜5秒
1次粒子めっき(2)
液組成:銅10〜30g/L、硫酸70〜120g/L
液温:30〜50℃
電流密度:3〜30A/dm2
電着時間:0.2〜5秒
2次粒子めっき
液組成:銅10〜20g/L、ニッケル0〜15g/L、コバルト0〜10g/L
液温:30〜40℃
電流密度:10〜35A/dm2
電着時間:0.2〜5秒
ここで、本明細書において「低誘電」とは、誘電正接(1GHz)が0.01以下であることを意味する。
低誘電材料としては、特に限定されないが、液晶ポリマー(LCP)、低誘電ポリイミド、低誘電エポキシ樹脂、フッ素樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂などが挙げられる。
ここで、本明細書において「液晶ポリマー」とは、液相で光学的な異方性を示す芳香族ポリエステルを意味する。液晶ポリマーは、一般に市販されており、例えば、クラレ株式会社製のVecstar(登録商標)シリーズなどを用いることができる。
また、本明細書において「低誘電ポリイミド」とは、例えば、比誘電率(1GHz)が3.3以下、誘電正接(1GHz)が0.005以下のポリイミドを意味する。低誘電ポリイミドは、一般に市販されており、例えば、宇部興産株式会社製のUワニス、ユーピレックス(登録商標)などを用いることができる。
フッ素樹脂としては、例えば、PTFEなどが挙げられる。
ポリフェニレンエーテル樹脂は、ポリスチレンなどの他の樹脂とのコンパウンドも含む。
加圧力としては、特に限定されず、使用する表面処理銅箔及び樹脂基材の種類に応じて適宜設定すればよい。
各実施例及び比較例で使用したシラン化合物は以下の通りである。
・KBM603(信越化学工業株式会社製,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)
・KBM503(信越化学工業株式会社製,3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン)
厚さ12μmの圧延銅箔(JX金属株式会社製BHZ−Z−HA−V2)に対し、上述した粗化処理方法(2)に準じ、以下の条件で粗化処理して粗化処理層を形成した。
<1次粒子めっき(1)>
液組成:銅11g/L、硫酸52g/L
液温:22℃
電流密度:40A/dm2
電着時間:1秒
<1次粒子めっき(2)>
液組成:銅19g/L、硫酸101g/L
液温:42℃
電流密度:4A/dm2
電着時間:3秒
<2次粒子めっき>
液組成:銅15g/L、ニッケル10g/L、コバルト7g/L
液温:37℃
電流密度:30A/dm2
電着時間:1秒
シラン化合物:KBM603及びKBM503の混合物(KBM603とKBM503との体積比が75:25)
溶液中のシラン化合物の濃度:1体積%
溶液の温度:20℃
溶液のpH:4.5
処理時間:3秒
塗布回数:1回
乾燥温度:110℃
乾燥時間:30秒
シラン化合物としてKBM603を用い、溶液中のシラン化合物の濃度を4体積%、溶液のpHを11に変更したこと以外は実施例1と同様にして表面処理銅箔及び銅張積層板を作製した。
(比較例2)
シラン化合物としてKBM503を用いたこと以外は実施例1と同様にして表面処理銅箔及び銅張積層板を作製した。
装置:Ion−tof社製TOF−SIMS 4S
一次イオン種:Bi3+
測定モード:positive
測定面積:200μm×200μm
中和銃使用:無
図1及び2に示すように、実施例1では、質量数(m/z)が240.9〜241.1の位置A、241.9〜242.1の位置B、242.9〜243.1の位置C、243.9〜244.1の位置D、244.9〜245.1の位置E、260.9〜261.1の位置F、261.9〜262.1の位置G及び262.9〜263.1の位置Hにピークが検出された。より具体的には、実施例1では、質量数(m/z)が241.03、242.03、243.03、244.05、245.05、261.01、262.01及び263.03の位置にピークが検出された。これに対して比較例1及び2では、位置A〜Hのいずれにもピークが検出されなかった。
表面処理層の十点平均粗さRz及び算術平均粗さRaは、株式会社小坂研究所製の接触粗さ計Surfcorder SE−600を用い、JIS B0601:1982に準拠して測定した。この測定では、測定基準長さを0.8mm、評価長さを4mm、カットオフ値を0.25mm、送り速さを0.1mm/秒とし、表面処理銅箔の幅方向に測定位置を変えて10回行い、10回の測定値の平均値を評価結果とした。
90度ピール強度の測定は、JIS C6471:1995に準拠して行った。具体的には、導体(表面処理銅箔)幅を3mmとし、90度の角度で50mm/分の速度で樹脂基材と表面処理銅箔との間を引き剥がしたときの強度を測定した。測定は2回行い、その平均値を90度ピール強度の結果とした。
Claims (10)
- シラン化合物の表面処理層を銅箔表面上に有する表面処理銅箔であって、
前記表面処理層をTOF−SIMSによって測定した際に、240.9〜241.1、241.9〜242.1、242.9〜243.1、243.9〜244.1、244.9〜245.1、260.9〜261.1、261.9〜262.1及び262.9〜263.1の質量数(m/z)の位置にピークが検出される表面処理銅箔。 - 241.03、242.03、243.03、244.05、245.05、261.01、262.01及び263.03の質量数(m/z)の位置に前記ピークが検出される、請求項1に記載の表面処理銅箔。
- 前記シラン化合物が、2種以上のシラン化合物の混合物である、請求項1又は2に記載の表面処理銅箔。
- 前記シラン化合物が、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及び3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランを含む混合物である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の表面処理銅箔。
- 前記銅箔と前記表面処理層との間に、耐熱処理層、防錆処理層及びクロメート処理層からなる群から選択される1種以上の層を有する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の表面処理銅箔。
- 前記表面処理層の十点平均粗さRzが0.50〜1.0μmである、請求項1〜5のいずれか一項に記載の表面処理銅箔。
- 樹脂基材に接合される、請求項1〜6のいずれか一項に記載の表面処理銅箔。
- 請求項1〜7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接合された樹脂基材とを含む銅張積層板。
- 前記樹脂基材が、液晶ポリマー、低誘電ポリイミド、低誘電エポキシ樹脂、フッ素樹脂又はポリフェニレンエーテル樹脂である、請求項8に記載の銅張積層板。
- フレキシブル配線板、リジッド配線板、シールド材、RF−ID、面状発熱体又は放熱体に用いられる、請求項8又は9に記載の銅張積層板。
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