JPWO2020246467A1 - 表面処理銅箔、銅張積層板、及びプリント配線板 - Google Patents

表面処理銅箔、銅張積層板、及びプリント配線板 Download PDF

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Abstract

微細配線加工性を有し、且つ、樹脂製基板との密着性に優れる表面処理銅箔を提供する。粗化処理による粗化面を表面に有する表面処理銅箔であって、粗化面の最小自己相関長さSalが1.0μm以上8.5μm以下であり、二乗平均平方根高さSqが0.10μm以上0.98μm以下である。

Description

本発明は、プリント配線板(特に、高密度配線回路(ファインパターン)を有するプリント配線板)等に好適な微細配線加工性、樹脂製基板との密着性に優れる表面処理銅箔、並びに、該表面処理銅箔を用いた銅張積層板及びプリント配線板に関する。
銅張積層板やプリント配線板に用いられる銅箔としては、電解析出装置のドラムに析出した銅箔をドラムから剥離することにより得られる電解銅箔が使用される。ドラムから剥離された電解銅箔の電界析出開始面(以下、「ドラム面」と記す。)は比較的平滑であり、反対側の面である電解析出終了面(以下、「析出面」と記す。)は一般的には凹凸を有している。電解銅箔の析出面上に樹脂製基板を配して熱圧着し銅張積層板を製造するが、一般的には析出面に粗化処理を施して粗化することにより、樹脂製基板との接着性を向上させている。
最近では、銅箔の粗化面に予めエポキシ樹脂等の接着用樹脂を貼着し、該接着用樹脂を半硬化状態(Bステージ)の絶縁樹脂層とした樹脂付き銅箔を表面回路形成用の銅箔として用い、その絶縁樹脂層の側を絶縁基板に熱圧着してプリント配線板(とりわけビルドアップ配線板)を製造することが行われている。ビルドアップ配線板では、各種電子部品を高度に集積化することが要望され、これに対応して、配線パターンも高密度化が要求され、微細な線幅、線間ピッチの配線パターン、いわゆるファインパターンのプリント配線板が求められるようになってきている。例えば、サーバー、ルーター、通信基地局、車載基板等に使用される多層基板やスマートフォン用多層基板では、高密度極微細配線を有するプリント配線板(以下、「高密度配線板」と記す。)が要求されている。
AnyLayer(配置の自由度が高いレーザービアで層間を接続)の高密度配線板は、主にスマートフォンのメインボードに使用されているが、近年微細配線化が進んでおり、線幅及び線間のピッチ(以下、「L&S」と記す。)がそれぞれ例えば30μm以下という配線が要求されている。
しかしながら、配線が微細化することで、高密度配線板の樹脂に吸収された水分の影響により配線と樹脂の密着性が低下する吸湿劣化の問題が顕在化している。特に、最近のスマートフォンにおいては、消費電力の増加に伴う発熱の上昇により、吸湿劣化が加速する傾向にあり、配線と樹脂の密着性を維持することが容易ではなくなっている。
特許文献1には、粗化粒子の形状を尖らせることにより高耐熱性樹脂との密着性に優れる銅箔が開示されているが、配線形成のためのエッチングの際に尖った形状の粗化粒子が溶け残りやすいため(根残り)、微細配線加工性が不十分となるおそれがあった。
特許文献2には、ドラム面の粗さが小さく微細配線加工性に優れる銅箔が開示されているが、樹脂製基板に吸収される水分への対策がなされていないため、高温高湿環境下では銅箔と樹脂製基板との密着性が低下するおそれがあった。
特許文献3には、表面の凹凸形状の変化の急峻さを制御した、高周波特性に優れる銅箔が開示されているが、L&Sがそれぞれ例えば30μm以下の微細な配線を有する高密度配線板を作製する場合には、高温高湿環境下での銅箔と樹脂製基板との密着性が低下するおそれがあった。
日本国特許公開公報 2010年第236058号 日本国特許公開公報 2018年第76601号 国際公開第2018/198905号
本発明は、微細配線加工性を有し、且つ、樹脂製基板との密着性に優れる表面処理銅箔を提供することを課題とする。また、本発明は、微細配線加工性を有する銅張積層板、及び、高密度極微細配線を形成可能なプリント配線板を提供することを併せて課題とする。
本発明の一態様に係る表面処理銅箔は、粗化処理による粗化面を表面に有する表面処理銅箔であって、粗化面の最小自己相関長さSalが1.0μm以上8.5μm以下であり、二乗平均平方根高さSqが0.10μm以上0.98μm以下であることを要旨とする。
また、本発明の他の態様に係る銅張積層板は、上記一態様に係る表面処理銅箔と、該表面処理銅箔の粗化面に積層された樹脂製基板と、を備えることを要旨とする。
さらに、本発明の他の態様に係るプリント配線板は、上記他の態様に係る銅張積層板を備えることを要旨とする。
本発明の表面処理銅箔は、微細配線加工性を有し、且つ、樹脂製基板との密着性に優れる。また、本発明の銅張積層板は、微細配線加工性を有する。さらに、本発明のプリント配線板は、高密度極微細配線を形成可能である。
電解析出装置を用いて電解銅箔を製造する方法を説明する図である。
本発明の一実施形態について説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明の一例を示したものである。また、本実施形態には種々の変更又は改良を加えることが可能であり、その様な変更又は改良を加えた形態も本発明に含まれ得る。
本発明の一実施形態に係る表面処理銅箔は、粗化処理による粗化面を表面に有する表面処理銅箔であって、粗化面の最小自己相関長さSalが1.0μm以上8.5μm以下であり、二乗平均平方根高さSqが0.10μm以上0.98μm以下である。
このような構成から、本実施形態の表面処理銅箔は、高密度配線板に対応可能な微細配線加工性を有し、且つ、樹脂製基板との常態での密着性、及び、高温高湿環境下(例えばプレッシャークッカ試験後)での密着性に優れる。よって、本実施形態に係る表面処理銅箔は、銅張積層板やプリント配線板の製造に対して好適に使用することができる。本実施形態の表面処理銅箔を用いれば、微細配線加工性を有する銅張積層板を製造することができる。さらに、本実施形態の表面処理銅箔を用いれば、高密度極微細配線を有するプリント配線板を製造することができる。なお、本発明において「常態」とは、表面処理銅箔が常温常湿(例えば温度23±2℃、湿度50±5%RH)におかれた状態のことを意味する。
最小自己相関長さSalは、ISO25178で規定される値であり、表面形状の自己相関関数(下記式1を参照)が相関値sまで減衰する、面内での最短距離(特に断りが無ければsが1から0.2まで減衰する最短距離)として定義され、例えば、3次元白色光干渉型顕微鏡やレーザー顕微鏡により測定することができる。最小自己相関長さSalは、銅箔において、銅箔の表面のうねりなどにより生じる、表面の凹凸形状の変化の急峻さの指標として用いることができる。すなわち、最小自己相関長さSalの値が小さいほど短い距離で高低差が変化するので、表面の凹凸形状の変化が急峻であると言える。
Figure 2020246467
二乗平均平方根高さSqは、ISO25178で規定される値であり、下記式2で表されるように、平均面からの距離の標準偏差として定義され、例えば3次元白色光干渉型顕微鏡やレーザー顕微鏡により測定することができる。二乗平均平方根高さSqは、銅箔において、粗化形状などにより生じる表面形状の凹凸のバラツキを表す。なお、式1、2中のz(x,y)は、x,y座標における高さ方向の座標を示す。
Figure 2020246467
以下に、本実施形態の表面処理銅箔について、さらに詳細に説明する。
本発明者らは、鋭意検討の結果、プレッシャークッカ試験(以下、「PCT」と記す。)における高温高湿環境下での吸湿現象には、樹脂製基板の表面からの吸湿と、銅箔と樹脂製基板の界面からの吸湿との2種類があり、PCT後の樹脂製基板と銅箔の密着性の低下に対しては、銅箔と樹脂製基板の界面からの吸湿の寄与度が大きいことを見出した。銅箔と樹脂製基板の界面に水分が侵入すると、カップリング剤等の密着性を高める化学成分が加水分解を起こしたり、水分の影響で銅箔の表面に酸化膜が成長したりすることにより、銅箔と樹脂製基板の界面の結合力が低下し、銅箔と樹脂製基板の密着性が低下すると考えられる。
最小自己相関長さSalが1.0μm以上8.5μm以下である表面処理銅箔の粗化面は、うねりが適度に急峻な変化をしているので、表面処理銅箔と樹脂製基板の界面における水分の拡散速度が遅くなる。そのため、高温高湿環境下(例えばPCT後)においても表面処理銅箔と樹脂製基板の界面が正常に保たれるので、表面処理銅箔と樹脂製基板との密着性が高い状態に維持されやすい。
表面処理銅箔の粗化面の最小自己相関長さSalが8.5μm超過であると、うねりが緩やかなので、表面処理銅箔と樹脂製基板の界面における水分の拡散速度が速く、高温高湿環境下では表面処理銅箔と樹脂製基板との密着性が低下するおそれがある。一方、表面処理銅箔の粗化面の最小自己相関長さSalが1.0μm未満であると、うねりが過剰に急峻な変化をしているので、表面処理銅箔と樹脂製基板の界面に隙間ができやすい。すると、高温高湿環境下では、その隙間に水分が溜りやすいため、表面処理銅箔と樹脂製基板との密着性が低下するおそれがある。
また、高密度配線板において、高温高湿環境下での表面処理銅箔と樹脂製基板との密着性と微細配線加工性を両立するためには、表面処理銅箔の粗化面のうねり形状とともに微細な凹凸の粗さの制御が必要である。
表面処理銅箔の粗化面の最小自己相関長さSalが1.0μm以上8.5μm以下であり、且つ、二乗平均平方根高さSqが0.10μm以上0.98μm以下であれば、高温高湿環境下での表面処理銅箔と樹脂製基板との密着性と微細配線加工性が、高い水準で両立される。
粗化面の二乗平均平方根高さSqが0.10μm以上0.98μm以下である表面処理銅箔は、微細な凹凸の高さが適度に揃っているため、エッチングによる配線の形成の際に表面処理銅箔が安定して溶解し、エッチングファクターが高いパターンが得られやすい(すなわち、配線の断面形状が矩形に近い形状になりやすい)。
表面処理銅箔の粗化面の二乗平均平方根高さSqが0.98μm超過であると、エッチングによる配線の形成の際に、表面処理銅箔の局所的に高い凸部が樹脂製基板上に溶け残り(すなわち、根残りが起こり)、エッチングファクターが低下するおそれがある。表面処理銅箔の粗化面の二乗平均平方根高さSqが0.10μm未満であると、微細な凹凸が小さすぎるため、常態及び高温高湿環境下での表面処理銅箔と樹脂製基板との密着性が低下するおそれがある。
なお、粗化面の最小自己相関長さSalは1.3μm以上6.5μm以下であることが好ましく、1.7μm以上5.7μm以下であることがより好ましい。また、粗化面の二乗平均平方根高さSqは0.21μm以上0.72μm以下であることが好ましく、0.28μm以上0.54μm以下であることがより好ましい。
さらに、接触式表面粗さ測定機を用いて測定した粗化面の十点平均粗さRzは、1.2μm以上3.8μm以下であることが好ましい。粗化面の十点平均粗さRzが上記範囲内であると、アンカー効果により常態での密着性が向上するという効果が奏される。
さらに、本実施形態の表面処理銅箔は、電解銅箔の表面に粗化処理を施して粗化面とすることにより製造することができるが、粗化処理を施す表面はドラム面でもよいし析出面でもよい。例えば、電解銅箔のドラム面に粗化処理を施せば、粗化面が電解銅箔のドラム面に形成されることとなる。
以下に、本実施形態に係る表面処理銅箔について、さらに詳細に説明する。まず、表面処理銅箔の製造方法の一例について説明する。
(1)電解銅箔の製造方法について
電解銅箔は、例えば図1に示すような電解析出装置を用いて製造することができる。図1の電解析出装置は、白金族元素又はその酸化物を被覆したチタンからなる不溶性アノード104と、不溶性アノード104に対向して設けられたチタン製のカソードドラム102と、カソードドラム102を研磨してカソードドラム102の表面に生じる酸化膜を除去するバフ103と、を備えている。
カソードドラム102と不溶性アノード104との間に電解液105(硫酸−硫酸銅水溶液)を供給し、カソードドラム102を一定速度で回転させながら、カソードドラム102と不溶性アノード104との間に直流電流を通電する。これにより、カソードドラム102の表面上に銅が析出する。析出した銅をカソードドラム102の表面から引き剥がし、連続的に巻き取ることにより、電解銅箔101が得られる。
電解銅箔の製造においては、電解液105に添加剤を添加してもよい。添加剤として様々なものを用いることができるが、例えば、エチレンチオ尿素、ポリエチレングリコール、テトラメチルチオ尿素、ポリアクリルアミド等があげられる。ここで、エチレンチオ尿素、テトラメチルチオ尿素の添加量を増加することにより、常態における電解銅箔の引張強度、及び、220℃で2時間加熱後に常温で測定した電解銅箔の引張強度を向上させることができる。
なお、電解液105には、モリブデンを添加してもよい。モリブデンを添加することにより、銅箔のエッチング性を高めることができる。通常、電解析出において、電解液105の銅濃度(硫酸銅のうち硫酸分は考慮しない銅のみの濃度)は13〜72g/L、電解液105の硫酸濃度は26〜133g/L、電解液105の液温は18〜67℃、電流密度は3〜67A/dm2、処理時間は1秒以上1分55秒以下である。
(2)電解銅箔の表面処理について
<うねり加工処理>
うねり加工処理は、銅箔の表面の最小自己相関長さSal及び二乗平均平方根高さSqを調整するために実施する処理である。表面処理銅箔の粗化面の最小自己相関長さSalを上記の数値範囲とするためには、うねり加工処理によって電解銅箔の表面のうねり形状を制御する必要がある。
うねり加工処理の一例として、高濃度のリン酸や硫酸等を含有する溶液を電解浴として用いたPR(periodic reverse)電解が挙げられる。PR電解において、逆電流(マイナスの電流)でアノード反応により銅が溶け出すことにより、銅箔の表面付近に電解浴と電気抵抗の異なる粘着層が形成される。順電流(プラスの電流)を流した際に、うねりの凹部と比べてうねりの凸部では粘着層の厚さが薄くなり電気抵抗が小さくなるために、選択的に凸部にメッキ電流が集中し、急峻なうねり形状が得られると考えられる。
また、うねり加工処理の別の例として、水溶性アクリルポリマー、グァーガム、ポリエチレンオキサイド等のポリマーを添加した硫酸銅溶液を電解浴として用いて、銅箔に逆電流のパルス電流を流すパルス電解が挙げられる。うねりの凸部にポリマーが付着した上で、高電流密度の逆電流のパルス電流が流れることにより、うねりの凹部が選択的に溶解し、急峻なうねり形状が得られると考えられる。
<粗化処理>
樹脂製基板との密着性を向上させる目的で、うねり加工処理を施した電解銅箔の表面に粗化処理を施して粗化面とする。電解銅箔の表面に粗化処理を施すことによって、表面処理銅箔の粗化面の二乗平均平方根高さSqを上記の数値範囲とすることができる。
粗化処理の一例として、コバルト(Co)、鉄(Fe)、モリブデン(Mo)、錫(Sn)、ニッケル(Ni)等の金属を添加した硫酸銅溶液中で、窒素ガスバブリングにより硫酸銅溶液を撹拌しながら、電解銅箔に電解メッキを行う方法が挙げられる。硫酸銅溶液に添加する金属の種類は、1種類でもよいし2種以上でもよい。
上記のような電解メッキにより粗化処理を行うと、銅箔の表面に粗化粒子が形成されて粗化面となるが、表面処理銅箔の粗化面は、粗化粒子の3個以上が凝集した凝集体を備えていてもよい。この凝集体は形状が複雑なため、粗化面に凝集体が存在すると、表面処理銅箔と樹脂製基板の界面における水分の拡散がより一層抑制され、高温高湿環境下での表面処理銅箔と樹脂製基板との密着性の低下がより一層抑制される。凝集体が3個以上の粗化粒子で構成されていると、凝集体の周辺よりも凝集体からなる凸部の方が高くなり、粗化面の凹凸形状の変化が急峻となることから、表面処理銅箔と樹脂製基板の界面における水分の拡散がより一層抑制されると考えられる。
<ニッケル層、亜鉛層、クロメート処理層の形成>
本実施形態に係る表面処理銅箔においては、粗化処理により形成した粗化面の上に、さらにニッケル層、亜鉛層をこの順で形成してもよい。
亜鉛層は、表面処理銅箔と樹脂製基板を熱圧着したときに、表面処理銅箔と樹脂製基板との反応による樹脂製基板の劣化や表面処理銅箔の表面酸化が生じることを防止して、表面処理銅箔と樹脂製基板との密着性を高める働きをする。また、ニッケル層は、表面処理銅箔と樹脂製基板を熱圧着したときに、亜鉛層の亜鉛が表面処理銅箔中へ熱拡散することを防止する。すなわち、ニッケル層は、亜鉛層の上記機能を有効に発揮させるための亜鉛層の下地層としての働きをする。
なお、これらのニッケル層や亜鉛層は、公知の電解メッキ法や無電解メッキ法を適用して形成することができる。また、ニッケル層は純ニッケルで形成してもよいし、含リンニッケル合金で形成してもよい。
また、亜鉛層の上にさらにクロメート処理を行うと、表面処理銅箔の表面に酸化防止層が形成されることとなるので好ましい。適用するクロメート処理としては、公知の方法を用いることができ、例えば、特開昭60−86894号公報に開示されている方法をあげることができる。クロム量に換算して0.01〜0.3mg/dm2程度のクロム酸化物とその水和物などを付着させることにより、表面処理銅箔に優れた酸化防止機能を付与することができる。
<シラン処理>
クロメート処理した表面に対し、さらにシランカップリング剤を用いた表面処理(シラン処理)を行ってもよい。シランカップリング剤を用いた表面処理により、表面処理銅箔の表面(樹脂製基板との接合側の表面)に接着剤との親和力の強い官能基が付与されるので、表面処理銅箔と樹脂製基板との密着性は一層向上し、表面処理銅箔の防錆性や吸湿耐熱性もさらに向上する。
シランカップリング剤として様々なものを用いることができるが、例えば、ビニル系シラン、エポキシ系シラン、スチリル系シラン、メタクリロキシ系シラン、アクリロキシ系シラン、アミノ系シラン、ウレイド系シラン、クロロプロピル系シラン、メルカプト系シラン、スルフィド系シラン、イソシアネート系シラン等のシランカップリング剤をあげることができる。
これらのシランカップリング剤は、通常は0.001質量%以上5質量%以下の濃度の水溶液にして使用される。この水溶液を表面処理銅箔の表面に塗布した後に加熱乾燥することにより、シラン処理を行うことができる。なお、シランカップリング剤に代えて、チタネート系、ジルコネート系等のカップリング剤を用いても、同様の効果を得ることができる。
(3)銅張積層板、プリント配線板の製造方法について
まず、ガラスエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等からなる電気絶縁性の樹脂製基板の一方又は両方の表面に、表面処理銅箔を重ねて置く。その際には、表面処理銅箔の粗化面を樹脂製基板に対向させる。そして、重ねられた樹脂製基板及び表面処理銅箔を加熱しながら、積層方向の圧力を加えて、樹脂製基板及び表面処理銅箔を接合すると、キャリア付き又はキャリア無しの銅張積層板が得られる。本実施形態に係る表面処理銅箔は、引張強度が高いため、キャリア無しでも十分対応することができる。
次に、銅張積層板の銅箔表面に例えばCO2ガスレーザーを照射して、孔あけを行う。すなわち、銅箔のレーザー吸収層が形成されている面にCO2ガスレーザーを照射して、表面処理銅箔及び樹脂製基板を貫通する貫通孔を形成する孔あけ加工を行う。そして、常法により表面処理銅箔に高密度配線回路等の回路を形成すれば、プリント配線板を得ることができる。
〔実施例〕
以下に実施例及び比較例を示して、本発明をさらに具体的に説明する。
(A)電解銅箔
実施例1〜15及び比較例1〜5の表面処理銅箔を製造するための原料銅箔として、古河電気工業株式会社製の特殊電解銅箔WSを用いた。この電解銅箔のドラム面の十点平均粗さRzは0.9μmであり、析出面の十点平均粗さRzは1.0μmである。これらの十点平均粗さRzは、後述する接触式表面粗さ測定機を用いて測定したものである。
(B)うねり加工処理
まず、電解銅箔のドラム面又は析出面(表1を参照)にうねり加工処理を施した。うねり加工処理としては、硫酸銅とリン酸を含有する電解浴を用いたPR電解、又は、硫酸銅と硫酸とポリマーを含有する電解浴を用いたパルス電解を行った。なお、比較例1〜3については、電解銅箔にうねり加工処理は施さず、そのまま次の工程である粗化処理に進んだ。
Figure 2020246467
PR電解の電解浴における銅とリン酸の濃度は、表1に示す通りである。また、パルス電解の電解浴におけるポリマーとしては、水溶性アクリルポリマー(東亞合成株式会社製)、グァーガム(三昌株式会社製)、又はポリエチレンオキサイド(住友精化株式会社製)を用いた。パルス電解の電解浴における銅、硫酸、水溶性アクリルポリマー、グァーガム、及びポリエチレンオキサイドの濃度は、表1に示す通りである。なお、PR電解の電解浴とパルス電解の電解浴には硫酸銅五水和物を添加したが、表1には金属銅としての濃度を示してある。
PR電解とパルス電解の条件、すなわち、うねり加工処理を施した面(処理面)、電解条件、処理時間、電解浴の温度を、表1に示す。表1中の電解条件において、Ion1は1段階目のパルス電流密度を表し、Ion2は2段階目のパルス電流密度を表し、ton1は1段階目のパルス電流印加時間を表し、ton2は2段階目のパルス電流印加時間を表している。
(C)粗化処理
次に、電解銅箔のうねり加工処理が施された面に、表面を粗化面とする粗化処理を施して、表面処理銅箔を製造した。具体的には、電解銅箔の表面に微細な銅粒子を電析する電気メッキを粗化処理として施すことにより、銅粒子によって微細な凹凸が形成された粗化面とした。電気メッキに用いるメッキ液は、硫酸銅及び硫酸とともにコバルト又は鉄を含有しており、銅濃度、硫酸濃度、コバルト濃度、鉄濃度は、表2に示す通りである。なお、メッキ液には硫酸銅五水和物を添加したが、表2には金属銅としての濃度を示してある。
電気メッキの条件、すなわち、粗化処理を施した面(処理面)、電流密度I、処理時間、メッキ浴の温度、メッキ浴の窒素ガスバブリングの有無を、表2に示す。
Figure 2020246467
(D)ニッケル層(下地層)の形成
次に、表面処理銅箔の粗化面に対して下記に示すNiメッキ条件で電解メッキすることにより、ニッケル層(Niの付着量0.33mg/dm2)を形成した。ニッケルメッキに用いるメッキ液は、硫酸ニッケル、過硫酸アンモニウム((NH4228)、ホウ酸(H3BO3)を含有しており、ニッケル濃度は7.5g/L、過硫酸アンモニウム濃度は40.0g/L、ホウ酸濃度は19.5g/Lである。また、メッキ液の温度は28.5℃、pHは3.8であり、電流密度は1.8A/dm2、メッキ処理時間は1秒間〜2分間である。
(E)亜鉛層(耐熱処理層)の形成
さらに、ニッケル層の上に下記に示すZnメッキ条件で電解メッキすることにより、亜鉛層(Znの付着量0.10mg/dm2)を形成した。亜鉛メッキに用いるメッキ液は、硫酸亜鉛七水和物、水酸化ナトリウムを含有しており、亜鉛濃度は1〜30g/L、水酸化ナトリウム濃度は25〜220g/Lである。また、メッキ液の温度は5〜60℃であり、電流密度は0.1〜10A/dm2、メッキ処理時間は1秒間〜2分間である。
(F)クロメート処理層(防錆処理層)の形成
さらに、亜鉛層の上に下記に示すCrメッキ条件で電解メッキすることにより、クロメート処理層(Crの付着量0.03mg/dm2)を形成した。クロムメッキに用いるメッキ液は、無水クロム酸(CrO3)を含有しており、クロム濃度は2.2g/Lである。また、メッキ液の温度は15〜45℃、pHは2.5であり、電流密度は0.3A/dm2、メッキ処理時間は1秒間〜2分間である。
(G)シランカップリング剤層の形成
さらに、下記に示す処理を行い、クロメート処理層の上にシランカップリング剤層を形成した。すなわち、シランカップリング剤水溶液にメタノール又はエタノールを添加し、所定のpHに調整して、処理液を得た。この処理液を表面処理銅箔のクロメート処理層に塗布し、所定の時間保持してから温風で乾燥させることにより、シランカップリング剤層を形成した。
(H)評価
上記のようにして、実施例1〜15及び比較例1〜5の表面処理銅箔をそれぞれ製造した。これらの表面処理銅箔の箔厚は、表3に記載の通りである。得られた各表面処理銅箔について、各種評価を行った。
〔エッチングファクター〕
上記のようにして得られた実施例1〜15及び比較例1〜5の表面処理銅箔上に、サブトラクティブ工法により、L&Sが30/30μmのレジストパターンを形成した。そして、エッチングを行って配線パターンを形成した。レジストとしてはドライレジストフィルムを使用し、エッチング液としては塩化銅と塩酸を含有する混合液を使用した。そして、得られた配線パターンのエッチングファクター(Ef)を測定した。
エッチングファクターとは、銅箔の箔厚をH、形成された配線パターンのボトム幅をB、形成された配線パターンのトップ幅をTとするときに、次式で示される値である。
Ef=2H/(B−T)
本実施例及び比較例では、エッチングファクターが2.5以上であるものは良品とし、2.5未満であるものは不良品とした。
エッチングファクターが小さいと、配線パターンにおける側壁の垂直性が崩れ、線幅が狭い微細な配線パターンの場合には、隣接する配線パターンの間で銅箔の溶け残りが生じ短絡する危険性や断線に結び付く危険性がある。本試験においては、ジャストエッチ位置(レジストの端部の位置と配線パターンのボトムの位置が揃う)となったときの配線パターンについて、マイクロスコープでボトム幅Bとトップ幅Tを測定し、エッチングファクターを算出した。結果を表3に示す。
〔常態での密着性〕
表面処理銅箔の粗化面に樹脂製基板を接合して、銅張積層板とした。樹脂製基板としては、市販のFR4(Flame Retardant Type 4)系樹脂である住友ベークライト株式会社製のEI−6765を用い、接合時の硬化温度は170℃とし、硬化時間は2時間とした。
作製した銅張積層板の表面処理銅箔をエッチング加工し、幅1mmの回路配線を形成してプリント配線板とし、このプリント配線板を密着性の測定用サンプルとした。
次に、測定用サンプルの樹脂製基板側を両面テープによりステンレス板に固定し、回路配線を90度方向に50mm/分の速度で引っ張って剥離し、密着性(kN/m)を測定した。測定は5回行い、得られた5つの測定値の平均値を常態での密着性とした。密着性の測定は、万能材料試験機(株式会社エー・アンド・デイ製のテンシロン)を用いて行った。本実施例及び比較例では、常態での密着性が0.6kN/m以上である場合を良品とし、0.6kN/m未満である場合を不良品とした。結果を表3に示す。
〔高温高湿環境下での密着性〕
常態での密着性の測定において用いた上記測定用サンプルと同様の測定用サンプルを用いて、高温高湿環境下での密着性を測定した。まず、プレッシャークッカ試験機を用いて、測定用サンプルを温度121℃、湿度100%RH、気圧2atmの環境下に48時間保持して、PCTを行った。次に、PCT後の測定用サンプルの密着性(kN/m)を、常態での密着性の測定と同様にして測定した。測定は5回行い、得られた5つの測定値の平均値をPCT後の密着性とした。本実施例及び比較例では、PCT後の密着性が0.2kN/m以上である場合を良品とし、0.2kN/m未満である場合を不良品とした。結果を表3に示す。
〔最小自己相関長さSal、二乗平均平方根高さSqの測定〕
BRUKER社の3次元白色光干渉型顕微鏡Wyko ContourGT−Kを用いて、実施例1〜15及び比較例1〜5の表面処理銅箔の粗化面の表面形状を測定し、形状解析を行って、最小自己相関長さSal及び二乗平均平方根高さSqを求めた。表面形状の測定は、各表面処理銅箔において任意の5箇所で行い、5箇所それぞれ形状解析を行って、5箇所それぞれ最小自己相関長さSal及び二乗平均平方根高さSqを求めた。そして、得られた5箇所の結果の平均値を各表面処理銅箔の最小自己相関長さSal及び二乗平均平方根高さSqとした。
形状解析は、ハイレゾリューションCCDカメラを使用してVSI測定方式(垂直走査型干渉法)で行った。条件は、光源が白色光、測定倍率が10倍、測定範囲が477μm×357.8μm、Lateral Samplingが0.38μm、speedが1、Backscanが10μm、Lengthが10μm、Thresholdが3%とし、Terms Removal(Cylinder and Tilt)、Data Restore(Method:legacy、iterations 5)、Statistic Filter(Filter Size:3、Filter Type:Median)、Fourier Filter(High Freq Pass、Fourier Filter Window:Gaussian、Frequency Cutoff:High Cutoff=12.5mm-1)のフィルタ処理をした後にデータ処理を行なった。結果を表3に示す。
〔十点平均粗さRzの測定〕
実施例1〜15及び比較例1〜5の表面処理銅箔の粗化面について、JIS B 0601:1994の規定に沿って、十点平均粗さRz(μm)を測定した。測定は、各表面処理銅箔につき任意の5箇所で行い、それらの平均値を十点平均粗さRzとした。また、測定装置としては、株式会社小坂研究所製の接触式表面粗さ測定機サーフコーダSE1700を用いた。測定条件は、測定長さ4.8mm、サンプリング長さ4.8mm、カットオフ値0.8mmとした。結果を表3に示す。
〔凝集体〕
走査型電子顕微鏡を用いて、実施例1〜15及び比較例1〜5の表面処理銅箔の粗化面のSEM画像を倍率5000倍で3視野(縦13.9μm、横18.6μm)撮影し、粗化粒子の3個以上が凝集した凝集体が存在するか否かを確認した。結果を表3に示す。
Figure 2020246467
表3から分かるように、実施例1〜15の表面処理銅箔は、エッチングファクター(Ef)が大きく、微細配線加工性を有していることに加えて、常態での密着性及びPCT後の密着性が優れていた。
101 電解銅箔
102 カソードドラム
104 不溶性アノード
105 電解液

Claims (8)

  1. 粗化処理による粗化面を表面に有する表面処理銅箔であって、前記粗化面の最小自己相関長さSalが1.0μm以上8.5μm以下であり、二乗平均平方根高さSqが0.10μm以上0.98μm以下である表面処理銅箔。
  2. 前記粗化面が電解銅箔のドラム面に形成されている請求項1に記載の表面処理銅箔。
  3. 前記粗化面の最小自己相関長さSalが1.3μm以上6.5μm以下であり、二乗平均平方根高さSqが0.21μm以上0.72μm以下である請求項1又は請求項2に記載の表面処理銅箔。
  4. 前記粗化面の最小自己相関長さSalが1.7μm以上5.7μm以下であり、二乗平均平方根高さSqが0.28μm以上0.54μm以下である請求項1〜3のいずれか一項に記載の表面処理銅箔。
  5. 前記粗化面は、粗化粒子の3個以上が凝集した凝集体を備える請求項1〜4のいずれか一項に記載の表面処理銅箔。
  6. 接触式表面粗さ測定機を用いて測定した前記粗化面の十点平均粗さRzが1.2μm以上3.8μm以下である請求項1〜5のいずれか一項に記載の表面処理銅箔。
  7. 請求項1〜6のいずれか一項に記載の表面処理銅箔と、該表面処理銅箔の粗化面に積層された樹脂製基板と、を備える銅張積層板。
  8. 請求項7に記載の銅張積層板を備えるプリント配線板。
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