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JP5481553B1 - キャリア付銅箔 - Google Patents

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JP5481553B1
JP5481553B1 JP2012271631A JP2012271631A JP5481553B1 JP 5481553 B1 JP5481553 B1 JP 5481553B1 JP 2012271631 A JP2012271631 A JP 2012271631A JP 2012271631 A JP2012271631 A JP 2012271631A JP 5481553 B1 JP5481553 B1 JP 5481553B1
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Abstract

【課題】L/S=20μm/20μmよりも微細な配線、例えばL/S=15μm/15μmの微細な配線を形成することが可能なキャリア付銅箔を提供する。
【解決手段】銅箔キャリアと、銅箔キャリア上に積層された中間層と、中間層の上に積層された極薄銅層とを備えたキャリア付銅箔であって、前記中間層はNiを含み、前記キャリア付銅箔を220℃で2時間加熱した後、JIS C 6471に準拠して前記極薄銅層を剥がしたとき、前記極薄銅層の前記中間層側の表面のNiの付着量が5μg/dm2以上300μg/dm2以下であるキャリア付銅箔。
【選択図】図1

Description

本発明は、キャリア付銅箔に関する。より詳細には、本発明はプリント配線板の材料として使用されるキャリア付銅箔に関する。
プリント配線板は銅箔に絶縁基板を接着させて銅張積層板とした後に、エッチングにより銅箔面に導体パターンを形成するという工程を経て製造されるのが一般的である。近年の電子機器の小型化、高性能化ニーズの増大に伴い搭載部品の高密度実装化や信号の高周波化が進展し、プリント配線板に対して導体パターンの微細化(ファインピッチ化)や高周波対応等が求められている。
ファインピッチ化に対応して、最近では厚さ9μm以下、更には厚さ5μm以下の銅箔が要求されているが、このような極薄の銅箔は機械的強度が低くプリント配線板の製造時に破れたり、皺が発生したりしやすいので、厚みのある金属箔をキャリアとして利用し、これに剥離層を介して極薄銅層を電着させたキャリア付銅箔が登場している。極薄銅層の表面を絶縁基板に貼り合わせて熱圧着後、キャリアは剥離層を介して剥離除去される。露出した極薄銅層上にレジストで回路パターンを形成した後に、極薄銅層を硫酸-過酸化水素系のエッチャントでエッチング除去する手法(MSAP:Modified-Semi-Additive-Process)により、微細回路が形成される。
ここで、樹脂との接着面となるキャリア付き銅箔の極薄銅層の表面に対しては、主として、極薄銅層と樹脂基材との剥離強度が十分であること、そしてその剥離強度が高温加熱、湿式処理、半田付け、薬品処理等の後でも十分に保持されていることが要求される。極薄銅層と樹脂基材の間の剥離強度を高める方法としては、一般的に、表面のプロファイル(凹凸、粗さ)を大きくした極薄銅層の上に多量の粗化粒子を付着させる方法が代表的である。
しかしながら、プリント配線板の中でも特に微細な回路パターンを形成する必要のある半導体パッケージ基板に、このようなプロファイル(凹凸、粗さ)の大きい極薄銅層を使用すると、回路エッチング時に不要な銅粒子が残ってしまい、回路パターン間の絶縁不良等の問題が発生する。
このため、WO2004/005588号(特許文献1)では、半導体パッケージ基板をはじめとする微細回路用途のキャリア付銅箔として、極薄銅層の表面に粗化処理を施さないキャリア付銅箔を用いることが試みられている。このような粗化処理を施さない極薄銅層と樹脂との密着性(剥離強度)は、その低いプロファイル(凹凸、粗度、粗さ)の影響で一般的なプリント配線板用銅箔と比較すると低下する傾向がある。そのため、キャリア付銅箔について更なる改善が求められている。
そこで、特開2007−007937号公報(特許文献2)及び特開2010−006071号公報(特許文献3)では、キャリア付き極薄銅箔のポリイミド系樹脂基板と接触(接着)する面に、Ni層又は/及びNi合金層を設けること、クロメート層を設けること、Cr層又は/及びCr合金層を設けること、Ni層とクロメート層とを設けること、Ni層とCr層とを設けることが記載されている。これらの表面処理層を設けることにより、ポリイミド系樹脂基板とキャリア付き極薄銅箔との密着強度を粗化処理なし、または粗化処理の程度を低減(微細化)しながら所望の接着強度を得ている。更に、シランカップリング剤で表面処理したり、防錆処理を施したりすることも記載されている。
WO2004/005588号 特開2007−007937号公報 特開2010−006071号公報
キャリア付銅箔の開発においては、これまで極薄銅層と樹脂基材との剥離強度を確保することに重きが置かれていた。そのため、ファインピッチ化に関しては未だ十分な検討がなされておらず、未だ改善の余地が残されている。特に、従来の技術では、L(ライン)/S(スペース)=15μm/15μm等のファインピッチ回路を製造することができていない。そこで、本発明はファインピッチ形成に好適なキャリア付銅箔を提供することを課題とする。具体的には、これまでのMSAPで形成できる限界と考えられていたL/S=20μm/20μmよりも微細な配線、例えば、L/S=15μm/15μm等の微細な配線を形成することが可能なキャリア付銅箔を提供することを課題とする。
上記目的を達成するため、本発明者は鋭意研究を重ねたところ、所定の加熱処理がなされたキャリア付銅箔から極薄銅層を剥がしたときの、極薄銅層の剥離側表面のNiの付着量を制御することが、極薄銅層に対するファインピッチ形成に極めて効果的であることを見出した。
本発明は上記知見を基礎として完成したものであり、一側面において、銅箔キャリアと、銅箔キャリア上に積層された中間層と、中間層の上に積層された極薄銅層とを備えたキャリア付銅箔であって、前記中間層はNiを含み、前記キャリア付銅箔を220℃で2時間加熱した後、JIS C 6471に準拠して前記極薄銅層を剥がしたとき、前記極薄銅層の前記中間層側の表面のNiの付着量が5μg/dm2以上300μg/dm2以下であるキャリア付銅箔である。
本発明のキャリア付銅箔は一実施形態において、前記キャリア付銅箔を220℃で2時間加熱した後、前記極薄銅層を剥がしたとき、前記極薄銅層の前記中間層側の表面のNiの付着量が5μg/dm2以上250μg/dm2以下である。
本発明のキャリア付銅箔は別の一実施形態において、前記キャリア付銅箔を220℃で2時間加熱した後、前記極薄銅層を剥がしたとき、前記極薄銅層の前記中間層側の表面のNiの付着量が5μg/dm2以上200μg/dm2以下である。
本発明のキャリア付銅箔は更に別の一実施形態において、前記中間層のNi含有量が、100μg/dm2以上5000μg/dm2以下である。
本発明のキャリア付銅箔は更に別の一実施形態において、前記中間層が、Cr、Ni、Co、Fe、Mo、Ti、W、P、Cu、Al、Zn、これらの合金、これらの水和物、これらの酸化物、有機物からなる群から選択される一種又は二種以上を含む。
本発明のキャリア付銅箔は更に別の一実施形態において、前記中間層が、Crを含む場合は、Crを5〜100μg/dm2含有し、Moを含む場合は、Moを50μg/dm2以上1000μg/dm 2 以下含有し、Znを含む場合は、Znを1μg/dm2以上120μg/dm2以下含有する。
本発明のキャリア付銅箔は更に別の一実施形態において、前記中間層が有機物を厚みで25nm以上80nm以下含有する。
本発明のキャリア付銅箔は更に別の一実施形態において、前記有機物が、窒素含有有機化合物、硫黄含有有機化合物及びカルボン酸の中から選択される1種又は2種以上からなる有機物である。
本発明は別の一側面において、本発明のキャリア付銅箔を用いて製造したプリント配線板である。
本発明は更に別の一側面において、本発明のキャリア付銅箔を用いて製造したプリント基板である。
本発明は更に別の一側面において、絶縁樹脂板と、前記絶縁樹脂板の上に設けられた銅回路とを有し、前記銅回路は前記絶縁樹脂板側から順に銅層、前記銅層の上に設けられたNi層、前記Ni層の上に設けられた銅メッキ層を含み、前記Ni層のNiの付着量が5μg/dm2以上300μg/dm2以下であり、前記銅回路の回路幅が20μm未満であり、隣接する銅回路間のスペースの幅が20μm未満であるプリント配線板である。
本発明のプリント配線板は一実施形態において、前記銅回路の回路幅が17μm以下であり、隣接する銅回路間のスペースの幅が17μm以下である。
本発明は更に別の一側面において、絶縁樹脂板と、絶縁樹脂板の上に設けられた銅回路とを有し、前記銅回路は絶縁樹脂板側から順に銅層、前記銅層の上に設けられた銅メッキ層を含み、前記銅回路の回路幅が20μm未満であり、前記銅回路と銅回路との間のスペースの幅が20μm未満であるプリント配線板である。
本発明のプリント配線板は一実施形態において、前記銅回路の回路幅が17μm以下であり、隣接する銅回路間のスペースの幅が17μm以下である。
本発明は更に別の一側面において、絶縁樹脂板と、前記絶縁樹脂板の上に設けられた銅回路とを有し、前記銅回路は前記絶縁樹脂板側から順に銅層、前記銅層の上に設けられたNi層を含み、前記Ni層のNiの付着量が5μg/dm2以上300μg/dm2以下であり、前記銅回路の回路幅が20μm未満であり、隣接する銅回路間のスペースの幅が20μm未満であるプリント配線板である。
本発明のプリント配線板は一実施形態において、前記銅回路の回路幅が17μm以下であり、隣接する銅回路間のスペースの幅が17μm以下である。
本発明のプリント配線板は別の一実施形態において、前記銅回路の回路幅が10μm以下であり、隣接する銅回路間のスペースの幅が10μm以下である。
本発明のプリント配線板は更に別の一実施形態において、前記銅回路の回路幅が5μm以下であり、隣接する銅回路間のスペースの幅が5μm以下である。
本発明は更に別の一側面において、絶縁樹脂板と、絶縁樹脂板の上に設けられた銅回路とを有し、前記銅回路の回路幅が20μm未満であり、前記銅回路と銅回路との間のスペースの幅が20μm未満であるプリント配線板である。
本発明のプリント配線板は一実施形態において、前記銅回路の回路幅が17μm以下であり、隣接する銅回路間のスペースの幅が17μm以下である。
本発明のプリント配線板は別の一実施形態において、前記銅回路の回路幅が10μm以下であり、隣接する銅回路間のスペースの幅が10μm以下である。
本発明のプリント配線板は一実施形態において、前記銅回路の回路幅が5μm以下であり、隣接する銅回路間のスペースの幅が5μm以下である。
本発明に係るキャリア付銅箔はファインピッチ形成に好適であり、例えば、MSAP工程で形成できる限界と考えられていたL/S=20μm/20μmよりも微細な配線、例えばL/S=15μm/15μmの微細な配線を形成することが可能となる。
実施例における回路パターンの幅方向の横断面の模式図、及び、該模式図を用いたエッチングファクター(EF)の計算方法の概略である。
<キャリア付銅箔>
本発明のキャリア付銅箔は、銅箔キャリアと、銅箔キャリア上にNiを含む中間層と、中間層の上に積層された極薄銅層とを備える。キャリア付銅箔自体の使用方法は当業者に周知であるが、例えば極薄銅層の表面を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及びガラス布基材エポキシ樹脂、ポリエステルフィルム、ポリイミドフィルム等の絶縁基板に貼り合わせて熱圧着後に銅箔キャリアを剥がし、絶縁基板に接着した極薄銅層を目的とする導体パターンにエッチングし、最終的にプリント配線板を製造することができる。
本発明のキャリア付銅箔は、220℃で2時間加熱した後、JIS C 6471に準拠して極薄銅層を剥がしたとき、極薄銅層の中間層側の表面のNiの付着量が5μg/dm2以上300μg/dm2以下である。キャリア付銅箔を絶縁基板に貼り合わせて熱圧着後に銅箔キャリアを剥がし、絶縁基板に接着した極薄銅層を目的とする導体パターンにエッチングするが、このとき、極薄銅層の表面(絶縁基板との接着側とは反対側の表面)に付着するNiの量が多いと、極薄銅層がエッチングされ難くなり、ファインピッチ回路を形成することが困難となる。このため、本発明のキャリア付銅箔は、上記のような剥離後の極薄銅層の表面のNi付着量が300μg/dm2以下となるように制御されている。当該Ni付着量が300μg/dm2を超えると、極薄銅層をエッチングして、L/S=20μm/20μmよりも微細な配線、例えばL/S=15μm/15μmの微細な配線を形成することが困難となる。なお、上記「220℃で2時間加熱」は、キャリア付銅箔を絶縁基板に貼り合わせて熱圧着する場合の典型的な加熱条件を示している。
上記のような剥離後の極薄銅層の表面のNi付着量が少な過ぎると、銅箔キャリアのCuが極薄銅層側へ拡散する場合がある。そのような場合は、銅箔キャリアと極薄銅層の結合の程度が強くなり過ぎてしてしまい、極薄銅層を剥がす際に極薄銅層にピンホールが発生しやすくなる。このため、当該Niの付着量は、5μg/dm2以上となるように制御されている。また、当該Ni付着量は、好ましくは5μg/dm2以上250μg/dm2以下であり、より好ましくは5μg/dm2以上200μg/dm2以下である。
<銅箔キャリア>
本発明に用いることのできる銅箔キャリアは典型的には圧延銅箔や電解銅箔の形態で提供される。一般的には、電解銅箔は硫酸銅めっき浴からチタンやステンレスのドラム上に銅を電解析出して製造され、圧延銅箔は圧延ロールによる塑性加工と熱処理を繰り返して製造される。銅箔の材料としてはタフピッチ銅や無酸素銅といった高純度の銅の他、例えばSn入り銅、Ag入り銅、Cr、Zr又はMg等を添加した銅合金、Ni及びSi等を添加したコルソン系銅合金のような銅合金も使用可能である。なお、本明細書において用語「銅箔」を単独で用いたときには銅合金箔も含むものとする。
本発明に用いることのできる銅箔キャリアの厚さについても特に制限はないが、キャリアとしての役目を果たす上で適した厚さに適宜調節すればよく、例えば12μm以上とすることができる。但し、厚すぎると生産コストが高くなるので一般には35μm以下とするのが好ましい。従って、銅箔キャリアの厚みは典型的には12〜70μmであり、より典型的には18〜35μmである。
<中間層>
銅箔キャリアの片面又は両面上にはNiを含む中間層を設ける。中間層は、Niの他、Cr、Mo、Zn、有機物等を含んでいる。上述のように、本発明のキャリア付銅箔は、220℃で2時間加熱した後、極薄銅層を剥がしたとき、極薄銅層の中間層側の表面のNiの付着量が300μg/dm2以下となるが、このように剥離後の極薄銅層表面のNi付着量を制御するためには、中間層のNi含有量を少なくするとともに、Niが極薄銅層側へ拡散するのを抑制する金属種(Cr、Mo、Zn等)や有機物を中間層が含んでいる必要がある。このような観点から、中間層のNi含有量は、100μg/dm2以上5000μg/dm2以下であるのが好ましく、200μg/dm2以上4000μg/dm2以下であるのが更に好ましく、300μg/dm2以上3000μg/dm2以下であるのが更に好ましく、400μg/dm2以上2000μg/dm2以下であるのが更に好ましい。また、中間層が含有する金属種としては、Cr、Mo、Znからなる群から選択される一種又は二種以上が好ましい。Crを含む場合は、Crを5〜100μg/dm2含有するのが好ましく、5μg/dm2以上50μg/dm2以下含有するのがより好ましい。Moを含む場合は、Moを50μg/dm2以上1000μg/dm 2 以下含有するのが好ましく、70μg/dm2以上650μg/dm2以下含有するのがより好ましい。Znを含む場合は、Znを1μg/dm2以上120μg/dm2以下含有するのが好ましく、2μg/dm2以上70μg/dm2以下含有するのがより好ましく、5μg/dm2以上50μg/dm2以下含有するのがより好ましい。
中間層が含有する有機物としては、窒素含有有機化合物、硫黄含有有機化合物及びカルボン酸の中から選択される1種又は2種以上からなるものを用いることが好ましい。窒素含有有機化合物、硫黄含有有機化合物及びカルボン酸のうち、窒素含有有機化合物は、置換基を有する窒素含有有機化合物を含んでいる。具体的な窒素含有有機化合物としては、置換基を有するトリアゾール化合物である1,2,3−ベンゾトリアゾール、カルボキシベンゾトリアゾール、N’,N’−ビス(ベンゾトリアゾリルメチル)ユリア、1H−1,2,4−トリアゾール及び3−アミノ−1H−1,2,4−トリアゾール等を用いることが好ましい。
硫黄含有有機化合物には、メルカプトベンゾチアゾール、チオシアヌル酸及び2−ベンズイミダゾールチオール等を用いることが好ましい。
カルボン酸としては、特にモノカルボン酸を用いることが好ましく、中でもオレイン酸、リノール酸及びリノレイン酸等を用いることが好ましい。
前述の有機物は厚みで25nm以上80nm以下含有するのが好ましく、30nm以上70nm以下含有するのがより好ましい。中間層は前述の有機物を複数種類(一種以上)含んでもよい。
中間層が含有する有機物の使用方法について、以下に、キャリア箔上への中間層の形成方法についても述べつつ説明する。銅箔キャリア上への中間層の形成は、上述した有機物を溶媒に溶解させ、その溶媒中に銅箔キャリアを浸漬させるか、中間層を形成しようとする面に対するシャワーリング、噴霧法、滴下法及び電着法等を用いて行うことができ、特に限定した手法を採用する必要性はない。このときの溶媒中の有機系剤の濃度は、上述した有機物の全てにおいて、濃度0.01g/L〜30g/L、液温20〜60℃の範囲が好ましい。有機物の濃度は、特に限定されるものではなく、本来濃度が高くとも低くとも問題のないものである。
本発明のキャリア付銅箔の中間層はCr、Ni、Co、Fe、Mo、Ti、W、P、Cu、Al、Zn、これらの合金、これらの水和物、これらの酸化物、有機物からなる群から選択される一種又は二種以上を含んでも良い。また、中間層は複数の層であっても良い。
例えば、中間層はキャリア側からCr、Ni、Co、Fe、Mo、Ti、W、P、Cu、Al、Znで構成された元素群から選択された一種の元素からなる単一金属層、或いは、Cr、Ni、Co、Fe、Mo、Ti、W、P、Cu、Al、Znで構成された元素群から選択された一種又は二種以上の元素からなる合金層を形成し、その上にCr、Ni、Co、Fe、Mo、Ti、W、P、Cu、Al、Znで構成された元素群から選択された一種又は二種以上の元素の水和物または酸化物からなる層を形成することで構成することができる。
中間層を片面にのみ設ける場合、銅箔キャリアの反対面にはNiめっき層などの防錆層を設けることが好ましい。また、キャリアとして電解銅箔を使用する場合には、ピンホールを減少させる観点からシャイニー面に中間層を設けることが好ましい。なお、中間層をクロメート処理や亜鉛クロメート処理やめっき処理で設けた場合には、クロムや亜鉛など、付着した金属の一部は水和物や酸化物となっている場合があると考えられる。
<極薄銅層>
中間層の上には極薄銅層を設ける。極薄銅層は、硫酸銅、ピロリン酸銅、スルファミン酸銅、シアン化銅等の電解浴を利用した電気めっきにより形成することができ、一般的な電解銅箔で使用され、高電流密度での銅箔形成が可能であることから硫酸銅浴が好ましい。極薄銅層の厚みは特に制限はないが、一般的にはキャリアよりも薄く、例えば12μm以下である。典型的には0.5〜12μmであり、より典型的には2〜5μmである。
<粗化処理>
極薄銅層の表面には、例えば絶縁基板との密着性を良好にすること等のために粗化処理を施すことで粗化処理層を設けてもよい。粗化処理は、例えば、銅又は銅合金で粗化粒子を形成することにより行うことができる。粗化処理は微細なものであっても良い。粗化処理層は、銅、ニッケル、りん、タングステン、ヒ素、モリブデン、クロム、コバルト及び亜鉛からなる群から選択されたいずれかの単体又はいずれか1種以上を含む合金からなる層などであってもよい。また、銅又は銅合金で粗化粒子を形成した後、更にニッケル、コバルト、銅、亜鉛の単体または合金等で二次粒子や三次粒子を設ける粗化処理を行うこともできる。その後に、ニッケル、コバルト、銅、亜鉛の単体または合金等で耐熱層または防錆層を形成しても良く、更にその表面にクロメート処理、シランカップリング処理などの処理を施してもよい。または粗化処理を行わずに、ニッケル、コバルト、銅、亜鉛の単体または合金等で耐熱層又は防錆層を形成し、さらにその表面にクロメート処理、シランカップリング処理などの処理を施してもよい。すなわち、粗化処理層の表面に、耐熱層、防錆層、クロメート処理層及びシランカップリング処理層からなる群から選択された1種以上の層を形成してもよく、極薄銅層の表面に、耐熱層、防錆層、クロメート処理層及びシランカップリング処理層からなる群から選択された1種以上の層を形成してもよい。なお、上述の耐熱層、防錆層、クロメート処理層、シランカップリング処理層はそれぞれ複数の層で形成されてもよい(例えば2層以上、3層以上など)。
<プリント配線板及びプリント基板>
本発明のキャリア付銅箔を用いて、プリント配線板又はプリント基板を常法(例えばサブトラクティブ法や修正されたセミアディティブ法(MSAP))に従って製造することができる。本発明のプリント配線板は、絶縁樹脂板と、絶縁樹脂板の上に設けられた銅回路とを有し、銅回路は前記絶縁樹脂板側から順に銅層、銅層の上に設けられたNi層、Ni層の上に設けられた銅メッキ層を含み、Ni層のNiの付着量が5μg/dm2以上300μg/dm2以下であり、銅回路の回路幅が20μm未満であり、隣接する銅回路間のスペースの幅が20μm未満である。また、銅回路の回路幅が17μm以下であり、隣接する銅回路間のスペースの幅が17μm以下であるのが好ましい。また、銅回路の回路幅が15μm以下であり、隣接する銅回路間のスペースの幅が15μm以下であるのが好ましい。また、銅回路の回路幅が10μm以下であり、隣接する銅回路間のスペースの幅が10μm以下であるのがより好ましい。また、銅回路の回路幅が5μm以下であり、隣接する銅回路間のスペースの幅が5μm以下であるのが更により好ましい。また、回路幅の下限を設ける必要は無いが、例えば銅回路の回路幅は3μm以上であり、隣接する銅回路間のスペースの幅が3μm以上であり、例えば銅回路の回路幅は5μm以上であり、隣接する銅回路間のスペースの幅が5μm以上であり、例えば銅回路の回路幅は7μm以上であり、隣接する銅回路間のスペースの幅が7μm以上であり、例えば銅回路の回路幅は9μm以上であり、隣接する銅回路間のスペースの幅が9μm以上である。なお、前述の銅メッキ層は極薄銅層を形成するために用いためっき液の条件など、周知の条件で形成することが出来る。
また、本発明のプリント配線板は、絶縁樹脂板と、絶縁樹脂板の上に設けられた銅回路とを有し、銅回路は絶縁樹脂板側から順に銅層、銅層の上に設けられた銅メッキ層を含み、銅回路の回路幅が20μm未満であり、銅回路と銅回路との間のスペースの幅が20μm未満であってもよい。また、このとき、銅回路の回路幅が17μm以下であり、隣接する銅回路間のスペースの幅が17μm以下であるのが好ましい。また、このとき、銅回路の回路幅が15μm以下であり、隣接する銅回路間のスペースの幅が15μm以下であるのが好ましい。また、銅回路の回路幅が10μm以下であり、隣接する銅回路間のスペースの幅が10μm以下であるのがより好ましい。また、銅回路の回路幅が5μm以下であり、隣接する銅回路間のスペースの幅が5μm以下であるのが更により好ましい。また、回路幅の下限を設ける必要は無いが、例えば銅回路の回路幅は3μm以上であり、隣接する銅回路間のスペースの幅が3μm以上であり、例えば銅回路の回路幅は5μm以上であり、隣接する銅回路間のスペースの幅が5μm以上であり、例えば銅回路の回路幅は7μm以上であり、隣接する銅回路間のスペースの幅が7μm以上であり、例えば銅回路の回路幅は9μm以上であり、隣接する銅回路間のスペースの幅が9μm以上である。
また、本発明のプリント配線板は、絶縁樹脂板と、絶縁樹脂板の上に設けられた銅回路とを有し、銅回路は前記絶縁樹脂板側から順に銅層、銅層の上に設けられたNi層を含み、Ni層のNiの付着量が5μg/dm2以上300μg/dm2以下であり、銅回路の回路幅が20μm未満であり、隣接する銅回路間のスペースの幅が20μm未満であってもよい。また、このとき、銅回路の回路幅が17μm以下であり、隣接する銅回路間のスペースの幅が17μm以下であるのが好ましい。また、このとき、銅回路の回路幅が15μm以下であり、隣接する銅回路間のスペースの幅が15μm以下であるのが好ましい。また、このとき、銅回路の回路幅が10μm以下であり、隣接する銅回路間のスペースの幅が10μm以下であるのがより好ましい。また、銅回路の回路幅が5μm以下であり、隣接する銅回路間のスペースの幅が5μm以下であるのが更により好ましい。また、回路幅の下限を設ける必要は無いが、例えば銅回路の回路幅は3μm以上であり、隣接する銅回路間のスペースの幅が3μm以上であり、例えば銅回路の回路幅は5μm以上であり、隣接する銅回路間のスペースの幅が5μm以上であり、例えば銅回路の回路幅は7μm以上であり、隣接する銅回路間のスペースの幅が7μm以上であり、例えば銅回路の回路幅は9μm以上であり、隣接する銅回路間のスペースの幅が9μm以上である。
また、本発明のプリント配線板は、絶縁樹脂板と、絶縁樹脂板の上に設けられた銅回路とを有し、銅回路の回路幅が20μm未満であり、銅回路と銅回路との間のスペースの幅が20μm未満であってもよい。また、このとき、銅回路の回路幅が17μm以下であり、隣接する銅回路間のスペースの幅が17μm以下であるのが好ましい。また、このとき、銅回路の回路幅が15μm以下であり、隣接する銅回路間のスペースの幅が15μm以下であるのが好ましい。また、回路幅の下限を設ける必要は無いが、例えば銅回路の回路幅は3μm以上であり、隣接する銅回路間のスペースの幅が3μm以上であり、例えば銅回路の回路幅は5μm以上であり、隣接する銅回路間のスペースの幅が5μm以上であり、例えば銅回路の回路幅は7μm以上であり、隣接する銅回路間のスペースの幅が7μm以上であり、例えば銅回路の回路幅は9μm以上であり、隣接する銅回路間のスペースの幅が9μm以上である。
本発明のプリント配線板及びプリント基板の銅回路は、キャリア付銅箔を極薄銅層側から絶縁樹脂板に貼り付けて熱圧着させ、銅箔キャリアを剥がした後、極薄銅層部分をエッチングすることにより形成することができる。ここで用いる絶縁樹脂板はプリント配線板に適用可能な特性を有するものであれば特に制限を受けないが、例えば、リジッドPWB用に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及びガラス布基材エポキシ樹脂等を使用し、FPC用にポリエステルフィルムやポリイミドフィルム等を使用する事ができる。このようにして作製したプリント配線板及びプリント基板は、搭載部品の高密度実装が要求される各種電子部品に搭載することができる。
以下に、本発明の実施例によって本発明をさらに詳しく説明するが、本発明は、これらの実施例によってなんら限定されるものではない。
1.キャリア付銅箔の製造
銅箔キャリアとして、厚さ35μmの長尺の電解銅箔(JX日鉱日石金属社製JTC)を用意した。この銅箔のシャイニー面に対して、中間層を形成した。中間層の形成は、表1の「中間層」の項目に記載の処理順により行った。すなわち、例えば「Ni/クロメート」と表記されているものは、まず「Ni」の処理を行った後、「クロメート」の処理を行ったことを示している。また、当該「中間層」の項目において、「Ni」と表記されているのは純ニッケルめっきを行ったことを意味し、「Ni−Zn」と表記されているのはニッケル亜鉛合金めっきを行ったことを意味し、「Cr」と表記されているのはクロムめっきを行ったことを意味し、「クロメート」と表記されているのは純クロメート処理を行ったことを意味し、「Zn−クロメート」と表記されているのは亜鉛クロメート処理を行ったことを意味し、「Ni−Mo」と表記されているのはニッケルモリブデン合金めっきを行ったことを意味し、「有機」と表記されているのは有機物層形成処理を行ったことを意味し、「Ni酸化物」と表記されているのは酸化ニッケル層形成処理を行ったことを意味する。以下に、各処理条件を示す。なお、Ni、Zn、Cr、Moの付着量を多くする場合には、電流密度を高めに設定すること、および/または、めっき時間を長めに設定すること、および/または、めっき液中の各元素の濃度を高くすることを行った。また、Ni、Zn、Cr、Moの付着量を少なくする場合には、電流密度を低めに設定すること、および/または、めっき時間を短めに設定すること、および/または、めっき液中の各元素の濃度を低くすることを行った。また、中間層が有機物であり、有機物層の厚みを厚くする場合には、有機物の層をキャリア上に設ける処理に使用する液中の有機物の濃度を高くすること、および/または、前記有機物層をキャリア上に設ける処理の時間を長くすることを行った。また、めっき液等の液組成の残部は水である。
・「Ni」:ニッケルめっき
(液組成)硫酸ニッケル:270〜280g/L、塩化ニッケル:35〜45g/L、酢酸ニッケル:10〜20g/L、クエン酸三ナトリウム:15〜25g/L、光沢剤:サッカリン、ブチンジオール等、ドデシル硫酸ナトリウム:55〜75ppm
(pH)4〜6
(液温)55〜65℃
(電流密度)1〜11A/dm2
(通電時間)1〜20秒
・「Ni−Zn」:ニッケル亜鉛合金めっき
上記ニッケルめっきの形成条件において、ニッケルめっき液中に硫酸亜鉛(ZnSO4)の形態の亜鉛を添加し、亜鉛濃度:0.05〜5g/Lの範囲で調整してニッケル亜鉛合金めっきを形成した。
・「Cr」:クロムめっき
(液組成)CrO3:200〜400g/L、H2SO4:1.5〜4g/L
(pH)1〜4
(液温)45〜60℃
(電流密度)10〜40A/dm2
(通電時間)1〜20秒
・「クロメート」:電解純クロメート処理
(液組成)重クロム酸カリウム:1〜10g/L、亜鉛:0g/L
(pH)7〜10
(液温)40〜60℃
(電流密度)0.1〜2.6A/dm2
(クーロン量)0.5〜90As/dm2
(通電時間)1〜30秒
・「Zn−クロメート」:亜鉛クロメート処理
上記電解純クロメート処理条件において、液中に硫酸亜鉛(ZnSO4)の形態の亜鉛を添加し、亜鉛濃度:0.05〜5g/Lの範囲で調整して亜鉛クロメート処理を行った。
・「Ni−Mo」:ニッケルモリブデン合金めっき
(液組成)硫酸Ni六水和物:50g/dm3、モリブデン酸ナトリウム二水和物:60g/dm3、クエン酸ナトリウム:90g/dm3
(液温)30℃
(電流密度)1〜4A/dm2
(通電時間)3〜25秒
・「有機」:有機物層形成処理
濃度1〜30g/Lのカルボキシベンゾトリアゾール(CBTA)を含む、液温40℃、pH5の水溶液を、20〜120秒間シャワーリングして噴霧することにより行った。
・「Ni酸化物」:酸化ニッケル層形成処理
酸化ニッケル層形成処理として、まず、下記条件のNiめっきによってNi層を形成した後、そのNi層に対して下記条件のアノード処理を行ってNi層を酸化することで、酸化ニッケル層を形成した。
−Niめっき条件−
(液組成)硫酸ニッケル:240g/L、塩化ニッケル:45g/L、ホウ酸:30g/L
(pH)5
(液温)40℃
(電流密度)10A/dm2
(電解時間)20秒
−アノード処理条件−
(処理溶液)硫酸溶液:0.5mol/L
(液温)25℃
(電流密度)10A/dm2
(処理時間)30秒
・「Ni−Co」:ニッケルコバルト合金めっき
(液組成)Co:1〜2g/L、Ni:30〜70g/L
(pH)1.5〜3.5
(液温)30〜80℃
(電流密度)1.0〜20.0A/dm2
(通電時間)0.5〜4秒
・「Ni−P」:ニッケルリン合金めっき
(液組成)Ni:30〜70g/L、P:0.2〜1.2g/L
(pH)1.5〜2.5
(液温)30〜40℃
(電流密度)1.0〜10.0A/dm2
(通電時間)0.5〜30秒
・「Ni−Cu−Co」:ニッケル銅コバルト合金めっき
(液組成)Ni:30〜70g/L、Cu:1〜2g/L、Co:1〜2g/L
(pH)1〜4
(液温)30〜50℃
(電流密度)1.0〜10.0A/dm2
(通電時間)0.5〜30秒
・「Ni−Fe」:スパッタリングによるニッケル鉄合金乾式めっき
Ni:99mass%、Fe:1mass%の組成のスパッタリングターゲットを用いてニッケル鉄合金層を形成した。
ターゲット:Ni:99mass%、Fe:1mass%
装置:株式会社アルバック製のスパッタ装置
出力:DC50W
アルゴン圧力:0.2Pa
・「Ni−Ti」:スパッタリングによるニッケルチタン合金乾式めっき
Ni:99mass%、Ti:1mass%の組成のスパッタリングターゲットを用いてニッケルチタン合金層を形成した。
ターゲット:Ni:99mass%、Ti:1mass%
装置:株式会社アルバック製のスパッタ装置
出力:DC50W
アルゴン圧力:0.2Pa
・「Ni−Al」:スパッタリングによるニッケルアルミニウム合金乾式めっき
Ni:99mass%、Al:1mass%の組成のスパッタリングターゲットを用いてニッケルアルミニウム合金層を形成した。
ターゲット:Ni:99mass%、Al:1mass%
装置:株式会社アルバック製のスパッタ装置
出力:DC50W
アルゴン圧力:0.2Pa
中間層の形成後、中間層の上に厚み1〜10μmの極薄銅層を以下の条件で電気めっきすることにより形成し、キャリア付銅箔を製造した。
・極薄銅層
銅濃度:30〜120g/L
2SO4濃度:20〜120g/L
電解液温度:20〜80℃
電流密度:10〜100A/dm2
2.キャリア付銅箔の評価
上記のようにして得られたキャリア付銅箔について、以下の方法で各評価を実施した。
<中間層の金属付着量>
ニッケル付着量はサンプルを濃度20質量%の硝酸で溶解してICP発光分析によって測定し、亜鉛、クロム及びモリブデン付着量はサンプルを濃度7質量%の塩酸にて溶解して、原子吸光法により定量分析を行うことで測定した。なお、前記ニッケル、亜鉛、クロム、モリブデン付着量の測定は以下のようにして行った。まず、キャリア付銅箔から極薄銅層を剥離した後、極薄銅層の中間層側の表面付近のみを溶解して(面から0.5μm厚みのみ溶解する。すなわち、後述の表1及び2に示すように極薄銅層の厚みが5μmである実施例1〜8、14〜28及び比較例1〜4、9〜13については、極薄銅層の厚みの10%溶解する。また、極薄銅層の厚みが4μmである実施例10及び比較例5については、極薄銅層の厚みの12.5%溶解する。また、極薄銅層の厚みが3μmである実施例9、11及び比較例6については、極薄銅層の厚みの16.7%溶解する。また、極薄銅層の厚みが2μmである実施例12及び比較例7については、極薄銅層の厚みの25%溶解する。また、極薄銅層の厚みが1μmである実施例13及び比較例8については、極薄銅層の厚みの50%溶解する。)、極薄銅層の中間層側の表面の付着量を測定する。また、極薄銅層を剥離した後に、キャリアの中間層側の表面付近のみを溶解して(面から0.5μm厚みのみ溶解する)、キャリアの中間層側の表面の付着量を測定する。そして、極薄銅層の中間層側の表面の付着量とキャリアの中間層側の表面の付着量とを合計した値を、中間層の金属付着量とした。
<中間層の有機物厚み>
キャリア付銅箔の極薄銅層をキャリアから剥離した後に、露出した極薄銅層の中間層側の表面と、露出したキャリアの中間層側の表面をXPS測定し、デプスプロファイルを作成した。そして、極薄銅層の中間層側の表面から最初に炭素濃度が3at%以下となった深さをA(nm)とし、キャリアの中間層側の表面から最初に炭素濃度が3at%以下となった深さをB(nm)とし、AとBとの合計を中間層の有機物の厚み(nm)とした。
XPSの稼働条件を以下に示す。
・装置:XPS測定装置(アルバックファイ社、型式5600MC)
・到達真空度:3.8×10-7Pa
・X線:単色AlKαまたは非単色MgKα、エックス線出力300W、検出面積800μmφ、試料と検出器のなす角度45°
・イオン線:イオン種Ar+、加速電圧3kV、掃引面積3mm×3mm、スパッタリングレート2.8nm/min(SiO2換算)
<極薄銅層表面のNi付着量>
キャリア付銅箔を極薄銅層側をBT樹脂(トリアジン−ビスマレイミド系樹脂、三菱瓦斯化学株式会社製)に貼り付けて220℃で2時間加熱圧着した。その後、JIS C 6471(方法A)に準拠して極薄銅層を銅箔キャリアから剥がした。続いて、極薄銅層の中間層側の表面のNiの付着量を、サンプルを濃度20質量%の硝酸で溶解してICP発光分析することで測定した。なお、極薄銅層の中間層側の表面とは反対側の表面にNiを含む表面処理がされている場合には、極薄銅層の中間層側の表面付近のみを溶解する(面から0.5μm厚みのみ溶解する。すなわち、後述の表1及び2に示すように極薄銅層の厚みが5μmである実施例1〜8、14〜28及び比較例1〜4、9〜13については、極薄銅層の厚みの10%溶解する。また、極薄銅層の厚みが4μmである実施例10及び比較例5については、極薄銅層の厚みの12.5%溶解する。また、極薄銅層の厚みが3μmである実施例9、11及び比較例6については、極薄銅層の厚みの16.7%溶解する。また、極薄銅層の厚みが2μmである実施例12及び比較例7については、極薄銅層の厚みの25%溶解する。また、極薄銅層の厚みが1μmである実施例13及び比較例8については、極薄銅層の厚みの50%溶解する。)ことで、極薄銅層の中間層側の表面のNiの付着量を測定することができる。
<エッチングファクター>
キャリア付銅箔をポリイミド基板に貼り付けて220℃で2時間加熱圧着し、その後、極薄銅層を銅箔キャリアから剥がした。続いて、ポリイミド基板上の極薄銅層表面に、感光性レジストを塗布した後、露光工程により50本のL/S=5μm/5μm幅の回路を印刷し、銅層の不要部分を除去するエッチング処理を以下のスプレーエッチング条件にて行った。
(スプレーエッチング条件)
エッチング液:塩化第二鉄水溶液(ボーメ度:40度)
液温:60℃
スプレー圧:2.0MPa
エッチングを続け、回路トップ幅が4μmになるまでの時間を測定し、さらにそのときの回路ボトム幅(底辺Xの長さ)及びエッチングファクターを評価した。エッチングファクターは、末広がりにエッチングされた場合(ダレが発生した場合)、回路が垂直にエッチングされたと仮定した場合の、銅箔上面からの垂線と樹脂基板との交点からのダレの長さの距離をaとした場合において、このaと銅箔の厚さbとの比:b/aを示すものであり、この数値が大きいほど、傾斜角は大きくなり、エッチング残渣が残らず、ダレが小さくなることを意味する。図1に、回路パターンの幅方向の横断面の模式図と、該模式図を用いたエッチングファクターの計算方法の概略とを示す。このは回路上方からのSEM観察により測定し、エッチングファクター(EF=b/a)を算出した。なお、=(X(μm)−4(μm))/2で計算した。このエッチングファクターを用いることにより、エッチング性の良否を簡単に判定できる。本発明では、エッチングファクターが5以上をエッチング性:○、2.5以上5未満をエッチング性:△、2.5未満或いは算出不可をエッチング性:×と評価した。なお、表中「底辺Xの長さ」における「連結」は、少なくとも底辺部分において隣接する回路と連結してしまい、回路が形成できなかったことを示している。
<ピンホール>
キャリア付銅箔の極薄銅層側の表面をBT樹脂(トリアジン−ビスマレイミド系樹脂、三菱瓦斯化学株式会社製)に貼り付けて220℃で2時間加熱圧着した。次に、キャリア側を上に向け、キャリア付銅箔のサンプルを手で押さえながら、無理に引き剥がすことなく極薄銅層が途中で切れてしまわないように注意しながら極薄銅層からキャリアを手で剥がした。続いて、BT樹脂(トリアジン−ビスマレイミド系樹脂、三菱瓦斯化学株式会社製)上の極薄銅層表面に対し、民生用の写真用バックライトを光源にして、目視でピンホールの数を測定した。評価は以下の基準により行った。
×:ピンホール10,000個/dm2
△:ピンホール5,000個/dm2以上〜10,000個/dm2以下
○:ピンホール100個/dm2以上〜5,000個/dm2未満
◎:ピンホール20個/dm2以上〜100個/dm2未満
◎◎:ピンホール20個/dm2未満
結果を表1及び表2に示す。
実施例1〜28は、いずれも、キャリア付銅箔を220℃で2時間加熱した後、JIS C 6471に準拠して極薄銅層を剥がしたとき、極薄銅層の中間層側の表面のNiの付着量が300μg/dm2以下であったため、エッチング性が良好であり、ピンホールの発生が良好に抑制されていた。
比較例1〜10は、いずれも、キャリア付銅箔を220℃で2時間加熱した後、JIS C 6471に準拠して極薄銅層を剥がしたとき、極薄銅層の中間層側の表面のNiの付着量が300μg/dm2を超えたため、エッチング性が不良であった。
比較例11〜13は、いずれも、キャリア付銅箔を220℃で2時間加熱した後、JIS C 6471に準拠して極薄銅層を剥がしたとき、極薄銅層の中間層側の表面のNiの付着量が5μg/dm2未満であったため、極薄銅層にピンホールが多く発生した。
<MSAPによるプリント配線板の製造>
上述の各実施例及び各比較例のキャリア付銅箔を用いて、MSAP(Modified semi additive Process:修正されたセミアディティブ工程)によりL/S=15μm/15μmのプリント配線板を作製したところ、全ての実施例と比較例11〜13のキャリア付銅箔を用いた場合においては、MSAPによりL/S=15μm/15μmのプリント配線板を製造することができた。また、比較例1〜10のキャリア付銅箔を用いた場合にはMSAPによりL/S=15μm/15μmのプリント配線板を製造することができなかった。また、実施例16、実施例21のキャリア付銅箔を用いて、MSAP(Modified semi additive Process:修正されたセミアディティブ工程)によりL/S=5μm/10μmおよびL/S=8μm/7μmのプリント配線板を作製したところ、実施例16、実施例21を用いた場合においては、L/S=5μm/10μmおよびL/S=8μm/7μmのプリント配線板を製造することができた。

Claims (14)

  1. 銅箔キャリアと、銅箔キャリア上に積層された中間層と、中間層の上に積層された極薄銅層とを備えたキャリア付銅箔であって、
    前記中間層はNiを含み、
    前記キャリア付銅箔を220℃で2時間加熱した後、JIS C 6471に準拠して前記極薄銅層を剥がしたとき、前記極薄銅層の前記中間層側の表面のNiの付着量が5μg/dm2以上300μg/dm2以下であるキャリア付銅箔。
  2. 前記キャリア付銅箔を220℃で2時間加熱した後、前記極薄銅層を剥がしたとき、前記極薄銅層の前記中間層側の表面のNiの付着量が5μg/dm2以上250μg/dm2以下である請求項1に記載のキャリア付銅箔。
  3. 前記キャリア付銅箔を220℃で2時間加熱した後、前記極薄銅層を剥がしたとき、前記極薄銅層の前記中間層側の表面のNiの付着量が5μg/dm2以上200μg/dm2以下である請求項2に記載のキャリア付銅箔。
  4. 前記キャリア付銅箔を220℃で2時間加熱した後、前記極薄銅層を剥がしたとき、前記極薄銅層の前記中間層側の表面のNiの付着量が5μg/dm 2 以上156μg/dm 2 以下である請求項3に記載のキャリア付銅箔。
  5. 前記キャリア付銅箔を220℃で2時間加熱した後、前記極薄銅層を剥がしたとき、前記極薄銅層の前記中間層側の表面のNiの付着量が5μg/dm 2 以上108μg/dm 2 以下である請求項4に記載のキャリア付銅箔。
  6. 前記中間層のNi含有量が、100μg/dm2以上5000μg/dm2以下である請求項1〜のいずれかに記載のキャリア付銅箔。
  7. 前記中間層が、Cr、Ni、Co、Fe、Mo、Ti、W、P、Cu、Al、Zn、これらの合金、これらの水和物、これらの酸化物、有機物からなる群から選択される一種又は二種以上を含む請求項1〜のいずれかに記載のキャリア付銅箔。
  8. 前記中間層が、Crを含む場合は、Crを5〜100μg/dm2含有し、Moを含む場合は、Moを50μg/dm2以上1000μg/dm2以下含有し、Znを含む場合は、Znを1μg/dm2以上120μg/dm2以下含有する請求項に記載のキャリア付銅箔。
  9. 前記中間層が有機物を厚みで25nm以上80nm以下含有する請求項又はに記載のキャリア付銅箔。
  10. 前記有機物が、窒素含有有機化合物、硫黄含有有機化合物及びカルボン酸の中から選択される1種又は2種以上からなる有機物である請求項のいずれかに記載のキャリア付銅箔。
  11. 前記極薄銅層表面に粗化処理層を有する請求項1〜10のいずれかに記載のキャリア付銅箔。
  12. 前記粗化処理層が、銅、ニッケル、コバルト、りん、タングステン、ヒ素、モリブデン、クロム及び亜鉛からなる群から選択されたいずれかの単体又はいずれか1種以上を含む合金からなる層である請求項11に記載のキャリア付銅箔。
  13. 前記粗化処理層の表面に、耐熱層、防錆層、クロメート処理層及びシランカップリング処理層からなる群から選択された1種以上の層を有する請求項11又は12に記載のキャリア付銅箔。
  14. 前記極薄銅層の表面に、耐熱層、防錆層、クロメート処理層及びシランカップリング処理層からなる群から選択された1種以上の層を有する請求項1〜10のいずれかに記載のキャリア付銅箔。
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