プリント配線基板用金属材料
【課題】本発明の目的は、表面が平滑でかつ耐熱性を有する銅合金箔にＮｉめっきもしくはＮｉ合金めっきを施したプリント配線基板用金属材料を提供することにある。
【解決手段】引張り強度が５００ＭＰａ以上の圧延銅合金箔の少なくとも一方の面を光沢面に仕上げ、その面に０．３μｍ以上のＮｉめっきもしくはＮｉ合金めっきを施し、施しためっきの６０度鏡面光沢度が３０％以上であることを特徴とする特徴とするプリント配線基板用金属材料である。
【解決手段】引張り強度が５００ＭＰａ以上の圧延銅合金箔の少なくとも一方の面を光沢面に仕上げ、その面に０．３μｍ以上のＮｉめっきもしくはＮｉ合金めっきを施し、施しためっきの６０度鏡面光沢度が３０％以上であることを特徴とする特徴とするプリント配線基板用金属材料である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
プリント配線基板に用いられる銅合金箔の表面に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話等の各種の電気・電子機器の軽薄短小化が急速に進んでいる。その発展は、各種半導体部品の微小製造技術，半導体部品を搭載するプリント配線基板の多層化技術、更にはプリント配線基板への受動部品の高密度実装技術などで裏付けられている。
そして、半導体材料の著しい発達に伴って電気・電子部品は、より一層の小型化・高密度実装化が要求されるようになり、前記受動部品の小型化等ではその要求を満足することが出来なくなっていた。
【０００３】
このような要求に応える試みの１つとして、大きな実装面積を占める受動部品（例えば、インダクタ，キャパシタ，抵抗器など）をプリント配線基板の内層に内蔵して、実質的な高密度実装とコスト低減、および性能向上を実現するための努力がなされている。
この部品内蔵化の技術に関しては、例えば、プリント配線基板にキャパシタを設ける方法として、チップコンデンサ等の外部キャパシタをプリント配線基板に取り付ける方法の他、高誘電率材料をプリント配線板の内層に用いてプリント配線基板自体にキャパシタの機能を持たせる方法が知られている。近年の電子製品の小型化を考慮すると、高誘電率材料を内層に用いてキャパシタにする後者の方法が望ましい。
誘電体層をプリント配線基板に内蔵する方法が種々検討されているが、誘電体樹脂を予め電極を形成したフィルム上に塗布後半硬化させて、更にその上に電極を形成した後、基板へ転写する方法が特許文献１に開示されている。
【０００４】
また、スパッタリング、ＣＶＤ、ゾルゲルコーティングなどの方法で１μｍ以下の誘電体薄膜を形成する方法が検討されている。これらの方法では前述する誘電体樹脂を用いる方法に比較してキャパシタ容量が得られるが、真空系での処理や高温処理が必要である。
これらの方法では、電極を形成する際に銅箔の平滑性がそのまま、キャパシタの品質に影響するので、銅箔の平滑性が問題となる。
【０００５】
また、導体回路形成用の銅箔の片面または両面に、抵抗回路を形成するための材料層（抵抗層という）を形成して成る抵抗層付き銅箔を樹脂基材にラミネートして製造する抵抗回路内蔵型のプリント配線基板が知られている。このプリント配線基板は、概ね、次のようにして製造される。
まず、上記した銅箔の抵抗層側の面と絶縁樹脂から成る基材とをラミネートして銅張り積層板にする。ついで、所定のエッチャントで１次エッチングを行って、銅箔と抵抗層が一体化した状態になっている所定の回路パターンを形成し、ついで、この回路パターンの表面側に位置する導体回路（銅箔）に対して２次エッチングを行って当該銅箔の必要箇所のみを選択的にエッチング除去し、その箇所の抵抗層は残置させる。その後、全体の上に更に絶縁基材を積層し、抵抗層を内蔵する。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２６９４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来からこのような電気・電子部品のプリント配線基板に用いられている銅箔（基体銅箔）には、電解銅箔と圧延銅箔がある。電解銅箔は、一般に、表面がＴｉやステンレス鋼から成る回転ドラムの当該表面にＣｕを連続的に電着させて銅箔を成膜したのち、その銅箔を連続的に剥離して製造されている。製造された銅箔は、電解めっき液側の表面が粗面になっている。ただし、回転ドラムの表面は電解液の腐食等で筋状に凹凸が生成するため、それが転写する光沢面の表面粗さは、後述する圧延銅箔と比較すると非常に粗い。
【０００８】
最近では銅箔表面に平坦性を要求されるようになっており、電着粒を細かくする添加剤を電解めっき液中に添加して、平滑なめっきを成長させて電解めっき液側の表面を光沢面として使用する電解銅箔も使用されている。しかし、その表面粗さは通常電解銅箔よりは平滑であるが圧延銅箔に比較するとまだ粗いのが一般的である。
一方、圧延銅箔は、インゴットを溶製し，これを熱間圧延で板にした後，再結晶焼鈍と冷間圧延を繰り返し，最後に冷間圧延で所望の厚みの箔に仕上げる。このように，圧延ロールにより塑性加工して製造されるので，圧延ロールの表面形態が箔の表面に転写した平滑な表面が得られることが知られている。
ただし、電解銅箔とは異なりその軟化温度は１５０℃程度と比較的低い。ＦＰＣのように屈曲性を必要とする場合には軟化温度が低く、接着や樹脂硬化処理時に軟化することは、有利な特性である。
【０００９】
しかしながら、銅箔表面にキャパシタ機能を付与するために、誘電体を含有した樹脂等を硬化させるときや、誘電体をスパッタ等で形成させる時、ゾルゲルコーティング後の焼成時等にその温度で強度が低下し銅箔が変形することがある。変形するとキャパシタや抵抗体のみならず、配線板としての能力も失うことがあるため好ましくない。
これらの熱処理は３００℃以上、時には９００℃近い高温で処理することがある。例えばキャパシタの場合、ノースカロライナ大の報告では、キャパシタ成分にＰＬＺＴを用い、２５０℃×５分乾燥後、４５０℃×１５分焼成後、窒素中で６００℃×３０分再結晶化する方法がある。また、抵抗体の場合ではデュポン社の報告で、抵抗材料としてＬａＢａ６を用い、窒素中９００℃で焼成する方法がある。
【００１０】
タフピッチ銅等の圧延銅箔では、これらの温度に耐えられずに変形してしまう。
また、加熱は大気中で行うことも多い。その場合、銅表面が酸化することも問題である。例えばキャパシタの場合では樹脂を通じて酸素が供給される場合もあり、銅表面が酸化される。こうなるとキャパシタとしての性能が得られない。抵抗層の場合も同様であり、銅表面の酸化は好ましくない。
これを防止するためには、窒素やアルゴンといった不活性ガス中で加熱する必要があり、設備投資が大きくなる欠点があった。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、表面が平滑でかつ耐熱性を有する銅合金箔にＮｉめっきもしくはＮｉ合金めっきを施したプリント配線基板用金属材料を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
発明者は、鋭意研究の結果、表面が平滑でかつＮｉめっきもしくはＮｉ合金めっきを施した銅合金箔が高強度を有することで、プリント配線基板用として好適な金属材料であることを見出した。特に銅合金箔に施したＮｉめっきもしくはＮｉ合金めっき表面の平滑に関する好適な範囲を見出した。
【００１３】
即ち、本発明は、
（１）引張り強度が５００ＭＰａ以上の圧延銅合金箔の少なくとも一方の面を光沢面に仕上げ、その面に０．３μｍ以上のＮｉめっきを施すことを特徴とするプリント配線基板用金属材料
（２）光沢面に施したＮｉめっきの６０度鏡面光沢度が３０％以上であることを特徴とする請求項１に記載のプリント配線基板用金属材料。
（３）光沢面の表面粗さがＲａで０．１０μｍ以下であり、その表面粗さの相対性スキューネス（Ｒｓｋ）の値が負であることを特徴とする上記（１）〜（２）に記載のプリント配線板用金属材料
（４）銅合金箔の化学組成が、Ｎｉ：１．０〜４．８質量％、Ｓｉ：０．２０〜１．４質量％を含有し、残部がＣｕおよび不可避的不純物であることを特徴とする上記（１）〜（３）に記載のプリント配線基板用金属材料
（５）銅合金箔の化学組成が、Ｎｉ：１．０〜４．８質量％、Ｓｉ：０．２０〜１．４質量％を含有し、さらにFe、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｃｏの１種類もしくは２種以上を合計０．０３〜２．０質量％含有し、残部がＣｕおよび不可避的不純物であることを特徴とする上記（１）〜（３）に記載のプリント配線基板用金属材料
（６）銅合金箔の化学組成が、Ｍｇ：０．３〜２質量％、Ｐ：０．００１〜０．１質量％を含有し、残部がＣｕおよび不可避的不純物であることを特徴とする上記（１）〜（３）に記載のプリント配線板用金属材料
である。
【発明の効果】
【００１４】
以上より、本発明により、プリント配線基板に用いられる銅合金箔として、良好な材料表面を有するとともに、耐熱性にすぐれた材料が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明における限定理由を以下に示す。
（１）金属箔の耐熱性について
金属箔は高温の環境にさられるので、高温でも充分な強度を維持できることが条件となる。３００℃程度の場合、電解銅箔や微量のＳｎ等の元素を添加した圧延銅合金箔でも耐えることが可能である。
ところが、３００℃を超え５００〜６００℃、さらには９００℃といった高温では、これらの銅箔では強度が極端に低下してしまい耐えることができない。そこで合金とし、常温での強度を高めて、加熱後でも強度がある程度維持できるようにした。特に常温での強度を５００ＭＰａ以上にすることで、加熱後の強度も高くできることがわかった。
【００１６】
ただし、りん青銅といった通常の合金では導電率が１０％ＩＡＣＳ前後と低くなりすぎ、プリント配線材として適切ではなかった。
調査の結果、析出硬化型で強度があり、なおかつ導電率も４０％ＩＡＣＳ以上あるＮｉ、Ｓｉ入り銅箔が適していることがわかった。また、固溶型でＮｉ、Ｓｉ入り銅箔ほどの強度は得られないものの、導電率が６０％ＩＡＣＳ程度得られるＭｇ、Ｐ入り銅箔も使用できることがわかった。
【００１７】
（ａ）Ｎｉ、Ｓｉ入り銅箔
Ｎｉ、ＳｉをＮｉ：１．０〜４．８質量％、Ｓｉ：０．２０〜１．４質量％を含有し、残部がＣｕおよび不可避的不純物とした、いわゆるコルソン合金は、リードフレームに広く使用されている。この合金の常温での強度は７５０ＭＰａ、導電率４０％ＩＡＣＳ前後である。
【００１８】
（ｂ）Ｎｉ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｃｏ入り銅箔
Ｎｉ、Ｓｉ入り銅箔にＭｎ、Ｍｇ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｃｏを１種もしくは２種以上を添加することで、強度の向上、応力緩和特性の向上、耐熱性の向上、導電率の向上等が見込める。
【００１９】
（ｃ）Ｍｇ入り銅箔
Ｍｇ、ＰをＭｇ：０．３〜２質量％、Ｐ：０．００１〜０．１質量％を含有し、残部がＣｕおよび不可避的不純物とした合金は自動車用端子として使用されている。この合金の常温での強度は５００ＭＰａ、導電率６０％ＩＡＣＳ前後である。
【００２０】
（２）表面光沢について
プリント配線基板に用いられる合金箔は、一方の面に粗化めっきが施され、樹脂と密着させる。もう一方の面には、たとえば、受動部品内蔵基板の場合には、キャパシタやインダクタンス、抵抗等を実装される。
特に、キャパシタを表面に実装するためには銅合金箔の面に平滑性を要求させる。箔の表面粗さが粗い場合には、キャパシタの電極を実装する際に表面の粗さの影響を受け、キャパシタの重要な特性である電極間の安定した間隔が確保できないからである。従って、銅合金箔のキャパシタ等を実装する片面は、光沢面に仕上る必要がある。この面に下記に示すＮｉめっきを施した後の表面の光沢度がＪＩＳ−Ｚ ８７４１に示される６０度鏡面光沢度が３０％を超えることが望ましい。ここで鏡面光沢度を指標として用いたのは
表面の平均的な平滑性がキャパシタ等の実装への影響が最も大きいためである。
また、平滑性の観点からは、本発明においては、平滑な表面が得られる圧延銅合金箔に限定するものである。
【００２１】
（３）表面粗さについて
キャパシタの場合、キャパシタ皮膜の厚さが薄い部分があると、電圧をかけたときにその部分が破壊されたり、電流がリークしたりしてしまうことがある。これは、基板となる銅箔表面の突起状の凹凸が原因になることがある。従って銅箔の表面粗さの形態として、上に凸の分布よりも下に凹の分布であることが望ましい。これは、表面粗さの相対性スキューネス（Ｒｓｋ）で示すことが可能である。Ｒｓｋとは平均線に対しての振幅分布曲線の相対性を示す値で以下の式で表せる。
【００２２】
【数１】
【００２３】
図１（ａ）にＲｓｋが正の場合の表面形状を模式図として示したが、上方向に突起状の凸形状となる。一方、Ｒｓｋが負の場合には、図１（ｂ）に示すように、下方向に凹な形状となり、表面には平らな部分が見られる。
Ｒｓｋが負の場合に見られる表面の平らな部分にキャパシタを形成すれば、安定したものが確保できる。
また、ＲａやＲｓｋ以外のＲｍａｘ、Ｒｚ、Ｒｙといった粗さ指標も、キャパシタ性能に与える影響が大きい。これらは、最大粗さに非常に影響される指標であり、キャパシタとしてはいずれも小さい方が好ましいのが明らかである。しかし、これらの指標は評価する位置や評価長さによってその値が大きく変化することから、平均的な粗さ指標であるＲａやＲｓｋに比較するとばらつきが大きいためここでは指標として用いなかった。しかし、これらの値での規定を排除するものではない。
【００２４】
このようなＲｓｋが負の値を示す表面形状は、最終圧延時に転写される圧延ロールの表面形状を調整することで得られる。しかしながら、本発明においてはＲｓｋの規定のみではなく、Ｒａも規定しており、両方の条件を満たすためには、圧延ロールの表面粗さを小さくすればよい。ロール表面に光沢めっきを施すことも有効である。さらに、圧延ロールのロール径の選択、圧延油粘度と圧延速度の制御によって調整が可能である。
【００２５】
（３）ＮｉおよびＮｉ合金めっき
合金箔にＮｉおよびＮｉ合金めっきを施すことで、高温での光沢面のＣｕ酸化を防止することができる。
光沢面が酸化するとキャパシタや抵抗層の実装に悪影響を及ぼすためである。
さらに、実装に当たっては、表面の平滑性が要求されるため、ＮｉおよびＮｉ合金めっきは光沢のあるめっきを用いることがより好ましい。すなわち、圧延箔に光沢Ｎｉめっきや光沢Ｎｉ合金めっきを使うことで光沢面の光沢度を向上することができ、キャパシタや抵抗といった搭載部品の歩留が向上する。
【００２６】
光沢Ｎｉめっきは有機光沢剤を用いることで製造できる。また、Ｎｉ合金めっき、例えばＮｉ−ＰやＮｉ−Ｃｏといった合金めっきとすることで、光沢をもたせることが可能である。ただし、光沢を制御する方法や、組成を安定させる方法が単純なＮｉめっきに比較すると難しい。
【実施例】
【００２７】
表１に示す組成のインゴットを溶製し，これを熱間圧延で板にした後，再結晶焼鈍と冷間圧延を繰り返し，最後に冷間圧延で３５μｍの厚みの素材に仕上げた。最終圧延工程の最終パスにおいて粗さの異なる圧延ロールを用いて表面粗さを調整した。
【００２８】
【表１】
【００２９】
さらに、表２に示す浴組成のワット浴を用い、電流密度５Ａ／ｄｍ２、浴温５５℃の条件において、表４に示す厚みのＮｉめっきを施した。また、表２に示す光沢ワット浴を用い、電流密度浴温、５５℃の条件において、表４に示す厚みの光沢Ｎｉめっきを施した。表３に示すＮｉ−Ｐめっき浴を用い、電流密度５Ａ／ｄｍ２、浴温５０℃の条件において表４に示す厚みのＮｉ−Ｐめっきを施した。
【００３０】
【表２】
【００３１】
【表３】
【００３２】
この銅箔を用いてキャパシタ部品を組み込み、その性能を確認した。キャパシタ成分にはＰＬＺＴを用い、２５０℃×５分乾燥後、４５０℃×１５分焼成後、窒素中で６００℃×３０分再結晶化処理を施した。
評価結果を表４に示す。
【００３３】
【表４】
【００３４】
発明例Ｎｏ．７〜８は、請求項４を満たす組成の合金であり、請求項１に記載の強度を持ち、請求項２に記載の６０度鏡面光沢度３０％以上であり、請求項３に記載の表面粗さＲａとＲｓｋを満足するため、良好な結果を得た。
発明例Ｎｏ．９は発明例Ｎｏ．７のＮｉめっきを光沢Ｎｉめっきにしたものであり、なおかつ材料の圧延条件を変更して表面粗さ、表面光沢を向上させたものであり、キャパシタの歩留がさらに向上したものである。
【００３５】
発明例Ｎｏ．１０は、発明例Ｎｏ．７のＮｉめっきをＮｉ−Ｐめっきにしたものであり、発明例Ｎｏ．７と同等の結果を得た。
発明例Ｎｏ．１１〜１６は請求項５を満たす組成の合金であり、請求項１に記載の強度を持ち、請求項２に記載の６０度鏡面光沢度３０％以上であり、請求項３に記載の表面粗さＲａとＲｓｋを満足するため、良好な結果を得た。
発明例Ｎｏ．１７は請求項６を満たす組成の合金であり、請求項１に記載の強度を持ち、請求項２に記載の６０度鏡面光沢度３０％以上であり、請求項３に記載の表面粗さＲａとＲｓｋを満足するため、良好な結果を得た。
一方、比較例Ｎｏ．１〜２は電解銅箔であり、粗さ、光沢度、箔変形すべてが性能を満たしていない。
比較例Ｎｏ．３はタフピッチ銅を用いた場合であるが、熱処理で変形してしまい、キャパシタの評価に至らなかった。
【００３６】
比較例Ｎｏ．４はＮｉめっきを施さない場合であるが、加熱により銅が酸化してしまい、良好なキャパシタを得ることができなかった。
比較例Ｎｏ．５はＮｉめっきを０．２μｍ施した例であるが、めっき厚が薄いため、Ｃｕが部分的に酸化した。さらに、素材も表面光沢が低く、表面粗さも粗くＲｓｋも正の値であることから、キャパシタが作製できていた部分における歩留も低いものであった。
比較例Ｎｏ．６はＮｉめっきを０．４μｍ施した例であるが、比較例Ｎｏ．５に見られたＣｕの酸化はないものの、表面状態が比較例Ｎｏ．５とほぼ同じであるため、キャパシタ歩留が低いものであった。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】Ｒｓｋが正の場合の表面形状を示した模式図及びＲｓｋが負の場合の表面形状を示した模式図である。
【技術分野】
【０００１】
プリント配線基板に用いられる銅合金箔の表面に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話等の各種の電気・電子機器の軽薄短小化が急速に進んでいる。その発展は、各種半導体部品の微小製造技術，半導体部品を搭載するプリント配線基板の多層化技術、更にはプリント配線基板への受動部品の高密度実装技術などで裏付けられている。
そして、半導体材料の著しい発達に伴って電気・電子部品は、より一層の小型化・高密度実装化が要求されるようになり、前記受動部品の小型化等ではその要求を満足することが出来なくなっていた。
【０００３】
このような要求に応える試みの１つとして、大きな実装面積を占める受動部品（例えば、インダクタ，キャパシタ，抵抗器など）をプリント配線基板の内層に内蔵して、実質的な高密度実装とコスト低減、および性能向上を実現するための努力がなされている。
この部品内蔵化の技術に関しては、例えば、プリント配線基板にキャパシタを設ける方法として、チップコンデンサ等の外部キャパシタをプリント配線基板に取り付ける方法の他、高誘電率材料をプリント配線板の内層に用いてプリント配線基板自体にキャパシタの機能を持たせる方法が知られている。近年の電子製品の小型化を考慮すると、高誘電率材料を内層に用いてキャパシタにする後者の方法が望ましい。
誘電体層をプリント配線基板に内蔵する方法が種々検討されているが、誘電体樹脂を予め電極を形成したフィルム上に塗布後半硬化させて、更にその上に電極を形成した後、基板へ転写する方法が特許文献１に開示されている。
【０００４】
また、スパッタリング、ＣＶＤ、ゾルゲルコーティングなどの方法で１μｍ以下の誘電体薄膜を形成する方法が検討されている。これらの方法では前述する誘電体樹脂を用いる方法に比較してキャパシタ容量が得られるが、真空系での処理や高温処理が必要である。
これらの方法では、電極を形成する際に銅箔の平滑性がそのまま、キャパシタの品質に影響するので、銅箔の平滑性が問題となる。
【０００５】
また、導体回路形成用の銅箔の片面または両面に、抵抗回路を形成するための材料層（抵抗層という）を形成して成る抵抗層付き銅箔を樹脂基材にラミネートして製造する抵抗回路内蔵型のプリント配線基板が知られている。このプリント配線基板は、概ね、次のようにして製造される。
まず、上記した銅箔の抵抗層側の面と絶縁樹脂から成る基材とをラミネートして銅張り積層板にする。ついで、所定のエッチャントで１次エッチングを行って、銅箔と抵抗層が一体化した状態になっている所定の回路パターンを形成し、ついで、この回路パターンの表面側に位置する導体回路（銅箔）に対して２次エッチングを行って当該銅箔の必要箇所のみを選択的にエッチング除去し、その箇所の抵抗層は残置させる。その後、全体の上に更に絶縁基材を積層し、抵抗層を内蔵する。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２６９４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来からこのような電気・電子部品のプリント配線基板に用いられている銅箔（基体銅箔）には、電解銅箔と圧延銅箔がある。電解銅箔は、一般に、表面がＴｉやステンレス鋼から成る回転ドラムの当該表面にＣｕを連続的に電着させて銅箔を成膜したのち、その銅箔を連続的に剥離して製造されている。製造された銅箔は、電解めっき液側の表面が粗面になっている。ただし、回転ドラムの表面は電解液の腐食等で筋状に凹凸が生成するため、それが転写する光沢面の表面粗さは、後述する圧延銅箔と比較すると非常に粗い。
【０００８】
最近では銅箔表面に平坦性を要求されるようになっており、電着粒を細かくする添加剤を電解めっき液中に添加して、平滑なめっきを成長させて電解めっき液側の表面を光沢面として使用する電解銅箔も使用されている。しかし、その表面粗さは通常電解銅箔よりは平滑であるが圧延銅箔に比較するとまだ粗いのが一般的である。
一方、圧延銅箔は、インゴットを溶製し，これを熱間圧延で板にした後，再結晶焼鈍と冷間圧延を繰り返し，最後に冷間圧延で所望の厚みの箔に仕上げる。このように，圧延ロールにより塑性加工して製造されるので，圧延ロールの表面形態が箔の表面に転写した平滑な表面が得られることが知られている。
ただし、電解銅箔とは異なりその軟化温度は１５０℃程度と比較的低い。ＦＰＣのように屈曲性を必要とする場合には軟化温度が低く、接着や樹脂硬化処理時に軟化することは、有利な特性である。
【０００９】
しかしながら、銅箔表面にキャパシタ機能を付与するために、誘電体を含有した樹脂等を硬化させるときや、誘電体をスパッタ等で形成させる時、ゾルゲルコーティング後の焼成時等にその温度で強度が低下し銅箔が変形することがある。変形するとキャパシタや抵抗体のみならず、配線板としての能力も失うことがあるため好ましくない。
これらの熱処理は３００℃以上、時には９００℃近い高温で処理することがある。例えばキャパシタの場合、ノースカロライナ大の報告では、キャパシタ成分にＰＬＺＴを用い、２５０℃×５分乾燥後、４５０℃×１５分焼成後、窒素中で６００℃×３０分再結晶化する方法がある。また、抵抗体の場合ではデュポン社の報告で、抵抗材料としてＬａＢａ６を用い、窒素中９００℃で焼成する方法がある。
【００１０】
タフピッチ銅等の圧延銅箔では、これらの温度に耐えられずに変形してしまう。
また、加熱は大気中で行うことも多い。その場合、銅表面が酸化することも問題である。例えばキャパシタの場合では樹脂を通じて酸素が供給される場合もあり、銅表面が酸化される。こうなるとキャパシタとしての性能が得られない。抵抗層の場合も同様であり、銅表面の酸化は好ましくない。
これを防止するためには、窒素やアルゴンといった不活性ガス中で加熱する必要があり、設備投資が大きくなる欠点があった。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、表面が平滑でかつ耐熱性を有する銅合金箔にＮｉめっきもしくはＮｉ合金めっきを施したプリント配線基板用金属材料を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
発明者は、鋭意研究の結果、表面が平滑でかつＮｉめっきもしくはＮｉ合金めっきを施した銅合金箔が高強度を有することで、プリント配線基板用として好適な金属材料であることを見出した。特に銅合金箔に施したＮｉめっきもしくはＮｉ合金めっき表面の平滑に関する好適な範囲を見出した。
【００１３】
即ち、本発明は、
（１）引張り強度が５００ＭＰａ以上の圧延銅合金箔の少なくとも一方の面を光沢面に仕上げ、その面に０．３μｍ以上のＮｉめっきを施すことを特徴とするプリント配線基板用金属材料
（２）光沢面に施したＮｉめっきの６０度鏡面光沢度が３０％以上であることを特徴とする請求項１に記載のプリント配線基板用金属材料。
（３）光沢面の表面粗さがＲａで０．１０μｍ以下であり、その表面粗さの相対性スキューネス（Ｒｓｋ）の値が負であることを特徴とする上記（１）〜（２）に記載のプリント配線板用金属材料
（４）銅合金箔の化学組成が、Ｎｉ：１．０〜４．８質量％、Ｓｉ：０．２０〜１．４質量％を含有し、残部がＣｕおよび不可避的不純物であることを特徴とする上記（１）〜（３）に記載のプリント配線基板用金属材料
（５）銅合金箔の化学組成が、Ｎｉ：１．０〜４．８質量％、Ｓｉ：０．２０〜１．４質量％を含有し、さらにFe、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｃｏの１種類もしくは２種以上を合計０．０３〜２．０質量％含有し、残部がＣｕおよび不可避的不純物であることを特徴とする上記（１）〜（３）に記載のプリント配線基板用金属材料
（６）銅合金箔の化学組成が、Ｍｇ：０．３〜２質量％、Ｐ：０．００１〜０．１質量％を含有し、残部がＣｕおよび不可避的不純物であることを特徴とする上記（１）〜（３）に記載のプリント配線板用金属材料
である。
【発明の効果】
【００１４】
以上より、本発明により、プリント配線基板に用いられる銅合金箔として、良好な材料表面を有するとともに、耐熱性にすぐれた材料が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明における限定理由を以下に示す。
（１）金属箔の耐熱性について
金属箔は高温の環境にさられるので、高温でも充分な強度を維持できることが条件となる。３００℃程度の場合、電解銅箔や微量のＳｎ等の元素を添加した圧延銅合金箔でも耐えることが可能である。
ところが、３００℃を超え５００〜６００℃、さらには９００℃といった高温では、これらの銅箔では強度が極端に低下してしまい耐えることができない。そこで合金とし、常温での強度を高めて、加熱後でも強度がある程度維持できるようにした。特に常温での強度を５００ＭＰａ以上にすることで、加熱後の強度も高くできることがわかった。
【００１６】
ただし、りん青銅といった通常の合金では導電率が１０％ＩＡＣＳ前後と低くなりすぎ、プリント配線材として適切ではなかった。
調査の結果、析出硬化型で強度があり、なおかつ導電率も４０％ＩＡＣＳ以上あるＮｉ、Ｓｉ入り銅箔が適していることがわかった。また、固溶型でＮｉ、Ｓｉ入り銅箔ほどの強度は得られないものの、導電率が６０％ＩＡＣＳ程度得られるＭｇ、Ｐ入り銅箔も使用できることがわかった。
【００１７】
（ａ）Ｎｉ、Ｓｉ入り銅箔
Ｎｉ、ＳｉをＮｉ：１．０〜４．８質量％、Ｓｉ：０．２０〜１．４質量％を含有し、残部がＣｕおよび不可避的不純物とした、いわゆるコルソン合金は、リードフレームに広く使用されている。この合金の常温での強度は７５０ＭＰａ、導電率４０％ＩＡＣＳ前後である。
【００１８】
（ｂ）Ｎｉ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｃｏ入り銅箔
Ｎｉ、Ｓｉ入り銅箔にＭｎ、Ｍｇ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｃｏを１種もしくは２種以上を添加することで、強度の向上、応力緩和特性の向上、耐熱性の向上、導電率の向上等が見込める。
【００１９】
（ｃ）Ｍｇ入り銅箔
Ｍｇ、ＰをＭｇ：０．３〜２質量％、Ｐ：０．００１〜０．１質量％を含有し、残部がＣｕおよび不可避的不純物とした合金は自動車用端子として使用されている。この合金の常温での強度は５００ＭＰａ、導電率６０％ＩＡＣＳ前後である。
【００２０】
（２）表面光沢について
プリント配線基板に用いられる合金箔は、一方の面に粗化めっきが施され、樹脂と密着させる。もう一方の面には、たとえば、受動部品内蔵基板の場合には、キャパシタやインダクタンス、抵抗等を実装される。
特に、キャパシタを表面に実装するためには銅合金箔の面に平滑性を要求させる。箔の表面粗さが粗い場合には、キャパシタの電極を実装する際に表面の粗さの影響を受け、キャパシタの重要な特性である電極間の安定した間隔が確保できないからである。従って、銅合金箔のキャパシタ等を実装する片面は、光沢面に仕上る必要がある。この面に下記に示すＮｉめっきを施した後の表面の光沢度がＪＩＳ−Ｚ ８７４１に示される６０度鏡面光沢度が３０％を超えることが望ましい。ここで鏡面光沢度を指標として用いたのは
表面の平均的な平滑性がキャパシタ等の実装への影響が最も大きいためである。
また、平滑性の観点からは、本発明においては、平滑な表面が得られる圧延銅合金箔に限定するものである。
【００２１】
（３）表面粗さについて
キャパシタの場合、キャパシタ皮膜の厚さが薄い部分があると、電圧をかけたときにその部分が破壊されたり、電流がリークしたりしてしまうことがある。これは、基板となる銅箔表面の突起状の凹凸が原因になることがある。従って銅箔の表面粗さの形態として、上に凸の分布よりも下に凹の分布であることが望ましい。これは、表面粗さの相対性スキューネス（Ｒｓｋ）で示すことが可能である。Ｒｓｋとは平均線に対しての振幅分布曲線の相対性を示す値で以下の式で表せる。
【００２２】
【数１】
【００２３】
図１（ａ）にＲｓｋが正の場合の表面形状を模式図として示したが、上方向に突起状の凸形状となる。一方、Ｒｓｋが負の場合には、図１（ｂ）に示すように、下方向に凹な形状となり、表面には平らな部分が見られる。
Ｒｓｋが負の場合に見られる表面の平らな部分にキャパシタを形成すれば、安定したものが確保できる。
また、ＲａやＲｓｋ以外のＲｍａｘ、Ｒｚ、Ｒｙといった粗さ指標も、キャパシタ性能に与える影響が大きい。これらは、最大粗さに非常に影響される指標であり、キャパシタとしてはいずれも小さい方が好ましいのが明らかである。しかし、これらの指標は評価する位置や評価長さによってその値が大きく変化することから、平均的な粗さ指標であるＲａやＲｓｋに比較するとばらつきが大きいためここでは指標として用いなかった。しかし、これらの値での規定を排除するものではない。
【００２４】
このようなＲｓｋが負の値を示す表面形状は、最終圧延時に転写される圧延ロールの表面形状を調整することで得られる。しかしながら、本発明においてはＲｓｋの規定のみではなく、Ｒａも規定しており、両方の条件を満たすためには、圧延ロールの表面粗さを小さくすればよい。ロール表面に光沢めっきを施すことも有効である。さらに、圧延ロールのロール径の選択、圧延油粘度と圧延速度の制御によって調整が可能である。
【００２５】
（３）ＮｉおよびＮｉ合金めっき
合金箔にＮｉおよびＮｉ合金めっきを施すことで、高温での光沢面のＣｕ酸化を防止することができる。
光沢面が酸化するとキャパシタや抵抗層の実装に悪影響を及ぼすためである。
さらに、実装に当たっては、表面の平滑性が要求されるため、ＮｉおよびＮｉ合金めっきは光沢のあるめっきを用いることがより好ましい。すなわち、圧延箔に光沢Ｎｉめっきや光沢Ｎｉ合金めっきを使うことで光沢面の光沢度を向上することができ、キャパシタや抵抗といった搭載部品の歩留が向上する。
【００２６】
光沢Ｎｉめっきは有機光沢剤を用いることで製造できる。また、Ｎｉ合金めっき、例えばＮｉ−ＰやＮｉ−Ｃｏといった合金めっきとすることで、光沢をもたせることが可能である。ただし、光沢を制御する方法や、組成を安定させる方法が単純なＮｉめっきに比較すると難しい。
【実施例】
【００２７】
表１に示す組成のインゴットを溶製し，これを熱間圧延で板にした後，再結晶焼鈍と冷間圧延を繰り返し，最後に冷間圧延で３５μｍの厚みの素材に仕上げた。最終圧延工程の最終パスにおいて粗さの異なる圧延ロールを用いて表面粗さを調整した。
【００２８】
【表１】
【００２９】
さらに、表２に示す浴組成のワット浴を用い、電流密度５Ａ／ｄｍ２、浴温５５℃の条件において、表４に示す厚みのＮｉめっきを施した。また、表２に示す光沢ワット浴を用い、電流密度浴温、５５℃の条件において、表４に示す厚みの光沢Ｎｉめっきを施した。表３に示すＮｉ−Ｐめっき浴を用い、電流密度５Ａ／ｄｍ２、浴温５０℃の条件において表４に示す厚みのＮｉ−Ｐめっきを施した。
【００３０】
【表２】
【００３１】
【表３】
【００３２】
この銅箔を用いてキャパシタ部品を組み込み、その性能を確認した。キャパシタ成分にはＰＬＺＴを用い、２５０℃×５分乾燥後、４５０℃×１５分焼成後、窒素中で６００℃×３０分再結晶化処理を施した。
評価結果を表４に示す。
【００３３】
【表４】
【００３４】
発明例Ｎｏ．７〜８は、請求項４を満たす組成の合金であり、請求項１に記載の強度を持ち、請求項２に記載の６０度鏡面光沢度３０％以上であり、請求項３に記載の表面粗さＲａとＲｓｋを満足するため、良好な結果を得た。
発明例Ｎｏ．９は発明例Ｎｏ．７のＮｉめっきを光沢Ｎｉめっきにしたものであり、なおかつ材料の圧延条件を変更して表面粗さ、表面光沢を向上させたものであり、キャパシタの歩留がさらに向上したものである。
【００３５】
発明例Ｎｏ．１０は、発明例Ｎｏ．７のＮｉめっきをＮｉ−Ｐめっきにしたものであり、発明例Ｎｏ．７と同等の結果を得た。
発明例Ｎｏ．１１〜１６は請求項５を満たす組成の合金であり、請求項１に記載の強度を持ち、請求項２に記載の６０度鏡面光沢度３０％以上であり、請求項３に記載の表面粗さＲａとＲｓｋを満足するため、良好な結果を得た。
発明例Ｎｏ．１７は請求項６を満たす組成の合金であり、請求項１に記載の強度を持ち、請求項２に記載の６０度鏡面光沢度３０％以上であり、請求項３に記載の表面粗さＲａとＲｓｋを満足するため、良好な結果を得た。
一方、比較例Ｎｏ．１〜２は電解銅箔であり、粗さ、光沢度、箔変形すべてが性能を満たしていない。
比較例Ｎｏ．３はタフピッチ銅を用いた場合であるが、熱処理で変形してしまい、キャパシタの評価に至らなかった。
【００３６】
比較例Ｎｏ．４はＮｉめっきを施さない場合であるが、加熱により銅が酸化してしまい、良好なキャパシタを得ることができなかった。
比較例Ｎｏ．５はＮｉめっきを０．２μｍ施した例であるが、めっき厚が薄いため、Ｃｕが部分的に酸化した。さらに、素材も表面光沢が低く、表面粗さも粗くＲｓｋも正の値であることから、キャパシタが作製できていた部分における歩留も低いものであった。
比較例Ｎｏ．６はＮｉめっきを０．４μｍ施した例であるが、比較例Ｎｏ．５に見られたＣｕの酸化はないものの、表面状態が比較例Ｎｏ．５とほぼ同じであるため、キャパシタ歩留が低いものであった。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】Ｒｓｋが正の場合の表面形状を示した模式図及びＲｓｋが負の場合の表面形状を示した模式図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
引張り強度が５００ＭＰａ以上の圧延銅合金箔の少なくとも一方の面を光沢面に仕上げ、その面に０．３μｍ以上のＮｉめっきもしくはＮｉ合金めっきを施すことを特徴とするプリント配線基板用金属材料。
【請求項２】
光沢面に施したＮｉめっきもしくはＮｉ合金めっきの６０度鏡面光沢度が３０％以上であることを特徴とする請求項１に記載のプリント配線基板用金属材料。
【請求項３】
光沢面の表面粗さがＲａで０．１０μｍ以下であり、その表面粗さの相対性スキューネス（Ｒｓｋ）の値が負であることを特徴とする請求項１〜２に記載のプリント配線板用金属材料
【請求項４】
銅合金箔の化学組成が、Ｎｉ：１．０〜４．８質量％、Ｓｉ：０．２０〜１．４質量％を含有し、残部がＣｕおよび不可避的不純物であることを特徴とする請求項１〜３に記載のプリント配線基板用金属材料。
【請求項５】
銅合金箔の化学組成が、Ｎｉ：１．０〜４．８質量％、Ｓｉ：０．２０〜１．４質量％を含有し、さらにＦｅ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｃｏの１種類もしくは２種以上を合計０．０３〜２．０質量％含有し、残部がＣｕおよび不可避的不純物であることを特徴とする請求項１〜３に記載のプリント配線基板用金属材料。
【請求項６】
銅合金箔の化学組成が、Ｍｇ：０．３〜２質量％、Ｐ：０．００１〜０．１質量％を含有し、残部がＣｕおよび不可避的不純物であることを特徴とする請求項１〜３に記載のプリント配線板用金属材料。
【請求項１】
引張り強度が５００ＭＰａ以上の圧延銅合金箔の少なくとも一方の面を光沢面に仕上げ、その面に０．３μｍ以上のＮｉめっきもしくはＮｉ合金めっきを施すことを特徴とするプリント配線基板用金属材料。
【請求項２】
光沢面に施したＮｉめっきもしくはＮｉ合金めっきの６０度鏡面光沢度が３０％以上であることを特徴とする請求項１に記載のプリント配線基板用金属材料。
【請求項３】
光沢面の表面粗さがＲａで０．１０μｍ以下であり、その表面粗さの相対性スキューネス（Ｒｓｋ）の値が負であることを特徴とする請求項１〜２に記載のプリント配線板用金属材料
【請求項４】
銅合金箔の化学組成が、Ｎｉ：１．０〜４．８質量％、Ｓｉ：０．２０〜１．４質量％を含有し、残部がＣｕおよび不可避的不純物であることを特徴とする請求項１〜３に記載のプリント配線基板用金属材料。
【請求項５】
銅合金箔の化学組成が、Ｎｉ：１．０〜４．８質量％、Ｓｉ：０．２０〜１．４質量％を含有し、さらにＦｅ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｃｏの１種類もしくは２種以上を合計０．０３〜２．０質量％含有し、残部がＣｕおよび不可避的不純物であることを特徴とする請求項１〜３に記載のプリント配線基板用金属材料。
【請求項６】
銅合金箔の化学組成が、Ｍｇ：０．３〜２質量％、Ｐ：０．００１〜０．１質量％を含有し、残部がＣｕおよび不可避的不純物であることを特徴とする請求項１〜３に記載のプリント配線板用金属材料。
【図１】
【公開番号】特開２００７−９２１１８（Ｐ２００７−９２１１８Ａ）
【公開日】平成１９年４月１２日（２００７．４．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２８２８５７（Ｐ２００５−２８２８５７）
【出願日】平成１７年９月２８日（２００５．９．２８）
【出願人】（５９１００７８６０）日鉱金属株式会社 (545)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年４月１２日（２００７．４．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月２８日（２００５．９．２８）
【出願人】（５９１００７８６０）日鉱金属株式会社 (545)
【Ｆターム（参考）】
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