説明

印刷回路基板用の銅箔の製造方法

本発明は印刷回路基板に積層され,各種回路網を形成する銅箔の製造方法に関する。本発明の方法は,銅箔の被接着面の凸部11または平滑面に銅電着物12からなる粗面層を形成するため,酸性の電気分解槽おいて,限界電流密度で,陰極とした銅箔を電気分解することを含む。かかる場合において,電気分解槽のメッキ溶液の中に,分子量2000以上の無機ポリアニオンがさらに添加されることによって,銅箔の被接着面の接触面積が相対的に増加され,銅箔と樹脂基板の接着強度が常に維持されて,電気的特性及び耐酸性が向上し,銅粉の落下を最小にする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は,印刷回路基板に積層されて各種回路網を形成する粗処理された銅箔に関し,特に銅箔の表面積を増加させ,銅箔と樹脂との間の接着強度を増加させて,電気的特性を向上させる印刷回路基板用の銅箔の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
一般的に,印刷回路基板は,電気装置や電子通信装備などの精密制御回路に利用される電子部品として,合成樹脂などのような絶縁基板の一面または両面に銅箔を用いて回路網を配線した後,基板上にICまたは電子部品などを配置し,これらの間を電気的に配線し,絶縁体でコーティングして製造される。
【0003】
また,印刷回路基板を多層で構成しようとする場合,絶縁基板上に高温高圧の下で銅箔を積層し回路パターンをスクリーン印刷して,これを商用エッチング溶液などにエッチングして回路網を形成した後,銅箔の表面に粗面層を形成してから,半導体装置などの素子を搭載して構成する。
【0004】
このとき,印刷回路基板用の銅箔は,その被接着面に多数の突起状の銅電着物からなった粗面層を形成して表面積を最大限に増加させることによって,銅箔と絶縁基板との間の接着性能,すなわち,例えば高温加熱,湿式処理,溶接,薬品処理などの過程でも十分な接着強度を維持させることができる。
【0005】
従って,図1と図2に示すように,銅箔の接着強度を増加させるための手段として,銅箔に山模様の凸部11が形成された場合,凸部11に銅電着物12を電着するとか,銅箔に山模様の凸部11がない場合,銅箔の平滑面に銅電着物12を電着して粗面層を形成することが行われる。
【0006】
ところが,銅電気分解槽で,凸部11に銅電着物12からなった粗面層を形成した結果,図2に示すように,凸部11の山と谷に沿って広い範囲にかけて銅電着物12が混在されている状態で電着されるので,銅箔で樹脂基板との接着面が減少し,絶縁基板との接着性能が低下し,銅箔が樹脂基板から剥離する恐れがある問題点があった。
【0007】
一方,銅箔の凸部11に銅電着物12を形成する方法として,日本国特開昭54−38053号と日本国特開昭53−39327号では,電気分解槽の中にヒ素,アンチモン,ビスマス,セレンなどの周期表6B族の元素を含み限界電流密度の前後で電気分解した技術が提案されている。
【0008】
ところが,電気分解槽の中にヒ素を含む場合,電気分解の過程で銅電着物の中にヒ素が一定量含まれるため,銅箔の再生及びその他の処理過程や,ヒ素が溶けているエッチング液を処分する過程でヒ素による環境上そして健康上に重大な問題が引き起こされることがある。
【0009】
一方,銅箔の凸部11に銅電着物12を形成する方法として,日本国特開昭56−411196号のベンゾキノリン類を微量に添加した槽を使う方法と,日本国特開昭62−56677号のモリブデンやバナジウムまたは両方を添加した槽を使う方法と,日本国特開平6−169169号,特開平8−236930号のクロム,タングステンまたは両方を添加した槽を使う方法,日本国特開昭63−17597号,日本国特開昭58−164797号のパルスメッキする方法,またはバナジウム,亜鉛,鉄,ニッケル,コバルト,クロムなどを含ませることなどが提案されている。
【0010】
ところが,これらの方法はヒ素のような毒性の元素を含んでいないので,環境上及び健康上に悪影響を及ぼさないという長所はあるが,銅箔に形成されている凸部11の山と谷に電着物12が混在されて電着されるので,絶縁基板との接着強度が低下し,銅電着物12が剥離する恐れがあった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
従って,本発明は,上記した関連技術における従来の問題点を考慮し,本発明の目的は,銅箔の表面積を増加させ,絶縁基板と銅箔と間の接着強度を向上させて,印刷回路基板の電気的特性を向上させる印刷回路基板用の銅箔の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0012】
上記のような目的を果たすための本発明は,印刷回路基板用の銅箔の製造方法において,銅箔の凸部または平滑面に銅電着物からなる粗面層を形成するため,酸性の電気分解槽において,限界電流密度で,陰極とした銅箔を電気分解し,電気分解槽のメッキ溶液の中に,タングステンを含む分子量2000以上の無機ポリアニオン,電気分解槽のメッキ溶液の中に,タングステンとリンを含む分子量2000以上の無機ポリアニオン,または電気分解槽のメッキ溶液の中に,タングステンとケイ素を含む分子量2000以上の無機ポリアニオンがさらに添加されたことを特徴とする,印刷回路基板用の銅箔の製造方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
以下に添付図面を参照しながら,本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお,本明細書および図面において,実質的に同一の機能構成を有する構成要素については,同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【0014】
図3は,本発明に関し,銅箔の凸部に銅電着物が電着された状態を示した電子顕微鏡写真である。印刷回路基板用の銅箔の製造方法において,酸性の電気分解槽において,限界電流密度で,陰極とした銅箔を電気分解すると,銅箔の凸部11または平滑面に銅電着物12からなる粗面層が形成される。このとき,タングステンを含む分子量2000以上の無機ポリアニオンが,電気分解槽のメッキ溶液の中にさらに添加される。または,タングステンとリンを含む分子量2000以上の無機ポリアニオンが,電気分解槽のメッキ溶液の中にさらに添加される。または,タングステンとケイ素を含む分子量2000以上の無機ポリアニオンが,電気分解槽のメッキ溶液の中にさらに添加される。
【0015】
まず,本発明にかかる酸性の電気分解槽の中に含まれるメッキ溶液の組成及びメッキ条件を表1に示す。また,メッキ溶液の中に添加するヒ素の代わりに,環境に悪影響のない分子量2000以上の無機ポリアニオンを添加したものである。
【0016】
【表1】

【0017】
また,酸性の銅電気分解槽の中に無機ポリアニオンをさらに添加して粗面層を形成した結果,銅箔の凸部11に銅電着物12が電着される過程で,デンドライト組織の発達だけでなく,核発生が抑制される。その結果,図3に示すように,銅電着物12は,球形状で形成される。
【0018】
また,無機ポリアニオンの供給源として,パラタングステン酸,メタタングステン酸,12−リンタングステン酸,12−モリブデンタングステン酸,または,これらのナトリウム塩やアンモニウム塩などの使用が可能である。このとき,無機ポリアニオンは,銅電気分解槽のメッキ溶液中に,0.001〜5g/lの濃度で添加される。または,0.01〜2g/lとしてもよい。
【0019】
本発明にかかる方法は,外表面に凸部11が形成されている銅箔に適用させることができるだけでなく,銅箔の外表面に凸部11が形成されていない電気分解銅箔や圧延銅箔などにも適用させることができる。
【0020】
以下,本発明による実施例と比較例を,添付した図面を参照しながら詳しく説明すると以下のとおりである。
【実施例1】
【0021】
硫酸銅5水塩100g/lと,硫酸200g/l,及びメタタングステン酸ナトリウム0.001〜5g/lを含む30℃の水溶液を電気分解槽に使用して,厚さ35μmの電気分解銅箔の被接着面に電流密度20A/dmで6秒間メッキした。その後,銅イオン50g/l,硫酸100g/lを含む45℃の電解液を使用して,電流密度20A/dmで10秒間メッキした。
【0022】
次いで,実施例1によって得られた銅箔をエポキシ樹脂(図示しない)に加熱加圧して銅箔積層板を製作した後,銅箔と樹脂の接着強度をUTMを使用して測定することと共に,銅粉の落下について,光学顕微鏡を使用して,エッチング後の樹脂面を観察した。その結果を表2に示す。
【0023】
このとき,銅箔と樹脂の接着強度を10回にわたって測定した結果,その平均値がおおよそ2.25kg/cm位で非常に優れていることが分かった。また,銅粉の落下がなく,銅電着物の電着効率が非常に高いことが分かった。
【0024】
すなわち,図3に示すように,銅箔の凸部11の山の部分に均一な大きさの銅電着物12が形成されるので,エポキシ樹脂との接着面積が図2に比べ,大きく増加して,接着性能が向上していると推測することができる。
【0025】
また,酸性の銅電気分解槽の中にメタタングステン酸ナトリウムが0.001g/l未満の濃度で添加された場合,接着強度は増加せず,エッチング後の銅粉の落下が発生した。また,メタタングステン酸ナトリウムが5.0g/l以上の濃度で添加された条件では,経済的な負担が過大となることが分かった。
【実施例2】
【0026】
硫酸銅5水塩100g/lと,硫酸200g/l,及び12−ケイタングステン酸0.001〜5g/lを含む30℃の水溶液を電気分解槽に使用して,厚さ35μmの電気分解銅箔の被接着面に電流密度20A/dmで6秒間メッキした。その後,銅イオン50g/l,硫酸100g/lを含む45℃の電解液を使用して,電流密度20A/dmで10秒間メッキした。
【0027】
次いで,実施例2によって得られた銅箔をエポキシ樹脂に加熱加圧して銅箔積層板を製作した後,銅箔と樹脂の接着強度をUTMを使用して測定することと共に,銅粉の落下について,光学顕微鏡を使用して,銅箔のエッチング後の樹脂面を観察した。その結果を表2に示す。
【0028】
このとき,銅箔と樹脂の接着強度を10回にわたって測定した結果,その平均値がおおよそ2.20kg/cm位で非常に優れていることが分かった。また,銅粉の落下がなく,銅電着物の電着効率が高いことが分かった。
【0029】
すなわち,銅箔の凸部11の山の部分に実施例1と比べてやや小さな大きさの銅電着物12が形成されるので,エポキシ樹脂との接着面積が図2に比べ,大きく増加して,樹脂基板との接着性能が向上していると推測することができる。
【0030】
また,酸性の銅電気分解槽の中に12−ケイタングステン酸が0.001g/l未満の濃度で添加された場合,接着強度は増加せず,エッチング後の銅粉の落下が発生した。また,12−ケイタングステン酸が5.0g/l以上の濃度で添加された条件では,経済的な負担が過大となることが分かった。
【0031】
(比較例1)
添加物を含んでいない例として,硫酸銅5水塩100g/lと,硫酸200g/lを含む30℃の水溶液を電気分解槽に使用して,厚さ35μmの電気分解銅箔の被接着面に電流密度20A/dmで6秒間メッキした。その後,銅イオン50g/l,硫酸100g/lを含む45℃の電解液を使用して,電流密度20A/dmで10秒間メッキした。
【0032】
次いで,比較例1によって得られた銅箔をエポキシ樹脂に加熱加圧して銅箔積層板を製作した後,銅箔と樹脂の接着強度をUTMを使用して測定することと共に,銅粉の落下について,光学顕微鏡を使用して,エッチング後の樹脂面を観察した。その結果を表2に示す。
【0033】
このとき,銅箔と樹脂の接着強度を10回にわたって測定した結果,その平均値がおおよそ1.93kg/cm位で実施例1,2と比べ顕著に低下したことが分かった。また,凸部の銅電着物が球状に形成されず,針状に形成され,これにより銅粉の落下が生じ,電着効率が低下することが分かった。
【0034】
(比較例2)
硫酸銅5水塩100g/lと,硫酸200g/l,及び砒酸3g/lを含む30℃の水溶液を電気分解槽に使用して,厚さ35μmの電気分解銅箔の被接着面に電流密度20A/dmで6秒間メッキした。その後,銅イオン50g/l,硫酸100g/lを含む45℃の電解液を使用して,電流密度20A/dmで10秒間メッキした。
【0035】
次いで,比較例2によって得られた銅箔をエポキシ樹脂に加熱加圧して銅箔積層板を製作した後,銅箔と樹脂の接着強度をUTMを使用して測定することと共に,銅粉の落下について,光学顕微鏡を使用して,エッチング後の樹脂面を観察した。その結果を表2に示す。
【0036】
このとき,銅箔と樹脂の接着強度を10回にわたって測定した結果,その平均値がおおよそ2.21kg/cm位で実施例1,2とほぼ同じ位であった。また,銅粉の落下が生じず,電着効率が良好であったが,ヒ素が100PPM程度含まれ,環境上そして健康上の悪影響を及ぼすことが分かった。
【0037】
以上の結果より,酸性の電気分解槽の中に,分子量2000以上の無機ポリアニオンをさらに添加することによって,銅電着物からなる粗面層が形成された。その結果,銅箔の被接着面に電着される銅電着物12が,図3に示すように,球状に形成され,銅箔の表面積が相対的に増加されたことが分かった。
【0038】
【表2】

【産業上の利用可能性】
【0039】
以上で説明したように,本発明は,印刷回路基板用の銅箔の製造方法を提供する。銅箔の被接着面に球状の銅電着物からなった粗面層が形成され,銅箔の被接着面の接触面積が相対的に増加されることを特徴とする。その結果,絶縁基板との接着性及び耐熱性が向上するだけでなく,銅箔と樹脂基板の接着強度が常に維持されて,電気的特性及び耐酸性が向上し,銅粉の落下を最小にする。
【0040】
以上,添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが,添付した特許請求の範囲に開示した発明の範囲や思想から離れず,当業者は,各種の修正例,追加例,置換例に想到し得る。
【図面の簡単な説明】
【0041】
【図1】従来技術に関して,銅箔の凸部を示した電子顕微鏡写真である。
【図2】図1の銅箔の凸部に銅電着物が電着されている状態を示した電子顕微鏡写真である。
【図3】本発明に関して,銅箔の凸部に銅電着物が電着されている状態を示した電子顕微鏡写真である。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
印刷回路基板用の銅箔の製造方法において;
銅箔の凸部または平滑面に銅電着物からなる粗面層を形成するため,酸性の電気分解槽において,限界電流密度で,陰極とした前記銅箔を電気分解し,
前記電気分解槽のメッキ溶液の中に,タングステンを含む分子量2000以上の無機ポリアニオンがさらに添加されたことを特徴とする,印刷回路基板用の銅箔の製造方法。
【請求項2】
印刷回路基板用の銅箔の製造方法において;
銅箔の凸部または平滑面に銅電着物からなる粗面層を形成するため,酸性の電気分解槽において,限界電流密度で,陰極とした前記銅箔を電気分解し,
前記電気分解槽のメッキ溶液の中に,タングステンとリンを含む分子量2000以上の無機ポリアニオンがさらに添加されたことを特徴とする,印刷回路基板用の銅箔の製造方法。
【請求項3】
印刷回路基板用の銅箔の製造方法において;
銅箔の凸部または平滑面に銅電着物からなる粗面層を形成するため,酸性の電気分解槽において,限界電流密度で,陰極とした前記銅箔を電気分解し,
前記電気分解槽のメッキ溶液の中に,タングステンとケイ素を含む分子量2000以上の無機ポリアニオンがさらに添加されたことを特徴とする,印刷回路基板用の銅箔の製造方法。
【請求項4】
前記無機ポリアニオンは,前記メッキ溶液の中に0.001〜5g/lの濃度で添加されたことを特徴とする,請求項1〜3のいずれかに記載の印刷回路基板用の銅箔の製造方法。
【請求項5】
前記無機ポリアニオンは,バナジウム,亜鉛,鉄,ニッケル,コバルト,クロムの群から選択された少なくともいずれかを添加した電解液に含まれることを特徴とする,請求項4に記載の印刷回路基板用の銅箔の製造方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公表番号】特表2007−501330(P2007−501330A)
【公表日】平成19年1月25日(2007.1.25)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−532035(P2006−532035)
【出願日】平成16年4月16日(2004.4.16)
【国際出願番号】PCT/KR2004/000883
【国際公開番号】WO2004/107833
【国際公開日】平成16年12月9日(2004.12.9)
【出願人】(505441731)イルジン コッパー ホイル カンパニー リミテッド (2)
【Fターム(参考)】