電気抵抗層付き金属箔及びその製造方法
【課題】金属箔と金属箔上に配置される抵抗層との間の剥離を抑制し、且つ抵抗層の抵抗値のばらつきを低減可能な電気抵抗層付き金属箔及びその製造方法を提供する。
【解決手段】光学的方法で測定した十点平均粗さＲｚが１μｍ以下であり、イオンビーム強度０．７０〜２．１０ｓｅｃ・Ｗ／ｃｍ2のイオンビーム照射により処理された表面を有する金属箔と、金属箔の前記表面上に配置された電気抵抗層とを備える。
【解決手段】光学的方法で測定した十点平均粗さＲｚが１μｍ以下であり、イオンビーム強度０．７０〜２．１０ｓｅｃ・Ｗ／ｃｍ2のイオンビーム照射により処理された表面を有する金属箔と、金属箔の前記表面上に配置された電気抵抗層とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電気抵抗層付き金属箔及びその製造方法に関し、例えば、回路基板の表面又は内部に搭載可能な抵抗素子として利用可能な電気抵抗層付き金属箔及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント回路基板の配線材料として、一般に銅箔が使用されている。銅箔は、その製造法により電解銅箔と圧延銅箔に分類されており、エポキシ又はポリイミド等の樹脂基板に接合されてプリント回路用基板として使用されてきている。
【０００３】
一方、近年の各種電子機器の高密度化、高機能化、小型化への要求に伴い、配線材料である銅箔上に更に電気抵抗材料からなる薄膜（電気抵抗層）を形成する技術が提案されている（例えば特許文献１、２参照）。電子回路基板には電気抵抗素子が不可欠であるが、抵抗層を備えた銅箔を使用すれば、銅箔上に形成された電気抵抗層をエッチングすることで、回路基板上又は内部に所望の電気抵抗を有する抵抗素子が作製できる。これにより、従来のようにチップ抵抗素子を半田接合法等により基板上に表面実装する場合に比べて、基板の表面積を有効に利用することが可能となり、高集積化が図れる。また、回路基板内部に抵抗素子を形成することで、回路基板の表面に抵抗素子を実装する場合に比べて、回路設計上の制約もより少なくなるため、回路長の短縮が可能となり、電気的特性及び信頼性の改善も図れる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３３１１３３８号公報
【特許文献２】特許第３４５２５５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
抵抗層を銅箔等の金属箔の表面上に形成して抵抗素子を形成する場合、少なくとも抵抗層と金属箔との間において剥離を生じさせない程度に接着強度を向上させる必要がある。一般に、金属箔表面の表面粗さを粗くすればするほど、金属箔と抵抗層との密着が向上するため、従来は、金属箔表面に粗化処理等の表面処理を行って表面粗さを増大させることが行われてきた。
【０００６】
しかしながら、金属箔の表面粗さを大きくしすぎると、金属箔上に形成される抵抗層の抵抗値のばらつきが大きくなる場合がある。特に、抵抗層を薄膜化する場合には、粗い金属箔の表面上に、例えばスパッタリング等により均一な薄膜状の抵抗層を形成することが困難になる。その結果、抵抗層の抵抗値のばらつきが大きくなり、所望の抵抗素子の電気的特性を安定的に得ることが難しくなる。
【０００７】
上記課題を鑑み、本発明は、金属箔と金属箔上に配置される抵抗層との間の剥離を抑制し、且つ抵抗層の抵抗値のばらつきを低減可能な電気抵抗層付き金属箔及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために鋭意検討した結果、本発明者は、抵抗層を配置する金属箔として、従来とは別の新規な金属箔を採用することを考えた。即ち、これまでは、金属箔と抵抗層との密着性のバランスを考慮して、金属箔の表面を、粗化処理により特定の表面粗さの範囲（例えばＲｚ６〜８μｍ）を有する表面に調節した金属箔を採用してきたが、本発明では、金属箔の表面に平滑化処理を施して従来よりもむしろ表面粗さが小さくなるようにした金属箔を採用することによって、金属箔と抵抗層との剥離の抑制と、抵抗層の抵抗値ばらつきの低減を同時に実現可能な電気抵抗層付き金属箔及びその製造方法を見出した。
【０００９】
更に、本発明者は、上述の抵抗層上に熱可塑性樹脂層を配置したところ、抵抗層と金属箔との間の剥離を抑制しつつ、更に電気抵抗層のピール強度を向上可能であることを見出した。
【００１０】
かかる知見を基礎として完成した本発明は一側面において、光学的方法で測定した十点平均粗さＲｚが１μｍ以下であり、イオンビーム強度０．７０〜２．１０ｓｅｃ・Ｗ／ｃｍ2のイオンビーム照射により処理された表面を有する金属箔と、金属箔の表面上に配置された電気抵抗層とを備える電気抵抗層付き金属箔である。
【００１１】
本発明の電気抵抗層付き金属箔は一実施形態において、電気抵抗層のシート抵抗値のばらつきが±５％未満である。
【００１２】
本発明の電気抵抗層付き金属箔は別の一実施形態において、電気抵抗層上に配置された熱可塑性樹脂層を更に備える。
【００１３】
本発明の電気抵抗層付き金属箔は更に別の一実施形態において、ピール強度が０．７ｋＮ以上である。
【００１４】
本発明の電気抵抗層付き金属箔は更に別の一実施形態において、電気抵抗層が、アルミニウム、ニッケル、クロム、銅、鉄、インジウム、亜鉛、タンタル、スズ、バナジウム、タングステン、ジルコニウム、モリブデン及びこれらの合金からなる群の中から選択された金属から形成される。
【００１５】
本発明の電気抵抗層付き金属箔は更に別の一実施形態において、電気抵抗層が、ＮｉＣｒ合金、ＮｉＣｒＡｌＳｉ合金及びＮｉＣｒＳｉＯ合金のいずれかを含む。
【００１６】
本発明の電気抵抗層付き金属箔は更に別の一実施形態において、金属箔が電解銅箔又は圧延銅箔を含む。
【００１７】
本発明は別の一側面において、光学的方法で測定した十点平均粗さＲｚが１μｍ以下の金属箔の表面上にイオンビーム強度０．７０〜２．１０ｓｅｃ・Ｗ／ｃｍ2でイオンビーム照射することと、イオンビーム照射した金属箔の表面上に電気抵抗層を形成することを含む電気抵抗層付き金属箔の製造方法である。
【００１８】
本発明の電気抵抗層付き金属箔の製造方法は別の一実施態様において、電気抵抗層上に熱可塑性樹脂層を配置することを更に含む。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、金属箔と金属箔上に配置される抵抗層との間の剥離を抑制し、且つ抵抗層の抵抗値のばらつきを低減可能な電気抵抗層付き金属箔及びその製造方法が提供できる。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係る電気抵抗層付き金属箔は、金属箔と、金属箔上に配置された電気抵抗層（以下「抵抗層」ともいう）とを備える。金属箔としては、例えば電解銅箔又は圧延銅箔を用いることができる。本実施形態の「銅箔」とは、銅箔の他に銅合金箔も含まれるものとする。なお、金属箔として電解銅箔を用いる場合は一般的な電解装置を用いて製造することが出来るが、本実施形態では、その電解プロセスにおいて適切な添加剤を選択することや、ドラム回転速度の安定化など、銅箔の表面粗さが均一で厚みの一様な電解銅箔を形成しておくと好ましい。金属箔の厚みにも特に制限はないが、例えば箔厚が５〜７０μｍ、特に箔厚が５〜３５μｍの金属箔が使用できる。
【００２１】
金属箔は、少なくとも一方の表面が、光学的方法で測定した十点平均粗さＲｚが１μｍ以下に調整された表面であることが好ましい。ここで、「光学的方法で測定した十点平均粗さＲｚが１μｍ以下」の表面とは、０．２μｍ×０．２μｍ以下の分解能を持ち、光干渉式による光学的表面形状測定装置で測定した場合に得られる十点平均粗さＲｚの値を有する表面を意味する。
【００２２】
即ち、光干渉的表面形状測定装置により得られた粗さ曲線からその平均線の方向に基準長さだけを抜き取り、この抜取り部分の平均線から縦倍率の方向に測定した最も高い山頂から５番目までの山頂の標高の絶対値の平均値と、最も低い谷底から５番目までの谷底の標高の絶対値の平均値との和を求め、この値をマイクロメートル(μｍ)で表した値で規定した場合の値を十点平均粗さＲｚとして定義するものである。
【００２３】
この測定方法を採用することにより、金属箔表面の表面粗さと抵抗層の抵抗値の相関関係をより具体的に把握することができる。言い換えれば、この測定方法によれば、平均粗さＲｚを所定の範囲内で大きくするにつれて一次関数的に抵抗層の抵抗値も上昇する傾向を評価できるため、製造者が、目標とする電気抵抗値に合わせて抵抗層の平均粗さＲｚを制御することにより、所望の電気抵抗値を有する抵抗層をより安定的に製造できる。
【００２４】
光干渉的表面形状測定機器としては、非接触３次元表面形状粗さ測定システム、品番ＮＴ１１００（ＷＹＫＯオプティカルプロファイラ（分解能０．２μｍ×０．２μｍ以下：Ｖｅｅｃｏ社製）を用いることができる。システムの測定方式は、垂直走査型干渉方式（Vertical Scan Interferometry/VSI方式）であり、視野範囲は１２０μｍ×９０μｍ、測定スキャン濃度が７．２μｍ／ｓｅｃである。干渉方式は、ミラウ干渉方式（対物レンズ５０倍、内部レンズ１倍）である。
【００２５】
本実施形態に係る金属箔おいては、金属箔の粗さＲｚが１μｍ以下であれば、十分な密着強度を得ることができるが、粗さＲｚが０．５５μｍ以下、更には０．５μｍ以下、更には０．４μｍ以下としても、その効果を十分に発揮できる。粗さＲｚの下限値に特に制限はないが、例えば粗さＲｚは本測定方法の垂直分解能であるＲｚ０．１ｎｍ以上とすることができる。
【００２６】
金属箔の表面には清浄化の為、表面処理が施される。具体的な表面処理手段としては、イオンビーム照射が行われるのが好ましい。金属箔表面をイオンビーム照射して金属箔の表面の洗浄処理を図ることにより、金属箔とその上面に配置される抵抗層との密着強度が向上する。
【００２７】
イオンビーム照射は、照射量が少なすぎると密着強度が十分に得られない場合があり、逆に多すぎる場合は、電力消費量の増大により生産性が低下する。以下の条件に制限されるものではないが、例えば、イオンビーム強度が、０．７０〜２．１０ｓｅｃ・Ｗ／ｃｍ2、より好ましくは０．７８〜１．５０ｓｅｃ・Ｗ／ｃｍ2とするのが好ましい。本実施形態で説明する「イオンビーム強度（Ｗｍｉｎ／ｍ2）」とは次の式で算出される。
イオンビーム電圧（Ｖ）×電流（Ａ）／処理面積（ｍ2）×処理時間（ｓｅｃ）
金属箔に対して照射する際のイオンビーム電力は、例えば製品幅が３５ｃｍ、ラインスピードが０．６５ｍ／ｍｉｎ（＝ １．０８ｃｍ／ｓｅｃ）の場合、
０．７８（ｓｅｃ・Ｗ／ｃｍ2）×３５（ｃｍ）×１．０８（ｃｍ／ｓｅｃ）
＝ ２９．５ （Ｗ）
となり、イオンビーム電力が約３０Ｗ以上であれば充分な照射量となる。
【００２８】
金属箔上の電気抵抗層の厚み、大きさ、形状又は電気的特性は、回路設計に応じて任意に決定される。即ち、電気抵抗層の材料の種類や膜厚等の選択は、作製する抵抗素子の機能を考慮して決定されるものであり、特に制限はない。一例としては、シート抵抗値が１０〜２５０Ω／ｓｑ或いはそれ以上の電気抵抗層が好適に形成できる。第１の実施の形態で得られる電気抵抗層によれば、シート抵抗値のばらつきの小さい電気抵抗層が得られる。具体的には、シート抵抗値のばらつきが、金属箔の長さ方向及び幅方向においてそれぞれ±５％未満、更に好ましくは±３％以内の電気抵抗層が得られる。
【００２９】
電気抵抗層の材料としては、例えば、アルミニウム、ニッケル、クロム、銅、鉄、インジウム、亜鉛、タンタル、スズ、バナジウム、タングステン、ジルコニウム、モリブデン及びこれらの合金からなる群の中から選択された金属を挙げることができる。電気抵抗が比較的高い金属であれば、それぞれの金属を単独層として又は他の元素との合金層として好適に使用することができる。
【００３０】
アルミニウム、シリコン、銅、鉄、インジウム、亜鉛、錫等の比較的電気抵抗の低い材料であっても、これらを他の元素と合金化することにより電気抵抗が高くなる材料であれば電気抵抗層の材料として使用しても構わない。電気抵抗層の材料としては、例えば、ＮｉＣｒ合金、ＮｉＣｒＡｌＳｉ合金及びＮｉＣｒＳｉＯ合金のいずれかを含む材料が好適に用いられる。
【００３１】
電気抵抗層の形成に際しては、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンビームめっき法などの物理的表面処理法、熱分解法、気相反応法などの化学的表面処理法、又は電気めっき法、無電解めっき法などの湿式表面処理法を用いて形成することができる。一般には、電気めっき法が低コストで製造できる利点がある。スパッタリング法は、均一な厚みで等方性を備えた膜が形成できるため、品質の高い抵抗素子を得ることができるという利点がある。
【００３２】
第１の実施の形態に係る電気抵抗層付き金属箔を製造する場合は、まず、金属箔の表面を、光学的方法で測定した十点平均粗さＲｚが１μｍ以下となるように添加剤・箔厚制御を実施することにより調整した銅又は銅合金製の金属箔を用意する。次いで、イオンビーム照射により金属箔の表面を清浄化し、表面処理後の金属箔の表面上に、例えばスパッタリング等により電気抵抗層を形成すればよい。電気抵抗層の膜厚が均一化されるように、スパッタリング装置の特性に合わせてマスキングを付して所定の厚みに制御することが好ましい。
【００３３】
第１の実施の形態に係る電気抵抗層付き金属箔を回路基板内に組み込む際は、例えば、回路基板上に電気抵抗層付き金属箔の電気抵抗層側を接触させ、熱圧着等により回路基板と電気抵抗層付き金属箔とを接合する。次いで、金属箔上にフォトレジスト膜としてドライフィルムを熱圧着し、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングする。次いで、塩化鉄系エッチング液等で、パターニングされたフォトレジスト膜をエッチングマスクとして金属箔及び電気抵抗層の一部を除去し、フォトレジスト膜を除去する。回路基板上に残る金属箔上に更にフォトレジスト膜を形成し、フォトリソグラフィ技術を用いて抵抗素子の長さ、表面積に準じた形状にパターニングする。パターニングされたフォトレジスト膜をエッチングマスクとして金属箔を除去し、フォトレジスト膜を除去することによって、回路基板上に抵抗素子を形成する。その後公知の多層配線技術により抵抗素子上に絶縁層及び配線層を形成すれば、回路基板内に抵抗素子が埋設できる。
【００３４】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態に係る電気抵抗層付き金属箔は、電気抵抗層上に配置された熱可塑性樹脂層を更に備える点が、第１の実施の形態に係る電気抵抗層付き金属箔と異なる。他は実質的に同様であるので重複した記載を省略する。
【００３５】
熱可塑性樹脂層としては、例えば回路基板に適用されるエポキシ系、ポリイミド系、ガラスエポキシ系のボンディングシート、ボンディングフィルム、又はポリイミド及びエポキシ樹脂を含むプライマー（塗料）等が好適に使用される。熱可塑性樹脂層の形成方法に特に制限はない。例えば、電気抵抗層上に固体状のシート又はフィルムを重ね、熱圧着により接合させてもよいし、液状のプライマーを電気抵抗層の表面上に塗布し、乾燥後、熱圧着により接合させることもできる。熱可塑性樹脂層の層厚にも特に制限はないが、少なくとも１μｍ以上の樹脂層を形成すれば接合強度を向上させることができ、樹脂層の層厚はより好ましくは、５〜５０μｍである。
【００３６】
第２の実施の形態に係る電気抵抗層付き金属箔を製造する場合は、例えば、光学的方法で測定した十点平均粗さＲｚが１μｍ以下となる銅又は銅合金製の金属箔を用意する。そして、金属箔の表面を必要に応じてイオンビーム照射により表面処理する。次いで、表面処理後の金属箔の表面上に例えばスパッタリング等により電気抵抗層を形成する。その後、液状のプライマー又はボンディングシート等を配置して、熱可塑性樹脂層を形成すればよい。
【００３７】
第２の実施の形態に係る電気抵抗層付き金属箔を回路基板内に組み込む際は、熱圧着等により回路基板と熱可塑性樹脂層を具備する電気抵抗層付き金属箔とを接合する。次いで、金属箔上にフォトレジスト膜としてドライフィルムを熱圧着し、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングする。次いで、塩化鉄系エッチング液等でパターニングされたフォトレジスト膜をエッチングマスクとして金属箔、電気抵抗層及び熱可塑性樹脂層の一部を除去し、フォトレジスト膜を除去する。その後、回路基板上に残る金属箔上にフォトレジスト膜を形成し、抵抗素子の長さを決定後、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングする。パターニングされたフォトレジスト膜をエッチングマスクとして金属箔、抵抗層及び熱可塑性樹脂層を除去し、フォトレジスト膜を除去することによって、回路基板上に抵抗素子を形成する。その後、公知の多層配線技術により抵抗素子上に絶縁層及び配線層を形成すれば、回路基板内に抵抗素子を埋設できる。第２の実施の形態に係る電気抵抗層付き金属箔によれば、金属箔−電気抵抗層間で剥離が生じにくく且つピール強度が０．７ｋＮ／ｍ以上、好ましくは０．９ｋＮ／ｍ以上を示す程度に十分な接着強度を有する電気抵抗層付き金属箔が提供できる。
【実施例】
【００３８】
以下に本発明の実施例を示すが、以下の実施例に本発明が限定されることを意図するものではない。
【００３９】
（スパッタ装置）
以下の実施例に示す各サンプルは、電気抵抗層スパッタの前処理としてイオンビーム源を備えた、ＣＨＡ社製Ｖａｃｃｕｍｅ ＷＥＢ Ｃｈａｍｂｅｒ（１４ｉｎｃｈ幅）を使用して作製した。イオンビーム源にはカーフマン型イオンビーム源６．０ｃｍ×４０ｃｍ Ｌｉｎｅａｒ Ｉｏｎ Ｓｏｕｒｃｅ（ＩＯＮ ＴＥＣＨ ＩＮＣ製）を使用した。イオンビーム源の電源は同社ＭＰＳ−５００１で、イオンビームの最大出力はおよそ３Ｗ／ｃｍ2である。
【００４０】
（金属箔の表面粗さの違いによる電気抵抗層の抵抗値ばらつきの評価）
厚さ１２μｍ及び１８μｍの６種類の電解銅箔を用意した。同一厚みの箔の中での粗さの違いは、粗化処理工程における粗化処理電流値を変えて、こぶ付け処理の量を変えることで調整した。それぞれの粗面（マット面）に対して、上述の光干渉的表面形状測定機器を用いて、十点平均粗さＲｚを求めた。電気抵抗層のシート抵抗値については、銅箔をエポキシ樹脂基材と積層後、アルカリエッチング液により銅箔層を全面エッチングして抵抗層を基材表面に露出させ、ＪＩＳ−Ｋ７１９４に基づく四探針法により測定した。結果を表１に示す。
【００４１】
８０質量％ニッケル（Ｎｉ）と２０質量％クロム（Ｃｒ）よりなる合金（Ｎｉ／Ｃｒ合金）の電気抵抗層を、上記スパッタリング装置を用いて、Ｒｚ＝０．５１〜７．２μｍの表面粗さを持った電解銅箔上にそれぞれのシート抵抗値の平均値が２５Ω／ｓｑ前後となる厚みに堆積させて形成した。得られた電気抵抗層の抵抗値及び抵抗値のばらつきをＪＩＳ−Ｋ７１９４に基づく四探針法により求めた。結果を表１に示す。実施例１の電気抵抗層は、比較例１〜５に比べて抵抗値のばらつきが小さく、±５％未満となった。
【表１】
【００４２】
（接着強度評価）
−電気抵抗層（ＮｉＣｒ合金）と金属箔との界面の強度評価−
実施例２〜４及び比較例６〜８として、厚さ１８μｍの電解銅箔を用意した。実施例２〜４および比較例６〜８の粗さＲｚは０．５１μｍである。上述のスパッタ装置を用いて、ラインスピード、イオンビーム電圧（以下ＩＢ電圧）、イオンビーム電流（以下ＩＢ電流）を表２に示す条件に調整し、電解銅箔の粗面を表面処理した。なお、実施例２〜４、比較例６〜８のイオンビーム強度はそれぞれ１．０３ｓｅｃ・Ｗ／ｃｍ2（実施例２）、１．３７ｓｅｃ・Ｗ／ｃｍ2（実施例３）、１．７１ｓｅｃ・Ｗ／ｃｍ2（実施例４）、０．４３ｓｅｃ・Ｗ／ｃｍ2（比較例６）、０．６９ｓｅｃ・Ｗ／ｃｍ2（比較例７）、０．５１ｓｅｃ・Ｗ／ｃｍ2（比較例８）である。
次いで、８０質量％ニッケル（Ｎｉ）と２０質量％クロム（Ｃｒ）よりなる合金（ＮｉＣｒ合金）を電力３．２ｋＷで表面処理後の電解銅箔上に堆積させ、電気抵抗層を形成した。
電気抵抗層の接着強度評価のため、電気抵抗層上にエポキシ樹脂をガラスクロスに含浸させたエポキシ基材（プリプレグ：パナソニック電工製Ｒ−１６６１）を熱圧着により接合させ、ＩＰＣ規格（ＩＰＣ−ＴＭ−６５０）に基づくピール試験により電気抵抗層のピール強度を測定した。結果を表２に示す。
【表２】
【００４３】
表２に示すように、適切なイオンビーム処理を実施した実施例２〜４では、金属箔−電気抵抗層間の剥離は生じなかった。一方、比較例６〜８では、金属箔−電気抵抗層間の剥離が生じ、ピール強度は測定不能であった。
【００４４】
−熱可塑性樹脂層付き電気抵抗層（ＮｉＣｒ合金）付き金属箔の強度評価−
実施例５〜７として厚さ１８μｍの電解銅箔を用意した。実施例５〜７の粗さＲｚは０．５１μｍである。上述のスパッタ装置を用いて、ラインスピード、ＩＢ電圧、ＩＢ電流を表２において銅箔−抵抗層界面での剥離が発生しなかった実施例２〜４と同様の条件に調整し、電解銅箔の粗面を表面処理した。実施例５〜７のイオンビーム強度はそれぞれ１．０３ｓｅｃ・Ｗ／ｃｍ2（実施例５）、１．３７ｓｅｃ・Ｗ／ｃｍ2（実施例６）、１．７１ｓｅｃ・Ｗ／ｃｍ2（実施例７）である。
次に、８０質量％ニッケル（Ｎｉ）と２０質量％クロム（Ｃｒ）よりなる合金（ＮｉＣｒ合金）を電力３．２ｋＷで表面処理後の電解銅箔上に堆積させて電気抵抗層を形成した。電気抵抗層の表面には、液状プライマーを平均塗布厚み５μｍとなるように塗布し、塗布後に乾燥させて、電気抵抗層上に熱可塑性樹脂層を形成した。更に、熱可塑性樹脂層上にエポキシ基材を熱圧着により更に接合させた積層体を作製し、ピール強度、半田後のピール強度、耐ＨＣｌ劣化特性を測定した。表３中の「ピール強度」の評価は、表２に示した方法と実質的に同様な方法で行った場合のピール強度（室温（常態）ピール値）であり、「半田後のピール強度」とは、２６０℃の溶融半田浴中に試験片を２０秒間、浸漬した（すなわち加熱処理を受けた状態）後のピール強度、すなわち熱影響を受けた後のピール強度を示すものである。「耐ＨＣＬ劣化」の評価は、１８ｗｔ％塩酸（室温）に試験片を１ｈｒ浸漬した前後での電気抵抗層のピール強度の劣化率を百分率で表したものであり、は回路基板形成工程における耐薬品性を示す指標値である。結果を表３に示す。
【表３】
【００４５】
実施例５〜７に示すように、電気抵抗層の表面上に更に熱可塑性樹脂層を配置することにより、実施例２〜４に比べてピール強度が向上した。また、実施例５〜７では、半田後ピール強度、耐ＨＣｌ劣化特性ともに良好な結果を示している。
【００４６】
−電気抵抗層（ＮｉＣｒＡｌＳｉ合金）と金属箔との界面の強度評価−
実施例８〜１１及び比較例９として厚さ１８μｍの電解銅箔を用意した。実施例８〜１１および比較例９の粗さＲｚは０．５１μｍである。上述のスパッタ装置を用いて、ラインスピード、ＩＢ電圧、ＩＢ電流を表４に示す条件に調整し、電解銅箔の粗面を表面処理した。実施例８〜１１、比較例９のイオンビーム強度はそれぞれ０．８４ｓｅｃ・Ｗ／ｃｍ2（実施例８）、１．２５ｓｅｃ・Ｗ／ｃｍ2（実施例９）、１．６７ｓｅｃ・Ｗ／ｃｍ2（実施例１０）、２．０９ｓｅｃ・Ｗ／ｃｍ2（実施例１１）、０．５２ｓｅｃ・Ｗ／ｃｍ2（比較例９）である。
次いで、５５質量％ニッケル（Ｎｉ）と４０質量％クロム（Ｃｒ）と１質量％アルミニウム（Ａｌ）と４質量％シリコン（Ｓｉ）よりなる合金（ＮｉＣｒＡｌＳｉ合金）の電気抵抗層を、電力３．２ｋＷで電解銅箔上に堆積させ、表面処理後の電解銅箔上に電気抵抗層を形成した。更に、電気抵抗層上には上述のエポキシ基材を熱圧着により接合させ表２と同様な方法でピール強度を測定した。結果を表４に示す。
【表４】
【００４７】
表４に示すように、イオンビームの照射条件を適正な範囲に調整した実施例８〜１１では、金属箔−電気抵抗層間の剥離は生じず、抵抗層−基板間で剥離した。一方、比較例９では、金属箔−電気抵抗層間の剥離が生じ、電気抵抗層のピール強度は測定不能であった。
【００４８】
−熱可塑性樹脂層付き電気抵抗層（ＮｉＣｒＡｌＳｉ合金）付き金属箔の強度評価−
実施例１２〜１５として、厚さ１８μｍの電解銅箔を用意した。実施例１２〜１５の粗さＲｚは０．５１μｍである。上述のスパッタ装置を用いて、ラインスピード、ＩＢ電圧、ＩＢ電流を表４において銅箔−抵抗層界面での剥離が発生しなかった実施例８〜１１の条件に調整し、電解銅箔の粗面を表面処理した。実施例１２〜１５のイオンビーム強度はそれぞれ０．８４ｓｅｃ・Ｗ／ｃｍ2（実施例１２）、１．２５ｓｅｃ・Ｗ／ｃｍ2（実施例１３）、１．６７ｓｅｃ・Ｗ／ｃｍ2（実施例１４）、２．０９ｓｅｃ・Ｗ／ｃｍ2（（実施例１５）である。
次いで、５５質量％ニッケル（Ｎｉ）と４０質量％クロム（Ｃｒ）と１質量％アルミニウム（Ａｌ）と４質量％シリコン（Ｓｉ）とよりなる合金（ＮｉＣｒＡｌＳｉ合金）の電気抵抗層を電力３．２ｋＷで電解銅箔上に堆積させ、電気抵抗層を形成した。電気抵抗層の表面には液状プライマーを平均塗布厚み５μｍとなるように塗布し、塗布後に乾燥させて熱可塑性樹脂層を形成した。更に、熱可塑性樹脂層上には上述のエポキシ基材を熱圧着により接合させ、ピール強度、半田後のピール強度、耐ＨＣｌ劣化特性を測定した。結果を表５に示す。
【表５】
【００４９】
実施例１２〜１５に示すように、電気抵抗層の表面上に熱可塑性樹脂層を配置することにより、実施例８〜１１に比べてピール強度が向上した。また、半田後のピール強度、耐ＨＣｌ劣化特性ともに良好な結果を示している。
【００５０】
−電気抵抗層（ＮｉＣｒＳｉＯ合金）と金属箔との界面の強度評価−
比較例１０〜１２、実施例１６、１７として、厚さ１８μｍの電解銅箔を用意した。比較例１０〜１２の粗さおよび実施例１６、１７の粗さＲｚは０．５１μｍである。上述のスパッタ装置を用いて、ラインスピード、ＩＢ電圧、ＩＢ電流を表６に示す条件に調整し、電解銅箔の粗面を表面処理した。比較例１０〜１２、実施例１６、１７のイオンビーム強度はそれぞれ０．２４ｓｅｃ・Ｗ／ｃｍ2（比較例１０）、０．３９ｓｅｃ・Ｗ／ｃｍ2（比較例１１）、０．５８ｓｅｃ・Ｗ／ｃｍ2（比較例１２）、０．７８ｓｅｃ・Ｗ／ｃｍ2（実施例１６）、０．９７ｓｅｃ・Ｗ／ｃｍ2（実施例１７）である。
次いで、５質量％ニッケル（Ｎｉ）と７５質量％クロム（Ｃｒ）と１３質量％シリコン（Ｓｉ）と７質量％酸素（Ｏ）とよりなる合金（ＮｉＣｒＳｉＯ合金）の電気抵抗層を電力１．５ｋＷで電解銅箔上に堆積させ、電気抵抗層を形成した。更に電気抵抗層上には上述のエポキシ基材を熱圧着により接合させピール強度を測定した。結果を表６に示す。
【表６】
【００５１】
表６に示すように、イオンビームの照射条件を適正な範囲に調整した実施例１６、１７では、金属箔−電気抵抗層間の剥離は生じず、抵抗層−基板間で剥離した。一方、比較例１０〜１２では、金属箔−電気抵抗層間の剥離が生じ、電気抵抗層のピール強度は測定不能であった。
【００５２】
−熱可塑性樹脂層付き電気抵抗層（ＮｉＣｒＳｉＯ合金）付き金属箔の強度評価−
実施例１８、１９として厚さ１８μｍの電解銅箔を用意した。実施例１８、１９の粗さＲｚは０．５１μｍである。上述のスパッタ装置を用いて、ラインスピード、ＩＢ電圧、ＩＢ電流を表７に示す条件に調整し、電解銅箔の粗面を表面処理した。実施例１８、１９のイオンビーム強度はそれぞれ０．７８ｓｅｃ・Ｗ／ｃｍ2（実施例１８）、０．９７ｓｅｃ・Ｗ／ｃｍ2（実施例１９）である。
次いで、５質量％ニッケル（Ｎｉ）と７５質量％クロム（Ｃｒ）と１３質量％シリコン（Ｓｉ）と７質量％酸素（Ｏ）とよりなる合金（ＮｉＣｒＳｉＯ合金）の電気抵抗層を電力１．５ｋＷで電解銅箔上に堆積させ、電気抵抗層を形成した。電気抵抗層の表面には液状プライマーを平均塗布厚み５μｍとなるように塗布し、塗布後に乾燥させて熱可塑性樹脂層を形成した。熱可塑性樹脂層上にはエポキシ基材を熱圧着により接合させピール試験によりピール強度、半田後のピール強度、耐ＨＣｌ劣化特性を測定した。結果を表７に示す。
【表７】
【００５３】
実施例１８、１９に示すように、電気抵抗層の表面上に熱可塑性樹脂層を配置することにより、実施例１６、１７に比べてピール強度が向上した。また、半田後のピール強度、耐ＨＣｌ劣化特性ともに良好な結果を示している。
【００５４】
−熱可塑性樹脂層（ボンディングシート）付き電気抵抗層付き金属箔の強度評価−
実施例２０〜２２として厚さ１８μｍの電解銅箔を用意した。実施例２０〜２２の粗さＲｚは０．５１μｍである。上述のスパッタ装置を用いて、ラインスピード、ＩＢ電圧、ＩＢ電流スパッタ電力を表８に示す条件に調整し、電解銅箔の粗面を表面処理した。次いで、表８に示す３種類の合金（ＮｉＣｒ合金、ＮｉＣｒＡｌＳｉ合金、ＮｉＣｒＳｉＯ合金：合金組成はそれぞれ前記と同様）を用いて、それぞれの電力で電解銅箔上に堆積させ、電気抵抗層を形成した。電気抵抗層の表面には厚さ２５μｍのボンディングシート（信越化学社製、Ｅ５３）を配置して熱可塑性樹脂層を形成し、熱可塑性樹脂層上に上述エポキシ基材を熱圧着により接合させた。その後、ピール試験により常態ピール強度、半田後ピール強度、耐ＨＣｌ劣化率を測定した。結果を表８に示す。
【表８】
【００５５】
実施例２０〜２２に示すように、熱可塑性樹脂としてボンディングシートを用いた場合でもピール強度が有意に向上した。また、半田後のピール強度、耐ＨＣｌ劣化特性ともに良好な結果であった。
【技術分野】
【０００１】
本発明は電気抵抗層付き金属箔及びその製造方法に関し、例えば、回路基板の表面又は内部に搭載可能な抵抗素子として利用可能な電気抵抗層付き金属箔及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント回路基板の配線材料として、一般に銅箔が使用されている。銅箔は、その製造法により電解銅箔と圧延銅箔に分類されており、エポキシ又はポリイミド等の樹脂基板に接合されてプリント回路用基板として使用されてきている。
【０００３】
一方、近年の各種電子機器の高密度化、高機能化、小型化への要求に伴い、配線材料である銅箔上に更に電気抵抗材料からなる薄膜（電気抵抗層）を形成する技術が提案されている（例えば特許文献１、２参照）。電子回路基板には電気抵抗素子が不可欠であるが、抵抗層を備えた銅箔を使用すれば、銅箔上に形成された電気抵抗層をエッチングすることで、回路基板上又は内部に所望の電気抵抗を有する抵抗素子が作製できる。これにより、従来のようにチップ抵抗素子を半田接合法等により基板上に表面実装する場合に比べて、基板の表面積を有効に利用することが可能となり、高集積化が図れる。また、回路基板内部に抵抗素子を形成することで、回路基板の表面に抵抗素子を実装する場合に比べて、回路設計上の制約もより少なくなるため、回路長の短縮が可能となり、電気的特性及び信頼性の改善も図れる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３３１１３３８号公報
【特許文献２】特許第３４５２５５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
抵抗層を銅箔等の金属箔の表面上に形成して抵抗素子を形成する場合、少なくとも抵抗層と金属箔との間において剥離を生じさせない程度に接着強度を向上させる必要がある。一般に、金属箔表面の表面粗さを粗くすればするほど、金属箔と抵抗層との密着が向上するため、従来は、金属箔表面に粗化処理等の表面処理を行って表面粗さを増大させることが行われてきた。
【０００６】
しかしながら、金属箔の表面粗さを大きくしすぎると、金属箔上に形成される抵抗層の抵抗値のばらつきが大きくなる場合がある。特に、抵抗層を薄膜化する場合には、粗い金属箔の表面上に、例えばスパッタリング等により均一な薄膜状の抵抗層を形成することが困難になる。その結果、抵抗層の抵抗値のばらつきが大きくなり、所望の抵抗素子の電気的特性を安定的に得ることが難しくなる。
【０００７】
上記課題を鑑み、本発明は、金属箔と金属箔上に配置される抵抗層との間の剥離を抑制し、且つ抵抗層の抵抗値のばらつきを低減可能な電気抵抗層付き金属箔及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために鋭意検討した結果、本発明者は、抵抗層を配置する金属箔として、従来とは別の新規な金属箔を採用することを考えた。即ち、これまでは、金属箔と抵抗層との密着性のバランスを考慮して、金属箔の表面を、粗化処理により特定の表面粗さの範囲（例えばＲｚ６〜８μｍ）を有する表面に調節した金属箔を採用してきたが、本発明では、金属箔の表面に平滑化処理を施して従来よりもむしろ表面粗さが小さくなるようにした金属箔を採用することによって、金属箔と抵抗層との剥離の抑制と、抵抗層の抵抗値ばらつきの低減を同時に実現可能な電気抵抗層付き金属箔及びその製造方法を見出した。
【０００９】
更に、本発明者は、上述の抵抗層上に熱可塑性樹脂層を配置したところ、抵抗層と金属箔との間の剥離を抑制しつつ、更に電気抵抗層のピール強度を向上可能であることを見出した。
【００１０】
かかる知見を基礎として完成した本発明は一側面において、光学的方法で測定した十点平均粗さＲｚが１μｍ以下であり、イオンビーム強度０．７０〜２．１０ｓｅｃ・Ｗ／ｃｍ2のイオンビーム照射により処理された表面を有する金属箔と、金属箔の表面上に配置された電気抵抗層とを備える電気抵抗層付き金属箔である。
【００１１】
本発明の電気抵抗層付き金属箔は一実施形態において、電気抵抗層のシート抵抗値のばらつきが±５％未満である。
【００１２】
本発明の電気抵抗層付き金属箔は別の一実施形態において、電気抵抗層上に配置された熱可塑性樹脂層を更に備える。
【００１３】
本発明の電気抵抗層付き金属箔は更に別の一実施形態において、ピール強度が０．７ｋＮ以上である。
【００１４】
本発明の電気抵抗層付き金属箔は更に別の一実施形態において、電気抵抗層が、アルミニウム、ニッケル、クロム、銅、鉄、インジウム、亜鉛、タンタル、スズ、バナジウム、タングステン、ジルコニウム、モリブデン及びこれらの合金からなる群の中から選択された金属から形成される。
【００１５】
本発明の電気抵抗層付き金属箔は更に別の一実施形態において、電気抵抗層が、ＮｉＣｒ合金、ＮｉＣｒＡｌＳｉ合金及びＮｉＣｒＳｉＯ合金のいずれかを含む。
【００１６】
本発明の電気抵抗層付き金属箔は更に別の一実施形態において、金属箔が電解銅箔又は圧延銅箔を含む。
【００１７】
本発明は別の一側面において、光学的方法で測定した十点平均粗さＲｚが１μｍ以下の金属箔の表面上にイオンビーム強度０．７０〜２．１０ｓｅｃ・Ｗ／ｃｍ2でイオンビーム照射することと、イオンビーム照射した金属箔の表面上に電気抵抗層を形成することを含む電気抵抗層付き金属箔の製造方法である。
【００１８】
本発明の電気抵抗層付き金属箔の製造方法は別の一実施態様において、電気抵抗層上に熱可塑性樹脂層を配置することを更に含む。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、金属箔と金属箔上に配置される抵抗層との間の剥離を抑制し、且つ抵抗層の抵抗値のばらつきを低減可能な電気抵抗層付き金属箔及びその製造方法が提供できる。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係る電気抵抗層付き金属箔は、金属箔と、金属箔上に配置された電気抵抗層（以下「抵抗層」ともいう）とを備える。金属箔としては、例えば電解銅箔又は圧延銅箔を用いることができる。本実施形態の「銅箔」とは、銅箔の他に銅合金箔も含まれるものとする。なお、金属箔として電解銅箔を用いる場合は一般的な電解装置を用いて製造することが出来るが、本実施形態では、その電解プロセスにおいて適切な添加剤を選択することや、ドラム回転速度の安定化など、銅箔の表面粗さが均一で厚みの一様な電解銅箔を形成しておくと好ましい。金属箔の厚みにも特に制限はないが、例えば箔厚が５〜７０μｍ、特に箔厚が５〜３５μｍの金属箔が使用できる。
【００２１】
金属箔は、少なくとも一方の表面が、光学的方法で測定した十点平均粗さＲｚが１μｍ以下に調整された表面であることが好ましい。ここで、「光学的方法で測定した十点平均粗さＲｚが１μｍ以下」の表面とは、０．２μｍ×０．２μｍ以下の分解能を持ち、光干渉式による光学的表面形状測定装置で測定した場合に得られる十点平均粗さＲｚの値を有する表面を意味する。
【００２２】
即ち、光干渉的表面形状測定装置により得られた粗さ曲線からその平均線の方向に基準長さだけを抜き取り、この抜取り部分の平均線から縦倍率の方向に測定した最も高い山頂から５番目までの山頂の標高の絶対値の平均値と、最も低い谷底から５番目までの谷底の標高の絶対値の平均値との和を求め、この値をマイクロメートル(μｍ)で表した値で規定した場合の値を十点平均粗さＲｚとして定義するものである。
【００２３】
この測定方法を採用することにより、金属箔表面の表面粗さと抵抗層の抵抗値の相関関係をより具体的に把握することができる。言い換えれば、この測定方法によれば、平均粗さＲｚを所定の範囲内で大きくするにつれて一次関数的に抵抗層の抵抗値も上昇する傾向を評価できるため、製造者が、目標とする電気抵抗値に合わせて抵抗層の平均粗さＲｚを制御することにより、所望の電気抵抗値を有する抵抗層をより安定的に製造できる。
【００２４】
光干渉的表面形状測定機器としては、非接触３次元表面形状粗さ測定システム、品番ＮＴ１１００（ＷＹＫＯオプティカルプロファイラ（分解能０．２μｍ×０．２μｍ以下：Ｖｅｅｃｏ社製）を用いることができる。システムの測定方式は、垂直走査型干渉方式（Vertical Scan Interferometry/VSI方式）であり、視野範囲は１２０μｍ×９０μｍ、測定スキャン濃度が７．２μｍ／ｓｅｃである。干渉方式は、ミラウ干渉方式（対物レンズ５０倍、内部レンズ１倍）である。
【００２５】
本実施形態に係る金属箔おいては、金属箔の粗さＲｚが１μｍ以下であれば、十分な密着強度を得ることができるが、粗さＲｚが０．５５μｍ以下、更には０．５μｍ以下、更には０．４μｍ以下としても、その効果を十分に発揮できる。粗さＲｚの下限値に特に制限はないが、例えば粗さＲｚは本測定方法の垂直分解能であるＲｚ０．１ｎｍ以上とすることができる。
【００２６】
金属箔の表面には清浄化の為、表面処理が施される。具体的な表面処理手段としては、イオンビーム照射が行われるのが好ましい。金属箔表面をイオンビーム照射して金属箔の表面の洗浄処理を図ることにより、金属箔とその上面に配置される抵抗層との密着強度が向上する。
【００２７】
イオンビーム照射は、照射量が少なすぎると密着強度が十分に得られない場合があり、逆に多すぎる場合は、電力消費量の増大により生産性が低下する。以下の条件に制限されるものではないが、例えば、イオンビーム強度が、０．７０〜２．１０ｓｅｃ・Ｗ／ｃｍ2、より好ましくは０．７８〜１．５０ｓｅｃ・Ｗ／ｃｍ2とするのが好ましい。本実施形態で説明する「イオンビーム強度（Ｗｍｉｎ／ｍ2）」とは次の式で算出される。
イオンビーム電圧（Ｖ）×電流（Ａ）／処理面積（ｍ2）×処理時間（ｓｅｃ）
金属箔に対して照射する際のイオンビーム電力は、例えば製品幅が３５ｃｍ、ラインスピードが０．６５ｍ／ｍｉｎ（＝ １．０８ｃｍ／ｓｅｃ）の場合、
０．７８（ｓｅｃ・Ｗ／ｃｍ2）×３５（ｃｍ）×１．０８（ｃｍ／ｓｅｃ）
＝ ２９．５ （Ｗ）
となり、イオンビーム電力が約３０Ｗ以上であれば充分な照射量となる。
【００２８】
金属箔上の電気抵抗層の厚み、大きさ、形状又は電気的特性は、回路設計に応じて任意に決定される。即ち、電気抵抗層の材料の種類や膜厚等の選択は、作製する抵抗素子の機能を考慮して決定されるものであり、特に制限はない。一例としては、シート抵抗値が１０〜２５０Ω／ｓｑ或いはそれ以上の電気抵抗層が好適に形成できる。第１の実施の形態で得られる電気抵抗層によれば、シート抵抗値のばらつきの小さい電気抵抗層が得られる。具体的には、シート抵抗値のばらつきが、金属箔の長さ方向及び幅方向においてそれぞれ±５％未満、更に好ましくは±３％以内の電気抵抗層が得られる。
【００２９】
電気抵抗層の材料としては、例えば、アルミニウム、ニッケル、クロム、銅、鉄、インジウム、亜鉛、タンタル、スズ、バナジウム、タングステン、ジルコニウム、モリブデン及びこれらの合金からなる群の中から選択された金属を挙げることができる。電気抵抗が比較的高い金属であれば、それぞれの金属を単独層として又は他の元素との合金層として好適に使用することができる。
【００３０】
アルミニウム、シリコン、銅、鉄、インジウム、亜鉛、錫等の比較的電気抵抗の低い材料であっても、これらを他の元素と合金化することにより電気抵抗が高くなる材料であれば電気抵抗層の材料として使用しても構わない。電気抵抗層の材料としては、例えば、ＮｉＣｒ合金、ＮｉＣｒＡｌＳｉ合金及びＮｉＣｒＳｉＯ合金のいずれかを含む材料が好適に用いられる。
【００３１】
電気抵抗層の形成に際しては、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンビームめっき法などの物理的表面処理法、熱分解法、気相反応法などの化学的表面処理法、又は電気めっき法、無電解めっき法などの湿式表面処理法を用いて形成することができる。一般には、電気めっき法が低コストで製造できる利点がある。スパッタリング法は、均一な厚みで等方性を備えた膜が形成できるため、品質の高い抵抗素子を得ることができるという利点がある。
【００３２】
第１の実施の形態に係る電気抵抗層付き金属箔を製造する場合は、まず、金属箔の表面を、光学的方法で測定した十点平均粗さＲｚが１μｍ以下となるように添加剤・箔厚制御を実施することにより調整した銅又は銅合金製の金属箔を用意する。次いで、イオンビーム照射により金属箔の表面を清浄化し、表面処理後の金属箔の表面上に、例えばスパッタリング等により電気抵抗層を形成すればよい。電気抵抗層の膜厚が均一化されるように、スパッタリング装置の特性に合わせてマスキングを付して所定の厚みに制御することが好ましい。
【００３３】
第１の実施の形態に係る電気抵抗層付き金属箔を回路基板内に組み込む際は、例えば、回路基板上に電気抵抗層付き金属箔の電気抵抗層側を接触させ、熱圧着等により回路基板と電気抵抗層付き金属箔とを接合する。次いで、金属箔上にフォトレジスト膜としてドライフィルムを熱圧着し、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングする。次いで、塩化鉄系エッチング液等で、パターニングされたフォトレジスト膜をエッチングマスクとして金属箔及び電気抵抗層の一部を除去し、フォトレジスト膜を除去する。回路基板上に残る金属箔上に更にフォトレジスト膜を形成し、フォトリソグラフィ技術を用いて抵抗素子の長さ、表面積に準じた形状にパターニングする。パターニングされたフォトレジスト膜をエッチングマスクとして金属箔を除去し、フォトレジスト膜を除去することによって、回路基板上に抵抗素子を形成する。その後公知の多層配線技術により抵抗素子上に絶縁層及び配線層を形成すれば、回路基板内に抵抗素子が埋設できる。
【００３４】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態に係る電気抵抗層付き金属箔は、電気抵抗層上に配置された熱可塑性樹脂層を更に備える点が、第１の実施の形態に係る電気抵抗層付き金属箔と異なる。他は実質的に同様であるので重複した記載を省略する。
【００３５】
熱可塑性樹脂層としては、例えば回路基板に適用されるエポキシ系、ポリイミド系、ガラスエポキシ系のボンディングシート、ボンディングフィルム、又はポリイミド及びエポキシ樹脂を含むプライマー（塗料）等が好適に使用される。熱可塑性樹脂層の形成方法に特に制限はない。例えば、電気抵抗層上に固体状のシート又はフィルムを重ね、熱圧着により接合させてもよいし、液状のプライマーを電気抵抗層の表面上に塗布し、乾燥後、熱圧着により接合させることもできる。熱可塑性樹脂層の層厚にも特に制限はないが、少なくとも１μｍ以上の樹脂層を形成すれば接合強度を向上させることができ、樹脂層の層厚はより好ましくは、５〜５０μｍである。
【００３６】
第２の実施の形態に係る電気抵抗層付き金属箔を製造する場合は、例えば、光学的方法で測定した十点平均粗さＲｚが１μｍ以下となる銅又は銅合金製の金属箔を用意する。そして、金属箔の表面を必要に応じてイオンビーム照射により表面処理する。次いで、表面処理後の金属箔の表面上に例えばスパッタリング等により電気抵抗層を形成する。その後、液状のプライマー又はボンディングシート等を配置して、熱可塑性樹脂層を形成すればよい。
【００３７】
第２の実施の形態に係る電気抵抗層付き金属箔を回路基板内に組み込む際は、熱圧着等により回路基板と熱可塑性樹脂層を具備する電気抵抗層付き金属箔とを接合する。次いで、金属箔上にフォトレジスト膜としてドライフィルムを熱圧着し、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングする。次いで、塩化鉄系エッチング液等でパターニングされたフォトレジスト膜をエッチングマスクとして金属箔、電気抵抗層及び熱可塑性樹脂層の一部を除去し、フォトレジスト膜を除去する。その後、回路基板上に残る金属箔上にフォトレジスト膜を形成し、抵抗素子の長さを決定後、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングする。パターニングされたフォトレジスト膜をエッチングマスクとして金属箔、抵抗層及び熱可塑性樹脂層を除去し、フォトレジスト膜を除去することによって、回路基板上に抵抗素子を形成する。その後、公知の多層配線技術により抵抗素子上に絶縁層及び配線層を形成すれば、回路基板内に抵抗素子を埋設できる。第２の実施の形態に係る電気抵抗層付き金属箔によれば、金属箔−電気抵抗層間で剥離が生じにくく且つピール強度が０．７ｋＮ／ｍ以上、好ましくは０．９ｋＮ／ｍ以上を示す程度に十分な接着強度を有する電気抵抗層付き金属箔が提供できる。
【実施例】
【００３８】
以下に本発明の実施例を示すが、以下の実施例に本発明が限定されることを意図するものではない。
【００３９】
（スパッタ装置）
以下の実施例に示す各サンプルは、電気抵抗層スパッタの前処理としてイオンビーム源を備えた、ＣＨＡ社製Ｖａｃｃｕｍｅ ＷＥＢ Ｃｈａｍｂｅｒ（１４ｉｎｃｈ幅）を使用して作製した。イオンビーム源にはカーフマン型イオンビーム源６．０ｃｍ×４０ｃｍ Ｌｉｎｅａｒ Ｉｏｎ Ｓｏｕｒｃｅ（ＩＯＮ ＴＥＣＨ ＩＮＣ製）を使用した。イオンビーム源の電源は同社ＭＰＳ−５００１で、イオンビームの最大出力はおよそ３Ｗ／ｃｍ2である。
【００４０】
（金属箔の表面粗さの違いによる電気抵抗層の抵抗値ばらつきの評価）
厚さ１２μｍ及び１８μｍの６種類の電解銅箔を用意した。同一厚みの箔の中での粗さの違いは、粗化処理工程における粗化処理電流値を変えて、こぶ付け処理の量を変えることで調整した。それぞれの粗面（マット面）に対して、上述の光干渉的表面形状測定機器を用いて、十点平均粗さＲｚを求めた。電気抵抗層のシート抵抗値については、銅箔をエポキシ樹脂基材と積層後、アルカリエッチング液により銅箔層を全面エッチングして抵抗層を基材表面に露出させ、ＪＩＳ−Ｋ７１９４に基づく四探針法により測定した。結果を表１に示す。
【００４１】
８０質量％ニッケル（Ｎｉ）と２０質量％クロム（Ｃｒ）よりなる合金（Ｎｉ／Ｃｒ合金）の電気抵抗層を、上記スパッタリング装置を用いて、Ｒｚ＝０．５１〜７．２μｍの表面粗さを持った電解銅箔上にそれぞれのシート抵抗値の平均値が２５Ω／ｓｑ前後となる厚みに堆積させて形成した。得られた電気抵抗層の抵抗値及び抵抗値のばらつきをＪＩＳ−Ｋ７１９４に基づく四探針法により求めた。結果を表１に示す。実施例１の電気抵抗層は、比較例１〜５に比べて抵抗値のばらつきが小さく、±５％未満となった。
【表１】
【００４２】
（接着強度評価）
−電気抵抗層（ＮｉＣｒ合金）と金属箔との界面の強度評価−
実施例２〜４及び比較例６〜８として、厚さ１８μｍの電解銅箔を用意した。実施例２〜４および比較例６〜８の粗さＲｚは０．５１μｍである。上述のスパッタ装置を用いて、ラインスピード、イオンビーム電圧（以下ＩＢ電圧）、イオンビーム電流（以下ＩＢ電流）を表２に示す条件に調整し、電解銅箔の粗面を表面処理した。なお、実施例２〜４、比較例６〜８のイオンビーム強度はそれぞれ１．０３ｓｅｃ・Ｗ／ｃｍ2（実施例２）、１．３７ｓｅｃ・Ｗ／ｃｍ2（実施例３）、１．７１ｓｅｃ・Ｗ／ｃｍ2（実施例４）、０．４３ｓｅｃ・Ｗ／ｃｍ2（比較例６）、０．６９ｓｅｃ・Ｗ／ｃｍ2（比較例７）、０．５１ｓｅｃ・Ｗ／ｃｍ2（比較例８）である。
次いで、８０質量％ニッケル（Ｎｉ）と２０質量％クロム（Ｃｒ）よりなる合金（ＮｉＣｒ合金）を電力３．２ｋＷで表面処理後の電解銅箔上に堆積させ、電気抵抗層を形成した。
電気抵抗層の接着強度評価のため、電気抵抗層上にエポキシ樹脂をガラスクロスに含浸させたエポキシ基材（プリプレグ：パナソニック電工製Ｒ−１６６１）を熱圧着により接合させ、ＩＰＣ規格（ＩＰＣ−ＴＭ−６５０）に基づくピール試験により電気抵抗層のピール強度を測定した。結果を表２に示す。
【表２】
【００４３】
表２に示すように、適切なイオンビーム処理を実施した実施例２〜４では、金属箔−電気抵抗層間の剥離は生じなかった。一方、比較例６〜８では、金属箔−電気抵抗層間の剥離が生じ、ピール強度は測定不能であった。
【００４４】
−熱可塑性樹脂層付き電気抵抗層（ＮｉＣｒ合金）付き金属箔の強度評価−
実施例５〜７として厚さ１８μｍの電解銅箔を用意した。実施例５〜７の粗さＲｚは０．５１μｍである。上述のスパッタ装置を用いて、ラインスピード、ＩＢ電圧、ＩＢ電流を表２において銅箔−抵抗層界面での剥離が発生しなかった実施例２〜４と同様の条件に調整し、電解銅箔の粗面を表面処理した。実施例５〜７のイオンビーム強度はそれぞれ１．０３ｓｅｃ・Ｗ／ｃｍ2（実施例５）、１．３７ｓｅｃ・Ｗ／ｃｍ2（実施例６）、１．７１ｓｅｃ・Ｗ／ｃｍ2（実施例７）である。
次に、８０質量％ニッケル（Ｎｉ）と２０質量％クロム（Ｃｒ）よりなる合金（ＮｉＣｒ合金）を電力３．２ｋＷで表面処理後の電解銅箔上に堆積させて電気抵抗層を形成した。電気抵抗層の表面には、液状プライマーを平均塗布厚み５μｍとなるように塗布し、塗布後に乾燥させて、電気抵抗層上に熱可塑性樹脂層を形成した。更に、熱可塑性樹脂層上にエポキシ基材を熱圧着により更に接合させた積層体を作製し、ピール強度、半田後のピール強度、耐ＨＣｌ劣化特性を測定した。表３中の「ピール強度」の評価は、表２に示した方法と実質的に同様な方法で行った場合のピール強度（室温（常態）ピール値）であり、「半田後のピール強度」とは、２６０℃の溶融半田浴中に試験片を２０秒間、浸漬した（すなわち加熱処理を受けた状態）後のピール強度、すなわち熱影響を受けた後のピール強度を示すものである。「耐ＨＣＬ劣化」の評価は、１８ｗｔ％塩酸（室温）に試験片を１ｈｒ浸漬した前後での電気抵抗層のピール強度の劣化率を百分率で表したものであり、は回路基板形成工程における耐薬品性を示す指標値である。結果を表３に示す。
【表３】
【００４５】
実施例５〜７に示すように、電気抵抗層の表面上に更に熱可塑性樹脂層を配置することにより、実施例２〜４に比べてピール強度が向上した。また、実施例５〜７では、半田後ピール強度、耐ＨＣｌ劣化特性ともに良好な結果を示している。
【００４６】
−電気抵抗層（ＮｉＣｒＡｌＳｉ合金）と金属箔との界面の強度評価−
実施例８〜１１及び比較例９として厚さ１８μｍの電解銅箔を用意した。実施例８〜１１および比較例９の粗さＲｚは０．５１μｍである。上述のスパッタ装置を用いて、ラインスピード、ＩＢ電圧、ＩＢ電流を表４に示す条件に調整し、電解銅箔の粗面を表面処理した。実施例８〜１１、比較例９のイオンビーム強度はそれぞれ０．８４ｓｅｃ・Ｗ／ｃｍ2（実施例８）、１．２５ｓｅｃ・Ｗ／ｃｍ2（実施例９）、１．６７ｓｅｃ・Ｗ／ｃｍ2（実施例１０）、２．０９ｓｅｃ・Ｗ／ｃｍ2（実施例１１）、０．５２ｓｅｃ・Ｗ／ｃｍ2（比較例９）である。
次いで、５５質量％ニッケル（Ｎｉ）と４０質量％クロム（Ｃｒ）と１質量％アルミニウム（Ａｌ）と４質量％シリコン（Ｓｉ）よりなる合金（ＮｉＣｒＡｌＳｉ合金）の電気抵抗層を、電力３．２ｋＷで電解銅箔上に堆積させ、表面処理後の電解銅箔上に電気抵抗層を形成した。更に、電気抵抗層上には上述のエポキシ基材を熱圧着により接合させ表２と同様な方法でピール強度を測定した。結果を表４に示す。
【表４】
【００４７】
表４に示すように、イオンビームの照射条件を適正な範囲に調整した実施例８〜１１では、金属箔−電気抵抗層間の剥離は生じず、抵抗層−基板間で剥離した。一方、比較例９では、金属箔−電気抵抗層間の剥離が生じ、電気抵抗層のピール強度は測定不能であった。
【００４８】
−熱可塑性樹脂層付き電気抵抗層（ＮｉＣｒＡｌＳｉ合金）付き金属箔の強度評価−
実施例１２〜１５として、厚さ１８μｍの電解銅箔を用意した。実施例１２〜１５の粗さＲｚは０．５１μｍである。上述のスパッタ装置を用いて、ラインスピード、ＩＢ電圧、ＩＢ電流を表４において銅箔−抵抗層界面での剥離が発生しなかった実施例８〜１１の条件に調整し、電解銅箔の粗面を表面処理した。実施例１２〜１５のイオンビーム強度はそれぞれ０．８４ｓｅｃ・Ｗ／ｃｍ2（実施例１２）、１．２５ｓｅｃ・Ｗ／ｃｍ2（実施例１３）、１．６７ｓｅｃ・Ｗ／ｃｍ2（実施例１４）、２．０９ｓｅｃ・Ｗ／ｃｍ2（（実施例１５）である。
次いで、５５質量％ニッケル（Ｎｉ）と４０質量％クロム（Ｃｒ）と１質量％アルミニウム（Ａｌ）と４質量％シリコン（Ｓｉ）とよりなる合金（ＮｉＣｒＡｌＳｉ合金）の電気抵抗層を電力３．２ｋＷで電解銅箔上に堆積させ、電気抵抗層を形成した。電気抵抗層の表面には液状プライマーを平均塗布厚み５μｍとなるように塗布し、塗布後に乾燥させて熱可塑性樹脂層を形成した。更に、熱可塑性樹脂層上には上述のエポキシ基材を熱圧着により接合させ、ピール強度、半田後のピール強度、耐ＨＣｌ劣化特性を測定した。結果を表５に示す。
【表５】
【００４９】
実施例１２〜１５に示すように、電気抵抗層の表面上に熱可塑性樹脂層を配置することにより、実施例８〜１１に比べてピール強度が向上した。また、半田後のピール強度、耐ＨＣｌ劣化特性ともに良好な結果を示している。
【００５０】
−電気抵抗層（ＮｉＣｒＳｉＯ合金）と金属箔との界面の強度評価−
比較例１０〜１２、実施例１６、１７として、厚さ１８μｍの電解銅箔を用意した。比較例１０〜１２の粗さおよび実施例１６、１７の粗さＲｚは０．５１μｍである。上述のスパッタ装置を用いて、ラインスピード、ＩＢ電圧、ＩＢ電流を表６に示す条件に調整し、電解銅箔の粗面を表面処理した。比較例１０〜１２、実施例１６、１７のイオンビーム強度はそれぞれ０．２４ｓｅｃ・Ｗ／ｃｍ2（比較例１０）、０．３９ｓｅｃ・Ｗ／ｃｍ2（比較例１１）、０．５８ｓｅｃ・Ｗ／ｃｍ2（比較例１２）、０．７８ｓｅｃ・Ｗ／ｃｍ2（実施例１６）、０．９７ｓｅｃ・Ｗ／ｃｍ2（実施例１７）である。
次いで、５質量％ニッケル（Ｎｉ）と７５質量％クロム（Ｃｒ）と１３質量％シリコン（Ｓｉ）と７質量％酸素（Ｏ）とよりなる合金（ＮｉＣｒＳｉＯ合金）の電気抵抗層を電力１．５ｋＷで電解銅箔上に堆積させ、電気抵抗層を形成した。更に電気抵抗層上には上述のエポキシ基材を熱圧着により接合させピール強度を測定した。結果を表６に示す。
【表６】
【００５１】
表６に示すように、イオンビームの照射条件を適正な範囲に調整した実施例１６、１７では、金属箔−電気抵抗層間の剥離は生じず、抵抗層−基板間で剥離した。一方、比較例１０〜１２では、金属箔−電気抵抗層間の剥離が生じ、電気抵抗層のピール強度は測定不能であった。
【００５２】
−熱可塑性樹脂層付き電気抵抗層（ＮｉＣｒＳｉＯ合金）付き金属箔の強度評価−
実施例１８、１９として厚さ１８μｍの電解銅箔を用意した。実施例１８、１９の粗さＲｚは０．５１μｍである。上述のスパッタ装置を用いて、ラインスピード、ＩＢ電圧、ＩＢ電流を表７に示す条件に調整し、電解銅箔の粗面を表面処理した。実施例１８、１９のイオンビーム強度はそれぞれ０．７８ｓｅｃ・Ｗ／ｃｍ2（実施例１８）、０．９７ｓｅｃ・Ｗ／ｃｍ2（実施例１９）である。
次いで、５質量％ニッケル（Ｎｉ）と７５質量％クロム（Ｃｒ）と１３質量％シリコン（Ｓｉ）と７質量％酸素（Ｏ）とよりなる合金（ＮｉＣｒＳｉＯ合金）の電気抵抗層を電力１．５ｋＷで電解銅箔上に堆積させ、電気抵抗層を形成した。電気抵抗層の表面には液状プライマーを平均塗布厚み５μｍとなるように塗布し、塗布後に乾燥させて熱可塑性樹脂層を形成した。熱可塑性樹脂層上にはエポキシ基材を熱圧着により接合させピール試験によりピール強度、半田後のピール強度、耐ＨＣｌ劣化特性を測定した。結果を表７に示す。
【表７】
【００５３】
実施例１８、１９に示すように、電気抵抗層の表面上に熱可塑性樹脂層を配置することにより、実施例１６、１７に比べてピール強度が向上した。また、半田後のピール強度、耐ＨＣｌ劣化特性ともに良好な結果を示している。
【００５４】
−熱可塑性樹脂層（ボンディングシート）付き電気抵抗層付き金属箔の強度評価−
実施例２０〜２２として厚さ１８μｍの電解銅箔を用意した。実施例２０〜２２の粗さＲｚは０．５１μｍである。上述のスパッタ装置を用いて、ラインスピード、ＩＢ電圧、ＩＢ電流スパッタ電力を表８に示す条件に調整し、電解銅箔の粗面を表面処理した。次いで、表８に示す３種類の合金（ＮｉＣｒ合金、ＮｉＣｒＡｌＳｉ合金、ＮｉＣｒＳｉＯ合金：合金組成はそれぞれ前記と同様）を用いて、それぞれの電力で電解銅箔上に堆積させ、電気抵抗層を形成した。電気抵抗層の表面には厚さ２５μｍのボンディングシート（信越化学社製、Ｅ５３）を配置して熱可塑性樹脂層を形成し、熱可塑性樹脂層上に上述エポキシ基材を熱圧着により接合させた。その後、ピール試験により常態ピール強度、半田後ピール強度、耐ＨＣｌ劣化率を測定した。結果を表８に示す。
【表８】
【００５５】
実施例２０〜２２に示すように、熱可塑性樹脂としてボンディングシートを用いた場合でもピール強度が有意に向上した。また、半田後のピール強度、耐ＨＣｌ劣化特性ともに良好な結果であった。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学的方法で測定した十点平均粗さＲｚが１μｍ以下であり、イオンビーム強度０．７０〜２．１０ｓｅｃ・Ｗ／ｃｍ2のイオンビーム照射により処理された表面を有する金属箔と、
前記金属箔の前記表面上に配置された電気抵抗層と
を備える電気抵抗層付き金属箔。
【請求項２】
前記電気抵抗層のシート抵抗値のばらつきが±５％未満である請求項１に記載の電気抵抗層付き金属箔。
【請求項３】
前記電気抵抗層上に配置された熱可塑性樹脂層を更に備える請求項１又は２に記載の電気抵抗層付き金属箔。
【請求項４】
ピール強度が０．７ｋＮ以上である請求項３に記載の電気抵抗層付き金属箔。
【請求項５】
前記電気抵抗層が、アルミニウム、ニッケル、クロム、銅、鉄、インジウム、亜鉛、タンタル、スズ、バナジウム、タングステン、ジルコニウム、モリブデン及びこれらの合金からなる群の中から選択された金属から形成される請求項１〜４のいずれか１項に記載の電気抵抗層付き金属箔。
【請求項６】
前記電気抵抗層が、ＮｉＣｒ合金、ＮｉＣｒＡｌＳｉ合金及びＮｉＣｒＳｉＯ合金のいずれかを含む請求項１〜５のいずれか１項に記載の電気抵抗層付き金属箔。
【請求項７】
前記金属箔が電解銅箔又は圧延銅箔を含む請求項１〜６のいずれか１項に記載の電気抵抗層付き金属箔。
【請求項８】
光学的方法で測定した十点平均粗さＲｚが１μｍ以下の金属箔の表面上にイオンビーム強度０．７０〜２．１０ｓｅｃ・Ｗ／ｃｍ2でイオンビーム照射することと、
イオンビーム照射した前記金属箔の表面上に電気抵抗層を形成すること
を含む電気抵抗層付き金属箔の製造方法。
【請求項９】
前記電気抵抗層上に熱可塑性樹脂層を配置することを更に含む請求項８に記載の電気抵抗層付き金属箔の製造方法。
【請求項１】
光学的方法で測定した十点平均粗さＲｚが１μｍ以下であり、イオンビーム強度０．７０〜２．１０ｓｅｃ・Ｗ／ｃｍ2のイオンビーム照射により処理された表面を有する金属箔と、
前記金属箔の前記表面上に配置された電気抵抗層と
を備える電気抵抗層付き金属箔。
【請求項２】
前記電気抵抗層のシート抵抗値のばらつきが±５％未満である請求項１に記載の電気抵抗層付き金属箔。
【請求項３】
前記電気抵抗層上に配置された熱可塑性樹脂層を更に備える請求項１又は２に記載の電気抵抗層付き金属箔。
【請求項４】
ピール強度が０．７ｋＮ以上である請求項３に記載の電気抵抗層付き金属箔。
【請求項５】
前記電気抵抗層が、アルミニウム、ニッケル、クロム、銅、鉄、インジウム、亜鉛、タンタル、スズ、バナジウム、タングステン、ジルコニウム、モリブデン及びこれらの合金からなる群の中から選択された金属から形成される請求項１〜４のいずれか１項に記載の電気抵抗層付き金属箔。
【請求項６】
前記電気抵抗層が、ＮｉＣｒ合金、ＮｉＣｒＡｌＳｉ合金及びＮｉＣｒＳｉＯ合金のいずれかを含む請求項１〜５のいずれか１項に記載の電気抵抗層付き金属箔。
【請求項７】
前記金属箔が電解銅箔又は圧延銅箔を含む請求項１〜６のいずれか１項に記載の電気抵抗層付き金属箔。
【請求項８】
光学的方法で測定した十点平均粗さＲｚが１μｍ以下の金属箔の表面上にイオンビーム強度０．７０〜２．１０ｓｅｃ・Ｗ／ｃｍ2でイオンビーム照射することと、
イオンビーム照射した前記金属箔の表面上に電気抵抗層を形成すること
を含む電気抵抗層付き金属箔の製造方法。
【請求項９】
前記電気抵抗層上に熱可塑性樹脂層を配置することを更に含む請求項８に記載の電気抵抗層付き金属箔の製造方法。
【公開番号】特開２０１２−２０１９８０（Ｐ２０１２−２０１９８０Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７０７６０（Ｐ２０１１−７０７６０）
【出願日】平成２３年３月２８日（２０１１．３．２８）
【出願人】（５０２３６２７５８）ＪＸ日鉱日石金属株式会社 (482)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２８日（２０１１．３．２８）
【出願人】（５０２３６２７５８）ＪＸ日鉱日石金属株式会社 (482)
【Ｆターム（参考）】
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