JPH07268678A - プリント配線板用電解銅箔およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】回路パターン作成のエッチング性が良好で、良
好な降伏強度、伸び率を有し、電解終了面の粗度の小さ
いプリント配線板用電解銅箔とその製造方法の提供。 【構成】電解終了面側から測定した銅箔の（１１１）面
のＸ線回析強度のピーク値の全ピーク値の合計に対して
占める割合とＡＳＴＭカードから得られた純銅粉末の
（１１１）面のＸ線回析強度のピーク値の全ピーク値の
合計に対して占める割合との次式で示される比 が０．５〜１．０、同様にして得られた（２２０）面の
次式で示される比 が１．０〜５．０、であるプリント配線板用電解銅箔。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はプリント配線板用電解銅
箔およびその製造方法に関し、詳しくは電解銅箔の電解
開始面から電解終了面にわたって、微細かつ配向性の実
質的にない結晶組織とすることにより、特に回路パタン
作成のためのエッチング特性を向上させたプリント配線
板用銅箔およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、プリント配線板用電解銅箔
は、不溶性金属製の陽極と表面を鏡面研磨された金属製
陰極との間に電解液を通しながら両極間に直流電流を流
して陰極表面に銅箔を電着させ、この陰極に電着した銅
箔を連続的に剥離することによって製造される。

【０００３】陰極は円筒状で電解液に部分的に浸漬され
た状態で回転し得るよう設置されており、回転速度を増
減することによって所定厚さの銅箔を得ることができ
る。

【０００４】得られた銅箔の陰極側（電解開始面）は光
沢のある平滑な面であるが、反対側（電解終了面）は凹
凸のある粗い面となる。これは電着が進むに従って結晶
配向によって柱状組織が発達し、結晶粒径が大きくなっ
てくるためである。このような従来の電解銅箔における
金属組織断面の電子顕微鏡写真を後述する図６に示す。

【０００５】プリント配線板の用途に利用される銅箔
は、通常、電解終了面側を基材と張り合わせ、積層板の
表面となる電解開始面側に所望パターンのエッチングレ
ジストを施した後、塩化銅等のエッチング液を用いて不
要部分の銅をエッチングし、回路パターンとする。この
回路パターン作成のためのエッチングの良否は一般にエ
ッチング速度とアンダーカット量で判定される。

【０００６】従来、プリント配線板用に使用される銅箔
の結晶組織は、後述する図６に示されるように厚さ方向
に伸びた柱状組織で、電解開始面から電解終了面にかけ
て徐々に結晶粒径が大きくなっているのが特徴である。
このような電解銅箔を使用した銅張積層板をエッチング
してプリント配線板を作成する時、電解開始面側からエ
ッチングする場合は前述した銅箔の結晶配向によってア
ンダーカットが起き易くなることを本発明者等は今回知
見した。これは配向性のある銅箔をエッチングする場
合、エッチングが結晶配向の界面に沿って進行するため
アンダーカットが起き易くなるものと推察される。ここ
でアンダーカットとはエッチングによって形成された回
路パターンの断面形状が図１のように側面の中央部が窪
んだ形になる現象のことで、銅箔の厚さによって異な
り、銅箔の厚さが厚い程アンダーカットは大きくなる。
一般にエッチング性の仕上がりの良否は銅箔の厚さをア
ンダーカット量で割った下式の値（Ｅｆ；エッチングフ
ァクター）で表す。

【０００７】

【化３】 ここでＨは電解銅箔の厚さ、Ｘはアンダーカットを示
す。

【０００８】上述したように、エッチングファクターは
銅箔の厚さが薄くなるほど大きくなる。従って、ファイ
ン化の流れと共に使用銅箔の厚さが薄くなってきてい
る。しかし、ＴＡＢテープ等の最先端技術では回路パタ
ーンピッチ３０μｍ以下、ギャップピッチ３０μｍ以下
の回路の試作が行なわれており、これに従来の電解銅箔
を使用すると、銅箔の厚みは１０μｍ以下にしないとこ
のような回路は製造できない。しかし、このような薄い
厚みの銅箔を使用した場合には、銅箔にシワ等が生じ、
取り扱い上の問題となる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、これ
ら従来技術の課題を解決し、回路パターン作成のための
エッチング性が良好で、しかも良好な降伏強度、伸び率
を有し、かつ電解終了面の粗度の小さいプリント配線板
用電解銅箔およびその製造方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、電解銅箔
の回路パターン作成のためのエッチング工程において、
銅箔の配向性によりアンダーカット量やエッチングスピ
ードが異なることを見い出し、さらに配向性の小さい銅
箔が良好なエッチング性を示すばかりではなく、降伏強
度が従来の電解銅箔に比べて非常に高くなり、また高い
熱間伸び率を示し、しかも電解終了面の凹凸が少なくな
ることを見い出し、本発明に到達した。

【００１１】すなわち、本発明は、電解終了面側から測
定した銅箔の（１１１）面のＸ線回析強度のピーク値の
全ピーク値の合計に対して占める割合とＡＳＴＭカード
から得られた純銅粉末の（１１１）面のＸ線回析強度の
ピーク値の全ピーク値の合計に対して占める割合との次
式で示される比（オリエンテーション インデックス）

【化４】 が０．５〜１．０、同様にして得られた（２２０）面の
次式で示される比（オリエンテーションインデックス）

【化５】 が１．０〜５．０、であることを特徴とするプリント配
線板用電解銅箔にある。

【００１２】電解銅箔の結晶組織の配向性の大小は、オ
リエンテーション インデックス（ＯＩ）で表すことが
できる。特に（１１１）面と（２２０）面のオリエンテ
ーションインデックスによって電解銅箔の結晶組織の配
向性の大小が判別できる。

【００１３】電解銅箔の各ピーク値のオリエンテーショ
ン インデックスは１．０の時に結晶組織は無配向で、
１．０より大きくても小さくても結晶組織の配向性は大
きくなる。（１１１）面のオリエンテーション インデ
ックスは結晶組織が１．０の時に無配向で、結晶組織の
配向性が強くなるに従って０に近づく。他方、（２２
０）面のオリエンテーション インデックスは１．０の
時に結晶組織は無配向で、結晶組織の配向性が強くなる
に従って数値が大きくなる。

【００１４】本発明の電解銅箔では、（１１１）面のオ
リエンテーション インデックス（ＯＩ）が０．５〜
１．０、（２２０）面のオリエンテーション インデッ
クス（ＯＩ）が１．０〜５．０であることが必要であ
る。

【００１５】本発明では、このように電解銅箔の結晶組
織の配向が小さいので、アンダーカットが起きにくい。
また、配向性が小さいため結晶粒径が小さくなり、結晶
粒径が小さいとエッチング速度が速くなる。さらに通常
銅箔に比べて非常に高い降伏強度と熱間（１８０℃雰囲
気中）伸び率を示すばかりではなく、電解終了面の凹凸
が小さくなる。

【００１６】他方、電解銅箔の（１１１）面のオリエン
テーション インデックスが０．５未満、（２２０）面
のオリエンテーション インデックスが５．０を超えた
場合には、電解銅箔の結晶組織の配向が大きいため、こ
れをエッチングすると、組織界面に沿ってエッチングが
進行するためにアンダーカットが大きくなり、また結晶
粒径が大きいためエッチング速度が大きくなる。従っ
て、エッチング性に劣ったものとなる。

【００１７】このように本発明のプリント配線板用銅箔
は、従来と異なった結晶組織を有するエッチング性等に
優れた電解銅箔である。

【００１８】電解銅箔の製造工程では、使用する銅原
料、水、設備材質等によって異なるが、電解銅箔中にあ
る程度の不純物混入は避けられない。電解液中の不純物
元素は、銀イオン、カドミウムイオン、マンガンイオ
ン、アルミニウムイオン、鉄イオン、アンチモンイオ
ン、ビスマスイオン等多数検出される。その中で鉛イオ
ン、スズイオン、塩素イオン、ケイ素イオン、カルシウ
ムイオン、ヒ素イオンは配向性に大きく関与している。
それぞれの許容量は鉛イオンで５ｐｐｍ、スズイオンは
１０ｐｐｍ、塩素イオンは５ｐｐｍ、ケイ素イオンは２
０ｐｐｍ、カルシウムイオンは５０ｐｐｍ、ヒ素イオン
は１０ｐｐｍで、それぞれの不純物が許容量を超えると
析出する銅箔に一定の配向性が見られる。電解液中のそ
の他の不純物もできるだけ少ないほうが好ましいのは当
然であり、例えば鉄イオンが２０００ｐｐｍを越えると
配向性が生じ易い。

【００１９】本発明の電解銅箔を得るには、さらに電液
解中の不純物を規制する必要がある。具体的には、鉛イ
オンは３ｐｍ以下、スズイオンは６ｐｐｍ以下、塩素イ
オンは２ｐｐｍ以下、ケイ素イオンは１５ｐｐｍ以下、
カルシウムイオンは３０ｐｐｍ以下、ヒ素イオンは７ｐ
ｐｍ以下の電解液を用いる必要がある。電解液中のこれ
ら不純物がこの数値を超えた場合には、微細で実質的に
無い本発明の電解銅箔は得られない。

【００２０】

【実施例】以下、実施例等に基づき本発明を具体的に説
明する。

【００２１】実施例１ 試薬を用いて銅イオン濃度８０ｇ／Ｌ、硫酸濃度１５０
ｇ／Ｌの銅電解液を作成し、電解液中の不純物量を鉛イ
オン３ｐｐｍ、スズイオン６ｐｐｍ、塩素イオン２ｐｐ
ｍ、ケイ素イオン１５ｐｐｍ、カルシウムイオン３０ｐ
ｐｍ、ヒ素イオン７ｐｐｍに調整した後、陰極電流密度
５０Ａ／ｄｍ²で電解を行ない厚さ３５μｍの電解銅箔
を得た。

【００２２】この銅箔の電解終了面側に通常用いられる
電解銅箔と同様の表面処理（亜鉛または亜鉛合金めっ
き、クロメート処理、シランカップリング剤処理等）を
施し、電解終了面側をガラスエポキシ基材に熱圧着して
銅張積層板を作成した。次いで、銅箔表面に所望パター
ンのエッチングレジストを施した後、塩化銅エッチング
液でエッチングを行ない、回路幅１００μｍ、ギャップ
幅１００μｍの回路パターンを有するプリント配線板を
作成した。

【００２３】実施例２ 不純物量として鉛イオン３ｐｐｍ、スズイオン６ｐｐ
ｍ、塩素イオン２ｐｐｍ、ケイ素イオン１５ｐｐｍ、カ
ルシウムイオン３０ｐｐｍ、ヒ素イオン７ｐｐｍ、鉄イ
オンを２０００ｐｐｍを含有する電解液を用いた以外は
実施例１と同様の方法によって厚さ３５μｍの電解銅箔
を得た。

【００２４】この銅箔について実施例１と全く同様の方
法によってプリント配線板を作成した。

【００２５】比較例１ 不純物量として鉛イオン１０ｐｐｍ、スズイオン６ｐｐ
ｍ、塩素イオン１０ｐｐｍ、ケイ素イオン１５ｐｐｍ、
カルシウムイオン３０ｐｐｍ、ヒ素イオン７ｐｐｍを含
有する電解液を用いた以外は実施例１と同様の方法によ
って厚さ３５μｍの電解銅箔を得た。

【００２６】この銅箔について実施例１と全く同様の方
法によってプリント配線板を作成した。

【００２７】比較例２ 不純物量として鉛イオン１０ｐｐｍ、スズイオン６ｐｐ
ｍ、塩素イオン１０ｐｐｍ、ケイ素イオン３０ｐｐｍ、
カルシウムイオン８０ｐｐｍ、ヒ素イオン７ｐｐｍを含
有する電解液を用いた以外は実施例１と同様の方法によ
って厚さ３５μｍの電解銅箔を得た。

【００２８】この銅箔について実施例１と全く同様の方
法によってプリント配線板を作成した。

【００２９】比較例３ 不純物量として鉛イオン１０ｐｐｍ、スズイオン１５ｐ
ｐｍ、塩素イオン１０ｐｐｍ、ケイ素イオン３０ｐｐ
ｍ、カルシウムイオン８０ｐｐｍ、ヒ素イオン３０ｐｐ
ｍを含有する電解液を用いた以外は実施例１と同様の方
法によって厚さ３５μｍの電解銅箔を得た。

【００３０】この銅箔について実施例１と全く同様の方
法によってプリント配線板を作成した。

【００３１】実施例１〜２および比較例１〜３によって
得られた電解銅箔について、電解終了面の表面粗度、降
伏強度（室温、熱間）、伸び率（室温、熱間）を測定す
ると共に、回路パターン作成のためのエッチングによっ
て得られた銅箔のエッチングファクターを評価した。結
果を表１に示す。なお、電解終了面の表面粗度はＪＩＳ
Ｂ ０６０１に準拠して測定し、表１中のＲａは中心
線平均粗さ、Ｒｍａｘは最大高さ、Ｒｚは十点平均粗さ
を示す。また、同表中の熱間降伏強度、熱間伸び率は１
８０℃雰囲気中の測定値である。

【００３２】

【表１】

【００３３】また、実施例１〜２と比較例１〜３で作成
した電解銅箔の電解開始面と電解終了面をＸ線回析によ
って解析し、（１１１）面と（２２０）面のオリエンテ
ーション インデックスを求めた。結果を図２に示す。
さらに実施例１および比較例３の電解銅箔の電解開始面
と電解終了面についてのＸ線回析像を図３（ａ）〜
（ｂ）、図４（ａ）〜（ｂ）にそれぞれ示す。

【００３４】実施例３ 実施例１と同様の方法によって厚さ７０μｍの電解銅箔
を得た。この銅箔の金属組織断面の金属顕微鏡写真（×
６００）を図５に示す。

【００３５】比較例４ 比較例３と同様の方法によって厚さ７０μｍの電解銅箔
を得た。この銅箔の金属組織断面の金属顕微鏡写真（×
６００）を図６に示す。

【００３６】

【発明の効果】本発明の微細で、実質的に配向性の無い
結晶組織を有する電解銅箔は、次のような効果を奏す
る。 （１）配向性の実質的にない本発明の銅箔では、回路パ
ターン作成のためのエッチング時のアンダーカットが少
ない。 （２）配向性が実質的になくなることによって、結晶粒
径が小さくなり、回路パターン作成のためのエッチング
速度（単位時間当たりのエッチング量）が大きくなる。 （３）結晶組織の微細化によって銅箔の析出表面（電解
終了面）の粗度が低くなる。 （４）配向性が実質的になくなることによって、結晶粒
径が小さくなり、降伏強度が高くなり、かつ十分な熱間
伸び率を有する。 （５）本発明の銅箔を用いることによって、１８〜２５
μｍ厚さの銅箔でも、ＴＡＢテープ等の最先端技術に要
求されるパターン幅３０μｍ以下、ギャップ幅３０μｍ
以下の回路パターンが製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 銅箔をエッチングした時のアンダーカットを
説明するための模式図。

【図２】 実施例と比較例の電解銅箔の電解開始面と電
解終了面についての（１１１）面と（２２０）面のオリ
エンテーション インデックスを示すグラフ。

【図３】 実施例１の電解銅箔の電解開始面と電解終了
面についてのＸ線回析像を示すグラフ。

【図４】 比較例３の電解銅箔の電解開始面と電解終了
面についてのＸ線回析像を示すグラフ。

【図５】 実施例３の電解銅箔の金属組織断面の金属顕
微鏡写真（×６００）。

【図６】 比較例４の電解銅箔の金属組織断面の金属顕
微鏡写真（×６００）。

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【手続補正書】

【提出日】平成６年５月１９日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１６】他方、電解銅箔の（１１１）面のオリエン
テーション インデックスが０．５未満、（２２０）面
のオリエンテーション インデックスが５．０を超えた
場合には、電解銅箔の結晶組織の配向が大きいため、こ
れをエッチングすると、組織界面に沿ってエッチングが
進行するためにアンダーカットが大きくなり、また結晶
粒径が大きいためエッチング速度が小さくなる。従っ
て、エッチング性に劣ったものとなる。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１８】電解銅箔の製造工程では、使用する銅原
料、水、設備材質等によって異なるが、電解銅箔中にあ
る程度の不純物混入は避けられない。電解液中の不純物
元素は、銀イオン、カドミウムイオン、マンガンイオ
ン、アルミニウムイオン、鉄イオン、アンチモンイオ
ン、ビスマスイオン等多数検出される。特に鉛イオン、
スズイオン、塩素イオン、ケイ素イオン、カルシウムイ
オン、ヒ素イオンは配向性に大きく関与している。それ
ぞれの許容量は鉛イオンで５ｐｐｍ、スズイオンは１０
ｐｐｍ、塩素イオンは５ｐｐｍ、ケイ素イオンは２０ｐ
ｐｍ、カルシウムイオンは５０ｐｐｍ、ヒ素イオンは１
０ｐｐｍで、それぞれの不純物が許容量を超えると析出
する銅箔に一定の配向性が見られる。電解液中のその他
の不純物もできるだけ少ないほうが好ましいのは当然で
あり、例えば鉄イオンが２０００ｐｐｍを越えると配向
性が生じ易い。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１９】本発明の電解銅箔を得るには、さらに電液
解中の不純物を規制する必要がある。具体的には、鉛イ
オンは３ｐｍ以下、スズイオンは６ｐｐｍ以下、塩素イ
オンは２ｐｐｍ以下、 ケイ素イオンは１５ｐｐｍ以
下、カルシウムイオンは３０ｐｐｍ以下、ヒ素イオンは
７ｐｐｍ以下の電解液を用いる必要がある。電解液中の
これら不純物がこの数値を超えた場合には、微細で実質
的に配向性の無い本発明の電解銅箔は得られない。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電解終了面側から測定した銅箔の（１１
   １）面のＸ線回析強度のピーク値の全ピーク値の合計に
   対して占める割合とＡＳＴＭカードから得られた純銅粉
   末の（１１１）面のＸ線回析強度のピーク値の全ピーク
   値の合計に対して占める割合との次式で示される比（オ
   リエンテーション インデックス） 【化１】 が０．５〜１．０、 同様にして得られた（２２０）面の次式で示される比
   （オリエンテーションインデックス） 【化２】 が１．０〜５．０、であることを特徴とするプリント配
   線板用電解銅箔。
2. 【請求項２】 不純物である鉛イオン濃度を３ｐｐｍ以
   下、スズイオン濃度を６ｐｐｍ以下、塩素イオン濃度を
   ２ｐｐｍ以下、ケイ素イオン濃度を１５ｐｐｍ以下、カ
   ルシウムイオン濃度を３０ｐｐｍ以下およびヒ素イオン
   濃度を７ｐｐｍ以下に制御した銅電解液を用いることを
   特徴とするプリント配線板用電解銅箔の製造方法。