(57)【要約】【課題】基板用金属材料の表面にエッチング処理によって粗化処理を行う場合に、廃却物が生じるマスキング工程（レジスト塗布工程）を省略することができかつ半田を載せるための下地となる平滑なＳ面が得られる基板用金属材料の製造方法の確立と、それによって得られる基板用金属材料の提供。【解決手段】厚さ７０μｍ以上の金属材料素材の片面に金属めっき処理を行い、前記金属めっき処理によって形成された層をバリア層として他方の面を粗化処理する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚さ７０μｍ以上の金属材料素材の片面に金属めっき層を有し、他方の面にＪＩＳ  Ｂ０６０１  １９９４における十点平均粗さＲｚが１．０μｍ以上１０．０μｍ以下の溝を有することを特徴とする基板用金属材料。
【請求項２】
前記金属めっき層は、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｗのいずれか１つまたは２つ以上の組み合わせからなることを特徴とする請求項１に記載の基板用金属材料。
【請求項３】
前記金属めっき層の膜厚が０．１μｍ以上３．０μｍ以下であることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の基板用金属材料。
【請求項４】
厚さ７０μｍ以上の金属材料素材の片面に金属めっき処理を行う工程と、前記金属めっき処理によって形成された層をバリア層として他方の面を粗化処理する粗化工程とを含むことを特徴とする基板用金属材料の製造方法。
【請求項５】
前記粗化工程は、エッチング粗化処理またはショットブラスト処理のうちいずれか１つ、または電気めっき処理を含めてこれら２つ以上の組み合わせにより行うことを特徴とする請求項４に記載の基板用金属材料の製造方法。
【請求項６】
請求項４または５に記載の基板用金属材料の製造方法により作製した基板用金属材料の表面の全部若しくはその一部に、更に金属の微粒子を付着させたことを特徴とする基板用金属材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、従来のプリント配線板にチップを半田で載せるための下地処理を施したプリント配線板用金属材料およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
印刷回路基板は通常電気絶縁性の基材上に銅箔回路を形成し、スルーホール等を形成し、ソルダーレジストを塗布した後、エッチングなどで回路形成を行う。プリント配線板は板状あるいはシート状のガラスエポキシ基材の表面に銅箔を張り合わせてなる、いわゆる銅張基板を加工して製造される。その銅張基板は例えばＦＲ−４（Ｆｌａｍｅ  ｒｅｔａｒｄａｎｔ  Ｔｙｐｅ４）のようなガラス繊維とエポキシ樹脂の複合材料から成る難燃性のプリント配線板用樹脂基材と、数１０〜１００μm程度の板厚の銅板材からなるプリント配線板用金属材料とをホットプレス法により完全に接合して製造されるが、この接合を確実なものとするためには、銅板材の表面に粗化処理を施すことが望まれる。また、近年では比較的大容量の電流に対応した配線板の要求も増えている。その多くは車載用やエレベーター等の回路制御用基板として使われる。一般的に薄い銅箔での粗化処理は、電気めっきで表面に微細な凹凸を付けるが、厚さ７０μm以上の金属板については、表面粗さを稼ぐためにエッチング処理をすることが多い。特許文献１には、銅層と樹脂絶縁層を一体化するに当り十分な密着力を確保できる銅層の表面処理法を提供することを目的として、例えば厚さ１００μｍ以上の圧延銅箔に適用される表面処理法であって、谷から山までの高さが５μｍを超える凹凸を含んで生成されるように銅層の表面にエッチング型化学粗化処理をし、さらに前記表面処理面に黒化還元処理をすることが記載されている。
【０００３】
樹脂と銅箔の接着力を上げるためには、アンカー効果を高める粗化処理の他に、化学的接着力を高める金属めっきがある。
【０００４】
プリント配線用金属材料は図２に示したようにプリント配線板用樹脂基材２の表面にホットプレス法等の熱圧着プロセスによって接合されている。プリント配線板用金属材料１は粗化処理を施した後、プリント配線板用樹脂基材２の配線形成側に接合され、さらにフォトエッチング法等によってパターニング加工されて、配線パターン層となっている。近年、大容量の電流に対応した配線板についても高密度化が要求されており、樹脂との接着のために粗化処理した面(以下「Ｍ面」という)と反対側の面(以下「Ｓ面」という)すなわち基板の外側の面に、チップが搭載されることが予想され、そのための半田を載せるために下地めっきが要求される。この面は外観の点からも平滑に保つことが望ましい。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１５２３２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、プリント配線板用金属材料などの基板用金属材料の表面にエッチング処理によって粗化処理を行う場合、Ｍ面をエッチング粗化する前にＳ面となる側にマスキングテープを貼り合わせＳ面を保護しなければならない。マスキングに使われたテープは再利用できないので、通常廃却することになる。その量は製品と同じ面積だけ必要であり、コストや環境の点を考慮すると省略したほうが好ましい。さらに省略によって製造スペースの点でもメリットが得られる。
【０００７】
本発明は、基板用金属材料の表面にエッチング処理によって粗化処理を行う場合に、廃却物が生じるマスキング工程（レジスト塗布工程）を省略することができかつ半田を載せるための下地となる平滑なＳ面が得られる基板用金属材料の製造方法の確立と、それによって得られる基板用金属材料を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の基板用金属材料は、厚さ７０μｍ以上の金属材料素材の片面に金属めっき層を有し、他方の面にＪＩＳ  Ｂ０６０１  １９９４における十点平均粗さＲｚが１．０μｍ以上１０．０μｍ以下の溝を有する基板用金属材料である。
【０００９】
前記金属めっき層は、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｗのいずれか１つまたは２つ以上の組み合わせからなるとよい。
【００１０】
前記金属めっき層の膜厚が０．１μｍ以上３．０μｍ以下であるとよい。
【００１１】
また、本発明の基板用金属材料の製造方法は、厚さ７０μｍ以上の金属材料素材の片面に金属めっき処理を行う工程と、前記金属めっき処理によって形成された層をバリア層として他方の面を粗化処理する粗化工程とを含むことを特徴とする基板用金属材料の製造方法である。
【００１２】
前記粗化工程は、エッチング粗化処理またはショットブラスト処理のうちいずれか１つ、または電気めっき処理を含めてこれら２つ以上の組み合わせにより行うとよい。
【００１３】
基板用金属材料の表面の全部若しくはその一部に、更に金属の微粒子が付着しているとよい。
【発明の効果】
【００１４】
これらの方法で製造された大電流基板用金属板は、Ｓ面は半田濡れ性良好な下地めっき処理を施し、Ｍ面は樹脂との密着性を上げるための粗化処理が施される。さらに、この工程で作製すればマスキングテープを必要としない効率的かつ経済的な処理方法となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明は、金属板の厚さが７０μｍ（０．０７ｍｍ）以上の積層配線板用金属板の片面にＮｉ等の平滑な金属めっき処理を施す。この金属は、次工程である粗化工程におけるエッチング処理液に溶解しないものである必要があるため、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｗのいずれか１つまたは２つ以上の組み合わせからなるとよい。反面、Ｚｎのような金属はエッチング液に溶解するため不向きである。
【００１６】
Ｎｉめっきは硫酸過水系エッチング液に対して表面が削られにくい性質がある。また、半田の下地となることが出来るため、Ｎｉめっきはさらに好ましいものである。
【００１７】
その後、エッチング等で粗化処理を行い平滑めっきした面と反対の面を粗化する。最後に粗化した面（Ｍ面）に必要な後処理を行うことで、マスキング工程を省略でき、なおかつ半田の下地を築くことができる。後処理として使うことのできる金属は、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｓｉ、Ｍｏ、Ｗが挙げられる。これらのうち１つもしくは２つ以上の金属を電気めっきの方法で付着させる。このように後めっきを行うことにより、基板用金属材料の表面の全部若しくはその一部に、金属の微粒子が付着する。このときのめっき膜厚は数ｎｍ〜数十ｎｍである。
【００１８】
材料となる配線板用金属板の厚さが７０μｍ未満の場合、エッチング処理するときのハンドリングが難しい。すなわち、金属板が切れやすくなり、粗化処理のバリア層として行う金属めっきが０．１μｍ未満の場合には、バリア層として機能しない可能性がある。また、３．０μｍ以上めっきをすると、めっきの内部応力により形状を保持することが困難になる。
【００１９】
また、溝の深さは１．０〜１０．０μｍであることから、溝の表面粗さはＪＩＳ  Ｂ０６０１  １９９４における十点平均粗さＲｚが１．０μｍ以上１０．０μｍ以下とした。
【００２０】
粗化処理を行う金属材料は一般的な銅板材等が好適である。但し、これのみには限定されないのは勿論であり、アルミ板等の金属にも適用可能である。さらに近年では、金属と有機材料とを組み合わせた熱伝導率の高いハイブリッド複合材が開発されており、このような材料に関しても同様の処理を施すことが可能である。また、バリア層として使われる金属についてもＮｉめっきだけでなく、Ｎｉ合金として処理することもできるし、他の金属との合金であってもエッチングのバリア効果があれば同様に適用可能である。
【実施例】
【００２１】
＜実施例1＞
材料として、１０ｃｍ×９ｃｍ、厚さ０．２８ｍｍ（２８０μｍ）の無酸素銅板を用い、電解脱脂、酸洗処理を行った後、硫酸過水系エッチング液に一定時間浸し、このときの金属溶出量を測定した。これとは別に、同様の無酸素銅板にＮｉめっきを厚さ０．６μｍのせた試料に同様の処理を施した。どちらのサンプルも十点平均粗さＲｚは０．４〜０．５μｍであった。用いたエッチング液は、荏原電産社製過水硫酸系エッチング液ＮＢＤII（商品名）である。エッチング条件を表１に示す。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
このとき、Ｎｉめっき処理を施していない無酸素銅板では、表面が削られて質量が０．１８ｇ減少し、表面粗さはＲｚ：３．０μｍまで粗くなった。これに対して、Ｎｉめっきを施したサンプルの質量変化は無く、表面粗さもＲｚ:０．４μｍと変わらなかった。
【００２４】
これを図１を用いて説明する。図１に示すように、金属材料素材として１０ｃｍ×９ｃｍ、厚さ０．２８ｍｍ（２８０μｍ）の銅板（無酸素銅板）４を用意し（工程（ａ））、その片面に金属めっき層としてＮｉめっき５を厚さ０．６μｍ施し（工程（ｂ））、上記の条件で電解脱脂、酸洗処理を行った後、硫酸過水系エッチング液に一定時間浸して表面粗さＲｚが０．４μｍの粗化処理の溝６を形成した（工程（ｃ））。その後、防錆処理の後めっき７としてＣｕの微粒子を付着させた（工程（ｄ））。このようにして片面にＮｉめっきを有し、もう一方の面に溝を有する金属材料をマスキング工程を経ずに得ることができた。
【００２５】
＜実施例２＞
１Ｌビーカーに上記過水硫酸系エッチング液を入れた。この中に無酸素銅の銅板（厚さ０．２８ｍｍ）を塩ビ板（塩化ビニルの板）に貼り付け、１００ｍｍ×９０ｍｍ部分のみを露出させた試料を一定条件の下エッチング液に浸漬させた。浸漬処理は＜実施例１＞と同様の処理条件で行った。
【００２６】
次に、このエッチング液に銅片を０ｇ／Ｌ、３ｇ／Ｌ、１０ｇ／Ｌ溶解させたもの、ＮｉＳＯ４を０ｇ／Ｌ、３ｇ／Ｌ、１０ｇ／Ｌ溶解させたもの、これらの条件を組み合わせたもので、同様の実験を行い、溶出量と十点平均粗さＲｚの関係を調べた。測定結果を表２に示す。
【００２７】
【表２】
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【００２８】
ＮｉＳＯ４、３ｇ／Ｌを投入した時ニッケルイオン濃度は１．１４ｇ／Ｌ、硫酸イオン濃度は１．８６ｇ／Ｌであり、１０ｇ／Ｌを投入した時ニッケルイオン濃度は３．７９ｇ／Ｌ、硫酸イオン濃度は６．２１ｇ／Ｌである。実施例1において、Ｎｉめっきが溶解するスピードは銅のエッチングの時と比較すると極端に遅いために、Ｎｉイオン濃度０〜４ｇ／Ｌの範囲で検証すれば十分であると判断した。
【００２９】
表２より銅イオン濃度１０ｇ／ＬでＮｉイオン濃度を増加させたときに銅のエッチング速度に影響を及ぼすことはなかった。この実験からは、Ｎｉイオンの影響については銅イオン濃度の影響と比較すると極端に少ないことがわかる。しかし、長期的な処理を行った場合、Ｎｉイオンが過酸化水素を分解することや、表面をミクロで観察した場合、溝の形状が異なるという現象が現れるために、Ｎｉイオン濃度は低いところで管理する必要がある。
【００３０】
＜実施例３＞
材料として、１０ｃｍ×９ｃｍ、厚さ０．２８ｍｍの無酸素銅板にＮｉめっき、Ｓｎめっき膜厚を０．０７μｍ、０．６μｍ、１．５μｍと変えたサンプルについて、実施例２と同様にエッチング液で処理した。金属溶出量を表３に示す。
【００３１】
【表３】
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【００３２】
めっき膜厚が０．１μｍ以下の場合、金属によってはバリア効果が得られないものもある。そのため、バリア層としてめっきするためには、めっき膜厚０．１μｍ以上であることが望ましい。また、めっき膜厚が３．０μｍを超えても大きな効果はさほど期待できず、コストが増大する。また、めっき液中の金属消費量が増えるため液の管理が大変になる。めっき膜厚は３．０μｍ以下が望ましい。
【００３３】
めっき膜厚は全て蛍光Ｘ線装置:ＳＦＴ １５７(ＳII製)で測定した。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明における銅条処理のプロセスを示す図である
【図２】高放熱対応の銅ベース基板の断面を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  導体回路（プリント配線板用金属材料）
２  絶縁層(プリント配線板用樹脂基材)
３  べースメタル
４  銅条(銅板)
５  金属めっき
６  溝
７  後めっき（金属の微粒子）
【図１】
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【図２】
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