(57)【要約】【課題】印刷回路を形成する際のエッチング処理においてエッチング精度に優れた印刷回路用アルミニウム合金箔を提供する。【解決手段】印刷回路用アルミニウム合金箔は、９７質量％以上のアルミニウムと、０．００１質量％以上１質量％以下の銀とを含み、残部が銅と亜鉛とマグネシウムとシリコンと鉄とマンガンと不可避不純物とを含む。好ましくは、０．０００１質量％以上０．５質量％以下の銅を含む。また、好ましくは、０．００１質量％以上０．５質量％以下の亜鉛と、０．００１質量％以上１質量％以下のマグネシウムと、０．００１質量％以上０．５質量％以下のシリコンとを含む。さらに、好ましくは、０．００１質量％以上０．０５質量％以下の鉄と、０．００１質量％以上０．０５質量％以下のマンガンとを含む。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
９７質量％以上のアルミニウムと、０．００１質量％以上１質量％以下の銀とを含み、残部が銅と亜鉛とマグネシウムとシリコンと鉄とマンガンと不可避不純物とを含む、印刷回路用アルミニウム合金箔。
【請求項２】
０．０００１質量％以上０．５質量％以下の銅を含む、請求項１に記載の印刷回路用アルミニウム合金箔。
【請求項３】
０．００１質量％以上０．５質量％以下の亜鉛と、０．００１質量％以上１質量％以下のマグネシウムと、０．００１質量％以上０．５質量％以下のシリコンとを含む、請求項１または請求項２に記載の印刷回路用アルミニウム合金箔。
【請求項４】
０．００１質量％以上０．０５質量％以下の鉄と、０．００１質量％以上０．０５質量％以下のマンガンとを含む、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の印刷回路用アルミニウム合金箔。
【請求項５】
厚みが４μｍ以上２００μｍ以下である、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の印刷回路用アルミニウム合金箔。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一般的には印刷回路用アルミニウム合金箔に関し、特定的には、プリント基板回路、セキュリティタグ、ＩＣカード回路、その他各種印刷回路を形成するための材料として使用される印刷回路用アルミニウム合金箔に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、プリント基板回路、セキュリティタグ、ＩＣカード回路、その他各種印刷回路には、通常、厚みが４〜２００μｍ程度の金属箔をエッチングしたものが使用されている。エッチング液としては、化成ソーダ等のアルカリ系溶液、塩化第二鉄、塩化第二銅または塩酸等の酸系溶液が適宜使用されている。金属箔としては、導電性とエッチング精度を確保するために、銅箔、またはＪＩＳ（日本工業規格）呼称１Ｎ３０のアルミニウム箔が一般に使用されている。
【０００３】
しかしながら、銅箔をエッチングすることによって印刷回路を形成すると、エッチング処理に要する時間が相対的に長く、生産効率が悪いという問題がある。また、銅箔のエッチング処理後においては、銅箔の表面に酸化反応が起こりやすく、回路表面の電気抵抗値が不安定になるという問題もある。
【０００４】
一方、アルミニウム箔をエッチングすることによって印刷回路を形成すると、エッチング処理に要する時間が相対的に短く、形成された回路の電気抵抗値は経時変化することがない。また、アルミニウム箔は銅箔よりも軽量である。しかしながら、従来から用いられてきたアルミニウム箔をエッチングすることによって印刷回路を形成すると、エッチング精度が十分でない。たとえば、線幅が０．１ｍｍ程度の細線パターンを有する回路を従来のアルミニウム箔からエッチングにより形成すると、エッチング時に回路を形成するアルミニウム配線層の縁面の凹凸量が大きくなる。このため、回路全体の電気抵抗値が不安定になったり、回路が断線しやすくなるという問題がある。
【０００５】
特開昭６１−３７９４２号公報（特許文献１）には、Ｆｅ０．５０〜１．００重量％、Ｓｉ０．０５〜０．９０重量％、Ｃｕ０．０１〜０．０５重量％を含み、残部がＡｌと不可避不純物とからなる組成を有することを特徴とするフレキシブル印刷回路用アルミニウム合金箔が開示されている。
【０００６】
特開２００１−１５２２７０号公報（特許文献２）には、重量比で、Ｆｅ１．０〜１．８％、Ｍｎ０．４〜０．６％を含み、残部がＡｌおよび不可避不純物からなる組成を有することを特徴とする印刷回路用アルミニウム箔が開示されている。
【０００７】
特開平４−２２４６５０号公報（特許文献３）には、Ａｌ９９．８５〜９９．９８％、Ｆｅ０．００４〜０．０５％、Ｓｉ０．００５〜０．０５％、Ｃｕ０．００３〜０．０１％、その他不可避不純物よりなることを特徴とする印刷回路用アルミニウム合金箔が開示されている。
【０００８】
しかし、これらの組成のアルミニウム箔をエッチングすることによって印刷回路を形成しても、エッチング精度の点で要求特性を充分に満足することは困難である。
【特許文献１】特開昭６１−３７９４２号公報
【特許文献２】特開２００１−１５２２７０号公報
【特許文献３】特開平４−２２４６５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、この発明の目的は、印刷回路を形成する際のエッチング処理においてエッチング精度に優れた印刷回路用アルミニウム合金箔を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の課題を解決するために、本発明者は種々検討した結果、アルミニウム合金箔において金属間化合物Ａｌ３Ｆｅ等の晶出物を低減することにより、印刷回路を形成する際のエッチング処理において、回路を構成する配線層の縁面の凹凸量が小さくなること、アルミニウム合金箔に銀（Ａｇ）等を添加することにより、印刷回路を形成する際のエッチング処理において、細線を形成する配線層の上部縁面と下部縁面とにおける幅寸法の差が小さくなることを見出した。これらの知見によって、本発明者は、エッチング精度に優れた印刷回路用アルミニウム合金箔の開発に成功した。
【００１１】
これらの知見によりなされた、この発明に従った印刷回路用アルミニウム合金箔は、９７質量％以上のアルミニウムと、０．００１質量％以上１質量％以下の銀とを含み、残部が銅と亜鉛とマグネシウムとシリコンと鉄とマンガンと不可避不純物とを含む。
【００１２】
好ましくは、この発明の印刷回路用アルミニウム合金箔は、０．０００１質量％以上０．５質量％以下の銅を含む。
【００１３】
また、好ましくは、この発明の印刷回路用アルミニウム合金箔は、０．００１質量％以上０．５質量％以下の亜鉛と、０．００１質量％以上１質量％以下のマグネシウムと、０．００１質量％以上０．５質量％以下のシリコンとを含む。
【００１４】
さらに、好ましくは、この発明の印刷回路用アルミニウム合金箔は、０．００１質量％以上０．０５質量％以下の鉄と、０．００１質量％以上０．０５質量％以下のマンガンとを含む。
【００１５】
この発明の印刷回路用アルミニウム合金箔の厚みは、４μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、この発明の印刷回路用アルミニウム合金箔をエッチングすることによって回路を形成すると、回路を構成する配線層の縁面の凹凸量を小さくすることができ、細線を形成する配線層の上部縁面と下部縁面とにおける幅寸法の差を小さくすることができるので、回路を構成する配線層の幅と間隔とが狭い高密度のパターンで印刷回路を製造することが可能となる。また、この発明の印刷回路用アルミニウム合金箔をエッチングすることによって回路を形成すると、エッチング速度を改善することができるので、生産性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
この発明の一つの実施の形態として印刷回路用アルミニウム合金箔は、０．００１質量％以上１質量％以下の銀を含み、残部がアルミニウムと銅と亜鉛とマグネシウムとシリコンと鉄とマンガンと不可避不純物とを含む。
【００１８】
印刷回路用アルミニウム合金箔に銀（Ａｇ）を含有させる理由は以下のとおりである。銀はアルミニウムへの固溶度が大きく晶出物を形成しないため、アルミニウム合金箔をエッチングすることによって回路を形成すると、回路を構成する配線層の縁面の凹凸量を増加させることがない。また、銀を含有させるとアルミニウム合金箔のエッチング速度が速くなるので、その一つの結果として細線を形成する配線層の上部縁面と下部縁面とにおける幅寸法の差を小さくすることができ、エッチング精度を向上させることができる。銀の含有量が０．００１質量％未満では上述の効果に乏しく、１重量％超えるとその効果が飽和する。さらに好ましい銀の含有量は０．０１質量％以上０．３質量％以下である。
【００１９】
この発明の好ましい一つの実施の形態として印刷回路用アルミニウム合金箔は、０．０００１質量％以上０．５質量％以下の銅を含む。
【００２０】
印刷回路用アルミニウム合金箔に銅（Ｃｕ）を含有させる理由は以下のとおりである。銅は銀と同様にアルミニウムへの固溶度が大きく晶出物を形成しないため、アルミニウム合金箔をエッチングすることによって回路を形成すると、回路を構成する配線層の縁面の凹凸量を増加させることがない。また、銅を含有させるとアルミニウム合金箔のエッチング速度が速くなるので、その一つの結果として細線を形成する配線層の上部縁面と下部縁面とにおける幅寸法の差を小さくすることができ、エッチング精度を向上させることができる。さらに、銅はアルミニウム合金箔の機械的強度を改善することができる。銅の含有量が０．０００１質量％未満では上述の効果に乏しく、０．５質量％超えるとその効果が飽和する。さらに好ましい銅の含有量は０．０１質量％以上０．３重量％以下である。
【００２１】
また、この発明の好ましい一つの実施の形態として印刷回路用アルミニウム合金箔は、０．００１質量％以上０．５質量％以下の亜鉛と、０．００１質量％以上１質量％以下のマグネシウムと、０．００１質量％以上０．５質量％以下のシリコンとを含む。
【００２２】
印刷回路用アルミニウム合金箔に亜鉛（Ｚｎ）を含有させる理由は以下のとおりである。亜鉛はアルミニウム合金箔のエッチング特性に影響をおよぼすことなく、アルミニウム合金箔の圧延性を改善することができる。亜鉛の含有量が０．００１質量％未満では上述の効果に乏しく、０．５質量％超えるとその効果が飽和する。アルミニウム合金箔の好ましいエッチング精度と圧延性を兼ね備えるためには、亜鉛の含有量を０．０１質量％以上０．２質量％以下とするのがさらに好ましい。
【００２３】
印刷回路用アルミニウム合金箔にマグネシウム（Ｍｇ）を含有させる理由は以下のとおりである。マグネシウムはアルミニウム合金箔のエッチング特性に影響をおよぼすことなく、アルミニウム合金箔の機械的強度を改善することができる。マグネシウムの含有量が０．００１質量％未満では上述の効果に乏しく、１質量％超えるとアルミニウム合金箔の機械的強度が高くなりすぎるのでアルミニウム合金箔の圧延性が低下する。アルミニウム合金箔の好ましいエッチング精度と機械的強度を兼ね備えるためには、マグネシウムの含有量を０．０１質量％以上０．２質量％以下とするのがさらに好ましい。
【００２４】
印刷回路用アルミニウム合金箔にシリコン（Ｓｉ）を含有させる理由は以下のとおりである。シリコンは銅と同様にアルミニウムへの固溶度が大きく晶出物を形成しないため、アルミニウム合金箔をエッチングすることによって回路を形成すると、回路を構成する配線層の縁面の凹凸量を増加させることがない。また、固溶強化によってアルミニウム合金箔の機械的強度を向上させることができるので、厚みが薄い箔の圧延を容易にすることができるとともに、アルミニウム合金箔をエッチングすることによって形成される印刷回路の機械的特性を改善することができる。さらに、シリコンを含有させるとアルミニウム合金箔のエッチング速度が速くなる。シリコンの含有量が０．００１質量％未満では上述の効果に乏しく、０．５質量％超えるとその効果が飽和する。アルミニウム合金箔の圧延に必要な好ましい機械的強度と回路を形成するための好ましいエッチング速度とを兼ね備えるためには、シリコンの含有量は０．０１質量％以上０．２質量％以下とするのがさらに好ましい。
【００２５】
さらに、この発明の好ましい一つの実施の形態として印刷回路用アルミニウム合金箔は、０．００１質量％以上０．０５質量％以下の鉄と、０．００１質量％以上０．０５質量％以下のマンガンとを含む。
【００２６】
印刷回路用アルミニウム合金箔に鉄（Ｆｅ）を含有させる理由は以下のとおりである。鉄はアルミニウムへの固溶度が小さいため、アルミニウム合金の鋳造時に金属間化合物Ａｌ３Ｆｅ等が晶出しやすくなる。これらの晶出物は、アルミニウム合金箔のエッチング時に孔食の起点となり、アルミニウム合金箔をエッチングすることによって回路を形成すると回路を構成する配線層の縁面の凹凸量を増加させる原因になる。このため、鉄の含有量は０．０５質量％以下にする必要がある。また、鉄の含有量が０．００１質量％未満であるとアルミニウム合金箔の強度が低下する。アルミニウム合金箔のエッチング精度と強度と圧延性とを兼ね備えるためには、鉄の含有量を０．００１質量％以上０．０２質量％以下とするのがさらに好ましい。
【００２７】
なお、この発明において、鉄の含有量を０．０５質量％以下とする方法としては、アルミニウム合金箔の原材料として、たとえば、高品位の１次電解地金、あるいは、偏析法または三層電解法による高純度アルミニウム地金を適宜使用すればよい。
【００２８】
印刷回路用アルミニウム合金箔にマンガン（Ｍｎ）を含有させる理由は以下のとおりである。鉄と同様にマンガンもアルミニウムへの固溶度が小さいため、アルミニウム合金の鋳造時にＡｌ−Ｆｅ−Ｍｎ系の化合物等が晶出しやすくなる。Ａｌ−Ｆｅ−Ｍｎ系の晶出物は、Ａｌ−Ｆｅ系の晶出物より微細であるが、依然としてエッチング時に孔食の起点となり、アルミニウム合金箔をエッチングすることによって回路を形成すると回路を構成する配線層の縁面の凹凸量を増加させる原因になる。このため、鉄が０．００１質量％以上０．０５質量％以下存在する場合には、マンガンを０．０５質量％以下に限定する必要がある。マンガンの含有量の下限値は特に限定されないが、通常は０．００１質量％程度であるのが好ましい。
【００２９】
なお、本発明のアルミニウム合金箔は、上記の特性や効果に影響を与えない程度の含有量で、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、ニッケル（Ｎｉ）等の遷移元素、クロム（Ｃｒ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ホウ素（Ｂ）、ガリウム（Ｇａ）、ビスマス（Ｂｉ）等の元素を含んでいてもよい。
【００３０】
この発明の一つの実施の形態として印刷回路用アルミニウム合金箔の厚みは、４μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。アルミニウム合金箔の厚みが４μｍ未満であれば、回路形成部材としての機械的強度を維持することができない。また、アルミニウム合金箔の厚みが２００μｍを超えると、アルミニウム合金箔のエッチングが困難になるとともに、重量と材料コストが増大するので好ましくない。さらに好ましくは、アルミニウム合金箔の厚みは６μｍ以上５０μｍ以下である。
【００３１】
アルミニウム合金箔の厚みを上記範囲にするには、通常の方法に従って、鋳造、圧延を行えばよい。また、アルミニウム合金箔に適宜熱処理を施してもよい。
【００３２】
具体的には、上記の組成を有するアルミニウム合金の溶湯を調製し、アルミニウム合金の溶湯を凝固させることにより鋳塊を製造する。得られた鋳塊に４００〜６３０℃程度で１〜２０時間程度の均質化処理を施してもよい。その後、鋳塊に熱間圧延と冷間圧延を施すことによって所望の厚みの箔に圧延する。連続鋳造によって薄板のアルミニウム合金を製造する場合には、連続鋳造後、直接冷間圧延によって所望の厚みの箔を得ることもできる。軟質のアルミニウム合金箔を製造する場合には、アルミニウム合金箔に２５０〜４５０℃程度で１〜３０時間程度の熱処理を施せばよい。
【００３３】
印刷回路を形成するために本発明のアルミニウム合金箔をエッチングする方法は特に限定されないが、一般に以下のようにして行われる。ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）またはＰＩ（ポリイミド）等のプラスチックフィルムをアルミニウム合金箔の一方の表面に積層した後、アルミニウム合金箔の他方の表面上にレジストインキで所望の印刷回路パターンを形成し、レジストインキで被覆されていないアルミニウム合金箔の部分をエッチングにより溶解除去する。その後、必要に応じてレジストインキを剥離する。エッチング条件は特に限定されないが、塩酸を主成分とする溶液中で行うことが好ましい。
【実施例】
【００３４】
以下、この発明の実施例について説明する。
【００３５】
まず、純度９９．９質量％のアルミニウム地金を用いて、表１に示すさまざまな組成（いずれの組成においてもアルミニウムの含有量は９７質量％以上）のアルミニウム合金（実施例１〜１５、比較例１〜７、従来例）の溶湯を調製し、アルミニウム合金の溶湯を凝固させることにより鋳塊を製造した。得られた鋳塊に６００℃で１０時間の均質化処理を施した後、熱間圧延によって６ｍｍの厚みまで圧延した。その後、冷間圧延によって厚みが１００μｍのアルミニウム合金箔を製造した。
【００３６】
ここで、冷間圧延によって得られた厚みが１００μｍの硬質箔引張強度（Ｎ／ｍｍ２）を測定することによって、アルミニウム合金箔の機械的強度を評価した。その結果を表１に示す。
【００３７】
その後、上記のアルミニウム合金箔を３００℃で１０時間焼鈍することにより印刷回路用アルミニウム合金箔を得た。なお、従来例は、ＪＩＳ呼称の１Ｎ３０相当の組成を有する。
【００３８】
得られた印刷回路用アルミニウム合金箔の一方の面に、厚みが５０μｍのＰＥＴフィルムをドライラミネート接着剤で貼り合わせ、他方の面に、塩化ビニル酢酸ビニル共重体系樹脂系のレジストインキで、図１に示す回路パターンを印刷してレジスト層を形成した。その後、レジスト層で被覆されていないアルミニウム合金箔の部分を以下の条件でエッチングしてアルミニウム合金からなる配線層を形成した。
【００３９】
図１は、回路パターンを示す平面図である。図１において、回路パターン１は、渦巻状に配置された一続きの配線層１１から構成される。具体的には、長さ７．５ｃｍ×幅４ｃｍの矩形状の試料面上に、図１に示すように線幅０．５ｍｍ、線間隔０．５ｍｍの配線層１１を形成した。
【００４０】
エッチングの前処理として、３８℃に保持された２質量％のフッ酸溶液に試料を１２秒間浸漬した。エッチング条件としては、２０質量％の塩酸に０．０５モル／リットルの塩化アルミニウムを添加してエッチング溶液を調製し、４５℃に保持されたエッチング溶液に試料を浸漬した。
【００４１】
得られたアルミニウム合金からなる配線層について、以下の特性を評価した。その結果を表１に示す。
【００４２】
（溶解速度）
レジストインキで被覆されていない厚みが１００μｍのアルミニウム合金箔の部分がエッチングにより完全に溶解除去される時間を測定することにより、溶解速度（μｍ／ｍｉｎ）を算出した。
【００４３】
（傾斜角度）
図１に示すアルミニウム合金からなる配線層１１の直線部分が延びる方向に対して垂直な外表面が形成されるように、試料を樹脂に埋め込み、樹脂の外表面を機械研磨して配線層１１の断面を露出させた。走査型電子顕微鏡により配線層１１の断面部分を観察し、傾斜角度（°）を測定した。
【００４４】
図２は、アルミニウム合金からなる配線層の一部断面を模式的に示す部分断面図である。図２において、ＰＥＴフィルム２の表面上にアルミニウム合金からなる配線層１１が形成され、配線層１１の表面上にレジスト層３が形成されている。図２に示すように配線層１１の傾斜角度αを測定した。
【００４５】
（縁面の凹凸度）
走査型電子顕微鏡により配線層１１の断面を観察し、配線層１１の縁面の凹凸度（μｍ）を走査型電子顕微鏡（日本電子株式会社製  ＥＰＭＡ−８８００Ｒ）に付属の画像３Ｄ処理ソフト（西華産業株式会社製  アナリシス）によって評価した。
【００４６】
【表１】
2008024992.tif 000002
【００４７】
表１から、本発明の実施例１〜１５では、傾斜角度が８５°以上で、かつ、凹凸度が４μｍ未満である配線層１１を形成することができ、比較例１〜７、従来例に比べて、回路を構成する配線層の縁面の凹凸量を小さくすることができ、かつ、細線を形成する配線層の上部縁面と下部縁面とにおける幅寸法の差を小さくすることができることがわかる。
【００４８】
今回開示された実施の形態や実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は以上の実施の形態や実施例ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正や変形を含むものであることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】回路パターンを示す平面図である。
【図２】アルミニウム合金からなる配線層の一部断面を模式的に示す部分断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１：回路パターン、１１：配線層。
【図１】
2008024992.tif 000003
【図２】
2008024992.tif 000004