(57)【要約】【課題】プリント配線技術を応用して平面コイルを作製する際の電気めっき浴に関するものであり、低電流密度で電気めっきをしても、コイルの高占積率化に必要な異方性成長を示す電気めっき浴を提供する。【解決手段】めっき液に液体粘性率調整剤を添加し、めっき液中でのＣｕの拡散定数Ｄを小さくすることによって限界電流を下げているので、低電流密度で電気めっきをしても異方性成長するという効果を有し、プリント配線技術を応用して高占積率の平面コイルを作製する際の電気めっき浴に有用である。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
めっき液に液体粘性率調整剤を添加した電気めっき浴。
【請求項２】
液体粘性率が１．１ｍＰａｓ〜１．６ｍＰａｓの範囲にある請求項１に記載の電気めっき浴。
【請求項３】
めっき液が硫酸銅めっき液、ピロリン酸銅めっき液、ホウフッ化銅めっき液、シアン化銅めっき液のいずれかひとつから選ばれる請求項１に記載の電気めっき浴。
【請求項４】
液体粘性率調整剤がエチレングリコール、グリセリン、ポリエチレングリコールのいずれかひとつから選ばれる請求項１に記載の電気めっき浴。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高占積率の平面コイルを作製する際に用いる、異方性成長を目的とした電気めっき浴に関するものである。
【０００２】
尚、異方性成長とは、めっき導体層が横方向よりも高さ方向に速く成長することである。
【背景技術】
【０００３】
従来、平面コイルを作製するために、プリント配線技術を応用した製造方法が提案されている。
【０００４】
その代表的な技術に、サブトラ法と電気めっきを組合せた方法がよく知られている。
【０００５】
この方法は、絶縁基板上に予め形成した下地導体層の表面にコイルパターンのレジストを形成した後、レジスト形成部以外の下地導体層をエッチングによって除去し、さらに、レジストを除去した後、残ったコイル状の下地導体層を核にし、通常の硫酸銅めっき液を用いて電気めっきを行うことにより、下地導体層をめっき導体にて補強し、コイル導体線条を作製する。
【０００６】
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開平７−１４２２５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このサブトラ法と電気めっきを組み合わせた方法は、高占積率の平面コイルを作製する為の有力な方法ではあるが、通常の硫酸銅めっき液を用いた電気めっきでは、下地導体層を核としてめっき導体層が等方的に成長し、コイル導体線条の断面形状は半円状になる。つまり、上述した方法ではアスペクト比の向上には限界があり、また、断面形状が半円状であるため上部にデッドスペースが生じ、占積率の向上という点では不十分なものであった。
【０００８】
従って、下地導体層の上にめっき導体層を形成して高占積率の平面コイルを作製するためには、めっき導体層が横方向よりも高さ方向に速く成長しかつコイル導体線条の断面形状が矩形に近い形になるような異方性成長のめっき技術が必要とされている。
【０００９】
めっき導体層を異方性成長させるには、限界電流に近い条件で電気めっきをすれば有効であるということが、これまでの研究により明らかになっている。
【００１０】
ここで、限界電流について、図５を参照して説明する。図５は、下地導体層の近傍のＣｕイオンの濃度分布を示す図である。
【００１１】
ファラデーの法則より、下地導体層にめっきされるＣｕの量Ｍ1は次の（１）式で求められる。ただし、電流効率を１００％とする。
【００１２】
Ｍ1＝Ｉ／ｎＦ                    （１）
Ｉ；電流密度
ｎ；Ｃｕの原子価
Ｆ；ファラデー定数
下地導体層の表面では、式（１）で求められた量のＣｕイオンが消耗するので、図５のような濃度勾配が生じる。
【００１３】
このような濃度勾配が生じると、Ｃｕイオンは溶液内部から下地導体層の表面へ拡散によって移動することになる。
【００１４】
この移動量Ｍ2は次のフィックの（２）式で計算できる。
【００１５】
Ｍ2＝Ｄ（Ｃ0−Ｃ）／ｄ            （２）
Ｄ；Ｃｕイオンの拡散定数
Ｃ0；溶液内部のＣｕイオン濃度
Ｃ；電極表面のＣｕイオン濃度
ｄ；拡散層の厚さ
定常状態では、Ｍ1とＭ2は等しくなり、式（１）と式（２）から次の（３）式が得られる。
【００１６】
Ｃ＝Ｃ0−Ｉｄ／ｎＦＤ            （３）
式（３）で、電流密度を高くすると、下地導体層のＣｕイオン濃度が低くなり、ついには０になる。
【００１７】
これ以上の電流密度では下地導体層の表面に析出すべきＣｕイオンが無くなるので、電流効率が低下し、めっき不良が発生する。
【００１８】
このＣｕイオン濃度が０になる電流を限界電流と呼んでいる。
【００１９】
この様に、限界電流に近づけるには、印加する電流密度を高くすることが効果的である。
【００２０】
しかし、電流密度を高くすると給電部に近い部分と離れた部分のめっき膜厚にバラツキが生じてしまう。
【００２１】
他方、式（３）からもわかるように、電流密度を高くする以外にも、低い電流密度を限界電流に近づける方法として、溶液内部のＣｕイオン濃度Ｃ0を低く、めっき浴中のＣｕイオンの拡散定数Ｄを小さく、あるいは、拡散層の厚さｄを大きくするという方法が考えられる。
【００２２】
具体的なめっき条件に置き換えると、めっき浴の硫酸銅濃度を低く、めっき浴温度を低く、あるいはめっき浴の攪拌を緩やかにすることである。
【００２３】
しかし、これらの施策によって低い電流密度で限界電流に近づけようとしても、通常のめっき液を用いた場合、限界電流に近づけることは困難で、異方性成長に対する効果が小さい。
【００２４】
従って、従来のめっき液では、アスペクト比が大きくかつ断面形状が矩形に近い形をしたコイル導体線条とすることは難しい。
【００２５】
そこで、本発明は、高占積率の平面コイルを作製するために必要な、めっき導体層が横方向よりも高さ方向に速く成長する異方性成長の電気めっき浴を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
上記目的を達成するために、本発明は以下のようにしている。
【００２７】
本発明の請求項１に記載の発明は、めっき液に液体粘性率調整剤を添加した電気めっき浴であって、これにより、電気めっき浴中のＣｕイオンの拡散定数Ｄすなわち限界電流をコントロールすることができ、所望の電流密度で異方性成長させることができるという作用効果がある。
【００２８】
本発明の請求項２に記載の発明は、電気めっき浴の液体粘性率が１．０ｍＰａｓ〜１．６ｍＰａｓの範囲にあって、限界電流を通常のめっき液よりも小さくすることができる。
【００２９】
その結果、給電部からの距離に関係なく均一なめっき膜が形成できる低電流密度で電気めっきを行っても、異方性成長させることができるという作用効果がある。
【００３０】
本発明の請求項３に記載の発明は、硫酸銅めっき液、ピロリン酸銅めっき液、ホウフッ化銅めっき液、シアン化銅めっき液のいずれかひとつから選んでいるため、導電性に優れたＣｕの導体線条が得られるという作用効果がある。
【００３１】
本発明の請求項４に記載の発明は、特に、液体粘性率調整剤がエチレングリコール、グリセリン、ポリエチレングリコールのいずれかひとつから選ばれており、これにより、電気めっき浴の液体粘性率の調整が容易で、広い範囲で液体粘性率の調整が出来るという作用効果がある。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の電気めっき浴は、めっき液に液体粘性率調整剤を添加して電気めっき浴の液体粘性率を調整しているので、電気めっき浴中のＣｕイオンの拡散定数Ｄすなわち限界電流をコントロールすることができ、所望の電流密度で異方性成長させることができる。
【００３３】
特に、限界電流を通常のめっき液よりも小さくすることができるので、給電部からの距離に関係なく均一なめっき膜が形成できる低電流密度で電気めっきを行っても、異方性成長させることが出来るという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
（実施の形態）
めっき液としては硫酸銅めっき、ピロリン酸銅めっき、ホウフッ化銅、シアン化銅の４種類、液体粘性率調整剤としてはエチレングリコール、グリセリン、ポリエチレングリコールの３種類があり、これらの組合せにより、１２通りの電気めっき浴が調合できるが、本実施の形態では、硫酸銅とエチレングリコールの組合せを代表例とした。
【００３５】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００３６】
本発明の実施の形態では、まず、サブトラ法といわれるプリント配線技術を用いて、厚さ１０μｍの絶縁基板１の両面に、ライン幅２０μｍ、高さ１０μｍ、ラインスペース幅８０μｍのＣｕのコイルパターン２を渦巻き状に形成した。
【００３７】
この、コイルパターン２上に、主成分が硫酸銅、硫酸、エチレングリコールである電気めっき浴を３０℃に保持し、電流密度が２〜６Ａ／ｄｍ2のめっき条件で３０μｍのめっき導体層３を形成し、コイル導体線条４を形成した。
【００３８】
この電気めっき浴の組成および液体粘性率を（表１）に、また、この電気めっき浴の液体粘性率と限界電流の関係を図１に示す。
【００３９】
【表１】
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【００４０】
ここで、エチレングリコール濃度が０％の比較例１は従来の電気めっき浴条件である。以上の様にして作製したコイル導体線条の代表例として、比較例１の電気めっき浴を用い、電流密度２Ａ／ｄｍ2のめっき条件で形成したコイル導体線条の断面を図２に、実施例５の電気めっき浴を用い、電流密度２Ａ／ｄｍ2のめっき条件で形成したコイル導体線条の断面を図３に示す。
【００４１】
また、めっきによって成長しためっき導体層の異方性成長の度合いを断面から算出し、各電流密度（２〜６Ａ／ｄｍ2）での、液体粘性率と異方性成長の度合いの関係を図４に示した。
【００４２】
ここで、図２を使って異方性成長の度合いについて説明する。異方性成長の度合いとは、めっき導体層の縦方向と横方向の成長速度の違いを表し、電気めっきによって縦方向に成長した膜厚Ｈを横方向に成長した膜厚Ｗで割った値で示す。
【００４３】
この値が大きいほど異方性成長しているということで、占積率の高い平面コイルを作製するのに有利である。
【００４４】
図１〜４からも明らかなように、液体粘性率と限界電流および異方性成長の度合いには密接な関係があり、液体粘性率が大きくなるに従って限界電流の値は小さくなり、その結果、低電流密度のめっき条件でも、異方性成長の度合いが大きくなる。
【００４５】
言い換えれば、異方性成長の度合いが最大となる電流密度と液体粘性率の組合せが存在し、電気めっき浴の液体粘性率によって、印加する電流密度が決まる。
【００４６】
この電気めっき浴によって、アスペクト比が高くかつ断面形状が矩形に近い形をしたコイル導体線条を作製することが可能になり、占積率の高い平面コイルを得ることができる。
【００４７】
なお、本実施の形態では、コイル状の下地導体層の形成をサブトラ法といわれる方法で行ったが、下地導体としての機能を付与できるならば、この方法に限定されるものではない。
【００４８】
また、本実施の形態では、硫酸銅めっき液とエチレングリコールを組合せた電気めっき液を代表例として説明してきたが、この組合せに限定されるものではなく、液体粘性率の範囲が１．１〜１．６ｍＰａｓに入るものであれば、硫酸銅めっき液の代わりにピロリン酸銅めっき、ホウフッ化銅、シアン化銅のうちいずれかひとつを、エチレングリコールの代わりにグリセリン、ポリエチレングリコールのうちいずれかひとつを用いても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明にかかる電気めっき浴は、低電流密度で電気めっきを行っても異方性成長するという効果を有し、プリント配線技術を応用して高占積率の平面コイルを作製する際の電気めっき浴に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施の形態の液体粘性率と限界電流の関係を示す特性図
【図２】比較例１のめっき液条件で作製した平面コイルの拡大断面図
【図３】本実施例５のめっき液条件で作製した平面コイルの拡大断面図
【図４】液体粘性率と異方性成長の度合いの関係を示す特性図
【図５】下地導体近傍のＣｕイオンの濃度分布を示す説明図
【符号の説明】
【００５１】
１  絶縁基板
２  下地導体層
３  めっき導体層
４  コイル導体線条
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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