(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
−ＯＨ基の存在割合によって青色度が変化する色素吸着剤を銅板表面に塗布し、その青色度によってＵＶ硬化型レジストインクの密着性を評価することを特徴とする銅板に対するＵＶ硬化型レジストインクの密着性評価方法。
【請求項２】
メチレンブルー５質量％水溶液からなる色素吸着剤を銅板表面に塗布し、その青色度の色相をＲＧＢ、１０進数（０〜２５５）で表示した場合、Ｂ値が５１以上に変色した部分の面積率が９０％以上であることを特徴とするＵＶ硬化型レジストインク塗布用銅板。
【請求項３】
請求項２記載の銅板とセラミック基板とからなることを特徴とする回路基板製造用接合体。
【請求項４】
セラミック基板と無酸素銅板とを、ろう材を用いて又は用いないで、１０-2Ｐａ以下の高真空中、温度７００℃以上で熱処理して両者を接合した後、冷却する際に、温度５５０〜６５０℃の間を真空度１０-2〜１０-3Ｐａ下で３〜６時間保持することを特徴とする請求項３記載の接合体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＵＶ硬化型レジストインク密着性評価方法、ＵＶ硬化型レジストインクが塗布される銅板及びその用途に関する。詳しくは、セラミック基板に銅回路を形成させてなる回路基板を作製するのに有用な銅板とセラミック基板からなる接合体に関するものであって、該銅板をエッチングして銅回路を形成させる際、銅板に対するＵＶ硬化型レジストインクの密着性を評価する方法と、上記接合体の製造方法を含んでいる。
【０００２】
【従来の技術】
従来、銅板は、電子材料分野において様々な態様で使用されており、その１つにセラミック基板に銅回路を形成させてなるパワーモジュール用回路基板がある。この作製方法にも種々あるが、中でもセラミック基板と銅板の接合体をあらかじめ製造しておき、銅板面にレジストインク（例えばＵＶ硬化型レジストインク）を回路パターン状に塗布してからエッチングして不要銅板を除去し銅回路を形成させる方法が、生産性が高い方法として重宝されている。
【０００３】
回路パターンがますます精細化されている今日、その寸歩精度を高度に実現させなければならないが、その可否要因の１つに、銅板に対するレジストインクの密着性がある。密着性が不十分であると、次工程で部分的に剥離することとなり、逆に強すぎると、レジストインクの剥離に支障を来す恐れがある。すなわち、回路基板形成用接合体においては、その銅板に対するレジストインクの密着性には適正値がある。
【０００４】
しかしながら、従来、銅板表面の最適状態を定量的に評価する方法はなく、品質管理の行き届いた銅板を選定し、経験的な目視による外観検査を行ってから用いられている。この場合の問題点は、目視では判断できない微妙な酸化皮膜の存在を見逃してしまうことであり、それが原因して銅板に対するレジストインクの密着性が悪くなり、寸法精度が高度でしかも精細化された回路パターンを形成させることができないことがあった。したがって、レジストインクを塗布する前に、銅板との密着性を正当に評価できる銅板の評価方法があれば、この問題を解消することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記に鑑み、銅板に対するレジストインクの密着性の評価方法、レジストインクが塗布される銅板及び回路基板作製用接合体を提供することである。本発明の目的は、−ＯＨ基の存在割合によって青色度が変化する色素吸着剤を銅板表面に塗布し、その青色度とＵＶ硬化型レジストインクの密着性とをあらかじめ関連づけておくことによって達成することができる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、−ＯＨ基の存在割合によって青色度が変化する色素吸着剤を銅板表面に塗布し、その青色度によってレジストインクの密着性を評価することを特徴とする銅板に対するレジストインクの密着性評価方法である。また、メチレンブルー５質量％水溶液からなる色素吸着剤を銅板表面に塗布し、その青色度の色相をＲＧＢ、１０進数（０〜２５５）で表示した場合、Ｂ値が５１以上に変色した部分の面積率が９０％以上であることを特徴とするＵＶ硬化型レジストインク塗布用銅板である。また、本発明は、上記本発明の銅板とセラミック基板とからなることを特徴とする回路基板製造用接合体である。さらに、本発明は、セラミック基板と無酸素銅板とを、ろう材を用いて又は用いないで、１０-2Ｐａ以下の高真空中、温度７００℃以上で熱処理して両者を接合した後、冷却する際に、温度５５０〜６５０℃の間を真空度１０-2〜１０-3Ｐａ下で３〜６時間保持することを特徴とする上記接合体の製造方法である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、更に詳しく本発明を説明する。
【０００８】
回路基板に用いられる銅板は、純銅であることが理想であるが、多くの場合、表面に酸素がＣｕ2Ｏの形で存在しており、わずかな水分によってＣｕ（ＯＨ）2となる。このような銅板は、一般的な用途ではあまり問題となることはないが、例えばレジストインクを塗布する用途では、その密着性に敏感に影響を与え、Ｃｕ2ＯよりもＣｕ（ＯＨ）2の方が好まれることもある。とくに、レジストインクがＵＶ硬化型である場合、それと銅板表面とが化学的結合をする原理、「レジストインク中の−ＣＯＯＨ基又は−ＯＨ基」−水素結合−「銅板表面の−ＯＨ基」、を考慮すると、銅板表面がＣｕ（ＯＨ）2である方が望ましい。
【０００９】
本発明は、ＵＶ硬化型レジストインクが塗布される銅板の評価方法であり、銅板表面の−ＯＨ基の存在割合に応じて青色度が変化する色素吸着剤を銅板に塗布し、その青色度に応じてＵＶ硬化型レジストインクと銅板の密着性を容易に識別する方法である。したがって、本発明においては、予備試験を行って青色度と密着性との関連をあらかじめ調べておかなければならない。
【００１０】
色素吸着剤の塗布方法は、ＵＶ硬化型レジストインクの塗布方法と同じにすることが好ましく、例えばスクリーン印刷で行われる。塗布厚みは１０〜２０μｍが好ましい。密着性の評価は、ＪＩＳ  Ｋ  ５４００「８．４の鉛筆引っかき値」による絶対評価法によることもできるが、より現実的な評価を行うため、予備試験を行って青色度と密着性との関連をあらかじめ調べておき、それとを対比させる方法が好ましい。具体的には、顕微鏡観察によって把握された銅回路パターン端部における不良の度合と、銅板に対するＵＶ硬化型エッチングレジストの密着度との関連を測定すると共に、この密着度を示す銅板の青色度を測定しておくと、銅板の青色度を測定するだけで、銅板に対するＵＶ硬化型エッチングレジストの密着度、すなわちその銅板を用いて形成される銅回路パターンの不良の程度を簡便的に予知することができる。この関連の正確性は、予備試験数を多くするほど高まる。
【００１１】
本発明で使用される色素吸着剤は、標準指示薬として知られているメチルオレンジ、メチレンブルー等であるが、メチレンブルーはＣｕ（ＯＨ）2が存在する場合のみ青色を呈し、それ以外の場合は無色透明であるので正確な評価を行い易い。メチレンブルーは５質量％水溶液で使用するとより色別が容易となり、評価の正確性が向上する。
【００１２】
また、本発明で使用されるＵＶ硬化型レジストインクは、アクリル系オリゴマー３０〜４０質量％、アクリル系モノマー１０〜２０質量％、無機顔料４０〜５０質量％、その他の常法の重合開始剤等の添加剤が含まれているものであり、特別なものである必要はなく、市販品で十分である。
【００１３】
本発明の銅板は、ＵＶ硬化型レジストインクが塗布されるものであり、色素吸着剤（メチレンブルー５質量％水溶液）が塗布される前は、１０進数（０〜２５５）ＲＧＢによる色相において、Ｒ値が１５０〜２５５、Ｇ値が５０〜１６０、Ｂ値が０であるが、色素吸着剤を塗布すると、Ｂ値が５１以上に変色した部分の面積率が９０％以上となるものである。このような特性を有する銅板は、ＵＶ硬化型レジストインクとの密着性が適度なものとなり、高度な寸歩精度で精細化された銅回路パターンを形成させるのに相応しい密着性を示すものである。上記青色度を示す銅板の中にあっても、酸素量が５０ｐｐｍ以下、特に３０ｐｐｍ以下の無酸素銅板が好ましい。
【００１４】
本発明の銅板は、無酸素銅板を入手し、１０-2Ｐａ以下の高真空中、温度７５０〜８８０℃に３０分〜２時間保持した後、冷却時における５５０〜６５０℃の温度域を真空度１０-2〜１０-3Ｐａ中、３〜６時間保持することによって製造することができる。冷却時の真空度が高い（１０-3Ｐａよりも小さい値）とＣｕ2Ｏが表面に多く生成し、真空度が低いと銅板表面の酸化がさらに進み、ＣｕＯ等が多く存在するようになり、ＵＶ硬化型レジストインクとの密着性が適度でなくなる。
【００１５】
なお、上記評価試験で用いられた銅板を実用に供する場合は、上記製造方法で再処理することが好ましいが、乾燥した柔らかい布で拭く程度でも十分に使用可能である。通常は、複数枚の銅板を上記に従って一括処理し、その全数の青色度を測定しなくても適宜数の銅板を用いて青色度を測定し、その値をそのロットの青色度とみなすことができる。
【００１６】
本発明の接合体は、上記青色度を示す銅板とセラミック基板からなるものである。本発明の接合体は、本発明の上記銅板とセラミック基板とを接合することによって製造することもできるが、その後に様々な影響を受けて銅板の特性が本発明の範囲を逸脱する恐れがあるので、以下の製造方法によることが望ましい。
【００１７】
すなわち、セラミック基板と無酸素銅板とを、ろう材を用いて又は用いないで、１０-2Ｐａ以下の高真空中、温度７００℃以上で熱処理して両者を接合した後、冷却する際に、温度５５０〜６５０℃の間を真空度１０-2〜１０-3Ｐａ下で３〜６時間保持することである。
【００１８】
ここで、熱処理の雰囲気が１０-2Ｐａよりも低真空であると銅板表面が酸化してＣｕ2Ｏとなり、温度が７００℃未満であると銅板が十分に清浄化されずに表面酸素がＣｕ2Ｏの形態で多く残留し、いずれの場合もＵＶ硬化型レジストインクとの密着性が適度でなくなる。さらに、熱処理後の冷却の際に、温度５５０〜６５０℃の間を真空度１０-2〜１０-3Ｐａ下で３〜６時間保持しないと、銅板表面にＣｕ（ＯＨ）2が十分に生成されず、これまたＵＶ硬化型レジストインクとの密着性が適度でなくなる。
【００１９】
ろう材としては、金属成分として、銀７５〜８９質量％、銅０〜２３質量％、錫１〜５質量％、チタン、ジルコニウム及びハフニウムから選ばれた少なくとも１種の活性金属成分１〜６質量％を含んでなるものが好ましい。これらの金属成分は、それら単体又は合金の箔や粉末をそのまま用いることができるが、好ましくはペーストにして用いることである。調合の一例を示せば、金属成分１００質量部あたり、ＰＩＢＭＡ等の媒体４〜１０質量部である。ペーストの塗布量は、乾燥基準で９〜１０ｍｇ／ｍ2 が好ましい。
【００２０】
本発明で用いられるセラミック基板としては、窒化アルミニウム又は窒化珪素を主体とするものが挙げられる。窒化アルミニウム基板は、強度、熱伝導率、純度がそれぞれ４００ＭＰａ以上、１５０Ｗ／ｍＫ以上、９３質量％以上であることが好ましく、また窒化珪素基板は、６００ＭＰａ以上、５０Ｗ／ｍＫ以上、９３質量％以上であることが好ましい。これらのセラミック基板には、市販品があるのでそれを用いることができる。
【００２１】
本発明の接合体から回路基板にするには、銅板上にＵＶ硬化型レジストインクをスクリーン印刷で塗布後、塩化第２銅溶液を用いてエッチング処理を行って銅板不要部分を溶解除去し、更にエッチングレジストを５％程度の苛性ソーダ溶液で剥離する。ついで、このエッチング処理後の接合体には、銅回路パターン間に残留不要ろう材や活性金属成分とセラミック基板成分との反応物があるので、それを温度４０〜６０℃、１０％程度のフッ化アンモニウム溶液に１０〜２０分間浸漬し除去する。以上の処理によって回路基板が作製される。
【００２２】
【実施例】
以下、実施例をあげて更に具体的に本発明を説明する。
【００２３】
実施例１〜４  比較例１〜１２
銅板（６０ｍｍ×３６ｍｍ×０．３ｍｍ）を表１に示す加熱条件と冷却条件で種々熱処理し、炉内が６０℃以下になったことを確認してから炉から取り出し、メチレンブルー５質量％水溶液の１０ｃｍ3をスクリーン印刷法によって塗布し、色相のＢ値が５１以上に変色した部分を占める変色面積率を測定した。さらに、銅板面にＵＶ硬化型レジストインク（互応化学社製商品名「ＰＬＡＳ  ＦＩＮＥ」）をスクリーン印刷で塗布してから、ＵＶランプを照射させてレジスト膜を硬化させた後、ＪＩＳ  Ｋ  ５４００「８．４の鉛筆引っかき値」により、レジスト膜の密着性を評価した。それらの結果を表１に示す。また、５％ＮａＯＨ水溶液により、レジスト膜を溶解させ剥離したが、いずれもレジスト残りなく容易に剥離することができた。
【００２４】
実施例５〜８  比較例１３〜１９
質量基準で、窒化アルミニウム粉末９６部、焼結助剤（イットリア）４部、表面処理剤（オレイン酸）２部を振動ミルで予備混合した後、有機結合材（エチルセルロース）８部、可塑剤（グリセリントリオレート）３部及び水１２部を配合しミキサーで混合し押出成型した。それを１２０℃×５分間乾燥してから、４８０℃で１０時間空気中で脱脂を行い、１８６０℃×２時間の焼成を行った。得られた窒化アルミニウム焼結体を６０ｍｍ×３６ｍｍ×０．６５ｍｍのサイズに加工し、表面をホーニング処理して窒化アルミニウム基板とした。
【００２５】
銀粉末９０部、銅粉末１０部、ジルコニウム粉末３部、チタン粉末３部及びテルピネオール１５部と有機結合剤（ポリイソブチルメタアクリレートのトルエン溶液）を固形分で全体に対し５％加えてよく混練し、ろう材ペーストを調製した。このろう材ペーストを上記窒化アルミニウム基板の両面にスクリーン印刷によって全面に塗布した。その際の塗布量（乾燥後）を９ｍｇ／ｃｍ2 とした。
【００２６】
ろう材ペーストの塗布された窒化アルミニウム基板の片面に銅板（６０ｍｍ×３６ｍｍ×０．３ｍｍ）を、また反対面には６０ｍｍ×３６ｍｍ×０．１５ｍｍの銅板（６０ｍｍ×３６ｍｍ×０．１５ｍｍ）をそれぞれ接触配置して積層体とした。これの２０個を横方向に配列し、両端部をカーボン製支持部材で支え、積層体の端部とカーボン製支持部材との間に板バネ材を配置し、表１に接合条件と冷却条件で接合体を製造し、接合体銅板のメチレンブルー変色面積率を上記と同様にして測定した。
【００２７】
上記で得られた接合体の銅板面にＵＶ硬化型レジストインク（互応化学社製商品名「ＰＬＡＳ  ＦＩＮＥ」）をスクリーン印刷で塗布後、ＵＶランプを照射してレジスト膜を硬化させ、塩化第２銅溶液を用いてエッチング処理を行って銅板不要部分を溶解除去し、更にレジストを５％苛性ソーダ溶液で剥離した。このエッチング処理後の接合体には、銅回路パターン間に残留不要ろう材や活性金属成分と窒化アルミニウム基板成分との反応物があるので、温度６０℃、１０％フッ化アンモニウム溶液に１０分間浸漬してそれを除去し回路基板を製造した。
【００２８】
この回路基板の銅回路パターンの端部を顕微鏡によって観察し、レジストインクの密着不良による銅回路パターンの過度の不良個所を数え、各条件毎に集計した。それらの結果を表１に示す。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
表１から、本発明の青色度を示す銅板は、ＵＶ硬化型レジストインクとの密着性が適度であることが分かる。また、本発明の銅板を用いて形成された銅回路パターンは過度の不良が少なく、酸素量が少ない銅板を用いたものほど顕著であることが分かった。これらのことから、本発明の青色度を示す銅板を用いて形成された銅回路パターンには過度の不良が少なくなるであろうことが予知できる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、これまで事前評価が困難であった、銅板に対するＵＶ硬化型レジストインクの密着性の評価方法が提供される。また、ＵＶ硬化型レジストインクとの密着性が適度である銅板及び回路基板作製用接合体が提供される。