專利名稱：用于印刷線路板的銅箔的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制造印刷線路板的銅箔和銅覆疊層件，特別涉及用于制造在與基層材料(基底)例如玻璃-環(huán)氧樹(shù)脂基底、聚酯樹(shù)脂基底、聚酰亞胺樹(shù)脂基底或芳族聚酰胺基底的粘結(jié)性(或在基底與銅箔之間的剝落強(qiáng)度)、抗?jié)裥?、耐化學(xué)性以及耐熱性方面極好的印刷線路板的銅箔，和由銅箔和基底組成的銅覆疊層件。
當(dāng)使用銅箔制造印刷線路板的時(shí)候，該銅箔通常與基底例如玻璃-環(huán)氧樹(shù)脂基底、聚酯樹(shù)脂基底、聚酰亞胺樹(shù)脂基底或芳族聚酰胺基底粘附并疊層，同時(shí)加熱和加壓形成銅覆疊層件，然后通過(guò)光成像方法使用抗蝕劑將蝕刻保護(hù)層涂到箔表面，并用蝕刻劑通過(guò)蝕刻法形成所要求的線路圖案。
在質(zhì)量和特性性質(zhì)方面，用于印刷線路板的銅箔應(yīng)該滿足這樣的要求例如與基底的高粘結(jié)性(或在基底和銅箔之間的高剝落強(qiáng)度)，以及高抗?jié)裥?、耐化學(xué)性和耐熱性。這是因?yàn)殂~箔必須經(jīng)得起在制造工藝中，例如在形成蝕刻保護(hù)層的過(guò)程中和在封裝這樣的電路零件的過(guò)程中所暴露于或遇到的水分、化學(xué)藥品和熱的影響。
例如，在日本未審查專利公開(kāi)號(hào)平2-238696、平4-284690、平5-167243、平5-235542和平7-188969中公開(kāi)了使印刷線路板使用的銅箔有上述特性的方法，該方法包括例如通過(guò)濕法例如化學(xué)鍍或電鍍?cè)谟糜谟∷⒕€路板的銅箔表面上形成金屬或合金層例如錫、鉻、銅、鐵、鈷、鋅和鎳層的步驟。
正如上述已經(jīng)討論的那樣，當(dāng)在用于制造印刷線路板的銅箔表面上形成金屬或合金層的時(shí)候，濕法例如化學(xué)鍍或電鍍技術(shù)不能夠形成均勻的電沉積，因此難以控制所得到的涂層或鍍膜的厚度。更準(zhǔn)確地說(shuō)，在厚度不超過(guò)500nm的十分薄的金屬或合金層上形成很多針眼，并且下面的銅有時(shí)部分地暴露出來(lái)，或者該涂層可能包含雜質(zhì)。這樣，在與基底的粘結(jié)性(或者在基底和銅箔之間的剝落強(qiáng)度)、抗?jié)裥?、耐化學(xué)性和耐熱性方面，所得到的印刷線路板并不總是足夠的。而且，在樹(shù)脂與暴露的銅箔粘附的部分，該基層材料例如樹(shù)脂有時(shí)會(huì)變質(zhì)。在某種程度上通過(guò)增加金屬或者合金層的厚度可以消除這些問(wèn)題，但是會(huì)出現(xiàn)另一個(gè)問(wèn)題如生產(chǎn)率。更準(zhǔn)確地說(shuō)，形成這樣厚度的層需要花費(fèi)更長(zhǎng)時(shí)間，因此導(dǎo)致增加蝕刻該涂層所需要的時(shí)間。另外，當(dāng)通過(guò)濕法形成金屬鉻涂層的時(shí)候，會(huì)出現(xiàn)與例如Cr6+、Cr3+和煙霧有關(guān)的環(huán)境污染的問(wèn)題。
于是，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供用于制造印刷線路板的銅箔，通過(guò)在銅箔表面上形成薄的鉻層，該鉻層有均勻的厚度并且沒(méi)有任何針眼(或者沒(méi)有任何小孔)和任何部分暴露的鍍銅，這樣使該銅箔在與基底例如玻璃-環(huán)氧樹(shù)脂基底、聚酯樹(shù)脂基底、聚酰亞胺樹(shù)脂基底或者芳族聚酰胺樹(shù)脂基底的粘結(jié)性(或者在基底和銅箔之間的剝落強(qiáng)度)、抗?jié)裥浴⒛突瘜W(xué)性和耐熱性方面得到改善。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供由銅箔和基底組成的銅覆疊層件。
本發(fā)明的發(fā)明者廣泛地研究了在印刷線路板的銅箔表面上形成金屬鉻涂層的方法，以及所得到的銅箔的質(zhì)量和特性，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通過(guò)根據(jù)汽相淀積技術(shù)在制造印刷線路板的銅箔表面上形成金屬鉻涂層可以完成本發(fā)明的上述目的，并且已經(jīng)完成了本發(fā)明。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種用于制造印刷線路板的銅箔，該銅箔包括通過(guò)汽相淀積在該箔的一面或者兩面形成的金屬鉻涂層，例如通過(guò)濺射方法汽相沉積的金屬鉻涂層。
根據(jù)本發(fā)明，在用于制造印刷線路板的銅箔中，該金屬鉻涂層優(yōu)選具有5到500nm范圍內(nèi)的均勻厚度，并且沒(méi)有任何小孔。該金屬鉻涂層更優(yōu)選具有5到50nm的均勻厚度，并且沒(méi)有任何小孔而且透明。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，也提供一種用于制造印刷線路板的銅箔，該銅箔帶有一個(gè)載體。該銅箔的特征在于該銅箔的一面通過(guò)防占涂層載于該載體上，以及在另外一面上含有通過(guò)汽相淀積形成的金屬鉻涂層，例如，通過(guò)濺射方法汽相沉積的金屬鉻涂層。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，也提供一種由該銅箔和基底組成的銅覆疊層材料。
下面將更詳細(xì)地描述本發(fā)明的用于印刷線路板的銅箔和銅覆疊層材料。
本發(fā)明可用于制造印刷線路板的銅箔可以是現(xiàn)有的用于印刷線路板的任何一種銅箔，并且包括例如電解銅箔或者軋制銅箔。而且，該銅箔的厚度沒(méi)有任何特殊范圍的限制，只要這不會(huì)對(duì)所得印刷線路板的所希望的質(zhì)量和特性有不利的影響。例如，它的厚度范圍約為0.5到100μm。
在本發(fā)明中，根據(jù)由銅箔形成的印刷線路板的形狀(單層、多層等等)和在儲(chǔ)藏期間它的防銹性質(zhì)，可以將該金屬鉻涂層涂到銅箔的一面或兩面上。另外，該銅箔可以或不經(jīng)過(guò)為此目的通常采用的表面粗糙處理。如果使用電解銅箔和將金屬鉻涂層涂到其一面，那么涂覆該金屬鉻涂層的那面可以是S面(光面；從滾筒表面剝離的那面)或M面(毛面；與S面相對(duì)的那面)。簡(jiǎn)而言之，重要的是將金屬鉻涂層至少涂到與基層材料(或基底)層壓的那面。
在用于印刷線路板的銅箔中，其一面是通過(guò)防粘涂層由載體支承，并且通過(guò)濺射在相對(duì)的那面形成金屬鉻涂層，此種載體可以是銅箔或者塑料薄膜。另外，該防粘涂層可以由能被用于制備防粘涂層的任何材料形成，例如有機(jī)物涂層或金屬氧化物。
通過(guò)汽相淀積可以將金屬鉻涂層涂在銅箔的至少一面上，可制備用于制造印刷線路板的銅箔。在這方面，這種汽相淀積方法可以選自例如濺射和真空淀積方法。這種濺射方法可以任何一種，其例子是直流濺射、射頻濺射和磁控濺射技術(shù)。這些濺射技術(shù)可以在通常條件下進(jìn)行。
使用的靶形狀不限于特定一種，只要它們是由金屬鉻制成的。簡(jiǎn)而言之，靶的形狀可以根據(jù)使用的該濺射裝置來(lái)改變。
根據(jù)本發(fā)明的用于印刷線路板的銅箔，它是通過(guò)上述的方法準(zhǔn)備的，由通過(guò)濺射技術(shù)在它的至少一面上形成的金屬鉻涂層覆蓋，除了帶有尖銳和深的缺口部分(例如在銅箔上形成針眼的部分)，以及相對(duì)于該靶的背陰面(例如通過(guò)表面粗糙處理形成的突出部份的背陰面)。相應(yīng)地，在面對(duì)靶的那面金屬鉻涂層具有均勻的厚度。這樣，除了上述的部分(例如帶有尖銳和深的缺口的部分)和例如突出的背陰面外，金屬鉻涂層沒(méi)有任何小孔，并且完全地覆蓋銅箔表面，并且可以保證消除任何暴露的銅的表面。
根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)增加金屬鉻涂層的厚度可以改進(jìn)用于印刷線路板的銅箔的抗?jié)裥?、耐化學(xué)性和耐熱性。然而，如果它的厚度超過(guò)500nm，那么不能再預(yù)期銅箔在上述的性質(zhì)方面的進(jìn)一步改善，反而只能增加生產(chǎn)成本。另一方面，如果金屬鉻涂層薄，那么生產(chǎn)線可以以高速運(yùn)轉(zhuǎn)，并且這導(dǎo)致生產(chǎn)率的提高。然而，如果金屬鉻涂層的厚度小于5nm，那么形成沒(méi)有任何小孔的涂層將是十分困難的，而且這將使抗?jié)裥浴⒛突瘜W(xué)性和耐熱性不夠。如果該涂層的厚度為大約5到50nm，那么所得到的涂層是透明的。
因此，在用于本發(fā)明印刷線路板的銅箔中，該金屬鉻涂層優(yōu)選具有5到500nm范圍內(nèi)的均勻厚度，并且沒(méi)有任何小孔。該金屬鉻涂層更優(yōu)選具有5到50nm的均勻厚度，并且沒(méi)有任何小孔而且透明。在本發(fā)明中，術(shù)語(yǔ)“均勻的厚度”意思是可以控制在±5％誤差范圍之內(nèi)，而術(shù)語(yǔ)“透明的”意思是該涂層允許不少于10％和小于100％的入射光光線透射和用來(lái)表示沒(méi)有任何小孔的膜。
換句話說(shuō)，根據(jù)用于本發(fā)明印刷線路板的銅箔的另一個(gè)實(shí)施方案，它是通過(guò)上述的方法制備的，該銅箔的一面是通過(guò)防粘涂層由一個(gè)載體支承，同時(shí)它的另外一面上有通過(guò)濺射形成金屬鉻涂層，而且該金屬鉻涂層具有上面討論的質(zhì)量和特性。
本發(fā)明用于印刷線路板的銅箔具有上述的質(zhì)量和特性，因此，它在與基底例如玻璃-環(huán)氧樹(shù)脂基底、聚酯樹(shù)脂基底、聚酰亞胺樹(shù)脂基底或芳族聚酰胺樹(shù)脂基底的粘結(jié)性(在銅箔和基底之間的剝落強(qiáng)度)、抗?jié)裥?、耐化學(xué)性和耐熱性方面得到改進(jìn)。另外，即使減少該金屬鉻涂層的厚度，它也可以保持上述的質(zhì)量和特性，因此容易進(jìn)行蝕刻。
通過(guò)一種方法可以制作本發(fā)明的銅覆疊層材料，即將所說(shuō)的銅箔與基底粘附和層壓，同時(shí)加熱該組件并給該組件加壓以形成銅覆疊層件。
下面將參考下列實(shí)施例更詳細(xì)地描述本發(fā)明，但是本發(fā)明并不局限于這些具體的實(shí)施例。
實(shí)施例1在此實(shí)施例中使用寬度為1300毫米和厚度為9μm并經(jīng)粒狀處理的電解銅箔。
而且，使用從ULVAC日本有限公司購(gòu)買的卷繞型濺射裝置SPW-155和每個(gè)尺寸為300mm×1700mm的兩個(gè)鉻靶作為濺射裝置靶。
在此實(shí)施例中使用下列的濺射條件極限真空，Pu小于1×10-4Pa濺射壓力，Par0.4Pa用于濺射的電功率每臺(tái)機(jī)器為51kWDC；2臺(tái)機(jī)器卷繞速度8m/min在上述的濺射條件下，在銅箔表面上形成的金屬鉻涂層的厚度如下決定使用一臺(tái)超切片機(jī)制備用于觀察橫截面的許多試樣，觀察寬度為1300毫米的銅箔橫向上每個(gè)右邊、中央的和左邊的區(qū)域，并通過(guò)從Hitachi有限公司購(gòu)買的透射電子顯微鏡H-9OOONAR以300千伏的加速電壓檢查每個(gè)試樣的橫截面。結(jié)果，發(fā)現(xiàn)所有樣品的厚度大約為50nm，誤差范圍為±5％。而且，在這種情況下生產(chǎn)能力為624m2/hr。
將該電解銅箔的毛面和光面分別地經(jīng)過(guò)上述的處理。將這樣制備的用于本發(fā)明的印刷線路板的銅箔與玻璃-環(huán)氧樹(shù)脂基底(FR-4)的基層材料粘結(jié)并層壓60分鐘，同時(shí)將該組件加熱到170℃，并給該組件施加30kgf/cm2的壓力，以形成銅覆疊層件。結(jié)果，在鍍銅35μm之后在基層材料和電解銅箔之間(毛面或光面(帶有金屬鉻涂層))的剝落強(qiáng)度如下毛面1.6+0.1kgf/cm，光面1.2+0.1kgf/cm。
實(shí)施例2在此實(shí)施例中使用寬度為1300毫米和厚度為9μm并經(jīng)粒狀處理的電解銅箔。而且，使用從ULVAC日本有限公司購(gòu)買的卷繞型濺射裝置SPW-155和每個(gè)尺寸為300mm×1700mm兩個(gè)鉻靶作為濺射裝置靶。
在此實(shí)施例中使用下列的濺射條件極限真空，Pu小于1×10-4Pa濺射壓力，Par0.4Pa用于濺射的電功率每臺(tái)機(jī)器為51kWDC；2臺(tái)機(jī)器卷繞速度2m/min在上述的條件下在電解銅箔的毛面上形成厚度為200nm的金屬鉻涂層。
將這樣制備的用于本發(fā)明的印刷線路板的銅箔與玻璃-環(huán)氧樹(shù)脂基底(FR-4)的基層材料粘結(jié)并層壓60分鐘，同時(shí)將該組件加熱到170℃，并給該組件施加30kgf/cm2的壓力，以形成銅覆疊層件。在鍍銅到35μm之后，通過(guò)光成像方法形成寬度為0.8毫米的蝕刻保護(hù)層，接著用蝕刻劑蝕刻。
按照下列方法檢查所得到的印刷線路板的常規(guī)特性，即抗?jié)裥?、耐化學(xué)性和耐熱性。
抗?jié)裥?br> 在水中將印刷線路板煮沸2小時(shí)，然后測(cè)定剝落強(qiáng)度的退化率。依據(jù)剝落強(qiáng)度的退化率評(píng)估抗?jié)裥?。該比率?.0％。
耐鹽酸性將印刷線路板浸入12％HCl水溶液中30分鐘，然后測(cè)定剝落強(qiáng)度的退化率。依據(jù)剝落強(qiáng)度的退化率評(píng)估耐鹽酸性。在這種情況下，該比率為0.5％。
耐熱性將該印刷線路板弄濕，然后浸入熔化的焊料中，并檢查存在的任何氣泡。然而，在這塊板上沒(méi)有觀察到任何氣泡。
對(duì)比實(shí)施例1使用具有下列鍍液成分的Sargent鍍槽在30A/dm2的電流密度下在寬度為1300毫米和厚度為9μm的經(jīng)粒狀處理的電解銅箔上鍍覆厚度為200nm的鉻涂層250g/l的無(wú)水鉻酸和2.5g/l的硫酸。將所得到的鍍覆鉻的銅箔與玻璃-環(huán)氧樹(shù)脂基底(FR-4)層壓并粘結(jié)60分鐘，同時(shí)加熱該組件到170℃，并給該組件施加30kgf/cm2的壓力，以形成銅覆疊層件。在鍍銅35μm之后，通過(guò)光成像方法形成寬度為0.8毫米的蝕刻保護(hù)層，接著用蝕刻劑蝕刻。
按照在實(shí)施例2中使用的相同方法檢查所得到的印刷線路板的常規(guī)特性抗?jié)裥?、耐化學(xué)性(耐鹽酸性)和耐熱性。結(jié)果，獲得下列結(jié)果抗?jié)裥詣兟鋸?qiáng)度的退化率為9％。
耐鹽酸性剝落強(qiáng)度的退化率為4％。
耐熱性在這塊板表面部分上觀察到一些氣泡。
實(shí)施例3在此實(shí)施例中使用寬度為1300毫米和厚度為9μm并經(jīng)粒狀處理的電解銅箔。而且，使用從ULVAC日本有限公司購(gòu)買的卷繞型濺射裝置SPW-155和每個(gè)尺寸為300mm×1700mm的兩個(gè)鉻靶作為濺射裝置靶。
在此實(shí)施例中使用下列的濺射條件極限真空，Pu小于1×10-4Pa濺射壓力，Par0.4Pa
用于濺射的電功率每臺(tái)機(jī)器為51kWDC；2臺(tái)機(jī)器卷繞速度8m/min在上述的濺射條件下在該銅箔表面上形成厚度為50nm的金屬鉻涂層。
將電解銅箔的毛面和光面分別地經(jīng)過(guò)上述的處理。將這樣制備的用于本發(fā)明的印刷線路板的銅箔與玻璃-環(huán)氧樹(shù)脂基底(FR-4)粘附和層壓60分鐘，同時(shí)加熱該組件到200℃，并給該組件施加30kgf/cm2的壓力，以形成銅覆疊層件。結(jié)果，在鍍銅35μm之后在基層材料和電解銅箔之間的剝落強(qiáng)度(M面或S面(帶有金屬鉻涂層))如下毛面1.4～0.1kgf/cm，光面1.0+0.1kgf/cm正如上面詳細(xì)地討論的那樣，用于本發(fā)明的制造印刷線路板的銅箔與基底例如玻璃-環(huán)氧樹(shù)脂基底、聚酯樹(shù)脂基底、聚酰亞胺樹(shù)脂基底或芳族聚酰胺樹(shù)脂基底的粘結(jié)性(在基底和銅箔之間的剝落強(qiáng)度)、抗?jié)裥?、耐化學(xué)性和耐熱性方面是極好的，因此，該銅箔可適合用于制造印刷線路板。
權(quán)利要求
1.一種用于制造印刷線路板的銅箔，其特征在于通過(guò)汽相淀積在銅箔的至少一面上形成金屬鉻涂層。
2.如權(quán)利要求1所述的用于制造印刷線路板的銅箔，其中它包括通過(guò)濺射在該銅箔至少一面上形成的汽相淀積的金屬鉻涂層。
3.如權(quán)利要求1或2所述的用于制造印刷線路板的銅箔，其中該金屬鉻涂層具有5到500nm均勻的厚度，并且沒(méi)有任何小孔。
4.如權(quán)利要求3所述的用于制造印刷線路板的銅箔，其中該金屬鉻涂層具有5到50nm均勻的厚度，并且沒(méi)有任何小孔而且是透明的。
5.一種用于制造印刷線路板的帶有載體的銅箔，其特征在于該銅箔的一面是通過(guò)防粘涂層由載體支承，以及通過(guò)汽相淀積在該箔的另一面上形成金屬鉻涂層。
6.如在權(quán)利要求5中所述的用于制造印刷線路板的帶有載體的銅箔，其中該銅箔的一面是通過(guò)防粘涂層由載體支承的，并且通過(guò)濺射在該箔的另一面上形成汽相淀積的金屬鉻涂層。
7.一種包括權(quán)利要求1、2、3或4的銅箔的銅覆疊層件。
全文摘要
公開(kāi)了一種用于制造印刷線路板的銅箔和包括該銅箔的銅覆疊層件,該銅箔的特征在于通過(guò)汽相淀積在該銅箔至少的一面上形成金屬鉻涂層,或其特征在于該銅箔的一面是通過(guò)防粘涂層由載體支承,并且通過(guò)汽相淀積在該箔的另一面上形成金屬鉻涂層。該銅箔與基底的粘結(jié)性(或者在基底和銅箔之間的剝落強(qiáng)度)、抗?jié)裥?、耐化學(xué)性和耐熱性方面是極好的,因此該銅箔適用于制造印刷線路板。
文檔編號(hào)C23C14/14GK1275880SQ0011848
公開(kāi)日2000年12月6日 申請(qǐng)日期2000年5月25日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月25日
發(fā)明者高橋直臣, 馬場(chǎng)先陽(yáng)一, 樋口勉, 中野修, 渡邊弘, 高橋勝, 土橋誠(chéng) 申請(qǐng)人:三井金屬礦業(yè)株式會(huì)社