CN1275880A - 用于印刷线路板的铜箔 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于制造印刷线路板的铜箔和包括该铜箔的铜覆叠层件,该铜箔的特征在于通过汽相淀积在该铜箔至少的一面上形成金属铬涂层,或其特征在于该铜箔的一面是通过防粘涂层由载体支承,并且通过汽相淀积在该箔的另一面上形成金属铬涂层。该铜箔与基底的粘结性(或者在基底和铜箔之间的剥落强度)、抗湿性、耐化学性和耐热性方面是极好的,因此该铜箔适用于制造印刷线路板。

Description

用于印刷线路板的铜箔
本发明涉及一种用于制造印刷线路板的铜箔和铜覆叠层件，特别涉及用于制造在与基层材料(基底)例如玻璃-环氧树脂基底、聚酯树脂基底、聚酰亚胺树脂基底或芳族聚酰胺基底的粘结性(或在基底与铜箔之间的剥落强度)、抗湿性、耐化学性以及耐热性方面极好的印刷线路板的铜箔，和由铜箔和基底组成的铜覆叠层件。
当使用铜箔制造印刷线路板的时候，该铜箔通常与基底例如玻璃-环氧树脂基底、聚酯树脂基底、聚酰亚胺树脂基底或芳族聚酰胺基底粘附并叠层，同时加热和加压形成铜覆叠层件，然后通过光成像方法使用抗蚀剂将蚀刻保护层涂到箔表面，并用蚀刻剂通过蚀刻法形成所要求的线路图案。
在质量和特性性质方面，用于印刷线路板的铜箔应该满足这样的要求例如与基底的高粘结性(或在基底和铜箔之间的高剥落强度)，以及高抗湿性、耐化学性和耐热性。这是因为铜箔必须经得起在制造工艺中，例如在形成蚀刻保护层的过程中和在封装这样的电路零件的过程中所暴露于或遇到的水分、化学药品和热的影响。
例如，在日本未审查专利公开号平2-238696、平4-284690、平5-167243、平5-235542和平7-188969中公开了使印刷线路板使用的铜箔有上述特性的方法，该方法包括例如通过湿法例如化学镀或电镀在用于印刷线路板的铜箔表面上形成金属或合金层例如锡、铬、铜、铁、钴、锌和镍层的步骤。
正如上述已经讨论的那样，当在用于制造印刷线路板的铜箔表面上形成金属或合金层的时候，湿法例如化学镀或电镀技术不能够形成均匀的电沉积，因此难以控制所得到的涂层或镀膜的厚度。更准确地说，在厚度不超过500nm的十分薄的金属或合金层上形成很多针眼，并且下面的铜有时部分地暴露出来，或者该涂层可能包含杂质。这样，在与基底的粘结性(或者在基底和铜箔之间的剥落强度)、抗湿性、耐化学性和耐热性方面，所得到的印刷线路板并不总是足够的。而且，在树脂与暴露的铜箔粘附的部分，该基层材料例如树脂有时会变质。在某种程度上通过增加金属或者合金层的厚度可以消除这些问题，但是会出现另一个问题如生产率。更准确地说，形成这样厚度的层需要花费更长时间，因此导致增加蚀刻该涂层所需要的时间。另外，当通过湿法形成金属铬涂层的时候，会出现与例如Cr6+、Cr3+和烟雾有关的环境污染的问题。
于是，本发明的一个目的是提供用于制造印刷线路板的铜箔，通过在铜箔表面上形成薄的铬层，该铬层有均匀的厚度并且没有任何针眼(或者没有任何小孔)和任何部分暴露的镀铜，这样使该铜箔在与基底例如玻璃-环氧树脂基底、聚酯树脂基底、聚酰亚胺树脂基底或者芳族聚酰胺树脂基底的粘结性(或者在基底和铜箔之间的剥落强度)、抗湿性、耐化学性和耐热性方面得到改善。
本发明的另一个目的是提供由铜箔和基底组成的铜覆叠层件。
本发明的发明者广泛地研究了在印刷线路板的铜箔表面上形成金属铬涂层的方法，以及所得到的铜箔的质量和特性，已经发现通过根据汽相淀积技术在制造印刷线路板的铜箔表面上形成金属铬涂层可以完成本发明的上述目的，并且已经完成了本发明。
根据本发明的一个方面，提供一种用于制造印刷线路板的铜箔，该铜箔包括通过汽相淀积在该箔的一面或者两面形成的金属铬涂层，例如通过溅射方法汽相沉积的金属铬涂层。
根据本发明，在用于制造印刷线路板的铜箔中，该金属铬涂层优选具有5到500nm范围内的均匀厚度，并且没有任何小孔。该金属铬涂层更优选具有5到50nm的均匀厚度，并且没有任何小孔而且透明。
根据本发明的另一个方面，也提供一种用于制造印刷线路板的铜箔，该铜箔带有一个载体。该铜箔的特征在于该铜箔的一面通过防占涂层载于该载体上，以及在另外一面上含有通过汽相淀积形成的金属铬涂层，例如，通过溅射方法汽相沉积的金属铬涂层。
根据本发明的另一个方面，也提供一种由该铜箔和基底组成的铜覆叠层材料。
下面将更详细地描述本发明的用于印刷线路板的铜箔和铜覆叠层材料。
本发明可用于制造印刷线路板的铜箔可以是现有的用于印刷线路板的任何一种铜箔，并且包括例如电解铜箔或者轧制铜箔。而且，该铜箔的厚度没有任何特殊范围的限制，只要这不会对所得印刷线路板的所希望的质量和特性有不利的影响。例如，它的厚度范围约为0.5到100μm。
在本发明中，根据由铜箔形成的印刷线路板的形状(单层、多层等等)和在储藏期间它的防锈性质，可以将该金属铬涂层涂到铜箔的一面或两面上。另外，该铜箔可以或不经过为此目的通常采用的表面粗糙处理。如果使用电解铜箔和将金属铬涂层涂到其一面，那么涂覆该金属铬涂层的那面可以是S面(光面；从滚筒表面剥离的那面)或M面(毛面；与S面相对的那面)。简而言之，重要的是将金属铬涂层至少涂到与基层材料(或基底)层压的那面。
在用于印刷线路板的铜箔中，其一面是通过防粘涂层由载体支承，并且通过溅射在相对的那面形成金属铬涂层，此种载体可以是铜箔或者塑料薄膜。另外，该防粘涂层可以由能被用于制备防粘涂层的任何材料形成，例如有机物涂层或金属氧化物。
通过汽相淀积可以将金属铬涂层涂在铜箔的至少一面上，可制备用于制造印刷线路板的铜箔。在这方面，这种汽相淀积方法可以选自例如溅射和真空淀积方法。这种溅射方法可以任何一种，其例子是直流溅射、射频溅射和磁控溅射技术。这些溅射技术可以在通常条件下进行。
使用的靶形状不限于特定一种，只要它们是由金属铬制成的。简而言之，靶的形状可以根据使用的该溅射装置来改变。
根据本发明的用于印刷线路板的铜箔，它是通过上述的方法准备的，由通过溅射技术在它的至少一面上形成的金属铬涂层覆盖，除了带有尖锐和深的缺口部分(例如在铜箔上形成针眼的部分)，以及相对于该靶的背阴面(例如通过表面粗糙处理形成的突出部份的背阴面)。相应地，在面对靶的那面金属铬涂层具有均匀的厚度。这样，除了上述的部分(例如带有尖锐和深的缺口的部分)和例如突出的背阴面外，金属铬涂层没有任何小孔，并且完全地覆盖铜箔表面，并且可以保证消除任何暴露的铜的表面。
根据本发明，通过增加金属铬涂层的厚度可以改进用于印刷线路板的铜箔的抗湿性、耐化学性和耐热性。然而，如果它的厚度超过500nm，那么不能再预期铜箔在上述的性质方面的进一步改善，反而只能增加生产成本。另一方面，如果金属铬涂层薄，那么生产线可以以高速运转，并且这导致生产率的提高。然而，如果金属铬涂层的厚度小于5nm，那么形成没有任何小孔的涂层将是十分困难的，而且这将使抗湿性、耐化学性和耐热性不够。如果该涂层的厚度为大约5到50nm，那么所得到的涂层是透明的。
因此，在用于本发明印刷线路板的铜箔中，该金属铬涂层优选具有5到500nm范围内的均匀厚度，并且没有任何小孔。该金属铬涂层更优选具有5到50nm的均匀厚度，并且没有任何小孔而且透明。在本发明中，术语“均匀的厚度”意思是可以控制在±5％误差范围之内，而术语“透明的”意思是该涂层允许不少于10％和小于100％的入射光光线透射和用来表示没有任何小孔的膜。
换句话说，根据用于本发明印刷线路板的铜箔的另一个实施方案，它是通过上述的方法制备的，该铜箔的一面是通过防粘涂层由一个载体支承，同时它的另外一面上有通过溅射形成金属铬涂层，而且该金属铬涂层具有上面讨论的质量和特性。
本发明用于印刷线路板的铜箔具有上述的质量和特性，因此，它在与基底例如玻璃-环氧树脂基底、聚酯树脂基底、聚酰亚胺树脂基底或芳族聚酰胺树脂基底的粘结性(在铜箔和基底之间的剥落强度)、抗湿性、耐化学性和耐热性方面得到改进。另外，即使减少该金属铬涂层的厚度，它也可以保持上述的质量和特性，因此容易进行蚀刻。
通过一种方法可以制作本发明的铜覆叠层材料，即将所说的铜箔与基底粘附和层压，同时加热该组件并给该组件加压以形成铜覆叠层件。
下面将参考下列实施例更详细地描述本发明，但是本发明并不局限于这些具体的实施例。
实施例1
在此实施例中使用宽度为1300毫米和厚度为9μm并经粒状处理的电解铜箔。  而且，使用从ULVAC日本有限公司购买的卷绕型溅射装置SPW-155和每个尺寸为300mm×1700mm的两个铬靶作为溅射装置靶。
在此实施例中使用下列的溅射条件：
极限真空，Pu：小于1×10-4Pa
溅射压力，Par：0.4Pa
用于溅射的电功率：每台机器为51kWDC；
                  2台机器
卷绕速度：8m/min
在上述的溅射条件下，在铜箔表面上形成的金属铬涂层的厚度如下决定：使用一台超切片机制备用于观察横截面的许多试样，观察宽度为1300毫米的铜箔横向上每个右边、中央的和左边的区域，并通过从Hitachi有限公司购买的透射电子显微镜H-9OOONAR以300千伏的加速电压检查每个试样的横截面。结果，发现所有样品的厚度大约为50nm，误差范围为±5％。而且，在这种情况下生产能力为624m2/hr。
将该电解铜箔的毛面和光面分别地经过上述的处理。将这样制备的用于本发明的印刷线路板的铜箔与玻璃-环氧树脂基底(FR-4)的基层材料粘结并层压60分钟，同时将该组件加热到170℃，并给该组件施加30kgf/cm2的压力，以形成铜覆叠层件。结果，在镀铜35μm之后在基层材料和电解铜箔之间(毛面或光面(带有金属铬涂层))的剥落强度如下：
毛面：1.6+0.1kgf/cm，
光面：1.2+0.1kgf/cm。
实施例2
在此实施例中使用宽度为1300毫米和厚度为9μm并经粒状处理的电解铜箔。而且，使用从ULVAC日本有限公司购买的卷绕型溅射装置SPW-155和每个尺寸为300mm×1700mm两个铬靶作为溅射装置靶。
在此实施例中使用下列的溅射条件：
极限真空，Pu：小于1×10-4Pa
溅射压力，Par：0.4Pa
用于溅射的电功率：每台机器为51kWDC；
                    2台机器
卷绕速度：2m/min
在上述的条件下在电解铜箔的毛面上形成厚度为200nm的金属铬涂层。
将这样制备的用于本发明的印刷线路板的铜箔与玻璃-环氧树脂基底(FR-4)的基层材料粘结并层压60分钟，同时将该组件加热到170℃，并给该组件施加30kgf/cm2的压力，以形成铜覆叠层件。在镀铜到35μm之后，通过光成像方法形成宽度为0.8毫米的蚀刻保护层，接着用蚀刻剂蚀刻。
按照下列方法检查所得到的印刷线路板的常规特性，即抗湿性、耐化学性和耐热性。
抗湿性：
在水中将印刷线路板煮沸2小时，然后测定剥落强度的退化率。依据剥落强度的退化率评估抗湿性。该比率为2.0％。
耐盐酸性：
将印刷线路板浸入12％HCl水溶液中30分钟，然后测定剥落强度的退化率。依据剥落强度的退化率评估耐盐酸性。在这种情况下，该比率为0.5％。
耐热性：
将该印刷线路板弄湿，然后浸入熔化的焊料中，并检查存在的任何气泡。然而，在这块板上没有观察到任何气泡。
对比实施例1
使用具有下列镀液成分的Sargent镀槽在30A/dm2的电流密度下在宽度为1300毫米和厚度为9μm的经粒状处理的电解铜箔上镀覆厚度为200nm的铬涂层：250g/l的无水铬酸和2.5g/l的硫酸。将所得到的镀覆铬的铜箔与玻璃-环氧树脂基底(FR-4)层压并粘结60分钟，同时加热该组件到170℃，并给该组件施加30kgf/cm2的压力，以形成铜覆叠层件。在镀铜35μm之后，通过光成像方法形成宽度为0.8毫米的蚀刻保护层，接着用蚀刻剂蚀刻。
按照在实施例2中使用的相同方法检查所得到的印刷线路板的常规特性：抗湿性、耐化学性(耐盐酸性)和耐热性。结果，获得下列结果：
抗湿性：
剥落强度的退化率为9％。
耐盐酸性：
剥落强度的退化率为4％。
耐热性：
在这块板表面部分上观察到一些气泡。
实施例3
在此实施例中使用宽度为1300毫米和厚度为9μm并经粒状处理的电解铜箔。而且，使用从ULVAC日本有限公司购买的卷绕型溅射装置SPW-155和每个尺寸为300mm×1700mm的两个铬靶作为溅射装置靶。
在此实施例中使用下列的溅射条件：
极限真空，Pu：小于1×10-4Pa
溅射压力，Par：0.4Pa
用于溅射的电功率：每台机器为51kWDC；
                  2台机器
卷绕速度：8m/min
在上述的溅射条件下在该铜箔表面上形成厚度为50nm的金属铬涂层。
将电解铜箔的毛面和光面分别地经过上述的处理。将这样制备的用于本发明的印刷线路板的铜箔与玻璃-环氧树脂基底(FR-4)粘附和层压60分钟，同时加热该组件到200℃，并给该组件施加30kgf/cm2的压力，以形成铜覆叠层件。结果，在镀铜35μm之后在基层材料和电解铜箔之间的剥落强度(M面或S面(带有金属铬涂层))如下：
毛面：1.4～0.1kgf/cm，
光面：1.0+0.1kgf/cm
正如上面详细地讨论的那样，用于本发明的制造印刷线路板的铜箔与基底例如玻璃-环氧树脂基底、聚酯树脂基底、聚酰亚胺树脂基底或芳族聚酰胺树脂基底的粘结性(在基底和铜箔之间的剥落强度)、抗湿性、耐化学性和耐热性方面是极好的，因此，该铜箔可适合用于制造印刷线路板。

Claims (7)

1.一种用于制造印刷线路板的铜箔，其特征在于通过汽相淀积在铜箔的至少一面上形成金属铬涂层。
2.如权利要求1所述的用于制造印刷线路板的铜箔，其中它包括通过溅射在该铜箔至少一面上形成的汽相淀积的金属铬涂层。
3.如权利要求1或2所述的用于制造印刷线路板的铜箔，其中该金属铬涂层具有5到500nm均匀的厚度，并且没有任何小孔。
4.如权利要求3所述的用于制造印刷线路板的铜箔，其中该金属铬涂层具有5到50nm均匀的厚度，并且没有任何小孔而且是透明的。
5.一种用于制造印刷线路板的带有载体的铜箔，其特征在于该铜箔的一面是通过防粘涂层由载体支承，以及通过汽相淀积在该箔的另一面上形成金属铬涂层。
6.如在权利要求5中所述的用于制造印刷线路板的带有载体的铜箔，其中该铜箔的一面是通过防粘涂层由载体支承的，并且通过溅射在该箔的另一面上形成汽相淀积的金属铬涂层。
7.一种包括权利要求1、2、3或4的铜箔的铜覆叠层件。
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