JP7387084B2 - 銅箔の表面パラメータの測定方法、銅箔の選別方法、及び表面処理銅箔の製造方法 - Google Patents
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Description
(a)未処理銅箔の少なくとも一方の表面における表面プロファイルを取得する工程と、
(b)前記表面プロファイルに基づいてLフィルターのカットオフ値を設定する工程と、
(c)前記未処理銅箔に由来する表面処理銅箔の少なくとも一方の表面における表面プロファイルを取得する工程と、
(d)前記表面処理銅箔の表面プロファイルをフィルター処理する工程であって、前記カットオフ値のLフィルターを用いて処理することを含む工程と、
(e)前記フィルター処理後の表面プロファイルに基づき、前記表面処理銅箔の前記表面における、ISO25178で規定される表面パラメータのうち少なくとも1種を算出する工程と、
を含む、銅箔の表面パラメータの測定方法が提供される。
前記方法を用いて銅箔の表面パラメータを測定する工程であって、前記表面パラメータがISO25178で規定される算術平均高さSa、二乗平均平方根高さSq、最大高さSz、界面の展開面積比Sdr、コア部の実体体積Vmc及びコア部のレベル差Skからなる群から選択される少なくとも1種である工程と、
前記Saが1.2μm以下、前記Sqが2.5μm以下、前記Szが14μm以下、前記Sdrが60%以下、前記Vmcが1.5μm3以下、及び/又は前記Skが4μm以下の表面を有する銅箔を、高周波用途向けプリント配線板に適した銅箔として選別する工程と、
を含む、銅箔の選別方法が提供される。
未処理銅箔を用意する工程と、
前記未処理銅箔の少なくとも一方の表面に表面処理を施して表面処理銅箔を製造する工程と、
前記方法を用いて、前記表面処理銅箔の表面パラメータを測定する工程と、
前記表面パラメータが所定の条件を満たす場合にのみ、前記表面処理銅箔を出荷に供する、又は出荷に供するものとして認定する工程と、
を含み、
前記工程(a)による表面プロファイルの取得が、前記未処理銅箔の少なくとも一方の表面に対して行われるものであり、かつ、前記工程(c)による表面プロファイルの取得が、前記表面処理銅箔の前記表面処理が施された表面に対して行われるものである、表面処理銅箔の製造方法が提供される。
本発明を特定するために用いられる用語ないしパラメータの定義を以下に示す。
本発明の方法は、銅箔の表面パラメータの測定方法である。この方法は、(1)未処理銅箔の表面プロファイル取得、(2)Lフィルターのカットオフ値設定、(3)表面処理銅箔の表面プロファイル取得、(4)表面処理銅箔の表面プロファイルのフィルター処理、及び(5)表面処理銅箔の表面パラメータ算出の各工程を含む。
本発明による銅箔の表面パラメータの測定方法の一例を図5に示す。まず、図5(i)に示されるように、未処理銅箔10の少なくとも一方の表面における表面プロファイルを取得する。表面プロファイルの取得は、未処理銅箔10の一方の表面に対して行われるものであってもよく、未処理銅箔10の両方の表面に対して行われるものであってもよい。
取得した未処理銅箔10の表面プロファイルに基づいて、Lフィルターのカットオフ値を設定する。こうすることで、後述する工程において、高周波特性との高い相関を示す表面パラメータを算出することが可能となる。
図5(ii)に示されるように、未処理銅箔10に由来する表面処理銅箔14の少なくとも一方の表面における表面プロファイルを取得する。表面処理銅箔14は、未処理銅箔10に対して何らかの表面処理が施されたものであればよい。このような表面処理の例としては、粗化処理、防錆処理、カップリング剤処理、及びそれら任意の組合せが挙げられる。例えば、表面処理銅箔14は、未処理銅箔10に対して少なくとも粗化処理が行われることにより、粗化粒子(コブ)を備えたものであるのが好ましいが、粗化処理無しの防錆処理のみが行われたものであってもよい。
取得した表面処理銅箔14の表面プロファイルをフィルター処理する。このフィルター処理は、未処理銅箔10の表面プロファイルに基づいて設定されたカットオフ値のLフィルターを用いて処理することを含む。こうすることで、上述のとおり高周波特性に影響を及ぼしにくい銅箔のうねり成分を選択的に除去することができ、高周波特性に大きな影響を及ぼす粗さ成分を反映した表面パラメータを算出することが可能となる。
フィルター処理後の表面プロファイルに基づき、表面処理銅箔14の表面における、ISO25178で規定される表面パラメータのうち少なくとも1種を算出する。上述した工程を経て算出された表面パラメータは、うねり成分の影響が十分に排除され、表面処理銅箔14の粗さ成分が的確に反映されたパラメータであり、それ故、高周波特性との相関が高いものとなる。
本発明の好ましい態様によれば、銅箔の選別方法が提供される。この銅箔の選別方法は、上述した方法に基づき銅箔の表面パラメータを測定する工程と、所定の表面パラメータを有する銅箔を、高周波用途向けプリント配線板に適した銅箔として選別する工程とを含む。
本発明による銅箔の表面パラメータの測定方法は、製品管理や品質保証等に好ましく用いることができる。本発明の好ましい態様によれば、表面処理銅箔の製造方法が提供される。この表面処理銅箔の製造方法は、未処理銅箔を用意する工程と、未処理銅箔の少なくとも一方の表面に表面処理を施して表面処理銅箔を製造する工程と、上述した方法を用いて表面処理銅箔の表面パラメータを測定する工程と、表面パラメータが所定の条件を満たす場合にのみ、表面処理銅箔を出荷に供する、又は出荷に供するものとして認定する工程とを含む。
本発明の好ましい態様によれば、高周波用途向けプリント配線板の製造方法が提供される。このプリント配線板の製造方法は、上述した方法により得られた銅箔を用いて高周波用途向けプリント配線板を製造する工程を含む。プリント配線板は公知の層構成が採用可能である。すなわち、プリント配線板の製造は、本発明の方法により選別又は製造された銅箔又は表面処理銅箔を用いること以外は、公知の手法及び条件を採用することができ、特に限定されない。
本発明の方法に従って、未処理銅箔の表面プロファイルに基づきLフィルターのカットオフ値を設定し、銅箔の表面パラメータと高周波特性との相関関係を確認した。具体的には、以下のとおりである。
本発明の方法に従ってLフィルターのカットオフ値を設定した後、銅箔の表面パラメータと高周波特性との相関関係を確認した。
未処理銅箔として、電解製箔されたままの銅箔(析離箔)を以下のとおり2種類用意した。
‐未処理銅箔I:厚さ18μm又は35μm、特許文献2(特開平9-241882号公報)に開示される方法により製造
‐未処理銅箔II:厚さ18μm、特許文献3(WO2008/041706A1)に開示される方法により製造
レーザー顕微鏡(オリンパス株式会社製、OLS-5000)を用いて、測定面積4096μm2及び倍率200倍の条件で未処理銅箔I及びIIの表面を測定し、表面プロファイルを取得した。この測定は、未処理銅箔Iについては電極面及び析出面の両方に対して行い、未処理銅箔IIについては析出面に対してのみ行った。
得られた未処理銅箔の表面プロファイルを解析することにより、Sdr、Vmc及びSkを算出した。具体的には、Lフィルターのカットオフ値を0.3μm、0.5μm、1.0μm、1.5μm、2.0μm、2.5μm、3.0μm、3.5μm、4.0μm、4.5μm、5.0μm、6.0μm、7.0μm、8.0μm、9.0μm、10μm及び64μmと変更して解析を行うことで、各カットオフ値によるLフィルター処理後のSdr、Vmc及びSkを算出した。また、Lフィルターによるカットオフを行わない条件でのSdr、Vmc及びSkも同様に算出した。算出されたSdr、Vmc及びSkに基づき、α値(=(Vmc/Sk)×Sdr)を計算するとともに、Lフィルター処理前後におけるSdrの2階微分及びα値の2階微分を計算した。未処理銅箔Iの析出面における、各カットオフ値によるLフィルター処理後のSdr及びα値を図6A及び6Bにそれぞれ示すとともに、Lフィルター処理前後におけるSdrの2階微分を図7に示す。また、未処理銅箔Iの電極面における、各カットオフ値によるLフィルター処理後のSdr及びα値を図8A及び8Bにそれぞれ示すとともに、Lフィルター処理前後におけるSdrの2階微分を図9に示す。さらに、未処理銅箔IIの析出面における、各カットオフ値によるLフィルター処理後のSdr及びα値を図10A及び10Bにそれぞれ示すとともに、Lフィルター処理前後におけるSdrの2階微分を図11に示す。
表2に示されるように、未処理銅箔I又はIIの電極面又は析出面に対して、公知の条件で表面処理(粗化処理)を行うことにより、表面粗さの異なる4種類の表面処理銅箔(銅箔a~d)を作製した。なお、作製された銅箔a~dはいずれも市販品と同等の性質(表面粗さや高周波特性等)を有するものである。また、未処理銅箔IIに対して表面処理を行わなかったものを、銅箔eとしてそのまま用いた。
レーザー顕微鏡(オリンパス株式会社製、OLS-5000)を用いて、測定面積4,096μm2及び倍率200倍の条件で銅箔a~dの表面処理面、及び銅箔eの析出面を測定し、表面プロファイルを取得した。
各銅箔の表面プロファイルをフィルター処理した。このとき、表2に示されるとおり、Lフィルターのカットオフ値を上記(3)で設定した数値、すなわち銅箔a及び銅箔bについては5.0μm、銅箔cについては3.5μm、銅箔d及び銅箔eについては3.0μmとした。このフィルター処理は、Sフィルターによる処理は行わず、Lフィルターによる処理のみを行った。フィルター処理後の表面プロファイルに基づき、Sa、Sdr、Vmc及びSkを算出するとともに、α値を計算した。結果は表2に示されるとおりであった。
絶縁樹脂基材として高周波用基材(パナソニック製、MEGTRON6N)を用意した。この絶縁樹脂基材の両面に表面処理銅箔をその表面処理面が絶縁樹脂基材と当接するように積層し、真空プレス機を使用して、温度190℃、プレス時間120分の条件で積層し、絶縁厚さ136μmの銅張積層板を得た。その後、当該銅張積層板にエッチング加工を施し、特性インピーダンスが50Ωになるようマイクロストリップラインを形成した伝送損失測定用基板を得た。得られた伝送損失測定用基板に対して、ネットワークアナライザー(キーサイトテクノロジー製、N5225B)を用いて、50GHzの伝送損失(dB/cm)を測定した。結果は表2に示されるとおりであった。
伝送損失を横軸とし、表面パラメータ(Sdr又はα値)を縦軸として、各銅箔の評価結果をプロットした。このプロットデータに基づき、線形近似(最小二乗法)により回帰式を求めるとともに、決定係数R2を算出した。その結果、Sdrを縦軸とした場合の回帰式における決定係数R2は0.9202であり、α値を縦軸とした場合の回帰式における決定係数R2は0.9363であった。
未処理銅箔Iの析出面及び電極面、並びに未処理銅箔IIの析出面における、Lフィルターのカットオフ値を5.0μmと設定したこと、すなわちLフィルターのカットオフ値を5.0μmとして銅箔a~eにおける表面プロファイルのフィルター処理を行ったこと以外は、例A1と同様にして表面パラメータ及び高周波特性の相関関係を確認した。その結果、Sdrを縦軸とした場合の回帰式における決定係数R2は0.9092であり、α値を縦軸とした場合の回帰式における決定係数R2は0.9327であった。なお、例A1では、未処理銅箔Iの電極面、及び未処理銅箔IIの析出面におけるSdr及びα値の変化点をそれぞれ3.5μm及び3.0μmとみなしているが、これは例A2におけるカットオフ値の設定値(5.0μm)とは相違する。この点、図8A、8B、10A及び10Bに示されるように、カットオフ値が3.0μm以上5.0μm以下の範囲において、Sdr及びα値の変化が小さいことから、上記カットオフ設定値は変化点として許容されるものである。
未処理銅箔を用いたLフィルターのカットオフ値の設定工程において、未処理銅箔Iの析出面及び電極面、並びに未処理銅箔IIの析出面における、Lフィルターのカットオフ値を2.0μmと設定したこと、すなわちLフィルターのカットオフ値を2.0μmとして銅箔a~eにおける表面プロファイルのフィルター処理を行ったこと以外は、例A1と同様にして表面パラメータと高周波特性との相関関係を確認した。その結果、Sdrを縦軸とした場合の回帰式における決定係数R2は0,8548であり、α値を縦軸とした場合の回帰式における決定係数R2は0.8721であった。なお、例A1では、未処理銅箔Iの析出面及び電極面、並びに未処理銅箔IIの析出面におけるSdr及びα値の変化点をそれぞれ5.0μm、3.5μm及び3.0μmとみなしているが、これは例A3におけるカットオフ値の設定値(2.0μm)とは相違する。この点、図6A、6B、8A、8B、10A及び10Bに示されるように、カットオフ値が2.0μm以上5.0μm以下の範囲において、Sdr及びα値の変化が小さいことから、上記カットオフ設定値は変化点として許容されるものである。
未処理銅箔の表面プロファイルに基づいてLフィルターのカットオフ値を設定する工程において、所定の条件を満たすカットオフ値を設定することで、銅箔の表面パラメータが高周波特性をより的確に反映することを確認した。具体的には、以下のとおりである。
(1)未処理銅箔の用意
例A1と同様の未処理銅箔I及びIIを用意した。
例A1と同様にして、未処理銅箔Iの電極面及び析出面、並びに未処理銅箔IIの析出面における表面プロファイルを取得した。
得られた未処理銅箔の各表面プロファイルについて、Lフィルターのカットオフ値を32μmとして解析を行うことで、Sa、Sdr、Vmc及びSkを算出した。その結果、未処理銅箔Iの析出面におけるLフィルター処理後のSa(すなわちSa1)が0.5μmを超える値(=1.16μm)であることが確認された。また、Lフィルターによるカットオフを行わない条件でのSdr、Vmc及びSkを算出した。算出されたSdr、Vmc及びSkに基づき、α値(=(Vmc/Sk)×Sdr)を計算するとともに、Lフィルター処理前後におけるSdrの変化率、及びα値の変化率を計算した。その結果、未処理銅箔I及びIIは、いずれもSdrの変化率及びα値の変化率が80%以下であった。
例A1と同様にして、表面粗さの異なる4種類の表面処理銅箔(銅箔a~d)を作製した。
例A1と同様にして、銅箔a~dの表面処理面をレーザー顕微鏡で測定し、表面プロファイルを取得した。
各銅箔の表面プロファイルをフィルター処理した。このとき、Lフィルターのカットオフ値は32μmとした。このフィルター処理は、Sフィルターによる処理は行わず、Lフィルターによる処理のみを行った。フィルター処理後の表面プロファイルに基づき、Sa、Sq、Sz、Sdr、Vmc及びSkを算出するとともに、α値を計算した。
例A1と同様にして、銅箔a~dを用いて伝送損失測定用基板をそれぞれ作製し、50GHzの伝送損失を測定した。
伝送損失を横軸とし、表面パラメータ(Sa、Sq、Sz、Sdr、Vmc、Sk又はα値)を縦軸として、各銅箔の評価結果をプロットした。このプロットデータに基づき、線形近似(最小二乗法)により回帰式を求めるとともに、決定係数R2を算出した。結果は表3に示されるとおりであった。なお、銅箔a~dにおけるSaと高周波特性との相関関係を表すグラフを図13に示す。
未処理銅箔を用いたLフィルターのカットオフ値の設定、及び銅箔a~dにおける表面プロファイルのLフィルター処理において、カットオフ値を10μmとしたこと以外は、例B1と同様にして表面パラメータと高周波特性との相関関係を確認した。結果は表3に示されるとおりであった。
未処理銅箔を用いたLフィルターのカットオフ値の設定、及び銅箔a~dにおける表面プロファイルのLフィルター処理において、カットオフ値を5.0μmとしたこと以外は、例B1と同様にして表面パラメータと高周波特性との相関関係を確認した。結果は表3に示されるとおりであった。なお、銅箔a~dにおけるSaと高周波特性との相関関係を表すグラフを図16に示す。
未処理銅箔を用いたLフィルターのカットオフ値の設定、及び銅箔a~dにおける表面プロファイルのLフィルター処理において、カットオフ値を2.0μmとしたこと以外は、例B1と同様にして表面パラメータと高周波特性との相関関係を確認した。結果は表3に示されるとおりであった。
未処理銅箔を用いたLフィルターのカットオフ値の設定、及び銅箔a~dにおける表面プロファイルのLフィルター処理において、カットオフ値を0.5μmとしたこと以外は、例B1と同様にして表面パラメータと高周波特性との相関関係を確認した。結果は表3に示されるとおりであった。
Claims (10)
- 銅箔の表面パラメータの測定方法であって、
(a)未処理銅箔の少なくとも一方の表面における表面プロファイルを取得する工程と、
(b)前記表面プロファイルに基づいてLフィルターのカットオフ値を設定する工程と、
(c)前記未処理銅箔に由来する表面処理銅箔の少なくとも一方の表面における表面プロファイルを取得する工程と、
(d)前記表面処理銅箔の表面プロファイルをフィルター処理する工程であって、前記カットオフ値のLフィルターを用いて処理することを含む工程と、
(e)前記フィルター処理後の表面プロファイルに基づき、前記表面処理銅箔の前記表面における、ISO25178で規定される表面パラメータのうち少なくとも1種を算出する工程と、
を含む、銅箔の表面パラメータの測定方法。 - 前記工程(d)において、前記フィルター処理がSフィルターを用いることなく行われる、請求項1に記載の銅箔の表面パラメータの測定方法。
- 前記工程(b)において、前記Lフィルターのカットオフ値が、
(i)Lフィルターで処理した後の算術平均高さSaであるSa1が0.5μm以下を満たし、かつ、
(ii)Lフィルターで処理する前後における界面の展開面積比Sdrの変化率:(|Sdr0-Sdr1|/Sdr0)×100(式中、Sdr0はLフィルターで処理する前のSdrであり、Sdr1はLフィルターで処理した後のSdrである)が80%以下を満たすように設定され、
Sa及びSdrがISO25178で規定される表面パラメータである、請求項1又は2に記載の銅箔の表面パラメータの測定方法。 - 前記Sa1が0.3μm以下であり、かつ、前記Sdrの変化率が70%以下である、請求項3に記載の銅箔の表面パラメータの測定方法。
- 前記工程(b)において、前記Lフィルターのカットオフ値が、
(i)Lフィルターで処理した後の算術平均高さSaであるSa1が0.5μm以下を満たし、かつ、
(ii’)Lフィルターで処理する前後における、コア部の実体体積Vmcをコア部のレベル差Skで除して界面の展開面積比Sdrを乗じることにより、すなわち(Vmc/Sk)×Sdrの式により得られるα値の変化率:(|α0-α1|/α0)×100(式中、α0はLフィルターで処理する前のα値であり、α1はLフィルターで処理した後のα値である)が80%以下を満たすように設定され、
Sa、Sdr、Vmc及びSkがISO25178で規定される表面パラメータである、請求項1又は2に記載の銅箔の表面パラメータの測定方法。 - 前記Sa1が0.3μm以下であり、かつ、前記α値の変化率が70%以下である、請求項5に記載の銅箔の表面パラメータの測定方法。
- 銅箔の選別方法であって、
請求項1~6のいずれか一項に記載の方法を用いて銅箔の表面パラメータを測定する工程であって、前記表面パラメータがISO25178で規定される算術平均高さSa、二乗平均平方根高さSq、最大高さSz、界面の展開面積比Sdr、コア部の実体体積Vmc及びコア部のレベル差Skからなる群から選択される少なくとも1種である工程と、
前記Saが1.2μm以下、前記Sqが2.5μm以下、前記Szが14μm以下、前記Sdrが60%以下、前記Vmcが1.5μm3以下、及び/又は前記Skが4μm以下の表面を有する銅箔を、高周波用途向けプリント配線板に適した銅箔として選別する工程と、
を含む、銅箔の選別方法。 - 表面処理銅箔の製造方法であって、
未処理銅箔を用意する工程と、
前記未処理銅箔の少なくとも一方の表面に表面処理を施して表面処理銅箔を製造する工程と、
請求項1~6のいずれか一項に記載の方法を用いて、前記表面処理銅箔の表面パラメータを測定する工程と、
前記表面パラメータが所定の条件を満たす場合にのみ、前記表面処理銅箔を出荷に供する、又は出荷に供するものとして認定する工程と、
を含み、
前記工程(a)による表面プロファイルの取得が、前記未処理銅箔の少なくとも一方の表面に対して行われるものであり、かつ、前記工程(c)による表面プロファイルの取得が、前記表面処理銅箔の前記表面処理が施された表面に対して行われるものである、表面処理銅箔の製造方法。 - 前記表面処理銅箔が1GHz以上の高周波用途向けプリント配線板に用いられる、請求項8に記載の表面処理銅箔の製造方法。
- 請求項7~9のいずれか一項に記載の方法により得られた銅箔を用いて高周波用途向けプリント配線板を製造する工程を含む、高周波用途向けプリント配線板の製造方法。
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