本發(fā)明涉及高頻信號傳輸電路形成用表面處理銅箔、用該表面處理銅箔得到的高頻信號傳輸印刷線路板制造用覆銅層壓板及印刷線路板。
背景技術(shù):
以往,為了提高電腦、移動通信終端、其他電子設(shè)備的數(shù)據(jù)處理速度和通信速度,并使無阻礙的大容量數(shù)據(jù)處理成為可能,對于數(shù)據(jù)處理速度、通信速度的高速化提出了要求。為了應對該要求,在印刷線路板的領(lǐng)域嘗試了盡可能減少高頻信號的傳輸損失的努力。
進而,就作為該傳輸損失的一個原因的導體損失而言,傳輸信號的頻率高時易于出現(xiàn)所謂傳輸信號在電路的表面流過的集膚效應,電信號、即傳輸信號流經(jīng)的截面積減少導致電阻變高后,會產(chǎn)生信號延遲,無法得到所設(shè)計的運算速度,或信號的連鎖現(xiàn)象引起的不良運轉(zhuǎn)的問題。
為了解決這些問題,作為表面附近的電阻小、用作為高頻電路用導體時可以減少傳輸損失的高頻電路用銅箔,專利文獻1中公開了“一種高頻用銅箔,該高頻用銅箔在電解銅箔的至少一面進行了粗化處理,其特征在于,將該高頻用銅箔和樹脂基材層合成形,并使該粗化處理面與樹脂基材接觸來形成覆銅層壓板,通過半蝕刻將該高頻用銅箔加工成以重量換算厚度計為3μm厚的銅層時,該銅層的電阻率為2.2×10-8ωm以下,優(yōu)選為2.0×10-8ωm以下”。
就該專利文獻1公開的高頻用銅箔的粗化處理而言,粗化處理后的銅箔的電阻率為2.2×10-8ωm以下即可,對于方法沒有特別的限定,可以在電解銅箔表面形成由銅構(gòu)成的粗化層。
現(xiàn)有技術(shù)文獻
專利文獻
專利文獻1:日本專利申請?zhí)亻_2011-138980號公報
技術(shù)實現(xiàn)要素:
發(fā)明要解決的問題
然而,就專利文獻1公開的高頻用銅箔而言,即使控制銅箔的電阻率,信號的頻率在10ghz以上、尤其是在15ghz以上時集膚效應也會變得顯著,粗化處理面的存在導致傳輸損失變大。
另一方面,出于提高銅箔與絕緣樹脂基材貼合時的密合性的觀點,銅箔的粗化處理面是不可或缺的,銅箔很難省卻粗化處理。
因此,市場上對于盡可能地抑制粗化處理面的集膚效應,形成電路后可以得到所設(shè)計的信號傳遞速度的表面處理銅箔提出了要求。
解決問題的方法
鑒于以上提到的問題,本發(fā)明人進行了潛心研究,結(jié)果想到了采用具有以下所示的粗化處理層的表面處理銅箔來解決上述問題。以下,說明本發(fā)明的銅箔。
高頻信號傳輸電路形成用表面處理銅箔:本發(fā)明的高頻信號傳輸電路形成用表面處理銅箔是在銅箔的表面具有粗化處理層的表面處理銅箔,其特征在于,該粗化處理層由含有氧化銅及氧化亞銅的銅復合化合物形成的針狀或板狀的微細凹凸構(gòu)成,且該銅箔從剖面觀察時的平均結(jié)晶粒徑為2.5μm以上。
高頻信號傳輸印刷線路板制造用覆銅層壓板:本發(fā)明的高頻信號傳輸印刷線路板制造用覆銅層壓板是層合了包含粗化處理層及銅層的表面處理銅箔的覆銅層壓板,其特征在于,該表面處理銅箔的粗化處理層由含有氧化銅及氧化亞銅的銅復合化合物形成的針狀或板狀的微細凹凸構(gòu)成,且該銅層從剖面觀察時的平均結(jié)晶粒徑為2.5μm以上。
高頻信號傳輸印刷線路板:本發(fā)明的高頻信號傳輸印刷線路板是具有高頻信號傳輸電路的印刷線路板,該高頻信號傳輸電路包含粗化處理層及銅層,其特征在于,該高頻信號傳輸電路的粗化處理層由含有氧化銅及氧化亞銅的銅復合化合物形成的針狀或板狀的微細凹凸構(gòu)成,且該銅層從剖面觀察時的平均結(jié)晶粒徑為2.5μm以上。
發(fā)明的效果
本發(fā)明的高頻信號傳輸電路形成用表面處理銅箔中,構(gòu)成粗化處理層的針狀或板狀的微細凹凸由不導電的非導體成分“氧化銅及氧化亞銅”構(gòu)成。因此,本發(fā)明的高頻信號傳輸電路形成用表面處理銅箔的粗化處理層不導通電信號,只起到提高與絕緣樹脂基材的密合性的作用。并且,構(gòu)成本發(fā)明的高頻信號傳輸電路形成用表面處理銅箔的銅箔具有平均結(jié)晶粒徑為2.5μm以上的結(jié)晶組織,因而與一般的銅箔相比是電阻極低的良導體。
再者,就用本發(fā)明的高頻信號傳輸印刷線路板制造用覆銅層壓板得到的高頻信號傳輸印刷線路板所具有的電路而言,即使到了傳輸信號的頻率高而呈現(xiàn)集膚效應的程度,構(gòu)成粗化處理層的針狀或板狀的微細凹凸由于是非導體,也不會有集膚效應引起的信號電流流過。其結(jié)果,信號電流在平均結(jié)晶粒徑為2.5μm以上的低電阻的銅層中流動,可以得到所設(shè)計的信號傳遞速度。
附圖說明
圖1是表示構(gòu)成本發(fā)明的銅箔的粗化處理層的微細凹凸的剖面的掃描電子顯微鏡觀察圖像。
圖2是表示采用設(shè)計成特性阻抗為50ω的單條微帶線時的傳輸損失與信號頻率關(guān)系的圖。
圖3是表示采用以下設(shè)計方式的微帶線時的傳輸損失與信號頻率關(guān)系的圖,其中,將特性阻抗為50ω的單條微帶線兩條并列配置,并使差動為100ω。
具體實施方式
以下,說明本發(fā)明的“高頻信號傳輸電路形成用表面處理銅箔的實施方式”、“高頻信號傳輸印刷線路板制造用覆銅層壓板的實施方式”及“高頻信號傳輸印刷線路板的實施方式”。
1、高頻信號傳輸電路形成用表面處理銅箔的實施方式
本發(fā)明的高頻信號傳輸電路形成用表面處理銅箔是在銅箔的表面具有粗化處理層的表面處理銅箔,其特征在于,該粗化處理層由含有氧化銅及氧化亞銅的銅復合化合物形成的針狀或板狀的微細凹凸構(gòu)成,且該銅箔從剖面觀察時的平均結(jié)晶粒徑為2.5μm以上。該“高頻信號傳輸電路形成用表面處理銅箔”適用于在信號的頻率為1ghz以上、更優(yōu)選為5ghz以上、進一步優(yōu)選為10ghz以上、最優(yōu)選為15ghz以上的頻帶使用的印刷線路板等的用途。
以往,為了提高銅箔與絕緣樹脂基材的密合性,在銅箔表面實施了“微細銅粒的附著”、“利用蝕刻的凹凸形成”等粗化處理。然而,將該現(xiàn)有的實施了粗化處理的銅箔用于高頻信號傳輸電路的形成時,銅箔表面設(shè)置的粗化處理層由于是導體,會產(chǎn)生集膚效應引起的高頻信號的傳輸損失。相對于此,本發(fā)明的高頻信號傳輸電路形成用表面處理銅箔中,構(gòu)成粗化處理層的針狀或板狀的微細凹凸由不導電的非導體成分“氧化銅及氧化亞銅”構(gòu)成。因此,高頻信號不流經(jīng)銅箔的粗化處理層的針狀或板狀的微細凹凸,高頻信號只在銅層流動,可以得到與采用不具有粗化處理層的非粗化銅箔時同等的高頻特性。再者,采用本發(fā)明的高頻信號傳輸電路形成用表面處理銅箔時,高頻信號流經(jīng)的銅層具有如平均結(jié)晶粒徑為2.5μm以上的低電阻的結(jié)晶組織,可以得到良好的高頻特性。
以下,依次說明構(gòu)成該高頻信號傳輸電路形成用表面處理銅箔的“銅箔”、“粗化處理層”。
銅箔:作為銅箔,采用從剖面觀察時的平均結(jié)晶粒徑為2.5μm以上的銅箔。平均結(jié)晶粒徑在2.5μm以上時,晶界少,各結(jié)晶粒的粒內(nèi)變形也小,具有格外優(yōu)異的低電阻。此外,作為本發(fā)明的高頻信號傳輸電路形成用表面處理銅箔,在覆銅層壓板的層合階段、印刷線路板的加工階段會承受各種熱負荷,但至少在形成最終產(chǎn)品、即印刷線路板時構(gòu)成電路的銅層的結(jié)晶組織的平均結(jié)晶粒徑為2.5μm以上即可。
再者,如果考慮將本發(fā)明的高頻信號傳輸電路形成用表面處理銅箔用于微帶線、帶狀線用途的情形,銅箔含有的雜質(zhì)濃度優(yōu)選為100ppm以下。這里提到的雜質(zhì)是指s、n、c、cl,它們的總含量為雜質(zhì)濃度。該雜質(zhì)濃度超過100ppm時,導電率及平均結(jié)晶粒徑易于產(chǎn)生波動。并且,銅箔的銅純度優(yōu)選為99.8質(zhì)量%以上。銅箔的銅純度為99.8質(zhì)量%以上時,可以切實地具有良好的導電性能。
并且,考慮到上述的微帶線或帶狀線的用途,各自與絕緣樹脂基材密合一側(cè)的面的表面粗糙度(ra)、光澤度(gs60°)分別優(yōu)選在以下的范圍。尤其是在帶狀線的用途中,由于是在用表面處理銅箔形成的電路的兩面密合絕緣樹脂基材,該電路兩面的表面特性會影響高頻傳輸特性,所以銅箔的兩面優(yōu)選為以下的范圍。銅箔的表面粗糙度(ra)為0.3μm以下,更優(yōu)選為0.2μm以下。再者,與絕緣樹脂基材密合的銅箔表面的光澤度(gs60°)優(yōu)選為40以上,更優(yōu)選為100以上。滿足這些特性時,銅箔的表面可以形成凹凸少、彎曲少的光滑表面,可以抑制傳輸損失。
就以上提到的銅箔而言,例如,可以用活性炭處理銅濃度為50g/l~120g/l、游離硫酸濃度為60g/l~250g/l的硫酸酸性銅溶液后,在溶液溫度20℃~70℃、電流密度40a/dm2~100a/dm2的條件進行電解來得到。此外,只要銅箔的平均結(jié)晶粒徑滿足2.5μm以上的條件,就可以采用電解銅箔、帶有載體的銅箔或壓延銅箔。再者,對于銅箔的厚度也沒有特別的限定。
粗化處理層:就構(gòu)成本發(fā)明的高頻信號傳輸電路形成用表面處理銅箔的粗化處理層的“含有氧化銅及氧化亞銅的銅復合化合物形成的針狀或板狀的微細凹凸”而言,可以發(fā)揮固定效果,從而使得對于在高頻基板中使用的低介電常數(shù)、低介電損耗角正切的絕緣樹脂基材的密合性變得良好。然而,與現(xiàn)有的粗化處理的表面處理銅箔不同,本發(fā)明的高頻信號傳輸電路形成用表面處理銅箔的粗化處理層中不流有高頻信號。因此,采用本發(fā)明的銅箔時,在高頻信號的傳輸損失方面可以得到與不具有粗化處理層的非粗化銅箔同等的高頻特性。即,相對于導電特性優(yōu)異的銅箔,這里提到的具有由“含有氧化銅及氧化亞銅的銅復合化合物形成的針狀或板狀的微細凹凸”構(gòu)成的粗化處理層的表面處理銅箔適于用作為高頻信號傳輸電路形成材料。此外,本發(fā)明的高頻信號傳輸電路形成用表面處理銅箔中,可以在“銅箔的至少與絕緣樹脂基材密合的一側(cè)”具有粗化處理層,也可以是在銅箔的兩面具有粗化處理層的兩面粗化處理銅箔。
其次,說明構(gòu)成該粗化處理層的微細凹凸的“含有氧化銅及氧化亞銅的銅復合化合物”。這里,稱之為“含有氧化銅及氧化亞銅的銅復合化合物”是由于其中含有氧化銅及氧化亞銅以外的雜質(zhì)成分。進而,由圖1所示的本發(fā)明的高頻信號傳輸電路形成用表面處理銅箔的剖面觀察圖像可知,該粗化處理層具有呈細線狀的針狀或板狀的銅復合化合物形成的微細凹凸。
再者,此時的“含有氧化銅及氧化亞銅的銅復合化合物形成的針狀或板狀的微細凹凸”的最大長度優(yōu)選為500nm以下,更優(yōu)選為400nm,進一步優(yōu)選為300nm以下。這種最大長度為500nm以下的“含有氧化銅及氧化亞銅的銅復合化合物形成的針狀或板狀的微細凹凸”發(fā)揮精細的納米固定效果,可以得到高頻信號傳輸電路形成用表面處理銅箔與絕緣樹脂基材的良好的密合性,且可以形成具有與采用非粗化銅箔時同等良好的電路形狀的細間距電路。并且,“含有氧化銅及氧化亞銅的銅復合化合物形成的針狀或板狀的微細凹凸”的最大長度越小,從銅箔的表面長長地突出的凸狀部就會越少,該粗化處理層的表面接觸到其他物體時也難以折斷,可以形成耐擦傷性高的粗化處理層。因此,本發(fā)明的高頻信號傳輸電路形成用表面處理銅箔的粗化處理層難以發(fā)生粉末脫落,表面的微細凹凸難以受損。
由圖1可知,這里提到的“最大長度”是指在該高頻信號傳輸電路形成用表面處理銅箔的剖面中,測定呈線狀的自銅箔表面?zhèn)鹊幕似鹬另敹说拈L度時的最大值。該“最大長度”越短,在銅箔的表面越易于形成更加微細的凹凸結(jié)構(gòu),且可以維持粗化處理前的銅箔表面的形狀,從而可以抑制粗化處理前的銅箔的表面粗糙度的變動。
進而,就本發(fā)明的高頻信號傳輸電路形成用表面處理銅箔的“含有氧化銅及氧化亞銅的銅復合化合物形成的針狀或板狀的微細凹凸”而言,將x射線光電子能譜分析法(x-rayphotoelectronspectroscopy,以下稱之為“xps”)中的cu(i)及cu(ii)的各峰面積的合計面積設(shè)為100%時,cu(i)峰的面積占有率優(yōu)選為50%以上。
首先,說明利用xps的“含有氧化銅及氧化亞銅的銅復合化合物形成的針狀或板狀的微細凹凸”的構(gòu)成元素的分析方法。利用xps分析粗化處理層的構(gòu)成元素時,可以分離并檢測cu(i)及cu(ii)的各峰。然而,分離并檢測cu(i)及cu(ii)的各峰時,可以觀測到在大的cu(i)峰的峰肩部分重疊cu(0)峰的情形。觀測到這種cu(0)的峰重疊的情形時,將該峰肩部分包括在內(nèi)一并視為cu(i)峰。即,本發(fā)明中,用xps分析該微細凹凸的構(gòu)成元素,檢測與cu2p3/2的結(jié)合能對應的932.4ev處出現(xiàn)的cu(i)、及934.3ev處出現(xiàn)的cu(ii)的光電子后,波形分離得到的各峰,基于各成分的峰面積確定cu(i)峰的面積占有率。本發(fā)明中,用ulvac-phi公司制的quantum2000(光束條件40w,200μm徑)作為xps的分析裝置,用“multipackver.6.1a”作為解析軟件來進行狀態(tài)、半定量用窄幅測定。
通過以上方式測定的cu(i)峰源自構(gòu)成氧化亞銅(一氧化二銅cu2o)的1價銅。再者,cu(ii)峰源自構(gòu)成氧化銅(一氧化銅cuo)的2價銅。進而,cu(0)峰源自構(gòu)成金屬銅的0價銅。因此,cu(i)峰的面積占有率低于50%時,該微細凹凸中的氧化亞銅的占有比例小于氧化銅的占有比例。與氧化亞銅相比,氧化銅在蝕刻液等酸中的溶解性高。因此,cu(i)峰的面積占有率低于50%時,將該高頻信號傳輸電路形成用表面處理銅箔的粗化處理層側(cè)貼合在絕緣樹脂基材上,利用蝕刻法進行電路形成時,粗化處理層易于溶解在蝕刻液中,會有電路與絕緣樹脂基材的密合性下降的情況。基于該觀點,利用xps分析該微細凹凸的構(gòu)成元素時的cu(i)峰的面積占有率更優(yōu)選為70%以上,進一步優(yōu)選為80%以上。cu(i)峰的面積占有率增加時,在蝕刻液等中的耐酸溶解性比氧化銅高的氧化亞銅的成分比就越高。因此,可以提高粗化處理層對于蝕刻液等的耐酸溶解性,減少電路形成時的蝕刻液的加入量,可以形成與絕緣樹脂基材的密合性良好的電路。另一方面,cu(i)峰的面積占有率的上限值沒有特別的限定,但在99%以下。cu(i)峰的面積占有率降低時,將高頻信號傳輸電路形成用表面處理銅箔的粗化處理面?zhèn)荣N合在絕緣樹脂基材上時的兩者的密合性有升高的傾向。因此,為了得到良好的密合性,cu(i)峰的面積占有率優(yōu)選為98%以下,更優(yōu)選為95%以下。此外,cu(i)峰的面積占有率依據(jù)算式cu(i)/[cu(i)+cu(ii)]×100(%)算出。
作為上述的本發(fā)明的粗化處理層的一個例子,可以用以下的濕式法形成。首先,通過采用溶液的濕式法在銅箔的表面實施氧化處理,從而在銅箔表面形成含有氧化銅(一氧化銅)的銅化合物。隨后,還原處理該銅化合物,將一部分氧化銅轉(zhuǎn)化為氧化亞銅(一氧化二銅),從而在銅箔的表面可以形成由含有氧化銅及氧化亞銅的銅復合化合物形成的“針狀或板狀的微細凹凸”。這里,本發(fā)明中提到的“微細凹凸”本身是在采用濕式法在銅箔的表面進行氧化處理的階段,由含有氧化銅的銅化合物形成的。隨后,還原處理該銅化合物時,在幾乎維持該銅化合物形成的微細凹凸形狀的前提下,一部分氧化銅轉(zhuǎn)化為氧化亞銅,“含有氧化銅及氧化亞銅的銅復合化合物”形成“微細凹凸”。如上所述,在銅箔的表面用濕式法實施適當?shù)难趸幚砗?,通過實施還原處理可以形成上述的“微細凹凸”。此外,“含有氧化銅及氧化亞銅的銅復合化合物”中可以含有少量的金屬銅。
再者,采用上述濕式法設(shè)置粗化處理層時,優(yōu)選使用氫氧化鈉溶液等堿性溶液。通過用堿性溶液氧化銅箔的表面,在銅箔的表面可以形成針狀或板狀的由含有氧化銅的銅化合物形成的微細凹凸。然而,用單一成分的堿性溶液在銅箔表面實施氧化處理時,該微細凹凸會過度生長,因而優(yōu)選采用含有適當抑制銅箔表面的氧化的抗氧化劑的堿性溶液。
作為這種抗氧化劑,可以采用氨基類硅烷偶聯(lián)劑n-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、n-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-三乙氧基硅基-n-(1,3-二甲基-亞丁基)丙胺、n-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷等。這些氨基類硅烷偶聯(lián)劑均可以在堿性溶液中溶解,在堿性溶液中穩(wěn)定,所以在銅箔的表面吸附后發(fā)揮精確控制銅箔表面的氧化的效果。其結(jié)果,可以抑制氧化銅的針狀結(jié)晶的過度生長,可以形成具有最大長度為500nm以下的微細凹凸的粗化處理層。
如上所述,就用含有氨基類硅烷偶聯(lián)劑的堿性溶液在銅箔的表面設(shè)置的微細凹凸而言,隨后實施還原處理也幾乎保持其形狀。其結(jié)果,可以穩(wěn)定地得到具有微細凹凸的粗化處理層,該微細凹凸為含有氧化銅及氧化亞銅的銅復合化合物形成的針狀或板狀的最大長度為500nm以下的微細凹凸。此外,還原處理中通過調(diào)整還原劑濃度、溶液ph、溶液溫度等,可以適當?shù)卣{(diào)整相對于用xps定性分析構(gòu)成粗化處理層的微細凹凸的構(gòu)成元素時得到的cu(i)的峰面積與cu(ii)的峰面積的合計面積的、cu(i)峰的面積占有率。并且,用xps分析利用上述方法形成的粗化處理層的微細凹凸的構(gòu)成元素時,會有檢測到“-cooh”的存在的情形。
如上所述,銅箔表面的氧化處理及還原處理可以通過采用處理溶液的濕式法來進行。因此,通過在處理溶液中浸漬銅箔等的方法,在銅箔的兩面可以輕松地形成上述粗化處理層,從而可以輕松地得到適于多層印刷線路板的內(nèi)層電路形成的兩面粗化處理銅箔。
其他表面處理:作為本發(fā)明的高頻信號傳輸電路形成用表面處理銅箔,在不損害粗化處理層的特性的前提下,可以實施任意的表面處理。例如,通過在上述粗化處理層的表面設(shè)置硅烷偶聯(lián)劑處理層,可以改善加工成印刷線路板后的耐吸濕老化特性。作為該硅烷偶聯(lián)劑處理層,優(yōu)選用烯烴官能性硅烷、環(huán)氧基官能性硅烷、乙烯基官能性硅烷、丙烯酸基官能性硅烷、氨基官能性硅烷及巰基官能性硅烷中的任意一種作為硅烷偶聯(lián)劑來形成。這些硅烷偶聯(lián)劑用通式r-si(or’)n表示(這里,r表示氨基或乙烯基等為首的有機官能基,or’表示甲氧基或乙氧基等為首的水解基,n為2或3)。
作為可以使用的硅烷偶聯(lián)劑,更為具體地說,以與在印刷線路板用半固化片的玻璃布中使用的相同的偶聯(lián)劑為中心,可以列舉乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基苯基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、4-縮水甘油基丁基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、n-β(氨基乙基)γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、n-3-(4-(3-氨基丙氧基)丁氧基)丙基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、咪唑硅烷、三嗪硅烷、3-丙烯酰氧基丙基甲氧基硅烷、γ-巰基丙基三甲氧基硅烷等。
就這里列舉的硅烷偶聯(lián)劑而言,用在銅箔的與絕緣樹脂基材密合一側(cè)的表面時,也不會對隨后的蝕刻工序及形成印刷線路板后的特性造成壞影響。至于在這些硅烷偶聯(lián)劑中具體選用何種,可以根據(jù)絕緣樹脂基材的種類、銅箔的使用方法等適當選擇。再者,對于硅烷偶聯(lián)劑處理層的形成方法沒有特別的限定,可以采用浸漬法、噴淋法、噴霧法等,只要是使粗化處理層與硅烷偶聯(lián)劑處理液最為均勻地接觸、吸附的方法即可。
2、高頻信號傳輸印刷線路板制造用覆銅層壓板的實施方式
本發(fā)明的高頻信號傳輸印刷線路板制造用覆銅層壓板是層合了包含粗化處理層及銅層的表面處理銅箔的覆銅層壓板,其特征在于,該表面處理銅箔的粗化處理層由含有氧化銅及氧化亞銅的銅復合化合物形成的針狀或板狀的微細凹凸構(gòu)成,且該銅層從剖面觀察時的平均結(jié)晶粒徑為2.5μm以上。這里采用的表面處理銅箔是指上述的高頻信號傳輸電路形成用表面處理銅箔,層合該高頻信號傳輸電路形成用表面處理銅箔與絕緣樹脂基材來得到。再者,本發(fā)明的高頻信號傳輸印刷線路板制造用覆銅層壓板中,所層合的表面處理銅箔的粗化處理層中存在非導體成分“含有氧化銅及氧化亞銅的銅復合化合物形成的針狀或板狀的微細凹凸”,所以在確保與絕緣樹脂基材的良好的密合性的同時,銅箔的粗化處理層的針狀或板狀的微細凹凸中不會有高頻信號流過,可以得到與采用非粗化銅箔時同樣的降低集膚效應的效果。再者,就用本發(fā)明的高頻信號傳輸印刷線路板制造用覆銅層壓板形成的高頻信號傳輸電路而言,銅層中具有平均結(jié)晶粒徑為2.5μm以上的低電阻的結(jié)晶組織,顯示優(yōu)異的高頻特性。此外,對于此時的絕緣樹脂基材沒有特別的限定,可以采用剛性基板用絕緣樹脂基材、柔性基板用樹脂基材等在印刷線路板制造中可以使用的任意絕緣樹脂基材。并且,層合方法也可以采用沖壓成形法、連續(xù)層壓法、鑄造法等任意方法。
3、高頻信號傳輸印刷線路板的實施方式
本發(fā)明的高頻信號傳輸印刷線路板是具有包含粗化處理層及銅層的高頻信號傳輸電路的印刷線路板,其特征在于,該高頻信號傳輸電路的粗化處理層由含有氧化銅及氧化亞銅的銅復合化合物形成的針狀或板狀的微細凹凸構(gòu)成,且該銅層從剖面觀察時的平均結(jié)晶粒徑為2.5μm以上。這里提到的“高頻信號傳輸印刷線路板”是用上述的“高頻信號傳輸印刷線路板制造用覆銅層壓板”,通過蝕刻加工等印刷線路板制造工藝得到的。就該本發(fā)明的高頻信號傳輸印刷線路板所具有的高頻信號傳輸電路而言,粗化處理層具有非導體成分“含有氧化銅及氧化亞銅的銅復合化合物形成的針狀或板狀的微細凹凸”,所以即使有產(chǎn)生集膚效應程度的頻率的信號流過,電流也不會在粗化處理層中流動,而是在平均結(jié)晶粒徑為2.5μm以上的低電阻的銅層內(nèi)部流動,從而傳輸損失變少。
實施例
銅箔:實施例中,將表面用#2000的砂紙研磨的鈦板電極用作為陰極,將dsa用作為陽極,配制銅濃度調(diào)整為80g/l、游離硫酸濃度調(diào)整為150g/l的硫酸酸性銅電解液,且相對于該硫酸酸性銅電解液1升,用約3.0g的活性炭接觸20秒左右來進行活性炭處理后,在液溫50℃、電流密度100a/dm2的條件進行電解,從而制造了厚度18μm的電解銅箔。表1中的表面粗糙度的“電極面”是指電解銅箔的與陰極接觸的面,“析出面”是指銅析出一側(cè)的面。該電解銅箔的表面粗糙度(ra)、光澤度、雜質(zhì)濃度、銅純度的結(jié)果示于表1中。以下,說明評價方法。
銅箔的評價方法
光澤度:用日本電色工業(yè)株式會社制光澤儀pg-1m型,依據(jù)光澤度的測定方法jisz8741-1997進行測定。
表面粗糙度(ra):用小坂研究所制的探針式表面粗糙度儀se3500(探針曲率半徑2μm),依據(jù)jisb0601進行測定。
銅箔中的微量元素分析:用堀場制作所制emia-920v碳、硫分析裝置分析碳及硫的含量。再者,用堀場制作所制emga-620氧、氮分析裝置分析氮的含量。并且,利用氯化銀比濁法,用日立high-techfielding制u-3310分光光度計分析銅箔中的氯的含量。
銅純度分析:依據(jù)jish1101進行。
粗化處理層的形成:將上述電解銅箔在硫酸濃度為5質(zhì)量%的硫酸類溶液中浸漬1分鐘后,進行水洗。隨后,將該酸洗處理過的電解銅箔浸漬在氫氧化鈉水溶液中,進行堿性脫脂處理,隨后水洗。
在完成所述預處理的電解銅箔的電極面實施氧化處理。氧化處理中,將該電解銅箔在液溫70℃、ph12、含有濃度為150g/l的次氯酸、濃度為10g/l的n-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷的氫氧化鈉溶液中浸漬2分鐘,從而在電解銅箔的表面形成由銅化合物形成的微細凹凸。此時的銅化合物的主要成分為氧化銅。
其次,對氧化處理過的電解銅箔實施還原處理。還原處理中,將氧化處理過的電解銅箔在用碳酸鈉和氫氧化鈉調(diào)整為ph=12的、二甲胺硼烷濃度為20g/l的水溶液(室溫)中浸漬1分鐘來進行還原處理,隨后水洗、干燥。通過這些工序,在電解銅箔的表面將上述氧化銅的一部分還原成氧化亞銅,形成具有“含有氧化銅及氧化亞銅的銅復合化合物”形成的最大長度500nm的微細凹凸的粗化處理層。
硅烷偶聯(lián)劑處理:還原處理結(jié)束,水洗后,利用噴淋法將將硅烷偶聯(lián)劑處理液(離子交換水作為溶劑,含有濃度為5g/l的γ-縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷的水溶液)噴涂在上述粗化處理后的電解銅箔的粗化處理面上,從而進行硅烷偶聯(lián)劑的吸附。隨后,硅烷偶聯(lián)劑的吸附結(jié)束后,用電熱器在環(huán)境溫度調(diào)整為120℃的環(huán)境中使表面的水分蒸發(fā),促進位于該粗化處理面的-oh基與硅烷偶聯(lián)劑的縮合反應,從而得到在粗化處理層的表面具有硅烷偶聯(lián)劑處理層的本發(fā)明的高頻信號傳輸電路形成用表面處理銅箔。
粗化處理面的定性分析結(jié)果:用xps進行該粗化處理面的定性分析時,可以清楚地確認到“氧化銅”、“氧化亞銅”的存在,且相對于cu(i)的峰面積與cu(ii)的峰面積的合計面積,cu(i)的峰的面積占有率為95%。
高頻特性測定用基板的制作:用該高頻信號傳輸電路形成用表面處理銅箔和高頻用的半固化片(松下公司制megtron6),將該高頻信號傳輸電路形成用表面處理銅箔的經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑處理了的粗化處理面抵接在該半固化片上,用真空層壓機在溫度190℃、沖壓時間120分鐘的條件進行層合,從而得到絕緣厚度0.2mm的覆銅層壓板。隨后,對該覆銅層壓板實施蝕刻加工,得到作為印刷線路板的高頻特性測定用基板,該基板中形成了特性阻抗在單條為50ω、差動為100ω的微帶線。就在該高頻特性測定用基板設(shè)置的高頻信號傳輸電路而言,銅層的平均結(jié)晶粒徑為3.09μm。平均結(jié)晶粒徑按照以下方式進行測定。用精工精密株式會社制的聚焦離子束加工觀察裝置(sim2050)加工銅箔剖面,利用ebsd(electronbackscatterdiffraction)法進行結(jié)晶方位解析,檢測到晶界后,將被該晶界包圍的區(qū)域定義為結(jié)晶粒,將與該區(qū)域的面積相同面積的圓的直徑設(shè)為各結(jié)晶粒的結(jié)晶粒徑。再者,平均結(jié)晶粒徑是指在指定的測定視野內(nèi)存在的各結(jié)晶粒的結(jié)晶粒徑的平均值。
高頻特性的測定:用agilent公司制的矢量網(wǎng)絡分析儀vnae5071c,測定上述高頻特性測定用基板的至頻率20ghz為止的傳輸損失。該結(jié)果示于圖2及圖3中,以便于與后述的比較例進行對比。
比較例
比較例中,用含有銅濃度80g/l、游離硫酸濃度250g/l、氯濃度1.1ppm、明膠2ppm的硫酸酸性銅電解液,在液溫50℃、電流密度60a/dm2的條件進行電解,制造厚度18μm的銅箔來替代實施例中使用的電解銅箔。其他與實施例相同地得到了高頻特性測定用基板。
并且,就在該比較例1得到的高頻特性測定用基板上形成的高頻信號傳輸電路而言,銅層的平均結(jié)晶粒徑為0.73μm。并且,高頻特性的測定結(jié)果示于圖2及圖3中。
實施例與比較例的對比
以下,出于清晰區(qū)分所使用的銅箔的差異及平均結(jié)晶粒徑的差異的觀點,將實施例和比較例的對比結(jié)果示于表1中。
表1
*:為s、n、c、cl的總含量。
**:測定覆銅層壓板的剖面結(jié)晶組織。
圖2是表示采用設(shè)計成特性阻抗為50ω的單條微帶線時的傳輸損失與信號頻率關(guān)系的圖。再者,該圖2的上圖示出了頻率0ghz~20ghz的范圍,下圖放大示出了頻率15ghz~20ghz的范圍。由該圖2可知,在頻率0ghz~20ghz的整個區(qū)域,與比較例相比,實施例的傳輸損失少,尤其是在頻率15ghz~20ghz的范圍,實施例的傳輸損失少。
圖3是表示采用以下設(shè)計方式的微帶線時的傳輸損失與信號頻率關(guān)系的圖,其中,將特性阻抗為50ω的單條微帶線兩條并列配置,并使差動為100ω。再者,該圖3中的上圖示出了頻率0ghz~20ghz的范圍,下圖放大示出了頻率15ghz~20ghz的范圍。由該圖3可知,在頻率0ghz~20ghz的整個區(qū)域,實施例的傳輸損失從7ghz附近開始明顯變少,在頻率15ghz~20ghz的范圍,與比較例相比,實施例的傳輸損失顯著變少。再者,可以確認到該頻率越高,實施例與比較例的傳輸損失的差變得越大的傾向。
工業(yè)實用性
作為本發(fā)明的高頻信號傳輸電路形成用表面處理銅箔,構(gòu)成粗化處理層的針狀或板狀的微細凹凸由不導電的非導體成分“氧化銅及氧化亞銅”構(gòu)成,且銅箔具有平均結(jié)晶粒徑為2.5μm以上的低電阻的結(jié)晶組織。因此,就本發(fā)明的高頻信號傳輸電路形成用表面處理銅箔的粗化處理層而言,沒有電信號流過,起到提高與絕緣樹脂基材的密合性的效果,可以提供良好品質(zhì)的高頻信號傳輸印刷線路板制造用覆銅層壓板。再者,就用這種高頻信號傳輸印刷線路板制造用覆銅層壓板得到的高頻信號傳輸印刷線路板所具有的電路而言,即使到了傳輸信號的頻率高而呈現(xiàn)集膚效應的程度,構(gòu)成粗化處理層的銅復合化合物由于是非導體,粗化處理層中也不會有集膚效應引起的信號電流流過,信號電流只在電路內(nèi)部的平均結(jié)晶粒徑為2.5μm以上的低電阻的銅層中流動,可以得到所設(shè)計的信號傳遞速度。