CN100542374C - 2层挠性基板及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供形成了附着性、绝缘可靠性等高的铜覆膜层的2层挠性基板及其制造方法。本发明的2层挠性基板,其特征为,在绝缘体薄膜的至少一面上不经粘接剂直接形成基底金属层,在该基底金属层上形成所希望厚度的铜覆膜层的2层挠性基板中,在绝缘体薄膜上由于镀法形成主要含有(1)钒的比例是4~13重量%、钼的比例是5~40重量%、剩余部分是镍的镍-钒-钼合金,或者(2)至少含有2重量%的钒且钒和铬的合计是4~13重量%、钼的比例是5~40重量%、剩余部分是镍的镍-钒-铬-钼合金的膜厚3~50nm的基底金属层,在该基底金属层上形成铜覆膜层。
Description
技术领域
本发明涉及2层挠性基板及其制造方法,更具体地讲,涉及在绝缘体薄膜上用干镀法形成镍-钒-钼基底金属层或者镍-钒-铬-钼基底金属层(种子(seed)层),接着在该基底金属层上形成铜覆膜层,形成了附着性高、有耐腐蚀性,而且绝缘可靠性高的铜覆膜层的2层挠性基板及其制造方法。
背景技术
一般说来,用于制作挠性配线板的基板,大致分为在绝缘体薄膜上使用粘接剂来贴合成为导体层的铜箔的3层挠性基板(例如,参照专利文献1)和在该绝缘体薄膜上不使用粘接剂由干镀法或者湿式电镀法直接形成成为导体层的铜覆膜层的2层挠性基板。
在此,在使用3层挠性基板时,通过由减去法在基板上形成所希望的配线图案,可以制造3层挠性配线板,而且在使用2层挠性基板时,通过由减去法或者添加法在基板上形成所希望的配线图案,可以制造2层挠性配线板,但在以前,使用可以用简单的制造方法用低成本制造的3层挠性基板占主流。
可是,伴随近年来的电子设备的高密度化,变得更加需求配线宽度窄间距化的配线板。
但是,在制造3层挠性基板时,根据所希望的配线图案在作为基板的绝缘体薄膜上形成的铜覆膜层上进行蚀刻形成配线部来制造配线板时,由于配线部的侧面被蚀刻产生所谓的侧蚀刻,因此配线部的截面形状容易成为下部宽的梯形。
因此,由于当蚀刻到确保配线部间的电绝缘性时,配线间距宽度过宽,因此以前只要使用把一般使用的35μm厚度的铜箔用粘接剂与绝缘体薄膜贴合的3层挠性基板,在配线板上进行配线部的窄间距化就存在界限。
为此,使用18μm厚度以下的薄铜箔贴合基板,代替原有的35μm厚度的铜箔贴合基板。减小由侧蚀刻引起的下部变宽的幅度来谋求配线板上的配线部的窄间距化。
但是,由于这种薄壁的铜箔的刚性小、操作性差,采用在铜箔上暂且贴合铝载体等增强材料来提高刚性之后,进行该铜箔和绝缘体薄膜的贴合,然后再去除铝载体等方法,但该方法过于费事费时间,存在作业性、生产性差的问题。
另外,用这种薄的铜箔,也存在由膜厚的偏差、气孔或龟裂的产生等引起的覆膜缺陷增加等制造技术上的问题,如果铜箔再薄,的确是铜箔自身的制造变得困难,制造价格变高,结果失去了3层挠性配线板的成本优势。
特别是最近,强烈需求不使用厚度数十μm以下或者数μm左右的铜箔就不能制造的具有窄宽度、窄间距的配线部的配线板,使用3层挠性基板的配线板,即存在上述的技术问题,也存在制造成本上的问题。
因此,使用不用粘接剂可以直接在绝缘体薄膜上形成铜覆膜层的2层挠性基板的2层挠性配线板受到人们的关注。
这种2层挠性基板是不用粘接剂直接在绝缘体薄膜上形成铜导体层的基板,因此,除了可以减薄基板自身的厚度以外,还具有可以把覆盖的铜导体覆膜的厚度调整到任意的厚度的优点。
而且,在制造这种2层挠性基板时,作为在绝缘体薄膜上形成均匀厚度的铜导体层的方法,通常采用电镀铜法,为此,一般是在实施电镀铜镀覆膜的绝缘体薄膜上形成薄膜的基底金属层并对全部表面赋予导电性,再在其上进行电镀铜处理(例如,参照专利文献2)。
可是,为了在绝缘体薄膜上得到薄膜的基底金属层,一般是使用真空蒸镀法、离子电镀法等干镀法,由于在由这种干镀法得到的覆膜层上,通常产生大量的数十μm~数百μm大小的气孔,因此往往在基底金属层上产生气孔引起的绝缘体薄膜露出部分。
以往,一般在这种挠性配线板上,配线需要的铜的导电性覆膜的厚度,从超过35μm到50μm是适当的,但由于形成的配线的宽度是数百μm左右,因此由于数十μm的气孔的存在产生的配线部的缺陷很少。
但是,在想得到具有本发明中所面向的窄宽度、窄间距的配线部的挠性配线板时,如上所述,用于形成配线部的铜覆膜的厚度一般18μm以下,优选是8μm以下,理想的是5μm左右的非常薄的厚度,在配线部上产生缺陷的危险性增多。
如以使用在形成了基底金属层的绝缘体薄膜上形成了所希望厚度的铜覆膜层的2层挠性基板,用例如减去法进行挠性配线板的制造的情况为例说明该状况时,配线部图案的形成通过下述的工序进行。
(1)在该铜导体层上,设置具有所希望的配线图案的抗蚀剂层,该抗蚀剂层只掩盖配线部而露出非配线部的铜导体层,
(2)由化学蚀刻处理去除露出的铜导体层,
(3)最后剥离去除抗蚀剂层。
因此,在使用把铜覆膜层的厚度做成例如5μm那样非常薄的基板来制造例如配线宽度15μm、配线间距30μm那样的窄配线宽度、窄配线间距的配线板时,在由干镀处理在基板的基底金属层上生成的气孔之中,粗大的气孔达到数十μm及至数百μm的数量级的大小,故形成5μm左右厚度的电镀铜覆膜不可能大体上覆盖由气孔产生的绝缘体薄膜露出部分,因此该露出部分即导体层的剥落部分达到配线部,配线部在该气孔的位置上剥落并成为配线缺陷,即使不是这样,也会成为导致配线部附着不良的原因。
作为解决上述问题的方法,提出了除了在绝缘体薄膜上由干镀法形成基底金属层而外,再施加作为中间金属层的由无电解电镀形成的铜覆膜层来覆盖由气孔引起的绝缘体薄膜的露出部分的方法(例如,参照专利文献3)。
但是,采用该方法时,确实可在某种程度上消除了由气孔引起的绝缘体的露出部分,但另一方面,已经知道,在无电解镀铜处理中使用的电镀液或其前处理液等,从已经形成的大小不等的气孔部分浸透到绝缘体薄膜和基底金属层之间,这有可能成为阻碍基底金属层的附着性、由在其后形成的电镀铜产生的导体层的附着性的原因,没有成为彻底的解决方案。
另外,例如,在专利文献4中,提出了包含具有等离子体处理的表面的聚合物薄膜和附着在该等离子体处理的表面上的,含有镍或者镍合金的镍过渡涂层、附着在该镍层上的铜镀层、以及附着在该铜镀层上的另一个铜层的无粘接剂的挠性层合材料,记载了镍合金用的金属从由Cu、Cr、Fe、V、Ti、Al、Si、Pd、Ta、W、Zn、In、Sn、Mn、Co和它们之中2种以上的混合物构成的群中选择的镍粘结层。具体地讲,作为有用的Ni合金,可以举出Monel(约67%Ni、30%Cu)、Inconel(约76%Ni、16%Cr、8%Fe)等。得到的层合薄膜在初期剥离强度、焊接浮动后的剥离强度、热循环后的剥离强度上表现出优良性能,但没有对于复合金属膜的特性的良好度的记载。
再有,例如,在专利文献5中记载了为了提高在铜箔上涂布了聚酰亚胺漆并使其硬化的覆铜的聚酰亚胺薄膜的聚酰亚胺侧的聚酰亚胺与金属界面的耐热附着性,提高该复合基材的生产性、最终电气产品的耐久性及可靠性,在聚酰亚胺侧由真空成膜法形成由从镍、铬、钼、钨、钒、钛、及锰构成的群中选出的至少一种金属构成的第一薄层,在其上面由真空成膜法形成由铜构成的规定厚度的第二薄层,在第二薄层上以规定的电流密度进行电镀形成由规定厚度的铜构成的第三薄层,但在实施例中,作为第一薄层,只表示了铬,对于复合金属的特性的良好性没有记载。
同样地,例如在专利文献6中记载了以得到层间的附着力、耐热性、耐药品性、耐弯曲性和电气特性优良的、高可靠性且价廉的挠性印刷电路配线板为目的,在塑料薄膜的一面或双面上层叠形成了所希望的电路的叠层体和由不形成电路的绝缘性的有机物构成的屏蔽层来做成挠性印刷电路配线板,上述叠层体是由镍、钴、铬、钯、钛、锆、钼或钨的蒸镀层和由叠层在该蒸镀层上的蒸镀的粒径在0.007~0.850μm的范围内的集合体构成的电子束加热蒸镀铜层所构成,但在实施例中只记载了铬蒸镀层,对于复合金属膜的特性的良好性没有记载。
专利文献1:特开平6-132628号公报
专利文献2:特开平8-139448号公报
专利文献3:特开平10-195668号公报
专利文献4:特表2000-508265号公报
专利文献5:特开平7-197239号公报
专利文献6:特开平5-283848号公报
发明内容
本发明的目的在于,解决使用干镀法和电镀法的挠性配线板的制造中的上述问题,提供在绝缘体薄膜上没有起因于由干镀处理形成基底金属层时生成的气孔的铜覆膜部的剥落,而且形成绝缘体薄膜和基底金属层的附着性、耐腐蚀性优良的绝缘可靠性高的铜覆膜层的2层挠性基板及其制造方法。
发明人发现,使用其特征为,在绝缘体薄膜的至少一面上不经粘接剂直接形成基底金属层,在该基底金属层上形成所希望厚度的铜导体层的2层挠性基板中,在上述绝缘体薄膜上,由干镀法形成的主要含有(1)钒的比例是4~13重量%、钼的比例是5~40重量%、剩余部分为镍的镍-钒-钼合金或(2)至少含有2重量%的钒且钒和铬的合计为4~13重量%、钼的比例为5~40重量%、剩余部分为镍的镍-钒-铬-钼合金为主的膜厚3~50nm的基底金属层、在该基底金属层上形成铜覆膜层的2层挠性基板,可以解决上述问题,可以得到附着性高、具有耐腐蚀性、形成了绝缘可靠性高的铜覆膜层的2层挠性基板,也可以用于具有窄宽度、窄间距的配线部的挠性配线板,从而完成了本发明。
即,本发明的第1发明,提供2层挠性基板,其特征为,在绝缘体薄膜的至少一面上不经粘接剂直接形成基底金属层,接着在该基底金属层上形成铜覆膜层的2层挠性基板中,上述基底金属层是由用干镀法形成,主要含有钒的比例是4~13重量%、钼的比例是5~40重量%、剩余部分为镍的镍-钒-钼合金的膜厚3~50nm的基底金属层构成。
另外,本发明的第2发明,提供2层挠性基板,其特征为,在绝缘体薄膜的至少一面上,不经粘接剂直接形成基底金属层,接着在该基底金属层上形成铜覆膜层的2层挠性基板中,
上述基底金属层是由用干镀法形成,主要含有至少含2重量%的钒且钒和铬的合计占4~13重量%、钼的比例是5~40重量%、剩余部分为镍的镍-钒-铬-钼合金的膜厚3~50nm的基底金属层构成。
再有,本发明的第3发明,提供了第1或第2发明所述的2层挠性基板,其特征为,在上述基底金属层上形成的上述铜覆膜层,膜厚为10nm~35μm。
再有,本发明的第4发明,提供第1~第3发明所述的2层挠性基板,其特征为,上述绝缘体薄膜是从聚酰亚胺系薄膜、聚酰胺系薄膜、聚酯系薄膜、聚四氟乙烯系薄膜、聚苯硫醚系薄膜、聚萘二甲酸乙二醇酯系薄膜、液晶聚合物系薄膜中选出的树脂薄膜。
本发明的第5发明,提供了2层挠性基板的制造方法,其特征为,在绝缘体薄膜的至少一面上不经粘接剂直接形成基底金属层,接着在该基底金属层上形成铜覆膜层的2层挠性基板的制造方法中,在上述绝缘体薄膜上,由干镀法形成钒的比例是4~13重量%、钼的比例是5~40重量%、剩余部分是镍的镍-钒-钼合金的膜厚3~50nm的基底金属层,接着在该基底金属层上形成铜覆膜层。
另外,本发明的第6发明,提供了2层挠性基板的制造方法,其特征为,在绝缘体薄膜的至少一面上不经粘接剂直接形成基底金属层,接着在该基底金属层上形成铜覆膜层的2层挠性基板的制造方法中,在上述绝缘体薄膜上,由干镀法形成至少含有2重量%的钒且钒和铬的合计占4~13重量%、钼的比例是5~40重量%、剩余部分是镍的镍-钒-铬-钼合金的膜厚3~50nm的基底金属层,接着,在该基底金属层上形成铜覆膜层。
另外,本发明的第7发明,提供第5或第6发明所述的2层挠性基板的制造方法,其特征为,在由干镀法形成上述铜覆膜层后,再在该铜覆膜层上由湿式电镀法形成铜覆膜层。
再有,本发明的第8发明,提供第5~第7发明所述的2层挠性基板的制造方法,其特征为,上述干镀法是真空蒸镀法、溅射法或者离子电镀法的任何一种。
根据本发明的2层挠性基板的制造方法,可以得到其特征为,在绝缘体薄膜的至少一面上不经粘接剂直接形成基底金属层,在该基底金属层上形成所希望厚度的铜导体层的2层挠性基板中,在上述绝缘体薄膜上,由干镀法形成主要含有(1)钒的比例是4~13重量%、钼的比例是5~40重量%、剩余部分为镍的镍-钒-钼合金或者(2)至少含有2重量%的钒且钒和铬的合计占4~13重量%、钼的比例是5~40重量%、剩余部分为镍的镍-钒-铬-钼合金的膜厚3~50nm的基底金属层和在该基底金属层上形成铜覆膜层的2层挠性基板。
而且,根据本发明的2层挠性基板,在该基底金属层上,由于含有钒或者钒和铬,因此可以防止耐热抗剥强度的降低,由于同时含有钼,因此可以提高耐腐蚀性、绝缘可靠性,通过使用该2层挠性基板,可以以高效率地得到具有附着性、耐腐蚀性高、具有无缺陷的可靠性高的窄宽度、窄间距的配线部的挠性配线板,其效果非常大。
具体实施方式
1)2层挠性基板
本发明的2层挠性基板,是在绝缘体薄膜的至少一面上不经粘接剂直接形成基底金属层,在该基底金属层上形成所希望的厚度的铜导体层的2层挠性基板,其特征为,在上述绝缘体薄膜上,由干镀法形成主要含有(1)钒的比例是4~13重量%、钼的比例是5~40重量%、剩余部分是镍的镍-钒-钼合金,或者,(2)至少含有2重量%的钒且钒和铬的合计是4~13重量%、钼的比例是5~40重量%、剩余部分为镍的镍-钒-铬-钼合金的膜厚3~50nm的基底金属层和在该基底金属层上形成铜覆膜层。由于采用上述结构,可以得到形成了附着性高、有耐腐蚀性且绝缘可靠性高的铜导体层的2层挠性基板。
在此,由上述干镀法得到的主要含有镍-钒-钼合金或者镍-钒-铬-钼合金的基底金属层的膜厚,优选在3~50nm范围内。当该膜厚比3nm薄时,由于进行配线加工时的蚀刻液渗入,配线部浮起等,产生配线抗剥强度显著降低等问题,因此不优选。当该膜厚比50nm厚时,由于难以进行蚀刻,因此不优选。另外,该基底金属层的组成应为钒的比例是4~13重量%、钼的比例是5~40重量%、剩余部分是镍,或者,至少含有2重量%的钒且钒和铬的合计是4~13重量%、钼的比例是5~40重量%、剩余部分是镍。
首先,钒的比例是4~13重量%,这是为了防止热劣化使耐热抗剥强度显著降低所必须的。当钒的比例比4重量%低时,由于不能防止耐热抗剥强度因热劣化而显著降低,因此不优选。当钒的比例比13重量%多时,由于蚀刻变得困难,因此不优选,再有,考虑到靶的加工性,必须同时进行溅射,从而与生产性的降低有关。
另外,同样,至少含有2重量%的钒且钒和铬的合计是4~13重量%是为了防止由于热劣化使耐热抗剥强度显著降低所必须的。当钒的比例比2重量%低或者钒和铬的合计比4重量%低时,由于不能够防止耐热抗剥强度因热劣化而显著降低,因此不优选。另外,当钒和铬的合计比13重量%多时,由于蚀刻变得困难,因此不优选,再有,考虑到靶的加工性,必须同时进行溅射从而与生产性的降低有关。其次,钼的比例是5~40重量%,这是为了提高耐腐蚀性、绝缘可靠性所必须的。当钼的比例比5重量%少时,不出现添加效果,见不到耐腐蚀性、绝缘可靠性的提高,因此不优选。当钼的比例超过40重量%时,由于耐热抗剥强度存在极端降低的倾向,因此不优选。
再有,在通常的镍基的合金靶的情况下,当镍的比例比93%大时,溅射靶自身成为强磁性体,在由磁控溅射成膜的情况下,由于成膜速度降低,因此不优选。在本结构的靶组成中,由于镍量为93%以下,即使在用磁控溅射法成膜的情况下,也可以得到良好的成膜率。
但是,为了提高耐热性或耐腐蚀性,在该镍-钒-钼合金或者该镍-钒-铬-钼合金中,可以根据目的的特性适当添加过渡金属元素。
另外,在该基底金属层中,除了该镍-钒-钼合金,或者,该镍-钒-铬-钼合金以外,也可以存在制作靶时进入等而含有的1重量%以下的不可避免的杂质。
为此,在后述的表1中,作为含有1重量%以下的不可避免的杂质的镍量,记为剩余部分(=bal.(balance))。
在本发明的2层挠性基板中,在该基底金属层上由干镀法形成的铜覆膜层和在该铜覆膜层之上由湿式电镀法叠层形成的铜覆膜层和起来的铜覆膜层的膜厚,优选是10nm~35μm。比10nm薄时,由于由干镀法形成的铜覆膜层变薄,在其后的湿式电镀工序中供电变得困难,因此不优选。另外,比35μm还厚时,由于生产性降低,因此不优选。
在本发明的2层挠性基板中,作为绝缘体薄膜,可以举出从聚酰亚胺系薄膜、聚酰胺系薄膜、聚酯系薄膜、聚四氟乙烯系薄膜、聚苯硫醚系薄膜、聚萘二甲酸乙二醇酯系薄膜、液晶聚合物系薄膜中选出的树脂薄膜、聚酰亚胺系薄膜及聚酰胺系薄膜,由于适用于需要回流焊接等高温连接的用途上,故优选。
另外,上述薄膜可以优选使用厚度8~75μm的薄膜。也可以适当地添加玻璃纤维等无机材料。
再有,作为干镀法,可以使用真空蒸镀法,溅射法、或者离子电镀法的任何一种。
另一方面,在由该干镀法形成铜层后,在该铜覆膜层之上再由湿式电镀法叠层形成铜覆膜层,这适于形成比较厚的膜。
2)2层挠性基板的制造方法
下面,详细叙述本发明的2层挠性基板的制造方法。
在本发明中,如上所述,在从聚酰亚胺系薄膜、聚酰胺系薄膜、聚酯系薄膜、聚四氟乙烯系薄膜、聚苯硫醚系薄膜,聚萘二甲酸乙二醇酯系薄膜、液晶聚合物系薄膜中选出的作为树脂薄膜的绝缘体薄膜的至少一面上,不经粘接剂直接形成基底金属层,在该基底金属层上形成所希望的厚度的铜导体层。
a)脱水处理
该薄膜通常含有水分,在由干镀法形成主要含有镍-钒-钼合金,或者镍-钒-铬-钼合金的基底金属层之前,需要进行大气干燥或/和真空干燥,去除薄膜中存在的水分,当干燥进行得不充分时,与基底金属层的附着性变差。
b)基底金属层的形成
在由干镀法形成主要含有镍-钒-钼合金或者镍-钒-铬-钼合金的基底金属层时,例如,在使用卷取式溅射装置形成基底金属层时,把具有基底金属层的组成的合金靶安装在溅射用阴极上。在镍-钒-钼合金靶的情况下,当钒量超过13重量%时,和在镍-钒-铬-钼合金靶的情况下,当钒和铬的合计超过13重量%时,由于压延加工性显著降低,因此制造困难。当钒量或者钒和铬的合计比上述多时,把镍-钒合金靶或者镍-钒-铬合金靶和钼靶装在2个阴极上,同时进行溅射,通过控制各阴极投入的电力,可以得到所希望的膜组成的基底金属层,但在本发明中,在特性上,上述组成以上不优选。
具体地讲,在对放置了薄膜的溅射装置内进行真空排气之后,导入Ar气,使装置内保持1.3Pa左右。再以每分钟3m左右的速度输送安装在装置内的卷取辊上的绝缘体薄膜,同时由连接在阴极上的溅射用直流电源供给电力,开始溅射放电,在薄膜上连续形成主要含有镍-钒-钼合金或者镍-钒-铬-钼合金的金属层。由该成膜方式,在薄膜上形成所希望厚度的主要含有镍-钒-钼合金或者镍-钒-铬-钼合金的基底金属层。
c)铜覆膜层的形成
同样地,可以使用把铜靶装在溅射用阴极上的溅射装置,利用干镀法形成铜覆膜层。这时最好基底金属层和铜覆膜层在同一真空室内连续地形成。
另外,在该铜覆膜层上再由湿式电镀法形成铜覆膜层的场合,有只利用电解铜电镀处理进行的场合和组合作为一次电镀的无电解铜电镀处理,作为二次电镀的电解铜电镀处理等湿式电镀法进行的场合。
在此,作为一次电镀进行无电解铜电镀,是因为用蒸镀进行干式电镀时往往形成粗大的气孔,在表面上往往存在露出树脂薄膜的地方,通过在整个基板面上形成无电解铜电镀覆膜层,覆盖薄膜露出面并使整个基板面形成良好的导体,由此使其不受气孔的影响。
再有,在无电解电镀中使用的无电解电镀液,只要是含有的金属离子具有自身催化性,能由肼、次膦酸钠、甲醛等还原剂还原并析出金属的还原析出型的电镀液,无论哪一种都可以,但根据本发明的宗旨,由于目的在于谋求在因基底金属层上产生的气孔而露出的绝缘体薄膜的露出部分上形成良好的导体,因此,导电性良好且作业性相对好的无电解铜电镀液是最适合的。
另外,由这样的作为一次电镀的无电解铜电镀处理产生的铜电镀覆膜层的厚度,只要是能够修复在基板面上由气孔产生的缺陷,并且在实施后述的作为二次电镀的电气铜电镀处理时不会被电气铜电镀液溶解的厚度就可以,优选在0.01~1.0μm的范围内。
其次,在该无电解铜电镀覆膜层上,进行作为二次电镀的电气铜电镀处理,是为了形成所希望的厚度的铜导体层。
这样一来,根据在基底金属层上形成的铜覆膜层,可以得到不受在基底金属层形成时产生的大小不一的气孔的影响的良好的导电层的附着度高的2层挠性基板。
再有,本发明中进行的湿式铜电镀处理,一次、二次都可以采用根据通常方法的湿式铜电镀法中的各种条件。
另外,这样一来,在基底金属层上形成的干式和湿式电镀法产生的铜覆膜层的合计厚度,即使再厚也必须在35μm以下。
3)配线图案的形成
用上述那样的本发明的2层挠性基板,在该2层挠性基板的至少一面上,单独形成配线图案。另外,在规定的位置上形成用于层间连接的通孔,可以用于各种用途。
更具体地讲,(a)至少在挠性基板的一面上分别形成高密度配线图案。(b)在形成该配线层的挠性基板上,形成贯通该配线层和挠性基板的通孔。(c)根据情况,在该通孔内填充导电性物质,使孔内导电化。
作为上述配线图案的形成方法,可以使用光刻等原有的众所周知的方法,例如,准备至少一面上形成了铜覆膜层的2层挠性基板,在该铜上进行网板印刷或者层叠干薄膜,形成光致抗蚀膜后,进行暴光显影来形成图案。接下来,用氯化铁溶液等蚀刻液选择性地蚀刻去除该金属箔后,去除抗蚀膜并形成规定的配线图案。
为了使配线更高密度化,优选准备在两面上形成了铜覆膜层的2层挠性基板,对两面进行图案加工并在基板两面上形成图案。是否把全部配线图案分割成几个配线区域,要取决于该配线图案的配线密度的分布等,例如,把配线图案分成配线宽度和配线间隔分别是50μm以下的高密度配线区域和其他的配线区域,考虑与印刷基板的热膨胀差或处理上的方便等,可以把分割的配线基板的尺寸设定为10~65mm左右并进行适当的分割。
作为上述通孔的形成方法,可以使用原有的众所周知的方法,例如,由激光加工、光刻等在上述配线图案的规定的位置上,形成贯通该配线图案和挠性基板的通孔。通孔的直径,在不妨碍孔内的导电化范围内,最好做得小些,通常100μm以下,优选做成50μm以下。
在该通孔内,由电镀、蒸镀、溅射等填充铜等导电性金属,或者使用具有规定的开孔图案的掩膜并压入导电性糊,进行干燥,使孔内导电化来进行层间的电连接。作为上述导电性金属,可以举出铜、金、镍等。
[实施例]
下面,与比较例一起说明本发明的实施例。
抗剥强度的测量方法,用依据IPC-TM-650、NUMBER2.4.9的方法进行。但是,导线宽度定为1mm、剥离的角度定为90°。导线用减去法或半添加法形成。另外,作为耐热性的指标,把形成1mm的导线的薄膜基材,在150℃的烘箱内放置168小时,取出后放置到成为室温后,进行90°抗剥强度的评价。
首先,用得到的2层挠性基板,制作用氯化铁蚀刻、由减去法形成的30μm间距(线/空=15/15μm)的梳齿试验片,或者由半添加法形成的试验片。
蚀刻性的确认,基本上由上述试验片的显微镜观察来进行。也进行HHBT试验片的绝缘电阻值的测定,在10-6Ω以下的电阻值的场合,被认为导线间有蚀刻残渣,判定为蚀刻性不好。
作为耐环境试验的HHBT(High Temperature High Humidity BiasTest)试验的测量,使用上述试验片,根据JPCA-ETO4,在85℃85%RH环境下,在端子间加上DC40V,观察1000hr后的电阻。电阻变为106Ω以下时,判断为短路缺陷,经过1000hr后如果仍是106Ω以上,判断为合格。
作为腐蚀指标,可以举出背面变色,这通过HHBT试验后的样品背面观察来进行。见到显著的变色时,判断为不良,变色轻微时判断为合格。
实施例1
把厚度38μm的聚酰亚胺薄膜(东レ·デユポン社制,产品名“カプトン150EN”)切成12cm×12cm的大小,在其一面上,作为基底金属层的第1层,用4重量%V-20重量%Mo-Ni合金靶(住友金属矿山(株)制),由直流溅射法,形成4重量%V-20重量%Mo-Ni合金基底金属层膜。
对在相同条件下成膜的一部分,另外用透射电子显微镜(TEM:日立制作所(株)制)测量膜厚,是20nm。在形成了上述NiVMo膜的薄膜上,再在其上作为第2层,用Cu靶(住友金属矿山(株)制)由溅射法形成铜覆膜层,使其厚度为200nm,用电镀成膜到8μm,作为评价用的原料基材。由该基材用减去法形成抗剥强度评价用的1mm的导线和HHBT试验用的30μm间距的梳齿试验片。
得到的挠性基板的初期抗剥强度是641N/m。在150℃的烘箱内放置168小时后的耐热抗剥强度为533N/m,没有大的变化,是良好的。
对3个样品进行了绝缘可靠性试验,无论哪一个都没有被观察到劣化。另外,没有蚀刻残渣,蚀刻性也是良好的。再有,在耐腐蚀性试验(在85℃85%RH恒温槽中放置1000小时后的薄膜背面变色)中没有见到变化。
实施例2
作为基底金属层的第1层,用13重量%V-20重量%Mo-Ni合金靶(住友金属矿山(株)制),用直流溅射法形成13重量%V-20重量%Mo-Ni合金基底金属层膜,除此而外,与实施例1相同操作,得到评价用的原料基材。
对在相同条件下成膜的一部分,另外用透射电子显微镜(TEM:日立制作所(株)制)测量膜厚,是20nm。由该基材用减去法形成抗剥强度评价用的1mm的导线和HHBT试验用的30μm间距的梳齿试验片。
所得到的挠性基板的初期的抗剥强度是625N/m。在150℃的烘箱中放置168小时后的耐热抗剥强度为515N/m,没有大的变化,是良好的。
对3个样品进行了绝缘可靠性试验,无论哪一个都没有被观察到劣化。另外,没有蚀刻残渣,蚀刻性也是良好的。再有,在耐腐蚀性试验(在85℃85%RH恒温槽中放置1000小时后的薄膜背面变色)中没有见到变化。
实施例3
作为基底金属层的第1层,用7重量%V-5重量%Mo-Ni合金靶(住友金属矿山(株)制),用直流溅射法形成7重量%V-5重量%Mo-Ni合金基底金属层膜,除此而外,与实施例1相同操作,得到评价用的原料基材。
对在相同条件下成膜的一部分,另外用透射电子显微镜(TEM:日立制作所(株)制)测量膜厚,是20nm。由该基材用减去法形成抗剥强度评价用的1mm的导线和HHBT试验用的30μm间距的梳齿试验片。
所得到的挠性基板的初期的抗剥强度是670N/m。在150℃的烘箱中放置168小时后的耐热抗剥强度为513N/m,没有大的变化,是良好的。
对3个样品进行了绝缘可靠性试验,无论哪一个都没有被观察到劣化。另外,没有蚀刻残渣,蚀刻性也是良好的。再有,在耐腐蚀性试验(在85℃85%RH恒温槽中放置1000小时后的薄膜背面变色)中没有见到变化。
实施例4
作为基底金属层的第1层,用7重量%V-40重量%Mo-Ni合金靶(住友金属矿山(株)制),用直流溅射法形成7重量%V-40重量%Mo-Ni合金基底金属层膜,除此而外,与实施例1相同操作,得到评价用的原料基材。
对在相同条件下成膜的一部分,另外用透射电子显微镜(TEM:日立制作所(株)制)测量膜厚,是20nm。由该基材用减去法形成抗剥强度评价用的1mm的导线和HHBT试验用的30μm间距的梳齿试验片。
所得到的挠性基板的初期的抗剥强度是690N/m。在150℃的烘箱中放置168小时后的耐热抗剥强度为503N/m,没有大的变化,是良好的。
对3个样品进行了绝缘可靠性试验,无论哪一个都没有被观察到劣化。另外,没有蚀刻残渣,蚀刻性也是良好的。再有,在耐腐蚀性试验(在85℃85%RH恒温槽中放置1000小时后的薄膜背面变色)中没有见到变化。
实施例5
作为基底金属层的第1层,用7重量%V-20重量%Mo-Ni合金靶(住友金属矿山(株)制),用直流溅射法通过缩短溅射时间改变7重量%V-20重量%Mo-Ni合金基底金属层的膜厚,除此而外,与实施例1相同操作,得到评价用的原料基材。
对在相同条件下成膜的一部分,另外用透射电子显微镜(TEM:日立制作所(株)制)测量膜厚,是3nm。由该基材用减去法形成抗剥强度评价用的1mm的导线和HHBT试验用的30μm间距的梳齿试验片。
所得到的挠性基板的初期的抗剥强度是601N/m。在150℃的烘箱中放置168小时后的耐热抗剥强度为533N/m,没有大的变化,是良好的。
对3个样品进行了绝缘可靠性试验,无论哪一个都没有被观察到劣化。另外,没有蚀刻残渣,蚀刻性也是良好的。再有,在耐腐蚀性试验(在85℃85%RH恒温槽中放置1000小时后的薄膜背面变色)中没有见到变化。
实施例6
作为基底金属层的第1层,用7重量%V-20重量%Mo-Ni合金靶(住友金属矿山(株)制),用直流溅射法形成7重量%V-20重量%Mo-Ni合金基底金属层,通过延长溅射时间改变其厚度,除此而外,与实施例1相同操作,得到评价用的原料基材。
对在相同条件下成膜的一部分,另外用透射电子显微镜(TEM:日立制作所(株)制)测量膜厚,是50nm。由该基材用减去法形成抗剥强度评价用的1mm的导线和HHBT试验用的30μm间距的梳齿试验片。
所得到的挠性基板的初期的抗剥强度是608N/m。在150℃的烘箱中放置168小时后的耐热抗剥强度为575N/m,没有大的变化,是良好的。
对3个样品进行了绝缘可靠性试验,无论哪一个都没有被观察到劣化。另外,没有蚀刻残渣,蚀刻性也是良好的。再有,在耐腐蚀性试验(在85℃85%RH恒温槽中放置1000小时后的薄膜背面变色)中没有见到变化。
实施例7
与实施例1同样操作,形成膜厚20nm的NiVMo膜。再在其上作为第2层,用Cu靶(住友金属矿山(株)制),用溅射法形成1μm厚的铜覆膜层,由电镀成膜到8μm,作为评价用的原料基材。由该基材用减去法形成抗剥强度评价用的1mm的导线和HHBT试验用的30μm间距的梳齿试验片。
所得到的挠性基板的初期的抗剥强度是615N/m。在150℃的烘箱中放置168小时后的耐热抗剥强度为575N/m,没有大的变化,是良好的。
对3个样品进行了绝缘可靠性试验,无论哪一个都没有被观察到劣化。另外,没有蚀刻残渣,蚀刻性也是良好的。再有,在耐腐蚀性试验(在85℃85%RH恒温槽中放置1000小时后的薄膜背面变色)中没有见到变化。
实施例8
与实施例1同样操作,形成膜厚20nm的NiVMo膜。再在其上作为第2层,用Cu靶(住友金属矿山(株)制),用溅射法把铜覆膜层成膜到8μm,作为评价用的原料基材。由该基材用减去法形成抗剥强度评价用的1mm的导线和HHBT试验用的30μm间距的梳齿试验片。
所得到的挠性基板的初期的抗剥强度是628N/m。在150℃的烘箱中放置168小时后的耐热抗剥强度为540N/m,没有大的变化,是良好的。
对3个样品进行了绝缘可靠性试验,无论哪一个也没有被观察到劣化。另外,没有蚀刻残渣,蚀刻性也是良好的。再有,在耐腐蚀性试验(在85℃85%RH恒温槽中放置1000小时后的薄膜背面变色)中没有见到变化。
实施例9
与实施例1同样操作,形成膜厚20nm的NiVMo膜。再在其上作为第2层,用Cu靶(住友金属矿山(株)制),用溅射法把铜覆膜层成膜到500nm,由该基材用半添法加厚到8μm形成抗剥强度评价用的1mm的导线和HHBT试验用的30μm间距的梳齿试验片。
所得到的挠性基板的初期的抗剥强度是630N/m。在150℃的烘箱中放置168小时后的耐热抗剥强度为518N/m,没有大的变化,是良好的。
对3个样品进行了绝缘可靠性试验,无论哪一个都没有被观察到劣化。另外,没有蚀刻残渣,蚀刻性也是良好的。再有,在耐腐蚀性试验(在85℃85%RH恒温槽中放置1000小时后的薄膜背面变色)中没有见到变化。
实施例10
作为基底金属层的第1层,用2重量%V-2重量%Cr-20重量%Mo-Ni合金靶(住友金属矿山(株)制),用直流溅射法形成2重量%V-2重量%Cr-20重量%Mo-Ni合金基底金属层膜,除此而外,与实施例1相同操作,得到评价用的原料基材。
对在相同条件下成膜的一部分,另外用透射电子显微镜(TEM:日立制作所(株)制)测量膜厚,是20nm。由该基材用减去法形成抗剥强度评价用的1mm的导线和HHBT试验用的30μm间距的梳齿试验片。
所得到的挠性基板的初期的抗剥强度是652N/m。在150℃的烘箱中放置168小时后的耐热抗剥强度为541N/m,没有大的变化,是良好的。
对3个样品进行了绝缘可靠性试验,无论哪一个都没有被观察到劣化。另外,没有蚀刻残渣,蚀刻性也是良好的。再有,在耐腐蚀性试验(在85℃85%RH恒温槽中放置1000小时后的薄膜背面变色)中没有见到变化。
实施例11
作为薄膜,使用厚度12μm的芳香族聚酰胺薄膜(帝人アドバンスト薄膜(株)制,产品名“アラミカ120RC”),除此而外,与实施例1相同操作,得到评价用的原料基材。
对在相同条件下成膜的一部分,另外用透射电子显微镜(TEM:日立制作所(株)制)测量膜厚,是20nm。由该基材用减去法形成抗剥强度评价用的1mm的导线和HHBT试验用的30μm间距的梳齿试验片。
所得到的挠性基板的初期的抗剥强度是602N/m。在150℃的烘箱中放置168小时后的耐热抗剥强度为501N/m,没有大的变化,是良好的。
对3个样品进行了绝缘可靠性试验,无论哪一个都没有被观察到劣化。另外,没有蚀刻残渣,蚀刻性也是良好的。再有,在耐腐蚀性试验(在85℃85%RH恒温槽中放置1000小时后的薄膜背面变色)中没有见到变化。
(比较例1)
作为基底金属层的第1层,用3重量%V-20重量%Mo-Ni合金靶(住友金属矿山(株)制),用直流溅射法形成3重量%V-20重量%Mo-Ni合金基底金属层,除此而外,与实施例1相同操作,得到评价用的原料基材。
对在相同条件下成膜的一部分,另外用透射电子显微镜(TEM:日立制作所(株)制)测量膜厚,是20nm。由该基材用减去法形成抗剥强度评价用的1mm的导线和HHBT试验用的30μm间距的梳齿试验片。
所得到的挠性基板的初期的抗剥强度是656N/m。在150℃的烘箱中放置168小时后的耐热抗剥强度为364N/m,见到了大的降低。
进一步对3个样品进行了绝缘可靠性试验,在2个样品中见到了绝缘劣化。
另一方面,蚀刻性是良好的。
另外,在耐腐蚀性试验(在85℃85%RH恒温槽中放置1000小时后的薄膜背面变色)中,在薄膜背面没有见到变化。
(比较例2)
作为基底金属层的第1层,用7重量%V-0.5重量%Mo-Ni合金靶(住友金属矿山(株)制),用直流溅射法形成7重量%V-0.5重量%Mo-Ni合金基底金属层膜,除此而外,与实施例1相同操作,得到评价用的原料基材。
对在相同条件下成膜的一部分,另外用透射电子显微镜(TEM:日立制作所(株)制)测量膜厚,是20nm。由该基材用减去法形成抗剥强度评价用的1mm的导线和HHBT试验用的30μm间距的梳齿试验片。
所得到的挠性基板的初期的抗剥强度是620N/m。在150℃的烘箱中放置168小时后的耐热抗剥强度为524N/m,没有大的变化,是良好的。
进一步对3个样品进行了绝缘可靠性试验,在2个样品中电阻变为106Ω以下,成为短路缺陷。另一方面,蚀刻性是良好的。
另外,在耐腐蚀性试验(在85℃85%RH恒温槽中放置1000小时后的薄膜背面变色)中,在薄膜背面很多部分观察到变色。
(比较例3)
作为基底金属层的第1层,用7重量%V-44重量%Mo-Ni合金靶(住友金属矿山(株)制),用直流溅射法形成7重量%V-44重量%Mo-Ni合金基底金属层膜,除此而外,与第1实施例相同操作,得到评价用的原料基材。
对在相同条件下成膜的一部分,另外用透射电子显微镜(TEM:日立制作所(株)制)测量膜厚,是20nm。由该基材用减去法形成抗剥强度评价用的1mm的导线和HHBT试验用的30μm间距的梳齿试验片。
所得到的挠性基板的初期的抗剥强度是634N/m。在150℃的烘箱中放置168小时后的耐热抗剥强度为284N/m,见到了大的降低。
进一步对3个样品进行了绝缘可靠性试验,无论哪一个都没有被观察到劣化。
另外,蚀刻性是良好的。
另外,在耐腐蚀性试验(在85℃85%RH恒温槽中放置1000小时后的薄膜背面变色)中没有见到变化。
(比较例4)
作为基底金属层的第1层,用7重量%V-20重量%Mo-Ni合金靶(住友金属矿山(株)制),用直流溅射法形成7重量%V-20重量%Mo-Ni合金基底金属层膜,通过把溅射时间变换为比实施例5还短来变更膜厚,除此而外,与实施例1相同操作,得到评价用的原料基材。
对在相同条件下成膜的一部分,另外用透射电子显微镜(TEM:日立制作所(株)制)测量膜厚,是2nm。由该基材用减去法形成抗剥强度评价用的1mm的导线和HHBT试验用的30μm间距的梳齿试验片。
所得到的挠性基板的初期的抗剥强度是610N/m。在150℃的烘箱中放置168小时后的耐热抗剥强度为510N/m,没有大的变化,是良好的。
进一步对3个样品进行了绝缘可靠性试验,无论哪一个样品电阻都变为106Ω以下,成为短路缺陷。另一方面,蚀刻性是良好的。
另外,在耐腐蚀性试验(在85℃85%RH恒温槽中放置1000小时后的薄膜背面变色)中,薄膜背面的很多部分观察到变色。
(比较例5)
作为基底金属层的第1层,用7重量%V-20重量%Mo-Ni合金靶(住友金属矿山(株)制),用直流溅射法形成7重量%V-20重量%Mo-Ni合金基底金属层膜,通过把溅射时间变换为比实施例6还长来变更膜厚,除此而外,与实施例1相同操作,得到评价用的原料基材。
对在相同条件下成膜的一部分,另外用透射电子显微镜(TEM:日立制作所(株)制)测量膜厚,是53nm。由该基材用减去法形成抗剥强度评价用的1mm的导线和HHBT试验用的30μm间距的梳齿试验片。
所得到的挠性基板的初期的抗剥强度是655N/m。在150℃的烘箱中放置168小时后的耐热抗剥强度为556N/m,没有大的变化,是良好的。
在蚀刻试验中,3个样品之中,2个样品不能用氯化铁蚀刻蚀刻基底金属层,不能形成30μm间距的导线。
再有,对3个样品进行了绝缘可靠性试验,无论哪一个都没有被观察到劣化。
另外,在耐腐蚀性试验(在85℃85%RH恒温槽中放置1000小时后的薄膜背面变色)中,没有见到变化。
(比较例6)
作为基底金属层的第1层,用20重量%Mo-Ni合金靶(住友金属矿山(株)制),用直流溅射法形成20重量%Mo-Ni合金基底金属层膜,除此而外,与实施例1相同操作,得到评价用的原料基材。
对在相同条件下成膜的一部分,另外用透射电子显微镜(TEM:日立制作所(株)制)测量膜厚,是20nm。由该基材用减去法形成抗剥强度评价用的1mm的导线和HHBT试验用的30μm间距的梳齿试验片。
所得到的挠性基板的初期的抗剥强度是650N/m。在150℃的烘箱中放置168小时后的耐热抗剥强度为320N/m,见到了大的降低。
进一步对3个样品进行了绝缘可靠性试验,无论哪一个样品的电阻都变为106Ω以下,成为短路缺陷。另一方面,蚀刻性是良好的。
另外,在耐腐蚀性试验(在85℃85%RH恒温槽中放置1000小时后的薄膜背面变色)中,薄膜背面的很多部分观察到变色。
把上述实施例、比较例的结果集中表示在表1中。
[表1]
工业实用性
如上所述,根据本发明的2层挠性基板的制造方法,在绝缘体薄膜的至少一面上不经粘接剂直接形成基底金属层,在该基底金属层上形成所希望厚度的铜导体层的2层挠性基板中,在上述绝缘体薄膜上,由干镀法可以形成主要含有(1)钒的比例是4~13重量%、钼的比例是5~40重量%、剩余部分是镍的镍-钒-钼合金,或者,(2)至少含有2重量%的钒且钒和铬的合计是4~13重量%、钼的比例是5~40重量%、剩余部分是镍的镍-钒-铬-钼合金的膜厚3~50nm的基底金属层,在该基底金属层上可以形成铜覆膜层,而且根据本发明的2层挠性基板,由于该基底金属层中含有钒、或钒和铬,因此可以防止耐热抗剥强度的降低,另外,由于同时含有钼,因此可以提高耐腐蚀性、绝缘可靠性,通过使用该2层挠性基板,可以高效率地得到具有附着性、耐腐蚀性高、具有无缺陷的可靠性高的窄宽度、窄间距的配线部的挠性配线板,其效果非常大。
Claims (8)
1.一种2层挠性基板,其特征为,在绝缘体薄膜的至少一面上不经粘接剂直接形成基底金属层,接着在该基底金属层上形成铜覆膜层的2层挠性基板中,上述基底金属层是由用干镀法形成的、含有镍-钒-钼合金的膜厚3~50nm的基底金属层构成,所述镍-钒-钼合金的钒的比例是4~13重量%、钼的比例是5~40重量%、剩余部分为镍。
2.一种2层挠性基板,其特征为,在绝缘体薄膜的至少一面上不经粘接剂直接形成基底金属层,接着在该基底金属层上形成铜覆膜层的2层挠性基板中,
上述基底金属层是由用干镀法形成、含有镍-钒-铬-钼合金的膜厚3~50nm的基底金属层构成,所述镍-钒-铬-钼合金至少含2重量%的钒且钒和铬的合计是4~13重量%、钼的比例是5~40重量%、剩余部分为镍。
3.如权利要求1或2所述的2层挠性基板,其特征为,在上述基底金属层上形成的上述铜覆膜层,膜厚是10nm~35μm。
4.如权利要求1或2的任一项所述的2层挠性基板,其特征为,上述绝缘体薄膜是从聚酰亚胺系薄膜、聚酰胺系薄膜、聚酯系薄膜、聚四氟乙烯系薄膜、聚苯硫醚系薄膜、聚萘二甲酸乙二醇酯系薄膜、液晶聚合物系薄膜中选出的树脂薄膜。
5.一种2层挠性基板的制造方法,其特征为,在绝缘体薄膜的至少一面上不经粘接剂直接形成基底金属层,接着在该基底金属层上形成铜覆膜层的2层挠性基板的制造方法中,在上述绝缘体薄膜上,由干镀法形成钒的比例是4~13重量%、钼的比例是5~40重量%、剩余部分是镍的镍-钒-钼合金的膜厚3~50nm的基底金属层,接着在该基底金属层上形成铜覆膜层。
6.一种2层挠性基板的制造方法,其特征为,在绝缘体薄膜的至少一面上不经粘接剂直接形成基底金属层,接着在该基底金属层上形成铜覆膜层的2层挠性基板的制造方法中,在上述绝缘体薄膜上,由干镀法形成至少含有2重量%的钒且钒和铬的合计是4~13重量%、钼的比例是5~40重量%、剩余部分是镍的镍-钒-铬-钼合金的膜厚3~50nm的基底金属层,接着在该基底金属层上形成铜覆膜层。
7.如权利要求5或6所述的2层挠性基板的制造方法,其特征为,由干镀法形成上述铜覆膜层后,再由湿式电镀法在该铜覆膜层上形成铜覆膜层。
8.如权利要求5或6的任一项所述的2层挠性基板的制造方法,其特征为,上述干镀法是真空蒸镀法、溅射法或离子电镀法的任何一种。
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