JP2000196206A - 両面フレキシブルプリント基板の製造方法 - Google Patents
両面フレキシブルプリント基板の製造方法Info
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Abstract
ミド層とその両側の金属層との間の密着性並びに長期エ
ージング特性も十分であり、更にイミド化時に生ずる水
分による金属層の腐食の問題がなく、取り扱い性に優れ
ているために製造し易く、しかも過度に高い貼り合わせ
位置精度が要求されない両面フルキシブルプリント基板
を提供する。 【解決手段】 両面フレキシブルプリント基板は、以下
の工程: (a)第1金属層1上にポリイミド前駆体層2を形成す
る工程; (b)ポリイミド前駆体層2上に第2金属層3を形成す
る工程; (c)第2金属層3をパターニングして第2回路層3a
を形成する工程、又は(c′)第1金属層1をパターニ
ングして第1回路層1aを形成する工程; 及び (d)ポリイミド前駆体層2をイミド化してポリイミド
絶縁層2aを形成する工程に従って製造される。
Description
層を使用した両面フレキシブルプリント基板の製造方法
に関する。
プリント基板としては、高温プレス法や熱ラミネート法
等で作製される(i)銅箔/熱可塑性ポリイミド接着剤
/非熱可塑性ポリイミドフィルム/熱可塑性ポリイミド
接着剤/銅箔という層構成の基板や(ii)銅箔/熱可塑
性ポリイミド接着剤層/銅箔という層構成の基板や、銅
箔上に非熱可塑性ポリイミドをキャスト成膜し、更に銅
層をスパッタ法と電解メッキ法とを組み合わせて形成さ
れた(iii)銅箔/非熱可塑性ポリイミドフィルム/銅
スパッタ薄膜・電解銅メッキ膜という層構成の基板が一
般に用いられている。
ト基板の場合には、接着剤が熱可塑性であるため、耐熱
性が十分でないという問題がある。(ii)の両面フレキ
シブルプリント基板の場合には、接着剤層が熱可塑性で
あるために耐熱性が十分でなく、しかも加熱収縮し易い
ために寸法安定性が十分でないという問題もある。(ii
i)の両面フレキシブルプリント基板の場合には、非熱
可塑性ポリイミドフィルム上の銅スパッタ薄膜を含む電
解銅メッキ層の剥離強度が相対的に低く、また、加熱加
湿条件下での長期エージング特性が十分でなく、信頼性
に問題がある。
属箔上にヌレ性の良好なポリアミック酸ワニスを塗布し
乾燥してポリアミック酸層を形成した積層物を2枚用意
し、金属箔をパターニングした後に、ポリアミック酸層
同士を高圧高温条件下で貼り合わせつつイミド化してポ
リイミド絶縁層を形成することにより作製された両面フ
レキシブルプリント回路板(金属箔/ポリイミド/金属
箔)が提案されている(特許第2746643号)。こ
のような両面フレキシブルプリント回路板は、耐熱性及
び寸法安定性に優れており、しかもポリイミド層とその
両側の金属箔との間の密着性も十分であり、長期エージ
ング特性も十分なものである。
をパターニングした後にポリアミック酸層同士を高圧高
温条件下で貼り合わせた場合には、イミド化時に生ずる
水分がポリイミド層中から揮散せず、金属箔を腐食させ
ることが懸念される。また、両面がパターニングされて
いるために、取り扱い性が低下し、製造効率が低下する
という問題もある。また、高い貼り合わせ位置精度が要
求されるという問題もある。
しようとするものであり、耐熱性及び寸法安定性に優
れ、しかもポリイミド層とその両側の金属層との間の密
着性並びに長期エージング特性も十分であり、更にイミ
ド化時に生ずる水分による金属層の腐食の問題がなく、
取り扱い性に優れているために製造し易く、しかも位置
精度の問題がない両面フルキシブルプリント基板を提供
することを目的とする。
ック酸層等のポリイミド前駆体層が一対の金属層で挟持
された構造の積層体について、片面の金属層をパターニ
ングした後にポリイミド前駆体層をイミド化した場合、
(I)イミド化時に生ずる水分がパターニングされた金
属層から外部に揮散するので、イミド化時に生ずる水分
による金属層の腐食を防止することができること、(II)
しかもイミド化により得られたポリイミド絶縁層は、耐
熱性及び寸法安定性に優れており、また、その両側の金
属層との間の密着性にも優れており、従って長期エージ
ング特性も十分であること、(III)イミド化時に片面が
パターニングされていないので、取り扱い性に優れてお
り、従って製造し易く、また、過度に高い貼り合わせ位
置精度が要求されないことを見出し、本発明を完成させ
るに至った。
程; (b)ポリイミド前駆体層上に第2金属層を形成する工
程; (c)第2金属層をサブトラクティブ法によりパターニ
ングして第2回路層を形成する工程、又は(c′)第1
金属層をサブトラクティブ法によりパターニングして第
1回路層を形成する工程; 及び (d)ポリイミド前駆体層をイミド化してポリイミド絶
縁層を形成する工程を含んでなることを特徴とする両面
フレキシブルプリント基板の製造方法を提供する。
り上層回路層を形成する工程; 及び (C)ポリイミド前駆体層をイミド化してポリイミド絶
縁層を形成する工程を含んでなることを特徴とする両面
フレキシブルプリント基板の製造方法を提供する。
ら工程毎に詳細に説明する。
ブ法により上層回路層を形成する例であり、図2はイミ
ド化前にセミアディティブ法により上層回路層を形成す
る例である。先ず、図1の態様から説明する。
1(a))。
に、ポリアミック酸等のポリイミド前駆体をN−メチル
−2−ピロリドン等に溶解したポリイミド前駆体ワニス
を、コンマコーター、ナイフコーター、ロールコータ
ー、リップコーター、ダイコーター等により塗工し、層
間密着強度の低下や後工程での発泡の発生を防止するた
めに残存揮発分(溶剤、縮合により生ずる水など)含有
量(ポリイミド前駆体層中の全揮発成分の重量百分率
(重量%))を30〜50重量%の範囲内に収まるよう
に、通常150℃〜200℃で加熱乾燥してポリイミド
前駆体層2を作製する。
一部がイミド化するが、乾燥後のポリイミド前駆体層2
のイミド化率が50%を超えないようにする。50%以
下であれば、アルカリエッチング液を利用するフォトリ
ソグラフ法でポリイミド前駆体層2を、微細、高精度且
つ低コストでパターニングすることができる。
と機械的強度が弱くなり、絶縁層としての信頼性が低下
する。厚すぎると第1金属層と第2金属層との導通化が
難しくなる。
リイミド前駆体としては、両面フレキシブルプリント基
板のカールを防止するために、イミド化後のポリイミド
の熱線膨張係数が、イミド化条件下でアニールされる第
1金属層1の熱線膨張係数と略同一となるようなものを
使用することが好ましい。
無水物とジアミンとから得られるポリアミック酸類(特
開昭60−157286号公報、特開昭60−2431
20号公報、特開昭63−239998号公報、特開平
1−245586号公報、特開平3−123093号公
報、特開平5−139027号公報参照)、過剰な酸二
無水物とジアミンとから合成した末端が酸二無水物であ
るポリアミック酸プレポリマーとジイソシアネート化合
物とから得られる一部イミド化したポリアミック酸類
(ポリアミド樹脂ハンドブック,日刊工業新聞社発行
(536頁,1988年);高分子討論集,47
(6),1990年参照)等を使用することができる。
中でも、酸二無水物とジアミンとから得られるポリアミ
ック酸類を好ましく使用することができる。
リット酸二無水物(PMDA)、3,4,3′,4′−
ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)、
3,4,3′,4′−ベンゾフェノンテトラカルボン酸
二無水物(BTDA)、3,4,3′,4′−ジフェニ
ルスルホンテトラカルボン酸二無水物(DSDA)が好
ましく挙げられる。また、ジアミンの例としては、4,
4′−ジアミノジフェニルエーテル(DPE)、パラフ
ェニレンジアミン(PDA)、4,4′−ジアミノベン
ズアニリド(DABA)、4,4′−ビス(p−アミノ
フェノキシ)ジフェニルスルホン(BAPS)が好まし
く挙げられる。
ルプリント基板で用いられているものと同様のものを使
用することができる、例えば、電解銅箔、SUS304
箔、SUS430箔、アルミニウム箔、ベリリウム箔、
リン青銅箔等を挙げることができる。
35μmである。
な第2金属層3を設ける(図1(b))。
第2金属層3として電解銅箔等の金属箔を熱プレス法も
しくはロールラミネーション法等により積層すればよ
い。あるいは、ポリイミド前駆体層2上にスパッタ法で
銅等の金属の薄膜を積層させ、更にその上に電解銅等の
金属メッキ層を積層して第2金属層3を形成することも
できる。
ターニングが可能なフォトリソグラフ技術を利用するサ
ブトラクティブ法によりパターニングして第2回路層3
aを形成する(図1(c))。具体的には、第1金属層
1の表面を保護フィルム(好ましくは軽剥離性の弱粘着
テープ)で被覆した後、第2金属層3上に導体回路パタ
ーンレジスト層を形成し、塩化第2銅水溶液等のエッチ
ング液で第2金属層3をエッチングして第2回路層3a
を形成し、その後、導体回路パターンレジスト層と保護
フィルムとを剥離すればよい。
たが、第1金属層1をパターニングしてもよい。即ち、
第1金属層1を、フォトリソグラフ技術を利用するサブ
トラクティブ法によりパターニングして第1回路層1a
を形成する(図1(c′))。具体的には、第2金属層
3の表面を保護フィルム(好ましくは軽剥離性の弱粘着
テープ)で被覆した後、第1金属層1上に導体回路パタ
ーンレジスト層を形成し、塩化第2銅水溶液等のエッチ
ング液で第1金属層1をエッチングして第1回路層1a
を形成し、その後、導体回路パターンレジスト層と保護
フィルムとを剥離すればよい。
絶縁層2aを形成する。これにより図1(d)に示す両
面フレキシブルプリント基板が得られる。ここで、イミ
ド化の条件は、ポリイミド前駆体の種類等に応じて実験
的に適宜決定することができる。例えば、大気圧下、窒
素ガス雰囲気中で160℃−30min/180℃−3
0min/250℃−30min/300℃−30mi
nというようにステップ加熱すればよい。
ド絶縁層2aには脱水反応により水分が生じるが、工程
(c)(又は工程(c′))においてポリイミド絶縁層
2aを挟持する一対の金属層の片側がすでにパターニン
グされ、ポリイミド絶縁層2aが一部露出しているの
で、生じた水分を外部へ揮散させることができる。
す両面フレキシブルプリント基板に対しては、更に以下
に示すような工程を施すことが好ましい。
3を、サブトラクティブ法によりパターニングして第1
回路層1a又は第2回路層3aを形成する(図1
(e))。これにより、両面の金属層がパターニングさ
れた両面フレキシブルプリント配線板が得られる。
それらの上に常法に従ってカバーコート層4を形成する
(図1(f))。
(c′)との間において以下の工程(m)、もしくは工
程(d)の後において以下の工程(m′)を実施するこ
とによりポリイミド絶縁層2aの表裏の回路同士を接続
することができる。
て、第1金属層1と第2金属層3との間の導通を確保す
るためのスルーホールThを常法に従って形成する(図1
(m))。
aとの間、又は第2金属層3と第1回路層1aとの間の
導通を確保するためのスルーホールThを常法に従って形
成する(図1(m′))。
イミド前駆体層22を形成する(図2(A))。
上層回路層23を形成する(図2(B))。具体的に
は、金属層21の表面に保護フィルムを貼った後に、ポ
リイミド前駆体層22上にスパッタ法で銅等の薄膜を積
層し、その薄膜上に導体回路パターンレジスト層を形成
した後に、電解メッキ法により銅等の金属メッキ層を積
層し、次いで導体回路パターンレジスト層を常法により
剥離した後に、ソフトエッチングすることにより上層回
路層23を形成し、その後、保護フィルムを剥離すれば
よい。
22をイミド化してポリイミド絶縁層22aを形成す
る。これにより図2(C)に示す両面フレキシブルプリ
ント基板が得られる。
ド絶縁層22aには脱水反応により水分が生じるが、工
程(B)においてポリイミド絶縁層22a上にパターニ
ングされた上層回路層23が形成され、ポリイミド絶縁
層22aが一部露出しているので、生じた水分を外部へ
揮散させることができる。
す両面フレキシブルプリント基板に対しては、更に以下
に示すような工程を施すことが好ましい。
ラクティブ法によりパターニングして下層回路層21a
を形成する。これにより、図2(D)に示す両面フレキ
シブルプリント配線板が得られる。
下層回路層21aのそれぞれの上にカバーコート層24
を形成する(図2(E))。
は工程(C)の後に、以下の工程(M)を実施すること
によりポリイミド絶縁層22aの表裏の回路同士を接続
することができる。
に、金属層21と上層回路層23との間の導通を確保す
るためのスルーホールThを形成する(図2(M))。
プリント基板は、腐食し難く、耐熱性及び寸法安定性に
優れており、層間の密着性に優れ、長期エージング特性
も十分なものであるので、種々の電子機器用の両面フレ
キシブルプリント基板として有用なものである。
反応釜に、パラフェニレンジアミン(PDA、三井化学
社製)1.05kg(11.2モル)と、4,4′−ジ
アミノジフェニルエーテル(DPE、和歌山精化社製)
0.86kg(4.8モル)とを、窒素ガス雰囲気下で
溶剤N−メチル−ピロリドン(NMP、三菱化学社製)
約45kgに溶解した。その後、50℃において、ピロ
メリット酸二無水物(PMDA、三菱瓦斯化学社製)
3.523kg(16.14モル)を徐々に加えなが
ら、3時間反応させた。これにより、固形分約12%、
粘度25Pa・S(25℃)のポリアミック酸ワニスを
調製した。
ック酸ワニスを塗布し、80〜170℃の連続炉で溶剤
を揮散させてポリイミド前駆体層としてポリアミック酸
層を形成した。
上層銅箔を重ね、140℃の真空熱プレス機(面圧70
kg/cm2)で熱圧着した。
覆した後、上層銅箔上に導体回路パターンレジスト層を
形成し、塩化第2銅水溶液等のエッチング液で上層銅箔
をエッチングして上層回路層を形成した。その後、導体
回路パターンレジスト層と保護フィルムとを剥離した。
回路層からなる積層体を、加熱処理装置に投入し、その
内部の雰囲気温度を230〜350℃まで昇温し、35
0℃で30分間処理してイミド化処理を行い、ポリアミ
ック酸層をポリイミド絶縁層とした。これにより、両面
フレキシブルプリント基板が得られた。
下層銅箔を、上層銅箔のパターニングと同様にパターニ
ングして下層回路層を形成した。続いて、上層回路層と
下層回路層上にポリイミドカバーコート層(UR−54
80、東レ(株)製)を形成することにより両面フレキ
シブルプリント配線板が得られた。
について、以下に説明するように耐熱性、寸法安定性、
密着性、長期エージング特性を試験評価した。
状にカットし、320℃のはんだ浴に60秒浸し、配線
板への影響を観察した。実施例1の配線板は、膨れ、パ
ターンの剥がれがなかった。この結果により、ポリイミ
ド絶縁層中に存在する水分量が低減していることが伺え
る。
角にカットして、水平な台の上に載置し、配線板の浮き
具合を測定した。浮きは5mm以下であり、小さいもの
であった。
ド絶縁層と銅箔との接着強度を90°剥離強度試験によ
り測定した。結果として、剥離強度は1.2kg/cm
と高いものであった。
出した後、両面フレキシブルプリント配線板のポリイミ
ド絶縁層と銅箔との接着強度を90°剥離強度試験によ
り測定した。結果として剥離強度は1.0kg/cmと
低下していないことがわかった。
し、取り出した後、絶縁抵抗(JIS C6471に準
ずる方法)を測定した。その結果、絶縁抵抗は1.0×
10E+12であり、配線板として十分な絶縁性を示し
た。
ック酸ワニスを塗布し、80〜170℃の連続炉で溶剤
を揮散させてポリイミド前駆体層としてポリアミック酸
層を形成した。
ィブ法により上層回路層を形成した。即ち、下層銅箔の
表面に保護フィルムを貼った後に、ポリアミック酸層上
にスパッタ法でNi層を200Åの厚みほど堆積し、そ
の上にCu層を1000Åの厚みほど堆積し、その薄膜
上に導体回路パターンレジスト層を形成した。電解メッ
キ法により電解銅メッキ層を18μm厚で堆積し、次い
で導体回路パターンレジスト層を剥離した。更に、全面
を過酸化水素及び硫酸の混合液でソフトエッチングする
ことにより上層回路層23を形成し、その後、保護フィ
ルムを剥離した。
回路層からなる積層体を、加熱処理装置に投入し、その
内部の雰囲気温度を230〜350℃まで昇温し、35
0℃で30分間処理してイミド化処理を行い、ポリアミ
ック酸層をポリイミド絶縁層とした。これにより、両面
フレキシブルプリント基板が得られた。
下層銅箔を、上層銅箔のパターニングと同様にパターニ
ングして下層回路層を形成した。続いて、上層回路層と
下層回路層上にポリイミドカバーコート層(UR−54
80、東レ(株)製)を形成することにより両面フレキ
シブルプリント配線板が得られた。
について、実施例1の場合と同様に耐熱性、寸法安定
性、密着性、長期エージング特性を試験評価した。
合と同様の方法で、配線板への影響を観察した。実施例
2の配線板は、膨れ、パターンの剥がれがなかった。こ
の結果により、ポリイミド絶縁層中に存在する水分量が
低減していることが伺える。
され、小さいものであった。
cmと測定され、実用上十分なものであった。
た。
例で得られたポリアミック酸ワニスを塗布し、80〜1
70℃の連続炉で溶剤を揮散させてポリイミド前駆体層
としてポリアミック酸層を形成した。
上層銅箔を重ね、200℃のプレスローラ(面圧60k
g/cm2)で熱圧着した。
層銅箔からなる積層体に対し、NCドリルによりスルー
ホール用の貫通孔を設け、常法により貫通孔の内壁に銅
層を形成してスルーホールとし、上層銅箔と下層銅箔と
の間の導通を確保した。
覆した後、上層銅箔上に導体回路パターンレジスト層を
形成し、塩化第2銅水溶液等のエッチング液で上層銅箔
をエッチングして上層回路層を形成した。その後、導体
回路パターンレジスト層と保護フィルムとを剥離した。
回路層からなり、下層銅箔と上層回路層とがスルーホー
ルで導通している積層体を、加熱処理装置に投入し、そ
の内部の雰囲気温度を230〜350℃まで昇温し、3
50℃で30分間処理してイミド化処理を行い、ポリア
ミック酸層をポリイミド絶縁層とした。これにより、両
面フレキシブルプリント基板が得られた。
下層銅箔を、上層銅箔のパターニングと同様にパターニ
ングして下層回路層を形成した。続いて、上層回路層と
下層回路層上にポリイミドカバーコート層(UR−54
80、東レ(株)製)を形成することにより両面フレキ
シブルプリント配線板が得られた。以上の操作はすべて
roll-to-rollで行うことができた。
について、実施例1の場合と同様に耐熱性、寸法安定
性、密着性、長期エージング特性を試験評価した。
た。膨れ、パターンの剥がれがなく、この結果により、
ポリイミド絶縁層中に存在する水分量が低減しているこ
とが伺える。
され、小さいものであった。
度を得た。
kg/cmと低下していないことがわかった。
0×10E+12と配線板として十分な絶縁性を示し
た。
層をパターニングした後にポリイミド前駆体層をイミド
化するので、イミド化時に生ずる水分がパターニングさ
れた金属層から外部に揮散する。従って、イミド化時に
生ずる水分による金属層の腐食を防止することができ
る。しかもイミド化により得られたポリイミド絶縁層
は、耐熱性及び寸法安定性に優れており、また、その両
側の金属層との間の密着性にも優れているので、両面フ
レキシブルプリント基板の長期エージング特性も十分な
ものとなる。更に、イミド化時に片面の金属層がパター
ニングされていないので、取り扱い性に優れている。ま
た、特許第2746643号の場合に比べ、高い貼り合
わせ位置精度が要求されない。
工程図である。
工程図である。
ミド前駆体層、2a,22a ポリイミド絶縁層、3
第2金属層、3a 第2回路層、4,24 カバーコー
ト層、Th スルーホール、21 金属層、21a 下層
回路層、23上層回路層
Claims (5)
- 【請求項1】 以下の工程: (a)第1金属層上にポリイミド前駆体層を形成する工
程; (b)ポリイミド前駆体層上に第2金属層を形成する工
程; (c)第2金属層をサブトラクティブ法によりパターニ
ングして第2回路層を形成する工程、又は(c′)第1
金属層をサブトラクティブ法によりパターニングして第
1回路層を形成する工程; 及び (d)ポリイミド前駆体層をイミド化してポリイミド絶
縁層を形成する工程を含んでなることを特徴とする両面
フレキシブルプリント基板の製造方法。 - 【請求項2】 工程(b)と工程(c)又は工程
(c′)との間に、 (m)第1金属層と第2金属層との間の導通を確保する
ためのスルーホールを形成する工程を含む請求項1記載
の製造方法。 - 【請求項3】 工程(d)の後に、 (m′)第1金属層と第2回路層との間、又は第2金属
層と第1回路層との間の導通を確保するためのスルーホ
ールを形成する工程を含む請求項1記載の製造方法。 - 【請求項4】 以下の工程: (A)金属層上にポリイミド前駆体層を形成する工程; (B)ポリイミド前駆体層上にセミアディティブ法によ
り上層回路層を形成する工程; 及び (C)ポリイミド前駆体層をイミド化してポリイミド絶
縁層を形成する工程を含んでなることを特徴とする両面
フレキシブルプリント基板の製造方法。 - 【請求項5】 工程(B)と工程(C)との間、又は工
程(C)の後に、 (M)金属層と上層回路層との間の導通を確保するため
のスルーホールを形成する工程を含む請求項4記載の製
造方法。
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