JP2002280684A

JP2002280684A - フレキシブル銅張回路基板とその製造方法

Info

Publication number: JP2002280684A
Application number: JP2001076930A
Authority: JP
Inventors: Gotaro Tanaka; 豪太郎田中; Norikata Hayashi; 憲器林; Shoji Nakagama; 詳治中釜
Original assignee: Sumitomo Electric Printed Circuits Inc
Current assignee: Sumitomo Electric Printed Circuits Inc
Priority date: 2001-03-16
Filing date: 2001-03-16
Publication date: 2002-09-27

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】ポリイミドフィルムと銅層との間の剥離強
度、寸法安定性、耐熱性に優れ、しかも微細回路の形成
に適したフレキシブル銅張回路基板とその製造方法を提
供する。【解決手段】熱硬化型ポリイミドフィルム１をベース
フィルムとするフレキシブル銅張回路基板において、熱
硬化型ポリイミドフィルム１上に、熱可塑型ポリイミド
層２、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、及びＭｏからなる群より選ば
れる少なくとも一種の金属からなる厚み１０〜２００ｎ
ｍの金属層３、及び銅層４がこの順に形成されているこ
とを特徴とするフレキシブル銅張回路基板、並びにその
製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ポリイミドフィル
ムをベースフィルムとするフレキシブル銅張回路基板と
その製造方法に関し、さらに詳しくは、ポリイミドフィ
ルムと銅層との間の剥離強度（引き剥がし強さ）、寸法
安定性、耐熱性に優れ、微細回路の形成に適したフレキ
シブル銅張回路基板とその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子機器に使われる配線の軽量化と高密
度化を目的として、フレキシブル配線板が開発されてい
る。フレキシブル配線板は、回路となる導体とベースフ
ィルムを基本要素として構成されている。フレキシブル
配線板に用いられるフレキシブル回路基板としては、ポ
リイミドフィルム（以下、「ＰＩフィルムと略記」）を
ベースフィルムとし、その上に銅層を形成したフレキシ
ブル銅張回路基板が代表的なものである。

【０００３】ベースフィルムとして用いられているＰＩ
フィルムは、一般に、ピロメリット酸二無水物などのテ
トラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミンとを開環重付
加反応して可溶性のポリアミド酸を合成し、このポリア
ミド酸をフィルムに成形した後、熱閉環法または化学閉
環法により脱水縮合してイミド化することにより製造さ
れている。このＰＩフィルムを構成する芳香族ポリイミ
ドは、一旦硬化すると不溶、不融となり、高温において
流動可能な熱可塑型ポリイミドと区別して、熱硬化型ポ
リイミドと呼ばれている。

【０００４】ＰＩフィルムをベースフィルムとする接着
剤を使用しない無接着剤タイプの銅張積層板が近年注目
されており、無接着剤タイプのフレキシブル銅張回路基
板の製造方法としては、ラミネート法、キャスティング
法、及びメッキ法が代表的なものである。

【０００５】ラミネート法は、ホットメルトタイプのＰ
Ｉフィルムと銅箔とを高温高圧下でラミネートする方法
である。銅箔の表面に予め微細な凹凸を形成しておくこ
とにより、ＰＩフィルムと銅箔との間の剥離強度を高め
ることができる。しかし、ラミネート法によるフレキシ
ブル銅張回路基板は、ホットメルトタイプのポリイミド
樹脂の構造が稠密であり、化学的エッチングが難しい、
銅との熱膨張係数を合わせにくい、本来のポリイミド樹
脂の物性を達成しにくいなどの短所がある。

【０００６】また、ラミネート法によるフレキシブル銅
張回路基板を用いてフレキシブル配線板を製造する場
合、必要に応じてスルーホールの穴あけと穴内及び表面
への銅メッキを行った後、レジストを用いたフォトリソ
グラフ技術によりパターニングし、次いで、不要な部分
をエッチングにより除去して、銅箔に回路パターンを形
成するサブトラクティブ法が適用されている。銅箔とし
ては、圧延銅箔や電解銅箔が用いられているが、充分に
薄い銅箔を作り、かつ、ラミネートすることが困難であ
るため、サブトラクティブ法による微細回路の形成が難
しい。

【０００７】キャスティング法は、銅箔上にポリイミド
層をキャスティングにより形成する方法であり、それに
よって、２層構成のフレキシブル銅張回路基板が得られ
る。銅箔表面に予め微細な凹凸を形成しておくことによ
り、ＰＩフィルムと銅箔との間の剥離強度を高めること
ができる。また、このフレキシブル銅張回路基板は、接
着剤層がないため、屈曲性や寸法安定性、耐熱性に優れ
ている。しかし、キャスティング法により形成されたポ
リイミド層は、接着性向上や熱膨張係数を一致させるた
めの改質を行っているので、本来のＰＩフィルムに比べ
て破れやすいなど膜特性に劣っている。しかも、銅箔の
厚みを薄くすることが困難であるため、微細回路の形成
が難しい。

【０００８】微細回路を形成するには、予めエッチング
処理により銅箔の厚みを薄くする方法があるが、処理が
煩雑である。

【０００９】メッキ法は、絶縁体であるＰＩフィルム上
に導電処理（蒸着、スパッタ、無電解メッキ等）し、所
望の厚みの銅層を電気メッキにより形成する方法であ
り、それによって、２層構成のフレキシブル銅張回路基
板が得られる。このフレキシブル銅張回路基板は、接着
剤層がないため、屈曲性や寸法安定、耐熱性などが良好
であり、しかも微細回路の形成に適した厚みの薄い銅層
を容易に形成することができる。また、回路の形成も、
サブトラクティブ法だけではなく、セミアディティブ法
などの他の回路形成法も適用することができる。

【００１０】しかし、メッキ法では、ＰＩフィルムと銅
層との界面の改質による接着強度の改善に限界があり、
ＰＩフィルムと銅層との間の剥離強度が高いフレキシブ
ル銅張回路基板を作成することが困難である。従来、Ｐ
Ｉフィルム上に、スパッタリング法により、ＰＩフィル
ムとの結合力が強いＮｉ、Ｃｒなどからなる薄い金属層
（「バリヤメタル層」または「シード層」と呼ばれてい
る）を形成し、その上に銅層を形成することにより、剥
離強度を高める方法が試みられているが、いまだ不充分
である。ＰＩフィルム表面に銅箔レベルの微細な凹凸を
形成しておく方法も知られているが、工業的に成功して
いる例はない。

【００１１】電子機器の軽量化、小型化、高機能化が進
展し、フレキシブル配線板にも、さらなる回路の微細
化、発熱量の増大に耐える耐熱性などが求められている
が、前記従来法では、これらの要求水準を満足するフレ
キシブル銅張回路基板を得ることは困難であった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ポリ
イミドフィルムと銅層との間の剥離強度、寸法安定性、
耐熱性に優れ、しかも微細回路の形成に適したフレキシ
ブル銅張回路基板とその製造方法を提供することにあ
る。

【００１３】本発明者らは、前述のスパッタリング法を
加えたメッキ法によれば、接着剤層がないため、屈曲性
や寸法安定、耐熱性などが良好で、しかも微細回路の形
成に適した厚みの薄い銅層を有するフレキシブル銅張回
路基板を容易に得ることができる点に着目し、ＰＩフィ
ルムと銅層との間の剥離強度が低い原因の究明とその解
決手段の探究を行った。

【００１４】その過程で、本発明者らは、ＰＩフィルム
と銅層との間に、スパッタリングによって形成されたＮ
ｉやＣｒなどの金属層（バリヤメタル層）を介在させる
方法では、充分な剥離強度を得ることが難しいことに加
えて、熱履歴を受けると剥離強度が大幅に低下すること
を見出した。そこで、その原因について研究を行ったと
ころ、スパッタリングにより形成された金属層には、微
細な隙間が多く形成されており、ＰＩフィルムとの実質
的な接触面積（結合面積）が少ないことを見出した。

【００１５】特に、ＮｉやＣｒなどの高融点物質を材料
（ターゲット）として、スパッタリングによりＰＩフィ
ルム上に薄膜を形成すると、柱状構造（ｃｏｌｕｍｎａ
ｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）と呼ばれる特殊な形態が形成さ
れる。この薄膜の断面構造の電子顕微鏡写真を観察する
と、断面の形態があたかも柱が林立しているように見え
る。これらの柱の間は、単なる粒界ではなく、空孔や空
隙が多く含まれている境界（ｖｏｉｄｅｄｏｐｅｎ
ｂｏｕｎｄａｒｉｅｓ）である。

【００１６】図４に、その断面の略図を示す。ＰＩフィ
ルム４１上にスパッタリング法により形成されたＮｉや
Ｃｒなどの金属薄膜４２は、柱状構造を形成しており、
その柱の間には多数の隙間が空いている。その上に、ス
パッタリングによって銅薄膜４３を形成しても、バリヤ
メタル層となる金属薄膜４２がＰＩフィルム表面と充分
に結合していないため、ＰＩフィルムと金属層との間の
剥離強度を高めることができない。一方、バリヤメタル
層の厚みを大きくすると、ＰＩフィルムや銅との熱膨張
係数が異なることに由来するクラックが生成しやすくな
るため、逆効果であり、可撓性が要求されるフレキシブ
ル銅張回路基板には適していない。

【００１７】そこでさらに、鋭意研究した結果、ＰＩフ
ィルム上に、高温において流動可能な熱可塑型ポリイミ
ド層を形成し、その上に特定厚みのバリヤメタル層を形
成する方法に想到した。また、ＰＩフィルム／熱可塑型
ポリイミド層／バリヤメタル層／銅層の層構成を形成し
た後、全層を加熱、加圧、または加熱加圧（加熱プレ
ス）して、熱可塑型ポリイミドを流動化させることによ
り、熱可塑型ポリイミド層とバリヤメタル層との結合力
が増大し、その結果、銅層の剥離強度が顕著に改善さ
れ、熱履歴を受けても、高度の剥離強度を保持すること
ができるフレキシブル銅張回路基板の得られることを見
出した。熱可塑型ポリイミドは、熱硬化型ＰＩフィルム
と同種の材料であるため、界面での接着性及び耐熱性に
優れている。本発明は、これらの知見に基づいて完成す
るに至ったものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】かくして本発明によれ
ば、熱硬化型ポリイミドフィルムをベースフィルムとす
るフレキシブル銅張回路基板において、熱硬化型ポリイ
ミドフィルム(A)上に、熱可塑型ポリイミド層(B)、Ｎ
ｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、及びＭｏからなる群より選ばれる少な
くとも一種の金属からなる厚み１０〜２００ｎｍの金属
層(C)、及び銅層(D)がこの順に形成されていることを特
徴とするフレキシブル銅張回路基板が提供される。

【００１９】また、本発明によれば、熱硬化型ポリイミ
ドフィルムをベースフィルムとするフレキシブル銅張回
路基板の製造方法において、（１）熱硬化型ポリイミド
フィルム(A)上に、熱可塑型ポリイミド層(B)を形成する
工程、（２）該熱可塑型ポリイミド層(B)上に、スパッ
タリングにより、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、及びＭｏからなる
群より選ばれる少なくとも一種の金属からなる厚み１０
〜２００ｎｍの金属層(C)を形成する工程、（３）該金
属層(C)上に、銅層(D)を形成する工程、及び（４）全層
を加熱、加圧、または加熱加圧する工程の各工程を含む
ことを特徴とするフレキシブル銅張回路基板の製造方法
が提供される。

【００２０】

【発明の実施の形態】１．熱硬化型ポリイミドフィルム
(A) 本発明では、ベースフィルムとして熱硬化型ポリイミド
フィルムを使用する。熱硬化型ＰＩフィルムとしては、
ピロメリット酸二無水物などのテトラカルボン酸二無水
物と芳香族ジアミンとを開環重付加反応して可溶性のポ
リアミド酸を合成し、このポリアミド酸をフィルムに成
形した後、熱閉環法または化学閉環法により脱水縮合し
てイミド化することにより製造され、加熱しても溶融し
ないＰＩフィルムを使用することができる。このような
熱硬化型ＰＩフィルムをベースフィルムとして用いるこ
とにより、高耐熱性と屈曲性などに優れたフレキシブル
銅張回路基板を得ることができる。

【００２１】熱硬化型ＰＩフィルムとしては、従来より
フレキシブル回路基板のベースフィルムとして用いられ
ているものであれば特に限定されないが、その具体例と
しては、ピロメリット酸二無水物と４，４′−ジアミノ
ジフェニルエーテルとから合成されたＰＩフィルム、
３，３′，４，４′−ビフェニルテトラカルボン酸二無
水物と４，４′−ジアミノジフェニルエーテルとから合
成されたＰＩフィルム、３，３′，４，４′−ビフェニ
ルテトラカルボン酸二無水物とｐ−フェニレンジアミン
とから合成されたＰＩフィルム、３，３′，４，４′−
ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物と３，３′−
ジアミノベンゾフェノンとから合成されたＰＩフィルム
などが挙げられる。

【００２２】熱硬化型ＰＩフィルムの厚みは、通常１０
〜１００μｍ、好ましくは２０〜８０μｍ程度である。
充分な屈曲性が必要な用途には、２５μｍ及び３８μｍ
厚のＰＩフィルムが代表的なものであるが、剛性が必要
な用途には、７５μｍ厚などの比較的厚みのあるＰＩフ
ィルムを用いることができる。

【００２３】２．熱可塑型ポリイミド層(B) 熱可塑型ポリイミドとしては、高温において流動可能な
ポリイミドが用いられる。このような熱可塑型ポリイミ
ドとしては、例えば、特公平６−８６５３４号公報や特
公平７−４０６２６号公報に開示されているポリイミド
を挙げることができる。熱硬化型ＰＩフィルムとバリヤ
メタル層との間に熱可塑型ポリイミド層を介在させるこ
とにより、層間密着力を増大させることができ、しかも
ベースフィルムの耐熱性が損われることがない。

【００２４】熱可塑型ポリイミドの代表的なものは、ジ
アミンとして４，４′−ビス（３−アミノフェノキシ）
ビフェニルの如き対称型芳香族メタ置換第一級アミンを
使用し、これをテトラカルボン酸二無水物と反応させて
得られるポリイミドである。テトラカルボン酸二無水物
としては、例えば、ピロメリット酸二無水物、エチレン
テトラカルボン酸二無水物、３，３′,４，４′−ベン
ゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、３，３′，４，
４′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ビス
（３，４−ジカルボキシフェニル）エーテル二無水物な
どが挙げられる。高温での流動性を阻害しない範囲内に
おいて、前記以外のジアミンを併用してもよい。

【００２５】好ましい熱可塑型ポリイミドとしては、
４，４′−ビス（３−アミノフェノキシ）ビフェニルと
ピロメリット酸二無水物とから合成されるポリイミド
（融点＝約３３８℃、ガラス転移温度＝約２５０℃）、
４，４′−ビス（３−アミノフェノキシ）ビフェニルと
エチレンテトラカルボン酸二無水物とから合成されるポ
リイミドなどが挙げられる。

【００２６】熱硬化型ＰＩフィルム上に熱可塑型ポリイ
ミド層を形成する方法としては、熱可塑型ポリイミドの
前駆体であるポリアミド酸を溶剤に溶かして希釈した溶
液を調製し、この溶液をスピンコーター、バーコータ
ー、ドクターブレードなどを用いて熱硬化型ＰＩフィル
ム上に均一に塗布する方法が好ましい。溶剤の乾燥と脱
水閉環（イミド化）は、通常１５０〜４００℃、好まし
くは２００〜３５０℃に加熱して行う。

【００２７】熱可塑型ポリイミド層の厚みは、通常１０
０ｎｍ（０．１μｍ）以上、好ましくは１５０ｎｍ以
上、より好ましくは２００ｎｍ以上である。熱可塑型ポ
リイミド層の厚みが薄すぎると、熱硬化型ＰＩフィルム
上に均一な厚みで形成することが困難になる。熱可塑型
ポリイミド層の厚みの上限は、特に限定されないが、通
常５μｍ以下、好ましくは３μｍ以下、より好ましくは
１μｍ（１０００ｎｍ）以下である。熱可塑型ポリイミ
ド層の厚みが大きすぎても、バリヤメタル層との間の密
着性の向上効果が飽和し、また、基板の屈曲性や耐熱
性、寸法安定性などが低下する恐れが生じる。

【００２８】３．金属層(C) 本発明では、熱可塑型ポリイミド層の表面に、Ｎｉ、Ｃ
ｒ、Ｃｏ、及びＭｏからなる群より選ばれる少なくとも
一種の金属からなる厚み１０〜２００ｎｍの金属層（バ
リヤメタル層）を形成する。このバリヤメタル層には、
前記金属とともに、Ｃｕなどの他の金属が合金（例え
ば、ＮｉＣｕ合金）として入っていてもよい。バリヤメ
タル層の形成は、好ましくはスパッタリング法により行
う。

【００２９】スパッタリング法とは、低圧気体中のター
ゲット（金属）にエネルギー粒子を衝突させ、その運動
量を置換することによって粒子を弾き出させる方法であ
り、その弾き出された粒子を基板上に堆積させれば成膜
することができる。エネルギー粒子としては、イオン化
された不活性ガスが用いられるているが、その中でもア
ルゴン（Ａｒ）が一般的である。

【００３０】スパッタリング法によれば、低温で高融点
材料を薄膜化することができ、薄膜と基板との密着力が
強い、大面積の薄膜作成が容易であるなどの特徴を有し
ている。しかし、スパッタリング法により、熱硬化型Ｐ
Ｉフィルム上にＮｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｍｏ、これらの合金
などの薄膜を形成すると、その薄膜には微細な隙間が多
く形成されており、熱硬化型ＰＩフィルムとの実質的な
接触面積（結合面積）が少なく、密着力が不足するとい
う問題がある。

【００３１】特に、Ｎｉ、Ｃｒなどの高融点物質をター
ゲット材料としてスパッタリングを行うと、柱状構造が
形成されやすい。この柱の間には、空孔と空隙が多く含
まれており、熱硬化型ＰＩフィルムとの密着力の向上に
は困難を伴う。また、このような空孔や空隙の多い柱状
構造は、スパッタリングの初期段階で起こりやすい。

【００３２】熱硬化型ＰＩフィルム上に熱可塑型ポリイ
ミド層を形成し、そして、熱可塑型ポリイミド層の上に
スパッタリングにより前記金属の薄膜を形成すると、金
属薄膜に多数の微細な隙間や柱状構造があっても、熱可
塑型ポリイミド層を加熱、加圧、または加熱加圧するこ
とによって流動させれば、熱可塑型ポリイミドが金属薄
膜の空孔や空隙を埋めて、接触面積を増加させることに
より、密着性を顕著に改善することができる。しかも、
熱硬化型ＰＩフィルムにおいて密着性不良の原因であっ
た柱状構造を持つ金属薄膜の方が、この方法では、密着
性改善効果が大きいことが分かった。

【００３３】スパッタリング法としては、プラズマスパ
ッタリング法が好ましく、具体的な方式としては、直流
二極スパッタリング、高周波スパッタリング、マグネト
ロンスパッタリングなどが挙げられる。エネルギー粒子
（スパッタリングガス）としては、Ａｒが好ましく用い
られる。真空度（ガス圧）は、方式等によって適宜選択
されるが、通常、１×１０^-3〜１×１０^-1Ｔｏｒｒの範
囲から選ばれる。

【００３４】本発明では、バリヤメタル層となる前記金
属層の厚みを１０〜２００ｎｍの範囲に調整する。バリ
ヤメタル層の厚みが薄すぎると、島状の膜となり（島と
島とは分断されている状態である）、また、バリヤメタ
ル層の隙間に後から形成する銅層の粒子が入ってきて、
熱可塑型ポリイミド層とバリヤメタル層との接触面積が
少なくなる。バリヤメタル層の厚みが厚すぎると、バリ
ヤメタルとＰＩフィルムや銅層との熱膨張係数の差によ
り、バリヤメタル粒子間にクラックが発生しやすくな
る。

【００３５】したがって、密着性と膜物性との観点から
上記範囲の厚みに調整することが必要である。バリヤメ
タル層は、その厚みが１０〜２００ｎｍであって、か
つ、柱状構造を形成していることが密着性、耐熱性など
の観点から好ましい。柱状構造を形成していることは、
電子顕微鏡写真による金属薄膜の断面観察という手法に
よって、容易に確認することができる。

【００３６】４．銅層(D) 本発明では、前記金属層（バリヤメタル層）の上に、銅
層を形成する。銅層としては、スパッタリングにより
形成された銅薄膜(D1)、無電解銅メッキや電解銅メッ
キ（電気銅メッキ）により形成された銅メッキ層(D2)、
スパッタリングにより形成された銅薄膜(D1)と、その
上に形成された銅メッキ層(D2)などが挙げられる。銅メ
ッキ層(D2)は、無電解銅メッキ層(D2a)及び／または電
気銅メッキ層(D2b)である。

【００３７】図１に、本発明のフレキシブル銅張回路基
板の層構成の一例の断面図を示す。図１には、熱硬化型
ＰＩフィルム(A)１／熱可塑型ポリイミド層(B)２／金属
層(C)３／銅薄膜(D1)４の層構成を有するフレキシブル
銅張回路基板(I)の断面図が示されている。フレキシブ
ル銅張回路基板(I)は、回路パターン形成時に、スパッ
タリングにより形成された銅薄膜(D1)上に銅メッキする
ことなどにより、サブトラクティブ法やセミアディティ
ブ法による回路パターンの形成が可能である。

【００３８】サブトラクティブ法としては、例えば、フ
レキシブル銅張回路基板(I)に必要に応じて穴あけ加工
などを施した後、穴内及び表面に無電解銅メッキを施し
て導通化し、次いで、全面に要求厚みの電気銅メッキを
行い、そして、エッチングレジストでパターンを形成
し、不要部分の銅をエッチングで除去するパネルメッキ
法が挙げられる。また、フレキシブル銅張回路基板(I)
に必要に応じて穴あけ加工などを施した後、穴内及び表
面に無電解銅メッキを施して導通化し、次いで、写真法
または印刷法によってメッキ用レジストパターンを形成
し、パターン部のみに必要厚みの銅メッキ及び耐エッチ
ング性の金属メッキを行い、その後、レジストを剥離
し、銅をエッチングして回路パターンを形成するパター
ンメッキ法を適用することもできる。

【００３９】フレキシブル銅張回路基板(I)は、セミア
ディティブ法の適用に好適である。具体的には、例え
ば、フレキシブル銅張回路基板(I)の銅薄膜(D1)上に電
気メッキを行って、銅層の厚みを５μｍ前後にまで厚く
してから、回路になる部分をパターニングし、電気メッ
キにより回路部分を所定厚みにまで厚くする。その後、
回路以外の銅をエッチングで除去する。

【００４０】図２は、熱硬化型ＰＩフィルム(A)１／熱
可塑型ポリイミド層(B)２／金属層(C)３／銅薄膜(D1)４
／銅メッキ層(D2)の層構成を有するフレキシブル銅張回
路基板(II)の断面図である。この層構成のフレキシブル
銅張回路基板(II)は、サブトラクティブ法の適用に好適
である。銅メッキ層(D2)は、電気メッキによる電気銅メ
ッキ層(D2B)とすることが好ましい。また、フレキシブ
ル配線板の種類によっては、銅メッキ層(D2)の厚みを調
整することにより、セミアディティブ法の適用も可能で
ある。

【００４１】スパッタリングによる銅薄膜(D1)の厚み
は、必要に応じて適宜定めることができるが、通常１０
ｎｍ〜２μｍ、好ましくは５０〜８００ｎｍ程度であ
る。多くの場合、１００〜５００ｎｍ程度の厚みで良好
な結果を得ることができる。この厚みが大きすぎると、
スパッタリングに長時間を要し、実用的ではない。スパ
ッタリングによる銅薄膜(D1)を形成することにより、そ
の上に形成する銅メッキ層(D2)の基板に対する密着性を
向上させることができる。銅メッキ層(D2)の厚みは、フ
レキシブル配線板に要求される性能によって適宜定める
ことができるが、通常、３〜５０μｍの範囲である。

【００４２】５．製造方法本発明のフレキシブル銅張回路基板は、次の方法により
製造することが好ましい。すなわち、本発明では、熱硬
化型ポリイミドフィルムをベースフィルムとするフレキ
シブル銅張回路基板の製造方法において、（１）熱硬化
型ポリイミドフィルム(A)上に、熱可塑型ポリイミド層
(B)を形成する工程、（２）該熱可塑型ポリイミド層(B)
上に、スパッタリングにより、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、及び
Ｍｏからなる群より選ばれる少なくとも一種の金属から
なる厚み１０〜２００ｎｍの金属層(C)を形成する工
程、（３）該金属層(C)上に、銅層(D)を形成する工程、
及び（４）全層を加熱、加圧、または加熱加圧する工程
の各工程を含む製造方法を採用することが好ましい。

【００４３】前記工程（３）では、バリヤメタル層であ
る金属層(C)上に、先ず、スパッタリングにより銅薄膜
(D1)を形成し、その銅薄膜(D1)上に銅メッキ層(D2)を形
成することが好ましく、銅メッキ層(D2)としては、電気
メッキによる電気銅メッキ層(D2b)であることが好まし
い。

【００４４】本発明の製造方法について、図３を参照し
ながら説明する。図３は、本発明のフレキシブル銅張回
路基板の好ましい一例を示す断面図である。熱硬化型Ｐ
Ｉフィルム１上に、熱可塑型ポリイミド前駆体の溶液を
塗布し、乾燥後、イミド化して、熱可塑型ポリイミド層
２を形成する〔図３（ａ）〕。熱可塑型ポリイミド層２
の上に、スパッタリングにより、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、及
びＭｏからなる群より選ばれる少なくとも一種の金属か
らなる厚み１０〜２００ｎｍの金属層３を形成する〔図
３（ｂ）〕。金属層３は、熱可塑型ポリイミド層との密
着性を損わない範囲内において、例えば、ＮｉＣｕ合金
などの他の金属、好ましくはＣｕとの合金であってもよ
い。

【００４５】スパッタリングにより形成された金属層
（バリヤメタル層）３の上に、スパッタリングにより銅
薄膜４を形成する〔図３（ｃ）〕。この銅薄膜４の上
に、銅メッキ層５を形成するが、電気メッキにより所望
の厚みの銅メッキ層５を形成することが望ましい〔図３
（ｄ）〕。

【００４６】本発明では、全層を形成した後、加熱、加
圧、または加熱加圧（加熱プレス）により、各層間の密
着性を向上させる〔図３（ｅ）〕。一般に、スパッタリ
ングにより形成された金属層（バリヤメタル層）は、空
孔や空隙を多数もっており、基板との接触面積（結合面
積）が少なく、その上に形成される銅層の剥離強度を充
分に高めることができない。

【００４７】これに対して、本発明では、熱可塑型ポリ
イミド層の上に、スパッタリングにより金属層を形成
し、全層を加熱、加圧、または加熱加圧することによっ
て、該熱可塑型ポリイミド層を流動化させて、金属層と
の間の結合部位を増大させることができる。流動化した
熱可塑型ポリイミドは、金属層の空孔または空隙に侵入
し、アンカー効果が得られると推定される。

【００４８】加熱、加圧、または加熱加圧の条件は、熱
可塑型ポリイミドが流動化する条件であれば特に限定さ
れないが、通常１〜１０００ｋｇ／ｃｍ²、好ましくは
５〜５００ｋｇ／ｃｍ²の圧力、通常５０〜４００℃、
好ましくは２００〜３００℃の温度とすることが望まし
い。特に、熱可塑型ポリイミドの溶融粘度が１０⁶〜１
０⁸ポイズ程度になる温度域で加熱加圧（加熱プレス）
することが望ましい。

【００４９】この方法によれば、スパッタリングにより
形成されたＮｉ、Ｃｒなどの薄膜が空孔や空隙の多い柱
状構造をとっていても、熱可塑型ポリイミド層との結合
部位を効果的に増大させることができる。また、熱可塑
型ポリイミドは、ベースフィルムの熱硬化型ＰＩフィル
ムと同質の耐熱性樹脂であるため、基板の耐熱性が損わ
れることがない。その結果、本発明の製造方法によれ
ば、銅層の剥離強度が高く、熱履歴を受けても剥離強度
の低下が少ないフレキシブル銅張回路基板、さらには、
フレキシブル配線板を得ることができる。

【００５０】

【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて、本発明に
ついてより具体的に説明する。特性の測定法は、次のと
おりである。（１）剥離強度ＪＩＳＣ６４８１に従って、フレキシブル銅張回路基
板の銅層の引き剥がし強さを測定した。初期剥離強度
と、フレキシブル銅張回路基板を大気雰囲気中で１５０
℃、３日間の熱処理後の剥離強度とを測定した。（２）柱状構造スパッタリングにより形成されたバリヤメタル層の断面
を電子顕微鏡写真で観察し、柱状構造の有無を判定し
た。

【００５１】[実施例１]４，４′−ビス（３−アミノフ
ェノキシ）ビフェニルとピロメリット酸二無水物とから
合成した熱可塑型ポリイミド前駆体（ポリアミド酸）の
溶液を熱硬化型ポリイミドフィルム（東レ・デュポン社
製カプトンＶ、厚み＝２５μｍ）上に塗布し、乾燥後、
加熱によりイミド化して、厚み約３００ｎｍの熱可塑型
ポリイミド層を形成した。次いで、この熱可塑型ポリイ
ミド層の上に、Ｎｉをターゲットとするスパッタリング
（スパッタリングガス＝Ａｒ、真空度＝１ｍＴｏｒｒ、
直流パワー＝５００Ｗ）して、厚み１０ｎｍのＮｉ薄膜
を形成した。電子顕微鏡写真による観察の結果、このＮ
ｉ薄膜は、断面が柱状構造であることが確認された。

【００５２】さらに、Ｎｉ薄膜の上に、Ｃｕをターゲッ
トとして、前記と同様の条件でスパッタリングして、厚
み３００ｎｍの銅薄膜を形成した。この後、常法による
電気メッキにより、厚み８μｍの銅メッキ層を形成し
た。このようにして得られた積層体の全層を温度２５０
℃、圧力１０ｋｇ／ｃｍ²の条件で加熱プレスして、フ
レキシブル銅張回路基板を得た。層構成及び剥離強度の
測定結果を表１に示す。

【００５３】［実施例２〜７、及び比較例１〜４］表１
に示す層構成に変更したこと以外は、実施例１と同様に
してフレキシブル銅張回路基板を作製し、剥離強度を測
定した。結果を表１に示す。

【００５４】

【表１】

【００５５】表１に結果から明らかなように、熱可塑型
ポリイミド層を介在させることにより（実施例１〜
７）、ベースフィルム（熱硬化型ＰＩフィルム）上に直
接バリヤメタル層を形成した場合（比較例４）に比べ
て、初期剥離強度及び熱処理後剥離強度を大幅に改善す
ることができる。バリヤメタル層の厚みを１０〜２００
ｎｍに調整することにより（実施例１〜７）、それ以外
の場合（比較例１〜３）に比べて、剥離強度及び熱処理
後剥離強度を高水準とすることができる。さらに、バリ
ヤメタル層が柱状構造である場合（実施例１〜４、６及
び７）に、初期剥離強度及び熱処理後剥離強度の改善効
果に優れている。

【００５６】

【発明の効果】本発明によれば、ポリイミドフィルムと
銅層との間の剥離強度、寸法安定性、耐熱性に優れ、し
かも微細回路の形成に適したフレキシブル銅張回路基板
とその製造方法が提供される。本発明のフレキシブル銅
張回路基板は、回路パターンを形成することにより、フ
レキシブル配線板として、各種電子機器の配線に用いる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のフレキシブル銅張回路基板の積層構成
の一例を示す断面図である。

【図２】本発明のフレキシブル銅張回路基板の積層構成
の他の例を示す断面図である。

【図３】図３は、本発明のフレキシブル銅張回路基板の
製造工程を示す説明図である。図３の（ａ）は、熱可塑
型ポリイミド層の形成工程、（ｂ）は、スパッタリング
による金属層の形成工程、（ｃ）は、スパッタリングに
よる銅薄膜の形成工程、（ｄ）は、銅メッキ層の形成工
程、（ｅ）は、加熱・加圧工程を示す。

【図４】図４は、スパッタリングにより形成された金属
層（バリヤメタル層）の柱状構造を示す断面略図であ
る。

【符号の説明】

１：熱硬化型ポリイミドフィルム２：熱可塑型ポリイミド層３：金属層（バリヤメタル層）４：銅薄膜５：銅メッキ層４１：熱硬化型ポリイミドフィルム４２：柱状構造のバリヤメタル層４３：銅薄膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０５Ｋ 1/09 Ｈ０５Ｋ 1/09 Ｃ 3/00 3/00 Ｒ 3/38 3/38 Ｃ (72)発明者中釜詳治大阪府大阪市此花区島屋一丁目１番３号住友電気工業株式会社大阪製作所内Ｆターム(参考） 4E351 AA04 BB01 BB23 BB24 BB32 BB33 BB38 CC03 CC06 DD04 DD17 DD19 GG01 GG02 GG04 4F100 AB01C AB13C AB15C AB16C AB17D AB17E AB20C AK49A AK49B BA04 BA05 BA07 EG002 EH66C EH66D EH662 EH71E EJ172 EJ422 GB43 JB13A JB16B JJ03 JK06 JL04 JM02D 5E343 AA02 AA18 AA38 AA39 BB05 BB16 BB24 BB39 BB44 BB45 BB71 DD25 DD43 ER31 GG02 GG08 GG16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱硬化型ポリイミドフィルムをベースフ
ィルムとするフレキシブル銅張回路基板において、熱硬
化型ポリイミドフィルム(A)上に、熱可塑型ポリイミド
層(B)、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、及びＭｏからなる群より選
ばれる少なくとも一種の金属からなる厚み１０〜２００
ｎｍの金属層(C)、及び銅層(D)がこの順に形成されてい
ることを特徴とするフレキシブル銅張回路基板。
【請求項２】金属層(C)が、スパッタリングにより形
成された薄膜である請求項１記載のフレキシブル銅張回
路基板。
【請求項３】銅層(D)が、スパッタリングにより形成
された銅薄膜(D1)であるか、または該銅薄膜(D1)とその
上に形成された銅メッキ層(D2)とからなるものである請
求項１または２記載のフレキシブル銅張回路基板。
【請求項４】熱硬化型ポリイミドフィルムをベースフ
ィルムとするフレキシブル銅張回路基板の製造方法にお
いて、（１）熱硬化型ポリイミドフィルム(A)上に、熱
可塑型ポリイミド層(B)を形成する工程、（２）該熱可
塑型ポリイミド層(B)上に、スパッタリングにより、Ｎ
ｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、及びＭｏからなる群より選ばれる少な
くとも一種の金属からなる厚み１０〜２００ｎｍの金属
層(C)を形成する工程、（３）該金属層(C)上に、銅層
(D)を形成する工程、及び（４）全層を加熱、加圧、ま
たは加熱加圧する工程の各工程を含むことを特徴とする
フレキシブル銅張回路基板の製造方法。