JP2003011272A - 金属化ポリイミドフィルム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ポリイミドフィルムと金属層との接合強度を
高める。 【解決手段】 この金属化ポリイミドフィルムは、ポリ
イミドフィルム１と、このポリイミドフィルム１の表面
にＭｏ−Ｔａ，Ｍｏ−Ｓｉ，Ｍｏ−Ｗ，Ｍｏ−Ａｌ，お
よびＭｏ−Ｆｅから選択される１種または２種以上のモ
リブデン合金が成膜されてなりその平均厚さが０．５〜
５ｎｍである中間層２と、この中間層２上に形成された
平均厚さ１０ｎｍ以上の金属層４とを具備する。

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
ムの表面に銅などの金属層を形成した金属化ポリイミド
フィルムに関し、特に、ＴＡＢテープ、フレキシブル回
路基板またはフレキシブル配線板などとして使用される
金属化ポリイミドフィルムに関する。 【０００２ 】 【従来の技術】近年、電子機器の小型化・軽量化・構造
の柔軟化に有利な回路基板として、ＴＡＢ（Tape Autom
ated Bonding）やＦＰＣ（Flexible Prnt Circuit） 等
を用いた回路基板に対する需要が高まってきている。従
来、この種の回路基板は、可撓性のあるプラスチック基
板上に銅箔をエポキシ系接着剤等の接着剤で貼り合わせ
たものが使用されていた。 【０００３ 】しかし、電子機器の高密度実装を図るた
めに、この種の回路基板もさらに薄膜化することが望ま
れており、前述のように銅箔を接着する構造では、薄膜
化への要求に十分応えることができなかった。 【０００４ 】また、上記の接着剤を用いた回路基板で
は、接着剤層に銅箔のエッチング液がしみこみ易く、
高温高湿下でバイアスを加えると銅のマイグレーション
が発生し、回路を短絡させることがある、高速化のた
めにはインピーダンスをマッチングさせるとともにクロ
ストークを減少させる必要があるが、接着剤があるため
に困難である、接着剤層の寸法安定性が悪い、接着
剤層の存在により回路基板の微細加工が困難であり、高
密度化に対応しにくい、接着剤層の熱特性がプラスチ
ック基板材料のそれよりも劣るため熱安定性に問題があ
り、高密度化への対応が困難である、接着剤があるた
めに製品に変形が生じやすいなどの問題もあった。 【０００５ 】これらの問題を解決するため、接着剤を
使用せずに金属化フィルムを形成する技術が検討されて
いる。例えば、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレ
ーティング等の薄膜形成技術により、プラスチック基板
上に直接的に金属薄膜を回路パターンに沿って成膜した
のち、この金属薄膜上に電解めっき等により金属めっき
層を堆積させる方法や、金属薄膜をプラスチック基板の
表面に形成し、その上に電解めっき等で金属を堆積させ
た後に、金属層をエッチングして回路パターンを形成す
る方法などが公知である。 【０００６ 】しかし、このような構造では、回路パタ
ーン形成工程や電解めっき工程等の後工程を経ると、プ
ラスチック基板と金属薄膜間の接合強度が低下し、剥離
しやすいという問題があった。 【０００７ 】この問題を解決するため、特開平１−１
３３７２９号公報には、ポリイミドフィルムの表面に、
酸化ジルコニウムまたは酸化ケイ素を成膜し、その上に
銅層を成膜する構成が開示されている。特開平３−２７
４２６１号公報には、ポリイミドフィルムの表面に、ニ
ッケル、クロム、チタン、バナジウム、タングステン、
モリブデン等を成膜し、その上に銅層を成膜する構成が
記載されている。特開平５−１８３０１２号公報には、
ポリイミドフィルムの表面に、ニッケル、コバルト、タ
ングステン、モリブデン等の薄膜を無電解めっきにより
形成し、その上に銅層をめっき法で形成した構成が記載
されている。特開平７−１９７２３９号公報には、ポリ
イミドフィルム上に、ニッケル、クロム、モリブデン、
タングステン等の金属を真空蒸着し、さらに電解めっき
により銅層を形成した構成が記載されている。特開平８
−３３０６９５号公報には、ポリイミドフィルム上に、
モリブデンの薄膜をスパッタリングにより形成し、その
上に電解めっきにより銅層を形成した構成が記載されて
いる。 【０００８ 】 【発明が解決しようとする課題】ところが、これらのい
ずれの方法によっても、銅層がポリイミドフィルムから
剥離する現象を防止するには至っていない。例えば、モ
リブデンを中間層として用いた場合には、この種の金属
化ポリイミドフィルムに対する一般的な耐久試験（例え
ば１５０℃×２４時間加熱）を行った場合に、剥離強度
が低下する現象が本発明者らにより見いだされた。本発
明者らが検討したところ、剥離強度の低下はモリブデン
中間層の酸化が原因であると考えられた。 【０００９ 】本発明は、上記事情に鑑みてなされたも
のであり、金属層とポリイミドフィルムとの接合強度を
さらに高めることができる金属化ポリイミドフィルムを
提供することを課題としている。 【００１０ 】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る金属化ポリイミドフィルムは、ポリイ
ミドフィルムと、前記ポリイミドフィルムの表面にＭｏ
−Ｔａ，Ｍｏ−Ｓｉ，Ｍｏ−Ｗ，Ｍｏ−Ａｌ，およびＭ
ｏ−Ｆｅから選択される１種または２種以上のモリブデ
ン合金が成膜されてなりその平均厚さが０．５〜５ｎｍ
である中間層と、この中間層上に形成された平均厚さ１
０ｎｍ以上の金属層とを具備することを特徴としてい
る。 【００１１ 】本発明の金属化ポリイミドフィルムは、
ＴＡＢテープ、フレキシブル回路基板、フレキシブル配
線板などの形態であってもよい。 【００１２ 】 【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る金属化ポリ
イミドフィルムの一実施形態を示す概略図である。この
金属化ポリイミドフィルムは、ポリイミドフィルム１
と、ポリイミドフィルム１の表面に形成された中間層２
と、この中間層２上に形成された金属層４とを具備す
る。中間層２は、Ｍｏ−Ｔａ，Ｍｏ−Ｓｉ，Ｍｏ−Ｗ，
Ｍｏ−Ａｌ，およびＭｏ−Ｆｅから選択される１種また
は２種以上のモリブデン合金が単層または複数層として
成膜されたものであり、その平均厚さは０．５〜５ｎｍ
とされている。図示の例では、ポリイミドフィルム１の
片面のみに中間層２および金属層４が形成されている
が、両面に形成されていてもよいし、予め中間層２およ
び金属層４が一定のパターン形状をなすように形成され
ていてもよい。 【００１３ 】ポリイミドフィルム１の材質は、通常こ
の種の用途に使用されているポリイミド樹脂であればい
ずれも可能であり、ＢＰＤＡ系ポリイミド樹脂であって
も、ＰＭＤＡ系ポリイミド樹脂であってもよい。一般的
にＢＰＤＡ（ビフェニルテトラカルボン酸）を原料とす
るポリイミドフイルム（宇部興産製商品名「ユーピレッ
クス」など）は熱および吸湿寸法安定性および剛性が良
好であり、主にＴＡＢ用途に使用されているが、金属薄
膜との接合強度が低い特徴を有する。一方、ＰＭＤＡ
（ピロメリット酸二無水物）を原料とするポリイミドフ
ィルム（東レ・デュポン製商品名「カプトン」、鐘淵化
学工業製商品名「アピカル」など）は金属薄膜との接合
強度が高いとされている。ポリイミドフィルム１の厚さ
は特に限定されないが、１２〜１２５μｍであることが
好ましい。 【００１４ 】ポリイミドフィルム１は、単層であって
もよいが、複数種のポリイミド樹脂を積層した積層フィ
ルムであってもよい。ポリイミドフィルム１の中間層２
が接する表面は、ＢＰＤＡ系およびＰＭＤＡ系のどちら
であっても同様の効果が得られる。 【００１５ 】中間層２の平均厚さが０．５ｎｍよりも
薄いと、中間層２の膜厚が不均一になって膜厚の制御が
困難になり、ポリイミドフィルム１に対する金属層４の
接合強度も低下する。また、中間層２が５ｎｍより厚い
と配線パターンをエッチングにより形成するときに中間
層２が溶解しにくくなり、エッチング性が悪くなる。中
間層２のより好ましい厚さは１〜３ｎｍである。この範
囲内であると、製造コストも高くなく、金属層４の接合
強度を高める効果にも優れている。 【００１６ 】中間層２は０．５〜５ｎｍという薄さで
あるから、孔のない緻密な膜にはなっていないと考えら
れ、例えば多数の孔が形成された多孔膜状、または島状
にモリブデン合金が点在する状態と考えられる。いずれ
の場合にも、本発明の効果を発揮する。島状にモリブデ
ン合金が点在する場合、ポリイミドフィルム１の微視的
に見た表面の凸部に対して集中的に付着していてもよい
し、逆に、ポリイミドフィルム１の表面の凹部に対して
集中的に付着していてもよい。このように不均一に付着
している場合の中間層２の平均厚さとは、中間層２の付
着量をポリイミドフィルム１上の付着領域面積で平均化
した厚さ（質量膜厚）をいうものとする。 【００１７ 】中間層２の材質は、Ｍｏ−Ｔａ，Ｍｏ−
Ｓｉ，Ｍｏ−Ｗ，Ｍｏ−Ａｌ，およびＭｏ−Ｆｅから選
択される１種または２種以上のモリブデン合金であれば
よいが、本発明者らの実験によると、この中でも特にＭ
ｏ−Ｔａ，Ｍｏ−Ｓｉ，Ｍｏ−Ｗは高い接合強度を示
し、また各種耐久試験後でも高い接合強度を維持するこ
とができる点において優れている。 【００１８ 】前記モリブデン合金におけるＭｏの原子
百分率は７０〜９８％であることが望ましい。Ｍｏの原
子百分率が７０％未満であっても９８％より大きくて
も、ポリイミドフィルム１に対する金属層４の接合強度
が低下する。Ｍｏの原子百分率は、より好ましくは８０
〜９５％である。 【００１９ 】中間層２をポリイミドフィルム１上に形
成するには、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプ
レーティング法等の乾式薄膜形成技術により、前記モリ
ブデン合金をポリイミドフィルム１上に付着させればよ
い。モリブデン合金を成膜する上でより好ましい成膜方
法は、スパッタリング法、およびイオンプレーティング
法である。成膜条件は特に限定されないが、モリブデン
合金の酸化を防ぐ上では成膜槽内の酸素、水の分圧を極
力低くすることが好ましい。 【００２０ 】金属層４の材質は、銅、銅合金、アルミ
ニウム、アルミニウム合金、銀、金、白金などから選択
される１種または２種以上であり、特に好ましくは純
銅、または、ニッケル、亜鉛、もしくは鉄等を含む銅合
金である。金属層４の厚さは１０ｎｍ以上であればよ
く、より好ましくは３０ｎｍ以上である。金属層４が厚
すぎるとコストが高くなりすぎ、薄すぎるとめっき工程
にて焼き切れる等の不良が発生しやすくなる。 【００２１ 】金属層４を形成するには、真空蒸着、ス
パッタリング、イオンプレーティング等の薄膜形成技術
により、中間層２を形成したポリイミドフィルム１上に
金属を成膜するだけでもよいし、あるいは、ある程度の
薄膜を前記各方法で成膜した後に、この蒸着膜上に電解
めっき法や無電解めっき法等により金属めっき層を堆積
させてもよい。 【００２２ 】上記実施形態からなる金属化ポリイミド
フィルムによれば、特定のモリブデン合金からなる中間
層２をポリイミドフィルム１と金属層４との間に形成し
たことにより、ポリイミドフィルム１と金属層４との接
合強度を高めることができる。また、前記モリブデン合
金は、モリブデン単体からなる中間層に比べて高温時に
も酸化しにくいので、耐久試験後にも高い接合強度を維
持できる。また、中間層２が接する界面がＢＰＤＡ系ポ
リイミド、ＰＭＤＡ系ポリイミドのいずれであっても、
高い接合強度が得られるという効果を奏する。 【００２３ 】 【実施例】次に実施例を挙げて本発明の効果を実証す
る。 （実施例１〜５）ＢＰＤＡ系ポリイミドフィルム基材と
して宇部興産株式会社製商品名「ユーピレックスＳ」
（厚さ５０μｍ）を使用し、このフィルム基材を直流
（ＤＣ）スパッタリング装置内にセットし、その表面に
下記の条件にて中間層および金属層を連続的に形成し
た。 中間層材質：Ｍｏ−Ｔａ（重量百分率でＭｏ９５％、Ｔ
ａ５％），Ｍｏ−Ｓｉ（重量百分率でＭｏ７８％、Ｓｉ
２２％），Ｍｏ−Ｗ（重量百分率でＭｏ９５％、Ｗ５
％），Ｍｏ−Ａｌ（重量百分率でＭｏ９５％、Ａｌ５
％），およびＭｏ−Ｆｅ（重量百分率でＭｏ９０％、Ｆ
ｅ１０％） 成膜条件：アルゴンガス使用、ＤＣ出力２００Ｗ 成膜厚さ：１ｎｍ（質量膜厚） 金属層材質：純銅 成膜条件：アルゴンガス使用、ＤＣ出力３ｋＷ 成膜厚さ：３００ｎｍ さらに、得られた金属薄膜化フィルムの金属面に、硫酸
銅浴により銅電解めっき層を２０μｍの厚さとなるよう
に形成し、実施例１〜５の金属化ポリイミドフィルムを
得た。 【００２４ 】（実施例６〜１０）ＰＭＤＡ系ポリイミ
ドフィルム基材として東レデュポン株式会社製商品名
「カプトンＥＮ」（厚さ５０μｍ）を使用し、実施例１
〜５とそれぞれ同様に処理し、実施例６〜１０の金属化
ポリイミドフィルムを得た。 【００２５ 】（比較例１）ＢＰＤＡ系ポリイミドフィ
ルム基材として宇部興産株式会社製商品名「ユーピレッ
クスＳ」（厚さ５０μｍ）を使用した。このフィルム基
材をスパッタリング装置内にセットし、下記の条件にて
金属層を形成した。 金属層材質：純銅 成膜条件：アルゴンガス使用、高周波出力２００Ｗ 成膜厚さ：３００ｎｍ 得られた金属薄膜化フィルムの金属面に、硫酸銅浴によ
り銅電解めっき層を２０μｍの厚さに形成し、比較例１
の金属化ポリイミドフィルムを得た。 【００２６ 】（比較例２）ＰＭＤＡ系ポリイミドフィ
ルム基材として東レデュポン株式会社製商品名「カプト
ンＥＮ」（厚さ５０μｍ）を使用した。このフィルム基
材に対し、比較例１と同様の処理を行い、比較例２の金
属化ポリイミドフィルムを得た。 【００２７ 】（比較例３）ＢＰＤＡ系ポリイミドフィ
ルム基材として宇部興産株式会社製「ユーピレックス
Ｓ」（商品名）厚さ５０μｍを使用した。フィルム基材
をスパッタリング装置内にセットし、表面処理に下記の
条件にて中間層および金属層を形成した。 中間層材質：モリブデン 成膜条件：アルゴンガス、ＤＣ出力２００Ｗ 成膜厚さ：１ｎｍ 金属層材質：純銅 成膜条件：アルゴンガス、ＤＣ出力３ｋＷ 成膜厚さ：３００ｎｍ 得られた金属薄膜化フィルムの金属面に、硫酸銅浴によ
り銅電解めっき層２０μｍの厚さに成形し、比較例３の
金属化ポリイミドフィルムを得た。 【００２８ 】（比較例４）ＰＭＤＡ系ポリイミドフィ
ルム基材として東レデュポン株式会社製商品名「カプト
ンＥＮ」（厚さ５０μｍ）を使用し、比較例３と同様の
処理を施し、比較例４の金属化ポリイミドフィルムを得
た。 【００２９ 】（比較実験）実施例１〜１０および比較
例１〜４の金属化ポリイミドフィルムから幅１０ｍｍ×
長さ１５０ｍｍの短冊状試験片を切り出し、ＩＰＣ−Ｔ
Ｍ−６５０（米国プリント回路工業会規格試験法）によ
る方法にて、フィルム基材と金属薄膜間の接合強度を測
定した。この試験法は、前記短冊状試験片のポリイミド
フィルム側を６インチの直径ドラムの外周に周方向へ向
けて接着固定したうえ、金属膜の一端を治具で５０ｍｍ
／分でポリイミドフィルムから剥離させながら引っ張
り、それに要する荷重を測定する方法である。結果を表
１に示す。 【００３０ 】また、各試験片に対してプレッシャクッ
カー試験（ＰＣＴ）および高温試験を行い、その後の金
属化ポリイミドフィルムについて、上記と同じ接合強度
試験を行うことにより、耐久試験後の接合強度を比較し
た。結果を表１に示した。なお、ＰＣＴの条件は１２１
℃、湿度１００％、２気圧、４８時間とし、高温試験は
１５０℃、２４時間とした。 【００３１ 】 【表１】【００３２ 】 【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る金属
化ポリイミドフィルムによれば、特定のモリブデン合金
からなる中間層をポリイミドフィルムと金属層との間に
形成したことにより、ポリイミドフィルムと金属層との
接合強度を高めることができる。また、前記モリブデン
合金により形成された中間層は、モリブデン単体で形成
された中間層に比べて高温時にも酸化しにくいため、耐
久試験後にも高い接合強度を維持できる。

【図面の簡単な説明】 【図１】 本発明に係る金属化ポリイミドフィルムの一
実施形態の断面拡大図である。 【符号の説明】 １ ポリイミドフィルム ２ 中間層 ４ 金属層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4E351 AA04 BB01 BB32 BB33 BB35 BB38 CC01 CC02 CC06 DD04 DD10 DD17 DD21 GG02 4F100 AB01C AB02B AB10B AB11B AB17 AB20B AB31B AK49A BA10A BA10C EH66 GB41 GB43 JB03 JK06 YY00B YY00C 4K029 AA11 AA25 BA08 BA21 BB02 BD02 CA03 CA05 5F044 MM04 MM48

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 ポリイミドフィルムと、前記ポリイミド
   フィルムの表面にＭｏ−Ｔａ，Ｍｏ−Ｓｉ，Ｍｏ−Ｗ，
   Ｍｏ−ＡｌおよびＭｏ−Ｆｅから選択される１種または
   ２種以上のモリブデン合金が成膜されてなりその平均厚
   さが０．５〜５ｎｍである中間層と、この中間層上に形
   成された平均厚さ１０ｎｍ以上の金属層とを具備するこ
   とを特徴とする金属化ポリイミドフィルム。