JP2005520273A - フレキシブル回路用液晶ポリマー - Google Patents
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Abstract
Description
下記のLCP材料により実験を行った。
フィルムA−LCP/銅ラミネート(日本のW.L.ゴア・アンド・アソシエーツ(W.L. Gore and Associates of Japan))
フィルムB−LCP/銅ラミネートK−CT(日本のクラレ社(Kuraray Corporation of Japan))
フィルムC−LCP/銅ラミネートR−OC(日本のクラレ社(Kuraray Corporation of Japan))
フィルムD−厚さ50μmのLCPフィルム(日本のW.L.ゴア・アンド・アソシエーツ(W.L. Gore and Associates of Japan))
フィルムE−厚さ50μmのLCPフィルム(日本のクラレ社(Kuraray Corporation of Japan))
1=十分なエッチングおよび外観
3=限界の性能またはレジストの攻撃
5=不十分な性能
表1に、液晶ポリマーフィルムを効率的にエッチングするのに好適な、本発明によるエッチング溶液1〜8の組成および液晶フィルムエッチングの要件を満足しない組成C1〜C6を示す。
厚さ50μm(2.0ミル)の液晶ポリマーフィルムの1cm×1cm平方の試料をエッチング液浴中に含まれるエッチング溶液に浸した。エッチング溶液の温度を85℃に維持し、表1に示すエッチング溶液中のフィルム試料の溶解について記録した。10分を超える時間だとエッチング液性能は乏しい。いくつかのエッチング液混合物は、液晶ポリマー試料を即時に溶解したものの、液晶ポリマーを水性現像可能なフィルムレジスト材料でコートしたときは良好に作用しなかった(表2の溶液C1〜C4参照)。
デュポン(DuPont)よりリストン(RISTON)(商標)4720という商品名で入手可能な2層の厚さ50μmの水性レジストを、加熱したゴムロールでラミネートして、片側が50μm(2.0ミル)のLCPフィルム、もう一方の側が銅からなるフレキシブル基板にラミネートした。ラミネートの各側にフォトツールまたはマスクを通して紫外(UV)線を露光し、両側を0.75%の炭酸ナトリウム水溶液で現像して回路の所望の画像を得た。ラミネートの銅側に35μmの厚さまで銅をめっきした。表1に挙げた組成のうち1種類を含有するエッチング液浴に浸漬することにより、LCP側をエッチングした。エッチング液浴の温度は85℃(185°F)に制御した。各レジストを水で洗い、レジストを2.5%のKOHにより25℃〜85℃で剥がした。エッチングしたフィルムの条件を評価して、表2に記した通り、フィルムAによりエッチング液性能を求めた。
定量接着試験(ASTM D3359−93)
試験方法(ASTM D3359−93)は、液晶ポリマー基板に適用された導電性金属のフィルムにおいてX切断の形成を必要とする。X切断に適用された感圧接着テープは、試験材料から剥がすと基板に対する金属の接着力の定量的尺度を与える。試験テープを剥がした後、好適な基準を用いて、金属の剥離または保持を示す基板に対する金属の接着力を評価できる。
導体の液晶ポリマーフィルム表面に対する接着力または接着性能を、標準的試験方法IPC−TM650に概略が示された手順を用いて測定した。1.2cm/分のレートで操作されるインストロン(Instron)剥離試験機をこの試験方法に必要とされる試験機として用いた。
実施例1
W.L.ゴア・アンド・アソシエーツ(W.L. Gore and Associates)より入手した液晶ポリマーフィルム(フィルムD)を、45%KOHおよび20%エタノールアミンの混合物を用いて85℃(185°F)で5〜10秒間化学的にエッチングした。修正したフィルムを、溶液1リットル当たり10gの塩化第一錫および40mlの35%塩酸を含む錫(II)溶液に浸漬した。室温で約15秒間の浸漬時間後、処理済フィルムを脱イオン水で洗った。溶液1リットル当たり0.25gの塩化パラジウム(II)および2.5mlの35%塩酸を含有するパラジウム(II)溶液に処理済フィルムを約15秒間浸漬したところ、金属シードフィルムとも呼ばれる触媒性フィルムが得られた。パラジウム(II)溶液中に浸漬した後、脱イオン水を用いてフィルムを濯いだ。金属シードフィルムを85℃で無電解ニッケル溶液(カリフォルニア州オンタリオのウエムラインターナショナルコーポレーション(Uyemura International Corporation, Ontario, CA)より入手可能なUICニミューデン(Nimuden)SX)中でめっきした。いくつかの異なる厚さの試料を得るためのめっき時間は2〜3分であった。めっき厚さはめっき時間に応じて異なる。定量接着テープ剥離試験で剥離はなかった。これとは対照的に、ケミカルエッチングなしでめっきした試料は、上述した通り、定量接着試験条件下で液晶ポリマー表面から明らかな金属剥離を示した。
日本のクラレ社(Kuraray Corporation of Japan)より入手可能なCT等級フィルムと呼ばれる液晶ポリマーフィルムを用いて実施例1のプロセスを繰り返した。20秒〜60秒間予めエッチングしたフィルム表面を金属シーディングした後、ニッケル無電解めっき浴からの金属蒸着は、テープ剥離試験条件下で剥離することのない金属−フィルム接着力を示した。これとは対照的に、ケミカルエッチングなしでめっきした試料は、上述した通り、定量接着試験条件下で液晶ポリマー表面から明らかな金属剥離を示した。
実施例1のニッケルめっきフィルム試料を、エンソーン−OMIインコーポレーティッド(Enthone−OMI Incorporated)よりエンソーン(ENTHONE)OMI Cu−872として入手可能な無電解めっき銅めっき浴に45℃で60秒間浸漬した。このプロセスにより追加された銅金属は実施例1により作成されたニッケルトレースに良好に接合した。
本実施例は、本発明によるエッチング溶液を用いて予め処理された液晶ポリマーに対するスパッタされた金属コーティングの改善された接着を示す。この場合、実施例1に記載した通りにしてエッチングした液晶ポリマーフィルムをベンチトップスパッタコーターに挿入して、10mAの電流で25秒間Pd/Auでフィルムをコートした。先行技術の情報によれば、得られる金属蒸着の厚さは0.04μm〜0.5μmとされている。スパッタコーティング後、フィルムをエンソーン−OMIインコーポレーティッド(Enthone−OMI Incorporated)よりエンソーン(ENTHONE)OMI Cu−872として入手可能な無電解めっき銅めっき浴に45℃で60秒間浸漬した。めっき銅の抵抗率は1.0オーム−cm未満であり、定量接着力接着テープ剥離試験を用いた剥離試験の間剥れなかった。
比較例C1には、保護レジストのW.L.ゴア・アンド・アソシエーツ(W.L. Gore and Associates)より入手可能な液晶ポリマーフィルムへの適用が含まれていた。レジストの一部の除去により、液晶ポリマーフィルムの露出表面のパターンが露わになった。露出したポリマーをハンドトーチ装置を30秒間適用することによりコロナ処理した。コロナ処理後、修正したフィルムを実施例1に記載した通りにして、錫(II)溶液に約15秒間浸漬し、濯いだ。溶液1リットル当たり0.25gの塩化パラジウム(II)および2.5mlの35%塩酸を含有するパラジウム(II)溶液に処理済フィルムを約15秒間浸漬したところ、金属シードフィルムが得られた。パラジウム(II)溶液中に浸漬した後、脱イオン水を用いてフィルムを濯いだ。金属シードフィルムを無電解銅溶液中50℃でめっきした。1〜2分のめっき時間で、現像時間に応じて異なる金属厚さの試料が作成された。めっき銅は良好な導電性を示したが、液晶ポリマーに対する接着力が乏しかった。この観察結果は、コロナ処理および金属シーディングのプロセスをポリイミド基板のシーディングの従来の方法として用いることを大いに考慮するものである。
本発明によるエッチング溶液によれば、液晶ポリマーフィルムに被着材金属層を蒸着させるプロセスとして真空スパッタリングを用いることができる。W.L.ゴア・アンド・アソシエーツ(W.L. Gore and Associates)より入手可能な好適な50μm(2ミル)のLCPフィルム試料のうちあるものは、表6に示すエッチング溶液で処理せず、あるものは処理した。処理後、各フィルムを真空チャンバーに入れ、被着材金属蒸着を、従来のスパッタリング技術を用いて適用し、厚さ3nm〜20nmのクロムを適用した。約100nmの銅層を金属シード液晶ポリマーフィルムのクロムにスパッタリングした。得られるスパッタされたフィルムを電気めっきして銅を約10μmまで厚くした。
従来のスパッタリング技術を用いて、ロール対間に懸架された移動するフィルムに金属を蒸着させた以外は実施例6は実施例5と同様である。ロール−ロール形態のフィルムは、前と同じく厚さ50μm(2.0ミル)の液晶ポリマーフィルムであった。スパッタリング装置に充填する前に、フィルムの各ロールは未処理のままとするか、または50℃(120°F)で72インチ/分のライン速度で化学的にエッチングした。表7に、未処理フィルムおよび同じ条件下で化学的にエッチングした2つの異なるロールの液晶ポリマーフィルムについての結果を示してある。処理の順序として、スパッタリングしたクロムをまず各フィルムに適用して、厚さ3nm〜20nmの金属層を蒸着させた。各液晶ポリマーフィルムには、100nm〜200nmの厚さの銅を有する銅のコーティングが施された。得られたスパッタリングされたフィルムを処理して、スパッタリングされた銅を10μm〜35μmの電気めっき銅により増やした。
例えば、TSAサスペンション用途に用いる固定具用の接着剤のない複合基板材料を構築する方法は、金属ホイル、好ましくはステンレス鋼と接触させてエッチング処理済み液晶ポリマーフィルムを配置した後、高温で圧力を印加することにより、実質的に2層の接着されたラミネートが作成される。好ましいラミネートにおいて、液晶ポリマーフィルムにはまず、上述したように、金属シード層が施される。金属シードフィルムを金属ホイルに再び押し付けると、片側が液晶ポリマーで、もう一方の側がシード金属層の接着界面を有する接着されたラミネートが得られる。この複合材をハードディスクドライブの固定具に用いると数多くの利点がある。従来のラミネート構造に比べて、本発明の複合材は界面が1つのみの接着剤のない材料を与えるが、従来のラミネートだと4つの材料の界面が含まれている。界面の数の減少によって、プロセス効率および製品信頼性が改善される。
上述した、機械的強度のためにステンレス鋼層と液晶ポリマー層とを有する複合材を用いて改善された固定具を作成して、上述した追加のめっき技術か、従来からケミカルミリングとも呼ばれるサブトラクティブ処理のいずれかを用いて、液晶ポリマーフィルム表面に形成された導電性トレースのための絶縁キャリアを与えることができる。いずれの方法でも、磁気抵抗(MR)読取り書込みヘッドのハードディスクドライブへの相互接続に必要な回路パターンが作成される。必要であれば、液晶ポリマーキャリアは、上述した通りに作成されるスルーホールおよび関連ボイドを有していてもよい。
Claims (10)
- 第1のエッチング液処理済み表面を第2のエッチング液処理済み表面に対向して有するフィルムと、
前記フィルムの前記第1のエッチング液処理済み表面に接着強度が5.6N/cm〜7.7N/cmとなる接着層を有する少なくとも1つの酸処理済み表面を有する厚さが15μm〜25μmの金属ホイルと
を含み、2060KPa〜2760KPaの力をかけて、前記フィルムに対して前記金属ホイルを前記フィルムのフローを引き起こす300℃〜365℃の範囲の温度でプレスすることにより前記接着層が形成されている複合材料。 - 前記フィルムが、厚さが10μm〜50μmの液晶ポリマーを含む、請求項1に記載の複合材料。
- 前記第2のエッチング液処理済み表面が上に金属シード層を有している、請求項2に記載の複合材料。
- 前記第1のエッチング液処理済み表面と前記第2のエッチング液処理済み表面が、アルカリエッチング液を前記液晶ポリマーフィルムの対向表面に適用した生成物であり、前記アルカリエッチング液が40重量%〜50重量%の水酸化カリウムと10重量%〜35重量%の可溶化剤とを含有する水溶液を含む、請求項1に記載の複合材材料。
- 前記少なくとも1つの酸処理済み表面が酸を適用した生成物であり、前記酸が30%の塩酸と15%の硝酸とを含有する水溶液を含む、請求項1に記載の複合材料。
- 第1のエッチング液処理済み表面を、上に少なくとも1つの導電性トレースを有する第2のエッチング液処理済み表面に対向して有する液晶ポリマーフィルムと、
前記液晶ポリマーフィルムの前記第1のエッチング液処理済み表面に接着層を有する少なくとも1つの酸処理済み表面を有する厚さが15μm〜25μmの成形済み金属ホイルと
を含み、2060KPa〜2760KPaの力をかけて、前記液晶ポリマーフィルムに対して前記金属ホイルを前記液晶ポリマーフィルムのフローを引き起こす300℃〜365℃の範囲の温度でプレスすることにより前記接着層が形成されている、ラミネートを含むハードディスクドライブ用フレクシャ。 - 前記第1のエッチング液処理済み表面と前記第2のエッチング液処理済み表面が、アルカリエッチング液を前記液晶ポリマーフィルムの対向表面に適用した生成物であり、前記アルカリエッチング液が40重量%〜50重量%の水酸化カリウムと10重量%〜35重量%の可溶化剤とを含有する水溶液を含む、請求項6に記載のフレクシャ。
- 前記少なくとも1つの酸処理済み表面が酸を適用した生成物であり、前記酸が30%の塩酸と15%の硝酸とを含有する水溶液を含む、請求項6に記載のフレクシャ。
- 第1のエッチング液処理済み表面を第2のエッチング液処理済み表面に対向して有する液晶ポリマーフィルムを提供する工程と、
少なくとも1つの酸処理済み表面を有する金属ホイルを提供する工程と、
前記第1のエッチング液処理済み表面を前記少なくとも1つの酸処理済表面に対して配置する工程と、
所定の力をかけて、前記フィルムのフローを引き起こす300℃〜365℃の範囲の温度で前記フィルムに対して前記金属ホイルをプレスして、前記フィルムと前記金属ホイルとの間に接着層を形成する工程と
を含む複合材料を形成する方法。 - 液晶ポリマーフィルムを選択する工程と、
前記液晶ポリマーフィルムを40重量%〜50重量%の水酸化カリウムと10重量%〜35重量%の可溶化剤とを含有する水溶液を含むアルカリエッチング液で処理して、第1のエッチング液処理済み表面を第2のエッチング液処理済み表面に対向して有する前記液晶ポリマーフィルムを提供する工程とをさらに含む、請求項9に記載の方法。
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