JP2005538548A - 制御された深さのエッチングされた誘電体膜 - Google Patents

Abstract

フレキシブル回路用の基板として使用するための誘電体膜が、ポリマー主鎖にカルボン酸エステル構造単位を含有する液晶ポリマーおよびポリイミドコポリマーからなる群から選択されたポリマーを含む。前記誘電体膜が２５μｍ〜６０μｍの厚さを有し、例えばインクジェット印刷ヘッド、ハードディスクドライブヘッドジンバルアセンブリおよびタッチ式センサーの用途において前記誘電体膜を使用するために必要に応じて前記厚さが１５μｍ未満に低減される少なくとも１つの薄化された凹んだ領域を備える。

Description

本発明は、フレキシブルプリント回路用の基板として有用な誘電体膜に関し、特に、最適なデバイス性能のために２０μｍより小さい厚さの少なくとも１つの領域を有する膜を必要とするデバイスのために、制御された深さの窪んだ領域を備える誘電体膜に関する。

ポリマー膜ベース上のエッチングされた銅または印刷された厚いポリマー膜回路パターンは、フレキシブル回路またはフレキシブルプリント配線と称される場合がある。本来、かさばる配線のハーネスに取って代わるように設計されるので、フレキシブル回路はしばしば、現在の最先端の電子アセンブリのために必要な小型化および動向のために唯一の解決策である。薄くて軽量で複雑なデバイスに理想的なフレキシブル回路の設計の解決策は、片面の導電路から複雑な多層三次元パッケージにまで及ぶ。フレキシブル回路の使用は、例えば、インクジェット印刷ヘッド、ハードディスクドライブサスペンションアセンブリおよびタッチ式または指タッチ式センサーなどの電子デバイスにおいて公知である。

フレキシブル電子パッケージング用の一般に用いられる誘電体膜ベース材料には、ポリイミド、ポリエステルテレフタレート、不規則繊維アラミドおよびポリ塩化ビニルなどがある。電子デバイスの設計が変わることで、以前に達成可能な性能および加工能力を上回る性質あるいは設計の可能性を有する材料に対する必要性が生まれる。例えば、より小さい誘電率がより速い電気信号の伝達を可能にし、良好な熱性能がパッケージの冷却を容易にし、より高いガラス転移温度あるいは融解温度が高温におけるパッケージ性能を改良し、吸湿性の低下が、ますます高速の信号およびデータ処理につながる。デバイス性能のさらなる改良が誘電体膜の厚さを選択的に低減することによって達成されるが、所望の基板の薄化を達成するために費用効果が高い方法が必要とされる。

ポリイミド膜は、複雑な、最先端の電子アセンブリの要求条件を満たすフレキシブル回路のために一般に用いられる基板である。前記膜は、熱安定性および低誘電率などのすぐれた性質を有する。液晶ポリマー（ＬＣＰ）膜は、改良された高周波性能、ポリイミド膜よりも低い誘電損失、より小さい吸湿性を有するフレキシブル回路用の基板として適した材料を代表する。

現在のフレキシブル回路は典型的に、２５μｍより大きい厚さの誘電体基板材料を使用する。５０μｍより小さい厚さの膜の自動処理および加工は難しいことが知られており、このため、費用効果が高くない。ハードディスクドライブ装置用のサスペンション支持フレックス回路などのフレキシブル回路は、フレキシブル誘電体基板がより薄化できる場合、改良されたデバイス性能を提供する。基板は均一な厚さを有するか、またはいくつかの適用については、基板の選択された領域のみを薄化する利点がある場合がある。インクジェット印刷ヘッドに適用された選択的な基板薄化は、印刷ヘッドノズルの形成のために使用された領域の材料の厚さを低減することで、改良された画像解像度につながることがある。

２５μｍより小さい厚さの誘電体膜を商業的に入手することができるが、均一な厚さまたは可変厚さのいずれであるかにかかわらず、かかる薄膜の加工は、多工程の従来のフレキシブル回路加工によってプロセスのいずれかの工程において機械的損傷または膜の伸張を引き起こす。公知のフレキシブル回路加工技術は、２５μｍより小さい厚さの誘電体基板材料を用いて特定のフレキシブル回路を提供できない場合がある。デバイス性能のさらなる改良のために、収量および品質の経済的に許容範囲の標準まで大量生産され得る、２５μｍより薄い領域を有するフレキシブル回路が必要とされている。

本発明は、誘電体基板と銅回路特徴（ｃｉｒｃｕｉｔ ｆｅａｔｕｒｅ）との複合体を含むダイナミックフレックス回路とも本明細書中で称されるタイプのフレキシブル回路を提供する。材料の性質および回路設計は、所与の回路が耐えることができるフレックスサイクルの数に影響を及ぼす。

誘電体膜基板の厚さが、例えば、フレックス回路の加工および製造に伴う支障のレベルを決定する。膜ウェブが２５μｍより小さい厚さである場合、材料の処理の問題が回路構造のばらつきのない製造の難しさにつながる。この問題は、わずか５μｍの膜厚を有する局部を設ける制御された深さの窪んだ領域を有する、本発明による基板を用いて低減される場合がある。典型的に前記基板は、回路をそのために設計するデバイスの特定の機能上の必要性を満たすために選択的に薄化された領域を有する誘電体膜の形である。薄化領域を別として基板膜はその元の厚さを維持し、それによって、寸法安定性および望ましい膜加工特性を保持する。

フレックス回路の基本的な利点の１つは、コネクタを通すために限られたスペースしかないポータブル電子機器などの小さな電子デバイスにおいてコネクタとしてそれらを適用することである。フレックス回路またはその一部分の厚さを低減することが、より大きな回路可撓性につながることは理解されよう。これは、特に、誘電体基板の厚さの低減が褶曲の領域において最小応力で回路が褶曲されることを可能にする場合、フレックス回路の使用の汎用性を高める。

薄化領域を有する高フレキシブル誘電体膜基板の用途には、インクジェット印刷ヘッド、ラップトップおよびパームトップコンピュータ、計算機、携帯電話、タッチ式または指タッチ式センサーおよびハードディスクドライブのサスペンション構造等におけるようなフレックス回路の褶曲または曲りを必要とするデバイスがある。前述のデバイスのいずれについても、フレキシブル回路は、基板膜に窪んだまたは凹んだ特徴を備えることができる。インクジェットの適用に用いるために、フレキシブル回路が２５μｍまたは５０μｍの厚さの誘電体膜を用いて製造されてもよい。インクジェット印刷ヘッドのノズル部の膜回路基板の厚さを１２．５μｍ以下に低減することにより、より小さなレーザー融蝕孔の形成を可能にしてより小さな容積のインク液体粒子を発射するインクジェットノズルを提供し、比較的厚い膜印刷ヘッドの比較的大きなノズルよりも高解像度の画像をもたらす。誘電体基板の比較的薄い領域は、レーザー融蝕ノズルが保持することができる流体の容積を低減する。誘電体膜が１５μｍの厚さより小さいとき、各インクジェットノズルにおいて形成された液体粒子が約８ピコリットル以下の寸法を有する。誘電体膜に薄化領域を選択的に形成することができることにより、非臨界部の頑丈な材料の性質およびノズルアレイの位置の望ましい薄さの膜を有するインクジェット印刷ヘッド部分を形成する。

ハードディスクドライブの適用において、フレキシブル回路を２５μｍの膜から製造することができるが、ヘッドジンバルアセンブリ部のフレキシブル回路の一部分が、より良い可撓性のために１２．５μｍ以下の厚さを有することができるのが有利である。誘電体基板膜の選択的な薄化もまた、センサーの適用に利点を提供する。例えばタッチ式または指タッチ式センサーの適用において用いられるフレキシブル回路が、２５μｍまたは５０μｍの厚さの誘電体膜を用いて製造されてもよい。膜厚を１２．５μｍ以下に低減して圧力に対するセンサーの感度を増大させてもよい。

凹んだ、またはより薄い領域を備えるフレキシブル回路を製造する利点は、加工する間のウェブ処理を改良して、余分の製造コストをかけずに高度の回路構造を製造することである。凹んだ領域を有する誘電体膜のために同一であるが均一な厚さの膜のために用いられる同じウェブ処理技術を用いてもよい。例えば、本発明によるフレキシブル回路は、２５μｍまたは５０μｍの厚さの標準誘電体膜を使用する。これは、従来のウェブ処理を実施してフレキシブルプリント回路を形成することを可能にする。多工程回路形成プロセスの間に、製造プロセスの順序のいずれかの段階において誘電体膜の厚さを選択的に低減して窪んだまたは凹んだ領域を形成してもよい。膜薄化工程が製造プロセスの初期に行われる場合、膜の大部分が元の厚さを保持したまま、膜の選択された領域のみの厚さが変化する。これは、任意選択の膜処理、特にロールツーロール自動化膜加工を容易にする。

化学エッチング、マイクロ複製、レーザー融蝕、イオンあるいはプラズマエッチング、および同様な方法などの種々の方法を、誘電体基板膜に三次元の凹みを形成するために予想することができる。本明細書中でケミカルミリングとも称される化学エッチングなどの方法は、本発明によるポリイミドまたは液晶ポリマー基板のいずれかを含むフレキシブル回路に窪んだまたは凹んだ領域を形成するために好ましい。ケミカルミリング技術は、フレキシブルプリント回路を製造するためにバッチまたは連続製造方法で使用するのに適している。

特に、本発明は、フレキシブル回路用の基板として使用するための誘電体膜を提供する。前記誘電体膜は、ポリマー主鎖にカルボン酸エステル単位を含有する液晶ポリマーおよびポリイミドコポリマーからなる群から選択されたポリマーを含む。誘電体膜が６０μｍより小さい厚さを有し、前記厚さが１５μｍ未満に低減される、薄化された凹んだ領域を備える。

本発明の１つの実施態様は、インクジェット印刷ヘッドに使用するためのフレキシブル回路を提供する。前記回路が、ｐ−フェニレンビス（トリメリト酸モノエステル無水物）を含有するモノマーの反応によって製造された液晶ポリマーおよびポリイミドコポリマーからなる群から選択されたポリマーを含む誘電体膜を含む。誘電体膜が６０μｍより小さい厚さを有し、前記厚さが１５μｍ未満に低減される少なくとも１つの薄化された凹んだ領域を備える。前記凹んだ領域が、少なくとも１つのオリフィスを備え、約８．０ピコリットルより小さい容積を有するインク滴を供給する寸法に製造された印刷ヘッドノズルを設ける。

本発明の別の実施態様は、タッチ式センサーに使用するためのフレキシブル回路を提供する。前記回路が、ｐ−フェニレンビス（トリメリト酸モノエステル無水物）を含有するモノマーの反応によって製造された液晶ポリマーおよびポリイミドコポリマーからなる群から選択されたポリマーを含む誘電体膜を含む。誘電体膜が６０μｍより小さい厚さを有し、前記厚さが１５μｍ未満に低減されるタッチセンシティブメンブレンを設ける少なくとも１つの薄化された凹んだ領域を備える。ハードディスクドライブヘッドジンバルアセンブリもまた、１５μｍより小さい厚さの誘電体膜を備えてもよい。

特に指定のない限り、成分の濃度は本明細書中で重量％を用いて示される。

必要に応じて、本発明の詳細を本明細書中に開示するが、しかしながら、開示された実施態様は例示的であるにすぎないと理解されよう。このため、本明細書中に開示された特定の構造および機能の詳細は限定的であると解されるべきではなく、請求項の基礎としておよび本発明を様々に使用する当業者に教示するための典型的な基礎として解されるにすぎない。

本発明は、フレキシブル誘電体基板膜と銅導電トレースとを備える複合回路のための基板としての誘電体膜を提供する。フレックスサイクルの点から、複合回路の耐久性は、回路の厚さおよび他の材料の性質に依存する。本明細書中でフレックス回路またはダイナミックフレックス回路とも称される複合回路の製造のための従来の処理技術は、少なくとも２５μｍの厚さの誘電体膜基板を必要とする。２５μｍより小さい均一な厚さの膜は、プリント回路製造の多工程プロセスの間に不可逆的に伸張あるいは他の仕方で変形する傾向がある。選択的な薄化が２５μｍより小さい厚さの特定領域を提供する本発明による誘電体膜を用いてこの問題を克服することができる。加工後、誘電体膜は、その中に形成された制御された深さの少なくとも１つの窪みまたは領域を有する。

本明細書中で凹み（ｒｅｃｅｓｓ）とも称される窪み（ｉｎｄｅｎｔａｔｉｏｎ）の形成が、凹んだ領域を含有する誘電体膜の領域の厚さの変化をもたらす。制御された深さの凹みの存在が、フレキシブルプリント回路の有利な性質を必要とする様々な適用の改良に寄与する。例えば、ハードディスクドライブの適用において、フレキシブル回路の主要部分が、２５μｍの誘電体膜から製造されてもよい。厚さを１２．５μｍまで低減することにより、回路のヘッド−ジンバルアセンブリ領域の低減された剛性を有する誘電体基板を提供する。剛性の低減は、ハードディスクドライブサスペンションの機械的特質に対する、液晶ポリマーまたはポリイミドなどの誘電体膜の影響を最小限に抑える。誘電体膜の影響を低減することにより、リード／ライトヘッドのフライハイトの変化を少なくする。これは信号強度を増大させ、より大きなメモリ容量を可能にする、より大きな信号面密度を可能にする。膜の薄化はまた、非常に電力敏感性のポータブルハードドライブにおいて、より低電力のモーターの使用を容易にする。

インクジェットの適用において、２５μｍまたは５０μｍのいずれかの厚さの誘電体膜から製造されたフレキシブル回路は、ノズル領域を１２．５μｍ以下に薄化して、現在達成可能である容積よりも小さい容積を有するインクジェット印刷ヘッドノズルのレーザー融蝕を可能にすることができる。インクジェット印刷ヘッドノズルの容積が減少するとき、より小さいインク液体粒子を使用することによりインクジェットプリンタによって形成された画像の解像度を増大させる。比較的小さい液体粒子は、誘電体膜の選択的な薄化および比較的厚い誘電体膜を用いて形成されたインク滴より小さいインク滴を発射する比較的低容積のインクジェットノズルのレーザー融蝕から得られる。ノズルアレイの領域の特定領域の膜厚を低減することにより、インクジェット印刷ヘッドの他の領域の比較的頑丈な材料の性質を有する可撓性部分を製造する。選択的に薄化されたフレキシブル回路は、フレックス形状が鋭角の曲りを有する位置に適合することを必要とする限定された位置における接続性を可能にする。可撓性を付加することにより、９０°の曲りが一般的であるインクジェットの適用に用いられたフレックス回路にかかる応力を小さくする。

タッチ式または指タッチ式センサーの感度を、２５μｍ〜５０μｍの厚さの誘電体基板を最初に使用するフレックス回路の選択的な薄化によって増大させることができる。本発明による膜加工技術を用いて、誘電体膜厚さをセンサーの圧力領域において１２．５μｍ以下に選択的に低減することができる。これは、それを囲む比較的厚い膜領域よりもタッチセンシティブである薄膜メンブレン（ｆｉｌｍ ｍｅｍｂｒａｎｅ）である。

用語「ダイナミックフレックス」は、前述したタイプの用途に用いられるフレキシブル回路について説明するために用いられている。他の特定のダイナミックフレックスの用途には、ラップトップコンピュータ、パーソナル・ディジタル・アシスタント、携帯電話、計算機の他、曲がるかまたは折れるインタフェースを有するディスプレイを備えたいずれかのデバイスが挙げられる。フレックスの基本的な利点は、デバイス相互接続のためのスペースが非常に限定される場合のその有効な使用である。誘電体膜の厚さの低減により、積層メモリチップに伴う比較的鋭角においてフレックスが曲がるかまたは折れ曲がることを可能にする。相互接続された電子部品の周りに誘電体膜が馴染んで曲がることを必要とする積層構造を製造するためにフレックス回路の選択的に薄化された部分を設計することができる。

膜の折り曲げを容易にするために用いられる誘電体膜の薄化はまた、誘電体基板に溝を形成するために用いられてもよい。溝および電気回路を備える物品が、電子パッケージにマイクロフルイディクスを導入する方法を提供する。フレックス回路に接続されたＭＥＭＳデバイスを用いて、回路基板中に形成された溝を通して流れる化学流体および分析物を分析することが考えられる。このタイプの分析デバイスは、電気回路と同じ基板上に、制御された深さの溝を設ける。この場合、フォトリソグラフィは、デバイスの特徴の設計の自由度および非常に精密なアラインメントおよび配置を可能にする。

本発明によるフレックス回路の加工は、ポリイミド膜を加工してバイアなどのスルーホール、および同伴ボイド（ｒｅｌａｔｅｄ ｖｏｉｄ）を製造することを記載する米国特許第５，２２７，００８号明細書の方法に類似している。この特許および本出願は同一人によって所有される。選択的に形成された窪んだ領域を有するフレキシブルプリント回路を製造するエッチング能力は、以前に開示されていない材料およびプロセス能力の規格値を必要とする。例えば、ポリイミドは、フレキシブル回路の製造において使用される最も頻繁に使用される基板材料であるが、誘電体基板のパターン化は主に、機械的打ち抜きまたは穿孔およびレーザー融蝕などのプロセス工程によって達成される。米国特許第５，２２７，００８号明細書に記載されているように、回路と印刷回路基板との間の電気的相互接続のために必要とされるとき、フレキシブルポリイミド回路に化学的にエッチングされたバイアおよびスルーホールを製造することを可能にする。ポリイミド材料を完全に除去して孔を形成することは、比較的一般的である。孔を形成せずに制御されたエッチングを行うことは、一般に用いられるポリイミド膜が従来のエッチング溶液の存在下で制御不能に膨潤するとき、非常に難しい。商業的に最も入手可能なポリイミド膜は、ピロメリト酸二無水物（ＰＭＤＡ）、またはオキシジアニリン（ＯＤＡ）、またはビフェニル二無水物（ＢＰＤＡ）、またはフェニレンジアミン（ＰＰＤ）のモノマーを含む。これらのモノマーの１つ以上を含有するポリイミドポリマーを用いて、商品名カプトン（ＫＡＰＴＯＮ）^ＴＭＨ、Ｋ、Ｅ膜（オハイオ州、サークルビルのイー・アイ・デュポン・ドゥ・ヌムール・アンド・カンパニー（Ｅ．Ｉ．ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｃｉｒｃｌｅｖｉｌｌｅ，ＯＨ）から入手可能）およびアピカル（ＡＰＩＣＡＬ）^ＴＭＡＶ、ＮＰ膜（日本、大津の株式会社カネカ（Ｋａｎｅｋａ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｏｔｓｕ，Ｊａｐａｎ）から入手可能）の膜製品を製造することができる。このタイプの膜は、従来の化学エッチング剤の存在下で膨潤する。膨潤は、膜厚を変化させ、レジストの局部離層を起こす場合がある。これは、離層領域にエッチング剤が移行するため、エッチングされた膜厚の制御を低下させ、不規則な形状の特徴につながることがある。

膜をエッチングして制御された厚さの凹みおよび他の領域を導入するためには、アルカリ性エッチング溶液の存在下で膨潤しない膜の使用を必要とする。本発明による膜の制御された薄化は、ほとんど膨潤しないポリマーを使用することができる。他の公知のポリイミド膜とは対照的に、アピカル^ＴＭＨＰＮＦ膜（日本、大津の株式会社カネカから入手可能）の制御可能な薄化を示す証拠がある。この性質を示す液晶ポリマーの膜は、ＢＩＡＣ膜（日本、岡山県のジャパンゴアテックス（株）（Ｊａｐａｎ Ｇｏｒｅ−Ｔｅｘ Ｉｎｃ．，Ｏｋａｙａｍａ−Ｋｅｎ，Ｊａｐａｎ））などのｐ−フェニレンテレフタルアミドを含有するコポリマーおよびＬＣＰ ＣＴ膜（日本、岡山県の（株）クラレ（Ｋｕｒａｒａｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｏｋａｙａｍａ，Ｊａｐａｎ））などのｐ−ヒドロキシ安息香酸を含有するコポリマーなどの芳香族ポリエステルを含む。液晶ポリマーとアピカル^ＴＭＨＰＮＦポリイミドとの間の類似性は、ポリマー構造の両方のタイプにおけるカルボン酸エステル単位の存在である。非膨潤アピカル^ＴＭＨＰＮＦ膜のポリマー主鎖にカルボン酸エステル構造単位が存在することは、このポリイミドと、アルカリ性エッチング剤と接触して膨潤することが知られている他のポリイミドポリマーとの間の相違を意味する。

アピカル^ＴＭＨＰＮＦポリイミド膜は、ｐ−フェニレンビス（トリメリト酸モノエステル無水物）を含有するモノマーの重合からそのエステル単位含有構造を誘導するコポリマーであると考えられる。他のエステル単位含有ポリイミドポリマーは商業的には知られていない。しかしながら、当業者には、アピカル^ＴＭＨＰＮＦのために用いられるモノマーに似たモノマーの選択に応じて、他のエステル単位含有ポリイミドポリマーを合成することは妥当である。かかる合成は、液晶ポリマーおよびアピカル^ＴＭＨＰＮＦのように、制御可能にエッチングされ得る、膜のためのポリイミドポリマーの範囲を拡大することができる。エステル含有ポリイミドポリマーの数を増大させるために選択されてもよい材料には、１，３−ジフェノールビス（アンヒドロ−トリメリテート）、１，４−ジフェノールビス（アンヒドロ−トリメリテート）、エチレングリコールビス（アンヒドロ−トリメリテート）、ビフェノールビス（アンヒドロ−トリメリテート）、オキシ−ジフェノールビス（アンヒドロ−トリメリテート）、ビス（４−ヒドロキシフェニルスルフィド）ビス（アンヒドロ−トリメリテート）、ビス（４−ヒドロキシベンゾフェノン）ビス（アンヒドロ−トリメリテート）、ビス（４−ヒドロキシフェニルスルホン）ビス（アンヒドロ−トリメリテート）、ビス（ヒドロキシフェノキシベンゼン）、ビス（アンヒドロ−トリメリテート）、１，３−ジフェノールビス（アミノベンゾエート）、１，４−ジフェノールビス（アミノベンゾエート）、エチレングリコールビス（アミノベンゾエート）、ビフェノールビス（アミノベンゾエート）、オキシ−ジフェノールビス（アミノベンゾエート）、ビス（４アミノベンゾエート）ビス（アミノベンゾエート）等がある。

２５μｍ〜５０μｍの厚さを有する液晶ポリマーおよびポリイミド膜などの誘電体基板が、凹んだ領域を有する回路のために適した出発原料を提供する。この厚さの範囲の材料は、米国特許第５，２２７，００８号明細書に記載されたタイプの従来のフレキシブル回路を製造するために用いられる装置によって処理するのに適している。本発明に従って、誘電体膜は、フレキシブル回路の製造プロセスの様々な段階において選択的に化学エッチングされてもよい。製造順序の初期にエッチング工程を導入することにより、膜の大部分をその元の厚さにしたまま、膜の選択された領域のみの薄化を達成する。あるいは、フレキシブル回路の製造プロセスの後期に膜の選択された領域の薄化を行うことは、膜厚を変える前に他の回路特徴を導入する利点を有する。選択的な基板薄化がプロセスにおいていつ行われるかに関係なく、膜の処理特性は、従来のフレックス回路の製造に伴う処理特性と同様である。

熱可塑性膜のマイクロ複製、レーザー融蝕、イオンまたはプラズマエッチング、もしくは同様な方法などの可能な代替方法を、誘電体基板膜中に三次元構造を形成するために用いてもよい。かかる方法は概して、本発明による選択的薄化回路の製造のための化学エッチングほど有効ではない。マイクロ複製は、例えば、フレキシブル回路を製造する前に、バルク膜の不均一性をもたらす場合がある。他の回路特徴の準備後にこの方法を適用すると、回路パターンを不安定にするか、または所望のパターンを回路基板にエンボス加工するために軟化を必要とする材料の性質を変化させる場合がある。さらに、イオンまたはプラズマエッチングを必要とする方法は制御するのが難しい場合があり、レーザー融蝕は経済的でない可能性があることが予想される。

本発明によって材料を選択的および制御可能に薄化するプロセス工程は、例えば、コモノマーとしてｐ−フェニレンビス（トリメリト酸モノエステル無水物）を用いる、カルボン酸エステル単位を含有する液晶ポリマーおよびポリイミドポリマーのほとんど完全に硬化したポリマー膜のエッチングを有する。前記プロセスのエッチング工程は、ポリマー膜のマスクされない領域を濃縮アルカリ性エッチング液と接触させることを必要とする。孔および同伴ボイドを誘電体膜に導入するための有用なアルカリ性エッチング剤には、米国特許第５，２２７，００８号明細書および同６，４０３，２１１Ｂ１号明細書に記載されているように、アルカリ金属水酸化物の水溶液、およびアミンとそれらとの混合物がある。誘電体膜の制御された薄化のための時間の要求条件は、ポリマー膜のタイプおよび厚さに依存する。５０℃〜１２０℃に加熱されたアルカリ性エッチング剤を用いる膜エッチングは典型的に、１０秒〜２０分の時間を必要とする。

フレキシブル回路の製造は、様々なプレエッチングおよび後エッチング手順と共に、上述のエッチングの工程を含む。プロセス工程の順序は適用に依存する。１つの代表的なプロセスにおいて、銅支持ポリマー膜積層体の両面に適用された加工可能な水性フォトレジスト材料が、マスクを通して、紫外線等のパターンに露光する間に架橋される。次いで、露光されたフォトレジストを、所望のパターンが積層体の両面に現像されるまで、希釈水溶液、例えば０．５％〜１．５％のアルカリ金属炭酸塩溶液を用いて現像する。必要に応じて、積層体の銅面を所望の厚さにメッキしてもよい。５０℃〜１２０℃の温度の濃縮アルカリ性エッチング溶液の槽中に積層体を浸漬して、前記プロセスが続行する。これは、架橋されたレジストによって覆われていない選択された領域をエッチングしてポリマー膜中にスルーホールおよび同伴ボイドを生じる。積層体にスルーホールを製造するエッチング剤槽中の滞留時間は、１０秒〜２０分である。２％〜５％のアルカリ金属炭酸塩を含有する希釈水溶液を２０℃〜８０℃、好ましくは２０℃〜６０℃の温度において使用して、架橋されたレジストを積層体の両面から剥離し、その後、銅回路トレースが、銅特異的エッチング剤（ｃｏｐｐｅｒ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｅｔｃｈａｎｔ）を用いてエッチングされてもよい。

フレックス回路の他の特徴を完成した後に付加的な工程としてポリマー膜に凹んだ領域を導入してもよい。付加的な工程は、フレキシブル回路の両面にフォトレジストを積層し、その後に、露光して選択されたパターンによってフォトレジストを架橋することを必要とする。前述のアルカリ金属炭酸塩の希釈溶液を用いるフォトレジストの現像は、制御された深さにエッチングされて膜の窪みおよび同伴の薄化領域を生じる誘電体膜の領域を露光する。薄化方法は、本明細書中で化学エッチングまたは化学ミリングと称される。十分な時間、フレックス回路の誘電体基板中に所望の深さの凹みをエッチングした後、保護架橋フォトレジストを前述のように剥離し、選択的に薄化された領域を備える得られた回路をきれいに洗浄した。

必要に応じて誘電体ポリマー材料を完全に除去して回路膜を通る導通路を導入するスルーホールおよび同伴ボイドのエッチング前または後のいずれかに、制御された化学エッチングを用いてフレックス回路の誘電体膜中に制御された厚さの領域を導入することが可能である。プリント回路に標準ボイドを導入する工程は、回路の製造工程の中ほどで行われる。基板にわたって全体的にエッチングする１つの工程と、制御された深さの凹んだ領域をエッチングするための第２のエッチング工程とを有することによって、大体、同じ時間に膜のエッチングを完了するのが好都合である。紫外線に露光することによって、選択されたパターンに架橋される、フォトレジストの適切な使用によってこれを実施することができる。現像した時に、フォトレジストを除去し、エッチングされて凹んだ領域を導入する誘電体膜の領域を露出する。

上述のプロセス工程は、独立の工程を用いてバッチ方法として行われるか、または制御された深さの選択的に薄化された領域および窪みをポリマー膜に備える大量生産回路を集める、供給用ロールから巻取ロールへのプロセス順序にウェブ材料を移動させるように設計された装置を用いて自動的に行われてもよい。自動化加工は、フォトレジストコーティングを適用し、露光および現像し、ならびに金属部品をエッチングおよびメッキし、出発金属のポリマー膜をポリマー積層体にエッチングするための様々な加工部を有するウェブ処理デバイスを使用する。エッチング部は、エッチング剤を移動ウェブ上に吹付ける噴射ノズルを有する多数のスプレーバーを備え、架橋されたフォトレジストによって保護されていないウェブのそれらの部分をエッチングする。

材料
誘電体膜基板
１．アピカル^ＴＭＨＰＮＦ−膜（２５ミクロンおよび５０ミクロンの膜）は、日本、大津の株式会社カネカによって製造される。
２．ＢＩＡＣ膜−２５μｍの厚さの液晶ポリマー（ＬＣＰ）膜は、日本、岡山県のジャパンゴアテックス（株）によって製造される。
３．ＬＣＰ ＣＴ膜−５０μｍの厚さの液晶ポリマー（ＬＣＰ ＣＴ）膜は、日本、岡山県の（株）クラレによって製造される。

フォトレジスト
乾燥膜フォトレジストを、制御されたエッチングのための領域の選択された位置に用いた。フォトレジスト材料は、コネチカット州、ウォーターベリのマックダーミド社（ＭａｃＤｅｒｍｉｄ Ｉｎｃ．，Ｗａｔｅｒｂｕｒｙ，ＣＴ）から製品番号ＳＦ３１０、ＳＦ３１５またはＳＦ３２０として入手可能である。

エッチング剤組成物
Ａ）３３重量％の水酸化カリウム＋１９重量％のメチルエチルアミン＋４８重量％の脱イオン水
Ｂ）４５重量％の水酸化カリウム＋５５重量％の脱イオン水
Ｃ）３５重量％の水酸化カリウム＋１５重量％のメチルエチルアミン＋５０重量％の脱イオン水

制御された膜厚のための自動化加工、実施例１〜３
表１は、ｐ−フェニレンビス（トリメリト酸モノエステル無水物）モノマーから誘導されたポリマーを含む２５μｍの液晶ポリマー膜および５０μｍのポリイミド膜が、フレキシブル回路を製造するための従来の自動化装置を用いて処理され得る証拠を示す。フレキシブル回路の製造プロセスの間、フォトレジストの選択的な除去によって露光された膜の領域の制御された薄化のために、表に示されたエッチング剤を自動的に吹付けた。これは、元の膜厚の２５％〜５０％に低減された膜厚を有する凹んだ領域を生じた。

制御された膜厚のためのバッチ加工、実施例４および実施例５
表２は、ｐ−フェニレンビス（トリメリト酸モノエステル無水物）から誘導されたポリマーを含む５０μｍのポリイミド膜が、その元の厚さの５０％未満まで厚さが選択的に低減され得る証拠を示す。フレキシブル回路の製造プロセスの間、制御可能に薄化された領域を生じるために示された時間、膜（アピカル^ＴＭＨＰＮＦ）を４５％の水酸化カリウムを含有する水溶液に浸漬し、フォトレジストの選択的な除去によって膜を露光した。

選択的に凹んだ領域を備え、そこにおいて誘電体膜の厚さがその元の厚さの５％〜５０％に制御可能に低減された、フレキシブル回路用の基板として使用するための誘電体膜が本明細書において記載された。本開示内容を考慮に入れて、本発明の精神および範囲から逸脱することなく本明細書に開示された実施態様に変更を加えてもよいことは、当業者によって理解されよう。

Claims (9)

1. ポリマー主鎖にカルボン酸エステル構造単位を含有する液晶ポリマーおよびポリイミドコポリマーからなる群から選択されたポリマーを含み、２５μｍ〜６０μｍの厚さを有し、前記厚さが２５μｍ未満に低減される少なくとも１つの凹んだ領域を備える、フレキシブル回路用の基板として使用するための誘電体膜。
2. 前記液晶ポリマーが、ｐ−フェニレンテレフタルアミドを含有するコポリマーおよびｐ−ヒドロキシ安息香酸を含有するコポリマーからなる群から選択される、請求項１に記載の誘電体膜。
3. 前記ポリイミドコポリマーが、ｐ−フェニレンビス（トリメリト酸モノエステル無水物）を含有するモノマーの反応生成物を含む、請求項１に記載の誘電体膜。
4. 前記凹んだ領域の前記厚さが１５μｍより小さい、請求項１に記載の誘電体膜。
5. 前記少なくとも１つの凹んだ領域が、少なくとも１つのオリフィスを備え、８．０ピコリットルより小さい粒度を有するインク滴を供給する寸法に製造されたインクジェット印刷ヘッドノズルを設ける、請求項１に記載の誘電体膜。
6. 前記少なくとも１つの凹んだ領域が、前記厚さが１５μｍ未満に低減されるタッチセンシティブメンブレンを設ける、請求項１に記載の誘電体膜。
7. ハードディスクドライブのヘッドジンバルアセンブリに使用するためのフレキシブル回路であって、
   ポリマー主鎖にカルボン酸エステル構造単位を含有する液晶ポリマーおよびポリイミドコポリマーからなる群から選択されたポリマーを含む誘電体膜を含み、前記誘電体膜が、２５μｍ〜６０μｍの厚さを有し、前記厚さが２５μｍ未満に低減される少なくとも１つの制御可能に薄化された領域を備える、フレキシブル回路。
8. 前記ポリイミドコポリマーが、ｐ−フェニレンビス（トリメリト酸モノエステル無水物）を含有するモノマーの反応生成物を含む、請求項７に記載のフレキシブル回路。
9. 前記少なくとも１つの制御可能に薄化された領域が、前記誘電体膜の前記厚さが１５μｍ未満に低減されるヘッドジンバルアセンブリへの接続部分を設ける、請求項７に記載のフレキシブル回路。