JP2007059439A - フレキシブル配線板用の導体積層フィルムおよびフレキシブル配線板、ならびにそれらの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 絶縁基材上に形成する配線パターンに、欠陥となる凹部や凸部などがなく、また断線や短絡などがないフレキシブル配線板、およびそのようなフレキシブル配線板を製作するための導体積層フィルム、ならびにそれらの製造方法を提供する。
【解決手段】 ポリイミドやポリエステルなどの可撓性を有する絶縁基材２１の表面に、例えばニッケル・クロム合金などの密着強化層２２の上に銅スパッタ層２３を設けて導電性被覆２４を形成し、その導電性被覆の上に第１電解銅めっき層２５を形成する。それから、その第１電解銅めっき層の上に第２電解銅めっき層４０を形成し、そののちそれらの銅めっき層５０の表面を研削用砥石５１などを用いて物理的に研削して、平らな研削面５２を有する導電体層５３を形成し、その導電体層の表面を研磨用ローラ５４などで研磨する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、可撓性を有する絶縁基材の表面に導電性被覆を形成し、その導電性被覆の上に電解銅めっきを行って電解銅めっき層を形成する、フレキシブル配線板用の導体積層フィルム、およびその製造方法に関する。ならびに、その導体積層フィルムを用いて絶縁基材上に配線パターンを形成し、半導体や電子部品を直接実装することによりフレキシブル回路板を形成し、時計やカメラや液晶ディスプレイやプラズマディスプレイなどに用いるフレキシブル配線板、およびその製造方法に関する。

今日、携帯電話、パソコン、テレビなどの液晶画面は、高精細化の方向に進んでいる。また、ＬＣＤドライバ用ＩＣの配線パターンも高密度化の傾向にある。よって、液晶ドライバのＩＣ実装は、従来のＴＡＢ（Tape Automated Bonding：３層タイプの基板）から、ファインピッチ対応が可能で折り曲げ性に優れ、ドライバＩＣの小型化（チップシュリンク）および基板加工工程の削減ができる、ＣＯＦ（Chip On Film：２層タイプの基板）やＦＰＣ（Flexible Printed Circuit：２層タイプの基板）などのフレキシブル配線板が主流になってきている。また、大型ＴＦＴ液晶については、ブラウン管（ＣＲＴ）から液晶への切り替わりが進展しており、今後この比率が年々増加していくと推測される。

このように、今後の利用が期待されるフレキシブル配線板は、可撓性を有する絶縁基材の表面に導電性被覆を形成し、その導電性被覆の上に電解銅めっきを行って電解銅めっき層を設けた導電積層フィルムを用い、絶縁基材上にフォトエッチング法などを用いて配線パターンを形成することにより製造する。導体積層フィルムの製造方法には、例えば、導電体層である銅箔にポリイミド前駆体樹脂組成物を塗布し、溶剤を乾燥させた後、熱処理してイミド化することにより絶縁層を形成する、キャスティングタイプのものがある。

しかし、このようなキャスティングタイプのものは、絶縁基材表面の導電体層を形成する銅箔面の十点平均粗さＲｚが０．８μｍ程度である。この程度の粗さが必要な理由は、絶縁基材と導電体層との密着力を確保するためである。しかし、後にエッチングにより形成する配線パターンの配線ピッチは、ファインになるほどこの粗さの影響を受けることから、３０μｍ（ライン幅１５μｍ／スペース幅１５μｍ）位が限界であり、今後さらに進むファインピッチ化に対して不十分である。

また、キャスティングを行うときに、導電体層である銅箔は強度を必要とする。このため、銅箔の厚さは、１５μｍ位からそれ以上の厚さのものを用いる必要がある。ところが、ファインピッチの配線パターンを形成したり、折り曲げ時の強度を確保したり、実装を容易としたりするなどのためには、銅箔の厚さを８μｍ程度にする必要がある。そこで、キャスティング後、化学研磨等により銅箔の厚さを８μｍ程度にまで薄くする工程が必要となり、実際に行われている。

ところが、フレキシブル配線板の製造方法で用いる導体積層フィルムの製造方法としては、上述のようなキャスティングタイプのものよりも、図４に示すような導体積層フィルムの製造方法の方が、ファインピッチの配線パターン形成が可能である。

この図４に示す製造方法では、まず（Ａ）で示すように可撓性を有する絶縁基材１の表面に、ニッケル・クロム合金をスパッタして密着強化層２を形成して後、さらに（Ｂ）で示すように銅スパッタ３を行って導電性被覆４を形成する。次に、（Ｃ）に示すように、導電性被覆４上に電解銅めっき層５を８μｍ程度形成することで、導体積層フィルム６を製造していた。

この方法により製造した導体積層フィルム６は、絶縁基材１と接する側の導電性被覆４の一部である密着強化層２の十点平均粗さＲｚが、０．００７μｍ程度である。そのため、後にエッチングにより形成する配線パターンのピッチ幅を３０μｍ（ライン幅１５μｍ／スペース幅１５μｍ）以下にすることが可能であり、ファインな配線パターンを必要とするフレキシブル配線板用の導体積層フィルム６として、従来から使用されている。

この導体積層フィルム６を用いてフレキシブル配線板を製造するときは、フォトエッチング法を用い、（Ｄ）に示すように電解銅めっき層５の上にフォトレジスト７を塗布して後、（Ｅ）に示すように露光、現像を行ってエッチングレジストパターン８を形成し、次いで（Ｆ）に示すようにエッチングを行い、それから（Ｇ）に示すようにエッチングレジスト除去を行い、必要なめっきとソルダーレジスト塗布を行って配線パターン９を形成していた。

しかしながら、図５（Ａ）に示すように、導電性被覆４を形成した工程の後に導電性被覆４上に異物１０や異物１１が付着すると、その後に導電性被覆４上に電解銅めっき層５を形成したとき、（Ｂ）に示すように異物１０が付着した個所には電解銅めっきが付着せず、凹部１２が形成されることとなる。また、電解銅めっきの途中で異物１１が取れたときにも、異物１１が付着していた個所に浅い凹部１３が形成されることとなる。他方、電解銅めっきを行うとき、めっき液中に混入する異物等により凸部１４が発生することもあった。

そして、この状態で、（Ｃ）に示すように電解銅めっき層５の上にフォトレジスト７を塗布すると、フォトレジスト７の厚さより凸部１４の高さの方が高いときには、電解銅めっき層５の凸部１４の先端が露出することとなる。その後、（Ｄ）に示すように露光、現像を行ってエッチングレジストパターン８を形成し、次いで（Ｅ）に示すようにエッチングを行うと、凸部１４の先端が露出することから、露出する先端からエッチングが進行し、その部分ａの電解銅めっき層５が除去されてしまう。また、浅い凹部１３の部分には、現像されずにフォトレジスト７の一部が残り、エッチングレジストパターン８間の距離が短くなってエッチングスピードが遅くなり、除去されなければならない電解銅めっき層５の部分ｂがそのまま残り、結果的に分断されないこととなる。

それから、（Ｆ）に示すようにエッチングレジスト除去を行うと、配線パターン９には、深い凹部１２や浅い凹部１３が欠陥として残ることとなった。また、図６に示すフレキシブル配線板の部分平面図から判るとおり、部分ａの電解銅めっき層５が除去されて断線部１５を発生し、また部分ｂの電解銅めっき層５が残って短絡部１６を発生していた。なお、図５（Ｆ）は、図６のＢ−Ｂ線に沿う断面である。

このような問題を解決すべく、従来の技術の中には、例えば下記の特許文献１に記載されるように、絶縁基材であるポリイミドフィルムに、導電性のある被覆をスパッタ等を用いて形成し、その上に湿式銅めっき（電解銅めっき）を施し、その後に物理的に銅表面を研磨して後、さらにその銅めっき表面に化学研磨を行い、凹部１３や凸部１４をなくすものがある。

特開２００３‐３０３８６０号公報

ところが、特許文献１に記載の製造方法によっても、銅表面を研磨する量よりも凹部１３の深さが浅い場合にはよいが、深い場合にはやはり凹部１３の一部が残ることとなる。このとき、銅めっき層５の厚さを厚くして銅表面を研磨する量を多くすることにより、凹部１３が深い場合にもその凹部１３を完全に除去することが可能となる。

しかし、スパッタ等により形成した導電性被覆４の上に直接異物１０が付着し、その異物１０が取れずに電解銅めっきを完了した場合には、異物１０が付着した部分には電解銅めっきが存在しないから、凹部１２の底は導電性被覆４部分となり、いくら銅めっき層５の厚さを厚くしても凹部１２を除去することができない問題があった。

そこで、この発明の目的は、絶縁基材上に形成する配線パターンに、欠陥となる凹部や凸部などがなく、また断線や短絡などがないフレキシブル配線板、およびそのようなフレキシブル配線板を製作するための導体積層フィルム、ならびにそれらの製造方法を提供することにある。

かかる目的を達成すべく、この発明の第１の態様は、ポリイミドやポリエステルなどの可撓性を有する絶縁基材の表面に、例えばニッケル・クロム合金などの密着強化層の上に銅スパッタ層を設けて導電性被覆を形成し、その導電性被覆の上に第１電解銅めっき層を形成する、フレキシブル配線板用の導体積層フィルムの製造方法において、第１電解銅めっき層を形成してからその上に第２電解銅めっき層を形成し、そののちそれらの銅めっき層の表面を研削用砥石などを用いて物理的に研削して、平らな研削面を有する導電体層を形成し、その導電体層の表面を研磨用ローラなどで研磨するものである。

このとき、第１電解銅めっき層の厚さより第２電解銅めっき層の厚さを厚くするとよい。また、第１電解銅めっき層を形成してから、洗浄を行い、その洗浄に続けてすぐに第２電解銅めっきを行って第２電解銅めっき層を形成するとよい。さらに、導電体層の表面を物理的に研磨して後、さらに化学的研磨を行うとよい。

上述した目的を達成すべく、この発明の第２の態様は、第１の態様の製造方法を用いて製作したことを特徴とするフレキシブル配線板用の導体積層フィルムである。この発明の第３の態様は、そのような導体積層フィルムを用い、その導電体層をフォトエッチング法により加工し、フォトレジスト塗布、露光、現像を行ってエッチングレジストパターンを形成し、それからエッチング、エッチングレジスト除去を行い、絶縁基材上に配線パターンを形成することを特徴とする、フレキシブル配線板の製造方法である。

上述した目的を達成すべく、この発明の第４の態様は、ポリイミドやポリエステルなどの可撓性を有する絶縁基材の表面に形成する配線パターンを、絶縁基材表面の導電性被覆上の第１電解銅めっき層と、その第１電解銅めっき層の凹部に充填する第２電解銅めっき層とで形成してなることを特徴とする、フレキシブル配線板である。ここで、導電性被覆は、絶縁基材表面に、例えばニッケル・クロム合金などの密着強化層の上に銅スパッタ層を設けて形成する。

請求項１に記載の発明によれば、第１電解銅めっき層を形成してからその上に第２電解銅めっき層を形成することにより、第１電解銅めっき層にできた凹部に第２電解銅めっきを充填し、そののちそれらの銅めっき層の表面を物理的に研削して導電体層を形成し、その導電体層の表面を研磨するので、銅めっき層に凹部や凸部のないフレキシブル配線板用の導体積層フィルムの製造方法を提供することができる。これにより、絶縁基材上に、欠陥となる凹部や凸部などがなく、また断線や短絡などがない配線パターンを有するフレキシブル配線板をつくることができる。

請求項２に記載の発明によれば、加えて、第１電解銅めっき層の厚さより第２電解銅めっき層の厚さを厚くするので、第２電解銅めっきを行ったとき、第１電解銅めっき層にできた凹部に第２電解銅めっきを完全に充填し、銅めっき層の凹部をなくすことができる。

請求項３に記載の発明によれば、加えて、第１電解銅めっき層を形成してから洗浄を行うので、第２電解銅めっき工程前に付着した異物等を洗い流し、その洗浄に続けてすぐに第２電解銅めっきを行って第２電解銅めっき層を形成するので、第１電解銅めっき工程後に第１電解銅めっき層上に異物等が付着することなく第２電解銅めっきを行うことができる。

請求項４に記載の発明によれば、加えて、導電体層の表面を物理的に研磨して後、さらに化学的研磨を行うので、導電体層表面の粗さをより細かくして微細な配線パターンの形成を可能とすることができる。

請求項５に記載の発明によれば、請求項１ないし４のいずれかに記載の製造方法を用いて製作したフレキシブル配線板用の導体積層フィルムであるので、銅めっき層に凹部や凸部のないフレキシブル配線板用の導体積層フィルムを提供することができる。これにより絶縁基材上に、欠陥となる凹部や凸部などがなく、また断線や短絡などがない配線パターンを有するフレキシブル配線板をつくることができる。

請求項６に記載の発明によれば、請求項５に記載の導体積層フィルムを用い、その導電体層をフォトエッチング法により加工して絶縁基材上に配線パターンを形成するので、絶縁基材上に、欠陥となる凹部や凸部などがなく、また断線や短絡などがない配線パターンが形成可能なフレキシブル配線板の製造方法を提供することができる。

請求項７に記載の発明によれば、可撓性を有する絶縁基材の表面に形成する配線パターンを、絶縁基材表面の導電性被覆上の第１電解銅めっき層と、その第１電解銅めっき層の凹部に充填する第２電解銅めっき層とで形成するので、絶縁基材上に、欠陥となる凹部や凸部などがなく、また断線や短絡などがない配線パターンを有するフレキシブル配線板を提供することができる。

以下、図面を参照しつつ、この発明の実施の最良形態について説明する。
図１（Ａ）ないし（Ｆ）には、この発明によるフレキシブル配線板用の導体積層フィルムの製造工程を示す。

この発明による製造工程では、図１（Ａ）に示すように、可撓性を有する長尺プラスチックフィルム製の絶縁基材２１を使用する。絶縁基材２１としては、一般には、厚さが１２．５〜５０μｍのポリイミドを使用する。例えば、宇部興産（株）製の商品名「ユーピレックス」や、東レ・デュポン（株）製の商品名「カプトン」などを用いる。なお、絶縁基材２１としては、上述したポリイミドに代えて、ポリエチレン、ポリエステルなどを用いることもできる。そして、そのような絶縁基材２１の片面上に、まずニッケル・クロム合金などをスパッタして密着強化層２２を形成してから、さらにその上に銅スパッタ層２３を形成し、導電性被覆２４をベタに形成する。

ところで、この後の取り扱いなどにより、（Ｂ）に示すように、導電性被覆２４の表面に異物等３０や異物等３１が付着することがある。このようなとき、（Ｃ）に示すように次にその導電性被覆２４の上に第１電解銅めっき層２５を８μｍ程度形成すると、異物等３０が第１電解銅めっきの途中で取れずに最後まで付着したときにはその個所に第１電解銅めっきが付着せず、深い凹部３２が形成される。また、異物等３１が第１電解銅めっきの途中で取れたときにも、異物等３１が付着していた個所に浅い凹部３３が形成される。他方、第１電解銅めっきを行うとき、めっき液中に混入する異物等により凸部３４が発生することがある。ここまでは、従来と同様である。

そこで、この発明では、第１電解銅めっき層２５を形成してから、次に（Ｄ）に示すようにその上に第２電解銅めっき層４０を形成する。第２電解銅めっきは、銅ストライクめっき、銅めっきの各工程からなり、銅めっきの電流密度は１〜３Ａ／ｄｍ^２程度で行うことが好ましい。

第１電解銅めっき層２５上に第２電解銅めっき層４０を形成すると、第１電解銅めっき層２５の深い凹部３２や浅い凹部３３に第２電解銅めっきが充填され、また第１電解銅めっき層２５の凸部３４により持ち上げられ、深い凹部３２や浅い凹部３３や凸部３４の影響を受けて第２電解銅めっき層４０にも凹部４２や凹部４３や凸部４４などを発生する。また、第２電解銅めっき層４０には、第１電解銅めっき層２５の凹部３２・３３や凸部３４に関係なく、新たに凹部４５や凸部４６なども発生する。

ところで、この第１電解銅めっき層２５上の第２電解銅めっき層４０は、１２〜１５μｍ程度の厚さに形成するが、望ましくは、第１電解銅めっき層２５の深い凹部３２を完全に充填してその深い凹部３２をなくすことができるように、第２電解銅めっき層４０の厚さを第１電解銅めっき層２５の厚さより厚くするとよい。

また、第１電解銅めっき層２５を形成してから第２電解銅めっきを行う前に、電解脱脂工程や酸活性処理工程などよりなる洗浄を行い、第２電解銅めっき工程前に付着した異物等３０などを洗い流すようにするとよい。さらに、洗浄に続けてすぐに第２電解銅めっきを行って連続して第２電解銅めっき層４０を形成し、第１電解銅めっき工程後に第１電解銅めっき層上に新たに異物等が付着することなく第２電解銅めっきを行うようにするとよい。

そののち、（Ｅ）に示すように、第１電解銅めっき層２５および第２電解銅めっき層４０よりなる銅めっき層５０の表面を、図中矢示方向に回転する研削用砥石５１を用いて所定の厚さに研削し、平らな研削面５２を有する導電体層５３を形成する。（Ｅ）では、ほぼ第２電解銅めっき層４０の厚さ分研削し、第１電解銅めっき層２５の厚さ分残すが、もちろん第１電解銅めっき層２５の厚さを薄くし、研削量を少なくして、第２電解銅めっき層４０の厚さを厚く残すようにすることもできる。

なお、ここで一度に行う研削量を多くすると、銅めっき層５０に歪みが発生し、カール等の変形を生ずるおそれがあるから、数回に分けて研削することが望ましい。また、研削用砥石５１は、この例では、番定が♯６００の研削用砥石５１を用いたが、♯５００〜♯１０００のものを使用することが好ましい。

銅めっき層５０の表面である導電体層５３の研削面５２を、上述したように物理的に研削してから、（Ｆ）に示すように研磨用ローラ５４を用いて研磨を行い、所定の粗さの研磨面５５を有するフレキシブル配線板用の導体積層フィルム５６を形成する。このとき用いる研磨用砥石５４は、番定が♯１５００よりも大きなものを使用することが望ましい。必要とする粗さに適した番定の研磨用ローラ５４を選んで、カール等の変形が発生しないように数回に分けて研磨することが好ましい。この例では、研磨用ローラ５４として、番定が♯２０００のものを使用した。

さて、このような物理的な研磨方法では、表面の粗さに方向性を生ずるが、この方向性をなくす必要があるときや、よりファインな配線パターンを形成するために、研磨面５５の粗さをさらに細かくする必要があるときは、化学研磨を行う。その化学研磨面の粗さは、配線ピッチが３０μｍ（ライン幅１５μｍ／スペース幅１５μｍ）の場合、十点平均粗さで０．８μｍ以下にすることが望ましい。

図２（Ａ）ないし（Ｄ）には、図１に示す製造方法でつくった導体積層フィルム５６を用い、その導電体層５３をフォトエッチング法により加工してフレキシブル配線板を製造する製造工程を示す。

まず図示省略するが、導体積層フィルム５６を金型で打ち抜いて両縁に沿って長さ方向に一定間隔置きにパーフォレーションを形成する。次に、（Ａ）に示すように、導電体層５３の表面にフォトレジスト６０を一様に塗布する。次いで、露光してから現像を行って、（Ｂ）に示すようにエッチングレジスト６１を形成する。その後、エッチングを行って、（Ｃ）に示すように絶縁基材２１上に配線パターン６２を形成し、（Ｄ）に示すように不要となったエッチングレジスト６１をアルカリ性の液で除去する。それから、半導体や電子部品との接続目的や、防錆目的などで、配線パターン６２の表面にめっきを行う。また、必要な場合は、配線パターン６２を保護すべく、その接続端子部を除く領域にソルダーレジストを設ける。このソルダーレジスト塗布工程は、めっき工程の前に行ってもよく、また後に行ってもよい。

このようにして形成したフレキシブル配線板は、可撓性を有する絶縁基材２１の表面に形成する配線パターン６２を、絶縁基材２１表面の導電性被覆２４上の第１電解銅めっき層２５と、その第１電解銅めっき層２５の深い凹部３２や浅い凹部３３に充填する第２電解銅めっき層４０とで形成してなる。よって、第１電解銅めっき層２５に凹部や凸部などがなく、欠陥のない配線パターン６２を有するフレキシブル配線板を製作することができる。

図３には、図２の製造方法により製作したフレキシブル配線板の部分平面を示す。図２（Ｄ）は、図３のＡ−Ａ線に沿う断面である。この図３から明らかなとおり、第１電解銅めっき層２５の凹部３２・３３を第２電解銅めっき層４０で充填し、第１電解銅めっき層２５に凸部がなく、加えて断線や短絡などもない配線パターン６２を有するフレキシブル配線板を提供することができる。

（Ａ）ないし（Ｆ）は、この発明によるフレキシブル配線板用の導体積層フィルムの製造工程図である。 （Ａ）ないし（Ｄ）は、図１に示す製造方法でつくった導体積層フィルムを用いたフレキシブル配線板の製造工程図である。 図２の製造方法により形成したフレキシブル配線板の部分平面図である。 （Ａ）ないし（Ｇ）は、従来のフレキシブル配線板の製造工程図である。 （Ａ）ないし（Ｆ）は、その製造工程の途中で異物等が付着した場合の製造工程図である。 図５の製造方法により製作したフレキシブル配線板の部分平面図である。

符号の説明

２１ 絶縁基材
２２ 密着強化層
２３ 銅スパッタ層
２４ 導電性被覆
２５ 第１電解銅めっき層
３０ 異物等
３１ 異物等
３２ 深い凹部
３３ 浅い凹部
３４ 凸部
４０ 第２電解銅めっき層
５０ 銅めっき層
５１ 研削用砥石
５２ 研削面
５３ 導電体層
５４ 研磨用ローラ
５６ 導体積層フィルム
６０ フォトレジスト
６１ エッチングレジスト
６２ 配線パターン

Claims (7)

1. 可撓性を有する絶縁基材の表面に導電性被覆を形成し、その導電性被覆の上に第１電解銅めっき層を形成する、フレキシブル配線板用の導体積層フィルムの製造方法において、
   前記第１電解銅めっき層を形成してからその上に第２電解銅めっき層を形成し、そののちそれらの銅めっき層の表面を物理的に研削して導電体層を形成し、その導電体層の表面を研磨することを特徴とする、フレキシブル配線板用の導体積層フィルムの製造方法。
2. 前記第１電解銅めっき層の厚さより前記第２電解銅めっき層の厚さを厚くすることを特徴とする、請求項１に記載のフレキシブル配線板用の導体積層フィルムの製造方法。
3. 前記第１電解銅めっき層を形成してから、洗浄に続けて第２電解銅めっきを行って前記第２電解銅めっき層を形成することを特徴とする、請求項１または２に記載のフレキシブル配線板用の導体積層フィルムの製造方法。
4. 前記導電体層の表面を研磨して後、化学的研磨を行うことを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載のフレキシブル配線板用の導体積層フィルムの製造方法。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の製造方法を用いて製作したことを特徴とする、フレキシブル配線板用の導体積層フィルム。
6. 請求項５に記載の導体積層フィルムを用い、その導電体層をフォトエッチング法により加工して前記絶縁基材上に配線パターンを形成することを特徴とする、フレキシブル配線板の製造方法。
7. 可撓性を有する絶縁基材の表面に形成する配線パターンを、前記絶縁基材表面の導電性被覆上の第１電解銅めっき層と、その第１電解銅めっき層の凹部に充填する第２電解銅めっき層とで形成してなることを特徴とする、フレキシブル配線板。
   

Images