JP2007081275A - フレキシブル回路用基板 - Google Patents

Abstract

【課題】
回路形成後のポリイミド層と導体層との間において充分な密着力が得られ、かつ熱負荷後の密着力低下を極力少なくすることを可能とした、フレキシブル回路用基板を提供する。
【解決手段】
高分子樹脂よりなる基材フィルムの表面に、少なくとも、金属層と、前記金属層の表面に銅導電層と、を順次積層してなるフレキシブル回路用基板において、前記基材フィルムの表面に対して、予め、前処理としてカーボンを含むプラズマ処理を施してなる、フレキシブル回路用基板とした。
【選択図】
なし

Description

本発明は電子機器などに用いられるフレキシブル回路用基板に関するものであり、特にポリイミドフィルムを基材として用いたフレキシブル回路用ポリイミド基板に関する。

従来より、基材上に導電性を有した層を積層することにより電気回路を形成した基板は、例えばフレキシブル回路用基板（以下「ＦＰＣ」とも言う。）、テープ自動ボンディング（以下「ＴＡＢ」とも言う。）等として、幅広く利用されている。そして、この基板に用いられる基材の原材料として、優れた機械的特性、電気的特性、また優れた耐熱性を有するということから、ポリイミド樹脂を用いる、又はポリイミドフィルムを用いることが多く、また導電性を有した層を形成するために、入手、取扱、加工の容易さ等の点から銅又は銅箔を用いることが多い。

このポリイミド樹脂又はポリイミドフィルムを基材の原材料として用いた基板としては、ポリイミドフィルムと銅箔とを接着剤を介して積層する３層構成タイプ（以下「３層タイプ」とも言う。）のものと、ポリイミド樹脂層又はポリイミドフィルムと銅箔又は銅層とを接着剤を用いずに直接積層する２層構成タイプ（以下「２層タイプ」とも言う。）のものと、に大別することが出来る。

さてこのように３層タイプの基板と２層タイプの基板とが存在するのであるが、電子機器の軽薄短小化による要求に伴い、ＦＰＣ、ＴＡＢ等では配線パターンの高密度化が強く要求されるようになってきている昨今において、３層タイプの基板では充分に対応できない事態が生じている。即ち、３層タイプの基板であれば、利用される接着剤の耐熱性が基材であるポリイミドフィルムよりも劣るため、加工時の加熱に耐えることができず、その結果寸法精度が著しく低下してしまう、という問題点がある。また３層タイプの基板に用いられる銅箔の厚みが１０数μｍであるため、上述の軽薄短小化の要求に答えようとしても回路の微細化、基板の薄膜化が困難なものとなってしまっていた。

そのため、より一層薄くする、高密度回路を形成する、という目的のために２層タイプの基板を利用することが増加している。この２層タイプにおける積層方法としては、銅箔上にポリイミド樹脂をキャスティングすることによるキャスティング法、銅箔と非熱可塑性ポリイミド樹脂とを熱可塑性ポリイミド樹脂を介して接着するラミネート法、ポリイミドフィルム上に乾式メッキ又は湿式メッキを施した後に電解メッキにて銅層を形成するメッキ法、等がある。さらに、このような基板を電気回路基板として用いることより、配線形成用レジストをポリイミドフィルム表面に塗布した後、乾式メッキにて形成した導電層（シード層）の上に、湿式メッキにて銅を導電層として積層した後、レジストを除去するセミアディティブ法が採用されることもある。

しかし２層タイプにおいて、上述のラミネート法又はキャスティング法によりフレキシブル回路用基板を製造しようとすると、銅箔そのものの厚みを薄くすることが、銅箔の製造時におけるハンドリング上大変困難であるため、その結果微細回路を形成することは非常に難しい。

これに対して、メッキ法であれば電解メッキにより積層する層の厚みを自由に変えることが可能であり、またセミアディティブ法であれば、レジストの間隙に銅導電層を形成できるため、エッチングによる回路の断面形状が保たれるので、これらの方法であれば微細回路を形成するのには好適な手法と言える。

しかしこれらの手法によりフレキシブル回路用基板を製造する場合、そこには必ず密着性の点において問題が生じていた。即ちこれらを積層した基板とした場合、特にメッキ法及びセミアディティブ法による場合、密着力が低い、という問題が生じていた。

そこで、このような問題点を解消するために、例えば特許文献１に記載のように、ポリイミドフィルムと銅層との間に第２金属層を形成する、という手法が提案されている。

特公平２−９８９９４号公報

ここで上記に示した特許文献１に記載の発明であれば、ポリイミド絶縁層表面に対して予めクロムをスパッタリング法によりクロム層を形成し、次いでその表面にスパッタリング法により銅層を形成することとなり、その結果、銅とポリイミド絶縁層との密着力が確保される、という効果を奏するとされている。

しかしこの開示された技術では、確かに一定レベルまでは満足させることが可能であるかもしれないが、前述したような、昨今の電子機器の軽薄短小化の要求に応えようとすると、例えば耐熱性という点で不十分である。またより高細密化を進めようとすると、密着力不足が表面化してしまい、結局この技術でも充分に対応できない状態となってしまっており、問題であった。

本発明はこのような問題点に鑑みて為されたものであり、その目的は、より一層耐熱性と密着力向上とを実現することを可能とした、即ち、回路形成後のポリイミド層と導体層との間において充分な密着力が得られ、かつ熱負荷後の密着力低下を極力少なくすることを可能とした、フレキシブル回路用基板を提供することである。

上記課題を解決するため、本願発明の請求項１に記載の発明は、高分子樹脂よりなる基材フィルムの表面に、少なくとも、金属層と、前記金属層の表面に銅導電層と、を順次積層してなるフレキシブル回路用基板において、前記基材フィルムの表面に対して、予め、前処理としてカーボンを含むプラズマ処理を施してなること、を特徴とする。

以上のように、本願発明に係るフレキシブル回路用基板であれば、予めポリイミドフィルムの表面に対してカーボンを含むプラズマ処理を施してなり、その後に金属層と銅導電層とを積層してなるので、従来のいわゆる２層タイプのフレキシブル回路用基板に比べて耐熱性も向上し、また層間密着力も向上しているので、高細密化を要求される昨今の電子回路に対しても容易に適用することが可能となるフレキシブル回路用基板を得る事が出来る。

以下、本願発明の実施の形態について説明する。尚、ここで示す実施の形態はあくまでも一例であって、必ずもこの実施の形態に限定されるものではない。

（実施の形態１）
本願発明に係るフレキシブル回路用基板につき、第１の実施の形態として説明する。
本実施の形態に係るフレキシブル回路用基板は、高分子樹脂よりなる基材フィルムの表面に、少なくとも、金属層と、前記金属層の表面に銅導電層と、を順次積層してなるフレキシブル回路用基板において、前記基材フィルムの表面に対して、予め、前処理としてカーボンを含むプラズマ処理を施してなるものである。

以下、順次説明をしていく。
まず基材となる高分子樹脂フィルムであるが、これは特に限定されるものではないが、その用途がフレキシブル回路用基板の基材であるため、絶縁性、耐熱性等において好適であることが望ましく、その観点から例えばポリエチレンナフタレートフィルムやポリイミドフィルムとすることがよい。そして本実施の形態では基材としてポリイミドフィルムを用いてなることとするが、必ずしもこれに限定される物ではない。

本実施の形態におけるポリイミドフィルムの厚みは好ましくは９μｍ以上１２５μｍ以下であり、より好適なのは１７μｍ以上５０μｍ以下である。この厚みが薄すぎると強度が弱くなり、しわが発生したり、得られるフレキシブル回路用基板が折れやすくなってしまう。よって、厚みが９μｍ以上であれば、仮にしわが発生しても許容範囲で収められ、１７μｍ以上であれば、そのしわの発生もほぼ無くすことが出来る。またこの厚みが厚すぎると、得られる回路基板のフレキシブル性が喪失され、また基板そのものの厚みが増してしまう。そのため、厚みが１２５μｍ以下とするとほぼ許容範囲のフレキシブル性を得られ、また厚みも許容範囲内とすることができ、さらに５０μｍ以下とすれば充分なフレキシブル性を得られ、また厚みも所望の薄さとすることが出来るようになる。

このような基材となるポリイミドフィルムに対してその表面に対し、本実施の形態において前処理として行うプラズマ処理は、プラズマ雰囲気中にカーボン原子又はカーボンイオンが含まれているカーボン含有プラズマを用いる。

カーボン含有プラズマの発生方法としては、カーボンを含むガス、例えばオレフィン炭化水素、パラフィン炭化水素、アセチレン系炭化水素等を放電可能な圧力まで真空槽内に導入し、直流放電プラズマ、交流放電プラズマ等のプラズマ発生方法を用いて発生させればよい。またカーボンターゲットをカソードとしてスパッタリング法によりカーボン含有プラズマを発生させてもよい。

例えば、ポリイミドフィルムを真空蒸着装置内に装填し、真空槽を一定レベルまで排気した後、オレフィン炭化水素を真空槽内に導入し、好適な圧力とした後に一定出力の交流電力で基材表面のプラズマ処理を行うとよい。

このようにしてカーボン含有プラズマによりポリイミドフィルムの表面処理を行うことにより、ポリイミドフィルムの表面に、極薄ではあるものの炭素層が形成される。そしてポリイミドフィルムがカーボン含有プラズマに曝されている時間は、プラズマ強度に応じて随時好適な時間とすればよいが、通常は５秒から２分の範囲内であれば好適な結果が得られる。この範囲よりも長い時間曝すことになればポリイミドフィルムの表面が破壊されてしまい、ポリイミドフィルムそのものが使えなくなる可能性が非常に高くなり、またこの範囲よりも短い時間曝すのであれば、上述した前処理としてのカーボン含有プラズマにより得られるポリイミドフィルムの表面処理が充分なものとはならないのである。

このように極薄の炭素層を設けることにより、この炭素層がポリイミドフィルム等高分子樹脂よりなる基材フィルムと後述の金属層との間に存在することになり、従来高分子樹脂よりなる基材フィルムに直接金属層を積層した場合に比して炭素層が介在することにより炭素層と基材フィルム、炭素層と金属層、それぞれの間に高度の層間密着力が発生し、また炭素層の厚みが上述した範囲に収まる薄さであることより、全体として見ると金属層と基材フィルムとの層間密着力が向上したと同等の効果を得ることが出来るのである。そしてこのように層間密着力が向上したことにより、本実施の形態に係るフレキシブル回路用基板を製造する時に熱負荷をかけた後であっても層間密着力低下の割合を従来のものに比して低減することができるようになるのである。

このようにして、前処理としてポリイミドフィルム表面に対してカーボン含有プラズマによる表面処理が施されると、次にその表面に金属層を形成する。

この金属層を構成する金属としては特段限定されるものではないが、本実施の形態では、例えば特公平５−５１１９７号に記載されたような公知の材料、即ちニッケルやニッケルクロム合金、銅、アルミニウム、の何れか若しくは複数を用いること、が好適であると言える。そしてこの金属層の積層手法としては、従来公知の手法であってよく、例えばスパッタリング法やイオンプレーティング法、真空蒸着法等の乾式メッキを利用することが考えられる。

そして金属層の表面に銅導電層を形成する。
この銅導電層の積層手法としては、従来公知の手法であってよく、例えばスパッタリング法やイオンプレーティング法、真空蒸着法等の乾式メッキを利用することが考えられる。上記金属層及び銅導電層の厚みについては適宜好適なものを選択すればよいが、ここではその詳述は省略する。

以上のようにポリイミドフィルムに順次積層を行うことにより、本実施の形態に係るポリイミドフィルムを基材としたフレキシブル回路用基板を得られるのであるが、この得られたフレキシブル回路用基板であれば、いわゆる２層タイプの基板であるにもかかわらず、従来問題であった層間密着力の低下という現象が発生しないようにすることができるのみならず、耐熱性の点でも充分に好適な物とすることが出来るので、今まで以上に進化する電子機器の軽薄短小化の実現に大いに寄与することが出来るようになるのである。

尚、本実施の形態ではポリイミドフィルムの片面にプラズマ処理を施し、その表面に金属層、銅導電層を順次積層したものとしたが、これをポリイミドフィルムの両面に同様に順次積層することも考えられるし、さらには、銅導電層の更に表面に何らかの目的を持った積層を施すことも考えられるが、ここではその詳述を省略する。

Claims (1)

1. 高分子樹脂よりなる基材フィルムの表面に、少なくとも、
   金属層と、前記金属層の表面に銅導電層と、
   を順次積層してなるフレキシブル回路用基板において、
   前記基材フィルムの表面に対して、予め、前処理としてカーボンを含むプラズマ処理を施してなること、
   を特徴とするフレキシブル回路用基板。