JP2007223312A - 軟性金属積層板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】最適の接着力とエッチング性を有する軟性金属積層板及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】軟性金属積層板の製造に必要なポリイミドからなる高分子フィルム１０を用意する第１ステップと、ニッケル−クロム合金を前記高分子フィルムの一面にコーティングする第２ステップと、前記第２ステップで形成されたタイコート層２０の表面に金属シード層３０を形成する第３ステップと、前記金属シード層上に金属伝導層４０を形成する第４ステップと、を含み、また、軟性金属積層板は、前記高分子フィルムの一面にニッケル−クロム合金のコーティングで形成されたタイコート層と、前記タイコート層上に形成された金属シード層と、前記金属シード層の表面に形成された金属伝導層と、を含み、前記タイコート層において、ニッケル−クロム合金比を８０：２０以上、９５：５以下とする軟性金属積層板の製造方法。
【選択図】図４

Description

本発明は、軟性金属積層板及びその製造方法に関し、より詳しくは、タイコート層の構成成分と厚さが最適化された軟性金属積層板及びその製造方法に関する。

印刷回路は部品を接続する電気配線を回路設計に従って配線図形で表現したものであって、これを適切な方法で絶縁物上に電気導体として再現したものを印刷回路基板（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ； ＰＣＢ）または印刷配線基板（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｗｉｒｉｎｇ Ｂｏａｒｄ； ＰＷＢ）と言う。

印刷回路基板は予め配線された基板に電子部品を取り付け、配線作業を一度に完成させる量産工程に使われる。印刷回路基板を用いれば、電子装置の小型軽量化を実現し、安価な生産コストと配線の高い信頼性が得られる利点がある。従って、近年の電子応用機器は、家庭用、産業用を問わず、ほとんど印刷回路基板を使っている実情である。

一方、近年にはＬＣＤモニター、ＰＤＰ、ノートパソコン、携帯電話、ＰＤＡ、小型ビデオカメラ及び電子手帳などの電子機器の小型化に伴い、印刷回路基板の小型化が求められ、これにより、印刷回路基板が軟性材料であるポリエステルまたはポリイミドのような耐熱性プラスチックフィルムからなる軟性印刷回路基板（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ； ＦＰＣＢ）の使用が増大している。このような軟性印刷回路基板は反られたり、重なれたり、曲げられたり、巻かれたり、捻られたりなどの柔軟性のため、小型電子機器や薄型電子部品に多く使われている。

軟性印刷回路基板に回路を形成する前の原板を軟性金属積層板と言い、このような軟性金属積層板は軟性の良いフィルムに導電体金属を接着して製造することが一般的である。しかし、フィルムと金属との接着が容易に行われず、フィルム表面の粗度調整方法、フィルム表面を活性化させる方法及びフィルムとの結合性の良い金属を付着してタイコート層を形成する方法などを通じて、フィルムと導電層の金属との接着力を増大させる方案が講じられている。

しかし、前記のような方法で軟性金属積層板を製造しても、軟性金属積層板にパターン工程を行う場合、パターンを形成する作業時の温度上昇によって接着層が剥がれたり、メッキ作業時のメッキ液浸透によって接着層が剥がれたり、または素子の実装作業時、フィルムに残渣が残るなどの問題点が生じる。

本発明は、前記のような問題点を解決するためのものであり、タイコート層の構成成分と厚さを調節して最適の接着力とエッチング性を有する軟性金属積層板、及びこれを製造する方法を提供するところにその目的がある。

前記のような目的を達成するため、本発明の一側面による軟性金属積層板の製造方法は、軟性金属積層板の製造に必要な高分子フィルムを用意する第１ステップと、ニッケル−クロム合金比が８０：２０以上、９５：５以下であるニッケル−クロム合金を前記高分子フィルムの一面にコーティングする第２ステップと、前記第２ステップで形成されたタイコート層の表面に金属シード層を形成する第３ステップと、前記金属シード層上に金属伝導層を形成する第４ステップと、を含む。

望ましくは、前記第３ステップにおいて、前記金属シード層はスパッタリング（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）方式または真空蒸着法（ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）で形成する。

本発明の他の側面による軟性金属積層板の製造方法は、真空状態で耐熱高分子フィルムの表面を処理する第１ステップと、ニッケル−クロム合金比が８０：２０以上、９５：５以下であるニッケル−クロム合金を前記高分子フィルムの一面にコーティングする第２ステップと、前記第２ステップで形成されたタイコート層上にスパッタリング方式によって第１金属シード層を形成する第３ステップと、前記第１金属シード層上に真空蒸着法によって第２金属シード層を形成する第４ステップと、前記第２金属シード層に金属伝導層を形成する第５ステップと、を含む。

望ましくは、本発明による軟性金属積層板の製造方法において、前記タイコート層は５０オングストローム以上、２００オングストローム以下の厚さで形成する。

本発明のさらに他の側面による軟性金属積層板は、ポリイミドからなる高分子フィルムと、前記高分子フィルムの一面にニッケル−クロム合金のコーティングで形成されたタイコート層と、前記タイコート層が前記高分子フィルムと接する面の他面に形成された金属シード層と、前記金属シード層に金属の蒸着で形成された金属伝導層と、を含み、前記タイコート層において、ニッケル−クロム合金比は８０：２０以上、９５：５以下を維持する。

望ましくは、前記タイコート層は５０オングストローム以上、２００オングストローム以下の厚さで形成する。

本発明のさらに他の側面による軟性金属積層板は、ポリイミドからなる高分子フィルムと、前記高分子フィルムの一面にニッケル−クロム合金のコーティングで形成されたタイコート層と、前記タイコート層が前記高分子フィルムと接する面の他面にスパッタリング方式によって形成された第１シード層及び前記第１シード層に蒸着法によって形成された第２シード層を備える金属シード層と、前記金属シード層の表面に金属の蒸着で形成された金属伝導層と、を含む。

前記タイコート層においてニッケル−クロム合金比は８０：２０以上、９５：５以下を維持する。

本発明によれば、タイコート層の組成と厚さを最適化することで接着力とエッチング性に優れた軟性金属積層板を製造することができる。

また、タイコート層と金属シード層との強い接着力を維持しながら生産速度を増加させることができる。

以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者は自らが発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想をすべて代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。

図１ないし図４は本発明の望ましい実施例による軟性金属積層板の製造工程の手順断面図であり、図５は本発明の望ましい実施例による軟性金属積層板の製造工程のフロー図である。

図１ないし図５を参照すれば、本発明の実施例による軟性金属積層板の製造方法は、軟性金属積層板の製造に必要な高分子フィルム１０を用意するステップ（Ｓ１０）、所定の割合で製造されたニッケル−クロム合金を前記高分子フィルムの一面にコーティングしてタイコート層２０を形成するステップ（Ｓ２０）、ステップＳ２０で形成されたタイコート層２０に金属シード層３０を形成するステップ（Ｓ３０）、及び金属シード層３０に金属伝導層４０を形成するステップ（Ｓ４０）を含む。

ステップＳ１０においては、耐熱高分子フィルムを真空状態で活性化イオンを介して表面処理し、軟性金属積層板の製造に必要な高分子フィルム１０を用意する。ここで、高分子フィルム１０は軟性金属積層板の基礎部材であって、屈曲性と機械的強度に優れた物質を使う。望ましくは、高分子フィルム１０としては、高い耐熱性と屈曲性及び優れた機械的強度を有する物質であるポリイミドフィルムを使う。

ステップＳ２０においては、高分子フィルム１０に金属からなるタイコート層２０を真空成膜法によって形成する（ステップＳ２０）。具体的に、高分子フィルム１０を５Ｅ−６Ｔｏｒｒの真空が維持されるチャンバー内に搬入し、アルゴン、酸素、窒素などのガスまたはこれらの混合ガスを２Ｅ−２Ｔｏｒｒになるように注入した後、プラズマで乾式処理して高分子フィルムの表面を改質する。次いで、チャンバー内の真空度を１．５Ｅ−３Ｔｏｒｒに維持し、アルゴンなどの不活性ガス雰囲気で金属ターゲット（ニッケル−クロム合金元素の金属ターゲット）を用いてスパッタリング工程を行うことで、高分子フィルム１０上にタイコート層２０を形成する。

ここで、製造されたタイコート層２０が薄過ぎた場合には、耐熱性と耐食性が脆弱となって高温処理後、または回路形成時、メッキ液の浸透によって剥がれる恐れがあり、タイコート層２０は高分子フィルム１０と金属シード層３０とを強く結合させるために形成されるものであるため、あまり厚く形成する必要はない。従って、タイコート層２０の厚さは５０オングストローム以上、２００オングストローム以下とすることが望ましい。

一方、本発明の実施例においては、タイコート層２０を形成する方法としてスパッタリング方式を採用したが、本発明はこれに限られず、真空蒸着法など公知の他の方式が採用できることは勿論である。

次いで、ステップＳ３０においては、チャンバー内の真空度を１．５Ｅ−３Ｔｏｒｒに維持し、アルゴンなどの不活性ガス雰囲気で、銅または銅合金ターゲットを用いてスパッタリング工程を行うことで、タイコート層２０上に金属シード層３０を形成する。

ステップＳ４０においては、金属シード層３０に金属伝導層４０を形成する。例えば、金属伝導層４０は銅イオンを含む銅メッキ液を使う電解メッキ方式を用いて形成する。なお、本発明の実施例において、金属シード層３０及び金属伝導層４０が銅または銅合金から形成されることを例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。

図６は本発明の他の実施例による軟性金属積層板の断面を概略的に示した断面図であり、図７は本発明の他の実施例による軟性金属積層板の製造工程のフロー図である。図６または図７で図１ないし図４と同じ参照符号の付いた要素は前述した要素と同じであるため、その詳細な説明は略する。

図６または図７を参照すれば、金属シード層３０は第１金属シード層３１と第２金属シード層３２の二重層で形成する。このために、金属シード層３０の製造ステップは、第１金属シード層３１の形成ステップ（Ｓ３１）と第２金属シード層３２の形成ステップ（Ｓ３２）とに区分して行われる。ステップＳ３１においては、チャンバー内の真空度を１．５Ｅ−３Ｔｏｒｒに維持し、アルゴンなどの不活性ガス雰囲気で、銅または銅合金ターゲットを用いてスパッタリング工程を行うことでタイコート層２０上に第１金属シード層３１を形成し、ステップＳ３２においては、チャンバー内の真空度を１．５Ｅ−４Ｔｏｒｒに維持し、アルゴンなどの不活性ガス雰囲気で、真空蒸着法を用いて第１金属シード層３１上に銅または銅合金からなる第２金属シード層３２を形成する。

真空蒸着法はスパッタリング方式より相対的に生産速度が速く、スパッタリング方式は真空蒸着法より相対的に接着力に優れる。従って、前記のようにＳ３１ステップ及びＳ３２ステップを経て金属シード層３０を形成すれば、タイコート層２０との強い接着力を維持しながら生産速度を増加させることができる。

以下、実験例を挙げて本発明の目的を達成するためのタイコート層の最適組成と厚さを開示する。
実験例

本発明者は次のような過程を経て軟性金属積層板を製造した。まず、高分子フィルムの表面を乾式処理した後、スパッタリング方式でニッケル−クロム合金からなるタイコート層を形成した。このとき、タイコート層の組成と厚さは下記表１に提示された条件で多様に変化させた。その後、タイコート層上に銅ターゲットを用いたスパッタリング方式で第１金属シード層を形成し、電子ビーム蒸発方式の真空蒸着で銅からなる第２金属シード層を形成し、電解メッキによって８μｍまで金属伝導層を形成して軟性金属積層板の製造を完了した。

その後、軟性金属積層板上に耐酸テープまたはフォトレジストを用いて１０ｃｍ×３ｍｍ大きさのマスクパターンを形成した。次いで、ＦｅＣｌ_３ ４５％、４５℃のエッチング溶液に軟性金属積層板を４０秒間浸漬させ、マスクパターンが形成された部分を除いた他の部分の金属層を除去した。それから、常温の蒸溜水に３ないし５回水洗して、超音波洗浄機を用いて１０分間、２回以上洗浄して残留物を完全に除去し、圧縮窒素を吹き込んで水気を除去して試料作製を完了した。

前記のような方法で試料作製を完了した後、剥離強度を測定し、サンプルをスズメッキしてパターンフィルム部位に残渣があるか否かを光学顕微鏡で確認した。

下記の表１は、３０種のケースにタイコート層の組成と厚さを変化させて試料を作製した場合、各試料に対する剥離強度の測定結果と光学顕微鏡による観察結果をまとめたものである。表１において、パターンのフィルム部位に残渣が残っている場合「○」で表示し、残渣が残っていない場合「×」で表示した。

一方、図８ないし図１０は、それぞれ第８実験例によって製造された軟性金属積層板の上面を光学顕微鏡で撮影した写真（図８参照）、第１８実験例によって製造された軟性金属積層板の上面を光学顕微鏡で撮影した写真（図９参照）、及び第２３実験例によって製造された軟性金属積層板の上面を光学顕微鏡で撮影した写真（図１０参照）である。図面において、中の明るい部分がエッチングで金属を除去した部分である。

前記表１と図面（図８ないし図１０）を参照すれば、実験例１ないし１５に示されたように、ニッケル−クロム合金のニッケル含有の割合が７０％以下である場合には、フィルムに残渣があって軟性金属積層板としての使用が適切ではないことが確認でき、実験例１６ないし３０に示されたように、ニッケル−クロム合金のニッケル含有の割合が８０％以上である場合には、タイコート層２０の厚さと関係なくフィルムに残渣が残っていないことを確認することができる。また、実験例１６ないし３０において測定されたタイコート層２０の剥離強度は、実験例１ないし５において示される接着力の強いクロムだけでなるタイコート層２０の剥離強度と類似して測定されることを確認することができる。従って、最適の剥離強度、具体的に常温で０．６０ｋｇｆ／ｃｍ以上及び高温処理後０．３ｋｇｆ／ｃｍ以上の剥離強度を維持しながら最適のエッチング性を維持するため、ニッケルとクロムとの成分比を８０：２０以上、９５：５以下に維持することが望ましい。

以上のように、上記実施例を参照して詳細に説明され図示されたが、本発明は、これに限定されるものでなく、このような本発明の基本的な技術的思想を逸脱しない範囲内で、当業界の通常の知識を有する者にとっては、他の多くの変更が可能であろう。また、本発明は、添付の特許請求の範囲により解釈されるべきであることは言うまでもない。

本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。

本発明の望ましい実施例による軟性金属積層板を製造手順に従って示した手順断面図である。 本発明の望ましい実施例による軟性金属積層板を製造手順に従って示した手順断面図である。 本発明の望ましい実施例による軟性金属積層板を製造手順に従って示した手順断面図である。 本発明の望ましい実施例による軟性金属積層板を製造手順に従って示した手順断面図である。 本発明の望ましい実施例による軟性金属積層板の製造方法のフロー図である。 本発明の他の実施例による軟性金属積層板の断面を概略的に示した図面である。 本発明の他の実施例による軟性金属積層板の製造方法のフロー図である。 本発明の第８実験例によって製造された軟性金属積層板を光学顕微鏡で撮影した写真である。 本発明の第１８実験例によって製造された軟性金属積層板を光学顕微鏡で撮影した写真である。 本発明の第２３実験例によって製造された軟性金属積層板を光学顕微鏡で撮影した写真である。

符号の説明

１０ 高分子フィルム
２０ タイコート層
３０ 金属シード層
３１ 第１金属シード層
３２ 第２金属シード層
４０ 金属伝導層

Claims (10)

1. 軟性金属積層板の製造に必要な高分子フィルムを用意する第１ステップと、
   ニッケル−クロム合金比が８０：２０以上、９５：５以下であるニッケル−クロム合金を前記高分子フィルムの一面にコーティングする第２ステップと、
   前記第２ステップで形成されたタイコート層の表面に金属シード層を形成する第３ステップと、
   前記金属シード層上に金属伝導層を形成する第４ステップと、を含む軟性金属積層板の製造方法。
2. 前記第２ステップにおいて、
   前記タイコート層の厚さは５０オングストローム以上、２００オングストローム以下であることを特徴とする請求項１に記載の軟性金属積層板の製造方法。
3. 前記第３ステップにおいて、
   前記金属シード層はスパッタリング方式で形成することを特徴とする請求項１に記載の軟性金属積層板の製造方法。
4. 前記第３ステップにおいて、
   前記金属シード層は真空蒸着法で形成することを特徴とする請求項１に記載の軟性金属積層板の製造方法。
5. 真空状態で耐熱高分子フィルムの表面を処理する第１ステップと、
   ニッケル−クロム合金比が８０：２０以上、９５：５以下であるニッケル−クロム合金を前記高分子フィルムの一面にコーティングする第２ステップと、
   前記第２ステップで形成されたタイコート層上にスパッタリング方式を用いて第１金属シード層を形成する第３ステップと、
   前記第１金属シード層上に真空蒸着法を用いて第２金属シード層を形成する第４ステップと、
   前記第２金属シード層上に金属伝導層を形成する第５ステップと、を含む軟性金属積層板の製造方法。
6. 前記第２ステップにおいて、
   前記タイコート層の厚さは５０オングストローム以上、２００オングストローム以下であることを特徴とする請求項５に記載の軟性金属積層板の製造方法。
7. ポリイミドからなる高分子フィルムと、
   前記高分子フィルムの一面にニッケル−クロム合金のコーティングで形成されるタイコート層と、
   前記タイコート層上に形成される金属シード層と、
   前記金属シード層の表面に形成される金属伝導層と、を含み、
   前記タイコート層において、ニッケル−クロム合金比が８０：２０以上、９５：５以下であることを特徴とする軟性金属積層板。
8. 前記タイコート層の厚さは５０オングストローム以上、２００オングストローム以下であることを特徴とする請求項７に記載の軟性金属積層板。
9. ポリイミドからなる高分子フィルムと、
   前記高分子フィルムの一面にニッケル−クロム合金のコーティングで形成されたタイコート層と、
   前記タイコート層上にスパッタリング方式によって形成された第１シード層及び前記第１シード層に真空蒸着法によって形成された第２シード層を備える金属シード層と、
   前記金属シード層上に形成された金属伝導層と、を含み、
   前記タイコート層において、ニッケル−クロム合金比が８０：２０以上、９５：５以下であることを特徴とする軟性金属積層板。
10. 前記タイコート層の厚さは５０オングストローム以上、２００オングストローム以下であることを特徴とする請求項９に記載の軟性金属積層板。

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