JP2007243043A - フレキシブル配線基板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】配線密着幅を確保することにより、配線密着強度を十分に保つことができるフレキシブル配線基板およびその製造方法を提供する。
【解決手段】絶縁フィルム（１）の少なくとも一方の面に、ニッケル、クロム、モリブデン、タングステン、チタン、亜鉛およびタンタルからなる群から選ばれる金属または２種以上の合金からなる下地金属層（１０）を形成し、下地金属層（１０）の上に、通電用銅層（２０）を形成し、通電用銅層（２０）の上に、ニッケル、クロムまたは亜鉛からなる被覆層（３０）を形成し、回路パターン（４１）の周囲に露出した被覆層（３０）を溶解除去し、回路パターン（４１）の周囲から露出した通電用銅層（２０）の上に、銅めっきにより銅めっき層（５０）を形成して、回路パターン（４１）を剥離して除去した後、銅めっき層（５０）の周囲の少なくとも被覆層（３１）を溶解して除去する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、フレキシブル配線基板およびその製造方法に関し、特に、絶縁フィルムの表面に、接着剤を介さずに、セミアディティブ法によって、直接、配線パターンを形成するフレキシブル配線基板およびその製造方法に関する。

従来から、フレキシブル配線基板を製造するには、絶縁フィルム上に形成された銅めっき層をフォトレジストでマスキングし、該銅めっき層のうち、配線としない部分をエッチングにより除去するサブトラクティブ法が広く用いられている。しかし、近年、電子機器の小型化や高密度実装化に伴い、配線基板自体の高密度化、すなわち、配線パターンの微細化が求められるにつれて、サブトラクティブ法では対応しきれなくなっている。そこで、さらに微細な配線パターンを形成する有効な手段として、セミアディティブ法が用いられている。

以下に、従来のセミアディティブ法でフレキシブル配線基板を製造する工程を、図面を参照して説明する。図２は、従来のフレキシブル配線基板の製造方法の一実施例を示す一連の断面図である。

先ず、図２（ａ）に示すように、ポリイミド等の絶縁フィルム（１）の上に、スパッタリングあるいは無電解めっきで、ニッケル合金等の下地金属層（１０）を形成し、得られた下地金属層（１０）の表面に、スパッタリングや無電解めっきにより、通電用銅層（２０）を形成し、得られた通電用銅層（２０）の表面に、めっき用フォトレジスト（４０）を積層する。

次に、図２（ｂ）に示すように、フォトレジストにより回路パターン（４２）を形成した後、図２（ｃ）に示すように、得られた回路パターン（４２）から露出した通電用銅層（２０）の上に、電解銅めっきにて銅めっき層（５１）を形成する。

さらに、図２（ｄ）に示すように、回路パターン（４２）を剥離除去した後、図２（ｅ）に示すように、フラッシュエッチングで、銅めっき層（５１）の周囲に露出した通電用銅層（２０）を溶解除去して、最後に、銅めっき層（５１）の周囲に露出した下地金属層（１０）を溶解除去する。

以上により、銅からなる配線パターンを形成することができる。さらに、必要に応じて、配線パターンの表面に、スズ等の金属めっきを施し、ソルダーレジスト等を形成することにより、フレキシブル配線基板を得る。

前述のように、セミアディティブ法では、通電用銅層（２０）の上に、めっき用フォトレジストからなる回路パターン（４２）を形成する。この回路パターン（４２）は、めっき用フォトレジスト（４０）を通電用銅層（２０）の上に積層し、次いで、めっき用フォトレジスト（４０）に所望の回路パターンを露光し、現像で未露光部のフォトレジスト（４０）を溶解して除去することにより、形成される。

このとき、回路パターン（４２）と通電用銅層（２０）との密着面の周縁において、フォトレジスト（４０）を現像できずに、除去しきれなかったことに起因して、所定の回路パターンの幅よりも１μｍ〜３μｍ程度の大きさで突出した裾引き（４２ａ）が、回路パターン（４２）に発生する。このような裾引き（４２ａ）が回路パターン（４２）に存在したまま、以降の工程を行うと、配線パターンの底部の周縁には、銅めっき層（５２）が形成されず、配線パターンの断面において、配線パターンの底部の幅（Ｗ４）が、配線パターンの上部の幅（Ｗ３）よりも、大幅に小さくなった状態、いわゆるアンダーカットが発生する。

このようなアンダーカットが存在すると、所定の配線パターンの幅に対して、配線密着幅（Ｗ４）が小さくなり、十分な配線密着強度が得られないという問題があった。

フォトレジストの裾引きを除去するために、回路パターンの形成後に、マイクロエッチング等によって通電用銅層ごと除去するか、あるいは強力な脱脂液を用いて、フォトレジストから裾引きを剥離して除去していた。しかし、これらの方法では通電用銅層が削られ過ぎたり、脱脂液によってフォトレジストからなる回路パターンが剥離し易くなるという不具合があった。

ところで、特許文献１（特開平５−１０２１６０号公報）には、レジストパターン形成後に、プラズマによるアッシング（灰化）によりレジストの表面層を除去し、裾引きを小さくすることを特徴とする半導体装置の製造方法の発明が開示されている。

アッシングを用いることにより裾引きを小さくすることは出来るが、アッシング処理において基板を加熱する必要があり、この加熱によってレジストパターンと基材が伸縮変形し、寸法値が変動するという不具合があった。

また、特許文献２（特開２００１−１９６７４４号公報）には、薄膜導体層上に酸化膜からなる被覆層を形成した後、感光性ドライフィルムを貼り付けることを特徴とする多層プリント配線板の製造方法の発明が開示されている。

薄膜導体層上に酸化膜からなる被覆層を形成することにより、露光時に発生する薄膜導体層表面での光の反射を防止することができ、レジストパターンの裾引きを小さくすることはできるが、薄膜導体層となる通電用銅層上に酸化膜を形成すると、通電用銅層の電気抵抗が増大し、めっき工程において生産性低下やめっき焼けが発生し易くなる。また、酸化膜は酸に溶解し易く、通電用銅層とレジストパターン間の酸化膜層が溶出し、溶出により発生した隙間に銅めっきが潜り込むといった不具合があった。

特開平５−１０２１６０号公報

特開２００１−１９６７４４号公報

本発明の目的は、配線密着幅を確保することにより、配線密着強度を十分に保つことができるフレキシブル配線基板およびその製造方法を提供することである。

本発明は、絶縁フィルム、下地金属層および通電用銅層からなる基材を用いてセミアディティブ法によりフレキシブル配線基板を製造する方法に係り、該製造方法において、前記通電用銅層の上に被覆金属層を形成した後、フォトレジストによる回路パターンを形成することを特徴とする。

より具体的には、前記基材の通電用銅層の上に、被覆金属層を形成し、該被覆金属層の上に、フォトレジストによる回路パターンを形成し、該回路パターンの周囲に露出した前記被覆金属層を除去し、該回路パターンの周囲に露出した前記通電用銅層の上に銅めっき層を形成した後、該銅めっき層の周囲の前記フォトレジスト、被覆金属層、通電用銅層および下地金属層を除去することによりフレキシブル配線基板を得る。

前記被覆金属層を形成する金属は、該被覆金属層の上に形成される回路パターンの材料である、フォトレジストを構成する樹脂を変性させにくい金属であればよい。該金属としては、ニッケル、クロムまたは亜鉛があげられ、特に、ニッケルが好ましい。

前記被覆金属層を、スパッタリングまたは無電解めっきにより、１０ｎｍ以上、２００ｎｍ以下の厚さで形成することが好ましく、該厚さを５０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下とすることが特に好ましい。

本発明の製造方法により、配線密着幅が確保され、十分な配線密着強度を有するフレキシブル配線基板が得られ、また、該フレキシブル配線基板を用いることで、長期間安定した接続状態を維持できる回路装置が得られる。

本発明のフレキシブル配線基板の製造方法によれば、形成された配線の断面において、アンダーカットが発生しないので、微細配線であっても、配線と絶縁フィルムとの密着力を確保することができ、配線剥がれが発生しにくい。

フォトレジストからなる回路パターンの底部に発生する裾引きは、通電用銅層の上に積層された後のフォトレジスト構成樹脂の変性に、起因すると考えられる。このようなフォトレジスト構成樹脂の変性レベルは、露光条件や現像条件が一定であるとすれば、通電用銅層を、フォトレジストとの界面を構成する金属成分により左右される。すなわち、通電用銅層を構成する金属成分が、フォトレジスト構成樹脂の変性に、触媒的に寄与していると考えられる。

従って、通電用銅層を構成する金属成分である銅が、フォトレジストと、直接、接触しないように、通電用銅層の上に、フォトレジスト構成樹脂を変性させにくい金属成分からなる被覆層を設ければ、フォトレジストからなる回路パターンの底部で、裾引きの発生を防止できる。

以下に、本発明のフレキシブル配線基板の製造方法について具体的に説明する。図１は、本発明のフレキシブル配線基板の製造方法の一実施例を示す一連の断面図である。以下の説明では、絶縁フィルムの一方の面に配線パターンを形成するが、他方の面にも、同様に配線パターンを形成することができる。

使用する絶縁フィルム（１）として、ポリイミド、ポリエーテルイミドおよび液晶ポリマー等のエンジニアリングプラスチックによるフィルムを挙げることができる。すなわち、絶縁フィルム（１）は、後述する下地金属層（１０）を形成する際の熱によって変形することのない程度の耐熱性を有していればよい。また、洗浄等で使用される酸溶液やアルカリ溶液等に浸食されない程度に、耐酸性および耐アルカリ性を有していればよい。こうした特性を有する絶縁フィルム（１）としては、特に、ポリイミドフィルムが好ましい。絶縁フィルム（１）は、通常は７μｍ〜８０μｍ、好ましくは１５μｍ〜４０μｍの平均厚さを有している。

先ず、絶縁フィルム（１）の表面に、図１（ａ）に示すように、下地金属層（１０）を形成する。下地金属層（１０）は、表面に形成される通電用銅層（２０）と絶縁フィルム（１）との密着性を向上させる。

下地金属層（１０）は、ニッケル、クロム、モリブデン、タングステン、チタン、亜鉛およびタンタルからなる群から選ばれる金属またはこれらの２種以上の合金を使用することができる。これらの金属の中でも、ニッケル、クロムまたはこれらの合金を用いて、下地金属層（１０）を形成することが好ましい。下地金属層（１０）は、絶縁フィルム（１）の表面に、蒸着法、スパッタリング法などの乾式成膜法を使用して形成することが好ましく、下地金属層（１０）の厚さは、通常は１ｎｍ〜１００ｎｍ、好ましくは２ｎｍ〜５０ｎｍの範囲内にある。

本発明では、下地金属層（１０）は、前述のような金属のスパッタリング層であることが、特に好ましい。

次に、下地金属層（１０）の表面に、通電用銅層（２０）を形成する。通電用銅層（２０）は、スパッタリング法などの乾式成膜法を使用して、形成することが好ましく、通電用銅層（２０）の厚さは、通常は０．１μｍ〜３μｍ、好ましくは０．２μｍ〜０．４μｍの範囲内にある。

このようにして得られる基材の通電用銅層（２０）の表面に、さらに被覆金属層（３０）を形成する。被覆金属層（３０）を構成する金属としては、フォトレジストを構成する樹脂を変性させにくい銅以外の金属、例えば、ニッケル、クロム、亜鉛、金等を使用する。これらの金属の中でも、銅よりも卑な金属であり、後工程において容易に除去できるニッケルを用いることが好ましい。被覆金属層（３０）は、スパッタリング法、蒸着法などの方法で形成することも可能であるが、電解めっき法、無電解めっき法などの湿式成膜法を使用して形成することが好ましい。被覆金属層（３０）は、通電用銅層（２０）を被覆するために、ある程度の厚さを有していれば十分であり、湿式成膜法を採用することにより、能率よく、被覆金属層（３０）を形成することができる。このように形成される被覆金属層（３０）の平均厚さは、通常は１０ｎｍ以上、２００ｎｍ以下、好ましくは５０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下にする。被覆金属層（３０）の平均厚さが、１０ｎｍ未満では、めっきムラ等により通電用銅層が露出しやすいので好ましくなく、２００ｎｍを超えると、除去する際の処理時間が長くなり生産性が低下するので、好ましくない。さらに、被覆金属層（３０）の平均厚さが、５０ｎｍ以上、１００ｎｍとすることにより、通電用銅層とフォトレジストとの接触を防止し、後工程において被覆金属層を容易に除去できるので、好ましい。

その後、被覆金属層（３０）の表面に、フォトレジスト（４０）を積層し、フォトレジスト（４０）を露光して現像し、所望の回路パターン（４１）を形成する。使用するフォトレジスト（４０）としては、光が照射されることにより硬化するタイプの感光性樹脂を使用することができる。

次に、図１（ｃ）に示すように、回路パターン（４１）をマスキング材として、被覆金属層（３０）を選択エッチングして、回路パターン（４１）の周囲に、通電用銅層（２０）を露出させる。使用するエッチング剤は、被覆金属層（３０）に対するエッチング剤であり、例えば、硫酸を主成分とするエッチング剤、塩酸を主成分とするエッチング剤、硫酸＋過酸化水素などのエッチング剤を挙げることができる。

被覆金属層を除去した後、図１（ｄ）に示すように、回路パターン（４１）の周囲に露出した通電用銅層（２０）の上に、電解銅めっきにより銅めっき層（５０）を形成する。

次に、図１（ｅ）に示すように、アルカリ溶液によって回路パターン（４１）を剥離除去する。使用するアルカリ溶液としては、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、エタノールアミン、テトラメチルアンモニウムハイドレート等を挙げることができ、これらの中でも、水酸化ナトリウム水溶液を使用することが好ましい。

さらに、図１（ｆ）に示したように、露出した被覆金属層（３１）を選択的にエッチングして除去する。使用するエッチング剤は、被覆金属層（３１）に対するエッチング剤であり、例えば硫酸を主成分とするエッチング剤、塩酸を主成分とするエッチング剤、硫酸＋過酸化水素などのエッチング剤を挙げることができる。

最後に、図１（ｇ）に示すように、通電用銅層（２０）および下地金属層（１０）をエッチング除去する。使用するエッチング剤は、例えば、硫酸＋過酸化水素などのエッチング剤、塩化第二鉄を主成分とするエッチング剤、塩化第二銅を主成分とするエッチング剤などを挙げることができる。また、被覆金属層（３１）と、通電用銅層（２０）および下地金属層（１０）を、同時に除去することもできる。

以上のようにして、本発明のフレキシブル配線基板を得る。さらに、必要に応じて、配線表面にスズ等の金属めっきを施し、ソルダーレジスト等を形成してフレキシブル配線基板を作製する。

本発明のフレキシブル配線基板は、被覆金属層（３０）の上に、フォトレジスト（４０）を積層し、回路パターン（４１）を形成するため、通電用銅層（２０）の銅とフォトレジスト（４０）が、接触しない。このため、フォトレジスト（４０）の変性が抑止され、フォトレジスト（４１）の底部に裾引きが発生することを防止することができる。この結果、配線パターンの断面におけるアンダーカット量を、０．５μｍ未満に抑制することができ、配線密着幅（Ｗ２）を十分に確保することができる。

以下に、本発明のフレキシブル配線基板の製造方法について、具体的に実施例を挙げて説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。

（実施例１）
本実施例のフレキシブル配線基板の製造方法について、図面を用いて説明する。図１は、本発明のフレキシブル配線基板の製造方法の一実施例を示す一連の断面図である。

図１（ａ）に示すように、平均厚さ３５μｍのポリイミドフィルム（宇部興産株式会社製、ユーピレックスＳ）（１）の一方の表面に、ニッケル／クロム合金をスパッタリングして、平均厚さ４０ｎｍのニッケル／クロム合金からなる下地金属層（１０）を形成し、得られた下地金属層（１０）の上に、銅をスパッタリングして、平均厚さ０．３μｍの銅からなる通電用銅層（２０）を形成し、得られた通電用銅層（２０）の上に、無電解めっき法により、ニッケルを析出させて、平均厚さ８０ｎｍの無電解ニッケルからなる被覆層（３０）を形成した。さらに、得られた被覆層（３０）の上に、フォトレジスト（日立化成工業株式会社製、ＲＹ−３３１５）を積層した。

図１（ｂ）に示すように、露光して現像し、配線ピッチが２０μｍ（ライン幅；１０μｍ、スペース幅；１０μｍ）となるように、回路パターン（４１）を形成した。

図１（ｃ）に示すように、回路パターン（４１）をマスキング材として、被覆層（３０）を、濃度１０％の塩酸を用いて、３０℃の液温で、１２０秒、エッチング除去して、通電用銅層（２０）を露出させた。

図１（ｄ）に示すように、露出した通電用銅層（２０）の上に、硫酸銅を主成分とする液を用いた電解めっき法により、銅めっき層（５０）を形成した。

図１（ｅ）に示すように、濃度４％の水酸化ナトリウム水溶液を用いて、５０℃の液温で、１２０秒、処理し、銅めっき層（５０）の周囲の回路パターン（４１）を剥離除去した。

図１（ｆ）に示すように、被覆層（３１）を濃度１０％の塩酸を用いて３０℃、１２０秒、エッチング除去して、通電用銅層（２０）を露出させた。

図１（ｇ）に示すように、露出した通電用銅層（２０）を、濃度１０％の硫酸＋濃度３０％の過酸化水素溶液を用いて、エッチング除去し、さらに、濃度１０％の塩酸＋濃度１０％の硫酸溶液で、下地金属層（１０）をエッチング除去した。

配線の断面をＳＥＭで観察したところ、本実施例のフレキシブル配線基板は、配線底部のアンダーカット量（Ｗ１−Ｗ２）／２が、後述する比較例に比して小さく、最大値で０．４μｍであった。

（比較例１）
本比較例のフレキシブル配線基板の製造方法について、図面を用いて説明する。図２は、従来のフレキシブル配線基板の製造方法の一実施例を示す一連の断面図である。

実施例１で形成した被覆層（３０）を形成しなかった以外は、実施例１と同条件でフレキシブル配線基板を得た。

配線の断面をＳＥＭで観察したところ、配線底部のアンダーカット量（Ｗ３−Ｗ４）／２は、最大値で１．８μｍであった。

本発明により配線密着強度に優れたフレキシブル配線基板が得られ、該フレキシブル配線基板に電子部品を実装して得られた回路装置は、長期間、安定した接続状態が維持される。

本発明のフレキシブル配線基板の製造方法の一実施例を示す一連の断面図である。 従来のフレキシブル配線基板の製造方法の一実施例を示す一連の断面図である。

符号の説明

１ 絶縁フィルム
１０、１１、１２ 下地金属層
２０、２１、２２ 通電用銅層
３０、３１ 被覆層
４０ フォトレジスト
４１、４２ 回路パターン
４２ａ 裾引き
５０、５１、５２ 銅めっき層
Ｗ１、Ｗ３ 配線幅
Ｗ２、Ｗ４ 配線密着幅

Claims (7)

1. 絶縁フィルム、下地金属層および通電用銅層からなる基材を用いてセミアディティブ法によりフレキシブル配線基板を製造する方法において、前記通電用銅層の上に被覆金属層を形成した後、フォトレジストによる回路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基板の製造方法。
2. 絶縁フィルム、下地金属層および通電用銅層からなる基材を用い、該基材の通電用銅層の上に、被覆金属層を形成し、該被覆金属層の上に、フォトレジストによる回路パターンを形成し、該回路パターンの周囲に露出した前記被覆金属層を除去し、該回路パターンの周囲に露出した前記通電用銅層の上に銅めっき層を形成した後、該銅めっき層の周囲の前記フォトレジスト、被覆金属層、通電用銅層および下地金属層を除去することを特徴とするフレキシブル配線基板の製造方法。
3. 前記被覆金属層を、ニッケル、クロムまたは亜鉛により形成する請求項１または２に記載のフレキシブル配線基板の製造方法。
4. 前記被覆金属層を、スパッタリングまたは無電解めっきにより、１０ｎｍ以上、２００ｎｍ以下の厚さで形成する請求項１〜３のいずれかに記載のフレキシブル配線基板の製造方法。
5. 前記被覆金属層を、スパッタリングまたは無電解めっきにより、５０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下の厚さで形成する請求項１〜３のいずれかに記載のフレキシブル配線基板の製造方法。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載のフレキシブル配線基板の製造方法により得られたフレキシブル配線基板。
7. 請求項１〜５のいずれかに記載のフレキシブル配線基板の製造方法により得られたフレキシブル配線基板を用いる回路装置。

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