JP2009255396A - フレキシブルプリント配線用基材 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、耐屈曲性に優れたフレキシブルプリント配線用基材で、特に耐屈曲性に優れる２層基材を提供する。
【解決手段】樹脂フィルム基材の少なくとも片面に、シード層と、高抗張力の銅皮膜層、抗張力が低く高伸張の銅皮膜層の順に構成される銅めっき層とを順次設けたフレキシブルプリント配線板用基材で、更に、この銅めっき層が高抗張力の銅皮膜層の両側に抗張力が低く高伸張の銅皮膜層を配した積層構造であることを特徴とし、又、この銅めっき層の最表層が抗張力が低く高伸張の銅皮膜層で、その下層に高抗張力の銅皮膜層、抗張力が低く高伸張の銅皮膜層の順からなる積層の組を少なくとも一組形成した多層構造を有するフレキシブルプリント配線板用基材。
【選択図】 図２

Description

本発明は、耐屈曲性に優れたフレキシブルプリント配線用基材、特に耐屈曲性に優れる２層基材に関するものである。

フラットパネルディスプレーや、携帯電話、パソーナルコンピューター、ハードディスクの読み書きヘッド、プリンターヘッド等の電子機器の屈曲部に用いられる電子部品にフレキシブルプリント配線基板がある。
このフレキシブルプリント配線基板は、ポリイミド等の絶縁性樹脂フィルムの表面に導電層を設けた基材を用い、アディティブ法、セミアディティブ法、サブトラクティブ法等により基材表面の導電層を加工して配線部を形成することにより得られている。

そこで用いられる基材には、ベースフィルム層の樹脂フィルム表面に直接導電層を形成した２層基材と、電解銅箔や圧延銅箔などの銅箔を接着剤で樹脂フィルムに接着した通称３層基材（銅層／接着剤層／ベースフィルム層（絶縁層））とがある。
その２層基材には、樹脂フィルム表面に直接銅層が設けられる、所謂めっき基材と、電解銅箔や圧延銅箔の表面に直接ポリイミドワニスなどの樹脂を塗布して乾燥、固化させて樹脂フィルムを形成した、所謂キャスト基材とがある。

ところで、近年の電子機器の小型化、高集積化に伴いフレキシブルプリント配線基板の耐屈曲性の向上が強く求められている。この要求を満たすためには、それに用いる基材の耐屈曲性を向上させることが急務となっている。

このような状況の中、フレキシブルプリント配線基板用基材の耐屈曲性を向上させるには、ベースフィルムとして用いる樹脂フィルムの耐屈曲性の向上、更に２層基材においてはめっき基材の耐屈曲性の向上、３層材では銅層に用いられる電解銅箔或いは圧延銅箔の耐屈曲性の向上が提案されている。

樹脂フィルムの耐屈曲性の向上に関して特許文献１に、特定の繰り返し単位を、単独または共重合の形で７０モル％以上含む芳香族ポリアミド重合体から成り、且つ全芳香環の５０％以上がパラ位で結合されており、厚みが５μｍ以上、５０μｍ以下、破断伸度が３０％以上、１５０％以下、引裂伝播抵抗が１５０ｇ／ｍｍ以上、４００ｇ／ｍｍ以下、端裂抵抗が３００ｋｇ／ｍｍ以上、１５００ｋｇ／ｍｍ以下、表面粗さが０．００５μｍ以上、１．０μｍ以下である芳香族ポリアミドフィルムなどのフレキシブルプリント配線板に用いられる樹脂フィルムが開示されている。

２層基材に使用されるめっき基材に関しては、可とう性を有する高分子フィルム上に下地金属層を形成し、その上に上部金属導電層を形成したフィルム金属積層体において、前記下地金属層がリンを１０質量％以上含有するニッケル合金からなるフィルム金属積層体が特許文献２に開示されている。

又、めっき基材に関する他の提案として特許文献３には、樹脂フィルム基材の少なくとも片面に、シード層、Ｃｕめっき層を順次設けた金属めっきフィルムにおいて、そのＣｕめっき層を、Ｃｕめっき層およびＩｎめっき層を一組として、これを複数組組み合わせて形成した多層構造の積層めっき層で構成する金属めっきフィルムが開示されている。この発明によれば、耐屈曲性はＩｎめっき層のクラックが入りにくく且つ伝播し難い特性により大きく改善されるとしている。
特開平０９−１２１０７７号公報 特開２００７−２６２５６３号公報 特開２００８−３６８４６号公報

しかしながら、特許文献１で示されるフレキシブルプリント配線板は、樹脂フィルムの耐屈曲性を上げることでフレキシブルプリント配線板の耐屈曲性を高めようとするものであるが、その樹脂フィルムの改良のみでは、高まる耐屈曲性の要求を満たして行くことは難しく、更なる耐屈曲性の向上が望まれる。

特許文献２の発明では、Ｎｉ−Ｐ合金が高分子フィルムとの密着性に優れ、かつ密着性向上のための熱処理時に硬度が増加しない性質から、本発明に係るシード層に相当する下地金属層に用いることで、良好な密着性と耐屈曲性をもたらすとしているが、密着性に関しての改良は見られるものの、耐屈曲性が向上するかどうかについては、現在流通しているフレキシブル回路基板の基材に用いられるフィルム積層金属体と比較されておらず、耐屈曲性が向上しているのかどうかは明らかでない。

又、特許文献３に開示される発明では耐屈曲性の向上は望めるが、Ｉｎは高価な希少金属であり、コスト面での実用性に乏しい。
このような状況に鑑み本発明は、高耐屈曲性を有する実用的なフレキシブルプリント配線用基材の提供を目的とする。

このような課題を解決する本発明の第一は、樹脂フィルム基材の少なくとも片面に、シード層と、シード層の側から高抗張力の銅皮膜層、抗張力が低く高伸張の銅皮膜層の順に構成される銅めっき層とを順次設けたフレキシブルプリント配線板用基材である。
本発明の第二は、高抗張力の銅皮膜層の両側に抗張力が低く高伸張の銅皮膜層を配した積層構造の銅めっき層を配したフレキシブルプリント配線板用基材で、又、この銅めっき層の最表層が、抗張力が低く高伸張の銅皮膜層で、その下層に高抗張力の銅皮膜層、抗張力が低く高伸張の銅皮膜層の順からなる積層の組を少なくとも一組形成した多層構造であるフレキシブルプリント配線板用基材である。

更に、本発明にかかる銅めっき層の厚みは１０μｍ以下で、銅めっき層を構成する高抗張力の銅皮膜層の厚みは、銅めっき層の厚みの６〜１３％であり、高抗張力の銅皮膜層の抗張力は、５００Ｎ／ｍｍ^２以上で、抗張力が低く高伸張の銅皮膜層の伸びが１０％以上であることを特徴とするものである。

本発明の基材は、最表層に抗張力が低く高伸張の銅皮膜層を配し、その下層に高抗張力の銅皮膜層、或いは高抗張力の銅皮膜層、抗張力が低く高伸張の銅皮膜層の順に積層する銅めっき層を備えることにより、配線パターンとしての導電性を満足しつつ、優れた耐屈曲性を有するものである。

図１は、本発明の基材を用いたフレキシブルプリント配線基板１の一例を示すもので、樹脂フィルム３０上に、シード層２０を配し、その上に抗張力が低く高伸張の銅皮膜層１２で高抗張力の銅皮膜層１３を挟んだ構造の銅めっき層１０ｂが設けられている。
図２は、本発明で用いる銅めっき層の例を示す図で、（ａ）はシード層側から高抗張力の銅皮膜層１３、抗張力が低く高伸張の銅皮膜層１２の順に構成される銅めっき層１０ａを示し、（ｂ）は高抗張力の銅皮膜層１３の両側に抗張力が低く高伸張の銅皮膜層１２を配した３層構造の銅めっき層１０ｂを示し、（ｃ）は最表層が、抗張力が低く高伸張の銅皮膜層１２ａで、その下層に、高抗張力の銅皮膜層１３、抗張力が低く高伸張の銅皮膜層１２の順に積層した組を、３組積層した場合の銅めっき層１０ｃを示している。

本発明では、最表層に良く伸びる抗張力の低い銅皮膜層を配し、伸びは小さいが高周波疲労特性に優れる高抗張力の銅皮膜層を、その下層に配することにより優れた耐屈曲性が得られるもので、特に高抗張力の銅皮膜層の厚みを、銅めっき層の厚みの６〜１３％にすることで、より良好な耐屈曲性が得られる。

高抗張力の銅皮膜層の厚みが、銅めっき層の厚みの６％より小さいと屈曲性の改善が見られず、１３％を超えて大きくすると、銅めっき層自身が硬くなりすぎでフレキシブルプリント配線用基材に用いるには不適当となる。そのため、最近多用される銅めっき層の厚みが１０μｍ以下の場合に、高抗張力の銅皮膜層の厚みは、銅めっき層の厚みに対して６〜１３％とする。

高抗張力の銅皮膜層に求められる抗張力は、５００Ｎ／ｍｍ^２以上であることが望ましい。この値未満では、屈曲性の向上への寄与が小さく、その効果を見出せないためである。
抗張力が低く高伸張の銅皮膜層の伸びは、１０％以上であることが望ましく、この値未満では、高抗張力の銅皮膜層との積層による耐屈曲性の向上の程度が小さく満足する効果が得られない。より望ましくは、１３％以上である。

次に本発明のフレキシブルプリント配線基材の製造方法について説明する。
ポリイミドフィルムなどの樹脂フィルムの少なくとも片面に、銅、ニッケルなどの金属を化学的に形成する無電解めっき法、或いは銅、ニッケル、クロムなどの金属を蒸着やスパッタ法などでシード層を形成する。
次いで、そのシード層上への銅めっき層の形成は、電気めっき法を用い、伸びが大きく、抗張力の低い銅皮膜層は、プリント配線板のスルーホールめっきに使用する市販の添加剤を含む銅めっき液を用いて形成し、高抗張力の銅皮膜層は、染料系の添加剤を用いた銅めっき液、例えば市販の装飾用に出回っている光沢銅めっき用の添加剤を含む銅めっき液を用いて形成する。
［実施例］

以下に、実施例を用いて本発明を説明する。
本実施例では、厚み３８μｍのポリイミドフィルム（東レ・デュポン（株）製カプトンＥＮ）の表面に、シード層として厚み０．２μｍの銅層をスパッタにより形成したポリイミド−銅基材を用い、抗張力が低く高伸張の銅皮膜層（抗張力２８９Ｎ／ｍｍ^２，伸び１６％）並びに抗張力が低く伸びも小さい銅皮膜層（抗張力２７０Ｎ／ｍｍ^２，伸び１４％）を、プリント配線板スルーホール用硫酸銅めっき液の条件を変えて用いた銅めっきにより形成し、高抗張力の銅皮膜層（抗張力６８０Ｎ／ｍｍ^２，伸び０．８％）を、光沢硫酸銅めっき液を用いて所定の厚みに形成して、２層フレキシブルプリント配線基板を作製した。何れも市販の添加剤を含むめっき液を用いたものである。

その屈曲特性は、ＩＰＣ規格ＴＭ−６５０準拠する信越エンジニアリング（株）製ＦＰＣ高速屈曲試験機ＳＥＫ−３１Ｂ２Ｓを用いて、屈曲速度１５００回毎分、ストローク２５ｍｍ、屈曲半径２ｍｍの条件による耐屈曲試験を５回行い、その平均屈曲回数で表している。
尚、ここで用いたＩＰＣ規格ＴＭ−６５０準拠した試験機による屈曲回数は、試験片回路を形成する銅パターンの抵抗が設定抵抗値を超えるまでの屈曲回数であり、屈曲回数が大きいほど配線基板の耐屈曲性が良いとしている。
従って、基材の耐屈曲性の試験では、基材をパターニングして配線部を設けた試験片により行い、その耐屈曲性を評価している。

ポリイミド−銅基材上に銅めっき層として、抗張力が低く高伸張の銅皮膜層を４μｍ、高抗張力の銅皮膜層を０．６μｍ、更に抗張力が低く高伸張の銅皮膜層を４μｍの順に形成して２層フレキシブルプリント配線基板を作製した。この基板を用いてで耐屈曲試験を行い、その結果を表１に示す。

ポリイミド−銅基材上に銅めっき層として、抗張力が低く高伸張の銅皮膜層を４μｍ、高抗張力銅皮膜層を１．０μｍ、更に抗張力が低く高伸張の銅皮膜層を４μｍの順に形成して２層フレキシブルプリント配線基板を作製した。この基板を用いて耐屈曲試験を行い、その結果を表１に示す。

（従来例１）
従来例１として、ポリイミド−銅基材上に銅めっき層として、抗張力が低く高伸張の銅皮膜層を単独で８μｍ形成して２層フレキシブルプリント配線基板を作製して耐屈曲試験を行い、その結果を表１に示す。

（従来例２）
従来例２として、ポリイミド−銅基材上に銅めっき層として、高抗張力銅皮膜層を単独で８μｍ形成して２層フレキシブルプリント配線基板を作製して耐屈曲試験を行い、その結果を表１に示す。

表１から明らかなように、本発明の実施例の２層フレキシブルプリント配線基板は、抗張力が低く高伸張の銅皮膜層のみの従来例１、或いは高抗張力銅皮膜のみの従来例２の２層フレキシブルプリント配線基板に比べて６倍〜７倍の屈曲回数を示し、耐屈曲性に優れていることがわかる。

本発明の基材の一例を用いたフレキシブルプリント配線基板の概略断面図である。 本発明の銅めっき層を示す断面図で、（ａ）は高抗張力の銅皮膜層を、抗張力が低く高伸張の銅皮膜層で両側から挟んだ構造の銅めっき層、（ｂ）は高抗張力の銅皮膜層の両側に抗張力が低く高伸張の銅皮膜層を配した３層構造の銅めっき層、（ｃ）は最表層が、抗張力が低く高伸張の銅皮膜層で、その下層に、高抗張力の銅皮膜層、抗張力が低く高伸張の銅皮膜層の順に積層した組を、３組積層した場合の銅めっき層である。

符号の説明

１ 本発明のフレキシブルプリント配線基板
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ 銅めっき層
１１ 積層単位（高抗張力の銅皮膜層、抗張力が低く高伸張の銅皮膜層の順に積層した組）
１２ 抗張力が低く高伸張の銅皮膜層
１２ａ 最上層の抗張力が低く高伸張の銅皮膜層
１３ 高抗張力の銅皮膜層
２０ シード層
３０ 樹脂フィルム層

Claims (5)

1. 樹脂フィルム基材と、
   前記樹脂フィルム基材の少なくとも片面に順次設けられる、
   シード層と、
   前記シード層側から高抗張力の銅皮膜層、抗張力が低く高伸張の銅皮膜層の順に構成される銅めっき層と、
   を備えるフレキシブルプリント配線板用基材。
2. 樹脂フィルム基材と、
   前記樹脂フィルム基材の少なくとも片面に順次設けられる、
   シード層と、
   高抗張力の銅皮膜層の両側に抗張力が低く高伸張の銅皮膜層を配した積層構造の銅めっき層と、
   を備えるフレキシブルプリント配線板用基材。
3. 前記銅めっき層が、抗張力が低く高伸張の銅皮膜層を最表層に配し、前記最表層の抗張力が低く高伸張の銅皮膜層の下層に、高抗張力の銅皮膜層、抗張力が低く高伸張の銅皮膜層の順からなる積層の組を少なくとも一組形成した多層構造である請求項２記載のフレキシブルプリント配線板用基材。
4. 前記銅めっき層の厚みが１０μｍ以下で、前記銅めっき層を構成する高抗張力の銅皮膜層の厚みを、前記銅めっき層の厚みの６〜１３％とする請求項１乃至３のいずれかに記載のフレキシブルプリント配線板用基材。
5. 前記高抗張力の銅皮膜層の抗張力が、５００Ｎ／ｍｍ^２以上、前記抗張力が低い高伸張の銅皮膜層の伸びが１０％以上である請求項１乃至４のいずれかに記載のフレキシブルプリント配線板用基材。

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