JP2009267042A - プリント配線板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製造工程を簡素化することができるプリント配線板およびその製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明のプリント配線板１は、金属基板２と、金属基板２の表面上に設けられた絶縁層３と、絶縁層３の表面上に設けられ、ガラス転移温度が２０℃〜３００℃であって熱可塑性を有するポリイミド樹脂により形成された接着層６と、接着層６の表面上に設けられた金属箔層８とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、ハードディスクドライブにおける磁気ヘッドサスペンション用の基板として使用されるプリント配線板およびその製造方法に関する。

近年、電子機器分野においては、電子機器の高密度化や小型化等に伴い、種々の用途に、プリント配線板が広く用いられている。例えば、データ転送の高速化が要求されるハードディスクドライブにおける磁気ヘッドを搭載するための磁気ヘッドサスペンション用の基板としてプリント配線板が使用されている。

このようなプリント配線板としては、例えば、ステンレス（ＳＵＳ）等により形成された金属基板と、金属基板の上に積層された絶縁層と、絶縁層上に積層され、所定の配線パターンが形成された銅箔からなる導電層を備え、各層を所定の形状にエッチングしたプリント配線板が開示されている。

また、このプリント配線板においては、一般に、絶縁層と銅箔からなる導電層との間の密着強度を向上させるために、導電層が積層される絶縁層の表面上に、例えば、スパッタリング法により、クロム薄膜と銅箔膜を順次形成する方法により、導電層の下地となる導体薄膜（シード層）を形成する構成としている（例えば、特許文献１参照）。そして、導体薄膜の一部を、化学エッチング（ウェットエッチング）等の公知のエッチング法により除去することにより、絶縁層の表面に、導体薄膜を有する導電層を、セミアディティブ法により形成する構成となっている。

また、上述のハードディスクドライブにおける磁気ヘッドサスペンション用の基板として使用されるプリント配線板としては、例えば、絶縁層の、導電層が積層された表面と反対側の表面上に、ステンレス（ＳＵＳ）等により形成された金属基板を備えるプリント配線板が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００７−２５０７４７号公報 特開２００２−２５２１３号公報

しかし、上記従来のプリント配線板においては、上述のごとく、導電層の下地となる導体薄膜を形成する必要があり、導体薄膜の一部を、化学エッチング（ウェットエッチング）等の公知のエッチング法により除去する必要があるため、プリント配線板の製造工程が煩雑になるという問題があった。特に、絶縁層の、導電層が積層された表面と反対側の表面上に金属基板を備えるプリント配線板においては、金属基板側からも、上述の導体薄膜の一部を、公知のエッチング法により除去する必要があるため、プリント配線板の製造工程が更に煩雑になるという問題があった。

そこで、本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、製造工程を簡素化することができるプリント配線板およびその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、金属基板と、金属基板の表面上に設けられた絶縁層と、絶縁層の表面上に設けられ、ガラス転移温度が２０℃〜３００℃であって熱可塑性を有するポリイミド樹脂により形成された接着層と、接着層の表面上に設けられた金属箔層とを備えることを特徴とするプリント配線板である。

同構成によれば、上記従来技術における、絶縁層と絶縁層の表面上に積層された導体薄膜との密着強度に比し、接着層と接着層の表面上に設けられた金属箔層の密着強度を向上させることができる。従って、上記従来技術とは異なり、プリント配線板の製造工程において、導電層の下地となる導体薄膜を形成する必要がなくなるとともに、導体薄膜の一部を除去する必要がなくなる。その結果、上記従来技術に比し、プリント配線板の製造工程を簡素化することが可能になる。

また、上記従来技術とは異なり、プリント配線板の製造工程において、例えば、スパッタリング法により、導電層の下地となる導体薄膜を形成する必要がなくなるため、導体薄膜に起因するマイグレーション等の絶縁劣化の発生を防止することが可能になる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のプリント配線板であって、金属箔層の厚みが、０．１μｍ〜５μｍであることを特徴とする。同構成によれば、金属箔層の厚みが、０．１μｍ〜５μｍと薄いため、金属箔層を形成した後の工程における処理（例えば、金属箔層の表面上に、銅めっきからなるめっき層を形成する工程における処理や、金属箔層の一部を、公知のエッチング法により除去する工程における処理）が容易になる。従って、プリント配線板の製造工程がより一層簡素化できる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のプリント配線板であって、接着層の熱膨張係数が、１０ｐｐｍ／℃以上３０ｐｐｍ／℃以下であることを特徴とする。

同構成によれば、プリント配線板１の製造工程における、エッチング、ラミネート処理等の熱処理の際に発生する熱により、接着層が収縮して、プリント配線板において反り等の変形が発生するのを効果的に抑制することが可能になる。

また、本発明の請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のプリント配線板は、プリント配線板の製造工程を簡素化することができるという優れた特性を備えているため、請求項４に記載の発明のように、ハードディスクドライブに使用されるサスペンション用の基板として用いられるプリント配線板として好適に使用できる。

請求項５に記載の発明は、金属基板の表面上に絶縁層を形成する工程と、絶縁層の表面上にガラス転移温度が２０℃〜３００℃であって熱可塑性を有するポリイミド樹脂からなる接着層を形成する工程と、金属箔を接着層によりラミネート接着して、接着層を介して、絶縁層の表面上に金属箔層を形成する工程とを少なくとも含むことを特徴とするプリント配線板の製造方法である。

同構成によれば、上記従来技術における、絶縁層と当該絶縁層の表面上に積層された導体薄膜との密着強度に比し、金属箔層と接着層の密着強度を向上させることができる。従って、上記従来技術とは異なり、プリント配線板の製造工程において、導電層の下地となる導体薄膜を形成する必要がなくなるとともに、導体薄膜の一部を除去する必要がなくなる。その結果、上記従来技術に比し、プリント配線板の製造工程を簡素化することが可能になる。

また、上記従来技術とは異なり、プリント配線板の製造工程において、例えば、スパッタリング法により、導電層の下地となる導体薄膜を形成する必要がなくなるため、導体薄膜に起因するマイグレーション等の絶縁劣化の発生を防止することが可能になる。

本発明によれば、製造工程を簡素化することができるプリント配線板およびその製造方法を提供することが可能になる。

以下に、本発明の好適な実施形態について説明する。図１は、本発明の実施形態に係るプリント配線板の概略構成を示す断面図である。本発明のプリント配線板１は、例えば、ハードディスクドライブにおける磁気ヘッドを搭載するための磁気ヘッドサスペンション用の基板として使用されるものである。このプリント配線板１は、図１に示すように、金属箔により形成された金属基板２と、当該金属基板２の表面上に設けられた絶縁層３と、当該絶縁層３上に設けられ、所定の配線パターンを有する導電層４とを備えている。

金属基板２としては、例えば、ステンレス、アルミニウム、鉄、銅、ニッケル、チタン、モリブデン、クロム、亜鉛等からなる金属箔が使用できる。また、これらの金属箔のうち、放熱性、ばね性、および耐食性に優れているステンレスからなる金属箔を使用することが好ましい。本実施形態においては、金属基板２の厚みが、１μｍ〜１００μｍのものが好適に使用できる。

絶縁層３としては、柔軟性にすぐれた樹脂材料が使用される。かかる樹脂としては、例えば、ポリエステル等の、プリント配線板用として汎用性のある樹脂を使用することができる。また、特に、柔軟性に加えて高い耐熱性をも有しているのが好ましく、かかる樹脂フィルムとしては、例えば、ポリアミド系の樹脂や、ポリイミド、ポリアミドイミドなどのポリイミド系の樹脂が好適に使用される。また、本実施形態においては、絶縁層３の厚みが、５μｍ〜２００μｍのものが好適に使用できる。

また、導電層４としては、絶縁層３の表面上に形成された金属箔層８と、当該金属箔層８の表面上に形成されためっき層１２により構成されている。この金属箔層８としては、導電性、耐久性を考慮して、例えば、銅箔が好適に使用できる。また、本実施形態においては、プリント配線板１の製造工程をより一層簡素化するとの観点から、薄い金属箔層８を使用することが好ましく、金属箔層８の厚みが、０．１μｍ〜５μｍのものが好適に使用でき、１μｍ〜３μｍのものが更に好適に使用できる。また、めっき層１２は、例えば、銅、アルミ、ニッケル、金、はんだ、またはこれらの合金等により形成されており、導電性向上の観点から、特に、銅めっきが好適に使用できる。また、本実施形態においては、導電層４の厚みが、２μｍ〜５０μｍのものが好適に使用できる。

また、本実施形態においては、図１に示すように、導電層４とグランド用の接続端子（不図示）をアース接続する際の接続信頼性を高めるために、導電層４の表面をめっき層５により被覆する構成としている。そして、環境への配慮から、鉛を含有しないめっき層５を使用することが好ましい。また、導電層４と接続端子間の接続信頼性の低下を防止するとの観点から、鉛を含有しないめっき層５として、金めっき層を使用することができる。導電層４の表面へのめっき処理は、無電解めっき法、または電解めっき法により行われ、金めっき層を設ける際には、露出した導電層４の表面に対して、まず、拡散防止層としてのニッケルめっき層を形成した後、当該ニッケルめっき層の表面上に金めっき層を形成する方法が採用される。

また、図１に示すように、プリント配線板１において、導電層４の一部の表面上に、他の絶縁層１５が積層されており、当該他の絶縁層１５により、導電層４の一部が被覆される構成としている。この他の絶縁層１５としては、柔軟性にすぐれた樹脂材料が使用され、上述の絶縁層３と同様のものも使用することができる。なお、本実施形態においては、他の絶縁層１５の厚みが、１μｍ〜２５μｍのものが好適に使用できる。

ここで、本実施形態においては、図１に示すように、絶縁層３の表面上に接着層６が設けられるとともに、当該接着層６の表面上に導電層４が設けられる構成となっている。そして、接着層６が、ガラス転移温度が２０℃〜３００℃であって熱可塑性を有するポリイミド樹脂により形成されている点に特徴がある。なお、ガラス転移温度は、動的粘弾性測定装置（ＤＭＡ）を用いて測定された接着層６の物性値である。

このような構成により、上記従来技術における、絶縁層と当該絶縁層の表面上に積層された導体薄膜との密着強度に比し、金属箔層８と接着層６の密着強度を向上させることが可能になる。従って、上記従来技術とは異なり、プリント配線板１の製造工程において、導電層の下地となる導体薄膜を形成する必要がなくなるとともに、導体薄膜の一部を、化学エッチング（ウェットエッチング）等の公知のエッチング法により除去する必要がなくなる。

また、本実施形態においては、接着層６の熱膨張係数が、１０ｐｐｍ／℃以上３０ｐｐｍ／℃以下であることが好ましい。これは、１０ｐｐｍ／℃未満、または３０ｐｐｍ／℃より大きい場合は、発熱によりプリント配線板１に反りが発生し、加工の際の位置合わせや磁気ヘッドサスペンションとハードディスクの位置を制御することが困難になるという不都合が生じる場合があるからである。なお、ここでいう「熱膨張係数」とは、温度変化に対して物質が膨張する割合のことを言い、本実施形態においては、一定の圧力下で温度を変化させた場合に、接着層６の長さが変化する割合のことを言う。より具体的には、サーマルメカニカルアナリシス法（ＴＭＡ法）により、温度範囲５℃から２００℃、昇温速度または降温速度１０℃／ｍｉｎの条件で測定した値のことを言う。

このような構成により、後述する、プリント配線板１の製造工程における、エッチング、ラミネート処理等の熱処理の際に発生する熱により、接着層６が収縮して、プリント配線板１において反り等の変形が発生するのを効果的に抑制することが可能になる。

なお、プリント配線板１において反り等の変形が発生するのをより一層効果的に抑制するとの観点から、接着層６の熱膨張係数は、１０ｐｐｍ／℃以上３０ｐｐｍ／℃以下であることがより好ましく、金属基板２の熱膨張係数と接着層６の熱膨張係数との差が−５ｐｐｍ／℃以上５ｐｐｍ／℃以下であることが更に好ましい。

次に、図１に示すプリント配線板の製造方法の一例について、図面を参照して説明する。図２（ａ）〜（ｉ）は、本発明の実施形態に係るプリント配線板の製造方法を説明するための断面図である。また、図３（ａ）〜（ｅ）は、本発明の実施形態に係るプリント配線板の製造方法を説明するための断面図であり、図２の続きの工程を示す図である。

まず、図２（ａ）に示すように、金属基板２を用意する。この金属基板２としては、例えば、上述のステンレスからなる金属箔を使用することができる。次に、図２（ｂ）に示すように、金属基板２の表面上に、例えば、ポリイミド系のカバーコートインクをスクリーン印刷等により塗工して乾燥させることにより、金属基板２の表面上に、ポリイミド樹脂からなるフィルム状の絶縁層３を形成する。次いで、図２（ｃ）に示すように、絶縁層３の表面上に、ガラス転移温度が２０℃〜３００℃であって熱可塑性を有するポリイミド樹脂をスクリーン印刷等により塗工して乾燥させることにより、絶縁層３の表面上に、熱可塑性を有するポリイミド樹脂からなる接着層６を形成する。

次いで、図２（ｄ）に示すように、既知の熱ラミネータや熱プレス装置を用いて加熱加圧処理を行うことにより、銅箔等の金属箔を接着層６によりラミネート接着して、接着層６を介して、絶縁層３の表面上に、導電層４の下地となる金属箔層８を設ける。

次いで、図２（ｅ）に示すように、金属箔層８の表面において、導電層４が形成される部分と反転する部分に、レジスト１０を形成するとともに、金属基板２の表面において、レジスト１１を形成する。レジスト１０，１１の形成は、例えば、ドライフィルムレジストを用いる等、公知の方法を使用することができる。より具体的には、金属箔層８、および金属基板２の表面に、例えば、アクリル樹脂系のドライフィルムレジストを、ラミネート法を用いて形成することができ、また、ノボラック樹脂系のレジストを、スピンコート法を用いて形成することができる。その後、当該レジストを加工処理することにより、図２（ｅ）に示すように、所定の開口パターンを有するレジスト１０，１１を形成する。

そして、図２（ｆ）に示すように、レジスト１１をマスクとして使用し、例えば、化学エッチング（ウェットエッチング）等の公知のエッチング法により、金属基板２のエッチングを行い、当該金属基板２を選択的に除去することにより、金属基板２を所定の形状にする。

次いで、図２（ｇ）に示すように、レジスト１０をマスクとして、当該レジスト１０から露出する金属箔層８の表面上に、無電解めっきにより、例えば、銅めっきからなるめっき層１２を形成する。なお、めっき層１２の厚みは、２〜３０μｍであることが好ましい。

次いで、図２（ｈ）に示すように、上述のレジスト１０，１１を、例えば、公知のレジスト剥離液等を用いて除去する。その後、図２（ｉ）に示すように、レジスト１０が形成されていた金属箔層８の一部を、同様に、化学エッチング（ウェットエッチング）等の公知のエッチング法により除去することにより、絶縁層３の表面に、接着層６を介して、金属箔層８およびめっき層１２からなる導電層４を、セミアディティブ法により形成する構成となっている。このように、本実施形態においては、まず、金属基板２、絶縁層３、接着層６、金属箔層８、およびめっき層１２を順次積層した基材を形成する。

次いで、図３（ａ）に示すように、金属基板２の表面において、レジスト１３を形成する。レジスト１３の形成は、上述のレジスト１０，１１と同様に、例えば、ドライフィルムレジストを用いる等、公知の方法を使用することができる。より具体的には、金属基板２の表面に、例えば、アクリル樹脂系のドライフィルムレジストを、ラミネート法を用いて形成することができ、また、ノボラック樹脂系のレジストを、スピンコート法を用いて形成することができる。その後、当該レジストを加工処理することにより、図３（ａ）に示すように、所定の開口パターンを有するレジスト１３を形成する。

次いで、図３（ｂ）に示すように、レジスト１３をマスクとして使用し、例えば、化学エッチング（ウェットエッチング）等の公知のエッチング法により、絶縁層３、および接着層６に対して同時にエッチングを行い、絶縁層３、および接着層６を同時に選択的に除去する。

次いで、図３（ｃ）に示すように、上述のレジスト１３を、例えば、レジスト剥離液等を用いて除去する。次いで、図３（ｄ）に示すように、導電層４の表面をめっき処理して、当該導電層４の表面をめっき層５により被覆する。この導電層４の表面へのめっき処理は、例えば、露出した導電層４の表面に対して、まず、拡散防止層としてのニッケルめっき層を形成した後、当該ニッケルめっき層の表面上に金めっき層を形成する。

次いで、図３（ｅ）に示すように、導電層４の一部の表面上に、他の絶縁層１５を積層して、導電層４の一部を他の絶縁層１５で被覆することにより、図１に示すプリント配線板１が製造される。具体的な他の絶縁層１５の形成方法としては、例えば、ポリイミド系の感光性カバーコートインクをスクリーン印刷等により塗工して乾燥させ、さらに、露光現像することにより、導電層４の一部の表面上に、ポリイミド樹脂からなるフィルム状の他の絶縁層１５を形成する方法が採用できる。

以上に説明した本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）本実施形態におけるプリント配線板１は、金属基板２と、金属基板２の表面上に設けられた絶縁層３と、絶縁層３の表面上に設けられた接着層６と、接着層６の表面上に設けられた金属箔層８とを備えている。そして、接着層６が、ガラス転移温度が２０℃〜３００℃であって熱可塑性を有するポリイミド樹脂により形成されている。従って、上記従来技術における、絶縁層と当該絶縁層の表面上に積層された導体薄膜との密着強度に比し、金属箔層８と接着層６の密着強度を向上させることが可能になる。従って、上記従来技術とは異なり、プリント配線板１の製造工程において、導電層の下地となる導体薄膜を形成する必要がなくなるとともに、導体薄膜の一部を除去する必要がなくなる。その結果、上記従来技術に比し、プリント配線板１の製造工程を簡素化することが可能になる。また、上記従来技術とは異なり、プリント配線板１の製造工程において、例えば、スパッタリング法により、導電層の下地となる導体薄膜を形成する必要がなくなるため、導体薄膜に起因するマイグレーション等の絶縁劣化の発生を防止することが可能になる。

（２）本実施形態においては、金属箔層８の厚みを、０．１μｍ〜５μｍに設定する構成としている。従って、金属箔層８の厚みを薄くしているため、金属箔層８を形成した後の工程における処理（例えば、上述の、金属箔層８の表面上に、銅めっきからなるめっき層１２を形成する工程における処理や、金属箔層８の一部を、公知のエッチング法により除去する工程における処理）が容易になる。従って、プリント配線板１の製造工程がより一層簡素化できる。

（３）本実施形態においては、接着層６の熱膨張係数を、１０ｐｐｍ／℃以上３０ｐｐｍ／℃以下に設定する構成としている。従って、プリント配線板１の製造工程における、エッチング、ラミネート処理等の熱処理の際に発生する熱により、接着層６が収縮して、プリント配線板１において反り等の変形が発生するのを効果的に抑制することが可能になる。

（４）また、本実施形態のプリント配線板１は、製造工程を簡素化することができるという優れた特性を備えているため、特に、ハードディスクドライブに使用されるサスペンション用の基板として用いられるプリント配線板として好適に使用できる。

（５）本実施形態におけるプリント配線板１の製造方法は、金属基板２の表面上に絶縁層３を形成する工程と、絶縁層３の表面上に、ガラス転移温度が２０℃〜３００℃であって熱可塑性を有するポリイミド樹脂からなる接着層６を形成する工程と、金属箔を接着層６によりラミネート接着して、接着層６を介して、絶縁層３の表面上に金属箔層８を形成する工程とを少なくとも含む構成としている。従って、上記従来技術における、絶縁層と当該絶縁層の表面上に積層された導体薄膜との密着強度に比し、金属箔層８と接着層６の密着強度を向上させることが可能になる。従って、上記従来技術とは異なり、プリント配線板１の製造工程において、導電層の下地となる導体薄膜を形成する必要がなくなるとともに、導体薄膜の一部を除去する必要がなくなる。その結果、上記従来技術に比し、プリント配線板１の製造工程を簡素化することが可能になる。また、上記従来技術とは異なり、プリント配線板１の製造工程において、例えば、スパッタリング法により、導電層の下地となる導体薄膜を形成する必要がなくなるため、導体薄膜に起因するマイグレーション等の絶縁劣化の発生を防止することが可能になる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の設計変更をすることが可能であり、それらを本発明の範囲から除外するものではない。

上記実施形態においては、ポリイミド系のカバーコートインクをスクリーン印刷等により塗工して乾燥させることにより、金属基板２の表面に、ポリイミド樹脂からなるフィルム状の絶縁層３を形成する構成としたが、当該絶縁層３である樹脂フィルムの片面に接着剤層（不図示）が設けられたものを用意し、当該接着剤層を介して、金属基板２と絶縁層３を貼り合わせて使用しても良い。

本発明の活用例としては、例えば、ハードディスクドライブにおける磁気ヘッドサスペンション用の基板として使用されるプリント配線板およびその製造方法が挙げられる。

本発明の実施形態に係るプリント配線板の概略構成を示す断面図である。 （ａ）〜（ｉ）は、本発明の実施形態に係るプリント配線板の製造方法を説明するための断面図である。 （ａ）〜（ｅ）は、本発明の実施形態に係るプリント配線板の製造方法を説明するための断面図であり、図２の続きの工程を示す図である。

符号の説明

１…プリント配線板、２…金属基板、３…絶縁層、４…導電層、５…めっき層、６…接着層、８…金属箔層、１２…めっき層、１５…他の絶縁層

Claims (5)

1. 金属基板と、
   前記金属基板の表面上に設けられた絶縁層と、
   前記絶縁層の表面上に設けられ、ガラス転移温度が２０℃〜３００℃であって熱可塑性を有するポリイミド樹脂により形成された接着層と、
   前記接着層の表面上に設けられた金属箔層と
   を備えることを特徴とするプリント配線板。
2. 前記金属箔層の厚みが、０．１μｍ〜５μｍであることを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板。
3. 前記接着層の熱膨張係数が、１０ｐｐｍ／℃以上３０ｐｐｍ／℃以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプリント配線板。
4. ハードディスクドライブに使用されるサスペンション用の基板として用いられることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のプリント配線板。
5. 金属基板の表面上に絶縁層を形成する工程と、
   前記絶縁層の表面上にガラス転移温度が２０℃〜３００℃であって熱可塑性を有するポリイミド樹脂からなる接着層を形成する工程と、
   金属箔を前記接着層によりラミネート接着して、前記接着層を介して、前記絶縁層の表面上に金属箔層を形成する工程と
   を少なくとも含むことを特徴とするプリント配線板の製造方法。

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