JP2009295858A - フレキシブル基材 - Google Patents

Abstract

【課題】バリア層の金属成分が塩素成分を含有するカバーレイや水分などに溶解あるいは溶出することによるイオンマイグレーションの発生を防止でき、その一方で、バリア層をパターン形成の際に塩酸を主成分とするエッチング液に確実に溶解させて、エッチング残渣の発生も防止できるフレキシブル基材を提供する。
【解決手段】フィルム状の基材１の少なくとも片面に、バリア層２と金属層３、４とを順に積層し、かつこのバリア層としてモリブデン含有量が０．３ｗｔ％以上、１ｗｔ％未満、さらに好ましくは、上記クロム含有量が１５ｗｔ％以上３０ｗｔ％未満のニッケル−クロム−モリブデン合金を用いた。
【選択図】図１

Description

本発明は、携帯電話やディスプレイ等に内蔵するプリント配線板の製作に用いられる銅張り積層板などのフレキシブル基材に関するものである。

このフレキシブル基材として、一般的に、ポリイミドフィルムの少なくとも片面に、ニッケルおよびクロムを主成分とするバリア層と、このバリア層の上に銅層とを順に積層したものが知られている（例えば、特許文献１および２参照）。

このフレキシブル基材は、ポリイミドフィルムに対する銅層の密着力が低く、剥離強度が小さいことから、両者の間にバリア層を形成することによって、このバリア層の密着力により、剥離強度の向上が図られている。
そして、このようなバリア層および銅層の積層構造を有するフレキシブル基材は、これらの積層体をエッチング液を用いてパターニングすることにより銅配線が形成される。このため、この銅配線の上にカバーレイを被覆あるいはソルダーレジストを塗布してプリント配線板が製作されている。
このようにして製作されたプリント配線板は、一般的に、ＩＣチップ等の外付け部品が搭載されることにより、電子機器に内蔵されて永年使用されるものである。

ところが、上記カバーレイやソルダーレジストには、塩素成分が含まれていることから、バリア層は、ニッケルによる不動態被膜もソルダーレジストに含まれる塩素成分により破壊されて、ニッケルなどの金属成分がソルダーレジストに溶出してしまう恐れがある。また、同不動態被膜がカバーレイに含まれる塩素成分により破壊されて、ニッケルなどの金属成分がカバーレイに溶解あるいは周囲の水分などの液体に溶出してしまう恐れがある。

さらに、このプリント配線板は、高温多湿下の環境におかれると、一般的に水分中の不純物にも塩素成分が含まれていることから、この水分が正電位を帯びた銅配線側のバリア層に浸入することにより、バリア層の金属成分が水分に溶出してしまう恐れがある。
その結果、この水分などに溶出してしまったバリア層のニッケルなどの金属成分や上記溶解してしまったバリア層中の金属成分が負電位側などに移動して、イオンマイグレーションが生じてしまう可能性がある。

これに対して、特許文献３に示すように、上記バリア層の金属成分の溶解や溶出の防止を目的としてモリブデンを１〜１０重量％含有するバリア層を形成したフレキシブル基材が提案されている。

特開２００４−３０３８６３号公報 特開２００４−２９９３１２号公報 特開２００５−０２６３７８号公報

しかしながら、このモリブデンを１〜１０重量％含有しているバリア層は、パターン形成の際に、塩酸系のエッチング液によって溶解させることができず、残渣などによって配線間の絶縁性を確実に担保することができないという問題がある。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、バリア層の金属成分が塩素成分を含有するカバーレイや水分などに溶解あるいは溶出することによるイオンマイグレーションの発生を防止でき、その一方で、バリア層をパターン形成の際に塩酸を主成分とするエッチング液に確実に溶解させて、エッチング残渣の発生も防止できるフレキシブル基材を提供することを課題とするものである。

請求項１に記載の発明に係るフレキシブル基材は、フィルム状の基材の少なくとも片面にバリア層と金属層とが順に積層されており、このバリア層は、ニッケル−クロム−モリブデン合金であって、モリブデン含有量が０．３ｗｔ％以上かつ１ｗｔ％未満であることを特徴としている。

ここで、上記基材としては、ポリイミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂又はポリエーテルエーテルケトン樹脂からなるプラスチックフィルムやその他の絶縁性のフィルムが用いられる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のフレキシブル基材において、上記バリア層の上記クロム含有量が１５ｗｔ％以上かつ３０ｗｔ％未満であることを特徴としている。

請求項１および２に記載の発明によれば、バリア層は、モリブデン含有量が１ｗｔ％未満であるため、４ｍｏｌ／Ｌ程度の塩酸を含有するエッチング液によって確実に溶解させることができる。他方、モリブデン含有量を０．３ｗｔ％以上とすることによって２ｍｏｌ／Ｌ塩酸に対して耐食性を有することから、ソルダーレジスト、カバーレイ、エッチング液残渣や水分中に含まれる塩素成分によって、ソルダーレジストなどに溶出あるいはカバーレイなどに溶解してしまうことによるイオンマイグレーションを防止することができる。

従って、エッチング液によってバリア層をパターン形成した際のエッチング残渣の発生を抑えることができ、その一方で、プリント配線板として永年使用することによって、バリア層がソルダーレジスト、カバーレイ、エッチング液残渣や水分中の塩素成分によって溶解してしまうことなどによるイオンマイグレーションを防止できる。

特に、請求項２に記載の発明によれば、バリア層のクロム含有量を１５ｗｔ％以上３０ｗｔ％未満としたため、クロムの含有量によってバリア層のエッチング性が低下して、上記パターン形成の際にエッチング残渣が発生してしまうことをより確実に抑制でき、かつバリア層の金属成分がソルダーレジストなどに溶出あるいはカバーレイなどに溶解してしまうことによるイオンマイグレーションをより確実に防止できる。

以下、本発明に係るフレキシブル基材及びこれを用いたプリント配線板の製造方法について説明する。

まず、本実施形態のフレキシブル基材は、図１に示すように、厚さ２０〜５０μｍの帯状のポリイミドフィルム（基材）１の片面に、厚さ５〜２００ｎｍのバリア層２と、厚さ５０〜２００ｎｍ銅スパッタ層３と、厚さ５〜１０μｍ電解銅めっき層４とが全面的に順次積層された銅張積層板である。
このバリア層２は、ニッケル−クロム−モリブデン合金であって、モリブデンの含有量が０．３ｗｔ％以上１ｗｔ％未満、クロムの含有量が１５ｗｔ％以上３０ｗｔ％未満で、残部がニッケルからなるスパッタ膜である。

そして、このように構成された銅張積層板を用いて、塩化第２鉄エッチング液によって電解銅めっき層４および銅スパッタ層３をパターン形成した後に、４ｍｏｌ／Ｌ程度の塩酸を含有する塩酸系のエッチング液によってバリア層２をパターン形成することにより複数本の銅配線１０を形成する。次いで、これらの銅配線１０をカバーレイ５によって被覆することにより、図２に示すようなプリント配線板が得られる。
そして、このプリント配線板は、電子部品などが搭載されて、電子機器に内蔵されるなどして用いられている。

その際、バリア層２は、モリブデン含有量を１．０ｗｔ％未満とすることによって、上記塩酸系のエッチング液を用いてパターン形成する際のエッチング残渣の発生が抑えられている。
これは、図３に示すように、Ｍｏ含有量１．５ｗｔ％のニッケル−クロム−モリブデン合金の４ｍｏｌ／Ｌ塩酸に対するアノード分極曲線において最大電流密度は１．Ｅ−０３（Ａ／ｄｍ²）と著しく低い。これに対して、Ｍｏ含有量１．０ｗｔ％未満のニッケル−クロム−モリブデン合金の同アノード分極曲線において最大電流密度は１．Ｅ−０１（Ａ／ｄｍ²）まで上昇する。このことから判るように、Ｍｏ含有量１．０ｗｔ％未満のニッケル−クロム−モリブデン合金は、４ｍｏｌ／Ｌ塩酸を含有するエッチング液によって効率的に溶解されて、エッチング残渣の発生も抑えられる。

さらに、バリア層２は、モリブデンの含有量を０．３ｗｔ％以上とすることによって２ｍｏｌ／Ｌ塩酸に対して耐食性を有している。
これは、図４に示すように、２ｍｏｌ／Ｌ塩酸に対するＭｏ非含有のニッケル−クロム合金のアノード分極曲線において最大電流密度は０．０３０（Ａ／ｄｍ²）程度、Ｍｏ含有量０．２ｗｔ％のニッケル−クロム−モリブデン合金の同最大電流密度は０．０２５（Ａ／ｄｍ²）程度と高い。これに対して、Ｍｏ含有量０．３ｗｔ％以上のニッケル−クロム−モリブデン合金の同最大電流密度は０．００５（Ａ／ｄｍ²）以下と著しく低下する。このことから判るように、バリア層２は、モリブデン含有量を０．３ｗｔ％以上とすることによって、カバーレイ、エッチング液残渣や水分中に含まれる２ｍｏｌ／Ｌ程度の塩素成分に対して耐食性を有して、これらカバーレイなどに溶解あるいはエッチング残渣などに溶出することによるイオンマイグレーションが防止される。

加えて、バリア層２は、クロム含有量を３０ｗｔ％未満、好ましくは２５ｗｔ％以下とすることによって、より確実に塩素系のエッチング液を用いてパターン形成する際のエッチング残渣の発生が抑えられる。これは、図５に示すように、クロム含有量が３０ｗｔ％の場合、アノード分極曲線の最大電流密度が低くなる上に、電位を高くしないと電流密度が高くならないことからバリア層２がエッチング液に溶けにくくなるのに対して、２０ｗｔ％の場合、アノード分極曲線の最大電流密度が７ｗｔ％の場合と同等に高くなっていることからもわかる。

他方、バリア層２は、クロム含有量を１５ｗｔ％以上、好ましくは２０ｗｔ％以上とすることによって、より確実にカバーレイなどに含まれる２ｍｏｌ／Ｌ程度の塩素成分に対して耐食性を有する。これは、図６に示すように、クロム含有量が７ｗｔ％の場合、Ｍｏを添加しても、アノード分極曲線の最大電流密度が著しく高くなってカバーレイなどに溶解しやすくなるのに対して、２０ｗｔ％の場合には、最大電流密度が抑えられるためである。

なお、１．５ｍｏｌ／Ｌ以下の塩酸には、バリア層２よりも銅スパッタ層３や銅めっき層４が溶解しやすくなる。このため、バリア層２は、銅スパッタ層３や銅めっき層４よりも溶解しやすくなる２ｍｏｌ／Ｌ塩酸中において耐食性を向上させることが必要となる。

上述のプリント配線板においては、外部から水分がポリイミドフィルム１を浸透して、５〜３０Ｖの電圧が作用する配線１０間に滲入すると、配線１０間の電圧によって電気分解されるとともに、この水分中の不純物に含まれる塩素成分がアノードの正電位側に移動する。同様に、上記ポリイミドフィルム１、カバーレイやエッチング液残渣などに含まれている塩素成分もアノード側に移動する。このために、正電位側において塩素成分によってバリア層２のニッケルによる不動態被膜が破壊されてしまうと、バリア層２の金属成分がカバーレイなどに溶解あるいはエッチング液残渣などに溶出して、カソードの負電位側に移動するイオンマイグレーションが生じてしまう。

そこで、バリア層２は、モリブデン含有量を０．３ｗｔ％以上として２ｍｏｌ／Ｌ塩酸に対して耐食性を有することにより、上述の塩素成分によるバリア層２のニッケルによる不動態被膜の破壊を防止している。

従って、本実施形態のフレキシブル基材やそれを用いて製作したプリント配線板によれば、バリア層２のモリブデン含有量を０．３ｗｔ％以上とすることによって、バリア層２の金属成分がカバーレイなどに溶解あるいはエッチング液残渣などに溶出してイオンマイグレーションが生じてしまうことを防止できる。
その一方で、バリア層２のモリブデン含有量を１ｗｔ％未満とすることよって、４ｍｏｌ／Ｌ程度の塩酸を主成分とするエッチング液によって確実に溶解させることができる。

このため、塩酸系のエッチング液によってバリア層２をパターン形成した際のエッチング残渣の発生を抑えることができ、かつプリント配線板として永年使用することによるイオンマイグレーションの発生を防止できる。

加えて、バリア層２のクロム含有量を１５ｗｔ％以上３０ｗｔ％未満としたため、クロムの含有量によって、バリア層２のエッチング性が低下して、上記パターン形成の際にエッチング残渣が生じてしまうことをより確実に抑制できるとともに、バリア層２の金属成分がカバーレイなどに溶解することによるイオンマイグレーションをより確実に防止できる。

本発明に係る銅張積層板を示す断面模式図である。 図１の銅張積層板を用いて製作したプリント配線板を示す断面模式図である。 Ｍｏ含有量を変化させた各ニッケル−クロム−モリブデン合金の４Ｍ塩酸に対するアノード分極曲線を示したグラフである。 Ｍｏ含有量を変化させた各ニッケル−クロム−モリブデン合金の２Ｍ塩酸に対するアノード分極曲線を示したグラフである。 Ｃｒ含有量を変化させた各ニッケル−クロム−モリブデン合金の４Ｍ塩酸に対するアノード分極曲線を示したグラフである。 Ｃｒ含有量を変化させた各ニッケル−クロム−モリブデン合金の２Ｍ塩酸に対するアノード分極曲線を示したグラフである。

符号の説明

１ ポリイミドフィルム（基材）
２ バリア層
３ 銅スパッタ層
４ 電解銅めっき層

Claims (2)

1. フィルム状の基材の少なくとも片面にバリア層と金属層とが順に積層されており、
   このバリア層は、ニッケル−クロム−モリブデン合金であって、上記モリブデン含有量が０．３ｗｔ％以上かつ１ｗｔ％未満であることを特徴とするフレキシブル基材。
2. 上記バリア層は、上記クロム含有量が１５ｗｔ％以上かつ３０ｗｔ％未満であることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル基材。