JP2010042563A - Flexible substrate and method for producing the substrate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、携帯電話やディスプレイ等に内蔵のプリント配線板を製作するために利用される銅張り積層板などのフレキシブル基材およびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a flexible substrate such as a copper-clad laminate used for manufacturing a printed wiring board built in a mobile phone, a display, or the like, and a method for manufacturing the same.
このフレキシブル基材としては、一般的に、ポリイミドフィルムの少なくとも片面に、ニッケル等を主成分とするバリア層と銅層とが積層されたものが知られている。
このようなフレキシブル基材においては、銅層のポリイミドフィルムに対する密着力が低いことから、特に、高温雰囲気中におかれると水蒸気などに含まれる酸素が銅層に浸透して酸化銅となることによって密着力が低下してしまうことから、上記バリア層が両者の間において密着力を発揮して、フレキシブル基材のピール強度を向上させることを目的として形成されている。
As this flexible substrate, generally, a polyimide film in which a barrier layer mainly composed of nickel or the like and a copper layer are laminated on at least one surface is known.
In such a flexible substrate, since the adhesion of the copper layer to the polyimide film is low, oxygen contained in water vapor and the like penetrates into the copper layer and becomes copper oxide especially when placed in a high temperature atmosphere. Since the adhesive force is reduced, the barrier layer is formed for the purpose of exhibiting the adhesive force between them and improving the peel strength of the flexible substrate.
このようなバリア層を構成する金属等としては、具体的に、特許文献1にNi、Cr、Al、Ti、Mn、Nb、Ta、Mo、W、Hf等が開示され、特許文献2にNi、Cu、Mo、Ta、Ti、V、Cr、Fe、Coやそれらの合金等が開示され、また、特許文献3にCr、Ti、Pd、Zn、Pb、Mo、Ni、Co、Zr、Feなどが開示されている。そして、これらのバリア層や銅層による積層体がエッチング等によってパターン形成されることによりプリント配線板が製造され、このプリント配線板は、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。
Specifically, as a metal or the like constituting such a barrier layer,
しかしながら、上述のバリア層を備えたフレキシブル基材は、いずれも密着力が向上することによって常態ピール強度が高くなるものの、高温保持後の耐熱ピール強度の低下を充分に防止できず、または耐熱ピール強度の低下を防止できたとしても、バリア層のエッチング性が低下してしまうという問題を有している。 However, all of the flexible base materials provided with the above-mentioned barrier layer cannot prevent a decrease in heat-resistant peel strength after holding at a high temperature, or the heat-resistant peel, although the normal peel strength is increased by improving the adhesion. Even if the strength can be prevented from being lowered, there is a problem that the etching property of the barrier layer is lowered.
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、エッチング性がよく、耐熱ピール強度の低下も防止できるバリア層を備えたフレキシブル基材およびその製造方法を提供することを課題とするものである。 This invention is made | formed in view of this situation, and makes it a subject to provide the flexible base material provided with the barrier layer which has good etching property and can prevent the fall of heat-resistant peel strength, and its manufacturing method. .
請求項1に記載の発明に係るフレキシブル基材は、プラスチックフィルムの片面に、配線形成用の銅層が形成されるとともに、これら銅層とプラスチックフィルムとの間に、ニッケル−クロム−ランタノイドからなるバリア層が形成されていることを特徴としている。 In the flexible substrate according to the first aspect of the present invention, a copper layer for wiring formation is formed on one side of a plastic film, and a nickel-chromium-lanthanoid is formed between the copper layer and the plastic film. A barrier layer is formed.
ここで、上記プラスチックフィルムとしては、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フィルムが用いられる。 Here, as the plastic film, a film made of polyimide resin, polyethylene terephthalate resin, polyethylene naphthalate resin, polyetherimide resin, polyethersulfone resin, polyphenylene sulfide resin or polyetheretherketone resin is used.
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、上記バリア層がランタンを0.1〜20wt%含有することを特徴としている。
The invention described in
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載のフレキシブル基材において、上記バリア層は、その組成式(NixCr100-x)100-yLayにおけるx(wt%)およびy(wt%)が、60wt%≦x≦95wt%の範囲内であって、かつ0.1wt%<y<20wt%の範囲内であることを特徴としている。
The invention according to
請求項4に記載の発明は、請求項1ないし3のいずれか一項に記載のフレキシブル基材の製造方法であって、上記プラスチックフィルムとして、ポリイミドフィルムを用いるとともに、このポリイミドフィルムを、1×10-2Torr以下の真空下にて50℃以上、200℃以下で乾燥させた後に、上記バリア層と上記銅層とを順に成膜形成することを特徴としている。
Invention of
請求項1ないし3のいずれかに記載の発明によれば、ニッケル−クロム−ランタノイドからなる合金のバリア層が銅層とプラスチックフィルムとの間において密着力を発揮するため、フレキシブル基材の耐熱ピール強度の低下を防止できる。さらに、このバリア層は、塩酸などを主成分とするエッチング液によって容易にパターニングされることから、エッチング性の低下によってエッチング残渣が生じるなどの問題の発生も防止できる。
According to the invention according to any one of
特に、請求項2に記載の発明のように、バリア層におけるランタンの含有量を0.1wt%を超える量とすることによって、高温保持後の密着力の低下防止効果、すなわち、耐熱ピール強度の低下防止効果が確実に得られ、また、20wt%未満とすることによって、塩酸に対する耐性が必要以上に高くなってエッチング性の低下によりエッチング残渣が生じてしまうことを防止できる。
In particular, as in the invention described in
さらには、バリア層は、請求項3に記載の発明のように、組成式(NixCr100-x)100-yLayにおけるx(wt%)およびy(wt%)が、60wt%≦x≦95wt%の範囲内であって、かつ0.1wt%<y<20wt%の範囲内であることによって、一段とフレキシブル基材の常態ピール強度が向上して耐熱ピール強度の低下も防止できる上に、エッチング性の低下も効果的に防止できる。これに加えて、このバリア層や銅層が形成されたフレキシブル基材を硫酸銅めっき液に浸漬させることにより、その表面に銅めっきを施して銅張り積層板(CCL)を製造し、また、これをエッチング液によりパターン形成して銅配線を有するプリント配線板を製造し、さらに、これを使用するに際して好適な材質となる。
Furthermore, the barrier layer, as in the invention according to
また、これらのフレキシブル基材は、請求項4に記載の発明のように、バリア層を成膜形成する前に、プラスチックフィルムとしてのポリイミドフィルムを、1×10-2Torr以下の真空下にて50℃以上、200℃以下で乾燥させることによって、ポリイミドフィルムに含有される水分中の酸素などによってバリア層などが酸化されることによるピール強度の低下を防止することができる。
In addition, as in the invention described in
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。 Hereinafter, the flexible base material which concerns on this invention, and the manufacturing method of a printed wiring board using the same are demonstrated.
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(プラスチックフィルム)1の片面に、厚さ5〜50nmのバリア層2と、厚さ20〜400nm銅スパッタ層(銅層)3と、厚さ5〜10μm電解銅めっき層(銅層)4とが順次積層されて構成されている。
このバリア層2は、ニッケル−クロム−ランタンからなる(NixCr100-x)100-yLayにおけるx(wt%)およびy(wt%)が、60wt%≦x≦95wt%の範囲内であって、かつ0.1wt%<y<20wt%の範囲内のスパッタ層である。
First, as shown in FIG. 1, the flexible base material of the present embodiment has a
The
そして、このように構成されたフレキシブル基材を用いて、電解銅めっき層4および銅スパッタ層3を第2塩化鉄エッチング液によってパターン形成した後に、バリア層2を4M程度の塩酸を主成分とするエッチング液によってパターン形成することにより、複数本の銅配線10が形成され、次いで、これらの銅配線10をカバーレイ40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。
And after pattern-forming the electrolytic
その際、フレキシブル基材は、ランタンの含有量が0.1wt%を超えるバリア層2が介装されることによって、高温保持後の耐熱ピール強度の低下によるプリント配線板としての用途の限定もなく、汎用性が高められる。
このようにバリア層2におけるランタンの含有量が0.1wt%を超えることによって耐熱ピール強度の低下が防止されるのは、ニッケルの標準電位が−0.23V、クロムの標準電位が−0.74Vであるのに比較して、ランタンの標準電位が−2.38Vと著しく小さく、酸化されやすいことから、ランタンが酸化してポリイミドと化学的に結合することによって、バリア層2が安定的かつ強固にポリイミドフィルム1に密着するためであると推測される。
これに加えて、バリア層2のランタンの含有量が20wt%未満であるため、過剰含有によるバリア層2のエッチング性の低下も防止される。
At that time, the flexible base material is not limited as a printed wiring board due to a decrease in heat-resistant peel strength after holding at a high temperature by interposing the
Thus, when the content of lanthanum in the
In addition, since the lanthanum content of the
次いで、上記フレキシブル基材の製造方法について説明する。
本実施形態におけるフレキシブル基材の製造方法は、ポリイミドフィルム1の片面にバリア層2と銅スパッタ層3を成膜する第1の工程と、この銅スパッタ層3の上に銅めっき層4を形成する第2工程とを有している。また、第1の工程においては、ポリイミドフィルム1を1×10-2Torr以下の真空下にて50℃以上、200℃以下で乾燥させて水分を蒸発させた後に、好ましくはアルゴン雰囲気によるプラズマ処理によって清浄し、かつ親水性を向上させたポリイミドフィルムの表面に、DCマグネトロンスパッタ装置5によってバリア層2と銅スパッタ層3とを成膜する。
Subsequently, the manufacturing method of the said flexible base material is demonstrated.
The manufacturing method of the flexible base material in this embodiment forms the
そこで、まず、このDCマグネトロンスパッタ装置5について図3を用いて説明する。
DCマグネトロンスパッタ装置5は、横断面略円状に構成されるとともに、その中心部に外観視円柱状の回転ドラム50が軸方向を上下方向に向けて設置されている。そして、この回転ドラム50の外周面に沿って、ポリイミドフィルム1の搬送方向の上流側から下流側に向けて、複数基のバリア層2用のターゲット61と、複数基の銅スパッタ層3用のターゲット62とが順に設置されている。これらのバリア層2用および銅スパッタ層3用のターゲット61、62は、それぞれバッキングプレート(図示を略す)に固定されて、同プレートとともにスパッタ装置5から取り外し可能に設けられている。従って、ターゲット61、62は、互いに設置数が調整可能であり、各ターゲット61、62の間には、それぞれ隔壁部材55が設けられている。
First, the DC magnetron sputtering
The DC
さらに、DCマグネトロンスパッタ装置5は、その内部を真空状態に近づける内圧調節手段と、その内部全体をアルゴンガス等の不活性ガス雰囲気に調節する内部雰囲気調節手段とを有し、加えて、スパッタ装置5内部には、ポリイミドフィルム1の搬送方向の上流側に、ポリイミドフィルム1を巻き出す巻出しロール51が備えられているとともに、同下流側に、バリア層2および銅スパッタ層3が成膜されたポリイミドフィルム1を巻き取る巻き取りロール52が備えられている。
Further, the DC
次いで、このスパッタ装置5を用いて、ポリイミドフィルム1にバリア層2と銅スパッタ層3とを成膜する第1の工程について説明する。
まず、巻きだしロール51から巻き出された帯状のポリイミドフィルム1を、帯幅方向を上下方向に向けて回転ドラム50の外周壁面周りに沿わせた状態で搬送しつつ、このポリイミドフィルム1にターゲット61によってバリア層2を成膜した後に、ターゲット62によって銅スパッタ層3を成膜する。これにより、スパッタ装置5内においてバリア層2と銅スパッタ層3とを連続的に成膜した後に、これらのバリア層2や銅スパッタ層3が成膜されたポリイミドフィルム1を、巻き取りロール52に巻き取る。
Next, a first process of forming the
First, the belt-
次ぎに、この巻き取りロール52をメッキ装置に設置して、第2の工程によって銅スパッタ層3の表面に銅めっき層4を形成する。
ここで、このメッキ装置は、このポリイミドフィルム1のバリア層2および銅スパッタ層3に電気を流す電力供給手段と、ポリイミドフィルム1を帯幅方向を上下方向に向けた状態で搬入させて、硫酸銅メッキ液に浸漬させることにより、銅スパッタ層3上に銅メッキを施す電解メッキ槽とを有している。
Next, this
Here, the plating apparatus carries power supply means for supplying electricity to the
従って、上記第2の工程によって、この巻き取りロール52から巻き出したポリイミドフィルム1を、電解メッキ槽の硫酸銅メッキ液に浸漬させて、銅スパッタ層3の表面に銅メッキ層4を形成する。
Therefore, the
本実施形態のフレキシブル基材は、ポリイミドフィルム1の片面に、バリア層2と銅スパッタ層3と銅めっき層4とが形成され、かつこのバリア層2が(NixCr100-x)100-yLayにおけるx(wt%)およびy(wt%)が、60wt%≦x≦95wt%の範囲内であって、かつ0.1wt%<y<20wt%の範囲内であることから、常態ピール強度が向上して耐熱ピール強度の低下も防止できる。さらには、このバリア層2が塩酸を主成分とするエッチング液によって容易にパターン形成されることから、エッチング性の低下によってエッチング残渣が生じるなどの問題の発生も防止できる。
In the flexible base material of this embodiment, a
さらに、本実施形態のフレキシブル基材の製造方法およびそれにより得られるフレキシブル基材は、ポリイミドフィルム1を1×10-2Torr以下の真空下にて50℃以上、200℃以下で乾燥させて水分を蒸発させることによって、水分中に含まれる酸素などによるバリア層2の過剰酸化を防止して、一段と常態ピール強度を向上させることができ、また、バリア層2がランタンの適度な酸化によって、ポリイミドフィルム1と化学的に結合することにより、耐熱ピール強度の低下を防止できる。
Furthermore, the manufacturing method of the flexible base material of this embodiment, and the flexible base material obtained thereby, are obtained by drying
次いで、実施例について説明する。
まず、下記表1に示すように、ポリイミドフィルム1を常温、65℃あるいは250℃の温度条件で乾燥させてプラズマによる清浄および親水性付与の処理を行ったものや行わなかったもの4種をフィルムNo.1〜4として用意した。なお、上記乾燥は、フィルムNo.1〜4のすべてについて3×10-5Torrの真空下で行うとともに、上記プラズマ処理は、Linear ion source(アドバンスドエナジー社製のプラズマ処理装置)を用いて、Arの流量を4.5sccmとし、かつ電圧を2000vとして行った。
Next, examples will be described.
First, as shown in Table 1 below, the
次ぎに、これらのフィルムNo.1〜4にそれぞれバリア層2として膜厚20nmのNi79.6(wt%)Cr19.9(wt%)La0.5(wt%)を成膜した後に、膜厚200nmの銅スパッタ層3を成膜し、次いで、この銅スパッタ層3上に膜厚200nmの電解銅めっき層4を形成した。これにより得られたフレキシブル基材の常態ピール強度および504時間150℃に高温保持した後の耐熱ピール強度をJISC5016に従ってそれぞれ測定して、表1に示した。
Next, these film Nos. After forming Ni 79.6 (wt%) Cr 19.9 (wt%) La 0.5 (wt%) with a thickness of 20 nm as barrier layers 2 on 1-4, a
次ぎに、比較例として、以下のようにフィルムNo.5〜8にバリア層2に代えてNi79.6(wt%)Cr19.9(wt%)を成膜したものを用意して、ピール強度を測定した。
Next, as a comparative example, film No. 5 to 8 were prepared by depositing Ni 79.6 (wt%) Cr 19.9 (wt%) instead of the
まず、フィルムNo.5〜8として、実施例と同様に下記表2に示す温度条件で乾燥させて、プラズマによる清浄および親水性付与の処理を行ったものや行わなかったものを用意した。なお、上記乾燥は、フィルムNo.5〜8のすべてについて3×10-5Torrの真空下で行うとともに、上記プラズマ処理は、Linear ion source(アドバンスドエナジー社製のプラズマ処理装置)を用いて、Arの流量を4.5sccmとし、かつ電圧を2000vとして行った。 First, film no. In the same manner as in Examples, the samples were dried under the temperature conditions shown in Table 2 below, and prepared with or without plasma treatment and hydrophilicity treatment. In addition, the said drying is film No. All of 5 to 8 are performed under a vacuum of 3 × 10 −5 Torr, and the plasma treatment is performed using a linear ion source (advanced energy plasma treatment apparatus) with an Ar flow rate of 4.5 sccm, The voltage was set to 2000v.
そして、これらのフィルムNo.5〜8にそれぞれ膜厚20nmのNi79.6(wt%)Cr19.9(wt%)を成膜した後に、膜厚200nmの銅スパッタ層3を成膜し、次いで、この銅スパッタ層3上に膜厚200nmの電解銅めっき層4を形成した。これにより得られたフレキシブル基材の常態ピール強度および504時間150℃に高温保持した後の耐熱ピール強度をJISC5016に従ってそれぞれ測定して、表2に示した。
These film Nos. After forming Ni 79.6 (wt%) Cr 19.9 (wt%) with a film thickness of 20 nm on each of 5 to 8, a 200 nm thick
表1および表2から判るように、実施例のフィルムNo.1〜4にバリア層2などを成膜したフレキシブル基材は、常態ピール強度および耐熱ピール強度が共に高い。特に、50℃以上、200℃以下の温度条件下で乾燥させることによって、高温保持後の密着力の低下を意味する耐熱ピール強度の常態ピール強度からの減少幅も非常に小さく、プリント配線板製造用に適したフレキシブル基材が得られた。
As can be seen from Tables 1 and 2, film No. The flexible base material in which the
なお、本発明は、上述の実施形態に何ら限定されるものでなく、例えば、銅めっき層4が形成されていなくてもよく、バリア層2の上に銅スパッタ層3などの配線形成用の銅層が形成されていれば足りる。また、ポリイミドフィルム1の両面にバリア層2等が形成されてもよい。
In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment at all, For example, the
1 ポリイミドフィルム(プラスチックフィルム)
2 バリア層
3 銅スパッタ層
4 電解銅めっき層
1 Polyimide film (plastic film)
2
Claims (4)
このバリア層は、ニッケル−クロム−ランタノイドからなる合金であることを特徴とするフレキシブル基材。 A flexible base material, wherein a barrier layer and a copper layer are sequentially laminated on at least one surface of a plastic film, and the barrier layer is an alloy made of nickel-chromium-lanthanoid.
上記プラスチックフィルムとして、ポリイミドフィルムを用いるとともに、
このポリイミドフィルムを、1×10-2Torr以下の真空下にて50℃以上、200℃以下で乾燥させた後に、上記バリア層と上記銅層とを順に成膜形成することを特徴とするフレキシブル基材の製造方法。 It is a manufacturing method of the flexible substrate according to any one of claims 1 to 3,
While using a polyimide film as the plastic film,
The polyimide film is dried at 50 ° C. or more and 200 ° C. or less under a vacuum of 1 × 10 −2 Torr or less, and then the barrier layer and the copper layer are sequentially formed. A method for producing a substrate.
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