JP2010131952A - フレキシブル積層板及びフレキシブル積層板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】安価で環境負荷が小さく、かつ、ベースフィルムと導電層との接合信頼性が高く、例えば液晶ディスプレイ駆動用ＩＣドライバを搭載するフレキシブル回路基板として使用可能なフレキシブル積層板及びこのフレキシブル積層板の製造方法を提供する。
【解決手段】ベースフィルム１１と、このベースフィルム１１に積層された導電層１２と、を備えたフレキシブル積層板１０であって、ベースフィルム１１は、ポリエチレンナフタレート樹脂で構成されており、ベースフィルム１１と導電層１２との間には、シランカップリング剤１３が介在されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、合成樹脂からなるベースフィルムの表面に、金属からなる導電層を形成したフレキシブル積層板に関し、特に、液晶ディスプレイ駆動用ＩＣドライバの実装に用いられるフレキシブル積層板及びこのフレキシブル積層板の製造方法に関する。

近年、電子機器の小型化・軽量化・構造の柔軟化に有利な回路基板として、ＴＡＢ（Tape Automated Bonding）やＦＰＣ（Flexible Print Circuit） 等を用いた回路基板に対する需要が高まってきている。
このような回路基板として使用されるフレキシブル積層板として、例えば、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等の薄膜形成技術により、ベースフィルム上に直接的に金属薄膜を回路パターンに沿って成膜したのちこの金属薄膜上に電解めっき等により金属めっき層を堆積させて回路パターン状に導電層を形成したものや、金属薄膜をベースフィルムの表面に形成し、その上に電解めっき等で金属を堆積させて導電層を形成し、この導電層をエッチングして回路パターンを形成したもの等が提案されている。

このようなフレキシブル積層板のベースフィルムとして、例えば特許文献１及び特許文献２に開示されているように、ポリイミドフィルム（ポリイミド樹脂）が広く使用されている。このポリイミドフィルムは、反応硬化型樹脂フィルムであって、２種又は３種以上の原料を混合し、熱や光などのエネルギー及び触媒作用等を利用して重合反応させることで成形されるものである。このようにして成形されるポリイミドフィルムは、剛直な分子構造を有しており、優れた耐熱性及び耐蝕性を備えている。

一方、フレキシブル積層板として、例えば特許文献３及び特許文献４に開示されているように、熱可塑性樹脂の一種であるポリエチレンナフタレートフィルムをベースフィルムとして用いたものが提案されている。
特許第３９４４４０１号公報 特開２００５−２６３７８号公報 特開２００６−０１３１３５号公報 特開平１１−０８０９９１号公報

ところで、ポリイミドフィルムは前述のように、耐熱性及び耐蝕性に優れているので、加熱したり酸やアルカリに浸漬したりしてもその特性が大きく変化せず、フレキシブル積層板の製造工程において発生した不良品や使用済製品からポリイミド樹脂を分離して回収することが困難であった。このため、フレキシブル積層板の不良品や使用済製品は、すべて焼却処分又は埋め立て処分を行うことになり、環境への負荷が非常に大きくなってしまう。また、ポリイミドフィルムは比較的高価なため、フレキシブル積層板の製造コストが増大してしまうといった問題があった。

また、熱可塑性樹脂の一種であるポリエチレンナフタレートフィルムを用いたフレキシブル積層板は、ポリイミドフィルムと比較して安価であるものの、導電層を構成する金属との接合信頼性がポリイミドフィルムと比べて低いことから、高い信頼性が要求される液晶ディスプレイ駆動用ＩＣドライバを搭載するフレキシブル積層板としては使用されていない。

さらに、特許文献３及び特許文献４に示すように、ポリエチレンナフタレートフィルムをベースフィルムとして使用した場合には、ベースフィルムと導電層とを、熱硬化性樹脂からなる接着剤を介して接合したり、炭素―炭素三重結合を有する化合物を重合させることで下地層を形成して該下地層の上に導電層を形成したりしている。このため、ポリエチレンナフタレートフィルムをベースフィルムとして使用したフレキシブル積層板であっても、リサイクルして使用することが困難であった。

本発明は、前述の事情に鑑みてなされたものであって、安価で環境負荷が小さく、かつ、ベースフィルムと導電層との接合信頼性が高く、例えば液晶ディスプレイ駆動用ＩＣドライバを搭載するフレキシブル回路基板として使用可能なフレキシブル積層板及びこのフレキシブル積層板の製造方法を提供することを目的とする。

この課題を解決するために、本発明に係るフレキシブル積層板は、ベースフィルムと、このベースフィルムに積層された導電層と、を備えたフレキシブル積層板であって、前記ベースフィルムは、ポリエチレンナフタレート樹脂で構成されており、前記ベースフィルムと前記導電層との間には、シランカップリング剤が介在されていることを特徴としている。

本発明に係るフレキシブル積層板においては、ポリエチレンナフタレート樹脂で構成されたベースフィルムと金属からなる導電層との間にシランカップリング剤が介在されている。ここで、シランカップリング剤は、１分子中に有機官能基と加水分解官能基とを備えており、無機物と有機物とを結合させる作用を有している。よって、シランカップリング剤によって無機物である金属（導電層）と有機物であるポリエチレンナフタレート樹脂（ベースフィルム）とを強固に接合することができる。よって、ベースフィルムと導電層との接続信頼性の向上を図ることが可能となり、例えば液晶ディスプレイ駆動用ＩＣドライバを搭載するフレキシブル回路基板として使用可能なフレキシブル積層板を提供することができる。

また、ベースフィルムが熱可塑性樹脂の一種であるポリエチレンナフタレート樹脂で構成されているので、加熱処理を行うことでベースフィルムを容易に溶融させることができ、フレキシブル積層板の製造工程において発生した不良品や使用済製品からポリエチレンナフタレート樹脂を分離して回収することが可能となる。よって、これらの不良品や使用済製品を焼却処分又は埋め立て処分を行う必要がなく、環境負荷を大幅に削減することができる。
さらに、ポリエチレンナフタレート樹脂は、比較的安価であるので、フレキシブル積層板を低コストで提供することができる。

ここで、前記導電層を、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕ及びＡｌの少なくとも１種以上を含有する金属で構成してもよい。
Ｃｕ及びＡｌは、導電性の良い金属であるため、導電層を流れる電流のロスを抑えることができる。また、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｃｒは、耐蝕性を向上させる元素であるので、導電層の腐食を防止でき、フレキシブル積層板の信頼性を向上させることができる。なお、導電層の材質は、使用環境等に応じて適宜選択することが好ましい。

また、前記導電層を、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕ及びＡｌの少なくとも１種以上を含有する金属で構成される第１層と、Ｃｕ又はＡｌで構成される第２層とを備えた構成としてもよい。
この場合、導電性の良い金属であるＣｕ及びＡｌ構成された第２層において導電層の電気伝導を確保するとともに、第１層において耐蝕性を有するように構成することが可能となる。

本発明に係るフレキシブル積層板の製造方法は、前述のフレキシブル積層板の製造方法であって、ポリエチレンナフタレート樹脂からなるベースフィルムの少なくとも片面にシランカップリング剤を塗布する塗布工程と、前記ベースフィルムのシランカップリング剤が塗布された面に、金属を直接積層させて導電層を形成する積層工程と、を有していることを特徴としている。

本発明に係るフレキシブル積層板の製造方法においては、ベースフィルムの少なくとも片面にシランカップリング剤を塗布する塗布工程と、ベースフィルムのシランカップリング剤が塗布された面に導電層を形成する積層工程とを有しているので、ベースフィルムと導電層との間にシランカップリング剤を確実に介在させることができ、ベースフィルム（ポリエチレンナフタレート樹脂）と導電層（金属）との接合信頼性を大幅に向上させることが可能となる。これにより、例えば液晶ディスプレイ駆動用ＩＣドライバを搭載するフレキシブル回路基板として使用可能なフレキシブル積層板を製出することができる。

本発明によれば、安価で環境負荷が小さく、かつ、ベースフィルムと導電層との接合信頼性が高く、例えば液晶ディスプレイ駆動用ＩＣドライバを搭載するフレキシブル回路基板として使用可能なフレキシブル積層板及びこのフレキシブル積層板の製造方法を提供することができる。

以下に、本発明の第１の実施形態であるフレキシブル積層板について添付した図面を参照して説明する。
本実施形態であるフレキシブル積層板１０は、液晶ディスプレイ駆動用ＩＣドライバを搭載するフレキシブル回路基板として使用されるものであり、図１に示すように、合成樹脂からなるベースフィルム１１と、導電性を有する金属からなる導電層１２と、を具備している。

ベースフィルム１１は、熱可塑性樹脂の一種であるポリエチレンナフタレート樹脂で構成されている。ベースフィルム１１の厚さは特に限定されないが、ベースフィルム１１としての剛性を確保する観点から１２μｍ以上が好ましく、フレキシブル積層板１０の変形の容易さを確保する観点から１２５μｍ以下であることが好ましい。本実施形態では、ベースフィルム１１の厚さは約３８μｍとされている。

導電層１２は、導電性を有する材質、具体的には、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕ及びＡｌの少なくとも１種以上を含有する金属で構成されている。なお、本実施形態においては、導電層１２は、Ｃｕを主成分とし、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏが含有されたＣｕ合金によって構成されている。
導電層１２の厚さは特に限定されないが、１０ｎｍ以上であればよく、より好ましくは３０ｎｍ以上である。なお、導電層１２が１０ｎｍよりも薄いとメッキ工程にて焼き切れる等の不良が発生しやすくなる。なお、本実施形態では、導電層１２の厚さは約１００ｎｍとされている。

そして、ベースフィルム１１と導電層１２との間には、シランカップリング剤１３が介在されている。
ここで、シランカップリング剤１３は、１分子中に有機官能基と加水分解官能基を有しており、有機物と無機物とを結合させる作用を有するものである。

詳述すると、シランカップリング剤１３は、加水分解官能基として、メトキシ基、エトキシ基、アセトキシ基などを有しており、有機官能基として、アミノ基、メタクリロキシ基、エポキシ基、ビニル基、メルカプト基などを有している。
加水分解官能基は、水との反応によってシラノール基（Ｓｉ−ＯＨ）となり、このシラノール基が脱水縮合反応を起こしてシランオリゴマーが形成され、ＯＨ基が無機物である金属（Ｃｕ）と結合する。一方、有機官能基は、有機物であるポリエチレンナフタレート樹脂と有機物反応により結合する。

次に、この構成のフレキシブル積層板１０の製造方法について図２を用いて説明する。
まず、ポリエチレンフタレート樹脂で構成されたベースフィルム１１の表面にシランカップリング剤１３を塗布する（塗布工程Ｐ_ｃ）。ここで、シランカップリング剤１３は、水およびメタノールに容易に溶解する特性を有しており、１％以下の低濃度においても、ベースフィルム１１の全面に塗布することが可能である。なお、本実施形態では、シランカップリング剤１３として濃度０．１〜２．０ｗｔ％の水溶液を塗布している。

塗布工程Ｐ_ｃによってシランカップリング剤１３がコーティングされたベースフィルム１１の表面に、導電層１２を構成するＣｕ合金をスパッタリングによって積層する（スパッタ工程Ｐ_ｓ）。このようにしてベースフィルム１１上にＣｕ合金のスパッタ層１２ａを形成する。
次に、メッキ法によって、スパッタ層１２ａの上にさらにＣｕ合金を積層させ、メッキ層１２ｂを形成する（メッキ工程Ｐ_ｐ）。ここで、スパッタ層１２ａとメッキ層１２ｂとは同一の組成からなるため、スパッタ層１２ａとメッキ層１２ｂとが一体化し、導電層１２が形成されることになる。すなわち、本実施形態においては、スパッタ工程Ｐ_ｓとメッキ工程Ｐ_ｐとが、導電層１２を形成する積層工程を構成しているのである。

このようにしてベースフィルム１１上に、シランカップリング剤３を介して導電層１２が形成され、本実施形態であるフレキシブル積層板１０が製造される。

このような構成とされた本実施形態であるフレキシブル積層板１０においては、ポリエチレンナフタレート樹脂で構成されたベースフィルム１１とＣｕ合金からなる導電層１２との間にシランカップリング剤１３が介在されているので、シランカップリング剤１３の加水分解官能基が無機物であるＣｕ合金（導電層１２）と結合し、有機官能基が有機物であるポリエチレンナフタレート樹脂（ベースフィルム１１）と結合することにより、ベースフィルム１１と導電層１２との接続信頼性の向上を図ることができる。

また、ベースフィルム１１が熱可塑性樹脂の一種であるポリエチレンナフタレート樹脂で構成されているので、加熱処理を行うことでベースフィルム１１を容易に溶融させることができ、フレキシブル積層板１０の製造工程において発生した不良品や使用済製品からポリエチレンナフタレート樹脂を分離して回収することができる。よって、これらの不良品や使用済製品を焼却処分又は埋め立て処分を行う必要がなく、環境負荷を大幅に削減することができる。
さらに、ベースフィルム１１を構成するポリエチレンナフタレート樹脂は、比較的安価であるので、このフレキシブル積層板１０を低コストで提供することができる。

次に、本発明の第２の実施形態であるフレキシブル積層板について図３を参照にして説明する。
本実施形態であるフレキシブル積層板２０においても、第１の実施形態であるフレキシブル積層板１０と同様に、液晶ディスプレイ駆動用ＩＣドライバを搭載するフレキシブル回路基板として使用されるものである。

本実施形態において、ベースフィルム２１は、熱可塑性樹脂の一種であるポリエチレンナフタレート樹脂で構成されている。
また、ベースフィルム２１の表面には、１分子中に有機官能基と加水分解官能基を有し、有機物と無機物とを結合させる作用を備えたシランカップリング剤２３が塗布されている。

そして、ベースフィルム２１のシランカップリング剤２３が塗布された面の上に、導電性を有する金属からなる導電層２２が形成されている。
ここで、本実施形態においては、導電層２２が、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕ及びＡｌの少なくとも１種以上を含有する金属で構成される第１層２２Ａと、Ｃｕ又はＡｌで構成される第２層２２Ｂとを備えている。

本実施形態では、第１層２２Ａは、Ｃｕを主成分としてＮｉ，Ｃｒ，Ｍｏが添加されたＣｕ合金で構成されている。この第１層２２Ａは、Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｏの作用によって耐蝕性に優れている。一方、第２層２２Ｂは、導電性に優れたＣｕで構成されている。
つまり、本実施形態では、耐蝕性に優れた第１層２２Ａと導電性に優れた第２層２２Ｂとによって導電層２２が形成されているのである。

次に、この構成のフレキシブル積層板２０の製造方法について図４を用いて説明する。
まず、ポリエチレンフタレート樹脂で構成されたベースフィルム２１の表面にシランカップリング剤２３を塗布する（塗布工程Ｐ´_Ｃ）。ここで、シランカップリング剤２３は、水およびメタノールに容易に溶解する特性を有しており、１％以下の低濃度においても、ベースフィルム２１の全面に塗布することが可能である。なお、本実施形態では、シランカップリング剤２３として濃度０．１〜２．０ｗｔ％の水溶液を塗布している。

塗布工程Ｐ´_Ｃによってシランカップリング剤２３がコーティングされたベースフィルム２１の表面に、第１層２２Ａを構成するＣｕ合金をターゲットとして用いてスパッタリング処理を行うことで第１層２２Ａを形成する（第１層形成工程Ｐ´_Ｌ１）。
次に、メッキ法によって、第１層２２Ａの上にさらにＣｕを積層させて第２層２２Ｂを形成する（第２層形成工程Ｐ´_Ｌ２）。
ここで、第１層２２Ａと第２層２２Ｂとによって導電層２２が形成される。すなわち、本実施形態においては、第１層形成工程Ｐ´_Ｌ１と第２層形成工程Ｐ´_Ｌ２とが、導電層２２を形成する積層工程を構成しているのである。

このようにしてベースフィルム２１上にシランカップリング剤２３を介して第１層２２Ａ及び第２層２２Ｂからなる導電層２２が形成され、本実施形態であるフレキシブル積層板２０が製造される。

このような構成とされた本実施形態であるフレキシブル積層板２０によれば、導電性の良い金属であるＣｕで構成された第２層２２Ｂにおいて導電層２２の電気伝導を確保するとともに、Ｃｕ合金で構成された第１層２２Ａにおいて耐蝕性を確保することができ、高性能のフレキシブル積層板２０を提供することができる。
また、本実施形態においては、第１層２２ＡがＣｕ合金で構成され、第２層２２ＢがＣｕで構成されているので、第１層２２Ａ上にＣｕを直接メッキして第２層２２Ｂを形成することができる。

以上、本発明の実施形態であるフレキシブル積層板について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、導電層がＣｕ合金あるいはＣｕで構成されたフレキシブル積層板として説明したが、これに限定されることはなく、前述したようにＮｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕ及びＡｌの少なくとも１種以上を含有する金属で構成されていてもよい。

また、ベースフィルムや導電層の厚さは本実施形態に限定されることはなく、使用目的に応じて適宜設定することが好ましい。
さらに、ベースフィルムの片面にシランカップリング剤及び導電層を形成したもので説明したが、これに限定されることはなく、ベースフィルムの両面にシランカップリング剤及び導電層が形成されていてもよい。

また、第１の実施形態では導電層をＣｕ合金の単層構造とし、第２の実施形態では導電層を第１層と第２層との２層構造として説明したが、これに限定されることはなく、３層以上で構成としてもよい。

本発明の第１の実施形態であるフレキシブル積層板を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態であるフレキシブル積層板の製造方法を示すフロー図である。 本発明の第２の実施形態であるフレキシブル積層板を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態であるフレキシブル積層板の製造方法を示すフロー図である。

符号の説明

１０、２０ フレキシブル積層板
１１、２１ ベースフィルム
１２、２２ 導電層
２２Ａ 第１層
２２Ｂ 第２層
１３、２３ シランカップリング剤

Claims (4)

1. ベースフィルムと、このベースフィルムに積層された導電層と、を備えたフレキシブル積層板であって、
   前記ベースフィルムは、ポリエチレンナフタレート樹脂で構成されており、
   前記ベースフィルムと前記導電層との間には、シランカップリング剤が介在されていることを特徴とするフレキシブル積層板。
2. 前記導電層は、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕ及びＡｌの少なくとも１種以上を含有する金属で構成されていることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル積層板。
3. 前記導電層は、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕ及びＡｌの少なくとも１種以上を含有する金属で構成される第１層と、Ｃｕ又はＡｌで構成される第２層とを備えていることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル積層板。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のフレキシブル積層板の製造方法であって、
   ポリエチレンナフタレート樹脂からなるベースフィルムの少なくとも片面にシランカップリング剤を塗布する塗布工程と、
   前記ベースフィルムのシランカップリング剤が塗布された面に、金属を直接積層させて導電層を形成する積層工程と、
   を有していることを特徴とするフレキシブル積層板の製造方法。

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