JP2013147016A - 軟性回路銅張積層板及びそれを用いた印刷回路基板、並びにその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ポリマーフィルム1、前記ポリマーフィルム1の少なくとも一面に形成されるタイコート層2、及び前記タイコート層2上に形成される銅層3を含む軟性回路銅張積層板であって、前記タイコート層2は、鉄、ニオブ及びコバルトのうち選択されたいずれか1つの物質;モリブデン;及びニッケルを含む合金からなる。
【選択図】図1
Description
前記印刷回路基板は、その物理的特性によって硬性(rigid)印刷回路基板、軟性(flexible)印刷回路基板、この2つが組み合わされた硬軟性印刷回路基板、及び硬軟性印刷回路基板と類似のマルチ軟性印刷回路基板に分けられる。特に、軟性印刷回路基板の原資材である軟性回路銅張積層板(FCCL;Flexible Circuit Clad Laminate)は、携帯電話、デジタルカムコーダ、ノートパソコン、LCDモニターなどデジタル家電製品に使用されるものであって、屈曲性に優れ軽薄短小化に有利であるため、近年需要が急増している。
軟性回路銅張積層板は、ポリマーフィルム層と金属伝導層とを積層したものであり、可撓性を有するため、特に柔軟性や屈曲性が求られる電子機器またはその素材部品に使用されて電子機器の小型化、軽量化に貢献している。
従来の軟性回路銅張積層板の製造方法は、銅箔にポリイミド系樹脂を塗布する方式とポリマーフィルム上に銅を蒸着する方式とに大別される。特に、銅蒸着方式によれば、非常に薄い銅膜を形成することができる。
蒸着方式の軟性回路銅張積層板は、ポリマーフィルム上にスパッタリングでタイコート層(tie coat layer)を形成した後、それを銅電解メッキ槽に連続通過させながら銅を電解メッキして製造する。
このようにして製作された軟性回路銅張積層板には、回路が形成された後、回路上に半導体チップや電気素子などが実装されるが、ドライバーICの小型化、多ピン化、狭ピッチ化が急速に進んでいるため、エッチング性、剥離強度、カール特性、薄膜密度特性などの物性に優れる軟性回路銅張積層板が求められている実情である。
しかし、タイコート層としてNiCr合金、NiMoV合金またはNiMoTi合金などを主に使用する従来の軟性回路銅張積層板は、このような要求に応えられないという問題点がある。
本発明の他の態様によれば、ポリマーフィルム上に形成されるタイコート層をなす合金がニッケル、モリブデン及びニオブ(Nb)を含み、合金に含まれる金属の含量比を調節することで軟性回路銅張積層板の物性を向上させる効果を奏する。
本発明のさらに他の態様によれば、ポリマーフィルム上に形成されるタイコート層をなす合金がニッケル、モリブデン及びコバルト(Co)を含み、合金に含まれる金属の含量比を調節することで軟性回路銅張積層板の物性を向上させる効果を奏する。
図1及び図2を参照して本発明による軟性回路銅張積層板及びその製造方法を説明する。
図1は本発明による軟性回路銅張積層板の断面図であり、図2は本発明による軟性回路銅張積層板の製造方法を示すフロー図である。
図1及び図2を参照すれば、本発明による軟性回路銅張積層板はポリマーフィルム1、タイコート層2及び銅層3が順次積層されて形成される。
前記ポリマーフィルム1は、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、縮重合体、またはこれらから選択された少なくとも2以上の混合物のうち少なくとも1つからなる単一層または複合層フィルムである。前記ポリマーフィルム1は、フィラー(フィラーはなくても良い)、ガラス織物、ガラス不織物、及び/または他の繊維材料で形成することができる。
前記熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、フェノールアルデヒド樹脂、フラン樹脂、アミノプラスト樹脂、アルキド樹脂、アリル樹脂、エポキシ樹脂、エポキシプリプレグ、ポリウレタン樹脂、熱硬化性ポリエステル樹脂、シリコン樹脂などを使用することができる。前記熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン/ビニル共重合体、エチレンアクリル酸共重合体などを使用することができる。前記ポリエステル樹脂としては二価脂肪族、芳香族カルボン酸、ジオールまたはトリオールで製造されたものなどを使用できる。前記ポリイミド樹脂は特に有用であるが、これは四価酸二無水物を芳香族ジアミンと接触させてポリアミック酸を得た後、それが熱または触媒によって高分子重量線形ポリイミドに変化する反応を通じて得られる。前記縮重合体としては、ポリアミド、ポリエーテルイミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポルリベンゾアゾール、芳香族ポリスルホンなどを使用することができる。前記ポリマーフィルム1には、タイコート層2を蒸着させる前に前処理工程が施される。すなわち、タイコート層2の形成に先立って、前記ポリマーフィルム1は表面の汚染物質を除去し表面を改質するためにプラズマ処理される。
前記タイコート層2は、ポリマーフィルム1の少なくとも一面に形成されるものであって、ニッケル(Ni)を主成分にする合金からなる。前記タイコート層2は、乾式メッキ法の一種であるスパッタリング法によってポリマーフィルム1に蒸着され、約5nmないし35nmの厚さで形成されることが望ましい。前記タイコート層2の厚さが5nm未満の場合は、配線パターンを形成するためエッチングするとき剥離強度が低下する恐れがあり、35nmを超えれば、エッチング工程が難しくなるという問題点がある。
前記タイコート層2をなす合金は、ニッケルの外にもモリブデン(Mo)を含み、それに加えて鉄(Fe)、ニオブ(Nb)及びコバルト(Co)のうち選択されたいずれか1つの物質をさらに含む。
前記タイコート層2をなす合金に含有されるモリブデンの含量は合金の全体重量対比約10.0ないし21wt%であることが望ましい。前記モリブデンの含量が10.0wt%未満であれば、エッチング性が低下する、すなわち腐食電流密度値の低下する一方、21wt%を超えれば、軟性回路銅張積層板のカール特性が悪化する問題点がある。前記合金内に存在する鉄の含量は約1ないし8wt%であることが望ましい。前記鉄の含量が1wt%未満であれば、軟性回路銅張積層板のカール特性が悪化する一方、8wt%を超えれば、エッチング性が低下する、すなわち腐食電流密度値が低く(0.6mA/cm2未満)なるという問題点がある。前記腐食電流密度の測定値が0.6mA/cm2未満である場合、エッチング時に残渣が残るので、イオン移動(ion migration)により配線間短絡が発生することがある。したがって、前記合金は1ないし8wt%の鉄、10.0ないし21wt%のモリブデン、及び残部のニッケル(71ないし89wt%)からなることが最も望ましい。
一方、前記タイコート層2をポリマーフィルム1に蒸着するときは、合金の密度値を約7.50×1022atom/cm3以上に維持することが望ましい。前記合金の密度値が7.50×1022atom/cm3未満であれば、高温及び/または常温においてポリマーフィルム1とタイコート層2との間の剥離強度が低下する問題点がある。前記剥離強度が一定値未満(高温で0.4kgf/cm未満、常温で0.6kgf/cm未満)に落ちる場合は、狭ピッチ化が適用された軟性回路銅張積層板において、外部の温度変化による剥離現象(ポリマーフィルム−タイコート間の)が発生する問題点がある。前記合金の密度はスパッターの電力を変化させることで調節することができる。
前記タイコート層2をなす合金に含有されるモリブデンの含量は、合金の全体重量対比約6.0ないし13.5wt%であることが望ましい。前記モリブデンの含量が6.0wt%未満であれば、エッチング性が低下する問題点、すなわち腐食電流密度値が低くなる一方、13.5wt%を超えれば、軟性回路銅張積層板の剥離強度が低下する問題点がある。前記合金内に存在するニオブの含量は約2.0ないし9.5wt%であることが望ましい。前記ニオブの含量が2wt%未満であれば、軟性回路銅張積層板の剥離強度が低下する問題点がある。前記剥離強度が一定値未満(高温で0.4kgf/cm未満、常温で0.6kgf/cm未満)に落ちる場合は、狭ピッチ化が適用された軟性回路銅張積層板において、外部の温度変化による剥離現象(ポリマーフィルム−タイコート間の)が発生する問題点がある。逆に、前記ニオブの含量が9.5wt%を超えれば、エッチング性が低下する、すなわち腐食電流密度値が低く(0.6mA/cm2未満)なる問題点がある。前記腐食電流密度が0.6mA/cm2未満である場合、エッチング時に残渣が残るので、イオン移動により配線間短絡が発生することがある。したがって、前記合金は2.0ないし9.5wt%のニオブ(Nb)、6.0ないし13.5wt%のモリブデン(Mo)及び残部のニッケル(77wt%ないし92wt%)からなることが最も望ましい。
一方、前記タイコート層2をポリマーフィルム1に蒸着するときは、合金の密度値を約6.70×1022atom/cm3以上に維持することが望ましい。前記合金の密度値が6.70×1022atom/cm3未満であれば、高温及び/または常温においてポリマーフィルム1とタイコート層2との間の剥離強度が低下する問題点がある。前記合金の密度はスパッターの電力を変化させることで調節することができる。
前記タイコート層2をなす合金に含有されるモリブデンの含量は、合金の全体重量対比約10.0ないし21wt%であることが望ましい。前記モリブデンの含量が10.0wt%未満であれば、エッチング性が低下する問題点、すなわち腐食電流密度値が低下する問題点がある一方、21wt%を超えれば、軟性回路銅張積層板のカール特性が悪化する問題点がある。前記合金内に存在するコバルトの含量は約1ないし10wt%であることが望ましい。前記コバルトの含量が1wt%未満であれば、軟性回路銅張積層板のカール特性が悪化する一方、10wt%を超えれば、エッチング性が低下する、すなわち腐食電流密度値が低く(0.6mA/cm2未満)なる問題点がある。前記腐食電流密度が0.6mA/cm2未満である場合、エッチング時に残渣が残るので、イオン移動により配線間短絡が発生することがある。したがって、前記合金は1ないし10wt%のコバルト、10.0ないし21wt%のモリブデン及び残部のニッケル(69wt%ないし89wt%)からなることが最も望ましい。
一方、前記タイコート層2をポリマーフィルム1に蒸着するときは、合金の密度値を約6.80×1022atom/cm3以上に維持することが望ましい。前記合金の密度値が6.80×1022atom/cm3未満であれば、高温及び/または常温においてポリマーフィルム1とタイコート層2との間の剥離強度が低下する問題点がある。前記剥離強度が一定値未満(高温で0.4kgf/cm未満、常温で0.6kgf/cm未満)に落ちる場合は、狭ピッチ化が適用された軟性回路銅張積層板において、外部の温度変化による剥離現象(ポリマーフィルム−タイコート間の)が発生する問題点がある。前記合金の密度はスパッターの電力を変化させることで調節することができる。
前記銅層3は、タイコート層2の上部に形成されるものであって、銅シード層3a及び銅被膜層3bを含む。前記銅シード層3aは、タイコート層2にスパッタリング法によって蒸着され、約10nmないし100nmの厚さで形成される。
前記銅被膜層3bは、銅シード層3a上に電解メッキ法によって形成される銅層であって、約5umないし15umの厚さであることが望ましく、8umないし8.5umの厚さであることがさらに望ましい。
上述したように、本発明による軟性回路銅張積層板は、前処理工程を経たポリマーフィルム1を用意する段階(S1)、タイコート層2を形成する段階(S2)、銅シード層3aを形成する段階(S3)、及び銅被膜層3bを形成する段階(S4)で製造される。前記銅張積層板は、一定含量範囲のニッケル;モリブデン;鉄、ニオブ及びコバルトのうち選択されたいずれか1つの物質;を含むタイコート層を備えることで優れた物性を有する。
一方、前記工程を通じて製造された軟性回路銅張積層板の銅層をフォトエッチングなどの公知の方法でエッチングして所望の配線パターンを形成することで、印刷回路基板(PCB)が得られる。
以下、前記軟性回路銅張積層板を製造するための前処理及び成膜条件(表1)、物性の評価方法及び実験例(表2ないし表4)を説明する。
剥離強度:剥離強度の測定はIPC−TM−650 2.4.9に準拠して行った。UTM装備を使用して8個を測定した後、最大値、最小値を除いた残りの平均を取った。リード幅は1mmにし、必要角度は90度にした。耐熱性の指標として1mmのリードを形成したフィルム基材を150℃のオーブンに168時放置してから取出し、剥離強度を評価した。
薄膜密度:7mm角のサンプルを用意し、RBS(Rutherford Backscattering Spectrometer)分析装備を使用してタイコート層の密度を測定した(密度=atom/cm3)
エッチング性:ポリイミド(PI)/タイコート層(20nm)/銅シード層(60nm)を蒸着して30mm角でサンプリングした後、電気化学テスト溶液に浸漬し、ポテンショスタット(potentiostat)を使用して腐食電流密度値を測定し、エッチング傾向性を確認した(エッチング溶液条件:Base溶液 5ml+DI Water 1.5L、Base溶液:FeCl3・6H2O:76.2g+DI water 152.4g、比重1.3)。
カール:FCCLを大きさ156mm(TD)×180mm(MD)でサンプリングした後、地面から反り返った端面までの高さを測定した(カール特性はタイコート層が鉄またはコバルトを含む場合のみで測定した)。
一方、実施例と比較例7及び比較例8とを比べてみると、タイコート層2の密度が7.50×1022atom/cm3以上を維持すれば、高温及び常温における剥離強度が一定レベル以上(高温で0.4kgf/cm以上、常温で0.6kgf/cm以上)に維持されることが分かる。
一方、実施例と比較例7及び比較例8とを比べてみると、タイコート層2の密度が6.70×1022atom/cm3以上を維持すれば、高温及び常温における剥離強度が一定レベル以上(高温で0.4kgf/cm、常温で0.6kgf/cm以上)に維持されることが分かる。
一方、実施例と比較例7及び実施例8とを比べてみると、タイコート層2の密度が6.80×1022atom/cm3以上を維持すれば、高温及び常温における剥離強度が一定レベル以上(高温で0.4kgf/cm以上、常温で0.6kgf/cm以上)に維持されることが分かる。
以上、本発明を限定された実施例と図面に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明が属する技術分野で通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。
2 タイコート層
3 銅層
3a 銅シード層
3b 銅被膜層
Claims (19)
- ポリマーフィルム、前記ポリマーフィルムの少なくとも一面に形成されるタイコート層、及び前記タイコート層上に形成される銅層を含む軟性回路銅張積層板において、
前記タイコート層は、鉄、ニオブ及びコバルトのうち選択されたいずれか1つの物質;モリブデン;及びニッケルを含む合金からなることを特徴とする軟性回路銅張積層板。 - 前記タイコート層が、1.0ないし8.0wt%の鉄、10.0ないし21wt%のモリブデン及び残部のニッケルを含む合金からなることを特徴とする請求項1に記載の軟性回路銅張積層板。
- 前記タイコート層の密度が、7.50×1022atom/cm3以上であることを特徴とする請求項2に記載の軟性回路銅張積層板。
- 前記タイコート層が、2.0ないし9.5wt%のニオブ、6.0ないし13.5wt%のモリブデン及び残部のニッケルを含む合金からなることを特徴とする請求項1に記載の軟性回路銅張積層板。
- 前記タイコート層の密度が、6.70×1022atom/cm3以上であることを特徴とする請求項4に記載の軟性回路銅張積層板。
- 前記タイコート層が、1.0ないし10.0wt%のコバルト、10.0ないし21wt%のモリブデン及び残部のニッケルを含む合金からなることを特徴とする請求項1に記載の軟性回路銅張積層板。
- 前記タイコート層の密度が、6.80×1022atom/cm3以上であることを特徴とする請求項6に記載の軟性回路銅張積層板。
- 前記タイコート層の腐食電流密度が0.6mA/cm2以上であることを特徴とする請求項2、請求項4及び請求項6のうちいずれか1項に記載の軟性回路銅張積層板。
- 前記タイコート層の厚さが、5nmないし35nmであることを特徴とする請求項3、請求項5及び請求項7のうちいずれか1項に記載の軟性回路銅張積層板。
- 前記ポリマーフィルムが、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、縮重合体、またはこれらのうち選択された少なくとも2以上の混合物のうち少なくとも1つからなることを特徴とする請求項1に記載の軟性回路銅張積層板。
- 前記ポリマーフィルムが、ポリイミド樹脂であることを特徴とする請求項10に記載の軟性回路銅張積層板。
- 前記銅層が、
前記タイコート層上に形成される銅シード層と、
前記銅シード層上に形成される銅被膜層と、を含むことを特徴とする請求項1に記載の軟性回路銅張積層板。 - 前記銅シード層の厚さが、20nmないし100nmであることを特徴とする請求項12に記載の軟性回路銅張積層板。
- 前記銅被膜層の厚さが、5umないし15umであることを特徴とする請求項13に記載の軟性回路銅張積層板。
- 請求項1ないし請求項6のうちいずれか1項に記載の軟性回路銅張積層板の銅層に形成された配線パターンを備える印刷回路基板。
- (a)ポリマーフィルムを用意する段階と、
(b)前記ポリマーフィルムの少なくとも一面に鉄、ニオブ及びコバルトのうち選択されたいずれか1つの物質;モリブデン;及びニッケルを含む合金からなるタイコート層を形成する段階と、
(c)前記タイコート層上に銅層を形成する段階と、を含む軟性回路銅張積層板の製造方法。 - 前記(b)段階が、
1.0ないし8.0wt%の鉄、10.0ないし21wt%のモリブデン及び残部のニッケルを含む合金からなるタイコート層を形成する段階であることを特徴とする請求項16に記載の軟性回路銅張積層板の製造方法。 - 前記(b)段階が、
2.0ないし9.5wt%のニオブ、6.0ないし13.5wt%のモリブデン及び残部のニッケルを含む合金からなるタイコート層を形成する段階であることを特徴とする請求項16に記載の軟性回路銅張積層板の製造方法。 - 前記(b)段階が、
1.0ないし10.0wt%のコバルト、10.0ないし21wt%のモリブデン及び残部のニッケルを含む合金からなるタイコート層を形成する段階であることを特徴とする請求項16に記載の軟性回路銅張積層板の製造方法。
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