JP2014080686A - 積層体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】高コストな保護フィルムや湿式ハードコート層を用いることなく、サブトラクティブ法で配線回路形成をしても基材傷による断線を生じにくい積層体の製造方法を提供する。
【解決手段】基材1、金属層A、及び金属層B(以下、金属層Aと金属層とBを合わせて、金属層Cという)をこの順に有する積層体の製造方法であって、金属層Cの厚みを100%としたときに、スパッタリング法によって、厚みが30nm以上でかつ金属層Cの厚みの0.1%以上20%以下の金属層Aを形成(以下、工程Aという)し、続いて、蒸着法によって、厚みが240nm以上でかつ金属層Cの厚みの80%以上99.9%以下の金属層Bを形成(以下、工程Bという)することを特徴とする、積層体の製造方法。金属層Cの厚みが0.3〜10μmであり、金属層Aの表面抵抗率が0.01〜10Ω/sq.である。
【選択図】図1
【解決手段】基材1、金属層A、及び金属層B(以下、金属層Aと金属層とBを合わせて、金属層Cという)をこの順に有する積層体の製造方法であって、金属層Cの厚みを100%としたときに、スパッタリング法によって、厚みが30nm以上でかつ金属層Cの厚みの0.1%以上20%以下の金属層Aを形成(以下、工程Aという)し、続いて、蒸着法によって、厚みが240nm以上でかつ金属層Cの厚みの80%以上99.9%以下の金属層Bを形成(以下、工程Bという)することを特徴とする、積層体の製造方法。金属層Cの厚みが0.3〜10μmであり、金属層Aの表面抵抗率が0.01〜10Ω/sq.である。
【選択図】図1
Description
本発明はサブトラクティブ方式で作製する回路基板の材料として好適に用いることができる積層体の製造方法に関する。特に可撓性の基板上に線幅30μm以下の回路を形成する際の材料となる積層体の製造方法に関するものである。
配線回路基板の製造において、絶縁基板上に金属層が形成された積層体が材料として用いられる。
該積層体の作製方法としては、金属箔と絶縁基板を接着剤で貼りあわせる3層タイプと、接着剤を介さずに絶縁基板上にスパッタリング法など良好な密着強度が得られやすい方法で直接金属層を形成しその後必要に応じて電解めっきで金属層を増膜する2層タイプが知られている(特許文献1)。3層タイプは金属箔の厚みが限定される(例えば該金属が銅の場合、キャリア付の特殊品を除くと容易に入手できるのは9〜35μm)ことがあるのに対し、2層タイプではより広い範囲の金属膜厚みから選択できるので金属層厚みが0.5〜10μmというような薄めの需要に対して好適である。
金属層厚みが薄いと、サブトラクティブ法で回路形成をする際の加工速度が速くできたり、線幅10μm以下のような高精度加工ができたり、耐屈曲性に優れたりする利点がある。また、エッチングされた部分とエッチングされていない部分の段差が小さいために配線回路形成後、粘着材を介して他の基材と貼り合わせるときに気泡を噛み込みにくい利点もある。
2層タイプの配線回路基板用の積層体を得る別の方法として、スパッタリング法で密着強度の得られやすい金属を成膜した後に蒸着法で導電性の優れる金属を成膜する方法がある(特許文献2)。蒸着法は、電解めっきのような湿式めっきではなく乾式めっきであるため、同じく乾式めっき法であるスパッタリング法と加工速度や圧力条件が近く、一度の巻き出しで連続加工するいわゆる「ワンパス」化して生産性を高めることができる。
しかしながら、特許文献1や2に記載の積層体は、基材の傷が原因となり、その上から成膜する金属層にも傷が残り、形成した配線回路が断線となることがある。すなわち、基材に存在する傷(搬送や異物噛み込み等で発生)が蒸着法等で金属層を成膜しても埋まることなく金属層に不連続を部分が生じ、これを跨ぐようにサブトラクティブ法で配線回路を形成すると回路断線の不具合になりやすい。
本課題を解決する方法として、金属層成膜直前まで基材上に保護フィルムを配し基材に傷が生じないようにすることが考えられるが、保護フィルムのコストがかかり、金属層成膜装置内での保護フィルムの巻き取り機構が必要となるため好ましくない。
また、基材に傷が生じた後に湿式塗布にてシリカ成分等から成るハードコート層を設け、傷を埋め、かつその後の搬送では傷つかないようにすることもできるが、湿式塗布の分だけコストが上がり好ましくない。
また、配線回路を形成する方法がサブトラクティブ法ではなく、セミアディティブ法であれば湿式めっきで傷の両側の金属膜が成長して傷をなくすことができるが、サブトラクティブ法のときよりも工程が煩雑になり、めっき設備も必要になってしまう。
本発明は上記事情を鑑みてなされたものであり、基材に傷があっても、高コストな保護フィルムや湿式ハードコート層を用いることなく、サブトラクティブ法で配線回路形成をしても基材傷による断線を生じにくい積層体の製造方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明の積層体の製造方法は以下の構成をとる。
(1) 基材、金属層A、及び金属層B(以下、金属層Aと金属層Bとを合わせて、金属層Cという)をこの順に有する積層体の製造方法であって、
金属層Cの厚みを100%としたときに、スパッタリング法によって、厚みが30nm以上でかつ金属層Cの厚みの0.1%以上20%以下の金属層Aを形成(以下、工程Aという)し、
続いて、蒸着法によって、厚みが240nm以上でかつ金属層Cの厚みの80%以上99.9%以下の金属層Bを形成(以下、工程Bという)することを特徴とする。
(2) 前記工程Aにおいて、系の圧力が0.05Pa以上50Pa以下であることを特徴とする、(1)に記載の積層体の製造方法。
(3) 金属層Aの表面抵抗率が0.01Ω/sq.以上10Ω/sq.以下であることを特徴とする、(1)又は(2)に記載の積層体の製造方法。
(4) 金属層Cの厚みが、0.3μm以上10μm以下であることを特徴とする、(1)〜(3)のいずれかに記載の積層体の製造方法。
(5) 金属層Aの主成分である金属を金属A、金属層Bの主成分である金属を金属Bとしたとき、金属Aと金属Bが同じであることを特徴とする、(1)〜(4)のいずれかに記載の積層体の製造方法。
(6) 金属A及び金属Bが、銅であることを特徴とする、(5)に記載の積層体の製造方法。
(7) 基材、密着層、金属層A、及び金属層Bをこの順に有する積層体の製造方法であって、
前記密着層が、チタン、ニッケル、及びクロムからなる群より選ばれる少なくとも1つの元素を主成分とし、
前記密着層が、スパッタリング法によって形成(以下、工程Xという)された層であり、
金属A及び金属Bが、チタン、ニッケル、及びクロム以外の金属であり、
工程X、工程A、及び工程Bをこの順に有することを特徴とする、(5)または(6)に記載の積層体の製造方法。
(8) 基材、金属層K、および金属層L(以下、金属層Kと金属層Lとを合わせて金属層Mという)をこの順に有する積層体の製造方法であって、
金属層Mの厚みを100%としたときに、蒸着法によって、厚みが240nm以上でかつ金属層Mの厚みの80%以上99.9%以下の金属層Kを形成(以下、工程Kという)し、
続いて、スパッタリング法によって、厚みが30nm以上でかつ金属層Mの厚みの0.1%以上20%以下の金属層Lを形成(以下、工程Lという)することを特徴とする、積層体の製造方法。
(9) 前記工程Lにおいて、系の圧力が0.05Pa以上50Pa以下であることを特徴とする、(8)に記載の積層体の製造方法。
(10) 金属層Kの表面抵抗率が0.001Ω/sq.以上0.5Ω/sq.以下であることを特徴とする、(8)又は(9)に記載の積層体の製造方法。
(11) 金属層Mの厚みが、0.3μm以上10μm以下であることを特徴とする、(8)〜(10)のいずれかに記載の積層体の製造方法。
(12) 金属層Mの膜応力が10MPa以上100MPa以下であることを特徴とする、(8)〜(11)のいずれかに記載の積層体の製造方法。
(13) 金属層Kの主成分である金属を金属K、金属層Lの主成分である金属を金属Lとしたとき、金属Kと金属Lが同じであることを特徴とする、(8)〜(12)のいずれかに記載の積層体の製造方法。
(14) 金属K及び金属Lが、銅であることを特徴とする、(13)に記載の積層体の製造方法。
(15) 基材、密着層、金属層K、及び金属層Lをこの順に有する積層体の製造方法であって、
前記密着層が、チタン、ニッケル、及びクロムからなる群より選ばれる少なくとも1つの元素を主成分とし、
前記密着層が、スパッタリング法によって形成(以下、工程Xという)された層であり、
金属K及び金属Lが、チタン、ニッケル、及びクロム以外の金属であり、
工程X、工程K、及び工程Lをこの順に有することを特徴とする、(13)又は(14)に記載の積層体の製造方法。
(1) 基材、金属層A、及び金属層B(以下、金属層Aと金属層Bとを合わせて、金属層Cという)をこの順に有する積層体の製造方法であって、
金属層Cの厚みを100%としたときに、スパッタリング法によって、厚みが30nm以上でかつ金属層Cの厚みの0.1%以上20%以下の金属層Aを形成(以下、工程Aという)し、
続いて、蒸着法によって、厚みが240nm以上でかつ金属層Cの厚みの80%以上99.9%以下の金属層Bを形成(以下、工程Bという)することを特徴とする。
(2) 前記工程Aにおいて、系の圧力が0.05Pa以上50Pa以下であることを特徴とする、(1)に記載の積層体の製造方法。
(3) 金属層Aの表面抵抗率が0.01Ω/sq.以上10Ω/sq.以下であることを特徴とする、(1)又は(2)に記載の積層体の製造方法。
(4) 金属層Cの厚みが、0.3μm以上10μm以下であることを特徴とする、(1)〜(3)のいずれかに記載の積層体の製造方法。
(5) 金属層Aの主成分である金属を金属A、金属層Bの主成分である金属を金属Bとしたとき、金属Aと金属Bが同じであることを特徴とする、(1)〜(4)のいずれかに記載の積層体の製造方法。
(6) 金属A及び金属Bが、銅であることを特徴とする、(5)に記載の積層体の製造方法。
(7) 基材、密着層、金属層A、及び金属層Bをこの順に有する積層体の製造方法であって、
前記密着層が、チタン、ニッケル、及びクロムからなる群より選ばれる少なくとも1つの元素を主成分とし、
前記密着層が、スパッタリング法によって形成(以下、工程Xという)された層であり、
金属A及び金属Bが、チタン、ニッケル、及びクロム以外の金属であり、
工程X、工程A、及び工程Bをこの順に有することを特徴とする、(5)または(6)に記載の積層体の製造方法。
(8) 基材、金属層K、および金属層L(以下、金属層Kと金属層Lとを合わせて金属層Mという)をこの順に有する積層体の製造方法であって、
金属層Mの厚みを100%としたときに、蒸着法によって、厚みが240nm以上でかつ金属層Mの厚みの80%以上99.9%以下の金属層Kを形成(以下、工程Kという)し、
続いて、スパッタリング法によって、厚みが30nm以上でかつ金属層Mの厚みの0.1%以上20%以下の金属層Lを形成(以下、工程Lという)することを特徴とする、積層体の製造方法。
(9) 前記工程Lにおいて、系の圧力が0.05Pa以上50Pa以下であることを特徴とする、(8)に記載の積層体の製造方法。
(10) 金属層Kの表面抵抗率が0.001Ω/sq.以上0.5Ω/sq.以下であることを特徴とする、(8)又は(9)に記載の積層体の製造方法。
(11) 金属層Mの厚みが、0.3μm以上10μm以下であることを特徴とする、(8)〜(10)のいずれかに記載の積層体の製造方法。
(12) 金属層Mの膜応力が10MPa以上100MPa以下であることを特徴とする、(8)〜(11)のいずれかに記載の積層体の製造方法。
(13) 金属層Kの主成分である金属を金属K、金属層Lの主成分である金属を金属Lとしたとき、金属Kと金属Lが同じであることを特徴とする、(8)〜(12)のいずれかに記載の積層体の製造方法。
(14) 金属K及び金属Lが、銅であることを特徴とする、(13)に記載の積層体の製造方法。
(15) 基材、密着層、金属層K、及び金属層Lをこの順に有する積層体の製造方法であって、
前記密着層が、チタン、ニッケル、及びクロムからなる群より選ばれる少なくとも1つの元素を主成分とし、
前記密着層が、スパッタリング法によって形成(以下、工程Xという)された層であり、
金属K及び金属Lが、チタン、ニッケル、及びクロム以外の金属であり、
工程X、工程K、及び工程Lをこの順に有することを特徴とする、(13)又は(14)に記載の積層体の製造方法。
本発明によれば、以下に説明するとおり、基材に傷があっても、保護フィルムや湿式ハードコート層を用いることなく、サブトラクティブ法で配線回路形成をしても基材傷による断線を生じにくい積層体を提供することができる。
本発明の積層体は、基材、金属層A、及び金属層Bをこの順に有する。本発明により得られる積層体は、基材、金属層A、及び金属層Bをこの順に有しさえすれば、層間に他の層が介在してもよい。例えば、後述するように、基材、密着層、金属層A、及び金属層Bをこの順に有する構成とすることも可能である。但し、金属層Aと金属層Bとは、間に他の層を介さずに、直接積層していることが好ましい。なお、以下では、金属層Aと金属層Bとを合わせて、金属層Cという。
また、本発明の積層体の別の形態では、基材、金属層K、金属層Lをこの順に有する。本発明により得られる積層体は基材、金属層K、及び金属層Lをこの順に有しさえすれば、層間に他の層が介在してもよい。例えば、後述するように基材、密着層、金属層K、および金属層Lをこの順に有する構成とすることも可能である。但し、金属層Kと金属層Lとは、間に他の層を介さずに、直接積層していることが好ましい。なお、以下では、金属層Kと金属層Lとを合わせて金属層Mという。
本発明の積層体を構成する基材は、樹脂フィルム、セラミックス板など、種々の基材を用いることができる。基材は、自身の製造時や加工途中の搬送中に、その表面に深さサブミクロンから数ミクロンの傷が生じることがある。傷発生のメカニズムは様々であるが、例えば搬送ロール上に突起が存在して擦れたり、数ミクロンの大きさの塵が基材上に乗りその上から搬送ロールで押さえつけたりすることで生じる。傷の発生は搬送機構の精密化やクリーニング強化によって軽減できるものの完全になくすることは困難であり、また軽減するための搬送機構の精密化やクリーニング強化によってコストが上昇してしまう問題がある。しかしながら本発明の製造方法をもってすれば、上記の傷が基材に存在しても、サブトラクティブ法で配線回路を形成するときに断線を生じる可能性が低い積層体を提供することができる。詳細を以下に説明する。
本発明の積層体の製造方法は、金属層Cの厚みを100%としたときに、スパッタリング法によって厚みが30nm以上でかつ金属層Cの厚みの0.1%以上20%以下の金属層Aを形成し(以下、工程Aという)、続いて蒸着法によって厚みが240nm以上でかつ金属層Cの厚みの80%以上99.9%以下の金属層Bを形成(以下、工程Bという)する。
本発明の積層体の製造方法は、金属層Cの厚みを100%としたときに、スパッタリング法によって厚みが30nm以上でかつ金属層Cの厚みの0.1%以上20%以下の金属層Aを形成し(以下、工程Aという)、続いて蒸着法によって厚みが240nm以上でかつ金属層Cの厚みの80%以上99.9%以下の金属層Bを形成(以下、工程Bという)する。
スパッタリング法は、蒸着法に比べて基材の傷の側面にも膜が付着し易い特徴をもつ。蒸着法で成膜すると、基材に対してほぼ垂直方向から膜が堆積していくので、基材の傷の底面には比較的膜がつきやすく、一方基材の傷の側面には膜がつきにくい。スパッタリング法と蒸着法を組み合わせることで、基材の傷の底面にも側面にも膜をつけることができ、傷を跨ぐ配線であっても傷の表面を沿って通電することで断線を抑制することができる。
また、スパッタリング法は、蒸着法と比べて下地と金属層の密着強度が得られやすいという特徴がある。そのため本発明の製造方法では、基材に近い金属層Aの成膜方法をスパッタリング法とし、金属層Aは密着層としても利用している。一方成膜速度の点では一般的に蒸着法がスパッタリング法よりも優れるため、所定の金属層厚みを生産性良く得るのに金属層Bは蒸着法で行われる。
本発明の積層体のもう一つの製造方法は、金属層Mの厚みを100%としたときに、蒸着法によって、厚みが240nm以上でかつ金属層Mの厚みの80%以上99.9%以下の金属層Kを形成(以下、工程Kという)し、
続いて、スパッタリング法によって、厚みが30nm以上でかつ金属層Mの厚みの0.1%以上20%以下の金属層Lを形成(以下、工程Lという)する。
本発明の積層体のもう一つの製造方法は、金属層Mの厚みを100%としたときに、蒸着法によって、厚みが240nm以上でかつ金属層Mの厚みの80%以上99.9%以下の金属層Kを形成(以下、工程Kという)し、
続いて、スパッタリング法によって、厚みが30nm以上でかつ金属層Mの厚みの0.1%以上20%以下の金属層Lを形成(以下、工程Lという)する。
蒸着法で形成された膜は引っ張り応力を有しやすく、金属膜の膜厚にもよるが10MPa以上の膜応力があると基材表面に裂けが生じてしまう場合がある。この方法では、金属層Mが蒸着法で形成された膜に起こりやすい引っ張り応力を有するために基材表面に裂けが生じても、その後で蒸着法に比べて引っ張り応力が小さくなり易い(若しくは、逆に圧縮応力になり易い)スパッタリング法で金属層Lを形成することで、金属層Lの形成中に基材表面の割れを進展させることなく、傷表面を覆うことができる。膜応力が100MPaより大きくなると基材表面に生じる裂けが大きくなり、スパッタリング法で金属層Lを形成しても傷表面を覆うのが難しくなる場合がある。
前述の通り、金属層Aは、密着層としての機能と基材の傷の側面を膜(金属層A)で覆う機能を有している。なお前述のとおり、金属層Aの厚みは30nm以上でかつ金属層C厚みの0.1%以上20%以下である。金属層Aの厚みが30nm未満や金属層Cの厚みの0.1%未満では、金属層Aが薄すぎて金属層Aがその機能を十分に果たせないことがある。金属層Aの厚みが金属層Cの厚みの20%を超える場合は、相対的に金属層Bの厚みが減り、基材の傷内部の底面の膜(金属層B)が薄くなって十分に通電できなくなることがある。また、金属層Aを厚く成膜するためには、工程Aを長時間とする必要があり、加工速度が低下する問題もある。なお、金属層Aの厚みは、30nm以上でかつ金属層C厚みの0.1%以上20%以下でありさえすれば、その厚みに上限値は特にないが、金属層Cの好適な厚みが0.3μm以上10μm以下であることを考慮すると、金属層Aの好適な厚みは2,000nm以下と考えられる。
前述の通り、金属層Aは、密着層としての機能と基材の傷の側面を膜(金属層A)で覆う機能を有している。なお前述のとおり、金属層Aの厚みは30nm以上でかつ金属層C厚みの0.1%以上20%以下である。金属層Aの厚みが30nm未満や金属層Cの厚みの0.1%未満では、金属層Aが薄すぎて金属層Aがその機能を十分に果たせないことがある。金属層Aの厚みが金属層Cの厚みの20%を超える場合は、相対的に金属層Bの厚みが減り、基材の傷内部の底面の膜(金属層B)が薄くなって十分に通電できなくなることがある。また、金属層Aを厚く成膜するためには、工程Aを長時間とする必要があり、加工速度が低下する問題もある。なお、金属層Aの厚みは、30nm以上でかつ金属層C厚みの0.1%以上20%以下でありさえすれば、その厚みに上限値は特にないが、金属層Cの好適な厚みが0.3μm以上10μm以下であることを考慮すると、金属層Aの好適な厚みは2,000nm以下と考えられる。
本発明の製造方法において、スパッタリング法で基材の傷の側面に膜が堆積し易いのは成膜粒子の平均自由行程の短さに起因する。平均自由行程は系の圧力に反比例することが知られており、深さや幅が数μm程度の基材の傷の側面に膜を堆積させたいとき、工程Aの系の圧力は0.05Pa以上50Pa以下が好適である。工程Aの系の圧力が0.05Paよりも低くなると成膜される粒子の平均自由行程が長くなり、基材に対して垂直に堆積する成分が多くなって傷の側面に膜がつきにくくなることがある。工程Aの系の圧力が50Paよりも高くなると成膜される粒子の平均自由行程が短くなりすぎ、基材以外に成膜される量が増えてスパッタリングターゲットの使用効率が悪化することがある。
上述の工程Aに続いて、本発明では、蒸着法によって厚みが240nm以上でかつ金属層の厚みの80%以上99.9%以下の金属層Bを形成することが重要である。
金属層Bの厚みが99.9%を超える場合には、金属層Aが薄すぎて金属層Aがその機能を十分に果たせないことがある。金属層Bの厚みが240nm未満の場合や金属層の厚みの80%未満の場合は、基材の傷内部の底面の膜(金属層B)が薄くなって十分に通電できなくなることがある。なお、金属層Bの厚みは、240nm以上でかつ金属層の厚みの80%以上99.9%以下でありさえすれば、その厚みに上限値は特にないが、金属層Cの好適な厚みが0.3μm以上10μm以下であることを考慮すると、金属層Bの好適な厚みは9,970nm以下である。
金属層Kの厚みは240nm以上でかつ金属層Mの厚みの80%以上99.9%以下である。金属層Kの厚みが99.9%を超える場合には、金属層Lが薄すぎて金属層Lがその機能を十分に果たせないことがある。金属層Kの厚みが240nm未満の場合や金属層Mの厚みの80%未満の場合は、基材の傷内部の底面の膜(金属層K)が薄くなって十分に通電できなくなることがある。なお、金属層Kの厚みは、240nm以上でかつ金属層Mの厚みの80%以上99.9%以下でありさえすれば、その厚みに上限値は特にないが、金属層Mの好適な厚みが0.3μm以上10μm以下であることを考慮すると、金属層Kの好適な厚みは9,970nm以下である。
金属層Kの厚みは240nm以上でかつ金属層Mの厚みの80%以上99.9%以下である。金属層Kの厚みが99.9%を超える場合には、金属層Lが薄すぎて金属層Lがその機能を十分に果たせないことがある。金属層Kの厚みが240nm未満の場合や金属層Mの厚みの80%未満の場合は、基材の傷内部の底面の膜(金属層K)が薄くなって十分に通電できなくなることがある。なお、金属層Kの厚みは、240nm以上でかつ金属層Mの厚みの80%以上99.9%以下でありさえすれば、その厚みに上限値は特にないが、金属層Mの好適な厚みが0.3μm以上10μm以下であることを考慮すると、金属層Kの好適な厚みは9,970nm以下である。
金属層Lの厚みは30nm以上でかつ金属層Mの厚みの0.1%以上20%以下である。金属層Lの厚みが30nm未満や金属層Mの厚みの0.1%未満では、金属層Lが薄すぎて金属層Lがその機能を十分に果たせないことがある。金属層Lの厚みが金属層Mの厚みの20%を超える場合は、相対的に金属層Kの厚みが減り、基材の傷内部の底面の膜(金属層K)が薄くなって十分に通電できなくなることがある。また、金属層Lを厚く成膜するためには、工程Lを長時間とする必要があり、加工速度が低下する問題もある。なお、金属層Lの厚みは、30nm以上でかつ金属層Mの厚みの0.1%以上20%以下でありさえすれば、その厚みに上限値は特にないが、金属層Mの好適な厚みが0.3μm以上10μm以下であることを考慮すると、金属層Lの好適な厚みは2,000nm以下と考えられる。
本発明におけるスパッタリング法の好適な条件は工程Aと同様である。
本発明の積層体は後述する方法によって測定される金属層Aの表面抵抗率が0.01Ω/sq.以上10Ω/sq.以下であることが好ましい。基材の傷の側面は金属層Aによって覆われ、電気回路配線として機能するときは、金属層Aを通電することになる。この際、金属層Aの表面抵抗率が10Ω/sq.よりも大きいと、傷を跨ぐ配線の抵抗が高くなることがある。金属層Aの表面抵抗率が0.01Ω/sq.よりも低くても、電気回路配線としての機能に問題は生じないが、成膜速度の遅いスパッタリング法でこの表面抵抗率となるように膜厚(金属層Aの厚み)を増すことは、生産性を低下させてしまうことがある。
本発明の積層体は、金属層Kの表面抵抗率が0.001Ω/sq.以上0.5Ω/sq.以下であることが好ましい。基材の傷の底面は金属層Kによって覆われ、電気回路配線として機能するときは、金属層Kを通電することになる。この際、金属層Kの表面抵抗率が0.5Ω/sq.よりも大きいと、傷を跨ぐ配線の抵抗が高くなることがある。金属層Kの表面抵抗率が0.001Ω/sq.よりも低くても、電気回路配線としての機能に問題は生じないが、蒸着膜の引っ張り応力で基材の表面に割れを生じさせてしまうことがある。
本発明の金属層C(金属層Aと金属層Bの合計厚み)および金属層M(金属層Kと金属層Lの合計厚み)は、厚みが0.3μm以上10μm以下であることが好ましい。金属層Cおよび金属層Mの厚みが0.3μm未満では、基材の傷の側面や底面に成膜する金属(金属層)の膜厚が薄くて、傷を跨いだ配線の導電性が不足する場合がある。金属層Cおよび金属層Mの厚みが10μmより厚くなると、配線の耐屈曲性が弱くなることがあり、その後の工程で粘着剤を介してカバー基材と貼りあわせる際に気泡が生じやすくなる場合がある。
本発明の積層体は後述する方法によって測定される金属層Aの表面抵抗率が0.01Ω/sq.以上10Ω/sq.以下であることが好ましい。基材の傷の側面は金属層Aによって覆われ、電気回路配線として機能するときは、金属層Aを通電することになる。この際、金属層Aの表面抵抗率が10Ω/sq.よりも大きいと、傷を跨ぐ配線の抵抗が高くなることがある。金属層Aの表面抵抗率が0.01Ω/sq.よりも低くても、電気回路配線としての機能に問題は生じないが、成膜速度の遅いスパッタリング法でこの表面抵抗率となるように膜厚(金属層Aの厚み)を増すことは、生産性を低下させてしまうことがある。
本発明の積層体は、金属層Kの表面抵抗率が0.001Ω/sq.以上0.5Ω/sq.以下であることが好ましい。基材の傷の底面は金属層Kによって覆われ、電気回路配線として機能するときは、金属層Kを通電することになる。この際、金属層Kの表面抵抗率が0.5Ω/sq.よりも大きいと、傷を跨ぐ配線の抵抗が高くなることがある。金属層Kの表面抵抗率が0.001Ω/sq.よりも低くても、電気回路配線としての機能に問題は生じないが、蒸着膜の引っ張り応力で基材の表面に割れを生じさせてしまうことがある。
本発明の金属層C(金属層Aと金属層Bの合計厚み)および金属層M(金属層Kと金属層Lの合計厚み)は、厚みが0.3μm以上10μm以下であることが好ましい。金属層Cおよび金属層Mの厚みが0.3μm未満では、基材の傷の側面や底面に成膜する金属(金属層)の膜厚が薄くて、傷を跨いだ配線の導電性が不足する場合がある。金属層Cおよび金属層Mの厚みが10μmより厚くなると、配線の耐屈曲性が弱くなることがあり、その後の工程で粘着剤を介してカバー基材と貼りあわせる際に気泡が生じやすくなる場合がある。
本発明において、金属層Aの主成分である金属を金属A、金属層Bの主成分である金属を金属Bとしたとき、金属Aと金属Bが同じであることが望ましい。また金属層Kの主成分である金属を金属K、金属層Lの主成分である金属を金属Lとしたとき、金属Kと金属Lとが同じであることが望ましい。両金属層の主成分が同じであると、金属層Aと金属層Bの間や金属Kと金属Lとの間で優れた密着強度が得られやすい。なお、金属層Aの主成分である金属とは、金属層Aの全体100原子%において、原子数基準で最も多く含まれる金属元素を意味する。同様に、金属層Bの主成分である金属とは、金属層Bの全体100原子%において、原子数基準で最も多く含まれる金属元素を意味し、金属層Kの主成分である金属とは、金属層Kの全体100原子%において、原子数基準で最も多く含まれる金属元素を意味し、金属層Lの主成分である金属とは、金属層Lの全体100原子%において、原子数基準で最も多く含まれる金属元素を意味する。
本発明において、金属A、金属B、金属Kおよび金属Lは銅であることが好ましい。金属A、金属B、金属Kおよび金属Lとして銅が好ましい理由は、銅が導電性とコストに優れるからである。また銅は、銀と比べてマイグレーションを起こしにくい利点がある。
本発明の積層体の製造方法は、基材、密着層、金属層A、及び金属層Bをこの順に有する積層体の製造方法であって、前記密着層が、チタン、ニッケル、及びクロムからなる群より選ばれる少なくとも1つの元素を主成分とし、前記密着層が、スパッタリング法によって形成(以下、工程Xという)された層であり、金属A及び金属Bが、チタン、ニッケル、及びクロム以外の金属であり、工程X、工程A、及び工程Bをこの順に有することが好ましい。
本発明の積層体の製造方法は、基材、密着層、金属層A、及び金属層Bをこの順に有する積層体の製造方法であって、前記密着層が、チタン、ニッケル、及びクロムからなる群より選ばれる少なくとも1つの元素を主成分とし、前記密着層が、スパッタリング法によって形成(以下、工程Xという)された層であり、金属A及び金属Bが、チタン、ニッケル、及びクロム以外の金属であり、工程X、工程A、及び工程Bをこの順に有することが好ましい。
また、基材、密着層、金属層K、及び金属層Lをこの順に有する積層体の製造方法であって、前記密着層が、チタン、ニッケル、及びクロムからなる群より選ばれる少なくとも1つの元素を主成分とし、前記密着層が、スパッタリング法によって形成された層であり、
金属K及び金属Lが、チタン、ニッケル、及びクロム以外の金属であり、
工程X、工程K、及び工程Lをこの順に有することも好ましい。このような態様の本発明について説明する。
金属K及び金属Lが、チタン、ニッケル、及びクロム以外の金属であり、
工程X、工程K、及び工程Lをこの順に有することも好ましい。このような態様の本発明について説明する。
つまり本発明の積層体は、基材と金属層Aとの間や基材と金属層Kとの間に密着層が存在するとより好ましい。すなわち基材、密着層、金属層A、及び金属層Bをこの順に有する、あるいは、基材、密着層、金属層Kおよび金属層Lをこの順に有する積層体であることが好ましい。なお、この密着層は厚みが30nm未満の層を意味する。またこの密着層は、チタン、ニッケル、およびクロムからなる群より選ばれる少なくとも1つの元素を主成分とすることが好ましい。ここでいう主成分とは、チタン、ニッケル、およびクロムからなる群より選ばれる少なくとも1つの元素が、密着層の全体100原子%において、原子数基準で最も多く含まれる元素であることを意味する。このような密着層が存在することで、基材と金属層との間の密着強度を向上させることができる。なお、基材、密着層、金属層A、及び金属層Bをこの順に有する積層体の場合には、これらの層の間に他の層を介すことなく、これらの層が直接積層されていることが好ましい。基材、密着層、金属層K、及び金属層Lをこの順に有する積層体の場合には、これらの層の間に他の層を介すことなく、これらの層が直接積層されていることが好ましい。そしてこの密着層は、スパッタリング法により形成(以下、工程Xという)されることが好ましい。なお、密着層は、後述するとおり0.5nm以上であることが好ましい。
そして積層体が密着層を有する場合には、金属A、金属B、金属K、及び金属Lが、チタン、ニッケル、及びクロム以外の金属であることが重要である(金属A、金属B、金属K、及び金属Lが、密着層には該当しえない元素であることが重要である)。さらに積層体が密着層を有する場合には、工程X、工程A、及び工程Bをこの順に有することが好ましい。積層体が密着層を有する場合には、工程X、工程K、及び工程Lをこの順に有することが好ましい。
以下、この第一実施の形態を含む本発明を、その実施の形態を示す図面を参照して具体的に説明する。
以下、この第一実施の形態を含む本発明を、その実施の形態を示す図面を参照して具体的に説明する。
[第一実施の形態]
図1は本発明の製造方法の第一実施の形態を説明する概念図である。(A)乃至(D)は製造工程を順に示す。
図1は本発明の製造方法の第一実施の形態を説明する概念図である。(A)乃至(D)は製造工程を順に示す。
基材1は、樹脂フィルム、セラミックス板などを用いることができる。樹脂フィルムはロール状での入手が容易であるためロールトゥロールでの加工ができ生産性に優れる。セラミックス板は樹脂フィルムに比べて熱膨張が小さいため複数の基板を積層して使用するときなど位置精度が要求される用途に好適である。
基材として樹脂フィルムを用いる場合、樹脂フィルムを構成する樹脂として、例えばPET(ポリエチレンテレフタレート)やPEN(ポリエチレンナフタレート)、ポリアラミド、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリプロピレンなどが挙げられる。
また基材としてセラミックス板を用いる場合、例えばアルミナ、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、炭化アルミニウム、ジルコニア、石英、ホウケイ酸ガラス、青板ガラス、白板ガラスなどが挙げられる。
形成した回路の短絡を防止するため、基材1の表面は絶縁性を有することが好ましく、もし基材1の素材が絶縁性でない場合は、例えば表面酸化処理等で表面絶縁性を付与することが好ましい。
基材1には、傷2が存在することがある。傷のサイズは、幅、深さがサブミクロン乃至数ミクロンであることが多い。サブミクロンよりも小さい傷は、工程Bにおける蒸着法や工程Aにおけるスパッタリング法での成膜の過程で埋まることが多いため断線の問題を生じにくい。10μmよりも大きな傷は、発生原因の特定が困難でないことが多く設備上の工夫で傷の発生を抑制することが好ましい。
基材1の厚みは特に限定されるものではないが、好ましくは1μm以上5,000μm以下であり、より好ましくは10μm以上500μm以下、更に好ましくは20μm以上250μm以下である。基材が薄すぎるとハンドリングが困難となることがあり、厚すぎると電子機器内で回路基板の占める体積が大きくなり機器の小型化が難しくなることがある。
基材1が透明性を有していると電磁波シールドフィルムやタッチパネル用透明導電性フィルム、透明ヒーターなどに適用できるため好ましい。本発明で基材が透明性を有するとは、基材の全光線透過率が20%以上であることを意味し、好ましくは50%以上である。
本発明の製造方法では、金属層Cの厚みを100%としたときに、スパッタリング法によって厚みが30nm以上でかつ金属層Cの厚みの0.1%以上20%以下の金属層Aを形成し、続いて蒸着法によって厚みが240nm以上でかつ金属層Cの厚みの80%以上99.9%以下の金属層Bを形成する。
金属層Cは、金、銀、銅、アルミニウム、マグネシウム、タングステン、コバルト、亜鉛、チタン、ニッケル、クロム及び鉄からなる群より選ばれる少なくとも1種の金属元素を含むことが好ましい。高い導電性を付与する観点から、金属層Cは、金、銀、銅、及びアルミニウムからなる群より選ばれる少なくとも1つの金属元素から構成されることがより好適であり、コストとのバランスを考えると、金属層Cは銅元素で構成されることがより好適である。
なお金属層Aは、金属層Aの全体100原子%において、金属元素の合計含有量(原子数基準)が50原子%以上100原子%以下の層であることがより好ましく、さらに好ましくは95原子%以上100原子%以下の層である。同様に金属層Bも、金属層Bの全体100原子%において、金属元素の合計含有量(原子数基準)が50原子%以上100原子%以下の層であることがより好ましく、さらに好ましくは95原子%以上100原子%以下の層である。
また金属層Aは、酸素や窒素、炭素といった非金属元素を含有していてもよいが、金属層Aの全体100原子%における非金属元素の合計含有量(原子数基準)は、5原子%以下であることが好ましい。金属層A中の非金属元素の合計含有量が5原子%を超えると、導電性が十分に得られないことがある。同様に金属層Bも、金属層Bの全体100原子%における非金属元素の合計含有量(原子数基準)が、5原子%以下であることが好ましい。金属層B中の非金属元素の合計含有量が5原子%を超えると、導電性が十分に得られないことがある
本書でいうスパッタリング法とは、アルゴンなどの不活性ガスのイオンが金属等のターゲットに衝突し、それによりターゲットからはじき出された金属原子が被着体( スパッタリングにより膜を付着されるもの)の表面に付着する現象である。不活性ガスの代わりに反応性ガスとしての窒素ガスや酸素ガスなどを使用することにより、金属等のターゲットから金属原子をはじき出すとともに、金属原子と窒素ガスとの間で反応を生じさせ、被着体の表面に付着し薄膜を形成するいわゆる反応性スパッタリングも利用することができる。また、本発明のスパッタリング法にはDC、AC、パルスいずれの電源を用いることができ、装置内に磁石を配置し磁界を利用したり、イオンビームを利用したりしても構わない。例えば、2極スパッタリング法やマグネトロンスパッタリング法、デュアルマグネトロンスパッタリング法、イオンビームスパッタリング法などが挙げられる。これらの中でもDCマグネトロンスパッタリング法が、成膜速度が比較的速い点や、装置の構造が比較的単純である点で好ましい。
本書でいうスパッタリング法とは、アルゴンなどの不活性ガスのイオンが金属等のターゲットに衝突し、それによりターゲットからはじき出された金属原子が被着体( スパッタリングにより膜を付着されるもの)の表面に付着する現象である。不活性ガスの代わりに反応性ガスとしての窒素ガスや酸素ガスなどを使用することにより、金属等のターゲットから金属原子をはじき出すとともに、金属原子と窒素ガスとの間で反応を生じさせ、被着体の表面に付着し薄膜を形成するいわゆる反応性スパッタリングも利用することができる。また、本発明のスパッタリング法にはDC、AC、パルスいずれの電源を用いることができ、装置内に磁石を配置し磁界を利用したり、イオンビームを利用したりしても構わない。例えば、2極スパッタリング法やマグネトロンスパッタリング法、デュアルマグネトロンスパッタリング法、イオンビームスパッタリング法などが挙げられる。これらの中でもDCマグネトロンスパッタリング法が、成膜速度が比較的速い点や、装置の構造が比較的単純である点で好ましい。
スパッタリング法は、蒸着法と比べ低真空(高圧力)で行われることが多く、そのため成膜される粒子の平均自由行程が短い。そのため成膜される粒子は途中でスパッタリングガスや別の粒子と衝突し基材に対して垂直方向以外から基材に到達する可能性が高くなる。よって基材に傷が存在したとき、蒸着法と比べ傷の側面に金属膜が成膜する可能性が高くなり、その膜中を電流が流れることにより傷を跨ぐ配線であっても断線することが少なくなる。
本発明の蒸着法とは、例えば真空蒸着法であり、高真空中で蒸着材料を加熱し、気化、昇華させた蒸着材料が基材に衝突、付着することで膜を形成する成膜方法である。加熱方式としては抵抗加熱方式、電子ビーム方式、誘導加熱方式いずれを使うこともできる。蒸着材料と基材との間にプラズマを配置したイオンプレーティング法についても本発明の蒸着法に含む。
蒸着法は、スパッタリング法と比べ高真空(低圧力)で行われることが多く、成膜される粒子の平均自由行程が長い。そのため成膜される粒子は途中で衝突によって向きを変えられることなく基材に対してほぼ垂直に成膜される可能性が高くなる。よって基材に傷が存在したとき、スパッタリング法と比べ成膜粒子が傷の底面に到達する可能性が高くなる。
図2はスパッタリング法だけで成膜した(金属層Cを形成した)ときの概念図である。基材の傷内部の側面には金属層が成膜されるが、底面に到達する金属層が少ないため、傷内部を底面に沿って電流が流れることができずに断線となりやすい。
図2はスパッタリング法だけで成膜した(金属層Cを形成した)ときの概念図である。基材の傷内部の側面には金属層が成膜されるが、底面に到達する金属層が少ないため、傷内部を底面に沿って電流が流れることができずに断線となりやすい。
図3は蒸着法だけで成膜したときの概念図である。基材の傷内部の底面には金属層が成膜されるが、側面には金属層が成膜されにくいため、傷内部を側面に沿って電流が流れることができずに断線となりやすい。
本発明では、スパッタリング法(工程A)と蒸着法(工程B)を組み合わせることで、基材に傷が存在しても、その側面と底面に金属層を成膜することができるため、傷を跨ぐ配線があっても傷の側面および底面を通電することで断線する可能性が低くなる点に特徴がある。
本発明の製造方法では、スパッタリング法によって形成する金属層Aの厚みは30nm以上で金属層Cの0.1%以上20%以下である。金属層Aの厚みが30nm未満の場合や金属層Cの厚みの0.1%よりも小さい場合には、傷の側面に付着する金属膜が薄すぎて十分な導電性が得られないことがある。金属層Aの厚みが金属層Cの厚みの20%を超えると相対的に金属層Bの厚みが減り、傷内部の底面の膜が薄くなって十分に通電できなくなることがある。
前述のとおり、金属層Aの主成分である金属を金属A、金属層Bの主成分である金属を金属Bとしたとき、金属Aと金属Bが同じであることが望ましい。ここで、なお、金属層Aの主成分である金属とは、金属層Aの全体100原子%において、原子数基準で最も多く含まれる金属元素を意味する。金属層Bについても同様である。金属層AやBの主成分については、積層体を切断し、断面をSTEM−EDXで分析することで求めることができる。両金属層の主成分が同じであると金属層Aと金属層Bの間で密着強度が得られやすい。
前述のとおり本発明の積層体は、基材と金属層Aとの間に密着層が存在すると好ましい。この際の密着層の厚みは、0.5nm以上30nm未満が好適であり、1nm以上20nm以下がより好適であり、1nm以上10nm以下が更により好適である。密着層の厚みが0.5nmより小さいと、十分な密着効果が得られない場合がある。また、密着層の厚みが30nm以上でも、得られる密着性が更に増すわけではないので、コストの観点から、密着層は30nm未満であることが好ましい。
前述のとおり本発明の積層体は、基材と金属層Aとの間に密着層が存在すると好ましい。この際の密着層の厚みは、0.5nm以上30nm未満が好適であり、1nm以上20nm以下がより好適であり、1nm以上10nm以下が更により好適である。密着層の厚みが0.5nmより小さいと、十分な密着効果が得られない場合がある。また、密着層の厚みが30nm以上でも、得られる密着性が更に増すわけではないので、コストの観点から、密着層は30nm未満であることが好ましい。
本発明の積層体は、金属層Bの基材とは反対側に黒化層を備えてもよい。つまり、基材、金属層A、金属層B、及び黒化層をこの順に有する積層体としたり、基材、密着層、金属層A、金属層B、及び黒化層をこの順に有する積層体としたりしてもよい。黒化層とは電磁波シールドフィルムの電極やタッチパネルの電極、透明ヒーターの電極などこの積層体が視認される用途で使用されるとき、金属層表面の色や表面光沢によって透過像のコントラストが低下するのを防ぐ効果があるので好適である。
黒化層はベタ膜であることが好ましく、積層体を基材と反対側から見たときの反射色が、L*a*b*表色系の値でL*≦65かつ−20≦a*≦20かつ−20≦b*≦20である。黒化層の素材は特に限定されるものではないが、例えば窒化ニッケル、窒化銅、酸化ニッケル、酸化銅などが挙げられる。
黒化層の厚みは特に限定されないが、5nm以上200,000nm以下が好ましく、10nm以上1,000nm以下がより好ましい。黒化層の厚みが5nmより薄い場合には、黒化層を透過する光が多くなり前述の効果を十分に発揮できないことがある。黒化層の厚みが200,000nmを超えると黒化層表面から接触式のピンプローブで導通を得る際に抵抗となってしまうことがある。
[第二実施の形態]
図5は本発明の製造方法の第二実施の形態を説明する概念図である。(A)乃至(E)は製造工程を順に示す。第一実施の形態と相違する点のみ以下説明する。
図5は本発明の製造方法の第二実施の形態を説明する概念図である。(A)乃至(E)は製造工程を順に示す。第一実施の形態と相違する点のみ以下説明する。
本発明の製造方法では、金属層Mの厚みを100%としたときに、蒸着法によって、厚みが240nm以上でかつ金属層Mの厚みの80%以上99.9%以下の金属層を形成し、
続いて、スパッタリング法によって、厚みが30nm以上でかつ金属層Mの厚みの0.1%以上20%以下の金属層Lを形成する。
続いて、スパッタリング法によって、厚みが30nm以上でかつ金属層Mの厚みの0.1%以上20%以下の金属層Lを形成する。
金属層Mの好適な構成は第一実施の形態と同様である。
第二実施の形態でも蒸着法(工程K)とスパッタリング法(工程L)を組み合わせることは第一実施の形態と同様である。
図6は第一実施の形態の一例である。蒸着法で成膜した膜は、240nm以上の膜厚において、スパッタリング法で成膜した膜と比較して引っ張り応力を生じ易いことが知られている。この応力は金属層Mが基材と比較し、より収縮しようとするために発生し、金属膜Mの厚みを増すと実際に基材に作用する応力(全応力)は大きくなる。基材表面の強度や蒸着法での成膜条件にもよるが、図6のように傷2の底面と側面の角など金属膜が薄くなりやすい所を起点として基材表面が裂けることがある。その場合、裂けの内面は金属膜が存在しないため、このまま裂けを跨ぐように回路を形成するとその回路は断線してしまう。また、蒸着法によって膜を積むことで裂けの内部まで着膜させても、金属膜の膜厚の増加による引っ張り全応力の増加が同時に起こるため、裂けが拡張し新たな未着膜部分が生じてしまう(図6の(4))。
この課題への対策として第二実施の形態では、先に蒸着法で金属層Kを成膜し、その後スパッタリング法で金属層Lを成膜する。スパッタリング法は蒸着法と比べて引っ張り応力が小さい(あるいは圧縮応力になる)ため、金属層Lの膜厚を増しても基材の裂けは拡大しにくい。そのため、蒸着法によって金属層Kを成膜した際、傷の底面と側面の角に裂けが生じていたとしても、スパッタリング法による金属層Mの成膜時にその裂けの拡張が限定的になり裂けの表面を繋げることができる。
第一実施の形態と第二実施の形態は、生産性や金属膜の膜応力、膜厚に応じて選択することができる。すなわち、第一実施の形態では金属層Aが密着強度を得やすいスパッタリング法で形成されるため、密着層を別に設けなくても密着強度不足に陥りにくく、密着層を成膜する場合と比べ生産性が高い。また、第二実施の形態では、蒸着法での成膜の後に引っ張り応力が小さい(あるいは圧縮応力になり易い)スパッタリング法で成膜するため、蒸着法で引っ張り応力が大きい材料を成膜する場合や厚く成膜する場合、基材表面に裂けを生じてもその表面を金属膜Mで覆って断線を防ぐことができる。
(測定方法)
(1)全光線透過率
全光線透過率は、日本電色工業株式会社製のNDH2000を用い、JIS K7361−1(1997年制定)に則り測定した。基材の両面から測定して値の大きかった方を採用した。
(1)全光線透過率
全光線透過率は、日本電色工業株式会社製のNDH2000を用い、JIS K7361−1(1997年制定)に則り測定した。基材の両面から測定して値の大きかった方を採用した。
(2)表面抵抗率
表面抵抗率は、80mm×50mmサイズの試料の中央をJIS K7194(1994年制定)準拠の三菱化学株式会社製MCP−T360を用いて四探針法で測定した。なお、プローブには三菱化学株式会社製のESPプローブ(電極間隔5mm、電極直径2mm)を用い、抵抗率補正係数(RCF)は4.532とした。
表面抵抗率は、80mm×50mmサイズの試料の中央をJIS K7194(1994年制定)準拠の三菱化学株式会社製MCP−T360を用いて四探針法で測定した。なお、プローブには三菱化学株式会社製のESPプローブ(電極間隔5mm、電極直径2mm)を用い、抵抗率補正係数(RCF)は4.532とした。
この四探針法では、プローブが接する表面の層(表面抵抗率を求めたい層)のすぐ下に別の導電性の層が存在する場合、それらの層を複合した層としての表面抵抗率が得られる。表面の層(表面抵抗率を求めたい層)だけの表面抵抗率を求めたい場合は、抵抗を並列接続した場合の式に従い計算した。
後述の実施例1では、密着層と金属層Aそれぞれの表面抵抗率をRX、RAとし、密着層と金属層Aの積層状態での表面抵抗率をRXAとしたとき、方程式(式1)が成り立つものとし、金属層Aの表面抵抗率を求めた。
1/RXA = 1/RX + 1/RA (式1)
(3)膜厚
膜厚は、FIB(収束イオンビーム)法により積層体を切断し、その断面をTEM(透過型電子顕微鏡)により観察することで測定した。ここで金属層A、金属層B、金属層C、金属層K、金属層L、及び金属層Mの厚みの測定は、基材の傷のない部分の上に形成された層を選択して測定した。
(3)膜厚
膜厚は、FIB(収束イオンビーム)法により積層体を切断し、その断面をTEM(透過型電子顕微鏡)により観察することで測定した。ここで金属層A、金属層B、金属層C、金属層K、金属層L、及び金属層Mの厚みの測定は、基材の傷のない部分の上に形成された層を選択して測定した。
(4)反射色
反射色は、JIS Z8722(2009年制定)に準拠のコニカミノルタ株式会社製分光測色計CM−2600dを用いて、積層体の基材とは反対側から測定した。光源はC光源を用い、SCI(正反射光込み)を測定した。
反射色は、JIS Z8722(2009年制定)に準拠のコニカミノルタ株式会社製分光測色計CM−2600dを用いて、積層体の基材とは反対側から測定した。光源はC光源を用い、SCI(正反射光込み)を測定した。
(5)断線率
断線率は、積層体の金属層側に旭化成イーマテリアルズ製のドライフィルムレジスト(商品名:サンフォートADH−151)を貼合し、フォトマスク越しに露光、現像した。
断線率は、積層体の金属層側に旭化成イーマテリアルズ製のドライフィルムレジスト(商品名:サンフォートADH−151)を貼合し、フォトマスク越しに露光、現像した。
次に塩化第二鉄水溶液で密着層、金属層A、金属層B、金属層K、金属層Lを部分的に除去し、図8の断線率評価パターン回路を得た(図8で、密着層、金属層A、金属層B、金属層K、金属層Lのいずれかがが除去されずに基材表面に残っている部分を線部とし、それらの層の全てが除去された部分をスペース部とする)。配線回路のパターンは線部の幅を20μmとし、スペース部の幅を50μmとし、長さ40mmの線を50往復折り返した九十九折状であり、両端に電極パッドを配置した。
このパターンを50個作製し、パッド間の抵抗を測定することで断線率を求めた。パッド間抵抗が10kΩを超える場合を断線とした。
(6)密着強度
金属層の基材に対する密着強度はJIS K5600−5−6(1999年制定)に従いクロスカット法で評価した。感圧付着テープには、ニチバン株式会社製No.405と日東電工株式会社製No.756の2種類を用いた(No.756の方が粘着力が高い)。
金属層の基材に対する密着強度はJIS K5600−5−6(1999年制定)に従いクロスカット法で評価した。感圧付着テープには、ニチバン株式会社製No.405と日東電工株式会社製No.756の2種類を用いた(No.756の方が粘着力が高い)。
(7)膜応力
膜応力σは金属膜成膜後基材の反りから(式2)で求めた。
σ = {ES/6(1−νS)} × (h2/l) × (1/R0) (式2)
(式2)中で、ESは基材のヤング率、νSは基材のポアソン比、hは基材の厚み、lは膜の厚み、R0は反りの曲率半径を表す。
膜応力σは金属膜成膜後基材の反りから(式2)で求めた。
σ = {ES/6(1−νS)} × (h2/l) × (1/R0) (式2)
(式2)中で、ESは基材のヤング率、νSは基材のポアソン比、hは基材の厚み、lは膜の厚み、R0は反りの曲率半径を表す。
基材の反りの曲率半径R0は、金属膜成膜後の基材を幅10mm長さ50mmの短冊状に切断し、短冊の2つの短辺で支持するように平面上に置き、それを長辺側から見て円弧に見立てて(式3)により求めた。
R0 = (4H2 + D2)/8H (式3)
(式3)中でR0は曲率半径、Hは円弧の矢高、Dは円弧の弦長を示す。
膜応力σが、基材から短冊を切り取る向き(例えばロールトゥロールの場合は流れ方向に平行な向きや流れ方向に垂直な向きなど)により変わる場合は、それらの中で最大のものを膜応力σとした。
(式3)中でR0は曲率半径、Hは円弧の矢高、Dは円弧の弦長を示す。
膜応力σが、基材から短冊を切り取る向き(例えばロールトゥロールの場合は流れ方向に平行な向きや流れ方向に垂直な向きなど)により変わる場合は、それらの中で最大のものを膜応力σとした。
(実施例1)
図1を使って説明する。
図1を使って説明する。
基材1として東レ株式会社製PETフィルム(商品名:“ルミラー”(登録商標)U48)を用いた。基材の厚みは100μmであった。基材1の全光線透過率は92%であった。
基材の一方の面側(これを上面側とする)に、ロールトゥロールにて密着層(ニッケル)を、厚みが10nmとなるようにDCマグネトロンスパッタリング法で成膜した。この際、基材表面と対向するニッケルターゲット表面との距離は250mmであり、ターゲットに印加した電圧は325Vであり、ターゲットに対する電力密度は66.7kW/m2であった。また、スパッタリングガスとしてはアルゴンを用い、圧力が0.5Paとなるように流量を調整した。
得られた密着層の表面抵抗率は63.1Ω/sq.であった。
次に密着層の図1の上面側に、ロールトゥロールにて金属層A(銅)を、厚みがおおよそ80nmとなるようにDCマグネトロンスパッタリング法で成膜した。この際、基材と対向する銅ターゲット表面の距離は250mmであり、ターゲットに印加した電圧は500Vであり、ターゲットに対する電力密度は166.7kW/m2であった。スパッタリングガスとしてはアルゴンを用い、系の圧力が0.5Paとなるように流量を調整した。
得られた金属層Aの厚みは85nmであり、表面抵抗率は0.273Ω/sq.であった。
次に金属層Aの図1の上面側に、ロールトゥロールにて金属層B(銅)を厚みがおおよそ2μmとなるように電子ビーム方式の真空蒸着法で成膜した。電子銃の出力は成膜幅に対して53.5kW/mとした。
得られた金属層の厚みは2.10μmであり、金属層Aは金属層の厚みの4.0%であり、金属層Bは金属層の厚みの96.0%であった。
得られた積層体の密着強度は、No.405とNo.756いずれのテープを使っても分類0(どの格子の目にもはがれがない)であり良好であった。
この金属層Aの主成分が銅、金属層Bの主成分が銅、密着層の主成分がニッケルである積層体を使って、前述の方法で断線率を求めたところ、断線率は4%であった。
(実施例2)
図4を使って説明する。
図4を使って説明する。
基材1として東レ株式会社製PETフィルム(商品名:“ルミラー”(登録商標)U48)を用いた。基材の厚みは100μmであった。基材1の全光線透過率は92%であった。
基材の一方の面側(これを上面側とする)に、ロールトゥロールにて金属層A(銅)を、厚みがおおよそ80nmとなるようにDCマグネトロンスパッタリング法で成膜した。この際、基材と対向する銅ターゲット表面の距離は250mmであり、ターゲットに印加した電圧は500Vであり、ターゲットに対する電力密度は166.7kW/m2であった。スパッタリングガスとしてはアルゴンを用い、系の圧力が0.5Paとなるように流量を調整した。
得られた金属層Aの厚みは82nmであり、表面抵抗率は0.269Ω/sq.であった。
次に金属層Aの図4の上面側に、ロールトゥロールにて金属層B(銅)を厚みがおおよそ2μmとなるように電子ビーム方式の真空蒸着法で成膜した。電子銃の出力は成膜幅に対して53.5kW/mとした。
得られた金属層Cの厚みは2.02μmであり、金属層Aは金属層Cの厚みの4.1%であり、金属層Bは金属層Cの厚みの95.9%であった。
得られた積層体の密着強度は、No.405のテープを使った場合では分類0(どの格子の目にもはがれがない)であり良好であったが、No.756のテープを使った場合は分類4であり部分的な剥がれが生じた。
この金属層Aの主成分が銅、金属層Bの主成分が銅、密着層の主成分がニッケルである積層体を使って、前述の方法で断線率を求めたところ、断線率は4%であった。
(実施例3)
図1を使って説明する。
(実施例3)
図1を使って説明する。
基材1として東レ株式会社製PETフィルム(商品名:“ルミラー”(登録商標)U48)を用いた。基材の厚みは100μmであった。基材1の全光線透過率は92%であった。
基材の一方の面側(これを上面側とする)に、ロールトゥロールにて密着層(ニッケル)を、厚みが10nmとなるようにDCマグネトロンスパッタリング法で成膜した。この際、基材表面と対向するニッケルターゲット表面との距離は250mmであり、ターゲットに印加した電圧は325Vであり、ターゲットに対する電力密度は66.7kW/m2であった。また、スパッタリングガスとしてはアルゴンを用い、圧力が0.5Paとなるように流量を調整した。
得られた密着層の表面抵抗率は61.0Ω/sq.であった。
次に密着層の図1の上面側に、ロールトゥロールにて金属層A(銅)を、厚みがおおよそ300nmとなるようにDCマグネトロンスパッタリング法で成膜した。この際、基材と対向する銅ターゲット表面の距離は250mmであり、ターゲットに印加した電圧は500Vであり、ターゲットに対する電力密度は166.7kW/m2であった。スパッタリングガスとしてはアルゴンを用い、系の圧力が0.5Paとなるように流量を調整した。
得られた金属層Aの厚みは303nmであり、表面抵抗率は0.069Ω/sq.であった。
次に金属層Aの図1の上面側に、ロールトゥロールにて金属層B(銅)を厚みがおおよそ1.5μmとなるように電子ビーム方式の真空蒸着法で成膜した。電子銃の出力は成膜幅に対して53.5kW/mとした。
得られた金属層Cの厚みは1.86μmであり、金属層Aは金属層の厚みの16.3%であり、金属層Bは金属層の厚みの83.7%であった。
得られた積層体の密着強度は、No.405とNo.756いずれのテープを使っても分類0(どの格子の目にもはがれがない)であり良好であった。
この金属層Aの主成分が銅、金属層Bの主成分が銅、密着層の主成分がニッケルである積層体を使って、前述の方法で断線率を求めたところ、断線率は2%であった。
(実施例4)
図1を使って説明する。
(実施例4)
図1を使って説明する。
基材1として東レ株式会社製PETフィルム(商品名:“ルミラー”(登録商標)U48)を用いた。基材の厚みは100μmであった。基材1の全光線透過率は92%であった。
基材の一方の面側(これを上面側とする)に、ロールトゥロールにて密着層(ニッケル)を、厚みが10nmとなるようにDCマグネトロンスパッタリング法で成膜した。この際、基材表面と対向するニッケルターゲット表面との距離は250mmであり、ターゲットに印加した電圧は325Vであり、ターゲットに対する電力密度は66.7kW/m2であった。また、スパッタリングガスとしてはアルゴンを用い、圧力が0.5Paとなるように流量を調整した。
得られた密着層の表面抵抗率は60.0Ω/sq.であった。
次に密着層の図1の上面側に、ロールトゥロールにて金属層A(銅)を、厚みがおおよそ80nmとなるようにDCマグネトロンスパッタリング法で成膜した。この際、基材と対向する銅ターゲット表面の距離は250mmであり、ターゲットに印加した電圧は500Vであり、ターゲットに対する電力密度は166.7kW/m2であった。スパッタリングガスとしてはアルゴンを用い、系の圧力が0.5Paとなるように流量を調整した。
得られた金属層Aの厚みは80nmであり、表面抵抗率は0.0280Ω/sq.であった。
次に金属層Aの図1の上面側に、ロールトゥロールにて金属層B(銅)を厚みがおおよそ3.0μmとなるように電子ビーム方式の真空蒸着法で成膜した。電子銃の出力は成膜幅に対して53.5kW/mとした。
得られた金属層Cの厚みは3.1μmであり、金属層Aは金属層の厚みの2.5%であり、金属層Bは金属層の厚みの97.5%であった。
得られた積層体の密着強度は、No.405とNo.756いずれのテープを使っても分類0(どの格子の目にもはがれがない)であり良好であった。
この金属層Aの主成分が銅、金属層Bの主成分が銅、密着層の主成分がニッケルである積層体を使って、前述の方法で断線率を求めたところ、断線率は12%であった。
(実施例5)
図5を使って説明する。
(実施例5)
図5を使って説明する。
基材1として東レ株式会社製PETフィルム(商品名:“ルミラー”(登録商標)U48)を用いた。基材の厚みは100μmであった。基材1の全光線透過率は92%であった。
基材の一方の面側(これを上面側とする)に、ロールトゥロールにて密着層(ニッケル)を、厚みが10nmとなるようにDCマグネトロンスパッタリング法で成膜した。この際、基材表面と対向するニッケルターゲット表面との距離は250mmであり、ターゲットに印加した電圧は325Vであり、ターゲットに対する電力密度は66.7kW/m2であった。また、スパッタリングガスとしてはアルゴンを用い、圧力が0.5Paとなるように流量を調整した。
得られた密着層の表面抵抗率は64.1Ω/sq.であった。
次に密着層の図5の上面側に、ロールトゥロールにて金属層K(銅)を厚みがおおよそ3μmとなるように電子ビーム方式の真空蒸着法で成膜した。電子銃の出力は成膜幅に対して53.5kW/mとした。
得られた金属層Kの厚みは3.2μmであり、表面抵抗率は0.0063Ω/sq.であった。
次に密着層の図5の上面側に、ロールトゥロールにて金属層L(銅)を、厚みがおおよそ180nmとなるようにDCマグネトロンスパッタリング法で成膜した。この際、基材と対向する銅ターゲット表面の距離は250mmであり、ターゲットに印加した電圧は500Vであり、ターゲットに対する電力密度は166.7kW/m2であった。スパッタリングガスとしてはアルゴンを用い、系の圧力が0.5Paとなるように流量を調整した。
得られた金属層Lの厚みは183nmであった。
金属層Kは金属層Mの厚みの94.6%であり、金属層Lは金属層Mの厚みの5.4%であった。金属層Mの膜応力は38.0MPaであった。
金属層Kは金属層Mの厚みの94.6%であり、金属層Lは金属層Mの厚みの5.4%であった。金属層Mの膜応力は38.0MPaであった。
得られた積層体の密着強度は、No.405とNo.756いずれのテープを使っても分類0(どの格子の目にもはがれがない)であり良好であった。
この金属層Kの主成分が銅、金属層Lの主成分が銅、密着層の主成分がニッケルである積層体を使って、前述の方法で断線率を求めたところ、断線率は6%であった。
(実施例6)
図6を使って説明する。
(実施例6)
図6を使って説明する。
基材1として東レ株式会社製PETフィルム(商品名:“ルミラー”(登録商標)U48)を用いた。基材の厚みは100μmであった。基材1の全光線透過率は92%であった。
基材の一方の面側(これを上面側とする)に、ロールトゥロールにて金属層K(銅)を厚みがおおよそ3μmとなるように電子ビーム方式の真空蒸着法で成膜した。電子銃の出力は成膜幅に対して53.5kW/mとした。
得られた金属層Kの厚みは3.0μmであり、表面抵抗率は0.0068Ω/sq.であった。
次に密着層の図6の上面側に、ロールトゥロールにて金属層L(銅)を、厚みがおおよそ180nmとなるようにDCマグネトロンスパッタリング法で成膜した。この際、基材と対向する銅ターゲット表面の距離は250mmであり、ターゲットに印加した電圧は500Vであり、ターゲットに対する電力密度は166.7kW/m2であった。スパッタリングガスとしてはアルゴンを用い、系の圧力が0.5Paとなるように流量を調整した。
得られた金属層Lの厚みは191nmであった。
金属層Kは金属層Mの厚みの94.0%であり、金属層Lは金属層Mの厚みの6.0%であった。金属層Mの膜応力は40.3MPaであった。
金属層Kは金属層Mの厚みの94.0%であり、金属層Lは金属層Mの厚みの6.0%であった。金属層Mの膜応力は40.3MPaであった。
得られた積層体の密着強度は、No.405のテープを使った場合では分類1(カットの交差点における塗膜の小さな剥がれ)であり、No.756のテープを使った場合は分類5の剥がれが生じた。
この金属層Aの主成分が銅、金属層Bの主成分が銅、密着層の主成分がニッケルである積層体を使って、前述の方法で断線率を求めたところ、断線率は12%であった。
(比較例1)
図2を使って説明する。
(比較例1)
図2を使って説明する。
基材1として東レ株式会社製PETフィルム(商品名:“ルミラー”(登録商標)U48)を用いた。基材の厚みは100μmであった。基材1の全光線透過率は92%であった。
基材の一方の面側(これを上面側とする)に、ロールトゥロールにて密着層(ニッケル)を、厚みが10nmとなるようにDCマグネトロンスパッタリング法で成膜した。この際、基材表面と対向するニッケルターゲット表面との距離は250mmであり、ターゲットに印加した電圧は325Vであり、ターゲットに対する電力密度は66.7kW/m2であった。また、スパッタリングガスとしてはアルゴンを用い、圧力が0.5Paとなるように流量を調整した。
得られた密着層の表面抵抗率は63.1Ω/sq.であった。
次に密着層の図2の上面側に、ロールトゥロールにて金属層A(銅)を、厚みがおおよそ2,080nmとなるようにDCマグネトロンスパッタリング法で成膜した。この際、基材と対向する銅ターゲット表面の距離は250mmであり、ターゲットに印加した電圧は500Vであり、ターゲットに対する電力密度は166.7kW/m2であった。スパッタリングガスとしてはアルゴンを用い、圧力が0.5Paとなるように流量を調整した。
得られた金属層Aの厚みは2.00μmであり、表面抵抗率は0.0106Ω/sq.であった。
このようにして得られた、金属層Aの主成分が銅、密着層の主成分がニッケルである積層体を使って前述の方法で断線率を求めた。断線率は34%であった。
(比較例2)
図3を使って説明する。
図3を使って説明する。
基材1として東レ株式会社製PETフィルム(商品名:“ルミラー”(登録商標)U48)を用いた。基材の厚みは100μmであった。基材1の全光線透過率は92%であった。
基材の一方の面側(これを上面側とする)に、ロールトゥロールにて密着層(ニッケル)を、厚みが10nmとなるようにDCマグネトロンスパッタリング法で成膜した。この際、基材表面と対向するニッケルターゲット表面との距離は250mmであり、ターゲットに印加した電圧は325Vであり、ターゲットに対する電力密度は66.7kW/m2であった。また、スパッタリングガスとしてはアルゴンを用い、圧力が0.5Paとなるように流量を調整した。
得られた密着層の表面抵抗率は63.0Ω/sq.であった。
次に密着層の図3の上面側に、ロールトゥロールにて金属層B(銅)を厚みが2.04μmとなるように電子ビーム方式の真空蒸着法で成膜した。電子銃の出力は成膜幅に対して53.5kW/mとした。
得られた金属層の厚みは2.00μmであった。
次に密着層の図3の上面側に、ロールトゥロールにて金属層B(銅)を厚みが2.04μmとなるように電子ビーム方式の真空蒸着法で成膜した。電子銃の出力は成膜幅に対して53.5kW/mとした。
得られた金属層の厚みは2.00μmであった。
このようにして得られた、金属層Bの主成分が銅、密着層の主成分がニッケルである積層体を使って前述の方法で断線率を求めた。断線率は58%であった。
実施例1乃至6と比較例1および比較例2を比較することで、本発明の製造方法が積層体をサブトラクティブ方式で回路形成する際の断線抑制に有効なことが分かる。
実施例1乃至6と比較例1および比較例2を比較することで、本発明の製造方法が積層体をサブトラクティブ方式で回路形成する際の断線抑制に有効なことが分かる。
本発明は、セミアディティブ法と比べて安価なサブトラクティブ法で配線回路を形成する際の原料となる積層体の製造する際に好適である。特に、基材を搬送時に基材表面をロールで触れることが多いロールトゥロールプロセスに適用する場合には、基材表面の深さサブミクロンから数ミクロンの傷が発生しやすく断線を誘発する可能性が高いため、本発明の効果が顕著に現れる。
1: 基材
2: 傷
3: 密着層
4: 金属層A
5: 金属層B
6: 基材の裂け
7: 金属層K
8: 金属層L
21: 線部
22: スペース部
23: 電極パッド
2: 傷
3: 密着層
4: 金属層A
5: 金属層B
6: 基材の裂け
7: 金属層K
8: 金属層L
21: 線部
22: スペース部
23: 電極パッド
Claims (15)
- 基材、金属層A、及び金属層B(以下、金属層Aと金属層Bとを合わせて、金属層Cという)をこの順に有する積層体の製造方法であって、
金属層Cの厚みを100%としたときに、スパッタリング法によって、厚みが30nm以上でかつ金属層Cの厚みの0.1%以上20%以下の金属層Aを形成(以下、工程Aという)し、
続いて、蒸着法によって、厚みが240nm以上でかつ金属層Cの厚みの80%以上99.9%以下の金属層Bを形成(以下、工程Bという)することを特徴とする、積層体の製造方法。 - 前記工程Aにおいて、系の圧力が0.05Pa以上50Pa以下であることを特徴とする、請求項1に記載の積層体の製造方法。
- 金属層Aの表面抵抗率が0.01Ω/sq.以上10Ω/sq.以下であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の積層体の製造方法。
- 金属層Cの厚みが、0.3μm以上10μm以下であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の積層体の製造方法。
- 金属層Aの主成分である金属を金属A、金属層Bの主成分である金属を金属Bとしたとき、金属Aと金属Bが同じであることを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の積層体の製造方法。
- 金属A及び金属Bが、銅であることを特徴とする、請求項5に記載の積層体の製造方法。
- 基材、密着層、金属層A、及び金属層Bをこの順に有する積層体の製造方法であって、
前記密着層が、チタン、ニッケル、及びクロムからなる群より選ばれる少なくとも1つの元素を主成分とし、
前記密着層が、スパッタリング法によって形成(以下、工程Xという)された層であり、
金属A及び金属Bが、チタン、ニッケル、及びクロム以外の金属であり、
工程X、工程A、及び工程Bをこの順に有することを特徴とする、請求項5又は6に記載の積層体の製造方法。 - 基材、金属層K、および金属層L(以下、金属層Kと金属層Lとを合わせて金属層Mという)をこの順に有する積層体の製造方法であって、
金属層Mの厚みを100%としたときに、蒸着法によって、厚みが240nm以上でかつ金属層Mの厚みの80%以上99.9%以下の金属層を形成(以下、工程Kという)し、
続いて、スパッタリング法によって、厚みが30nm以上でかつ金属層Mの厚みの0.1%以上20%以下の金属層Lを形成(以下、工程Lという)することを特徴とする、積層体の製造方法。 - 前記工程Lにおいて、系の圧力が0.05Pa以上50Pa以下であることを特徴とする、請求項8に記載の積層体の製造方法。
- 金属層Kの表面抵抗率が0.001Ω/sq.以上0.5Ω/sq.以下であることを特徴とする、請求項8又は9に記載の積層体の製造方法。
- 金属層Mの厚みが、0.3μm以上10μm以下であることを特徴とする、請求項8〜10のいずれかに記載の積層体の製造方法。
- 金属層Mの膜応力が10MPa以上100MPa以下であることを特徴とする、請求項8〜11のいずれかに記載の積層体の製造方法。
- 金属層Kの主成分である金属を金属K、金属層Lの主成分である金属を金属Lとしたとき、金属Kと金属Lが同じであることを特徴とする、請求項8〜12のいずれかに記載の積層体の製造方法。
- 金属K及び金属Lが、銅であることを特徴とする、請求項13に記載の積層体の製造方法。
- 基材、密着層、金属層K、及び金属層Lをこの順に有する積層体の製造方法であって、
前記密着層が、チタン、ニッケル、及びクロムからなる群より選ばれる少なくとも1つの元素を主成分とし、
前記密着層が、スパッタリング法によって形成(以下、工程Xという)された層であり、
金属K及び金属Lが、チタン、ニッケル、及びクロム以外の金属であり、
工程X、工程K、及び工程Lをこの順に有することを特徴とする、請求項13又は14に記載の積層体の製造方法。
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JP2012216154 | 2012-09-28 | ||
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN112423983A (zh) * | 2018-09-25 | 2021-02-26 | 东丽Kp薄膜股份有限公司 | 层叠体及层叠体的制造方法 |
-
2013
- 2013-09-26 JP JP2013199235A patent/JP2014080686A/ja active Pending
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