JP2014160738A - めっき積層体の製造方法、及びめっき積層体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 プラズマによる表面処理を行った液晶ポリマーフィルム表面にスパッタリング法による第1金属層、その上にスパッタリング法による銅成膜と電解銅めっき法による銅被膜の形成により第2金属層である銅層を形成し、その後不活性雰囲気中にてアニール処理を施して形成するめっき積層体の製造方法であって、プラズマによる表面処理後の二乗平均粗さが50nm未満、且つ算術平均粗さが50nm未満である全芳香族ポリエステルを主成分とする液晶ポリマーフィルムで、第1金属層の膜厚が2nm〜30nm、第2金属層の膜厚が0.1〜20μmで、アニール処理温度が、基板の液晶ポリマーフィルムを動的粘弾性装置によりMD方向の引っ張りモードで測定したα緩和温度以上、α緩和温度+20℃以下の温度範囲であることを特徴とする。
【選択図】 なし
Description
一方で、メタライジング法で製造されるフレキシブルプリント基板においては、銅層−液晶ポリマーフィルム界面が平滑である為、液晶ポリマーフィルム表面の凹凸によるアンカー効果が得られず、銅層と液晶ポリマーフィルムの接着界面の接着強度が不十分となる。
さらに、液晶ポリマーフィルムは銅層との接着性が悪く、その改善の為にコロナ放電、紫外線照射、エキシマレーザー照射、サンドプラスト、化学薬品による薬液処理、プラズマ処理などの方法が提案されている。
さらに、一方で分子鎖の切断や架橋反応なども伴うが、低圧ガスのグロー放電を伴う低温プラズマ処理は、表面のサブミクロン層だけしか改質させない為、液晶ポリマーフィルムのバルクの性質に影響せず、しかもガス種が限定されないことからガスの組み合わせにより様々な処理効果が得られる。
プラズマによる表面処理におけるガス圧は0.5Pa以上が望ましい。
ガス圧の下限は、使用するガス種によって異なり、放電持続可能な圧力とする必要がある。
これは、電子衝撃による気体の電離断面積や、電極表面や放電空間の状態によって変化する。また、電源の周波数にも依存し、例えば、直流放電プラズマより高周波放電プラズマの方が、より低圧で放電可能である。ガス圧の上限は特にないが、直流放電プラズマでは、アーク放電が発生する圧力より低圧にすることが望ましい。
第1金属層を形成する金属としては、例えば、ニッケル、クロム、モリブデン、チタン、バナジウム、錫、金、銀、亜鉛、パラジウム、ルテニウム、ロジウム、鉄、アルミニウム、鉛−錫系はんだ合金などが挙げられ、これらの金属を1以上含む合金であることが望ましい。さらには、これらの中でも、ニッケル、クロム、ニッケルを含む合金、クロムを含む合金、ニッケル及びクロムを含む合金から選ばれる一種であることが望ましい。
またスパッタリングによる膜成長の初期段階は島状であるため、液晶ポリマーと金属層界面における表皮効果(周波数が高くなる程、界面に信号が集中する現象)により、伝送損失が大きくなる可能性が高くなる。さらに、周波数が高いほど、表皮効果が発生する膜厚は薄くなる(例えば10GHzの時、約50〜60nm)為、膜厚バラツキを考慮し、第1金属層は30nm未満とすることが望ましい。
0.1μmよりも薄い場合、セミアディティブ法で配線加工する際に湿式めっき工程で給電がしづらくなるため好ましくない。一方、20μmよりも厚くなると、エッチングによる配線加工の生産性が低下するばかりでなく、基板としての総厚も厚くなってしまうので、好ましくない。なお、スパッタ法により設けられる銅の薄膜層の膜厚は、上記銅層の膜厚の範囲にあればよい。
アニール処理は、例えば、熱風乾燥炉や加熱された金属ロールなどを使用して実施することができる。また、アニール処理は、めっき積層体をロール状にして連続的に実施してもよいし、一定の寸法に切断してバッチ式で行ってもよい。
液晶ポリマーフィルムの緩和温度、液晶ポリマーフィルム表面の二乗平均粗さ(RMS)及び算術平均粗さ(Ra)、金属積層体における液晶ポリマーフィルム/金属層間の接着強度は、以下の方法により測定した。
測定装置に、TA INSTRUMENTS社製「動的粘弾性装置Q800(Dynamic Thermomechanometry:DMA)」を用い、長さ20mm、幅6〜7mmの液晶ポリマーフィルムを、1Nの荷重で引っ張り、2Hzの周波数で0.1%(20μm)歪みをかけながら、窒素雰囲気下にて5℃/minにて0℃から250℃まで昇温し、液晶ポリマーフィルム側鎖の回転運動に起因するβ緩和温度と、主鎖セグメントのミクロブラウン運動に由来するα緩和温度を得た。
日本ビーコ株式会社製「NanoscopeV」及びNANO WORLD社製「プローブSEIHR(ばね定数:12−13N/m、共振周波数123−125kHz)」を用い、液晶ポリマーフィルム表面をタッピングモードにて測定し、2μm×2μm角内のRMS及びRaを算出した。
上記平滑性を測定した液晶ポリマーフィルムを基板として使用し、まず以下の条件でプラズマ処理を行った。
真空装置内の圧力が1×10−4Pa以下となるまで真空引きした後、アルゴンガスを導入し装置内の圧力を0.3Paとし、プラズマ処理を施した。
作製しためっき積層体を評価するために、「接着強度」、「伝送損失」の各特性を測定した。
銅層側に1mm幅のマスキングを行った後、40℃の第二鉄溶液40°Beにて30秒間浸漬し、金属層をエッチングして除去することで、1mm幅の金属層を得た。
形成した金属層を、株式会社島津製作所製「オートグラフEZ Graph」を用いて、JIS C 6471に記載されている90°方向引き剥がし方法で、金属層を20mm/min、90°方向に引っ張り、得られた引き剥がし荷重を試料幅1mmで除した値を接着強度(N/m)とした。
特性インピーダンスが50Ωのマイクロストリップ線路を形成し、HP社製のネットワークアナライザーHP8510Cにより透過係数を測定し、各周波数での伝送損失を求めた。
液晶ポリマーフィルム両面に、プラズマ処理強度20kJ/m2にて酸素プラズマ処理を行い、続いてスパッタリング法によりNi−20%Crを8nm、銅スパッタ膜を100nm積層し、続いて電解銅めっきにより銅めっき層を8μm形成して、めっき積層体を得た。
なお、プラズマ処理後の液晶ポリマーフィルム両面の2μm×2μm角におけるRMS及びRaを算出した結果を表1に示す。
このめっき積層体の密着強度、伝送損失を測定した結果を表1に示す。
片面をサンドプラスト粗化した全芳香族型ポリエステル液晶ポリマーフィルムを用い、その他は実施例1と同じ操作にて、比較例1に係るめっき積層体を得た。
なお、サンドブラスト処理条件はラインスピードを1.5m/minとし、サンドブラスト処理は、加圧一段式で粒径0.1〜1mmの珪砂を使用し、吹き出しノズルとポリイミドフィルムとの角度、間隔をそれぞれ45度、130mmとした。吹き出し量は調整弁により6kg/minとした。
実施例1と同様の全芳香族型ポリエステルからなる液晶ポリマーフィルムを用い、アニール処理を行わない以外は実施例1と同じ操作にて、比較例2に係るめっき積層体を得た。
実施例1と同様の全芳香族型ポリエステルからなる液晶ポリマーフィルムを用い、めっき積層体を窒素雰囲気下、MD方向のα緩和温度236.7℃に対して、50℃低い186.7℃を基準として、186.7〜191.7℃の温度範囲にて30分間アニール処理をした以外は実施例1と同様にして、比較例3に係るめっき積層体を得た。
実施例1と同様の全芳香族型ポリエステルからなる液晶ポリマーフィルムを用い、めっき積層体を窒素雰囲気下、MD方向のα緩和温度236.7℃に対して、30℃低い206.7℃を基準として、206.7〜211.7℃の温度範囲にて30分間アニール処理をした以外は実施例1と同様にして、比較例4に係るめっき積層体を得た。
実施例1と同様の全芳香族型ポリエステルからなる液晶ポリマーフィルムを用い、めっき積層体を窒素雰囲気下、MD方向のα緩和温度236.7℃に対して、50℃高い286.7℃を基準として、286.7〜291.7℃の温度範囲にて30分間アニール処理をした。
しかし、液晶ポリマーフィルムの熱収縮により金属層が屈折した為、密着強度測定には至らなかった。
以上の実施例、比較例の試料を実施例1と同様に評価した結果を表1にまとめて示す。
Claims (5)
- 液晶ポリマー基板の片面にプラズマによる表面処理を行った後、前記表面処理された片面にスパッタリング法を用いて第1金属層を形成し、前記第1金属層上にスパッタリング法による銅成膜と電解銅めっき法による銅被膜の形成により第2金属層である銅層を形成し、その後不活性雰囲気中にてアニール処理を施すことにより形成されるめっき積層体の製造方法であって、
前記液晶ポリマー基板が、前記第1金属層を設ける面における前記プラズマによる表面処理後の二乗平均粗さ(RMS)が50nm未満、且つ算術平均粗さ(Ra)が50nm未満である全芳香族ポリエステルを主成分とする液晶ポリマーフィルムで、
前記第1金属層の膜厚が、2nm〜30nmで、
前記第2金属層である銅層の膜厚が、0.1〜20μmで、
前記アニール処理温度が、基板に使用する液晶ポリマーフィルムを、動的粘弾性装置を用いたMD方向の引っ張りモードにより測定したα緩和温度以上、α緩和温度+20℃以下の温度範囲であることを特徴とするめっき積層体の製造方法。 - 液晶ポリマー基板の両面にプラズマによる表面処理を行った後、前記表面処理された両面にスパッタリング法を用いて第1金属層を形成し、前記第1金属層上にスパッタリング法による銅成膜と電解銅めっき法による銅被膜の形成により第2金属層である銅層を形成し、その後不活性雰囲気中にてアニール処理を施すことにより形成されるめっき積層体の製造方法であって、
前記液晶ポリマー基板が、前記第1金属層を設ける面における前記プラズマによる表面処理後の二乗平均粗さ(RMS)が50nm未満、且つ算術平均粗さ(Ra)が50nm未満である全芳香族ポリエステルを主成分とする液晶ポリマーフィルムで、
前記第1金属層の膜厚が、2nm〜30nmで、
前記第2金属層である銅層の膜厚が、0.1〜20μmで、
前記アニール処理温度が、基板に使用する液晶ポリマーフィルムを、動的粘弾性装置を用いたMD方向の引っ張りモードにより測定したα緩和温度以上、α緩和温度+20℃以下の温度範囲であることを特徴とするめっき積層体の製造方法。 - 前記第1金属層が、ニッケル、クロム、ニッケルを含む合金、クロムを含む合金、ニッケル及びクロムを含む合金から選ばれる一種であることを特徴とする請求項1又は2に記載のめっき積層体の製造方法。
- プラズマによる表面処理を施した片面の二乗平均粗さ(RMS)が50nm未満、且つ算術平均粗さ(Ra)が50nm未満である全芳香族ポリエステルを主成分とする液晶ポリマーフィルムの前記片面に、膜厚2nm〜30nmの第1金属層を備え、前記第1金属層上に銅スパッタ膜と銅めっき層の順に設けられた膜厚0.1〜20μmの第2金属層である銅層とからなる積層体を、前記液晶ポリマーフィルムを動的粘弾性装置を用いたMD方向の引っ張りモードにより測定したα緩和温度以上、α緩和温度+20℃以下の温度範囲でアニール処理して形成されたことを特徴とするめっき積層体。
- プラズマによる表面処理を施した両面の二乗平均粗さ(RMS)が50nm未満、且つ算術平均粗さ(Ra)が50nm未満である全芳香族ポリエステルを主成分とする液晶ポリマーフィルムの前記両面に、膜厚2nm〜30nmの第1金属層を備え、前記第1金属層上に銅スパッタ膜と銅めっき層の順に設けられた膜厚0.1〜20μmの第2金属層である銅層とからなる積層体を、前記液晶ポリマーフィルムを動的粘弾性装置を用いたMD方向の引っ張りモードにより測定したα緩和温度以上、α緩和温度+20℃以下の温度範囲でアニール処理して形成されたことを特徴とするめっき積層体。
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