JP2014165347A - プリント配線板、電気部品及びプリント配線板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明の目的は、接続用端子に被接続体を電気的に接続する際に両者の確実な導通状態を得ることのできるプリント配線板を提供することである。
【解決手段】本発明に係るプリント配線板は、絶縁性の基板と、この基板上に形成される銅製の接続用端子とを備えるプリント配線板であって、上記接続用端子が表出しており、かつ上記接続用端子の表出面における酸素原子の割合が１０ａｔｏｍ％以下であることを特徴とする。上記接続用端子の表出面における炭素原子の割合は３０ａｔｏｍ％以下であるとよい。当該プリント配線板は水素プラズマ処理が施されていることが好ましい。つまり、仮に接続用端子に酸化している部分が生じていても水素プラズマ処理が施されることで、水素プラズマ処理の還元作用によって接続用端子の表出面を上記酸素原子の割合とすることができる。
【選択図】図１
【解決手段】本発明に係るプリント配線板は、絶縁性の基板と、この基板上に形成される銅製の接続用端子とを備えるプリント配線板であって、上記接続用端子が表出しており、かつ上記接続用端子の表出面における酸素原子の割合が１０ａｔｏｍ％以下であることを特徴とする。上記接続用端子の表出面における炭素原子の割合は３０ａｔｏｍ％以下であるとよい。当該プリント配線板は水素プラズマ処理が施されていることが好ましい。つまり、仮に接続用端子に酸化している部分が生じていても水素プラズマ処理が施されることで、水素プラズマ処理の還元作用によって接続用端子の表出面を上記酸素原子の割合とすることができる。
【選択図】図１
Description
本発明は、プリント配線板、電気部品及びプリント配線板の製造方法に関する。
プリント配線板は、通常ポリイミド樹脂等により形成された絶縁性の基板と、この基板上に形成される銅製の導電パターンとを備えている。この導電パターンは接続用端子を有しており、この接続用端子には実装部品や他のプリント配線板等（被接続体）が電気的に接続される。
上記接続用端子への被接続体の接続にあたっては通常半田リフロー工程等の工程を経るため、上記プリント配線板は加熱される。このようにプリント配線板が加熱されると、接続用端子の表面が酸化し、この酸化された表面によって上記接続用端子の導電性が低下し、接続用端子と被接続体との導通状態（電気的接続状態）が不十分となるおそれがある。このため、上記接続用端子の酸化を防ぐために、接続用端子の表面に金メッキや有機膜を積層する手法が提案されている（特開平１０−７９５６８号公報及び特開２０１０−２７２７６８号公報参照）。
しかしながら、接続用端子に金メッキを積層する場合には、接続端子の酸化は防げるものの、プリント配線板の製造コストが高くなることが避けられない。また、接続用端子の表面に酸化防止のための有機膜を積層する場合には、ある程度の酸化防止効果は見込めるものの、異方導電性接着剤の接続を阻害する場合があり、更なる改善の余地が残されている。
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、接続用端子に被接続体を電気的に接続する際に両者の確実な導通状態を得ることのできるプリント配線板、このプリント配線板を用いた電気部品、及び当該プリント配線板の製造方法を提供することである。
上記課題を解決するためになされた発明は、
絶縁性の基板と、この基板上に形成される銅製の接続用端子とを備えるプリント配線板であって、
上記接続用端子が表出しており、かつ上記接続用端子の表出面における酸素原子の割合が１０ａｔｏｍ％以下であることを特徴とするプリント配線板である。
絶縁性の基板と、この基板上に形成される銅製の接続用端子とを備えるプリント配線板であって、
上記接続用端子が表出しており、かつ上記接続用端子の表出面における酸素原子の割合が１０ａｔｏｍ％以下であることを特徴とするプリント配線板である。
当該プリント配線板は、銅製の接続用端子の表出面の酸素原子の割合が１０ａｔｏｍ％以下であることから、この表出面には導電性を低下させる酸化銅の存在割合が少ないため、接続用端子の導電性を十分確保でき、この接続用端子に被接続体を電気的に接続する際に両者の確実な導通状態が得られる。また、当該プリント配線板は、接続用端子が表出、つまり接続用端子の表面にメッキ層が積層されていないため、メッキ工程の不要化に伴う工程の簡素化を図ることができる。
上記接続用端子の表出面における炭素原子の割合が３０ａｔｏｍ％以下であるとよい。これにより、接続用端子の表出面には有機物が少なく、有機物による接続用端子の導電性の低下を抑制することができる。
当該プリント配線板は、半田実装前や異方導電性接着剤の圧着前に水素プラズマ処理が施されているとよい。このように水素プラズマ処理が施されていることで、上記接続用端子の表出面における酸素原子の割合を上記範囲内に容易かつ確実に制御することができる。つまり、例えば接続用端子の表出面に酸化が生じても、上記水素プラズマ処理による還元作用で上記表出面における酸素原子の割合を上記範囲内に容易かつ確実に制御することができる。
また、本発明の電気部品は、上述の構成からなる当該プリント配線板と、このプリント配線板の接続用端子に電気的に接続された被接続体とを備えている。当該電気部品は、上述のように接続用端子の表出面における酸素原子の割合が一定以下であるので、接続用端子の導電性が確保されており、このため接続用端子と被接続体との良好な導通状態が得られる。
上記被接続体は、異方導電性接着剤を介して上記接続用端子に電気的に接続されているとよい。これにより、当該電気部品は異方導電性接着剤によって容易かつ確実に接続用端子と被接続体との導通状態を得ることができる。
上記課題を解決するためになされた別の発明は、絶縁性の基板上に銅製の接続用端子が表出するよう形成された配線板用板材を水素プラズマ処理する工程を有するプリント配線板の製造方法である。
当該プリント配線板の製造方法は、例えば接続用端子の表出面に酸化が生じていても、水素プラズマ処理による還元作用で接続用端子の表出面における酸素原子の割合が低い、つまり上記表出面における導電性を低下させる酸化銅の存在割合が少ないため、接続用端子の導電性を十分確保でき、この接続用端子に被接続体を電気的に接続する際に両者の確実な導通状態が得られる。
当該プリント配線板の製造方法は、水素プラズマ処理工程前に配線板用板材が加熱される工程を有していてもよい。つまり、当該プリント配線板の製造方法は、例えば半田リフロー工程のように上記配線板用板材が加熱され、接続用端子の一部が酸化する工程を有していてもよい。当該プリント配線板の製造方法は、上述のように配線板用板材が加熱されて表出面に酸化した部分が生じたとしても、その後の水素プラズマ処理によって上記酸化した部分が還元されることで、上記表出面における酸素原子の割合を低くすることができる。
上記加熱工程前に、上記接続用端子の表出面に有機膜を積層する工程を有するとよい。これにより、接続用端子の表出面に有機膜が積層され、この状態（接続用端子の表出面が表出していない状態）で上記加熱される工程を経るため、上記有機膜によって接続用端子の表出面の酸化が抑制され、接続用端子の表出面の酸素原子の割合をさらに低くすることができる。さらに、この加熱工程後に上記水素プラズマ処理がなされ、この水素プラズマ処理によって上記有機膜が除去できるため、有機膜を積層しても炭素原子の割合を低くすることができる。
当該プリント配線板の製造方法は、上記水素プラズマ処理工程後に、上記接続用端子の表出面の酸化を抑制するための酸化抑制措置を施す工程を有するとよい。これにより、水素プラズマ処理によって酸素原子の割合が少ない接続用端子の表出面が酸化して酸素原子が再度増加することを的確に防止することができる。
なお、接続用端子の表出面における酸素原子の割合は、ＥＤＸ（Ｅｎｅｒｇｙ ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ−ｒａｙ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ：エネルギー分散型エックス線分析）を用い、加速電圧５ｋＶ、照射電流１．０００００ｎＡの条件で測定した値であり、また上記表出面における炭素原子の割合も同様である。また、有機膜とは、少なくとも炭素原子を含む化合物から形成されている膜をいう。
本発明のプリント配線板は、接続用端子とこれに電気的に接続される被接続体との好ましい導通状態を容易かつ確実に得ることができる。
＜プリント配線板＞
以下、本発明に係るプリント配線板の実施形態について図１を参照しつつ説明する。
以下、本発明に係るプリント配線板の実施形態について図１を参照しつつ説明する。
図１に示す当該プリント配線板１は、絶縁性の基板２と、この基板２上に形成された導電パターン３とを備えている。
（基板）
基板２は、絶縁性を有するシート状部材から構成されている。この基板２としては、具体的には樹脂フィルムを採用可能である。この樹脂フィルムの材料としては、例えばポリイミド、ポリエチレンテレフタレートなどが好適に用いられる。
基板２は、絶縁性を有するシート状部材から構成されている。この基板２としては、具体的には樹脂フィルムを採用可能である。この樹脂フィルムの材料としては、例えばポリイミド、ポリエチレンテレフタレートなどが好適に用いられる。
基板２の平均厚さは、特に限定されるものではないが、５μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以上５０μｍ以下であることがより好ましい。基板２の平均厚さが上記下限未満であると基板２の強度が不十分となるおそれがあり、また上記上限を超えると不要に厚くなるおそれがある。
（導電パターン）
導電パターン３は、基板２の表面に積層された銅製の薄膜をエッチングすることによって所望の平面形状（パターン）に形成され、その後、酸化防止膜（有機膜）の形成及び水素プラズマ処理が施される。このため、上記接続用端子４は、水素プラズマ処理前においては上記表出面が表出されていないが（上記有機膜によって被覆されている）、水素プラズマ処理によって表出面が表出するよう設けられる。そして、このような水素プラズマ処理によって、上記表出面は、酸素原子の割合及び炭素原子の割合が上記範囲内となる。なお、上記有機膜及びプラズマ処理の具体的な説明は後述する。
導電パターン３は、基板２の表面に積層された銅製の薄膜をエッチングすることによって所望の平面形状（パターン）に形成され、その後、酸化防止膜（有機膜）の形成及び水素プラズマ処理が施される。このため、上記接続用端子４は、水素プラズマ処理前においては上記表出面が表出されていないが（上記有機膜によって被覆されている）、水素プラズマ処理によって表出面が表出するよう設けられる。そして、このような水素プラズマ処理によって、上記表出面は、酸素原子の割合及び炭素原子の割合が上記範囲内となる。なお、上記有機膜及びプラズマ処理の具体的な説明は後述する。
この導電パターン３は、実装部品や他のプリント配線板等の被接続体を電気的に接続するための接続用端子、電気回路を構成するための配線等を有している。この接続用端子４は表出、つまり接続用端子の表面（表出面）には金メッキ層や他の貴金属メッキ層（銀メッキ層、白金メッキ層、パラジウムメッキ層等）等のメッキ層が設けられていない。なお、接続用端子４の以外の導電パターン３の部分（例えば配線）は、他の層（例えば有機層）等によって被覆されていてもよい。
上記接続用端子４の表面における酸素原子の割合としては、１０ａｔｏｍ％以下であり、８ａｔｏｍ％以下が好ましく、５ａｔｏｍ％以下がより好ましい。これにより、接続用端子４の導電性を高く維持でき、被接続体と電気的に接続する際に両者の導通状態が良好となる。なお、上記酸素原子の割合の下限は、特に限定されるものではないが、０．０１ａｔｏｍ％であるとよく、０．００１ａｔｏｍ％であることが好ましい。
また、上記接続用端子４の表面における炭素原子の割合は３０ａｔｏｍ％以下が好ましく、２５ａｔｏｍ％以下がより好ましい。これにより、接続用端子４の導電性を高く維持でき、被接続体と電気的に接続する際に両者の導通状態が良好となる。なお、上記炭素原子の割合の下限は、特に限定されるものではないが、０．０１ａｔｏｍ％であるとよく、０．００１ａｔｏｍ％であることが好ましい。
上記接続用端子４の平均厚さは、特に限定されるものではないが、２μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましく、５μｍ以上２０μｍ以下であることがより好ましい。接続用端子４の平均厚さが上記下限未満であると、接続作業の困難性を招来するおそれがあり、一方、上記上限を超えると、不要に厚みが増大するおそれがある。なお、導電パターン３の接続用端子４以外の他の部分（例えば配線部）は、上記接続用端子４と同一厚みに設けられているが、接続用端子４を上記他の部分よりも厚く設けることも適宜設計変更可能な事項である。
また、上記接続用端子４の大きさ等は特に限定されるものではなく、当該プリント配線板１が用いられる製品や実装される部品の仕様などによって適宜設計変更可能である。
上記導電パターン３は、上述のように銅製の薄膜のエッチングにより形成されているため銅製である。ここで、接続用端子４（導電パターン３）を構成する銅は、純度が９５％以上であることが好ましく、９９％以上であることがより好ましい。これにより接続用端子４（導電パターン３）が十分な導電性を奏する。なお、上記銅の純度の上限は特に限定されるものではないが、銅の純度が１００％未満とすることができる。
＜プリント配線板の製造方法＞
次に、上記構成からなる当該プリント配線板１の製造方法について図２を参照しつつ説明する。
次に、上記構成からなる当該プリント配線板１の製造方法について図２を参照しつつ説明する。
当該プリント配線板１の製造方法は、
Ａ．絶縁性の基板２上に銅製の接続用端子４を有する導電パターン３を形成することで配線板用板材Ｗを形成する導電パターン形成工程、
Ｂ．導電パターン形成工程後に接続用端子４を酸化防止膜としての有機膜５で被覆する被覆工程、
Ｃ．被覆工程後に上記配線板用板材Ｗが加熱される加熱工程、
Ｄ．加熱工程後に配線板用板材Ｗを水素プラズマ処理することで当該プリント配線板１を作製する水素プラズマ処理工程、及び
Ｅ．水素プラズマ処理工程後に当該プリント配線板１の接続用端子４の酸化を抑制する措置を施す酸化抑制工程
を有している。
Ａ．絶縁性の基板２上に銅製の接続用端子４を有する導電パターン３を形成することで配線板用板材Ｗを形成する導電パターン形成工程、
Ｂ．導電パターン形成工程後に接続用端子４を酸化防止膜としての有機膜５で被覆する被覆工程、
Ｃ．被覆工程後に上記配線板用板材Ｗが加熱される加熱工程、
Ｄ．加熱工程後に配線板用板材Ｗを水素プラズマ処理することで当該プリント配線板１を作製する水素プラズマ処理工程、及び
Ｅ．水素プラズマ処理工程後に当該プリント配線板１の接続用端子４の酸化を抑制する措置を施す酸化抑制工程
を有している。
（導電パターン形成工程）
本工程では、図２（ａ）に示すような基板２の表面に銅製の薄膜が積層されたものを用い、図２（ｂ）に示すように薄膜を加工して接続用端子４を有する導電パターン３を形成する。
本工程では、図２（ａ）に示すような基板２の表面に銅製の薄膜が積層されたものを用い、図２（ｂ）に示すように薄膜を加工して接続用端子４を有する導電パターン３を形成する。
上記銅製の薄膜を基板２に積層する方法としては、特に限定されず、例えば、銅箔を接着剤で貼り合わせる接着法、銅箔上に基板２の材料である樹脂組成物を塗布するキャスト法、スパッタリングや蒸着法で基板２上に形成した厚さ数ｎｍの薄い導電層（シード層）の上に電解メッキで銅製の薄膜を形成するスパッタ／メッキ法、銅箔を熱プレスで貼り付けるラミネート法等を用いることができる。
上記導電パターン３は従来公知の方法で形成することができ、例えば図２（ａ）のように基板２の表面に積層された銅製の薄膜の所望箇所をエッチングすることによって図２（ｂ）のように形成することができる。なお、導電パターン３の一部が上述の接続用端子４となる。
（被覆工程）
本工程では、上記のように形成された接続用端子４を、酸化防止膜としての有機膜５で被覆する。この有機膜５で被覆する方法としては、水溶性プリフラックス処理（ＯＳＰ処理：Ｏｒｇａｎｉｃ Ｓｏｌｄｅｒａｂｉｌｉｔｙ Ｐｒｅｓｅｒｖａｔｉｏｎ）を用いることができる。ここで、ＯＳＰ処理とは、アゾール化合物等を用い、保護膜としての有機膜５を接続用端子４上に形成する処理をいう。このＯＳＰ処理を施す方法としては、例えば、スプレー法、シャワー法、浸漬法等が挙げられる。ＯＳＰ処理を施した後には、通常水洗し、次いで乾燥される。ＯＳＰ処理における水溶性プリフラックスの温度としては、２５℃以上５０℃以下が好ましい。また、ＯＳＰ処理における水溶性プリフラックスと接続用端子４との接触時間としては、３０秒以上９０秒以下が好ましい。
本工程では、上記のように形成された接続用端子４を、酸化防止膜としての有機膜５で被覆する。この有機膜５で被覆する方法としては、水溶性プリフラックス処理（ＯＳＰ処理：Ｏｒｇａｎｉｃ Ｓｏｌｄｅｒａｂｉｌｉｔｙ Ｐｒｅｓｅｒｖａｔｉｏｎ）を用いることができる。ここで、ＯＳＰ処理とは、アゾール化合物等を用い、保護膜としての有機膜５を接続用端子４上に形成する処理をいう。このＯＳＰ処理を施す方法としては、例えば、スプレー法、シャワー法、浸漬法等が挙げられる。ＯＳＰ処理を施した後には、通常水洗し、次いで乾燥される。ＯＳＰ処理における水溶性プリフラックスの温度としては、２５℃以上５０℃以下が好ましい。また、ＯＳＰ処理における水溶性プリフラックスと接続用端子４との接触時間としては、３０秒以上９０秒以下が好ましい。
上記水溶性プリフラックスは、一般的にアゾール化合物を含有する酸性水溶液である。このアゾール化合物としては、例えば、
イミダゾール、２−ウンデシルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２，４−ジフェニルイミダゾール、２−フェニル−４−メチル−５−ベンジルイミダゾール、２，４−ジフェニル−５−メチルイミダゾール等のイミダゾール類；
トリアゾール、アミノトリアゾール等のトリアゾール類；
ピラゾール等のピラゾール類；
ベンゾチアゾール、２−メルカプトベンゾチアゾール等のチアゾール類；
ベンゾイミダゾール、５−メチルベンゾイミダゾール、２−ブチルベンゾイミダゾール、２−フェニルベンゾイミダゾール、２−アルキルベンゾイミダゾール、２−アリールベンゾイミダゾール、２−フェニルエチルベンゾイミダゾール、２−ナフチルベンゾイミダゾール、５−ニトロ−２−ノニルベンゾイミダゾール、２−クロロ−２−ノニルベンゾイミダゾール、２−アミノベンゾイミダゾール等のベンゾイミダゾール類；
ベンゾトリアゾール、ヒドロキシベンゾトリアゾール、カルボキシベンゾトリアゾール等のベンゾトリアゾール類等が挙げられる。
イミダゾール、２−ウンデシルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２，４−ジフェニルイミダゾール、２−フェニル−４−メチル−５−ベンジルイミダゾール、２，４−ジフェニル−５−メチルイミダゾール等のイミダゾール類；
トリアゾール、アミノトリアゾール等のトリアゾール類；
ピラゾール等のピラゾール類；
ベンゾチアゾール、２−メルカプトベンゾチアゾール等のチアゾール類；
ベンゾイミダゾール、５−メチルベンゾイミダゾール、２−ブチルベンゾイミダゾール、２−フェニルベンゾイミダゾール、２−アルキルベンゾイミダゾール、２−アリールベンゾイミダゾール、２−フェニルエチルベンゾイミダゾール、２−ナフチルベンゾイミダゾール、５−ニトロ−２−ノニルベンゾイミダゾール、２−クロロ−２−ノニルベンゾイミダゾール、２−アミノベンゾイミダゾール等のベンゾイミダゾール類；
ベンゾトリアゾール、ヒドロキシベンゾトリアゾール、カルボキシベンゾトリアゾール等のベンゾトリアゾール類等が挙げられる。
有機膜５の分解温度としては、半田リフロー温度よりも高い温度であることが好ましい。具体的には、鉛フリー半田のリフロー温度が約２６０℃であるため、上記分解温度としては、２６０℃以上が好ましく、３００℃以上がより好ましい。分解温度を上記範囲とすることで、プリント配線板１を半田リフロー炉に通した場合であっても、有機膜５が熱分解することなく確実に残存することができる。
上記分解温度条件を満たすアゾール化合物としては、例えば、２−フェニル−４−メチル−５−ベンジルイミダゾール、２，４−ジフェニルイミダゾール、２，４−ジフェニル−５−メチルイミダゾール等の２−フェニルイミダゾール類；５−メチルベンゾイミダゾール、２−アルキルベンゾイミダゾール、２−アリールベンゾイミダゾール、２−フェニルベンゾイミダゾール等のベンゾイミダゾール類等が挙げられる。
なお、被接続体を接続用端子４に接続する前に半田リフロー工程を経ない場合にあっては、半田リフロー工程以外の他の加熱工程において熱分解しない限り、上記分解温度よりも低い分解温度であっても構わない。
被覆する有機膜５の平均膜厚としては、０．０５μｍ以上２μｍ以下が好ましく、０．１μｍ以上１μｍ以下がより好ましい。有機膜５の平均膜厚が上記下限未満であると、有機膜５に起因する酸化防止効果が得られない場合がある。また、有機膜５の平均膜厚が上記上限を超えると、接続用端子４と被接続体との導通不良を引き起こすおそれがある。
（加熱工程）
本工程では、上述のように接続用端子４が有機膜５の被覆された配線板用板材Ｗが加熱される。具体的には、半田リフロー処理が挙げられ、その他に加熱圧着処理等が挙げられる。上記半田リフロー処理としては、例えば導電パターン３上の電子部品用の接続部（図示省略）の表面に鉛フリー半田を印刷手法等によって塗着し、電子部品を載置してリフロー炉に投入する処理等が挙げられる。また、上記加熱圧着処理としては、例えば電子部品を基板２上の電子部品用の接続部（図示省略）に載置した後に加熱圧着する処理等が挙げられる。
本工程では、上述のように接続用端子４が有機膜５の被覆された配線板用板材Ｗが加熱される。具体的には、半田リフロー処理が挙げられ、その他に加熱圧着処理等が挙げられる。上記半田リフロー処理としては、例えば導電パターン３上の電子部品用の接続部（図示省略）の表面に鉛フリー半田を印刷手法等によって塗着し、電子部品を載置してリフロー炉に投入する処理等が挙げられる。また、上記加熱圧着処理としては、例えば電子部品を基板２上の電子部品用の接続部（図示省略）に載置した後に加熱圧着する処理等が挙げられる。
この加熱工程における温度としては、特に限定されず、例えば鉛フリー半田のリフロー処理にあっては約２６０℃であり、電子部品の加熱圧着処理にあっては１２０℃〜２００℃である。
（水素プラズマ処理工程）
本工程では、上記加熱工程後に配線板用板材Ｗを水素プラズマ処理する。水素プラズマ処理は、Ｈ２ガス又はＨ２ガスと不活性ガスとを混合したガスを処理ガスとして用い、この処理ガスをチャンバー内に供給し、チャンバー内の圧力を所定の値にした状態で電極にマイクロ波電圧や高周波電圧等を印加し、処理ガスをプラズマ化してＨ２プラズマを上記配線板用板材Ｗに照射する。
本工程では、上記加熱工程後に配線板用板材Ｗを水素プラズマ処理する。水素プラズマ処理は、Ｈ２ガス又はＨ２ガスと不活性ガスとを混合したガスを処理ガスとして用い、この処理ガスをチャンバー内に供給し、チャンバー内の圧力を所定の値にした状態で電極にマイクロ波電圧や高周波電圧等を印加し、処理ガスをプラズマ化してＨ２プラズマを上記配線板用板材Ｗに照射する。
上記処理ガスとしては、Ｈ２ガス、Ｈ２ガスとＨｅガスとの混合ガスが好ましく、Ｈ２ガスがより好ましい。処理ガスを上記ガスとすることで、副反応を防止し、酸化銅の還元反応を効果的に行うことができる。
上記処理ガス中の水素ガスの割合としては、０．０１モル％以上１００モル％以下が好ましく、１モル％以上１００モル％以下がより好ましく、５０モル％以上１００モル％以下がさらに好ましい。処理ガス中の水素ガスの割合を上記範囲とすることで、酸化銅の還元をより効果的に行うことができる。
上記チャンバー内の圧力としては、１Ｐａ以上１，０００Ｐａ以下が好ましく、１０Ｐａ以上１００Ｐａ以下がより好ましく、２０Ｐａ以上４０Ｐａ以下がさらに好ましい。チャンバー内の圧力を上記範囲とすることで、酸化銅の還元をさらに効果的に行うことができる。
水素プラズマの照射時間としては、１秒以上１，０００秒以下が好ましく、５秒以上１００秒以下がより好ましく、１０秒以上２５秒以下がさらに好ましい。水素プラズマの照射時間を上記範囲とすることで、酸化銅の還元をさらに効果的に行うことができる。
（酸化抑制工程）
本工程では、水素プラズマ処理工程後の当該プリント配線板１に接続用端子３の酸化抑制措置を施す。この酸化抑制措置としては、例えば、防錆紙、防錆フィルム等の防錆包装材を用いてプリント配線板１を包み込む措置；プリント配線板１が入った包装容器内に脱酸素剤、乾燥剤を同梱する措置；ベンゾトリアゾール、アルキルベンゾトリアゾール等の防錆剤や、防錆油等を接続用端子４の表面に塗布する措置；プリント配線板１をアルミラミネートパック等の包装容器に真空パック若しくは不活性ガス（窒素ガス、アルゴンガス等）を封入する措置等が挙げられる。これらの中で、優れた防錆効果を発揮できる観点から、接続用端子４の表面に防錆剤、防錆油を塗布する措置が好ましい。
本工程では、水素プラズマ処理工程後の当該プリント配線板１に接続用端子３の酸化抑制措置を施す。この酸化抑制措置としては、例えば、防錆紙、防錆フィルム等の防錆包装材を用いてプリント配線板１を包み込む措置；プリント配線板１が入った包装容器内に脱酸素剤、乾燥剤を同梱する措置；ベンゾトリアゾール、アルキルベンゾトリアゾール等の防錆剤や、防錆油等を接続用端子４の表面に塗布する措置；プリント配線板１をアルミラミネートパック等の包装容器に真空パック若しくは不活性ガス（窒素ガス、アルゴンガス等）を封入する措置等が挙げられる。これらの中で、優れた防錆効果を発揮できる観点から、接続用端子４の表面に防錆剤、防錆油を塗布する措置が好ましい。
＜電気部品＞
次に、上述した構成からなる当該プリント配線板を用いた電気部品について図３を参照しつつ説明する。
次に、上述した構成からなる当該プリント配線板を用いた電気部品について図３を参照しつつ説明する。
図３に示す電気部品１０は、当該プリント配線板１と、当該プリント配線板１の接続用端子４に異方導電性接着剤６を介して電気的に接続されている被接続体７とを備える。以下、説明において被接続体７としてフレキシブルプリント配線板を例にとり説明する。
フレキシブルプリント配線板７は、図３に示すように、絶縁性の基板８と、この基板８上に形成され、当該プリント配線板１の上記接続用端子４に電気的に接続される端子９とを備えている。なお、このフレキシブルプリント配線板７の上記基板８及び端子９としては、それぞれ上述した当該プリント配線板１の基板２及び接続用端子４と同様のものを適用することができるため、その説明は省略する。
上記異方導電性接着剤６は、一方向のみの電気的導通を許容し、他方向の電気的導通を許容しない接着剤であり、具体的には当該プリント配線板１の表裏方向の電気的導通は許容し、平面方向の電気的導通を許容しない。なお、異方導電性接着剤６は、特に限定されるものではないが、フィルム状に形成された異方導電性接着剤を用いることができ、具体的には特許第４９９８５２０号公報に所載のものを用いることができる。
＜電気部品の製造方法＞
次に、上述した電気部品１０の製造方法については、図４を参照しつつ説明する。
次に、上述した電気部品１０の製造方法については、図４を参照しつつ説明する。
この電気部品の製造方法においては、まず、図４（ａ）に示すように、プリント配線板１の接続用端子４上にフィルム状の上記異方導電性接着剤６を載置する。そして、上記異方導電性接着剤６を所定の温度に加熱した状態でプリント配線板１の方向へ加圧することにより上記異方導電性接着剤６を接続用端子４上に仮接着する。
次に、図４（ｂ）に示すように、配線用のフレキシブルプリント配線板７の端子９側を異方導電性接着剤６に向け、端子９と接続用端子４とが異方導電性接着剤６を挟んで対向するように位置合わせし、フレキシブルプリント配線板７を異方導電性接着剤６上に載置する。
次に、図４（ｃ）に示すように、異方導電性接着剤６を所定の温度に加熱した状態で、プリント配線板１とフレキシブルプリント配線板７とを挟圧することにより、プリント配線板１の接続用端子４とフレキシブルプリント配線板７の端子９とが異方導電性接着剤６を介して圧着される。このとき、上記異方導電性接着性６は熱硬化性樹脂を主成分としているため、加熱により一旦軟化した後、更なる加熱で塑性的に硬化することで、上記接続用端子４と端子９とを電気的に接続することができる。
この異方導電性接着剤６内には、異方導電性接着剤６の厚さ方向に沿って導電性粒子６０が多数配設されている。この導電性粒子６０により、プリント配線板１の隣り合う接続用端子４、４間、又はフレキシブルプリント配線板７の隣り合う端子９、９間の絶縁が維持され、複数の接続用端子４及び端子９の対を各々独立して導通接続することができる。
［利点］
当該プリント配線板１は、接続用端子４が表出しており、その表面にメッキ層が設けられていないため、メッキ工程の不要化に伴う工程の簡素化を図ることができる。
当該プリント配線板１は、接続用端子４が表出しており、その表面にメッキ層が設けられていないため、メッキ工程の不要化に伴う工程の簡素化を図ることができる。
さらに、当該プリント配線板１は、水素プラズマ処理が施されることで、上記接続用端子４の表面における酸素原子の割合が１０ａｔｏｍ％以下、つまり導電性の低い酸化銅の存在が少ない。このため、当該電気部品１０は、上記接続用端子４とフレキシブルプリント配線板７の端子９との良好な導通状態が得られる。
特に、この導通状態は異方導電性接着剤６を介して得られるため、方向性をもった導通状態が得られるとともに当該プリント配線板１とフレキシブルプリント配線板７との接着もなされる。
特に、この導通状態は異方導電性接着剤６を介して得られるため、方向性をもった導通状態が得られるとともに当該プリント配線板１とフレキシブルプリント配線板７との接着もなされる。
また、当該プリント配線板の製造方法は、加熱処理工程の前に接続用端子４を有機膜５で被覆するため、加熱工程において接続用端子４の表面（表出面）の酸化を防止することができ、このため有機膜５が除去された後の接続用端子４の表出面における酸素の割合を少なくすることができる。
さらに、上記のような有機膜５は、その後の水素プラズマ処理工程によって除去され、当該プリント配線板１は、接続用端子４が表出し、その表出面における炭素原子の割合が３０ａｔｏｍ％以下、つまり有機物の存在が少ないため、この有機物の介在による接続用端子４と被接続体７との良好な導通状態が得られる。
また、当該プリント配線板の製造方法は、上記水素プラズマ処理工程の後、上記水素プラズマ処理された当該プリント配線板１に酸化抑制措置を施すため、水素プラズマ処理された酸化の少ない接続用端子４の表面状態を維持することができる。
［その他の実施形態］
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
つまり、上記実施形態においては、製造工程中に接続用端子４が有機膜５で被覆されているものについて説明したが、有機膜５を設けない方法を採用することも可能である。
また、上記実施形態においては、水素プラズマ処理によって有機膜５が完全に除去されているものについて説明したが、例えば有機膜５を構成する炭素原子以外の原子が接続用端子４に残存するものも本発明の意図する範囲内である。
さらに、上記実施形態においては、被接続体としてフレキシブルプリント配線板７を例にとり説明したが、当該プリント配線板の接続対象は、これに限定されるものではなく、当該プリント配線板と同様の構成を有するプリント配線板や、その他のＬＣＤ等の実装部品とすることも適宜設計変更可能な事項である。また、当該プリント配線板がフレキシブル性を有することも適宜設計変更可能な事項である。
また、上記実施形態においては、接続用端子４を被接続体に電気的に接続する方法としてフィルム状の異方導電性接着剤を用いたものについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。また、異方導電性接着剤を用いた場合であっても、上記実施形態のようにフィルム状のものに限定されるものではなく、例えば二液硬化型の接着剤に導電性粒子が含有された導電性接着剤を採用することも可能である。
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
＜プリント配線板の作製＞
［作製例１］基板Ａの作製
片面に厚さ１８μｍの銅箔が積層された厚さ２５μｍのポリイミド製の基板を用い、エッチングにより幅１５０μｍ、長さ４ｍｍ、厚さ１８μｍの銅製の接続用端子を形成した。次いで、接続用端子が形成された基板を大気下、２６０℃の温度でリフロー処理を行い、これを基板Ａとした。
［作製例１］基板Ａの作製
片面に厚さ１８μｍの銅箔が積層された厚さ２５μｍのポリイミド製の基板を用い、エッチングにより幅１５０μｍ、長さ４ｍｍ、厚さ１８μｍの銅製の接続用端子を形成した。次いで、接続用端子が形成された基板を大気下、２６０℃の温度でリフロー処理を行い、これを基板Ａとした。
［作製例２］基板Ｂの作製
作製例１と同様の基板を用い、同様のエッチングにより同様の接続用端子を形成した。次いで、接続用端子の表面に２−フェニル−４−メチル−５−ベンジルイミダゾールを含む有機膜を浸漬法により形成した。次いで、有機膜で被覆された接続用端子を有する基板を大気下、２６０℃の温度でリフロー処理を行い、これを基板Ｂとした。なお、形成した有機膜の熱分解温度は３１０℃、平均膜厚は０．２０μｍであった。
作製例１と同様の基板を用い、同様のエッチングにより同様の接続用端子を形成した。次いで、接続用端子の表面に２−フェニル−４−メチル−５−ベンジルイミダゾールを含む有機膜を浸漬法により形成した。次いで、有機膜で被覆された接続用端子を有する基板を大気下、２６０℃の温度でリフロー処理を行い、これを基板Ｂとした。なお、形成した有機膜の熱分解温度は３１０℃、平均膜厚は０．２０μｍであった。
［実施例１］
基板Ａに対して水素プラズマ処理を施すことで、実施例１のプリント配線板を得た。この水素プラズマ処理条件としては、Ｈ２ガス（３モル％）とＨｅガス（９７モル％）とを混合した処理ガスを用い、この処理ガスを５００ｓｃｃｍの流量で上記基板Ａが装着されたチャンバー内に供給し、チャンバー内の圧力を５０Ｐａにしてマイクロ波（投入電力２．０ｋＷ、周波数：２．４５ＧＨｚ）の印加によりＨ２プラズマを生成した。
基板Ａに対して水素プラズマ処理を施すことで、実施例１のプリント配線板を得た。この水素プラズマ処理条件としては、Ｈ２ガス（３モル％）とＨｅガス（９７モル％）とを混合した処理ガスを用い、この処理ガスを５００ｓｃｃｍの流量で上記基板Ａが装着されたチャンバー内に供給し、チャンバー内の圧力を５０Ｐａにしてマイクロ波（投入電力２．０ｋＷ、周波数：２．４５ＧＨｚ）の印加によりＨ２プラズマを生成した。
［実施例２、３］
表１に記載した条件下で水素プラズマ処理した以外は、実施例１と同様に操作し、実施例２、３のプリント配線板を得た。
表１に記載した条件下で水素プラズマ処理した以外は、実施例１と同様に操作し、実施例２、３のプリント配線板を得た。
［実施例４〜６］
上記基板Ｂを用い、表１に記載した条件下で水素プラズマ処理した以外は、実施例１と同様に操作し、実施例４〜６のプリント配線板を得た。
上記基板Ｂを用い、表１に記載した条件下で水素プラズマ処理した以外は、実施例１と同様に操作し、実施例４〜６のプリント配線板を得た。
［比較例１］
作製例１で得られた基板Ａを比較例１のプリント配線板とした。なお、表１中、「−」は水素プラズマ処理を行っていないことを示している。
作製例１で得られた基板Ａを比較例１のプリント配線板とした。なお、表１中、「−」は水素プラズマ処理を行っていないことを示している。
＜評価＞
上述のように作製した各プリント配線板について、下記評価を行った。その結果を表１に合わせて示す。
上述のように作製した各プリント配線板について、下記評価を行った。その結果を表１に合わせて示す。
［原子割合］
ＥＤＸ（ＪＥＤ−２３００、日本電子製）を用い、加速電圧：５ｋＶ、照射電流：１．０００００ｎＡの分析条件で、実施例及び比較例の各プリント配線板の接続用端子の表面における酸素原子（Ｏ）の割合を測定し、この測定値を酸化銅の存在度合いの指標とした。また、同様の方法により上記接続用端子の表面における銅原子（Ｃｕ）及び炭素原子（Ｃ）の割合も測定した。その結果を表１に合わせて示す。
ＥＤＸ（ＪＥＤ−２３００、日本電子製）を用い、加速電圧：５ｋＶ、照射電流：１．０００００ｎＡの分析条件で、実施例及び比較例の各プリント配線板の接続用端子の表面における酸素原子（Ｏ）の割合を測定し、この測定値を酸化銅の存在度合いの指標とした。また、同様の方法により上記接続用端子の表面における銅原子（Ｃｕ）及び炭素原子（Ｃ）の割合も測定した。その結果を表１に合わせて示す。
表１から明らかなように、比較例に比べ、実施例では接続用端子表面の酸素原子の割合が少なく、特にＯＳＰ処理を施したものではその傾向が大きかった。
本発明は、接続用端子とこれに電気的に接続される被接続体との好ましい導通状態を容易かつ確実に得ることができるプリント配線板、このプリント配線板と被接続体とが電気的に接続された電気部品、及び当該プリント配線板の製造方法を提供することができる。
１ プリント配線板
２ 基板
３ 導電パターン
４ 接続用端子
５ 有機膜
６ 異方導電性接着剤
７ フレキシブルプリント配線板
８ 基板
９ 端子
１０ 電気部品
２ 基板
３ 導電パターン
４ 接続用端子
５ 有機膜
６ 異方導電性接着剤
７ フレキシブルプリント配線板
８ 基板
９ 端子
１０ 電気部品
Claims (9)
- 絶縁性の基板と、この基板上に形成される銅製の接続用端子とを備えるプリント配線板であって、
上記接続用端子が表出しており、かつ上記接続用端子の表出面における酸素原子の割合が１０ａｔｏｍ％以下であることを特徴とするプリント配線板。 - 上記接続用端子の表出面における炭素原子の割合が３０ａｔｏｍ％以下である請求項１に記載のプリント配線板。
- 水素プラズマ処理が施された請求項１又は請求項２に記載のプリント配線板。
- 請求項１、請求項２又は請求項３に記載のプリント配線板と、
このプリント配線板の上記接続用端子に電気的に接続された被接続体と
を備えている電気部品。 - 上記被接続体が、異方導電性接着剤を介して上記接続用端子に電気的に接続されている請求項４に記載の電気部品。
- 絶縁性の基板上に銅製の接続用端子が表出するよう形成された配線板用板材を水素プラズマ処理する工程
を有するプリント配線板の製造方法。 - 上記水素プラズマ処理工程前に、上記配線板用板材が加熱される工程を有する請求項６に記載のプリント配線板の製造方法。
- 上記加熱工程前に、上記接続用端子の表出面に有機膜を積層する工程を有し、
上記水素プラズマ処理によって上記有機膜が除去される請求項７に記載のプリント配線板の製造方法。 - 上記水素プラズマ処理工程後に、上記接続用端子の表出面の酸化を抑制するための酸化抑制措置を施す工程
を有する請求項６、請求項７又は請求項８に記載のプリント配線板の製造方法。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111770634A (zh) * | 2020-06-08 | 2020-10-13 | 上达电子（深圳）股份有限公司 | 一种fpc的制作方法 |
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-
2013
- 2013-02-25 JP JP2013035219A patent/JP2014165347A/ja active Pending
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