JP2017112184A - プリント配線板用基板及びプリント配線板用基板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の一態様に係るプリント配線板用基板は、絶縁性を有するベースフィルムと、このベースフィルムの少なくとも一方の面に積層される金属層とを備えるプリント配線板用基板であって、上記ベースフィルムにおける金属層との界面から厚さ方向に1μmの表層領域にコバルト原子を含有し、このコバルト原子の含有率が1atomic%以上15atomic%以下である。
以下、本発明に係るプリント配線板用基板及びプリント配線板用基板の製造方法の各実施形態について図面を参照しつつ詳説する。
本発明の一実施形態のプリント配線板用基板は、図1に示すように、絶縁性を有するベースフィルム1と、このベースフィルム1の一方の面(表面)に積層される金属層2とを備える。
当該プリント配線板用基板のベースフィルム1は、金属層2との界面から厚さ方向に1μmの表層領域Aにコバルト原子を含有する。ベースフィルム1の表層領域Aに含有されるコバルト原子は、金属層2を構成する金属原子がベースフィルム1に拡散することを阻害する。また、ベースフィルム1の表層領域Aにコバルト原子を含有させる処理は比較的容易であるため、当該プリント配線板用基板は比較的安価に提供できる。従って、当該プリント配線板用基板は、比較的安価でありながら、経時変化によるベースフィルム1と金属層2との密着性の低下が比較的小さい。
ベースフィルム1の主成分とされるポリイミドとしては、熱硬化性ポリイミド(縮合型ポリイミドともいう)又は熱可塑性ポリイミドを用いることができる。この中でも、耐熱性、引張強度、引張弾性率等の観点から熱硬化性ポリイミドが好ましい。
当該プリント配線板用基板において、金属層2は、金属粒子の焼結体層を含んでもよい。金属粒子の焼結体層は、真空設備等の大がかりな装置を必要とせず、比較的容易かつ安価に形成することができるので、金属粒子の焼結体層を設けることで当該プリント配線板用基板の製造コストを抑制することができる。
焼結体層3は、ベースフィルム1の改質された面への上記金属層2の主金属となる金属を主成分とする複数の金属粒子を含む金属粒子分散液(インク)の塗工及び焼成によって、ベースフィルム1の表面に積層することができる。このように、金属粒子分散液を用いることで、ベースフィルム1の表面に容易かつ安価に金属層2を形成することができる。
無電解めっき層4は、焼結体層3の外面に無電解めっきを施すことにより、焼結体層3を形成する金属粒子の主金属と同一の金属を積層して形成される。また、無電解めっき層4は、焼結体層3の内部に含浸するよう形成されている。つまり、焼結体層3を形成する金属粒子間の隙間に無電解めっきにより主金属が充填されることにより、焼結体層3の内部の空隙を減少させている。このように、無電解めっき金属が金属粒子間の隙間に充填されることによって、金属粒子間の空隙を減少させることで、空隙が破壊起点となって焼結体層3がベースフィルム1から剥離することを抑制できる。
電気めっき層5は、焼結体層3の外面側、つまり無電解めっき層4の外面に電気めっきにより上記主金属をさらに積層することで形成される。この電気めっき層5によって、金属層2の厚さを容易かつ正確に調節することができる。また、電気めっきを用いることにより、金属層2の厚さを短時間で大きくすることが可能である。
当該プリント配線板用基板は、具体例として、図3に示すように、ベースフィルム1の表面をアルカリ処理する工程(ステップS1:アルカリ処理工程)と、アルカリ処理工程後のベースフィルム1の表面にコバルトイオン含有水溶液を接触させる工程(ステップS2:接触工程)と、接触工程後のベースフィルム1の表面に金属層2を積層する工程(ステップS3:積層工程)とを備える方法によって製造することができる。
ステップS1のアルカリ処理工程では、ベースフィルム1の少なくとも金属層2を積層する予定の面にアルカリ液を接触させることによって、ベースフィルム1を構成するポリマーの結合を弱めて反応性を付与することで、後述する接触工程でベースフィルム1中にコバルト原子を含有させやすくする。典型的には、ポリイミドを主成分とするベースフィルム1のイミド環の一部を開環する。アルカリ処理工程では、ベースフィルム1全体をアルカリ液に浸漬してもよい。
ステップS2の接触工程では、ベースフィルム1のアルカリ処理した面にコバルトイオン含有水溶液を接触させることにより、ベースフィルム1の表層領域Aにコバルト原子を導入する。具体的には、ベースフィルム1を構成するポリマーにアルカリ処理によって形成される比較的反応性に富んだ官能基とコバルトイオンとが反応し、ベースフィルム1を構成するポリマーにコバルト原子が化学結合することによって、ベースフィルム1の表層領域Aにコバルト原子が取り込まれると考えられる。この接触工程では、ベースフィルム1全体をコバルトイオン含有水溶液に浸漬してもよい。
ステップS3の積層工程は、複数の金属粒子を含む金属粒子分散液の塗布及び加熱を行うことにより焼結体層3を形成する工程を有することが、比較的安価に金属層を形成できる点で好ましい。また、積層工程は、無電解めっきにより無電解めっき層4を形成する工程と、電気めっきにより電気めっき層5を形成する工程とを有することが好ましい。
この焼結体層形成工程で用いる金属粒子分散液としては、金属粒子の分散媒と、この分散媒中に金属粒子を均一に分散させる分散剤とを含むものが好適に使用される。このように均一に金属粒子が分散する金属粒子分散液を用いることで、ベースフィルム1の表面に金属粒子を均一に付着させることができ、ベースフィルム1の表面に均一な焼結体層3を形成することができる。
上記無電解めっき層形成工程では、上記焼結体層形成工程でベースフィルム1の表面に積層した焼結体層3の表面に、無電解めっきを施すことにより無電解めっき層4を形成する。
電気めっき層形成工程では、無電解めっき層4の外面に、電気めっきによって電気めっき層5を積層する。この電気めっき層形成工程において、金属層3全体の厚さを所望の厚さまで増大させる。
上述のように、当該プリント配線板用基板は、ベースフィルム1における金属層2との界面から厚さ方向に1μmの表層領域Aに、上記含有率範囲内のコバルト原子を含有するので、このコバルト原子が金属層2の金属原子のベースフィルム1への拡散を抑制する。ベースフィルム2にコバルト原子を含有させるための上述の接触工程は比較的容易に行うことができるため、当該プリント配線板用基板は、比較的安価でありながら、経時変化によるベースフィルム1と金属層2との密着性の低下が比較的小さい。
今回開示された実施の形態は全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。
ベースフィルムとして、東レデュポン社のポリイミドフィルム「カプトンEN−S」(平均厚さ25μm)を使用し、先ず、温度40℃、濃度100g/Lの水酸化ナトリウム水溶液に90秒浸漬した後、10秒の水洗を3回行って乾燥させた。次に、酢酸コバルト四水和物を37.0g/Lの割合で水に溶解した温度25℃のコバルトイオン含有水溶液(コバルトイオンのモル濃度に換算して0.15mol/L)に上記アルカリ処理したベースフィルムを90秒浸漬して表層領域にコバルト原子を含有させた後、10秒の水洗を3回行ってから乾燥させた。さらに、このコバルト原子を含有させたベースフィルムの表面に、銅粒子の焼結体層、無電解めっき層及び電気めっき層をこの順番に積層することにより金属層を形成することで、プリント配線板用基板の試作品No.1を得た。
水酸化ナトリウム水溶液によるアルカリ処理時間、コバルトイオン含有水溶液の酢酸コバルト四水和物溶解量(溶解後のコバルトイオン濃度)及び浸漬時間、並びに焼結体層を形成する銅粒子の平均粒子径を変更して、他は試作品No.1と同じ条件でプリント配線板用基板の試作品No.2〜7を得た。なお、銅粒子の平均粒子径を異ならせることに起因して無電解めっき後の金属層の平均厚さ(焼結体層と無電解めっき層の合計平均厚さ)も異なるものとなった。これらの条件の違いは、表1にまとめて示す。
さらに、ベースフィルムとして、カネカ社のポリイミドフィルム「アピカルNPI」(平均厚さ25μm)を使用し、水酸化ナトリウム水溶液によるアルカリ処理時間、コバルトイオン含有水溶液の酢酸コバルト四水和物溶解量及び浸漬時間、並びに焼結体層を形成する銅粒子の平均粒子径(及びこれに伴う無電解めっき後の金属層の平均厚さ)を変更して、他は同じ条件でプリント配線板用基板の試作品No.8〜14を得た。これらの条件も、表1にまとめて示す。
ポリイミドのイミド環の開環率は、サーモフィッシャー社の赤外全反射吸収測定(FT−IR)装置「Nicolet8700」を用い、SensIR社の1回反射ATRアクセサリ「Dura Scope」(ダイヤモンドプリズム)を使用して、入射角45°での測定波数4000〜650cm−1の範囲における吸収強度スペクトルを積算回数(スキャン回数)16回としてそれぞれ、分解能を4cm−1に設定して測定し、得られた吸収強度スペクトルから、波数1494cm−1のピーク強度に対する波数1705cm−1のピーク強度の比を算出し、表面処理をしていないベースフィルムのピーク強度の比を100%として換算した。このイミド開環率は、表1に合わせて示す。
ベースフィルムの表層領域におけるコバルト原子の含有率は、ULVAC−Phi社製の走査型X線光電子分光分析装置「Quantera」を用い、X線源をアルミニウム金属のKアルファ線、ビーム径を50μm、分析表面に対するX線入射角度を45°として測定した。このコバルト原子の含有率は、表1に合わせて示す。
剥離強度は、樹脂フィルムをたわみ性被着材としてJIS−K−6854−2(1999)「接着剤−はく離接着強さ試験方法−2部:180度はく離」に準じた方法により測定した。この剥離強度は、表1に合わせて示す。
2 金属層
3 焼結体層
4 無電解めっき層
5 電気めっき層
A 表層領域
S1 アルカリ処理工程
S2 接触工程
S3 積層工程
Claims (7)
- 絶縁性を有するベースフィルムと、
このベースフィルムの少なくとも一方の面に積層される金属層と
を備えるプリント配線板用基板であって、
上記ベースフィルムにおける金属層との界面から厚さ方向に1μmの表層領域にコバルト原子を含有し、
このコバルト原子の含有率が1atomic%以上15atomic%以下であるプリント配線板用基板。 - 上記金属層が金属粒子の焼結体層を含む請求項1に記載のプリント配線板用基板。
- 上記金属層がめっき層を含む請求項1又は請求項2に記載のプリント配線板用基板。
- 上記コバルト原子がベースフィルムを構成するポリマーに化学結合している請求項1、請求項2又は請求項3に記載のプリント配線板用基板。
- 絶縁性を有するベースフィルムと、
このベースフィルムの少なくとも一方の面に積層される金属層と
を備えるプリント配線板用基板の製造方法であって、
上記ベースフィルムの少なくとも一方の面をアルカリ処理する工程と、
上記アルカリ処理工程後のベースフィルムの少なくとも一方の面にコバルトイオン含有水溶液を接触させる工程と、
上記接触工程後のベースフィルムの少なくとも一方の面に金属層を積層する工程と
を備えるプリント配線板用基板の製造方法。 - 上記コバルトイオン含有水溶液が酢酸コバルト水溶液である請求項5に記載のプリント配線板用基板の製造方法。
- 上記金属層積層工程が、ベースフィルムの少なくとも一方の面への金属粒子分散液の塗布及び加熱を行う工程を有する請求項5又は請求項6に記載のプリント配線板用基板の製造方法。
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