JP2019107805A

JP2019107805A - 両面銅張積層板とその製造方法

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Publication number: JP2019107805A
Application number: JP2017240985A
Authority: JP
Inventors: 基行富澤; Motoyuki Tomizawa
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 2017-12-15
Filing date: 2017-12-15
Publication date: 2019-07-04
Anticipated expiration: 2037-12-15
Also published as: JP7006229B2

Abstract

【課題】配線形成時における幅方向と長手方向の寸法変化率が抑えられた両面銅張積層基板を提供する。【解決手段】帯状の絶縁性フィルム１１の一方の面側に１回目のスパッタリングにより例えばニッケル・クロム層と銅層とからなる第１金属層１２Ａを形成する第１工程と、前記第１金属層１２Ａの上に１回目の電解めっきにより例えば銅層からなる第２金属層１３Ａを形成する第２工程と、前記絶縁性フィルム１１の他方の面側に２回目のスパッタリングにより上記と同様に第１金属層１２Ｂを形成する第３工程と、前記一方の面側の第２金属層１３Ａの上に保護フィルム１４を設けた状態で、前記他方の面側に形成した第１金属層１２Ｂの上に２回目の電解めっきにより上記と同様に第２金属層１３Ｂを形成した後、該保護フィルム１４を除去する第４工程とをこれら記載順に行う。【選択図】図１

Description

本発明は、両面銅張積層板とその製造方法に関する。

ノートパソコンや携帯電話等の電子機器に用いられるフレキシブル配線基板は、銅張積層基板（ＣＣＬ：ＣｏｐｐｅｒＣｌａｄＬａｍｉｎａｔｅ）をパターニング加工（配線形成加工）することで作製されている。従来、この銅張積層基板は、耐熱性樹脂フィルムの片面に、ニッケル・クロム層と銅層とがこの順で成膜された片面銅張積層基板が主に使用されてきたが、近年は電子機器の高機能化や軽薄短小化等に伴い、両面に配線が形成されたフレキシブル配線基板用の両面銅張積層基板の需要が高まっている。

この両面銅張積層基板の製造方法としては、例えば特許文献１のように、樹脂フィルムの両面にニッケル・クロム合金層と銅層とからなる積層構造の金属層をスパッタリング法により成膜した後、湿式めっき法により銅層を厚膜化する方法が開示されている。しかし、この両面銅張積層基板の両面の金属層に対してパターニング加工を行って両面に配線を形成すると、片面銅張積層基板の片面の金属層に対してパターニング加工を行って片面に配線を形成する場合に比べて基板の表面方向により大きく伸び、パターニング加工の前後で配線間の離間距離や配線の寸法がより増加する方向に変形することが知られている。

このようなＣＣＬのパターニング加工による配線間の離間距離や配線寸法の変化の度合い、すなわちＣＣＬの寸法安定性を評価する方法としては、ＩＰＣ−ＴＭ−６５０（ＴｅｓｔＭｅｔｈｏｄＭａｎｕａｌ）の２.２.４が知られている。この評価方法は、予め複数のパンチ穴が穿設された試験片に対して、（１）２３℃×５５％ＲＨで保管した後、該パンチ穴間の初期寸法Ｌ_１を測定し、（２）金属層をエッチングで除去後、同様に２３℃×５５％ＲＨで保管してから該パンチ穴間の寸法Ｌ_２を測定し、（３）更に１５０℃×３０分の加熱処理を行った上、２３℃×５５％ＲＨで保管してから該パンチ穴間の寸法Ｌ_３を測定する。そして、これら（１）〜（３）の測定値Ｌ_１、Ｌ_２、及びＬ_３を用いて算出したＭｅｔｈｏｄＢ＝（Ｌ_２−Ｌ_１）／Ｌ_１（％）、ＭｅｔｈｏｄＣ＝（Ｌ_３−Ｌ_１)／Ｌ_１（％）を指標として評価することが行われている。

上記の寸法変化は、通常は配線加工メーカーで行われる配線加工の前後で生じるため、ますます高密度化が進むフレキシブル配線基板の配線回路をより高い精度で作製するためには、上記の寸法変化率を指標として品質管理することが重要になりつつある。

特開２０１７−１２５２２２号公報

前述した金属層が樹脂フィルムの片面のみに形成されている片面銅張積層基板では、樹脂フィルムにおいて該金属層が成膜されていない側の面からの吸湿により樹脂フィルムを吸湿平衡状態にできることから、上記ＭｅｔｈｏｄＣの寸法変化率を、樹脂フィルムの幅方向（ＴＤ）では０.０３±０.０２％程度、長手方向（ＭＤ）では０.００±０.０５％程度にすることができ、配線加工の前後の寸法変化率を±０.０５％以内に抑えることができる。

しかしながら、両面銅張積層基板では、樹脂フィルムの吸湿が両面に成膜した金属層によって阻止されるので寸法変化率（ＭｅｔｈｏｄＣ）が樹脂フィルムの幅方向（ＴＤ）では０.０５±０.０２％程度、長手方向（ＭＤ）では０.０５±０.０５％程度になり、片面銅張積層基板の場合に比べてプラス側（膨張する側）に大きく変形している。よって、両面銅張積層基板においては加工精度上の問題が生ずることがあった。本発明は、かかる両面銅張積層基板が抱える問題点に鑑みてなされたものであり、配線形成時における幅方向と長手方向の寸法変化率が抑えられた両面銅張積層基板及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る両面銅張積層基板の製造方法は、帯状の絶縁性フィルムの一方の面側に１回目のスパッタリングにより第１金属層を形成する第１工程と、前記第１金属層の上に１回目の電解めっきにより第２金属層を形成する第２工程と、前記絶縁性フィルムの他方の面側に２回目のスパッタリングにより第１金属層を形成する第３工程と、前記一方の面側の第２金属層の上に保護フィルムを設けた状態で、前記他方の面側に形成した第１金属層の上に２回目の電解めっきにより第２金属層を形成した後、該保護フィルムを除去する第４工程とをこれら記載順に行うことを特徴としている。

また、本発明に係る両面銅張積層基板は、帯状の絶縁性フィルムの両面に形成されたニッケル・クロム層と、それらの上に形成された銅層とを備えた両面銅張積層基板であって、前記両面銅張積層基板の両面に対して配線形成加工を施した時の寸法変化率の平均値が長手方向及び幅方向共に０.０３％以下であることを特徴としている。

本発明によれば、従来の両面銅張積層基板に比べて配線形成時における幅方向及び長手方向の寸法変化率を抑えることが可能になる。

本発明の実施形態の両面銅張積層基板の製造方法の工程フロー図が、従来の片面銅張積層基板及び両面銅張積層基板の製造方法の工程フロー図と並べて示されている。

従来、片面銅張積層板を作製する場合は、図１の左側の工程フロー図に示すように、先ず、樹脂フィルム１の片面にスパッタリングにより例えばニッケル・クロム層と銅層とからなる第１金属層２を成膜し（スパッタリング工程）次に、銅層の厚膜化のため該第１金属層２の上に電解めっきにより銅層からなる第２金属層３を成膜すること（電解めっき工程）が行われている。そして、これら第１金属層２と第２金属層３とからなる金属積層膜に対して、リソグラフィ、エッチング等の一般的なパターニング加工を行うことで所定の回路パターンを有するフレキシブル配線基板が作製されている（配線形成工程）。

上記の種々の工程を経て作製された片面銅張積層基板に対して施される配線形成工程の前後では、任意の離間する２点間の離間距離に寸法変化が生じるのを避けることができない。その理由は、吸湿性を有する樹脂フィルムは、上記の各工程で生じる吸湿や乾燥により樹脂フィルムに伸び縮みが生じるからである。すなわち、乾燥状態にある帯状の樹脂フィルム１に予めマーキングしておいた２点間の距離がＬ０の場合、この樹脂フィルム１にスパッタリングにより第１金属層２を成膜すべく、例えばロール状に巻かれた帯状樹脂フィルム１をロールツーロールスパッタ装置にセットする迄の間に、大気中の湿気による吸湿により樹脂フィルム１には伸びが生じて上記２点間距離はＬ０からＬ１になり、よって該２点間はＬ１−Ｌ０＝ｄＬ１のプラス側の寸法変化が生じる。

上記のスパッタ装置では、減圧雰囲気の真空チャンバー内で樹脂フィルム１にスパッタリング処理を施すので当該樹脂フィルム１は乾燥により収縮し、上記２点間の距離はＬ１から当初の伸び０（ゼロ）の状態のＬ０に戻る。これにより、スパッタリング工程では伸びゼロの樹脂フィルム１に対してニッケル・クロム層と銅層とからなる第１金属層２が成膜される。上記の第１金属層２の上に銅層からなる第２金属層３を形成する次工程の電解めっき工程では、樹脂フィルム１において該電解めっきされる面とは反対側の面が露出しているため、空気中の湿気やめっき液への浸漬により吸湿し、樹脂フィルム１には伸びようとする力が働く。しかし、該樹脂フィルム１の片面には上記の第１金属層２が形成されているため自由な伸びが抑制され、上記２点間の距離はＬ１よりは短いＬ２となる。すなわち、上記２点間のＬ０からの伸びＬ２−Ｌ０＝ｄＬ２は、ｄＬ１より小さくなる。

上記の２点間の伸びｄＬ２の片面銅張積層基板に対して、配線形成工程において所定の回路パターンを有する配線回路を形成すると、隣接する配線の間から樹脂フィルム１が露出することになるので、上記の第１金属層２及び第２金属層３からなる積層金属膜によって抑制されていた伸びが解放されると共に吸湿による自由な伸びが生じて、上記の２点間の距離はＬ２からＬ１に変化する。すなわち、配線形成工程の前後では、上記２点間の距離にＬ１−Ｌ２の伸び（すなわち、ｄＬ１−ｄＬ２に等しい）が生じるように変形する。

他方、両面銅張積層基板を作製する場合は、従来、図１の中央の工程フロー図に沿って行われていた。すなわち、先ず樹脂フィルム１１の一方の面にスパッタリングにより例えばニッケル・クロム層と銅層とからなる第１金属層１２Ａを成膜した後（１回目のスパッタリング工程）、同様に該樹脂フィルム１１の他方の面にスパッタリングによりニッケル・クロム層と銅層とからなる第１金属層１２Ｂを成膜する（２回目のスパッタリング工程）。

次に、銅層の厚膜化のため、樹脂フィルム１１の両面に成膜した両第１金属層１２Ａ、１２Ｂの上に、電解めっきにより銅層からなる第２金属層１３Ａ、１３Ｂを成膜する（電解めっき工程）。そして、各面に成膜された第１金属層１２Ａ、１２Ｂと第２金属層１３Ａ、１３Ｂとからなる金属積層膜に対してパターニング加工を行うことで、両面に所定の回路パターンを有するフレキシブル配線基板が作成される。（配線形成工程）。

上記の種々の工程を経て作製された両面銅張積層基板においては、２回目のスパッタリング工程までは前述した片面銅張積層基板と同様に樹脂フィルム１１上の任意の離間する２点間の離間距離が変化する。すなわち、大気中の湿気による吸湿によって該２点間の距離が乾燥時のＬ０からＬ１までｄＬ１の伸びが生じた樹脂フィルム１１は、１回目のスパッタリング工程における真空チャンバー内でのスパッタリング処理による乾燥によって上記２点間の距離がＬ１からＬ０に戻り、伸び０（ゼロ）の状態の樹脂フィルム１１の一方の面にニッケル・クロム層と銅層とからなる第１金属層１２Ａが形成される。２回目のスパッタリング工程で引き続き行われる反対面側へのスパッタリング処理においても、真空チャンバー内で行われるため、上記２点間の距離はＬ０からの伸び０（ゼロ）の状態のままニッケル・クロム層と銅層とからなる第１金属層１２Ｂが形成される。

前述した片面銅張積層基板の製造方法では、スパッタリング工程の次に行われる電解めっき工程の際、樹脂フィルムの片面が露出しているので該樹脂フィルム１１に吸湿が生じるが、両面に第１金属層１２Ａ、１２Ｂが形成された樹脂フィルム１１に銅層の厚膜化のため電解めっきによって第２金属層１３Ａ、１３Ｂを形成する場合は、上記の両面の第１金属層１２Ａ、１２Ｂによって樹脂フィルム１１の吸湿が阻止されるので、伸びが０（ゼロ）のままの状態で電解めっき処理が行われることになる。

このようにして作製された両面銅張積層基板に対して、配線形成工程において所定の回路パターンを有する配線回路を形成すると、隣接する配線の間から樹脂フィルム１１が露出することになるので、上記の両面の第１金属層１２Ａ、１２Ｂ及び第２金属層１３Ａ、１３Ｂからなる積層金属層によって抑制されていた伸びが解放されて上記の２点間の距離はＬ０からＬ１までｄＬ１の伸びを生じることになる。このように、配線形成工程の前後において、片面銅張積層基板ではＬ１−Ｌ２の伸び（すなわちｄＬ１−ｄＬ２に等しい）が生じるのに対して、両面銅張積層基板ではこれより大きいＬ１−Ｌ０の伸び（すなわちｄＬ１に等しい）が生じるため、高密度化された回路パターンを形成する際に精度上の問題が生じることがあった。

そこで、本発明の実施形態の両面銅張積層基板の製造方法においては、図１の右側の工程フローに沿って製造を行っている。すなわち、この本発明の実施形態の製造方法は、樹脂フィルム１１の片方の面に第１及び第２金属層を成膜するまでは前述した片面銅張積層基板の製造方法と同様であり、先ず樹脂フィルム１１の一方の面にスパッタリングにより例えばニッケル・クロム層と銅層とからなる第１金属層１２Ａを成膜した後（１回目のスパッタリング工程）、銅層の厚膜化のため該第１金属層１２Ａの上に電解めっきにより銅層からなる第２金属層１３Ａを成膜する（１回目の電解めっき工程）。

次に、上記の第２金属層１３Ａが後述する２回目の電解めっき工程で更に厚膜化されるのを防ぐため、該第２金属層１３Ａの表面に保護フィルム１４を貼り付けた後、樹脂フィルム１１の他方の面に上記と同様にスパッタリングによりニッケル・クロム層と銅層とからなる第１金属層１２Ｂを成膜する（２回目のスパッタリング工程）。次に、銅層の厚膜化のため、該第１金属層１２Ｂの上に電解めっきにより銅層からなる第２金属層１３Ｂを成膜する（２回目の電解めっき工程）。

上記の第２金属層１３Ｂの成膜後は、第２金属層１３Ａの表面の保護フィルム１４を取り除く。以降は前述した従来の製造方法で作製した両面銅張積層基板の場合と同様に、各面に成膜された第１金属層１２Ａ、１２Ｂと第２金属層１３Ａ、１３Ｂとからなる金属積層膜に対してパターニング加工を行うことで、両面に所定の回路パターンを有するフレキシブル配線基板が作製される（配線形成工程）。

なお、上記の本発明の実施形態の製造方法は、２回目のスパッタリング工程の前に第２金属層１３Ａの表面に保護フィルム１４を貼り付けたが、例えばスパッタリング工程を行うスパッタ装置に、樹脂フィルムをキャンロールの外周面に巻き付けて裏面側から冷却しながら表面側からスパッタ成膜を行うロールツーロール方式のスパッタリングウェブコータを用いる場合は、成膜面とは反対側の裏面には成膜されないので、２回目のスパッタリング工程と２回目の電解めっき工程との間に保護フィルム１４を貼り付けてもよい。

上記の本発明の実施形態の製造方法で作製された両面銅張積層基板においては、１回目の電解めっき工程までは前述した片面銅張積層基板の場合と同様に樹脂フィルム１１上の任意の離間する２点間の離間距離が変化する。すなわち、大気中の湿気による吸湿によって該２点間の距離が乾燥時のＬ０からＬ１までｄＬ１の伸びが生じた樹脂フィルム１１は１回目のスパッタリング工程における真空チャンバー内でのスパッタリングによる乾燥によって上記２点間の距離がＬ１からＬ０に戻り、伸び０（ゼロ）の状態の樹脂フィルム１１の一方の面にニッケル・クロム層と銅層とからなる第１金属層１２Ａが成膜される。

上記の第１金属層１２Ａの上に銅層からなる第２金属層１３Ａを形成する電解めっき工程では、樹脂フィルム１１において該第２金属層１３Ａが成膜される面とは反対側の面が露出しているものの、該樹脂フィルム１１の片面側は上記の第１金属層１２Ａが形成されているので自由な伸びが抑制されるため、上記２点間の距離はＬ１より短いＬ２となる。すなわち、上記２点間のＬ０からの伸びはｄＬ１より小さいｄＬ２に留まる。

次に、上記したｄＬ２の伸びが生じた樹脂フィルム１１において第１及び第２金属層１２Ａ、１３Ａが成膜されている面とは反対側の面にスパッタリング工程で第１金属層１２Ｂを形成する際、真空チャンバー内でのスパッタリングによる乾燥によって樹脂フィルム１１には収縮する力が働くが、上記のように片面側には第１及び第２金属層１２Ａ、１３Ａが成膜されているので自由な伸縮が制限され、上記２点間の伸びは０（ゼロ）には戻らず、該２点間の距離はＬ２よりは短いＬ３となる。すなわち、該２点間にｄＬ２より小さいｄＬ３の伸びが生じた状態の樹脂フィルム１１に対して第１金属層１２Ｂが形成される。次に上記の第１金属層１２Ｂの上に電解めっき工程で第２金属層１３Ｂを形成する際、樹脂フィルム１１の両面に金属層が形成されているため、上記のｄＬ３の伸びが維持されたまま、第２金属層１３Ｂが形成される。

このように作製された両面銅張積層基板に対して、配線形成工程において保護フィルム１４の剥離後に所定の回路パターンを有する配線回路を形成すると、隣接する配線間から樹脂フィルム１１が露出するので上記２点間の距離はＬ３からＬ１までの伸びを生じる。このように本発明の実施形態の両面銅張積層基板の製造方法では、配線形成工程における２点間の距離の変化がＬ１−Ｌ３（すなわちｄＬ１−ｄＬ３に等しい）となり、この変化は従来の両面銅張積層基板の配線形成工程時の変化であるＬ１−Ｌ０（すなわちｄＬ１に等しい）よりも小さい。つまり、本発明の実施形態の製造方法を構成する各工程は従来の製造方法と同じであっても、金属層を形成する順序を変更することによって、配線形成時における寸法変化の小さい両面銅張積層基板が得られる。

帯状の絶縁性フィルムとして、カタログ値において吸湿膨張係数（ＣＨＥ）がＴＤ：５ｐｐｍ／％ＲＨ、ＭＤ：１０ｐｐｍ／％ＲＨの宇部興産株式会社製の厚み３５μｍの長尺のポリイミドフィルムＵｐｉｌｅｘ−３５ＣＶ１（登録商標）を用意し、このポリイミドフィルムに対して図１に示す工程フロー図に沿って片面銅張積層基板（片面ＣＣＬ）と、従来技術による両面銅張積層基板（両面ＣＣＬ）と、本発明の実施形態の両面銅張積層基板（両面ＣＣＬ）とをそれぞれ作製した。

得られた片面ＣＣＬ又は両面ＣＣＬの各々に対して、任意の場所から切り取った３枚の試験片の配線形成時の寸法変化をＩＰＣ−ＴＭ−６５０の２.２.４のＭｅｔｈｏｄＣに準拠した寸法変化率で評価した。なお、図１のスパッタリング工程では一般的なロールツーロール方式のスパッタリングウェブコータを使用し、電解めっき工程においても一般的なロールツーロール方式の電解めっき装置を用いた。また、保護フィルムには、トーヨーケム株式会社製のＬＥ９５１Ｆ−ＮＪを用いた。

上記の評価の結果、片面ＣＣＬ（銅厚８.５μｍ）では寸法変化率は、ＴＤ：０.０３±０.０２％、ＭＤ：０.００±０.０５％となり、従来技術で製作した両面ＣＣＬ（銅厚２.０μｍ）ではＴＤ：０.０５±０.０２％、ＭＤ：０.０５±０.０５％の値となった。一方、本発明の実施形態の製造方法で製作した両面ＣＣＬ（銅厚２.０μｍ）では、ＴＤ：０.０２±０.０２％、ＭＤ：０.０１±０.０５％となった。このように、従来の両面銅張積層基板は配線形成時の寸法変化率の平均値が幅方向０.０５％、長手方向０.０５％といずれも０.０３％を超えたのに対して、本発明の実施例の両面銅張積層基板は配線形成時の寸法変化率の平均値が幅方向０.０２％、長手方向０.０１％といずれも０.０３％以下の低い値に抑えることができることから、本発明によれば高密度化に対応するファインピッチ配線基板に適した寸法安定性に優れた両面銅張積層基板が得られることが分かる。

１樹脂フィルム
２第１金属層
３第２金属層
１１樹脂フィルム
１２Ａ、１２Ｂ第１金属層
１３Ａ、１３Ｂ第２金属層
１４保護フィルム

Claims

帯状の絶縁性フィルムの一方の面側に１回目のスパッタリングにより第１金属層を形成する第１工程と、前記第１金属層の上に１回目の電解めっきにより第２金属層を形成する第２工程と、前記絶縁性フィルムの他方の面側に２回目のスパッタリングにより第１金属層を形成する第３工程と、前記一方の面側の第２金属層の上に保護フィルムを設けた状態で、前記他方の面側に形成した第１金属層の上に２回目の電解めっきにより第２金属層を形成した後、該保護フィルムを除去する第４工程とをこれら記載順に行うことを特徴とする両面銅張積層基板の製造方法。
前記保護フィルムは、前記第２項工程と前記第３工程との間、又は前記第３工程と前記第４工程との間に前記一方の面側の第２金属層の上に設けることを特徴とする、請求項１に記載の両面銅張積層基板の製造方法。
帯状の絶縁性フィルムの両面に形成されたニッケル・クロム層と、それらの上に形成された銅層とを備えた両面銅張積層基板であって、前記両面銅張積層基板の両面に対して配線形成加工を施した時の寸法変化率の平均値が長手方向及び幅方向共に０.０３％以下であることを特徴とする両面銅張積層基板。