JP2019114679A - プリント配線板用基材 - Google Patents
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Abstract
Description
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
本発明の好適な実施形態について、以下に図面を参照しつつ説明する。
<プリント配線板用基材>
図1のプリント配線板用基材1は、絶縁性を有するベースフィルム2と、ベースフィルム2の一方側の面に積層される銅粒子の焼結体層3とを備える。当該プリント配線板用基材1は、フレキシブルプリント配線板用基材であり、可撓性を有する。当該プリント配線板用基材1は、焼結体層3の一方側の面のナトリウム元素量が10atm%以下である。
ベースフィルム2は絶縁性及び可撓性を有する。ベースフィルム2は合成樹脂を主成分としている。ベースフィルム2の主成分としては、例えばポリイミド、液晶ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、フッ素樹脂等の軟質材が挙げられる。これらの中でも、耐熱性及び焼結体層3との密着力に優れるポリイミドが好ましい。
焼結体層3は、ベースフィルム2の一方側の面に直接(つまり、接着剤層等の他の層を介さず)積層される。当該プリント配線板用基材1は、ベースフィルム2の一方側の面に焼結体層3が密着されており、スパッタリング法を用いる場合のように物理的蒸着に必要な高価な真空設備を必要としないので、製造コストを抑えることができる。
<プリント配線板用基材>
図2のプリント配線板用基材11は、図1のプリント配線板用基材1と、このプリント配線板用基材1の焼結体層3の一方側の面に積層されるめっき層12とを備える。当該プリント配線板用基材11は、フレキシブルプリント配線板用基材であり、可撓性を有する。以下ではめっき層12について説明する。
めっき層12は、焼結体層3の一方側の面に直接(他の層を介さず)積層されている。めっき層12は、電気めっきによって形成される電気めっき層である。めっき層12は、電気めっきによって形成されるめっき金属を含む。このめっき金属は、焼結体層3の一方側の面に積層されると共に、焼結体層3を構成する焼結体の空隙に充填されていることが好ましい。
<プリント配線板>
図3のプリント配線板21は、絶縁性を有するベースフィルム2と、このベースフィルム2の一方側の面に積層される銅粒子の焼結体層3と、焼結体層3の一方側の面に積層されるめっき層12とを備え、焼結体層3及びめっき層12が平面視でパターニングされている。具体的には、当該プリント配線板21は、図2のプリント配線板用基材11を用いている。当該プリント配線板21は、ベースフィルム2の一方側の面に導電パターン22を備える。導電パターン22は、プリント配線板用基材11の焼結体層3及び電気めっき層12の積層体をパターニングしたものであり、この積層体の一部を含む。この際のパターニング方法としては、例えばこの積層体にレジストパターン等のマスキングを施してエッチングする方法(サブトラクティブ法)を採用することができる。
次に、図4A〜図4Cを参照して、図1のプリント配線板用基材1の製造方法について説明する。当該プリント配線板用基材の製造方法は、ベースフィルム2の一方側の面をアルカリ処理する工程(アルカリ処理工程)と、銅粒子31を含む導電性インクの塗布により、ベースフィルム2のアルカリ処理された面に塗膜32を形成する工程(塗膜形成工程)と、塗膜32の焼成により銅粒子31の焼結体層3aを形成する工程(焼結体層形成工程)と、焼結体層3a形成後に焼結体層3aの一方側の面を水洗する工程(水洗工程)とを備える。
上記アルカリ処理工程では、ベースフィルム2の一方側の面にアルカリ液を接触させることで、ベースフィルム2の一方側の表層のポリイミドのイミド環の一部を開環する。上記アルカリ処理工程で開環するベースフィルム2の一方側の表層のポリイミドのイミド環の開環率の下限としては10%が好ましく、15%がより好ましい。一方、上記イミド環の開環率の上限としては、30%が好ましく、25%がより好ましい。
上記塗膜形成工程では、図4Aに示すように、ベースフィルム2の一方側の面に銅粒子31を含む導電性インクを塗布し、この導電性インクを乾燥させることで塗膜32を形成する。なお、塗膜32には、上記導電性インクの分散媒等が含まれていてもよい。
上記インクに分散させる銅粒子31は、高温処理法、液相還元法、気相法等で製造することができる。中でも、液相還元法によれば、製造コストをより低減できる上、水溶液中での攪拌等により、容易に銅粒子31の粒子径を均一にすることができる。銅粒子31は、このように、高温処理法、液相還元法、気相法等で製造されることによって、例えば平均粒子径が10nm以上40nm以下に調整される。なお、「平均粒子径」とは、レーザー回折法により測定される粒子径の分布において体積積算値が50%となる粒子径を意味する。
上記インクには、銅粒子31以外に分散剤が含まれていてもよい。この分散剤としては、特に限定されず、銅粒子31を良好に分散させることができる種々の分散剤を用いることができる。
銅粒子31を分散させた導電性インクをベースフィルム2の一方側の面に塗布する方法としては、スピンコート法、スプレーコート法、バーコート法、ダイコート法、スリットコート法、ロールコート法、ディップコート法等の従来公知の塗布法を用いることができる。また、スクリーン印刷、ディスペンサ等によりベースフィルム2の一方側の面の一部のみに導電性インクを塗布するようにしてもよい。導電性インクの塗布後、例えば室温以上の温度で乾燥することにより塗膜32が形成される。乾燥温度の上限としては、100℃が好ましく、40℃がより好ましい。乾燥温度が上記上限を超えると、塗膜32の急激な乾燥により、塗膜32にクラックが発生するおそれがある。
上記焼結体層形成工程では、図4Bに示すように、塗膜32の焼成により銅粒子31の焼結体層3aを形成する。
上記焼成により銅粒子31同士が焼結すると共に、焼結体がベースフィルム2の一方側の面に固着される。なお、上記インクに含まれ得る分散剤やその他の有機物は、焼成によって揮発又は分解される。また、焼結体とベースフィルム2との界面近傍では、焼成によって銅粒子31が酸化されるため、銅粒子31に基づく金属水酸化物やその金属水酸化物に由来する基の生成を抑えつつ、銅粒子31に基づく金属酸化物やその金属酸化物に由来する基が生成する。この焼結体とベースフィルム2との界面近傍に生成した金属酸化物及び金属酸化物に由来する基は、ベースフィルム2を構成するポリイミドのイミド環の開環部分と強く結合するため、ベースフィルム2と焼結体との間の密着力が大きくなる。
上記水洗工程では、図4Cに示すように、例えばベースフィルム2及び上記焼結体層形成工程で形成された焼結体層3aの積層体を水Xに浸漬し、焼結体層3aの外面に付着したナトリウムを除去する。当該プリント配線板用基材の製造方法は、上述のようにベースフィルム2の一方側の面にアルカリ処理を施した後に、このアルカリ処理面に銅粒子31を含む導電性インクを塗布する。そのため、この導電性インクには上記アルカリ処理由来のナトリウムが含有されやすい。その結果、この導電性インクによって形成される塗膜32の焼成によって得られる焼結体層3aの外面にはこのアルカリ処理由来のナトリウムが残存しやすい。これに対し、当該プリント配線板用基材の製造方法は、上記水洗工程で焼結体層3aの外面に付着したナトリウムを除去することで、水洗工程後の焼結体層3の一方側の面のナトリウム元素量を上述の範囲内に調整することができる。上記水洗工程における上記積層体の水Xへの1回あたりの浸漬時間の下限としては、5秒が好ましく、15秒がより好ましい。一方、上記浸漬時間の上限としては、50秒が好ましく、40秒がより好ましい。また、上記水洗工程における上記積層体の水Xへの浸漬回数の下限としては、1回が好ましく、2回がより好ましい。一方、上記浸漬回数の上限としては、5回が好ましく、4回がより好ましい。上記浸漬時間及び浸漬回数が上記下限より小さいと、焼結体層3の一方側の面のナトリウム元素量を十分に少なくすることができないおそれがある。逆に、上記浸漬時間及び浸漬回数が上記上限を超えると、上記水洗工程の処理時間が不要に長くなり、製造効率が低下するおそれがある。
上記めっき層積層工程では、電気めっきによって焼結体層3の一方側の面にめっき層12を積層する。当該プリント配線板用基材の製造方法は、上述のアルカリ処理工程、塗膜形成工程、焼結体層形成工程及び水洗工程によって形成される焼結体層3が十分に緻密であるため、焼結体層3の一方側の面に無電解めっき層を介さず直接電気めっき層を積層することが可能である。上記めっき層積層工程で電気めっきに用いる金属としては、銅、ニッケル、コバルト、金、銀、スズ等が挙げられ、中でも銅が好ましい。上記電気めっきの手順は、特に限定されるものではなく、例えば公知の電解めっき浴及びめっき条件から適宜選択すればよい。この電気めっき層形成工程において、プリント配線板用基材11を用いて形成される図3のプリント配線板21の導電パターン22の厚さが所望の厚さになるように調整する。
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。
還元剤としての三塩化チタン溶液80g(0.1M)、pH調整剤としての炭酸ナトリウム50g、錯化剤としてのクエン酸ナトリウム90g、及び分散剤としてのポリエチレンイミン−ポリエチレンオキサイド付加物1gをビーカー内で純粋1Lに溶解させ、この水溶液を35℃に保温した。また、この水溶液に同温度(35℃)で保温した硝酸銅三水和物10g(0.04M)の水溶液を添加し撹拌させることで銅微粒子を析出させた。さらに、遠心分離により分離した銅微粒子に対し、200mLの純水による洗浄工程を2回繰り返した上、この銅微粒子を乾燥させることで粉末状の銅微粒子を得た。続いて、この粉末状の銅微粒子に純水を加えて濃度調整を行うことでの焼結体層形成用導電性インクを得た。この導電性インク480μLを親水化処理を行ったポリイミドフィルム(20cm角)の一方側の面にバーコート法により塗布した。形成された塗膜を表1の温度、時間にて焼成した後、表1の条件で水に浸漬し水洗を行うことでベースフィルム(ポリイミドフィルム)の一方側の面に銅粒子の焼結体層が積層されたNo.1のプリント配線板用基材を作成した。この銅粒子の焼結体層を構成する銅粒子焼結体の平均粒子径を走査電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ社製の「SU8020」)によって測定したところ、97nmであった。
塗膜の焼成条件、及び水洗条件を表1の通りとした以外、No.1と同様にしてNo.2〜No.6のプリント配線板用基材を作成した。
塗膜の焼成条件を表1の通りとし、塗膜焼成後に水洗を行わなかった以外、No.1と同様にしてNo.7のプリント配線板用基材を作成した。
No.1〜No.7のプリント配線板用基材の焼結体層の一方側の面(ベースフィルムとの積層面と反対側の面)のナトリウム元素量をULVAC―PHI社製の「Quantera SXM」を用いてX線光電子分光法(XPS)によって測定した。この測定結果を表1に示す。
No.1〜No.7のプリント配線板用基材を作成後7日間、空気雰囲気下で室温(25℃)で放置した。この放置前後の焼結体層の一方側の面の酸化変色の有無をKONICA MINOLTA社製のカラーリーダー「CR−20」を用いて測定し、以下の基準で評価した。この評価結果及び放置後のb値を表1に示す。
A:b値が+3以上を示した。
B:b値が+3未満を示した。
No.1〜No.7のプリント配線板用基材のベースフィルムと焼結体層との間の剥離強度をJIS−C6471(1995)に準拠する180°方向引き剥がし試験により測定した。この測定結果を表1に示す。
表1に示すように、No.1〜No.6のプリント配線板用基材は、焼結体層の一方側の面のナトリウム元素量が10atm%以下であるので優れた耐酸化性を有しており、十分に長寿命化を図ることができる。中でも、焼結体層の一方側の面のナトリウム元素量が0.6atm%以下であるNo.1、No.2及びNo.5は、b値が大きくなっており、特に優れた耐酸化性を有していることが分かる。これに対し、No.7のプリント配線板用基材は、水洗を行っていないため焼結体層の一方側の面のナトリウム元素量が多く、耐酸化性が不十分となっており、長寿命化を図り難い。また、No.1〜No.6のプリント配線板用基材は、焼結体層の一方側の面のナトリウム元素量が10atm%以下であるので、ベースフィルムと焼結体層との間の剥離強度が高くなっている。中でも、焼結体層の一方側の面のナトリウム元素量が1.0atm%未満であり、かつ銅粒子焼結体の平均粒子径が100nm未満であるNo.1及びNo.2は、ベースフィルムと焼結体層との間の剥離強度特に高くなっている。
2 ベースフィルム
3,3a 焼結体層
12 めっき層
21 プリント配線板
22 導電パターン
31 銅粒子
32 塗膜
X 水
Claims (4)
- 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一方側の面に積層される銅粒子の焼結体層と
を備え、
上記焼結体層の一方側の面のナトリウム元素量が10atm%以下であるプリント配線板用基材。 - 上記焼結体層を構成する銅粒子焼結体の平均粒子径が50nm以上300nm以下である請求項1に記載のプリント配線板用基材。
- 上記ベースフィルムの主成分がポリイミドであり、
上記ベースフィルムの上記一方側の表層のポリイミドのイミド環の開環率が10%以上30%以下である請求項1又は請求項2に記載のプリント配線板用基材。 - 上記ベースフィルムの上記一方側の表層のパラジウムの含有量が1mg/m2以下である請求項1、請求項2又は請求項3に記載のプリント配線板用基材。
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