JP2019114680A - プリント配線板用基材及びプリント配線板 - 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金属粒子の焼結体層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の一方側の面の算術平均粗さ(Sa)が0.005μm以上0.10μm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(ベースフィルム2と積層される側と反対側の面)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。当該プリント配線板用基材11は、焼結体層3の上記一方側の面の算術平均粗さ(Sa)が0.005μm以上0.10μm以下である。当該プリント配線板用基材11は、めっき層12を備える以外、図1のプリント配線板用基材1と同様の構成を備える。そのため、以下ではめっき層12についてのみ説明する。
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、ベースフィルム2の一方側の面に積層される金属粒子の焼結体層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、ベースフィルム2の一方側の面に焼結体層3及びめっき層12がこの順で積層された図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、焼結体層3及びめっき層12によって構成される積層体をパターニングした導電パターン22を有する。この際のパターニング方法としては、例えば上記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。当該プリント配線板21は、フレキシブルプリント配線板であって、可撓性を有する。
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、金属粒子31を含む導電性インクのベースフィルム2のアルカリ処理された面への塗布により、ベースフィルム2のアルカリ処理された面に塗膜32aを形成する工程(塗膜形成工程)と、上記塗膜形成工程で形成された塗膜32aを乾燥する工程(乾燥工程)と、上記乾燥工程後の塗膜32bの焼成により金属粒子31の焼結体層3を形成する工程(焼結体層形成工程)とを備える。なお、以下では、ベースフィルム2の主成分がポリイミドである場合を例に説明する。
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の一方側の面に金属粒子31を含む導電性インクを塗布し、塗膜32aを形成する。
上記インクに分散させる金属粒子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、容易に金属粒子31の粒子径を均一にすることができる。金属粒子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、金属粒子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、金属粒子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。
金属粒子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。
上記乾燥工程では、図4Bに示すように、上記塗膜形成工程で形成された塗膜32aに含まれる金属粒子31の凝集が促進する前に塗膜32aに含まれる分散媒を乾燥させる。上記乾燥工程では、例えば室温で送風することで塗膜32aに含まれる分散媒を乾燥させる。
上記焼結体層形成工程では、図4Cに示すように、塗膜32bの焼成により金属粒子31の焼結体層3を形成する。
上記焼成により金属粒子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。また、焼結体とベースフィルム2との界面近傍では、焼成によって金属粒子31が酸化されるため、金属粒子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、金属粒子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、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。この導電性インクの塗布によって形成された塗膜を表1の乾燥時間で室温(25℃)で送風乾燥した。この乾燥は塗膜の形成直後(1秒以内)に開始した。この乾燥によって塗膜中の水を揮発させた後、350℃の焼成温度で2時間焼成することで、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。
塗膜の乾燥時間を表1の通りとした以外、No.1と同様にしてNo.2〜No.8のプリント配線板用基材を作成した。
No.1〜No.8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)の算術平均粗さ(Sa)を、キーエンス社製のレーザー電子顕微鏡「VK−X150」を用い、対物レンズ100倍、デジタルズーム1倍で、測定範囲30μm×30μm、カットオフ値90にて測定した。この測定結果を表1に示す。
No.1〜No.8のプリント配線板用基材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。この測定結果を表1に示す。
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%として換算することで、No.1〜No.8のプリント配線板用基材のベースフィルムの焼結体層が積層される側の表層のポリイミドのイミド環の開環率を求めた。このイミド環の開環率を表1に示す。
No.1〜No.8のプリント配線板用基材のベースフィルムの焼結体層が積層される側の面近傍のパラジウムの含有量をサーモフィッシャーサイエンティフィック社製のICP発光分光分析「iCAP6300」を用いて測定した。この測定結果を表1に示す。
No.1〜No.8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。この剥離強度の測定結果を表1に示す。
表1に示すように、焼結体層の一方側の面の算術平均粗さ(Sa)が0.005μm以上0.10μm以下であるNo.1〜No.7のプリント配線板用基材は、剥離強度が7.0N/cm以上と高く、ベースフィルム及び焼結体層の密着力に優れている。特に焼結体層の一方側の面の算術平均粗さ(Sa)が0.018μm以下であるNo.1及びNo.2のプリント配線板用基材は、剥離強度が8.6N/cm以上と高く、ベースフィルム及び焼結体層の密着力がより高められている。また、No.5のプリント配線板用基材は、ベースフィルムの焼結体層が積層される側の表層のポリイミドのイミド環の開環率が比較的高いため、焼結体層の一方側の面の算術平均粗さ(Sa)が0.10μm以下であることと相俟って、ベースフィルム及び焼結体層の間の剥離強度が高められている。さらに、No.1〜No.7のプリント配線板用基材は、焼結体層の一方側の面の算術平均粗さ(Sa)が0.10μm以下であり、焼結体層が十分に緻密であるので、焼結体層の抵抗が小さい。これに対し、焼結体層の一方側の面の算術平均粗さ(Sa)が0.10μm超であるNo.8のプリント配線板用基材は、剥離強度が4.3N/cmと低く、ベースフィルム及び焼結体層の密着力が不十分となっている。また、No.8のプリント配線板用基材は、焼結体層の一方側の面の算術平均粗さ(Sa)が0.10μm超であるので、焼結体層の緻密性が不十分で焼結体層の抵抗を十分に小さくし難い。
2 ベースフィルム
3 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 金属粒子
32a,32b 塗膜
Claims (5)
- 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金属粒子の焼結体層と
を備え、
上記焼結体層の一方側の面の算術平均粗さ(Sa)が0.005μm以上0.10μm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焼結体が銅粒子焼結体であり、この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面近傍のパラジウムの含有量が1.0mg/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。
- 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金属粒子の焼結体層と、
上記焼結体層の一方側の面に積層されるめっき層と
を備え、
上記焼結体層及び上記めっき層が平面視でパターニングされているプリント配線板であって、
上記焼結体層の上記一方側の面の算術平均粗さ(Sa)が0.005μm以上0.10μm以下であるプリント配線板。
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