JP2019125744A - プリント配線板用基板の製造方法 - Google Patents
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-
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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の製造方法は、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側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側に、金属微粒子を含む分散液を塗工する塗工工程と、上記塗工した分散液の塗膜を乾燥する乾燥工程と、上記乾燥した塗膜を酸素濃度600体積ppm以下の低酸素雰囲気下で遠赤外線ヒーターにより焼成する焼成工程と、上記焼成した塗膜及び上記ベースフィルムの積層体を酸素濃度600体積ppm以下の低酸素雰囲気下で冷却する冷却工程とを備える。
以下、本発明に係るプリント配線板用基板の製造方法の実施形態について図面を参照しつつ詳説する。
ステップS1の塗工工程では、金属層2を構成する金属材料から形成される金属微粒子を含む金属微粒子分散液をベースフィルム1に塗工する。
ベースフィルム1の材料としては、例えばポリイミド、液晶ポリマー、フッ素樹脂、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等の可撓性を有する樹脂、紙フェノール、紙エポキシ、ガラスコンポジット、ガラスエポキシ、ポリテトラフルオロエチレン、ガラス基材等のリジッド材、硬質材料と軟質材料とを複合したリジッドフレキシブル材などを用いることが可能である。これらの中でも、金属酸化物等との結合力が大きいことから、ポリイミドが特に好ましい。
金属微粒子分散液としては、金属層2を形成する金属微粒子と、この金属微粒子の分散媒と、この分散媒中に金属微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微粒子が分散する分散液を用いることで、ベースフィルム1の表面に金属微粒子を均一に付着させることができ、ベースフィルム1の表面に均一な厚さの金属層2を形成することができる。
金属微粒子の主成分としては、例えば銅(Cu)、ニッケル(Ni)、アルミニウム(Al)、金(Au)、銀(Ag)等を用いることができる。これら中でも、金属微粒子の主成分としては、安価で導電性に優れると共に、ベースフィルム1との密着性に優れる銅が特に好適に使用される。
金属微粒子分散液の分散媒としては、水又は水に高極性溶媒を混合したものを使用することができ、中でも水及び水と相溶する高極性溶媒を混合したものが特に好適に利用される。
上記金属微粒子分散液に含まれる分散剤としては、特に限定されないが、分子量が100以上300,000以下の高分子分散剤を用いることが好ましい。このように、分子量が上記範囲の高分子分散剤を用いることで、金属微粒子を分散媒中に良好に分散させることができ、得られる金属層2の膜質を緻密でかつ欠陥のないものにすることができる。また、上記分散剤の分子量が上記下限に満たない場合、金属微粒子の凝集を防止して分散を維持する効果が十分に得られないおそれがあり、その結果、ベースフィルム1に積層される金属層を緻密で欠陥の少ないものにできないおそれがある。一方、上記分散剤の分子量が上記上限を超える場合、分散剤の嵩が大き過ぎ、焼成工程において、金属微粒子同士の焼結を阻害してボイドを生じさせるおそれがある。また、分散剤の嵩が大き過ぎると、金属層2の膜質の緻密さが低下したり、分散剤の分解残渣が導電性を低下させるおそれがある。
ステップS2の乾燥工程では、ベースフィルム1上の金属微粒子分散液の塗膜を乾燥させる。ここで、金属微粒子分散液の塗工から乾燥までの時間を短くするほど、次の焼成工程で塗膜を焼結して得られる金属層2を緻密にすること、つまり金属層2の断面における金属微粒子の焼結体の面積率を大きくすることができる。
ステップS3の焼成工程では、上記乾燥工程でベースフィルム1上の金属微粒子分散液の塗膜を乾燥して形成した乾燥塗膜を、低酸素雰囲気下で遠赤外線ヒーターIを用いて加熱する。これにより、金属微粒子分散液の分散剤が熱分解し、残る金属微粒子が焼結されてベースフィルム1の一方の面に固着された金属層2が得られる。
ステップS4の冷却工程では、焼成によりベースフィルム1の少なくとも一方の面側に金属層2を形成して得られたプリント配線板用基板を外気に触れさせることなく低酸素雰囲気下で冷却する。
当該プリント配線板用基板の製造方法は、焼成工程後に冷却工程を備えることによって、焼成工程で形成された金属層を低酸素雰囲気下で十分に冷却して大気に接触しても酸化しにくい安定な状態にするので、金属層の酸化を確実に抑制することができる。このため、当該プリント配線板用基板の製造方法によって得られるプリント配線板用基板は、ベースフィルム1と金属層2との密着性が高く、金属層2の電気抵抗が小さいものとなる。
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。
本発明の効果を検証するために、製造条件の異なる試作品No.1〜6の6種類のプリント配線板用基材を製造した。
先ず、金属粒子として平均粒子径が26nmの銅粒子を用い、これを溶媒の水に分散させて銅濃度が30質量%の銅粒子分散液を作製した。次に、ベースフィルムとして平均厚さ25μm、平均幅250mmの長尺ポリイミドフィルム(カネカ社の「アピカル NPI」)を用い、このベースフィルムの片方の面に上記銅粒子分散液をバーコート法により塗工し、フィルム面に垂直方向に風速7m/s、温度25℃の温風を当てることで塗膜を乾燥し、反対側の面にも同様に乾燥塗膜を形成して、リールに巻き取った。
搬送速度を0.2m/minとすることにより、焼成時間を20min、冷却時間を5minとした以外は、上記プリント配線板用基板の試作品No.1と同じ条件でプリント配線板用基板の試作品No.2を試作した。
加熱空間への窒素ガス供給量を合計900L/minとすることにより熱空間内の酸素濃度を400体積ppmとし、冷却空間への窒素ガス供給量を合計110L/minとすることにより冷却間内の酸素濃度を400体積ppmとした以外は、上記プリント配線板用基板の試作品No.2と同じ条件でプリント配線板用基板の試作品No.3を試作した。
加熱空間への窒素ガス供給量を合計650L/minとすることにより熱空間内の酸素濃度を800体積ppmとし、冷却空間への窒素ガス供給量を合計110L/minとすることにより冷却間内の酸素濃度を800体積ppmとした以外は、上記プリント配線板用基板の試作品No.2と同じ条件でプリント配線板用基板の試作品No.4を試作した。
トンネル炉の冷却空間の長さを2.4mに延長して冷却空間を画定する炉壁への冷却水の供給を停止することにより、冷却空間から搬出された時点でのベースフィルムの温度を70℃とした以外は、上記プリント配線板用基板の試作品No.2と同じ条件でプリント配線板用基板の試作品No.5を試作した。
冷却空間を画定する炉壁への冷却水の供給を停止することにより冷却空間から搬出された時点でのベースフィルムの温度を120℃とした以外は、上記プリント配線板用基板の試作品No.2と同じ条件でプリント配線板用基板の試作品No.6を試作した。
上記プリント配線板用基板の試作品No.1〜6について、形成された金属層の厚さ、金属層の比抵抗、金属層表面の色度b*、金属層の酸化銅含有率及び金属層とベースフィルムとの密着力を測定した。
金属層の厚さは、日立ハイテクサイエンス社の「SFT9300」を用いて測定した。
金属層の比抵抗は、三菱化学社の「MCP−T600」を用いて測定した。
金属層表面の色度b*は、KONICA MINOLTA社の「CR−20」を用いて測定した。
金属層の酸化銅含有率は、PANALYTICAL社の「X‘Pert」を用いてX線回折により測定した。
金属層とベースフィルムとの密着力は、JIS−C6471(1995)に準拠する剥離強度として、導体層をベースフィルムに対して180°方向に引き剥がす方法で、島津製作所社の「オートグラフAGS−X」を用いて測定した。
2 金属層
C 冷却空間
D 乾燥装置
F トンネル炉
H 加熱空間
I 遠赤外線ヒーター
P 塗工装置
R 供給装置
W 巻取装置
S1 塗工工程
S2 乾燥工程
S3 焼成工程
S4 冷却工程
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少なくとも一方の面側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側に、金属微粒子を含む分散液を塗工する塗工工程と、
上記塗工した分散液の塗膜を乾燥する乾燥工程と、
上記乾燥した塗膜を酸素濃度600体積ppm以下の低酸素雰囲気下で遠赤外線ヒーターにより焼成する焼成工程と、
上記焼成した塗膜及び上記ベースフィルムの積層体を酸素濃度600体積ppm以下の低酸素雰囲気下で冷却する冷却工程と
を備えるプリント配線板用基板の製造方法。 - 上記冷却工程で、上記積層体の周囲に冷却した窒素ガスを供給する請求項1に記載のプリント配線板用基板の製造方法。
- 上記焼成工程及び上記冷却工程を、加熱空間及び冷却空間を有するトンネル炉で連続的に行う請求項1又は請求項2記載のプリント配線板用基板の製造方法。
- 上記冷却工程で、上記冷却空間を画定する炉壁を冷媒により冷却する請求項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の製造方法。
- 上記冷却工程で、上記焼成した塗膜の温度を100℃以下まで冷却する請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のプリント配線板用基板の製造方法。
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