JP2022182453A - 銅張積層板および銅張積層板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】導体層の剥離を抑制でき、また、伝送損失を低減できる銅張積層板を提供する。【解決手段】銅張積層板は両側の縁領域Ａ１と中間領域Ａ２とを有する。銅張積層板は、ベースフィルム１０と、ベースフィルム１０の表面のうち縁領域Ａ１のみに成膜された下地金属層２１と、ベースフィルム１０の表面のうち中間領域Ａ２および下地金属層２１の表面に成膜された銅薄膜層２２と、銅薄膜層２２の表面に成膜された銅めっき被膜２３とを有する。銅張積層板の縁領域Ａ１は下地金属層２１によりベースフィルム１０と導体層２０との密着性が維持されているので、導体層２０の剥離を抑制できる。銅張積層板の中間領域Ａ２には下地金属層２１がないので、形成された配線の伝送損失を低減できる。【選択図】図２

Description

本発明は、銅張積層板および銅張積層板の製造方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）などの製造に用いられる銅張積層板、およびその銅張積層板の製造方法に関する。

液晶パネル、ノートパソコン、デジタルカメラ、携帯電話などの電子機器には、樹脂フィルムの表面に配線パターンが形成されたフレキシブルプリント配線板が用いられる。フレキシブルプリント配線板は樹脂フィルムに銅泊を積層した銅張積層板から製造される。

銅張積層板の製造方法としてメタライジング法が知られている（例えば、特許文献１）。メタライジング法による銅張積層板の製造は、例えば、つぎの手順で行なわれる。まず、乾式めっき法により、樹脂フィルムの表面にニッケルクロム合金からなる下地金属層と銅薄膜層とを順に成膜する。つぎに、湿式めっき法により、銅薄膜層の上に銅めっき被膜を成膜する。メタライジング法により、樹脂フィルム上に直接導体層が成膜された、いわゆる２層基板と称されるタイプの銅張積層板が得られる。

特開２０１０－２０５７９９号公報

電子機器が処理する情報量は年々増加している。そのため、フレキシブルプリント配線板には高周波信号の処理が要求されているものがある。配線に流れるパルスが高周波領域になると、表皮効果により配線の表面に多くの電流が流れる。下地金属層は銅層に比べて電気伝導率が低いため、下地金属層があると伝送損失が大きくなる。そこで、伝送損失を低減するために、下地金属層を有さず、樹脂フィルムの表面に直接銅層が成膜された銅張積層板が求められている。

しかし、下地金属層は樹脂フィルムと導体層との密着性を向上するためにある。樹脂フィルムの表面に直接銅薄膜層を成膜すると、樹脂フィルムと銅薄膜層との密着性が低くなる。そのため、湿式めっき法により銅めっき被膜を成膜する際に、めっき液に侵食され、樹脂フィルムから導体層が剥離することがある。

本発明は上記事情に鑑み、導体層の剥離を抑制でき、また、伝送損失を低減できる銅張積層板、およびその銅張積層板の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の銅張積層板は、長手方向に沿った両側の縁領域と中間領域とを有する帯状の銅張積層板であって、ベースフィルムと、前記ベースフィルムの表面のうち前記縁領域のみに成膜された下地金属層と、前記ベースフィルムの表面のうち前記中間領域および前記下地金属層の表面に成膜された銅薄膜層と、前記銅薄膜層の表面に成膜された銅めっき被膜と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、銅張積層板の縁領域は下地金属層によりベースフィルムと導体層との密着性が維持されているので、導体層の剥離を抑制できる。また、銅張積層板の中間領域には下地金属層がないので、形成された配線の伝送損失を低減できる。

図（Ａ）は一実施形態に係る銅張積層板の平面図である。図（Ｂ）は同銅張積層板の断面図である。 同銅張積層板の部分拡大断面図である。 同銅張積層板の製造手順を示す説明図である。 スパッタリング装置の説明図である。

つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
〔銅張積層板〕
図１（Ａ）に示すように、本発明の一実施形態に係る銅張積層板１は長尺帯状である。銅張積層板１は両側の縁領域Ａ１、Ａ１とそれらの間の中間領域Ａ２とを有する。縁領域Ａ１は銅張積層板１の長手方向に沿った縁の近傍の帯状領域である。銅張積層板１は左右両方の縁に沿った２つの縁領域Ａ１、Ａ１を有する。中間領域Ａ２は両側の縁領域Ａ１、Ａ１の間の帯状領域である。

特に限定されないが、銅張積層板１の幅寸法は１５０～６００ｍｍが一般的である。フレキシブルプリント配線板の製造時には銅張積層板１の両縁から４～５ｍｍ程度の領域には配線を形成しない。この配線を形成しない領域よりも狭い領域を縁領域Ａ１とすることが好ましい。したがって、一方の縁領域Ａ１の幅は５ｍｍ以下が好ましい。フレキシブルプリント配線板の製造時には銅張積層板１の中間領域Ａ２に配線が形成される。

図１（Ｂ）に示すように、銅張積層板１は、ベースフィルム１０と、ベースフィルム１０の表面に形成された導体層２０とを有する。導体層２０はベースフィルム１０の片面のみに形成されてもよいし、ベースフィルム１０の両面に形成されてもよい。

ベースフィルム１０としてポリイミドフィルム、液晶ポリマー（ＬＣＰ）フィルムなどの樹脂フィルムを用いることができる。特に限定されないが、ベースフィルム１０の厚さは１０～１００μｍが一般的である。

図２に銅張積層板１の一方の縁領域Ａ１周辺の拡大断面図を示す。なお、他方の縁領域Ａ１周辺の断面構造は図２に示すものと左右対称の構造である。導体層２０は下地金属層２１、銅薄膜層２２および銅めっき被膜２３とからなる。下地金属層２１はベースフィルム１０の表面のうち縁領域Ａ１のみに成膜されている。ベースフィルム１０の表面のうち中間領域Ａ２には下地金属層２１が成膜されていない。銅薄膜層２２はベースフィルム１０の表面のうち中間領域Ａ２および下地金属層２１の表面に成膜されている。すなわち、銅薄膜層２２は銅張積層板１の全幅にわたって成膜されている。銅薄膜層２２は、縁領域Ａ１は下地金属層２１の上に積層され、中間領域Ａ２はベースフィルム１０の上に積層されている。銅めっき被膜２３は銅薄膜層２２の表面に成膜されている。

すなわち、縁領域Ａ１は、ベースフィルム１０の表面に下地金属層２１、銅薄膜層２２および銅めっき被膜２３がこの順に積層されている。一方、中間領域Ａ２は、下地金属層２１を介さず、ベースフィルム１０の表面に銅薄膜層２２および銅めっき被膜２３がこの順に積層されている。

下地金属層２１および銅薄膜層２２は乾式めっき法により成膜される。下地金属層２１は、ニッケル、クロム、モリブデンおよびタングステンからなる群から選択される金属から形成される。また、下地金属層２１は、ニッケル、クロム、モリブデン、タングステン、バナジウム、チタンおよび銅からなる群から選択される少なくとも２種の元素を含む合金から形成してもよい。なかでも、ニッケル、クロムまたはニッケルクロム合金が好適である。特に限定されないが、下地金属層２１の厚さは１０～５０ｎｍが好ましい。また、銅薄膜層２２の厚さは５０～５００ｎｍが一般的である。

銅めっき被膜２３は湿式めっき法により成膜される。特に限定されないが、銅めっき被膜２３の厚さは、サブトラクティブ法により加工される銅張積層板１の場合８～１２μｍが一般的であり、セミアディティブ法により加工される銅張積層板１の場合０．１～５μｍが一般的である。

〔銅張積層板の製造方法〕
つぎに、図３に基づき、銅張積層板１の製造方法を説明する。
（１）下地金属層成膜工程
まず、乾式めっき法により、ベースフィルム１０の表面のうち縁領域Ａ１のみに下地金属層２１を成膜する。乾式めっき法としてスパッタリング法、真空蒸着法およびイオンプレーティング法などが挙げられる。これらのなかでもスパッタリング法が好ましい。

（２）銅薄膜層成膜工程
つぎに、乾式めっき法によりベースフィルム１０の表面のうち中間領域Ａ２および下地金属層２１の表面に銅薄膜層２２を成膜する。

（３）銅めっき被膜成膜工程
最後に、湿式めっき法により銅薄膜層２２の表面に銅めっき被膜２３を成膜する。湿式めっき法として電解めっき法および無電解めっき法が挙げられる。これらのなかでも電解めっき法が好ましい。

ロールツーロール方式のスパッタリング装置を用いれば、長尺帯状のベースフィルム１０の表面に下地金属層２１および銅薄膜層２２を連続的に成膜できる。図４に示すように、スパッタリング装置３は、ロールツーロールにより長尺帯状の被成膜品Ｄ１を搬送しつつ、スパッタリングにより被成膜品Ｄ１の片面に成膜して成膜品Ｄ２を連続的に製造する装置である。ここで、被成膜品Ｄ１はベースフィルム１０であり、成膜品Ｄ２は図３の（２）に示す中間品である。

スパッタリング装置３は真空チャンバー３０を有する。真空チャンバー３０の内部には、巻出部３１と、巻取部３３とが配置されている。巻出部３１は被成膜品Ｄ１をロール状に巻回した被成膜品ロールから被成膜品Ｄ１を巻き出す。巻取部３３は成膜品Ｄ２を巻き取って成膜品ロールを形成する。

被成膜品Ｄ１は巻出部３１から巻取部３３に向かって搬送される。真空チャンバー３０の内部には、被成膜品Ｄ１の搬送経路を画定する各種のロールが設けられている。この種のロールとして、フリーロール、張力センサロール、フィードロールなどが挙げられる。被成膜品Ｄ１はこれらのロールに巻きつけられ搬送される。また、被成膜品Ｄ１の搬送経路にはキャンロール３２が配置されている。

キャンロール３２の外周面に対向する位置には、被成膜品Ｄ１の搬送経路に沿って複数（図４に示す例では４つ）のスパッタリングカソード４１～４４が設けられている。各スパッタリングカソード４１～４４には、キャンロール３２の外周面に対向する面にターゲットが取り付けられている。ターゲットから叩き出されたスパッタ粒子が被成膜品Ｄ１の表面上に堆積することで成膜が行なわれる。

搬送経路の最も上流に配置されたスパッタリングカソード４１には下地金属層２１と同一組成の金属または合金のターゲットが取り付けられている。ニッケルクロム合金の下地金属層２１を成膜する場合には、ニッケルクロム合金のターゲットを用いる。

また、スパッタリングカソード４１とキャンロール３２との間には遮蔽板４５が設けられている。遮蔽板４５は中間領域Ａ２へのスパッタ粒子の飛散を遮蔽するものである。遮蔽板４５としてスパッタ時の熱に耐えられる金属の板材を用いることができる。遮蔽板４５としてステンレス鋼などの板材を用いれば、遮蔽板４５に析出した金属を薬液処理で溶かして再利用することができる。遮蔽板４５は中間領域Ａ２と同程度の幅寸法を有し、中間領域Ａ２に対向する位置に配置される。遮蔽板４５が設けられていることから、縁領域Ａ１のみに下地金属層２１を成膜できる。

最も上流のスパッタリングカソード４１のよりも下流に配置されたスパッタリングカソード４２～４４には銅のターゲットが取り付けられている。これらのターゲットにより銅薄膜層２２を成膜できる。

被成膜品Ｄ１の搬送速度、および各スパッタリングカソード４１～４４に供給する電流により、下地金属層２１および銅薄膜層２２の平均膜厚を調整できる。

図４に示すような片面成膜方式のスパッタリング装置３を用いてベースフィルム１０の両面に下地金属層２１および銅薄膜層２２を成膜するには二段階の操作を行なえばよい。すなわち、まず、ベースフィルム１０を被成膜品Ｄ１としてスパッタリング装置３にセットし、ベースフィルム１０の片面に下地金属層２１および銅薄膜層２２を成膜する。これにより得られた中間品を被成膜品Ｄ１として再びスパッタリング装置３にセットし、ベースフィルム１０のもう一方の面に下地金属層２１および銅薄膜層２２を成膜する。両面成膜方式のスパッタリング装置を用いれば、一段階の操作でベースフィルム１０の両面に下地金属層２１および銅薄膜層２２を成膜できる。

ロールツーロール方式のめっき装置を用いれば、長尺帯状の基材（ベースフィルム１０の表面に下地金属層２１および銅薄膜層２２を成膜したもの）表面に銅めっき被膜２３を成膜できる。これにより、長尺帯状の銅張積層板１が得られる。

めっき装置は、ロールツーロールにより長尺帯状の基材を搬送しつつ、基材に対して電解めっきを行なう装置である。めっき装置はロール状に巻回された基材を繰り出す供給装置と、めっき後の基材（銅張積層板１）をロール状に巻き取る巻取装置とを有する。供給装置と巻取装置との間の搬送経路には、前処理槽、めっき槽、および後処理槽が配置されている。基材はめっき槽内を搬送されつつ、電解めっきよりその表面に銅めっき被膜２３が成膜される。

めっき槽には銅めっき液が貯留されている。銅めっき液は水溶性銅塩を含む。銅めっき液に一般的に用いられる水溶性銅塩であれば特に限定されず用いられる。銅めっき液は硫酸を含んでもよい。硫酸の添加量を調整することで、銅めっき液のｐＨおよび硫酸イオン濃度を調整できる。銅めっき液は一般的にめっき液に添加される添加剤を含んでもよい。添加剤として、ブライトナー成分、レベラー成分、ポリマー成分、塩素成分などから選択された１種類を単独で用いてもよいし、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。

銅めっき液の各成分の含有量は任意に選択できる。ただし、銅めっき液は銅を１５～７０ｇ／Ｌ、硫酸を２０～２５０ｇ／Ｌ含有することが好ましい。そうすれば、銅めっき被膜２３を十分な速度で成膜できる。銅めっき液はブライトナー成分を１～５０ｍｇ／Ｌ含有することが好ましい。そうすれば、析出結晶を微細化し銅めっき被膜２３の表面を平滑にできる。銅めっき液はレベラー成分を１～３００ｍｇ／Ｌ含有することが好ましい。そうすれば、突起を抑制し平坦な銅めっき被膜２３を成膜できる。銅めっき液はポリマー成分を１０～１，５００ｍｇ／Ｌ含有することが好ましい。そうすれば、基材端部への電流集中を緩和し均一な銅めっき被膜２３を成膜できる。銅めっき液は塩素成分を２０～８０ｍｇ／Ｌ含有することが好ましい。そうすれば、異常析出を抑制できる。

銅めっき液の温度は２０～３５℃が好ましい。また、めっき槽内の銅めっき液を撹拌することが好ましい。例えば、ノズルから噴出させた銅めっき液を基材に吹き付けることで、銅めっき液を撹拌できる。

めっき槽内を搬送される基材は銅めっき液に浸漬されている。また、めっき槽の内部には基材の主面に対向するようにアノードが配置されている。基材をカソードとし、アノードとの間に電流を流すことで、基材の表面に銅めっき被膜２３を成膜できる。なお、基材の表裏両側にアノードを配置すれば、基材の両面に銅めっき被膜２３を成膜できる。

銅めっき被膜成膜工程では基材が銅めっき液に浸漬される。基材が下地金属層２１を有さない場合、ベースフィルム１０と銅薄膜層２２との密着性が低く、めっき液に侵食されてベースフィルム１０から銅薄膜層２２が剥離することがある。

ここで、銅薄膜層２２の剥離は基材の縁から進行する。すなわち、銅薄膜層２２は縁から剥離していく。本実施形態の銅張積層板１は縁領域Ａ１に下地金属層２１が成膜されている。銅張積層板１の縁領域Ａ１は下地金属層２１によりベースフィルム１０と導体層２０との密着性が維持されている。そのため、導体層２０の剥離を抑制できる。

銅張積層板１からフレキシブルプリント配線板を製造する際には中間領域Ａ２に配線が形成される。銅張積層板１の中間領域Ａ２には下地金属層２１がないので、形成された配線は電気伝導率の高い下地金属層２１を有さない。そのため、配線に高周波パルスを流した際に生じる伝送損失を低減できる。

フレキシブルプリント配線板の製造方法として、サブトラクティブ法、セミアディティブ法などが知られている。サブトラクティブ法では銅張積層板１の導体層２０のうち配線部以外の不要部分をエッチングにより除去する。また、セミアディティブ法では電解めっきにより導体層２０上に配線部を形成し、導体層２０のうち配線部以外の不要部分をエッチングにより除去する。このように、フレキシブルプリント配線板の製造過程において銅張積層板１はエッチング液やめっき液に浸漬される。これが原因となって導体層２０が剥離することもある。

本実施形態の銅張積層板１を用いれば、縁領域Ａ１の密着性が維持されているので、フレキシブルプリント配線板の製造過程においても導体層２０の剥離を抑制できる。

（実施例１）
ベースフィルムとして、厚さ３５μｍのポリイミドフィルム（宇部興産社製 Ｕｐｉｌｅｘ－３５ＳＧＡＶ１）を用意した。ベースフィルムをマグネトロンスパッタリング装置にセットした。マグネトロンスパッタリング装置内にはニッケルクロム合金ターゲットと銅ターゲットとが設置されている。ニッケルクロム合金ターゲットの組成はＣｒが２０質量％、Ｎｉが８０質量％である。真空雰囲気下で、ベースフィルムの片面に、両縁から１ｍｍの領域のみに、厚さ２０ｎｍのニッケルクロム合金からなる下地金属層を成膜した。続けて、ベースフィルムの片面全体に、厚さ１００ｎｍの銅薄膜層を成膜した。

つぎに、電解めっきにより基材の片面に厚さ２μｍの銅めっき被膜を成膜し銅張積層板を得た。銅めっき液は硫酸銅を１２０ｇ／Ｌ、硫酸を７０ｇ／Ｌ、ブライトナー成分を１６ｍｇ／Ｌ、レベラー成分を２０ｍｇ／Ｌ、ポリマー成分を１，１００ｍｇ／Ｌ、塩素成分を５０ｍｇ／Ｌ含有する。電流密度は１Ａ／ｄｍ^２とした。

（実施例２）
下地金属層を成膜する領域をベースフィルムの両縁から２ｍｍの領域とした。その他の条件を実施例１と同様とし、銅張積層板を製造した。

（比較例１）
ベースフィルムの表面に下地金属層を成膜せず、直接銅薄膜層を成膜した。その他の条件を実施例１と同様とし、銅張積層板を製造した。

製造した銅張積層板の各試料の両縁を目視で確認したところ、実施例１、２は導体層の剥離が確認されなかった。一方、比較例１は導体層の部分的な剥離が確認された。これより、銅張積層板の縁領域に下地金属層を成膜することで、導体層の剥離を抑制できることが確認された。

１ 銅張積層板
１０ ベースフィルム
２０ 導体層
２１ 下地金属層
２２ 銅薄膜層
２３ 銅めっき被膜
Ａ１ 縁領域
Ａ２ 中間領域

Claims (8)

1. 長手方向に沿った両側の縁領域と中間領域とを有する帯状の銅張積層板であって、
   ベースフィルムと、
   前記ベースフィルムの表面のうち前記縁領域のみに成膜された下地金属層と、
   前記ベースフィルムの表面のうち前記中間領域および前記下地金属層の表面に成膜された銅薄膜層と、
   前記銅薄膜層の表面に成膜された銅めっき被膜と、を備える
   ことを特徴とする銅張積層板。
2. 前記下地金属層は、ニッケル、クロム、モリブデンおよびタングステンからなる群から選択される金属、または、ニッケル、クロム、モリブデン、タングステン、バナジウム、チタンおよび銅からなる群から選択される少なくとも２種の元素を含む合金からなる
   ことを特徴とする請求項１記載の銅張積層板。
3. 前記下地金属層の厚さは１０～５０ｎｍである
   ことを特徴とする請求項１または２記載の銅張積層板。
4. 前記縁領域の幅は５ｍｍ以下である
   ことを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の銅張積層板。
5. 長手方向に沿った両側の縁領域と中間領域とを有する帯状の銅張積層板の製造方法であって、
   乾式めっき法によりベースフィルムの表面のうち前記縁領域のみに下地金属層を成膜する下地金属層成膜工程と、
   乾式めっき法により前記ベースフィルムの表面のうち前記中間領域および前記下地金属層の表面に銅薄膜層を成膜する銅薄膜層成膜工程と、
   湿式めっき法により前記銅薄膜層の表面に銅めっき被膜を成膜する銅めっき被膜成膜工程と、を備える
   ことを特徴とする銅張積層板の製造方法。
6. 前記下地金属層は、ニッケル、クロムおよびモリブデンからなる群から選択される金属、または、ニッケル、クロム、バナジウム、チタン、モリブデンおよび銅からなる群から選択される少なくとも２種の元素を含む合金からなる
   ことを特徴とする請求項５記載の銅張積層板の製造方法。
7. 前記下地金属層の厚さは１０～５０ｎｍである
   ことを特徴とする請求項５または６記載の銅張積層板の製造方法。
8. 前記縁領域の幅は５ｍｍ以下である
   ことを特徴とする請求項５～７のいずれかに記載の銅張積層板の製造方法。

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