JP2023004055A - 導電性基板の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】樹脂フィルム基材面に酸化被膜や異物が含まれない金属層の形成を可能とする導電性基板の製造方法を提供する。【解決手段】樹脂フィルム基材1と少なくとも一方の面にスパッタリング法により形成された金属層2を有する導電性基板10の製造方法であって、ダミーフィルムを用いターゲットが装着されたカソードに電力を印加してターゲットをクリーニングするプレスパッタリング(プレスパ)工程と、印加電力をプレスパ工程より大きく設定して樹脂フィルム基材に金属層を形成する本スパッタリング(本スパ)工程とでスパッタリング法が構成される導電性基板の製造方法において、プレスパ工程のカソードへの印加電力が本スパ工程の印加電力と同一となるように印加電力を増加し、プレスパ工程中のダミーフィルムの搬送速度を印加電力が増加される前のプレスパ工程中のダミーフィルムの搬送速度より速くしてダミーフィルムの熱負荷を低減することを特徴とする。【選択図】図1

Description

本発明は、樹脂フィルム基材と該樹脂フィルム基材の少なくとも一方の面にスパッタリング法により形成された金属層とを有する導電性基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、携帯電話等には、樹脂フィルム基材上に配線パターンが形成されたフレキシブル配線基板が用いられ、このフレキシブル配線基板は、図1に示すように、樹脂フィルム基材1と、樹脂フィルム基材1の少なくとも一方の面にスパッタリング法により形成された金属層(銅薄膜層)2を有する導電性基板(銅張積層板)10をパターニングすることで、あるいは、金属層(銅薄膜層)2と該金属層(銅薄膜層)上に湿式メッキ法で形成された銅メッキ層(図示せず)を有する銅張積層板をパターニングすることで得られている(特許文献1~2参照)。
また、パネル表面上での近接する物体の位置情報を電気信号に変換する静電容量式タッチパネルにおいても、図2に示すように、透明樹脂フィルム基材11と、樹脂フィルム基材11の少なくとも一方の面にスパッタリング法により形成された金属層12と、金属層12上に設けられかつ金属層12からの光反射を抑制する黒化層13とを有する導電性基板20が用いられている(特許文献3参照)。
そして、樹脂フィルム基材と該樹脂フィルム基材の少なくとも一方の面にスパッタリング法により形成された金属層とを有する導電性基板は、例えば、図3に示すようなロールツーロール方式のマグネトロンスパッタリング装置を用いて製造されている。
すなわち、ロールツーロール方式のマグネトロンスパッタリング装置30は、真空チャンバー31内に、長尺の樹脂フィルム基材Fを巻き出す巻出ロール32と、樹脂フィルム基材Fを巻き取る巻取ロール33と、巻出ロール32と巻取ロール33間に設けられると共にサーボモータにより回転駆動される冷却キャンロール34と、冷却キャンロール34の上流側に設けられサーボモータにより回転駆動されると共に巻出ロール32から供給された樹脂フィルム基材Fを冷却キャンロール34に搬入させる前フィードロール35と、冷却キャンロール34の下流側に設けられサーボモータにより回転駆動されると共に冷却キャンロール34から送り出される樹脂フィルム基材Fを上記巻取ロール33側へ搬出させる後フィードロール36が配置された構造を有しており、かつ、それぞれスパッタリングターゲット(図示せず)を装着したマグネトロンスパッタリングカソード37、38、39、40が上記冷却キャンロール34の外周面に沿って配置されている。
また、巻出ロール32から冷却キャンロール34までの上流側搬送路上には、長尺の樹脂フィルム基材Fを案内するフリーロール41と、樹脂フィルム基材Fの張力測定を行う張力センサーロール42と、上記前フィードロール35がそれぞれ配置され、冷却キャンロール34から巻取ロール33までの下流側搬送路上にも、上記後フィードロール36と、樹脂フィルム基材Fの張力測定を行う張力センサーロール43と、樹脂フィルム基材Fを案内するフリーロール44がそれぞれ配置されている。
また、上記巻出ロール32と巻取ロール33ではパウダークラッチ等によるトルク制御によって上記樹脂フィルム基材Fの張力バランスが保たれるようになっており、更に、冷却キャンロール34の回転とこれに連動して回転するサーボモータ駆動の前フィードロール35と後フィードロール36によって巻出ロール32から樹脂フィルム基材Fが巻き出されて上記巻取ロール33に巻き取られるようになっている。
そして、成膜に際しては、マグネトロンスパッタリング装置30の真空チャンバー31内を到達圧力10-4Pa程度まで減圧した後、アルゴン等スパッタリングガスの導入により0.1~10Pa程度の圧力調整が行われ、かつ、スパッタリングターゲット(図示せず)が装着されたマグネトロンスパッタリングカソード37、38、39、40に電力を印加することにより、冷却キャンロール34上を搬送される樹脂フィルム基材Fの片面側に金属層(図示せず)が形成される。尚、マグネトロンスパッタリング装置30における真空チャンバー31内の減圧状態を維持するため、マグネトロンスパッタリング装置30には、ドライポンプ、ターボ分子ポンプ、クライオコイル等の種々の装置(図示せず)が付設されている。
ところで、マグネトロンスパッタリングカソード37、38、39、40に装着されるスパッタリングターゲットが新たなターゲットに交換された場合、あるいは、マグネトロンスパッタリングカソード37、38、39、40にスパッタリングターゲットが装着された状態で長期保管された場合、スパッタリングターゲット表面に酸化被膜や異物が付着していることがあり、このままの状態でスパッタリングを開始するとターゲットと共に酸化被膜や異物もスパッタリングされる結果、樹脂フィルム基材F面に形成される金属層は酸化被膜や異物を含んだものとなる。そして、樹脂フィルム基材F面に酸化被膜や異物が堆積して凹凸が生じた場合、連続的な成膜プロセスにおいて支障を来す問題となり、異物等を含む金属層上に金属メッキ層が形成される場合においても金属メッキ層の析出不良や金属層と金属メッキ層との密着性に支障を来す問題となる。
そこで、本スパッタリング工程の前に、スパッタリングターゲットの酸化被膜や異物を除去(クリーニング)するためのプレスパッタリングがなされている。
特開2015-014028号公報 特開2016-132810号公報 国際公開WO2016/002679号公報
上記プレスパッタリングは、スパッタリングターゲットの不必要な消費を避けるため、本スパッタリングに較べ低い電力をスパッタリングカソードに印加して酸化被膜や異物を除去し、かつ、除去された酸化被膜や異物が含まれるスパッタ粒子をダミーフィルムに成膜させて製品となる樹脂フィルム基材への付着を回避する方法が採られている。
しかし、本スパッタリングに較べて低い電力をスパッタリングカソードに印加してプレスパッタリングがなされていることから、プレスパッタリングで除去しきれなかった酸化被膜や異物が存在する場合、これ等の酸化被膜や異物は本スパッタリングにおいて除去されることになるため、樹脂フィルム基材面に形成される金属層に酸化被膜や異物が依然として含まれることがあり、導電性基板の品質低下が起こる問題を有していた。
本発明はこのような問題点に着目してなされたもので、その課題とするところは、樹脂フィルム基材面に酸化被膜や異物が含まれない金属層の形成を可能とする導電性基板の製造方法を提供することにある。
そこで、上記課題を解決するため、本発明者は、本スパッタリングと同等の電力をスパッタリングカソードに印加してプレスパッタリングを行ったところ、本スパッタリングにおいて酸化被膜や異物が含まれない金属層を形成できることを見出すに至った。尚、スパッタリングカソードへの印加電力を増加したことに伴い、ダミーフィルムへの熱負荷が増大してフィルム皺を引き起こす新たな問題が確認されたが、ダミーフィルムの熱負荷が低減されるようにダミーフィルムの搬送速度を速めることで回避できることを見出すに至った。本発明はこのような技術的発見により完成されたものである。
すなわち、本発明に係る第一の発明は、
樹脂フィルム基材と、該樹脂フィルム基材の少なくとも一方の面にスパッタリング法により形成された金属層とを有する導電性基板の製造方法であって、
上記スパッタリング法が、ダミーフィルムを用いかつスパッタリングターゲットが装着されたスパッタリングカソードに電力を印加してスパッタリングターゲットをクリーニングするプレスパッタリング工程と、上記ダミーフィルムを樹脂フィルム基材に置き換えかつスパッタリングカソードへの印加電力を上記プレスパッタリング工程の印加電力より大きく設定して樹脂フィルム基材の一方の面に上記金属層を形成する本スパッタリング工程とで構成される導電性基板の製造方法において、
上記プレスパッタリング工程におけるスパッタリングカソードへの印加電力が本スパッタリング工程におけるスパッタリングカソードへの印加電力と同一となるようにプレスパッタリング工程におけるスパッタリングカソードへの印加電力を増加し、かつ、スパッタリングカソードへの印加電力が増加されたプレスパッタリング工程中におけるダミーフィルムの搬送速度を上記印加電力が増加される前のプレスパッタリング工程中におけるダミーフィルムの搬送速度より速くしてダミーフィルムの熱負荷を低減したことを特徴とする。
また、本発明に係る第二の発明は、
第一の発明に記載された導電性基板の製造方法において、
上記樹脂フィルム基材がポリイミドフィルムで構成され、上記ダミーフィルムがポリエチレンテレフタレートフィルムで構成されることを特徴とし、
第三の発明は、
第一の発明または第二の発明に記載された導電性基板の製造方法において、
上記樹脂フィルム基材がポリイミドフィルムで構成され、上記金属層が銅薄膜層で構成されることを特徴とし、
第四の発明は、
第三の発明に記載された導電性基板の製造方法において、
上記ポリイミドフィルムと銅薄膜層との間に、ニッケルまたはニッケルにクロム、バナジウム、チタン、モリブデン、コバルト、タングステンから選択される1種以上の元素が添加されたニッケル合金で構成される金属シード層が設けられていることを特徴とする。
次に、本発明に係る第五の発明は、
第一の発明に記載された導電性基板の製造方法において、
上記樹脂フィルム基材がポリエチレンテレフタレートフィルムで構成され、上記金属層が銅から成る金属薄膜層、または、銅にニッケル、モリブデン、タンタル、チタン、バナジウム、クロム、鉄、マンガン、コバルト、タングステンから選択される1種以上の元素が添加された銅合金から成る金属薄膜層で構成されることを特徴とし、
第六の発明は、
第五の発明に記載された導電性基板の製造方法において、
上記ポリエチレンテレフタレートフィルムと金属薄膜層との間に、ニッケル、亜鉛、モリブデン、タンタル、チタン、バナジウム、クロム、鉄、コバルト、タングステン、銅、スズ、マンガンから選択される1種以上の金属を含む密着層が設けられていることを特徴とする。
本発明に係る導電性基板の製造方法によれば、
プレスパッタリング工程におけるスパッタリングカソードへの印加電力が本スパッタリング工程におけるスパッタリングカソードへの印加電力と同一となるようにプレスパッタリング工程におけるスパッタリングカソードへの印加電力を増加している。このため、プレスパッタリング工程において上記酸化被膜や異物を十分に除去でき、本スパッタリングにおいて酸化被膜や異物が含まれない金属層を形成することが可能となる。
また、ダミーフィルムの搬送速度を上記印加電力が増加される前のプレスパッタリング工程中におけるダミーフィルムの搬送速度より速くしてダミーフィルムの熱負荷を低減しているため、ダミーフィルムのフィルム皺も回避することが可能となる。
フレキシブル配線基板に用いられる導電性基板の構成説明図。 静電容量式タッチパネルに用いられる導電性基板の構成説明図。 マグネトロンスパッタリング装置の構成説明図。 比較例と実施例に係る本スパッタリング回数(ロット数)とアークカウント(異常放電回数)との関係を示すグラフ図。
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
1.導電性基板の製造方法
具体例として、厚さ35μmのポリイミドフィルム(宇部興産株式会社製の「ユーピレックス35V1」:樹脂フィルム基材)と、該樹脂フィルム基材の片面にスパッタリングにより形成されたNi-20%Cr合金の金属シード層および銅薄膜層とで構成される導電性基板を挙げ、この導電性基板を図3に示したマグネトロンスパッタリング装置を用いて製造する方法について、従来法と本発明方法を比較して説明する。
尚、マグネトロンスパッタリング装置のマグネトロンスパッタリングカソード37にはNi-20%Cr合金ターゲットを装着し、マグネトロンスパッタリングカソード38、39、40には銅ターゲットをそれぞれ装着し、かつ、ダミーフィルムには厚さ35μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを使用した。
(1)従来法
(1-1)プレスパッタリング工程
上記マグネトロンスパッタリング装置の巻出ロール32に長尺ダミーフィルム(PETフィルム)を装着し、冷却キャンロール34を経由させてダミーフィルム先端を巻取ロール33に取り付け、かつ、真空チャンバー31内を1×10-4Pa以下になるまで真空引きをした後、真空チャンバー31内にアルゴンガスを導入することで真空チャンバー31内の圧力を0.3Paに維持した。
そして、Ni-20%Cr合金ターゲットが装着されたマグネトロンスパッタリングカソード37への印加電力、および、銅ターゲットが装着されたマグネトロンスパッタリングカソード38、39、40への印加電力を各々4kWに設定して各ターゲットから酸化被膜や異物を除去し、かつ、速度2.0m/minの条件で搬送される長尺ダミーフィルム(PETフィルム)F面に上記酸化被膜や異物が含まれるスパッタ粒子を成膜させるプレスパッタリングを20分間行った。
尚、プレスパッタリングで消費される長尺ダミーフィルム(PETフィルム)の長さは40m[(2.0m/min)×20分]となった。
(1-2)本スパッタリング工程
上記ダミーフィルム(PETフィルム)をポリイミドフィルム(樹脂フィルム基材)に置き換えて巻出ロール32に装着し、冷却キャンロール34を経由させてその先端を巻取ロール33に取り付け、かつ、真空チャンバー31内を1×10-4Pa以下になるまで真空引きをした後、真空チャンバー31内にアルゴンガスを導入することで真空チャンバー31内の圧力を0.3Paに維持した。
そして、任意の搬送速度と印加電力でポリイミドフィルム(樹脂フィルム基材)F面に任意膜厚の金属シード層と銅薄膜層を成膜することができ、一例として膜厚30nmの金属シード層を成膜できるようにNi-20%Cr合金ターゲットが装着されたマグネトロンスパッタリングカソード37への印加電力を上記プレスパッタリング工程における印加電力の2~4倍に設定し、一例として膜厚0.1μmの銅薄膜層を成膜できるように銅ターゲットが装着されたマグネトロンスパッタリングカソード38、39、40への印加電力を上記プレスパッタリング工程における印加電力の2~4倍に設定して上記金属シード層と銅薄膜層の成膜を目的とする本スパッタリングがなされる。
(1-3)評価
上述したように、従来法では本スパッタリングの印加電力より低い電力を各マグネトロンスパッタリングカソードに印加してプレスパッタリングがなされている。そして、プレスパッタリング工程で除去しきれなかった酸化被膜や異物が本スパッタリングで除去される結果、除去された酸化被膜や異物がポリイミドフィルム(樹脂フィルム基材)面に形成される金属シード層と銅薄膜層に含まれてしまうため、導電性基板の品質が低下し易いことが確認された。
(2)本発明方法
(2-1)プレスパッタリング工程
マグネトロンスパッタリング装置の巻出ロール32に長尺ダミーフィルム(PETフィルム)を装着し、冷却キャンロール34を経由させてダミーフィルム先端を巻取ロール33に取り付け、かつ、真空チャンバー31内を1×10-4Pa以下になるまで真空引きをした後、真空チャンバー31内にアルゴンガスを導入することで真空チャンバー31内の圧力を0.3Paに維持した。
そして、Ni-20%Cr合金ターゲットが装着されたマグネトロンスパッタリングカソード37への印加電力、および、銅ターゲットが装着されたマグネトロンスパッタリングカソード38、39、40への印加電力を、従来法の本スパッタリング工程における印加電力と同等、すなわち、従来法のプレスパッタリング工程における印加電力(4kW)の2~4倍に設定して各ターゲットから酸化被膜や異物を除去し、かつ、熱負荷を低減させるために従来法の速度2.0m/minより高速(5.0m/min)の条件で搬送される長尺ダミーフィルム(PETフィルム)F面に酸化被膜や異物が含まれるスパッタ粒子を成膜させるプレスパッタリングを20分間行った。
尚、プレスパッタリングで消費される長尺ダミーフィルム(PETフィルム)の長さは100m[(5.0m/min)×20分]となった。
(2-2)本スパッタリング工程
上記ダミーフィルム(PETフィルム)をポリイミドフィルム(樹脂フィルム基材)に置き換えて巻出ロール32に装着し、冷却キャンロール34を経由させてその先端を巻取ロール33に取り付け、かつ、真空チャンバー31内を1×10-4Pa以下になるまで真空引きをした後、真空チャンバー31内にアルゴンガスを導入することで真空チャンバー31内の圧力を0.3Paに維持した。
そして、従来法と同様、Ni-20%Cr合金で構成される膜厚30nmの金属シード層を成膜できるようにNi-20%Cr合金ターゲットが装着されたマグネトロンスパッタリングカソード37への印加電力を従来法の本スパッタリング工程における印加電力と同一に設定し、膜厚0.1μmの銅薄膜層を成膜できるように銅ターゲットが装着されたマグネトロンスパッタリングカソード38、39、40への印加電力も従来法の本スパッタリング工程における印加電力と同一に設定して本スパッタリングがなされる。
(2-3)評価
本発明方法によれば、プレスパッタリング工程におけるスパッタリングカソードへの印加電力が本スパッタリング工程におけるスパッタリングカソードへの印加電力と同一となるようにプレスパッタリング工程におけるスパッタリングカソードへの印加電力を増加しているため、Ni-20%Cr合金ターゲットや銅ターゲットから酸化被膜や異物を十分に除去することが可能となる。この結果、ポリイミドフィルム(樹脂フィルム基材)面に形成される金属シード層と銅薄膜層に上記酸化被膜や異物が含まれ難いため、高品質の導電性基板を製造できることが確認された。
また、長尺ダミーフィルム(PETフィルム)の搬送速度を従来法(速度2.0m/min)より速く(速度5.0m/min)してダミーフィルムの熱負荷を低減しているため、プレスパッタリング工程中におけるダミーフィルムのフィルム皺も回避されることが確認された。
2.フレキシブル配線基板に用いられる導電性基板
(1)フレキシブル配線基板に用いられる導電性基板は、図1に示すように樹脂フィルム基材1と、樹脂フィルム基材1の少なくとも一方の面にスパッタリング法により形成された金属層2を有している。
以下、導電性基板の一例として銅張積層板(金属層が銅層で構成される導電性基板)を挙げ、具体的に説明する。
(2)樹脂フィルム基材
樹脂フィルム基材を構成する材料としては特に限定されず、例えば、ポリイミド系フィルム、ポリアミド系フィルム、ポリエチレンテレフタレート(PET)やポリエチレンテレナフタレート(PEN)等のポリエステル系フィルム、ポリテトラフルオロエチレン系フィルム、ポリフェニレンサルファイド系フィルム、ポリエチレンナフタレート系フィルム、または、液晶ポリマー系フィルム等を用いることができる。特にこれ等の材料の中から、耐熱性、誘電体特性、電気絶縁性やフレキシブル配線板の製造工程やその後工程での耐薬品性、および用途等を考慮に入れて適宜選択できる。樹脂フィルム基材1としてはポリイミド系フィルムを好ましく用いることができ、ポリイミドフィルムをより好ましく用いることができる。尚、樹脂フィルム基材1の厚さは用途等に応じて任意に選択することができ、特に限定されるものではないが、例えば、10μm以上50μm以下であることが好ましい。
また、プレスパッタリング工程で使用されるダミーフィルムとしては、上記樹脂フィルム基材と同様の材料を利用することができる。しかし、プレスパッタリング工程後において破棄されるフィルムであるため安価なフィルムが好ましく、耐熱性を有するポリエチレンテレフタレート(PET)が例示される。
(3)金属層
銅層の構成は特に限定されないが、スパッタリング法で形成された銅薄膜層を挙げることができ、スパッタリング法で形成された銅薄膜層と湿式メッキ法により形成された銅メッキ層とで銅層を構成することもできる。また、銅層の厚さについては特に限定されるものでなく、作製するフレキシブル配線板に供給する電流の大きさ等に応じて任意に選択でき、例えば、0.1μm以上20μm以下とすることが好ましい。尚、銅層の厚さは、銅張積層板を用いてフレキシブル配線板の配線加工をする際の方法により選択することが好ましい。具体的には、例えば、サブトラクティブ法により銅張積層板の配線加工をする場合、銅層の厚さは5μm以上12μm以下であることがより好ましい。また、セミアディティブ法により銅張積層板の配線加工をする場合、銅層の厚さは0.1μm以上4μm以下であることがより好ましい。
また、樹脂フィルム基材と銅層との間に金属シード層を設けることもできる。
金属シード層は、樹脂フィルム基材と銅層との密着性やフレキシブル配線板の絶縁信頼性の向上に寄与する。このような金属シード層として、ニッケル、または、ニッケルにクロム、バナジウム、チタン、モリブデン、コバルトおよびタングステンの中から選択される1種以上の元素を添加したニッケル合金を使用することが好ましい。これ等の中でも、ニッケル-クロム合金が好ましく、クロムの含有量が15質量%以上25質量%以下であるニッケル-クロム合金であることがより好ましい。このようなニッケル-クロム合金は、高い絶縁信頼性を有し、かつ、容易に配線加工することができる。
3.静電容量式タッチパネルに用いられる導電性基板
(1)静電容量式タッチパネルに用いられる導電性基板は、図2に示すように透明樹脂フィルム基材11と、透明樹脂フィルム基材11の少なくとも一方の面にスパッタリング法により形成された金属層12と、金属層12上に設けられかつ金属層12からの光反射を抑制する黒化層13とを有している。
以下、導電性基板の構成について具体的に説明する。
(2)透明樹脂フィルム基材
透明樹脂フィルム基材を構成する材料としては特に限定されず、可視光を透過する樹脂フィルムが用いられ、ポリアミド系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂、ポリエチレンナフタレート系樹脂、シクロオレフィン系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂等の樹脂を好ましく用いることができる。特に、可視光を透過する樹脂フィルム材料として、PET(ポリエチレンテレフタレート)、COP(シクロオレフィンポリマー)、PEN(ポリエチレンナフタレート)、ポリイミド、ポリカーボネート等をより好ましく用いることができる。
透明樹脂フィルム基材の厚さについては特に限定されず、導電性基板とした場合に要求される強度や静電容量、光の透過率等に応じて任意に選択することができ、例えば、10μm以上200μm以下とすることができる。特に、タッチパネルの用途に用いる場合、透明樹脂フィルム基材の厚さは20μm以上120μm以下とすることが好ましく、20μm以上100μm以下とすることがより好ましい。タッチパネルの用途に用いる場合で、例えば、特にディスプレイ全体の厚さを薄くすることが求められる用途においては、透明樹脂フィルム基材の厚さは20μm以上50μm以下であることが好ましい。
透明樹脂フィルム基材の全光線透過率は高い方が好ましく、例えば、全光線透過率は30%以上であることが好ましく、60%以上であることがより好ましい。透明樹脂フィルム基材の全光線透過率が上記範囲であることにより、例えば、タッチパネルの用途に用いた場合にディスプレイの視認性を十分に確保することができる。尚、透明樹脂フィルム基材の全光線透過率はJIS K 7361-1に規定される方法により評価することができる。
また、プレスパッタリング工程で使用されるダミーフィルムは、上述したようにプレスパッタリング工程後において破棄されるフィルムであるため安価なフィルムが好ましく、耐熱性を有するポリエチレンテレフタレート(PET)が例示される。
(3)金属層
金属層を構成する材料としては特に限定されず、用途に合った電気伝導率を有する材料を選択することができ、例えば、銅、または、銅にニッケル、モリブデン、タンタル、チタン、バナジウム、クロム、鉄、マンガン、コバルト、タングステンから選択される1種以上の元素が添加された銅合金が挙げられ、更に、スパッタリング法で形成された銅または銅合金から成る金属薄膜層と湿式メッキ法で形成された金属メッキ層とで構成してもよい。
また、金属層の厚さは特に限定されるものではなく、金属層を配線として用いた場合に、該配線に供給する電流の大きさや配線幅等に応じて任意に選択することができる。十分に電流を供給できるように金属層は厚さが50nm以上であることが好ましく、60nm以上であることがより好ましく、150nm以上であることが更に好ましい。金属層の厚さの上限値は特に限定されないが、金属層が厚くなると、配線パターンを形成するためにエッチングを行う際にエッチングに時間を要するためサイドエッチが生じ、エッチングの途中でレジストが剥離する等の問題を生じ易くなる。このため、金属層の厚さは8μm以下であることが好ましく、5μm以下であることがより好ましく、3μm以下であることが更に好ましい。尚、上述したように金属層が金属薄膜層と金属メッキ層とで構成される場合は、金属薄膜層の厚さと、金属メッキ層の厚さとの合計が上記範囲であることが好ましい。また、金属層が金属薄膜層で構成される場合、または、金属薄膜層と金属メッキ層とで構成される場合のいずれにおいても、金属薄膜層の厚さは特に限定されるものではないが、例えば、50nm以上500nm以下とすることが好ましい。
また、透明樹脂フィルム基材と金属薄膜層との間に密着性を向上させる密着層を設けることもできる。
上記密着層を構成する材料としては、ニッケル、亜鉛、モリブデン、タンタル、チタン、バナジウム、クロム、鉄、コバルト、タングステン、銅、スズ、マンガンから選択される1種以上の金属を含む金属合金が例示される。
(4)黒化層
黒化層を構成する材料は特に限定されるものでなく、金属層からの光反射を抑制できる材料であれば用いることができ、ニッケル、亜鉛、モリブデン、タンタル、チタン、バナジウム、クロム、鉄、コバルト、タングステン、銅、スズ、マンガンから選択される1種の金属若しくは2種以上の金属を含む金属合金が例示され、更に、黒化層は、炭素、酸素、水素、窒素から選ばれる1種以上の元素を含むこともできる。また、黒化層の形成法は特に限定されるものでなく、任意の方法により形成することができ、例えば、スパッタリング等の乾式法または湿式法が挙げられる。
以下、本発明の実施例について比較例を挙げて具体的に説明するが、本発明は下記実施例により限定されるものではない。
尚、実施例と比較例では、厚さ35μmのポリイミドフィルム(宇部興産株式会社製の「ユーピレックス35V1」:樹脂フィルム基材)と、該樹脂フィルム基材の片面にスパッタリング成膜されたNi-20%Cr合金層(金属シード層)と、該金属シード層上にスパッタリング成膜された銅薄膜層とで構成される導電性基板を、図3に示すマグネトロンスパッタリング装置を用いて製造している。
また、マグネトロンスパッタリング装置のマグネトロンスパッタリングカソード37にはNi-20%Cr合金ターゲットを装着し、マグネトロンスパッタリングカソード38、39、40には銅ターゲットをそれぞれ装着すると共に、本スパッタリングの前段階において、Ni-20%Cr合金ターゲットと銅ターゲットから酸化被膜や異物を除去し、かつ、これ等酸化被膜や異物が含まれるスパッタ粒子をダミーフィルムに成膜させるプレスパッタリングがなされ、上記ダミーフィルムとして、厚さ35μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを使用している。
[プレスパッタリング効果の検証]
上記プレスパッタリングによりNi-20%Cr合金ターゲットと銅ターゲットから酸化被膜や異物が除去されているか否かの検証は、マグネトロンスパッタリング装置に付設されたアーキングカウンターを用いて行った。
すなわち、ターゲット表面に酸化被膜や異物が存在する場合、ターゲットとの誘電率や抵抗の違いにより酸化被膜や異物に電荷が蓄積し易くなり、局所的な大電流が流れるアーキング(異常放電)を発生する。
このため、本スパッタリング中におけるアーキングのカウント数(アークカウント:異常放電回数)が減少すれば、プレスパッタリングによりターゲット表面に存在する酸化被膜や異物が減少していると間接的に評価できるため、プレスパッタリング効果の検証にアークカウントを採用した。
[実施例]
(1)プレスパッタリング工程
図3に示すマグネトロンスパッタリング装置の巻出ロール32に長尺のPETフィルム(ダミーフィルム)を装着し、冷却キャンロール34を経由させてPETフィルム先端を巻取ロール33に取り付け、真空チャンバー31内を1×10-4Pa以下になるまで真空引きをした後、アルゴンガスを導入することで真空チャンバー31内の圧力を0.3Paに維持した。
そして、Ni-20%Cr合金ターゲットが装着されたマグネトロンスパッタリングカソード37への印加電力、および、銅ターゲットが装着されたマグネトロンスパッタリングカソード38、39、40への印加電力を各々8~16kWに設定して各ターゲットから酸化被膜や異物を除去し、かつ、熱負荷を低減させるために速度5.0m/minの条件で搬送されるPETフィルムF面に酸化被膜や異物が含まれるスパッタ粒子を成膜させるプレスパッタリングを20分間行った。
尚、プレスパッタリングで消費されたPETフィルムの長さは100mであった。
(2)本スパッタリング工程
上記PETフィルムをポリイミドフィルム(ユーピレックス35V1)に置き換えて巻出ロール32に装着し、冷却キャンロール34を経由させてその先端を巻取ロール33に取り付け、真空チャンバー31内を1×10-4Pa以下になるまで真空引きをした後、アルゴンガスを導入することで真空チャンバー31内の圧力を0.3Paに維持した。
そして、速度2.0m/min~8.0m/minの条件で搬送されるポリイミドフィルムF面にNi-20%Cr合金で構成された膜厚30nmの金属シード層を成膜できるようにマグネトロンスパッタリングカソード37への印加電力を8~16kWに設定し、かつ膜厚0.1μmの銅薄膜層を成膜できるようにマグネトロンスパッタリングカソード38、39、40への印加電力を8~16kWに設定して本スパッタリングを行った。
(3)アークカウント(異常放電回数)
図4のグラフ図(実施例欄参照)は、実施例に係る本スパッタリング回数(ロット数)とアークカウント(異常放電回数)との関係を示したものである。
実施例では、123ロット(マグネトロンスパッタリング装置の巻出ロールに装着して本スパッタリングを終えたポリイミドフィルムの本数が123本)の流動で、1ロットの平均アークカウント(異常放電回数)が4.1回であった。
[比較例]
(1)プレスパッタリング工程
図3に示すマグネトロンスパッタリング装置の巻出ロール32に長尺のPETフィルム(ダミーフィルム)を装着し、冷却キャンロール34を経由させてPETフィルム先端を巻取ロール33に取り付け、真空チャンバー31内を1×10-4Pa以下になるまで真空引きをした後、アルゴンガスを導入することで真空チャンバー31内の圧力を0.3Paに維持した。
そして、Ni-20%Cr合金ターゲットが装着されたマグネトロンスパッタリングカソード37への印加電力、および、銅ターゲットが装着されたマグネトロンスパッタリングカソード38、39、40への印加電力を各々4kWに設定して各ターゲットから酸化被膜や異物を除去し、かつ、速度2.0m/minの条件で搬送されるPETフィルムF面に酸化被膜や異物が含まれるスパッタ粒子を成膜させるプレスパッタリングを20分間行った。
尚、プレスパッタリングで消費されるPETフィルムの長さは40mであった。
(2)本スパッタリング工程
上記PETフィルムをポリイミドフィルム(ユーピレックス35V1)に置き換えて巻出ロール32に装着し、冷却キャンロール34を経由させてその先端を巻取ロール33に取り付け、真空チャンバー31内を1×10-4Pa以下になるまで真空引きをした後、アルゴンガスを導入することで真空チャンバー31内の圧力を0.3Paに維持した。
そして、速度2.0m/min~8.0m/minの条件で搬送されるポリイミドフィルムF面にNi-20%Cr合金で構成された膜厚30nmの金属シード層を成膜できるようにマグネトロンスパッタリングカソード37への印加電力を8~16kWに設定し、かつ膜厚0.1μmの銅薄膜層を成膜できるようにマグネトロンスパッタリングカソード38、39、40への印加電力を8~16kWに設定して本スパッタリングを行った。
(3)アークカウント(異常放電回数)
図4のグラフ図(比較例欄参照)は、比較例に係る本スパッタリング回数(ロット数)とアークカウント(異常放電回数)との関係を示したものである。
比較例では、82ロットの流動で、1ロットの平均アークカウント(異常放電回数)が17.6回であった。
[確認]
1ロットの平均アークカウント(異常放電回数)が、比較例は17.6回であるのに対し実施例では4.1回と著しく減少している。
このため、実施例においては、プレスパッタリング工程後のターゲット表面に存在する酸化被膜や異物が比較例に較べて極めて少ないことが確認される。
すなわち、実施例においては、ポリイミドフィルム(ユーピレックス35V1)面に酸化被膜や異物が含まれないNi-20%Cr合金層(金属シード層)と銅薄膜層を形成できることが確認される。
本発明に係る導電性基板の製造方法によれば、樹脂フィルム基材面に酸化被膜や異物が含まれない金属層を形成できるため、フレキシブル配線基板若しくは静電容量式タッチパネル用導電性基板として利用される産業上の利用可能性を有している。
1 樹脂フィルム基材
2 金属層(銅薄膜層)
10 導電性基板(銅張積層板)
11 透明樹脂フィルム基材
12 金属層
13 黒化層
20 導電性基板
30 マグネトロンスパッタリング装置
31 真空チャンバー
32 巻出ロール
33 巻取ロール
34 冷却キャンロール
35 前フィードロール
36 後フィードロール
37 マグネトロンスパッタリングカソード
38 マグネトロンスパッタリングカソード
39 マグネトロンスパッタリングカソード
40 マグネトロンスパッタリングカソード
41 フリーロール
42 張力センサーロール
43 張力センサーロール
44 フリーロール

Claims (6)

  1. 樹脂フィルム基材と、該樹脂フィルム基材の少なくとも一方の面にスパッタリング法により形成された金属層とを有する導電性基板の製造方法であって、
    上記スパッタリング法が、ダミーフィルムを用いかつスパッタリングターゲットが装着されたスパッタリングカソードに電力を印加してスパッタリングターゲットをクリーニングするプレスパッタリング工程と、上記ダミーフィルムを樹脂フィルム基材に置き換えかつスパッタリングカソードへの印加電力を上記プレスパッタリング工程の印加電力より大きく設定して樹脂フィルム基材の一方の面に上記金属層を形成する本スパッタリング工程とで構成される導電性基板の製造方法において、
    上記プレスパッタリング工程におけるスパッタリングカソードへの印加電力が本スパッタリング工程におけるスパッタリングカソードへの印加電力と同一となるようにプレスパッタリング工程におけるスパッタリングカソードへの印加電力を増加し、かつ、スパッタリングカソードへの印加電力が増加されたプレスパッタリング工程中におけるダミーフィルムの搬送速度を上記印加電力が増加される前のプレスパッタリング工程中におけるダミーフィルムの搬送速度より速くしてダミーフィルムの熱負荷を低減したことを特徴とする導電性基板の製造方法。
  2. 上記樹脂フィルム基材がポリイミドフィルムで構成され、上記ダミーフィルムがポリエチレンテレフタレートフィルムで構成されることを特徴とする請求項1に記載の導電性基板の製造方法。
  3. 上記樹脂フィルム基材がポリイミドフィルムで構成され、上記金属層が銅薄膜層で構成されることを特徴とする請求項1または2に記載の導電性基板の製造方法。
  4. 上記ポリイミドフィルムと銅薄膜層との間に、ニッケルまたはニッケルにクロム、バナジウム、チタン、モリブデン、コバルト、タングステンから選択される1種以上の元素が添加されたニッケル合金で構成される金属シード層が設けられていることを特徴とする請求項3に記載の導電性基板の製造方法。
  5. 上記樹脂フィルム基材がポリエチレンテレフタレートフィルムで構成され、上記金属層が銅から成る金属薄膜層、または、銅にニッケル、モリブデン、タンタル、チタン、バナジウム、クロム、鉄、マンガン、コバルト、タングステンから選択される1種以上の元素が添加された銅合金から成る金属薄膜層で構成されることを特徴とする請求項1に記載の導電性基板の製造方法。
  6. 上記ポリエチレンテレフタレートフィルムと金属薄膜層との間に、ニッケル、亜鉛、モリブデン、タンタル、チタン、バナジウム、クロム、鉄、コバルト、タングステン、銅、スズ、マンガンから選択される1種以上の金属を含む密着層が設けられていることを特徴とする請求項5に記載の導電性基板の製造方法。
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