JP2023013674A - Two layer flexible substrate - Google Patents

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直美 有村
Naomi Arimura
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Oike and Co Ltd
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Abstract

To provide a two layer flexible wiring board excellent in heat resistant adhesion, applied even to a flexible wiring board including a wiring part having a narrow width and a narrow pitch, industrially useful and having higher reliability.SOLUTION: A two layer flexible wiring board includes: an insulating base material having a surface subjected to plasma treatment; a ground metal layer laminated on the surface of the insulating base material subjected to the plasma treatment; and a copper conductor layer laminated on the surface of the ground metal layer. The half width of the crystal plane (111) of the ground metal layer by X ray diffraction is 0.40-0.50 degrees; and the half value width of the crystal plane (111) of the copper conductor layer by the X ray diffraction is 0.20-0.50 degrees; and a crystalline orientation ratio (K (200)/K (111)) after being exposed at 100°C for 120 hours is 0.2-0.3.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、2層フレキシブル基板に関する。より詳細には、本発明は、耐熱密着性が優れ、狭幅、狭ピッチの配線部を持つフレキシブル配線板にも適用することができ、工業的に有用であり、より信頼性の高い2層フレキシブル基板に関する。 The present invention relates to a two-layer flexible substrate. More specifically, the present invention has excellent heat-resistant adhesion, can be applied to a flexible wiring board having a narrow-width, narrow-pitch wiring portion, and is industrially useful and has a higher reliability. It relates to flexible substrates.

従来、銅張積層板(CCL)を備えるフレキシブルプリント配線板(FPC)を用いた電子機器(たとえば、LCD(液晶ディスプレイ)、スマートフォン、デジタルカメラ等)が開発されている。CCL(たとえば、絶縁フィルムと銅箔とを直接接合した2層CCL)は、絶縁フィルム上に、ドライプロセス(スパッタリング法、イオンプレーティング法、真空蒸着法、CVD法等)により薄膜の下地金属層を設け、その上に電気銅めっきを行う方法(メタライジング法)等により作製され得る。 Conventionally, electronic devices (for example, LCDs (liquid crystal displays), smart phones, digital cameras, etc.) using flexible printed circuit boards (FPCs) with copper clad laminates (CCLs) have been developed. A CCL (for example, a two-layer CCL in which an insulating film and a copper foil are directly bonded) is formed on an insulating film by a dry process (sputtering method, ion plating method, vacuum deposition method, CVD method, etc.) to form a thin underlying metal layer. on which copper electroplating is performed (metallizing method).

しかしながら、メタライジング法により作製された2層CCLは、耐熱性が劣り、初期密着強度と比較して、密着強度が大幅に低下しやすい。そこで、2層CCLの耐熱性を向上させる技術が提案されている(たとえば特許文献1)。 However, the two-layer CCL produced by the metallizing method is inferior in heat resistance, and the adhesion strength tends to be greatly reduced compared to the initial adhesion strength. Therefore, techniques for improving the heat resistance of the two-layer CCL have been proposed (for example, Patent Document 1).

国際公開第2008/090654号WO2008/090654

しかしながら、特許文献1に記載の発明は、2層CCLの耐熱密着強度が依然として充分ではない。そのため、特許文献1に記載の発明は、特に、狭幅、狭ピッチの配線部を持つFPCに不向きである。 However, the invention described in Patent Document 1 is still insufficient in the heat-resistant adhesive strength of the two-layer CCL. Therefore, the invention described in Patent Document 1 is particularly unsuitable for FPCs having narrow width and narrow pitch wiring portions.

本発明は、このような従来の発明に鑑みてなされたものであり、耐熱密着性が優れ、狭幅、狭ピッチの配線部を持つフレキシブル配線板にも適用することができ、工業的に有用であり、より信頼性の高いフレキシブル配線板を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such conventional inventions, and is industrially useful because it can be applied to flexible wiring boards having excellent heat-resistant adhesion and narrow-width, narrow-pitch wiring portions. It is an object of the present invention to provide a more reliable flexible wiring board.

本発明者は、鋭意検討した結果、表面にプラズマ処理が施された絶縁性基材と、絶縁性基材のプラズマ処理を施された表面に積層された下地金属層と、下地金属層の表面に積層された銅導体層とを備える2層フレキシブル基板において、下地金属層および銅導体層の結晶面(111)のX線回析による半値幅が所定の数値範囲であり、かつ、高温条件下にさらした後の結晶質の配向比(K(200)/K(111))が所定の数値範囲場合に、層間密着力を強くすることができ、上記課題を解決し得ることを見いだし、本発明を完成させた。即ち、上記課題を解決する本発明の2層フレキシブル基板には、以下の構成が主に含まれる。 As a result of intensive studies, the present inventors have discovered an insulating substrate having a plasma-treated surface, a base metal layer laminated on the plasma-treated surface of the insulating base, and the surface of the base metal layer. In a two-layer flexible substrate comprising a copper conductor layer laminated on a substrate, the half-value width of the crystal plane (111) of the underlying metal layer and the copper conductor layer by X-ray diffraction is within a predetermined numerical range, and under high temperature conditions When the orientation ratio (K(200)/K(111)) of the crystalline after being exposed to heat is within a predetermined numerical range, the interlayer adhesion can be strengthened, and the above problems can be solved. perfected the invention. That is, the two-layer flexible substrate of the present invention for solving the above problems mainly includes the following configurations.

(1)表面にプラズマ処理が施された絶縁性基材と、前記絶縁性基材のプラズマ処理を施された表面に積層された下地金属層と、前記下地金属層の表面に積層された銅導体層と、を備え、前記下地金属層の結晶面(111)のX線回析による半値幅は、0.40~0.50degであり、前記銅導体層の結晶面(111)のX線回析による半値幅は、0.20~0.50degであり、100℃で120時間晒した後の結晶質の配向比(K(200)/K(111))は、0.2~0.3である、2層フレキシブル基板。 (1) an insulating substrate having a plasma-treated surface, a base metal layer laminated on the plasma-treated surface of the insulating base, and copper laminated on the surface of the base metal layer and a conductor layer, wherein the crystal plane (111) of the base metal layer has a half-value width of 0.40 to 0.50 deg by X-ray diffraction, and the crystal plane (111) of the copper conductor layer has an X-ray The half width by diffraction is 0.20 to 0.50 deg, and the crystalline orientation ratio (K(200)/K(111)) after exposure at 100° C. for 120 hours is 0.2 to 0.2. 3, two-layer flexible substrate.

このような構成によれば、2層フレキシブル基板は、結晶性が良好である。これにより、2層フレキシブル基板は、熱により変化しにくく、耐熱密着性が優れる。その結果、2層フレキシブル基板は、狭幅、狭ピッチの配線部を持つフレキシブル配線板にも適用することができ、工業的に有用であり、信頼性が高い。 According to such a configuration, the two-layer flexible substrate has good crystallinity. As a result, the two-layer flexible substrate is less likely to be changed by heat and has excellent heat-resistant adhesion. As a result, the two-layer flexible substrate can be applied to a flexible wiring board having wiring portions of narrow width and narrow pitch, and is industrially useful and highly reliable.

(2)前記下地金属層は、窒素を含まない、(1)記載の2層フレキシブル基板。 (2) The two-layer flexible substrate according to (1), wherein the base metal layer does not contain nitrogen.

このような構成によれば、2層フレキシブル基板は、耐熱密着性がより向上する。また、2層フレキシブル基板は、配線形成時のエッチング特性が向上しやすい。 According to such a configuration, the two-layer flexible substrate has improved heat-resistant adhesion. In addition, the two-layer flexible substrate tends to have improved etching characteristics when wiring is formed.

本発明によれば、耐熱密着性が優れ、狭幅、狭ピッチの配線部を持つフレキシブル配線板にも適用することができ、工業的に有用であり、より信頼性の高いフレキシブル配線板を提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to apply to a flexible wiring board having excellent heat-resistant adhesiveness and narrow-width, narrow-pitch wiring portions, which is industrially useful and provides a highly reliable flexible wiring board. can do.

図1は、プラズマ処理工程において電極に印可されるパルスを説明するための模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram for explaining pulses applied to electrodes in a plasma processing step. 図2は、銅導体層について、DC法および高圧パルス法における成膜中のプラズマ状態をプラズマ発光分光器にて計測したグラフである。FIG. 2 is a graph obtained by measuring the plasma state during film formation in the DC method and the high-pressure pulse method with a plasma emission spectrometer for the copper conductor layer.

<2層フレキシブル基板>
本発明の一実施形態の2層フレキシブル基板は、表面にプラズマ処理が施された絶縁性基材と、絶縁性基材のプラズマ処理を施された表面に積層された下地金属層と、下地金属層の表面に積層された銅導体層とを備える。下地金属層の結晶面(111)のX線回析による半値幅は、0.40~0.50degである。銅導体層の結晶面(111)のX線回析による半値幅は、0.20~0.50degである。100℃で120時間晒した後の結晶質の配向比(K(200)/K(111))は、0.2~0.3である。以下、それぞれの構成について説明する。
<Two-layer flexible substrate>
A two-layer flexible substrate according to one embodiment of the present invention includes an insulating substrate having a plasma-treated surface, a base metal layer laminated on the plasma-treated surface of the insulating base, and a base metal and a copper conductor layer laminated on the surface of the layer. The X-ray diffraction half width of the crystal plane (111) of the underlying metal layer is 0.40 to 0.50 deg. The X-ray diffraction half width of the crystal plane (111) of the copper conductor layer is 0.20 to 0.50 deg. The crystalline orientation ratio (K(200)/K(111)) after exposure at 100° C. for 120 hours is 0.2-0.3. Each configuration will be described below.

(絶縁性基材)
絶縁性基材は特に限定されない。一例を挙げると、絶縁性基材は、ポリエチレンテレフタレート、二軸延伸ポリプロピレン、無延伸ポリプロピレン、ポリアミド、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリアクリルニトリル、ポリイミド等の高分子フィルムである。これらの中でも、絶縁性基材は、高温環境における寸法安定が良いという理由から、ポリイミドであることが好ましい。
(Insulating base material)
The insulating substrate is not particularly limited. For example, the insulating substrate is a polymer film such as polyethylene terephthalate, biaxially oriented polypropylene, non-oriented polypropylene, polyamide, polystyrene, polyvinyl chloride, polycarbonate, polyacrylonitrile, polyimide, and the like. Among these, the insulating substrate is preferably polyimide because of its good dimensional stability in a high-temperature environment.

絶縁性基材の厚みは特に限定されない。一例を挙げると、絶縁性基材の厚みは、5μm以上であることが好ましく、8μm以上であることがより好ましい。また、絶縁性基材の厚みは、200μm以下であることが好ましく、30μm以下であることがより好ましい。絶縁性基材の厚みが上記範囲内であることにより、絶縁性基材は、加工時のフィルム搬送が容易であり、フィルムの折れ等が生じにくく、連続加工性が優れる。また、得られる2層フレキシブル基板は、適度な剛性や強度を示し得る。 The thickness of the insulating substrate is not particularly limited. For example, the thickness of the insulating substrate is preferably 5 μm or more, more preferably 8 μm or more. Moreover, the thickness of the insulating substrate is preferably 200 μm or less, more preferably 30 μm or less. When the thickness of the insulating substrate is within the above range, the insulating substrate can be easily transported during processing, the film is less likely to be bent, and the continuous processability is excellent. Also, the obtained two-layer flexible substrate can exhibit appropriate rigidity and strength.

本実施形態の絶縁性基材は、表面にプラズマ処理が施されている。これにより、絶縁性基材は、表面がクリーニングされる、絶縁性基材からガスが抜ける(脱ガス)、表面に微細な凹凸を形成される、表面が改質される等の効果が得られる。 The insulating base material of the present embodiment is plasma-treated on the surface. As a result, the surface of the insulating substrate is cleaned, gas is released from the insulating substrate (degassing), fine irregularities are formed on the surface, and the surface is modified. .

プラズマ処理の方法は特に限定されない。一例を挙げると、プラズマ処理の方法は、DC(直流電源にて常に一定の電力で処理する方法)、高圧パルス法、RF等である。本実施形態では、高圧パルス法によりプラズマ処理を行うことが好ましい。 The plasma treatment method is not particularly limited. Examples of plasma processing methods include DC (a method of processing with constant power from a DC power source), high-voltage pulse method, RF, and the like. In this embodiment, the plasma treatment is preferably performed by a high voltage pulse method.

高圧パルス法は、スパッタリング法の低温成膜が可能な特長を維持しつつ、高密度プラズマによりイオン化率を向上し,高い密着性や付き回り性を実現する成膜法である。高圧パルス法は、直流電源装置によりコンデンサーに充電を行い、溜めた電荷を一気に電極となるターゲット材に流し、瞬間的に「大電力」をかけることで,高密度のプラズマを形成し,ターゲット材のイオン化率を向上させる。電力は、非常に短く、かつ、極度に強力なパルスで供給される。パルスは、比較的低いデューティサイクル(負荷サイクル、すなわちパルス間が比較的長い周期)で供給される。その結果、時間平均パワー(電力)は、一般的なDCスパッタリング法と同じ範囲の値となる。高圧パルス用の電源は、平均電力が従来のプラズマ処理に用いる場合とほぼ同等でありながら、従来のプラズマ処理の場合に比べて10~10,000倍の瞬時電力を出力可能である。 The high-pressure pulse method is a film-forming method that achieves high adhesion and throwing power by improving the ionization rate with high-density plasma while maintaining the low-temperature film-forming feature of the sputtering method. In the high-voltage pulse method, a capacitor is charged by a DC power supply, and the accumulated electric charge is sent all at once to the target material, which becomes an electrode. improve the ionization rate of Power is supplied in very short and extremely powerful pulses. The pulses are delivered with a relatively low duty cycle (duty cycle, ie, relatively long period between pulses). As a result, the time-averaged power (electric power) falls within the same range as typical DC sputtering methods. The high-voltage pulse power source can output instantaneous power 10 to 10,000 times that of the conventional plasma processing while the average power is almost the same as that of the conventional plasma processing.

図1は、プラズマ処理工程において電極に印可されるパルスを説明するための模式図である。図1に示されるパルスは、所定のパルス時間(Ton)のみ負の高電圧を発生させた方形波である。また、本実施形態では、このような方形波を、所定のパルス繰り返し時間(Ton+Toff)ごとに発生させ得る。これにより、本実施形態では、パルス繰り返し時間(Ton+Toff)に対するパルス時間(Ton)の割合(Ton/Ton+Toff)を小さくすることができ、高密度のプラズマを形成し、ターゲット材のイオン化率を向上させ得る。 FIG. 1 is a schematic diagram for explaining pulses applied to electrodes in a plasma processing step. The pulse shown in FIG. 1 is a square wave that generates a negative high voltage only for a predetermined pulse time (Ton). Moreover, in this embodiment, such a square wave can be generated for each predetermined pulse repetition time (Ton+Toff). As a result, in the present embodiment, the ratio (Ton/Ton+Toff) of the pulse time (Ton) to the pulse repetition time (Ton+Toff) can be reduced, forming high-density plasma and improving the ionization rate of the target material. obtain.

例えば、後述する実施例1のプラズマ処理では、平均電力密度0.24W/cm2で実施される。パルス繰り返し時間(Ton+Toff)に対するパルス時間(Ton)の割合(Ton/Ton+Toff)を小さくすることにより、最大電力密度2.4W/cm2である処理が行われる。パルスの平均電力密度に対する最大電力密度の割合は、10以上である。これにより、プラズマ処理における雰囲気中のプラズマ密度が大幅に向上し、また、ターゲット材料および雰囲気中のガスのイオン化率を大幅に上昇させることが可能になる。 For example, the plasma treatment of Example 1, which will be described later, is performed at an average power density of 0.24 W/cm 2 . By reducing the ratio (Ton/Ton+Toff) of the pulse time (Ton) to the pulse repetition time (Ton+Toff), processing with a maximum power density of 2.4 W/cm 2 is performed. The ratio of the maximum power density to the average power density of the pulse is 10 or more. As a result, the plasma density in the atmosphere in plasma processing can be greatly improved, and the ionization rate of the target material and gas in the atmosphere can be greatly increased.

また、高圧パルス法によって最大電力密度を上げることにより、スパッタされた粒子および電離したガスは、より高いエネルギー状態で絶縁性基板に付着および衝突する。また、より効率的に基板に含まれる脱ガス(主に水分)を除去することができ、密着特性の低下を防ぎやすい。さらに、より効果的に、基板表面の微細凹凸を形成したり、表面改質を行うことができる。その結果、後述する下地金属層および銅導体層との化学的結合が促進され、密着性が向上し得る。 Also, by increasing the maximum power density with the high voltage pulse method, the sputtered particles and ionized gas will adhere and collide with the insulating substrate in a higher energy state. In addition, degassing (mainly moisture) contained in the substrate can be removed more efficiently, and deterioration of adhesion properties can be easily prevented. Furthermore, it is possible to more effectively form fine irregularities on the surface of the substrate and to modify the surface. As a result, chemical bonding with the underlying metal layer and the copper conductor layer, which will be described later, is promoted, and adhesion can be improved.

プラズマ処理時の最大電力密度は、パルス時間(Ton)とその繰り返し回数(周波数)により調整し得る。そのため、高圧パルス法によれば、基材の種類に応じて、密着特性をどの程度向上させるか調整しやすい。 The maximum power density during plasma processing can be adjusted by the pulse time (Ton) and the number of repetitions (frequency). Therefore, according to the high-pressure pulse method, it is easy to adjust how much the adhesion property is improved according to the type of substrate.

また、高圧パルス法は、デューティー比(パルス繰り返し時間(Ton+Toff)に対するパルス時間(Ton)の割合(Ton/Ton+Toff)が低い。そのために、同じ平均電力であっても、他のプラズマ処理方法と比較して、成膜中の熱負荷を小さくすることができる。その結果、絶縁性基材は、脆弱層が形成されにくく、密着力が低下しにくい。高圧パルス法は、ガラス温度が低い基材(たとえばCOP、PPS等)であっても、ポリイミド(PI)フィルムと同様に良好な密着特性を得ることが可能である。 In addition, the high-voltage pulse method has a low duty ratio (ratio of pulse time (Ton) to pulse repetition time (Ton+Toff) (Ton/Ton+Toff). Therefore, even with the same average power, comparison with other plasma processing methods Therefore, the heat load during film formation can be reduced.As a result, the insulating substrate is less likely to form a fragile layer and the adhesive strength is less likely to decrease.The high-pressure pulse method is suitable for substrates with low glass temperatures. Even with (for example, COP, PPS, etc.), it is possible to obtain good adhesion properties like polyimide (PI) films.

(下地金属層)
下地金属層は、絶縁性基材のプラズマ処理を施された表面に積層される。下地金属層は、銅導体層と絶縁性基材との層間密着力を向上させるために設けられる。
(Base metal layer)
The underlying metal layer is laminated to the plasma-treated surface of the insulating substrate. The base metal layer is provided to improve interlayer adhesion between the copper conductor layer and the insulating substrate.

下地金属層は特に限定されない。一例を挙げると、下地金属層は、ニッケル(Ni)やチタン(Ti)などをスパッタのターゲットとして用いて形成した下地金属層である。これらの中でも、本実施形態の下地金属層は、Ni合金からなる層であることが好ましい。Ni合金層は、銅導体層に含まれる銅が、絶縁性基材の内部へ拡散することを防いだり、また、銅が絶縁性基材の内部に拡散する要因となる酸素や水蒸気等のガスに対するガスバリア性を向上させ得る。 The base metal layer is not particularly limited. For example, the base metal layer is a base metal layer formed using nickel (Ni), titanium (Ti), or the like as a sputtering target. Among these, the base metal layer of the present embodiment is preferably a layer made of a Ni alloy. The Ni alloy layer prevents the copper contained in the copper conductor layer from diffusing into the inside of the insulating base material, and also prevents gases such as oxygen and water vapor that cause copper to diffuse inside the insulating base material. can improve gas barrier properties against

下地金属層がNi合金層である場合において、Ni合金層に含まれるNi以外の金属成分(合金成分)は特に限定されない。一例を挙げると、合金成分は、Cr、Ti、Mo、Cu、Fe等である。これらの中でも、合金成分は、絶縁性基材に対して優れた密着性を示す点から、特にCr及びTiであることが好ましい。 When the base metal layer is a Ni alloy layer, the metal components (alloy components) other than Ni contained in the Ni alloy layer are not particularly limited. For example, the alloy components are Cr, Ti, Mo, Cu, Fe, and the like. Among these, Cr and Ti are particularly preferred as the alloying components because they exhibit excellent adhesion to the insulating substrate.

Ni合金層における合金成分の含有量は特に限定されない。一例を挙げると、合金成分の含有量は、Ni合金中、4質量%以上であることが好ましく、7質量%以上であることがより好ましい。また、合金成分の含有量は、Ni合金中、50質量%以下であることが好ましく、35質量%以下であることがより好ましい。合金成分の含有量が上記範囲内であることにより、得られる2層フレキシブル基板は、絶縁性基材と銅導体層との密着性がより優れる。 The content of the alloy component in the Ni alloy layer is not particularly limited. As an example, the content of the alloy component is preferably 4% by mass or more, more preferably 7% by mass or more, in the Ni alloy. In addition, the content of the alloy component is preferably 50% by mass or less, more preferably 35% by mass or less, in the Ni alloy. When the content of the alloy component is within the above range, the obtained two-layer flexible substrate has more excellent adhesion between the insulating substrate and the copper conductor layer.

下地金属層の厚みは特に限定されない。一例を挙げると、下地金属層の厚みは、3nm以上であることが好ましく、10nm以上であることがより好ましい。また、下地金属層の厚みは、30nm以下であることが好ましく、20nm以下であることがより好ましい。下地金属層の厚みが上記範囲内であることにより、下地金属層は、成膜に要する時間が適度であり、生産性がよい。また、得られる2層フレキシブル基板は、絶縁性基材と銅導体層との密着性が優れる。 The thickness of the underlying metal layer is not particularly limited. For example, the thickness of the base metal layer is preferably 3 nm or more, more preferably 10 nm or more. The thickness of the underlying metal layer is preferably 30 nm or less, more preferably 20 nm or less. When the thickness of the base metal layer is within the above range, the time required for film formation of the base metal layer is appropriate, resulting in good productivity. Moreover, the resulting two-layer flexible substrate has excellent adhesion between the insulating substrate and the copper conductor layer.

下地金属層の結晶面(111)のX線回析による半値幅は、0.50deg以下であればよく、0.04deg以下であることが好ましい。半値幅が0.50degを超える場合、2層フレキシブル基板は、150℃耐熱試験における密着力が低下するという問題がある。 The X-ray diffraction half width of the crystal plane (111) of the underlying metal layer may be 0.50 deg or less, preferably 0.04 deg or less. If the half-value width exceeds 0.50 deg, the two-layer flexible substrate has a problem of reduced adhesion in a 150° C. heat resistance test.

下地金属層は、窒素を含まないことが好ましい。これにより、2層フレキシブル基板は、耐熱密着性がより向上しやすい。また、2層フレキシブル基板は、配線形成時のエッチング特性がより向上しやすい。 The underlying metal layer preferably does not contain nitrogen. As a result, the heat-resistant adhesiveness of the two-layer flexible substrate is more likely to be improved. In addition, the two-layer flexible substrate is more likely to improve etching characteristics during wiring formation.

下地金属層を設ける方法は特に限定されない。一例を挙げると、下地金属層は、Ni等の合金を、スパッタ法によって絶縁性基材の表面に積層することにより、設けることができる。本実施形態において下地金属層は、高圧パルス法によって設けることが好ましい。これにより、スパッタ中のプラズマ密度が上昇しやすく、スパッタ粒子のイオン化率が向上することにより、従来用いられているDC手法とは全く異なるプラズマ状態で下地金属層を成膜することができる。 The method of providing the base metal layer is not particularly limited. For example, the base metal layer can be provided by laminating an alloy such as Ni on the surface of the insulating base material by sputtering. In this embodiment, the underlying metal layer is preferably provided by a high voltage pulse method. As a result, the plasma density during sputtering is likely to increase, and the ionization rate of sputtered particles is improved, so that the base metal layer can be formed in a plasma state completely different from that of the conventionally used DC method.

高圧パルス法により下地金属層を設ける場合において、高圧パルス法の条件は特に限定されない。一例を挙げると、下地金属層の成膜は、平均電力密度4W/cm2で実施され得る。この際、パルス繰り返し時間(Ton+Toff)に対するパルス時間(Ton)の割合(Ton/Ton+Toff)を小さくすることにより、最大電力密度800W/cm2である処理が行われ得る。パルスの平均電力密度に対する最大電力密度の割合は、200以上であることが好ましい。これにより、下地金属層の成膜雰囲気中のプラズマ密度が向上しやすく、ターゲット材料および雰囲気中のガスのイオン化率を上昇させやすい。 When the underlying metal layer is formed by the high voltage pulse method, the conditions for the high voltage pulse method are not particularly limited. In one example, deposition of the underlying metal layer may be performed at an average power density of 4 W/cm 2 . At this time, by reducing the ratio (Ton/Ton+Toff) of the pulse time (Ton) to the pulse repetition time (Ton+Toff), processing with a maximum power density of 800 W/cm 2 can be performed. The ratio of the maximum power density to the average power density of the pulse is preferably 200 or more. As a result, the plasma density in the atmosphere for forming the base metal layer is likely to be improved, and the ionization rate of the target material and the gas in the atmosphere is likely to be increased.

なお、高圧パルス法を採用することによる効果は、以下のとおり考察される。すなわち、高圧パルス法を採用することにより、成膜中のプラズマ(主にスパッタ粒子)が高エネルギー状態で基板に到達することが可能となる。これにより、スパッタされた粒子は、絶縁性基板に付着してから絶縁性基板上を動き回ることができるので、より安定した形に薄膜が形成され得る。その結果、より安定した形で下地金属(たとえばNi合金)のスパッタ粒子が配列し、(111)面に揃うことにより、回折線の半値幅がより小さくなる。 The effect of adopting the high voltage pulse method is considered as follows. That is, by adopting the high-pressure pulse method, plasma (mainly sputtered particles) during film formation can reach the substrate in a high-energy state. This allows the sputtered particles to adhere to the insulating substrate and then move around on the insulating substrate, so that the thin film can be formed in a more stable manner. As a result, the sputtered particles of the base metal (for example, Ni alloy) are arranged in a more stable manner and aligned with the (111) plane, thereby making the half width of the diffraction line smaller.

また、高圧パルス法において、パラメータを調整することにより、容易に瞬間電力を調整することができる。これにより、高圧パルス法は、成膜時のプラズマ状態を容易に制御することができる。また、高圧パルス法は、容易に結晶質状態の調整が可能となる。その結果、高圧パルス法によれば、下地金属層は、熱による変化が小さい結晶質状態(半値幅)に制御することが可能になり、密着特性が向上しやすい。 Also, in the high voltage pulse method, the instantaneous power can be easily adjusted by adjusting parameters. As a result, the high pressure pulse method can easily control the plasma state during film formation. In addition, the high-pressure pulse method makes it possible to easily adjust the crystalline state. As a result, according to the high-pressure pulse method, the underlying metal layer can be controlled to a crystalline state (half-value width) that is less susceptible to thermal changes, and the adhesion characteristics are likely to be improved.

また、高圧パルス法によれば、同時に成膜中のスパッタ材料のイオン化率が高い。これにより、2層フレキシブル基板は、絶縁性基材の最表層との化学的結合がより促進され、密着特性が向上しやすい。すなわち、高圧パルス法は、低いduty比であるため、同じ平均電力であっても成膜中の熱負荷を小さくすることができる。そのため、絶縁性基材の脆弱層が形成されにくくなり、密着力の低下が防がれる。なお、従来のプラズマ処理および成膜時のプラズマでは、熱負荷が大きいとフィルム表面のオリゴマー化、フィルム表面温度がガラス転移温度を超える可能性がある。この場合、絶縁性基材は、表層部分に脆弱層が形成され、絶縁性基材の表層部分の強度が低下することにより、密着特性が低下する可能性がある。一方、高圧パルス法であれば、COP、PPSのようなガラス転移温度の低い絶縁性基材であっても、ポリイミド(PI)フィルムと同様に良好な密着特性を得ることが可能となる。 Moreover, according to the high pressure pulse method, the ionization rate of the sputtering material during film formation is high at the same time. As a result, the two-layer flexible substrate is more likely to promote chemical bonding with the outermost layer of the insulating base material, thereby improving adhesion characteristics. That is, since the high voltage pulse method has a low duty ratio, the heat load during film formation can be reduced even with the same average power. Therefore, the brittle layer of the insulating base material is less likely to be formed, and a decrease in adhesion can be prevented. In the case of conventional plasma treatment and plasma during film formation, if the heat load is large, there is a possibility that the film surface will oligomerize and the film surface temperature will exceed the glass transition temperature. In this case, a brittle layer is formed on the surface layer portion of the insulating base material, and the strength of the surface layer portion of the insulating base material is reduced, which may result in deterioration of adhesion characteristics. On the other hand, with the high-pressure pulse method, it is possible to obtain good adhesion properties similar to polyimide (PI) films even with insulating substrates having a low glass transition temperature such as COP and PPS.

(銅導体層)
銅導体層は、下地金属層の表面に積層される。
(copper conductor layer)
The copper conductor layer is laminated on the surface of the underlying metal layer.

銅導体層の厚みは特に限定されない。一例を挙げると、銅導体層の厚みは、50nm以上であることが好ましく、100nm以上であることがより好ましい。また、銅導体層の厚みは、500nm以下であることが好ましく、400nm以下であることがより好ましい。銅導体層の厚みが上記範囲内であることにより、銅導電層は、電解Cuめっき等の工程において必要な導電性が得られやすい。また、銅導電層は、生産しやすく、かつ、ハンドリングしやすい。 The thickness of the copper conductor layer is not particularly limited. For example, the thickness of the copper conductor layer is preferably 50 nm or more, more preferably 100 nm or more. Also, the thickness of the copper conductor layer is preferably 500 nm or less, more preferably 400 nm or less. When the thickness of the copper conductor layer is within the above range, the copper conductive layer can easily obtain the necessary conductivity in the process of electrolytic Cu plating or the like. Also, copper conductive layers are easy to produce and easy to handle.

銅導体層の結晶面(111)のX線回析による半値幅は、0.40deg以下であればよく、0.30deg以下であることが好ましい。半値幅が0.40degを超える場合、2層フレキシブル基板は、150℃耐熱試験における密着力が低下する。 The X-ray diffraction half width of the crystal plane (111) of the copper conductor layer may be 0.40 deg or less, preferably 0.30 deg or less. When the half-value width exceeds 0.40 deg, the two-layer flexible substrate has reduced adhesion in a 150° C. heat resistance test.

銅導体層を設ける方法は特に限定されない。一例を挙げると、銅導体層は、高圧パルス法により設けることができる。これにより、スパッタ中のプラズマ密度が上昇しやすく、スパッタ粒子のイオン化率が向上することにより、従来用いられているDC手法とは全く異なるプラズマ状態で銅導体層を成膜することが可能になる。 The method of providing the copper conductor layer is not particularly limited. In one example, the copper conductor layer can be applied by a high voltage pulse method. This makes it easier to increase the plasma density during sputtering and improves the ionization rate of sputtered particles, making it possible to form a copper conductor layer in a completely different plasma state from the conventionally used DC method. .

例えば、後述する実施例1の銅導電層の成膜は、平均電力密度4W/cm2で実施された。また、パルス繰り返し時間(Ton+Toff)に対するパルス時間(Ton)の割合(Ton/Ton+Toff)を小さくすることにより、最大電力密度1000W/cm2である処理が行われた。パルスの平均電力密度に対する最大電力密度の割合は、250以上であった。これにより、Cu成膜雰囲気中のプラズマ密度が大幅に向上し、また、ターゲット材料および雰囲気中のガスのイオン化率を大幅に上昇させることが可能になった。 For example, film formation of a copper conductive layer in Example 1, which will be described later, was performed at an average power density of 4 W/cm 2 . Further, by reducing the ratio (Ton/Ton+Toff) of the pulse time (Ton) to the pulse repetition time (Ton+Toff), processing was performed at a maximum power density of 1000 W/cm 2 . The ratio of the maximum power density to the average power density of the pulse was 250 or more. As a result, the plasma density in the atmosphere for Cu film formation can be greatly improved, and the ionization rate of the target material and gas in the atmosphere can be greatly increased.

高圧パルス法を用いることによる効果は、以下のとおり考察される。すなわち、高圧パルス法を採用することにより、スパッタ中のプラズマ密度が上昇しやすく、スパッタ粒子のイオン化率が向上することで、従来用いられているDC法とは全く異なるプラズマ状態で銅導体層を成膜することが可能になる。 The effect of using the high voltage pulse method is considered as follows. That is, by adopting the high-pressure pulse method, the plasma density during sputtering is likely to increase, and the ionization rate of the sputtered particles is improved. It becomes possible to form a film.

図2は、銅導体層について、DC法および高圧パルス法における成膜中のプラズマ状態をプラズマ発光分光器にて計測したグラフである。計測条件およびCuスパッタ出力(ガス圧、平均電力)は、同一である。計測機器は、HORIBA製プラズマ発光モニターを使用した。Integration Time(ms)(露光時間)は20msであり、Binning Level(感度)は50%であり、Cuスパッタ条件は、平均電力密度が4W/cm2であり、ガス圧は0.3Paである。 FIG. 2 is a graph obtained by measuring the plasma state during film formation in the DC method and the high-pressure pulse method with a plasma emission spectroscope for the copper conductor layer. The measurement conditions and Cu sputtering output (gas pressure, average power) are the same. A plasma emission monitor manufactured by HORIBA was used as a measuring instrument. Integration Time (ms) (exposure time) is 20 ms, Binning Level (sensitivity) is 50%, Cu sputtering conditions are average power density of 4 W/cm 2 and gas pressure of 0.3 Pa.

図2に示されるように、プラズマ発光状態からも、高圧パルス法とDC法とでは、成膜中のプラズマ状態が全く異なることが明らかである。たとえば、200nmから800nmの波長の中で最も強いピークとして観察されている波長324nmの発光ピークに注目すると、高圧パルス法は、DC法の10倍以上のピーク強度を有している。このことからも、高圧パルス法は、成膜中のプラズマ密度が高いことが分かる。 As shown in FIG. 2, it is clear from the plasma emission state that the plasma state during film formation is completely different between the high voltage pulse method and the DC method. For example, looking at the emission peak at a wavelength of 324 nm, which is observed as the strongest peak in the wavelength range from 200 nm to 800 nm, the high pressure pulse method has a peak intensity ten times or more that of the DC method. This also shows that the high-pressure pulse method has a high plasma density during film formation.

高圧パルスを用いることで得られる効果は、以下とおり考察される。すなわち、高圧パルス法を採用することにより、より高密度のプラズマを得ることができる。これにより、スパッタ粒子がより高いエネルギー状態で絶縁性基板に到達することが可能となり、スパッタされた粒子が絶縁性基板に付着してから基板上を動き回ることができる。その結果、銅導体層は、より安定した形に薄膜が形成され得る。また、銅導体層において、より安定した形でCuが配列する。Cuは面心立方格子であるので、面心立方格子の最密充填面に相当する(111)面に優先的に配列し、その結晶子が揃い、良好な結晶状態になることにより、回折線の半値幅がより小さくなる。 The effects obtained by using high voltage pulses are considered as follows. That is, by adopting the high-pressure pulse method, plasma of higher density can be obtained. This allows the sputtered particles to reach the insulating substrate in a higher energy state, allowing the sputtered particles to adhere to the insulating substrate and then move around on the substrate. As a result, the copper conductor layer can be formed into a thin film in a more stable manner. In addition, Cu is arranged in a more stable manner in the copper conductor layer. Since Cu is a face-centered cubic lattice, it is preferentially arranged in the (111) plane corresponding to the closest packing plane of the face-centered cubic lattice, and the crystallites are aligned and a good crystal state is obtained. becomes smaller.

なお、成膜されたCuスパッタ粒子がランダムな微結晶状態で存在すると、結晶性が悪くなり、半値幅が大きくなる傾向がある。この場合、得られる2層フレキシブル基板は、熱による結晶質の状態が一様ではなくなり、耐熱密着が低下する要因になりやすい。 If the deposited Cu sputtered particles exist in a random microcrystalline state, the crystallinity tends to deteriorate and the half width tends to increase. In this case, the obtained two-layer flexible substrate does not have a uniform crystalline state due to heat, which is likely to cause deterioration in heat-resistant adhesion.

X線回折の回折線から算出されるCu結晶面の(200)面と(111)面の成膜直後の面積比は、0.2以下であることが好ましく、0.1以下であることがより好ましい。面積比が上記範囲内であることにより、2層フレキシブル基板は、耐熱強度が低下しにくく、かつ、熱による配向比の変化が抑えられやすい。 The area ratio of the (200) plane and the (111) plane of the Cu crystal plane immediately after film formation, calculated from the diffraction lines of X-ray diffraction, is preferably 0.2 or less, more preferably 0.1 or less. more preferred. When the area ratio is within the above range, the two-layer flexible substrate is less likely to deteriorate in heat-resistant strength, and easily suppresses changes in the orientation ratio due to heat.

本実施形態の2層フレキシブル基板は、100℃で120時間晒した後の結晶質の配向比(K(200)/K(111))が、0.2以上であればよい。また、配向比は、0.3以下であればよい。配向比が0.3を超える場合、2層フレキシブル基板は、150℃耐熱試験における密着力が低下するという問題がある。 The two-layer flexible substrate of the present embodiment may have a crystalline orientation ratio (K(200)/K(111)) of 0.2 or more after being exposed at 100° C. for 120 hours. Also, the orientation ratio may be 0.3 or less. If the orientation ratio exceeds 0.3, the two-layer flexible substrate has a problem of reduced adhesion in a 150° C. heat resistance test.

以上、本実施形態の2層フレキシブル基板は、結晶性が良好である。これにより、2層フレキシブル基板は、熱により変化しにくく、耐熱密着性が優れる。その結果、2層フレキシブル基板は、狭幅、狭ピッチの配線部を持つフレキシブル配線板にも適用することができ、工業的に有用であり、信頼性が高い。 As described above, the two-layer flexible substrate of the present embodiment has good crystallinity. As a result, the two-layer flexible substrate is less likely to be changed by heat and has excellent heat-resistant adhesion. As a result, the two-layer flexible substrate can be applied to a flexible wiring board having wiring portions of narrow width and narrow pitch, and is industrially useful and highly reliable.

以下、実施例により本発明をより具体的に説明する。本発明は、これら実施例に何ら限定されない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. The present invention is by no means limited to these examples.

なお、以下の実施例では、プラズマ処理工程、Ni合金層(下地金属層)および銅導電層の成膜には、ロールツーロールスパッタリング装置(MIC-350MS、ヒラノ光音)を用いた。ターゲットサイズは、750cm2のものを使用した。 In the following examples, a roll-to-roll sputtering apparatus (MIC-350MS, Hirano Koon Co., Ltd.) was used for the plasma treatment step and the film formation of the Ni alloy layer (base metal layer) and the copper conductive layer. A target size of 750 cm 2 was used.

Ni合金層および銅導電層の半値幅および配向比は、高圧パルス法を用いて成膜中のプラズマ雰囲気を変えることにより調整した。具体的には、パルス時間(Ton)・ピーク電流値・周波数を調整することで、パルス繰り返し時間(Ton+Toff)に対するパルス時間(Ton)の割合および瞬間最大電力を変えることにより瞬間最大電力密度を調整することにより、Ni合金層および銅導電層の半値幅および配向比を調整した。 The half width and orientation ratio of the Ni alloy layer and the copper conductive layer were adjusted by changing the plasma atmosphere during film formation using the high voltage pulse method. Specifically, by adjusting the pulse time (Ton), peak current value, and frequency, the instantaneous maximum power density is adjusted by changing the ratio of the pulse time (Ton) to the pulse repetition time (Ton + Toff) and the instantaneous maximum power. By doing so, the half width and orientation ratio of the Ni alloy layer and the copper conductive layer were adjusted.

<実施例1>
厚さ25μmのポリイミドフィルムからなる絶縁性基材(宇部興産(株)製、登録商標「ユーピレックス」)の片面に、真空チャンバ内にて、高圧パルス電源を用いて酸素ガス雰囲気下にてプラズマ処理を実施した(プラズマ処理工程)。
<Example 1>
Plasma treatment is performed on one side of a 25 μm-thick polyimide film insulating substrate (manufactured by Ube Industries, Ltd., registered trademark “Upilex”) in a vacuum chamber in an oxygen gas atmosphere using a high-voltage pulse power supply. was performed (plasma treatment step).

次いで、絶縁性基材上に、アルゴンガス雰囲気下で、高圧パルス電源を用いて半値幅が0.445degになるように7質量%Cr-Ni合金ターゲットを用いて成膜を行った(Ni合金層成膜工程)。このとき、平均電力密度は4W/cm2であり、瞬間最大電力密度は800W/cm2であった。 Next, on the insulating substrate, in an argon gas atmosphere, a film was formed using a 7% by mass Cr—Ni alloy target using a high-voltage pulse power source so that the half-value width was 0.445 deg (Ni alloy layer deposition process). At this time, the average power density was 4 W/cm 2 and the instantaneous maximum power density was 800 W/cm 2 .

このNi合金層の上に銅導電層として、Cuターゲットを用いてアルゴンガス雰囲気下で高圧パルス電源を用いて、半値幅が0.255degになり、厚み100nmとなるように銅の成膜を行った(導電層成膜工程)。このとき、平均電力密度は4W/cm2であり、瞬間最大電力は1000W/cm2であった。銅導体層の(111)面と(200)面の配向比(K(200)/K(111))は、0.05であり、100℃オーブンにて120時間保持後の配向比(K(200)/K(111))は、0.27であった。 As a copper conductive layer, a copper film was formed on the Ni alloy layer using a Cu target and a high-voltage pulse power source in an argon gas atmosphere so that the half width was 0.255 deg and the thickness was 100 nm. (conductive layer forming step). At this time, the average power density was 4 W/cm 2 and the instantaneous maximum power was 1000 W/cm 2 . The orientation ratio (K(200)/K(111)) between the (111) plane and the (200) plane of the copper conductor layer is 0.05, and the orientation ratio (K( 200)/K(111)) was 0.27.

続いて、このスパッタ銅導電層上に、電解めっきにて20μmまでCuを成膜した。得られた2層フレキシブル基板の初期ピール強度は、0.85N/mmであり、150℃耐熱試験後のピール強度は0.75N/mmであった。 Subsequently, a Cu film was formed to a thickness of 20 μm on the sputtered copper conductive layer by electroplating. The obtained two-layer flexible substrate had an initial peel strength of 0.85 N/mm and a peel strength of 0.75 N/mm after the 150° C. heat resistance test.

<実施例2>
厚さ25μmのポリイミドフィルムからなる絶縁性基材(宇部興産(株)製、登録商標「ユーピレックス」)の片面に、真空チャンバ内にて、高圧パルス電源を用いて酸素ガス雰囲気下にてプラズマ処理を実施した(プラズマ処理工程)。
<Example 2>
Plasma treatment is performed on one side of a 25 μm-thick polyimide film insulating substrate (manufactured by Ube Industries, Ltd., registered trademark “Upilex”) in a vacuum chamber in an oxygen gas atmosphere using a high-voltage pulse power supply. was performed (plasma treatment step).

次いで、絶縁性基材上に、アルゴンガス雰囲気下で、高圧パルス電源を用いて半値幅が0.451degになるように7質量%Cr-Ni合金ターゲットを用いて成膜を行った(Ni合金層成膜工程)。このとき、平均電力密度4W/cm2であり、瞬間最大電力密度は400W/cm2であった。 Next, on the insulating substrate, in an argon gas atmosphere, a film was formed using a 7% by mass Cr—Ni alloy target using a high-voltage pulse power source so that the half-value width was 0.451 deg (Ni alloy layer deposition process). At this time, the average power density was 4 W/cm 2 and the instantaneous maximum power density was 400 W/cm 2 .

このNiCr合金層の上に銅導電層として、Cuターゲットを用いてアルゴンガス雰囲気下で高圧パルス電源を用いて、半値幅が0.268degになり、厚み100nmとなるように銅の成膜を行った(導電層成膜工程)。このとき、平均電力密度は4W/cm2であり、瞬間最大電力密度は650W/cm2であった。銅導体層の(111)面と(200)面の配向比(K(200)/K(111))は、0.07であり、100℃オーブンにて120時間保持後の配向比(K(200)/K(111))は、0.30であった。 On this NiCr alloy layer, a copper film was formed as a copper conductive layer so that the half width was 0.268 deg and the thickness was 100 nm using a Cu target and a high voltage pulse power source in an argon gas atmosphere. (conductive layer forming step). At this time, the average power density was 4 W/cm 2 and the instantaneous maximum power density was 650 W/cm 2 . The orientation ratio (K(200)/K(111)) between the (111) plane and the (200) plane of the copper conductor layer is 0.07, and the orientation ratio (K( 200)/K(111)) was 0.30.

続いて、銅導電層上に、電解めっきにて20μmまでCuを成膜した。得られた2層フレキシブル基板の初期ピール強度は、0.83N/mmであり、150℃耐熱試験後のピール強度は0.70N/mmであった。 Subsequently, a Cu film was formed to a thickness of 20 μm on the copper conductive layer by electrolytic plating. The obtained two-layer flexible substrate had an initial peel strength of 0.83 N/mm and a peel strength of 0.70 N/mm after the 150° C. heat resistance test.

<実施例3>
厚さ25μmのポリイミドフィルムからなる絶縁性基材(宇部興産(株)製、登録商標「ユーピレックス」)の片面に、真空チャンバ内にて、高圧パルス電源を用いて酸素ガス雰囲気下にてプラズマ処理を実施した(プラズマ処理工程)。
<Example 3>
Plasma treatment is performed on one side of a 25 μm-thick polyimide film insulating substrate (manufactured by Ube Industries, Ltd., registered trademark “Upilex”) in a vacuum chamber in an oxygen gas atmosphere using a high-voltage pulse power supply. was performed (plasma treatment step).

次いで、絶縁性基材上に、アルゴンガス雰囲気下で、高圧パルス電源を用いて半値幅が0.445degになるように7質量%Cr-Ni合金ターゲットを用いて成膜を行った(Ni合金層成膜工程)。このとき、平均電力密度4W/cm2であり、瞬間最大電力密度は800W/cm2であった。 Next, on the insulating substrate, in an argon gas atmosphere, a film was formed using a 7% by mass Cr—Ni alloy target using a high-voltage pulse power source so that the half-value width was 0.445 deg (Ni alloy layer deposition process). At this time, the average power density was 4 W/cm 2 and the instantaneous maximum power density was 800 W/cm 2 .

このNiCr合金層の上に銅導電層として、Cuターゲットを用いてアルゴンガス雰囲気下で高圧パルス電源を用いて、半値幅が0.235degになり、厚み100nmとなるように銅の成膜を行った(導電層成膜工程)。このとき、平均電力密度は4W/cm2であり、瞬間最大電力密度は400W/cm2であった。銅導体層の(111)面と(200)面の配向比(K(200)/K(111))は、0.07であり、100℃オーブンにて120時間保持後の配向比(K(200)/K(111))は、0.25であった。 On this NiCr alloy layer, a copper film was formed as a copper conductive layer so that the half-width was 0.235 deg and the thickness was 100 nm using a Cu target and a high-voltage pulse power source in an argon gas atmosphere. (conductive layer forming step). At this time, the average power density was 4 W/cm 2 and the instantaneous maximum power density was 400 W/cm 2 . The orientation ratio (K(200)/K(111)) between the (111) plane and the (200) plane of the copper conductor layer is 0.07, and the orientation ratio (K( 200)/K(111)) was 0.25.

続いて、このスパッタ銅導電層上に、電解めっきにて20μmまでCuを成膜した。得られた2層フレキシブル基板の初期ピール強度は、0.83N/mmであり、150℃耐熱試験後のピール強度は0.74N/mmであった。 Subsequently, a Cu film was formed to a thickness of 20 μm on the sputtered copper conductive layer by electroplating. The obtained two-layer flexible substrate had an initial peel strength of 0.83 N/mm and a peel strength of 0.74 N/mm after the 150° C. heat resistance test.

<実施例4>
厚さ25μmのポリイミドフィルムからなる絶縁性基材(宇部興産(株)製、登録商標「ユーピレックス」)の片面に、真空チャンバ内にて、高圧パルス電源を用いて酸素ガス雰囲気下にてプラズマ処理を実施した(プラズマ処理工程)。
<Example 4>
Plasma treatment is performed on one side of a 25 μm-thick polyimide film insulating substrate (manufactured by Ube Industries, Ltd., registered trademark “Upilex”) in a vacuum chamber in an oxygen gas atmosphere using a high-voltage pulse power supply. was performed (plasma treatment step).

次いで、絶縁性基材上に、アルゴンガス雰囲気下で、高圧パルス電源を用いて半値幅が0.295degになるように7質量%Cr-Ni合金ターゲットを用いて成膜を行った(Ni合金層成膜工程)。このとき、平均電力密度6W/cm2であり、瞬間最大電力密度は1200W/cm2であった。 Next, on the insulating substrate, under an argon gas atmosphere, a film was formed using a 7% by mass Cr—Ni alloy target using a high voltage pulse power source so that the half width was 0.295 deg (Ni alloy layer deposition process). At this time, the average power density was 6 W/cm 2 and the instantaneous maximum power density was 1200 W/cm 2 .

このNiCr合金層の上に銅導電層として、Cuターゲットを用いてアルゴンガス雰囲気下で高圧パルス電源を用いて、半値幅が0.322degになり、厚さ100nmとなるように銅の成膜を行った(導電層成膜工程)。このとき、平均電力密度は4W/cm2であり、瞬間最大電力密度は270W/cm2であった。銅導体層の(111)面と(200)面の配向比(K(200)/K(111))は、0.09であり、100℃オーブンにて120時間保持後の配向比(K(200)/K(111))は、0.30であった。 As a copper conductive layer on this NiCr alloy layer, a Cu target is used and a high voltage pulse power supply is used in an argon gas atmosphere to form a copper film having a half width of 0.322 deg and a thickness of 100 nm. (conductive layer forming step). At this time, the average power density was 4 W/cm 2 and the instantaneous maximum power density was 270 W/cm 2 . The orientation ratio (K(200)/K(111)) between the (111) plane and the (200) plane of the copper conductor layer is 0.09, and the orientation ratio (K( 200)/K(111)) was 0.30.

続いて、このスパッタ銅導電層上に、電解めっきにて20μmまでCuを成膜した。得られた2層フレキシブル基板の初期ピール強度は、0.85N/mm、150℃耐熱試験後のピール強度は0.69N/mmであった。 Subsequently, a Cu film was formed to a thickness of 20 μm on the sputtered copper conductive layer by electroplating. The obtained two-layer flexible substrate had an initial peel strength of 0.85 N/mm and a peel strength of 0.69 N/mm after the 150° C. heat resistance test.

<比較例1>
厚さ25μmのポリイミドフィルムからなる絶縁性基材(宇部興産(株)製、登録商標「ユーピレックス」)の片面に、真空チャンバ内にて、高電圧電源を用いて酸素ガス雰囲気下にてプラズマ処理を実施した(プラズマ処理工程)。
<Comparative Example 1>
Plasma treatment is performed on one side of a 25 μm-thick polyimide film insulating substrate (manufactured by Ube Industries, Ltd., registered trademark “Upilex”) in a vacuum chamber in an oxygen gas atmosphere using a high-voltage power supply. was performed (plasma treatment step).

次いで、絶縁性基材上に、アルゴンガス雰囲気下で、直流電源を用いて半値幅が0.729degになるように7重量%Cr-Ni合金ターゲットを用いて成膜を行った(Ni合金層成膜工程)。このとき、平均電力密度4W/cm2であった。 Next, on the insulating substrate, under an argon gas atmosphere, a film was formed using a DC power supply using a 7 wt% Cr—Ni alloy target so that the half-value width was 0.729 deg (Ni alloy layer film formation process). At this time, the average power density was 4 W/cm 2 .

このNiCr合金層の上に銅導電層として、Cuターゲットを用いてアルゴンガス雰囲気下で直流電源を用いて、半値幅が0.461degになり、厚さ100nmとなるように銅の成膜を行った(導電層成膜工程)。このとき、平均電力密度は4W/cm2であった。銅導体層の(111)面と(200)面の配向比(K(200)/K(111))は、0.10であり、100℃オーブンにて120時間保持後の配向比(K(200)/K(111))は、0.32であった。 On this NiCr alloy layer, a Cu target is used as a copper conductive layer, and a DC power source is used in an argon gas atmosphere to form a copper film having a half width of 0.461 deg and a thickness of 100 nm. (conductive layer forming step). At this time, the average power density was 4 W/cm 2 . The orientation ratio (K(200)/K(111)) between the (111) plane and the (200) plane of the copper conductor layer is 0.10, and the orientation ratio (K( 200)/K(111)) was 0.32.

続いて、このスパッタ銅導電層上に、電解めっきにて20μmまでCuを成膜した。得られた2層フレキシブル基板の初期ピール強度は、0.83N/mm、150℃耐熱試験後のピール強度は0.60N/mmであった。 Subsequently, a Cu film was formed to a thickness of 20 μm on the sputtered copper conductive layer by electroplating. The obtained two-layer flexible substrate had an initial peel strength of 0.83 N/mm and a peel strength of 0.60 N/mm after the 150° C. heat resistance test.

<比較例2>
厚さ25μmのポリイミドフィルムからなる絶縁性基材(宇部興産(株)製、登録商標「ユーピレックス」)の片面に、真空チャンバ内にて、高圧パルス電源を用いて酸素ガス雰囲気下にてプラズマ処理を実施した(プラズマ処理工程)。
<Comparative Example 2>
Plasma treatment is performed on one side of a 25 μm-thick polyimide film insulating substrate (manufactured by Ube Industries, Ltd., registered trademark “Upilex”) in a vacuum chamber in an oxygen gas atmosphere using a high-voltage pulse power supply. was performed (plasma treatment step).

次いで、絶縁性基材上に、アルゴンガス雰囲気下で、高圧パルス電源を用いて半値幅が0.445degになるように7重量%Cr-Ni合金ターゲットを用いて成膜を行った(Ni合金層成膜工程)。このとき、平均電力密度4W/cm2であり、瞬間最大電力密度は800W/cm2であった。 Next, on the insulating substrate, under an argon gas atmosphere, a film was formed using a 7 wt% Cr—Ni alloy target using a high-voltage pulse power source so that the half-value width was 0.445 deg (Ni alloy layer deposition process). At this time, the average power density was 4 W/cm 2 and the instantaneous maximum power density was 800 W/cm 2 .

このNiCr合金層の上に銅導電層として、Cuターゲットを用いてアルゴンガス雰囲気下で高圧パルス電源を用いて、半値幅が0.412degになり、厚さ100nmとなるように銅の成膜を行った(導電層成膜工程)。このとき、平均電力密度は4W/cm2であり、瞬間最大電力密度は40W/cm2であった。銅導体層の(111)面と(200)面の配向比(K(200)/K(111))は、0.21であり、100℃オーブンにて120時間保持後の配向比(K(200)/K(111))は、0.38であった。 As a copper conductive layer on this NiCr alloy layer, a Cu target is used and a high-voltage pulse power source is used in an argon gas atmosphere to form a copper film having a half width of 0.412 deg and a thickness of 100 nm. (conductive layer forming step). At this time, the average power density was 4 W/cm 2 and the instantaneous maximum power density was 40 W/cm 2 . The orientation ratio (K(200)/K(111)) between the (111) plane and the (200) plane of the copper conductor layer is 0.21, and the orientation ratio (K( 200)/K(111)) was 0.38.

続いて、このスパッタ銅導電層上に、電解めっきにて20μmまでCuを成膜した。得られた2層フレキシブル基板の初期ピール強度は、0.80N/mm、150℃耐熱試験後のピール強度は0.52N/mmであった。 Subsequently, a Cu film was formed to a thickness of 20 μm on the sputtered copper conductive layer by electroplating. The obtained two-layer flexible substrate had an initial peel strength of 0.80 N/mm and a peel strength of 0.52 N/mm after the 150° C. heat resistance test.

<比較例3>
厚さ25μmのポリイミドフィルムからなる絶縁性基材(宇部興産(株)製、登録商標「ユーピレックス」)の片面に、真空チャンバ内にて、高電圧電源を用いて酸素ガス雰囲気下にてプラズマ処理を実施した(プラズマ処理工程)。
<Comparative Example 3>
Plasma treatment is performed on one side of a 25 μm-thick polyimide film insulating substrate (manufactured by Ube Industries, Ltd., registered trademark “Upilex”) in a vacuum chamber in an oxygen gas atmosphere using a high-voltage power supply. was performed (plasma treatment step).

次いで、絶縁性基材上に、アルゴンガス雰囲気下で、直流電源を用いて半値幅が0.665degになるように7重量%Cr-Ni合金ターゲットを用いて成膜を行った(Ni合金層成膜工程)。このとき、平均電力密度6W/cm2であった。 Then, on the insulating substrate, in an argon gas atmosphere, a film was formed using a DC power supply using a 7 wt% Cr—Ni alloy target so that the half-value width was 0.665 deg (Ni alloy layer film formation process). At this time, the average power density was 6 W/cm 2 .

このNiCr合金層の上に銅導電層として、Cuターゲットを用いてアルゴンガス雰囲気下で高圧パルス電源を用いて、半値幅が0.447degになり、厚さ100nmとなるように銅の成膜を行った(導電層成膜工程)。このとき、平均電力密度は4W/cm2であり、瞬間最大電力密度は160W/cm2であった。銅導体層の(111)面と(200)面の配向比(K(200)/K(111))は、0.23であり、100℃オーブンにて120時間保持後の配向比(K(200)/K(111))は、0.44であった。 As a copper conductive layer on this NiCr alloy layer, a Cu target is used and a high-voltage pulse power source is used in an argon gas atmosphere to form a copper film having a half width of 0.447 deg and a thickness of 100 nm. (conductive layer forming step). At this time, the average power density was 4 W/cm 2 and the instantaneous maximum power density was 160 W/cm 2 . The orientation ratio (K(200)/K(111)) between the (111) plane and the (200) plane of the copper conductor layer is 0.23, and the orientation ratio (K( 200)/K(111)) was 0.44.

続いて、このスパッタ銅導電層上に、電解めっきにて20μmまでCuを成膜した。得られた2層フレキシブル基板の初期ピール強度は、0.79N/mm、150℃耐熱試験後のピール強度は0.48N/mmであった。 Subsequently, a Cu film was formed to a thickness of 20 μm on the sputtered copper conductive layer by electroplating. The obtained two-layer flexible substrate had an initial peel strength of 0.79 N/mm and a peel strength of 0.48 N/mm after the 150° C. heat resistance test.

上記実施例および比較例において作製した2層フレキシブル基板について、以下の方法により、Ni合金層およびCu導体層の膜厚、密着強度、耐熱性、Ni合金層における、X線回折分析により得られるNi結晶格子(111)面の回折ピークの半値幅、銅導体層における、X線回折分析により得られるCu結晶格子(111)面の回折ピークの半値幅、銅導体層における、X線回折分析により得られるfcc構造の(111)面と(200)面の配向度指数比を測定した。結果を表1~表3に示す。 For the two-layer flexible substrates produced in the above examples and comparative examples, the film thickness, adhesion strength, heat resistance, and Ni alloy layer of the Ni alloy layer and the Cu conductor layer are analyzed by X-ray diffraction analysis by the following method. Half-value width of the diffraction peak of the crystal lattice (111) plane, the half-value width of the diffraction peak of the Cu crystal lattice (111) plane obtained by X-ray diffraction analysis in the copper conductor layer, the copper conductor layer obtained by X-ray diffraction analysis The orientation index ratio between the (111) plane and the (200) plane of the fcc structure obtained was measured. The results are shown in Tables 1-3.

(密着強度)
絶縁性基材に、下地金属層と銅導体層を形成後、成膜面側に対し、電解めっきにより銅を20μm厚みにめっきした。その後、5mm幅に短冊状にカットし、ピール強度試験機(オートグラフ引っ張り試験機、AGS-100G、(株)島津製作所製)を使用して、絶縁性基材とめっきを含む金属側との剥離力(ピール強度)を180°剥離にて、速度50mm/minで引っ張り測定した。
(adhesion strength)
After the base metal layer and the copper conductor layer were formed on the insulating base material, copper was plated to a thickness of 20 μm by electroplating on the film forming surface side. After that, it is cut into strips with a width of 5 mm, and a peel strength tester (Autograph tensile tester, AGS-100G, manufactured by Shimadzu Corporation) is used to measure the separation between the insulating base material and the metal side including the plating. The peel strength (peel strength) was measured by pulling at a speed of 50 mm/min at 180° peeling.

(耐熱性)
耐熱性は、上記密着強度の測定方法で示した方法によりサンプルを作製し、得られたサンプルを、150℃のオーブンに1週間保持して加熱処理を行い、取り出し、室温になるまで放置した後のサンプルについて、上記と同様の方法により密着強度を測定した。加熱処理前のサンプルの密着強度に対する加熱処理後のサンプルの密着強度(%)を算出し、耐熱性を評価した。
(Heat-resistant)
For heat resistance, a sample was prepared by the method shown in the method for measuring adhesion strength, and the obtained sample was heat-treated by holding it in an oven at 150 ° C. for one week, taken out, and allowed to stand until it reached room temperature. The adhesion strength of the sample was measured by the same method as above. The adhesion strength (%) of the sample after heat treatment relative to the adhesion strength of the sample before heat treatment was calculated to evaluate the heat resistance.

(Ni合金層における、X線回折分析により得られるNi結晶格子(111)面の回折ピークの半値幅)
X線回折装置(RINT-UltimaIII、理学電機(株)製)を用いて測定した。基材のNi合金側にCuKα線の特性X線を照射し、2θ=44.5°付近に現れるNi結晶格子(111)面の回折線から半値幅を導いた。Niの回折ピークとCuの回折ピークが近いために重なることで正確な値が算出できず、また、半値幅を算出するほどの充分な回折線強度を得るために、前処理後に厚み100nmとなるようNiを単独で成膜したものについて測定を実施した。
(Half width of diffraction peak of Ni crystal lattice (111) plane obtained by X-ray diffraction analysis in Ni alloy layer)
It was measured using an X-ray diffractometer (RINT-Ultima III, manufactured by Rigaku Denki Co., Ltd.). The Ni alloy side of the substrate was irradiated with characteristic X-rays of CuKα rays, and the half-value width was derived from the diffraction line of the (111) plane of the Ni crystal lattice appearing near 2θ=44.5°. Since the diffraction peak of Ni and the diffraction peak of Cu are close to each other, an accurate value cannot be calculated because they overlap. Measurement was carried out on a film formed of Ni alone as described above.

(銅導体層における、X線回折分析により得られるCu結晶格子(111)面の回折ピークの半値幅)
Ni合金層の半値幅と同様の装置および方法を用いて測定した。2θ=43.3°付近に現れるCu結晶格子(111)面の回折スペクトルの最大ピークから、半値幅を算出した。このときの銅導体層の厚みは、100nmに調整した。
(Half width of diffraction peak of Cu crystal lattice (111) plane obtained by X-ray diffraction analysis in copper conductor layer)
It was measured using the same device and method as the half-value width of the Ni alloy layer. The half width was calculated from the maximum peak of the diffraction spectrum of the (111) plane of the Cu crystal lattice appearing around 2θ=43.3°. The thickness of the copper conductor layer at this time was adjusted to 100 nm.

(銅導体層における、X線回折分析により得られるfcc構造の(111)面と(200)面の配向度指数比)
X線回折装置(RINT-UltimaIII、理学電機(株)製)を用いて測定し、算出した。(111)面については、2θ=43.3°付近に現れるCu結晶格子(111)面の回折スペクトルのピークをとり、(200)面については、2θ=50.4°付近に現れる回折スペクトルのピークからそれぞれの面積比より算出した。また、絶縁性基材に、下地金属層と銅導体層を形成し、電解めっきにより銅を20μm厚みめっきしたものを100℃オーブンにて120時間保持し、取り出した後にも同様の測定を実施した。
(Orientation index ratio between (111) plane and (200) plane of fcc structure obtained by X-ray diffraction analysis in copper conductor layer)
It was measured and calculated using an X-ray diffractometer (RINT-Ultima III, manufactured by Rigaku Denki Co., Ltd.). For the (111) plane, the peak of the diffraction spectrum of the Cu crystal lattice (111) plane appearing near 2θ=43.3° is taken, and for the (200) plane, the peak of the diffraction spectrum appearing near 2θ=50.4° is taken. It was calculated from the respective area ratios from the peaks. In addition, a base metal layer and a copper conductor layer were formed on an insulating substrate, and copper was plated to a thickness of 20 μm by electrolytic plating. .

Figure 2023013674000001
Figure 2023013674000001

Figure 2023013674000002
Figure 2023013674000002

Figure 2023013674000003
Figure 2023013674000003

表1~表3に示されるように、本発明の2層フレキシブル基板は、優れた密着性を示し、80%以上の耐熱性を示した。そのため、本発明の2層フレキシブル基板は、狭幅、狭ピッチの配線部を持つフレキシブル配線板にも適用することができ、工業的に有用であり、より信頼性が高いと考えられた。 As shown in Tables 1 to 3, the two-layer flexible substrate of the present invention exhibited excellent adhesion and heat resistance of 80% or more. Therefore, the two-layer flexible substrate of the present invention can be applied to a flexible wiring board having narrow width and narrow pitch wiring portions, and is industrially useful and more reliable.

Claims (2)

表面にプラズマ処理が施された絶縁性基材と、
前記絶縁性基材のプラズマ処理を施された表面に積層された下地金属層と、
前記下地金属層の表面に積層された銅導体層と、を備え、
前記下地金属層の結晶面(111)のX線回析による半値幅は、0.40~0.50degであり、
前記銅導体層の結晶面(111)のX線回析による半値幅は、0.20~0.50degであり、
100℃で120時間晒した後の結晶質の配向比(K(200)/K(111))は、0.2~0.3である、2層フレキシブル基板。
an insulating base material having a plasma-treated surface;
a base metal layer laminated on the plasma-treated surface of the insulating base;
A copper conductor layer laminated on the surface of the underlying metal layer,
The X-ray diffraction half width of the crystal plane (111) of the base metal layer is 0.40 to 0.50 deg,
The crystal plane (111) of the copper conductor layer has a half width of 0.20 to 0.50 deg by X-ray diffraction,
A two-layer flexible substrate having a crystalline orientation ratio (K(200)/K(111)) of 0.2-0.3 after exposure at 100° C. for 120 hours.
前記下地金属層は、窒素を含まない、請求項1記載の2層フレキシブル基板。 2. The two-layer flexible substrate of claim 1, wherein the underlying metal layer does not contain nitrogen.
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