JP3152331B2 - フレキシブル基板の製造方法 - Google Patents

フレキシブル基板の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、フレキシブル配線板の
基礎となるフレキシブル基板の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】フレキシブル配線板は、絶縁体フィルム
に接着剤を用いて銅箔を貼り合わせた3層フレキシブル
基板から、サブトラクティブ法によって所望の配線パタ
ーンを形成するものと、該絶縁体フィルム上に下地金属
層を直接設けた2層フレキシブル基板を用いてサブトラ
クティブ法あるいはアディティブ法によって所望の配線
パターンを形成するものに大別される。
【0003】2層フレキシブル基板をもとにしたサブト
ラクティブ法によるフレキシブル配線板の一般的な製造
方法は、簡潔に述べると、次の工程からなる。 1)下地金属層を設けた絶縁体上に所望の厚さの銅被膜
を形成して2層フレキシブル基板とする。 2)該銅被膜上に所望の配線パターンを有するレジスト
層を設ける。 3)露出している銅被膜をエッチング除去する。 4)レジスト層を除去する。 しかし、下地金属層を有する2層フレキシブル基板を用
いることはコストを上昇させるので、一般には、低コス
トで製造できる3層フレキシブル基板を用いて配線板を
作成することが主流である。
【0004】ところで、近年の電子機器の高密度化にと
もなって配線ピッチが狭いフレキシブル基板が求められ
てきている。フレキシブル配線板を製造する場合、配線
部の形成工程でサイドエッチングによって配線の断面形
状が裾広がりの台形となる。3層フレキシブル基板を用
いると、配線間の電気的絶縁性を確保するためには接着
剤層までエッチングを行わなければならず、結果とし
て、配線ピッチは広くなってしまい、狭ピッチ化には限
度がある。このサイドエッチングによる裾広がりは銅箔
が厚いほど広がりが大きいので、広がりを小さくし狭ピ
ッチ化をすすめるためには、主流である35μm厚さの
銅箔に換えて、18μm、15μm、9μm、5μmな
どの薄い銅箔を用いる必要性がでてきた。
【0005】特に数μm厚さの薄い銅箔は、それ自身の
剛性が小さいため搬送などのハンドリング性が悪く、厚
さによってはアルミキャリアを張り合わせて剛性を高く
しなければならない。また、膜厚のばらつきやピンホー
ルや亀裂などの被膜欠陥が増加する問題もある。したが
って、銅箔の厚さが薄くなるほど製造も難しく価格も高
くなるので、3層フレキシブル基板としてのコストメリ
ットが低くなってしまう。しかしながら、銅箔の厚さが
18μm程度であればコストが著しく高くならないこと
や、9μm以下の厚さでなければ達成できないような狭
ピッチ品は研究段階であったことから、産業上には依然
として3層フレキシブル基板が主流であった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが、銅箔の厚さ
を数μmとしなければ製造できないような狭ピッチ品、
すなわち配線ピッチが極めて狭いフレキシブル配線板の
要求や基板そのものの厚さも薄くしたいという要求が最
近高まってきている。そこでアルミキャリア付きの薄い
銅箔等を使用して3層フレキシブル基板を製造すること
が試験されているが、やはりハンドリング性やコストの
点、および狭ピッチ化の点などで、課題が多い。そこ
で、該銅被膜を薄く形成する点で従来の2層フレキシブ
ル基板の製造コストよりは下がり、かつ2層フレキシブ
ル基板自体を薄くできるという点から、銅被膜の厚さを
任意に形成でき、接着剤層のない2層フレキシブル基板
が注目された。
【0007】この2層フレキシブル基板には、絶縁体フ
ィルム上に乾式めっきあるいは湿式めっきで極めて薄い
銅被膜を形成した物と、銅箔ににかわ状の絶縁体を塗り
熱硬化させた物に大別できるが、後者は銅箔を使用する
ためハンドリング性などの点で3層フレキシブル基板と
本質的に問題点はかわらない。そこで前者のめっき品が
対象となるが、市場に流通しているものは乾式めっきさ
れたものがほとんどである。この乾式めっきされた2層
フレキシブル基板の製造方法では、絶縁体フィルムに直
接銅被膜を設けると、絶縁体と銅被膜との密着性が悪い
ので、一般に絶縁体フィルム上にクロム、酸化クロム、
ニッケルなどの銅以外の金属を下地金属層として50〜
200A(オングストローム)程度成膜した後に、薄い
銅層を成膜することで、その上に形成する銅被膜と該絶
縁体フィルムの密着性を得ることが多い。
【0008】この薄い銅層は、通常0.2から0.5μ
m程度の厚さに成膜されるが、ピンホールが多数存在
し、前記下地金属層が露出している場合が多い。この下
地金属層は、前述したように50〜200Aの厚さしか
ないので、電気銅めっきを行う雰囲気下では、硫酸銅め
っきの強酸性と所望の厚さの被膜を得るための電流とに
よって溶解してしまう。このように下地金属層が溶解し
た場所には、絶縁体フィルムが露出することになる。こ
の場合、電気銅めっきにより得る銅の被膜の厚さが15
〜35μmであれば、銅被膜は縦方向だけでなく横方向
にも成長するので、前記ピンホールは銅で覆われ、問題
は生じない。ところが、銅被膜の厚さが5μm程度の場
合には、銅の横方向への成長が足りずピンホールは埋ま
らない。このようなピンホールが存在する銅被膜を導体
層とする2層フレキシブル基板をもとに、例えばサブト
ラクティブ法でプレキシブル配線板を製造すると、ピン
ホールが配線部に掛かっていれば、その配線部は欠けて
しまうので、不良となるばかりか密着不良等の原因にも
なる。
【0009】
【課題を解決するための手段】従って、本発明の目的
は、銅箔や接着剤を使用せずに、5μm程度の厚さの銅
導体層を形成する工程からなるピンホールの無いフレキ
シブル基板の製造方法の提供にある。本発明者は、絶縁
体フィルム上にニッケルなどの銅層密着用下地金属層と
その上の薄い銅層を乾式めっき法で形成した上に、さら
に無電解めっき法で銅被膜層を成膜することでピンホー
ルを減少させることができることを見いだし本発明に至
った。すなわち、上記課題を解決するための本発明の方
法は、ニッケルなどの銅層密着用下地金属層とその上の
薄い銅層から構成される金属層を絶縁体表面に形成した
フレキシブル基板の金属表面全体に無電解めっき用触媒
を付与し、次いで無電解めっき法によって0.01μm
以上の厚さの銅被膜を前記金属層表面に形成することで
厚みを増やす。これにより、薄い銅層のピンホール部分
に露出しているニッケル表面にも無電解銅めっき層が設
けられる。この結果、酸性溶液下で電気銅めっきを設け
るための電流通電下においても銅被膜や下地金属層が溶
解消失することがない。
【0010】使用される触媒付与溶液は、酸性のパラジ
ウム−錫のコロイド溶液やアルカリ性のパラジウム錯体
溶液、あるいは錫を含まない酸性パラジウム溶液など一
般に用いられる物で差し支えない。触媒を付与する方法
は特に限定されないが、無電解めっき法の前処理として
一般的なセンシタイジング・アクチベーション法やキャ
タリスト・アクセレーター法などが簡便であり、状況に
応じて適宜選択してかまわない。また触媒付与の前処理
は、特に限定はしないが、乾式めっき被膜と湿式めっき
被膜との密着性を得るために脱脂等の処理を適宜取り入
れることが好ましい。しかしながら、前処理によってニ
ッケルなどの下地金属層や銅被膜が溶解するような条件
は避ける必要がある。
【0011】
【作用】本発明によれば、絶縁体フィルム上に500A
(オングストローム)以下、好ましくは100A程度の
ニッケルなどの下地金属層と、その上に1μm以下、好
ましくは0.3μm程度の薄い銅層の両者を真空蒸着、
スパッタリング、CVD等の乾式めっき法にて成膜した
基板の金属表面全体に無電解めっき用の触媒付与を行え
ば、該薄い銅層の上や該銅層に存在するピンホール部で
露出しているニッケルなどの下地金属層の上にも無電解
めっき用触媒が付与される。なお、500Aを超える厚
さの下地金属層や1μmを超える厚さの薄い銅層を乾式
めっき法で形成することは、コストを増大させる。
【0012】このフレキシブル基板を所定の条件で無電
解銅めっき液に浸漬すれば、触媒が付与された部分、す
なわち前記ニッケルなどの下地金属層と薄い銅層の上
に、新たに無電解銅被膜が形成される。このように、ニ
ッケルなどの下地金属層の上に乾式めっき法による薄い
銅層と無電解銅被膜を形成することで、ニッケルなどの
下地金属層の部分の導電性を高め、またニッケルなどの
下地金属層や銅被膜を含めた金属層の厚みを増加させ
る。これにより、硫酸銅めっき液を用いた電気めっきを
行ってもニッケルなどの下地金属層や銅被膜の部分の溶
解が起こらない。したがって、従来技術におけるピンホ
ールが埋まらないといった問題点を解決できるのであ
る。
【0013】電気銅めっき法によって5μmの厚さの銅
導体層を前記銅被膜の上に形成した後、従来法に従って
該銅導体層上に所望の配線パターンを有するレジスト層
を設け、露出した銅導体層からニッケルなどの下地金属
層までをエッチング除去し、該レジスト層を剥離するこ
とにより、配線の欠けや断線などの不良のない導体厚さ
約5μmのフレキシブル配線板が得られる。本発明の触
媒付与法に用いる触媒活性金属種は、無電解めっき液の
系において添加される錯体化された金属イオン種より電
位的に貴であれば良い。例えば、金、白金、銀、パラジ
ウムなどが使用できる。しかし、簡便さを考慮すれば触
媒付与液として広く市販されているパラジウムを使用す
ることが望ましい。
【0014】本発明において使用する無電解めっき液の
種類は、触媒として触媒活性金属種を用いているので、
めっき液に含まれる金属イオンの種類が金、銀、白銀、
パラジウム、銅、ニッケル、コバルト、クロムなどの自
己触媒性を有するものであり、ヒドラジン、ホスフィン
酸ナトリウム、ホルマリンなどの還元剤により還元され
金属折出する還元折出型が適している。しかしながら、
薄い下地金属層が電気めっき時に溶解しないようにする
ことが主たる目的であるので、導電性が良好で比較的容
易に作業可能な無電解銅めっき液が最も適しているとい
える。この無電解めっきによる銅被膜の厚さは、0.0
1μm未満であると電気銅めっき時に溶解するおそれが
ある。一方、無電解めっきによる銅被膜と電気銅めっき
による銅導体層はその合計の厚さが一定となればよい。
従って、銅被膜の厚さは0.01μm以上であれば任意
でよく、電気銅めっきで全体の厚さを調整すればよい。
【0015】
【実施例】次に本発明の実施例について述べる。 [実施例]厚さ50μmのポリイミドフィルム(東レ・
デュポン社製 製品名「カプトン200V」)を12c
m×12cmの大きさに切り出し、その片面にニッケル
を100Aの厚さに真空蒸着し、その上に銅を0.25
μmおよび0.80μmの厚さに真空蒸着して各々フレ
キシブル基板を作成した。次に、該フレキシブル基板を
弱アルカリ性の脱脂剤に1分間浸漬し、引き続き2分間
水洗して表面洗浄を行った。次いで、前記フレキシブル
基板を希塩酸溶液に浸漬して基板表面を中和し、次いで
キャタライジング液、アクセレーティング液(共に奥野
製薬製)に浸漬して基板表面に触媒を付与した。引き続
いて表1に示す組成の無電解銅めっき液に前記フレキシ
ブル基板を各々3分間浸漬して各基板表面に無電解めっ
き被膜を厚さ0.01μmに成膜した。この時のめっき
液の条件は、60℃、pH=12.5、空気攪拌であっ
た。
【0016】
【表1】 [無電解銅めっき液組成] 硫酸銅 :10g/l EDTA :30g/l HCHO(36%溶液) :5ml/l PEG1000 :0.5g/l ジピリジル :10mg/l
【0017】無電解銅めっき被膜を形成したら、続いて
表2に示す組成の電気銅めっき液を用いて厚さ5μmの
銅被膜を成膜した。この時のめっき条件は、めっき液の
温度は室温、スターラー攪拌、電流密度3A/dm2
し、めっき時間は9分間とした。
【0018】
【表2】 [電気銅めっき液組成] 硫酸銅 :80g/l 硫酸 :200g/l 光沢剤 :適量 塩素イオン :50mg/l
【0019】得られたフレキシブル基板の銅被膜側から
光をあててピンホールの有無を確認したところ、12c
m×12cmの領域内ではいずれのフレキシブル基板で
も光の透過は認められず、ピンホールは無いと判断でき
た。このフレキシブル基板を用いて、配線幅が40μ
m、配線ピッチが80μmのフレキシブル配線板を作製
したところ、配線部分にピンホールが原因である欠けや
断線などの不良が無かった。なお、本実施例は、サブト
ラクティブ法によって絶縁体フィルムの片面に配線パタ
ーンを有する片面フレキシブル配線板用の基板について
説明した。しかし、絶縁体フィルムの両面に配線を有す
る両面フレキシブル配線板、あるいは同様に電気銅めっ
きを利用するセミアディティブ法による片面、両面フレ
キシブル配線板用の基板についても本発明は適用され
る。
【0020】[比較例]厚さ50μmのポリイミドフィ
ルム(東レ・デュポン社製 製品名「カプトン200
V」)を12cm×12cmの大きさに切り出し、その
片面にニッケルを100Aの厚さに真空蒸着し、その上
に銅を0.25μmおよび0.80μmの厚さに真空蒸
着して各々フレキシブル基板を作成した。次に、これら
のフレキシブル基板を弱アルカリ性の脱脂剤に1分間浸
漬し、引き続き2分間水洗して表面洗浄を行った。次い
で、続いて表2に示す組成の電気銅めっき液を用いて厚
さ5μmの銅被膜を成膜した。この時のめっき条件は、
めっき液の温度は室温、スターラー攪拌、電流密度は3
A/dm2 とし、めっき時間は9分間とした。得られた
各フレキシブル基板の銅被膜側から光をあててピンホー
ルの有無を確認したところ12cm×12cmの領域内
では光の透過があり、ピンホールの存在を認めた。ピン
ホールの大きさは直径あるいは長径が数十〜百数十μm
で、その数は真空蒸着した後のピンホール数とほぼ同じ
であった。これらのフレキシブル基板を用いて配線幅が
40μm、配線ピッチが80μmのフレキシブル配線板
を作製したところ、配線部分にピンホールが原因である
欠けや断線などの不良が確認され、配線ピッチが狭いフ
レキシブル配線板には適さないことがわかった。
【0021】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、ピン
ホールの多い乾式めっき被膜上に無電解めっき被膜を形
成することで、ピンホール部に露出している下地金属層
の電気めっき時における溶解を防ぎ、5μmといった薄
い電気銅めっき被膜を形成してもピンホールのないフレ
キシブル基板を得ることができる。したがって、サブト
ラクティブ法やセミアディティブ法によって極めて微細
な配線パターンを得るときにも配線部に欠けや断線の無
いフレキシブル配線板の作製が可能となる。

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁体フィルムの少なくとも一面に直接
    に形成された銅層密着用下地金属層と、該下地金属層の
    上に乾式めっき法によって設けられた1μm以下の薄い
    銅層と、該薄い銅層の上に設けられた銅導体層とを有す
    るフレキシブル基板の製造方法において、前記銅導体層
    を形成するに際し、前記薄い銅層上に無電解銅めっき被
    膜を0.01μm以上の厚さに形成した後に、前記銅導
    体層を形成することを特徴とするフレキシブル基板の製
    造方法。
  2. 【請求項2】 下地金属層がニッケル、白金、クロムお
    よびこれらの合金からなる群より選ばれた一種で形成さ
    れることを特徴とする請求項1に記載のフレキシブル基
    板の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記無電解銅めっき被膜を形成する前
    に、無電解めっき法における触媒付与を行うことを特徴
    とする請求項1または2に記載のフレキシブル基板の製
    造方法。
  4. 【請求項4】 無電解銅めっき被膜上に形成する銅導体
    層の厚さが5μm〜10μm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フレキシブル基板の製造
    方法。
  5. 【請求項5】 絶縁体フィルムの少なくとも一面に直接
    形成する下地金属層、乾式めっき法によって形成され
    ることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のフ
    レキシブル基板の製造方法。
  6. 【請求項6】 絶縁体フィルムの少なくとも一面に銅層
    密着用下地金属層を設け、該下地金属層の上に薄い銅層
    を設け、該薄い銅層に存在するピンホールを埋めるため
    に、無電解銅めっき被膜を前記薄い銅層の上に設け、該
    無電解銅めっき被膜の上に所定の厚さの銅導体層を設け
    ることからなるフレキシブル基板の製造方法。
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