JP4050682B2 - フレキシブル配線回路基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、フレキシブル配線回路基板の製造方法、詳しくは、長尺基材をロール搬送しながら製造するフレキシブル配線回路基板の製造方法に関する。

フレキシブル配線回路基板の生産効率を向上させるべく、ポリイミドシートなどからなる長尺基材をロール搬送しながら、その長尺基材の表面に導体パターンを形成する方法が知られている。

また、電子部品の軽薄短小化に伴なって、フレキシブル配線回路基板も薄型化する傾向にあるが、薄い長尺基材をロール搬送すると、折れやしわを生ずるため、これを防止すべく、薄型の銅張積層板の表面に、ポリエチレンテレフタレートフィルムのようなキャリアフィルムを貼り合わせることが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平６−１３２６２８号公報

ところで、近年、導体パターンの微細化に伴なって、電解めっきにより導体パターンを形成するセミアディティブ法が注目されている。しかし、電解めっきにより導体パターンを形成すると、上記したような、キャリアシートが長尺基材に貼着されているフレキシブル配線回路基板では、次のような不具合を生じる。

すなわち、電解めっきでは、一般に、長尺基材の幅方向両端部において、電流密度が高くなるために、めっきの厚みが厚くなる。そのため、電解めっき後に、長尺基材をロール状に巻き取ると、その両端部と中央部とでめっきの厚みの差が累積して、巻回の圧力によって、その両端部がうねるように塑性変形し、その両端部においてキャリアシートが長尺基材から剥離する。

そうすると、導体パターンを形成した後の工程において、その両端部において、キャリアシートと長尺基材との剥離により生じた隙間から、エッチング液や現像液などが毛管現象により浸入して、浸入した液が、その後の工程まで残留して、得られるフレキシブル配線回路基板が汚染される。

本発明の目的は、長尺基材に補強シートを貼着しても、それらの間に隙間が生じることを防止することができ、得られるフレキシブル配線回路基板の汚染を防止することのできる、フレキシブル配線回路基板の製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明のフレキシブル配線回路基板の製造方法は、長尺基材の表面に、電解めっきにより導体パターンを形成する工程と、前記長尺基材における前記導体パターンが、前記導体パターンの幅方向両端部の厚みが前記導体パターンの幅方向中央部の厚みよりも厚く形成されている表面と反対側の裏面に、前記長尺基材の幅よりも狭い幅の補強シートを、前記導体パターンの前記幅方向両端部と厚み方向に対向する前記長尺基材の両端部にマージン部分が形成されるように、設ける工程とを備えていることを特徴としている。

また、本発明のフレキシブル配線回路基板の製造方法においては、前記補強シートの幅方向端縁が、前記長尺基材の幅方向端縁に対して、１〜１０ｍｍ内側となるように、前記補強シートを前記長尺基材に設けることが好適である。

また、本発明のフレキシブル配線回路基板の製造方法においては、前記長尺基材の厚みが、５〜５０μｍであることが好適である。

本発明のフレキシブル配線回路基板の製造方法によれば、電解めっきにより導体パターンを形成することにより、長尺基材の幅方向において、両端部のめっきの厚さが中央部のめっきの厚さより厚くなり、巻回の圧力によって、その両端部がうねるように塑性変形しても、補強シートを、長尺基材の幅よりも狭い幅で設けるので、その両端部において補強シートが長尺基材から剥離することを防止することができる。

その結果、薄い長尺基材に、電解めっきによって微細な導体パターンを効率よく形成することができながら、製造工程において、長尺基材から補強シートが剥離することを防止して、これらの間にエッチング液や現像液などが毛管現象により浸入することを防ぎ、得られるフレキシブル配線回路基板の汚染を防止することができる。

図１および図２は、本発明のフレキシブル配線回路基板の製造方法の一実施形態を示す製造工程図、図３は、その一実施形態を実施するための製造装置の概略構成図である。

図３において、この製造装置２０は、互いに所定間隔を隔てて配置される送出ロール２１および巻取ロール２２を備えている。この方法では、送出ロール２１にロール状に巻回される長尺基材１を、巻取ロール２２に向けて送り出し（矢印２３参照）、巻取ロール２２で巻取り、その後、巻取ロール２２から送出ロール２１に向けて巻き戻す（矢印２４参照）各工程を連続して交互に繰り返し、このような送り出しの途中、または、巻き戻しの途中において、以下に述べる図１（ｂ）〜図２（ｋ）に示す各工程を順次実施する。

この方法では、まず、図１（ａ）に示すように、長尺基材１を用意する。長尺基材１は、フレキシブル配線回路基板のベース絶縁層を構成するものであって、そのようなベース絶縁層に用いられるものであれば、特に制限されないが、例えば、ポリイミド、アクリル、ポリエーテルニトリル、ポリエーテルスルホン、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、ポリ塩化ビニルなどの樹脂シート（樹脂フィルム）が用いられ、好ましくは、ポリイミドシートが用いられる。

長尺基材１の厚さは、例えば、５〜５０μｍ、好ましくは、１０〜３０μｍである。このような厚さの長尺基材１を用いれば、フレキシブル配線回路基板の薄型化を図ることができる。また、長尺基材１は、通常、その幅が１００〜５００ｍｍ、好ましくは、１５０〜３５０ｍｍで、その長さが１０〜１５００ｍ、好ましくは、１００〜３００ｍのテープ状の長尺シートとして、送出ロール２１に巻回された状態で用意される。

次いで、この方法では、セミアディティブ法によって導体パターン３を形成するために、図１（ｂ）示すように、長尺基材１の全面に、金属薄膜２を形成する。金属薄膜２の形成は、特に制限されず、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法などが用いられる。好ましくは、スパッタリング法が用いられる。また、金属薄膜２を構成する金属は、クロムや銅などが好ましく用いられる。

より具体的には、例えば、長尺基材１の全面に、クロム薄膜と銅薄膜とをスパッタリング法によって、順次に形成する。また、このような金属薄膜２は、クロム薄膜の厚さが、例えば、５〜５０ｎｍ、銅薄膜の厚さが、例えば、５０〜５００ｎｍとなるように設定する。

なお、この金属薄膜２を形成する工程においては、通常、長尺基材１に大きな応力が負荷されないため、補強シート５の貼着は不要である。

次いで、この方法では、図１（ｃ）に示すように、金属薄膜２の上に、導体パターン３に対して逆パターンのめっきレジスト４を形成する。めっきレジスト４は、例えば、金属薄膜２の上に、感光性ドライフィルムレジストを貼着し、あるいは、液状レジストを塗布および乾燥し、その後に、露光および現像する公知の方法により、導体パターン３の反転パターンとして形成する。

なお、このめっきレジスト４を形成する工程、および、次に述べる導体パターン３を形成する工程においては、長尺基材１に補強シート５を設けておくことが好ましい。

補強シート５は、長尺基材１におけるめっきレジスト４が形成される表面と反対側の裏面に、貼着する。補強シート５は、例えば、上記と同様の樹脂シート（樹脂フィルム）を、粘着剤を介して貼着する。また、例えば、上記と同様の感光性ドライフィルムレジストを貼着し、あるいは、液状レジストを塗布および乾燥することにより（ただし、露光および現像はしない。）、設けることもできる。

この補強シート５の厚みは、例えば、２０〜２００μｍ、好ましくは、５０〜１５０μｍであり、その幅が、長尺基材１の幅以上であることが好ましい。

その後、図１（ｄ）に示すように、金属薄膜２におけるめっきレジスト４が形成されていない部分に、電解めっきにより導体パターン３を形成する。導体パターン３を形成する導体は、電解めっきできれば、特に制限されず、例えば、銅、ニッケル、金、はんだ、またはこれらの合金などが用いられ、好ましくは、銅が用いられる。また、導体パターン３は、後述する幅方向中央部の厚みが、例えば、５〜２０μｍ、好ましくは、８〜１２μｍであり、複数の配線６が長尺基材１の長手方向に沿って互いに所定間隔を隔てて並列配置される微細な配線回路パターンとして形成する。なお、各配線６の幅は、通常、５〜５０μｍで、各配線６間の間隔は、通常、５〜５０μｍに設定される。

このような導体パターン３は、より具体的には、めっきレジスト４の形成後に、長尺基材１を、送出ロール２１と巻取ロール２２との間において、めっき浴に連続的に通過させながら、電解めっき、好ましくは、電解銅めっきすることにより、形成する。

この電解めっきでは、幅方向（長尺基材１の長手方向に直交する方向）両端部の電流密度が、幅方向中央部の電流密度よりも高くなるために、その両端部における導体パターン３の配線６の厚みが、その中央部における導体パターン３の配線６の厚みよりも厚くなり、より具体的には、例えば、その中央部における導体パターン３の配線６の厚みを１００％とすると、その両端部における導体パターン３の配線６の厚みが、１０５〜１５０％となる。

そして、図１（ｅ）に示すように、めっきレジスト４を、例えば、化学エッチング（ウェットエッチング）などの公知のエッチング法または剥離によって除去した後、図１（ｆ）に示すように、導体パターン３から露出する金属薄膜２を、同じく、化学エッチング（ウェットエッチング）など公知のエッチング法により除去する。

次いで、この方法では、上記した補強シート５が設けられている場合には、それを剥離した後、送出ロール２１または巻取ロール２２においてロール状に巻き取り、ロール状のままアニールして、導体パターン３を結晶化させる。なお、この巻き取り時には、長尺基材１の両端部と中央部とで導体パターン３のめっきの厚みの差が累積して、巻回の圧力によって、その両端部がうねるように塑性変形する。

アニールは、例えば、１５０〜３００℃、好ましくは、１８０〜２７０℃で、１〜１０時間、好ましくは、２〜５時間、加熱する。このアニールによって、図２（ｇ）に示すように、導体パターン３の表面には、酸化膜８が形成される。

その後、この方法では、図２（ｈ）に示すように、長尺基材１における導体パターン３が形成されている表面と反対側の裏面に、長尺基材１の幅よりも狭い幅の補強シート９を設ける。

補強シート９は、例えば、上記と同様の樹脂シート（樹脂フィルム）、好ましくは、ポリエチレンテレフタレートフィルムからなり、その幅が、例えば、９０〜４９８ｍｍ、好ましくは、１４５〜３４５ｍｍのものが用いられる。また、補強シート９の幅は、長尺基材１の幅を１００％として、例えば、９０．０〜９９．６％、さらには、９６．７〜９８．６％であることが好ましい。

また、補強シート９を設けるには、例えば、公知の粘着剤を介して、長尺基材１の裏面に、補強シート９を貼着する。この貼着においては、補強シート９が、長尺基材１におけるアニールにより塑性変形した両端部に重ならないようにして、長尺基材１のそのような両端部にマージン部分１０が形成されるように、補強シート９を長尺基材１に貼着する。各マージン部分１０の幅は、より具体的には、１〜１０ｍｍ、さらには、２〜５ｍｍに設定することが好ましい。これによって、補強シート９は、その両端縁が、長尺基材１の両端縁に対して、１〜１０ｍｍ内側、さらには、２〜５ｍｍ内側となるように、長尺基材１に貼着される。

なお、このような補強シート９を貼着した以後の各工程において、長尺基材１が送出ロール２１または巻取ロール２２に巻き取られても、補強シート９は、長尺基板１における塑性変形した両端部に貼着されていないので、その巻取時において、補強シート９が長尺基板１から剥離することが防止される。

次いで、この方法では、図２（ｉ）に示すように、導体パターン３の表面の酸化膜８を除去する。酸化膜８の除去は、例えば、化学エッチング（ウェットエッチング）が用いられる。より具体的には、例えば、過酸化水素および硝酸の混合溶液をエッチング液として用いて、ソフトエッチングする。

このエッチングにおいては、上記したように、補強シート９の長尺基板１に対する剥離が防止されているので、剥離によってこれらの間に生じる隙間に、エッチング液が毛管現象により浸入することが防止される。

そして、この方法では、図２（ｊ）に示すように、導体パターン３を被覆するように、ソルダーレジスト１１を形成する。

ソルダーレジスト１１は、例えば、感光性ソルダーレジストの溶液を、導体パターン３を含む長尺基材１の上に塗布し、乾燥して塗膜を形成した後、その塗膜を露光および現像する写真法により、形成する。

この写真法の現像においても、上記したように、補強シート９の長尺基板１に対する剥離が防止されているので、剥離によってこれらの間に生じる隙間に、現像液が毛管現象により浸入することが防止される。

なお、ソルダレジスト１１の形成に代えて、例えば、感光性ポリイミドなどから、導体パターン３を被覆するカバー絶縁層を形成することもできる。

そして、この方法では、図２（ｋ）に示すように、長尺基材１から補強シート９を剥離することにより、フレキシブル配線回路基板を得る。

このような方法により、フレキシブル配線回路基板を製造すれば、電解めっきにより導体パターン３を形成することにより、長尺基材１の幅方向において、両端部の導体パターン３の配線６の厚さが、中央部の導体パターン３の配線６の厚さより厚くなり、送出ロール２１または巻取ロール２２における巻取時に、巻回の圧力によって、その両端部がうねるように塑性変形しても、その後の工程では、補強シート９を、長尺基材１における塑性変形した両端部に重ならないようにして貼着するので、その後の工程における巻取時において、両端部において補強シート９が長尺基材１から剥離することを防止することができる。

そのため、薄い長尺基材１に、電解めっきによって微細な導体パターン３を、効率よく形成することができながら、長尺基材１から補強シート９が剥離することを防止することができる。その結果、導体パターン３を形成した後の工程において、その両端部において、補強シート９と長尺基材１との剥離により生じた隙間から、エッチング液や現像液などが毛管現象により浸入することを防止することができる。そのため、そのように浸入した液が、その後の工程まで残留して、フレキシブル配線回路基板を汚染するということを、有効に防止することができる。

以下に実施例および比較例を示し、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、何ら実施例および比較例に限定されることはない。

実施例１
巻取ロールと送出ロールとの間で、送り出しまたは巻き戻しを交互に繰り返し、このような送り出しの途中、または、巻き戻しの途中において、以下の工程を順次実施した。

幅２５０ｍｍ、厚さ２５μｍのポリイミドシートからなる長尺基材を用意し（図１（ａ）参照）、その全面に、厚さ１０ｎｍのクロム薄膜および厚さ２００ｎｍの銅薄膜からなる金属薄膜を、スパッタリング法によって順次に形成した（図１（ｂ）参照）。

次いで、金属薄膜の表面に、幅２４８ｍｍ、厚さ１９μｍの感光性ドライフィルムレジスト（商品名：ＲＹ３２１９、日立化成社製）を貼着すると同時に、長尺基材の裏面に、幅２５２ｍｍ、厚さ５０μｍの粘着剤付きのポリエチレンテレフタレートフィルムからなる補強シートを貼着した。その後、感光性ドライフィルムレジストを、露光および現像することにより、めっきレジストを、導体パターンの反転パターンとして形成した（図１（ｃ）参照）。

続いて、金属薄膜におけるめっきレジストが形成されていない部分に、電解銅めっきにより導体パターンを形成した（図１（ｄ）参照）。この導体パターンは、複数の配線が長尺基材の長手方向に沿って互いに所定間隔を隔てて並列配置される微細な配線回路パターンとして形成した。各配線の幅は、２５μｍで、各配線間の間隔は、２５μｍに設定した。また、導体パターンの幅方向両端部の厚さは、１２μｍで、中央部の厚さは、１０μｍであった。

その後、めっきレジストを剥離した後（図１（ｅ）参照）、導体パターンから露出した金属薄膜を化学エッチングにより除去した（図１（ｆ）参照）。

次いで、補強シートを剥離した後、長尺基材をロール状に巻き取った状態で、２００℃、２時間アニールした（図２（ｇ）参照）。なお、この後の巻取時には、長尺基材の両端部においてうねりが生じたことを確認した。

その後、長尺基材の裏面に、幅２４５ｍｍ、厚さ５０μｍの粘着剤付きポリエチレンテレフタレートフィルムを、補強シートとして貼着した。補強シートは、その両端縁が、長尺基材の両端縁に対して、２．５ｍｍ内側となるように貼着した（図２（ｈ）参照）。

次いで、アニールによって生じた酸化膜を、過酸化水素および硝酸の混合溶液をエッチング液として用いて、ソフトエッチングにより、除去した（図２（ｉ）参照）。このソフトエッチングにおいて、補強シートと長尺基材との間に、エッチング液が浸入していないことを確認した。

その後、感光性ソルダーレジストの溶液を、導体パターンを含む長尺基材の上に塗布し、乾燥して塗膜を形成した後、その塗膜を露光および現像して、導体パターンを被覆するように、ソルダーレジストを形成した（図２（ｊ）参照）。この現像においても、補強シートと長尺基材との間に、現像液が浸入していないことを確認した。

そして、長尺基材から補強シートを剥離することにより、フレキシブル配線回路基板を得た（図２（ｋ）参照）。

得られたフレキシブル配線回路基板の外観を検査し、エッチング液や現像液の残留成分による汚染がないことを確認した。

比較例１
アニール後に貼着する補強シートの幅を、長尺基材と同じ２５２ｍｍとし、長尺基材に補強シートが丁度重なるように貼着した以外は、実施例１と同様の方法により、フレキシブル配線回路基板を得た。

この方法においては、補強シートを貼着した後の巻取時に、長尺基材の両端部において、長尺基材と補強シートとの間に剥離を生じた。そのため、酸化膜を除去する工程でのエッチングにおいて、補強シートと長尺基材との間にエッチング液が毛管現象により浸入し、ソルダーレジストを形成する工程での現像において、補強シートと長尺基材との間に、現像液が毛管現象により浸入した。

得られたフレキシブル配線回路基板の外観を検査したところ、エッチング液や現像液の残留成分による汚染が観察された。

本発明のフレキシブル配線回路基板の製造方法の一実施形態を示す製造工程図であって、（ａ）は、長尺基材を用意する工程、（ｂ）は、長尺基材の全面に、金属薄膜を形成する工程、（ｃ）は、金属薄膜の上に、導体パターンに対して逆パターンのめっきレジストを形成する工程、（ｄ）は、金属薄膜におけるめっきレジストが形成されていない部分に、電解めっきにより導体パターンを形成する工程、（ｅ）は、めっきレジストを、除去する工程、（ｆ）は、導体パターンから露出する金属薄膜を、除去する工程を示す。 図１に続いて、本発明のフレキシブル配線回路基板の製造方法の一実施形態を示す製造工程図であって、（ｇ）は、アニールする工程、（ｈ）は、長尺基材の裏面に、長尺基材の幅よりも狭い幅の補強シートを設ける工程、（ｉ）は、導体パターンの表面の酸化膜を除去する工程、（ｊ）は、導体パターンを被覆するように、ソルダーレジストを形成する工程（ｋ）は、長尺基材から補強シートを剥離する工程を示す。 図３は、図１および図２に示すフレキシブル配線回路基板の製造方法を実施するための製造装置の概略構成図である。

符号の説明

１ 長尺基材
３ 導体パターン
９ 補強シート

Claims (3)

1. 長尺基材の表面に、電解めっきにより導体パターンを形成する工程と、
   前記長尺基材における前記導体パターンが、前記導体パターンの幅方向両端部の厚みが前記導体パターンの幅方向中央部の厚みよりも厚く形成されている表面と反対側の裏面に、前記長尺基材の幅よりも狭い幅の補強シートを、前記導体パターンの前記幅方向両端部と厚み方向に対向する前記長尺基材の両端部にマージン部分が形成されるように、設ける工程とを備えていることを特徴とする、フレキシブル配線回路基板の製造方法。
2. 前記補強シートの幅方向端縁が、前記長尺基材の幅方向端縁に対して、１〜１０ｍｍ内側となるように、前記補強シートを前記長尺基材に設けることを特徴とする、請求項１に記載のフレキシブル配線回路基板の製造方法。
3. 前記長尺基材の厚みが、５〜５０μｍであることを特徴とする、請求項１または２に記載のフレキシブル配線回路基板の製造方法。

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