JP4135171B2

JP4135171B2 - フレキシブルプリント配線用基板の製造方法

Info

Publication number: JP4135171B2
Application number: JP2002126343A
Authority: JP
Inventors: 孝夫網岡; 一裕高宮; 隆一郎松村
Original assignee: Toray Advanced Film Co Ltd
Current assignee: Toray Advanced Film Co Ltd
Priority date: 2002-04-26
Filing date: 2002-04-26
Publication date: 2008-08-20
Anticipated expiration: 2022-04-26
Also published as: JP2003324264A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属蒸着層と導電性金属層を積層したフィルムからなるフレキシブルプリント配線用基板の製造方法に関するものであり、なかでも、表面に突起やへこみのない高品位な表面を持つフレキシブルプリント配線用基板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、プラスチックフィルムに接着剤層を介して導体層としての銅箔を貼り合せた３層構造のフレキシブルプリント配線用基板が知られている。この３層構造タイプのフレキシブルプリント配線用基板は、用いられる接着剤の耐熱性がプラスチックフィルムより劣るため、加工後の寸法精度が低下するという問題があり、また用いられる銅箔の厚さが通常１０μｍ以上であるため、ピッチの狭い高密度配線用のパターニングが難しいという欠点もあった。
【０００３】
一方、プラスチックフィルム上に接着剤を用いることなく、湿式めっき法や乾式めっき法（例えば真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法など）により導体層としての金属層を形成させた２層構造タイプのフレキシブルプリント配線用基板も知られている。この２層構造タイプのフレキシブルプリント配線用基板は、導体層を１０μｍよりも薄くすることができるため高密度配線が可能であるが、電気めっき法で導体層を積層する工程において、導体層表面に径が数十μｍで高さ十数μｍの突起や、径が数十μｍで深さ数μｍのへこみが形成されるという欠点が発生し、これが高密度配線を行った場合の不良品の発生につながっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
これらの表面の凹凸に起因する欠点は、電気めっき法で導体層を積層する工程において、めっき液に濡れた状態で電流供給端子に接触していることが原因ではないかと考えられた。そこで本発明者らは、電流供給端子と金属蒸着層の表面を接触させることなく電気めっきを行う方法を検討し、本発明に到達した。
【０００５】
本発明の目的は、表面に突起やへこみのない高品位な表面を持つフレキシブルプリント配線用基板の製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明に係るフレキシブル配線用基板の製造方法は、プラスチックフィルムの片面に、金属蒸着層を設け、該金属蒸着層上に電気めっき法で導電性金属層を積層してなるフレキシブルプリント配線用基板の製造方法において、少なくとも、プラスチックフィルムと金属箔を貼り合わせる工程と、該プラスチックフィルム上に金属蒸着層を設ける工程と、該金属蒸着層側と金属箔側の両面に導電性金属層を電気めっき法で積層する工程と、該プラスチックフィルムを該金属箔から剥離する工程とを、この順に行うことを特徴とするフレキシブルプリント配線用基板の製造方法である。
【０００７】
さらに付け加えるならば、本発明において、電気めっき法で金属蒸着層側と金属箔側の両面に導電性金属層を積層する工程において、電流を供給する端子は金属箔のみに接していることを特徴とするフレキシブルプリント配線用基板の製造方法である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のフレキシブルプリント配線用基板の製造方法について詳述する。
【０００９】
本発明のフレキシブルプリント配線用基板の好適例の構造を図面で示す。図１は、本発明のフレキシブルプリント配線用基板の製造方法における電気めっき工程後、金属箔剥離前の状態のフレキシブルプリント配線用基板の断面図を示す。
【００１０】
図１において、プラスチックフィルム３は金属箔５と、接着剤４を介して貼り合わされており、プラスチックフィルム３の表面には金属蒸着層２が設けられており、さらに金属蒸着層２側と金属箔５側の両表面にはそれぞれ導電性金属層１と６が積層されている。
【００１１】
本発明で基材として用いられるプラスチックフィルムを例示すると、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン−２，６−ナフタレート、ポリエチレン−α，β−ビス（２−クロルフェノキシエタン−４，４′−ジカルボキシレート）などのポリエステル、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、芳香族ポリアミド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリパラジン酸、ポリオキサジアゾールおよびこれらのハロゲン基あるいはメチル基置換体からなるフィルムが挙げられる。また、プラスチックフィルムはこれらの共重合体や、他の有機重合体を含有するものであっても良い。これらのプラスチックフィルムには、公知の添加剤、たとえば、滑剤、可塑剤などが添加されていても良い。
【００１２】
本発明では、上記のプラスチックフィルム中、下記式の繰返し単位を８５モル％以上含むポリマーを溶融押出しして得られる未延伸フィルムを、二軸方向に延伸配向して機械特性を向上せしめたフィルムが特に好ましく使用される。
【００１３】
【化１】

（但し、ＸはＨ、ＣＨ₃、Ｆ、ＣＩ基を示す）。また、下記式の繰返し単位を５０モル％以上含むポリマーからなり、湿式あるいは乾湿式製膜したフィルム、あるいは該フィルムを二軸延伸および／または熱処理せしめたフィルムも好ましく使用される。
【００１４】
【化２】

（ここで、ＸはＨ，ＣＨ₃、Ｆ、ＣＩ基、ｍ，ｎは０〜３の整数を示す）。
【００１５】
上記のような繰返し単位を含むポリマーからなるプラスチックフィルムは、特に耐熱安定性と耐湿安定性に優れウエットエッチング工程における寸法変化が小さい。
【００１６】
基材であるプラスチックフィルムの厚さは、好ましくは６〜１２５μｍ程度のものが多用され、１２〜５０μｍの厚さが好適である。プラスチックフィルムが薄すぎると、強度が足りなくて金属蒸着や配線加工が困難になったり補強フィルムを必要とする問題が起こりやすく、また、厚すぎると折り曲げ性が損なわれることで好ましくない。
【００１７】
また、本発明で用いられる金属箔の種類は、抵抗値が低く、安価で、めっき液に溶解しにくい性質のものが好ましい。特に、めっきする金属と同じ金属が好ましい。一般に、フレキシブルプリント配線用基板としては導電性金属層には銅が用いられることが多いことから銅箔がより好ましい。銅箔の種類としては、特に限定するものではないが、一般に用いられている圧延銅箔、電解銅箔などを使用することができる。
【００１８】
金属箔の厚さは特に限定するものではないが、９〜１８μｍ程度が好ましい。薄すぎるとシワが入りやすく取り扱いが困難であったり、高価になるため好ましくない。金属箔が厚すぎると剛性が強すぎて逆に取り扱いが困難になる。また、電気めっき後に剥離した金属箔を再びプラスチックフィルムと貼り合わせて再利用することを考慮すると、金属箔は薄めの方が好ましい。
【００１９】
本発明では、プラスチックフィルムと金属箔を、あらかじめ貼り合わせておく。貼り合わせの方法は、特に限定しないが、後で剥離することができる接着剤を金属箔またはプラスチックフィルムに塗布し、プラスチックフィルムと金属箔を貼り合わせることが好ましい。また、剥離したときに、接着剤は金属箔側に残るようにすることが好ましい。また、プラスチックフィルムと金属箔はめっき途中で剥離したりめっき液に溶解したりすることがない方が好ましい。接着剤としては、シリコーン樹脂膜、フッ素樹脂膜、ポリオレフィン樹脂膜、ワックス樹脂膜、セルロース樹脂膜、メラミン系樹脂膜などがあげられる。接着強度は、加工途中で剥離せず、後で剥がしやすいように０．５〜１０ｇ／ｃｍ程度が好ましい。剥離強度は、例えば、貼り合わせたフィルムと金属箔を１ｃｍ幅の短冊状に切り、片方を固定し、片方を引っ張り試験機で引っ張ることで測定できる。
【００２０】
この際、プラスチックフィルムと金属箔の幅はほぼ同一であれば、多少の違いがあってもかまわないが、金属箔の方が広くなければ金属蒸着層と金属箔で導通が取れないので、金属箔の幅が若干広い方が好ましい。
【００２１】
本発明では、電気めっき法で導電性金属層を形成するに先立って、真空蒸着またはスパッタ法等により、プラスチックフィルム上に金属蒸着層を形成する。この金属蒸着層を構成する金属としては、銅、ニッケル、スズ、クロムおよびこれらの合金から選ばれた金属が好適であり、これによって低抵抗でしかも屈曲性に富む金属蒸着層を形成することができる。
【００２２】
該金属蒸着層は、一層でも二層以上でも良いが、導電性金属層とプラスチックフィルムの密着力を高めるため、また電気めっきの際の抵抗値を低くすることができることから、ニッケル、スズ、クロムおよびこれらの合金から選ばれた金属で第一層を形成し、銅で第二層を形成することが好ましい。
【００２３】
プラスチックフィルムに蒸着またはスパッタ法等によって設けられる該金属蒸着層の厚さは、好ましくは１０〜３００ｎｍ、より好ましくは３０〜１２０ｎｍ、さらに好ましくは４０〜１００ｎｍである。膜厚が１０ｎｍよりも薄い場合は、金属めっき工程で膜が溶出しやすく、また膜厚が３００ｎｍよりも厚い場合は、金属めっき工程後に膜がはがれやすい。なお、前記金属蒸着層の表面の抵抗値は電気めっきがしやすいことから１．０Ω／ｃｍ以下（端子間距離１ｃｍで測定した抵抗値が１．０Ω以下）であることが好ましい。
【００２４】
本発明では、プラスチックフィルム上に金属蒸着層の形成する際、プラスチックフィルムの端部まで金属蒸着層の形成を行うことで、プラスチックフィルム面上の金属蒸着層と金属箔が相互に導通するように形成する。
【００２５】
次いで本発明では、前記金属蒸着層と金属箔の上に、電気めっき法によってより導電性金属層を形成する。電気めっき工程は、密着性を向上させるための脱脂および酸活性処理、金属ストライク、金属めっきの各工程からなる。金属蒸着層を蒸着した直後に電気めっき工程に入る場合には、脱脂および酸活性処理、金属ストライクを省略してもよい。金属蒸着層に給電する電流密度は０．２〜１０Ａ／ｄｍ²が好適で、０．５〜５Ａ／ｄｍ²がより好適である。
【００２６】
形成される金属めっき層（導電性金属層）の厚さは０．５〜３５μｍであることが好ましく、１．０〜２０μｍがより好適である。厚さが０．５μｍより薄いとめっき層の信頼性が十分とはいえない。また厚さが３５μｍを超えると膜形成に時間がかかり経済性が劣るほか、エッチング加工時に回路パターンの端部エッチングが進行しやすく、また、折り曲げによる断線のおそれがあるなど品質面でも好ましくない。目的とする回路の電流密度によっても異なるが、加工作業性、品質の面から１．０〜２０μｍ程度がより好適である。
【００２７】
めっきの条件は、めっき浴の組成、電流密度、浴温、撹拌条件などにより異なるが、とくに制限はない。めっき浴は、硫酸銅浴、ピロりん酸銅浴、シアン化銅浴、スルファミン酸ニッケル浴、スズ−ニッケル合金めっき浴、銅−スズ−亜鉛合金めっき浴、スズ−ニッケル−銅合金めっき浴などが好ましいがこれらに限られるものではない。エッチング後、端子部にシアン化金めっき、シアン化銀めっき、ロジウムめっき、パラジュウムめっきなどの貴金属めっきを補足形成させても良い。
【００２８】
本発明では、電気めっき法で導電性金属層を形成する際に、電流を供給する端子は、金属箔側のみに接していることが好ましい。金属蒸着層と金属箔は互いに導通しているので、金属箔側のみの電流供給で両側に導電性金属層を電気めっきすることができ、かつ電流供給端子が接触していない導電性金属層上に積層された導電性金属層の表面は突起やへこみのない高品位な表面を得ることができる。
【００２９】
さらに、本発明では、このようにして形成された導電性金属層を持つプラスチックフィルムを金属箔から剥離し、導電性金属層が形成されたプラスチックフィルムを得ることができる。導電性金属層表面は電気めっきの際に電流供給端子が接触していなかったので、突起やへこみのない高品位な表面を持つフレキシブルプリント配線用基板となる。また、剥離された金属箔は、再びプラスチックフィルムと貼り合わせて新たなフレキシブルプリント配線用基板を製造する際に用いても良いし、電気めっきの際の材料として用いても良いので、無駄にはならず、コストアップ要因が小さい。
【００３０】
次いで、本発明になるフレキシブルプリント配線用基板にはエッチングによってパターンを形成するが、具体的には金属の不要部分を化学反応で溶解除去し、所定の電気回路図形を形成する。エッチング液としては、塩化第二銅、塩化第二鉄、過硫酸塩類、過酸化水素／硫酸、アルカリエンチャントなどの水溶液などが使用できる。またパターンとして残すべき金属の必要部分は、写真法やスクリーン印刷法で有機化合物系レジストを被覆させるか、または異種金属系レジストをめっきし保護して、金属の溶解を防止する。本発明の特徴は、高品位な表面を持つことで、よりファインなパターンを形成でき、その際の不良率の低いフレキシブルプリント配線用基板を得ることができる点にある。
【００３１】
本発明になるフレキシブルプリント配線用基板は、電子計算機、端末機器、電話機、通信機器、計測制御機器、カメラ、時計、自動車、事給機器、家電製品、航空機計器、医療機器などのあらゆるエレクトロニクスの分野に活用できる。またコネクター、フラット電極などへの適用も可能である。
【００３２】
【実施例】
以下、実施例によって本発明を詳述する。言うまでもないが、本発明は以下の実施例によって限定されない。
【００３３】
（実施例１）
厚さ２５μｍのポリイミドフィルム“カプトン”（米国デュポン社の登録商標）と、離型可能な接着剤であるメラミン系離型剤をグラビアコーターで塗布された厚さ１８μｍの銅箔を貼り合わせた。接着剤の厚さは０．２μｍ、接着力は９ｇ／ｃｍであった。その後、ポリイミドフィルム表面に金属蒸着層を形成した。まず、ポリイミドフィルム側に、２ｍＰａの真空度にした真空チャンバー中で、窒素ガスを１．６Ｐａまで導入し、１．１ｋＷのＲＦ電力でプラズマ処理を行った。次いで、ポリイミドフィルムのプラズマ処理面上にクロム２０％ニッケル８０％のターゲットを用いてスパッタ蒸着し、厚さ３ｎｍのニッケルクロム蒸着層を形成し、さらに純度９９．９９％の銅をニクロム蒸着層の上にスパッタ蒸着し厚さ８０ｎｍの銅蒸着層を形成し、金属蒸着層とした。つまり、プラスチックフィルム側に合計８３ｎｍの金属蒸着層を形成した。
【００３４】
次いで、銅の電気めっきを、金属蒸着層側と銅箔側の両面に対して同時に行い、金属蒸着層と銅箔の上に厚さ８μｍの導電性金属層を形成した。この際、電流供給端子には、銅箔側を接触させて行い、ポリイミドフィルム側は電流供給端子には接触させずに導電性金属層を形成した。
【００３５】
次いで、ポリイミドフィルムと銅箔を剥離し、ポリイミドフィルムを基板としたフレキシブルプリント配線用基板を得た。得られたフレキシブルプリント配線用基板の表面欠点（３０μｍ径以上の銅突起と銅へこみの合計）の検査結果を表１に示す。表面欠点の数が非常に少なく、高品位な表面を持つフレキシブルプリント配線用基板を得られることがわかる。
【００３６】
(比較例１)
実施例１と同じポリイミドフィルム上にクロム２０％ニッケル８０％のターゲットを用いてスパッタ蒸着し、厚さ３．０ｎｍのニッケルクロム蒸着層を形成し、さらに純度９９．９９％の銅をニッケルクロム蒸着層の上にスパッタ蒸着し厚さ８０ｎｍの銅蒸着層を形成し、金属蒸着層とした。次いで、銅の電気めっきを行い、金属蒸着層上に厚さ８μｍの導電性金属層を形成し、フレキシブルプリント配線用基板を作製した。実施例１と同様に表面欠点（３０μｍ径以上の銅突起と銅へこみの合計）の検査を行ったところ、表１のような結果を得た。実施例１と比較して、表面品位に劣っている結果となった。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、プラスチックフィルムの上に金属層を約０．５〜３５μｍの厚みに形成することができ、かつその表面に突起やへこみの全くないフレキシブルプリント配線用基板を得ることができる。その結果、従来よりもファインなパターン形成を行っても、配線の切れやカケ、ショートなどが発生しない、優れたＦＰＣ基板、ＣＯＦ用基板を提供できる。しかも、従来は、たとえば、銅箔の厚さの限界により１２μｍ未満のものは限定的にしか生産されていなかったが、０．５〜１１μｍのより薄い銅層を形成できることにより、パターン精度が向上し、より高密度、高精度の配線が可能となる。しかも、銅箔ラミネート時に発生していた折れきずやピンホールが少なく、経済性と高い品質を兼ね備えたものが得られる。結果を表１に示す。
【００３８】
【表１】

【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明のフレキシブルプリント配線用基板の製造方法における電気めっき工程後、金属箔剥離前の状態のフレキシブルプリント配線用基板の断面図を示す。
【符号の説明】
１：導電性金属層２：金属蒸着層
３：プラスチックフィルム４：接着剤
５：金属箔６：導電性金属層

Claims

プラスチックフィルムの片面に、金属蒸着層を設け、該金属蒸着層上に電気めっき法で導電性金属層を積層してなるフレキシブルプリント配線用基板の製造方法において、少なくとも、プラスチックフィルムと金属箔を貼り合わせる工程と、該プラスチックフィルム上に金属蒸着層を設ける工程と、該金属蒸着層側と金属箔側の両面に導電性金属層を電気めっき法で積層する工程と、該プラスチックフィルムを該金属箔から剥離する工程とを、この順に行うことを特徴とするフレキシブルプリント配線用基板の製造方法。
プラスチックフィルムが、ポリエステルフィルム、ポリフェニレンサルファイドフィルム、ポリイミドフィルム、ポリパラジン酸フィルム、ポリエーテルスルホンフィルム、ポリエーテル・エーテルケトンフィルム、芳香族ポリアミドフィルム、ポリオキサゾールフィルムおよびこれらのハロゲン基あるいはメチル基置換体からなるフィルムから選ばれたものである請求項１記載のフレキシブルプリント配線用基板の製造方法。
プラスチックフィルムがポリイミドフィルムであることを特徴とする請求項２記載のフレキシブルプリント配線用基板の製造方法。
電気めっき法で導電性金属層を積層する工程において、電流を供給する端子が金属箔のみに接してい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プリント配線用基板の製造方法。
金属箔が銅箔であることを特徴とする請求項１〜４のいずれに記載のフレキシブルプリント配線用基板の製造方法。