JP4566157B2 - 微細パターン用軟性金属積層板 - Google Patents

Description

本発明は、軟性金属積層板に関し、より詳しくは、微細パターンの形成に有利な表面形状を有する軟性金属積層板に関する。

近年、電子機器の小型化、軽量化に有利な回路基板として、ＴＡＢ（Ｔａｐｅ ａｕｔｏｍａｔｅｄ ｂｏｎｄｉｎｇ）やＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔ ｃｉｒｃｕｉｔ）などを用いた回路基板に対する需要が高まっている（例えば、特許文献１）。今まで、この種の回路基板は可撓性のあるプラスチック基板上に金属薄膜をエポキシ系接着剤などの接着剤で貼ったものが使われていた。

しかし、電子機器の高密度実装をはかるためこの種の回路基板はさらに薄膜化されており、プラスチック基板と金属薄膜との間の不良な接着性のため接着剤を使わずに金属層を形成する技術が検討されている。例えば、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティングなどの薄膜形成技術によりプラスチック基板上に直接下地金属膜を形成した後、この金属膜上に電解メッキ法などにより金属メッキ層を堆積させる方法が広く知られている。

前述の方法により軟性金属積層板が形成されれば、軟性金属積層板の上面にパターンを形成し多種の部品として生産するが、このとき、正確なパターンを形成するためには正確なエッチングが要求され、このようなエッチング性は軟性金属積層板の表面粗度に関わる。
特開２００４−３３１７８８号公報

しかし、表面粗度が同じであっても、表面に形成された凹凸の形状によって微細パターン形成時エッチング性などに差があり、粗度のみを制御したとき、正確な微細パターンの形成に限界がある。
本発明は、前記のような問題点を解決するために創案されたものであり、微細パターンの形成において、粗度の他に、表面に形成された凹凸の形状を考慮した光反射量の概念を適用し、正確な微細パターンの形成に有利な軟性金属積層板を提供することにその目的がある。

前記のような目的を達成するため、本発明による微細パターン用軟性金属積層板は、粗度Ｒｚが０．５μｍ以下であり、第１入射角をもってその表面に入射する光の反射量をＩとし、前記第１入射角より大きい第２入射角をもって前記表面に入射する光の反射量をＩＩとしたとき、ＩＩ／Ｉが１．０以上である金属伝導層を備え、微細パターンの形成時最適のエッチング性を提供できる。

本発明によれば、微細パターン用軟性金属積層板の製造において、表面特性が、粗度Ｒｚが０．５μｍ以下であり、大きい入射角における光の反射量が小さい入射角における光の反射量より多い、すなわち、大きい入射角と小さい入射角とにおける光の反射量の比率が１．０以上である金属伝導層を設けることで、微細パターン形成時エッチング性を向上できる。
また、表面の凹凸形状により異なって現われる光の反射量を用いて軟性金属積層板の品質を確認できる。

以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者は自らが発明をもっとも最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して、本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想をすべて代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらを代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。

図１は、本発明の望ましい実施例に係る微細パターン用軟性金属積層板の断面を概略的に示した図面である。
図１を参照すれば、本実施例による微細パターン用軟性金属積層板は、高分子フィルム１０上に、伝導性金属からなる金属シード層２０と、金属シード層２０上に形成される金属伝導層３０とを含む。

高分子フィルム１０は、軟性金属積層板に好適であるように屈曲性を有するものが望ましく、例えばポリイミドフィルムからなる。ポリイミドフィルムは、高い耐熱性及び屈曲性、ならびに優れた機械的な強度を有し、銅と同様の熱膨脹係数を有するため軟性フィルム１０の材料として広く使われる。

金属シード層２０は、高分子フィルム１０の片面上に形成されるものであり、スパッタリング、イオンプレーティングなどの真空成膜法を用いて形成する。前記の方法は、接合強度を高められるため望ましい。
金属シード層２０を形成する材質としては、銅及び銅合金が用いられ、または、ニッケル、クロム、ニッケル−クロム合金が用いられ得る。しかし、本発明において、金属シード層を形成する材質がこれに限定されるのではなく、他の材質が採用できることは勿論である。

金属伝導層３０は、金属シード層２０上に形成されるものであり、電解メッキ法又は無電解メッキ法を用いて形成できる。電解メッキ法の方が、成膜速度が早く成膜コストが安価であり、また表面の平滑度が高いため望ましい。電解メッキ法を用いる場合には、湿式メッキ液に金属シード層２０が形成された高分子フィルム１０を浸漬し、金属シード層２０に電源カソードを接続し、湿式メッキ液に浸漬したアノードとの間に通電させることで、金属シード層２０上に金属湿式伝導層を析出させる。無電解メッキ法を用いる場合には、まず金属シード層２０上にパラジウム塩溶液などによって析出核を付着させた後、無電解メッキ液に高分子フィルム１０を浸漬する。
金属伝導層３０の材質としては、電気伝導度の点から銅または銅合金が望ましいが、本発明において金属伝導層３０の材質がこれに限定されるのではなく、それ以外の金属が採用できることは勿論である。

また、金属伝導層３０の表面特性である粗度は、０．５μｍ以下が望ましい。
微細パターンの形成において、軟性金属積層板の性能の中、エッチング性に大きい影響を及ぼす要因の１つは表面の粗さ、すなわち、粗度である。したがって、５０μｍ以下の微細パターンが形成できるように粗度Ｒｚが０．５μｍ以下である金属伝導層を形成することが望ましい。

ここで、軟性金属積層板の金属伝導層３０を湿式メッキする際、電解液に添加する添加剤によって軟性金属積層板の表面形状を調節する。例えば、低分子量水溶性セルロースエーテル（Ｌｏｗ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｗｅｉｇｈｔ ｗａｔｅｒ−ｓｏｌｕｂｌｅ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ｅｔｈｅｒ）、低分子量水溶性ポリアルキレングリコールエーテル（Ｌｏｗ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｗｅｉｇｈｔ ｗａｔｅｒ−ｓｏｌｕｂｌｅ ｐｏｌｙａｌｋｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ ｅｔｈｅｒ）、低分子水溶性ポリエチレンイミン（Ｌｏｗ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｗｅｉｇｈｔ ｗａｔｅｒ−ｓｏｌｕｂｌｅ ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｉｍｉｎｅ）、水溶性硫酸化有機硫黄化合物（ｗａｔｅｒ−ｓｏｌｕｂｌｅ ｓｕｌｆｏｎａｔｅｄ ｏｒｇａｎｉｃ ｓｕｌｆｕｒ ｃｏｍｐｏｕｎｄ）などの添加剤を用いて軟性金属積層板の凹凸形状を変化させることができる。

図２ａないし図２ｃは、前述の方法によって形成された軟性金属積層板の表面例を示した断面図である。
粗度が同じであっても、軟性金属積層板の表面に形成された凹凸形状により、微細パターン形成のとき、フォトマスクの接着性に差があり、また表面においての光反射量が変わる。

図２ａないし図２ｃを参照すれば、図２ａの場合は凹凸が激しく、図２ｃにいくほど凹凸は緩やかになるが、微細パターン形成のとき、フォトマスクの接着性は凹凸の激しい図２ａの場合より図２ｃの場合が有利である。
また、表面においての光反射量をみれば、７０度の大きい入射角Ｂ及び５度の小さい入射角Ａの場合両方とも、図２ａから図２ｃへいくほど反射する光の反射量が増加する。

図２ａを参照すれば、凹凸形状が同じであるとき、７０度の大きい入射角Ｂにおいては、入射する光の傾きより高い凹凸の高さのため光が遮断され、５度の小さい入射角Ａより光の反射量が減少する。
しかし、図２ｃを参照すれば、凹凸形状が同じであるとき、７０度の大きい入射角Ｂにおいては、実際の光反射量に散乱する光が加わり、５度の小さい入射角Ａより光の反射量が増加する。
前記方法を用いて軟性金属積層板の表面における光反射量を測定すれば、表面に形成された凹凸形状を把握できる。

次に、それぞれの凹凸形状が微細パターンの形成に及ぼす影響を説明する。
図３ａないし図３ｃは、軟性金属積層板の表面に形成される凹凸形状によって微細パターンの形成時のエッチング性を概略的に示した断面図である。
図３ａないし図３ｃを参照すれば、高分子フィルムの上部に形成された金属シード層及び金属伝導層を含む軟性金属積層板１０１、１０２、１０３と、軟性金属積層板１０１、１０２、１０３の上部にマスク層として塗布されたフォトレジスト層２００と、所望の形態の微細パターンが形成されたフォトマスク３００とが備えられる。

露光及び現像過程を経てフォトレジスト層２００にエッチングマスク２０１、２０２、２０３が設けられるとき、図３ａの場合は、光散乱がひどくエッチングマスク２０１が損傷を受ける。これは次の工程においてエッチングをする場合、所望の微細パターンの形態が損傷を受けることになるため、未エッチング区間の発生する確率が高く正確なパターンが得られず不良パターンが発生する恐れがある。したがって、図３ａの凹凸形状より図３ｃの凹凸形状に近いほど、エッチングのとき、所望の微細パターンの正確な形成に有利である。

次に、本発明の望ましい実施例により、凹凸形状が異なる軟性金属積層板の実施例及び比較例を用いて微細パターンの形成に好適な表面特性を具体化する。
すなわち、図１に示されたように、ポリイミドフィルム１０上に、順次、銅シード層２０及び銅伝導層３０を形成した軟性銅箔積層板を用意し、入射角が５度であるとき及び７０度であるときの光の反射量を測定した。ここで、各実施例及び比較例における表面粗度Ｒｚは０．５μｍ以下であった。

表１は、凹凸形状の変化による光の反射量を測定した結果を示した表である。ここで、「反射量」とは、国際的に使われる標準方法である米国試験材料協会（ＡＳＴＭ；Ａｍｅｒｉｃａ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ Ｔｅｓｔｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）の光沢度及び光沢に関する標準測定法、すなわち、ＡＳＴＭ Ｄ２４５７及びＤ５２３に基づいて実験したとき現われる数値である。

表１を参照すれば、まず、実施例１、実施例２は７０度入射角における光の反射量が５度入射角における光の反射量より多いため、前記図２ｃに示された凹凸形状に近く、比較例１ないし比較例３は、７０度入射角における光の反射量が５度入射角における光の反射量より少ないため、前記の図２ａに示された凹凸形状に近いということが分かる。

これの裏付けとして、実施例１及び実施例２の凹凸形状が設けられた軟性金属積層板の実際の微細パターン形成の結果を示す写真は、図４ａに示されたように、残留するフォトレジストがなく均一な断面が形成された一方、比較例１ないし比較例３の凹凸形状が設けられた軟性金属積層板の実際の微細パターン形成の結果を示す写真は、図４ｂ及び図４ｃに示されたように、未エッチング区間の発生により凸凹した断面が形成されている。

また、７０度の入射角における光の反射量は１０以上であることが望ましいが、これは軟性金属積層板の粗度に敏感な７０度の入射角における光の反射量が１０以下である場合、回路の直進性及び未エッチング区間の発生する可能性が高いためである。
また、前述した実施例及び比較例の結果に示されたように、未エッチング区間が発生せず微細パターンが所望の形状どおり形成されるためには、小さい入射角でより大きい入射角で光の反射量が多い、すなわち、大きい入射角と小さい入射角とにおける光反射量の比率は１．０以上であることが望ましい。

以上、本発明を限定された実施例及び図面によって説明したが、本発明はこれにより限定されず、当業者によって本発明が技術的な思想及び特許請求の範囲の均等な範囲内で、多様な修正及び変形が可能であることは勿論である。

なお、本明細書に添付される図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。

本発明の望ましい実施例に係る軟性金属積層板の構成を示す断面図である。 図２ａないし図２ｃは、軟性金属積層板の上部に形成された表面の凹凸形状例を示す断面図である。 図３ａないし図３ｃは、軟性金属積層板の上部に形成された表面の凹凸形状例に微細パターン形成時のエッチング性を概略的に示す断面図である。 図４ａないし図４ｃは、軟性金属積層板の上部に形成された表面の凹凸形状例による微細パターン形成の結果を示す写真である。

符号の説明

１０ 高分子フィルム
２０ 金属シード層
３０ 金属伝導層
１００ 軟性金属積層板
２００ フォトレジスト層
３００ マスク

Claims (3)

1. 微細パターン用軟性金属積層板において、
   高分子フィルムと、
   前記高分子フィルムの上部に形成される金属シード層と、
   前記金属シード層の上部に形成され、表面粗度Ｒｚが０．５μｍ以下であり、第１入射角をもってその表面に入射する光の反射量をＩとし、前記第１入射角より大きい第２入射角をもって前記表面に入射する光の反射量をＩＩとしたとき、ＩＩ／Ｉが１．０以上である金属伝導層と、を含み、
   前記第１入射角は５度であり、前記第２入射角は７０度であることを特徴とする軟性金属積層板。
2. 前記第２入射角をもってその表面に入射する光の反射量がＡＳＴＭ Ｄ２４５７及びＤ５２３に基づいて測定したとき、１０以上であることを特徴とする請求項１に記載の軟性金属積層板。
3. 前記金属シード層は銅、ニッケル、クロムまたはこれらの合金のいずれか一つからなり、金属伝導層は銅または銅合金からなることを特徴とする請求項１に記載の軟性金属積層板。