JP4684983B2 - Laminated body for flexible printed wiring board and copper alloy sputtering target - Google Patents

Laminated body for flexible printed wiring board and copper alloy sputtering target Download PDF

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Description

本発明は、フレキシブルプリント配線板の素材であって、樹脂フィルム(ベースフィルム)上に接着剤を用いずに導体層を形成してなる2層構造タイプのフレキシブルプリント配線板用積層体と、そのフレキシブルプリント配線板用積層体の導体層(銅合金層)を形成するために用いる銅合金スパッタリングターゲットに関するものである。 The present invention relates to a material for the flexible printed circuit board, a flexible printed wiring board laminate for a two-layer structure type obtained by forming a conductive layer without using an adhesive on the resin film (base film), the It is related with the copper alloy sputtering target used in order to form the conductor layer (copper alloy layer) of the laminated body for flexible printed wiring boards .

近年、屈曲可能なフレキシブルプリント配線板(フレキシブル電子回路基板)が携帯電話、デジタルカメラ、液晶ディスプレイなどに多用されるようになってきている。フレキシブルプリント配線板には樹脂フィルム(プラスチックフィルム)が用いられており、その中でもポリイミドフィルムは、耐熱性と化学的安定性に優れるとともに、機械的特性にも特に優れ、フィルムを数十回折り曲げても損傷がないことから柔軟性に富むフレキシブルプリント配線板の電気絶縁性基材であるベースフィルムして使用されている。   In recent years, flexible printed wiring boards (flexible electronic circuit boards) that can be bent have been widely used in mobile phones, digital cameras, liquid crystal displays, and the like. Resin films (plastic films) are used for flexible printed wiring boards. Among them, polyimide films have excellent heat resistance and chemical stability, and are particularly excellent in mechanical properties. Since it is not damaged, it is used as a base film which is an electrically insulating substrate of a flexible printed wiring board which is rich in flexibility.

フレキシブルプリント配線板は、前記ポリイミドフィルムで代表されるような樹脂フィルム(ベースフィルム)上に導体層を形成してフレキシブルプリント配線板用積層体とし、その積層体の前記導体層にエッチングなどによって電子回路を形成したものである。ここで、導体層として銅箔を設ける積層体では、一般に、ポリイミドフィルムをはじめとする樹脂フィルムと銅箔との密着性が悪いことから、樹脂フィルムと銅箔を接着剤によって接合することが行われている。また、表面に凹凸が形成された銅箔上に、熱硬化性あるいは紫外線硬化性の樹脂材料を塗布してから硬化させることで、樹脂フィルムと銅箔との密着力を確保することがなされている。   The flexible printed wiring board is a laminated body for a flexible printed wiring board by forming a conductor layer on a resin film (base film) represented by the polyimide film, and the conductor layer of the laminated body is electronically etched or the like. A circuit is formed. Here, in a laminate in which a copper foil is provided as a conductor layer, generally, the adhesion between a resin film including a polyimide film and the copper foil is poor. It has been broken. Moreover, the adhesive force between the resin film and the copper foil is ensured by applying a thermosetting or ultraviolet curable resin material on the copper foil having irregularities on the surface and then curing it. Yes.

昨今、電子回路の高密度化の進展に伴ってフレキシブルプリント配線板にも微細加工が要求されるようになってきた。この場合、エッチング工程での接着剤の溶け残りや、銅箔の凹凸に起因して、エッチングに不均一が発生することが問題となる。また、接合する銅箔の厚みが厚い場合には、膜厚程度よりも狭い間隔の微細な配線をエッチングで作成することが難しいという問題点がある。   Recently, with the progress of higher density electronic circuits, flexible printed wiring boards have been required to be finely processed. In this case, there arises a problem that non-uniform etching occurs due to unmelted adhesive in the etching process and unevenness of the copper foil. Moreover, when the thickness of the copper foil to join is thick, there exists a problem that it is difficult to produce the fine wiring of the space | interval narrower than a film thickness by an etching.

これらの問題点を解消するための方法として、メタライジング法が注目されている。メタライジング法では、平滑な樹脂フィルム上に蒸着あるいはスパッタ法で銅シード層を形成した後、その上に電気めっきによって適当な厚さの銅めっき層(銅めっき膜)を形成するようにしている。このメタライジング法は、銅めっき層の厚みを任意に調節できて薄い銅めっき層が形成可能であるため、微細な配線形成に適している。また、基板として表面が平滑な樹脂表面を使用すれば、エッチングの不均一性を少なくすることができる。   As a method for solving these problems, the metallizing method has attracted attention. In the metalizing method, a copper seed layer is formed on a smooth resin film by vapor deposition or sputtering, and then a copper plating layer (copper plating film) having an appropriate thickness is formed thereon by electroplating. . This metallizing method is suitable for fine wiring formation because the thickness of the copper plating layer can be arbitrarily adjusted and a thin copper plating layer can be formed. Further, if a resin surface having a smooth surface is used as the substrate, the etching non-uniformity can be reduced.

しかし、メタライジング法でも、銅層(銅めっき層)と樹脂フィルム(ポリイミドフィルム)との密着性が高くないため、電子回路を実装する際に、銅層と樹脂フィルムとの剥離が生じやすいという問題がある。   However, even with the metallizing method, the adhesion between the copper layer (copper plating layer) and the resin film (polyimide film) is not high, so that when the electronic circuit is mounted, the copper layer is easily peeled off from the resin film. There's a problem.

そこで、これを解決するために、銅層と樹脂フィルムとの間に密着層を形成することが提案されている。例えば、特公平4−65558号公報(特許文献1)では、回路材料として、電気絶縁性支持体フィルム上にクロム/酸化クロムからなる接着層(密着層)を形成し、その上に銅層を形成するようにした回路材料が提案されている。また、特公昭57−18357号公報(特許文献2)では、プラスチック基板上に密着層としてNi、Co、Zr、Pd又はこれらを含む合金の膜を形成し、その上に銅薄膜を形成してなるプリント回路基板が提案されており、特公昭57−18356号公報(特許文献3)では、ポリイミドフィルム上に密着層としてNi又はNi合金の膜を形成し、その上に銅膜を形成するようにプリント回路基板が提案されている。   In order to solve this problem, it has been proposed to form an adhesion layer between the copper layer and the resin film. For example, in Japanese Patent Publication No. 4-65558 (Patent Document 1), as a circuit material, an adhesive layer (adhesion layer) made of chromium / chromium oxide is formed on an electrically insulating support film, and a copper layer is formed thereon. Circuit materials designed to be formed have been proposed. In Japanese Patent Publication No. 57-18357 (Patent Document 2), a film of Ni, Co, Zr, Pd or an alloy containing these is formed as an adhesion layer on a plastic substrate, and a copper thin film is formed thereon. In Japanese Patent Publication No. 57-18356 (Patent Document 3), a Ni or Ni alloy film is formed as an adhesion layer on a polyimide film, and a copper film is formed thereon. A printed circuit board has been proposed.

また、特開平8−332697号公報(特許文献4)では、プラスチックフィルム上に密着層としてTi、Co、Mo及びNiのうち少なくとも2種以上を含む合金層を形成し、その上に銅層を形成してなる金属ポリマーフィルムが提案されている。また、特開2001−77493号公報(特許文献5)では、ポリイミドフィルム上に密着層としてタンタルカーバイト層、チタンカーバイト層又はアモルファスカーボン層を形成し、その上に導体層として金属層(銅層)を形成してなるフレキシブルプリント配線基板が提案されている。   In JP-A-8-332697 (Patent Document 4), an alloy layer containing at least two of Ti, Co, Mo and Ni is formed as an adhesion layer on a plastic film, and a copper layer is formed thereon. A formed metal polymer film has been proposed. In JP 2001-77493 A (Patent Document 5), a tantalum carbide layer, a titanium carbide layer or an amorphous carbon layer is formed as an adhesion layer on a polyimide film, and a metal layer (copper layer) is formed thereon as a conductor layer. A flexible printed circuit board formed by forming a layer) has been proposed.

このように、銅層と樹脂フィルムとの密着性を確保するために、現在では、銅層と樹脂フィルムとの間に密着層となる金属あるいは合金層を有するものが主流となっている。例えば、密着層として特によく用いられる合金としてはNi−Cr合金が挙げられるが、これら密着層により銅層の剥離が生じ難いようになされている。   Thus, in order to ensure the adhesiveness of a copper layer and a resin film, what has the metal or alloy layer used as an adhesion layer between a copper layer and a resin film has become mainstream now. For example, a Ni-Cr alloy is an example of an alloy that is particularly often used as the adhesion layer, but the adhesion layer is designed to prevent the copper layer from peeling off.

ところが、前述したような金属あるいは合金からなる密着層を有するものでは、銅層のエッチング特性と前記密着層のエッチング特性とが相当程度が異なるために、特別なエッチングが必要となる。例えば、Crからなる密着層を有するものでは、Cr密着層を介して樹脂フィルムと銅層との密着性は高まるものの、一方、Cr密着層自体のエッチングが困難である。そのため、これを解消すべく提案されたのが、前記したNi−Cr合金からなる密着層であり、現在主流となっている。このNi−Cr合金からなる密着層の場合、銅層をエッチングするのと同じ塩化第二鉄溶液によりエッチングを行うことが可能となるが、エッチング速度が銅層のエッチング速度と異なり速度差が生じることから、エッチングの不均一や残渣が発生しやすい。   However, in the case of having an adhesion layer made of a metal or alloy as described above, the etching characteristics of the copper layer and the etching characteristics of the adhesion layer are considerably different, and thus special etching is required. For example, in the case of having an adhesion layer made of Cr, the adhesion between the resin film and the copper layer is enhanced through the Cr adhesion layer, but on the other hand, etching of the Cr adhesion layer itself is difficult. For this reason, an adhesion layer made of the above-described Ni—Cr alloy has been proposed to solve this problem, and is currently mainstream. In the case of the adhesion layer made of this Ni—Cr alloy, etching can be performed with the same ferric chloride solution that etches the copper layer, but the etching rate is different from the etching rate of the copper layer, resulting in a speed difference. Therefore, non-uniform etching and residue are likely to occur.

また、前述したような金属あるいは合金からなる密着層を有するものでは、銅層とこれとは異種金属からなる密着層との接合部分では、電気的な接触電位の発生によって界面近傍でのエッチング特性が著しく変化して、銅層と接触する付近の幅数μmの密着層がエッチングできない部分として残ってしまう。これらの溶け残りは、配線ピッチが広い場合には問題とならなかったが、配線ピッチが20μm程度以下となると見過ごせない問題となっている。   In addition, in the case of having an adhesion layer made of a metal or an alloy as described above, the etching characteristics in the vicinity of the interface due to the generation of an electrical contact potential at the junction between the copper layer and an adhesion layer made of a different metal. Changes drastically, and an adhesive layer with a width of several μm near the copper layer remains as a portion that cannot be etched. These undissolved residues did not pose a problem when the wiring pitch is wide, but cannot be overlooked when the wiring pitch is about 20 μm or less.

このように、今後、電子回路の高密度化(微細化)が進むと、いままで以上にエッチング自体が難しい工程となるため、微妙な制御が必要な2段エッチングが難しくなるほか、エッチングのわずかな残渣が問題となり、銅層周辺のわずかな密着層の溶け残りが配線の短絡につながる重大な問題となってくる。   In this way, as electronic circuits become more dense (miniaturized) in the future, etching itself becomes a more difficult process than ever, making it difficult to perform two-stage etching that requires delicate control, Residue is a problem, and a slight undissolved portion of the adhesion layer around the copper layer becomes a serious problem that leads to a short circuit of the wiring.

そのため、樹脂フィルムと導体層との良好な密着性を有するとともに、電子回路を設けるためのエッチングの際にはエッチングが容易で、かつ、エッチング残渣が少ないフレキシブルプリント配線板用積層体が要請されている。   Therefore, there is a demand for a laminate for a flexible printed wiring board that has good adhesion between a resin film and a conductor layer, is easy to etch when providing an electronic circuit, and has few etching residues. Yes.

このような観点において、特開2005−158887号公報(特許文献6)、特開2005−203581号公報(特許文献7)に記載のような提案がなされている。これらの提案ではCuへ微量金属元素を加えることで密着層として利用しているために、前述のような残渣発生による問題が生じない。   From such a viewpoint, proposals such as those described in JP-A-2005-158887 (Patent Document 6) and JP-A-2005-203581 (Patent Document 7) have been made. In these proposals, since a trace metal element is added to Cu and used as an adhesion layer, the above-described problem due to generation of residues does not occur.

しかしながら、前述のような密着層の技術は一応の成功は収めてはいるが、過酷な耐久性試験(例えば、大気雰囲気中150℃168時間の耐久性試験)を行った場合には著しくその密着性が低下することが知られている。よく用いられる密着層であるNi−Cr合金層を有するものであっても、前記耐久性試験後には密着力が半分以下まで低下してしまう。このような試験後の密着力低下の原因は明らかにされていないが、導体層Cuや密着層自体の酸化反応、及び樹脂フィルムの変質が影響しているのではないかと考えられている。そのため、当該技術分野における主要な技術課題として、耐久性試験後の密着性を確保する材料、プロセスの開発が急がれている。   However, although the adhesion layer technology as described above has been successful for some time, the adhesion is remarkably observed when a severe durability test (for example, a durability test at 150 ° C. for 168 hours in an air atmosphere) is performed. It is known that the sex decreases. Even if it has a Ni-Cr alloy layer which is a frequently used adhesion layer, the adhesion will be reduced to half or less after the durability test. Although the cause of such a decrease in the adhesion strength after the test has not been clarified, it is considered that the oxidation reaction of the conductor layer Cu or the adhesion layer itself and the alteration of the resin film may have an influence. Therefore, the development of materials and processes that ensure adhesion after the durability test is urgent as a major technical problem in the technical field.

すなわち、信頼性が高く、高密度回路の形成も可能なフレキシブル回路基板を実現するためには、耐久性試験後においても、樹脂フィルムと導体層との密着性低下がなく、且つ、導体層に配線を形成する過程で配線間の残渣の発生がないこと、配線周辺の溶け残りがないことが高いことが重要となる。
特公平4−65558号公報 特公昭57−18357号公報 特公昭57−18356号公報 特開平8−332697号公報 特開2001−77493号公報 特開2005−158887号公報 特開2005−203581号公報
That is, in order to realize a flexible circuit board with high reliability and capable of forming a high-density circuit, there is no decrease in the adhesion between the resin film and the conductor layer even after the durability test, and the conductor layer In the process of forming the wiring, it is important that there is no residue between the wirings and that there is no undissolved residue around the wiring.
Japanese Examined Patent Publication No. 4-65558 Japanese Patent Publication No.57-18357 Japanese Patent Publication No.57-18356 JP-A-8-332697 JP 2001-77493 A JP 2005-158887 A JP 2005-203581 A

本発明は上記従来の問題を解決せんとして発明したものであって、樹脂フィルム上に導体層を形成してなるフレキシブルプリント配線板用積層体において、エッチング性に優れ、且つ樹脂フィルムと導体層との密着性にも優れ、特にこれが耐久性試験後も保持され、優れた信頼性を示すフレキシブルプリント配線板用積層体と、そのフレキシブルプリント配線板用積層体の導体層(銅合金層)を形成するために用いる銅合金スパッタリングターゲットを提供することを課題とするものである。 The present invention has been invented as a solution to the above-described conventional problems, and in a laminate for a flexible printed wiring board formed with a conductor layer on a resin film, has excellent etching properties, and has a resin film and a conductor layer. The laminate for flexible printed wiring boards that exhibits excellent reliability, and that is retained even after a durability test, and the conductor layer (copper alloy layer) of the laminate for flexible printed wiring boards are formed. An object of the present invention is to provide a copper alloy sputtering target used for the purpose .

請求項1記載の発明は、樹脂フィルム上に、Mg又はSiを0.1〜10.0原子%含有する銅合金層を形成してなることを特徴とするフレキシブルプリント配線板用積層体である。 The invention according to claim 1 is a laminate for a flexible printed wiring board, wherein a copper alloy layer containing 0.1 to 10.0 atomic% of Mg or Si is formed on a resin film. .

請求項2記載の発明は、樹脂フィルム上に、Mg又はSiを0.1〜10.0原子%含有する銅合金層を形成し、該銅合金層上に銅スパッタ層及び/又は銅めっき層を形成してなることを特徴とするフレキシブルプリント配線板用積層体である。請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載の銅合金層を形成するための銅合金スパッタリングターゲットであって、Mg又はSiを0.1〜10.0原子%含有することを特徴とする銅合金スパッタリングターゲットである。 According to the invention of claim 2, a copper alloy layer containing 0.1 to 10.0 atomic% of Mg or Si is formed on a resin film, and a copper sputter layer and / or a copper plating layer is formed on the copper alloy layer. It is the laminated body for flexible printed wiring boards characterized by forming. The invention according to claim 3 is a copper alloy sputtering target for forming the copper alloy layer according to claim 1 or 2, characterized by containing 0.1 to 10.0 atomic% of Mg or Si. This is a copper alloy sputtering target.

本発明のフレキシブルプリント配線板用積層体によると、樹脂フィルム上に接着剤を用いずに導体層を形成してなる2層構造タイプのフレキシブルプリント配線板用積層体において、樹脂フィルムと導体層との密着性、特に耐久性試験後における密着性の低下が小さく、基板としての信頼性に優れると共に、エッチング性に優れ、電子回路の高密度化に十分対応しうるフレキシブルプリント配線板用積層体を提供することができる。   According to the laminate for a flexible printed wiring board of the present invention, in the laminate for a flexible printed wiring board of a two-layer structure type in which a conductor layer is formed on a resin film without using an adhesive, the resin film and the conductor layer A laminate for a flexible printed wiring board that has a small decrease in adhesion, particularly after durability testing, is excellent in reliability as a substrate, has excellent etching properties, and can sufficiently cope with high density of electronic circuits. Can be provided.

以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて更に詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on embodiments shown in the accompanying drawings.

図1に示すように、本発明に係る第1のフレキシブルプリント配線板用積層体は、ベースフィルムである樹脂フィルム、例えばその代表であるポリイミドフィルム上に、導体層として、Mg及び/又はSiを含有し、残部がCu及び不可避的不純物よりなる銅合金層を形成したものである。   As shown in FIG. 1, the first laminate for a flexible printed wiring board according to the present invention comprises Mg and / or Si as a conductor layer on a resin film as a base film, for example, a polyimide film as a representative film. A copper alloy layer containing Cu and inevitable impurities is formed.

本発明者は、実験により、銅合金層を構成する添加元素の種類及び添加量と、該銅合金層とポリイミドフィルムとの密着性との関係を詳細に調査すると共に、塩化第二鉄水溶液による銅合金層のエッチング工程での配線側面付近の残渣発生状況を詳しく調査した。密着性については、初期密着性、及び耐久性試験後の評価を行った。その結果、高い密着性が示され、特に耐久試験後の密着性において、従来の密着層であるNi−Cr合金層を介した場合よりも高い密着力を得ることができた。   The present inventor has investigated in detail the relationship between the type and amount of additive elements constituting the copper alloy layer and the adhesion between the copper alloy layer and the polyimide film, and using an aqueous ferric chloride solution. The state of residue generation near the wiring side in the etching process of the copper alloy layer was investigated in detail. For adhesion, initial adhesion and evaluation after a durability test were performed. As a result, high adhesion was shown, and in the adhesion after the endurance test, it was possible to obtain higher adhesion than when the conventional adhesion layer was a Ni—Cr alloy layer.

また、この銅合金層に電子回路を設けるに際し、銅のエッチングを行うのと同じ塩化第二鉄水溶液によって配線と配線の間の絶縁部分にエッチング残渣が発生することなくエッチングが可能であり、また、従来の密着層を形成するものとは違って異種金属が存在しないため、配線の側面付近に除去されずに残る溶け残りが発生するようなことがない。   In addition, when an electronic circuit is provided on the copper alloy layer, etching can be performed without generating an etching residue in an insulating portion between the wirings by using the same ferric chloride aqueous solution as that for etching copper. Unlike the conventional method of forming the adhesion layer, there is no dissimilar metal, so there is no occurrence of undissolved residue that remains without being removed near the side surface of the wiring.

前記銅合金層について、添加元素としてMg及び/又はSiを0.01〜10.0原子%含有するように規定する理由について説明する。ポリイミドフィルム上に銅合金層をスパッタリング法で厚み100nm形成し、その上にメッキシード層としてスパッタリング法におけるCu膜100nm、メッキ法によりさらにCu膜8μmを形成した試料において、ビール試験法によって密着強さ(ビール強さ)を測定した。その結果、Mg及び/又はSiの含有量0.1原子%以下の試料については、耐久性試験後の密着性に関して顕著な効果を発揮した。また、Mg及び/又はSiの含有量が10.0原子%以上になると、初期の密着力から低下し、環境試験後には完全に剥離する結果となった。従って、本発明の元素添加の効果を発揮しうる範囲として、前記添加元素の合計含有量は、0.1〜10.0原子%の範囲とした。また、Mg及び/又はSiの含有量が増加すると、エッチングレートがわずかに変化する傾向が見られた。エッチング残渣の発生をより抑制する点から、より好ましくは、0.1〜5.0原子%の範囲がよく、更に好ましくは、0.1〜3.0原子%の範囲がよい。   The reason why the copper alloy layer is specified to contain 0.01 to 10.0 atomic% of Mg and / or Si as additive elements will be described. In a sample in which a copper alloy layer is formed to a thickness of 100 nm on a polyimide film by a sputtering method, and a Cu film 100 nm in the sputtering method is formed thereon as a plating seed layer, and a Cu film 8 μm is further formed by the plating method, (Beer strength) was measured. As a result, a sample having a Mg and / or Si content of 0.1 atomic% or less exhibited a remarkable effect with respect to adhesion after the durability test. Further, when the content of Mg and / or Si was 10.0 atomic% or more, the initial adhesive strength was lowered, and the result was completely peeled after the environmental test. Therefore, the total content of the additive elements is in the range of 0.1 to 10.0 atomic% as a range in which the effect of the element addition of the present invention can be exhibited. Moreover, when the content of Mg and / or Si increased, the etching rate tended to change slightly. From the point which suppresses generation | occurrence | production of an etching residue more, More preferably, the range of 0.1-5.0 atomic% is good, More preferably, the range of 0.1-3.0 atomic% is good.

また、前記銅合金層の厚みは、10nm〜10μmの範囲がよい。前記銅合金層の厚みが10nm未満では、この銅合金層上にさらに銅層を形成する場合、銅合金層にピンホールができてしまい、一方、10μmを超えると樹脂フィルムが応力によって反ってしまい、よくないからである。   The thickness of the copper alloy layer is preferably in the range of 10 nm to 10 μm. If the copper alloy layer has a thickness of less than 10 nm, when a copper layer is further formed on the copper alloy layer, a pinhole is formed in the copper alloy layer. On the other hand, if it exceeds 10 μm, the resin film warps due to stress. Because it is not good.

図2に示すように、本発明に係る第2のフレキシブルプリント配線板用積層体は、ベースフィルムである樹脂フィルム、例えばその代表であるポリイミドフィルム上に、密着層として、Mg及び/又はSiを含有し、残部がCu及び不可避的不純物よりなる銅合金層を形成し、その上に、導体層として、Cu及び不可避的不純物よりなる銅スパッタ層及び/又は銅めっき層を形成してなるものである。   As shown in FIG. 2, the second laminate for a flexible printed wiring board according to the present invention comprises Mg and / or Si as an adhesion layer on a resin film that is a base film, for example, a polyimide film that is representative of the base film. A copper alloy layer containing Cu and unavoidable impurities is formed, and a copper sputter layer and / or a copper plating layer made of Cu and unavoidable impurities is formed thereon as a conductor layer. is there.

このように、樹脂フィルム上に銅合金層を形成し、さらにその上に銅スパッタ層及び/又は銅めっき層を形成した構造にしても、前記第1のフレキシブルプリント配線板用積層体と同様に、優れた密着性及びエッチング性を具備したフレキシブルプリント配線板用積層体を得ることができる。密着性は樹脂フィルムと導体層との接合部分の問題であって、この場合には樹脂フィルム上に銅合金層を形成してあり、また、銅合金層のエッチング特性と、銅スパッタ層又は銅めっき層のエッチング特性とはほとんど違いがないことから、銅合金層上に、さらに銅スパッタ層及び/又は銅めっき層を形成した構造であっても、密着性及びエッチング性に優れたものとなる。   Thus, even if it is the structure which formed the copper alloy layer on the resin film, and also formed the copper sputter layer and / or the copper plating layer on it, it is the same as that of the 1st above-mentioned layered product for flexible printed wiring boards. A laminate for a flexible printed wiring board having excellent adhesion and etching properties can be obtained. Adhesion is a problem at the joint between the resin film and the conductor layer. In this case, a copper alloy layer is formed on the resin film, and the etching characteristics of the copper alloy layer and the copper sputter layer or copper Since there is almost no difference from the etching characteristics of the plating layer, even with a structure in which a copper sputter layer and / or a copper plating layer is further formed on the copper alloy layer, the adhesion and etching properties are excellent. .

この場合、銅スパッタ層は、一般には、該銅スパッタ層上に銅めっき層を形成する場合に高速の電気めっきが行えるようにするためのシード層として形成されるものであり、スパッタリング法によって形成される純度99.9%程度の純銅からなるものである。そして、この銅スパッタ層の厚みは、50nm〜20μmの範囲がよい。銅スパッタ層の厚みが50nm未満では、この銅スパッタ層上にさらに銅めっき層を形成する場合、銅めっき層にピンホールができてしまい、一方、20μmを超えるとベースフィルムである樹脂フィルムが応力によって反ってしまい、よくないからである。銅スパッタ層は、銅合金層と銅めっき層間の密着を良好にする働きもある。すなわち、銅合金層上に直接銅めっきを施すと銅合金層と銅めっき層間の密着力が低いことがある。このようなことを銅合金層と銅めっき層間に銅スパッタ層を介在させることで解消することができる。   In this case, the copper sputter layer is generally formed as a seed layer for enabling high-speed electroplating when a copper plating layer is formed on the copper sputter layer, and is formed by a sputtering method. Made of pure copper having a purity of about 99.9%. And the thickness of this copper sputter layer has the good range of 50 nm-20 micrometers. If the copper sputter layer has a thickness of less than 50 nm, when a copper plating layer is further formed on the copper sputter layer, pinholes are formed in the copper plating layer. On the other hand, if the thickness exceeds 20 μm, the resin film as the base film is stressed. This is because it is not good. The sputtered copper layer also serves to improve the adhesion between the copper alloy layer and the copper plating layer. That is, when copper plating is directly performed on the copper alloy layer, the adhesion between the copper alloy layer and the copper plating layer may be low. Such a problem can be solved by interposing a copper sputter layer between the copper alloy layer and the copper plating layer.

また、銅めっき層は、より多くの電流が電子回路に流せるようにすることが要請される場合に銅合金層を含めて導体層としての厚みを厚くするため、電気めっき法によって形成されるものである。そして、この銅めっき層の厚みは、1〜20μmの範囲がよい。銅めっき層の厚みが1μm未満では、電子回路に流せる電流が十分でなく、一方、20μmを超えると樹脂フィルムが応力によって反ってしまい、よくないからである。   The copper plating layer is formed by electroplating to increase the thickness of the conductor layer including the copper alloy layer when it is required to allow more current to flow in the electronic circuit. It is. And the thickness of this copper plating layer has the good range of 1-20 micrometers. If the thickness of the copper plating layer is less than 1 μm, the current that can be passed through the electronic circuit is not sufficient, whereas if it exceeds 20 μm, the resin film is warped by stress, which is not good.

(請求項1記載の実施例)
ベースフィルムとして東レ・デュポン社製の厚み25μmのポリイミドフィルム(商品名カプトン(デュポン社の登録商標))を用い、その片面上に、表1に示す導体層組成の厚み5μmの銅合金層を、所定組成からなる銅合金ターゲットを用いたArガスによるスパッタリング法により形成した。また、前記スパッタリングの条件は、Arガス圧:2mTorr(0.27Pa)、供給電力:3.3W/cmとした。ただし、比較例2に関しては、NiCr層を20nm積層した後、引き続いて純Cu層を上記同様の5μmの厚さに積層したものである。なお、スパッタリングには、所定組成からなる銅合金ターゲット、あるいは銅合金ターゲット上に金属チップを適宜配置したものを使用した。また、これらの試料において、銅合金層の添加元素組成は2原子%に調整した。
(Example of Claim 1)
Using a 25 μm thick polyimide film (trade name Kapton (registered trademark of DuPont)) manufactured by Toray DuPont as a base film, a copper alloy layer having a thickness of 5 μm having a conductor layer composition shown in Table 1 on one side, It formed by the sputtering method by Ar gas using the copper alloy target which consists of a predetermined composition. The sputtering conditions were Ar gas pressure: 2 mTorr (0.27 Pa) and supply power: 3.3 W / cm 2 . However, in Comparative Example 2, after a NiCr layer having a thickness of 20 nm was laminated, a pure Cu layer was subsequently laminated to a thickness of 5 μm as described above. For sputtering, a copper alloy target having a predetermined composition or a metal chip appropriately disposed on the copper alloy target was used. In these samples, the additive element composition of the copper alloy layer was adjusted to 2 atomic%.

得られたこれら試料の各フレキシブルプリント配線板用積層体について、銅合金層(ただし、比較例1はCu層、比較例2はNiCr層)をウェットエッチング法によって、塩化第二鉄水溶液を用いて幅10mm,長さ90mmのストライプ状にエッチング処理した。そしてこれらの試料について、JIS6481のビール試験法に従って、ビール強さを測定した。また、同一の試料を大気雰囲気中で150℃にて168時間(ただし、比較例1は半分の84時間)、すなわち1週間の熱処理を耐久性試験として行い、その後のビール強度を上記と同様な試験方法により測定した。耐久性試験実施前(初期)、及び耐久性試験実施後のビール強度測定結果を表1に示す。   For each of the obtained laminates for flexible printed wiring boards of these samples, a copper alloy layer (wherein Comparative Example 1 is a Cu layer and Comparative Example 2 is a NiCr layer) by a wet etching method and using a ferric chloride aqueous solution. Etching was performed in a stripe shape having a width of 10 mm and a length of 90 mm. And about these samples, beer strength was measured according to the beer test method of JIS6481. In addition, the same sample was subjected to heat treatment at 150 ° C. in air for 168 hours (however, Comparative Example 1 was a half of 84 hours), that is, one week as a durability test, and the beer strength thereafter was the same as above. It was measured by the test method. Table 1 shows the measurement results of beer strength before the durability test (initial stage) and after the durability test.

Figure 0004684983
Figure 0004684983

表1に示すように、本発明の請求項1の要件を満たす実施例1,2では、比較例1のように、Cuを直接樹脂上に形成したものに比較して、ポリイミドフィルムに対して密着性に優れている。また、過酷な耐久性試験後もその密着性は、200N/m以上の高い水準を保っており、初期の密着力に対しても30%を超える密着力を保っている。典型的な従来技術の事例である比較例2のNiCr密着層を使ったものに比較しても顕著な優位性を示すことがわかる。比較例2は、比較例1に比較して密着力向上としては効果があるものの、耐久性試験後は密着力が200N/m未満であり、初期密着力に対しても30%未満の密着力を保つにとどまっている。また、比較例2では、上記ウェットエッチングにおいて、残渣の発生も確認されたが、実施例1,2は、エッチング残渣が生じない優れたものであった。   As shown in Table 1, in Examples 1 and 2, which satisfy the requirements of claim 1 of the present invention, as compared to Comparative Example 1, Cu was directly formed on the resin, compared to the polyimide film. Excellent adhesion. Further, even after a severe durability test, the adhesion is maintained at a high level of 200 N / m or more, and the adhesion strength exceeding 30% is maintained even with respect to the initial adhesion strength. It can be seen that even when compared with a typical example of the prior art using the NiCr adhesion layer of Comparative Example 2, it shows a significant advantage. Although Comparative Example 2 is more effective for improving the adhesion than Comparative Example 1, the adhesion is less than 200 N / m after the durability test, and the adhesion is less than 30% with respect to the initial adhesion. To stay. Further, in Comparative Example 2, generation of residue was confirmed in the wet etching, but Examples 1 and 2 were excellent in that no etching residue was generated.

(請求項2記載の実施例)
東レ・デュポン社製の厚み25μmのポリイミドフィルム(商品名カプトン(デュポン社の登録商標))を用い、その片面上に、表2に示す密着層組成の厚み100nmの銅合金層を、所定組成からなる銅合金ターゲットを用いたArガスによるスパッタリング法により形成した。(ただし、比較例3は密着層となる銅合金層はなし。)次いでその上に、スパッタリング法によりCuからなる厚み100nmの銅スパッタ層を形成した。このCuからなる層はメッキシード層として働くものである。次に、銅スパッタ層上に、Cuの電気めっきにより厚み7.8μmの銅めっき層を形成して、フレキシブルプリント配線板用積層体を得た。なお、前記スパッタリングの条件は、Arガス圧:2mTorr(0.27Pa)、供給電力:3.3W/cmとし、銅メッキには、硫酸銅水溶液を用い、温度25℃、電流密度0.3mA/cmの条件にて成膜を行った。これらの試料において、銅合金層の添加元素組成は2原子%に調整した。ただし、比較例5のCu(Cr)のみ1原子%に調整した。
(Example of Claim 2)
Using a polyimide film with a thickness of 25 μm (trade name Kapton (registered trademark of DuPont)) manufactured by Toray DuPont Co., Ltd., a copper alloy layer with a thickness of 100 nm of the adhesion layer composition shown in Table 2 is formed on one side from a predetermined composition. It formed by the sputtering method by Ar gas using the copper alloy target which becomes. (However, Comparative Example 3 does not have a copper alloy layer as an adhesion layer.) Next, a copper sputter layer having a thickness of 100 nm made of Cu was formed thereon by a sputtering method. This layer made of Cu serves as a plating seed layer. Next, a copper plating layer having a thickness of 7.8 μm was formed on the copper sputtered layer by electroplating Cu to obtain a laminate for a flexible printed wiring board. The sputtering conditions were Ar gas pressure: 2 mTorr (0.27 Pa), power supply: 3.3 W / cm 2, and copper plating was performed using an aqueous copper sulfate solution at a temperature of 25 ° C. and a current density of 0.3 mA. Film formation was performed under the conditions of / cm 2 . In these samples, the additive element composition of the copper alloy layer was adjusted to 2 atomic%. However, only Cu (Cr) of Comparative Example 5 was adjusted to 1 atomic%.

得られたこれら試料の各フレキシブルプリント配線板用積層体について、導体層をウェットエッチング法によって、塩化第二鉄水溶液を用いて幅10mm,長さ90mmのストライプ状にエッチング処理した。そしてこの各フレキシブルプリント配線板用積層体について、JIS6481のビール試験法に従って、ビール強さを測定した。また、同一の試料を大気雰囲気中で150℃にて168時間(ただし、比較例3は半分の84時間)、すなわち1週間の熱処理を耐久性試験として行い、その後のビール強度を上記と同様な試験方法により測定した。耐久性試験実施前(初期)、及び耐久性試験実施後のビール強度測定結果を表2に示す。   With respect to each of the obtained laminates for flexible printed wiring boards, the conductor layer was etched into a stripe shape having a width of 10 mm and a length of 90 mm using a ferric chloride aqueous solution by a wet etching method. And about this each laminated body for flexible printed wiring boards, the beer strength was measured according to the beer test method of JIS6481. In addition, the same sample was subjected to heat treatment at 150 ° C. in air for 168 hours (however, Comparative Example 3 was half 84 hours), that is, one week as a durability test, and the beer strength thereafter was the same as above. It was measured by the test method. Table 2 shows the beer strength measurement results before (initial stage) the durability test and after the durability test.

Figure 0004684983
Figure 0004684983

表2に示すように、本発明の請求項2の要件を満たす実施例3,4では、比較例3のようにCuを直接樹脂上に形成したものに比較して、ポリイミドフィルムに対して密着性に優れると共に、過酷な耐久性試験後もその密着性が高く、典型的な従来技術の事例である比較例4のNiCr密着層を使ったものに比較して顕著な優位性を示すものであった。比較例4は、比較例3に比較して密着力向上としては効果があるものの、耐久性試験後は密着力が大きく低下する。また、比較例4では、上記ウェットエッチングにおいて、残渣の発生も確認されたが、実施例3,4は、エッチング残渣が生じない優れたものであった。比較例5〜12に示す合金では、初期の密着力が得られないか、もしくは環境試験後に著しく密着力が低下することが明らかとなり、本発明による添加元素により特有の効果が得られることが分かった。   As shown in Table 2, in Examples 3 and 4 that satisfy the requirements of claim 2 of the present invention, compared to the case where Cu was directly formed on the resin as in Comparative Example 3, it was in close contact with the polyimide film. In addition to excellent durability, the adhesiveness is high even after severe durability tests, and shows a significant advantage compared to the one using the NiCr adhesion layer of Comparative Example 4 which is a typical prior art example. there were. Although Comparative Example 4 is effective in improving the adhesion strength as compared with Comparative Example 3, the adhesion strength is greatly reduced after the durability test. Further, in Comparative Example 4, generation of a residue was confirmed in the wet etching, but Examples 3 and 4 were excellent in that no etching residue was generated. In the alloys shown in Comparative Examples 5 to 12, it is clear that the initial adhesion force is not obtained, or that the adhesion force is remarkably reduced after the environmental test, and that the additive element according to the present invention provides a specific effect. It was.

今回示した実施例3,4では、合金層の形成にスパッタリング法を用いたが、本発明が奏する効果は添加元素を加えることにより得られる効果であり、その組成を実現できる方法であれば、方法を問うものではない。例えば真空蒸着による方法でも同様の効果が得られるものと考えられる。また、前記実施例ではポリイミドフィルムをベースとしたフレキシブル基板を想定しているが、本発明のフレキシブルプリント配線板用積層体は、その対象とする樹脂フィルムをポリイミド系の樹脂に限定するものではない。このような耐久性試験後の配線信頼性は、種々の回路基板において求められる性能であり、他の樹脂板、例えば液晶ポリマーやテフロン(ポリテトラフルオロエチレンの米国デュポン社の登録商標)、エポキシ系のプリント基板においても同様である。本発明による添加元素の効果はまだ十分には解明されていないが、Cuの樹脂中への拡散と酸化を抑制することにより、Cu-樹脂界面の機械的強度劣化を抑える効果があるものと考えており、上記他の樹脂基板、例えば液晶ポリマーやテフロン(ポリテトラフルオロエチレンの米国デュポン社の登録商標)、エポキシ系のプリント基板においても同様の効果を発揮するものと考えられるからである。   In Examples 3 and 4 shown this time, the sputtering method was used to form the alloy layer, but the effect exhibited by the present invention is an effect obtained by adding an additive element. It doesn't ask how. For example, it is considered that the same effect can be obtained by a method using vacuum deposition. Moreover, although the said Example assumes the flexible substrate based on a polyimide film, the laminated body for flexible printed wiring boards of this invention does not limit the resin film made into the object to a polyimide-type resin. . Such wiring reliability after the durability test is a performance required for various circuit boards, such as other resin plates such as liquid crystal polymer and Teflon (registered trademark of Polytetrafluoroethylene, US DuPont), epoxy type The same applies to the printed circuit board. Although the effect of the additive element according to the present invention has not been sufficiently elucidated yet, it is considered that there is an effect of suppressing mechanical strength deterioration at the Cu-resin interface by suppressing diffusion and oxidation of Cu into the resin. This is because it is considered that the same effect is exhibited also in the above-mentioned other resin substrates, for example, liquid crystal polymer, Teflon (registered trademark of Polytetrafluoroethylene, DuPont, USA), and epoxy type printed circuit board.

本発明の請求項1に係る実施形態を説明するための側面図である。It is a side view for demonstrating embodiment which concerns on Claim 1 of this invention. 本発明の請求項に係る実施形態を説明するための側面図である。It is a side view for demonstrating embodiment which concerns on Claim 2 of this invention.

Claims (3)

樹脂フィルム上に、Mg又はSiを0.1〜10.0原子%含有する銅合金層を形成してなることを特徴とするフレキシブルプリント配線板用積層体。 A laminate for a flexible printed wiring board, wherein a copper alloy layer containing 0.1 to 10.0 atomic% of Mg or Si is formed on a resin film. 樹脂フィルム上に、Mg又はSiを0.1〜10.0原子%含有する銅合金層を形成し、該銅合金層上に銅スパッタ層及び/又は銅めっき層を形成してなることを特徴とするフレキシブルプリント配線板用積層体。 A copper alloy layer containing 0.1 to 10.0 atomic% of Mg or Si is formed on a resin film, and a copper sputter layer and / or a copper plating layer is formed on the copper alloy layer. A laminate for a flexible printed wiring board. 請求項1又は2記載の銅合金層を形成するための銅合金スパッタリングターゲットであって、Mg又はSiを0.1〜10.0原子%含有することを特徴とする銅合金スパッタリングターゲット。 It is a copper alloy sputtering target for forming the copper alloy layer according to claim 1 or 2, and contains 0.1 to 10.0 atomic% of Mg or Si.
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