JP4703551B2 - 配線回路基板およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、配線回路基板およびその製造方法に関する。

近年、環境を汚染することが少ないエネルギー源として、燃料電池が注目されており、その研究が盛んに行われている。

燃料電池においては、集電を目的として、配線回路基板が使用される場合がある。この配線回路基板の一方の面上には陽極集電回路が設けられ、他方の面上には陰極集電回路が設けられている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−２９４２５６号公報

燃料電池に使用される配線回路基板は、当該燃料電池の燃料として主に用いられるメタノールまたは反応時に発生する蟻酸に直接触れることはない。しかしながら、このような配線回路基板は、メタノールまたは蟻酸の蒸気に触れる可能性がある環境下に配置される。そして、上記の蒸気が、銅からなる導体パターンとカバー絶縁層との界面に入り込む場合がある。その結果、導体パターンが腐食する。

本発明の目的は、耐食性が向上された配線回路基板およびその製造方法を提供することである。

（１）第１の発明に係る配線回路基板は、絶縁層と、絶縁層上に形成される１または複数の導体パターンと、１または複数の導体パターンの各々の表面の一部領域を除いて１または複数の導体パターンを覆うように絶縁層上に形成される保護層と、１または複数の導体パターンと保護層との界面に形成される錫を含む薄膜層と、１または複数の導体パターンの各々の表面の一部領域に形成される電極層とを備えたものである。

第１の発明に係る配線回路基板においては、１または複数の導体パターンは絶縁層上に形成される。また、１または複数の導体パターンの各々の表面の一部領域を除いて１または複数の導体パターンを覆うように絶縁層上に保護層が形成される。さらに、１または複数の導体パターンと保護層との界面に錫を含む薄膜層が形成される。それにより、１または複数の導体パターンと保護層との密着性が向上する。また、１または複数の導体パターンの各々の表面の一部領域に電極層が形成される。

このような構成により、この配線回路基板を燃料電池に使用する場合においても、保護層と１または複数の導体パターンとの界面にメタノール、蟻酸またはこれらの蒸気が入り込むことを防止することが可能となる。したがって、１または複数の導体パターン（特に、１または複数の導体パターンと絶縁層との界面）が腐食または変色することを防止することが可能となる。

（２）薄膜層は錫を含むめっき層であってもよい。この場合、１または複数の導体パターンと保護層との密着性がより向上する。

（３）薄膜層は、０．１μｍ以上２μｍ以下の厚さを有してもよい。この場合、薄膜層の厚さが０．１μｍより小さい場合における１または複数の導体パターンと保護層との密着性の低下を防止できる。そして、薄膜層の厚さを２μｍより大きく形成しても上記密着性をさらに向上させることは困難であるので、薄膜層が不必要に大きくなることを防止できる。

（４）電極層は燃料電池の電極であってもよい。この場合、配線回路基板を燃料電池の集電を目的として使用することができる。

（５）第２の発明に係る配線回路基板の製造方法は、絶縁層上に１または複数の導体パターンを形成する工程と、１または複数の導体パターンの各々を覆うように錫を含む薄膜層を形成する工程と、薄膜層の各々の表面の一部が露出するように開口部を有する保護層を絶縁層上に形成する工程と、薄膜層の各々の露出した部分を除去することにより各導体パターンの表面を露出させる工程と、各導体パターンの露出した表面上に電極層を形成する工程とを備えたものである。

第２の発明に係る配線回路基板の製造方法においては、１または複数の導体パターンは絶縁層上に形成される。また、１または複数の導体パターンの各々を覆うように錫を含む薄膜層が形成される。そして、薄膜層の各々の表面の一部が露出するように開口部を有する保護層が絶縁層上に形成される。それにより、１または複数の導体パターンと保護層との密着性が向上する。さらに、薄膜層の各々の露出した部分を除去することにより各導体パターンの表面が露出される。また、各導体パターンの露出した表面上に電極層が形成される。それにより、電極層と各導体パターンとの密着性が向上する。

このような構成により、この配線回路基板を燃料電池に使用する場合においても、保護層と１または複数の導体パターンとの界面にメタノール、蟻酸またはこれらの蒸気が入り込むことを防止することが可能となる。したがって、１または複数の導体パターン（特に、１または複数の導体パターンと絶縁層との界面）が腐食または変色することを防止することが可能となる。

（６）薄膜層を形成する工程は、錫を含むめっき層を形成する工程を含んでもよい。この場合、１または複数の導体パターンと保護層との密着性がより向上する。

本発明によれば、１または複数の導体パターンと保護層との密着性が向上する。このような構成により、本発明の配線回路基板を燃料電池に使用する場合においても、保護層と１または複数の導体パターンとの界面にメタノール、蟻酸またはこれらの蒸気が入り込むことを防止することが可能となる。したがって、１または複数の導体パターン（特に、１または複数の導体パターンと絶縁層との界面）が腐食または変色することを防止することが可能となる。

以下、本発明の一実施の形態に係る配線回路基板およびその製造方法について図面を参照しながら説明する。

（１）配線回路基板の製造方法
図１は、配線回路基板の製造方法を示す模式的工程断面図である。

最初に、銅張積層板を用意する。本実施の形態における銅張積層板とは、例えば厚さ１２．５μｍのポリイミド等からなるベース絶縁層上に、厚さ１２μｍの銅箔等からなる導体層を接着剤層を用いて予め積層したものである。

次に、図１（ａ）に示すように、ベース絶縁層１上に積層された上記導体層をエッチングすることにより、例えば幅１００μｍの配線パターンとなる複数の導体パターン２を間隔１００μｍで形成する。

次に、図１（ｂ）に示すように、形成された複数の導体パターン２の各々を覆うように、無電解めっき等により錫（Ｓｎ）からなるめっき層（以下、錫めっき層と呼ぶ）３をそれぞれ形成する。錫めっき層３の厚さは０．１μｍ以上２μｍ以下であることが好ましい。それにより、導体パターン２と後述するカバー絶縁層４との密着性が高くなる。本実施の形態では、錫めっき層３の厚みは０．２μｍである。

次いで、図１（ｃ）に示すように、形成された各錫めっき層３をそれぞれ覆うように、ベース絶縁層１上に例えば厚さ１２．５μｍの感光性ポリイミドからなるカバー絶縁層４を形成する。

続いて、図１（ｄ）に示すように、露光処理および現像処理により各錫めっき層３の表面の一部がそれぞれ露出するように、カバー絶縁層４に複数の開口部を設ける。なお、各錫めっき層３の表面の上記一部が端子部となる。

次に、図１（ｅ）に示すように、カバー絶縁層４の上記開口部において、図１（ｄ）の上記処理により露出した錫めっき層３をエッチングにより除去する。これにより、上記開口部において各導体パターン２の表面の一部が露出する。

続いて、図１（ｆ）に示すように、露出した各導体パターン２上に、例えば厚さ５．０μｍのニッケル（Ｎｉ）からなるめっき層および厚さ０．６μｍの金（Ａｕ）からなるめっき層がこの順で積層されたニッケル−金めっき層５をそれぞれ形成する。ニッケル−金めっき層５が燃料電池の電極となる。これにより、配線回路基板１００が完成する。

（２）本実施の形態における効果
このように、本実施の形態に係る配線回路基板１００においては、導体パターン２とカバー絶縁層４との界面に錫めっき層３が形成される。それにより、導体パターン２とカバー絶縁層４との密着性が向上する。

このような構成により、本実施の形態に係る配線回路基板１００を燃料電池に使用する場合においても、カバー絶縁層４と導体パターン２との界面にメタノール、蟻酸またはこれらの蒸気が入り込むことを防止することが可能となる。したがって、導体パターン２（特に、導体パターン２とベース絶縁層１との界面）が腐食または変色することを防止することが可能となる。

（３）他の実施の形態
上記実施の形態では、各導体パターン２の表面上に形成された錫めっき層３の一部を除去した後、露出した各導体パターン２の表面上にニッケル−金めっき層５を形成する例について説明したが、これに限定されるものではなく、上記錫めっき層３を除去しないで、開口部における当該錫めっき層３上にニッケル−金めっき層５を形成してもよい。ただし、ニッケル−金めっき層５の密着性を向上するために、上記実施の形態のように、各導体パターン２の表面上にニッケル−金めっき層５を形成することが好ましい。

各導体パターン２とカバー絶縁層４との界面に錫めっき層３の代わりにスパッタ法等の他の方法で錫を含む薄膜層を形成してもよい。また、錫めっき層３の代わりに酸化錫層または錫と銅との合金層等を形成してもよい。

ベース絶縁体層１の材料は、ポリイミドに限らず、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエーテルニトリルフィルム、ポリエーテルスルフォンフィルム等の他の絶縁材料を用いてもよい。

導体パターン２の材料は、銅に限らず、銅合金、金、アルミニウム等の他の金属材料を用いてもよい。

カバー絶縁体層４の材料は、ポリイミドに限らず、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエーテルニトリルフィルム、ポリエーテルスルフォンフィルム等の他の絶縁材料を用いてもよい。

導体パターン２の形成方法は、サブトラクティブ法に限らず、セミアディティブ法を用いてもよい。また、銅張積層板等の二層基材を用いずに、ベース絶縁体層１上にめっきにより導体パターン２を形成してもよい。

本発明に係る配線回路基板１００は、燃料電池に限らず、他の一次電池もしくは二次電池または各種電子機器に用いることができる。

（４）請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。

上記実施の形態においては、ベース絶縁層１が絶縁層の例であり、カバー絶縁層４が保護層の例であり、錫めっき層３が錫を含む薄膜層の例であり、ニッケル−金めっき層５が電極層の例である。

なお、請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることも可能である。

（ａ）実施例
本実施例では、上記実施の形態に基づいて配線回路基板１００を作製した。そして、４８ｃｃの純水中に２．９ｃｃのメタノールおよび０．０９６ｃｃの蟻酸を添加した試験溶液（６０℃）内に作製した配線回路基板１００を浸漬させた。浸漬日数は２週間とした。

その後、浸漬後の配線回路基板１００の裏面から透明色のベース絶縁層１を介して導体パターン２の腐食および変色の有無を観察したところ、当該腐食および変色は観察されなかった。

（ｂ）比較例
図２は、比較例の配線回路基板の構成を示す模式的断面図である。

図２に示すように、比較例の配線回路基板１００ａが上記実施例の配線回路基板１００と異なる点は、各導体パターン２上に錫めっき層３を形成せず、各導体パターン２の各々をそれぞれ覆うように、ベース絶縁層１上にニッケル−金めっき層５を形成した点である。

そして、実施例と同様に、４８ｃｃの純水中に２．９ｃｃのメタノールおよび０．０９６ｃｃの蟻酸を添加した試験溶液（６０℃）内に作製した配線回路基板１００ａを浸漬させた。浸漬日数は２週間とした。

その後、浸漬後の配線回路基板１００ａの裏面から透明色のベース絶縁層１を介して導体パターン２の腐食および変色の有無を観察したところ、複数の箇所に腐食が観察された。

（ｃ）評価
以上のことから、カバー絶縁層４と導体パターン２との界面に錫めっき層３を形成することにより、当該界面にメタノール、蟻酸またはこれらの蒸気が配線回路基板１００内に入り込むことを防止できることがわかった。

本発明は、燃料電池等の各種一次電池または二次電池、種々の電気機器、電子機器等に利用することができる。

配線回路基板の製造方法を示す模式的工程断面図である。 比較例の配線回路基板の構成を示す模式的断面図である。

符号の説明

１ ベース絶縁層
２ 導体パターン
３ 錫めっき層
４ カバー絶縁層
５ ニッケル−金めっき層
１００ 配線回路基板

Claims (6)

1. 絶縁層と、
   前記絶縁層上に形成される１または複数の導体パターンと、
   前記１または複数の導体パターンの各々の表面の一部領域を除いて前記１または複数の導体パターンを覆うように前記絶縁層上に形成される保護層と、
   前記１または複数の導体パターンと前記保護層との界面に形成される錫を含む薄膜層と、
   前記１または複数の導体パターンの各々の表面の前記一部領域に形成される電極層とを備えたことを特徴とする配線回路基板。
2. 前記薄膜層は錫を含むめっき層であることを特徴とする請求項１記載の配線回路基板。
3. 前記薄膜層は、０．１μｍ以上２μｍ以下の厚さを有することを特徴とする請求項１または２記載の配線回路基板。
4. 前記電極層は燃料電池の電極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配線回路基板。
5. 絶縁層上に１または複数の導体パターンを形成する工程と、
   前記１または複数の導体パターンの各々を覆うように錫を含む薄膜層を形成する工程と、
   前記薄膜層の各々の表面の一部が露出するように開口部を有する保護層を前記絶縁層上に形成する工程と、
   前記薄膜層の各々の露出した部分を除去することにより各導体パターンの表面を露出させる工程と、
   各導体パターンの露出した表面上に電極層を形成する工程とを備えたことを特徴とする配線回路基板の製造方法。
6. 前記薄膜層を形成する工程は、錫を含むめっき層を形成する工程を含むことを特徴とする請求項５記載の配線回路基板の製造方法。

Images