JP6405615B2 - ２層フレキシブル配線用基板およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、銅層の一部を銅電気めっき法で析出させて耐折れ性を改良した２層フレキシブル配線用基板と、その２層フレキシブル配線用基板の製造方法に関する。

フレキシブル配線板は、その屈曲性を活かしてハードディスクの読み書きヘッドやプリンターヘッドなど電子機器の屈折ないし屈曲を要する部分や、液晶ディスプレイ内の屈折配線などに広く用いられている。
かかるフレキシブル配線板の製造には、銅層と樹脂層が積層したフレキシブル配線用基板（フレキシブル銅張積層板、ＦＣＣＬ：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｃｏｐｐｅｒ Ｃｌａｄ Ｌａｍｉｎａｔｉｏｎとも称す）を、サブトラクティブ法等を用いて配線加工する方法が用いられている。

このサブトラクティブ法とは、一般に銅張積層板の銅層を化学エッチング処理して不要部分を除去する方法である。即ち、フレキシブル配線用基板の銅層のうち導体配線として残したい部分の表面にレジストを設け、銅に対応するエッチング液による化学エッチング処理と水洗を経て、銅層の不要部分を選択的に除去して導体配線を形成するものである。

ところで、フレキシブル配線用基板（ＦＣＣＬ）は、３層フレキシブル配線用基板（以下、３層ＦＣＣＬと称す）と２層フレキシブル配線用基板（２層ＦＣＣＬと称す）に分類することができる。
３層ＦＣＣＬは、電解銅箔や圧延銅箔をベース（絶縁層）の樹脂フィルムに接着した構造（銅箔／接着剤層／樹脂フィルム）となっている。一方、２層ＦＣＣＬは、銅層若しくは銅箔と樹脂フィルム基材とが積層された構造（銅層若しくは銅箔／樹脂フィルム）となっている。

また、上記２層ＦＣＣＬには大別して３種のものがある。
即ち、樹脂フィルムの表面に下地金属層と銅層を順次めっきして形成したＦＣＣＬ（通称メタライジング基板）、銅箔に樹脂フィルムのワニスを塗って絶縁層を形成したＦＣＣＬ（通称キャスト基板）、及び銅箔に樹脂フィルムをラミネートしたＦＣＣＬ（通称ラミネート基板）でがある。

上記メタライジング基板、即ち樹脂フィルムの表面に下地金属層と銅層を順次めっきして形成したＦＣＣＬは、銅層の薄膜化が可能で、且つポリイミドフィルムと銅層界面の平滑性が高いため、キャスト基板やラミネート基板あるいは３層ＦＣＣＬと比較して、配線のファインパターン化に適している。
例えば、メタライジング基板の銅層は、乾式めっき法及び電気めっき法により層厚を自由に制御できるのに対し、キャスト基板やラミネート基板あるいは３層ＦＣＣＬは使用する銅箔によって、その厚みなどは厚さ等が制約されてしまう。るからである。

また、一方、フレキシブル配線基板の配線に用いられる銅箔については、例えば、銅箔に熱処理を施す方法（特許文献１参照。）や、圧延加工を行う方法（特許文献２参照。）により、耐屈折れ性の向上が図られている。
しかし、これらの方法は、３層ＦＣＣＬの圧延銅箔や電解銅箔、２層ＦＣＣＬのうちのキャスト基板とラミネート基板に用いられる銅箔自体の処理に関するものである。

なお、銅箔の耐屈折れ性の評価には、「ＪＩＳ Ｃ−５０１６−１９９４」等や「ＡＳＴＭ Ｄ２１７６」で規格されるＭＩＴ耐屈折度試験（Ｆｏｌｄｉｎｇ Ｅｎｄｕｒａｎｃｅ Ｔｅｓｔ）が工業的に使用されている。
この試験では、試験片に形成した回路パターンが断線するまでの屈折回数をもって評価し、この屈折回数が大きいほど耐屈折れ性が良いとされている。

特開平８−２８３８８６号公報 特開平６−２６９８０７号公報

本発明が対象とする２層フレキシブル配線用基板は、樹脂フィルム基材の少なくとも片面に接着剤を介せずに形成したシード層と銅めっき層からなる金属層を順次形成しためっき基板であるため、先行技術文献に開示されるような銅めっき層のみの熱処理や圧延加工を施して耐折性を向上させることは困難である。それゆえ、めっき基板に於いて耐折れ性に優れためっき基板の製造方法が望まれていた。
このような状況に鑑み、本発明は、耐折れ性に優れた２層フレキシブル配線用基板およびその製造方法を提供するものである。

本発明者らは上記課題を解決するために、めっき法によりポリイミド樹脂層に形成した銅層の耐折れ性について鋭意研究した結果、（２００）優先配向スパッタ材を使用し、その後銅めっきで耐折れ性前後での結晶配向性の変化が耐折れ性試験結果に与える影響を確認し、本発明に至った。

本発明の第１の発明は、樹脂フィルム基板表面に接着剤を介することなくニッケル合金からなる下地金属層と、その下地金属層の表面に銅薄膜層と銅電気めっき層で構成される銅層を設けた金属積層体の配線が設けられた２層フレキシブル配線用基板において、前記下地金属層の膜厚が５０ｎｍ以下、電子線後方散乱回折法（ＥＢＳＤ）により測定した前記金属積層体における前記樹脂フィルム基板表面から０．４μｍまでの範囲に含まれる結晶の００１方位の結晶割合ＯＲ_００１に対する１１１方位の結晶割合ＯＲ_１１１との比（ＯＲ_１１１／ＯＲ_００１）が７以下で、その銅層の（１１１）面の配向度指数が１．２以上で、且つＪＩＳ Ｃ−５０１６−１９９４に規定される耐折れ性試験の実施前後において得られる、その銅層の結晶配向比［（２００）／（１１１）］の差ｄ［（２００）／（１１１）］が、０．０３以上あることを特徴とする２層フレキシブル配線用基板である。

本発明の第２の発明は、第１の発明における下地金属層の膜厚が３ｎｍ〜５０ｎｍであることを特徴とする２層フレキシブル配線用基板である。

本発明の第３の発明は、第１及び第２の発明における銅層の膜厚が、５μｍ〜１２μｍであることを特徴とする２層フレキシブル配線用基板である。

本発明の第４の発明は、第１から第３の発明における銅層が、前記下地金属層の表面上に備わる銅薄膜層と、前記銅薄膜層の表面上に備わる銅電気めっき層から構成され、前記銅層の表面から前記樹脂フィルム基板方向に前記銅電気めっき層の膜厚の１０％以上の厚み範囲において、平均結晶粒径が２００ｎｍ〜４００ｎｍであり、表面粗さＲａが０．２μｍ以下であることを特徴とする２層フレキシブル配線用板である。

本発明の第５の発明は、第４の発明における厚み範囲が、前記銅層の表面から前記樹脂フィルム基板方向に前記銅電気めっき層の膜厚の１０％であることを特徴とする２層フレキシブル配線用基板である。

本発明の第６の発明は、第１から第３の発明における樹脂フィルム基板が、ポリイミド系フィルム、ポリアミド系フィルム、ポリエステル系フィルム、ポリテトラフルオロエチレン系フィルム、ポリフェニレンサルファイド系フィルム、ポリエチレンナフタレート系フィルム、液晶ポリマー系フィルムから選ばれた少なくとも１種以上の樹脂フィルムであることを特徴とする２層フレキシブル配線用基板である。

本発明の第７の発明は、樹脂フィルム基板の表面に接着剤を介することなく乾式めっき法により下地金属層と下地金属層の表面に銅薄膜層を成膜し、その銅薄膜層の表面に銅電気めっき法により銅めっき被膜を成膜する第１から第６の発明に記載の２層フレキシブル配線用基板の製造方法において、乾式めっき法による成膜時の雰囲気が、アルゴン・窒素混合ガスであり、銅電気めっき層が銅電気めっき層の表面から樹脂フィルム基板方向に銅電気めっき層膜厚の１０％以上の厚み範囲において、周期的に短時間の電位反転を行うＰｅｒｉｏｄｉｃ Ｒｅｖｅｒｓｅ電流による銅電気めっき法によって形成されることを特徴とする２層フレキシブル配線用基板の製造方法である。

樹脂フィルム基板表面に接着剤を介することなくニッケル合金からなる下地金属層と、その下地金属層の表面に銅層を備える金属積層体の配線を有し、電子線後方散乱回折法（ＥＢＳＤ）により測定した金属積層体における樹脂フィルム基板表面から０．４μｍまでの範囲に含まれる結晶の００１方位の結晶割合ＯＲ_１１１に対する１１１方位の結晶割合ＯＲ_１１１との比（ＯＲ_１１１／ＯＲ_００１）が７以下、銅層の（１１１）結晶配向度指数が１．２以上、かつ、耐折れ性試験（ＪＩＳ Ｃ−５０１６−１９９４に規定される耐折れ性試験）の実施前後において得られる銅層の結晶配向比［（２００）／（１１１）］の差ｄ［（２００）／（１１１）］が、０．０３以上であることを特徴とする本発明の２層フレキシブル配線用基板によれば、フレキシブル配線板の配線に用いた際に、その耐折れ性が著しく改善され、工業上顕著な効果を奏するものである。

メタラインジング法で作製した２層フレキシブル配線用基板の断面模式図である。 ２層フレキシブル配線用基板の下地金属層および銅薄膜層を成膜するロール・ツー・ロールスパッタリング装置を示す概要図である。 ２層フレキシブル配線用基板の製造における電気めっきを行うロール・ツー・ロール方式の連続めっき装置を示す概要図である。 本発明におけるＰＲ電流の時間と電流密度を模式的に示した図である。

（１）２層フレキシブル配線用基板
まず、本発明の２層フレキシブル配線用基板について説明する。
本発明の２層フレキシブル配線用基板は、ポリイミドフィルムなどの樹脂フィルム基板の少なくとも片面に接着剤を介さずに下地金属層と銅層が逐次的に積層された金属積層体を備えた積層構造を採り、そして、その銅層は、銅薄膜層と銅電気めっき層により構成されている。

図１は、メタラインジング法で作製された金２層フレキシブル配線用基板６の断面を示した模式図である。
樹脂フィルム基板１にポリイミドフィルムを用い、そのポリイミドフィルム１の少なくとも一方の面には、ポリイミドフィルム１側から下地金属層２、銅薄膜層３、銅電気めっき層４の順に成膜され積層されている。銅薄膜層３と銅電気めっき層４から銅層５を構成し、その銅層５と下地金属層２を合わせて金属積層体７の積層構造を形成している。

使用する樹脂フィルム基板１としては、ポリイミドフィルムのほかに、ポリアミドフィルム、ポリエステルフィルム、ポリテトラフルオロエチレンフィルム、ポリフェニレンサルファイドフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、液晶ポリマーフィルムなどを用いることができる。
特に、機械的強度や耐熱性や電気絶縁性の観点から、ポリイミドフィルムが特に好ましい。
さらに、フィルムの厚みが１２．５〜７５μｍの上記樹脂フィルム基板が好ましく使用することができる。

下地金属層２は、樹脂フィルム基板と銅などの金属層との密着性や耐熱性などの信頼性を確保するものである。従って、下地金属層の材質は、ニッケル、クロム又はこれらの合金の中から選ばれる何れか１種とするが、密着強度や配線作製時のエッチングしやすさを考慮すると、ニッケル・クロム合金が適している。

そのニッケル・クロム合金の組成は、クロム１５重量％以上、２２重量％以下が望ましく、耐食性や耐マイグレーション性の向上が望める。
このうち２０重量％クロムのニッケル・クロム合金は、ニクロム合金として流通し、マグネトロンスパッタリング法のスパッタリングターゲットとして容易に入手可能である。また、ニッケルを含む合金には、クロム、バナジウム、チタン、モリブデン、コバルト等を添加しても良い。
さらに、クロム濃度の異なる複数のニッケル・クロム合金の薄膜を積層して、ニッケル・クロム合金の濃度勾配を設けた下地金属層を構成しても良い。

下地金属層２の膜厚は、３ｎｍ〜５０ｎｍが望ましい。
下地金属層の膜厚が３ｎｍ未満では、ポリイミドフィルムと銅層の密着性を保てず、耐食性や耐マイグレーション性で劣る。一方、下地金属層の膜厚が５０ｎｍを越えると、サブトラクティブ法で配線加工する際に、下地金属層の十分な除去が困難な場合が生じる。その下地金属層の除去が不十分な場合は、配線間のマイグレーション等の不具合が懸念される。

銅薄膜層３は、主に銅で構成され、その銅薄膜層の膜厚は、１０ｎｍ〜１μｍが望ましい。
銅薄膜層の膜厚が１０ｎｍ未満では、銅電気めっき層を電気めっき法で成膜する際の導電性が確保できず、電気めっきの際の外観不良に繋がる。銅薄膜層の膜厚が１μｍを越えても２層フレキシブル配線用基板の品質上の問題は生じないが、生産性が劣る問題がある。

この下地金属層２と銅薄膜層３は、後述するように乾式めっき法で成膜し、銅層４は湿式めっき法で成膜することもできる。
そして、得られたフレキシブル配線用基板６は、樹脂フィルム基板１の表面から金属積層体７の０．４μｍまでの膜厚範囲の電子線後方散乱回折法（ＥＢＳＤ）で測定した結晶の００１方位の結晶割合ＯＲ_００１に対する１１１方位の結晶割合ＯＲ_１１１との比（ＯＲ_１１１／ＯＲ_００１）が７以下であることが必要である。

この結晶の００１方位の結晶割合ＯＲ_００１に対する１１１方位の結晶割合ＯＲ_１１１との比（ＯＲ_１１１／ＯＲ_００１）が７を超えると、配線パターンの断面形状の底部の幅Ｂと頂部の幅Ｔと高さＣから下記（１）式で求められるエッチングファクター（Ｆ_Ｅ）が５未満となり、底部が幅広く、頂部の幅が狭くなる裾広がりの狭ピッチ化配線には不向きな配線パターンの断面形状となってしまう。

すなわち、配線パターンのピッチ（配線の中心間距離）は、隣接する配線パターンとの絶縁性を確保するため、配線パターン間の間隔を確保し、かつ配線パターンの断面の底部の幅も考慮する必要があり、配線パターンの断面形状が底部に裾広がりであると、底部の幅を考慮するため、狭ピッチ化には不向きである。
上記結晶の方位比を満たした本発明に係るフレキシブル配線用基板は、サブトラクティブ法により配線加工しても配線パターンが狭ピッチ化したプリント配線基板を得ることができる。

サブトラクティブ法により配線加工する際に用いる銅層用のエッチング液は、狭ピッチ化に対応した特別な配合の塩化第二鉄と塩化第二銅と硫酸銅とを含む水溶液や特殊な薬液には限定されず、一般的な比重１．３０〜１．４５の塩化第二鉄水溶液や比重１．３０〜１．４５の塩化第二銅水溶液を含む市販のエッチング液を用いても配線パターンの断面形状は底部の幅Ｂ値と頂部の幅Ｔと高さＣから上記（１）式より求められるエッチングファクター（Ｆ_Ｅ）が５以上となる効果を得ることができる。

なお、フレキシブル配線用基板をエッチング加工しても、配線の樹脂フィルム基板表面から０．４μｍまでの膜厚の範囲の結晶の方位比は変わることは無い。

（２）下地金属層と銅薄膜層の成膜方法
下地金属層および銅薄膜層は、乾式めっき法で形成することが好ましい。
乾式めっき法には、スパッタリング法、イオンプレーティング法、クラスターイオンビーム法、真空蒸着法、ＣＶＤ法等が挙げられるが、乾式めっき法では、下地金属層の組成制御等の観点から、スパッタリング法が望ましい。
樹脂フィルム基板にスパッタリング成膜するには公知のスパッタリング装置で成膜することができ、長尺の樹脂フィルム基板に成膜するには、公知のロール・ツー・ロール方式スパッタリング装置で行うことができる。このロール・ツー・ロールスパッタリング装置を用いれば、長尺のポリイミドフィルムの表面に、下地金属層および銅薄膜層を連続して成膜することができる。

図２はロール・ツー・ロールスパッタリング装置の一例である。
ロール・ツー・ロールスパッタリング装置１０は、その構成部品のほとんどを収納した直方体状の筐体１２を備えている。
筐体１２は円筒状でも良く、その形状は問わないが、１０^−４Ｐａ〜１Ｐａの範囲に減圧された状態を保持できれば良い。
この筐体１２内には、長尺の樹脂フィルム基板であるポリイミドフィルムＦを、供給する巻出ロール１３、キャンロール１４、スパッタリングカソード１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ、前フィードロール１６ａ、後フィードロール１６ｂ、テンションロール１７ａ、テンションロール１７ｂ、巻取ロール１８を有する。

巻出ロール１３、キャンロール１４、前フィードロール１６ａ、巻取ロール１８にはサーボモータによる動力を備える。巻出ロール１３、巻取ロール１８は、パウダークラッチ等によるトルク制御によってポリイミドフィルムＦの張力バランスが保たれるようになっている。
テンションロール１７ａ、１７ｂは、表面が硬質クロムめっきで仕上げられ張力センサーが備えられている。
スパッタリングカソード１５ａ〜１５ｄは、マグネトロンカソード式でキャンロール１４に対向して配置される。スパッタリングカソード１５ａ〜１５ｄのポリイミドフィルムＦの巾方向の寸法は、長尺樹脂フィルムポリイミドフィルムＦの巾より広ければよい。

ポリイミドフィルムＦは、ロール・ツー・ロール真空成膜装置であるロール・ツー・ロールスパッタリング装置１０内を搬送されて、キャンロール１４に対向するスパッタリングカソード１５ａ〜１５ｄで成膜され、銅薄膜層付ポリイミドフィルムＦ２に加工される。
キャンロール１４は、その表面が硬質クロムめっきで仕上げられ、その内部には筐体１２の外部から供給される冷媒や温媒が循環し、略一定の温度に調整される。

ロール・ツー・ロールスパッタリング装置１０を用いて下地金属層と銅薄膜層を成膜する場合、下地金属層の組成を有するターゲットをスパッタリングカソード１５ａに、銅ターゲットをスパッタリングカソード１５ｂ〜１５ｄにそれぞれ装着し、ポリイミドフィルムを巻出ロール１３にセットした装置内を真空排気した後、アルゴン等のスパッタリングガスを導入して装置内を１．３Ｐａ程度に保持する。

スパッタリング雰囲気は、一例としてアルゴン・窒素混合ガスを用い、その窒素配合比は、１体積％以上、１２体積％以下とすることが望ましいが、巻取式スパッタリング装置の形状など装置固有の影響を受ける可能性があることに留意して定める必要がある。
例えば、最終的な電気めっきまで行い、得られる金属積層体の００１方位の結晶割合ＯＲ_００１に対する１１１方位の結晶割合ＯＲ_１１１の比を確認しながら、スパッタリング雰囲気を適宜検討すればよい。
また、アルゴン・窒素混合ガスの窒素の配合比が１２体積％を超えると、得られた金属積層体をフレキシブル配線板などの配線に利用した場合、その配線の耐熱強度が低下する恐れがあるので、望ましくない。なお、アルゴン・窒素混合ガスによるスパッタリング雰囲気の一例を示しているが、スパッタリング雰囲気は、目的の結晶状態を実現できれば、アルゴン・窒素混合ガスに限定されない。

また、銅薄膜層の結晶配向は、スパッタリング雰囲気の影響も受ける。
スパッタリング雰囲気がアルゴンのみでは、銅薄膜層のＸ線回折による結晶のＷｉｌｓｏｎの配向度指数では面心立方格子構造の（１１１）面は見られるが、面心立方格子の（２００）面、ＥＢＳＤでは００１方位に相当する面は、ほとんど又は全く観測されない。
そこで、スパッタリング雰囲気のアルゴンに窒素を加えていくと、銅薄膜層には面心立方格子の（２００）面、ＥＢＳＤでは００１方位に相当する面が観測されるようになる。
このような条件と後述する電気めっきの条件により、配線加工した際に配線の頂部と底部の幅の差が少ないフレキシブル配線用基板を実現できるのである。

（３）銅電気めっき層とその成膜方法
銅電気めっき層は、電気めっき法により成膜される。その銅電気めっき層の膜厚は、１μｍ〜２０μｍが望ましい。
ここで、使用する電気めっき法は、硫酸銅のめっき浴中にて、不溶性アノードを用いて電気めっきを行う。また、使用する銅めっき浴液の組成は、通常用いられるフレキシブル配線板のスルーホールめっきなどで使用されるハイスロー硫酸銅めっき浴でも良い。

図３は、本発明に係る２層フレキシブル配線用基板の製造に用いることができるロール・ツー・ロール連続電気めっき装置（以下めっき装置２０という）の一例である。
下地金属層と銅薄膜層を成膜して得られた銅薄膜層付ポリイミドフィルムＦ２は、巻出ロール２２から巻き出され、電気めっき槽２１内のめっき液２８への浸漬を繰り返しながら連続的に搬送される。なお、２８ａはめっき液の液面を指している。
銅薄膜層付ポリイミドフィルムＦ２は、めっき液２８に浸漬されている間に電気めっきにより金属薄膜の表面に銅層が成膜され、所定の膜厚の銅層が形成された後、金属化樹脂フィルム基板である２層フレキシブル配線用基板Ｓとして、巻取ロール２９に巻き取れられる。なお、銅薄膜層付ポリイミドフィルムＦ２の搬送速度は、数ｍ〜数十ｍ／分の範囲が好ましい。

具体的に説明すると、銅薄膜層付ポリイミドフィルムＦ２は、巻出ロール２２から巻き出され、給電ロール２６ａを経て、電気めっき槽２１内のめっき液２８に浸漬される。電気めっき槽２１内に入った銅薄膜層付ポリイミドフィルムＦ２は、反転ロール２３を経て搬送方向が反転され、給電ロール２６ｂにより電気めっき槽２１外へ引き出される。
このように、銅薄膜層付ポリイミドフィルムＦ２が、めっき液への浸漬を複数回（図３では２０回）繰り返す間に、銅薄膜層付ポリイミドフィルムＦ２の金属薄膜上に銅層を形成するものである。

給電ロール２６ａとアノード１４から２４ａの間には電源（図示せず）が接続されている。
給電ロール２６ａ、アノード１２から２４ａ、めっき液、銅薄膜層付ポリイミドフィルムＦ２および前記電源により、電気めっき回路が構成される。また、不溶性アノードは、特別なものを必要とせず、導電性セラミックで表面をコーティングした公知のアノードでよい。なお、電気めっき槽２１の外部に、めっき液２８に銅イオンを供給する機構を備える。

めっき液２８への銅イオンの供給は、酸化銅水溶液、または水酸化銅水溶液、炭酸銅水溶液等で供給する。もしくはめっき液中に微量の鉄イオンを添加して、無酸素銅ボールを溶解して銅イオンを供給する方法もある。銅の供給方法は上記のいずれかの方法を用いることができる。

めっき中における電流密度は、アノード２４ａから搬送方向下流に進むにつれて電流密度を段階的に上昇させ、アノード２４ｏから２４ｔで最大の電流密度となるようにする。
このように電流密度を上昇させることで、銅層の変色を防ぐことができる。特に銅層の膜厚が薄い場合に電流密度が高いと銅層の変色が起こりやすいために、めっき中の電流密度は、後述するＰＲ電流の反転電流を除き０．１Ａ／ｄｍ^２〜８Ａ／ｄｍ^２が望ましい。電流密度が高くなると銅電気めっき層の外観不良が発生する。

本発明に係る２層フレキシブル配線用基板を製造するためには銅電気めっき層の膜厚の表面から１０％以上の範囲でＰＲ電流を用いて形成する。
ＰＲ電流を使用する場合、反転電流は正電流の１〜９倍の電流を加えると良い。
反転電流時間割合としては１〜１０％程度が望ましい。
また、ＰＲ電流の次の反転電流が流れる周期は、１０ｍ秒以上が望ましく、より望ましくは２０ｍ秒〜３００ｍ秒である。
図４はＰＲ電流の時間と電流密度を模式的に示したものである。
なお、めっき電圧は、上述の電流密度が実現できるように適宜調整すればよい。

本発明に係る２層フレキシブル配線用基板を、ロール・ツー・ロール連続電気めっき装置で製造するには、搬送経路の下流側から１つ以上のアノードでＰＲ電流を流せばよく、ＰＲ電流を流すアノード数は、銅電気めっき層の表面からポリイミドフィルム側にＰＲ電流で成膜する範囲の割合をどのようにするかで決まる。すなわち、少なくともアノード２４ｔはＰＲ電流が流れ、必要に応じてアノード２４ｓ、アノード２４ｒ、アノード２４ｑにＰＲ電流が流れることとなる。
なお、全アノードにＰＲ電流を流してもよいが、ＰＲ電流用の整流器が高価な為、製造コストが増加する。そこで、本発明に係る２層フレキシブル配線用基板では、銅電気めっき層の表面からポリイミド方向に膜厚の１０％をＰＲ電流で成膜すれば、耐折れ性試験（ＪＩＳ Ｃ−５０１６−１９９４）の実施前後での前記銅層の結晶配向比［（２００）／（１１１）］の差ｄ［（２００）／（１１１）］が０．０３以上となるので、結果的に耐折れ性試験（ＭＩＴ試験）の向上が望める。

ＰＲ電流を使用した銅電気めっきが望ましい理由は、電流を反転させると、銅電気めっき層の銅の結晶粒径は２００ｎｍ程度以上とすることができ、結晶粒界を少なくできるので、粒界で発生するクラックの起点を少なくすることができるためである。

一般に電気めっき法では、めっき析出する銅は、銅めっきされる基材の表面の影響を受けるが、銅電気めっき層の表面から膜厚の１０％以上をＰＲ電流で成膜すれば、結晶粒界を制御でき、銅電気めっき層の耐折れ性に対する効果を得ることができる。従って、２層フレキシブル配線用基板の銅電気めっき層の表面から膜厚の１０％以上が、耐折れ性に合致した結晶になっていれば、銅電気めっき層の耐折れ性に対する効果が得られ、本発明の課題を達成することができる。

（４）銅電気めっき層の特徴
本発明のフレキシブル配線用基板の銅層の特徴は、１．２以上の銅の（１１１）結晶配向度指数を示すことである。この状態では、ＭＩＴ耐折れ試験（ＪＩＳ Ｃ−５０１６−１９９４）において、結晶が滑りやすくなる。なお、本発明のフレキシブル配線用基板の銅層には（１１１）配向のほかに（２００）、（２２０）、（３１１）配向も含むが、そのうち（１１１）配向が殆どを占め、その結晶配向度指数が１．２０以上を示すということである。

さらに、ＭＩＴ耐折れ性試験（ＪＩＳ Ｃ−５０１６−１９９４）前後における結晶の配向比［（２００）／（１１１）］の差が０．０３以上の結晶状態となることである。この状態は、ＭＩＴ耐折れ試験をすることで結晶が滑り、再結晶が起こったと考えられる。
表面の光沢性は、表面の凹凸が切り欠きの要因とならないよう光沢膜が好ましい。

また、平均結晶粒径の大きさは、大きいほど良いが、銅張積層基板をサブトラクティブ法でフレキシブル配線基板に配線加工する際の銅層のエッチングにも影響するので留意する必要がある。
サブトラクティブ法での銅層のエッチングに塩化第二鉄水溶液を用いる場合には、銅層の結晶粒径は影響しないこともあるが、銅層の結晶粒子の粒界をエッチングする場合には、結晶粒径が配線の形状にも影響するのである。平均結晶粒径としては、２００ｎｍ〜４００ｎｍ程度が望ましい。２００ｎｍ以下であると結晶粒界が多く、破断の起点となるクラックが入りやすくなり、４００ｎｍ以下とするのは、金属表面の平滑性を保つためである。さらに破断の起点となるクラックが入らないように表面粗さＲａ０．２μｍ以下にすることが望ましい。

即ち、本発明のフレキシブル配線用基板の銅電気めっき層は、上記成膜方法で得られ、（１１１）結晶配向度指数が１．２以上で、ＭＩＴ耐折れ試験前後における結晶配向比［（２００）／（１１１）］の差が０．０３以上であるという特性等を有する層となる。なお、銅電気めっき層の結晶配向はＸ線回折のＷｉｌｓｏｎの配向度指数から知ることができる。

さらに、上記の方法で得られた銅電気めっき層における銅結晶は、屈折時に常温下での動的再結晶効果を有する。耐折れ性試験後の平均結晶粒径は再結晶で１００ｎｍ〜２００ｎｍ程度となる傾向である。
一般に、銅の電気めっきによる成膜は、常温下で動的再結晶しないと考えられてきた。しかし、本発明のフレキシブル配線用基板においては、その銅電気めっき層は常温下で動的再結晶を起こし、結果的に、ＭＩＴ試験のような屈折試験を行うと試料が切れ難い。その平均結晶粒径と常温下での動的再結晶は、断面ＳＩＭ像で観察することができる。

電気めっき法により成膜される銅電気めっき層の結晶方位は、銅薄膜層の結晶の方位の影響を受けるが、銅電気めっき層と銅薄膜層の結晶の方位は異なるものとなる。例えば、銅薄膜層の結晶の方位に（２００）面、ＥＢＳＤでの００１方位に相当する面が観測されなくても、銅電気めっき層の結晶の方位には（１１１）面がみられる。

本発明に係るフレキシブル配線用基板のさらなる特徴的な点は、銅薄膜層付樹脂フィルムの銅薄膜層の結晶の方位と、その銅薄膜層上に銅電気めっきにより設けられた銅電気めっき層の樹脂フィルム基板表面から０．４μｍまでの膜厚の範囲の電子線後方散乱回折法（ＥＢＳＤ）で測定した結晶の方位が異なること、及び銅電気めっき層の樹脂フィルム基板表面から０．４μｍまでの膜厚範囲における電子線後方散乱回折法（ＥＢＳＤ）で測定した結晶の方位比によって配線の断面形状の底部幅Ｂと頂部幅Ｔの関係が変化することである。

即ち、本発明に係るフレキシブル配線用基板の金属積層体は、樹脂フィルム基板表面から０．４μｍまでの膜厚範囲における電子線後方散乱回折法（ＥＢＳＤ）で測定した結晶の００１方位の結晶割合ＯＲ_００１に対する１１１方位の結晶割合ＯＲ_１１１の比（ＯＲ_１１１／ＯＲ_００１）が７以下である。
そして、このような金属積層体を配線とするために、サブトラクティブ法で配線加工すると、その断面形状は底部幅Ｂと頂部幅Ｔと銅膜厚Ｃから、下記（２）式で求められるエッチングファクター（Ｆ_Ｅ）で表される効果を得ることができる。

すなわち、エッチングファクター（Ｆ_Ｅ）が５以上では、底部幅Ｂ値と頂部幅Ｔが近い値である効果を示している。

なお、金属積層体の結晶の方位の測定には、公知の電子線後方散乱回折法（ＥＢＳＤ）を用いることができる。
本発明に係るフレキシブル配線用基板は、樹脂フィルム基板表面から０．４μｍまでの膜厚範囲の金属積層体における電子線後方散乱回折法（ＥＢＳＤ）による結晶の００１方位の結晶割合ＯＲ_００１に対する１１１方位の結晶割合ＯＲ_１１１の比（ＯＲ_１１１／ＯＲ_００１）が７以下であることを確認することができる。
なお、金属積層体は下地金属層を含むものであるが、下地金属層の膜厚は３〜５０ｎｍと極めて薄いために、電子線後方散乱回折法（ＥＢＳＤ）による結晶の方位測定の結果には殆ど寄与せず、実質的には銅薄膜層と銅電気めっき層の銅層内の結晶状態から、その測定結果が得られる。

本発明に係るフレキシブル配線用基板の特徴の１つである樹脂フィルム基板表面から０．４μｍまでの膜厚範囲の金属積層体における電子線後方散乱回折法（ＥＢＳＤ）による結晶の００１方位の結晶割合ＯＲ_００１に対する１１１方位の結晶割合ＯＲ_１１１の比（ＯＲ_１１１／ＯＲ_００１）が７以下を得る方法の一例としては、下地金属層と銅薄膜層のスパッタリング成膜の雰囲気を窒素の割合が１体積％〜１２体積％含むアルゴン・窒素混合ガスを用い、且つ、銅電気めっき層の銅薄膜層の表面から膜厚１μｍ〜２．５μｍの範囲では電流密度が１Ａ／ｄｍ^２とする成膜方法があげられる。

フレキシブル配線用基板のＭＩＴ耐折れ性試験の結果は、配線幅が細くなると、悪化する。
ＪＩＳ Ｃ−５０１６−１９９４に従った耐折れ性試験では配線幅が１ｍｍであるが、液晶ディスプレイ内の屈曲配線に用いられるフレキシブル配線板では、配線幅が５０μｍ以下であり、さらに高精細な２５μｍ以下の配線幅に移行している。配線幅１ｍｍのフレキシブル配線板に加工され、十分な耐折れ性を実現できるフレキシブル配線用基板であっても、配線幅５０μｍ以下では十分な耐折れ性を実現できないことがある。
もちろん、配線幅１ｍｍのフレキシブル配線板で不十分な耐折れ性となるフレキシブル配線用基板では、配線幅５０μ以下でも不十分な耐折れ性の結果となる。
そこで、配線幅５０μｍ以下のフレキシブル配線板で配線の断面形状と、耐折れ性の関係を検討すると、配線の底部幅Ｂと頂部幅Ｔが近いエッチングファクター（Ｆ_Ｅ）が５を越えることで、その耐折れ性の向上が見られた。

以下、実施例を用いて本発明をより詳細に説明する。
図１に示すようなロール・ツー・ロールスパッタリング装置１０を用いて銅薄膜層付ポリイミドフィルムＦ２を以下のように製造した。
先ず、下地金属層２を成膜する為のニッケル−２０重量％クロム合金ターゲットをスパッタリングカソード１５ａに、銅ターゲットをスパッタリングカソード１５ｂ〜１５ｄにそれぞれ装着した。
次に、樹脂フィルム基板Ｆとして厚み３８μｍのポリイミドフィルム（カプトン 登録商標 東レ・デュポン社製）を用い、そのフィルムをセットした装置内を真空排気した後、スパッタリングガスを導入して装置内を１．３Ｐａに保持して銅薄膜層付ポリイミドフィルムＦ２を製造した。下地金属層（ニッケル−クロム合金）２の膜厚は２０ｎｍ、銅薄膜層３の膜厚は２００ｎｍであった。

得られた銅薄膜層付ポリイミドフィルムＦ２に、図３に示すようなめっき装置２０を用いて銅電気めっきを行い、銅電気めっき層４を成膜した。めっき液２８はｐＨ１以下の硫酸銅水溶液を用い、アノード２４ｏから２４ｔは特に断らない限り最大の電流密度（ＰＲ電流の反転電流を除く）となるようにし、最終的に銅電気めっき層４の膜厚が８．５μｍとなるように電流密度を調整した。

耐折れ性試験は、塩化第二鉄をエッチング液にもちいてサブトラクティブ法で「ＪＩＳ−Ｃ−５０１６−１９９４」のテストパターンを形成し、同規格に従った評価と、試験片に配線幅を５０μｍとした試験片（以下、試験片５０μｍという）と、配線幅を２０μｍとした試験片（以下、試験片２０μｍという）を用いた以外は「ＪＩＳ−５０１６−１９９４」に準じた評価を行った。
耐折れ性試験前後の銅電気めっき層の結晶配向は、Ｘ線回折でＷｉｌｓｏｎの配向度指数を用い測定した。

金属積層体についてＥＢＳＤ法で銅結晶の方位と方位比率を測定した。その測定結果を樹脂フィルム基板表面側から膜厚０．４μｍまでの範囲と、膜厚０．４μｍを超えた範囲に分けて解析した。

実施例で用いた電子線後方散乱回折法（ＥＢＳＤ）の測定条件は、以下の通りである。
［電子線後方散乱回折法（ＥＢＳＤ）の測定条件］
回折装置として、Ｏｘｆｏｒｄ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製（ＨＫＬ Ｃｈａｎｎｅｌ ５）を用い、加速電圧：１５ｋＶ、測定ステップ：０．０５μｍの条件で測定した。また、結晶粒の（１１１）面配向の割合は、（１１１）面の法線方向に±１５°の範囲で配向している結晶粒を、測定範囲の面積の占有率で算出した。

サブトラクティブ法による配線加工で用いたエッチング液は、塩化第二鉄水溶液（比重１．３５、温度４５℃）であった。

スパッタリングガス（スパッタリング雰囲気）は、１．３Ｐａのアルゴンと５体積％窒素の混合ガスとした。
銅層のうち銅薄膜層表面から膜厚１．５μｍの範囲を成膜するアノード２４ａ〜２４ｆの電流密度を１Ａ／ｄｍ^２以下にした結果、金属積層体の樹脂フィルム基板表面から０．４μｍまでの膜厚範囲における電子線後方散乱回折法（ＥＢＳＤ）により得られた結晶の００１方位の結晶割合ＯＲ_００１に対する１１１方位の結晶割合ＯＲ_１１１の比（ＯＲ_１１１／ＯＲ_００１）は、０．７であった。

銅電気めっき層４の表面から１０％の膜厚範囲までをＰＲ電流を用いてで電気めっきを行う為に、アノード２４ｔにＰＲ電流を流して、実施例１の２層フレキシブル配線用基板を作製した。この時の負電流時間割合を１０％としてめっき皮膜を得た。

ＭＩＴ耐折れ性試験前の銅電気めっき層（１１１）結晶配向度指数が１．３４であった。
ＭＩＴ耐折れ性試験前後のＸ線配向度指数で表す結晶配向比［（２００）／（１１１）］の差が０．０４の実施例１のＭＩＴ耐折れ性サンプルは、配線幅１ｍｍで８９５回、試験片５０μｍでは７８回、試験片２０μｍでは５０回という良好な結果を得た。
そのエッチングファクターは、試験片５０μｍでは６．３、試験片２０μｍでも６．３であった。

スパッタリング雰囲気をアルゴンと１体積％の窒素の混合ガスとした以外は実施例１と同様に２層フレキシブル配線用基板を作製した。金属積層体の樹脂フィルム基板表面から０．４μｍまでの膜厚範囲における電子線後方散乱回折法（ＥＢＳＤ）により得られた結晶の００１方位の結晶割合ＯＲ_００１に対する１１１方位の結晶割合ＯＲ_１１１の比（ＯＲ_１１１／ＯＲ_００１）は、３．３であった。

ＭＩＴ耐折れ性試験前の銅電気めっき層（１１１）結晶配向度指数が１．３４であった。
ＭＩＴ耐折れ性試験前後のＸ線配向度指数で表す結晶配向比［（２００）／（１１１）］の差が０．０４の実施例２のＭＩＴ耐折れ性サンプルは、配線幅１ｍｍで８５１回、試験片５０μｍでは６９回、試験片２０μｍでは４５回という良好な結果を得た。
そのエッチングファクターは、試験片５０μｍでは５．３、試験片２０μｍでは５．５であった。

（比較例１）
スパッタリング雰囲気のみアルゴンガスを用いた以外は、実施例１と同様にして２層フレキシブル配線用基板を作製した。
電子線後方散乱回折法（ＥＢＳＤ）による測定で得られた結晶の００１方位の結晶割合ＯＲ_００１に対する１１１方位の結晶割合ＯＲ_１１１の比（ＯＲ_１１１／ＯＲ_００１）は、７．３であった。

ＭＩＴ耐折れ性試験前の銅電気めっき層（１１１）結晶配向度指数は１．２０であった。
ＭＩＴ耐折れ性試験前後のＸ線配向度指数で表す結晶配向比［（２００）／（１１１）］の差は０．０３であった。

上記特性を示す比較例１のサンプルの耐折れ性は、配線幅１ｍｍで５４１回、試験片５０μｍでは２７回、試験片２０μｍでは２０回という配線幅５０μｍ以下では振るわない結果を示し、明らかに本発明に係る実施例１より劣っている結果であった。
そのエッチングファクターは、試験片５０μｍでは３．９、試験片２０μｍでは４．１であった。
表１に配線幅２０μｍ、５０μｍの実施例、比較例における、配線形状（ボトム幅Ｂ、トップ幅Ｔ、銅膜厚Ｃ）とスパッタ雰囲気、算出したエッチングファクターＦ_Ｅ、及びＭＩＴ耐折れ性試験結果を纏めて示す。

１ ポリイミドフィルム（樹脂フィルム基板）
２ 下地金属層
３ 銅薄膜層
４ 銅電気めっき層
５ 銅層
６ ２層フレキシブル配線用基板
７ 金属積層体
１０ ロール・ツー・ロールスパッタリング装置
１２ 筐体
１３ 巻出ロール
１４ キャンロール
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ スパッタリングカソード
１６ａ 前フィードロール
１６ｂ 後フィードロール
１７ａ、 １７ｂ テンションロール
１７ｂ テンションロール
１８ 巻取ロール
２０ （ロール・ツー・ロール方式の連続電気）めっき装置
２１ 電気めっき槽
２２ 巻出ロール
２３ 反転ロール
２４ａ〜２４ｔ 陽極アノード
２６ａ〜２６ｋ 給電ロール
２８ めっき液
２８ａ めっき液の液面
２９ 巻取ロール
Ｆ ポリイミドフィルム（樹脂フィルム基板）
Ｆ２ 銅薄膜層付ポリイミドフィルム（銅薄膜層付樹脂フィルム基板）
Ｓ ２層フレキシブル配線用基板

Claims (7)

1. 樹脂フィルム基板表面に接着剤を介することなくニッケル合金からなる下地金属層と、前記下地金属層の表面に下地金属層の表面に銅薄膜層と銅電気めっき層で構成される銅層を設けた金属積層体の配線が設けられた２層フレキシブル配線用基板において、
   前記下地金属層の膜厚が５０ｎｍ以下で、
   電子線後方散乱回折法（ＥＢＳＤ）により測定した前記金属積層体における前記樹脂フィルム基板表面から０．４μｍまでの範囲に含まれる結晶の００１方位の結晶割合ＯＲ_００１に対する１１１方位の結晶割合ＯＲ_１１１との比（ＯＲ_１１１／ＯＲ_００１）が７以下、
   前記銅層の（１１１）結晶配向度指数が１．２以上、かつ、
   耐折れ性試験（ＪＩＳ Ｃ−５０１６−１９９４に規定される耐折れ性試験）の実施前後において得られる前記銅層の結晶配向比［（２００）／（１１１）］の差ｄ［（２００）／（１１１）］が、０．０３以上であること
   を特徴とする２層フレキシブル配線用基板。
2. 前記下地金属層の膜厚が３ｎｍ〜５０ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の２層フレキシブル配線用基板。
3. 前記銅層の膜厚が、５μｍ〜１２μｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の２層フレキシブル配線用基板。
4. 前記銅層が、前記下地金属層の表面上に備わる銅薄膜層と、前記銅薄膜層の表面上に備わる銅電気めっき層から構成され、
   前記銅層の表面から前記樹脂フィルム基板方向に前記銅電気めっき層の膜厚の１０％以上の厚み範囲において、平均結晶粒径が２００ｎｍ〜４００ｎｍであり、表面粗さＲａが０．２μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の２層フレキシブル配線用基板。
5. 前記厚み範囲が、前記銅層の表面から前記樹脂フィルム基板方向に前記銅電気めっき層の膜厚の１０％であることを特徴とする請求項４記載の２層フレキシブル配線用基板。
6. 前記樹脂フィルム基板が、ポリイミド系フィルム、ポリアミド系フィルム、ポリエステル系フィルム、ポリテトラフルオロエチレン系フィルム、ポリフェニレンサルファイド系フィルム、ポリエチレンナフタレート系フィルム、液晶ポリマー系フィルムから選ばれた少なくとも１種以上の樹脂フィルムであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の２層フレキシブル配線用基板。
7. 樹脂フィルム基板の表面に接着剤を介することなく乾式めっき法により下地金属層と前記下地金属層の表面に銅薄膜層を成膜し、前記銅薄膜層の表面に銅電気めっき法により銅めっき被膜を成膜する請求項１から６のいずれか１項に記載の２層フレキシブル配線用基板の製造方法であって、
   前記乾式めっき法による成膜時の雰囲気が、アルゴン窒素混合ガスであり、
   前記銅電気めっき層が、前記銅電気めっき層の表面から前記樹脂フィルム基板方向に前記銅電気めっき層膜厚の１０％以上の厚み範囲において、周期的に短時間の電位反転を行うＰｅｒｉｏｄｉｃ Ｒｅｖｅｒｓｅ電流による銅電気めっき法によって形成されることを特徴とする２層フレキシブル配線用基板の製造方法。

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