JP6493051B2

JP6493051B2 - 長尺導電性基板の電気めっき方法及び電気めっき装置、並びに該電気めっき方法を用いた金属化ポリイミドフィルムの製造方法

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Publication number: JP6493051B2
Application number: JP2015142577A
Authority: JP
Inventors: 晃典白石
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 2015-07-17
Filing date: 2015-07-17
Publication date: 2019-04-03
Anticipated expiration: 2035-07-17
Also published as: JP2017025359A

Description

本発明は、長尺導電性基板の電気めっき方法及び電気めっき装置、並びにこの電気めっき方法を用いた金属化ポリイミドフィルムの製造方法に関する。

ポリイミドフィルムは耐熱性に優れている上、機械的、電気的及び化学的な特性においても他のプラスティック材料に比べ遜色がないため、ポリイミドフィルムを基材としてその少なくとも片面上に金属層を形成してなる金属化ポリイミドフィルムがプリント配線板（ＰＷＢ）、フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）、テープ自動ボンディング用テープ（ＴＡＢ）、チップオンフィルム（ＣＯＦ）等の電子部品用の絶縁基板材料として多用されている。

これらの中でも液晶画面に画像を表示するためのドライバーＩＣチップなどの実装が可能なＣＯＦに金属化ポリイミドフィルムを適用する技術が注目されている。ＣＯＦは従来の実装法であったＴＣＰ（ＴａｐｅＣａｒｒｉｅｒＰａｃｋａｇｅ）に比べてファインピッチ実装が可能であり、ドライバーＩＣの小型化とコストダウンを図ることが可能であることを特徴としている。このＣＯＦの製造方法としては、例えば銅からなる金属層を有する金属化ポリイミドフィルムに対して、フォトリソグラフィー技法を用いたいわゆるサブトラクティブ法により該金属層にファインパターニング加工を施した後、スズめっき及びソルダーレジストでそれぞれ所定の領域を被覆する方法が一般的である。

上記の金属化ポリイミドフィルムには、接着剤を用いて金属箔とポリイミドフィルムを張り合わせた３層金属化ポリイミドフィルムと、接着剤を用いることなくポリイミドフィルムの表面に金属皮膜層を直接形成した２層金属化ポリイミドフィルムがある。近年、電子機器の高性能化に伴い実装基板の基材には微細配線が描けるものが求められており、接着剤層の影響を受けないので微細加工が容易である上、ポリイミド本来の高い安定性を発揮させることが可能な２層金属化ポリイミドフィルムの需要が高まっている。

上記したポリイミドフィルムの表面に金属皮膜層が直接形成された２層金属化ポリイミドフィルムの作製では、例えば、ポリイミドフィルムの表面にスパッタリング法等の乾式めっき法によりニッケルクロム合金等からなるニッケル合金の下地金属薄膜を形成し、その上に良導電性を付与するために銅薄膜を形成して金属薄膜層付きポリイミドフィルムを形成することが行われている。通常はこの金属薄膜層を回路形成用の金属皮膜層として厚膜化するため、電気めっき法又は電気めっきと無電解めっきを併用する方法によって金属薄膜層上に銅層が成膜される。尚、上記スパッタリング法によって形成される下地金属薄膜と銅薄膜からなる金属薄膜層の厚さとしては、１００〜５００ｎｍが一般的である。また、電気めっき等で成膜される銅層の厚さは、例えばサブトラクティブ法によって回路を形成する場合には、５〜１２μｍが一般的である。

ところで、上記したように電気めっき法によって金属薄膜層付きポリイミドフィルムの該金属薄膜層上に連続的に銅層を形成する場合、一般に、長尺状の金属薄膜層付きポリイミドフィルムの搬送方向に沿って並べられた複数のめっき槽と、各めっき槽に電力を供給する給電部と、該長尺状のフィルムを連続的に搬送させる搬送機構とを具えた連続めっき装置が用いられている。各めっき槽には銅めっき液が供給されるようになっており、また、めっき時にカソードとなる該フィルムの金属薄膜層に対向する位置に陽極が配置されている。

例えば特許文献１には、電解液が貯められた複数のめっき槽からなる連続めっき装置が開示されており、下地金属薄膜と銅薄膜とからなる金属薄膜層が成膜された長尺のポリイミドフィルムを、これら複数のめっき槽に順次連続的に浸漬させることで、電解液中の陽極にポリイミドフィルムの金属薄膜層を対向させて電気めっきを行うことが示されている。この連続めっき装置の各めっき槽の通電量はポリイミドフィルムがその搬送方向の下流側にいくに従って順次増加するように個別に制御されており、これにより均一で良好な銅層を連続的に形成することができると記載されている。

特開２００９−０２６９９０号公報

上記したようなポリイミドフィルム上に接着剤を介さずに金属層を直接形成する構造の２層金属化ポリイミドフィルムを、ＦＰＣ、ＴＡＢ、ＣＯＦ等の配線基板に加工する場合は、配線幅は最も細い場所で２０μｍ以下となることがある。そのため、２層金属化ポリイミドフィルムの表面に微小な凹凸などの欠陥があると配線の断線などの品質上の問題が発生しやすくなり、ＦＰＣ、ＴＡＢ、ＣＯＦ等の生産性が低下することがあった。

本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたものであり、長尺の金属薄膜層付きポリイミドフィルム等の長尺導電性基板の金属層表面に微小な凹凸などの欠陥のない銅層等の金属層を成膜することができ、よって高品質の金属化ポリイミドフィルムを高い生産性で作製することが可能な電気めっき方法及び電気めっき装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明が提供する長尺導電性基板の電気めっき方法は、ロールツーロール方式で搬送される長尺導電性基板に対してめっき液の液面より上方に位置する給電ロールとの接触による給電と、該給電後にめっき液に浸漬させて行う電気めっきと、該電気めっき後のめっき液からの引き上げとからなる一連の操作を複数回繰り返すことによって電気めっきを行う長尺導電性基板の電気めっき方法であって、前記複数回の操作の各々において、前記給電ロールの回転軸より斜め下方にあってその外周面に接触して清掃する清掃手段の該接触部分、及び該給電ロールの外周面に接する直前の長尺導電性基板の被めっき面に、前記給電ロールの斜め下方にその端から端まで延在し且つ軸方向に沿って複数のノズル若しくは複数の貫通孔が千鳥状に設けられた１本のパイプを介してそれぞれ１０〜３２℃の温度範囲内の水を吹き付けることを特徴としている。

また、本発明が提供する長尺導電性基板の電気めっき装置は、めっき液が貯められためっき槽と、ロールツーロール方式で搬送される長尺導電性基板を該めっき液に複数回に分けて浸漬させる搬送機構と、該めっき液に浸漬した長尺導電性基板に対向するように配置された陽極とからなる長尺導電性基板の連続電気めっき装置であって、該搬送機構は該長尺導電性基板を該めっき液内に導くと同時に該該長尺導電性基板に給電を行う複数の給電ロールを有しており、これら複数の給電ロールの各々は、その回転軸より斜め下方に位置し且つその外周面に接触して清掃する清掃手段が設けられており、該給電ロールと該清掃手段との該接触部分、及び該給電ロールの外周面に接する直前の長尺導電性基板の被めっき面にそれぞれ１０〜３２℃の温度範囲内の水を吹き付けるべく、前記給電ロールの斜め下方にその端から端まで延在し且つ軸方向に沿って複数のノズル若しくは複数の貫通孔が千鳥状に設けられた１本のパイプからなる噴射手段が設けられていることを特徴としている。

更に、本発明が提供する金属化ポリイミドフィルムの製造方法は、上記した本発明の電気めっき方法を用いて、長尺ポリイミドフィルムの少なくとも片面に接着剤を介することなく乾式めっき法で金属薄膜層が成膜された長尺導電性基板としての金属薄膜層付ポリイミドフィルムに対して、その金属薄膜層の表面に銅電気めっきを行うことを特徴としている。

本発明によれば、金属薄膜層付きポリイミドフィルム等の長尺導電性基板の表面上に微小な凹凸等の欠陥が少ない銅層等の金属層を成膜することができるので、ＣＯＦ用として配線加工しても断線が少ない高品質の金属化ポリイミドフィルムを低コストで量産することができる。

本発明による長尺導電性基板の電気めっき装置の一具体例を示す概略の断面図である。図１の電気めっき装置の一部のガイドロール及び給電ロール付近を示す部分断面図である。

以下、本発明の一具体例の長尺導電性基板の電気めっき装置及びこれを用いた電気めっき方法について詳しく説明する。尚、本発明の一具体例の電気めっき装置において電気めっきされる長尺導電性基板としては、ポリイミドフィルムの片面若しくは両面に接着剤を介することなく乾式めっき法でＮｉ、Ｃｒ、Ｃｕなどの金属又はその合金からなる金属薄膜層が形成された金属薄膜層付きポリイミドフィルムを代表例として挙げることができる。従って以下の説明においては、長尺導電性基板としてかかる金属薄膜層が片面に成膜された金属薄膜層付ポリイミドフィルムの金属薄膜層側表面に銅層を電気めっきして金属化ポリイミドフィルムを作製する場合を例に挙げて説明する。

図１は、本発明による長尺導電性基板の連続電気めっき装置の一具体例である。この本発明の一具体例の連続電気めっき装置は、めっき液Ｅが貯められた略直方体形状の縦長のめっき槽１を有し、その長手方向の両側壁部の外側に巻出ロール２及び巻取ロール３がそれぞれ設けられている。巻出ロール２から巻き出された長尺状の金属薄膜層付ポリイミドフィルム（以降、長尺導電性基板と称する）Ｆは、先ず第１ガイドロール４ａで略水平方向にガイドされた後、めっき槽１の上方に位置する第１給電ロール５ａでほぼ真下に向かうようにガイドされる。この給電ロール５ａの外周面には個別の電源装置（図示せず）が接続しており、長尺導電性基板Ｆの金属薄膜層がこの外周面に接触することで直後の浸漬の際の電気めっきに必要な電力が給電される。

第１給電ロール５ａでガイド及び給電された長尺導電性基板Ｆは、めっき槽１内のめっき液Ｅに浸漬し、めっき液Ｅ内をほぼ真下に向かって走行した後、めっき槽１の底面近傍に位置する第１反転ロール６ａによって１８０℃反転せしめられる。第１反転ロール６ａで反転せしめられた長尺導電性基板Ｆは、めっき液Ｅ内をほぼ真上に向かって走行した後、めっき槽１の上方に位置する第２ガイドロール４ｂによってめっき液Ｅ内から引き上げられる。

このようにして、めっき液Ｅ内を真下及び真上に向かって走行する長尺導電性基板Ｆの被めっき面にそれぞれ対向するように、第１アノード対７ａ_１、７ａ_２がめっき槽１内に設けられている。この第１アノード対７ａ_１、７ａ_２は、長尺導電性基板Ｆの搬送方向に関してそれらの直ぐ上流側に位置する前述した給電ロール５ａとの間で図示しない電気めっきの回路（めっきセル）を構成している。これにより、長尺導電性基板Ｆがめっき液Ｅ内を上下方向に一往復する間にその被めっき面に電気めっきが施される。

第２ガイドロール４ｂによってめっき液Ｅ内から引き上げられた長尺導電性基板Ｆは、以降は同様にして第２給電ロール５ｂ、第２反転ロール６ｂ、及び第３ガイドロール４ｃによる２回目の浸漬の際に第２アノード対７ｂ_１、７ｂ_２によって２回目の電気めっきが施され、第３給電ロール５ｃ、第３反転ロール６ｃ、及び第４ガイドロール４ｄによる３回目の浸漬の際に第３アノード対７ｃ_１、７ｃ_２によって３回目の電気めっきが施され、第４給電ロール５ｄ、第４反転ロール６ｄ、及び第５ガイドロール４ｅによる４回目の浸漬の際に第４アノード対７ｄ_１、７ｄ_２によって４回目の電気めっきが施される。

上記した給電ロール５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄの各々のめっきセルに供給する通電量は、長尺導電性基板Ｆの搬送方向に関して下流側になるに従って順次増加させるのが好ましい。これにより、均一で良好な銅層などの電気めっき層を形成することができる。尚、上記したアノード対の各々には公知の無酸素含リン銅や不溶性アノードを用いることができ、めっき液Ｅにはそのアノードに応じためっき液を用いればよい。

上記したように、本発明の一具体例の連続電気めっき装置は、長尺導電性基板Ｆに対して給電ロールとの接触による給電、めっき液Ｅへの浸漬、及びめっき液Ｅからの引き上げからなる一連の操作を複数回（図１では４回）に亘って繰り返し、各操作の浸漬の際に被めっき面への電気めっきを施すことで、銅層を成膜している。長尺導電性基板Ｆの搬送速度は、数ｍ〜数十ｍ／分が好ましく、めっき液Ｅへの浸漬を繰り返すことによって、その表面上に最終的に膜厚数μｍ〜１２μｍの銅層を成膜することができる。このようにして銅層が成膜された長尺導電性基板Ｆは、金属化ポリイミドフィルムＳとして巻取ロール３に巻き取れられる。

本発明の一具体例の連続電気めっき装置においては、これら給電ロール５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄにそれらの外周面を清掃する清掃手段として給電ロールブラシ８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄがそれぞれ設けられている。そして、これら給電ロールと給電ロールブラシとの接触部分に洗浄水を吹き付けて洗浄するため、該洗浄水を噴射する噴射手段として、接触部洗浄ノズル９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄがそれぞれ設けられている。また、本発明の一具体例の連続電気めっき装置においては、これら給電ロール５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄにそれぞれ接する直前の長尺導電性基板Ｆの被めっき面に洗浄水を吹き付けて洗浄するため、該洗浄水を噴射する他の噴射手段として、被めっき面洗浄ノズル１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄがそれぞれ設けられている。

これら給電ロールブラシ８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄは全て同様の構造及び機能を有しており、それらによる接触部分にそれぞれ洗浄水を噴射する接触部洗浄ノズル９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄも全て同様の構造及び機能を有している。また、給電ロール５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄに接する直前の長尺導電性基板Ｆの被めっき面にそれぞれ洗浄水を噴射する被めっき面洗浄ノズル１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄも全て同様の構造及び機能を有している。従って、簡単のため、以下の説明では代表として第２給電ロール５ｂに設けられている第２給電ロールブラシ８ｂ、並びに第２給電ロール５ｂ近傍に位置する第２接触部洗浄ノズル９ｂ及び第２被めっき面洗浄ノズル１０ｂを採り上げて図２を参照しながら説明する。

第２給電ロール５ｂの外周面を洗浄する第２給電ロールブラシ８ｂは、第２給電ロール５ｂの回転軸よりも斜め下方に位置し且つその回転に従動して回転しながらその外周面に接触することで清掃する略円柱形状のブラシであり、その材質は、第２給電ロール５ｂを傷付けることなくその外周面に付着した異物を除去できるのであれば特に限定はなくポリプロピレン製ブラシ等を用いることができる。この第２給電ロールブラシ８ｂは、その最上部が第２給電ロール５ｂの中心部より下に配されるのが好ましい。

これら第２給電ロールブラシ８ｂと第２給電ロール５ｂの外周面との接触部分を洗浄する洗浄水を噴射する第２接触部洗浄ノズル９ｂは、長尺導電性基板Ｆの搬送方向に関して第２給電ロール５ｂの上流側に配置する。これにより、第２接触部洗浄ノズル９ｂは第２ガイドロール４ｂと第２給電ロール５ｂとの間に配されることになる。また、第２接触部洗浄ノズル９ｂは、第２給電ロール５ｂの中心部の高さと第２給電ロールブラシ８ｂの中心部の高さとの間の高さに配置するのが好ましい。特に、第２接触部洗浄ノズル９ｂを、第２給電ロール５ｂの真下に配さないことが望ましい。

第２接触部洗浄ノズル９ｂをこのような位置に配するのは、第２接触部洗浄ノズル９ｂから噴射した洗浄水が飛散して長尺導電性基板Ｆを汚染させないようにするためである。第２接触部洗浄ノズル９ｂを第２給電ロール５ｂの真下に配置するのが好ましくない理由は、第２接触部洗浄ノズル９ｂに供給する洗浄水の水圧などを適切に調整しないと、噴射した洗浄水が第２給電ロール５ｂや第２給電ロールブラシ８ｂではね返って飛散し、長尺導電性基板Ｆに異物などを付着させる恐れがあるからである。また、第２接触部洗浄ノズル９ｂを第２ガイドロール４ｂと第２給電ロール５ｂとの間に配する理由は、第２接触部洗浄ノズル９ｂから噴射された洗浄水の水流の制御を容易にするためである。

第２接触部洗浄ノズル９ｂから噴射する洗浄水は、第２給電ロール５ｂと第２給電ロールブラシ８ｂとの接触部分に直接噴射するようにするのが好ましい。あるいは、第２接触部洗浄ノズル９ｂから噴射した洗浄水を第２給電ロール５ｂを経て第２給電ロールブラシ８ｂに供給してもよい。いずれの場合においても、発塵した異物やめっき液を洗浄し除去することができる。第２接触部洗浄ノズル９ｂから噴射する洗浄水の温度は１０〜３２℃の範囲内とする。この温度の洗浄水を第２給電ロール５ｂに供給することにより、第２給電ロール５ｂの外周面の洗浄と冷却の両方の効果を得ることができる。この洗浄水の温度が１０℃未満では銅層の表面外観に影響は出ないものの、金属薄膜層付ポリイミドフィルムの温度低下に起因するめっき温度の低下などにより、生産性が低下する恐れがあるため好ましくない。一方、３２℃を超えると冷却効果が低下すると、得られる金属化ポリイミドフィルムの銅層の表面外観が悪くなったり、欠点部が生じやすくなったりし、その欠点部を起点として銅層にクラックが入りやすくなる。第２接触部洗浄ノズル９ｂから噴射させる洗浄水の量は、第２給電ロール５ｂや第２給電ロールブラシ８ｂに付着した異物が除去できる水量であればよい。

第２接触部洗浄ノズル９ｂの仰俯角は−４５°〜４５°の範囲内が望ましい。第２接触部洗浄ノズル９ｂに上記の範囲内の仰俯角をつけて洗浄水を噴射させることにより、噴射された洗浄水は放物線を描いて第２給電ロール５ｂと第２給電ロールブラシ８ｂとの接触部分に的確に到達することができる。第２接触部洗浄ノズル９ｂが仰角４５°を超えると、第２給電ロール５ｂと第２給電ロールブラシ８ｂとの接触部分ではね返った水が飛散して長尺導電性基板Ｆを汚染するおそれがある。一方、第２接触部洗浄ノズル９ｂの俯角が−４５°より低いと、第２接触部洗浄ノズル９ｂから第２給電ロール５ｂと第２給電ロールブラシ８ｂとの間（接触面）に直接的に水を供給することが困難になる。

本発明の一具体例の電気めっき装置においては、上記したように長尺導電性基板Ｆをめっき液Ｅに繰り返し浸漬させて電気めっきを行うため、各浸漬による電気めっきの後は長尺導電性基板Ｆを次の浸漬による電気めっき用の給電ロールに接触させる前にその被めっき面を洗浄水で洗浄することが好ましい。そこで、上記した第２接触部洗浄ノズル９ｂとは別に、第２被めっき面洗浄ノズル１０ｂを設けて、第２給電ロール５ｂに接触する前の長尺導電性基板Ｆの金属薄膜層に温度１０〜３２℃の洗浄水を直接噴射している。

具体的には、第２被めっき面洗浄ノズル１０ｂは、第２ガイドロール４ｂと第２給電ロール５ｂとの間に配され、且つ第２被めっき面洗浄ノズル１０ｂから噴射した洗浄水が長尺導電性基板Ｆの被めっき面に到達する位置と第２給電ロール５ｂとの間にはロールが存在しないようにする。第２被めっき面洗浄ノズル１０ｂから噴射した洗浄水が長尺導電性基板Ｆの被めっき面に到達する位置から第２給電ロール５ｂの間にロールを存在させない理由は、第２被めっき面洗浄ノズル１０ｂから噴射した洗浄水で洗浄された長尺導電性基板Ｆが第２給電ロール５ｂの外周面に接触する前に他のロールで汚染されるのを防ぐためである。

また、前述した第２被めっき面洗浄ノズル１０ｂとその他のロールとの配置関係により、第２被めっき面洗浄ノズル１０ｂから噴射した洗浄水を長尺導電性基板Ｆの被めっき面に付着させた状態のまま第２給電ロール５ｂの外周面に接触させることできるので、長尺導電性基板Ｆをある程度冷却することが可能になる。そのため、第２被めっき面洗浄ノズル１０ｂから噴射する洗浄液の温度は１０〜３２℃の範囲内とする。

すなわち、１０〜３２℃の温度範囲内の洗浄水を長尺導電性基板Ｆの被めっき面に吹き付けることにより長尺導電性基板Ｆの洗浄と冷却の両方の効果を得ることができる。この洗浄水の温度が１０℃未満では銅層の表面外観に影響は出ないものの、金属薄膜層付ポリイミドフィルムの温度低下に起因するめっき温度の低下などにより、生産性が低下する恐れがあるため好ましくない。一方、３２℃を超えると冷却効果が低下すると、得られる金属化ポリイミドフィルムの銅層の表面外観が悪くなったり、欠点部が生じやすくなったりし、その欠点部を起点として銅層にクラックが入りやすくなる。第２被めっき面洗浄ノズル１０ｂから噴射させる洗浄水の量は、洗浄水の水温や電気めっき後のめっき面の外観から適宜選択することができる。ただし、長尺導電性基板Ｆの金属薄膜層が、第２被めっき面洗浄ノズル１０ｂから噴射される水の圧力で変形することは避けねばならない。

第２被めっき面洗浄ノズル１０ｂから噴射した洗浄水が付着した状態の長尺導電性基板Ｆは、例えば図２に示すように、第２給電ロール５ｂとこれに追従して回転する第２ニップロール１１ｂとの間に挟み込むことで該洗浄水を除去することができる。この場合、長尺導電性基板Ｆにめっき液が付着している場合は、このめっき液も除去できる。尚、上記の第２給電ロールブラシ８ｂのようなブラシや別途設けたロールによってもこれら洗浄水やめっき液を除去する効果が得られる。

接触部洗浄ノズル及び被めっき面洗浄ノズルから噴射する洗浄水は、めっき槽内のめっき液に混入するおそれがあるので純度に留意するのが好ましい。例えば、洗浄水は、めっき液にとって好ましくないイオン等が除去されている１μＳ／ｃｍ以下の純水が好ましい。このような純水は、一般的な純水冷却機構を備えた純水製造装置で製造することができる。純水冷却機構は純水の温度を１０〜３２℃に管理できるものであれ特に限定はなく、例えば工水の散水等による冷却や、一般的なチラーの冷媒を用いた熱交換による冷却を用いることができる。

再度図１に戻ると、上記したような接触部洗浄ノズル９ａ及び被めっき面洗浄ノズル１０ａの下方には、受水皿１２ａを設けることが好ましい。同様に、受水皿１２ｂ、１２ｃ、１２ｄを設けることが好ましい。これにより上記洗浄ノズル群から噴射された洗浄水をこれら受水皿１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄで受けることができ、めっき槽１内のめっき液Ｅへの洗浄水の混入を減らすことができる。尚、接触部洗浄ノズルや被めっき面洗浄ノズルからめっき液を噴射すれば上記した受水皿を省くことができるが、これらノズルからめっき液を噴射すると給電ロールが汚染される懸念があるため好ましくない。

上記した接触部洗浄ノズルは対応する給電ロールの軸方向の端から端まで全体的に洗浄水を供給できるのが好ましく、また、被めっき面洗浄ノズルは長尺導電性基板Ｆの幅方向の端から端まで全体的に洗浄水を供給できるのが好ましい。そのため、これらノズルの形状、個数、配置方法等が適宜定められる。例えば、ノズルの先端開口部の形状を細長くしたり、複数のノズルを直線状に並べて配置したりすることで給電ロールの軸方向やフィルムの幅方向に全体的に亘って給水することができる。あるいは、接触部洗浄ノズル及び被めっき面洗浄ノズルとして、図１の各給電ロールの斜め下方にその端から端まで延在する１本のパイプを設け、その軸方向に沿って各々洗浄水を０.５Ｌ／ｍｉｎ程度噴出可能な複数のノズル若しくは複数の貫通孔を千鳥に設けることで、該１本のパイプから給電ロールと長尺導電性基板Ｆの両方に洗浄水を噴射させてもよい。

以上説明した本発明の一具体例の長尺導電性基板の電気めっき装置により、長尺ポリイミドフィルムの少なくとも片方の面に金属薄膜層が製膜された金属薄膜層付ポリイミドフィルムを長尺導電性基板として連続的に電気めっきして金属化ポリイミドフィルムを作製することができる。尚、上記した金属薄膜層付ポリイミドフィルムは、ポリイミドフィルムの表面に接着剤を用いることなく乾式めっき法により成膜したＮｉやＣｒなどの金属又はこれら合金からなる下地金属薄膜と、この下地金属薄膜上の銅薄膜とを具えている。これらの下地金属薄膜及び銅薄膜は、一般的な蒸着法やスパッタリング法等の乾式めっき法を用いて積層することができる。

上記した下地金属薄膜の膜厚は３〜５０ｎｍ程度が好ましい。この膜厚が３ｎｍ未満では、得られた金属化ポリイミドフィルムの金属層をサブトラクティブ法などにより配線加工する際に、エッチング液が金属薄膜を浸食してポリイミドフィルムと金属薄膜の間に染み込み、配線が浮いてしまう場合があり好ましくない。一方、５０ｎｍを超えると、エッチングして配線を形成する際に金属層を完全に除去するのが困難になり、その残渣が配線間の絶縁不良を発生させるおそれがある。

ここでサブトラクティブ法とは、フレキシブル配線板の配線パターンを作製する方法である。金属化ポリイミドフィルムの金属皮膜層表面にレジスト層を設け、そのレジスト層上に所定の配線パターンを有するマスクを設け、その上から紫外線を照射して露光し、現像して金属をエッチングするためのエッチングマスクを得た後、露出している金属をエッチングして除去し、次いで残存するレジスト層を除去し、水洗することで配線パターンが得られる。

下地金属薄膜上に銅薄膜を設ける理由は、下地金属薄膜上に電気めっき法により直接銅層を設けようとすると、通電抵抗が高くなって電気めっきの電流密度が不安定になるからである。これに対して銅薄膜を設けることにより通電抵抗が下がり、電気めっき時の電流密度の安定化を図ることができる。この銅薄膜の膜厚は１０ｎｍ〜１μｍとし、２０ｎｍ〜０.８μｍの範囲が好ましい。１０ｎｍより薄いと電気めっき時の通電抵抗を十分下げることができず、１μｍを超えて厚くなると成膜に時間がかかりすぎ、生産性を悪化させ、経済性を損なうからである。

本発明の電気めっき装置及び電気めっき方法は、長尺導電性基板に長尺の銅箔などの金属ストリップ等を用いることも可能である。銅箔に電気銅めっきを行うことにより、銅箔への銅めっきによる銅の厚付が可能である。更に、本発明の電気めっき装置及び電気めっき方法は、公知のセミアディティブ法のパターンめっきにも応用可能である。

［実施例１］
図１に示すようなロールツーロール方式の連続電気めっき装置を用いて、金属薄膜層付ポリイミドフィルムＦに銅層の膜厚が８μｍとなるように銅電気めっきを行った。尚、金属薄膜層付ポリイミドフィルムＦは、めっき槽１内のめっき液Ｅの液面から最深１ｍの深さまで浸漬させた。アノード７ａ〜ｄには溶解性の陽極（リン脱酸素銅）を用いた。めっき液Ｅの組成は、硫酸濃度１８０ｇ／Ｌ、硫酸銅濃度２３ｇ／Ｌ、塩素濃度５０ｍｇ／Ｌとし、更に銅めっき層の平滑性等を確保する目的で市販の有機系添加剤を所定量添加した。めっき液Ｅの温度は２７℃とした。

めっきセルの電流密度は、第１給電ロール５ａと第１アノード対７ａ_１、７ａ_２との間が０.０１Ａ／ｃｍ^２、第２給電ロール５ｂと第２アノード対７ｂ_１、７ｂ_２との間が０.０２Ａ／ｃｍ^２、第３給電ロール５ｃと第３アノード対７ｃ_１、７ｃ_２との間が０.０３Ａ／ｃｍ^２、第４給電ロール５ｄと第４アノード対７ｄ_１、７ｄ_２との間が０.０４Ａ／ｃｍ^２となるようにそれぞれ設定した。

金属薄膜層付ポリイミドフィルムＦには、幅５０ｃｍ、厚み３８μｍのポリイミドフィルム（登録商標「カプトン」、東レデュポン社製）の表面に、スパッタリング法により、膜厚７ｎｍの２０％Ｃｒ−Ｎｉ合金下地金属薄膜と膜厚１００ｎｍの銅薄膜とを積層したものを用いた。めっき層表面の欠陥の測定は、光学顕微鏡観察で薄膜シート５ｃｍ角での表面欠陥を観察・マーキングし、微小凹凸欠陥個数をカウントした。表面欠陥サイズは、(１)２０μｍ以下（２）２０〜５０μｍの２種類に分けた。

上記しためっき条件の下、金属薄膜層付ポリイミドフィルムＦを巻出ロール２から巻取ロール３までロールツーロール方式により搬送し、接触部洗浄ノズル９ａ〜ｄ及び被めっき面洗浄ノズル１０a〜ｄの全てから温度２９℃の純水を噴射しながら銅電気めっきを行なった。接触部洗浄ノズル９ａ〜ｄの仰角は４５°にして、給電ロール５ａ〜ｄとこれらに対応する給電ロールブラシ８ａ〜ｄとの接触部分に放物線を描きながら水が吹き付けられるようにした。一方、被めっき面洗浄ノズル１０a〜ｄは真上に向けて吹き付けた。各洗浄ノズルからは５リットル／分の流量で水を噴射させた。

このようにして得た金属化ポリイミドフィルムの外観を目視で観察したところ、全体に亘ってほぼ均一な銅色を呈しており外観上は問題なかった。更に、得られた金属化ポリイミドフィルム表面の微小凹凸欠陥個数をカウントしたところ、測定サンプル５０シートで、微小凹凸欠陥の平均個数は２０μｍ以下の個数が２.１個、２０〜５０μｍの個数が０.８個であった。

［実施例２］
洗浄ノズルから噴射させる純水の温度を２０℃とした以外は上記実施例１と同様にして金属薄膜層付ポリイミドフィルムに銅電解めっきを行った。得られた金属化ポリイミドフィルムの外観を目視で観察したところ、全体に亘ってほぼ均一な銅色を呈しており外観上は問題なかった。更に、得られた金属化ポリイミドフィルム表面の微小凹凸欠陥個数をカウントしたところ、測定サンプル５０シートで、微小欠陥の平均個数は２０μｍ以下の個数が２.０個、２０〜５０μｍの個数が０.５個であった。

［比較例１］
全ての洗浄ノズルから水の噴射を行わなかったこと以外は上記実施例１と同様にして、金属薄膜層付ポリイミドフィルムに銅電気めっきを行った。その結果、銅めっきの表面が変色したので電気めっきを中止した。

［比較例２］
接触部洗浄ノズル９ａ〜ｄから噴射された水の到達位置を給電ロールと給電ロールブラシとの接触部分ではなく給電ロールブラシの下方に変更した以外は実施例１と同様にして金属薄膜層付ポリイミドフィルムに銅電気めっきを行った。得られた金属化ポリイミドフィルムの外観を目視で観察したところ、全体に亘ってほぼ均一な銅色を呈しており外観上は問題なかった。しかし、得られた金属化ポリイミドフィルムの微小欠陥個数をカウントしたところ、測定サンプル５０シートで、微小凹凸欠陥の平均個数は２０μｍ以下の個数が３.２個、２０〜５０μｍの個数が０.８個であった。

［金属化ポリイミドフィルムの微小凹凸欠陥評価結果］
上記した実施例１〜２及び比較例１〜２の結果から分るように、本発明による実施例１及び２で得られた金属化ポリイミドフィルムは電気めっき面に変色がなく且つ微小凹凸欠陥の少ない銅薄膜を得ることができた。一方、水の噴射を行わない比較例１では良好な銅の電気めっきができなかった。また、接触部洗浄ノズルによる洗浄位置を給電ロールの清掃部分から給電ロールブラシへ変更した比較例２では電気めっき面の変色はなかったものの、微小凹凸欠陥平均個数を３個以下にすることができず、微小凹凸欠陥の少ない基板を製造することができなかった。

Ｆ金属薄膜層付ポリイミドフィルム（長尺導電性基板）
Ｓ金属化ポリイミドフィルム
Ｅめっき液
１めっき槽
２巻出ロール
３巻取ロール
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅガイドロール
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ給電ロール
６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ反転ロール
７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄアノード
８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ給電ロールブラシ
９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ接触部洗浄ノズル
１０a、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ被めっき面洗浄ノズル
１１a、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄニップロール
１２a、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ受水皿

Claims

ロールツーロール方式で搬送される長尺導電性基板に対してめっき液の液面より上方に位置する給電ロールとの接触による給電と、該給電後にめっき液に浸漬させて行う電気めっきと、該電気めっき後のめっき液からの引き上げとからなる一連の操作を複数回繰り返すことによって電気めっきを行う長尺導電性基板の電気めっき方法であって、
前記複数回の操作の各々において、前記給電ロールの回転軸より斜め下方にあってその外周面に接触して清掃する清掃手段の該接触部分、及び該給電ロールの外周面に接する直前の長尺導電性基板の被めっき面に、前記給電ロールの斜め下方にその端から端まで延在し且つ軸方向に沿って複数のノズル若しくは複数の貫通孔が千鳥状に設けられた１本のパイプを介してそれぞれ１０〜３２℃の温度範囲内の水を吹き付けることを特徴とする長尺導電性基板の電気めっき方法。
前記長尺導電性基板の搬送方向に関して前記給電ロールよりも上流側であって且つ前記給電ロールの中心高さと前記清掃手段の設置高さとの間の高さの位置から、前記接触部分に向けて仰俯角−４５°〜＋４５°の範囲内の角度で前記水を噴射することを特徴とする、請求項１に記載の長尺導電性基板の電気めっき方法。
前記電気めっきが銅電気めっきであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の長尺導電性基板の電気めっき方法。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気めっき方法を用いて、長尺ポリイミドフィルムの少なくとも片面に接着剤を介することなく乾式めっき法で金属薄膜層が成膜された前記長尺導電性基板としての金属薄膜層付ポリイミドフィルムに対して、その金属薄膜層の表面に銅電気めっきを行うことを特徴とする金属化ポリイミドフィルムの製造方法。
めっき液が貯められためっき槽と、ロールツーロール方式で搬送される長尺導電性基板を該めっき液に複数回に分けて浸漬させる搬送機構と、該めっき液に浸漬した長尺導電性基板に対向するように配置された陽極とからなる長尺導電性基板の連続電気めっき装置であって、
該搬送機構は該長尺導電性基板を該めっき液内に導くと同時に該該長尺導電性基板に給電を行う複数の給電ロールを有しており、これら複数の給電ロールの各々は、その回転軸より斜め下方に位置し且つその外周面に接触して清掃する清掃手段が設けられており、該給電ロールと該清掃手段との該接触部分、及び該給電ロールの外周面に接する直前の長尺導電性基板の被めっき面にそれぞれ１０〜３２℃の温度範囲内の水を吹き付けるべく、前記給電ロールの斜め下方にその端から端まで延在し且つ軸方向に沿って複数のノズル若しくは複数の貫通孔が千鳥状に設けられた１本のパイプからなる噴射手段が設けられていることを特徴とする長尺導電性基板の連続電気めっき装置。