JP6706013B1 - 銅張積層板および銅張積層板の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】樹脂フィルムと導体層との密着性を維持しつつ、シワの発生が抑制された銅張積層板を提供する。【解決手段】銅張積層板１は、熱可塑性樹脂からなるベースフィルム１０と、乾式めっき法によりベースフィルム１０の表面に成膜された下地金属層２１と、下地金属層２１の表面に成膜された銅層２２とを備える。下地金属層２１は、平均膜厚が０．３〜１．９ｎｍである。下地金属層２１の平均膜厚が０．３ｎｍ以上であるので、ベースフィルム１０と導体層２０との密着性を維持できる。下地金属層２１の平均膜厚が１．９ｎｍ以下であるので、下地金属層２１の成膜中におけるフィルムの温度上昇を抑制でき、シワの発生を抑制できる。【選択図】図１

Description

本発明は、銅張積層板および銅張積層板の製造方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）などの製造に用いられる銅張積層板、およびその銅張積層板の製造方法に関する。
液晶パネル、ノートパソコン、デジタルカメラ、携帯電話など電子機器には、樹脂フィルムの表面に配線パターンが形成されたフレキシブルプリント配線板が用いられる。フレキシブルプリント配線板は樹脂フィルムに銅泊を積層した銅張積層板から製造される。
電子機器が処理する情報量は年々増加している。そのため、電子機器に搭載されるフレキシブルプリント配線板には高周波信号の処理が要求されているものがある。フレキシブルプリント配線板の樹脂フィルムに用いられる絶縁樹脂には熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂とがある。このうち、熱可塑性樹脂は、種類によっては、低誘電率、低誘電損失という性質を付与することができる。この種の熱可塑性樹脂からなるフィルムは高周波用のフレキシブルプリント配線板に適している。
特許文献１には、熱可塑性樹脂フィルムである液晶ポリマーフィルムに下地層と銅層とを積層しためっき積層体が開示されている。下地層はスパッタリング法で厚さ２〜３０ｎｍに成膜された、ニッケル、クロム、ニッケルを含む合金またはクロムを含む合金からなる層である。下地層を設けることで、樹脂フィルムと導体層との密着性を高めることができる。
特開２０１４−２３３８９１号公報
しかし、熱可塑性樹脂フィルムは熱硬化性樹脂フィルムほどの耐熱性を有していないため、下地層の成膜中にフィルムの温度が高くなり、フィルムが変化してシワが発生することがある。これにより生産性が低下する。
本発明は上記事情に鑑み、樹脂フィルムと導体層との密着性を維持しつつ、シワの発生が抑制された銅張積層板、およびその銅張積層板の製造方法を提供することを目的とする。
第１発明の銅張積層板は、熱可塑性樹脂からなるベースフィルムと、乾式めっき法により前記ベースフィルムの表面に成膜された下地金属層と、前記下地金属層の表面に成膜された銅層と、を備え、前記下地金属層は、平均膜厚が０．３〜１．９ｎｍであることを特徴とする。
第２発明の銅張積層板は、第１発明において、前記下地金属層は、平均膜厚が０．３〜１．５ｎｍであることを特徴とする。
第３発明の銅張積層板は、第１または第２発明において、前記下地金属層は、ニッケル、クロム、バナジウム、チタン、モリブデンおよび銅からなる群から選択される少なくとも２種の元素を含む合金からなることを特徴とする。
第４発明の銅張積層板は、第１〜第３発明のいずれかにおいて、前記ベースフィルムは、全体または表層が、液晶ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエチレンナフタレート、フッ素樹脂または熱可塑性ポリイミドからなるフィルムであることを特徴とする。
第５発明の銅張積層板の製造方法は、乾式めっき法により熱可塑性樹脂からなるベースフィルムの表面に下地金属層を成膜する工程と、前記下地金属層の表面に銅層を成膜する工程と、を備え、前記下地金属層は、平均膜厚が０．３〜１．９ｎｍであることを特徴とする。
第６発明の銅張積層板の製造方法は、第５発明において、前記下地金属層は、平均膜厚が０．３〜１．５ｎｍであることを特徴とする。
第７発明の銅張積層板の製造方法は、第５または第６発明において、前記下地金属層は、ニッケル、クロム、バナジウム、チタン、モリブデンおよび銅からなる群から選択される少なくとも２種の元素を含む合金からなることを特徴とする。
第８発明の銅張積層板の製造方法は、第５〜第７発明のいずれかにおいて、前記ベースフィルムは、全体または表層が、液晶ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエチレンナフタレート、フッ素樹脂または熱可塑性ポリイミドからなるフィルムであることを特徴とする。
本発明によれば、下地金属層の平均膜厚が０．３ｎｍ以上であるので、ベースフィルムと導体層との密着性を維持できる。また、下地金属層の平均膜厚が１．９ｎｍ以下であるので、下地金属層の成膜中におけるフィルムの温度上昇を抑制でき、シワの発生を抑制できる。
本発明の一実施形態に係る銅張積層板の断面図である。
つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
図１に示すように、本発明の一実施形態に係る銅張積層板１は、ベースフィルム１０と、ベースフィルム１０の表面に成膜された導体層２０とからなる。導体層２０は下地金属層２１と、銅層２２とからなる。下地金属層２１と銅層２２とはベースフィルム１０の表面にこの順に積層されている。図１に示すようにベースフィルム１０の片面のみに導体層２０が成膜されてもよいし、ベースフィルム１０の両面に導体層２０が成膜されてもよい。
ベースフィルム１０は熱可塑性樹脂からなる。熱可塑性樹脂として、低誘電率、低誘電損失という性質を有するものが好ましい。この場合、銅張積層板１を用いて製造されたフレキシブルプリント配線板は高周波用に適している。
熱可塑性樹脂として、特に限定されないが、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、フッ素樹脂（ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ、ＥＴＦＥ、ＰＣＴＦＥ）、熱可塑性ポリイミド（ＰＩ）が挙げられる。したがって、ベースフィルム１０として、その全体が、前記熱可塑性樹脂からなるフィルムを用いることができる。また、ベースフィルム１０として、芯材が熱硬化性ポリイミドなどの熱硬化性樹脂からなり、表層が前記熱可塑性樹脂からなるフィルムを用いてもよい。
熱可塑性樹脂には、ベースフィルム１０および銅張積層板１としての物性を損なわない範囲内で、その他の成分が含まれてもよい。例えば、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテルなどの重合体、酸化防止剤、帯電防止剤などの添加剤が熱可塑性樹脂に含まれてもよい。また、フィルムとしての取り扱い性の向上などを目的として、シリカ、クレーなどの無機質材料、繊維などの充填材を熱可塑性樹脂に配合してもよい。
ベースフィルム１０の厚さは、特に限定されないが、１０μｍ以上が好ましい。ベースフィルム１０の厚さが１０μｍ以上であれば、下地金属層２１の成膜時にシワが発生しにくい。
ベースフィルム１０は脱水処理を行なうことが好ましい。脱水処理により樹脂に含まれる水分を除去する。これにより、樹脂に含まれる水分に起因してベースフィルム１０と下地金属層２１との密着性が低下することを抑制できる。
ベースフィルム１０の下地金属層２１と接する表面は、表面改質処理をすることが好ましい。表面改質処理は、例えば、プラズマ処理、イオンビーム照射、紫外線照射により行なわれる。表面改質処理により、樹脂表面が清浄状態になるとともに脆弱な層が除去される。また、樹脂表面に極性基を導入することで下地金属層２１との界面の密着力を高めることができる。
下地金属層２１は乾式めっき法によりベースフィルム１０の表面に成膜される。乾式めっき法として、特に限定されないが、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法が挙げられる。これらのなかでもスパッタリング法が好ましい。
例えば、ロールツーロール方式のスパッタリング装置を用いてベースフィルム１０の表面に下地金属層２１を成膜できる。より詳細には、長尺帯状のベースフィルム１０をスパッタリング装置内の巻出ロールおよび巻取ロールの間に装着する。スパッタリング装置内を真空排気した後、アルゴンガスを導入して０．１３〜１．３Ｐａ程度に維持する。この状態でベースフィルム１０を１〜２０ｍ／分程度の速さで搬送しながら、カソードに電力供給してスパッタリング放電を行ない、ベースフィルム１０の表面に下地金属層２１を連続的に成膜する。
下地金属層２１は、ニッケル、クロム、バナジウム、チタン、モリブデンおよび銅からなる群から選択される少なくとも２種の元素を含む合金から形成される。下地金属層２１にはスパッタリングターゲットに含まれる１重量％以下の不可避不純物が存在していてもよい。通常、スパッタリングターゲットと成膜された金属薄膜とで組成はほぼ同じである。下地金属層２１として所望の組成を有するスパッタリングターゲットを用いれば、同様の組成を有する下地金属層２１を成膜できる。
下地金属層２１の平均膜厚を０．３〜１．９ｎｍとすることが好ましい。スパッタリング法により下地金属層２１を成膜する場合、ベースフィルム１０の搬送速度およびスパッタリング条件により下地金属層２１の平均膜厚を調整できる。
下地金属層２１の平均膜厚を０．３ｎｍ以上とすれば、ベースフィルム１０と導体層２０との密着性を維持できる。これに対し、下地金属層２１の平均膜厚が０．３ｎｍ未満であると、配線加工を行なう際のエッチング液が染み込み、配線部が浮いてしまうため、配線ピール強度が低下する。
また、下地金属層２１の平均膜厚を１．９ｎｍ以下とすれば、下地金属層２１の成膜中におけるフィルムの温度上昇を抑制できる。そのため、熱硬化性樹脂ほどの耐熱性を有していない熱可塑性樹脂からなるベースフィルム１０でもシワの発生を抑制できる。
ベースフィルム１０のシワの発生を抑制するには、下地金属層２１が薄いほど好ましい。したがって、下地金属層２１の平均膜厚は１．５ｎｍ以下がより好ましく、１．０ｎｍ以下がさらに好ましく、０．５ｎｍ以下が特に好ましい。
また、配線に流れるパルスが高周波領域になると、表皮効果により配線の表面に多くの電流が流れる。下地金属層２１は銅層２２に比べて電気伝導率が低いため、下地金属層２１が厚いほど伝送損失が大きくなる。逆にいえば、下地金属層２１が薄いほど伝送損失を低減できる。下地金属層２１の平均膜厚が１．９ｎｍ以下であれば、十分に伝送損失を低減できると考えられる。
銅層２２は下地金属層２１の表面に成膜される。特に限定されないが、銅層２２の厚さは、１０ｎｍ〜１８μｍが一般的である。銅層２２は乾式めっき法で成膜してもよいし、湿式めっき法で成膜してもよいし、乾式めっき法と湿式めっき法とを組み合わせて成膜してもよい。
厚さが５０ｎｍ以下の比較的薄い銅層２２を成膜する場合、乾式めっき法のみにより銅層２２を成膜すればよい。乾式めっき法として、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法が挙げられる。例えば、スパッタリング装置内に、下地金属層２１用のターゲットと銅ターゲットとを設ければ、下地金属層２１と銅層２２とを連続的に成膜できる。
比較的厚い銅層２２を成膜するには、乾式めっき法により銅薄膜層を成膜した後、湿式めっき法により銅めっき被膜を積層すればよい。これにより、所望の厚さを有する銅層２２を経済的に形成できる。湿式めっき法により銅めっき被膜を成膜する際に、電解めっきのみを行なってもよいし、無電解めっきにより一次めっきをした後、電解めっきにより二次めっきをしてもよい。
つぎに、実施例を説明する。
（共通の条件）
・脱水処理
長尺帯状のベースフィルムを、ロールツーロール機構を有する真空装置内に設置した。真空ポンプで装置内の圧力を１Ｐａ以下とした状態で、ベースフィルムを搬送しつつ赤外線ヒーターで加熱して脱水した。
・表面改質処理
真空装置内の圧力を１×１０-4Ｐａ以下にした後、酸素ガスを導入して圧力を２．５Ｐａとした。この状態で直流放電プラズマをベースフィルムの表面に数秒間照射した。
・スパッタリング
スパッタリング装置内の圧力を１×１０-4Ｐａ以下にした後、アルゴンガスを導入して圧力を０．３Ｐａとした。この状態でベースフィルムの片面に下地金属層および銅薄膜層を成膜した。ここで銅薄膜層の厚さを１００ｎｍとした。
・電解めっき
めっき液として硫酸銅溶液を用い、電流密度２Ａ／ｄｍ2で電解めっきを行なって、銅薄膜層の表面に厚さ１２μｍの銅めっき被膜を成膜した。これにより銅張積層板を得た。
・特性評価
ベースフィルムと導体層との初期密着力の測定として、ＩＰＣ−ＴＭ−６５０、ＮＵＭＢＥＲ２．４．９に準拠した方法でピール強度を測定した。ここで、銅張積層板の一部にドライフィルムをラミネートして感光性レジスト膜を形成した後、露光現像し、塩化第２鉄溶液で導体層をエッチングにより除去した。その後、レジストを除去してピール強度評価用の１ｍｍ幅のリードを形成した。また、ピールの角度は９０°とした。
（実施例１）
ベースフィルムとして厚さ５０μｍの液晶ポリマーフィルム（株式会社クラレ製、ベクスターＣＴＺ、以下同じ）を用いた。下地金属層は２０質量％Ｃｒ−Ｎｉ合金ターゲットを用いたスパッタリングにより成膜した。ここで、下地金属層の平均膜厚を０．３ｎｍとした。得られた銅張積層板のピール強度は３４４Ｎ／ｍであった。また、スパッタリング後のベースフィルムにシワは観察されなかった。
（実施例２）
ベースフィルムとして厚さ５０μｍのポリエーテルエーテルケトンフィルム（倉敷紡績株式会社製、エクスピーク）を用いた。下地金属層は２０質量％Ｃｒ−Ｎｉ合金ターゲットを用いたスパッタリングにより成膜した。ここで、下地金属層の平均膜厚を０．３ｎｍとした。得られた銅張積層板のピール強度は３２８Ｎ／ｍであった。また、スパッタリング後のベースフィルムにシワは観察されなかった。
（実施例３）
ベースフィルムとして厚さ５０μｍのポリエチレンナフタレートフィルム（帝人フィルムソリューション株式会社製、テオネックスＱ８３）を用いた。下地金属層は２０質量％Ｃｒ−Ｎｉ合金ターゲットを用いたスパッタリングにより成膜した。ここで、下地金属層の平均膜厚を０．３ｎｍとした。得られた銅張積層板のピール強度は３２３Ｎ／ｍであった。また、スパッタリング後のベースフィルムにシワは観察されなかった。
（実施例４）
ベースフィルムとして厚さ５０μｍのフッ素樹脂フィルム（ＡＧＣ株式会社製、フルオンプラスＥＡ−２０００）を用いた。下地金属層は２０質量％Ｃｒ−Ｎｉ合金ターゲットを用いたスパッタリングにより成膜した。ここで、下地金属層の平均膜厚を０．３ｎｍとした。得られた銅張積層板のピール強度は３０９Ｎ／ｍであった。また、スパッタリング後のベースフィルムにシワは観察されなかった。
（実施例５）
ベースフィルムとして厚さ５０μｍの熱可塑性ポリイミドフィルム（株式会社カネカ製、ピクシオ）を用いた。下地金属層は２０質量％Ｃｒ−Ｎｉ合金ターゲットを用いたスパッタリングにより成膜した。ここで、下地金属層の平均膜厚を０．３ｎｍとした。得られた銅張積層板のピール強度は３４９Ｎ／ｍであった。また、スパッタリング後のベースフィルムにシワは観察されなかった。
（実施例６）
ベースフィルムとして厚さ５０μｍの液晶ポリマーフィルムを用いた。下地金属層は７質量％Ｃｒ−Ｎｉ合金ターゲットを用いたスパッタリングにより成膜した。ここで、下地金属層の平均膜厚を０．５ｎｍとした。得られた銅張積層板のピール強度は３５６Ｎ／ｍであった。また、スパッタリング後のベースフィルムにシワは観察されなかった。
（実施例７）
ベースフィルムとして厚さ５０μｍの液晶ポリマーフィルムを用いた。下地金属層は３５質量％Ｃｕ−Ｎｉ合金ターゲットを用いたスパッタリングにより成膜した。ここで、下地金属層の平均膜厚を１．５ｎｍとした。得られた銅張積層板のピール強度は３８２Ｎ／ｍであった。また、スパッタリング後のベースフィルムにシワは観察されなかった。
（実施例８）
ベースフィルムとして厚さ５０μｍの液晶ポリマーフィルムを用いた。下地金属層は７質量％Ｖ−Ｎｉ合金ターゲットを用いたスパッタリングにより成膜した。ここで、下地金属層の平均膜厚を０．８ｎｍとした。得られた銅張積層板のピール強度は３６５Ｎ／ｍであった。また、スパッタリング後のベースフィルムにシワは観察されなかった。
（実施例９）
ベースフィルムとして厚さ５０μｍの液晶ポリマーフィルムを用いた。下地金属層は２８質量％Ｍｏ−Ｎｉ合金ターゲットを用いたスパッタリングにより成膜した。ここで、下地金属層の平均膜厚を１．０ｎｍとした。得られた銅張積層板のピール強度は３９１Ｎ／ｍであった。また、スパッタリング後のベースフィルムにシワは観察されなかった。
（実施例１０）
ベースフィルムとして厚さ５０μｍの液晶ポリマーフィルムを用いた。下地金属層は７．５質量％Ｔｉ−Ｎｉ合金ターゲットを用いたスパッタリングにより成膜した。ここで、下地金属層の平均膜厚を０．９ｎｍとした。得られた銅張積層板のピール強度は３７０Ｎ／ｍであった。また、スパッタリング後のベースフィルムにシワは観察されなかった。
（実施例１１）
ベースフィルムとして厚さ５０μｍの液晶ポリマーフィルムを用いた。下地金属層は１０質量％Ｎｉ−Ｃｕ合金ターゲットを用いたスパッタリングにより成膜した。ここで、下地金属層の平均膜厚を１．９ｎｍとした。得られた銅張積層板のピール強度は３１７Ｎ／ｍであった。また、スパッタリング後のベースフィルムにシワは観察されなかった。
（比較例１）
ベースフィルムとして厚さ５０μｍの液晶ポリマーフィルムを用いた。下地金属層は２０質量％Ｃｒ−Ｎｉ合金ターゲットを用いたスパッタリングにより成膜した。ここで、下地金属層の平均膜厚を０．２ｎｍとした。得られた銅張積層板のピール強度は２９１Ｎ／ｍであった。また、スパッタリング後のベースフィルムにシワは観察されなかった。
（比較例２）
ベースフィルムとして厚さ５０μｍの液晶ポリマーフィルムを用いた。下地金属層は２０質量％Ｃｒ−Ｎｉ合金ターゲットを用いたスパッタリングにより成膜した。ここで、下地金属層の平均膜厚を２．０ｎｍとした。得られた銅張積層板のピール強度は４００Ｎ／ｍであった。また、スパッタリング後のベースフィルムにシワが観察された。
以上の実施例１〜１１および比較例１、２を表１にまとめる。
下地金属層の平均膜厚が０．３ｎｍ以上の実施例１〜１１は、いずれも、ピール強度が３００Ｎ／ｍ以上であり、ベースフィルムと導体層との初期密着力が十分である。これに対して、下地金属層の平均膜厚が０．２ｎｍの比較例は、ピール強度が２９１Ｎ／ｍと弱い。これより、下地金属層の平均膜厚を０．３ｎｍ以上とすれば、ベースフィルムと導体層との初期密着力を維持できることが確認できた。
また、下地金属層の平均膜厚を２．０ｎｍとした比較例２では、スパッタリング後のベースフィルムにシワが観察された。これより、シワの発生を抑制するには、下地金属層の平均膜厚を１．９ｎｍ以下にすればよいことが確認できた。
１ 銅張積層板
１０ ベースフィルム
２０ 導体層
２１ 下地金属層
２２ 銅層

Claims (8)

  1. 熱可塑性樹脂からなるベースフィルム（芳香族ジアミン類と芳香族テトラカルボン酸類とを反応させて得られるポリイミドフィルムであって、残存溶媒量が０．１〜１００ｐｐｍ以下であるポリイミドフィルムを除く）と、
    乾式めっき法により前記ベースフィルムの表面に成膜された下地金属層と、
    前記下地金属層の表面に成膜された銅層と、を備え、
    前記下地金属層は、平均膜厚が０．３〜１．９ｎｍである
    ことを特徴とする銅張積層板。
  2. 前記下地金属層は、平均膜厚が０．３〜１．５ｎｍである
    ことを特徴とする請求項１記載の銅張積層板。
  3. 前記下地金属層は、ニッケル、クロム、バナジウム、チタン、モリブデンおよび銅からなる群から選択される少なくとも２種の元素を含む合金からなる
    ことを特徴とする請求項１または２記載の銅張積層板。
  4. 前記ベースフィルムは、全体または表層が、液晶ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエチレンナフタレート、フッ素樹脂または熱可塑性ポリイミドからなるフィルムである
    ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の銅張積層板。
  5. 乾式めっき法により熱可塑性樹脂からなるベースフィルム（芳香族ジアミン類と芳香族テトラカルボン酸類とを反応させて得られるポリイミドフィルムであって、残存溶媒量が０．１〜１００ｐｐｍ以下であるポリイミドフィルムを除く）の表面に下地金属層を成膜する工程と、
    前記下地金属層の表面に銅層を成膜する工程と、を備え、
    前記下地金属層は、平均膜厚が０．３〜１．９ｎｍである
    ことを特徴とする銅張積層板の製造方法。
  6. 前記下地金属層は、平均膜厚が０．３〜１．５ｎｍである
    ことを特徴とする請求項５記載の銅張積層板の製造方法。
  7. 前記下地金属層は、ニッケル、クロム、バナジウム、チタン、モリブデンおよび銅からなる群から選択される少なくとも２種の元素を含む合金からなる
    ことを特徴とする請求項５または６記載の銅張積層板の製造方法。
  8. 前記ベースフィルムは、全体または表層が、液晶ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエチレンナフタレート、フッ素樹脂または熱可塑性ポリイミドからなるフィルムである
    ことを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の銅張積層板の製造方法。
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