JP7446331B2 - フレキシブルプリント配線板及びその製造方法 - Google Patents
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Description
ここで、フレキシブルプリント配線板では、種々の設計規格に適合させるべく、配線の電気抵抗を大きくすることが要望される場合がある。この点に関し、上記したようなフレキシブル配線板では、配線の電気抵抗を大きくするためには、配線の線幅を小さくしたり、長さを大きくしたりする必要がある。しかし、上述のように小型化が進む現状において、このような寸法の変更を行うと、小型化を図ることが困難になったり、電気抵抗以外の他の設計規格を満たすことが困難になったりするおそれがある。
[本開示の効果]
本開示の一態様に係るフレキシブルプリント配線板は、ベースフィルムと、ベースフィルムの少なくとも一方の面に設けられる複数本の配線を有する配線層とを備えるフレキシブルプリント配線板であって、配線の平均線幅が30μm以下、平均間隔が30μm以下であり、配線が銅系めっき層を有し、銅系めっき層の電気抵抗率が1.68×10-8Ω・mより大きい。
第2層が、第2層において50質量%以上の銅を含有する場合、第2層の表面に電気めっきにより銅系めっき層を形成する際に作業の短時間化が可能となる。
ただし、各配線間を接続するためのビア(スルーホール、ブラインドビア、フィルドビア)を有するランド部分、実装部品との接続するランド部分、他のプリント基板やコネクターとの接続するためのランド部分等のランド部分については、上記にて規定する「線幅」、「間隔」から除外するものとする。「電気抵抗率」とは、20℃での銅系めっき層の電気抵抗率の値を意味する。「平均直径」とは、FIB(Focused Ion Beam)装置で、配線の厚み方向の断面を、配線の長さ方向に沿って200μmの長さとなるように切り出して、FIB装置、SEM(Scanning Electron Microscope)又は金属顕微鏡を用いて断面を観察し、この断面における銅系めっき層に存在する結晶の長径と短径とを測定して平均した値を意味する。
以下、本開示に係るフレキシブルプリント配線板及びその製造方法の実施形態について図面を参照しつつ詳説する。なお、本実施形態において「表面側」とは、ベースフィルムの厚み方向のうち、配線層が積層される側を指すものであり、本実施形態の表裏がフレキシブルプリント配線板の使用状態における表裏を決定するものではない。
図1に示すように、本実施形態のフレキシブルプリント配線板10は、絶縁性を有するベースフィルム3と、ベースフィルム3の一方の面側(表面側)に積層される複数本の配線13を有する配線層11とを主に備える。フレキシブルプリント配線板10は、ベースフィルム3又は配線層11の表面側にカバーフィルムをさらに備えてもよい。
ベースフィルム3は、絶縁性を有する合成樹脂製の層である。ベースフィルム3は、可撓性も有する。このベースフィルム3は、配線層11を形成するための基材でもある。ベースフィルム3の形成材料としては、絶縁性及び可撓性を有するものであれば特に限定されないが、シート状に形成された低誘電率の合成樹脂フィルムを採用し得る。この合成樹脂フィルムの主成分としては、例えばポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、液晶ポリマー、フッ素樹脂等が挙げられる。「主成分」とは、最も含有量の多い成分であり、例えば形成材料中50質量%以上を占める成分を意味する。ベースフィルム3は、ポリイミド等の例示した樹脂以外の他の樹脂、帯電防止剤等を含有してもよい。
配線層11は、ベースフィルム3の表面側に直接又は他の層を介して積層される。配線層11が有する配線13としては、例えば信号を送るための信号線、電力供給用の電流を送るための電流線、磁界発生用の電流を送るための電流線等が挙げられる。
)が挙げられる。この第1有機化合物としては、例えば3,3’-ジチオビス(1-プロパンスルホン酸)2ナトリウム(SPS)等が挙げられる。例えば炭素を含有する化合物としては、有機化合物(以下、「第2有機化合物」ともいう。)が挙げられる。この第2有機化合物としては、ポリエチレングリコール(PEG)等が挙げられる。PEGとしては、重量平均分子量1000以上のものであってよい。ここで、重量平均分子量は、GPC(gel permeation chromatography)によって測定される。例えば窒素及び炭素を含有する化合物としては、窒素を含有する有機化合物(窒素含有有機化合物、以下、「第3有機化合物」ともいう。)が挙げられる。この第3有機化合物としては、ジアリルアンモニウムと二酸化硫黄との共重合体、ポリビニルイミダゾリウム4級化物(PVI4級化物)、ビニルピロリドンとビニルイミダゾリウム4級化物との共重合体、4級ポリアミン等が挙げられる。これらのうち、例えば銅系めっき層25中の硫黄、窒素及び炭素の含有量が上記範囲内となるよう、SPS、PEG及びジアリルアンモニウムと二酸化硫黄との共重合体を混合して用いることができる。
めっき液中の第1有機化合物の含有量の下限としては、0.0001質量%であってもよく、0.0005質量%であってもよく、0.001質量%であってもよい。めっき液中の第1有機化合物の含有量の上限としては、1質量%であってもよく、0.1質量%であってもよく、0.05質量%であってもよい。
めっき液中の第2有機化合物の含有量の下限としては、0.004質量%であってもよく、0.02質量%であってもよく、0.04質量%であってもよい。めっき液中の第2有機化合物の含有量の上限としては、5質量%であってもよく、1質量%であってもよく、0.5質量%であってもよい。
めっき液中の第3有機化合物の含有量の下限としては、0.0001質量%であってもよく、0.0005質量%であってもよく、0.001質量%であってもよい。めっき液中の第3有機化合物の含有量の上限としては、0.5質量%であってもよく、0.1質量%であってもよく、0.005質量%であってもよい。
フレキシブルプリント配線板10は、配線13の平均線幅L及び平均間隔Sがそれぞれ上記範囲内であることで、小型化が図られる。加えて、配線13が銅系めっき層25を有することで、同じ寸法で比較して配線の電気抵抗を大きくすることが可能になる。従って、フレキシブルプリント配線板10は、小型化を図りつつ種々の設計規格に適合可能である。
次に、本実施形態に係るフレキシブルプリント配線板の製造方法について、フレキシブルプリント配線板10を用いて説明する。
導電性下地層Mは、ベースフィルム3の表面側に積層される。この導電性下地層Mは、予めベースフィルム3の表面側の全面に積層されたものを用いる。導電性下地層Mの一部が、第1導電性下地層23となる。
本工程は、導電性下地層Mの表面にレジストパターンR1を形成するレジストパターン形成工程と、形成されたレジストパターンR1を用い、導電性下地層M上に第1金属材料を電気めっきすることにより、銅系めっき層25を形成する銅系めっき層形成工程とを有する。
本工程では、図3に示すようにレジストパターンR1を導電性下地層Mの表面に形成する。具体的には導電性下地層Mの表面に感光性フィルム等のレジスト膜を積層し、積層されたレジスト膜を露光及び現像することにより、所定のパターンを有するレジストパターンR1を形成する。レジスト膜の積層方法としては、例えばレジスト組成物を導電性下地層Mの表面に塗工する方法、ドライフィルムフォトレジストを導電性下地層Mの表面に積層する方法等が挙げられる。レジスト膜の露光及び現像条件は、用いるレジスト組成物等に応じて適宜調節可能である。レジストパターンR1の開口部は、形成すべき銅系めっき層25に応じて適宜設定され得る。
本工程では、めっき液が、硫黄、窒素及び炭素を含有する。めっき液における硫黄の含有量が0.00005質量%以上0.005質量%以下であり、窒素の含有量が0.000001質量%以上0.001質量%以下であり、炭素の含有量が0.01質量%以上0.5質量%以下である。このようなめっき液として、上述した形成材料を含有するものを用いることができる。
めっき液中の第2有機化合物の含有量の上限としては、上述のように、5質量%であってもよく、1質量%であってもよく、0.5質量%がさらに好ましい。
本工程は、導電性下地層MからレジストパターンR1を剥離する剥離工程と、導電性下地層Mにおける銅系めっき層25の非積層領域(不要領域)をエッチングするエッチング工程とを有する。
本工程では、導電性下地層MからレジストパターンR1を剥離する。この剥離液としては、公知のものを用いることができ、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ性水溶液、アルキルベンゼンスルホン酸等の有機酸系溶液、エタノールアミン等の有機アミン類と極性溶剤との混合液等が挙げられる。
本工程では、銅系めっき層25をマスクとして導電性下地層Mをエッチングする。このエッチングにより、図1に示すようにベースフィルム3に第1導電性下地層23及び銅系めっき層25が積層された配線13が得られる。エッチングには導電性下地層Mを形成する金属を浸食するエッチング液が使用される。当該製造方法においては、このように、いわゆるセミアディティブ法が好適に用いられる。
フレキシブルプリント配線板10の製造方法によれば、上述したフレキシブルプリント配線板10を製造することができる。すなわち、小型化を図りつつ種々の設計規格に適合可能なフレキシブルプリント配線板10を製造することができる。
今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、実施形態の構成に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
(実施例1~4、比較例1~3)
ベースフィルムの一面側(表面側)に導電性下地層が積層されたフィルム(ユーピレックス(登録商標)-S、宇部興産社製)を用いた。銅系めっき層を形成するための材料として、硫酸銅75g/L、硫酸190g/Lに加え、SPS、PEG及びジアリルアンモニウムと二酸化硫黄との共重合体を表1に示す配合量で混合しためっき液を用いた。表1において、「-」は、添加されていないことを示す。これらフィルム及びめっき液を用い、フィルムの導電性下地層上に、上述した図1に示すような配線を有する配線層を形成した。具体的には、上述したレジストパターンを用い、導電性下地層に導通しつつ導電性下地層上に、めっき液を用いて電気めっき槽内で、表1に示す各電流密度で電気めっきすることにより、銅系めっき層を形成した。その後、上述したように除去工程を行って、平均線幅が15μm、平均間隔が15μm、平均厚みが15μmの配線を有する実施例1~4、比較例1~3の配線板を作製した。得られた各配線板における銅系めっき層中の硫黄、窒素及び炭素の含有量(濃度)、銅結晶粒の平均直径、及び銅系めっき層の電気抵抗率を以下のようにして測定した。
銅系めっき層を引きはがして採取し下記の方法で測定した。
(硫黄と炭素の含有量)
銅系めっき層中の硫黄と炭素の含有量は高周波燃焼―赤外線吸収法に基づき測定した。装置は、装置型番:CSLS600(LECO社製)を使用した。硫黄の含有量は、JISH1070(2013)の測定方法に従って測定した。炭素の含有量は、JISZ2615(2015)の金属材料の炭素定量方法通則に従ってJISG1211-3(2018)に基づき測定した。
銅系めっき層中の窒素の含有量を不活性ガス搬送融解―熱伝導度法によって測定した。装置は、装置型番:TC600(LECO社製)を使用した。窒素の含有量の測定は、JISG1228(2006)中の附属書4に基づいて実施した。
各配線板における銅系めっき層における銅結晶粒の平均直径を、上述したようにFIB装置を用いて切り出した断面を観察することによって測定した。
実施例1~4、比較例1~3の各配線板の銅系めっき層について、四端子法により、電気抵抗率を測定した。結果を表1に示す。
3 ベースフィルム
11 配線層
13 配線
23 第1導電性下地層
231 第1層
232 第2層
25 銅系めっき層
L 平均線幅
S 平均間隔
M 導電性下地層
R1 レジストパターン
Claims (10)
- ベースフィルムと、上記ベースフィルムの少なくとも一方の面に設けられる複数本の配線を有する配線層とを備えるフレキシブルプリント配線板であって、
上記配線の平均線幅が30μm以下、平均間隔が30μm以下であり、
上記配線が銅系めっき層を有し、
上記銅系めっき層の電気抵抗率が1.68×10-8Ω・mより大きく、
上記銅系めっき層における銅結晶粒の平均直径が2μm以上100μm以下であり、
上記銅系めっき層が硫黄、窒素及び炭素を含有し、
上記銅系めっき層中の上記硫黄の含有量が0.0001質量%以上0.005質量%以下であり、上記窒素の含有量が0.0001質量%以上0.005質量%以下であり、上記炭素の含有量が0.001質量%以上0.01質量%以下であるフレキシブルプリント配線板。 - 上記銅系めっき層の電気抵抗率が1.73×10-8Ω・m以上2.10×10-8Ω・m以下である請求項1に記載のフレキシブルプリント配線板。
- 上記銅系めっき層の電気抵抗率が1.76×10-8Ω・m以上1.93×10-8Ω・m以下である請求項2に記載のフレキシブルプリント配線板。
- 上記銅系めっき層が硫黄、窒素及び炭素を含有し、
上記銅系めっき層中の上記硫黄の含有量が0.0005質量%以上0.001質量%以下であり、上記窒素の含有量が0.0005質量%以上0.001質量%以下であり、上記炭素の含有量が0.002質量%以上0.005質量%以下である請求項1、請求項2又は請求項3に記載のフレキシブルプリント配線板。 - 上記配線が、上記ベースフィルムの上記一方の面に接する第1導電性下地層をさらに含み、
上記銅系めっき層は上記第1導電性下地層の上記ベースフィルムに接する面とは反対の面に設けられ、
上記第1導電性下地層が、上記ベースフィルムの上記一方の面に接する第1層と上記第1層の上記ベースフィルムに接する面とは反対の面に設けられる第2層を含む請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のフレキシブルプリント配線板。 - 上記第1層が、ニッケル、クロム、チタン及び銀よりなる群から選択される少なくとも1種を含有する請求項5に記載のフレキシブルプリント配線板。
- 上記第2層が、上記第2層において50質量%以上の銅を含有する請求項5又は請求項6に記載のフレキシブルプリント配線板。
- ベースフィルムと、上記ベースフィルムの少なくとも一方の面に設けられる複数本の配線を有する配線層とを備えるフレキシブルプリント配線板の製造方法であって、
上記配線の平均線幅が30μm以下、平均間隔が30μm以下であり、
上記配線が銅系めっき層を有し、
上記銅系めっき層の電気抵抗率が1.68×10-8Ω・mより大きく、
上記銅系めっき層における銅結晶粒の平均直径が2μm以上100μm以下であり、
上記銅系めっき層が硫黄、窒素及び炭素を含有し、
上記銅系めっき層中の上記硫黄の含有量が0.0001質量%以上0.005質量%以下であり、上記窒素の含有量が0.0001質量%以上0.005質量%以下であり、上記炭素の含有量が0.001質量%以上0.01質量%以下であり、
上記ベースフィルムの少なくとも一方の面に導電性下地層を積層する工程と、
上記導電性下地層の表面にレジストパターンを形成する工程と、
めっき液中にて、上記導電性下地層上の上記レジストパターンの開口部に電気めっきすることにより、銅系めっき層を形成する工程と、
上記レジストパターン及び上記導電性下地層における上記銅系めっき層の非積層領域を除去する工程とを備え、
上記めっき液が第1有機化合物、第2有機化合物及び第3有機化合物を含有し、
上記第1有機化合物が3,3’-ジチオビス(1-プロパンスルホン酸)2ナトリウムを含み、
上記第2有機化合物がポリエチレングリコールを含み、
上記第3有機化合物が窒素含有有機化合物を含むフレキシブルプリント配線板の製造方法。 - 上記第3有機化合物が、ジアリルアンモニウムと二酸化硫黄との共重合体、ポリビニルイミダゾリウム4級化物、ビニルピロリドンとビニルイミダゾリウム4級化物との共重合体及び4級ポリアミンから選ばれる1種以上である請求項8に記載のフレキシブルプリント配線板の製造方法。
- 上記めっき液中、
上記第1有機化合物の含有量は0.0001質量%以上1質量%以下であり、
上記第2有機化合物の含有量は0.004質量%以上5質量%以下であり、
上記第3有機化合物の含有量は0.0001質量%以上0.5質量%以下である請求項8又は請求項9に記載のフレキシブルプリント配線板の製造方法。
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