JPH01170501A - フレキシブルプリント回路基板用銅又は銅合金素材及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はフレキシブル回路基板用銅又は銅合金素材及び
その製造方法に関するものであり、特にはかかる用途に
適したエツチング性、屈曲性等を改良した鋼又は銅合金
素材及びその製造方法に関する。

［従来の技術］ ＩＣやＬＳＩ等の著しい進歩とともに、これらの素子を
搭載する回路基板の開発も広範囲にしかも急速に進めら
れた。

上記のように回路基板の主目的は、その上に搭載された
素子の相互接続にあるが、その他低誘電率絶縁体、低抵
抗導体などの電気的特性、フレキシブルあるいは剛性な
どの機械的特性、熱伝達特性、信頼性、経済性などが要
求されている。

このような回路基板には大別して、樹脂基板、セラミッ
ク基板、金属基板がある。そしてセラミック基板はハイ
ブリッ・ドＩＣ用として、樹脂基板はプリント回路用と
してそれぞれ発展し、金属基板は両者の中間に位置する
ものである。

二のような基板の中で樹脂基板は、エポキシ、フェノー
ル、ポリイミド等の樹脂又はこれらと紙、ガラス等の他
の材料との複合基板に銅箔をラミネートし、接着剤ある
いは加熱加圧により一体化して形成されたものである。

上記の樹脂基板のうちフレキシブル回路（プリント）基
板は、ポリイミド等の可撓性のある樹脂に屈曲性に優れ
た１０〜６０μｍ程度の圧延銅箔をラミネートした基板
で、電子機器の広範囲な用途に用いられている。

上記の銅箔をラミネートした回路基板は、エツチングに
より線巾及び線間隔１００μ目程度にまでファイン化さ
れた配線パターンが形成される。

そして高密度のためには上記の線巾及び線間隔が５０μ
−のパターンも検討されている。

前記フレキシブルプリント回路基板は、銅及び銅合金素
材を樹脂と接着し、これをさらにエツチングして配線パ
ターンを作る。

また、かかるフレキシブルプリント回路基板用素材はシ
ョツトブラストや液体ホーニングといった方法でダル加
工されたロールで圧延加工され、ある程度の表面粗さを
もった状態で供給されている。さらに近年、新たなダル
加工方法として放電加工による方法も考えられている。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記回路基板は、配線パターンの線間隔が狭くなってき
ている為、エツチング性が良好であり、微細な回路が正
確に作製できる事が要求されてきている。このエツチン
グ性を改善するには、適正な範囲にする必要がある。表
面粗さが適正な範囲にないと、レジスト膜が部分的に剥
離して適正なエツチング形状が創出されず、また、逆に
部分的に密着しすぎてエツチング後、強アルカリで除去
ができないといった問題が生じていた。

また、フレキシブルプリント回路基板は、その名の如〈
従来のプリント回路基板と異なり、屈曲して機器に設置
されたり、可動部として用いられるものである。電子機
器の小型化、高密度化に伴ない、フレキシブルプリント
回路基板の破断が重要な問題となってきた。従って、よ
り可撓性の良好なフレキシブルプリント回路基板が強く
求められていた。

また、フレキシブルプリント回路基板用素材をショツト
ブラストや液体ホーニングといった方法でダル加工され
たロールを圧延加工する方法では、また以下の様な問題
点を有している。

第１に、ショツトブラストや液体ホーニングでダル加工
したダルロールは消耗が激しく、フレキシブルプリント
回路基板用素材の様に０．０１〜０．０６ｍｍの板厚の
材料を１　ｔｏｎ以上（長さにすれば１０．０ＯＯｖ）
も圧延するとコイルの前後端の表面粗さが著しく異なっ
てくる。

従って前端は粗さが大きめに後端が小さめになることが
避けられない。

第２に、これらの方法で作製したロールのダル目（凹凸
の状！！３）は鋭角的であり、それ故ダル圧延中に材料
表面をけずり、材料表面に汚れとして金属粉を付若させ
たり、さらに著しい時には微細な押し込み傷をつくる。

これは、後の脱脂でも十分に除去することが難しく、そ
れ故にフレキシブルプリント回路基板を製造する際のむ
らの原因となる。

第３に、これらの方法で作製した素材のダル仕上げ面も
ロールと同じく鋭角的な凸部を有しやすく、それが脱脂
やレジスト塗布工程でのゴムロール等を削り、新たな汚
れの原因となる。

又、鋭角的な凹凸を有しているため、屈曲時の微細クラ
ック発生源となり、可撓性を著しく低下させることが判
明した。

さらに、放電加工によるものは、フレキシブルプリント
回路基板として適するに十分微細な粗さの表面を作製す
ることが難しい。

本発明は、上記の問題点に鑑みなされたもので、フレキ
シブルプリント回路基板用鋼又は銅合金素材として、エ
ツチング性、可撓性を改善したものを提供せんとするも
のである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、表面粗さをＲａ’　０．２〜１．０μ１１Ｒ
□８１．０〜５．０μ−としたことを特徴とするフレキ
シブルプリント回路基板用銅又は銅合金素材および最終
冷間圧延工程において、レーザー加工により表面ダル加
工を施した圧延ロールを用いて素材の表面粗さをＲａ０
．２〜１．０μｍ、Ｒ、、、１，０〜５．０μ■とする
ことを特徴とするフレキシブルプリント回路基板用銅又
は銅合金素材の製造方法である。

回路基板用の銅又は合金素材の表面粗さは前述のとおり
レジスト密着性に大きく影響を与える。表面粗さが０．
２μ−より小さいとレジストの密着力が弱くなり、レジ
スト流れ等の不良の原因となりむらが発生する。またＲ
ａが１．０μｌより大きいと、レジストの密着力も強く
なるため、現像不良やエツチング後の剥離不良の原因と
なり、また、エツジ面がガサガサになる原因となる。よ
ってＲａを０．２〜１．０μｌに制御することか必要で
ある。

しかしながら、上記のＲａの規定だけでは適切なフレキ
シブルプリント回路基板用材料を得ることかできない。

すなわち、Ｒ，，８が１．０μｍより小さいとレジスト
の密着力が弱くなり、エツチングむらが発生する。また
、Ｒ１，１が５．０μｌより大きいと、薄板であるため
、板厚変動におよぼす影響が大きくなり、回路基板その
ものの板厚変動を招くとともに不均一な応力集中が生じ
やすく、可撓性を低下させる原因となる。よってＲｓｔ
ｍ、を１．０〜５．０μ謂に制御することが必要である
。

かかる表面粗さをもった素材は、レーザー加工により表
面ダル加工を施した圧延ロールによって最終冷間圧延を
施すことによって得られる。

その理由は以下のとおりである。

レーザー加工により表面ダル加工を施した圧延ロールを
用いると、レーザービームによるクレータ−の大きさ、
深さ、分布等が自在に制御でき、かつなめらかな凹凸を
形成する事ができる。従って、このようなロールを用い
て圧延した材料の表面も凸部がなめらかになっており、
可撓性、エツチング性が著しく向上するとともに、Ｒａ
、Ｒ□８の制御も極めて容易になる。

第１図は、ロールＲ表面上に形成されたクレータの一つ
を誇張して描いたものである。ロール表面から突出する
隆起Ｐが示されている。

第２図は、第１図に示したロールで圧延した場合の材料
表面を示したものである。図の上段にクレータの上面図
を示した。このロールの断面曲線をその下に示し、この
ロールにより形成される材料表面を示したものである。

次に圧延ロールのダルの加工法について述べる。

第５図は、レーザー加工法により圧延ロールをダル加工
する作業状況を示す。レーザービーム発生及び指向装置
りにおいて発生せしめられたレーザービームは、レーザ
ービーム導通管ｌに差向けられる。

ダル加工すべき圧延ロールＲは、ロール支承装置４に回
転自在に支承されている。ロール軸の一方（ここでは右
側）は回転駆動装置（図示なし）からの駆動軸９に接合
されている。ビーム導通管１の先端には、伸縮継手を介
して或いは入れ子方式で収縮チューブ２が設けられ、更
にその先端にはレーザー焦点装置３が付設され、導通管
ｌ及び伸縮チューブ２を通過してきたレーザービームを
圧延ロールＲの表面上に焦点合わせするよう収斂する。

レーザー焦点装置３は、支持腕５により支持される。支
持腕５は適宜の移動機構によりロール長さに沿ってその
長さ全体にわたり移動自在である。移動機構はここでは
、支持腕を担持するキャリア６とそれを移動するスクリ
ュー棒７及び駆動モーターＭから構成されるものとして
示しであるが、その他スライド方式、自走方式等任意の
移動機構を採用しうろことはもちろんである。支持腕の
移動に応じてレーザー焦点装置はロール長手方向にそし
てロール全長にあってチョッパー　８が設けられ、これ
は回転自在であると共に、支持腕と同期された速度でロ
ール長手方向に沿って直線移動自在である。レーザービ
ームは、チョッパー　８の周辺に形成されたスリットを
通してロール表面に達する。

従って、ロール回転速度、支持腕（従ってレーザー焦点
装置）及びチョッパーの移動速度、チョッパー回転速度
、チョッパースリットの大きさの設定により、またレー
ザー出力の調整により、様々の表面粗さ及び形態を容易
に創出することができる。

圧延ロール表面にそこに焦点を合わせたレーザービーム
を照射すると、焦点を中心とする円形部分の材料の溶融
が生じ、それが拡大すると中心部から金属蒸気が噴出し
、その後にクレータ状の円形穴が生じる。そして、特筆
すべきは、の円形穴周縁に沿って円環状の隆起Ｐがコン
トロールされた態様で生成されることである。この隆起
がフレキシブルプリント回路基板用素材表面のダル加工
に使用しうるちのである。

レーザー加工によりロール上にダル加工されたこのクレ
ータは再現性良くロール全体に生成され、クレータの大
きさ及び深さ並びにその分布配列模様も自在に制御しう
る。第３図にレーザー加工によりダル加工されたフレキ
シブルプリント回路基板用素材の表面粗さのプロフィー
ルを第４図に従来の液体ホーニング加工のダルロールで
圧延した素材の表面粗さのプロフィールを示したが、液
体ホーニングのものは表面に鋭角的な凸部を有している
のに対しレーザー加工の方はなめらかな表面形態となっ
ている。

従って、レーザー加工によるダル肌は従来にくらべ、金
属粉付着による汚れやゴムロールの削りによるレジスト
液の汚れ等の問題は生じないものである。

さらに本発明では、かかる圧延ロールによる最終冷間圧
延後に必要に応じて形状矯正を行う。

この形状矯正はローラーレベラー、テンションレベラー
、テンションローラーレベラーなど適宜の矯正手段を用
いて行うことができる。

［実施例］ 第５図に示した様な装置を用いて、チョッパーの回転数
、ロール回転数及びレーザービーム出力を調整すること
により各種の表面形態を有するダルロールを作製した。

これらのロールに合わせ従来の液体ホーニングによって
ダル加工したロールをも合わせ、フレキシブルプリント
回路基板用銅又は銅合金を板厚０．０３５ｍｍに圧延し
た。圧延後の表面粗さＲａ　ｓ　Ｒ−ｓａｗを測定し、
脱脂、レジスト塗布−露光・現像−エッチング穿孔−レ
ジスト塗布なる工程でフレキシブルプリント回路を製造
し、フレキジルプリント回路のむら品位を調査した。

可撓性はＪＩＳ　　Ｐ８１１５に準拠し、折り曲げ角度
１３５°、曲げ半径０．８■、荷重１．５ｋｇの条件で
ＭＩＴ耐揉耐力疲労試験機いて破断まで、の回数を調査
した。

この結果を第１表に示す。

第１表においてＲａ　ｓ　Ｒ−ｓｘはＪＩＳ等に定めら
れた定義および測定法に従うものであり、次の通りであ
る。

Ｒａ：中心線平均粗さと呼ばれ、粗さ曲線からその中心
線の方向に測定長さ文の部分を抜き取り、この抜取り部
分の中心線をＸ軸、縦倍率の方向をＹ軸とし、粗さ曲線
をｙ−ｆ（ｘ）で表わしたとき、次の式によって求めら
れる値をマイクロメートル（μｍ）で表したものをいう
。

Ｒａ＝１／Ｒｊ”　　Ｉ　ｆ　（ｘ）ｌｄｘＲｓａ、；
最大高さと呼ばれ、断面曲線から基準長さだけ抜き取っ
た部分（抜き取り部分）の平均線に平行な２直線で抜き
取り部分をはさんだとき、この２直線の間隔を断面曲線
の縦倍率の方向に測定して、その値をマイクロメートル
単位（μ１１）で表わしたものをいう。

第１表 第１表から明らかな様に本発明例１〜４はレーザーによ
りダル加工をした圧延ロールで表面粗さをある一定領域
に制御したので、むらのない良好なマスクを得ることが
可能であった。

一方、比較例１〜２もレーザーダルの例であるが、比較
例１はＲａ　ｓ　Ｒｓａｘが小さすぎるためエツチング
工程中にレジスト流れが生じ、そのためにむら品位を害
した。また比較例２はＲａ　ＳＲｍａｗが大きすぎるた
めエツチング後のレジスト除去工程でレジストが取りき
れず、またガサ孔になりむら品位が悪くなった。

また、表面粗さが粗すぎるため、可撓性が劣化している
。

比較例３．４は液体ホーニング加工での例であるが、表
面の鋭角的な凸部のためゴムロールを削ったカスがレジ
スト液を汚してしまったことと、脱脂不良のためレジス
トの密着性が悪いため、むら品位の悪いものとなった。

また、表面の鋭角的な凹凸部のため、可撓性が劣化して
いる。

［発明の効果］ 本発明は上記のようにエツチング性、可撓性を改善し、
信頼性が増し、フレキシブルプリント回路基板として、
微細化に十分対応できるものである。

そしてこのような基板はＩＣやＬＳＩ等の実装密度を高
め、これを用いた電子機器はさらに新たな用途や機能に
展開されていくことが十分に期待できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はレーザー法により形成されたダル加工クレータ
の断面図、第２図はクレータの上面、断面輪郭及びフレ
キシブルプリント回路基板用素材に生成されたダル加工
輪郭を関連づけて示す説明図、第３図はレーザー加工ダ
ルロールで圧延した材料の表面粗さプロフィール、第４
図は従来の液体ホーニング加工ダルロールで圧延した表
面プロフィールである。第５図は圧延ロールにレーザー
法によりダル加工を施すための装置の一例の一部断面で
示す斜視図である。 Ｌ・・・レーザービーム発生及び指向装置、１・・・ビ
ーム導通管、２・・・伸縮チューブミ３・・・レーザー
焦点装置、４・・・ロール支承装置、５・・・支持腕、
６・・・キャリヤ、７・・・スクリュー棒、８・・・チ
ョッパー、９・・・駆動軸、Ｍ・・・モーター、Ｐ・・
・隆起、Ｒ・・・ロール。 第１図 第２図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）表面粗さをＲａ０．２〜１．０μｍ、Ｒ＿ｍ＿ａ
   ＿ｘ１．０〜５．０μｍとしたことを特徴とするフレキ
   シブルプリント回路基板用銅又は銅合金索材。
2. （２）最終冷間圧延工程において、レーザー加工により
   表面ダル加工を施した圧延ロールを用いて素材の表面粗
   さをＲａ０．２〜１．０μｍ、Ｒ＿ｍ＿ａ＿ｘ１．０〜
   ５．０μｍとすることを特徴とするフレキシブルプリン
   ト回路基板用銅又は銅合金素材の製造方法。
3. （３）最終冷間圧延後形状矯正を行う特許請求の範囲第
   （２）項記載のフレキシブルプリント回路基板用銅又は
   銅合金素材の製造方法。