JPH04107899A - 導体回路の形成方法 - 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、フレキシブル型配線板等の導体回路の形成方
法に関する。

〈従来の技術〉 従来から用いられているフレキシブル型配線板等の配線
板は、高分子材料からなる絶縁体基板と、銅等の導電材
料からなる導体パターンとが積層された構造を有してい
る。

このような配線板は、■絶縁体基板の表面に銅箔等の導
電性薄膜を接着剤層を介して積層した後、前記導電性薄
膜の表面に、所定の回路パターンを有するエツチングレ
ジスト層を積層、形成し、このエツチングレジスト層で
マスクされない導電性薄膜の部分をエツチング除去して
、絶縁体基板上に必要な導体パターンを形成するサブス
トラッテイブ法、■絶縁体基板表面の、回路設計に基づ
く回路パターン部分のみに、めっき等によって導電材料
を析出、固着させて導体パターンを形成するアディティ
ブ法、■前記サブストラッテイブ法とアディティブ法と
を組み合わせたセミアデイティブ法等の製造方法により
製造される。

ところが、前記の配線板は、異種材料からなる絶縁体基
板と導体パターンとを積層して一体化したものであるた
め、両者の膨張、収縮係数の違い等に起因して、製造時
や使用時に、反りや層間剥離等が発生したり、また使用
時に繰り返し屈曲される場合等には金属疲労のために導
体パターンか切断される虞がある。さらに、導体パター
ンと絶縁体基板とを接着剤により積層させているので、
この接着剤の耐熱性により配線板全体の耐熱性が制限さ
れ、また耐ヒートシヨツク性が十分でなかった。

さらに、前記の配線板の製造方法は、何れも工程数が多
く、配線板を効率的、且つ安硼に製造できない。

このような従来の配線板およびその製造方法の問題を解
決すべく、本件出願人は先に絶縁体基板表面に選択的に
イオンビームを照射して、イオンビーム照射部の絶縁体
基板材料を導電化して絶縁体基板と導体パターンとを一
体化した配線板を作成する技術を提案している（特願平
１−４１２５号）。この方法により製造された配線板で
は、導体回路と絶縁体基板との接合部において、イオン
照射によりイオンミキシングが進行し、両者は金属と高
分子材料との間という異種材料間で連続相として形成さ
れる。したがって、両者間に層間剥離や反りが発生する
ことがない。また接着剤を使用していないので、耐熱性
に優れる等の利点を有している。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、前記本件出願人の先の提案技術において
は、導体回路の形成のために長時間にわたってイオンビ
ームを照射する必要がある（特願平１−４１２５号等参
照）。

また、導電率の向上のために、銅、クロム、ニッケルな
どの金属イオンを絶縁体基板に照射し、金属の高い導電
率を利用することが考えられる。

しかし、この場合も、十分な導電率を得るためには、ｌ
Ｘｌ０Ｉ’イオン／ｃ１１２以上のイオン照射量が必要
であり、長い処理時間を要する。

このため、絶縁体基板にイオンビームを照射して導体回
路を形成することにより配線板を作成する技術では、配
線板の作成に要する時間が長（、生産性が悪いという問
題があった。

また、発明者等は、高分子材料を含む絶縁体基板表面に
導体薄膜を形成し、該導体薄膜の導体回路を形成する部
分に、イオンビームを照射することにより、照射部分の
絶縁体基板を炭化させると共に、絶縁体基板と導体薄膜
との境界部分てイオンミキシングをおこして、耐エツチ
ング性を高めることができるという知見を得た。しがし
、この場合、イオンビームを照射した後、第２塩化鉄水
溶液等を用いた化学的エツチングにより、導体回路か形
成される部分以外の導体薄膜を除去する必要かあるため
、銅量外の金属からなる導体回路を有するものを製造す
ることは困難であった。なお、ドライエツチングにより
、銅量外の金属からなる導体回路を形成することは可能
であるが、ドライエツチングは環境汚染の点から好まし
くない。さらに、イオンビームの照射により、耐エツチ
ング性を高めるには、イオンビームの密度にもよるが、
２時間程度の照射が必要であり、生産性が悪いという問
題もあった。

一方、半導体製造分野および高分子材料の分野では、エ
キシマレーザ−が応用されている。より詳しくは、半導
体製造分野では、エキシマレーザ−を用いたエツチング
、トリミング、アニーリング等の処理が行われている。

また、エキシマレーザ−を高分子材料に照射した場合、
高分子材料がエキシマレーサーを吸収し、照射部分が瞬
時に分解飛散し、周囲の高分子材料に熱的損傷を与えな
いため、高分子材料の分野では、穴あけ、切断、マーキ
ング等に用いられている。

発明者等は、イオンビームおよびエキシマレーザ−を、
高分子フィルム上に導体回路を形成するフレキシブルプ
リント配線板の製造に用いることについて、鋭意研究を
重ねた結果、本発明を完成するに至った。

本発明は、絶縁性基材がら剥離したり、切断する虞れが
なく、耐熱性および耐ヒートシヨツク性に優れた導体回
路を効率よく製造することができ、また銅量外の金属か
らなる導体回路を製造することもできる導体回路の製造
方法を提供することを目的とする。

く課題を解決するための手段および作用〉本発明に係る
導体回路の製造方法は、高分子フィルム上に、導体薄膜
を形成し、この導体薄膜の少なくとも導体回路が形成さ
れる部分にイオンビームを照射した後、エキシマレーザ
−を照射することにより、導体薄膜の導体回路が形成さ
れない部分を除去することを特徴とする。

上記本発明方法によれば、高分子フィルム上に形成され
た導体薄膜の少なくとも導体回路が形成される部分にイ
オンビームを照射することにより、導体薄膜が形成され
た高分子フィルム表面を炭化させることができる。また
、導体薄膜と、高分子フィルムの炭化部分との境界部分
てイオンミキシングを生じさせ、当該境界部分をいわゆ
る傾斜組成とし、導体薄膜と高分子フィルムとを、接着
剤なしで強固に接着することができる。

次いで、エキシマレーザ−を、導体薄膜の導体回路が形
成されない部分に照射する。エキシマレーザ−の一部は
導体薄膜で反射されるが、その大部分は高分子フィルム
に吸収され、その高分子の主鎖を切断し飛散させ、フィ
ルム表面を削るレーザーアブレージヨンを生じさせる。

レーザーアブレージヨンにより、飛散する高分子のフラ
グメントは、その部分に形成された導体薄膜を伴って飛
散し、導体薄膜の導体回路が形成されない部分を除去す
ることができる。

したがって、導体薄膜を形成する金属の種類にかかわら
ず、レーザーを照射した部分の導体薄膜を除去して、導
体回路を形成することができる。

また、化学的エツチングの場合のように、導体薄膜の導
体回路が形成される部分に損傷を与えることなく、導体
回路を形成することができる。さらに、ドライエツチン
グを行う場合と異なり、環境汚染の心配もない。

また、以上のように本発明方法によれば、少ない工程数
で、導体回路を形成することができる。

なお、炭素はエキシマレーザ−を特に効率よく吸収する
ため、イオンビームの照射により、高分子フィルム表面
が炭化している部分ては、レーザーアブレージヨンを特
に効率よく行うことができる。したがって、エキシマレ
ーザ−による導体薄膜の除去を効率よく行う上から、イ
オンビームを導体回路が形成されない部分にも照射し、
高分子フィルムと導体薄膜との境界部分全体を炭素化し
ておくことが好ましい。

また、上記導体回路の表面部分は、イオンビームの照射
の影響をほとんど受けず、金属のみの組成を維持してい
るので、導電率が高いものである。

以下、本発明方法をより詳細に説明する。

本発明方法により導体回路を形成する場合は、まず、高
分子フィルム上に、真空蒸着、イオンブレーティング、
スパッタリング等の方法により導体薄膜を形成する。

次いて、第１図に示すように、上記導体薄膜２の少なく
とも導体回路１を形成する部分に、イオンビーム４を照
射する。イオンビーム４は導体薄膜２を通過して、高分
子フィルム３の導体薄膜２と接触する部分を炭化させる
。また、導体薄膜２と炭化した高分子フィルム３１との
境界部分にイオンミキシングをおこさせ、傾斜組成を形
成する。

次いで、第２図に示すように、導体回路１か形成される
部分を被覆するマスク５を導体薄膜２上に載置する。そ
して、その上からエキシマレーザ−６を照射して、導体
回路１が形成されない部分の導体薄膜２を、レーザーア
ブレージヨンにより除去し、導体回路１を形成する。

また、エキシマレーサー６を照射する場合、上記マスク
５を用いることなく、エキシマレーサー６を絞り、導体
回路１状に掃引して、導体回路１か形成されない部分の
導体薄膜２を、レーザーアブレージヨンにより除去し、
導体回路１を形成することも可能である。

上記方法によれば、導体回路１と高分子フィルム３との
境界部分は、傾斜組成となっており、導体回路１と高分
子フィルム３とは、接着剤なしで強固に接着されている
ので、この導体回路１は耐屈曲性に優れている。また、
極低温から高分子フィルム３の耐熱性を越えない温度ま
での範囲の温度で、繰返し使用しても剥離、切断が生じ
ず、耐熱性および耐ヒートシヨツク性に優れている。

さらに、上記導体回路１の表面部分は、イオンビーム４
の照射の影響をほとんど受けず、導体回路１の導電率は
高い。このため、上記導体回路１は、長さが長く、また
屈曲、大きい温度差が生じる環境において特に好適に使
用することができる。

また、上記方法によれば、エキシマレーザ−を照射して
、導体薄膜２の導体回路１が形成されない部分を除去す
るので、導体薄膜２を構成する金属の種類にかかわらず
、導体回路１を形成することができる。さらに、導体回
路２の導体回路１が形成される部分に損傷を与える虞れ
はないと共に、ドライエツチングを行う場合と異なり、
環境汚染の心配がない。

上記高分子フィルム３としては、例えばポリイミドフィ
ルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエス
テルフィルム等のフレキシブルプリント配線板の絶縁性
基板として用いられるものが例示されるが、特にポリイ
ミドフィルム等の耐熱性に優れたものが好ましい。

また、上記導体薄膜２を形成する材料としては、例えば
銅、銀、ニッケル、金等の金属が例示される。また、上
記導体薄膜は、５００〜１００００Ａの厚さのものが好
ましい。導体薄膜の厚さが５００Ａ未満の場合、十分な
導電性を確保することかできず、また１００ＯＯＡを越
える場合、上記高分子フィルムの可撓性が損なわれたり
、イオンビームエキシマレーザ−が高分子フィルムまで
達しない等の問題が生じるからである。

上記イオンビーム６のイオンは、Ｈｅ＋イオン以上の質
量を有するイオンが好ましい。Ｈｅ＋イオンより質量の
小さいＨ＋イオンからなるイオンビームを用いた場合、
導体薄膜２と高分子フィルム３との境界部分に十分な傾
斜組成を形成することかできない虞れがあるからである
。

また、照射イオン量としては、Ｉ　Ｘ　１０１ｏイオン
／ｃＩ１１２以上であることが好ましい。照射イオン量
がＩ×１０ｗ５イオン／国２未満である場合、導体薄膜
２と高分子フィルム３との境界部分に十分な傾斜組成を
形成することができない虞れがあるからである。

イオンビームは、０．６ＭＶ以上の電圧で加速されたも
のが、導体薄膜２と高分子フィルム３との間に十分な傾
斜組成を形成する上から好ましい。

また、上記エキシマレーザ−は、ｌパルス当たりのエネ
ルギーが１０ｍＪ／α２以上であることか、上記レーサ
ーアブレージヨンを効率よく行う上から好ましい。また
、エキシマレーサーの波長は、１９３ｎ＋ｎ、　２４８
ｎａまたは３０８ｎｉであることが、高分子フィルムへ
の吸収かよいこと、容易に得ることかできるので好まし
い。

〈実施例〉 次いで、実施例および比較例に基づき、本発明をより詳
細に説明する。

実施例１ カプトンフィルム（デュポン社製、ポリイミドフィルム
）上に、真空蒸着により厚さ１００ＯＡの銅からなる導
体薄膜を形成した。この導体薄膜側から、１．０ＭＶで
加速した窒素イオンを１×１０１５イオン／ｃＩ１１２
照射した。

そして、幅１　ｍｍ　ｓ長さ５ｃｍの回路マスクを、上
記導体薄膜上に載置し、その上から、１パルス当たり８
０　ｍ　Ｊ　／　ｃｍ　”の強度を有するＡｒＦエキシ
マレーザ−を、５３パルス照射したところ、回路マスク
を載置した部分以外の導体薄膜およびカプトンフィルム
の炭化した部分か除去され、幅１ｍｍ５長さ５ｃｍの導
体回路が形成された。

この導体回路の抵抗値は、約０．３Ωであった。

上記導体回路が形成されたものを、濃度１．０モル／ｇ
のＦｅＣｌ３水溶液に入れ、１分間攪拌しても、導体回
路の剥離は生じなかった。

また、３００℃の半田槽に５分間浸漬しても、導体回路
の剥離はおこらなかった。

さらに、−４０℃の環境下に２５分おき、次いで、室温
下に１０分間おき、そして、２０　Ｃ１”Ｃの環境下に
２５分おくことを１サイクルとしたヒートサイクル試験
を行った。その結果、１７００サイクル終了時でも、導
体回路の断線は生しなかった。

一方、エキシマレーザを用いず、上記導体回路と同し回
路パターン状にイオンビームを照射した後、ＦｅＣｌ３
水溶液に浸漬して化学エツチングを行い、導体薄膜の不
溶部分を除去して得た導体回路の抵抗値は約１２Ωてあ
った。これは、化学エツチングにより、導体回路部分の
銅箔が、一部損傷したためである。

実施例２ カプトンフィルム（前出）上に、真空蒸着により厚さ１
５０ＯＡの金からなる導体薄膜を形成した。この導体薄
膜側から、１．ＯＭＶで加速したヘリウムイオンを２Ｘ
１０１５イオン／ａ１１２照射した。

そして、実施例１で用いた回路マスクを、上記導体薄膜
上に載置し、その上から、実施例１と同じ強度のＡｒＦ
エキシマレーザ−を、１パルス当たり８０　ｍ　Ｊ　／
　ｃｒｎ　２の強度で、４１パルス照射したところ、回
路マスクを載置した部分以外の導体薄膜およびカプトン
フィルムの炭化した部分が除去され、幅１馴、長さ５ｃ
ｍの導体回路が形成された。

比較例１ カプトンフィルム（前出）上に、実施例１と同様にして
、厚さ１００ＯＡの銅からなる導体薄膜を形成した。

次いて、実施例１で用いた回路マスクを、上記導体薄膜
上に載置し、その上から、実施例１と同じ強度のＡｒＦ
エキシマレーザ−を、１０パルス照射して、幅１（財）
、長さ５ａｍの導体回路を形成した。

上記導体回路を形成したものを、実施例１で用いたＦｅ
Ｃ］３水溶液にいて、１分間攪拌したところ、銅光沢の
消失、導体回路の剥離が生じた。

比較例２ カプトンフィルム（前出）上に、エピコート１００１（
油化シェルエポキシ株式会社製）、ＤＸ−１７１（油化
シェルエポキシ株式会社製）および硬化剤からなるエポ
キシ接着剤を塗布し、銅箔を貼合わせた後、導体薄膜上
にレジストインキを塗布して、Ｆｅ（１７３水溶液に浸
漬することにより、幅１　ｍｍ、長さ５ＣＩｌの導体回
路を形成した。

この導体回路を形成したものを、３００℃の半田槽に５
分間浸漬したところ、接着層に気泡が生じ、導体回路が
カプトンフィルムから剥離した。

また、実施例１と同様なヒートサイクル試験を行ったと
ころ、１５００サイクル終了した時点で、導体回路に断
線か生じた。

上記実施例１〜２および比較例１〜２より、本発明方法
により得られる導体回路は、耐熱性、耐ヒートシヨツク
性に優れ、剥離、切断等が生じ難いものであることがわ
かる。

〈発明の効果〉 以上のように本発明に係る導体回路の形成方法によれば
、高分子フィルム上に形成された導体薄膜の少なくとも
導体回路が形成される部分にイオンビームを照射するこ
とにより、導体薄膜と高分子フィルムとの境界部分をい
わゆる傾斜組成として、導体薄膜と高分子フィルムとを
、接着剤なして強固に接着することができるので、耐屈
曲性、耐熱性および耐ヒートシヨツク性に優れ、切断が
生しない導体回路を形成することかできる。

また、エキシマレーザ−を、導体薄膜の導体回路が形成
されない部分に照射して、この部分を除去するので、導
体薄膜を形成する金属の種類にかかわらず、導体回路を
形成することができ、銅からなる導体回路だけでなく、
銀、ニッケル、金等からなる導体回路も形成することが
できる。さらに、化学的エツチングの場合のように、導
体薄膜の導体回路か形成する部分に損傷を与えることな
く、導体回路を形成することかできると共に、ドライエ
ツチングを行う場合と異なり、環境汚染の心配もない。

さらに、本発明方法によれば、少ない工程数で導体回路
を形成することができるので、導体回路を効率よく形成
することかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、本発明に係る導体回路の形成方
法を示す断面図である。 １・・・導体回路、２・・導体薄膜、 ３・・・高分子フィルム、４・・・イオンビーム、６・
・・エキシマレーザ−０ 特許出願人　　住友電気工業株式会社 代　　理　　人　　　弁理士　　亀　　井　　弘　　勝
（ばか２名） １・・・導体回路 ２・・・導体薄膜 ３・・・高分子フィルム ４・・・イオンビーム ６・・・エキシマレーザ− 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．高分子フィルム上に、導体薄膜を形成し、この導体
   薄膜の少なくとも導体回路が形成 される部分にイオンビームを照射し、次い でエキシマレーザーを照射して、導体薄膜 の導体回路が形成されない部分を除去する ことを特徴とする導体回路の形成方法。