JPS63185091A - 回路基板の製造方法 - 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】 ［発明の属する分野］ 本発明は、回路用基板の上に金属等の皮膜を形成する際
に、高周波バイアススパッタリング等を用いることによ
り基板と皮膜との密着性を強化した回路基板およびその
製造方法に関する。

［゛従来の技術］ 従来、プリント回路用の基板は、例えばポリイミド等の
高分子フィルム上に有機接着剤を用いて銅箔を張合わせ
ることにより銅皮膜を形成する、いわゆる銅張合わせ法
によって製造されている。

また、銅皮膜の厚さが薄い基板の製法としては、無電解
メッキ法およびスパッタリング、蒸着等の方法がある。

例えば、特公昭５９−４６４３６＠公報には、プリント
回路用高分子フィルムの上に金属皮膜を被覆した後、該
金属皮膜を陰極として電解液中で電解還元処理すること
により高分子フィルム仁金属皮膜の密着性を強化するこ
とを特徴とするプリント回路基板の製造方法が開示され
ている。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが、銅張合わせ法では銅箔の厚さが１０μｍ以下
の薄い場合には張合わせることが困難であり、さらに接
着剤を用いることにより耐熱性が劣り、密着性が悪いと
いう欠点がある。従って、近年の回路の高密度化の傾向
に対処するために必要な、銅皮膜の厚さが薄い基板を製
造することが困難である。

また、無電解メッキ法では、高分子フィルムと金属皮膜
の間がメッキ液に浸漬されることにより水等の液体が残
るため、ハンダ付に必要な温度では液体のガス化による
脹れが生じ剥離するという欠点がある。

本発明の目的は、上述の従来形における問題点に鑑み、
高分子フィルム等の基板と金属等の皮膜との界面の状態
を制御することにより、皮膜の薄い回路基板をも製造す
ることができ、また高密着性かつ高耐熱性を有する回路
基板および、その製造方法を提供することにある。

［問題点を解決するための手段および作用］上記の目的
を達成するため、本発明の回路基板は、不均一エツチン
グにより表面が凹凸状に加工　　゛された基板の凹部に
、皮膜を構成する物質よりなる付着力の強い粒子が選択
的に被着され、さらに該皮膜が平坦化されながら堆積さ
れていることを特徴とする。

さらに、このような回路基板の製造方法として本発明は
、基板の表面を不均一エツチングにより凹凸状に加工し
、高周波バイアススパッタリングにより該凹部に皮膜を
構成する物質よりなる付着力の強い粒子を選択的に被着
させ、さらに該皮膜を平坦化させながら堆積することを
特徴とする。

ここでいう不均一エツチングというのは、基板表面に微
細な凹凸を作ることをいう。また、平坦化というのは、
基板表面の凸部より凹部の方に優先的に皮膜構成物質を
堆積させることにより被覆性と平坦性を向上させること
をいう。

この回路基板の素材となる基板としては、ポリイミド、
ポリエステル等の樹脂、５１０２、Ａｌ２Ｏ２等の酸化
物、青板ガラス、ホウケイ酸ガラス等のガラス、Ａ　Ｊ
　Ｎ　％　Ｓ　ｉ　３Ｎ　４等の窒化物、ＳｉＣ等の炭
化物、ステン・レス等の金属、３ｉ、Ｇｅ等の半導体も
しくはＬｉＮｂＯ４、Ｂ’ａＴｉ０３等の誘電体または
これらの複合物からなる基板が使用できる。

また、皮膜としては、Ｃｒ　Ｎ　Ｃｕ　−Ａ　４等の金
属皮膜、Ｎｉ　−Ｃｒ　、Ａｊ−８ｉ　、Ｇｏ−Ｎｉ等
の合金皮膜、３ｉ　１Ｔｅ等の半金属皮膜、Ｓｉ。

Ｑｅ　、Ｇａ−Ａ３等の半導体皮膜、ＳｉＯ２、Ｔａ　
２０ｓ　、Ａｊ２０３等の酸化物皮膜、Ｓｉ３Ｎ４　、
ＡｊＮ、　Ｔａ　Ｎ等の窒化物皮膜もしくはＺｎＯ１Ｌ
ｉ　Ｎｂ　０４．３ａ　”ｒｉ　０３等の誘電体皮膜ま
たはこれらの複合皮膜が使用できる。

さらに、１種または２種“以上の皮膜をバターニングし
て積層したものとすることもできる。また、電解メッキ
や無電解メッキ等の通常用いられるメッキ法により、先
に形成された・皮膜と同種または異種の金属で皮膜を成
長させれば皮膜の厚さが厚、い回路基板も製造すること
ができる。

基板表面の不均一エツチングは、逆スパツタリングまた
は高周波バイアススパッタリングの動作の条件を適当に
調整することにより行なうことができる。さらに、高周
波バイアススパッタリングにおいてターゲット電位に対
する基板のバイアス電位の比率を段階的または連続的に
減少させることにより、皮膜形成過程において基板と皮
膜との接合界面の形状および接合界面の比表面積を制御
することができ、また基板原子と皮膜原子のうち付着力
の弱いものは再スパツタされ付着力の強い原子が残され
ることから、基板と皮膜との密着力を強化することがで
きる。

以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明の金属被覆過程を示す図である。また
、第２図はスパッタエツチングおよび高周波バイアスス
パッタリングを行なう装置を示す。

なお、ここでは皮膜を構成する物質として金属を用いた
場合につぎ説明する。金属以外を使用した場合も同様に
取扱うことができる。

第１図（ａ）は基板、例えばポリイミド等の高分子フィ
ルムを示す。まず、前処理として洗剤又は有機溶剤を使
うて高分子フィルム表面の油脂弁等を除く。ざらに、水
分を除去できる温度にて真空乾燥を行ないフィルムの吸
着水分を取り除く。

次に、面処理を受けた高分子フィルムは第２図に示すよ
うなスパッタエツチングおよび高周波バイアススパッタ
リングが出来る装置に入れられ排気される。そして、第
１図（ｂ）に示すように、＾分子フィルムがエツチング
され銅等の金属がわずかに堆積する条件にて、高分子フ
ィルムをエツチングするとともに、付着力の弱い粒子を
再スパツタし付着力の強い粒子を堆積させる。このエツ
チングおよびスパッタリングは、ＲＦバイアス電位をｖ
ｂ、スパッタリングターゲット電位をＶｔとして、Ｖｂ
　／Ｖｔを目安に制御することにより行なわれる。

次に、第１図（ｂ）において堆積した金属を核としてＶ
ｂ　／Ｖｔを前記の第１図［））の場合より小さくして
、段差被覆を損うことなく、エツチングされた高分子フ
ィルムの突起部の先端付近まで金属を堆積させる。これ
により、第１図（Ｃ）のように膜面はうろこ状の金属に
覆われた状態になる。

さらに、気密性をもたらすためにＶｂ　／Ｖｔを小さく
またはゼロにし、ハイレートにて金属を堆積させること
により、第１図（ｄ）のような緻密かつ平坦な金属皮膜
を得る。

ここでＶｂ　／Ｖｔは、スパッタリングカソードの種類
によって堆積速度が違うため、装置に合わせて変える必
要がある。もちろんＶｂ　／Ｖｔを連続に変化させても
よい。

さらに、エツチングされた高分子フィルムの突起が高く
て緻密である場合には、第１図（ｂ）および（Ｃ）にお
いてシャドウ効果により凹部の被覆が出来なくなる。ま
た、突起が低くかつまばらである場合はフィルムエツチ
ングする効果が失なわれる。従って、密着性および段差
被覆性をよくするためには、突起高さは１μｍ以下でか
つ突起間が１μｍ以下となるようエツチングすることが
望ましい。また、突起高さおよび突起間が０．０１μｍ
を下回ると密着力はそれ程向上しないので、０．０１μ
ｍ以上となるようエツチングすることが望ましい。

さらに、１０μｍ以上の金属皮膜を得るためには、電解
あるいは無電解メッキを利用することも可能である（第
１図（ｅ））。

［実施例１ 以下、本発明を実施例に基づき説明する。

ｍ上 回路基板の素材となる基板として高分子フィルムである
ポリイミドを用い、上述の方法によりポリイミド上にＣ
ｕの金属皮膜を形成した例を示す。

まず、逆スパツタあるいは高周波バイアススパッタの出
来る装置にＣＵツタ−ットおよびポリイミド基板を設置
し、ＩＸ　１０”８　ｔｏｒｒまで排気後、アルゴンガ
ス導入により２Ｘ１０°２　ｔＯｒｒになるように調整
する。

次に１段目として、スパッタリングパワー９０ワツト、
ＲＦバイアス２００ワットで３０分間処理する。

このときターゲット電位Ｖｔ　−−６００Ｖｄｃ、バイ
アス電位Ｖｂ　−−４００Ｖｄｃトなり、Ｖｂ　／Ｖｔ
　−０，６７で、第１図（ｂ）のようになる。さらに、
２段目として、スパッタリングパワー３０ワツト、ＲＦ
バイアス４０ワットで３０分間処理する。このとき、Ｖ
ｔ　＝−６００Ｖｄｃ、　Ｖｂ　＝−１００Ｖｄｃとな
り、Ｖｂ　／Ｖｔ　＝　０．１７である。さらに、３段
目としてにスパッタリングパワー　１キロワツト、ＲＦ
バイアスなり、　（Ｖｂ　／Ｖｔ　Ｗ　Ｏ）　ｔ’、３
７秒間処理し、厚さ６０００人の皮膜を被着する。最後
に４段目として、電気メッキで３Ａ／ｄｓ２にて６０分
間処理し、Ｃｕ厚さを３５μｍとなるようにした。

大１」しし 実施例１において、ＣｕターゲットをＡｊターゲットに
かえ、スパッタ条件を同じにして３段目まで処理し、さ
らに従来のスパッタ法によりＮｉ皮膜を２０００人厚さ
まで形成した後、電気メッキによりＮｉを１０μｍ被着
した。

実施例３ 実施例１において、ポリイミドを青板ガラスにかえ、Ｃ
ｕ皮膜を実施例１と全く同じ条件で被着形成した。

上記実施例１〜３で得られた回路基板は、高分子フィル
ムと金属の界面の凹凸により光が吸収され、メッキ法や
従来の真空蒸着法、スパッタリング法によって得られる
回路基板よりも高分子フィルム側が黒くなる。本実施例
の回路基板はこの黒さを目処に製造した。

ＬＬＬ 比較例１として、ポリイミド上にＣＬＩの金属皮膜を、
無電解メッキ後電解メッキを行なう方法にて形成した。

Ｃｕ皮膜の厚さは、上記実施例と同様に３５μｍとなる
ようにした。

裏車」」− 比較例２として、ポリイミド上にＣｕの金属皮膜を、従
来のスパッタリング法にて形成した。

ＣＬＩ皮膜は、上記実施例と同様に、ドライプロセスに
てまず５０００人の厚さのＣ１皮膜を形成した後、電解
メッキを行ない全体で３５μｍの厚さとなるようにした
。

裏±ｆｌ 比較例３として、ポリイミド上にＣｕの金属皮膜を、ポ
リイミドをエツチングしない従来のバイアス・スパッタ
リング法にて形成した。Ｃｕ皮膜は、上記実施例と同様
に、ドライプロセスにてまず５０００人の厚さのＣｕ皮
膜を形成した後、電解メッキを行ない全体で３５μｍの
厚さとなるようにした。

堤μｉ 比較例４として、ポリイミド上にＡＵの金属皮膜を従来
のスパッタリング法にて５０００人形成し、次に同じよ
うに従来のスパッタリング法でＮｉ皮膜を２０００人の
厚さで形成した復、Ｎｉメッキを行ない全１体で１０μ
ｍの厚さとなるようにした。

１１九ｉ 比較例５として、青板ガラス上にＣＬＩの金属皮膜を従
来のスパッタリング法で厚さ５０００人まで形成し、さ
らに電解メッキを行ないＣ，ｕ皮膜の厚さを３５μｍと
なるようにした。

１１Ｌ 上記実施例１〜３および比較例１〜５の基板につき、ビ
ール（剥離）強度および耐熱性、耐湿性を測定した。な
お、測定の条件は以下のようなものとした。

条件Ａ：常態ビール 条件３：２６０℃大気中に３０分間放置条件Ｃ：３５０
℃大気中に３０分間放置条件Ｄ：５０℃、相対一度９５
％で１０日間放置条件Ｅ：２６０℃の半田浴に１０分間
浸す第１表に特性の評価の結果を示す。

第　　１　　表 第１表より、無電解メッキ後電解メッキを行なう方法（
比較例１）では常態ビール強度はあるが、耐熱性が全く
ないことが分る。また、従来のスパッタリング法（比較
例２）では耐熱性はあるがビール強度が弱い。さらに、
ポリイミドをエツチングしない従来のバイアス・スパッ
タリング法（比較例３）は、比較例２に比べてさほど違
いはない。

これら比較例に比べ、実施例１は本発明によりエツチン
グ時の条件を変化させポリイミド側の黒さを変化させた
もので、耐熱性および耐湿性に優れており、後工程のエ
ツチング、メッキおよび熱処理等に対して充分な剥離強
度をもっている。

また、金属皮膜がＡＪの場合（実施例２、比較例４）に
ついても同様に常態のビール０．３ｋａ／ＩＪであった
のが２．Ｏｋａ／υと向上し、さらにガラス基板にＣｕ
皮膜を形成する場合（実施例３、比較例５）については
、全く付着力のなかったのが、ビール試験において、１
．Ｏｋａ／ｃＩＲにてガラスが破壊する程に強い付着力
をもつようになった。

以上のように、本発明は積層する界面の構造を制御する
ことにより密着力の向上を図るものであるから、窒化ホ
ウ素、窒化アルミニウム基板等の無機物の基板に金属膜
を形成する際の密着力の強化にも利用することが出来る
。さらに、下地が薄膜であってもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、高分子フィルム
等の基板と金属等の皮膜との界面の状態を制御すること
ができるので、皮膜が薄い回路基板、また高密着性かつ
高耐熱性を有するプリント回路基板を製造することがで
き、また得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の金属被覆過程を示す図、第２図は、
スパッタエツチングおよび高周波バイアススパッタリン
グを行なう装置を示す図である。 特許出願人　三井金属鉱業株式会社 代　理　人　　弁理士　　伊東辰雄 代　理　人　　弁理士　　伊東哲也 第１図 第２図 手続補正書（自発） 昭和６２年４月２日 特許庁長官　　黒　１）明　雄　殿 ７、事件の表示 昭和６２年　特　許　願　第１５９９８号２、発明の名
称 回路基板およびその製造方法 ３、補正をする者 事件との関係　　特　許　出　願　大 作　所　東京都中央区日本橋室町二丁目１番１号名　称
　（６１８）三井金属鉱業株式会社代表者　真島公三部 ４、代理人〒１０５ 住　所　東京都港区虎ノ門二丁目８番１号虎ノ門電気ビ
ル　電話（５０１）９３７０５、補正の対象 明ａＳ中、［特許請求の範囲の欄」 ６、補正の内容 別添のとおり 別紙 特許請求の範囲 ［１，不均一エツチングにより表面が凹凸状に加工され
た基板の凹部に、皮膜を構成する物質よりなる付着力の
強い粒子が選択的に被着され、さらに該皮膜が平坦化さ
れながら堆積されていることを特徴とする回路基板。 ２、前記基板が、ポリイミドまたはガラスからなる特許
請求の範囲第１項記載の回路基板。 ３、前記皮膜が、銅またはアルミニウムからなる特許請
求の範囲第１項または第２項記載の回路基板。 ４、前記皮膜が、１種または２種以上の皮膜をパターニ
ングして積層したものである特許請求の範囲第１項、第
２項または第３項記載の回路基板。 ５、前記皮膜が、メッキによりさらに堆積される特許請
求の範囲第１項、第２項、第３項または第４項記載の回
路基板。 ６、基板の表面を不均一エツチングにより凹凸状に加工
し、高周波バイアススパッタリングにより該凹部に皮膜
を構成する物質よりなる付着力の強い粒子を選択的に被
着させ、さらに該皮膜を平坦化させながら堆積させたこ
とを特徴とする回路基板の製造方法。 ７、前記高周波バイアススパッタリングにおいて、前記
ターゲット電位に対する基板のバイアス電位の比率を段
階的または連続的に減少させることにより、前記不均一
エツチングと皮膜を構成する物質よりなる付着力の強い
粒子の被着とを行なう特許請求の範囲第６項記載の回路
基板の製造方法。 ８、前記皮膜が、メッキによりさらに堆積される特ｒｆ
４ｆ５求の範囲第６項または第７項記載の回路基板の製
造方法。」

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、不均一エッチングにより表面が凹凸状に加工された
   基板の凹部に、皮膜を構成する物質よりなる付着力の強
   い粒子が選択的に被着され、さらに該皮膜が平坦化され
   ながら堆積されていることを特徴とする回路基板。 ２、前記基板が、ポリイミドまたはガラスからなる特許
   請求の範囲第１項記載の回路基板。 ３、前記皮膜が、銅またはアルミニウムからなる特許請
   求の範囲第１項または第２項記載の回路基板。 ４、前記皮膜が、１種または２種以上の皮膜をパターニ
   ングして積層したものである特許請求の範囲第１項、第
   ２項または第３項記載の回路基板。 ５、前記皮膜が、メッキによりさらに堆積される特許請
   求の範囲第１項、第２項、第３項または第４項記載の回
   路基板。 ６、基板の表面を不均一エッチングにより凹凸状に加工
   し、高周波バイアススパッタリングにより該凹部に皮膜
   を構成する物質よりなる付着力の強い粒子を選択的に被
   着させ、さらに該皮膜を平坦化させながら堆積させたこ
   とを特徴とする回路基板の製造方法。 ７、前記高周波バイアススパッタリングにおいて、前記
   基板のバイアス電位に対するターゲット電位の比率を段
   階的または連続的に減少させることにより、前記不均一
   エッチングと皮膜を構成する物質よりなる付着力の強い
   粒子の被着とを行なう特許請求の範囲第６項記載の回路
   基板の製造方法。 ８、前記皮膜が、メッキによりさらに堆積される特許請
   求の範囲第６項または第７項記載の回路基板の製造方法
   。