JPWO2016104420A1 - プリント配線板用基板及びその製造方法、プリント配線板及びその製造方法、並びに、樹脂基材 - Google Patents
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Abstract
導電層(2)とベースフィルム(1)との間の密着力を維持しつつ優れた回路形成性を有するプリント配線板用基板を提供することを目的とする。絶縁性を有するベースフィルム(1)と、ベースフィルム(1)の少なくとも一方の面に積層される導電層(2)とを備え、ベースフィルム(1)表面のISO25178で規定される最大高さSzが0.05μm以上0.9μm未満であることを特徴とする。
Description
本発明は、プリント配線板用基板、プリント配線板、樹脂基材、プリント配線板用基板の製造方法、及びプリント配線板の製造方法に関する。
近年、電子機器の小型化及び高性能化に伴い、プリント配線板の高密度化が要求されている。高密度化されたプリント配線板は、導電パターンの微細化に伴って導電パターンがベースフィルムから剥離し易くなる。そのため、このような高密度化の要求を満たすプリント配線板用基板として、微細な導電パターンが形成できると共に導電層及びベースフィルム間の密着性に優れたプリント配線板用基板が求められている。
このような要求に対し、耐熱性絶縁ベースフィルムに接着剤層を介することなく銅薄層を積層したプリント配線板用基板が提案されている(特開平9−136378号公報参照)。この従来のプリント配線板用基板は、耐熱性絶縁ベースフィルムの両面にスパッタリング法を用いて厚み0.25〜0.30μmの銅薄膜層を形成し、その上に電気メッキ法を用いて銅厚膜層を形成している。
上記従来のプリント配線板用基板は、導電層とベースフィルムとの間の密着力を大きくできる点において高密度プリント配線の要求に沿う基板であるといえる。しかし、導電層とベースフィルムとの間の密着力を確保するためには一般的にベースフィルムの表面プロファイルが大きいほど好ましいが、上記プロファイルが大きくなると微細な導電パターンを形成するための回路形成性が低下する。従って、上記従来のプリント配線板用基板は、導電層とベースフィルムとの間の密着力が向上している一方、回路形成性が十分に確保できるとはいえない。
本発明は以上のような事情に基づいてなされたものであり、導電層とベースフィルムとの間の密着力を維持しつつ優れた回路形成性を有するプリント配線板用基板、プリント配線板、樹脂基材、プリント配線板用基板の製造方法およびプリント配線板の製造方法を提供することを目的とする。
発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、ベースフィルム表面のISO25178で規定される最大高さSzを小さくすることで、微細な導電パターンを形成できる回路形成性を向上できることを見出した。これは、最大高さSzが小さくなると、導電パターンが形成される平面における最大の凹凸差が小さくなるので、エッチングにより導電層が均一に除去され易くなり、微細な導電パターンが形成され易くなると考えられる。このように、発明者らは、導電パターンを形成するベースフィルム表面の粗度を定量化する方法として、非接触式のレーザー粗さ測定計で基準表面を測定する指標(ISO25178)の方が、従来の接触式粗さ計を用いて断面曲線を測定する指標(JIS−B0601(2013))よりも密接に回路形成性に相関していることも見出した。この理由は定かではないが、導電パターンがベースフィルムの面方向へ二次元的に広がるよう形成されることに起因すると考えられる。
この知見に基づいて考案した本発明の一態様に係るプリント配線板用基板は、絶縁性を有するベースフィルムと、上記ベースフィルムの少なくとも一方の面に積層される導電層とを備え、上記ベースフィルム表面のISO25178で規定される最大高さSzが0.05μm以上0.9μm未満であるプリント配線板用基板である。
上記課題を解決するためになされた別の本発明の一態様に係るプリント配線板は、導電パターンを有するプリント配線板であって、上記導電パターンが、上記プリント配線板用基板の導電層にサブトラクティブ法又はセミアディティブ法を用いることで形成されているプリント配線板である。
上記課題を解決するためになされた別の本発明の一態様に係る樹脂基材は、表面のISO25178で規定される最大高さSzが0.05μm以上0.9μm未満である樹脂基材である。
上記課題を解決するためになされた別の本発明の一態様に係るプリント配線板用基板の製造方法は、ベースフィルム表面のISO25178で規定される最大高さSzを調整する工程(最大高さSz調整工程)と、絶縁性を有するベースフィルムの一方の面へ導電層を形成する工程(導電層形成工程)と、無電解メッキにより、上記導電層のベースフィルムと反対側の面に無電解メッキに由来する金属を充填する工程(無電解メッキ工程)と、を備えるプリント配線板用基板の製造方法である。
上記課題を解決するためになされた別の本発明の一態様に係るプリント配線板の製造方法は、上記樹脂基材の少なくとも一方の面に導電層を形成する工程と、上記導電層にサブトラクティブ法又はセミアディティブ法を用いることで導電パターンを形成する工程とを備えるプリント配線板の製造方法である。
本発明のプリント配線板用基板及び樹脂基材は、導電層とベースフィルムとの間の密着力を維持しつつ優れた回路形成性を有する。また、本発明のプリント配線板は、導電層とベースフィルムとの間の密着力を維持しつつ微細な導電パターンを形成できる。また、本発明のプリント配線板の製造方法により、導電層とベースフィルムとの間の密着力を維持しつつ微細な導電パターンを有するプリント配線板を製造できる。
1 ベースフィルム
2 導電層
10 レジスト
11 導電パターン
2 導電層
10 レジスト
11 導電パターン
[本発明の実施形態の説明]
本発明の一態様に係るプリント配線板用基板は、絶縁性を有するベースフィルムと、上記ベースフィルムの少なくとも一方の面に積層される導電層とを備え、上記ベースフィルム表面のISO25178で規定される最大高さSzが0.05μm以上0.9μm未満であるプリント配線板用基板である。
本発明の一態様に係るプリント配線板用基板は、絶縁性を有するベースフィルムと、上記ベースフィルムの少なくとも一方の面に積層される導電層とを備え、上記ベースフィルム表面のISO25178で規定される最大高さSzが0.05μm以上0.9μm未満であるプリント配線板用基板である。
当該プリント配線板用基板は、ベースフィルム表面の最大高さSzが上記範囲内であるので、エッチングにより微細な形状の導電層を形成し易い。これにより、微細な導電パターンを形成できる回路形成性が得られる。また、上記最大高さSzを上記範囲内とすることは、ベースフィルムと接触している導電層の金属結晶の方位が不均一となり、金属の触媒作用によるベースフィルムの化学劣化が不均一に生じる。このため密着力を低下させるベースフィルムの均一な化学的な劣化を起こし難くするため、導電層とベースフィルムとの間の密着力が維持できる。なお、最大高さSzは、例えばレーザー顕微鏡により測定できる。
上記露出するベースフィルム表面のISO25178で規定される算術平均高さSaとしては、0.01μm以上0.2μm未満が好ましい。このように、上記算術平均高さSaを上記範囲内とすることにより、より確実に導電層がエッチングで均一に除去され易くなるので、導電層とベースフィルムとの間の密着力を維持しつつ、より確実に微細な導電パターンを形成できる回路形成性が得られる。
上記露出するベースフィルム表面の純水との接触角としては、4°以上60°以下が好ましい。このように、ベースフィルム表面の純水との接触角を上記範囲内とすることで、導電層とベースフィルムとの間の密着力を向上できる。ここで、「純水との接触角」とは、JIS−R3257(1999)の静滴法により測定される接触角の値である。
上記ベースフィルムの主成分がポリイミドであるとよい。このように、ベースフィルムの主成分をポリイミドとすることにより、導電層とベースフィルムとの間の密着力が向上する。ここで「主成分」とは、最も含有量の多い成分であり、例えば50質量%以上含有される成分である。
上記ベースフィルム及び導電層の界面近傍におけるクロムの質量割合としては、100ppm以下が好ましい。このように、ベースフィルム及び導電層の界面近傍におけるクロムの質量割合を上記上限以下とすることで、導電パターン形成時のエッチング除去性が向上し、回路形成性をより向上できる。ここで「界面近傍」とは、ベースフィルム及び導電層の界面に近い領域であり、例えばベースフィルム及び導電層の界面から500nm以下の領域を意味する。
上記ベースフィルムの表面がアルカリ処理又はプラズマ処理を施されていることが好ましい。このように、ベースフィルムの表面にアルカリ処理又はプラズマ処理を施すことにより、導電層とベースフィルムとの間の密着力が向上する。
上記導電層が、金属粒子を含む導電性インクの塗布及び加熱により形成されているとよい。このように、金属粒子を含む導電性インクの塗布及び加熱により導電層を形成することで、ベースフィルムの材質に制限されることなく導電層及びベースフィルム間の密着力の高いプリント配線板用基板を容易かつ確実に製造できる。また、特開平9−136378号公報に記載のプリント配線板用基板の製造方法におけるスパッタリング等の物理的蒸着に必要な高価な真空設備を使用しないので、低コストで製造できる。
上記導電層が銅又は銅合金の金属粒子を含む導電性インクからなるとよい。このように、上記金属が銅又は銅合金であることにより、導電層の導電性が高くなり、低コストでかつ導電性の優れたプリント配線板が作成できる。
本発明の他の一態様に係るプリント配線板は、導電パターンを有するプリント配線板であって、上記導電パターンが、上記プリント配線板用基板の導電層にサブトラクティブ法又はセミアディティブ法を用いることで形成されているプリント配線板である。
当該プリント配線板は、上記プリント配線板用基板を用いるので、導電層とベースフィルムとの間の密着力を維持しつつ微細な導電パターンを形成できる。
本発明の他の一態様に係る樹脂基材は、表面のISO25178で規定される最大高さSzが0.05μm以上0.9μm未満である樹脂基材である。
当該樹脂基材は、表面の最大高さSzが上記範囲内であるので、当該樹脂基材をプリント配線板用基板のベースフィルムとして用いる場合、エッチングにより微細な形状の導電層を形成し易い。これにより、微細な導電パターンを形成できる回路形成性が得られる。また、上記最大高さSzを上記範囲内とすることはベースフィルムを化学的に劣化させないので、導電層とベースフィルムとの間の密着力が維持できる。
本発明の他の一態様に係るプリント配線板用基板の製造方法は、上記のプリント配線板用基板の製造方法であって、ベースフィルム表面のISO25178で規定される最大高さSzを調整する工程(最大高さSz調整工程)と、絶縁性を有するベースフィルムの一方の面へ導電層を形成する工程(導電層形成工程)と、無電解メッキにより、上記導電層のベースフィルムと反対側の面に無電解メッキに由来する金属を充填する工程(無電解メッキ工程)とを備えるプリント配線板用基板の製造方法である。このようなプリント配線板用基板の製造方法により、導電層とベースフィルムとの間の密着力を維持したプリント配線板用基板を製造できる。
本発明の他の一態様に係るプリント配線板用基板の製造方法は、上記ベースフィルム表面のISO25178で規定される最大高さSzを調整する工程で上記ベースフィルムにアルカリ処理又はプラズマ処理を施す工程を備えるプリント配線板用基板の製造方法である。このように、ベースフィルムの表面にアルカリ処理又はプラズマ処理を施すことにより、導電層とベースフィルムとの間の密着力が向上する。
本発明の他の一態様に係るプリント配線板用基板の製造方法は、上記絶縁性を有するベースフィルムの一方の面へ導電層を形成する工程で、上記導電層を、銅または銅合金の金属粒子を含む導電性インクの塗布及び加熱により形成する工程を備えるプリント配線板用基板の製造方法である。このように、金属粒子を含む導電性インクの塗布及び加熱により導電層を形成することで、ベースフィルムの材質に制限されることなく導電層及びベースフィルム間の密着力の高いプリント配線板用基板を容易かつ確実に製造できる。また本発明のプリント配線板用基板の製造方法は、特開平9−136378号公報に記載のプリント配線板用基板の製造方法におけるスパッタリング等の物理的蒸着に必要な高価な真空設備を使用しないので、低コストで製造できる。
本発明の他の一態様に係るプリント配線板の製造方法は、絶縁性を有する樹脂基材の一方の面へ導電層を形成する工程(導電層形成工程)と、導電パターンを形成する工程(導電パターン形成工程)とを備えるプリント配線板の製造方法である。このようなプリント配線板の製造方法により、導電層とベースフィルムとの間の密着力を維持しつつ微細な導電パターンを有するプリント配線板を製造できる。
本発明の他の一態様に係るプリント配線板の製造方法は、上記絶縁性を有する樹脂基材の一方の面へ導電層を形成する工程で、上記導電層を、銅または銅合金の金属粒子を含む導電性インクの塗布及び加熱により形成する工程を備えるプリント配線板の製造方法である。このように、金属粒子を含む導電性インクの塗布及び加熱により導電層を形成することで、ベースフィルムの材質に制限されることなく導電層及びベースフィルム間の密着力の高いプリント配線板を容易かつ確実に製造できる。また本発明のプリント配線板の製造方法は、特開平9−136378号公報に記載のプリント配線板の製造方法におけるスパッタリング等の物理的蒸着に必要な高価な真空設備を使用しないので、低コストで製造できる。
本発明の他の一態様に係るプリント配線板の製造方法は、上記導電パターンを形成する工程で、上記導電パターンを、プリント配線板用基板の導電層にサブトラクティブ法又はセミアディティブ法を用いて形成する工程を備えるプリント配線板の製造方法である。
当該プリント配線板は、上記プリント配線板用基板を用いるので、導電層とベースフィルムとの間の密着力を維持しつつ微細な導電パターンを形成できる。
本発明の他の一態様に係るプリント配線板の製造方法は、上記樹脂基材の少なくとも一方の面に導電層を形成する工程と、上記導電層にサブトラクティブ法又はセミアディティブ法を用いることで導電パターンを形成する工程とを備えるプリント配線板の製造方法である。
当該プリント配線板の製造方法は、上記樹脂基材の少なくとも一方の面に導電層を形成するので、導電層とベースフィルムとの間の密着力を維持しつつ微細な導電パターンを有するプリント配線板を製造できる。
[本発明の実施形態の詳細]
以下、本発明の実施形態に係るプリント配線板用基板、プリント配線板、樹脂基材及びプリント配線板の製造方法を図面を参照しつつ説明する。
以下、本発明の実施形態に係るプリント配線板用基板、プリント配線板、樹脂基材及びプリント配線板の製造方法を図面を参照しつつ説明する。
〔プリント配線板用基板〕
図1の当該プリント配線板用基板は、絶縁性を有するベースフィルム1と、上記ベースフィルム1の一方の面に積層される導電層2とを備える。当該プリント配線板用基板は、ベースフィルム1表面のISO25178で規定される最大高さSzが0.05μm以上0.9μm未満である。
図1の当該プリント配線板用基板は、絶縁性を有するベースフィルム1と、上記ベースフィルム1の一方の面に積層される導電層2とを備える。当該プリント配線板用基板は、ベースフィルム1表面のISO25178で規定される最大高さSzが0.05μm以上0.9μm未満である。
<ベースフィルム>
当該プリント配線板用基板を構成するベースフィルム1は絶縁性を有する。このベースフィルム1の材料としては、例えばポリイミド、液晶ポリマー、フッ素樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等の可撓性を有する樹脂、紙フェノール、紙エポキシ、ガラスコンポジット、ガラスエポキシ、テフロン(登録商標)、ガラス基材等のリジッド材、硬質材料と軟質材料とを複合したリジッドフレキシブル材等を用いることが可能である。これらの中でも、導電層2を構成する金属との結合力が大きいことから、ポリイミドが特に好ましい。
当該プリント配線板用基板を構成するベースフィルム1は絶縁性を有する。このベースフィルム1の材料としては、例えばポリイミド、液晶ポリマー、フッ素樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等の可撓性を有する樹脂、紙フェノール、紙エポキシ、ガラスコンポジット、ガラスエポキシ、テフロン(登録商標)、ガラス基材等のリジッド材、硬質材料と軟質材料とを複合したリジッドフレキシブル材等を用いることが可能である。これらの中でも、導電層2を構成する金属との結合力が大きいことから、ポリイミドが特に好ましい。
上記ベースフィルム1の厚みは、当該プリント配線板用基板を利用するプリント配線板によって設定されるものであり特に限定されないが、例えば上記ベースフィルム1の平均厚みの下限としては、5μmが好ましく、12μmがより好ましい。一方、上記ベースフィルム1の平均厚みの上限としては、2mmが好ましく、1.6mmがより好ましい。上記ベースフィルム1の平均厚みが上記下限に満たない場合、ベースフィルム1の強度が不十分となるおそれがある。逆に、ベースフィルム1の平均厚みが上記上限を超える場合、プリント配線板の薄板化が困難となるおそれがある。
上記ベースフィルム1は、導電性インクを塗布する側の表面をウェットブラスト処理などの表面処理により粗面化することが好ましい。上記表面処理を施すことにより、導電層2とベースフィルム1との密着力を向上できる。
また、上記ベースフィルム1には、導電性インクを塗布する側の表面に親水化処理を施すことが好ましい。上記親水化処理として、例えばプラズマを照射して表面を親水化するプラズマ処理や、アルカリ溶液で表面を親水化するアルカリ処理等を採用することができる。ベースフィルム1に親水化処理を施すことにより、導電性インクのベースフィルム1に対する表面張力が小さくなるので、導電性インクをベースフィルム1に均一に塗り易くなる。また、上記親水化処理を施すことにより、ベースフィルム1表面の純水との接触角が小さくなり、導電層2との密着性が向上する。なお、プラズマ処理やアルカリ処理は、ウェットブラスト処理を施した後に行ってもよい。これらの処理の中で、密着力向上効果は、アルカリ処理が最も高い。
上記アルカリ処理に用いるアルカリ溶液としては、例えば水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、アンモニア、水酸化カルシウム、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化リチウム、モノエタノールアミン、これらのアルカリと過酸化水素との混合物等を用いることができる。
上記プラズマ処理としては、アルゴン雰囲気下で対象物の表面を改質するアルゴンプラズマ、酸素雰囲気下で対象物の表面を改質する酸素プラズマ等が挙げられる。
上記ウェットブラスト処理は、例えば研磨剤としてアルミナや酸化セリウムを用い、例えば0.05MPa以上0.5MPa以下の空気圧、1秒以上1分以下の処理時間で研磨剤スラリーをベースフィルム1の表面に噴射して行う。
ベースフィルム1表面の純水との接触角の下限としては、4°が好ましく、10°がより好ましい。一方、上記接触角の上限としては、60°が好ましく、50°がより好ましい。上記接触角が上記下限に満たない場合、導電層2のエッチング除去性が低下するおそれがある。逆に、上記接触角が上記上限を超える場合、導電層2とベースフィルム1との間の密着力が不十分となるおそれがある。上記接触角は、例えば導電性インク塗布前のベースフィルム1表面にプラズマ処理、アルカリ処理、ウェットブラスト処理等を施すことにより調整できる。
ベースフィルム1表面の最大高さSzの下限としては、0.05μmであり、0.1μmがより好ましい。一方、上記最大高さSzは、0.9μm未満であり、0.8μm未満がより好ましく、0.6μm未満がさらに好ましい。上記最大高さSzが上記下限に満たない場合、導電層2とベースフィルム1との間の密着力が不十分となるおそれがある。逆に、上記最大高さSzが上記上限以上の場合、導電層2がエッチングにより均一に除去され難くなり、微細な導電パターンを形成できないおそれがある。上記最大高さSzは、例えばプラズマ処理、アルカリ処理、ウェットブラスト処理等の表面処理を施すことにより調整できる。また、例えばベースフィルム1製造時に、上記最大高さSzが上記範囲となるように調整してもよい。具体的には、例えばベースフィルム1としてポリイミドフィルムを用いる場合、その製造工程においてゲルフィルムを加熱しながら延伸する際の延伸倍率を調節することで上記最大高さSzを調整できる。
ベースフィルム1表面のISO25178で規定される算術平均高さSaの下限としては、0.01μmが好ましく、0.04μmがより好ましい。一方、上記算術平均高さSaは、0.2μm未満が好ましく、0.1μm未満がより好ましい。上記算術平均高さSaが上記下限に満たない場合、導電層2とベースフィルム1との間の密着力が不十分となるおそれがある。逆に、上記算術平均高さSaが上記上限以上の場合、導電層2がエッチングにより均一に除去され難くなり、微細な導電パターンを形成できないおそれがある。上記算術平均高さSaは、例えばプラズマ処理、アルカリ処理、ウェットブラスト処理等の表面処理を施すことにより調整できる。また、例えばベースフィルム1製造時に、上記算術平均高さSaが上記範囲となるように調整してもよい。
ベースフィルム1表面のISO25178で規定される二乗平均平方根高さSqの下限としては、0.01μmが好ましく、0.04μmがより好ましい。一方、上記二乗平均平方根高さSqの上限としては、0.2μmが好ましく、0.1μmがより好ましい。上記二乗平均平方根高さSqが上記下限に満たない場合、導電層2とベースフィルム1との間の密着力が不十分となるおそれがある。逆に、上記二乗平均平方根高さSqが上記上限を超える場合、導電層2がエッチングにより均一に除去され難くなり、微細な導電パターンを形成できないおそれがある。上記二乗平均平方根高さSqは、例えばプラズマ処理、アルカリ処理、ウェットブラスト処理等の表面処理を施すことにより調整できる。
また、例えばベースフィルム1製造時に、上記二乗平均平方根高さSqが上記範囲となるように調整してもよい。
また、例えばベースフィルム1製造時に、上記二乗平均平方根高さSqが上記範囲となるように調整してもよい。
ベースフィルム1表面のISO25178で規定されるスキューネス(偏り度)Sskの下限としては、0.05が好ましく、0.2がより好ましい。一方、上記スキューネスSskの上限としては、0.45が好ましく、0.4がより好ましい。上記スキューネスSskが上記下限に満たない場合、導電層2とベースフィルム1との間の密着力が不十分となるおそれがある。逆に、上記スキューネスSskが上記上限を超える場合、導電層2がエッチングにより均一に除去され難くなり、微細な導電パターンを形成できないおそれがある。上記スキューネスSskは、例えばプラズマ処理、アルカリ処理、ウェットブラスト処理等の表面処理を施すことにより調整できる。また、例えばベースフィルム1製造時に、上記スキューネスSskが上記範囲となるように調整してもよい。
ベースフィルム1表面のISO25178で規定されるクルトシス(尖り度)Skuの下限としては、1.5が好ましく、2.5がより好ましい。一方、上記クルトシスSkuの上限としては、3.5が好ましく、3.1がより好ましい。上記クルトシスSkuが上記下限に満たない場合、導電層2とベースフィルム1との間の密着力が不十分となるおそれがある。逆に、上記クルトシスSkuが上記上限を超える場合、導電層2がエッチングにより均一に除去され難くなり、微細な導電パターンを形成できないおそれがある。上記クルトシスSkuは、例えばプラズマ処理、アルカリ処理、ウェットブラスト処理等の表面処理を施すことにより調整できる。
当該プリント配線板用基板の導電層2をエッチングにより除去するために用いる酸性溶液として、一般的に導電層除去に用いられる酸性のエッチング液を使用でき、例えば塩化銅溶液、塩酸、硫酸、王水等が挙げられる。
エッチング時の上記エッチング液の温度の下限としては、10℃が好ましく、20℃がより好ましい。一方、上記エッチング液の温度の上限としては、90℃が好ましく、70℃がより好ましい。上記エッチング液の温度が上記下限に満たない場合、エッチングに要する時間が長くなり、当該プリント配線板用基板の生産効率が低下するおそれがある。逆に、上記エッチング液の温度が上記上限を超える場合、温度調節のための運転コストが増加するおそれがある。
上記エッチング時間の下限としては、1分が好ましく、10分がより好ましい。一方、上記エッチング時間の上限としては、60分が好ましく、30分がより好ましい。上記エッチング時間が上記下限に満たない場合、エッチング液の濃度が高くなり取扱い難くなるおそれがある。逆に、上記エッチング時間が上記上限を超える場合、当該プリント配線板用基板の製造時間が長くなりすぎ、生産効率が低下するおそれがある。
<導電層>
上記導電層2は、金属粒子を含む導電性インクの塗布及び加熱により形成され、ベースフィルム1の少なくとも一方の面に積層されている。当該プリント配線板用基板では、導電性インクの塗布により導電層2を形成するので、ベースフィルム1の少なくとも一方の面を容易に導電性の皮膜で覆うことができる。なお、導電性インク中の不要な有機物等を除去して金属粒子を確実にベースフィルム1の一方の面に固着させるため、導電層2は導電性インクの塗布後に加熱することが好ましい。
上記導電層2は、金属粒子を含む導電性インクの塗布及び加熱により形成され、ベースフィルム1の少なくとも一方の面に積層されている。当該プリント配線板用基板では、導電性インクの塗布により導電層2を形成するので、ベースフィルム1の少なくとも一方の面を容易に導電性の皮膜で覆うことができる。なお、導電性インク中の不要な有機物等を除去して金属粒子を確実にベースフィルム1の一方の面に固着させるため、導電層2は導電性インクの塗布後に加熱することが好ましい。
(導電性インク)
上記導電層2を形成する導電性インクは、導電性をもたらす導電性物質として金属粒子を含んでいる。導電性インクとして、金属粒子と、その金属粒子を分散させる分散剤と、分散媒とを含むものを用いることが好ましい。このような導電性インクを用いて塗布することで、微細な金属粒子による導電層2がベースフィルム1の少なくとも一方の面に積層される。
上記導電層2を形成する導電性インクは、導電性をもたらす導電性物質として金属粒子を含んでいる。導電性インクとして、金属粒子と、その金属粒子を分散させる分散剤と、分散媒とを含むものを用いることが好ましい。このような導電性インクを用いて塗布することで、微細な金属粒子による導電層2がベースフィルム1の少なくとも一方の面に積層される。
上記導電性インクに含まれる金属粒子を構成する金属は、特に限定されるものではないが、例えば銅、ニッケル、アルミニウム、金、銀、これらの合金等を用いることができる。この中でも、低コストで、かつ導電性がよくベースフィルム1との密着性に優れる金属として、銅又は銅合金が好ましく用いられる。上記金属粒子として銅又は銅合金を用いることで、導電性インクにクロムを含有しなくても、導電層2とベースフィルム1との間に十分な密着力が得られる。
上記導電性インクに含まれる金属粒子の平均粒子径の下限としては、1nmが好ましく、30nmがより好ましい。また、上記金属粒子の平均粒子径の上限としては、500nmが好ましく、100nmがより好ましい。上記金属粒子の平均粒子径が上記下限に満たない場合、導電性インク中での金属粒子の分散性及び安定性が低下するおそれがある。また、上記金属粒子の平均粒子径が上記上限を超える場合、金属粒子が沈殿し易くなるおそれがあると共に、導電性インクを塗布した際に金属粒子の密度が均一になり難くなる。なお、ここで「平均粒子径」とは、分散液中の粒度分布の中心径D50で表されるものを意味する。平均粒子径は、粒子径分布測定装置(例えば、日機装株式会社のマイクロトラック粒度分布計「UPA−150EX」)で測定することができる。
上記導電層2は、導電性インクの塗布及び加熱によりベースフィルム1の少なくとも一方の面に積層された後、ベースフィルム1と反対側の面に無電解メッキが施される。この無電解メッキにより、導電性インクの塗布及び加熱でベースフィルム1に積層された導電層2を構成する金属内の空隙に、無電解メッキに由来する金属が充填される。導電層2に空隙が残存していると、この空隙部分が破壊起点となって導電層2がベースフィルム1から剥離し易くなるが、この空隙部分に無電解メッキに由来する金属が充填されることにより導電層2の剥離が防止される。
上記無電解メッキに用いる金属として、導通性のよい銅、ニッケル、銀等を用いることができるが、導電性インクに含む金属粒子として銅又は銅合金を使用する場合には、導電性インクにより形成される銅層との密着性を考慮して、銅又はニッケルを用いることが好ましい。
上記無電解メッキ後の導電層2の平均厚みの下限としては、0.25μmが好ましく、0.4μmがより好ましい。一方、上記導電層2の平均厚みの上限としては、3μmが好ましく、2μmがより好ましい。上記導電層2の平均厚みが上記下限に満たない場合、導電層2に切れ目が生じて導電性が低下するおそれがある。逆に、上記導電層2の平均厚みが上記上限を超える場合、導電層2の薄膜化が困難となるおそれがある。
なお、要求される導電層2とベースフィルム1との密着力が得られる場合には、上記無電解メッキを施さなくてもよい。この場合、無電解メッキを施さずに後述する電気メッキを施してもよい。無電解メッキを施さない場合の導電層2の平均厚みの下限としては、0.05μmが好ましく、0.2μmがより好ましい。一方、無電解メッキを施さない場合の導電層2の平均厚みの上限としては、2μmが好ましく、1.5μmがより好ましい。無電解メッキを施さない場合の導電層2の平均厚みが上記下限に満たない場合、導電層2に切れ目が生じて導電性が低下するおそれがある。逆に、無電解メッキを施さない場合の導電層2の平均厚みが上記上限を超える場合、導電層2の薄膜化が困難となるおそれがある。
また、上記無電解メッキによる薄層を形成した後に、さらに電気メッキを行い導電層2を厚く形成することも好ましい。無電解メッキ後に電気メッキを行うことにより、導電層の厚みの調整が容易かつ正確に行え、また比較的短時間でプリント配線を形成するのに必要な厚みの導電層を形成することができる。この電気メッキに用いる金属として、導通性のよい銅、ニッケル、銀等を用いることができる。
上記電気メッキ後の導電層2の厚みは、どのようなプリント回路を作成するかによって設定されるもので特に限定されないが、例えば上記電気メッキ後の導電層2の平均厚みの下限としては、1μmが好ましく、2μmがより好ましい。一方、上記電気メッキ後の導電層2の平均厚みの上限としては、100μmが好ましく、50μmがより好ましい。上記電気メッキ後の導電層2の平均厚みが上記下限に満たない場合、導電層が損傷し易くなるおそれがある。逆に、上記電気メッキ後の導電層2の平均厚みが上記上限を超える場合、プリント配線板の薄板化が困難となるおそれがある。
上記導電性インクは、導電性インク作製時に使用するステンレス容器やステンレス配管からの混入によりクロムを含む場合がある。導電性インクにクロムが含まれる場合、少なくとも導電層2にはそのクロムが残存する。導電層2にクロムが含まれる場合のベースフィルム1及び導電層2の界面近傍におけるクロムの質量割合の上限としては、100ppmが好ましく、40ppmがより好ましい。上記クロムの質量割合が上記上限を超える場合、導電層2がエッチングにより除去され難くなり、微細な導電パターンを形成できないおそれがある。なお、例えば導電性インク作製時に使用するステンレス容器やステンレス配管をクロムの含有量が異なるものに変更することで導電性インクに含めるクロムの量を調整でき、これにより、ベースフィルム1及び導電層2の界面近傍のクロムの質量割合を調整できる。
〔プリント配線板用基板の製造方法〕
当該プリント配線板用基板の製造方法は、ベースフィルム表面のISO25178で規定される最大高さSzを調整する工程(最大高さSz調整工程)と、絶縁性を有するベースフィルムの一方の面への金属粒子を含む導電性インクの塗布及び加熱により導電層を形成する工程(導電層形成工程)と、無電解メッキにより、上記導電層のベースフィルムと反対側の面に無電解メッキに由来する金属を充填する工程(無電解メッキ工程)とを備える。当該プリント配線板用基板の製造方法により製造されたプリント配線板用基板は、ベースフィルム表面のISO25178で規定される最大高さSzが0.05μm以上0.9μm未満である。
当該プリント配線板用基板の製造方法は、ベースフィルム表面のISO25178で規定される最大高さSzを調整する工程(最大高さSz調整工程)と、絶縁性を有するベースフィルムの一方の面への金属粒子を含む導電性インクの塗布及び加熱により導電層を形成する工程(導電層形成工程)と、無電解メッキにより、上記導電層のベースフィルムと反対側の面に無電解メッキに由来する金属を充填する工程(無電解メッキ工程)とを備える。当該プリント配線板用基板の製造方法により製造されたプリント配線板用基板は、ベースフィルム表面のISO25178で規定される最大高さSzが0.05μm以上0.9μm未満である。
<最大高さSz調整工程>
上記最大高さSz調整工程では、ベースフィルム表面の最大高さSzが上記範囲内となるよう、導電層形成前のベースフィルム表面の最大高さSzを調整する。
上記最大高さSz調整工程では、ベースフィルム表面の最大高さSzが上記範囲内となるよう、導電層形成前のベースフィルム表面の最大高さSzを調整する。
導電層形成前のベースフィルム表面の最大高さSzを調整する具体的な方法として、例えば導電性インクを塗布する前にベースフィルム1に表面処理を施す方法が挙げられる。上記表面処理として、プラズマ処理、アルカリ処理、ウェットブラスト処理などが挙げられる。また、例えばウェットブラスト処理を施した後に、プラズマ処理やアルカリ処理を施してもよい。
また、導電層形成前のベースフィルム表面の最大高さSzを調整する別の方法として、ベースフィルム1製造時に、上記最大高さSzを調整する方法を用いてもよい。具体的には、例えばベースフィルム1としてポリイミドフィルムを用いる場合、その製造工程においてゲルフィルムを加熱しながら延伸する際の延伸倍率を調節することにより上記最大高さSzを調整する。
<導電層形成工程>
上記導電層形成工程では、ベースフィルム1の表面に金属粒子を含む導電性インクを塗布し、乾燥した後、加熱する。
上記導電層形成工程では、ベースフィルム1の表面に金属粒子を含む導電性インクを塗布し、乾燥した後、加熱する。
(金属粒子の製造方法)
ここで、導電性インクに分散させる金属粒子の製造方法について説明する。上記金属粒子は、高温処理法、液相還元法、気相法等で製造することができる。
ここで、導電性インクに分散させる金属粒子の製造方法について説明する。上記金属粒子は、高温処理法、液相還元法、気相法等で製造することができる。
液相還元法によって上記金属粒子を製造するためには、例えば水に金属粒子を形成する金属のイオンのもとになる水溶性の金属化合物と分散剤とを溶解すると共に、還元剤を加えて一定時間金属イオンを還元反応させればよい。液相還元法の場合、製造される金属粒子は形状が球状又は粒状で揃っており、しかも微細な粒子とすることができる。上記金属イオンのもとになる水溶性の金属化合物として、例えば銅の場合は、硝酸銅(II)(Cu(NO3)2)、硫酸銅(II)五水和物(CuSO4・5H2O)等を挙げることができる。また銀の場合は硝酸銀(I)(AgNO3)、メタンスルホン酸銀(CH3SO3Ag)等、金の場合はテトラクロロ金(III)酸四水和物(HAuCl4・4H2O)、ニッケルの場合は塩化ニッケル(II)六水和物(NiCl2・6H2O)、硝酸ニッケル(II)六水和物(Ni(NO3)2・6H2O)等を挙げることができる。他の金属粒子についても、塩化物、硝酸化合物、硫酸化合物等の水溶性の化合物を用いることができる。
液相還元法によって金属粒子を製造する場合の還元剤としては、液相(水溶液)の反応系において、金属イオンを還元及び析出させることができる種々の還元剤を用いることができる。この還元剤として、例えば水素化ホウ素ナトリウム、次亜リン酸ナトリウム、ヒドラジン、3価のチタンイオンや2価のコバルトイオン等の遷移金属のイオン、アスコルビン酸、グルコースやフルクトース等の還元性糖類、エチレングリコールやグリセリン等の多価アルコールなどを挙げることができる。このうち、3価のチタンイオンが4価に酸化する際の酸化還元作用によって金属イオンを還元し、金属粒子を析出させる方法がチタンレドックス法である。チタンレドックス法で得られる金属粒子は、粒子径が小さくかつ揃っており、さらにチタンレドックス法は金属粒子の形状を球形又は粒状にすることができる。そのため、チタンレドックス法を用いることで、金属粒子がより高密度に充填され、上記導電層2をより緻密な層に形成することができる。
金属粒子の粒子径を調整するには、金属化合物、分散剤、還元剤の種類及び配合割合を調整すると共に、金属化合物を還元反応させる際に、攪拌速度、温度、時間、pH等を調整すればよい。例えば反応系のpHは、本実施形態のように微小な粒子径の金属粒子を得るには、7以上13以下とすることが好ましい。このときpH調整剤を用いることで、反応系のpHを上記範囲に調整することができる。このpH調整剤としては、塩酸、硫酸、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム等の一般的な酸又はアルカリが使用されるが、特に周辺部材の劣化を防止するために、アルカリ金属やアルカリ土類金属、塩素等のハロゲン元素、硫黄、リン、ホウ素等の不純物元素を含まない硝酸やアンモニアが好ましい。
(導電性インクの調製)
次に、上記導電性インクの調製方法について説明する。上記導電性インクに含まれる分散剤としては、分子量が2,000以上300,000以下で、分散媒中で析出した金属粒子を良好に分散させることができる種々の分散剤を用いることができる。分子量が上記範囲の分散剤を用いることで、金属粒子を分散媒中に良好に分散させることができ、得られる導電層2の膜質を緻密でかつ欠陥のないものにすることができる。上記分散剤の分子量が上記下限に満たない場合、金属粒子の凝集を防止して分散を維持する効果が十分に得られないおそれがあり、その結果、ベースフィルム1に積層される導電層2を緻密で欠陥の少ないものにできないおそれがある。一方、上記分散剤の分子量が上記上限を超える場合、分散剤の嵩が大きすぎ、導電性インクの塗布後の加熱において、金属粒子同士の焼結を阻害してボイドを生じさせるおそれがある。また、分散剤の嵩が大きすぎると、分散剤が導電層2の膜質の緻密さが低下したり、分散剤の分解残渣が導電性を低下させるおそれがある。
次に、上記導電性インクの調製方法について説明する。上記導電性インクに含まれる分散剤としては、分子量が2,000以上300,000以下で、分散媒中で析出した金属粒子を良好に分散させることができる種々の分散剤を用いることができる。分子量が上記範囲の分散剤を用いることで、金属粒子を分散媒中に良好に分散させることができ、得られる導電層2の膜質を緻密でかつ欠陥のないものにすることができる。上記分散剤の分子量が上記下限に満たない場合、金属粒子の凝集を防止して分散を維持する効果が十分に得られないおそれがあり、その結果、ベースフィルム1に積層される導電層2を緻密で欠陥の少ないものにできないおそれがある。一方、上記分散剤の分子量が上記上限を超える場合、分散剤の嵩が大きすぎ、導電性インクの塗布後の加熱において、金属粒子同士の焼結を阻害してボイドを生じさせるおそれがある。また、分散剤の嵩が大きすぎると、分散剤が導電層2の膜質の緻密さが低下したり、分散剤の分解残渣が導電性を低下させるおそれがある。
上記分散剤は、部品の劣化防止の観点より、硫黄、リン、ホウ素、ハロゲン及びアルカリを含まないものが好ましい。好ましい分散剤としては、分子量が上記範囲にあるもので、ポリエチレンイミン、ポリビニルピロリドン等のアミン系の高分子分散剤、ポリアクリル酸、カルボキシメチルセルロース等の分子中にカルボン酸基を有する炭化水素系の高分子分散剤、ポバール(ポリビニルアルコール)、スチレン−マレイン酸共重合体、オレフィン−マレイン酸共重合体、あるいは1分子中にポリエチレンイミン部分とポリエチレンオキサイド部分とを有する共重合体等の極性基を有する高分子分散剤等を挙げることができる。
上記分散剤は、水又は水溶性有機溶媒に溶解した溶液の状態で反応系に添加することもできる。分散剤の含有割合としては、金属粒子100質量部当たり1質量部以上60質量部以下が好ましい。分散剤が金属粒子を取り囲むことで凝集を防止して金属粒子を良好に分散させるが、上記分散剤の含有割合が上記下限に満たない場合、この凝集防止効果が不十分となるおそれがある。一方、上記分散剤の含有割合が上記上限を超える場合、導電性インクの塗装後の加熱時に、過剰の分散剤が金属粒子の焼結を含む焼成を阻害してボイドが発生するおそれがあり、また、高分子分散剤の分解残渣が不純物として導電層2中に残存して導電性を低下させるおそれがある。
導電性インクにおける分散媒となる水の含有割合としては、金属粒子100質量部当たり20質量部以上1,900質量部以下が好ましい。分散媒の水は、分散剤を十分に膨潤させて分散剤で囲まれた金属粒子を良好に分散させるが、上記水の含有割合が上記下限に満たない場合、水によるこの分散剤の膨潤効果が不十分となるおそれがある。一方、上記水の含有割合が上記上限を超える場合、導電性インク中の金属粒子割合が少なくなり、ベースフィルム1の表面に必要な厚みと密度とを有する良好な導電層2を形成できないおそれがある。
上記導電性インクに必要に応じて配合する有機溶媒として、水溶性である種々の有機溶媒が使用可能である。その具体例としては、メチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、sec−ブチルアルコール、tert−ブチルアルコール等のアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、エチレングリコール、グリセリン等の多価アルコールやその他のエステル類、エチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル等のグリコールエーテル類等を挙げることができる。
水溶性の有機溶媒の含有割合としては、金属粒子100質量部当たり30質量部以上900質量部以下が好ましい。上記水溶性の有機溶媒の含有割合が上記下限に満たない場合、上記有機溶媒による分散液の粘度調整及び蒸気圧調整の効果が十分に得られないおそれがある。一方、上記水溶性の有機溶媒の含有割合が上記上限を超える場合、水による分散剤の膨潤効果が不十分となり、導電性インク中で金属粒子の凝集が生じるおそれがある。
なお、液相還元法で金属粒子を製造する場合、液相(水溶液)の反応系で析出させた金属粒子は、ろ別、洗浄、乾燥、解砕等の工程を経て、一旦粉末状としたものを用いて導電性インクを調製することができる。この場合は、粉末状の金属粒子と、分散媒である水と、分散剤と、必要に応じて水溶性の有機溶媒とを所定の割合で配合し、金属粒子を含む導電性インクとすることができる。このとき、金属粒子を析出させた液相(水溶液)を出発原料として導電性インクを調製することが好ましい。具体的には、析出した金属粒子を含む液相(水溶液)を限外ろ過、遠心分離、水洗、電気透析等の処理に供して不純物を除去し、必要に応じて濃縮して水を除去する。又は、逆に水を加えて金属粒子の濃度を調整した後、さらに必要に応じて水溶性の有機溶媒を所定の割合で配合することによって金属粒子を含む導電性インクを調製する。この方法では、金属粒子の乾燥時の凝集による粗大で不定形な粒子の発生を防止することができ、緻密で均一な導電層2を形成し易い。
(導電性インクの塗布)
金属粒子を分散させた導電性インクをベースフィルム1の一方の面に塗布する方法としては、スピンコート法、スプレーコート法、バーコート法、ダイコート法、スリットコート法、ロールコート法、ディップコート法等の従来公知の塗布法を用いることができる。またスクリーン印刷、ディスペンサ等によりベースフィルム1の一方の面の一部のみに導電性インクを塗布するようにしてもよい。
金属粒子を分散させた導電性インクをベースフィルム1の一方の面に塗布する方法としては、スピンコート法、スプレーコート法、バーコート法、ダイコート法、スリットコート法、ロールコート法、ディップコート法等の従来公知の塗布法を用いることができる。またスクリーン印刷、ディスペンサ等によりベースフィルム1の一方の面の一部のみに導電性インクを塗布するようにしてもよい。
(加熱処理)
導電性インクをベースフィルム1の一方の面に塗布し、乾燥した後、加熱する。ベースフィルム1の一方の面に導電性インクを塗布した後、加熱することで、焼成された塗布層としてベースフィルム1の一方の面に固着された導電層2が得られる。上記加熱により、塗布された導電性インクに含まれる分散剤やその他の有機物を揮発及び分解させて塗布層から除去することにより、残る金属粒子が焼結状態又は焼結に至る前段階にあって相互に密着して固体接合したような状態となる。
導電性インクをベースフィルム1の一方の面に塗布し、乾燥した後、加熱する。ベースフィルム1の一方の面に導電性インクを塗布した後、加熱することで、焼成された塗布層としてベースフィルム1の一方の面に固着された導電層2が得られる。上記加熱により、塗布された導電性インクに含まれる分散剤やその他の有機物を揮発及び分解させて塗布層から除去することにより、残る金属粒子が焼結状態又は焼結に至る前段階にあって相互に密着して固体接合したような状態となる。
上記加熱は、一定量の酸素が含まれる雰囲気下で行う。上記加熱時の雰囲気の酸素濃度の下限は、1体積ppmであり、10体積ppmがより好ましい。また、上記酸素濃度の上限としては、10,000体積ppmであり、1,000体積ppmがより好ましい。上記酸素濃度が上記下限に満たない場合、加熱時の雰囲気を準備するためのコストが高くなるおそれがある。一方、上記酸素濃度が上記上限を超える場合、金属粒子が過剰に酸化してしまい導電層2の導電性が低下するおそれがある。
上記加熱温度の下限としては、150℃が好ましく、200℃がより好ましい。また、上記加熱温度の上限としては、500℃が好ましく、400℃がより好ましい。上記加熱温度が上記下限に満たない場合、導電層2を形成する金属粒子が十分に密着した状態とならず、導電層2とベースフィルム1との十分な密着力が得られないおそれがある。一方、上記加熱温度が上記上限を超える場合、ベースフィルム1がポリイミド等の有機樹脂の場合にベースフィルム1が変形するおそれがある。
上記加熱時間の下限としては、30分が好ましく、1時間がより好ましい。また、上記加熱時間の上限としては、10時間が好ましく、5時間がより好ましい。上記加熱時間が上記下限に満たない場合、金属粒子が焼結状態とならず、導電層2とベースフィルム1との十分な密着力が得られないおそれがある。一方、上記加熱時間が上記上限を超える場合、当該プリント配線板用基板の製造時間が長くなりすぎ、生産効率が低下するおそれがある。
<無電解メッキ工程>
上記無電解メッキ工程では、導電層形成工程でベースフィルム1に積層した導電層2のベースフィルム1と反対側の面に、無電解メッキを施す。
上記無電解メッキ工程では、導電層形成工程でベースフィルム1に積層した導電層2のベースフィルム1と反対側の面に、無電解メッキを施す。
なお上記無電解メッキは、例えばクリーナ工程、水洗工程、酸処理工程、水洗工程、プレディップ工程、アクチベーター工程、水洗工程、還元工程、水洗工程、金属層形成工程、水洗工程、乾燥工程等の処理と共に、無電解メッキを行う。なお、これらの工程のうち、アクチベーター工程は必須の工程ではなく、無電解メッキの際に実施しなくてもよい。
なお、導電層として例えば1μm以上の平均厚みが要求される場合には、無電解メッキをした後、要求される導電層の厚みになるまでさらに電気メッキを行う。この電気メッキは、例えば銅、ニッケル、銀等のメッキする金属に応じた従来公知の電気メッキ浴を用いて、かつ適切な条件を選んで、所定厚の導電層が欠陥なく速やかに形成されるように行うことができる。
〔プリント配線板〕
当該プリント配線板は、図1に示す上記プリント配線板用基板に導電パターンを形成することにより製造される。上記導電パターンは、上記プリント配線板用基板の導電層2にサブトラクティブ法又はセミアディティブ法を用いて形成される。
当該プリント配線板は、図1に示す上記プリント配線板用基板に導電パターンを形成することにより製造される。上記導電パターンは、上記プリント配線板用基板の導電層2にサブトラクティブ法又はセミアディティブ法を用いて形成される。
〔樹脂基材〕
当該樹脂基材は、上記プリント配線板用基板のベースフィルム1として用いる基材であり、絶縁性を有する。
当該樹脂基材は、上記プリント配線板用基板のベースフィルム1として用いる基材であり、絶縁性を有する。
当該樹脂基材の主成分としては、例えばポリイミド、液晶ポリマー、フッ素樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等の可撓性を有する樹脂が挙げられる。これらの中でも、導電層2を構成する金属との結合力が大きいことから、ポリイミドが特に好ましい。
当該樹脂基材表面のISO25178で規定される最大高さSzの下限としては、0.05μmであり、0.1μmがより好ましい。一方、上記最大高さSzは、0.9μm未満であり、0.8μm未満がより好ましく、0.5μm未満がさらに好ましい。上記最大高さSzが上記下限に満たない場合、当該樹脂基材をプリント配線板用基板のベースフィルム1に用いた場合に、導電層2との密着力が不十分となるおそれがある。逆に、上記最大高さSzが上記上限以上の場合、当該樹脂基材をプリント配線板用基板のベースフィルム1に用いた場合に、導電層2がエッチングにより均一に除去され難くなり、微細な導電パターンを形成できないおそれがある。上記最大高さSzの調整方法は、上述した通りである。
当該樹脂基材表面の純水との接触角の下限としては、4°が好ましく、8°がより好ましい。一方、上記接触角の上限としては、30°が好ましく、20°がより好ましい。上記接触角が上記下限に満たない場合、当該樹脂基材をプリント配線板用基板のベースフィルム1に用いた場合に、エッチングにより導電層2が除去され難くなるおそれがある。逆に、上記接触角が上記上限を超える場合、当該樹脂基材をプリント配線板用基板のベースフィルム1に用いた場合に、導電層2とベースフィルム1との間に十分な密着力が得られないおそれがある。
〔プリント配線板の製造方法〕
当該プリント配線板の製造方法は、上記樹脂基材の少なくとも一方の面に導電層を形成する工程(導電層形成工程)と、上記導電層にサブトラクティブ法又はセミアディティブ法を用いることで導電パターンを形成する工程(導電パターン形成工程)とを備える。当該プリント配線板の製造方法の導電層形成工程は、上述したプリント配線板用基板の製造方法の導電層形成工程と同様であり、ベースフィルムとして上記樹脂基材を用いて導電層を形成する。ここでは、サブトラクティブ法を用いる導電パターン形成工程について説明する。
当該プリント配線板の製造方法は、上記樹脂基材の少なくとも一方の面に導電層を形成する工程(導電層形成工程)と、上記導電層にサブトラクティブ法又はセミアディティブ法を用いることで導電パターンを形成する工程(導電パターン形成工程)とを備える。当該プリント配線板の製造方法の導電層形成工程は、上述したプリント配線板用基板の製造方法の導電層形成工程と同様であり、ベースフィルムとして上記樹脂基材を用いて導電層を形成する。ここでは、サブトラクティブ法を用いる導電パターン形成工程について説明する。
<導電パターン形成工程>
まず、図2Aに示すように、上記導電層形成工程により樹脂基材の一方の面に導電層2を形成し,その上に、感光性のレジスト10を被覆形成する。次に、図2Bに示すように、露光、現像等により、レジスト10に対して導電パターンに対応するパターニングを行う。次に、図2Cに示すように、レジスト10をマスクとしてエッチングにより導電パターン以外の部分の導電層2を除去する。そして最後に、図2Dに示すように、残ったレジスト10を除去することにより、導電パターン11がベースフィルム1上に形成されたプリント配線板が得られる。
まず、図2Aに示すように、上記導電層形成工程により樹脂基材の一方の面に導電層2を形成し,その上に、感光性のレジスト10を被覆形成する。次に、図2Bに示すように、露光、現像等により、レジスト10に対して導電パターンに対応するパターニングを行う。次に、図2Cに示すように、レジスト10をマスクとしてエッチングにより導電パターン以外の部分の導電層2を除去する。そして最後に、図2Dに示すように、残ったレジスト10を除去することにより、導電パターン11がベースフィルム1上に形成されたプリント配線板が得られる。
ここでは、サブトラクティブ法により回路を形成する導電パターン形成工程について説明したが、セミアディティブ法等、他の公知の製造方法を用いて導電パターンを形成しても当該プリント配線板を製造できる。当該プリント配線板は、上記プリント配線板用基板を用いて製造されるものなので、ベースフィルム1表面の最大高さSzは、0.05μm以上0.9μm未満となる。そのため、当該プリント配線板は、導電層2とベースフィルム1との間に十分な密着力を確保できると共に、微細導電パターンを形成できる優れた回路形成性を有する。
〔利点〕
当該プリント配線板用基板は、ベースフィルム表面の最大高さSzが0.05μm以上0.9μm未満である。これにより、当該プリント配線板用基板は、導電層とベースフィルムとの間の高い密着力を維持しつつ微細な導電パターンを形成できる回路形成性が得られる。
当該プリント配線板用基板は、ベースフィルム表面の最大高さSzが0.05μm以上0.9μm未満である。これにより、当該プリント配線板用基板は、導電層とベースフィルムとの間の高い密着力を維持しつつ微細な導電パターンを形成できる回路形成性が得られる。
[その他の実施形態]
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、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許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。
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、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許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。
上記実施形態では、ベースフィルム1の一方の面に導電層2を積層する構成としたが、同様の形成方法によりベースフィルムの両面に導電層を積層する構成の両面プリント配線板用基板としてもよい。また、上記実施形態で得たプリント配線板用基板の他方の面に、他の方法で導電層を形成してもよい。例えば、上記プリント配線板用基板の他方の面に、電気メッキにより導電層を形成してもよい。
また、上記実施形態のプリント配線板用基板の製造方法では、導電性インクの塗布及び加熱によりベースフィルムの一方の面に導電層を形成することとしたが、ベースフィルム表面の最大高さSzが上記範囲内となるようにできれば、その他の方法によりプリント配線板用基板を製造してもよい。
以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
[実施例]
導電性インク塗布前のベースフィルムの表面処理の条件を変えて、実施例として表1のNo.1〜No.6の6種類のプリント配線板用基板を製造した。
導電性インク塗布前のベースフィルムの表面処理の条件を変えて、実施例として表1のNo.1〜No.6の6種類のプリント配線板用基板を製造した。
表1のNo.1に示すプリント配線板用基板の製造は、以下のようにして行った。まず、平均粒子径が80nmの銅粒子を溶媒の水に分散させ、銅濃度が26質量%の導電性インクを作成した。次に、絶縁性を有するベースフィルムとして平均厚み25μmのポリイミドフィルム(株式会社カネカのアピカル「NPI」)を用い、この導電性インクをポリイミドフィルムの一方の面に塗布し、大気中で乾燥して銅層を積層した。そしてそれを、窒素雰囲気中で2時間、350℃で加熱処理を実施した。次に、ポリイミドフィルムに積層した上記銅層の一方の面に、触媒としてパラジウムを用いた銅の無電解メッキを行い、平均厚み1μmの銅層とした。さらに銅の電気メッキを行い、銅で形成される導電層の合計平均厚みが20μmのプリント配線板用基板を得た。
また、導電性インクを塗布する前のポリイミドフィルムに大気圧プラズマ処理を施した以外は、上述のNo.1に示すプリント配線板用基板と同様の方法によりNo.2のプリント配線板用基板を得た。
また、導電性インクを塗布する前のポリイミドフィルムに、濃度2.5mol/L、40℃の水酸化ナトリウム水溶液への90秒間の浸漬によるアルカリ処理を施した以外は、上述のNo.1に示すプリント配線板用基板と同様の方法によりNo.3のプリント配線板用基板を得た。
また、導電性インクを塗布する前のポリイミドフィルムに、アルミナを研磨剤とした研磨剤スラリーの噴射によるウェットブラスト処理を0.2Paの圧力で30秒間施した以外は、上述のNo.1に示すプリント配線板用基板と同様の方法によりNo.4のプリント配線板用基板を得た。
また、導電性インクを塗布する前のポリイミドフィルムに対して大気圧プラズマ処理前にNo.4と同様のウェットブラスト処理を施した以外は、上述のNo.2に示すプリント配線板用基板と同様の方法によりNo.5のプリント配線板用基板を得た。
また、導電性インクを塗布する前のポリイミドフィルムに対してアルカリ処理前にNo.4と同様のウェットブラスト処理を施した以外は、上述のNo.3に示すプリント配線板用基板と同様の方法によりNo.6のプリント配線板用基板を得た。
[比較例]
比較例として、平均厚み25μmのポリイミドフィルムに平均厚み20μmの銅箔を貼り合わせた銅張積層板をNo.7のプリント配線板用基板とした。
比較例として、平均厚み25μmのポリイミドフィルムに平均厚み20μmの銅箔を貼り合わせた銅張積層板をNo.7のプリント配線板用基板とした。
<密着力評価>
No.1〜No.7のプリント配線板用基板について、180度剥離試験にてポリイミドフィルム及び導電層間の剥離強度(N/cm)を測定し、ポリイミドフィルムと導電層との密着力を評価した。剥離強度の測定は、JIS−K6854−2(1999)に準拠して実施した。剥離強度の測定結果を表1に示す。
No.1〜No.7のプリント配線板用基板について、180度剥離試験にてポリイミドフィルム及び導電層間の剥離強度(N/cm)を測定し、ポリイミドフィルムと導電層との密着力を評価した。剥離強度の測定は、JIS−K6854−2(1999)に準拠して実施した。剥離強度の測定結果を表1に示す。
<最大高さの測定>
No.1〜No.7のプリント配線板用基板について、銅濃度4モル/L、塩酸濃度3モル/Lの塩化銅エッチング液にて銅層を除去した後、レーザー顕微鏡(株式会社キーエンスの形状解析レーザ顕微鏡「VK−X150」)を用いてポリイミドフィルム表面の最大高さSz、算術平均高さSa、二乗平均平方根高さSq、スキューネスSsk及びクルトシスSkuをISO25178に準拠して測定した。これらの測定結果を表1に示す。
No.1〜No.7のプリント配線板用基板について、銅濃度4モル/L、塩酸濃度3モル/Lの塩化銅エッチング液にて銅層を除去した後、レーザー顕微鏡(株式会社キーエンスの形状解析レーザ顕微鏡「VK−X150」)を用いてポリイミドフィルム表面の最大高さSz、算術平均高さSa、二乗平均平方根高さSq、スキューネスSsk及びクルトシスSkuをISO25178に準拠して測定した。これらの測定結果を表1に示す。
<接触角の測定>
No.1〜No.7のプリント配線板用基板について、塩化銅エッチング液にて銅層を除去した後、ポリイミドフィルム表面の純水との接触角を測定した。具体的には、ポリイミド表面にマイクロシリンジで純水を一滴垂らし、その滴下30秒後の液滴の接触角をJIS−R3257(1999)の静滴法に準拠して接触角計(協和界面科学株式会社の「FACE CA−D」)により測定した。接触角の測定結果を表1に示す。
No.1〜No.7のプリント配線板用基板について、塩化銅エッチング液にて銅層を除去した後、ポリイミドフィルム表面の純水との接触角を測定した。具体的には、ポリイミド表面にマイクロシリンジで純水を一滴垂らし、その滴下30秒後の液滴の接触角をJIS−R3257(1999)の静滴法に準拠して接触角計(協和界面科学株式会社の「FACE CA−D」)により測定した。接触角の測定結果を表1に示す。
<回路形成性評価>
No.1〜No.7のプリント配線板用基板について、塩化銅エッチング液にて銅層の一部を除去し、L(ライン)/S(スペース)=10μm/10μm、15μm/15μm、20μm/20μm、25μm/25μm、30μm/30μm、及び35μm/35μmの微細導電パターンを形成した。このとき、ポリイミドフィルム上に形成された微細導電パターンを走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて観察し、導電パターンの剥離、導電パターン間のショート、及び導電パターンの欠けがないパターンのうち、最小のL/Sのパターンをそのプリント配線板用基板で形成可能な微細回路パターンとした。このようにして確認した各プリント配線板用基板で形成可能な微細回路パターンを表1に示す。
No.1〜No.7のプリント配線板用基板について、塩化銅エッチング液にて銅層の一部を除去し、L(ライン)/S(スペース)=10μm/10μm、15μm/15μm、20μm/20μm、25μm/25μm、30μm/30μm、及び35μm/35μmの微細導電パターンを形成した。このとき、ポリイミドフィルム上に形成された微細導電パターンを走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて観察し、導電パターンの剥離、導電パターン間のショート、及び導電パターンの欠けがないパターンのうち、最小のL/Sのパターンをそのプリント配線板用基板で形成可能な微細回路パターンとした。このようにして確認した各プリント配線板用基板で形成可能な微細回路パターンを表1に示す。
[評価結果]
表1の結果より、No.1〜No.6のプリント配線板用基板は、剥離強度4.5N/cm以上という導電層及びベースフィルム間の高い密着力を有すると共に、L/S=20μm/20μmの微細な導電パターンを形成可能な回路形成性が得られることがわかる。これに対し、No.7のプリント配線板用基板は、導電層及びベースフィルム間の高い密着力が得られるものの、微細な導電パターンを形成可能な回路形成性が得られない。
これにより、ベースフィルム表面の最大高さSzを0.9μm未満とすることで、回路形成性を向上できることがわかる。これは、最大高さSzを0.9μm未満とすることで、エッチングにより導電層が均一に除去され易くなるためと考えられる。
表1の結果より、No.1〜No.6のプリント配線板用基板は、剥離強度4.5N/cm以上という導電層及びベースフィルム間の高い密着力を有すると共に、L/S=20μm/20μmの微細な導電パターンを形成可能な回路形成性が得られることがわかる。これに対し、No.7のプリント配線板用基板は、導電層及びベースフィルム間の高い密着力が得られるものの、微細な導電パターンを形成可能な回路形成性が得られない。
これにより、ベースフィルム表面の最大高さSzを0.9μm未満とすることで、回路形成性を向上できることがわかる。これは、最大高さSzを0.9μm未満とすることで、エッチングにより導電層が均一に除去され易くなるためと考えられる。
また、表1の結果より、導電層積層前のベースフィルムをウェットブラスト処理により粗面化することで最大高さSzを大きくでき、剥離強度を向上できることがわかる。つまり、最大高さSzを大きくすることで、導電層及びベースフィルム間の密着力を向上できることがわかる。
また、表1の結果より、導電層積層前のベースフィルムにアルカリ処理を施すことで、導電層とベースフィルムとの間の密着力を顕著に向上できると共に、回路形成性を高められることがわかる。この導電層とベースフィルムとの間の密着力の顕著な向上は、アルカリ処理により最大高さSzが大きくなったことと、親水化により接触角が小さくなったこととの相乗効果によるものと考えられる。また、アルカリ処理によりベースフィルム表面のミクロ的な平滑性が向上したことにより、回路形成性が向上すると考えられる。
また、No.1〜No.3とNo.4〜No.6とを比較すると、ウェットブラスト処理を施すことにより、スキューネスSskが格段に大きくなることがわかる。これより、ウェットブラスト処理によって粗さ形状の偏りが大きくなり、いわゆるアンカー効果が向上して剥離強度が向上すると考えられる。
また、No.1〜No.6に比べてNo.7の二乗平均平方根高さSqが格段に大きい。これは、No.7のベースフィルム表面の粗さ形状の高さのバラツキがNo.1〜No.6における上記バラツキよりも大きいことを示している。このバラツキが大きいことで、エッチングによる導電層除去時に導電パターン間のショートや不要な剥離が生じ易くなる。そのため、二乗平均平方根高さSqが大きいNo.7では、微細な回路パターンを形成可能な回路形成性が得られなかったと考えられる。
また、No.1〜No.3を比較すると、接触角が小さくなると回路形成性が向上することがわかる。これは、最大高さSzを0.9μm未満とすることで導電層が均一に除去され易くなった状態で、さらに接触角が小さくなることで導電層がベースフィルムからエッチングし易くなるためと考えられる。
ここで、回路形成性はポリイミドフィルムと導電層との密着力にも関係しており、上記密着力が低いと導電パターンが剥がれ易くなるため、回路形成性が低下し易くなる。従って、No.3は最大高さSzが比較的大きいながらも、No.1に比べて他の要因により上記密着力が大きいので、No.1より回路形成性が優れていると考えられる。
本発明のプリント配線板用基板及び樹脂基材は、導電層とベースフィルムとの間の密着力を維持しつつ優れた回路形成性を有するので、高密度のプリント配線が要求されるプリント配線板等に好適に用いられる。
Claims (17)
- 絶縁性を有するベースフィルムと、
上記ベースフィルムの少なくとも一方の面に積層される導電層と
を備え、
上記ベースフィルム表面のISO25178で規定される最大高さSzが0.05μm以上0.9μm未満であるプリント配線板用基板。 - 上記露出するベースフィルム表面のISO25178で規定される算術平均高さSaが0.01μm以上0.2μm未満である請求項1に記載のプリント配線板用基板。
- 上記露出するベースフィルム表面の純水との接触角が4°以上60°以下である請求項1又は請求項2に記載のプリント配線板用基板。
- 上記ベースフィルムの主成分がポリイミドである請求項1、請求項2又は請求項3に記載のプリント配線板用基板。
- 上記ベースフィルム及び導電層の界面近傍におけるクロムの質量割合が100ppm以下である請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のプリント配線板用基板。
- 上記ベースフィルムの表面がアルカリ処理又はプラズマ処理を施されている請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のプリント配線板用基板。
- 上記導電層が、金属粒子を含む導電性インクの塗布及び加熱により形成されている請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のプリント配線板用基板。
- 上記金属が、銅又は銅合金請求項7に記載のプリント配線板用基板。
- 導電パターンを有するプリント配線板であって、
上記導電パターンが、請求項1から請求項8のいずれか1項に記載のプリント配線板用基板の導電層にサブトラクティブ法又はセミアディティブ法を用いることで形成されているプリント配線板。 - 表面のISO25178で規定される最大高さSzが0.05μm以上0.9μm未満である樹脂基材。
- ベースフィルム表面のISO25178で規定される最大高さSzを調整する工程(最大高さSz調整工程)と、絶縁性を有するベースフィルムの一方の面へ導電層を形成する工程(導電層形成工程)と、無電解メッキにより、上記導電層のベースフィルムと反対側の面に無電解メッキに由来する金属を充填する工程(無電解メッキ工程)と、を備えるプリント配線板用基板の製造方法。
- 上記ベースフィルム表面のISO25178で規定される最大高さSzを調整する工程で上記ベースフィルムの表面にアルカリ処理又はプラズマ処理を施す工程を備える請求項11に記載のプリント配線板用基板の製造方法。
- 上記絶縁性を有するベースフィルムの一方の面へ導電層を形成する工程で、上記導電層を、銅又は銅合金の金属粒子を含む導電性インクの塗布及び加熱により形成する工程を備える請求項11または12に記載のプリント配線板用基板の製造方法。
- 絶縁性を有する樹脂基材の一方の面へ導電層を形成する工程(導電層形成工程)と、導電パターンを形成する工程(導電パターン形成工程)とを備えるプリント配線板の製造方法。
- 上記絶縁性を有する樹脂基材の一方の面へ導電層を形成する工程で、上記導電層を、銅又は銅合金の金属粒子を含む導電性インクの塗布及び加熱により形成する工程を備える請求項14に記載のプリント配線板の製造方法。
- 上記導電パターンを形成する工程で、上記導電パターンを、プリント配線板の導電層にサブトラクティブ法又はセミアディティブ法を用いて形成する工程を備える請求項14または15のいずれかに記載のプリント配線板の製造方法。
- 請求項10に記載の樹脂基材の少なくとも一方の面に導電層を形成する工程と、
上記導電層にサブトラクティブ法又はセミアディティブ法を用いることで導電パターンを形成する工程とを備えるプリント配線板の製造方法。
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