JPWO2016194972A1 - プリント配線板用原板及びプリント配線板、並びにプリント配線板用原板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
特開2000−340911号公報に記載されている構成では、銅箔の表面にスパッタリング法を用いてクロムの薄膜を形成しているので、真空設備を必要とし、設備の建設、維持、運転等におけるコストが高くなる。また設備面において、基板のサイズを大きくすることに限界がある。
本発明の一態様に係るプリント配線板用原板、及びプリント配線板用原板の製造方法により製造されるプリント配線板用原板は、比較的安価で金属層と樹脂フィルムとの間の密着力に優れる。
(1)本発明の一態様に係るプリント配線板用原板は、樹脂フィルムと、この樹脂フィルムの少なくとも一方の面に積層される金属層とを備えるプリント配線板用原板であって、前記樹脂フィルムの金属層積層面に他の部分と組成の異なる改質層を有し、この改質層が前記金属層の主金属とは異なる金属、金属イオン又は金属化合物を含む。
以下、本発明の実施形態に係るプリント配線板用原板について図面を参照しつつ詳説する。
図1のプリント配線板用原板1は、樹脂フィルム2と、この樹脂フィルム2の一方の面(金属層積層面)に積層される金属層3とを備える。
樹脂フィルム2は、金属層積層面に他の部分と組成が異なり、金属層3との密着性を向上させた改質層4を有する。
改質層4は、樹脂フィルム2の他の部分と組成が異なると共に、金属層3の主金属とは異なる金属、金属イオン又は金属化合物を含む。
金属層3は、単層構造であってもよいが、多層構造であってもよい。例えば図2に示すように、金属層3は、複数の金属粒子を焼結することによって、樹脂フィルム2の表面に積層される第1金属層5と、この第1金属層5の表面に無電解めっきにより積層される第2金属層6と、この第2金属層6の表面に電気めっきによりさらに積層される第3金属層7とを有する構成とすることができる。
第1金属層5は、改質層4の表面に金属層3の主金属となる金属を主成分とする複数の金属粒子を含むインクを塗布及び加熱することによって、樹脂フィルム2の一方の面に積層して形成される。このように、金属粒子を含有するインクを用いることで、樹脂フィルム2の一方の面に容易かつ安価に第1金属層5を形成することができる。
第2金属層6は、第1金属層5の外面に無電解めっきを施すことにより、第1金属層5を形成する金属粒子の主金属と同一の金属を積層して形成される。また、第2金属層6は、第1金属層5の内部に含浸するよう形成されている。つまり、第1金属層5を形成する金属粒子間の隙間に無電解めっきにより主金属が充填されることにより、第1金属層5の内部の空隙を減少させている。無電解めっき金属が金属粒子間の隙間に充填されることによって、金属粒子間の空隙を減少させることで、空隙が破壊起点となって第1金属層5が樹脂フィルム2から剥離することを抑制できる。
第3金属層7は、第1金属層5の外面側、つまり第2金属層6の外面に電気めっきにより主金属をさらに積層することで形成される。この第3金属層7によって、金属層3の厚さを容易かつ正確に調節することができる。また、電気めっきを用いることにより、金属層3の厚さを短時間で大きくすることが可能である。
プリント配線板用原板1は、樹脂フィルム2の金属層積層面に他の部分と組成の異なる改質層4を有することによって、比較的安価に金属層3と樹脂フィルム2との間の密着力を向上できる。
当該プリント配線板用原板の製造方法は、樹脂フィルム2の表面に金属イオンを含有するアルカリ液によって他の部分と組成が異なる改質層4を形成する工程と、この改質層形成工程後の樹脂フィルム2を水洗する工程と、この水洗工程後の樹脂フィルム2にアルカリ液の金属イオンと異なる金属を主成分とする金属層3を積層する工程とを備える。
改質層形成工程では、例えば浸漬等により、樹脂フィルム2の少なくとも一方の面にアルカリ液を接触させることによって改質層4を形成する。
水洗工程では、樹脂フィルム2を水洗いして、樹脂フィルム2の表面に付着しているアルカリ液を除去するが、改質層4中にはアルカリ液中の異種金属元素のイオンを残留させる。また、この水洗工程では、改質層4中に、アルカリ液の異種金属元素のイオン以外の成分、例えば水酸化物イオン等を残留させることが好ましい。
金属層積層工程は、複数の金属粒子を含むインクの塗布及び加熱により第1金属層5を形成する工程と、無電解めっきにより第2金属層6を形成する工程と、電気めっきにより第3金属層7を形成する工程とを有する。
この第1金属層形成工程で用いるインクとしては、金属粒子の分散媒と、この分散媒中に金属粒子を均一に分散させる分散剤とを含むものが好適に使用される。均一に金属粒子が分散するインクを用いることで、樹脂フィルム2の表面に金属粒子を均一に付着させることができ、樹脂フィルム2の表面に均一な第1金属層5を形成することができる。
第2金属層形成工程では、第1金属層形成工程で樹脂フィルム2の一方の面に積層した第1金属層5の外面に、無電解めっきを施すことにより第2金属層6を形成する。
第3金属層形成工程では、第2金属層6の外面に、電気めっきによって第3金属層7を積層する。この第3金属層形成工程において、金属層3全体の厚さを所望の厚さまで増大させる。
当該プリント配線板用原板の製造方法では、真空設備を使用せずにアルカリ処理によって樹脂フィルム2に改質層を形成して、金属層3と樹脂フィルム2との間の密着力を向上させるため、比較的安価に金属層3と樹脂フィルム2との間の密着力に優れるプリント配線板用原板1を製造できる。
プリント配線板は、プリント配線板用原板1を用いて形成される。プリント配線板は、プリント配線板用原板1を用い、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ことが好ましい。より詳しくは、プリント配線板は、プリント配線板用原板1の金属層3を利用するサブトラクティブ法又はセミアディティブ法により導電パターンを形成することにより製造される。
当該プリント配線板は、プリント配線板用原板1を用いて製造したものなので、樹脂フィルム2と金属層3との密着力が大きく、導電パターンが剥離し難い。
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、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。
また、プリント配線板用原板において、金属層の表面にさらに別の重畳金属層を積層して設けてもよい。例えば上記実施形態において第3金属層を主金属と異なる金属で形成してもよく、この場合の第3金属層は重畳金属層であると解釈される。換言すると、金属層の主金属とは、樹脂フィルムと接触している金属層の主金属を意味する。
また、第2金属層は無電解めっき以外の積層方法で積層されてもよく、第3金属層は電気めっき以外の積層方法で積層されてもよい。
樹脂フィルムとして、カネカ社のポリイミドシート「アピカルNPI」(平均厚さ25μm)を使用した。この樹脂フィルムを40℃の2.5mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液(pH約14)に90秒浸漬して改質層を形成した後、溜め水に6秒浸漬することにより水洗してから乾燥した。そして、樹脂フィルムに形成した改質層の表面に、スパッタリングにより銅を積層して平均厚さ10nmの第1金属層を形成した後、電解銅めっきにより銅を積層して第3金属層を積層して平均合計厚さ20μmの金属層を形成することでプリント配線板用原板No.1を得た。なお、スパッタリングによる銅の積層には真空スパッタリング装置を用い、スパッタリングの条件としては、真空到達度を0.8×10−4Pa、スパッタリング圧を0.1Pa、電力を13kWとした。
プリント配線板用原板No.1と同様の樹脂フィルムに同様のアルカリ処理によって改質層を形成した後、溜め水に9秒浸漬することにより水洗してから乾燥した。そして、改質層の表面に、以下のようにして金属層を形成した。先ず、銅ナノインク(粒径80nmの銅粒子を26質量%含むインク)を塗布及び乾燥し、350℃の窒素雰囲気で2時間焼成して平均厚さ150nmの第1金属層を形成した。次に、無電解銅めっきにより平均合計厚さが0.5μmとなるよう銅を積層し、350℃の窒素雰囲気で2時間焼成して第2金属層を形成した。さらに、電解銅めっきにより銅を積層して第3金属層を積層することにより、平均合計厚さ20μmの金属層を形成して、プリント配線板用原板No.2を得た。
プリント配線板用原板No.3は、水洗時間を9秒とした以外はプリント配線板用原板No.1と同様に作成した。
プリント配線板用原板No.4は、水洗時間を30秒とした以外はプリント配線板用原板No.2と同様に作成した。
プリント配線板用原板No.5は、水洗時間を60秒とした以外はプリント配線板用原板No.2と同様に作成した。
プリント配線板用原板No.6は、水洗時間を150秒とした以外はプリント配線板用原板No.2と同様に作成した。
プリント配線板用原板No.7は、水洗時間を150秒とした以外はプリント配線板用原板No.1と同様に作成した。
プリント配線板用原板No.8は、改質層の形成に2.5mol/Lの水酸化カリウム水溶液を用いた以外はプリント配線板用原板No.2と同様に作成した。
プリント配線板用原板No.9は、改質層の形成に2.5mol/Lの水酸化カルシウム水溶液を用いた以外はプリント配線板用原板No.2と同様に作成した。
プリント配線板用原板No.10は、水洗時間を1秒とした以外はプリント配線板用原板No.1と同様に作成した。
プリント配線板用原板No.11は、水洗時間を300秒とした以外はプリント配線板用原板No.1と同様に作成した。
イオンクロマトグラフによる改質層表面の金属量の測定は、水洗後の樹脂フィルムを幅3cm、長さ4cmに切り出し、20mLの超純水中に投入して温度80℃で1時間抽出した水溶液を試料とし、サーモフィッシャーサイエンティフィック社のイオンクロマトグラフ「ICS−3000」を使用しておこなった。測定には、サーモフィッシャーサイエンティフィック社のイオン分離カラム「IonPac−CS14」及びサーモフィッシャーサイエンティフィック社のサプレッサー「CERS−500」を使用した。測定条件としては、サプレッサーの電流値を30mAとし、溶離液として10mmol/Lのメタンスルホン酸を用い、サンプル注入量を25μLとして、流量1.0mL/minで測定した。この測定値を樹脂フィルムの単位面積当たりのイオン量[μg/cm2]に換算した。
X線光電子分光法による改質層表面の金属量の測定は、ULVAC−Phi社製の走査型X線光電子分光分析装置「Quantera」を用い、X線源をアルミニウム金属のKアルファ線、ビーム径を50μm、分析表面に対するX線入射角度を45°としておこなった。
耐候性試験としては、プリント配線板用原板を150℃で7日間保持した。
剥離強度は、樹脂フィルムをたわみ性被着材としてJIS−K−6854−2(1999)「接着剤−はく離接着強さ試験方法−2部:180度はく離」に準じた方法により測定した。
温度85℃、湿度85%の雰囲気中で、導電パターンの隣接する線間に線間隔1μmあたり1Vの電圧(線間の電界強度が1V/μm)を印加し続け、500時間経過時の線間の電気抵抗(絶縁抵抗)を測定した。
2 樹脂フィルム
3 金属層
4 改質層
5 第1金属層
6 第2金属層
7 第3金属層
Claims (10)
- 樹脂フィルムと、この樹脂フィルムの少なくとも一方の面に積層される金属層とを備えるプリント配線板用原板であって、
前記樹脂フィルムの金属層積層面に他の部分と組成の異なる改質層を有し、
この改質層が前記金属層の主金属とは異なる金属、金属イオン又は金属化合物を含むプリント配線板用原板。 - 前記改質層表面における前記金属、金属イオン又は金属化合物に由来する金属元素の含有率が、0.2atomic%以上10atomic%以下である請求項1に記載のプリント配線板用原板。
- 前記金属、金属イオン又は金属化合物を構成する金属が、アルカリ金属又はアルカリ土類金属である請求項1又は請求項2に記載のプリント配線板用原板。
- 前記樹脂フィルムの改質層が、樹脂フィルムへのアルカリ処理により形成されている請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のプリント配線板用原板。
- 前記樹脂フィルムの主成分がポリイミドである請求項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原板。
- 前記金属層の主金属が銅である請求項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原板。
- 前記金属層が金属粒子を含む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原板。
- 導電パターンを有するプリント配線板であって、
前記導電パターンが、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のプリント配線板用原板の金属層に形成されているプリント配線板。 - 前記主金属とは異なる金属元素の前記導電パターンから露出する改質層の表面における含有率が1.5atomic%以下である請求項8に記載のプリント配線板。
- 樹脂フィルムの表面に金属イオンを含有するアルカリ液によって他の部分と組成が異なる改質層を形成する工程と、
前記改質層形成工程後の樹脂フィルムを水洗する工程と、
前記水洗工程後の樹脂フィルムに前記アルカリ液の金属イオンと異なる金属を積層する工程と
を備え、
前記水洗工程において、改質層中に金属イオンを残留させるプリント配線板用原板の製造方法。
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