JPWO2017033713A1 - プリント配線板用基板、プリント配線板及びプリント配線板用基板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
上記公報で提案されているプリント配線板用基板は、金属層とベースフィルムとの間の密着力を大きくできる点で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、上記従来のプリント配線板用基板は、金属層をベースフィルムに密着させるためスパッタリング法を用いて銅薄膜層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。その結果、プリント配線板用基板の製造コストが高くなる。
本発明のプリント配線板用基板及びプリント配線板は、低コストで金属層とベースフィルムとの間の密着力を向上できる。また、本発明のプリント配線板用基板の製造方法により、金属層とベースフィルムとの間の密着力が大きいプリント配線板用基板を低コストで製造できる。
本発明の一態様に係るプリント配線板用基板は、ベースフィルムと、このベースフィルムの少なくとも一方の面に配設されている金属層とを備えるプリント配線板用基板であって、酸性溶液を用いたエッチングにより上記金属層除去後に露出するベースフィルム表面のXPS(X線光電分光法:X−ray Photoelectron Spectroscopy)分析におけるN1sのスペクトルのピーク面積に基づいて求められる窒素の単位面積当たりの存在量が1atomic%以上10atomic%以下であるプリント配線板用基板である。
以下、本発明の実施形態に係るプリント配線板用基板、プリント配線板及びプリント配線板用基板の製造方法を図面を参照しつつ説明する。
図1の当該プリント配線板用基板は、ベースフィルム1と、このベースフィルム1の一方の面に配設されている金属層2とを備える。また、ベースフィルム1及び金属層2の界面近傍には窒素が存在する。
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、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリイミド(PI)、フッ素樹脂等が挙げられる。ここで「フッ素樹脂」とは、高分子鎖の繰り返し単位を構成する炭素原子に結合する水素原子の少なくとも1つが、フッ素原子又はフッ素原子を有する有機基(以下「フッ素原子含有基」ともいう)で置換されたものをいう。フッ素原子含有基は、直鎖状又は分岐状の有機基中の水素原子の少なくとも1つがフッ素原子で置換されたものであり、例えばフルオロアルキル基、フルオロアルコキシ基、フルオロポリエーテル基等を挙げることができる。フッ素樹脂としては、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリテトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、テトラフルオロ(四フッ化)エチレン・エチレン共重合体(ETFE)、ポリビニリデンフルオライド(PVDF)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、クロロトリフルオロエチレン・エチレン共重合体(ECTFE)、ポリフッ化ビニル(PVF)、フルオロエラストマー、並びにテトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン及びビニリデンフルオライドの3種類のモノマーからなる熱可塑性フッ素樹脂(THV)等が挙げられる。これらのフッ素樹脂の中でも、耐熱性の観点より、FEP、PFA、PTFE等が好ましい。
金属層2は、図1に示すようにベースフィルム1の一方の面に配設されている。
ベースフィルム1及び金属層2の界面近傍には、窒素が存在している。この窒素は、ベースフィルム1を構成する樹脂中の炭素とCN結合を形成しているので、この窒素の存在により金属層2及びベースフィルム1間の大きな密着力が得られる。
当該プリント配線板用基板の製造方法は、金属層の一方の面に窒素を含有するカップリング剤を塗布する工程(カップリング剤塗布工程)と、上記金属層のカップリング剤の塗布面にベースフィルムを重畳する工程(重畳工程)と、上記金属層及びベースフィルムの重畳体を熱プレスする工程(熱プレス工程)とを備える。
カップリング剤塗布工程では、図2Aに示すように、銅箔などの金属層2の一方の面に窒素を含有するカップリング剤Sを塗布し、乾燥させる。カップリング剤Sの塗布は、スプレー吹付け、コーター塗布、浸漬、流しかけ等の公知の方法を用いることができる。
重畳工程では、図2Bに示すように、金属層2のカップリング剤Sを塗布した面にベースフィルム1を重畳する。
熱プレス工程では、図2Cに示すように、上記金属層2及びベースフィルム1の重畳体に熱プレスを行い、金属層2及びベースフィルム1を接合する。この熱プレス時の加熱温度によりベースフィルム1を構成する樹脂の一部が分解及びラジカル化することで、上記樹脂中の炭素とカップリング剤又はカップリング剤に由来する基に含まれる窒素との間でCN結合が形成される。
当該プリント配線板は、図3Dに示すように、ベースフィルム1と、このベースフィルム1の一方の面に配設されている金属パターン11とを備える。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形成されるので、酸性溶液を用いたエッチングにより上記金属パターン11除去後に露出するベースフィルム1表面のXPS分析におけるN1sのスペクトルのピーク面積に基づいて求められる窒素の単位面積当たりの存在量は、1atomic%以上10atomic%以下である。なお、ポリイミドについては、ポリイミド単体でXPS分析におけるN1sのスペクトルのピーク面積に基づいて求められる窒素の単位面積を差し引いた値とする。差し引いた値がマイナスとなる場合は0%と規定する。
次に、上記プリント配線板用基板を用いる当該プリント配線板の製造方法の実施形態について説明する。ここでは、サブトラクティブ法により金属パターンを形成する場合について説明する。
当該プリント配線板用基板は、ベースフィルム及び金属層間に窒素が存在することで、ベースフィルムを構成する樹脂中の炭素と上記窒素との間でCN結合が形成される。これにより、当該プリント配線板用基板は、ベースフィルム及び金属層間に大きな密着力が得られる。
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。
まず、ベースフィルムとして平均厚み50μmのPI(ポリイミド)フィルム(株式会社カネカの「アピカル」)と、平均厚み17μmの銅箔の両面に防錆処理層を形成し、一方の防錆処理層の表面にシランカップリング剤としてN−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシランを塗布したもの2枚とを準備した。次に、シランカップリング剤を塗布した面がPIフィルム側となるようにして上記銅箔、PIフィルム、銅箔の順に積層した後、この重畳体に対し、ホットプレス機を用いて熱プレスを実施し、実施例としてNo.1のプリント配線板用基板を得た。ここで、熱プレス条件は、圧力6.0MPa、加熱温度320℃、加圧時間40分とした。また、熱プレス時の温度プロファイルとして、温度25℃から320℃まで約90分間で上昇させ、温度320℃で40分間保持した後、温度320℃から25℃まで降下させた。
ベースフィルムとして平均厚み50μmのPET(ポリエチレンテレフタレート)フィルム(帝人株式会社の「G2」)を用い、熱プレス時の加熱温度及び温度プロファイルを以下のように異ならせた以外は、No.1のプリント配線板用基板と同様の方法により、実施例としてNo.2のプリント配線板用基板を得た。ここで、熱プレス時の加熱温度は210℃とし、温度プロファイルとして、温度25℃から210℃まで約90分間で上昇させ、温度210℃で40分間保持した後、温度210℃から25℃まで降下させた。
ベースフィルムとして平均厚み50μmのPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)フィルム(中興化成工業株式会社製)を用いたこと、シランカップリング剤として3−アミノプロピルトリエトキシシランを用いたこと、熱プレス時の加熱温度及び温度プロファイルを以下のように異ならせた以外は、No.1のプリント配線板用基板と同様の方法により、実施例としてNo.3のプリント配線板用基板を得た。ここで、熱プレス時の加熱温度は400℃とし、温度プロファイルとして温度25℃から400℃まで約90分間で上昇させ、温度400℃で40分間保持した後、温度400℃から25℃まで降下させた。
ベースフィルムとして平均厚み50μmのPFA(テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)フィルム(ダイキン工業株式会社の「AF−0050」)を用い、熱プレス時の加熱温度及び温度プロファイルを以下のように異ならせた以外は、No.3のプリント配線板用基板と同様の方法により、実施例としてNo.4のプリント配線板用基板を得た。ここで、熱プレス時の加熱温度は300℃とし、温度プロファイルとして、温度25℃から300℃まで約90分間で上昇させ、温度300℃で40分間保持した後、温度300℃から25℃まで降下させた。
ベースフィルムとして平均厚み50μmのFEP(テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体)フィルム(ダイキン工業株式会社の「NF−0050」)を用い、熱プレス時の加熱温度及び温度プロファイルを以下のように異ならせた以外は、No.3のプリント配線板用基板と同様の方法により、実施例としてNo.5のプリント配線板用基板を得た。ここで、熱プレス時の加熱温度は320℃とし、温度プロファイルとして、温度25℃から320℃まで約90分間で上昇させ、温度320℃で40分間保持した後、温度320℃から25℃まで降下させた。
熱プレス時の圧力を1.2MPaとした以外は、No.1のプリント配線板用基板と同様の方法により、実施例としてNo.6のプリント配線板用基板を得た。
熱プレス時の圧力を1.2MPaとした以外は、No.2のプリント配線板用基板と同様の方法により、実施例としてNo.7のプリント配線板用基板を得た。
熱プレス時の圧力を1.2MPaとした以外は、No.3のプリント配線板用基板と同様の方法により、実施例としてNo.8のプリント配線板用基板を得た。
熱プレス時の圧力を1.2MPaとした以外は、No.4のプリント配線板用基板と同様の方法により、実施例としてNo.9のプリント配線板用基板を得た。
熱プレス時の圧力を1.2MPaとした以外は、No.5のプリント配線板用基板と同様の方法により、実施例としてNo.10のプリント配線板用基板を得た。
熱プレス時の加熱温度を280℃とし、温度プロファイルとして温度25℃から280℃まで約90分間で上昇させ、温度280℃で40分間保持した後、温度280℃から25℃まで降下させた以外は、No.1のプリント配線板用基板と同様の方法により、実施例としてNo.11のプリント配線板用基板を得た。
熱プレス時の加熱温度を170℃とし、温度プロファイルとして温度25℃から170℃まで約90分間で上昇させ、温度170℃で40分間保持した後、温度170℃から25℃まで降下させた以外は、No.2のプリント配線板用基板と同様の方法により、実施例としてNo.12のプリント配線板用基板を得た。
熱プレス時の加熱温度を360℃とし、温度プロファイルとして温度25℃から360℃まで約90分間で上昇させ、温度360℃で40分間保持した後、温度360℃から25℃まで降下させた以外は、No.3のプリント配線板用基板と同様の方法により、実施例としてNo.13のプリント配線板用基板を得た。
熱プレス時の加熱温度を260℃とし、温度プロファイルとして温度25℃から260℃まで約90分間で上昇させ、温度260℃で40分間保持した後、温度260℃から25℃まで降下させた以外は、No.4のプリント配線板用基板と同様の方法により、実施例としてNo.14のプリント配線板用基板を得た。
熱プレス時の加熱温度を280℃とし、温度プロファイルとして温度25℃から280℃まで約90分間で上昇させ、温度280℃で40分間保持した後、温度280℃から25℃まで降下させた以外は、No.5のプリント配線板用基板と同様の方法により、実施例としてNo.15のプリント配線板用基板を得た。
まず、ベースフィルムとして、平均厚み50μmのPIフィルムに対して酸素プラズマ処理を施すことによりPIフィルム表面のフッ素元素を脱離させ酸素元素(カルボニル基)を導入し、その後、一級アミンを用いてこの導入したカルボニル基に対して求核付加反応を生じさせることにより窒素元素を導入したものと、平均厚み17μmの銅箔の両面に防錆処理層を形成したもの2枚とを準備した。次に、上記銅箔、PIフィルム、銅箔の順に積層した後、この重畳体に対し、ホットプレス機を用いてNo.1と同様の熱プレス条件及び温度プロファイルで熱プレスを実施し、実施例としてNo.16のプリント配線板用基板を得た。
ベースフィルムとして、No.16と同様の方法により平均厚み50μmのPETフィルム表面に窒素元素を導入したものを用い、No.2と同様の熱プレス条件及び温度プロファイルで熱プレスを実施した以外は、No.16のプリント配線板用基板と同様の方法により、実施例としてNo.17のプリント配線板用基板を得た。
ベースフィルムとして、No.16と同様の方法により平均厚み50μmのPTFEフィルム表面に窒素元素を導入したものを用い、No.3と同様の熱プレス条件及び温度プロファイルで熱プレスを実施した以外は、No.16のプリント配線板用基板と同様の方法により、実施例としてNo.18のプリント配線板用基板を得た。
ベースフィルムとして、No.16と同様の方法により平均厚み50μmのPFAフィルム表面に窒素元素を導入したものを用い、No.4と同様の熱プレス条件及び温度プロファイルで熱プレスを実施した以外は、No.16のプリント配線板用基板と同様の方法により、実施例としてNo.19のプリント配線板用基板を得た。
ベースフィルムとして、No.16と同様の方法により平均厚み50μmのFEPフィルム表面に窒素元素を導入したものを用い、No.5と同様の熱プレス条件及び温度プロファイルで熱プレスを実施した以外は、No.16のプリント配線板用基板と同様の方法により、実施例としてNo.20のプリント配線板用基板を得た。
銅箔の一方の防錆処理層の表面に塗布するシランカップリング剤として、窒素を含有しない3−グリシドキシプロピルトリエトキシシランを用いたこと以外は、No.1のプリント配線板用基板と同様の方法により、比較例としてNo.21のプリント配線板用基板を得た。
銅箔の一方の防錆処理層の表面に塗布するシランカップリング剤として、窒素を含有しない3−グリシドキシプロピルトリエトキシシランを用いたこと以外は、No.2のプリント配線板用基板と同様の方法により、比較例としてNo.22のプリント配線板用基板を得た。
銅箔の一方の防錆処理層の表面に塗布するシランカップリング剤として、窒素を含有しない3−グリシドキシプロピルトリエトキシシランを用いたこと以外は、No.3のプリント配線板用基板と同様の方法により、比較例としてNo.23のプリント配線板用基板を得た。
銅箔の一方の防錆処理層の表面に塗布するシランカップリング剤として、窒素を含有しない3−グリシドキシプロピルトリエトキシシランを用いたこと以外は、No.4のプリント配線板用基板と同様の方法により、比較例としてNo.24のプリント配線板用基板を得た。
銅箔の一方の防錆処理層の表面に塗布するシランカップリング剤として、窒素を含有しない3−グリシドキシプロピルトリエトキシシランを用いたこと以外は、No.5のプリント配線板用基板と同様の方法により、比較例としてNo.25のプリント配線板用基板を得た。
酸性溶液を用いたエッチング液によりNo.1〜No.25のプリント配線板用基板の銅箔を除去し、X線光電子分光分析装置(ULVAC−PHI社の「QuanteraSXM」)を用いて銅箔除去後のベースフィルム表面にX線を照射し、ベースフィルム表面から放出される光電子の運動エネルギーに基づいてベースフィルム表面における窒素及びケイ素の存在量を測定した。具体的には、N1sのスペクトルのピーク面積に基づいて窒素の単位面積当たりの存在量[atomic%]を求め、Si2pのスペクトルのピーク面積に基づいて求められるケイ素の単位面積当たりの存在量[atomic%]を求めた。窒素及びケイ素の存在量の測定結果を表1に示す。また、これらの測定で得られた窒素の存在量に対するケイ素の存在量の比(Si存在量/N存在量)も表1に示す。なお、No.21〜No.25については、窒素の存在量が0であったため、上記存在量の比は算出していない。なお、ポリイミドについては、ポリイミド単体でXPS分析におけるN1sのスペクトルのピーク面積に基づいて求められる窒素の単位面積を差し引いた値とする。差し引いた値がマイナスとなる場合は0%と規定する。
No.1〜No.25のプリント配線板用基板について、ベースフィルム及び銅箔間の剥離強度(N/cm)を測定し、ベースフィルムと銅箔との密着力を評価した。剥離強度は、JIS−K6854−2:1999「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。剥離強度の測定結果を表1に示す。
表1の結果より、ベースフィルム表面に窒素が存在することによりベースフィルム及び銅箔間の密着力が顕著に向上し、また、この窒素の存在量が多いと密着力が向上することがわかる。
11 金属パターン S カップリング剤
Claims (9)
- ベースフィルムと、このベースフィルムの少なくとも一方の面に配設されている金属層とを備えるプリント配線板用基板であって、
酸性溶液を用いたエッチングにより上記金属層除去後に露出するベースフィルム表面のXPS分析におけるN1sのスペクトルのピーク面積に基づいて求められる窒素の単位面積当たりの存在量が1atomic%以上10atomic%以下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XPS分析におけるSi2pのスペクトルのピーク面積に基づいて求められるケイ素の単位面積当たりの存在量が1atomic%以上10atomic%以下である請求項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ケイ素の単位面積当たりの存在量の窒素の単位面積当たりの存在量に対する比が4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と金属層との界面近傍に窒素を含有するカップリング剤又はこのカップリング剤に由来する基が存在する請求項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。
- 上記カップリング剤がシランカップリング剤である請求項4に記載のプリント配線板用基板。
- 上記金属層のベースフィルム側の面の十点平均粗さRzが0.01μm以上5.0μm以下である請求項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基板。
- 上記ベースフィルムがフッ素樹脂を主成分とする請求項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。
- ベースフィルムと、このベースフィルムの少なくとも一方の面に配設されている金属パターンとを備えるプリント配線板であって、
酸性溶液を用いたエッチングにより上記金属パターン除去後に露出するベースフィルム表面のXPS分析におけるN1sのスペクトルのピーク面積に基づいて求められる窒素の単位面積当たりの存在量が1atomic%以上10atomic%以下であるプリント配線板。 - 金属層の一方の面に窒素を含有するカップリング剤を塗布する工程と、
上記金属層のカップリング剤の塗布面にベースフィルムを重畳する工程と、
上記金属層及びベースフィルムの重畳体を熱プレスする工程と
を備えるプリント配線板用基板の製造方法。
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