KR20150047107A

KR20150047107A - 2층 플렉시블 배선용 기판 및 그 제조방법, 및 2층 플렉시블 배선판 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20150047107A
Application number: KR1020140143186A
Authority: KR
Inventors: 히로시 다케노우치; 마사시 노구치; 요시히데 니시야마; 토미오 시마무라; 세이지 고우카미; 히로키 하타
Original assignee: 스미토모 긴조쿠 고잔 가부시키가이샤
Priority date: 2013-10-23
Filing date: 2014-10-22
Publication date: 2015-05-04
Also published as: TW201525167A; CN104562121A; TWI568865B; KR101571253B1; CN104562121B

Abstract

(과제) 내절성이 우수한 2층 플렉시블 배선용 기판 및 플렉시블 배선판과, 이들의 제조방법, 및 2층 플렉시블 배선판과, 그 제조방법을 제공한다.
(해결 수단) 수지 필름 기판 표면에 접착제를 개재하지 않고 니켈 합금으로 이루어지는 하지 금속층과, 그 표면에 구리층을 구비하는 금속 적층체의 배선이 형성된 2층 플렉시블 배선용 기판 또는 2층 플렉시블 배선판에 있어서, 전자선 후방 산란 회절법에 의해 측정한 금속 적층체에서의 수지 필름 기판 표면으로부터 0.4 ㎛까지의 범위에 포함되는 결정의 001 방위의 결정 비율(OR₀₀₁)에 대한 111 방위의 결정 비율(OR₁₁₁)의 비(OR₁₁₁/OR₀₀₁)가 7 이하, 구리층의 (111) 결정 배향도 지수가 1.2 이상, 또한 내절성 시험(JIS C-5016-1994에 규정되는 내절성 시험)의 실시 전후에 있어서 얻어지는 구리층의 결정 배향비[(200)/(111)]의 차 d[(200)/(111)]가, 0.03 이상인 것을 특징으로 하는 2층 플렉시블 배선용 기판 또는 2층 플렉시블 배선판.

Description

2층 플렉시블 배선용 기판 및 그 제조방법, 및 2층 플렉시블 배선판 및 그 제조방법{TWO-LAYERED FLEXIBLE WIRING SUBSTRATE AND METHOD FOR PRODUCING SAME, AND TWO-LAYERED FLEXIBLE WIRING BOARD AND METHOD FOR PRODUCING SAME}

본 발명은, 구리층의 일부를 구리 전기 도금법으로 석출시켜 내절성(耐切性)을 개량한 2층 플렉시블 배선용 기판, 및 그 2층 플렉시블 배선용 기판의 제조방법, 및 2층 플렉시블 배선판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

플렉시블 배선판은, 그 굴곡성을 살려 하드 디스크의 판독 기록 헤드나 프린터 헤드 등 전자 기기의 굴절 내지 굴곡이 필요한 부분이나, 액정 디스플레이 내의 굴절 배선 등에 널리 이용되고 있다.

이러한 플렉시블 배선판의 제조에는, 구리층과 수지층이 적층된 플렉시블 배선용 기판(플렉시블 구리 피복 적층판, FCCL : Flexible Copper Clad Lamination이라고도 함)을, 서브트랙티브법 등을 이용하여 배선 가공하는 방법이 이용되고 있다.

이 서브트랙티브법이란, 일반적으로 구리 피복 적층판의 구리층을 화학 에칭 처리하여 불필요 부분을 제거하는 방법이다. 즉, 플렉시블 배선용 기판의 구리층 중 도체 배선으로서 남기고 싶은 부분의 표면에 레지스트를 형성하고, 구리에 대응하는 에칭액에 의한 화학 에칭 처리와 수세를 거쳐, 구리층의 불필요 부분을 선택적으로 제거하여 도체 배선을 형성하는 것이다.

그런데, 플렉시블 배선용 기판(FCCL)은, 3층 플렉시블 배선용 기판(이하, 3층 FCCL이라고 함)과 2층 플렉시블 배선용 기판(2층 FCCL이라고 함)으로 분류할 수 있다.

3층 FCCL은, 전해 동박이나 압연 동박을 베이스(절연층)의 수지 필름에 접착한 구조(동박/접착제층/수지 필름)로 되어 있다. 한편, 2층 FCCL은, 구리층 혹은 동박과 수지 필름 기재가 적층된 구조(구리층 혹은 동박/수지 필름)로 되어 있다.

또한, 상기 2층 FCCL에는 크게 나누어 3종의 것이 있다.

즉, 수지 필름의 표면에 하지 금속층과 구리층을 순차 도금하여 형성한 FCCL(통칭 메탈라이징 기판), 동박에 수지 필름의 바니시를 도포하여 절연층을 형성한 FCCL(통칭 캐스트 기판), 및 동박에 수지 필름을 라미네이트한 FCCL(통칭 라미네이트 기판)이 있다.

상기 메탈라이징 기판, 즉 수지 필름의 표면에 하지 금속층과 구리층을 순차 도금하여 형성한 FCCL은, 구리층의 박막화가 가능하며, 또한 폴리이미드 필름과 구리층 계면의 평활성이 높기 때문에, 캐스트 기판이나 라미네이트 기판 혹은 3층 FCCL과 비교하여, 배선의 파인 패턴화에 적합하다.

예컨대, 메탈라이징 기판의 구리층은, 건식 도금법 및 전기 도금법에 의해 층 두께를 자유롭게 제어할 수 있는 반면, 캐스트 기판이나 라미네이트 기판 혹은 3층 FCCL은 사용하는 동박에 의해, 그 두께 등이 제약되기 때문이다.

또한, 한편, 플렉시블 배선 기판의 배선에 이용되는 동박에 관해서는, 예컨대, 동박에 열처리를 하는 방법(특허문헌 1 참조)이나, 압연 가공을 하는 방법(특허문헌 2 참조)에 의해, 내굴절성의 향상이 도모되어 있다.

그러나, 이들 방법은, 3층 FCCL의 압연 동박이나 전해 동박, 2층 FCCL 중 캐스트 기판과 라미네이트 기판에 이용되는 동박 자체의 처리에 관한 것이다.

한편, 동박의 내굴절성의 평가에는, 「JIS C-5016-1994」 등이나 「ASTM D2176」으로 규격되는 MIT 내굴절도 시험(Folding Endurance Test)이 공업적으로 사용되고 있다.

이 시험에서는, 시험편에 형성한 회로 패턴이 단선되기까지의 굴절 횟수를 가지고 평가하며, 이 굴절 횟수가 클수록 내굴절성이 좋은 것으로 여겨진다.

특허문헌 1 : 일본 특허 공개 평8-283886호 공보 특허문헌 2 : 일본 특허 공개 평6-269807호 공보

본 발명이 대상으로 하는 2층 플렉시블 배선용 기판 및 2층 플렉시블 배선판은, 수지 필름 기재의 적어도 한면에 접착제를 개재하지 않고 형성한 시드층과 구리 도금층으로 이루어지는 금속층을 순차 형성한 도금 기판이기 때문에, 선행 기술 문헌에 개시된 바와 같은 구리 도금층만의 열처리나 압연 가공을 실시하여 내절성을 향상시키는 것은 곤란하다. 그렇기 때문에, 도금 기판에 있어서 내절성이 우수한 도금 기판의 제조방법이 요구되고 있었다.

이러한 상황을 감안하여, 본 발명은, 내절성이 우수한, 2층 플렉시블 배선용 기판 및 그 제조방법, 2층 플렉시블 배선판 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해, 도금법에 의해 폴리이미드 수지층에 형성한 구리층의 내절성에 관해 예의 연구한 결과, (200) 우선 배향 스퍼터재를 사용하고, 그 후 구리 도금으로 내절성 시험 전후에서의 결정 배향성의 변화가 내절성 시험 결과에 미치는 영향을 확인하여, 본 발명에 이르렀다.

본 발명의 제1 발명은, 수지 필름 기판 표면에 접착제를 개재하지 않고 니켈 합금으로 이루어지는 하지 금속층과, 그 하지 금속층의 표면에 구리층을 형성한 금속 적층체의 배선이 형성된 2층 플렉시블 배선용 기판으로서, 전자선 후방 산란 회절법(EBSD)에 의해 측정한 상기 금속 적층체에서의 상기 수지 필름 기판 표면으로부터 0.4 ㎛까지의 범위에 포함되는 결정의 001 방위의 결정 비율(OR₀₀₁)에 대한 111 방위의 결정 비율(OR₁₁₁)의 비(OR₁₁₁/OR₀₀₁)가 7 이하이고, 그 구리층의 (111)면의 배향도 지수가 1.2 이상이며, 또한 JIS C-5016-1994에 규정되는 내절성 시험의 실시 전후에 있어서 얻어지는, 그 구리층의 결정 배향비[(200)/(111)]의 차 d[(200)/(111)]가, 0.03 이상인 것을 특징으로 하는 2층 플렉시블 배선용 기판이다.

본 발명의 제2 발명은, 제1 발명에서의 하지 금속층의 막 두께가 3 nm∼50 nm인 것을 특징으로 하는 2층 플렉시블 배선용 기판이다.

본 발명의 제3 발명은, 제1 및 제2 발명에서의 구리층의 막 두께가, 5 ㎛∼12 ㎛인 것을 특징으로 하는 2층 플렉시블 배선용 기판이다.

본 발명의 제4 발명은, 제1 내지 제3 발명에서의 구리층이, 하지 금속층의 표면에 성막된 구리 박막층과, 그 구리 박막층의 표면에 전기 구리 도금으로 성막된 구리 전기 도금층으로 구성되고, 구리 전기 도금층이, 그 표면으로부터 수지 필름 기판 방향으로 막 두께의 10% 이상의 두께 범위에 있어서, 주기적으로 단시간의 전위의 반전을 행하는 주기적 역방향(Periodic Reverse) 전류에 의한 구리 전기 도금에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 2층 플렉시블 배선용 기판이다.

본 발명의 제5 발명은, 제4 발명에서의 하지 금속층과 구리 박막층이, 건식 도금법으로 형성된 것을 특징으로 하는 2층 플렉시블 배선용 기판이다.

본 발명의 제6 발명은, 제1 내지 제5 발명에서의 수지 필름 기판이, 폴리이미드계 필름, 폴리아미드계 필름, 폴리에스테르계 필름, 폴리테트라플루오로에틸렌계 필름, 폴리페닐렌설파이드계 필름, 폴리에틸렌나프탈레이트계 필름, 액정 폴리머계 필름으로부터 선택된 적어도 1종 이상의 수지 필름인 것을 특징으로 하는 2층 플렉시블 배선용 기판이다.

본 발명의 제7 발명은, 수지 필름 기판의 표면에 접착제를 개재하지 않고 건식 도금법에 의해 하지 금속층과 하지 금속층의 표면에 구리 박막층을 성막하고, 그 구리 박막층의 표면에 구리 전기 도금법에 의해 구리 도금 피막을 성막하는 제1 내지 제6 발명에 기재된 2층 플렉시블 배선용 기판의 제조방법으로서, 건식 도금법에 의한 성막시의 분위기가, 아르곤·질소 혼합 가스이고, 구리 전기 도금층이 구리 전기 도금층의 표면으로부터 수지 필름 기판 방향으로 구리 전기 도금층 막 두께의 10% 이상의 두께 범위에 있어서, 주기적으로 단시간의 전위 반전을 행하는 주기적 역방향 전류에 의한 구리 전기 도금법에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 2층 플렉시블 배선용 기판의 제조방법이다.

본 발명의 제8 발명은, 수지 필름 기판의 표면에 접착제를 개재하지 않고 니켈 합금으로 이루어지는 하지 금속층과, 상기 하지 금속층의 표면에 구리층을 구비하는 금속 적층체의 배선이 형성된 플렉시블 배선판에 있어서, 전자선 후방 산란 회절법(EBSD)에 의해 측정한 상기 금속 적층체에서의 상기 수지 필름 기판 표면으로부터 0.4 ㎛까지의 범위에 포함되는 결정의 001 방위의 결정 비율(OR₀₀₁)에 대한 111 방위의 결정 비율(OR₁₁₁)의 비(OR₁₁₁/OR₀₀₁)가 7 이하, 상기 구리층의 (111) 결정 배향도 지수가 1.2 이상이며, 또한 내절성 시험(JIS C-5016-1994에 규정되는 내절성 시험)의 실시 전후에 있어서 얻어지는 상기 구리층의 결정 배향비[(200)/(111)]의 차 d[(200)/(111)]가, 0.03 이상인 것을 특징으로 하는 2층 플렉시블 배선판이다.

본 발명의 제9 발명은, 제8 발명에서의 하지 금속층의 막 두께가, 3 nm∼50 nm인 것을 특징으로 하는 2층 플렉시블 배선판이다.

본 발명의 제10 발명은, 제8 및 제9 발명에서의 구리층의 막 두께가, 5 ㎛∼12 ㎛인 것을 특징으로 하는 2층 플렉시블 배선판이다.

본 발명의 제11 발명은, 제8 내지 제10 발명에서의 구리층이, 하지 금속층의 표면에 성막된 구리 박막층과 상기 구리 박막층의 표면에 성막된 구리 전기 도금층으로 구성되고, 그 구리 전기 도금층이, 그 표면으로부터 수지 필름 기판 방향으로 막 두께의 10% 이상의 두께 범위에 있어서, 주기적으로 단시간의 전위의 반전을 행하는 주기적 역방향 전류에 의한 구리 전기 도금에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 2층 플렉시블 배선판이다.

본 발명의 제12 발명은, 제11 발명에서의 하지 금속층과 구리 박막층이, 건식 도금법으로 형성된 것을 특징으로 하는 2층 플렉시블 배선판이다.

본 발명의 제13 발명은, 제8 내지 제12 발명에서의 수지 필름 기판이, 폴리이미드계 필름, 폴리아미드계 필름, 폴리에스테르계 필름, 폴리테트라플루오로에틸렌계 필름, 폴리페닐렌설파이드계 필름, 폴리에틸렌나프탈레이트계 필름, 액정 폴리머계 필름으로부터 선택된 적어도 1종 이상의 수지 필름인 것을 특징으로 하는 2층 플렉시블 배선판이다.

본 발명의 제14 발명은, 수지 필름 기판의 표면에 접착제를 개재하지 않고 건식 도금법에 의해 하지 금속층과 상기 하지 금속층의 표면에 구리 박막층을 성막하고, 상기 구리 박막층의 표면에 구리 전기 도금법에 의해 구리 도금 피막을 성막하여 배선이 되는 금속 적층체를 형성하는 제8 내지 제13 발명에서의 2층 플렉시블 배선판의 제조방법으로서, 건식 도금법에 의한 성막시의 분위기가, 아르곤·질소 혼합 가스이고, 구리 전기 도금층이, 구리 전기 도금층의 표면으로부터 수지 필름 기판 방향으로 구리 전기 도금층 막 두께의 10% 이상의 두께 범위에 있어서, 주기적으로 단시간의 전위 반전을 행하는 주기적 역방향 전류에 의한 구리 전기 도금법에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 2층 플렉시블 배선판의 제조방법이다.

제1∼제7 발명의 효과는 다음과 같다. 수지 필름 기판 표면에 접착제를 개재하지 않고 니켈 합금으로 이루어지는 하지 금속층과, 그 하지 금속층의 표면에 구리층을 구비하는 금속 적층체의 배선을 갖고, 전자선 후방 산란 회절법(EBSD)에 의해 측정한 금속 적층체에서의 수지 필름 기판 표면으로부터 0.4 ㎛까지의 범위에 포함되는 결정의 001 방위의 결정 비율(OR₀₀₁)에 대한 111 방위의 결정 비율(OR₁₁₁)의 비(OR₁₁₁/OR₀₀₁)가 7 이하, 구리층의 (111) 결정 배향도 지수가 1.2 이상, 또한, 내절성 시험(JIS C-5016-1994에 규정되는 내절성 시험)의 실시 전후에 있어서 얻어지는 구리층의 결정 배향비[(200)/(111)]의 차 d[(200)/(111)]가, 0.03 이상인 것을 특징으로 하는 본 발명의 2층 플렉시블 배선용 기판에 의하면, 플렉시블 배선판의 배선에 이용했을 때에, 그 내절성이 현저히 개선되어, 공업상 현저한 효과를 나타내는 것이다.

제8∼제14 발명의 효과는 다음과 같다. 수지 필름 표면에, Ni, Cr, Cu 등의 금속층 및 합금층을 증착법 혹은 스퍼터법으로 형성하고, 그 후 전기 도금법, 무전해 도금법 혹은 양자를 조합시킨 방법으로 구리층을 적층하여 형성한 배선이 되는 금속 적층체를 형성하고, 전자선 후방 산란 회절법(EBSD)에 의해 측정한 금속 적층체에서의 수지 필름 기판 표면으로부터 0.4 ㎛까지의 범위에 포함되는 결정의 001 방위의 결정 비율(OR₀₀₁)에 대한 111 방위의 결정 비율(OR₁₁₁)의 비(OR₁₁₁/OR₀₀₁)가 7 이하이고, 구리층의 (111) 결정 배향도 지수가 1.2 이상이며, 또한, 내절성 시험(JIS C-5016-1994에 규정되는 내절성 시험)의 실시 전후에 있어서 얻어지는 구리층의 결정 배향비[(200)/(111)]의 차 d[(200)/(111)]가 0.03 이상을 나타내는 본 발명에 관련된 플렉시블 배선판에 의하면, 기판의 내절성이 현저히 개선되어, 공업상 현저한 효과를 나타내는 것이다.

도 1은, 메탈라이징법으로 제작한 2층 플렉시블 배선용 기판의 단면 모식도이다.
도 2는, 2층 플렉시블 배선용 기판의 하지 금속층 및 구리 박막층을 성막하는 롤·투·롤 스퍼터링 장치를 도시한 개요도이다.
도 3은, 2층 플렉시블 배선용 기판의 제조에서의 전기 도금을 행하는 롤·투·롤 방식의 연속 도금 장치를 도시한 개요도이다.
도 4는, 본 발명에서의 PR 전류의 시간과 전류 밀도를 모식적으로 도시한 도면이다.
도 5는, 본 발명에서 이용하는 메탈라이징법으로 제작한 2층 플렉시블 배선용 기판의 단면 모식도이다.
도 6은, 본 발명의 2층 플렉시블 배선판에 이용되는 2층 플렉시블 배선용 기판의 하지 금속층 및 구리 박막층을 성막하는 롤·투·롤 스퍼터링 장치를 도시한 개요도이다.
도 7은, 본 발명의 2층 플렉시블 배선판에 이용되는 2층 플렉시블 배선용 기판의 제조에 있어서, 전기 도금을 행하는 롤·투·롤 방식의 연속 도금 장치를 도시한 개요도이다.
도 8은, 본 발명에서의 PR 전류의 시간과 전류 밀도를 모식적으로 도시한 도면이다.

1. 제1 실시형태

(1) 2층 플렉시블 배선용 기판

우선, 본 발명의 2층 플렉시블 배선용 기판에 관해 설명한다.

본 발명의 2층 플렉시블 배선용 기판은, 폴리이미드 필름 등의 수지 필름 기판의 적어도 한면에 접착제를 개재하지 않고 하지 금속층과 구리층이 축차적으로 적층된 금속 적층체를 구비한 적층 구조를 채용하며, 또한, 그 구리층은, 구리 박막층과 구리 전기 도금층에 의해 구성되어 있다.

도 1은, 메탈라이징법으로 제작된 2층 플렉시블 배선용 기판(6)의 단면을 도시한 모식도이다.

수지 필름 기판(1)에 폴리이미드 필름을 이용하고, 그 폴리이미드 필름(1)의 적어도 한쪽의 면에는, 폴리이미드 필름(1)측부터 하지 금속층(2), 구리 박막층(3), 구리 전기 도금층(4)의 순으로 성막되어 적층되어 있다. 구리 박막층(3)과 구리 전기 도금층(4)으로 구리층(5)을 구성하고, 그 구리층(5)과 하지 금속층(2)을 합하여 금속 적층체(7)의 적층 구조를 형성하고 있다.

사용하는 수지 필름 기판(1)으로는, 폴리이미드 필름 외에, 폴리아미드 필름, 폴리에스테르 필름, 폴리테트라플루오로에틸렌 필름, 폴리페닐렌설파이드 필름, 폴리에틸렌나프탈레이트 필름, 액정 폴리머 필름 등을 이용할 수 있다.

특히, 기계적 강도나 내열성이나 전기 절연성의 관점에서, 폴리이미드 필름이 특히 바람직하다.

또한, 필름의 두께가 12.5∼75 ㎛인 상기 수지 필름 기판을 바람직하게 사용할 수 있다.

하지 금속층(2)은, 수지 필름 기판과 구리 등의 금속층과의 밀착성이나 내열성 등의 신뢰성을 확보하는 것이다. 따라서, 하지 금속층의 재질은, 니켈, 크롬 또는 이들의 합금 중에서 선택되는 어느 1종으로 하지만, 밀착 강도나 배선 제작시의 에칭 용이성을 고려하면, 니켈·크롬 합금이 적합하다.

그 니켈·크롬 합금의 조성은, 크롬 15 중량% 이상, 22 중량% 이하가 바람직하고, 내식성이나 내마이그레이션성의 향상을 기대할 수 있다.

이 중 20 중량% 크롬의 니켈·크롬 합금은, 니크롬 합금으로서 유통되고, 마그네트론 스퍼터링법의 스퍼터링 타깃으로서 용이하게 입수 가능하다. 또한, 니켈을 포함하는 합금에는, 크롬, 바나듐, 티탄, 몰리브덴, 코발트 등을 첨가해도 좋다.

또한, 크롬 농도가 상이한 복수의 니켈·크롬 합금의 박막을 적층하여, 니켈·크롬 합금의 농도 구배를 형성한 하지 금속층을 구성해도 좋다.

하지 금속층(2)의 막 두께는, 3 nm∼50 nm가 바람직하다.

하지 금속층의 막 두께가 3 nm 미만에서는, 폴리이미드 필름과 구리층의 밀착성을 유지할 수 없고, 내식성이나 내마이그레이션성에서 뒤떨어진다. 한편, 하지 금속층의 막 두께가 50 nm를 초과하면, 서브트랙티브법으로 배선 가공할 때에, 하지 금속층의 충분한 제거가 곤란한 경우가 생긴다. 그 하지 금속층의 제거가 불충분한 경우에는, 배선 사이의 마이그레이션 등의 문제점이 우려된다.

구리 박막층(3)은, 주로 구리로 구성되고, 그 구리 박막층의 막 두께는 10 nm∼1 ㎛가 바람직하다.

구리 박막층의 막 두께가 10 nm 미만에서는, 구리 전기 도금층을 전기 도금법으로 성막할 때의 도전성을 확보할 수 없고, 전기 도금시의 외관 불량으로 이어진다. 구리 박막층의 막 두께가 1 ㎛를 초과해도 2층 플렉시블 배선용 기판의 품질상의 문제는 생기지 않지만, 생산성이 뒤떨어지는 문제가 있다.

이 하지 금속층(2)과 구리 박막층(3)은, 후술하는 바와 같이 건식 도금법으로 성막하고, 구리층(4)은 습식 도금법으로 성막할 수도 있다.

그리고, 얻어진 플렉시블 배선용 기판(6)은, 수지 필름 기판(1)의 표면으로부터 금속 적층체(7)의 0.4 ㎛까지의 막 두께 범위의 전자선 후방 산란 회절법(EBSD)으로 측정한 결정의 001 방위의 결정 비율(OR₀₀₁)에 대한 111 방위의 결정 비율(OR₁₁₁)의 비(OR₁₁₁/OR₀₀₁)가 7 이하일 필요가 있다.

이 결정의 001 방위의 결정 비율(OR₀₀₁)에 대한 111 방위의 결정 비율(OR₁₁₁)의 비(OR₁₁₁/OR₀₀₁)가 7을 초과하면, 배선 패턴의 단면 형상의 바닥부의 폭(B)과 정상부의 폭(T)과 높이(C)로부터 하기 식(1)에 의해 구해지는 에칭 팩터(F_E)가 5 미만이 되어, 바닥부의 폭이 넓고, 정상부의 폭이 좁아지는 하단부로 넓어지는 협(狹)피치화 배선에는 부적합한 배선 패턴의 단면 형상으로 되어 버린다.

즉, 배선 패턴의 피치(배선의 중심간 거리)는, 인접하는 배선 패턴과의 절연성을 확보하기 위해, 배선 패턴 사이의 간격을 확보하며, 또한 배선 패턴의 단면의바닥부의 폭도 고려할 필요가 있고, 배선 패턴의 단면 형상이 바닥부로 넓어지면, 바닥부의 폭을 고려하기 때문에, 협피치화에는 부적합하다.

상기 결정의 방위비를 만족한 본 발명에 관련된 플렉시블 배선용 기판은, 서브트랙티브법에 의해 배선 가공하더라도 배선 패턴이 협피치화된 프린트 배선 기판을 얻을 수 있다.

F_E = 2 x C/(B - T) (1)

서브트랙티브법에 의해 배선 가공할 때에 이용하는 구리층용의 에칭액은, 협피치화에 대응한 특별한 배합의 염화제2철과 염화제2구리와 황산구리를 포함하는 수용액이나 특수한 약액에는 한정되지 않고, 일반적인 비중 1.30∼1.45의 염화제2철 수용액이나 비중 1.30∼1.45의 염화제2구리 수용액을 포함하는 시판되는 에칭액을 이용해도 배선 패턴의 단면 형상은 바닥부의 폭(B)치와 정상부의 폭(T)과 높이(C)로부터 상기 식(1)에 의해 구해지는 에칭 팩터(F_E)가 5 이상이 되는 효과를 얻을 수 있다.

또, 플렉시블 배선용 기판을 에칭 가공하더라도, 배선의 수지 필름 기판 표면으로부터 0.4 ㎛까지의 막 두께 범위의 결정의 방위비는 변하는 경우가 없다.

(2) 하지 금속층과 구리 박막층의 성막 방법

하지 금속층 및 구리 박막층은, 건식 도금법으로 형성하는 것이 바람직하다.

건식 도금법에는, 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, 클러스터 이온 빔법, 진공 증착법, CVD 법 등을 들 수 있지만, 건식 도금법으로는, 하지 금속층의 조성 제어 등의 관점에서, 스퍼터링법이 바람직하다.

수지 필름 기판에 스퍼터링 성막을 하기 위해서는 공지된 스퍼터링 장치로 성막할 수 있고, 장척의 수지 필름 기판에 성막하기 위해서는, 공지된 롤·투·롤 방식 스퍼터링 장치로 행할 수 있다. 이 롤·투·롤 스퍼터링 장치를 이용하면, 장척의 폴리이미드 필름의 표면에, 하지 금속층 및 구리 박막층을 연속하여 성막할 수 있다.

도 2는 롤·투·롤 스퍼터링 장치의 일례이다.

롤·투·롤 스퍼터링 장치(10)는, 그 구성 부품의 대부분을 수납한 직방체형의 케이스(12)를 구비하고 있다.

케이스(12)는 원통형이어도 좋고, 그 형상은 불문하지만, 10^-4 Pa∼1 Pa의 범위로 감압된 상태를 유지할 수 있으면 된다.

이 케이스(12) 내에는, 장척의 수지 필름 기판인 폴리이미드 필름(F)을, 공급하는 권출 롤(13), 캔 롤(14), 스퍼터링 캐소드(15a, 15b, 15c, 15d), 전피드 롤(16a), 후피드 롤(16b), 텐션 롤(17a), 텐션 롤(17b), 권취 롤(18)을 갖는다.

권출 롤(13), 캔 롤(14), 전피드 롤(16a), 권취 롤(18)에는 서보모터에 의한 동력을 구비한다. 권출 롤(13), 권취 롤(18)은, 파우더 클러치 등에 의한 토크 제어에 의해 폴리이미드 필름(F)의 장력 밸런스가 유지되도록 되어 있다.

텐션 롤(17a, 17b)은, 표면이 경질 크롬 도금으로 마무리되고 장력 센서가 구비되어 있다.

스퍼터링 캐소드(15a∼15d)는, 마그네트론 캐소드식으로 캔 롤(14)에 대향하여 배치된다. 스퍼터링 캐소드(15a∼15d)의 폴리이미드 필름(F)의 폭방향의 치수는, 장척 수지 필름 폴리이미드 필름(F)의 폭보다 넓으면 된다.

폴리이미드 필름(F)은, 롤·투·롤 진공 성막 장치인 롤·투·롤 스퍼터링 장치(10) 내에서 반송되어, 캔 롤(14)에 대향하는 스퍼터링 캐소드(15a∼15d)에서 성막되어, 구리 박막층 부착 폴리이미드 필름(F2)으로 가공된다.

캔 롤(14)은, 그 표면이 경질 크롬 도금으로 마무리되고, 그 내부에는 케이스(12)의 외부로부터 공급되는 냉매나 온매가 순환하여, 대략 일정한 온도로 조정된다.

롤·투·롤 스퍼터링 장치(10)를 이용하여 하지 금속층과 구리 박막층을 성막하는 경우, 하지 금속층의 조성을 갖는 타깃을 스퍼터링 캐소드(15a)에, 구리 타깃을 스퍼터링 캐소드(15b∼15d)에 각각 장착하고, 폴리이미드 필름을 권출 롤(13)에 세트한 장치 안을 진공 배기한 후, 아르곤 등의 스퍼터링 가스를 도입하여 장치 안을 1.3 Pa 정도로 유지한다.

스퍼터링 분위기는, 일례로서 아르곤·질소 혼합 가스를 이용하고, 그 질소 배합비는, 1 체적% 이상, 12 체적% 이하로 하는 것이 바람직하지만, 권취식 스퍼터링 장치의 형상 등 장치 고유의 영향을 받을 가능성이 있는 것에 유의하여 정할 필요가 있다.

예컨대, 최종적인 전기 도금까지 행하고, 얻어지는 금속 적층체의 001 방위의 결정 비율(OR₀₀₁)에 대한 111 방위의 결정 비율(OR₁₁₁)의 비를 확인하면서, 스퍼터링 분위기를 적절히 검토하면 된다.

또한, 아르곤·질소 혼합 가스의 질소의 배합비가 12 체적%를 초과하면, 얻어진 금속 적층체를 플렉시블 배선판 등의 배선에 이용한 경우, 그 배선의 내열 강도가 저하될 우려가 있기 때문에, 바람직하지 않다. 또, 아르곤·질소 혼합 가스에 의한 스퍼터링 분위기의 일례를 나타내고 있지만, 스퍼터링 분위기는, 원하는 결정 상태를 실현할 수 있다면, 아르곤·질소 혼합 가스에 한정되지 않는다.

또한, 구리 박막층의 결정 배향은, 스퍼터링 분위기의 영향도 받는다.

스퍼터링 분위기가 아르곤만이면, 구리 박막층의 X선 회절에 의한 결정의 Wilson의 배향도 지수에서는 면심 입방 격자 구조의 (111)면은 보이지만, 면심 입방 격자의 (200)면, EBSD에서는 001 방위에 상당하는 면은, 거의 또는 전혀 관측되지 않는다.

그래서, 스퍼터링 분위기의 아르곤에 질소를 부가해 나가면, 구리 박막층에는 면심 입방 격자의 (200)면, EBSD에서는 001 방위에 상당하는 면이 관측되게 된다.

이러한 조건과 후술하는 전기 도금의 조건에 의해, 배선 가공했을 때에 배선의 정상부와 바닥부의 폭의 차가 적은 플렉시블 배선용 기판을 실현할 수 있는 것이다.

(3) 구리 전기 도금층과 그 성막 방법

구리 전기 도금층은, 전기 도금법에 의해 성막된다. 그 구리 전기 도금층의 막 두께는, 1 ㎛∼20 ㎛가 바람직하다.

여기서, 사용하는 전기 도금법은, 황산구리의 도금욕 안에서, 불용성 애노드를 이용하여 전기 도금을 행한다. 또한, 사용하는 구리 도금욕액의 조성은, 통상 이용되는 플렉시블 배선판의 스루홀 도금 등에서 사용되는 하이스로 황산구리 도금욕이어도 좋다.

도 3은, 본 발명에 관련된 2층 플렉시블 배선용 기판의 제조에 이용할 수 있는 롤·투·롤 연속 전기 도금 장치(이하 도금 장치(20)라고 함)의 일례이다.

하지 금속층과 구리 박막층을 성막하여 얻어진 구리 박막층 부착 폴리이미드 필름(F2)은, 권출 롤(22)로부터 풀려 나와, 전기 도금조(21) 내의 도금액(28)에 대한 침지를 반복하면서 연속적으로 반송된다. 또, (28a)는 도금액의 액면을 가리키고 있다.

구리 박막층 부착 폴리이미드 필름(F2)은, 도금액(28)에 침지되어 있는 동안에 전기 도금에 의해 금속 박막의 표면에 구리층이 성막되어, 소정 막 두께의 구리층이 형성된 후, 금속화 수지 필름 기판인 2층 플렉시블 배선용 기판(S)으로서, 권취 롤(29)에 권취될 수 있다. 또, 구리 박막층 부착 폴리이미드 필름(F2)의 반송 속도는, 수 m∼수십 m/분의 범위가 바람직하다.

구체적으로 설명하면, 구리 박막층 부착 폴리이미드 필름(F2)은, 권출 롤(22)로부터 풀려 나와, 급전 롤(26a)을 거쳐, 전기 도금조(21) 내의 도금액(28)에 침지된다. 전기 도금조(21) 내에 들어간 구리 박막층 부착 폴리이미드 필름(F2)은, 반전 롤(23)을 거쳐 반송 방향이 반전되고, 급전 롤(26b)에 의해 전기 도금조(21) 밖으로 인출된다.

이와 같이, 구리 박막층 부착 폴리이미드 필름(F2)이, 도금액에 대한 침지를 복수회(도 3에서는 20회) 반복하는 동안에, 구리 박막층 부착 폴리이미드 필름(F2)의 금속 박막 상에 구리층을 형성하는 것이다.

급전 롤(26a)과 애노드(24a) 사이에는 전원(도시하지 않음)이 접속되어 있다.

급전 롤(26a), 애노드(24a), 도금액, 구리 박막층 부착 폴리이미드 필름(F2) 및 상기 전원에 의해, 전기 도금 회로가 구성된다. 또한, 불용성 애노드는, 특별한 것을 필요로 하지 않고, 도전성 세라믹으로 표면을 코팅한 공지된 애노드이면 된다. 또, 전기 도금조(21)의 외부에, 도금액(28)에 구리 이온을 공급하는 기구를 구비한다.

도금액(28)에 대한 구리 이온의 공급은, 산화구리 수용액, 또는 수산화구리 수용액, 탄산구리 수용액 등으로 공급한다. 혹은 도금액 중에 미량의 철 이온을 첨가하고, 무산소 구리볼을 용해하여 구리 이온을 공급하는 방법도 있다. 구리의 공급 방법은 상기 중 어느 방법을 이용할 수 있다.

도금 중에서의 전류 밀도는, 애노드(24a)로부터 반송 방향 하류로 진행함에 따라 전류 밀도를 단계적으로 상승시켜, 애노드(24o 내지 24t)에서 최대의 전류 밀도가 되도록 한다.

이와 같이 전류 밀도를 상승시킴으로써, 구리층의 변색을 막을 수 있다. 특히 구리층의 막 두께가 얇은 경우에 전류 밀도가 높으면 구리층의 변색이 발생하기 쉽기 때문에, 도금 중의 전류 밀도는, 후술하는 PR 전류의 반전 전류를 제외하고 0.1 A/dm²∼8 A/dm²가 바람직하다. 전류 밀도가 높아지면 구리 전기 도금층의 외관 불량이 발생한다.

본 발명에 관련된 2층 플렉시블 배선용 기판을 제조하기 위해서는 구리 전기 도금층의 막 두께의 표면으로부터 10% 이상의 범위에서 PR 전류를 사용하여 형성한다.

PR 전류를 사용하는 경우, 반전 전류는 정전류의 1∼9배의 전류를 가하면 된다.

반전 전류 시간 비율로는 1∼10% 정도가 바람직하다.

또한, PR 전류의 다음의 반전 전류가 흐르는 주기는, 10 m 초 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 20 m 초∼300 m 초이다.

도 4는 PR 전류의 시간과 전류 밀도를 모식적으로 도시한 것이다.

또, 도금 전압은, 상술한 전류 밀도를 실현할 수 있도록 적절히 조정하면 된다.

본 발명에 관련된 2층 플렉시블 배선용 기판을, 롤·투·롤 연속 전기 도금 장치로 제조하기 위해서는, 반송 경로의 하류측부터 하나 이상의 애노드로 PR 전류를 흘리면 되고, PR 전류를 흘리는 애노드수는, 구리 전기 도금층의 표면으로부터 폴리이미드 필름측으로 PR 전류로 성막하는 범위의 비율을 어떻게 할지에 따라 결정된다. 즉, 적어도 애노드(24t)는 PR 전류가 흐르고, 필요에 따라 애노드(24s), 애노드(24r), 애노드(24q)에 PR 전류가 흐르게 된다.

또, 전체 애노드에 PR 전류를 흘려도 좋지만, PR 전류용의 정류기가 고가이기 때문에, 제조 비용이 증가한다. 그래서, 본 발명에 관련된 2층 플렉시블 배선용 기판에서는, 구리 전기 도금층의 표면으로부터 폴리이미드 방향으로 막 두께의 10%를 PR 전류로 성막하면, 내절성 시험(JIS C-5016-1994)의 실시 전후에서의 상기 구리층의 결정 배향비[(200)/(111)]의 차 d[(200)/(111)]가 0.03 이상이 되기 때문에, 결과적으로 내절성 시험(MIT 시험)의 향상을 기대할 수 있다.

PR 전류를 사용한 구리 전기 도금이 바람직한 이유는, 전류를 반전시키면, 구리 전기 도금층의 구리의 결정립 직경은 200 nm 정도 이상으로 할 수 있어, 결정립계를 적게 할 수 있으므로, 입계에서 발생하는 크랙의 기점을 적게 할 수 있기 때문이다.

일반적으로 전기 도금법에서는, 도금 석출하는 구리는, 구리 도금되는 기재의 표면의 영향을 받지만, 구리 전기 도금층의 표면으로부터 막 두께의 10% 이상을 PR 전류로 성막하면, 결정립계를 제어할 수 있고, 구리 전기 도금층의 내절성에 대한 효과를 얻을 수 있다. 따라서, 2층 플렉시블 배선용 기판의 구리 전기 도금층의 표면으로부터 막 두께의 10% 이상이, 내절성에 합치된 결정으로 되어 있으면, 구리 전기 도금층의 내절성에 대한 효과가 얻어져, 본 발명의 과제를 달성할 수 있다.

(4) 구리 전기 도금층의 특징

본 발명의 플렉시블 배선용 기판의 구리층의 특징은, 1.2 이상의 구리의 (111) 결정 배향도 지수를 나타내는 것이다. 이 상태에서는, MIT 내절성 시험(JIS C-5016-1994)에 있어서, 결정이 미끄러지기 쉬워진다. 또, 본 발명의 플렉시블 배선용 기판의 구리층에는 (111) 배향 외에 (200), (220), (311) 배향도 포함하지만, 그 중 (111) 배향이 대부분을 차지하고, 그 결정 배향도 지수가 1.20 이상을 나타낸다는 것이다.

또한, MIT 내절성 시험(JIS C-5016-1994) 전후에서의 결정의 배향비[(200)/(111)]의 차가 0.03 이상인 결정 상태로 되는 것이다. 이 상태는, MIT 내절성 시험을 함으로써 결정이 미끄러져, 재결정이 발생한 것으로 생각된다.

표면의 광택성은, 표면의 요철이 절결의 요인이 되지 않도록 광택막이 바람직하다.

또한, 평균 결정립 직경의 크기는, 클수록 좋지만, 구리 피복 적층 기판을 서브트랙티브법으로 플렉시블 배선 기판에 배선 가공할 때의 구리층의 에칭에도 영향을 주기 때문에 유의할 필요가 있다.

서브트랙티브법에 의한 구리층의 에칭에 염화제2철 수용액을 이용하는 경우에는, 구리층의 결정립 직경은 영향을 주지 않는 경우도 있지만, 구리층의 결정 입자의 입계를 에칭하는 경우에는, 결정립 직경이 배선의 형상에도 영향을 주는 것이다. 평균 결정립 직경으로는, 200 nm∼400 nm 정도가 바람직하다. 200 nm 이하이면 결정립계가 많아, 파단의 기점이 되는 크랙이 생기기 쉬워지고, 400 nm 이하로 하는 것은, 금속 표면의 평활성을 유지하기 위해서이다. 또한 파단의 기점이 되는 크랙이 생기지 않도록 표면 거칠기(Ra) 0.2 ㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다.

즉, 본 발명의 플렉시블 배선용 기판의 구리 전기 도금층은, 상기 성막 방법으로 얻어지고, (111) 결정 배향도 지수가 1.2 이상이고, MIT 내절성 시험 전후에서의 결정 배향비[(200)/(111)]의 차가 0.03 이상이라는 특성 등을 갖는 층이 된다. 또, 구리 전기 도금층의 결정 배향은 X선 회절의 윌슨(Wilson)의 배향도 지수로부터 알 수 있다.

또한, 상기한 방법으로 얻어진 구리 전기 도금층에서의 구리 결정은, 굴절시에 상온하에서의 동적 재결정 효과를 갖는다. 내절성 시험 후의 평균 결정립 직경은 재결정으로 100 nm∼200 nm 정도가 되는 경향이 있다.

일반적으로, 구리의 전기 도금에 의한 성막은, 상온하에서 동적 재결정되지 않는다고 생각되어 왔다. 그러나, 본 발명의 플렉시블 배선용 기판에 있어서는, 그 구리 전기 도금층은 상온하에서 동적 재결정을 일으켜, 결과적으로, MIT 시험과 같은 굴절 시험을 행하면 시료가 잘 끊어지지 않는다. 그 평균 결정립 직경과 상온하에서의 동적 재결정은, 단면 SIM 상에 의해 관찰할 수 있다.

전기 도금법에 의해 성막되는 구리 전기 도금층의 결정 방위는, 구리 박막층의 결정 방위의 영향을 받지만, 구리 전기 도금층과 구리 박막층의 결정 방위는 상이한 것이 된다. 예컨대, 구리 박막층의 결정 방위에 (200)면, EBSD에서의 001 방위에 상당하는 면이 관측되지 않더라도, 구리 전기 도금층의 결정 방위에는 (111)면이 보인다.

본 발명에 관련된 플렉시블 배선용 기판의 더욱 특징적인 점은, 구리 박막층 부착 수지 필름의 구리 박막층의 결정 방위와, 그 구리 박막층 상에 구리 전기 도금에 의해 형성된 구리 전기 도금층의 수지 필름 기판 표면으로부터 0.4 ㎛까지의 막 두께 범위의 전자선 후방 산란 회절법(EBSD)으로 측정한 결정 방위가 상이한 점, 및 구리 전기 도금층의 수지 필름 기판 표면으로부터 0.4 ㎛까지의 막 두께 범위에서의 전자선 후방 산란 회절법(EBSD)으로 측정한 결정의 방위비에 따라 배선의 단면 형상의 바닥부폭(B)과 정상부폭(T)의 관계가 변화하는 점이다.

즉, 본 발명에 관련된 플렉시블 배선용 기판의 금속 적층체는, 수지 필름 기판 표면으로부터 0.4 ㎛까지의 막 두께 범위에서의 전자선 후방 산란 회절법(EBSD)으로 측정한 결정의 001 방위의 결정 비율(OR₀₀₁)에 대한 111 방위의 결정 비율(OR₁₁₁)의 비(OR₁₁₁/OR₀₀₁)가 7 이하이다.

그리고, 이러한 금속 적층체를 배선으로 하기 위해, 서브트랙티브법으로 배선 가공하면, 그 단면 형상은 바닥부폭(B)과 정상부폭(T)과 구리 막 두께(C)로부터, 하기 식(2)에 의해 구해지는 에칭 팩터(F_E)로 표시되는 효과를 얻을 수 있다.

F_E = 2 x C/(B - T) (2)

즉, 에칭 팩터(F_E)가 5 이상에서는, 바닥부폭(B)치와 정상부폭(T)이 가까운 값인 효과를 나타내고 있다.

또, 금속 적층체의 결정 방위의 측정에는, 공지된 전자선 후방 산란 회절법(EBSD)을 이용할 수 있다.

본 발명에 관련된 플렉시블 배선용 기판은, 수지 필름 기판 표면으로부터 0.4 ㎛까지의 막 두께 범위의 금속 적층체에서의 전자선 후방 산란 회절법(EBSD)에 의한 결정의 001 방위의 결정 비율(OR₀₀₁)에 대한 111 방위의 결정 비율(OR₁₁₁)의 비(OR₁₁₁/OR₀₀₁)가 7 이하인 것을 확인할 수 있다.

또, 금속 적층체는 하지 금속층을 포함하는 것이지만, 하지 금속층의 막 두께는 3∼50 nm로 매우 얇기 때문에, 전자선 후방 산란 회절법(EBSD)에 의한 결정 방위 측정의 결과에는 거의 기여하지 않고, 실질적으로는 구리 박막층과 구리 전기 도금층의 구리층 내의 결정 상태로부터, 그 측정 결과가 얻어진다.

본 발명에 관련된 플렉시블 배선용 기판의 특징 중 하나인 수지 필름 기판 표면으로부터 0.4 ㎛까지의 막 두께 범위의 금속 적층체에서의 전자선 후방 산란 회절법(EBSD)에 의한 결정의 001 방위의 결정 비율(OR₀₀₁)에 대한 111 방위의 결정 비율(OR₁₁₁)의 비(OR₁₁₁/OR₀₀₁)가 7 이하를 얻는 방법의 일례로는, 하지 금속층과 구리 박막층의 스퍼터링 성막의 분위기를 질소의 비율이 1 체적%∼12 체적% 포함하는 아르곤·질소 혼합 가스를 이용하며, 또한, 구리 전기 도금층의 구리 박막층의 표면으로부터 막 두께 1 ㎛∼2.5 ㎛의 범위에서는 전류 밀도를 1 A/dm²로 하는 성막 방법을 들 수 있다.

플렉시블 배선용 기판의 MIT 내절성 시험의 결과는, 배선폭이 가늘어지면 악화된다.

JIS C-5016-1994에 따른 내절성 시험에서는 배선폭이 1 mm이지만, 액정 디스플레이 내의 굴곡 배선에 이용되는 플렉시블 배선판에서는, 배선폭이 50 ㎛ 이하이고, 더욱 고선명도인 25 ㎛ 이하의 배선폭으로 이행하고 있다. 배선폭 1 mm의 플렉시블 배선판으로 가공되고, 충분한 내절성을 실현할 수 있는 플렉시블 배선용 기판이라도, 배선폭 50 ㎛ 이하에서는 충분한 내절성을 실현할 수 없는 경우가 있다.

물론, 배선폭 1 mm의 플렉시블 배선판에서 불충분한 내절성이 되는 플렉시블 배선용 기판에서는, 배선폭 50 ㎛ 이하라도 불충분한 내절성의 결과가 된다.

그래서, 배선폭 50 ㎛ 이하의 플렉시블 배선판에서 배선의 단면 형상과, 내절성의 관계를 검토하면, 배선의 바닥부폭(B)과 정상부폭(T)이 가까운 에칭 팩터(F_E)가 5를 초과함으로써, 그 내절성의 향상이 보였다.

2. 제2 실시형태

(1) 2층 플렉시블 배선용 기판

우선, 본 발명의 2층 플렉시블 배선판에 이용하는 2층 플렉시블 배선용 기판에 관해 설명한다.

2층 플렉시블 배선용 기판은, 폴리이미드 필름과 같은 수지 필름 기판의 적어도 한면에 접착제를 개재하지 않고 하지 금속층과 구리층이 축차적으로 적층된 적층 구조를 채용하며, 또한, 그 구리층은, 구리 박막층과 구리 전기 도금층에 의해 구성되어 있다.

도 5는, 메탈라이징법으로 제작된 2층 플렉시블 배선용 기판(6)의 단면을 도시한 모식도로, 본 발명의 2층 플렉시블 배선판의 배선부의 단면도이기도 하다.

수지 필름 기판(1)에 폴리이미드 필름을 이용하고, 그 폴리이미드 필름(1)의 적어도 한쪽의 면에는, 폴리이미드 필름(1)측부터 하지 금속층(2), 구리 박막층(3), 구리 전기 도금층(4)의 순으로 성막되어 적층되어 있다. 또, 구리 박막층(3)과 구리 전기 도금층(4)으로부터 구리층(5)이 구성되고, 이 구리층(5)과 하지 금속층(2)을 포함하여 금속 적층체(7)를 형성하고 있다.

하지 금속층(2)의 막 두께는, 3 nm∼50 nm가 바람직하다.

구리 박막층의 막 두께가 10 nm 미만에서는, 구리 박막층 상에 구리 전기 도금층을 전기 도금법으로 성막할 때의 도전성을 확보할 수 없고, 전기 도금시의 외관 불량으로 이어진다. 구리 박막층의 막 두께가 1 ㎛를 초과해도 2층 플렉시블 배선용 기판의 품질상의 문제는 생기지 않지만, 생산성이 뒤떨어지는 문제가 있다.

이 결정의 001 방위의 결정 비율(OR₀₀₁)에 대한 111 방위의 결정 비율(OR₁₁₁)의 비(OR₁₁₁/OR₀₀₁)가 7을 초과하면, 배선 패턴의 단면 형상의 바닥부의 폭(B)과 정상부의 폭(T)과 높이(C)로부터 하기 식(3)에 의해 구해지는 에칭 팩터(F_E)가 5 미만이 되어, 바닥부의 폭이 넓고, 정상부의 폭이 좁아지는 하단부로 넓어지는 협피치화 배선에는 부적합한 배선 패턴의 단면 형상으로 되어 버린다.

즉, 배선 패턴의 피치(배선의 중심간 거리)는, 인접하는 배선 패턴과의 절연성을 확보하기 위해, 배선 패턴 사이의 간격을 확보하며, 또한 배선 패턴의 단면의 바닥부의 폭도 고려할 필요가 있고, 배선 패턴의 단면 형상이 바닥부로 넓어지면, 바닥부의 폭을 고려하기 때문에, 협피치화에는 부적합하다.

상기 결정의 방위비를 만족한 플렉시블 배선용 기판을, 서브트랙티브법에 의해 배선 가공하여, 배선 패턴이 협피치화된 플렉시블 배선판을 얻을 수 있다.

또, 금속 적층체를 배선으로서 구비하는 수지 필름 기판을 에칭 가공하더라도, 배선의 수지 필름 기판 표면으로부터 0.4 ㎛까지의 막 두께 범위의 결정의 방위비는 변하는 경우가 없다.

F_E = 2 x C/(B - T) (3)

(2) 하지 금속층과 구리 박막층의 성막 방법

건식 도금법에는, 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, 클러스터 이온 빔법, 진공 증착법, CVD 법 등을 들 수 있다. 건식 도금법으로는, 시드층의 조성의 제어 등의 관점에서, 스퍼터링법이 바람직하다.

도 6은 롤·투·롤 스퍼터링 장치의 일례이다.

또한, 하지 금속층을 스퍼터링으로 성막한 후에, 구리 박막층을 증착법으로 성막해도 좋다.

하지 금속 및 구리를 수지 필름 기판에 스퍼터링할 때의 스퍼터링 분위기는, 그 일례로서 아르곤·질소 혼합 가스를 이용하고, 그 질소의 배합비는, 1 체적% 이상, 12 체적% 이하로 하는 것이 바람직하지만, 권취식 스퍼터링 장치의 형상 등 장치 고유의 영향을 받을 가능성이 있는 것에 유의하여 정할 필요가 있다.

예컨대, 수지 필름 기판 상에 최종적인 전기 도금까지 행하여 얻어지는 금속화 수지 필름 결정의 001 방위의 결정 비율(OR₀₀₁)에 대한 111 방위의 결정 비율(OR₁₁₁)의 비를 확인하면서, 스퍼터링 분위기를 적절히 검토하면 된다.

이러한 조건과 후술하는 전기 도금의 조건에 의해, 배선의 정상부와 바닥부의 폭의 차가 적은 플렉시블 배선판을 실현할 수 있는 것이다.

(3) 구리 전기 도금층과 그 성막 방법

구리 전기 도금층은, 전기 도금법에 의해 성막된다. 그 구리 전기 도금층의 막 두께는 1 ㎛∼20 ㎛가 바람직하다.

여기서, 사용하는 전기 도금법은, 황산구리의 도금욕 안에서, 불용성 애노드를 이용하여 전기 도금을 행하는 것이며, 또한, 사용하는 구리 도금욕액의 조성은, 통상 이용되는 플렉시블 배선판의 스루홀 도금 등에서 사용되는 하이스로 황산구리 도금욕이어도 좋다.

도 7은, 본 발명의 배선판에 이용하는 2층 플렉시블 배선용 기판의 제조에 사용할 수 있는 롤·투·롤 연속 전기 도금 장치(이하 도금 장치(20)라고 함)의 일례이다.

하지 금속층과 구리 박막층을 성막하여 얻어진 구리 박막층 부착 폴리이미드 필름(F2)은, 권출 롤(22)로부터 풀려 나와, 전기 도금조(21) 내의 도금액(28)에 대한 침지를 반복하면서 연속적으로 반송된다. 또, 28a는 도금액의 액면을 가리키고 있다.

이와 같이, 구리 박막층 부착 폴리이미드 필름(F2)이, 도금액에 대한 침지를 복수회(도 7에서는 20회) 반복하는 동안에, 구리 박막층 부착 폴리이미드 필름(F2)의 금속 박막 상에 구리층을 형성하는 것이다.

본 발명에 관련된 2층 플렉시블 배선판을 얻기 위해서는, 구리 전기 도금층의 막 두께의 표면으로부터 10% 이상의 범위에서 PR 전류를 사용하여 형성한다.

반전 전류 시간 비율로는 1∼10% 정도가 바람직하다.

도 8은 PR 전류의 시간과 전류 밀도를 모식적으로 도시한 것이다.

본 발명에서 이용하는 2층 플렉시블 배선용 기판을, 롤·투·롤 연속 전기 도금 장치로 제조하기 위해서는, 반송 경로의 하류측부터 하나 이상의 애노드로 PR 전류를 흘리면 되고, PR 전류를 흘리는 애노드수는, 구리 전기 도금층의 표면으로부터 폴리이미드 필름측으로 PR 전류로 성막하는 범위의 비율을 어떻게 할지에 따라 결정된다. 즉, 적어도 애노드(24t)는 PR 전류가 흐르고, 필요에 따라 애노드(24s), 애노드(24r), 애노드(24q)에 PR 전류가 흐르게 된다.

또, 전체 애노드에 PR 전류를 흘려도 좋지만, PR 전류용의 정류기가 고가이기 때문에, 제조 비용이 증가한다. 그래서, 본 발명에 관련된 2층 플렉시블 배선용 기판에서는, 구리 전기 도금층의 표면으로부터 폴리이미드 방향으로 막 두께의 10%를 PR 전류로 성막하면, 내절성 시험(JIS C-5016-1994)의 실시 전후에서, 상기 구리층의 결정 배향비[(200)/(111)]의 차 d[(200)/(111)]가 0.03 이상이 되기 때문에, 결과적으로 내절성 시험(MIT 시험)의 향상을 기대할 수 있다.

PR 전류를 사용한 구리 전기 도금이 바람직한 이유는, 전류를 반전시키면, 구리 전기 도금층의 구리의 결정립 직경은 200 nm 정도 이상으로 할 수 있어 결정립계를 적게 할 수 있으므로, 입계에서 발생하는 크랙의 기점을 적게 할 수 있기 때문이다.

(4) 구리 전기 도금층의 특징

본 발명의 2층 플렉시블 배선판에서의 구리층은, 1.2 이상의 구리의 (111) 결정 배향도 지수를 나타내는 것을 특징으로 하고, 이러한 상태에서는, MIT 내절성 시험(JIS C-5016-1994)에 있어서, 결정이 미끄러지기 쉬워진다. 또, 본 발명에서 이용하는 플렉시블 배선용 기판의 구리층에는 (111) 배향 외에 (200), (220), (311) 배향도 포함하지만, 그 중 (111) 배향이 대부분을 차지하고, 그 결정 배향도 지수가 1.20 이상을 나타낸다는 것이다.

또한, 평균 결정립 직경의 크기는, 클수록 좋지만, 구리 피복 적층 기판을 서브트랙티브법으로 플렉시블 배선용 기판에 배선 가공할 때의 구리층의 에칭에도 영향을 주기 때문에 유의할 필요가 있다.

서브트랙티브법에 의한 구리층의 에칭에 염화제2철 수용액을 이용하는 경우에는, 구리층의 결정립 직경은 영향을 주지 않는 경우도 있지만, 구리층의 결정 입자의 입계를 에칭하는 경우에는, 결정립 직경이 배선의 형상에도 영향을 주는 것이다. 평균 결정립 직경으로는, 200 nm∼400 nm 정도가 바람직하다. 200 nm 이하이면 결정립계가 많아, 파단의 기점이 되는 크랙이 생기기 쉬워지고, 400 nm 이하로 하는 것은, 금속 표면의 평활성을 유지하기 위해서이다. 또한 파단의 기점이 되는 크랙이 생기지 않도록 표면 거칠기(Ra) 0.2 ㎛ 이하로 하는 것이 필요하다.

즉, 본 발명의 플렉시블 배선판의 구리층은, 상기 구리층의 성막 방법으로 얻어지고, (111) 결정 배향도 지수가 1.2 이상이고, MIT 내절성 시험 전후에서의 결정 배향비[(200)/(111)]의 차가 0.03 이상이라는 특성 등을 갖는 구리층이 된다. 또, 구리 전기 도금층의 결정 배향은 X선 회절의 Wilson의 배향도 지수로부터 알 수 있다.

또한, 상기 방법으로 얻어진 구리층의 구리 결정은, 굴절시에 상온하에서의 동적 재결정 효과를 갖는다. 내절성 시험 후의 평균 결정립 직경은 재결정으로 100 nm∼200 nm 정도가 되는 경향이 있다.

일반적으로, 구리의 전기 도금에 의한 막은, 상온하에서 동적 재결정되지 않는다고 생각되어 왔다. 그러나, 본 발명의 플렉시블 배선판에 있어서는, 상온하에서 동적 재결정되기 때문에, 결과적으로, MIT 시험과 같은 굴절 시험을 행하면 시료가 잘 끊어지지 않는다. 구리층의 평균 결정립 직경과 상온하에서의 동적 재결정은, 단면 SIM 상에 의해 관찰할 수 있다.

본 발명에 관련된 플렉시블 배선판의 더욱 특징적인 점은, 금속 박막 부착 수지 필름의 구리 박막층의 결정 방위와, 그 금속 박막 부착 수지 필름을 구리 전기 도금 후의 수지 필름 기판 표면으로부터 0.4 ㎛까지의 막 두께 범위의 전자선 후방 산란 회절법(EBSD)으로 측정한 결정 방위가 상이한 점, 및 구리 전기 도금 후의 수지 필름 기판 표면으로부터 0.4 ㎛까지의 막 두께 범위의 전자선 후방 산란 회절법(EBSD)으로 측정한 결정의 방위비에 따라 배선의 단면 형상의 바닥부폭(B)과 정상부폭(T)의 관계가 변화하는 점이다.

본 발명에 관련된 플렉시블 배선판의 금속 적층체는, 수지 필름 기판 표면으로부터 0.4 ㎛까지의 막 두께 범위에서의 전자선 후방 산란 회절법(EBSD)으로 측정한 결정의 001 방위의 결정 비율(OR₀₀₁)에 대한 111 방위의 결정 비율(OR₁₁₁)의 비(OR₁₁₁/OR₀₀₁)가 7 이하이다.

그리고, 이러한 금속 적층체를 배선으로 하기 위해, 서브트랙티브법으로 배선 가공하면, 그 단면 형상은 바닥부폭(B)과 정상부폭(T)과 구리 막 두께(C)로부터, 하기 식(4)에 의해 구해지는 에칭 팩터(F_E)로 표시되는 효과를 얻을 수 있다.

F_E = 2 x C/(B - T) (4)

본 발명에 관련된 플렉시블 배선판은, 수지 필름 기판 표면으로부터 0.4 ㎛까지의 막 두께 범위의 금속 적층체에서의 전자선 후방 산란 회절법(EBSD)에 의한 결정의 001 방위의 결정 비율(OR₀₀₁)에 대한 111 방위의 결정 비율(OR₁₁₁)의 비(OR₁₁₁/OR₀₀₁)가 7 이하인 것을 확인할 수 있다.

또한, 본 발명에 관련된 플렉시블 배선판의 특징 중 하나인 수지 필름 기판 표면으로부터 0.4 ㎛까지의 막 두께 범위의 금속 적층체에서의 전자선 후방 산란 회절법(EBSD)에 의한 결정의 001 방위의 결정 비율(OR₀₀₁)에 대한 111 방위의 결정 비율(OR₁₁₁)의 비(OR₁₁₁/OR₀₀₁)가 7 이하를 얻는 방법의 일례로는, 2층 플렉시블 배선용 기판의 제조시에 하지 금속층과 구리 박막층의 스퍼터링 성막의 분위기를 질소의 비율이 1 체적%∼12 체적% 포함되는 아르곤·질소 혼합 가스를 이용하며, 또한, 구리 전기 도금층의 구리 박막층의 표면으로부터 막 두께 1 ㎛∼2.5 ㎛의 범위에서는 전류 밀도를 1 A/dm²로 하는 성막 방법을 들 수 있다.

플렉시블 배선판의 MIT 내절성 시험의 결과는, 배선폭이 가늘어지면 악화된다.

「JIS C-5016-1994」에 따른 내절성 시험에서는 배선폭이 1 mm이지만, 액정 디스플레이 내의 굴곡 배선에 이용되는 플렉시블 배선판에서는, 배선폭이 50 ㎛ 이하이고, 더욱 고선명도인 25 ㎛ 이하의 배선폭으로 이행하고 있다. 시험용으로서 배선폭 1 mm의 플렉시블 배선판으로 가공되고, 충분한 내절성을 실현할 수 있는 플렉시블 배선판이라도, 배선폭 50 ㎛ 이하에서는 충분한 내절성을 실현할 수 없는 경우가 있다. 물론, 배선폭 1 mm의 플렉시블 배선판에서 불충분한 내절성이 되는 플렉시블 배선판에서는, 배선폭 50 ㎛ 이하라도 불충분한 내절성의 결과가 된다.

본 발명에 관련된 2층 플렉시블 배선판은, 2층 플렉시블 배선용 기판을 서브트랙티브법으로 배선 가공하여 제조한다.

구리 전기 도금층 등을 배선으로 가공하는 에칭 가공에 이용하는 에칭액은, 특별한 배합의 염화제2철과 염화제2구리와 황산구리를 포함하는 수용액이나 특수한 약액에는 한정되지 않고, 일반적인 비중 1.30∼1.45의 염화제2철 수용액이나 비중 1.30∼1.45의 염화제2구리 수용액을 포함하는 시판되는 에칭액을 이용할 수 있다.

배선의 표면에는, 주석 도금, 니켈 도금, 금 도금 등을 필요에 따라 공지된 도금 방법으로 필요한 개소에 실시하고, 공지된 솔더 레지스트 등으로 표면이 덮인다. 그리고, 반도체 소자 등의 전자 부품이 실장되어 전자 장치를 형성한다. 또, 본 발명에 관련된 2층 플렉시블 배선판에서는, 주석 도금 등의 과정이나 솔더 레지스트에 의한 피복에 의해 특징적인 결정 구조는 변화하지 않는다.

(제1 실시예)

이하, 제1 실시예를 이용하여 본 발명에 관련된 2층 플렉시블 배선용 기판을보다 상세히 설명한다.

도 2에 도시한 바와 같은 롤·투·롤 스퍼터링 장치(10)를 이용하여 구리 박막층 부착 폴리이미드 필름(F2)을 이하와 같이 제조했다.

우선, 하지 금속층(2)을 성막하기 위한 니켈-20 중량% 크롬 합금 타깃을 스퍼터링 캐소드(15a)에, 구리 타깃을 스퍼터링 캐소드(15b∼15d)에 각각 장착했다.

다음으로, 수지 필름 기판(F)으로서 두께 38 ㎛의 폴리이미드 필름(카프톤 등록 상표 도레·듀퐁사 제조)을 이용하고, 그 필름을 세트한 장치 안을 진공 배기한 후, 스퍼터링 가스를 도입하여 장치 안을 1.3 Pa로 유지하여 구리 박막층 부착 폴리이미드 필름(F2)을 제조했다. 하지 금속층(니켈-크롬 합금)(2)의 막 두께는 20 nm, 구리 박막층(3)의 막 두께는 200 nm였다.

얻어진 구리 박막층 부착 폴리이미드 필름(F2)에, 도 3에 도시한 바와 같은 도금 장치(20)를 이용하여 구리 전기 도금을 행하여, 구리 전기 도금층(4)을 성막했다. 도금액(28)은 pH 1 이하의 황산구리 수용액을 이용하고, 애노드(24o 내지 24t)는 특별히 언급하지 않는 한 최대의 전류 밀도(PR 전류의 반전 전류를 제외함)가 되도록 하고, 최종적으로 구리 전기 도금층(4)의 막 두께가 8.5 ㎛가 되도록 전류 밀도를 조정했다.

내절성 시험은, 염화제2철을 에칭액에 이용하여 서브트랙티브법으로 「JIS C-5016-1994」의 테스트 패턴을 형성하고, 동규격에 따른 평가와, 시험편에 배선폭을 50 ㎛로 한 시험편(이하, 시험편 50 ㎛라고 함)과, 배선폭을 20 ㎛로 한 시험편(이하, 시험편 20 ㎛라고 함)을 이용한 것 이외에는 「JIS C-5016-1994」에 준한 평가를 행했다.

내절성 시험 전후의 구리 전기 도금층의 결정 배향은, X선 회절로 윌슨의 배향도 지수를 이용하여 측정했다.

금속 적층체에 관해 EBSD 법으로 구리 결정의 방위와 방위 비율을 측정했다. 그 측정 결과를 수지 필름 기판 표면측으로부터 막 두께 0.4 ㎛까지의 범위와, 막 두께 0.4 ㎛를 초과한 범위로 나누어 해석했다.

제1 실시예에서 이용한 전자선 후방 산란 회절법(EBSD)의 측정 조건은, 이하와 같다.

[전자선 후방 산란 회절법(EBSD)의 측정 조건]

회절 장치로서, Oxford Instruments 제조(HKL Channel 5)를 이용하고, 가속 전압 : 15 kV, 측정 스텝 : 0.05 ㎛의 조건으로 측정했다. 또한, 결정립의 (111)면 배향의 비율은, (111)면의 법선 방향으로 ±15°의 범위에서 배향하고 있는 결정립을, 측정 범위의 면적의 점유율로 산출했다.

서브트랙티브법에 의한 배선 가공에서 이용한 에칭액은, 염화제2철 수용액(비중 1.35, 온도 45℃)이었다.

(제1 실시예에서의 실시예 1)

스퍼터링 가스(스퍼터링 분위기)는, 1.3 Pa의 아르곤과 5 체적% 질소의 혼합 가스로 했다.

구리층 중 구리 박막층 표면으로부터 막 두께 1.5 ㎛의 범위를 성막하는 애노드(24a∼24f)의 전류 밀도를 1 A/dm² 이하로 한 결과, 금속 적층체의 수지 필름 기판 표면으로부터 0.4 ㎛까지의 막 두께 범위에서의 전자선 후방 산란 회절법(EBSD)에 의해 얻어진 결정의 001 방위의 결정 비율(OR₀₀₁)에 대한 111 방위의 결정 비율(OR₁₁₁)의 비(OR₁₁₁/OR₀₀₁)는, 0.7이었다.

구리 전기 도금층(4)의 표면으로부터 10%의 막 두께 범위까지를 PR 전류를 이용하여 전기 도금을 행하기 위해, 애노드(24t)에 PR 전류를 흘려, 실시예 1의 2층 플렉시블 배선용 기판을 제작했다. 이 때의 부전류 시간 비율을 10%로 하여 도금 피막을 얻었다.

MIT 내절성 시험 전의 구리 전기 도금층 (111) 결정 배향도 지수가 1.34였다.

MIT 내절성 시험 전후의 X선 배향도 지수로 나타내는 결정 배향비[(200)/(111)]의 차가 0.04인 실시예 1의 MIT 내절성 샘플은, 배선폭 1 mm에서 895회, 시험편 50 ㎛에서는 78회, 시험편 20 ㎛에서는 50회라는 양호한 결과를 얻었다.

그 에칭 팩터는, 시험편 50 ㎛에서는 6.3, 시험편 20 ㎛에서도 6.3이었다.

(제1 실시예에서의 실시예 2)

스퍼터링 분위기를 아르곤과 1 체적%의 질소의 혼합 가스로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 2층 플렉시블 배선용 기판을 제작했다. 금속 적층체의 수지 필름 기판 표면으로부터 0.4 ㎛까지의 막 두께 범위에서의 전자선 후방 산란 회절법(EBSD)에 의해 얻어진 결정의 001 방위의 결정 비율(OR₀₀₁)에 대한 111 방위의 결정 비율(OR₁₁₁)의 비(OR₁₁₁/OR₀₀₁)는, 3.3이었다.

MIT 내절성 시험 전후의 X선 배향도 지수로 나타내는 결정 배향비[(200)/(111)]의 차가 0.04인 실시예 2의 MIT 내절성 샘플은, 배선폭 1 mm에서 851회, 시험편 50 ㎛에서는 69회, 시험편 20 ㎛에서는 45회라는 양호한 결과를 얻었다.

그 에칭 팩터는, 시험편 50 ㎛에서는 5.3, 시험편 20 ㎛에서는 5.5였다.

(제1 실시예에서의 비교예 1)

스퍼터링 분위기만 아르곤 가스를 이용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 2층 플렉시블 배선용 기판을 제작했다.

전자선 후방 산란 회절법(EBSD)에 의한 측정으로 얻어진 결정의 001 방위의 결정 비율(OR₀₀₁)에 대한 111 방위의 결정 비율(OR₁₁₁)의 비(OR₁₁₁/OR₀₀₁)는, 7.3이었다.

MIT 내절성 시험 전의 구리 전기 도금층 (111) 결정 배향도 지수는 1.20이었다.

MIT 내절성 시험 전후의 X선 배향도 지수로 나타내는 결정 배향비[(200)/(111)]의 차는 0.03이었다.

상기 특성을 나타내는 비교예 1의 샘플의 내절성은, 배선폭 1 mm에서 541회, 시험편 50 ㎛에서는 27회, 시험편 20 ㎛에서는 20회라는 배선폭 50 ㎛ 이하에서는 부진한 결과를 나타내고, 분명히 본 발명에 관련된 실시예 1보다 뒤떨어진 결과였다.

그 에칭 팩터는, 시험편 50 ㎛에서는 3.9, 시험편 20 ㎛에서는 4.1이었다.

표 1에 배선폭 20 ㎛, 50 ㎛의 제1 실시예에서의 실시예, 제1 실시예에서의 비교예의, 배선 형상(보텀폭(B), 톱폭(T), 구리막 두께(C))과 스퍼터 분위기, 산출한 에칭 팩터(F_E), 및 MIT 내절성 시험 결과를 종합하여 나타낸다.

(제2 실시예)

이하, 제2 실시예를 이용하여 본 발명에 관련된 2층 플렉시블 배선판을 보다 상세히 설명한다.

수지 필름 기판에 폴리이미드 필름을 이용한 구리 박막층 부착 폴리이미드 필름은, 롤·투·롤 스퍼터링 장치(10)를 이용하여 제조했다.

하지 금속층을 성막하기 위한 니켈-20 중량% 크롬 합금 타깃을 스퍼터링 캐소드(15a)에, 구리 타깃을 스퍼터링 캐소드(15b∼15d)에 각각 장착하고, 수지 필름 기판에 두께 38 ㎛의 폴리이미드 필름(카프톤 : 등록 상표/도레·듀퐁사 제조)을 세트한 장치 안을 진공 배기한 후, 장치 안을 1.3 Pa로 유지하여 구리 박막층 부착 폴리이미드 필름을 제조했다. 하지 금속층(니켈-크롬 합금)의 막 두께는 20 nm, 구리 박막층의 막 두께는 200 nm였다.

얻어진 구리 박막층 부착 폴리이미드 필름에, 도금 장치(20)를 이용하여 구리 전기 도금을 행하여, 구리 전기 도금층을 성막했다. 도금액은 pH 1 이하의 황산구리 수용액을 이용하고, 애노드(24m 내지 24t)는 특별히 언급하지 않는 한 최대의 전류 밀도(PR 전류의 반전 전류를 제외함)가 되도록 하고, 최종적으로 구리 전기 도금층의 막 두께가 8.5 ㎛가 되도록 전류 밀도를 조정했다.

금속 적층체에 관해 EBSD 법으로 구리 결정의 방위와 방위 비율을 측정했다. 그 측정 결과를 수지 필름 기판 표면측으로부터 막 두께 0.4 ㎛까지의 범위와, 막 두께 0.4 ㎛를 초과한 범위로 나누어 회절했다.

제2 실시예에서 이용한 전자선 후방 산란 회절법(EBSD)의 측정 조건은, 이하와 같다.

[전자선 후방 산란 회절법(EBSD)의 측정 조건]

(제2 실시예에서의 실시예 1)

스퍼터링 분위기는, 1.3 Pa의 아르곤과 5 체적% 질소의 혼합 가스로 했다.

구리 전기 도금층은, 구리층 중 구리 박막층 표면으로부터 막 두께 1.5 ㎛의 범위를 성막하는 애노드(24a∼24f)의 전류 밀도를 1 A/dm² 이하로 하고, 구리 전기 도금층의 표면으로부터 10%의 막 두께 범위까지를 PR 전류를 이용하여 전기 도금을 하기 위해, 애노드(24t)에 PR 전류를 흘려, 실시예 1의 2층 플렉시블 배선용 기판을 제작했다. 이 때의 부전류 시간 비율을 10%로 했다.

전기 구리 도금에 의해 형성한 금속 적층체의 수지 필름 기판 표면으로부터 0.4 ㎛까지의 막 두께 범위에서의 전자선 후방 산란 회절법(EBSD)에 의해 얻어진 결정의 001 방위의 결정 비율(OR₀₀₁)에 대한 111 방위의 결정 비율(OR₁₁₁)의 비(OR₁₁₁/OR₀₀₁)는, 0.7이었다.

MIT 내절성 시험 전의 구리 전기 도금층 (111) 결정 배향도 지수가 1.35였다.

MIT 내절성 시험 전후의 X선 배향도 지수로 나타내는 결정 배향비[(200)/(111)]의 차는 0.04였다.

상기 특성을 나타내는 실시예 1의 샘플의 내절성은, MIT 내절성 시험에서 배선폭 1 mm일 때에 545회, 시험편 50 ㎛에서는 78회, 시험편 20 ㎛에서는 50회라는 각각 양호한 결과를 얻었다.

또, 그 에칭 팩터는, 시험편 50 ㎛에서는 6.3, 시험편 20 ㎛에서도 6.3이었다.

(제2 실시예에서의 실시예 2)

스퍼터링 분위기를 아르곤과 1 체적%의 질소의 혼합 가스로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 플렉시블 배선판을 제작했다.

금속 적층체의 수지 필름 기판 표면으로부터 0.4 ㎛까지의 막 두께 범위에서의 전자선 후방 산란 회절법(EBSD)에 의해 얻어진 결정의 001 방위의 결정 비율(OR₀₀₁)에 대한 111 방위의 결정 비율(OR₁₁₁)의 비(OR₁₁₁/OR₀₀₁)는, 3.3이었다.

MIT 내절성 시험 전의 구리 전기 도금층 (111) 결정 배향도 지수는 1.34였다.

또한, MIT 내절성 시험 전후의 X선 배향도 지수로 나타내는 결정 배향비[(200)/(111)]의 차가 0.04인 실시예 2의 MIT 내절성 샘플은, 배선폭 1 mm에서 851회, 시험편 50 ㎛에서는 69회, 시험편 20 ㎛에서는 45회라는 양호한 결과를 얻었다.

(제2 실시예에서의 비교예 1)

스퍼터링 분위기만 아르곤 가스를 이용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 플렉시블 배선판을 제작했다.

MIT 내절성 시험 전의 구리 전기 도금층 (111) 결정 배향도 지수가 1.20이었다.

상기 특성을 갖는 비교예 1의 샘플의 내절성은, MIT 내절성 시험에서 배선폭 1 mm인 경우에 541회, 시험편 50 ㎛에서는 27회, 시험편 20 ㎛에서는 20회라는 부진한 결과를 나타내고, 분명히 본 발명에 관련된 실시예 1보다 뒤떨어진 결과였다.

또, 그 에칭 팩터는, 시험편 50 ㎛에서는 3.9, 시험편 20 ㎛에서는 4.1이었다.

표 2에 배선폭 20 ㎛, 50 ㎛의 제2 실시예, 제2 실시예에서의 비교예의, 배선 형상(보텀폭(B), 톱폭(T), 구리막 두께(C))과 스퍼터 분위기, 산출한 에칭 팩터(F_E), 및 MIT 내절성 시험 결과를 종합하여 나타낸다.

1 : 폴리이미드 필름(수지 필름 기판), 2 : 하지 금속층, 3 : 구리 박막층, 4 : 구리 전기 도금층, 5 : 구리층, 6 : 2층 플렉시블 배선용 기판, 7 : 금속 적층체, 10 : 롤·투·롤 스퍼터링 장치, 12 : 케이스, 13 : 권출 롤, 14 : 캔 롤, 15a, 15b, 15c, 15d : 스퍼터링 캐소드, 16a : 전피드 롤, 16b : 후피드 롤, 17a : 텐션 롤, 17b : 텐션 롤, 18 : 권취 롤, 20 : (롤·투·롤 방식의 연속 전기) 도금 장치, 21 : 전기 도금조, 22 : 권출 롤, 23 : 반전 롤, 24a∼24t : 양극 애노드, 26a∼26k : 급전 롤, 28 : 도금액, 28a : 도금액의 액면, 29 : 권취 롤, F : 폴리이미드 필름(수지 필름 기판), F2 : 구리 박막층 부착 폴리이미드 필름(구리 박막층 부착 수지 필름 기판), S : 2층 플렉시블 배선용 기판

Claims

수지 필름 기판 표면에 접착제를 개재하지 않고 니켈 합금으로 이루어지는 하지 금속층과, 상기 하지 금속층의 표면에 구리층을 구비하는 금속 적층체의 배선이 형성된 2층 플렉시블 배선용 기판으로서,
전자선 후방 산란 회절법(EBSD)에 의해 측정한 상기 금속 적층체에서의 상기 수지 필름 기판 표면으로부터 0.4 ㎛까지의 범위에 포함되는 결정의 001 방위의 결정 비율(OR₀₀₁)에 대한 111 방위의 결정 비율(OR₁₁₁)의 비(OR₁₁₁/OR₀₀₁)가 7 이하,
상기 구리층의 (111) 결정 배향도 지수가 1.2 이상, 또한,
내절성(耐切性) 시험(JIS C-5016-1994에 규정되는 내절성 시험)의 실시 전후에 있어서 얻어지는 상기 구리층의 결정 배향비[(200)/(111)]의 차 d[(200)/(111)]가, 0.03 이상인 것을 특징으로 하는 2층 플렉시블 배선용 기판.
제1항에 있어서, 상기 하지 금속층의 막 두께가 3 nm∼50 nm인 것을 특징으로 하는 2층 플렉시블 배선용 기판.
제1항에 있어서, 상기 구리층의 막 두께가 5 ㎛∼12 ㎛인 것을 특징으로 하는 2층 플렉시블 배선용 기판.
제2항에 있어서, 상기 구리층의 막 두께가 5 ㎛∼12 ㎛인 것을 특징으로 하는 2층 플렉시블 배선용 기판.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구리층이, 상기 하지 금속층의 표면에 성막된 구리 박막층과 상기 구리 박막층의 표면에 전기 구리 도금으로 성막된 구리 전기 도금층으로 구성되고, 상기 구리 전기 도금층이, 그 표면으로부터 상기 수지 필름 기판 방향으로 막 두께의 10% 이상의 두께 범위에 있어서, 주기적으로 단시간의 전위의 반전을 행하는 주기적 역방향(Periodic Reverse) 전류에 의한 구리 전기 도금에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 2층 플렉시블 배선용 기판.
제5항에 있어서, 상기 하지 금속층과 상기 구리 박막층이, 건식 도금법으로 형성된 것을 특징으로 하는 2층 플렉시블 배선용 기판.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수지 필름 기판이, 폴리이미드계 필름, 폴리아미드계 필름, 폴리에스테르계 필름, 폴리테트라플루오로에틸렌계 필름, 폴리페닐렌설파이드계 필름, 폴리에틸렌나프탈레이트계 필름, 액정 폴리머계 필름으로부터 선택된 적어도 1종 이상의 수지 필름인 것을 특징으로 하는 2층 플렉시블 배선용 기판.
수지 필름 기판의 표면에 접착제를 개재하지 않고 건식 도금법에 의해 하지 금속층과 상기 하지 금속층의 표면에 구리 박막층을 성막하고, 상기 구리 박막층의 표면에 구리 전기 도금법에 의해 구리 도금 피막을 성막하는 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 2층 플렉시블 배선용 기판의 제조방법으로서,
상기 건식 도금법에 의한 성막시의 분위기가, 아르곤 질소 혼합 가스이고,
상기 구리 전기 도금층이, 상기 구리 전기 도금층의 표면으로부터 상기 수지 필름 기판 방향으로 상기 구리 전기 도금층 막 두께의 10% 이상의 두께 범위에 있어서, 주기적으로 단시간의 전위 반전을 행하는 주기적 역방향 전류에 의한 구리 전기 도금법에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 2층 플렉시블 배선용 기판의 제조방법.
수지 필름 기판 표면에 접착제를 개재하지 않고 니켈 합금으로 이루어지는 하지 금속층과, 상기 하지 금속층의 표면에 구리층을 구비하는 금속 적층체의 배선이 형성된 플렉시블 배선판으로서,
전자선 후방 산란 회절법(EBSD)에 의해 측정한 상기 금속 적층체에서의 상기 수지 필름 기판 표면으로부터 0.4 ㎛까지의 범위에 포함되는 결정의 001 방위의 결정 비율(OR₀₀₁)에 대한 111 방위의 결정 비율(OR₁₁₁)의 비(OR₁₁₁/OR₀₀₁)가 7 이하이고,
상기 구리층의 (111) 결정 배향도 지수가 1.2 이상이며, 또한,
내절성 시험(JIS C-5016-1994에 규정되는 내절성 시험)의 실시 전후에 있어서 얻어지는 상기 구리층의 결정 배향비[(200)/(111)]의 차 d[(200)/(111)]가, 0.03 이상인 것을 특징으로 하는 2층 플렉시블 배선판.
제9항에 있어서, 상기 하지 금속층의 막 두께가 3 nm∼50 nm인 것을 특징으로 하는 2층 플렉시블 배선판.
제9항에 있어서, 상기 구리층의 막 두께가 5 ㎛∼12 ㎛인 것을 특징으로 하는 2층 플렉시블 배선판.
제10항에 있어서, 상기 구리층의 막 두께가 5 ㎛∼12 ㎛인 것을 특징으로 하는 2층 플렉시블 배선판.
제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구리층이, 상기 하지 금속층의 표면에 성막된 구리 박막층과 상기 구리 박막층의 표면에 성막된 구리 전기 도금층으로 구성되고,
상기 구리 전기 도금층이, 그 표면으로부터 상기 수지 필름 기판 방향으로 막 두께의 10% 이상의 두께 범위에서, 주기적으로 단시간의 전위의 반전을 행하는 주기적 역방향 전류에 의한 구리 전기 도금에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 2층 플렉시블 배선판.
제13항에 있어서, 상기 하지 금속층과 상기 구리 박막층이 건식 도금법으로 형성된 것을 특징으로 하는 2층 플렉시블 배선판.
제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수지 필름 기판이, 폴리이미드계 필름, 폴리아미드계 필름, 폴리에스테르계 필름, 폴리테트라플루오로에틸렌계 필름, 폴리페닐렌설파이드계 필름, 폴리에틸렌나프탈레이트계 필름, 액정 폴리머계 필름으로부터 선택된 적어도 1종 이상의 수지 필름인 것을 특징으로 하는 2층 플렉시블 배선판.
수지 필름 기판의 표면에 접착제를 개재하지 않고 건식 도금법에 의해 하지 금속층과 상기 하지 금속층의 표면에 구리 박막층을 성막하고, 상기 구리 박막층의 표면에 구리 전기 도금법에 의해 구리 도금 피막을 성막하는 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 2층 플렉시블 배선판의 제조방법으로서,
상기 건식 도금법에 의한 성막시의 분위기가, 아르곤 질소 혼합 가스이고,
상기 구리 전기 도금층이, 상기 구리 전기 도금층의 표면으로부터 상기 수지 필름 기판 방향으로 상기 구리 전기 도금층 막 두께의 10% 이상의 두께 범위에 있어서, 주기적으로 단시간의 전위 반전을 행하는 주기적 역방향 전류에 의한 구리 전기 도금법에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 2층 플렉시블 배선판의 제조방법.