JP2014159608A - フレキシブル配線板の製造方法ならびにフレキシブル配線板 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ポリイミドフィルム1の表面に接着剤を介することなくニッケル合金からなる下地金属層2と、前記下地金属層2の表面に銅薄膜層3を設けた積層構造の2層フレキシブル配線板を用いてセミアディティブ法で配線パターンを形成し、JISC−5016−1994に規定される耐折れ性試験の実施前後において得られる、銅薄膜層と銅電気めっき層で構成される銅層の結晶配向比[(200)/(111)]の差d[(200)/(111)]が、0.03以上であることを特徴とするフレキシブル配線板。
【選択図】図1
Description
即ち、樹脂フィルムの表面に下地金属層と銅層を順次めっきして形成したFCCL(通称メタライジング基板)、銅箔に樹脂フィルムのワニスを塗って絶縁層を形成したFCCL(通称キャスト基板)、及び銅箔に樹脂フィルムをラミネートしたFCCL(通称ラミネート基板)である。
この試験では、試験片に形成した回路パターンが断線するまでの屈折回数をもって評価し、この屈折回数が大きいほど耐折れ性が良いとされている。
まず、本発明のフレキシブル配線板に用いる2層フレキシブル配線用基板について説明する。
本発明の2層フレキシブル配線用基板は、ポリイミドフィルムの少なくとも片面に接着剤を介さずに下地金属層と銅層が逐次的に積層された積層構造を採り、その銅層は、銅薄膜層と銅電気めっき層により構成されている。
樹脂フィルム基板1にポリイミドフィルムを用い、そのポリイミドフィルムの少なくとも一方の面には、ポリイミドフィルム側から下地金属層2、銅薄膜層3の順に成膜、積層されている。
特に、機械的強度や耐熱性や電気絶縁性の観点から、ポリイミドフィルムが好ましい。
さらに、フィルムの厚みが25〜75μmの上記樹脂フィルム基板が好ましく使用できる。
下地金属層の膜厚は、3nm〜50nmが望ましい。下地金属層の膜厚が3nm未満では、ポリイミドフィルムと銅層の密着性を保てず、耐食性や耐マイグレーション性で劣る。一方、下地金属層の膜厚が50nmを越えると、セミアディティブ法で配線加工する際に、下地金属層の十分な除去が困難な場合が生じる。下地金属層の除去が不十分な場合は、配線間のマイグレーション等の不具合が懸念される。
下地金属層および銅薄膜層は、乾式めっき法で形成することが好ましい。
乾式めっき法には、スパッタリング法、イオンプレーティング法、クラスターイオンビーム法、真空蒸着法、CVD法等が挙げられるが、下地金属層の組成の制御等の観点から、スパッタリング法が望ましい。
ロール・ツー・ロールスパッタリング装置10は、その構成部品のほとんどを収納した直方体状の筐体12を備えている。
筐体12は円筒状でも良く、その形状は問わないが、10−4Pa〜1Paの範囲に減圧された状態を保持できれば良い。
さらに、銅薄膜層は、乾式めっき法で形成した表面に湿式めっき法で銅を0.4〜4μm程度厚付けして完成させても良い。ここで湿式めっき法は無電解銅めっき法や銅電気めっき法などがあり、適宜選択できる。
銅薄膜層を成膜した基板に、例えばドライフィルムレジストなどのレジスト層を形成し、露光、現像を行う公知のフォトリソグラフィー法により、配線を形成したい部分のレジスト層は除去し開口部を設ける。レジスト層の厚みは、後述する銅電気めっき層の膜厚より1〜3μm厚ければよい。レジスト層が、銅電気めっき層の膜厚と略同じであると、銅電気めっきにより配線を形成する開口部から銅電気めっきがはみ出ることがあり配線が形成できなくなり、厚すぎると、銅電気めっき層の成膜し難くなる。
銅電気めっき層は、電気めっき法により成膜される。その銅電気めっき層の膜厚は、5μm〜18μmが望ましい。ここで、使用する電気めっき法は、硫酸銅のめっき浴中にて、不溶性アノードもしくは可溶性アノードを用いて電気めっきを行うもので、使用する銅めっき浴の組成は、通常用いられるプリント配線板用のハイスロー硫酸銅めっき浴でも良い。
PR電流を使用する場合、反転電流は正電流の1〜9倍の電流を加えると良い。
反転電流時間割合としては1〜10%程度が望ましい。
また、PR電流の次の反転電流がなかれる周期は、10m秒以上が望ましく、より望ましくは20m秒〜300m秒である。
図4はPR電流の時間と電流密度を模式的に示したものである。
なお、全アノードにPR電流を流してもよいが、PR電流用の整流器が高価な為、製造コストが増加する。そこで、本発明に係るフレキシブル配線板では、銅電気めっきの表面からポリイミド方向に膜厚の10%がPR電流で成膜すれば、耐折れ性試験(JIS C−5016−1994)の実施前後で、銅層の結晶配向比[(200)/(111)]の差d[(200)/(111)]が0.03以上とできるので、結果的に耐折れ性試験(MIT試験)の向上が望める。
本発明のフレキシブル配線板の銅層の特徴は、MIT耐折れ性試験(JIS C−5016−1994)前後における結晶の配向比[(200)/(111)]の差が0.03以上の状態となることにある。このような状態は、MIT耐折れ試験をすることで結晶が滑り、再結晶が起こったと考えられる。
表面の光沢性は、表面の凹凸が切り欠きの要因とならないよう光沢膜が好ましい。
また、本発明のフレキシブル配線板の銅層は、上述の銅層の成膜方法で得られ、MIT耐折れ試験前後における結晶配向比[(200)/(111)]の差が0.03以上であるという特性等を有する銅層となる。なお、銅電気めっき層の結晶配向はX線回折のWilsonの配向度指数から知ることができる。
銅薄膜層付ポリイミドフィルムは、ロール・ツー・ロールスパッタリング装置10を用いて製造した。
下地金属層を成膜する為のニッケル−20重量%クロム合金ターゲットをスパッタリングカソード15aに、銅ターゲットをスパッタリングカソード15b〜dにそれぞれ装着し、厚み38μmのポリイミドフィルム(カプトン 登録商標 東レ・デュポン社製)をセットした装置内を真空排気した後、アルゴンガスを導入して装置内を1.3Paに保持して銅薄膜層付ポリイミドフィルムを製造した。下地金属層(ニッケル−クロム合金)の膜厚は20nm、銅薄膜層の膜厚は200nmであった。
MIT体俺性試験前後のX線配向度指数で表す結晶配向比[(200)/(111)]の差が0.04の実施例1のサンプルは、MIT対折れ性試験で536回という良好な結果を得た。
MIT対折れ性試験前後のX線配向度指数で表す結晶配向比[(200)/(111)]の差が0.09の実施例2のサンプルは、MIT対折れ性試験で736回という良好な結果を得た。
銅電気めっき層の表面から8%の膜厚範囲までPR電流を用いて電気めっきを行う為、アノード24rにPR電流を流し、そのアノードの電流密度を実施例1の80%とした以外は、実施例1と同様に行い、比較例1の2層フレキシブル配線板を作製した。
MIT体折れ性試験前後のX線配向度指数で表す結晶配向比[(200)/(111)]の差が0.02の比較例1のサンプルは、MIT対折れ性試験で135回という改善効果が見られない結果であった。
銅電気めっき層の表面から5%の膜厚範囲までPR電流で電気めっきを行う為、アノード24rにPR電流を流し、そのアノードの電流密度を実施例1の50%とした以外は、実施例1と同様に行い、比較例2の2層フレキシブル配線板を作製した。
MIT対折れ性試験前後のX線配向度指数で表す結晶配向比[(200)/(111)]の差が0.01の比較例2のサンプルは、MIT対折れ性試験で83回という改善効果が見られない結果であった。
2 下地金属層
3 銅薄膜層
6 2層フレキシブル配線用基板
10 ロール・ツー・ロールスパッタリング装置
12 筐体
13 巻出ロール
14 キャンロール
15a、15b、15c、15d スパッタリングカソード
16a 前フィードロール
16b 後フィードロール
17a、17b テンションロール
18 巻取ロール
20 ロール・ツー・ロール方式の連続めっき装置
21 電気めっき槽
22 巻出ロール
23 反転ロール
24a〜r アノード
26a〜k 給電ロール
29 巻取ロール
F ポリイミドフィルム(樹脂フィルム基板)
F2 銅薄膜層付ポリイミドフィルム(銅薄膜層付樹脂フィルム基板)
S 2層フレキシブル配線用基板
Claims (2)
- ポリイミドフィルムの表面に接着剤を介することなくニッケル合金からなる下地金属層と、前記下地金属層の表面に銅層を備える積層構造の配線をセミアディティブ法で形成するフレキシブル配線板の製造方法において、
乾式めっき法で成膜した下地金属層の表面に銅層の一部を構成する銅薄膜層を成膜した後に、配線を設けない箇所にレジスト層を配しセミアディチィブ法により銅電気めっきをこない銅層の銅薄膜層を除いた残部を構成する銅電気めっき層により所定の膜厚にする際に、前記銅電気めっき層の表面からポリイミドフィルム方向に銅電気めっき層の膜厚の10%以上の厚み範囲において、周期的に短時間の電位反転を行うPeriodic Reverse電流による銅電気めっき法によって形成されることを特徴とするフレキシブル配線板の製造方法。 - 請求項1に記載のフレキシブル配線板の製造方法で得られたフレキシブル配線板が、JIS−P−8115に規定される耐折れ性試験の実施前後において得られる前記銅層の結晶配向比[(200)/(111)]の差d[(200)/(111)]が、0.03以上であることを特徴とするフレキシブル配線板。
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