JP7151758B2 - 銅張積層板および銅張積層板の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、銅張積層板および銅張積層板の製造方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、フレキシブルプリント配線板、チップオンフィルムなどの製造に用いられる銅張積層板、およびその銅張積層板の製造方法に関する。
液晶パネル、ノートパソコン、デジタルカメラ、携帯電話などの電子機器には、樹脂フィルムの表面に配線パターンが形成されたフレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）や、フレキシブルプリント配線板に半導体チップを実装したチップオンフィルム（ＣＯＦ）が用いられる。
フレキシブルプリント配線板は、セミアディティブ法、サブトラクティブ法などにより、銅張積層板に配線パターンを形成することで得られる。特に、微細配線の形成や、高精度の配線寸法が要求される場合には、セミアディティブ法が用いられる（例えば、特許文献１）。
セミアディティブ法では、銅張積層板の導体層のうち不要部分はエッチングにより除去される。導体層が厚すぎるとエッチング時間が長くなり、配線部のエッチングも進行することから、配線の断面形状を矩形にすることが困難になる。そのため、セミアディティブ法により加工される銅張積層板の導体層は薄い方が好ましい。そこで、セミアディティブ法により加工される銅張積層板として、厚さ０．２～３．０μｍの導体層を有するものがよく用いられる。
チップオンフィルムは配線パターンメーカとアセンブリメーカが銅張積層板を順に加工することで製造される。配線パターンメーカは、長尺帯状の銅張積層板に後に複数の個片となる複数の配線パターンを配列した状態で形成し、長尺帯状のままのフレキシブルプリント配線板をアセンブリメーカに出荷する。ここで、複数の配線パターンのうち配線の断線、欠けなどの欠陥が生じたものには不良を示すマーキングが付される。アセンブリメーカは、個々の配線パターンに半導体チップを実装する。この際、フレキシブルプリント配線板の不良率（フレキシブルプリント配線板に形成された複数の配線パターンのうち不良配線パターンの割合）が高いと実装の生産性が低下する。そこで、アセンブリメーカに納入されるフレキシブルプリント配線板には配線パターンの許容不良率が定められることが多い。アセンブリメーカにより仕様は異なるが、許容不良率は３０％と定められることが多い。
本発明は上記事情に鑑み、セミアディティブ法により形成された配線パターンの不良率を低減できる銅張積層板および銅張積層板の製造方法を提供することを目的とする。
本発明の銅張積層板は、ベースフィルムの表面に形成された、銅めっき被膜を含む導体層を有し、前記導体層は、厚さが０．４～３．０μｍであり、直径５μｍ以上のピンホールが０．０１個／ｃｍ２以下であることを特徴とする。
本発明の銅張積層板の製造方法は、めっき装置を用いて、ロールツーロールにより基材を搬送しつつ、電解めっきにより該基材の表面の銅めっき被膜を成膜して、厚さ０．４～３．０μｍの導体層を有する銅張積層板を得るにあたり、前記めっき装置は、前記基材のめっき面に接触する全てのローラの搬送面の表面粗さ（Ｒｍａｘ）が０．１μｍ以下であることを特徴とする。
本発明の銅張積層板の製造方法は、めっき装置を用いて、ロールツーロールにより基材を搬送しつつ、電解めっきにより該基材の表面の銅めっき被膜を成膜して、厚さ０．４～３．０μｍの導体層を有する銅張積層板を得るにあたり、前記めっき装置は、前記基材のめっき面に接触する全てのローラの搬送面の表面粗さ（Ｒｍａｘ）が０．１μｍ以下であることを特徴とする。
本発明の銅張積層板は、導体層に存在する直径５μｍ以上のピンホールが０．０１個／ｃｍ２以下であるので、セミアディティブ法により形成された配線パターンの不良率を１８％以下に抑えることができる。
本発明の銅張積層板の製造方法によれば、直径５μｍ以上のピンホールが０．０４個／ｃｍ２以下の導体層を有する銅張積層板を製造できる。
本発明の銅張積層板の製造方法によれば、直径５μｍ以上のピンホールが０．０４個／ｃｍ２以下の導体層を有する銅張積層板を製造できる。
つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
（銅張積層板）
図１に示すように、本発明の一実施形態に係る銅張積層板１は、ベースフィルム１０と、ベースフィルム１０の表面に形成された導体層２０とからなる。図１に示すようにベースフィルム１０の片面のみに導体層２０が形成されてもよいし、ベースフィルム１０の両面に導体層２０が形成されてもよい。
（銅張積層板）
図１に示すように、本発明の一実施形態に係る銅張積層板１は、ベースフィルム１０と、ベースフィルム１０の表面に形成された導体層２０とからなる。図１に示すようにベースフィルム１０の片面のみに導体層２０が形成されてもよいし、ベースフィルム１０の両面に導体層２０が形成されてもよい。
ベースフィルム１０としてポリイミドフィルム、液晶ポリマー（ＬＣＰ）フィルムなどの樹脂フィルムを用いることができる。導体層２０は、スパッタリングなどの乾式成膜法により成膜される金属層２１と、電解めっきにより成膜される銅めっき被膜２２とからなる。金属層２１と銅めっき被膜２２とはベースフィルム１０の表面にこの順に積層されている。
金属層２１は下地金属層２１ａと銅薄膜層２１ｂとからなる。下地金属層２１ａと銅薄膜層２１ｂとはベースフィルム１０の表面にこの順に積層されている。一般に、下地金属層２１ａはニッケル、クロム、またはニッケルクロム合金からなる。下地金属層２１ａはなくてもよい。銅薄膜層２１ｂはベースフィルム１０の表面に下地金属層２１ａを介して成膜されてもよいし、下地金属層２１ａを介さずベースフィルム１０の表面に直接成膜されてもよい。
特に限定されないが、ベースフィルム１０の厚さは１０～１００μｍが一般的である。下地金属層２１ａの厚さは５～５０ｎｍが一般的であり、銅薄膜層２１ｂの厚さは５０～４００ｎｍが一般的である。セミアディティブ法により加工される銅張積層板１の場合、導体層２０の厚さは、０．４～３．０μｍが一般的である。
セミアディティブ法により銅張積層板１を加工すればフレキシブルプリント配線板を製造できる。セミアディティブ法によるフレキシブルプリント配線板の製造は、つぎの手順で行なわれる。まず、銅張積層板１の銅めっき被膜２２の表面にレジスト層を形成する。つぎに、レジスト層のうち配線パターンを形成する部分に開口部を形成する。つぎに、レジスト層の開口部から露出した銅めっき被膜２２を陰極として電解めっきを行ない、配線部を形成する。つぎに、レジスト層を除去し、フラッシュエッチングなどにより配線部以外の導体層２０を除去する。これにより、フレキシブルプリント配線板が得られる。
セミアディティブ法により加工される銅張積層板１は銅めっき被膜２２が薄いため、電解めっきにより銅めっき被膜２２を成膜する際にピンホールが発生しやすい。セミアディティブ法では電解めっきにより銅めっき被膜２２上に配線パターンの銅めっきを積層する。この際、銅めっき被膜２２にピンホールが存在すると、積層する銅めっきの成長が阻害され、配線の断線、欠けなどの欠陥が生じる。特に、チップオンフィルムを製造する場合、配線幅が１５μｍ以下の微細配線の形成が必要であるため、ピンホールに起因する配線の欠陥が生じやすい。
導体層２０のピンホールの数が少ないほど、配線に欠陥が生じにくく、配線パターンの不良率を抑えることができる。本実施形態に係る銅張積層板１の導体層２０は、直径５μｍ以上のピンホールが０．０４個／ｃｍ２以下である。このように、導体層２０のピンホールが少ないので、セミアディティブ法により形成された配線パターンの不良率を３０％以下に抑えることができる。
（銅張積層板の製造方法）
つぎに、本発明の一実施形態に係る銅張積層板の製造方法を説明する。
ロールツーロール方式のスパッタリング装置を用いれば、長尺帯状のベースフィルム１０の表面に金属層２１を成膜できる。以下、ベースフィルム１０の表面に金属層２１を成膜したものを基材と称する。ロールツーロール方式のめっき装置を用いれば、長尺帯状の基材の表面に銅めっき被膜２２を成膜できる。これにより、長尺帯状の銅張積層板１が得られる。
つぎに、本発明の一実施形態に係る銅張積層板の製造方法を説明する。
ロールツーロール方式のスパッタリング装置を用いれば、長尺帯状のベースフィルム１０の表面に金属層２１を成膜できる。以下、ベースフィルム１０の表面に金属層２１を成膜したものを基材と称する。ロールツーロール方式のめっき装置を用いれば、長尺帯状の基材の表面に銅めっき被膜２２を成膜できる。これにより、長尺帯状の銅張積層板１が得られる。
めっき装置は、ロールツーロールにより長尺帯状の基材を搬送しつつ、基材に対して電解めっきを行なう装置である。めっき装置はロール状に巻回された基材を繰り出す供給装置と、めっき後の基材（銅張積層板１）をロール状に巻き取る巻取装置とを有する。供給装置と巻取装置との間の搬送経路には、前処理槽、めっき槽、後処理槽が配置されている。めっき槽では電解めっきが行なわれる。基材はめっき槽内を搬送されつつ、電解めっきよりその表面に銅めっき被膜２２が成膜される。
めっき槽には銅めっき液が貯留されている。銅めっき液は水溶性銅塩を含む。銅めっき液に一般的に用いられる水溶性銅塩であれば特に限定されず用いられる。銅めっき液は硫酸を含んでもよい。硫酸の添加量を調整することで、銅めっき液のｐＨおよび硫酸イオン濃度を調整できる。銅めっき液は一般的にめっき液に添加される添加剤を含んでもよい。添加剤として、ブライトナー成分、レベラー成分、ポリマー成分、塩素成分などから選択された１種類を単独で用いてもよいし、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。
銅めっき液の各成分の含有量は任意に選択できる。ただし、銅めっき液は銅を１５～７０ｇ／Ｌ、硫酸を２０～２５０ｇ／Ｌ含有することが好ましい。そうすれば、銅めっき被膜２２を十分な速度で成膜できる。銅めっき液はブライトナー成分を１～５０ｍｇ／Ｌ含有することが好ましい。そうすれば、析出結晶を微細化し銅めっき被膜２２の表面を平滑にできる。銅めっき液はレベラー成分を１～３００ｍｇ／Ｌ含有することが好ましい。そうすれば、突起を抑制し平坦な銅めっき被膜２２を成膜できる。銅めっき液はポリマー成分を１０～１，５００ｍｇ／Ｌ含有することが好ましい。そうすれば、基材端部への電流集中を緩和し均一な銅めっき被膜２２を成膜できる。銅めっき液は塩素成分を２０～８０ｍｇ／Ｌ含有することが好ましい。そうすれば、異常析出を抑制できる。
銅めっき液の温度は２０～３５℃が好ましい。また、めっき槽内の銅めっき液を撹拌することが好ましい。例えば、ノズルから噴出させた銅めっき液を基材に吹き付けることで、銅めっき液を撹拌できる。
電解めっきにおける電流密度とめっき時間とにより銅めっき被膜２２の厚さを調整できる。例えば、導体層２０の厚さが０．４～３．０μｍとなるように、銅めっき被膜２２の厚さが調整される。
めっき装置は基材を搬送するための各種のローラを有する。めっき装置が有するローラのうち、基材のめっき面に接触する全てのローラとして、搬送面（ローラ外周面のうち基材のめっき面に接触する領域）の表面粗さ（Ｒｍａｘ）が０．１μｍ以下のローラを用いる。そうすれば、電解めっきにより銅めっき被膜２２を成膜する際にピンホールが発生しにくい。そのため、直径５μｍ以上のピンホールが０．０４個／ｃｍ２以下の導体層２０を有する銅張積層板１を製造できる。
（共通の条件）
ベースフィルムとして、幅５７０ｍｍ、厚さ３４μｍの長尺帯状のポリイミドフィルム（宇部興産社製 Ｕｐｉｌｅｘ）を用意した。ベースフィルムをマグネトロンスパッタリング装置にセットした。マグネトロンスパッタリング装置内にはニッケルクロム合金ターゲットと銅ターゲットとが設置されている。ニッケルクロム合金ターゲットの組成はＣｒが２０質量％、Ｎｉが８０質量％である。真空雰囲気下で、ベースフィルムの片面に、厚さ２５ｎｍのニッケルクロム合金からなる下地金属層を形成し、その上に厚さ１００ｎｍの銅薄膜層を形成した。
ベースフィルムとして、幅５７０ｍｍ、厚さ３４μｍの長尺帯状のポリイミドフィルム（宇部興産社製 Ｕｐｉｌｅｘ）を用意した。ベースフィルムをマグネトロンスパッタリング装置にセットした。マグネトロンスパッタリング装置内にはニッケルクロム合金ターゲットと銅ターゲットとが設置されている。ニッケルクロム合金ターゲットの組成はＣｒが２０質量％、Ｎｉが８０質量％である。真空雰囲気下で、ベースフィルムの片面に、厚さ２５ｎｍのニッケルクロム合金からなる下地金属層を形成し、その上に厚さ１００ｎｍの銅薄膜層を形成した。
ロールツーロール方式のめっき装置を用いて基材の片面に銅めっき被膜を成膜して銅張積層板を得た。めっき槽に貯留される銅めっき液は硫酸銅を１２０ｇ／Ｌ、硫酸を７０ｇ／Ｌ、ブライトナー成分を１６ｍｇ／Ｌ、レベラー成分を２０ｍｇ／Ｌ、ポリマー成分を１，１００ｍｇ／Ｌ、塩素成分を５０ｍｇ／Ｌ含有する。ブライトナー成分としてビス（３－スルホプロピル）ジスルフィド（ＲＡＳＣＨＩＧ ＧｍｂＨ社製の試薬）を用いた。レベラー成分としてジアリルジメチルアンモニウムクロライド－二酸化硫黄共重合体（ニットーボーメディカル株式会社製 ＰＡＳ－Ａ―５）を用いた。ポリマー成分としてポリエチレングリコール－ポリプロピレングリコール共重合体（日油株式会社製 ユニルーブ５０ＭＢ－１１）を用いた。塩素成分として塩酸（和光純薬工業株式会社製の３５％塩酸）を用いた。
（実施例１）
めっき装置が有するローラのうち、基材のめっき面に接触する全てのローラとして、搬送面の表面粗さ（Ｒｍａｘ）が０．０６８～０．０７４μｍのローラを用いた。導体層の厚さが０．４μｍとなるように銅めっき被膜の厚さを調整した。
めっき装置が有するローラのうち、基材のめっき面に接触する全てのローラとして、搬送面の表面粗さ（Ｒｍａｘ）が０．０６８～０．０７４μｍのローラを用いた。導体層の厚さが０．４μｍとなるように銅めっき被膜の厚さを調整した。
（実施例２）
めっき装置が有するローラのうち、基材のめっき面に接触する全てのローラとして、搬送面の表面粗さ（Ｒｍａｘ）が０．０６８～０．０７４μｍのローラを用いた。導体層厚さが２．０μｍとなるように銅めっき被膜の厚さを調整した。
めっき装置が有するローラのうち、基材のめっき面に接触する全てのローラとして、搬送面の表面粗さ（Ｒｍａｘ）が０．０６８～０．０７４μｍのローラを用いた。導体層厚さが２．０μｍとなるように銅めっき被膜の厚さを調整した。
（実施例３）
めっき装置が有するローラのうち、基材のめっき面に接触する全てのローラとして、搬送面の表面粗さ（Ｒｍａｘ）が０．０６８～０．０７４μｍのローラを用いた。導体層の厚さが３．０μｍとなるように銅めっき被膜の厚さを調整した。
めっき装置が有するローラのうち、基材のめっき面に接触する全てのローラとして、搬送面の表面粗さ（Ｒｍａｘ）が０．０６８～０．０７４μｍのローラを用いた。導体層の厚さが３．０μｍとなるように銅めっき被膜の厚さを調整した。
（比較例１）
めっき装置が有するローラのうち、基材のめっき面に接触する全てのローラとして、搬送面の表面粗さ（Ｒｍａｘ）が４．００３～４．２１８μｍのローラを用いた。導体層の厚さが３．０μｍとなるように銅めっき被膜の厚さを調整した。
めっき装置が有するローラのうち、基材のめっき面に接触する全てのローラとして、搬送面の表面粗さ（Ｒｍａｘ）が４．００３～４．２１８μｍのローラを用いた。導体層の厚さが３．０μｍとなるように銅めっき被膜の厚さを調整した。
（比較例２）
めっき装置が有するローラのうち、基材のめっき面に接触する全てのローラとして、搬送面の表面粗さ（Ｒｍａｘ）が７．１０１～７．１２９μｍのローラを用いた。導体層の厚さが０．５μｍとなるように銅めっき被膜の厚さを調整した。
めっき装置が有するローラのうち、基材のめっき面に接触する全てのローラとして、搬送面の表面粗さ（Ｒｍａｘ）が７．１０１～７．１２９μｍのローラを用いた。導体層の厚さが０．５μｍとなるように銅めっき被膜の厚さを調整した。
実施例１～３および比較例１、２で得られた各銅張積層板から２５０×１６０ｍｍの試料を切り出した。各試料を、ハロゲンランプを光源としたバックライト照明で検査し、直径５μｍ以上のピンホール数を計数した。検査は目視で行ない、予め用意しておいた直径５μｍのピンホールの見本と比較しながら行なった。その結果を表１に示す。
表面粗さ（Ｒｍａｘ）が０．０６８～０．０７４μｍのローラを用いた実施例１～３は、いずれも、ピンホール数が０．０４個／ｃｍ２以下であった。これに対し、表面粗さ（Ｒｍａｘ）が４．００３～４．２１８μｍまたは７．１０１～７．１２９μｍのローラを用いた比較例１、２は、いずれも、ピンホール数が０．０４個／ｃｍ２を超えていた。これより、表面粗さ（Ｒｍａｘ）が０．１μｍ以下のローラを用いれば、直径５μｍ以上のピンホールが０．０４個／ｃｍ２以下の導体層を有する銅張積層板を製造できることが確認された。
つぎに、実施例１～３および比較例１、２で得られた各銅張積層板を加工してフレキシブルプリント配線板を製造した。フレキシブルプリント配線板の製造はつぎの手順で行なった。銅張積層板の銅めっき被膜の表面にドライフィルムレジストをラミネートし、複数の配線パターンを配列したレジストマスクを形成した。各配線パターンの大きさはおよそ７０×４０ｍｍであり、最小ピッチは２０μｍ、配線幅は１０μｍである。つぎに、レジストマスクの開口部から露出した銅めっき被膜を陰極として電解めっきを行ない、銅張積層板の導体層と合わせた厚さが８μｍとなるように、銅めっきを積層した。
レジストマスクの開口部から露出する積層した銅めっき（配線パターン）を顕微鏡で観察した。配線幅の３分の１以上の大きさの欠けまたは断線が存在する配線パターンを不良と判断し、配線パターンの不良率を求めた。その結果を表１に示す。
導体層のピンホール数が０．０４個／ｃｍ２以下の実施例１～３は、いずれも、不良率が３０％以下であり、許容範囲であることが確認された。これに対し、導体層のピンホール数が０．０７個／ｃｍ２、０．１０個／ｃｍ２の比較例１、２は、いずれも、不良率が３０％を超えていた。これより、導体層のピンホール数を０．０４個／ｃｍ２以下とすれば、セミアディティブ法により形成された配線パターンの不良率が３０％以下となることが確認された。
また、表１から、導体層のピンホール数が少ないほど、配線パターンの不良率が低くなることが分かる。ピンホール数を０．０４個／ｃｍ２以下とすれば、不良率を２７％以下できる。ピンホール数を０．０２個／ｃｍ２以下とすれば、不良率を２１％以下できる。ピンホール数を０．０１個／ｃｍ２以下とすれば、不良率を１８％以下できる。
１ 銅張積層板
１０ ベースフィルム
２０ 導体層
２１ 金属層
２１ａ 下地金属層
２１ｂ 銅薄膜層
２２ 銅めっき被膜
１０ ベースフィルム
２０ 導体層
２１ 金属層
２１ａ 下地金属層
２１ｂ 銅薄膜層
２２ 銅めっき被膜
Claims (2)
- ベースフィルムの表面に直接形成された導体層を有し、
前記導体層は、
乾式成膜法により前記ベースフィルム上に直接成膜された金属層と、
電解めっきにより前記金属層上に直接成膜された銅めっき被膜と、を有し、
前記導体層は、厚さが０．４～３．０μｍであり、直径５μｍ以上のピンホールが０．０１個／ｃｍ２以下である
ことを特徴とする銅張積層板。 - めっき装置を用いて、ロールツーロールにより基材を搬送しつつ、電解めっきにより該基材の表面の銅めっき被膜を成膜して、厚さが０．４～３．０μｍであり、直径５μｍ以上のピンホールが０．０４個／ｃｍ２以下である導体層を有する銅張積層板を得るにあたり、
前記めっき装置は、前記基材のめっき面に接触する全てのローラの搬送面の表面粗さ（Ｒｍａｘ）が０．１μｍ以下である
ことを特徴とする銅張積層板の製造方法。
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