JPWO2017029972A1 - プリント配線板及び電子部品 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2015年8月17日出願の日本出願第2015−160591号に基づく優先権を主張し、上記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
上述のような従来のプリント配線板のベースフィルムは透明な合成樹脂を主成分として形成されるため、プリント配線板に照射された光がこのベースフィルムを透過し易い。またその結果、プリント配線板の裏面側が透けて誤検査につながり易い。さらに、今日のようにベースフィルムの薄膜化が促進されるほど、このような誤検査の割合は高くなる傾向にある。
本発明の一態様に係るプリント配線板は、回路欠陥の誤検査率を低減することができる。また、本発明の電子部品は、回路欠陥の発生率を低減することができる。
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
log(T)=(logT1−logT2)×L/(d2−d1)
以下、適宜図面を参照しつつ、本発明の実施形態に係るプリント配線板について説明する。
<プリント配線板>
図1のプリント配線板1は、ベースフィルム2と、ベースフィルム2の一方の面に積層される導電パターン3とを備える。図1のプリント配線板1は、可撓性を有するフレキシブルプリント配線板である。
ベースフィルム2は、絶縁性及び可撓性を有する。ベースフィルム2は、ポリイミドを主成分とする単層体(複数の樹脂フィルムを積層していない単一の樹脂フィルム)として構成される。当該プリント配線板1は、ポリイミドを主成分とすることによって、ベースフィルム2の絶縁性、柔軟性、耐熱性等を向上することができる。また、このようにポリイミドは耐熱性が高いことから、ベースフィルム2の熱変形等の品質の劣化を防止しつつ、後述するようにベースフィルム2の表層の改質によってベースフィルム2の外部透過率を容易かつ確実に調整することができる。
導電パターン3は、ベースフィルム2に固着する銅粒子結合層3aを含む。特に本実施形態では、導電パターン3はこの銅粒子結合層3aのみから構成されている。導電パターン3は、ベースフィルム2の一方の面の全面に銅粒子結合層3aを積層した上、この銅粒子結合層3aをパターニングしたものである。銅粒子結合層3aの積層方法としては、後述するように、銅粒子を含むインクをベースフィルム2の一方の面に塗布して焼成する方法が挙げられる。また、この場合、銅粒子結合層3aは、銅粒子焼結層として構成される。導電パターン3のパターニング方法としては、例えばベースフィルム2の一方の面の全面に積層された銅粒子結合層3aにレジストパターン等のマスキングを施してエッチングする方法(サブトラクティブ法)を採用することができる。導電パターン3は、このような銅粒子結合層3aを含むことによって、製造コストを抑えつつ、導通性を向上することができる。また、導電パターン3がこのような銅粒子結合層3aを含むことで、ベースフィルム2に改質表層を形成することができる。
ベースフィルムの光透過率を低減させるには、ベースフィルムの組成を改質したり、顔料等を含有させたりすることが必要となる。このような組成の改質や他の物質の含有はベースフィルムの耐熱性等の特性の低下を招来する傾向にある。一方、当該プリント配線板1は、ベースフィルム2の非積層領域Xの波長500nmの外部透過率がベースフィルム2の中層部の波長500nmの内部透過率の70%以下とされることで、中層部の内部透過率の低下を防止しつつ、ベースフィルム2の非積層領域Xの外部透過率を小さくすることができる。つまり、当該プリント配線板1は、ベースフィルムの組成の改質や他の物質の含有に基づいて全体の光透過率が定まる従来のベースフィルムとは異なり、中層部では主成分であるポリイミドの材料特性を維持して内部透過率を高めつつ、ベースフィルム2の非積層領域Xの外部透過率は小さくすることができる。従って、当該プリント配線板1は、ポリイミドの材料特性を維持することで品質の劣化を防止しつつ、回路欠陥検査装置から照射される光が裏面側に透過するのを抑えることによって回路欠陥の誤検査率を低減することができる。また、上記改質表層は銅粒子結合層3aの固着によって形成されるため、この改質表層には銅粒子の酸化に基づく酸化銅が拡散されていると考えられる。そのため、当該プリント配線板1は、表層の改質による回路欠陥の誤検査率の低減効果に加え、この改質に基づく酸化銅の拡散により銅粒子結合層3aをベースフィルム2により強固に固着し易くなる。
<プリント配線板>
図2のプリント配線板11は、可撓性を有するフレキシブルプリント配線板である。図2のプリント配線板11は、ベースフィルム2と、ベースフィルム2の一方の面に積層される導電パターン12とを備える。図2のプリント配線板11は、導電パターン12が図1のプリント配線板1の銅粒子結合層3aの外面に金属めっき層12aが形成された構成とされる以外、図1のプリント配線板1と同様である。また、導電パターン12のパターニング方法としては、例えば図1のプリント配線板1と同様、サブトラクティブ法を採用することができる。当該プリント配線板11におけるベースフィルム2及び銅粒子結合層3aは、図1のプリント配線板1と同様のため、同一符号を付して説明を省略する。
金属めっき層12aは、めっき金属が銅粒子結合層3aの空隙に充填され、かつ銅粒子結合層3aの一方の面に積層されることで形成されている。また、このめっき金属は、銅粒子結合層3aの全ての空隙に充填されている。当該プリント配線板11は、銅粒子結合層3aの空隙にめっき金属が充填されることで、銅粒子結合層3aの空隙部分が破壊起点となって導電パターン12がベースフィルム2から剥離するのを抑制することができる。また、当該プリント配線板11は、銅粒子結合層3aの空隙にめっき金属が充填されることで、めっき金属の充填後に熱処理を施すことによってベースフィルム2の改質をさらに促進することができる。
当該プリント配線板11は、銅粒子結合層3aの外面に金属めっき層12aを有するので、めっき金属の充填後に熱処理を施すことによってベースフィルム2の改質を促進してベースフィルム2の外部透過率をさらに小さくすることができる。
<プリント配線板>
図3のプリント配線板21は、可撓性を有するフレキシブルプリント配線板である。図3のプリント配線板21は、ベースフィルム2と、ベースフィルム2の一方の面に積層される導電パターン23とを備える。図3のプリント配線板21は、導電パターン23が図1のプリント配線板1の銅粒子結合層3aの外面に金属めっき層が形成された構成とされる以外、図1のプリント配線板1と同様である。また、導電パターン23のパターニング方法としては、例えば図1のプリント配線板1と同様、サブトラクティブ法を採用することができる。当該プリント配線板21におけるベースフィルム2及び銅粒子結合層3aは、図1のプリント配線板1と同様のため、同一符号を付して説明を省略する。
金属めっき層は、第1めっき層12aと、第2めっき層22aとを有する。第1めっき層12aは、図2の金属めっき層12aと同様の構成とされる。
第2めっき層22aは、第1めっき層12aの一方の面に積層される。第2めっき層22aを形成するためのめっき方法は、特に限定されず、無電解めっきであっても電気めっきであってもよいが、厚みの調整を容易かつ正確に行うことができると共に、比較的短時間で第2めっき層22aを形成することができる電気めっきが好ましい。
当該プリント配線板21は、金属めっき層が第1めっき層12a及び第2めっき層22aを有するので、導電パターン23の厚みを容易かつ確実に調整することができる。
次に、図4A〜4Dを参照しつつ、当該プリント配線板1,11,21の製造方法を説明する。
上記塗膜形成工程では、図4Aに示すように、ベースフィルム2の一方の面に銅粒子41を含むインクを塗布し、例えば乾燥することにより塗膜42を形成する。なお、塗膜42には、上記インクの分散媒等が含まれていてもよい。
上記インクに分散させる銅粒子41は、高温処理法、液相還元法、気相法等で製造することができる。中でも、液相還元法によれば、製造コストをより低減できる上、水溶液中での攪拌等により、容易に銅粒子41の粒子径を均一にすることができる。
上記インクには、銅粒子41以外に分散剤が含まれていてもよい。この分散剤としては、特に限定されず、銅粒子41を良好に分散させることができる種々の分散剤を用いることができる。分散剤の分子量の下限としては、2,000が好ましい。一方、分散剤の分子量の上限としては、30,000が好ましい。分子量が上記範囲の分散剤を用いることで、銅粒子41をインク中に良好に分散させることができ、塗膜42の膜質を緻密でかつ欠陥のないものにすることができる。上記分散剤の分子量が上記下限に満たないと、銅粒子41の凝集を防止して分散を維持する効果が十分に得られないおそれがある。一方、上記分散剤の分子量が上記上限を超えると、分散剤の嵩が大きすぎて、塗膜42の焼成時において、銅粒子41同士の焼結を阻害してボイドを生じさせるおそれがある。また、分散剤の嵩が大きすぎると、塗膜42の緻密さが低下したり、分散剤の分解残渣が導電性を低下させるおそれがある。
上記銅粒子結合層形成工程では、塗膜42の焼成により銅粒子結合層3aを形成する。
上記パターニング工程では、上記銅粒子結合層形成工程で形成された銅粒子結合層3aのパターニングによりベースフィルム2の一方の面に導電パターンを形成する。このパターニング工程によって、図1のプリント配線板1が得られる。上記パターニング工程におけるパターニングは、公知のエッチング手法によって行うことができる。
上記金属めっき層形成工程では、銅粒子結合層3aの空隙をめっき金属で充填すると共に、このめっき金属を銅粒子結合層3aの一方の面に積層する。
上記金属めっき層形成工程では、上記金属めっき層12aと同様の第1めっき層12aを形成する工程と、第1めっき層12aの表面に第2めっき層22aを形成する工程とを有する。第1めっき層形成工程は、上述の金属めっき層12aを形成する工程と同様のため、説明を省略する。
当該プリント配線板の製造方法は、当該プリント配線板を容易かつ確実に製造することができる。また、当該プリント配線板の製造方法は、金属めっき層形成工程においてめっき金属の充填後に熱処理を施すことによって、ベースフィルム2の改質を促進してベースフィルム2の外部透過率をさらに小さくすることができる。
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、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。
液相還元法によって得られた平均粒子径60nmの銅粒子を溶媒の水に分散させ、銅濃度が26質量%のインクを調製した。次に、ベースフィルムとして平均厚み25μmのポリイミドフィルムを用い、このポリイミドフィルムの一方の面にウェットブラスト処理及びプラズマ処理をこの順で施した(以下、このウェットブラスト処理及びプラズマ処理をまとめて「表面処理」ともいう。)。さらに、上記インクをポリイミドフィルムの一方の面に塗布し、大気中で乾燥して塗膜を形成した。そして、酸素濃度が100体積ppmの窒素雰囲気中で120分間、350℃で上記塗膜を焼成し、ポリイミドフィルムの一方の面に銅粒子結合層(平均厚み150nm)を備えたNo.1〜No.4のプリント配線板用基材を得た。
ベースフィルムとして平均厚み25μmのポリイミドフィルムを用い、このポリイミドフィルムの一方の面にNo.1〜No.4と同様の表面処理を施した。さらに、ポリイミドフィルムの一方の面に接着剤を用いて圧延銅箔(平均厚み12μm)を積層し、No.5のプリント配線板用基材を得た。また、このプリント配線板用基材を、酸素濃度が100体積ppmの窒素雰囲気中で120分間、350℃で熱処理した。その後、サブトラクティブ法を用いて、平均回路幅100μm、平均回路間隔100μm、平均回路長さ3cmの回路が10本形成されたNo.5の端子間プリント配線板を製造した。なお、上記サブトラクティブ法におけるエッチング液としては、苛性ソーダ水溶液を用いた。
<外部透過率>
上記No.1〜No.5のプリント配線板用基材について、表面処理前におけるベースフィルムの波長500nmの外部透過率を測定した。この外部透過率は、朝日分光株式会社製の「TLV−304−BP」を用いて測定した。この外部透過率の測定結果を表1に示す。
<外部透過率>
No.1〜No.5のプリント配線板について、ベースフィルムの導電パターン非積層領域及び回路表面(回路の一方の面)の波長500nmの外部透過率を上記と同様の測定装置を用いて測定した。この外部透過率の測定結果を表2に示す。
No.1〜No.5のプリント配線板について、上記非積層領域及び上記回路表面の明度及び色度を測定した。この明度及び色度は、色差計(コニカミノルタ株式会社製の「CR−400」)を用い、JIS−Z8781−4(2013)に準拠して測定した。この明度及び色度の測定結果を表2に示す。なお、表2に示す明度差は、上記回路表面の明度L*と上記非積層領域Xの明度L*との差の絶対値である。
No.1〜No.5のプリント配線板をそれぞれ複数用意し、これら複数のプリント配線板について自動光学検査装置(AOI:Automated Optical Inspection system)を用いて回路欠陥を検出した。次に、AOIで回路欠陥が検出されたNo.1〜No.5それぞれ100個のプリント配線板について、正確な回路欠陥の有無を光学顕微鏡を用いて目視にて検査した。上記光学顕微鏡を用いて回路欠陥が検出されたプリント配線板の数をAとし、No.1〜No.5のプリント配線板のそれぞれの回路欠陥の誤検出率を(100−A)/100×100[%]によって算出した。この算出結果を表2に示す。
表1と表2を参照して、No.1〜No.4のプリント配線板は、上記非積層領域における波長500nmの外部透過率が、プリント配線板用基材における表面処理前のベースフィルムの波長500nmの外部透過率の70%以下になっていることが分かる。つまり、No.1〜No.4のプリント配線板においては、ベースフィルムの外部透過率が、プリント配線板用基材のベースフィルムの外部透過率よりも大きく低下していることが分かる。一方、No.5のプリント配線板では、プリント配線板用基材における表面処理前のベースフィルムの波長500nmの外部透過率に対するプリント配線板の上記非積層領域における波長500nmの外部透過率の比は、74%と高くなっている。ここで、No.1〜No.4のベースフィルムの厚み方向の断面を走査型電子顕微鏡(SEM)によって観察したところ、銅粒子結合層が固着した面から10nmまでの領域に中層部とは異なる組成の絶縁層が形成されており、このことからこの組成が異なった領域が改質表層であると考えられる。なお、No.5のプリント配線板では銅粒子結合層が存在せず、このような改質表層は観察されない。
2 ベースフィルム
3,12,23 導電パターン
3a 銅粒子結合層
12a 金属めっき層(第1めっき層)
22a 第2めっき層
41 銅粒子
42 塗膜
Claims (5)
- ポリイミドを主成分とするベースフィルムと、
上記ベースフィルムの少なくとも一方の面に積層される導電パターンと
を備えるプリント配線板であって、
上記導電パターンが上記ベースフィルムに固着する銅粒子結合層を含み、
上記ベースフィルムの導電パターン非積層領域の波長500nmの外部透過率が上記ベースフィルムの中層部の波長500nmの内部透過率の70%以下であるプリント配線板。 - 上記ベースフィルムの中層部が、少なくとも改質表層以外の部分である請求項1に記載のプリント配線板。
- 上記ベースフィルムが実質的に顔料を含有しない請求項1又は請求項2に記載のプリント配線板。
- 上記ベースフィルムの導電パターン非積層領域の波長500nmの上記外部透過率が15%以下である請求項1、請求項2又は請求項3に記載のプリント配線板。
- 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と、上記プリント配線板に実装される素子とを備える電子部品。
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