JP2008290425A - フレキシブル基材 - Google Patents

Abstract

【課題】信号伝搬の高速化や高周波化の要求に応えることができ、かつ外付け部品と金属層との位置合わせが必要となるプリント配線板としても用いるのに適したフレキシブル基材を提供する。
【解決手段】プラスチックフィルム１０の表面に液晶ポリマーフィルム１３が固着された基材１を有し、この基材における上記液晶ポリマーフィルム１３の表面に施されたプラズマ処理面１４に金属層２が積層したフレキシブル基材とした。また、このプラスチックフィルム１０をポリイミド樹脂等によって構成するとともに、基材１の濁度を６０％以下とし、金属層２が積層されていないプラスチックフィルム１０の露出面に液晶ポリマーフィルムを固着した。
【選択図】図１

Description

本発明は、携帯電話やディスプレイ等に組み込まれるプリント配線板を製造するためのフレキシブル基材に関するものである。

このようなフレキシブル基材としては、例えば、特許文献１及び２に示されているように、プラズマ処理によって改質された厚さ数十μｍのポリイミドフィルム基材の改質表面に、ニクロム合金スパッタ層またはクロムスパッタ層が直接形成され、このスパッタ層上に、順に、銅スパッタ層と銅メッキ層とが積層されたものが知られており、このポリイミドフィルムの改質処理によって、ポリイミドフィルムとニクロム合金スパッタ層またはクロムスパッタ層との密着性が良好になることから、このフレキシブル基材は、優れた剥離強度、すなわち、優れた常態ピール強度を有している。

また、このようなフレキシブル基材を用いたプリント配線板は、上述のニクロム合金スパッタ層またはクロムスパッタ層と銅スパッタ層と銅メッキ層とによって構成される金属層がエッチング等によってパターン形成されて、構成されている。そして、このようなプリント配線板は、例えば、金属層が形成されていない裏面側から位置合わせ用のセンサ等によって、ポリイミドフィルムを介して、上述の金属層のパターンにＩＣチップ等の外付け部品を位置合わせして、固着する等して使用される。

しかしながら、このようなプリント配線板を構成するフレキシブル基材は、非特許文献３に示すように、例えば、ポリイミドフィルム基材の上にクロムスパッタ層、銅スパッタ層および銅メッキ層が形成されたＣｕ／Ｃｒ／ポリイミドのフレキシブル基材の熱処理後の剥離強度、特に、相対湿度を高くした場合における熱処理後の剥離強度が著しく低下してしまうことからわかるように、耐熱ピール強度に劣るとの欠点を有している。このように耐熱ピール強度が劣ってしまうのは、相対湿度が高くなる程、大気中の水分がポリイミドフィルムに浸透して、ポリイミドフィルムと金属層との界面における水分量が増加して、この水分によってより多くＣｒ酸化物が形成されることによるものであると推測される。

特に、近年、上記フレキシブル基材を用いたプリント配線板は、上述のように携帯電話等のあらゆる物に組み込まれて使用されるため、高温多湿下等の様々な使用環境に耐えることが望まれており、耐熱ピール強度を有することが必要とされている。

これに対して、特許文献４に示すように、ポリイミドフィルムに代えて、液晶ポリマーフィルムを用いたフレキシブル基材が知られている。このフレキシブル基材は、液晶ポリマーフィルムの吸水率がポリイミドの吸水率の約１／５０であるため、高温多湿下においても液晶ポリマーフィルムに浸透して、金属層との界面の水分量が増加することを抑制して、Ｃｒ酸化物等の金属酸化物が形成されることによる耐熱ピール強度の低下を抑制することができる。

加えて、この液晶ポリマーフィルムは、低誘電率および低誘電正接であって高周波特性に優れていることから、この液晶ポリマーフィルム用いたフレキシブル基材は、金属層の伝送損失を低下させることができ、すなわち、金属層に配線パターンを形成した場合に、この配線パターンの伝送損失を低下させることができ、近年の情報処理機器や情報通信機器の高機能化に伴って、さらなる信号伝搬の高速化や高周波化の要求に応えることができるプリント配線板を提供することができる。

しかしながら、この液晶ポリマーフィルムは、透明性に欠けており、姿勢保持機能を有する程度の厚みに形成すると、濁度が高くなることによって、フレキシブル基材は、裏面側から外付け部品等の位置合わせを行うことができないという問題があった。従って、この液晶ポリマーフィルムを用いたフレキシブル基材は、ＩＣチップ等の外付け部品と金属層との位置合わせが必要となるプリント配線板として用いるのに適さないという欠点があった。

特開２００４−３２７９３１号公報 特開２００２−２５２２５７号公報 １６回マイクロエレクトロニクスシンポジウム論文集 ２００６年１０月，Ｐ７５−７８，Ｃｕ／Ｃｒ／ポリイミド多層膜の界面密着強度低下に及ぼす大気中水分の影響 特開２００４−３５８６７７号公報

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、著しい耐熱ピール強度の低下を抑制できるとともに、信号伝搬の高速化や高周波化の要求に応えることができ、かつ外付け部品と金属層との位置合わせが必要となるプリント配線板として用いるにも適したフレキシブル基材を提供することを課題とするものである。

請求項１に記載の発明に係るフレキシブル基材は、プラスチックフィルムの表面に液晶ポリマーフィルムが固着された基材を有し、この基材における上記液晶ポリマーフィルムの表面に施されたプラズマ処理面に金属層が積層されていることを特徴としている。
ここで、この金属層としては、例えば、無電解メッキによる無電解メッキ層であっても又は金属スパッタ層上に電解メッキによる電解メッキ層が形成されたものであってもよく、単層であっても、複数層であってもよいものである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のフレキシブル基材において、上記プラスチックフィルムがポリイミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂およびポリエーテルエーテルケトン樹脂のうちの少なくとも一種以上の樹脂によって構成されるととともに、このプラスチックフィルムに上記液晶ポリマーフィルムが固着された上記基材の濁度が６０％以下であることを特徴としている。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のフレキシブル基材において、上記基材は、上記金属層が積層された液晶ポリマーフィルムが固着されていない上記プラスチックフィルムの露出面に液晶ポリマーフィルムが固着されていることを特徴としている。

請求項１〜３のいずれか一項に記載の発明によれば、金属層を液晶ポリマーフィルムのプラズマ処理面に積層したため、プラスチックフィルムにプラズマ処理を施して、このプラスチックフィルムのプラズマ処理面に金属層を積層した場合と比較して、優れた常態ピール強度を有し、かつこの液晶ポリマーフィルムによって、金属層との界面の水分量が増加することを抑制して、金属酸化物が形成されることによる耐熱ピール強度の低下を抑制することができる。

加えて、請求項１〜３のいずれか一項に記載のフレキシブル基材は、金属層をプラスチックフィルム上に直接積層せずに、低誘電率および低誘電正接である液晶ポリマーフィルムのプラズマ処理面に積層したため、金属層の伝送損失を低下させることができる。これによって、この金属層に配線パターンを形成して、プリント配線板を構成した場合に、この配線パターンにおける伝送損失を低下させることができることから、情報処理機器等の高機能化に伴う信号伝搬の高速化や高周波化の要求に応えるプリント配線板として使用することができる。

さらに、プラスチックフィルムに液晶ポリマーフィルムを固着してフレキシブル基材を形成したため、フレキシブル基材は、液晶ポリマーフィルムを薄く形成することにより、濁度の上昇を防止でき、外付け部品と金属層との位置合わせが必要となるプリント配線板としても使用することができる。

特に、請求項２に記載の発明によれば、ポリイミドフィルム等のプラスチックフィルムを用いたため、液晶ポリマーフィルムを薄く形成しても、プラスチックフィルムによって充分にフレキシブル基材の姿勢保持機能を担保でき、濁度の高い液晶ポリマーフィルムを薄く形成することによって、濁度を低くすることができる。加えて、基材の濁度を６０％以下としたため、金属層が積層されていないフレキシブル基材の裏面側から、プラスチックフィルムを介して、ＩＣチップ等の外付け部品の位置合わせを行うことができ、フレキシブル基材を位置合わせが必要となるプリント配線板としても好適に使用することができる。

また、請求項３に記載の発明によれば、金属層が積層されていないプラスチックフィルムの露出面に、すなわち、フレキシブル基材の裏面側に、吸水率の低い液晶ポリアーフィルムを固着させたため、プラスチックフィルムの表面に固着されている液晶ポリマーフィルムとともに、基材と金属層との界面の水分量が増加することによる金属層の酸化を抑制することができる。このため、フレキシブル基材を高温多湿下で使用した場合にも、より確実に金属層の酸化による耐熱ピール強度の低下を抑制することができる。

以下、本発明に係るフレキシブル基材における２つの最良の実施形態を説明する。
［第１実施形態］
まず、第１の実施形態について、図１を用いて説明する。
本実施形態のフレキシブル基材は、ポリイミド樹脂からなるポリイミドフィルム（プラスチックフィルム）１０の一方の表面に全面的に液晶ポリマーフィルム１３が固着された基材１を有している。そして、この基材１における液晶ポリマーフィルム１３の表面に全面的にプラズマ処理が施されて、このプラズマ処理による処理面（プラズマ処理面）１４に直接かつ全面的に金属積層体（金属層）２が積層されており、フレキシブル基材は、この基材１と金属積層体２とによって構成されている。

このポリイミドフィルム１０は、基材１に姿勢保持機能を付与すべく、厚さ２０μｍ〜５０μｍに形成されている。
なお、本実施形態のフレキシブル基材は、このポリイミドフィルム１０に代えて、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂およびポリエーテルエーテルケトン樹脂のうちの少なくとも一種以上の樹脂によって構成されるプラスチックフィルムを用いてもよいものであり、このような他のプラスチックフィルムを用いた場合にも、基材１の姿勢保持機能を担保すべく、ポリイミドフィルム１０と同等の厚さに形成されるものである。

液晶ポリマーフィルム１３は、溶媒によって溶融された液状の液晶ポリマーをポリイミドフィルム１０に塗布して、ガラス転移温度よりも高い温度で乾燥させて固化させることにより、０．０１μｍ〜５μｍの厚みを有してポリイミドフィルム１０上に直接固着形成されており、これによって、基材１は、ＪＩＳ Ｋ７１３６に従って計測した濁度が６０％以下となるように形成されている。

この液晶ポリマーフィルム１３の厚さを５μｍ以下としたのは、５μｍを超えると、液晶ポリマーフィルム１３がポリイミドフィルム１０等のプラスチックフィルムと比較して、著しく高い濁度を有するため、基材１の濁度が６０％を超えて、フレキシブル基材をプリント配線板として使用した際に、フレキシブル基材の裏面側からの位置合わせ用のセンサ等によるＩＣチップなどの外付け部品の位置合わせが困難になってしまうためである。他方、液晶ポリマーフィルム１３の厚さを０．０１μｍ以上としたのは、０．０１μｍ未満であると、液晶ポリマーフィルム１３の低誘電率および低誘電正接の特性によって、金属積層体２の伝送損失を低下させる作用、すなわち、金属積層体２に配線パターンを形成した際に、この配線パターンの伝送損失を低下させる作用が得られなくなってしまう恐れがあるとともに、基材１と金属積層体２との界面の水分量が増加することにより、耐熱ピール強度が低下してしまう恐れがあるためである。

また、上記金属積層体２は、液晶ポリマーフィルム１３の処理面１４上に直接かつ全面的に成膜された膜厚５〜１００ｎｍのニクロムスパッタ膜２１と、このニクロムスパッタ膜２１上に直接かつ全面的に成膜された膜厚１００〜３００ｎｍの銅スパッタ膜２２と、この銅スパッタ膜２２上に直接かつ全面的に電解メッキ法によって形成された膜厚５〜２０μｍの銅メッキ層２３とが順に積層されることによって構成されている。これにより、金属積層体２は、処理面１４上にニクロムスパッタ膜２１を成膜することにより液晶ポリマーフィルム１３とニクロムスパッタ膜２１との密着性が良好となり、これによって、フレキシブル基材は、上述のように基材１に金属積層体２が積層されて、優れた常態ピール強度を有する。

次いで、上述のフレキシブル基材の製造方法について説明する。
帯状のポリイミドフィルム１０の一方の表面に、全面的に液状の液晶ポリマーを塗布して固化させることにより、液晶ポリマーフィルム１３が固着された帯状の基材１を構成する。このように、液晶ポリマーを塗布することにより、液晶ポリマーフィルム１３を薄く所望の厚さを有するように形成する。

次に、この帯状の基材１をプラズマ装置内に連続的に供給して、液晶ポリマーフィルム１３の表面にプラズマを照射して全面的にプラズマ処理を施した後に、このプラズマ処理が施された基材１を連続的にスパッタ装置に供給して、プラズマ処理面１４に全面的にニクロムスパッタ膜２１と、銅スパッタ膜２２とを順に成膜する。このように、液晶ポリマーフィルムの表面にプラズマ処理を施すことによって、液晶ポリマーフィルム１３の表面が改質されて、液晶ポリマーフィルム１３とニクロムスパッタ膜２１の密着性が向上する。

これにより、スパッタ膜２１、２２が形成された基材１を、帯幅方向を上下方向に向けた状態で、連続的に、硫酸銅が充填されたメッキ槽に供給して、銅スパッタ膜２２上に、全面的に銅メッキ層２３を形成することによって、基材１上に金属積層体２を形成して、帯状のフレキシブル基材を構成する。
このようにして構成された帯状のフレキシブル基材は、所望の長さに切断されて使用に供される。

［第２実施形態］
次に、第２の実施形態について、図２を用いて説明する。なお、第１の実施形態と同一の構成についての説明は、同一の符号を用いることにより簡略する。
本実施形態のフレキシブル基材は、金属積層体２が積層された液晶ポリマーフィルム１３が固着されていない厚さ２０μｍ〜５０μｍのポリイミドフィルム（プラスチックフィルム）１０の露出面に、液晶ポリマーフィルム１３と同様にして、液状の液晶ポリマーを塗布することにより、液晶ポリマーフィルム１５が固着形成されている。これによって、本実施形態のフレキシブル基材は、この液晶ポリマーフィルム１５がポリイミドフィルム１０および液晶ポリマーフィルム１３とともに基材３を構成して、この基材３と金属積層体（金属層）２とによって構成されている。

この液晶ポリマーフィルム１５は、ポリイミドフィルム１０よりも吸水率が数十倍低いことから、高温多湿下においても、水分がポリイミドフィルム１０に浸透して、基材３と金属積層体２との界面の水分量が増加することを抑制し、この界面における水分量の増加によって金属積層体２によるクロム酸化物等の金属酸化物の生成を抑制することにより、耐熱ピール強度が低下することを抑制するようになっている。このため、液晶ポリマーフィルム１５は、上述の水分量の増加による耐熱ピール強度の低下を抑制すべく、その厚さが液晶ポリマーフィルム１３と同様に０．０１μｍ以上となるように形成されている。

加えて、この液晶ポリマーフィルム１５は、基材３の濁度を６０％以下とすべく、その厚さと液晶ポリマーフィルム１３の厚さとの合計が５μｍ以下となるように形成されている。

次いで、上述のフレキシブル基材の製造方法について説明する。
帯状のポリイミドフィルム１０の両面に、全面的に液状の液晶ポリマーを塗布して固化させることにより、液晶ポリマーフィルム１３、１５が固着された帯状の基材３を構成する。このように、液晶ポリマーを塗布することにより、液晶ポリマーフィルム１３、１５を薄く所望の厚さを有するように形成する。

次に、第１の実施形態と同様に、この帯状の基材３をプラズマ装置内に連続的に供給して、液晶ポリマーフィルム１３の表面に全面的にプラズマ処理を施した後に、このプラズマ処理が施された基材３を連続的にスパッタ装置に供給して、プラズマ処理面１４に全面的にニクロムスパッタ膜２１と、銅スパッタ膜２２とを順に成膜する。これにより、スパッタ膜２１、２２が形成された基材３を、連続的にメッキ槽に供給して、銅スパッタ膜２２上に、全面的に銅メッキ層２３を形成することによって、基材３上に金属積層体２を形成して、帯状のフレキシブル基材を構成する。このようにして構成された帯状のフレキシブル基材は、所望の長さに切断されて使用に供される。

上述の第１および第２の実施の形態のフレキシブル基材によれば、金属積層体２を液晶ポリマーフィルム１３のプラズマ処理面１４に積層したため、ポリイミドフィルム１０にプラズマ処理を施して、このポリイミドフィルム１０のプラズマ処理面に金属層を積層した場合と比較して、常態ピール強度を向上させることができるとともに、高温多湿下で使用した場合にも、液晶ポリマーフィルム１３によって金属積層体２との界面の水分量が増加することによるニクロム酸化物の形成が抑制されて、耐熱ピール強度の低下を抑制することができる。

加えて、金属積層体２をポリイミドフィルム１０上に直接積層せず、低誘電率および低誘電正接である液晶ポリマーフィルム１３の処理面１４上に積層したため、伝送損失を低下させることができ、これによって、この金属積層体２に配線パターンを形成した場合に、この配線パターンにおける伝送損失を低下させることができることから、情報処理機器等の高機能化に伴う信号伝搬の高速化や高周波化の要求に応えるプリント配線板として使用することができる。

さらに、第１および第２の実施の形態のフレキシブル基材によれば、ポリイミドフィルム１０によって、姿勢保持機能を担保しているため、このポリイミドフィルム１０に液晶ポリマーを塗布して、液晶ポリマーフィルムを固着させることにより、濁度の高い液晶ポリマーフィルムを薄く形成して、濁度の低い基材１、３を構成することができる。加えて、第１および第２の実施形態のフレキシブル基材は、基材１、３の濁度が６０％以下となるようにしたため、金属積層体２が形成されていない裏面側から位置合わせ用のセンサ等によるＩＣチップなどの位置合わせを行うことができ、その結果、位置合わせ等が必要になるプリント配線板としても好適に使用することができる。

特に、第２の実施の形態のフレキシブル基材によれば、ポリイミドフィルム１０の露出面に、直接かつ全面的に吸水率の低い液晶ポリマーフィルム１５を固着させていることから、水分がポリイミドフィルム１０に浸透して、基材３と金属積層体２との界面の水分量が増加することによるニクロムスパッタ膜２１等の金属の酸化を抑制できる。このため、フレキシブル基材を高温多湿下で使用した場合にも、ポリイミドフィルム１０の表面に固着されている液晶ポリマーフィルム１３とともに、基材３と金属積層体２との界面の水分量が増加することを効率的に防止することができ、より確実に金属の酸化による耐熱ピール強度の低下を抑制することができる。

なお、本発明は、上述の実施形態に何ら限定されるものでなく、例えば、金属層として、ニクロムスパッタ膜２１、銅スパッタ膜２２および銅メッキ層２３が積層された金属積層体２に代えて、無電解銅メッキ等を形成したものであってもよい。

本発明に係る第１の実施形態のフレキシブル基材を示す断面模式図である。 本発明に係る第２の実施形態のフレキシブル基材を示す断面模式図である。

符号の説明

１ 基材
２ 金属層
１０ ポリイミドフィルム（プラスチックフィルム）
１３，１５ 液晶ポリマーフィルム
１４ プラズマ処理面

Claims (3)

1. プラスチックフィルムの表面に液晶ポリマーフィルムが固着された基材を有し、この基材における上記液晶ポリマーフィルムの表面に施されたプラズマ処理面に金属層が積層されていることを特徴とするフレキシブル基材。
2. 上記プラスチックフィルムは、ポリイミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂およびポリエーテルエーテルケトン樹脂のうちの少なくとも一種以上の樹脂によって構成されるととともに、このプラスチックフィルムに上記液晶ポリマーフィルムが固着された上記基材は、濁度が６０％以下であることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル基材。
3. 上記基材は、上記金属層が積層された液晶ポリマーフィルムが固着されていない上記プラスチックフィルムの露出面に液晶ポリマーフィルムが固着されていることを特徴とする請求項１または２に記載のフレキシブル基材。

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