JP2009295656A - フレキシブル配線板用基板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂フィルム基板上に銅皮膜層を有する耐折性の向上した２層フレキシブル配線板用基板の提供。
【解決手段】樹脂フィルム基材と、前記樹脂フィルム基材の少なくとも片面に設けられた〔１１１〕優先配向の配線用銅層とからなることを特徴とする２層フレキシブル配線用基板、及び、樹脂フィルム基材の少なくとも片面に低電流密度層と高電流密度層を交互に組み合わせた銅めっき積層体を形成した後、次いで熱処理して前記銅めっき積層体を〔１１１〕優先配向の銅皮膜からなる配線用銅層を形成したことを特徴とする２層フレキシブル配線板用基板の製造方法である。
【選択図】なし

Description

本発明は、樹脂フィルム基板上に銅皮膜層を有する耐折性の向上した２層フレキシブル配線板用基板及びその製造方法に関するものである。

フレキシブル配線板は、一般に屈曲性を必要とするハードディスクの読み書きヘッドやプリンターヘッド、デジタルカメラ内の屈折配線板用などとして広く用いられている。
フレキシブル配線板用基板には、電解銅箔や圧延銅箔を接着剤で樹脂フィルム基材に接着した通称３層基板（銅層／接着剤層／ベースフィルム層（絶縁層））と、樹脂フィルム基材上にシード層、銅めっき層を順次形成した配線板用基板（通称めっき基板）および銅箔に樹脂フィルム基材のワニスを塗って絶縁層を形成した配線板用基板（通称キャスト基板）の通称２層基板（銅層／ベースフィルム層（絶縁層））の２種類がある。

近年、フレキシブル配線基板の電気回路配線に用いられる銅箔の耐屈折性の評価としてＪＩＳ−Ｐ−８１１５やＡＳＴＭ−Ｄ２１７６で規格されたＭＩＴ耐折度試験（Ｆｏｌｄｉｎｇ Ｅｎｄｕｒａｎｃｅ Ｔｅｓｔ）が工業的に使用さている。この試験では、試験片に形成する回路パターンの断線までの屈折回数で評価され、この屈折回数が大きいほど耐折性が良いとされている。

ところで、銅箔の耐屈折性の向上を図るものとしては、例えば特許文献１にあるように、カーボン量が１８ｐｐｍ以下の銅箔を用いて銅箔表面を１００℃以上で加熱処理することにより耐屈曲性や常温及び高温時の伸びの向上を図ったり、また、特許文献２にあるように、伸び率が２０〜４０％の電解銅箔を用いて圧下率４０〜８０％の圧延加工を行うことにより耐屈折性の向上を図る技術が提案されている。
特開平８−２８３８８６号公報 特開平６−２６９８０７号公報

しかしながら、上記に記載した方法は、すべて３層基板用の圧延銅箔や電解銅箔で配線基板形成前の銅箔に対するものであり、２層基板では、キャスト基板に用いられる銅箔に応用可能であるが、本発明が対象とするめっき基板は、樹脂フィルム基材の少なくとも片面に形成したシード層を設けた後、このシード層上に銅めっき層を形成しているため、銅めっき層の熱処理や圧延加工ができない。そのため、めっき基板において耐折性に優れためっき基板及びその製造方法についての提案には至っていない。

このような課題に鑑み、本発明の第一の発明は、樹脂フィルム基材と、前記樹脂フィルム基材の少なくとも片面に設けられた〔１１１〕優先配向の配線用銅層とからなることを特徴とする２層フレキシブル配線用基板である。
また、この配線用銅層は、低電流密度層と高電流密度層を交互に組み合わせた銅めっき積層体を熱処理して形成した銅皮膜であることが好ましい。

本発明の第二の発明は、樹脂フィルム基材の少なくとも片面に低電流密度層と高電流密度層を交互に組み合わせた銅めっき積層体を形成した後、次いで熱処理して前記銅めっき積層体を〔１１１〕優先配向の銅皮膜からなる配線用銅層を形成したことを特徴とする２層フレキシブル配線板用基板の製造方法である。
また、この低電流密度層を形成する際の銅めっきの電流密度は０．０５〜０．５Ａ／ｄｍ^２で、この高電流密度層を形成する際の銅めっきの電流密度は５〜２０Ａ／ｄｍ^２であることが好ましい。

本発明の２層フレキシブル配線板用基板によれば、樹脂フィルム基材の少なくとも片面に形成したシード層上に、低電流密度層と高電流密度層を順次複数組み合わせて多層構造の積層めっき層を設ける構成にした後に行う熱処理の作用によって、この積層めっき層が〔１１１〕優先配向の銅皮膜となり、ＭＩＴ耐折度試験の折り曲げ時に常温動的再結晶が起こることで、耐屈折回数が大幅に向上した２層フレキシブル配線板用基板が得られるという優れた効果を得ることが可能となる。

本発明の２層フレキシブル配線板用基板では、表面に導電性を付与された樹脂フィルム基材の製造方法は特に限定されず、樹脂フィルム表面の少なくとも片面に例えば銅、ニッケルなどの金属を化学的に形成する無電解めっき法、或いは銅、ニッケル、クロム等の金属を蒸着やスパッタで形成する乾式めっき法などを用いて、樹脂フィルム表面上に導電性を付与する。

積層銅めっき層の形成は、導電性の付与された樹脂フィルム基板に、銅の電気めっき法を用いて、低電流密度層と高電流密度層の各銅めっき層を交互に形成して作製する。その場合、低電流密度層と高電流密度層の形成に用いる電流密度範囲は、低電流密度層では０．０５〜０．５Ａ／ｄｍ^２、高電流密度層では５〜２０Ａ／ｄｍ^２の範囲で、この電流密度の差は大きい方が望ましく、この電流密度差が小さいと、その後に熱処理しても〔１１１〕優先配向が十分得られず、ＭＩＴ耐折度試験の折り曲げ時の常温動的再結晶が起こり難くなってしまう。
尚、積層銅めっき層の形成において、低電流密度層と高電流密度層の積層の順番は、先ず低電流密度層を形成し、次いで高電流密度層を形成する順で行ない、同じ層数になるように積層するのが好ましい。

この積層銅めっき層の各層の厚みは、低電流密度層では、０．５〜１．０μｍ、高電流密度層では、１．５〜３．０μｍが望ましい。これらの値より小さくても、逆に大きくても、積層後の熱処理での良好な〔１１１〕優先配向が得られない。
又、各層の層数は１層から４層、全体として２層から８層程度が望ましく、より望ましくは４層から８層を積層することで、熱処理後に良好な〔１１１〕優先配向が得られる。

この積層銅めっき層の形成に使用される銅の電気めっき法の光沢銅めっき液は、公知の組成の銅めっき浴を用いてよく、一般的には、硫酸銅浴を用いる。添加剤は低電流密度から高電流密度まで使用が可能なものであれば流す電流値を変化させることで低電流密度層と高電流密度層の多層構造を形成することができる。また、低電流密度用と高電流密度用の添加剤を分けて交互に使う方法でも良い。更には、浴温や攪拌といっためっき条件によって電流密度のコントロールをすることもできる。

積層銅めっき層の形成後の熱処理は、〔１１１〕優先配向させるのに重要なもので、その条件としては、温度は１２０から１５０℃が好ましく、保持時間は積層する層数などによって適時時間を選択して行なう。
以下、実施例を用いて詳細に説明する。

厚さ３８μｍのポリイミドフィルムの片面に、スパッタリングによって厚み０．１μｍの銅皮膜によるシード層を形成した。この導電性を付与したポリイミドフィルムに市販の硫酸銅めっき浴を用いて、０．５Ａ／ｄｍ^２の低電流密度層（Ｌｏｗ）と５Ａ／ｄｍ^２の高電流密度層（Ｈｉｇｈ）を、この順に交互に合わせて４層を積層させ、全体の膜厚が８μｍとなるように調整した積層銅めっき層を形成した。次いで、１２０℃、９０分間の熱処理を施し、〔１１１〕優先配向した銅皮膜からなる配線用銅層を有する銅ポリイミド２層フレキシブル配線板用基板を作製した。尚、〔１１１〕優先配向割合は、ＥＢＳＤ法（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂａｃｋ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ Ｐａｔｔｅｒｎ）により求めた。

この得られた２層フレキシブル配線板用基板の耐屈折性は、ＪＩＳ−Ｐ−８１１５のＭＩＴ試験法の試験片パターンを、ホトリソグラフィーにて形成し、ＪＩＳ−Ｐ−８１１５のＭＩＴ試験機を用いて、曲げ曲率Ｒ＝０．３８ｍｍ、荷重５００ｇ、屈折回転数１７５ｒ．ｐ．ｍの条件下で耐屈折性試験を行い、断線までの屈折回数を測定した。その結果を表１に示す。

厚み３８μｍのポリイミドフィルムの片面にスパッタリングによって厚み０．１μｍの銅皮膜を形成した。この導電性を付与したポリイミドフィルムに市販の硫酸銅めっき浴を用いて、０．１Ａ／ｄｍ^２の電流密度層と１０Ａ／ｄｍ^２の電流密度層を交互に４層を積層させ、全体の膜厚が８μｍとなるように調整しためっき皮膜を形成し、１２０℃にて９０分間の熱処理を施した銅ポリイミド２層フレキシブル配線板用基板を試作した。
得られた２層フレキシブル配線板用基板について実施例１と同様の条件で耐屈折性試験を行なった結果を表１に併せて示す。

厚さ３８μｍのポリイミドフィルムの片面にスパッタリングによって厚さ０．１μｍの銅皮膜を形成した。この導電性を付与したポリイミドフィルムに市販の硫酸銅めっき浴を用いて、０．３Ａ／ｄｍ^２の電流密度層と８Ａ／ｄｍ^２の電流密度層を交互に４層を積層させ、全体の膜厚が８μｍとなるように調整しためっき皮膜を形成し、１２０℃にて９０分間の熱処理を施した銅ポリイミド２層フレキシブル配線板用基板を試作した。
得られた２層フレキシブル配線板用基板について実施例１と同様の条件で耐屈折性試験を行なった結果を表１に併せて示す。

厚さ３８μｍのポリイミドフィルムの片面に、スパッタリングによって厚み０．１μｍの銅皮膜によるシード層を形成した。この導電性を付与したポリイミドフィルムに市販の硫酸銅めっき浴を用いて、０．５Ａ／ｄｍ^２の低電流密度層（Ｌｏｗ）と５Ａ／ｄｍ^２の高電流密度層（Ｈｉｇｈ）を、この順に交互に合わせて８層を積層させ、全体の膜厚が８μｍとなるように調整した積層銅めっき層を形成した。次いで、１２０℃、９０分間の熱処理を施し、〔１１１〕優先配向した銅皮膜からなる配線用銅層を有する銅ポリイミド２層フレキシブル配線板用基板を作製した。
得られた２層フレキシブル配線板用基板について実施例１と同様の条件で耐屈折性試験を行なった結果を表１に併せて示す。

厚み３８μｍのポリイミドフィルムの片面にスパッタリングによって厚み０．１μｍの銅皮膜を形成した。この導電性を付与したポリイミドフィルムに市販の硫酸銅めっき浴を用いて、０．１Ａ／ｄｍ^２の電流密度層と１０Ａ／ｄｍ^２の電流密度層を交互に４層を積層させ、全体の膜厚が８μｍとなるように調整しためっき皮膜を形成し、１００℃の温度にて、１１０分間の熱処理を施した銅ポリイミド２層フレキシブル配線板用基板を試作した。
得られた２層フレキシブル配線板用基板について実施例１と同様の条件で耐屈折性試験を行なった結果を表１に併せて示す。

厚さ３８μｍのポリイミドフィルムの片面にスパッタリングによって厚さ０．１μｍの銅皮膜を形成した。この導電性を付与したポリイミドフィルムに市販の硫酸銅めっき浴を用いて、０．３Ａ／ｄｍ^２の電流密度層と８．０Ａ／ｄｍ^２の電流密度層を交互に４層を積層させ、全体の膜厚が８μｍとなるように調整しためっき皮膜を形成し、１５０℃の温度にて、７０分間の熱処理を施した銅ポリイミド２層フレキシブル配線板用基板を試作した。
得られた２層フレキシブル配線板用基板について実施例１と同様の条件で耐屈折性試験を行なった結果を表１に併せて示す。

［比較例１］
厚さ３８μｍのポリイミドフィルムの片面にスパッタリングによって厚さ０．１μｍの銅皮膜を形成した。この導電性を付与したポリイミドフィルムに市販の硫酸銅めっき浴を用いて、１Ａ／ｄｍ^２の電流密度層と３Ａ／ｄｍ^２の電流密度層を交互に４層を積層させ、全体の膜厚が８μｍとなるように調整しためっき皮膜を形成し、１２０℃にて９０分間の熱処理を施した銅ポリイミド基板を試作した。得られた２層フレキシブル配線板用基板について実施例１と同様の条件で耐屈折性試験を行なった結果を表１に併せて示す。

［比較例２］
厚さ３８μｍのポリイミドフィルムの片面に、スパッタリングによって厚み０．１μｍの銅皮膜によるシード層を形成した。この導電性を付与したポリイミドフィルムに市販の硫酸銅めっき浴を用いて、０．５Ａ／ｄｍ^２の低電流密度層と５Ａ／ｄｍ^２の高電流密度層を、この順に交互に合わせて４層を積層させ、全体の膜厚が８μｍとなるように調整した積層銅めっき層を形成した。次いで、８０℃、１４０分間の熱処理を施して銅ポリイミド２層フレキシブル配線板用基板を作製した。
得られた２層フレキシブル配線板用基板について実施例１と同様の条件で耐屈折性試験を行なった結果を表１に併せて示す。

［従来例］
厚さ３８μｍのポリイミドフィルムの片面に、スパッタリングによって厚み０．１μｍの銅皮膜によるシード層を形成した。この導電性を付与したポリイミドフィルムに市販の硫酸銅めっき浴を用いて、０．５Ａ／ｄｍ^２の電流密度層を厚み８μｍとなるように調整した銅めっき層を形成した。次いで、１２０℃、９０分間の熱処理を施した配線用銅層を有する銅ポリイミド２層フレキシブル配線板用基板を作製した。
得られた２層フレキシブル配線板用基板について実施例１と同様の条件で耐屈折性試験を行なった結果を表１に併せて示す。

表１より明らかなごとく、本発明の２層フレキシブル配線板用基板は、従来例に比べて断線までの屈折回数が大幅に向上しているのがわかる。又、めっき皮膜層を形成する際の電流密度が本発明範囲を外れている比較例１では、〔１１１〕優先配向割合が低く、そのため、満足する屈曲回数が得られなかった。更に、熱処理条件が外れている比較例２においても充分な〔１１１〕優先配向割合が得られず、屈曲回数の向上が見られなかった。

Claims (4)

1. 樹脂フィルム基材と、前記樹脂フィルム基材の少なくとも片面に設けられた〔１１１〕優先配向の配線用銅層とからなることを特徴とする２層フレキシブル配線用基板。
2. 前記配線用銅層が、低電流密度層と高電流密度層を交互に組み合わせた銅めっき積層体を熱処理して形成した〔１１１〕優先配向の銅皮膜であることを特徴とする請求項１記載の２層フレキシブル配線用基板。
3. 樹脂フィルム基材の少なくとも片面に低電流密度層と高電流密度層を交互に組み合わせた銅めっき積層体を形成した後、次いで熱処理して前記銅めっき積層体を〔１１１〕優先配向の銅皮膜からなる配線用銅層を形成したことを特徴とする２層フレキシブル配線板用基板の製造方法。
4. 前記低電流密度層を形成する際の銅めっきの電流密度が０．０５〜０．５Ａ／ｄｍ^２で、前記高電流密度層を形成する際の銅めっきの電流密度が５〜２０Ａ／ｄｍ^２であることを特徴とする請求項３記載の２層フレキシブル配線板用基板の製造方法。