JP4298597B2 - 配線回路基板および配線回路基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、配線回路基板およびその製造方法に関する。

フレキシブル配線回路基板等の配線回路基板は、例えば、ポリイミド等の絶縁層の片面または両面に、所定のパターンを有する銅箔等の導体層が形成されたものであり、各種の電気機器および電子機器に広く用いられている。

従来より、フレキシブル配線回路基板等の配線回路基板における所定のパターンを有する導体層の形成方法として、セミアディティブ法、サブトラクティブ法およびフルアディティブ法等が知られている（例えば、特許文献１参照）。

ここで、上記のセミアディティブ法について図面を参照しながら説明する。

図４は、セミアディティブ法による配線回路基板の製造方法の一例を示す模式的工程断面図である。

セミアディティブ法においては、例えば、まず、図４（ａ）に示すように、樹脂フィルムからなる絶縁層１１を用意する。

次に、図４（ｂ）に示すように、絶縁層１１上にスパッタリングまたは無電解めっきによって導電性薄膜１２を形成する。

次いで、図４（ｃ）に示すように、導電性薄膜１２上にドライフィルムレジスト等を用いて、後工程で形成される導体層の所定のパターンとは逆パターンのめっきレジスト１３を形成する。

その後、図４（ｄ）に示すように、導電性薄膜１２におけるめっきレジスト１３が形成されていない表面に、電解めっきにより導体層１４を形成する。

続いて、図４（ｅ）に示すように、めっきレジスト１３を剥離等により除去した後、図４（ｆ）に示すように、導体層１４下の領域を除いて導電性薄膜１２を化学エッチング等により除去する。このようにして、絶縁層１１上に所定のパターンを有する導体層１４が形成される。
特開２００２−１７６２５９号公報

しかしながら、従来の配線回路基板の形成方法では、上述の図４（ｆ）の工程において、導体層１４下の領域を除いて導電性薄膜１２を化学エッチング等により除去する場合に、導体層１４下の導電性薄膜１２にサイドエッチングが発生する。このサイドエッチングについて以下の図面を参照しながら説明する。

図５は、図４（ｆ）の領域Ｂの拡大図である。導電性薄膜１２を化学エッチング等により除去する場合に、導体層１４下の導電性薄膜１２までもが図５に示すようにエッチングされてしまい、導電性薄膜１２の両端側が抉り取られた状態になる。その結果、導電性薄膜１２に対する導体層１４の密着性が低下する。また、密着性の低下が著しい場合には、導体層１４が剥離する場合もある。

本発明の目的は、導体層の密着性を向上することが可能な配線回路基板およびその製造方法を提供することである。

第１の発明に係る配線回路基板は、絶縁層上に５ｎｍ以上５０ｎｍ以下の厚さを有する金属薄膜が形成され、金属薄膜上に５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の厚さを有する銅薄膜を介して導体層が形成され、導体層、銅薄膜および金属薄膜は所定のパターンを有し、銅薄膜は、金属薄膜に接する面から導体層に接する面に達するサイズの結晶粒子を含むものである。

本発明に係る配線回路基板においては、絶縁層上に５ｎｍ以上５０ｎｍ以下の厚さを有する金属薄膜が形成され、金属薄膜上に５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の厚さを有する銅薄膜および導体層が順に形成され、導体層、銅薄膜および金属薄膜は所定のパターンを有する。銅薄膜が金属薄膜に接する面から導体層に接する面に達するサイズの結晶粒子を含むことにより、導体層を除く領域の銅薄膜および金属薄膜を除去する場合に、導体層下の銅薄膜がサイドエッチングされることが抑制または防止される。それにより、絶縁層に対する銅薄膜の密着面積を十分に確保して密着性を向上することができる。

この場合、銅薄膜は５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の厚さを有するので、銅薄膜に対する導体層の密着性がより向上される。
また、絶縁層と銅薄膜との間に５ｎｍ以上５０ｎｍ以下の厚さを有する金属薄膜を備えるので、金属薄膜に対する銅薄膜の密着面積を十分に確保して密着性を向上することができる。

導体層は、銅を含んでもよい。この場合、銅薄膜に対する導体層の密着性がさらに向上される。

金属薄膜は、クロムおよびニッケルの少なくとも一方を含んでもよい。この場合、絶縁層と銅薄膜との密着性がより向上される。

第２の発明に係る配線回路基板の製造方法は、セミアディティブ法による配線回路基板の製造方法であって、絶縁層上に５ｎｍ以上５０ｎｍ以下の厚さを有する金属薄膜を形成する工程と、金属薄膜上に５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の厚さを有する銅薄膜を形成する工程と、銅薄膜上に所定のパターンを有する導体層を形成する工程と、導体層を除く領域の銅薄膜および金属薄膜を除去する工程と、銅薄膜を形成する工程後で導体層を形成する工程前または導体層を形成する工程後で銅薄膜および金属薄膜を除去する工程前において、銅薄膜が金属薄膜に接する面から導体層に接する面に達するサイズの結晶粒子を含むように銅薄膜に２００℃以上３００℃以下の温度で熱処理を施す工程とを含むものである。

本発明に係る配線回路基板の製造方法においては、絶縁層上に５ｎｍ以上５０ｎｍ以下の厚さを有する金属薄膜が形成され、金属薄膜上に５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の厚さを有する銅薄膜が形成され、銅薄膜上に所定のパターンを有する導体層が形成され、導体層を除く領域の銅薄膜および金属薄膜が除去される。銅薄膜を形成する工程後で導体層を形成する工程前または導体層を形成する工程後で銅薄膜および金属薄膜を除去する工程前において、銅薄膜が金属薄膜に接する面から導体層に接する面に達するサイズの結晶粒子を含むように銅薄膜に２００℃以上３００℃以下の温度で熱処理が施される。それにより、導体層を除く領域の銅薄膜および金属薄膜を除去する場合に、導体層下の銅薄膜がサイドエッチングされることが抑制または防止される。それにより、絶縁層に対する銅薄膜の密着面積を十分に確保して密着性を向上することができる。
この場合、銅薄膜は５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の厚さを有するので、銅薄膜に対する導体層の密着性がより向上される。
また、絶縁層と銅薄膜との間に５ｎｍ以上５０ｎｍ以下の厚さを有する金属薄膜を備えるので、金属薄膜に対する銅薄膜の密着面積を十分に確保して密着性を向上することができる。

導体層を形成する工程は、銅薄膜上に所定のパターンと逆のパターンを有するレジストを形成する工程と、レジストの領域を除いて銅薄膜上に導体層を形成する工程と、導体層の形成後、レジストを除去する工程とを含み、銅薄膜に熱処理を施す工程は、銅薄膜を形成する工程後でレジストを形成する工程前またはレジストを除去する工程後で銅薄膜を除去する工程前に設けられてもよい。

この場合、銅薄膜に熱処理を施す工程が銅薄膜を形成する工程後でレジストを形成する工程前またはレジストを除去する工程後で銅薄膜を除去する工程前に設けられることにより、銅薄膜の熱処理によってレジストが溶解されることを防止することができる。

本発明によれば、銅薄膜が絶縁層に接する面から導体層に接する面に達するサイズの結晶粒子を含むことにより、導体層を除く領域の銅薄膜を除去する場合に、導体層下の銅薄膜がサイドエッチングされることが抑制または防止される。それにより、絶縁層に対する銅薄膜の密着面積を十分に確保して密着性を向上することができる。また、絶縁層と銅薄膜との間に金属薄膜がある場合には、金属薄膜に対する銅薄膜の密着面積を十分に確保して密着性を向上することができる。

以下、本実施の形態に係る配線回路基板およびその製造方法について図面を参照しながら説明する。

初めに、本実施の形態に係る配線回路基板の製造方法について説明する。図１および図２は、本発明の一実施の形態に係る配線回路基板の製造方法を示す模式的工程断面図である。

まず、図１（ａ）に示すように、絶縁体フィルム等からなる絶縁層１を用意する。絶縁体フィルムは、例えばポリイミドまたはポリエステル等からなる。なお、金属箔からなる基板上に樹脂を塗布することにより絶縁層１を形成してもよい。

次に、図１（ｂ）に示すように、絶縁層１上に金属薄膜２および銅薄膜３を順に形成する。金属薄膜２は、絶縁層１と銅薄膜３との密着性を向上するために設けるものであり、特に必要がない場合には設けなくてもよい。金属薄膜２および銅薄膜３は、例えばスパッタリングまたは無電解めっき等により形成される。

なお、金属薄膜２は、例えばクロムの単層、ニッケルの単層、クロムとニッケルとの積層膜またはクロムとニッケルとの合金膜からなり、クロムおよびニッケルの少なくとも一方を含む。また、金属薄膜２の厚さは、例えば５ｎｍ以上５０ｎｍ以下の範囲にあることが好ましい。それにより、絶縁層１に対する銅薄膜３の密着性がより向上される。

また、銅薄膜３の厚さは、例えば５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の範囲にあることが好ましい。それにより、銅薄膜３に対する後述の導体パターン５の密着性がより向上される。

続いて、図１（ｃ）に示すように、銅薄膜３上に例えばドライフィルム等をラミネートし、露光および現像することにより、後工程で形成される導体パターン５とは逆パターンのめっきレジスト４を形成する。

次に、図１（ｄ）に示すように、銅薄膜３におけるめっきレジスト４が形成されていない表面に、例えば電解硫酸銅めっき液を用いて電解めっきにより銅からなる導体パターン５を形成する。導体パターン５の材料として銅以外の金属または合金を用いてもよい。

次に、図２（ｅ）に示すように、めっきレジスト４を剥離等により除去する。その後、銅薄膜３に熱処理を施す。この熱処理では、絶縁層１上に形成された銅薄膜３を２００℃以上３００℃以下の温度で約１時間保持する。この保持時間は、０．５時間以上２時間以下であることが好ましい。この場合、保持時間を０．５時間以上にすることにより結晶粒子のサイズを十分に大きくすることができ、保持時間を２時間以下にすることにより無駄なエネルギーの消費を防止することができる。

上記の熱処理により、銅薄膜３の結晶粒子のサイズを大きくすることができる。例えば、本実施の形態では、銅薄膜３の結晶粒子のサイズは４０ｎｍ以上３００ｎｍ以下程度になる。

続いて、図２（ｆ）に示すように、導体パターン５下の領域を除いて銅薄膜３および金属薄膜２を例えば硝酸過酸化水素水混合液を用いて化学エッチングにより除去する。

次に、図２（ｇ）に示すように、所定パターンのポリイミド等からなる保護絶縁膜６を形成する。この場合、導体パターン５上に保護絶縁膜６が被覆されていない部分（開口部）が端子となる。

なお、上記の熱処理は、めっきレジストが形成されていない状態で行うことができる。例えば、上記の熱処理を上述の図１（ｂ）に示す工程の後で図１（ｃ）に示す工程の前に行ってもよい。

ここで、上述の銅薄膜３に熱処理を施すことによる作用効果について以下に説明する。

図３は、図２（ｆ）の領域Ａの拡大図である。図３に示すように、銅薄膜３に熱処理を施すことにより、銅薄膜３に含まれる結晶粒子のサイズを大きくすることができる。

すなわち、本実施の形態では、熱処理により銅薄膜３は、絶縁層１に接する面から導体パターン５に接する面に達するサイズの結晶粒子２１を含む。つまり、銅薄膜３内に、厚さ方向Ｖにおいて、結晶粒子２１が１つだけ存在する箇所を有する。それにより、導体パターン５を除く領域の銅薄膜３を除去する場合に、導体パターン５下の銅薄膜３がサイドエッチングされることが抑制または防止される。それにより、絶縁層１に対する銅薄膜３の密着面積を十分に確保して密着性を向上することができる。また、絶縁層１と銅薄膜３との間に金属薄膜２がある場合には、金属薄膜２に対する銅薄膜３の密着面積を十分に確保して密着性を向上することができる。

（実施例）
以下、本実施例における配線回路基板およびその製造方法について説明する。なお、本実施例における配線回路基板の製造方法は、上記の本実施の形態に係る配線回路基板の製造方法に基づいているため、図面の説明については省略するものとする。

まず、厚さ２５μｍのポリイミドの絶縁体フィルムからなる絶縁層１を用意した。

次に、スパッタリングにより絶縁層１上に、厚さ３０ｎｍのニクロムからなる金属薄膜２および厚さ２００ｎｍの銅薄膜３を順に形成した。

続いて、銅薄膜３上にドライフィルムをラミネートし、露光および現像することにより、後工程で形成される導体パターンとは逆パターンのめっきレジスト４を形成した。

次に、銅薄膜３におけるめっきレジスト４が形成されていない表面に、電解硫酸銅めっき液を用いて電解めっきにより、厚さ８μｍ、幅１５μｍおよび間隔１５μｍの銅からなる導体パターン５を形成した。

次に、めっきレジスト４を剥離により除去した。その後、銅薄膜３に熱処理を施すために、銅薄膜３を２５０℃の温度で１時間保持した。

続いて、導体パターン５下の領域を除いて銅薄膜３および金属薄膜２を硫酸過酸化水素水混合液を用いて化学エッチングにより除去した。その後、所定パターンのポリイミドからなる保護絶縁膜６を形成した。

以上のようにして作製した配線回路基板の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観察した。

その結果、銅薄膜３の厚さ２００ｎｍと等しいサイズを有する結晶粒子、すなわち、厚さ方向Ｖにおいて金属薄膜２に接する面から導体パターン５に接する面に達するサイズの結晶粒子が銅薄膜３に含まれることがわかった。

また、導体パターン５下の銅薄膜３にサイドエッチングも発生していないことがわかった。

さらに、銅薄膜３に対する導体パターン５の密着性を確認するために、粘着テープを用いた剥離試験を行ったが、導体パターン５の剥離はなく、良好な密着性を確認することができた。

（比較例）
比較例における配線回路基板の製造方法が、上記の実施例における配線回路基板の製造方法と異なる点は、銅薄膜３の熱処理を行わない点である。

配線回路基板を作製した後、上記の実施例と同様に、配線回路基板の断面をＳＥＭにより観察した。

その結果、銅薄膜３に含まれる結晶粒子のサイズは全て２００ｎｍ未満であり、厚さ方向Ｖにおいて金属薄膜２に接する面から導体パターン５に接する面までの間に必ず２つ以上の結晶粒子が存在することがわかった。

また、導体パターン５下の銅薄膜３にサイドエッチングが発生していることがわかった。

さらに、銅薄膜３に対する導体パターン５の密着性を確認するために、粘着テープを用いた剥離試験を行ったが、導体パターン５の剥離が部分的に確認され、良好な密着性を確認することができなかった。

本発明は、種々の電気機器、電子機器等に利用することができる。

本発明の一実施の形態に係る配線回路基板の製造方法を示す模式的工程断面図である。 本発明の一実施の形態に係る配線回路基板の製造方法を示す模式的工程断面図である。 図２（ｆ）の領域Ａの拡大図である。 セミアディティブ法による配線回路基板の製造方法の一例を示す模式的工程断面図である。 図４（ｆ）の領域Ｂの拡大図である。

符号の説明

１ 絶縁層
２ 金属薄膜
３ 銅薄膜
４ めっきレジスト
５ 導体パターン
６ 保護絶縁膜
２１ 結晶粒子

Claims (5)

1. 絶縁層上に５ｎｍ以上５０ｎｍ以下の厚さを有する金属薄膜が形成され、前記金属薄膜上に５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の厚さを有する銅薄膜を介して導体層が形成され、
   前記導体層、前記銅薄膜および前記金属薄膜は所定のパターンを有し、
   前記銅薄膜は、前記金属薄膜に接する面から前記導体層に接する面に達するサイズの結晶粒子を含むことを特徴とする配線回路基板。
2. 前記導体層は、銅を含むことを特徴とする請求項１または２記載の配線回路基板。
3. 前記金属薄膜は、クロムおよびニッケルの少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１記載の配線回路基板。
4. セミアディティブ法による配線回路基板の製造方法であって、
   絶縁層上に５ｎｍ以上５０ｎｍ以下の厚さを有する金属薄膜を形成する工程と、
   前記金属薄膜上に５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の厚さを有する銅薄膜を形成する工程と、
   前記銅薄膜上に所定のパターンを有する導体層を形成する工程と、
   前記導体層を除く領域の前記銅薄膜および前記金属薄膜を除去する工程と、
   前記銅薄膜を形成する工程後で前記導体層を形成する工程前または前記導体層を形成する工程後で前記銅薄膜および前記金属薄膜を除去する工程前において、前記銅薄膜が前記金属薄膜に接する面から前記導体層に接する面に達するサイズの結晶粒子を含むように前記銅薄膜に２００℃以上３００℃以下の温度で熱処理を施す工程とを含むことを特徴とする配線回路基板の製造方法。
5. 前記導体層を形成する工程は、
   前記銅薄膜上に前記所定のパターンと逆のパターンを有するレジストを形成する工程と、
   前記レジストの領域を除いて前記銅薄膜上に導体層を形成する工程と、
   前記導体層の形成後、前記レジストを除去する工程とを含み、
   前記銅薄膜に熱処理を施す工程は、前記銅薄膜を形成する工程後で前記レジストを形成する工程前または前記レジストを除去する工程後で前記銅薄膜を除去する工程前に設けられたことを特徴とする請求項４記載の配線回路基板の製造方法。

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