(57)【要約】【課題】  ポリイミドフィルムと導電性金属層との接着性に優れたフレキシブル基板用基材およびそれを用いたフレキシブル基板を提供する。【解決手段】  ポリイミドフィルムの表面を粗面化の程度を極力抑制して軽度にエッチングして活性化した後、真空成膜法を用いてのＮｉ−Ｐ合金層およびＣｕ層を形成してフレキシブル基板用基材とし、次いでこのフレキシブル基板用基材上に湿式めっき法により導電性金属層である第二のＣｕ層を形成させて本発明のフレキシブル基板とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面粗さが１．５〜１０ｎｍ（Ｒａ）であるポリイミドフィルムの少なくとも片面に、下から順にＮｉ−Ｐ合金層とＣｕ層とを形成してなるフレキシブル基板用基材。
【請求項２】
Ｎｉ−Ｐ合金層のＰ含有量が０．１〜２０重量％である、請求項１に記載のフレキシブル基板用基材。
【請求項３】
Ｎｉ−Ｐ合金層の厚さが２０〜１００ｎｍである、請求項１または２に記載のフレキシブル基板用基材。
【請求項４】
Ｃｕ層の厚さが５０〜３００ｎｍである、請求項１〜３のいずれかに記載のフレキシブル基板用基材。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のフレキシブル基板用基材のＣｕ層上に、１〜１００μｍの厚さの第二のＣｕ層を設けてなるフレキシブル基板。
【請求項６】
ポリイミドフィルムの表面を表面粗さ１．５〜１０ｎｍ（Ｒａ）に活性化処理する工程、活性化処理された前記ポリイミドフィルムの表面に真空成膜法により厚さ２０〜１００ｎｍのＮｉ−Ｐ合金層を形成させる工程、さらに該Ｎｉ−Ｐ合金層の上に導電性の下地層として真空成膜法により厚さ５０〜３００ｎｍのＣｕ層を形成させる工程からなることを特徴とするフレキシブル基板用基材の製造方法。
【請求項７】
ポリイミドフィルムの表面を表面粗さ１．５〜１０ｎｍ（Ｒａ）に活性化処理する工程、活性化処理された前記ポリイミドフィルムの表面に真空成膜法により厚さ２０〜１００ｎｍのＮｉ−Ｐ合金層を形成させる工程、さらに該Ｎｉ−Ｐ合金層の上に導電性の下地層として真空成膜法により厚さ５０〜３００ｎｍのＣｕ層を形成させる工程、該Ｃｕ層の上に電気めっき法により厚さ１〜１００μｍの第二のＣｕを形成させる工程からなることを特徴とするフレキシブル基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント基板等に用いるフレキシブル基板用基材、およびそれを用いたフレキシブル基板並びにそれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ノートパソコン、プリンター、デジタルカメラ、液晶ディスプレイなどの小形でかつ軽量であることが求められる電子機器の通電回路に用いるプリント基板として、高密度な実装が可能で、軽量でかつ変形可能で柔軟なＴＡＢ（Ｔａｐｅ  Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープやフレキシブル基板の需要が高まっている。従来のプリント基板としては、連続使用による温度上昇に耐える耐熱性および可撓性を有するプラスチック基板、例えばポリイミドフィルムにエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂からなる接着剤を用いて導電性金属層である銅箔を貼り合わせたものが用いられていた。しかし、接着剤を用いたプリント基板による通電回路では変形しやすく寸法安定性に乏しく、また熱硬化性接着剤の耐熱性が基板材料の耐熱性よりも劣るため、熱安定性も十分ではなかった。さらに、銅箔を用いたプリント基板では、銅箔の厚さが大きく、高密度実装すなわち回路の軽量化および小型化に十分に対応することができなかった。
【０００３】
これらの問題を解決するため、ポリイミドフィルム上に接着剤を用いずに金属層を形成させる技術として、
（１）銅箔上にポリアミック酸をキャスティング法を用いて塗布し、乾燥し硬化させるキャスティング法
（２）銅箔上にポリイミドフィルムを加熱圧着するラミネート法
（３）ポリイミドフィルム表面に無電解めっきで金属薄膜を形成させ、その上に電気めっき法で所定の厚さの金属層を形成させる無電解めっき法
（４）ポリイミドフィルム表面に真空成膜法を用いて金属薄膜を形成させ、その上に電気めっき法で所定の厚さの金属層を形成させる真空成膜法
などの方法が種々試みられている。
【０００４】
（１）のキャスティング法や（２）のラミネート法を用いて形成した回路基板は、熱安定性および寸法安定性において従来の接着剤を用いたプリント基板よりも優れており、幅広く用いられている。しかし、１０μｍ以下の厚さの導電層を用いることが求められる次世代の電子機器の高密度実装基板には、圧延や電鋳による厚い銅箔を用いるこれらの方法は、軽量化およびコストの観点から問題がある。
【０００５】
（３）の無電解めっき法によると薄い導電層の形成が可能であり、軽量な高密度実装基板に適している。しかし、無電解めっき法ではめっき層の付着を向上させるために実施するポリイミドフィルム表面を薬品を用いて活性化処理するが、薬品の後処理に伴う製造コストの上昇、および後処理作業による環境汚染の観点から問題がある。
【０００６】
（４）の真空成膜法を用いる場合は環境汚染の問題はないが、ポリイミドフィルムとその上に形成する金属薄膜との接着強度が小さく剥離しやすい、という欠点を有している。この欠点を克服するため、以下に示す種々の方法が提案されている。
【０００７】
例えば特許文献１は、プラスチックフィルム基材上に、ニッケル層、銅層、ニッケル層を真空中で順次形成されてなる導電性フィルムを提案している。また、特許文献２は、耐熱性基材フィルムの片面に、ＮｉまたはＮｉ−Ｃｒの耐食性金属の蒸着層を介してＣｕまたはＡｌの良導電性金属の蒸着層を設け、さらに良導電性金属の蒸着層上にＮｉまたはＮｉ−Ｃｒの耐食性金属の蒸着層を設け、基材フィルムの他面に、金属蒸着膜または有機もしくは無機ポリマーのコーティング層を設けてなるフレキシブルプリント回路用フィルム材料を提案している。また、特許文献３は、ポリイミドなどの高分子フィルム表面に、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｖ、Ｗ、Ｍｏの少なくとも１種の第一の金属を真空成膜手段によって付着させ、次いで第一の金属を高分子フィルム中に熱拡散させ、引き続いてＣｕ、Ｎｉ、Ａｌ等を無電解メッキ法、または電気メッキ法などを用いて形成させる、高分子フィルムに金属層を形成させる方法を提案している。また、特許文献４は、ポリイミド樹脂フィルムの表面を親水化して触媒を付与し、その後無電解メッキによりニッケル、コバルトまたはそれらの合金の一つを施し、その後無電解銅メッキ、または電解銅メッキを行うことによる銅ポリイミド基板の製造方法を提案している。
【０００８】
さらに、特許文献５は、プラズマ処理された表面を有するポリイミド樹脂などのポリマーフィルムと、そのプラズマ処理された表面に付着した、ニッケルまたはＣｕ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｖ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐｄ、Ｔａ、Ｗ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｍｎ、Ｃｏおよびこれらの２つ以上の混合物からなる群より選択される金属を合金用金属とするニッケル合金を含むニッケルタイトコート層と、そのニッケルタイトコート層に付着した銅シードコート層とを含む無接着剤フレキシブルラミネートを提案している。
【０００９】
しかし、これらの文献が提案している技術では、いずれによってもＣｕ層がポリイミドフィルムから剥離する現象を皆無にすることができない。また、連続使用による温度上昇により、高温で長時間経時させた場合の接着強度の低下を抑制することが求められている。
【００１０】
上記のように、本出願に関する先行技術情報として、以下のものがある。
【特許文献１】特開昭６２−０４７９０８号公報
【特許文献２】特開昭６２−１８１４８８号公報
【特許文献３】特開平０３−２７４２６１号公報
【特許文献４】特開平０５−０９０７３７号公報
【特許文献５】特開２０００−５０８２６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明においては、ポリイミドフィルムと導電性金属層との接着性に優れたフレキシブル基板用基材およびそれを用いたフレキシブル基板並びにそれらの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の目的を達成するため、本発明のフレキシブル基板用基材は、表面粗さが１．５〜１０ｎｍ（Ｒａ）であるポリイミドフィルムの少なくとも片面に、下から順にＮｉ−Ｐ合金層とＣｕ層とを形成してなるフレキシブル基板用基材（請求項１）であり、
上記（請求項１）のフレキシブル基板用基材において、Ｎｉ−Ｐ合金層のＰ含有量が０．１〜２０重量％であること（請求項２）を特徴とし、また
上記（請求項１または２）のフレキシブル基板用基材において 、Ｎｉ−Ｐ合金層の厚さが２０〜１００ｎｍであること（請求項３）、を特徴とし、また
上記（請求項１〜３）のいずれかのフレキシブル基板用基材において 、Ｃｕ層の厚さが５０〜３００ｎｍであること（請求項４）を特徴とする。
また、本発明のフレキシブル基板は、上記（請求項１〜４）のいずれかのフレキシブル基板用基材のＣｕ層上に、１〜１００μｍの厚さの第二のＣｕ層を設けてなるフレキシブル基板である。
【００１３】
そして、上記目的を達成するための本発明のフレキシブル基板用基材の製造方法は、ポリイミドフィルムの表面を表面粗さ１．５〜１０ｎｍ（Ｒａ）に活性化処理する工程、活性化処理された前記ポリイミドフィルムの表面に真空成膜法により厚さ２０〜１００ｎｍのＮｉ−Ｐ合金層を形成させる工程、さらに該Ｎｉ−Ｐ合金層の上に導電性の下地層として真空成膜法により厚さ５０〜３００ｎｍのＣｕ層を形成させる工程からなることを特徴とするものである。前記活性化処理は、真空中におけるプラズマ処理が好ましく、真空成膜法はスパッタ法を用いるのが好ましい。
【００１４】
さらに、上記目的を達成するための本発明のフレキシブル基板用の製造方法は、ポリイミドフィルムの表面を表面粗さ１．５〜１０ｎｍ（Ｒａ）に活性化処理する工程、活性化処理された前記ポリイミドフィルムの表面に真空成膜法により厚さ２０〜１００ｎｍのＮｉ−Ｐ合金層を形成させる工程、さらに該Ｎｉ−Ｐ合金層の上に導電性の下地層として真空成膜法により厚さ５０〜３００ｎｍのＣｕ層を形成させる工程、該Ｃｕ層の上に電気めっき法により厚さ１〜１００μｍの第二のＣｕを形成させる工程からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のフレキシブル基板用基材は、ポリイミドフィルムの表面を粗面化の程度を極力抑制して軽度にエッチングして活性化した後、真空成膜法を用いてのＮｉ−Ｐ合金層およびＣｕ層を形成してなるフレキシブル基板用基材であり、ピンホールが少なく、この上に湿式めっき法により導電性金属層である第二のＣｕ層を形成させて本発明のフレキシブル基板とした場合に、フレキシブル基板用基材と第二のＣｕ層との優れた接着力が得られ、また高温で長時間経時させても良好な接着力を保持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を詳細に説明する。図１は本発明のフレキシブル基板用基材の概略断面図である。フレキシブル基板用基材１０は、ポリイミドフィルム１の片面上にＮｉ−Ｐ合金層２が形成され、Ｎｉ−Ｐ合金層２上にＣｕ層３が形成されて構成される。図はポリイミドフィルム１の片面上にＮｉ−Ｐ合金層２とＣｕ層３が形成された場合を示すが、ポリイミドフィルム１の他の片面上に同様にＮｉ−Ｐ合金層２とＣｕ層３が形成されていてもよい。
【００１７】
フレキシブル基板用基材１０のＮｉ−Ｐ合金層２およびＣｕ層３を形成させる基体であるポリイミドフィルム１としては、ＢＰＤＡ（ビフェニルテトラカルボン酸）系のポリイミド樹脂や、ＰＭＤＡ（ピロメリット酸二無水物）系のポリイミド樹脂などのいずれのポリイミド樹脂からなるフィルムも用いることができる。これらのポリイミドフィルム１の表面を活性化してＮｉ−Ｐ合金層２およびＣｕ層３を形成させる
【００１８】
活性化処理はポリイミドフィルムの表面ができるだけ粗面化しないよう、軽度にエッチングする。エッチングはアルカリ水溶液による湿式エッチングや真空中のプラズマ照射によるエッチングなどの乾式エッチングがあるが、本発明においては真空中におけるプラズマ処理が好ましい。プラズマ処理に用いるガスとしては、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒなどの不活性ガスを単独で、またはこれらの不活性ガスの２種類以上を混合して用いる。プラズマを発生させるエネルギー供給源としては、直流（ＤＣ）、交流（ＡＣ）、高周波（ＲＦ）、マイクロ波などの一般に用いるエネルギー源を用いる。このようにしてプラズマ処理を行った後の表面粗さは１．５〜１０ｎｍ（Ｒａ）であることが好ましく、２〜５ｎｍ（Ｒａ）であることがより好ましい。通常のポリイミドフィルムの表面粗さは１〜５ｎｍ（Ｒａ）であるので、極力表面粗さが増加しないように軽度にエッチングする。表面粗さが１．５ｎｍ（Ｒａ）未満の場合は、ポリイミドフィルム上に形成させる金属層との良好な接着力が得られない。一方、１０ｎｍ（Ｒａ）を超えると、ポリイミドフィルム上にめっき層を形成させた後にめっき層をエッチングしてファインパターンを形成させる際に良好なパターンが得られにくくなる。
【００１９】
このようにして表面を活性化した後、ポリイミドフィルム上に形成させる導電層であるＣｕ層とポリイミドフィルムとの接着力を高める金属層を形成させる。金属層としてはＮｉやＮｉ−Ｃｒ、Ｎｉ−Ｃｕ、Ｎｉ−ＰなどのＮｉ合金が好ましいが、中でもＮｉ−Ｐ合金層を形成させることがより好ましい。本発明者らは、ポリイミドフィルムとの接着力を高め、かつ高温で長時間経時させた場合に良好な接着力を保持することが可能な層について鋭意研究した結果、真空成膜法を用いてＮｉ−Ｐ合金層を形成させることにより、他のＮｉ層やＮｉ合金層を形成させるよりも、ポリイミドフィルムと最上層のＣｕ層との良好な接着力が得られることを見いだした。真空成膜法としてはスパッタ法や蒸着法などがあるが、スパッタ法を用いることが好ましい。Ｎｉ−Ｐ合金のＰ含有量は０．１〜２０重量％であることが好ましい。Ｐ含有量が０．１重量％未満であると、高温で長時間経時させた場合にポリイミドフィルムとの接着力が低下してしまう。Ｐ含有量が２０重量％を超えると、このＮｉ−Ｐ合金層上に後記するＣｕ層とその上に第二のＣｕ層を形成させた後にエッチングにより金属層を除去して回路を形成する際にＮｉ−Ｐ合金層が完全に除去されずに残留するようになり、回路間の絶縁性が不良となるので好ましくない。また、Ｎｉ−Ｐ合金層の厚さは２０〜１００ｎｍであることが好ましい。Ｎｉ−Ｐ合金層の厚さが２０ｎｍ未満であるとポリイミドフィルムとの良好な接着力が得られない。厚さが１００ｎｍを超えても接着力の向上効果は飽和し、コスト的に有利でなくなる。  
【００２０】
このようにしてポリイミドフィルム上にＮｉ−Ｐ合金層を形成させた後、その上にＣｕ層を形成させる。このＣｕ層は第二のＣｕ層を電気めっき法を用いて形成させるための導電性の下地層として形成させる。成膜法としてはスパッタ法や蒸着法などの真空成膜法を用いることが好ましいが、スパッタ法を用いることがより好ましい。Ｃｕ層の厚さは５０〜３００ｎｍであることが好ましい。厚さが５０ｎｍ未満であると第二のＣｕ層を電気めっき法を用いて形成させる際にＮｉ−Ｐ合金層およびＣｕ層が溶解して失われるおそれがあり、好ましくない。一方、３００ｎｍを超えると十分な導電性は得られるがコスト的に有利でなくなる。以上のように、ポリイミドフィルム表面を軽度にエッチングした後、真空成膜法を用いてＮｉ−Ｐ合金層とさらにその上にＣｕ層を形成させることにより、本発明のフレキシブル基板用基材が得られる。
【００２１】
次いで以上のようにして得られる図１に示すフレキシブル基板用基材１０のＣｕ層３上に、図２に示すように導電層として第二のＣｕ層４を形成させて本発明のフレキシブル基板２０とする。第二のＣｕ層はスパッタ法や蒸着法などの乾式成膜法や、無電解めっき法や電気めっき法などの湿式めっき法のいずれを用いて成膜してもよいが、均一な厚さで短時間で成膜することができる電気めっき法を用いることが好ましい。第二のＣｕ層の厚さは１〜１００μｍであることが好ましい。厚さが１μｍ未満では通電回路として用いた場合に十分な導電性が得られない。一方、１００μｍを超えると高密度実装基板に必要とされるファインパターンの回路形成が困難になり、好ましくない。このようにして、本発明のフレキシブル基板が得られる。
【実施例】
【００２２】
以下、実施例を示して本発明を詳細に説明する。
[ポリイミドフィルムのエッチング]
５０μｍの厚さのポリイミドフィルムの片面に、プラズマ処理装置を用いて表１に示す条件でプラズマ処理を施して活性化し、基体番号Ａ〜Ｆで示すポリイミドフィルム基体とした。これらの基体の一部を切り出して走査型プローブ顕微鏡を用いて表面粗さ（Ｒａ）を測定した。測定結果を表１に示す。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
[Ｎｉ−Ｐ合金層の形成]
上記のようにして片面に活性化処理を施したポリイミドフィルム基体の活性化処理面に、ＤＣマグネトロンスパッタリング装置を用いて表２に示すＰ含有量と厚さを有するＮｉ−Ｐ合金層を形成させた。また比較用にＮｉ層、Ｎｉ−Ｃｕ層、Ｎｉ−Ｃｒ層をそれぞれ形成させた。
【００２５】
[Ｃｕ層の形成]
次いで、上記の金属層の上にＤＣマグネトロンスパッタリング装置を用いて表２に示す厚さを有するＣｕ層を形成させた。
【００２６】
[第二のＣｕ層の形成]
引き続いて、上記のＣｕ層上に、下記のめっき浴を用い、下記の条件で電気めっきにより導電層である表２に示す厚さの第二のＣｕ層を形成させた。このようにして試料番号１〜１３の特性評価用の供試材を作成した。
<めっき浴>
硫酸銅                                        ２００ｇ／Ｌ
硫酸                                            ５０ｇ／Ｌ
光沢剤（商品名：ＳＦ−Ｍ、奥野製薬工業(株)製）    ５ｍＬ／Ｌ
<浴温>         ３０℃
<撹拌>         エアバブリング
<電流密度>     ３Ａ／ｄｍ２
【００２７】
[特性評価]
試料番号１〜１３の供試材から１００ｍｍ×１００ｍｍの大きさの試片を切り出し、一部はそのまま定温で、他の一部は１５０℃のオーブン中で１週間経時させた後、ポリイミドフィルムと金属層の接着力として１８０℃ピール強度を以下のようにして測定した。すなわち、各供試材の金属層を形成させた面に２ｍｍの幅の保護テープを貼付した後、塩化第二鉄水溶液でエッチングして金属層の露出部分を除去した。次いで金属層が残存した２ｍｍの部分を短冊状に切り出した後、ポリイミドフィルムと金属層のＮｉ−Ｐ合金層、Ｎｉ層、Ｎｉ−Ｃｕ層、またはＮｉ−Ｃｒ層の間で強制剥離し、剥離したポリイミドフィルムとこれらの金属層をテンシロンのチャックで挟んで１８０℃ピール強度を測定した。なお、１８０℃ピール強度はｋｇ／ｃｍに換算した。これらの結果を表２に示す。
【００２８】
【表２】
2006179827.tif 000004
【００２９】
表２に示すように、ポリイミドフィルムを軽度にエッチングして活性化した後、真空成膜法を用いてＮｉ−Ｐ合金層、次いでＣｕ層を形成してフレキシブル基板用基材とし、引き続き基材上に電気めっき法を用いて第二のＣｕ層を形成してなる本発明のフレキシブル基板は、ポリイミドフィルムと金属層の接着力に優れており、高温で長時間加熱した後も優れた接着力を保持することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明のフレキシブル基板用基材は、真空成膜法を用いて形成した導電層の下地となるＮｉ−Ｐ合金層およびＣｕ層との定温および高温で長時間経時した後の接着力に優れている。そのためこのフレキシブル基板用基材の上に電気めっき法を用いて第二のＣｕ層を形成してなる本発明のフレキシブル基板は、ノートパソコン、プリンター、デジタルカメラ、液晶ディスプレイなどの小形でかつ軽量であることが求められる電子機器の高密度な実装が求められる通電回路に用いるプリント基板として、好適に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明のフレキシブル基板用基材の断面図。
【図２】本発明のフレキシブル基板の断面図。
【符号の説明】
【００３２】
１  ポリイミドフィルム
２  Ｎｉ−Ｐ合金層
３  Ｃｕ層
４  第二のＣｕ層
１０  フレキシブル基板用基材
２０  フレキシブル基板
【図１】
2006179827.tif 000005
【図２】
2006179827.tif 000006