(57)【要約】【課題】金属通電層の形成されたポリイミドフィルムが大気によって酸化されあるいは外部大気中の粉塵などによって汚染されることなく、金属メッキ層を形成することが可能なフレキシブル回路基板用積層構造体の製造装置およびその方法を提供する。【解決手段】本発明のフレキシブル回路基板用積層構造体の製造方法は、ベースフィルムを表面処理する段階と、ベースフィルムにタイ層を形成する段階と、タイ層の形成されたベースフィルムに金属通電層を形成する段階と、金属通電層の形成されたベースフィルムに、電子ビームの照射による金属の蒸着によって金属メッキ層を形成する段階とを含み、これらの段階は全て真空チャンバー内で行われる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレキシブル回路基板用積層構造体を製造する方法において、
ベースフィルムを表面処理する段階と、
該ベースフィルムにタイ層を形成する段階と、
該タイ層の形成された前記ベースフィルムに金属通電層を形成する段階と、
該金属通電層の形成された前記ベースフィルムに、電子ビームの照射による金属の蒸着によって金属メッキ層を形成する段階とを含み、
これらの該段階は全て真空チャンバー内で行われることを特徴とする、フレキシブル回路基板用積層構造体の製造方法。
【請求項２】
前記金属通電層および前記金属メッキ層に使用される材料は銅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回路基板用積層構造体の製造方法。
【請求項３】
前記ベースフィルムはポリイミドフィルム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回路基板用積層構造体の製造方法。
【請求項４】
前記タイ層はスパッタリングによって形成されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のフレキシブル回路基板用積層構造体の製造方法。
【請求項５】
前記金属通電層はスパッタリングによって形成されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のフレキシブル回路基板用積層構造体の製造方法。
【請求項６】
フレキシブル回路基板用積層構造体を製造する装置において、
ベースフィルムが巻き出される巻出しローラーと、
前記ベースフィルムをガイドして移送するフィルムガイドローラーと、
移送された前記ベースフィルムに表面処理を行う表面処理部と、
表面処理された前記ベースフィルム上にタイ層および金属通電層をそれぞれ順次形成するタイ層および銅通電層形成部と、
前記金属通電層上に、電子ビームの照射による金属の蒸着によって金属メッキ層を形成する真空蒸着部と、
前記金属メッキ層の形成された前記ベースフィルムが巻き取られる巻取りローラーとを備え、
これらが全て真空チャンバー内に設置されることを特徴とする、フレキシブル回路基板用積層構造体の製造装置。
【請求項７】
前記真空蒸着部は、
金属ボートと、
前記金属ボートに電子ビームを照射する電子銃と、
前記ベースフィルムが接触している間、電子ビームの照射による金属の蒸着によって前記金属通電層上に金属メッキ層を形成する蒸着メインドラムとを備えることを特徴とする、請求項６に記載のフレキシブル回路基板用積層構造体の製造装置。
【請求項８】
前記蒸着メインドラムは冷却装置を備えることを特徴とする、請求項７に記載のフレキシブル回路基板用積層構造体の製造装置。
【請求項９】
前記金属通電層および前記金属メッキ層に使用される材料は銅であることを特徴とする、請求項６〜８のいずれか１項に記載のフレキシブル回路基板用積層構造体の製造装置。
【請求項１０】
前記ベースフィルムはポリイミドフィルムであることを特徴とする、請求項６〜８のいずれか１項に記載のフレキシブル回路基板用積層構造体の製造装置。
【請求項１１】
前記タイ層はスパッタリングによって形成されることを特徴とする、請求項６〜８のいずれか１項に記載のフレキシブル回路基板用積層構造体の製造装置。
【請求項１２】
前記金属通電層はスパッタリングによって形成されることを特徴とする、請求項６〜８のいずれか１項に記載のフレキシブル回路基板用積層構造体の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フレキシブル回路基板用積層構造体の製造方法およびその装置に係り、さらに具体的には、フレキシブル回路基板用積層構造体を製造するにおいて、金属メッキ層を形成する方法およびその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
以下に図２を参照しながら、従来のフレキシブル回路基板用積層構造体の製造方法について説明する。図２は従来のフレキシブル回路基板用積層構造体の製造装置を示す図である。
従来のフレキシブル回路基板用積層構造体の製造装置は、真空チャンバー内に、巻出しローラー２、メインドラム３および巻取りローラー４からなる移送システムが装着される。また、ポリイミドフィルム１を予熱させるための赤外線ヒーター５およびフィルムガイドローラー７、８、９、１０が設置され、ポリイミドフィルム１がメインドラム３に接触している間にタイ層(tie layer)と銅通電層を順次形成するためにタイ層スパッタリングカソード６ａおよび銅通電層スパッタリングカソード６ｂが設置される。
【０００３】
次に、上述した従来のフレキシブル回路基板用積層構造体の製造装置を用いた製造方法について簡略に説明する。まず、ポリイミドフィルム１が一定の巻き出し張力で巻出しローラー２から巻き出される。その後、ポリイミドフィルム１は、フィルムガイドローラー７とフィルムガイドローラー８との間で赤外線ヒーター５によって加熱される。次に、加熱されたポリイミドフィルム１は、ローラー８の周囲にガイドされた後、メインドラム３に接触している間、タイ層スパッタリングカソード６ａによってポリイミドフィルム１上にタイ層が先に形成され、その後銅通電層スパッタリングカソード６ｂによってタイ層上に銅通電層が形成される。次いで、銅通電層が形成されたポリイミドフィルム１は、ローラー９およびローラー１０の周囲にガイドされ、巻取りローラー４によって一定の巻き取り張力で巻き取られる。
図面には示されていないが、上述のように真空チャンバー内で加工されたポリイミドフィルムは、大気中に晒され、硫酸銅水溶液などを用いた湿式メッキ工程によって銅メッキ層が積層される。
【０００４】
ところが、このような従来のフレキシブル回路基板用積層構造体の製造方法には、次の問題点が存在する。まず、銅メッキ層の形成のためにポリイミドフィルムが大気に晒されるため、銅通電層の形成されたポリイミドフィルムが大気によって酸化され易い。これは後続の工程に良くない影響を及ぼす。さらに、外部大気に存在する粉塵などによって、銅通電層の形成されたポリイミドフィルムが汚染される恐れがある。
一方、湿式メッキ工程によって銅メッキ層を形成するため、湿式メッキに使用される硫酸銅水溶液などの化学薬品によって環境汚染が引き起こされる恐れがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、金属通電層の形成されたポリイミドフィルムが大気によって酸化されあるいは外部大気中の粉塵などによって汚染されることなく、金属メッキ層を形成することが可能なフレキシブル回路基板用積層構造体の製造装置およびその方法を提供することにある。
【０００６】
本発明の他の目的は、従来の湿式メッキ工程で使用する化学物質による環境汚染を防止することが可能なフレキシブル回路基板用積層構造体の製造装置およびその方法を提供することにある。
【０００７】
本発明の別の目的は、フレキシブル回路基板の信頼性に大きい影響を及ぼすピンホールの数、平均粒界サイズ、接着強度および引張強度の面で優れたフレキシブル回路基板用積層構造体を製造することが可能な装置およびその方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のフレキシブル回路基板用積層構造体の製造方法 によれば、ベースフィルムを表面処理する段階と、ベースフィルムにタイ層を形成する段階と、タイ層の形成されたベースフィルムに金属通電層を形成する段階と、金属通電層の形成されたベースフィルムに、電子ビームの照射による金属の蒸着によって金属メッキ層を形成する段階とを含み、これらの段階は全て真空チャンバー内で行われる。
【０００９】
また、本発明のフレキシブル回路基板用積層構造体の製造装置によれば、ベースフィルムが巻き出される巻出しローラーと、ベースフィルムをガイドして移送するフィルムガイドローラーと、移送されたベースフィルムに表面処理を行う表面処理部と、表面処理されたベースフィルム上にタイ層および金属通電層をそれぞれ順次形成するタイ層および銅通電層形成部と、金属通電層上に、電子ビームの照射による金属の蒸着によって金属メッキ層を形成する真空蒸着部と、金属メッキ層の形成されたベースフィルムが巻き取られる巻取りローラーとを備え、これらが全て真空チャンバー内に設置される。
【００１０】
この際、真空蒸着部は、金属ボート、金属ボートに電子ビームを照射する電子銃、およびベースフィルムが接触している間、電子ビームの照射による金属の蒸着によって金属通電層上に金属メッキ層を形成する蒸着メインドラムを備えることができる。
好ましくは、蒸着メインドラムは冷却装置を備える。これにより、真空蒸着工程で発生する熱によってベースフィルムが損傷することを防止することができる。
また、好ましくは、金属通電層および金属メッキ層に使用される材料は銅である。
また、ベースフィルムはポリイミドフィルムであることが良い。また、タイ層及び金属通電層はスパッタリングによって形成されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
上記したように、本発明は、真空チャンバーの内部で蒸着によって銅メッキ層を形成しているため、銅通電層の形成されたポリイミドフィルムが大気によって酸化されあるいは外部大気中の粉塵などによって汚染される恐れがない。
また、従来の湿式メッキ工程で銅メッキ層を形成するために使用する硫酸銅水溶液などの化学物質を全く使用しないので、このような化学物質による環境汚染を防止することができて環境にやさしい。
【００１２】
また、本発明に係る銅メッキ層は、フレキシブル回路基板の信頼性に大きい影響を及ぼすピンホールの数、平均粒界サイズ、接着強度および引張強度の面で一層優れる。よって、本発明によれば、信頼性の非常に高いフレキシブル回路基板を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施例について詳細に説明する。
図１は本発明に係るフレキシブル回路基板用積層構造体の製造装置を示す図である。
本発明のフレキシブル回路基板用積層構造体の製造装置は、真空タンク内に、ポリイミドフィルム１が巻き出される巻出しローラー９と、巻き出されたポリイミドフィルム１を予熱する赤外線ヒーター２と、加熱されたポリイミドフィルム１の表面処理を施す表面処理装置３と、ポリイミドフィルム１を移送するフィルムガイドローラー８ａ〜８ｈと、ポリイミドフィルム１がスパッタリングメインドラム１０に接触している間、タイ層および銅通電層をポリイミドフィルム１上にそれぞれスパッタリングするタイ層スパッタリングカソード４ａおよび銅通電層スパッタリングカソード４ｂと、銅塊を込めている銅ボート６と、銅ボート６に電子ビームを放出し、ポリイミドフィルム１が蒸着メインドラム１１に接触している間に蒸着によって銅メッキ層が形成されるようにする電子銃５と、銅メッキ層の形成されたポリイミドフィルム１が巻き取られる巻取りローラー７とから構成される。
【００１４】
ここで、ポリイミドフィルム１に対するスパッタリングと蒸着工程がそれぞれ行われるスパッタリングメインドラム１０および蒸着メインドラム１１には、該当工程の際に発生する高い熱からポリイミドフィルム１が損傷を受けることを防止するために、冷却システムを備えることが好ましい。
上記したように、本発明に係るフレキシブル回路基板用積層構造体の製造装置は、全ての構成要素が真空チャンバー内に設置される。
【００１５】
次に、前記のような構成を有する本発明に係るフレキシブル回路基板用積層構造体の製造装置の動作方式について詳細に説明する。
まず、ポリイミドフィルム１が一定の張力で巻出しローラー９から巻き出される。巻き出されたポリイミドフィルム１は、フィルムガイドローラー８ａとフィルムガイドローラー８ｂとの間で赤外線ヒーター２によって加熱された後、表面処理装置３によって表面処理される。このような表面処理の例としては、プラズマを用いてポリイミドフィルムを表面処理することにより、接着力を向上させる方法を挙げることができる。
【００１６】
その後、ポリイミドフィルム１は、ローラー８ｃを経てスパッタリングメインドラム１０に移送される。ポリイミドフィルム１がスパッタリングメインドラム１０に接触している間、タイ層スパッタリングカソード４ａによってタイ層が先に形成され、その後銅通電層スパッタリングカソード４ｂによってタイ層上に銅通電層が形成される。スパッタリングを行う方式は当業界では周知であり、これについての説明は省略する。
【００１７】
その次、ポリイミドフィルム１は、蒸着メインドラム１１に移送される。電子銃５は、銅ボート６に電子ビームを照射して銅の蒸発(evaporation)を発生させる。電子ビームによって蒸発された銅成分は、ポリイミドフィルム１が蒸着メインドラム１１に接触している間、ポリイミドフィルム１の銅通電層上に蒸着される。このような蒸着により、銅メッキ層が形成される。
以後、銅メッキ層の形成されたポリイミドフィルム１は、巻取りローラー７に巻き取られる。
【００１８】
上記した製造工程において、ポリイミドフィルム１に対するスパッタリング工程は、一般に２２０〜２５０℃の温度で行われる。電子ビームによる銅の蒸着によって銅メッキ層がポリイミドフィルム１に形成される工程は、通常、８００〜９００℃の高温で行われる。よって、スパッタリングメインドラム１０および蒸着メインドラム１１には前述したように冷却システムを備えることにより、このような高い熱によるポリイミドフィルム１の損傷を防止することが好ましい。
【００１９】
以上のように、本発明のフレキシブル回路基板用積層構造体の製造装置は、全ての構成要素が真空チャンバー内に備えられる。したがって、全ての製造工程が真空状態で行われる。すなわち、従来では、銅通電層まで形成されたポリイミドフィルムを真空チャンバーの内部ではなく外部大気に晒された後、湿式メッキ工程によって銅メッキ層を形成されるが、本発明では、上記のことから分かるように、真空チャンバーの内部で蒸着によって、すなわち乾式メッキ法でポリイミドフィルムに銅メッキ層を形成させることにより、従来の湿式メッキ工程を代替している。
【００２０】
従って、本発明によれば、銅通電層の形成されたポリイミドフィルムが大気によって酸化されたり外部の大気に存在する粉塵などにより汚染されたりするおそれがない。
また、従来の湿式メッキ工程において銅メッキ層を形成するために使用する硫酸銅水溶液などの化学物質を全く使用しないので、このような化学物質による環境汚染を防止することができる。
【００２１】
表１では、従来の湿式メッキ法によって形成された銅メッキ層の特性と、本発明に係る真空蒸着によって形成された銅メッキ層の特性とを比較した結果を示している。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
まず、１分間当たりの形成可能な最大銅箔の厚さは、湿式メッキ法が本発明に係る真空蒸着法に比べて優れるといえる。
ところが、形成された銅メッキ層の特性を考察すると、本発明によって形成された銅メッキ層が、従来の湿式メッキ法によって形成された銅メッキ層に比べて一層優れることが分かる。
【００２４】
すなわち、ピンホール(Pin hole)の発生頻度において、湿式メッキ法の銅メッキ層は、１ｃｍ２当たり平均１５個程度が発生するが、本発明に係る銅メッキ層では平均１〜２個程度である。ピンホールの存在が銅配線のパターンを形成する際に回路不良の発生原因になるという点において、本発明によって製造されたフレキシブル回路基板は、回路配線の不良率が一層低くなる。
【００２５】
平均粒界サイズにおいても、湿式メッキ法の銅メッキ層は２〜３μｍ程度であるが、本発明の銅メッキ層はその１／１０倍程度である平均０．１〜０．３μｍである。銅メッキ層の平均粒界サイズ、すなわち結晶粒子の大きさが小さいほど、クラック伝播速度(crack propagation rate)が低くなり、その結果フレキシブル回路基板に加えられる頻繁な屈曲による回路不良率が低くなってフレキシブル回路基板の信頼性が向上することになる。
【００２６】
また、フレキシブル回路基板の信頼性に大きい影響を及ぼすポリイミドフィルムと銅メッキ層間の初期接着強度および銅メッキ層の引張強度の面においても、本発明によって形成された銅メッキ層が従来の湿式メッキ法による銅メッキ層に比べて優れることが分かる。
【００２７】
上記のように、本発明に係る銅メッキ層は、形成速度の面では従来の湿式メッキ法に比べて低いものの、フレキシブル回路基板の信頼性に大きい影響を及ぼすピンホールの数、平均粒界サイズ、接着強度および引張強度の面では一層優れる。よって、本発明によれば、信頼性の非常に高いフレキシブル回路基板を製造することができる。
【００２８】
以上の実施例では、ベースフィルムとしてポリイミドフィルムを使用しているが、必ずしもポリイミドフィルムを使用しなければならないのではなく、フレキシブル回路基板用積層構造体を製造する際にベースフィルムとして使用できるものであればいずれでも構わない。
【００２９】
また、以上の実施例では、通電層及びメッキ層の材料として銅を使用しているが、必ずしも銅を使用しなければならないのではなく、フレキシブル回路基板用積層構造体を製造する際に通電層およびメッキ層として使用できるものであればいずれでも構わない。このような材料としては、銅の他にも、アルミニウム、金、銀などを挙げることができる。
【００３０】
以上、本発明を具体的な実施例によって詳細に説明したが、本発明は、これらの実施例に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で通常の知識を有する者によって各種変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明に係るフレキシブル回路基板用積層構造体の製造方法は、電子製品の全分野、例えばフレキシブル回路基板だけでなく、ＴＡＢ、ＣＯＦおよびＢＧＡなど結合を要する回路基板にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係るフレキシブル回路基板用積層構造体の製造装置を示す図である。
【図２】従来のフレキシブル回路基板用積層構造体の製造装置を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１    ポリイミドフィルム
２    赤外線ヒーター
３    表面処理装置
４ａ    タイ層スパッタリングカソード
４ｂ    銅通電層スパッタリングカソード
５    電子銃
６    銅ボート
７    巻取りローラー
８ａ〜８ｈ    フィルムガイドローラー
９    巻出しローラー
１０    スパッタリングメインドラム
１１    蒸着メインドラム
【図１】
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【図２】
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