(57)【要約】処理される液晶ポリマー基板を提供して、５０℃〜１２０℃の温度でアルカリ金属水酸化物と可溶化剤とを含む水溶液を適用することにより液晶ポリマー基板をエッチングする工程を含む金属シード液晶ポリマーを提供する方法。被着剤金属層は、無電解金属めっきか、金属の真空蒸着のいずれかを用いてエッチングされた液晶ポリマー基板に蒸着させてもよい。無電解金属めっきを用いるときは、錫（ＩＩ）溶液を液晶ポリマーに適用した後、パラジウム（ＩＩ）溶液を適用することによって、金属シード液晶ポリマーが得られる。エッチング溶液を用いて、スルーホールと関連形状ボイドを有し、ハードディスクドライブ用フレクシャに適用される液晶ポリマー基板の表面調製用の液晶ポリマーフィルムを含むフレキシブル回路を形成してもよい。【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のエッチング液処理済み表面を第２のエッチング液処理済み表面に対向して有するフィルムと、
前記フィルムの前記第１のエッチング液処理済み表面に接着強度が５．６Ｎ／ｃｍ〜７．７Ｎ／ｃｍとなる接着層を有する少なくとも１つの酸処理済み表面を有する厚さが１５μｍ〜２５μｍの金属ホイルと
を含み、２０６０ＫＰａ〜２７６０ＫＰａの力をかけて、前記フィルムに対して前記金属ホイルを前記フィルムのフローを引き起こす３００℃〜３６５℃の範囲の温度でプレスすることにより前記接着層が形成されている複合材料。
【請求項２】
前記フィルムが、厚さが１０μｍ〜５０μｍの液晶ポリマーを含む、請求項１に記載の複合材料。
【請求項３】
前記第２のエッチング液処理済み表面が上に金属シード層を有している、請求項２に記載の複合材料。
【請求項４】
前記第１のエッチング液処理済み表面と前記第２のエッチング液処理済み表面が、アルカリエッチング液を前記液晶ポリマーフィルムの対向表面に適用した生成物であり、前記アルカリエッチング液が４０重量％〜５０重量％の水酸化カリウムと１０重量％〜３５重量％の可溶化剤とを含有する水溶液を含む、請求項１に記載の複合材材料。
【請求項５】
前記少なくとも１つの酸処理済み表面が酸を適用した生成物であり、前記酸が３０％の塩酸と１５％の硝酸とを含有する水溶液を含む、請求項１に記載の複合材料。
【請求項６】
第１のエッチング液処理済み表面を、上に少なくとも１つの導電性トレースを有する第２のエッチング液処理済み表面に対向して有する液晶ポリマーフィルムと、
前記液晶ポリマーフィルムの前記第１のエッチング液処理済み表面に接着層を有する少なくとも１つの酸処理済み表面を有する厚さが１５μｍ〜２５μｍの成形済み金属ホイルと
を含み、２０６０ＫＰａ〜２７６０ＫＰａの力をかけて、前記液晶ポリマーフィルムに対して前記金属ホイルを前記液晶ポリマーフィルムのフローを引き起こす３００℃〜３６５℃の範囲の温度でプレスすることにより前記接着層が形成されている、ラミネートを含むハードディスクドライブ用フレクシャ。
【請求項７】
前記第１のエッチング液処理済み表面と前記第２のエッチング液処理済み表面が、アルカリエッチング液を前記液晶ポリマーフィルムの対向表面に適用した生成物であり、前記アルカリエッチング液が４０重量％〜５０重量％の水酸化カリウムと１０重量％〜３５重量％の可溶化剤とを含有する水溶液を含む、請求項６に記載のフレクシャ。
【請求項８】
前記少なくとも１つの酸処理済み表面が酸を適用した生成物であり、前記酸が３０％の塩酸と１５％の硝酸とを含有する水溶液を含む、請求項６に記載のフレクシャ。
【請求項９】
第１のエッチング液処理済み表面を第２のエッチング液処理済み表面に対向して有する液晶ポリマーフィルムを提供する工程と、
少なくとも１つの酸処理済み表面を有する金属ホイルを提供する工程と、
前記第１のエッチング液処理済み表面を前記少なくとも１つの酸処理済表面に対して配置する工程と、
所定の力をかけて、前記フィルムのフローを引き起こす３００℃〜３６５℃の範囲の温度で前記フィルムに対して前記金属ホイルをプレスして、前記フィルムと前記金属ホイルとの間に接着層を形成する工程と
を含む複合材料を形成する方法。
【請求項１０】
液晶ポリマーフィルムを選択する工程と、
前記液晶ポリマーフィルムを４０重量％〜５０重量％の水酸化カリウムと１０重量％〜３５重量％の可溶化剤とを含有する水溶液を含むアルカリエッチング液で処理して、第１のエッチング液処理済み表面を第２のエッチング液処理済み表面に対向して有する前記液晶ポリマーフィルムを提供する工程とをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フレキシブル回路用途に好適な低誘電率のフィルム、特に液晶ポリマー（ＬＣＰ）を含むフレキシブルフィルムおよび複合材のケミカルエッチングに関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリマーフィルムベースを覆うエッチングされた銅または印刷されたポリマー厚フィルム回路パターンは、フレキシブル回路またはフレキシブル印刷配線と呼ばれる。その名が示す通り、フレキシブル回路は、導体を損傷することなしに動かしたり、曲げたり、捻って、異なる形状および独特のパッケージサイズに合わせることができる。元々は嵩張る配線ハーネスの代替として設計されたが、フレキシブル回路は、現在の最新の電子アセンブリに必要な小型化および動きのための唯一の解決策であることが多い。薄く軽量で複雑な装置に理想的なフレキシブル回路設計による解決法は、片側導電性パスから複雑な多層三次元パッケージまで及ぶ。最近の開発によって、フレキシブル回路の、ディスクドライブサスペンションアセンブリのスライダーにより搬送される磁気ヘッドへの接続が行われている。これによって、ディスクドライブ回路の小さな磁気抵抗（ＭＲ）記録ヘッドへの接続が難しくなくなった。
【０００３】
フレキシブル電子パッケージングに一般的に用いられている誘電性フィルムベース材料としては、ポリイミド、ポリエステルテレフタレート、ランダムなファイバーアラミドおよびポリ塩化ビニルが挙げられる。電子装置設計の変化によって、前出の基板の電気性能および処理性能に勝る新たな材料が必要とされるようになった。例えば、低誘電率によって電気信号の転送が速くなり、伝熱能力が良好だとパッケージの冷却が促され、ガラス転移または融点が高いと、高温でのパッケージ性能が改善され、吸湿性が低いと高周波での信号およびデータ処理に結びつく。
【０００４】
ポリイミドフィルムは、複雑な最新の電子アセンブリの要件を満たすフレキシブル回路に一般的に用いられている基板である。このフィルムは、熱安定性や低誘電率のような優れた特性を有しているが、電子コンポーネントが操作される速度や周波数における追加のゲインに対する制限因子となっている。ポリイミドフィルムを用いていく際の主な欠点は、高周波数装置の性能を妨げるレベルまでポリイミドが湿気を吸収する点である。高周波操作では、湿気吸収のあまりない基板材料の確認または開発が必要とされている。
【０００５】
液晶ポリマー（ＬＣＰ）フィルムは、高周波性能の改善されたフレキシブル回路の基板として好適な材料である。通常、これらは誘電損失であり、ポリイミドフィルムより湿気をあまり吸収しない。液晶ポリマーのこれらの利点は、以前から知られていたが、処理が難しいことから、液晶ポリマーを複雑な電子アセンブリに適用できなかった。
【０００６】
液晶ポリマー層に接着された銅層を含むラミネートは、印刷配線基板の製造に好適な出発材料である。特許文献１は、溶融液晶ポリマーを金属ホイル表面に適用するプロセスにおけるラミネートの形成について記載している。特許文献２には、高温ラミネートプレスを用いて、ステンレス鋼ホイルを銅ホイルに接着するために溶融した液晶ポリマーを含むラミネート材料を形成することが記載されている。ラミネーション後の中間層接着強度の手段はない。このように三層材料は、フレックス−オン−サスペンション（ＦＯＳ）およびトレースサスペンションアセンブリ（ＴＳＡ）および関連ディスクドライブサスペンションアセンブリと呼ばれる用途に有用と考えられる。しかしながら、装置の製造は、従来の処理の曖昧な用語のみでしか記載されていなかった。また、目的の用途において装置の性能が有効に得られたのかも示されていない。
【０００７】
多軸、例えば、二軸フィルム処理技術の開発によって、液晶ポリマーフィルムがフレキシブル回路用途に用いられるようになった。特許文献３には、Ｘ−Ｙ方向に調整された熱膨張係数を有し、厚さが１００μｍ以下の多軸延伸サーモトロピック液晶ポリマーフィルムから作成された印刷配線基板が記載されている。この種の材料は、フレックス回路基板としてポリイミドフィルムに勝るいくつかの潜在的な利点を与える。かかる潜在的な利点によって、１枚以上の層の液晶フィルム基板により支持される単一層または多層回路構造を製造する処理技術が容易に利用可能となる。多層フレキシブル回路は、ラミネートされ、ドリルで処理され、めっきされてめっき済みスルーホールの形成された３層以上の層の片側または両側フレキシブル回路の組み合わせである。これによって、複数のはんだ操作を用いることなく様々な層の間に導電性パスが作成される。
【０００８】
スルーホールの形成のためのドリル加工は、液晶ポリマーフィルムにおけるビアや関連回路フィーチャーの形成についての機械的ドリル加工、パンチ加工、レーザーアブレーションおよびプラズマドリル加工のような物的な方法を強調して反映するものとして採り上げてある。フレキシブル回路基板における従来のドリル加工や孔形成の関連技術の代替として、Ｙ−フレックス（Ｙ−ＦＬＥＸ）（商標）が山内株式会社より紹介された。Ｙ−フレックス（Ｙ−ＦＬＥＸ）（商標）の説明によれば、ＬＣＰ樹脂絶縁材料を用いて、内部導電性バンプ層接続を用いるマイクロビアフレキシブル配線板とされている。Ｙ−フレックス（Ｙ−ＦＬＥＸ）（商標）多層回路への相互接続は、スルーホールを必要とすることなく絶縁ＬＣＰ層を貫通する導電性バンプによりなされる。
【０００９】
前述したいくつかの物理的な方法によって、ＬＣＰ中に孔および関連形状のボイドが作成されるものの、液晶ポリマー基板を用いてフレキシブル回路を作成する化学的な方法についての報告はなされていない。ポリイミド基板のためのケミカルエッチング溶液は、ポリイミドベースのフレキシブル回路の作成に周知である。しかしながら、特許文献４に示されているように、全ての種類のポリイミドの回路フィーチャーを現像することのできる単一のエッチング液組成はない。エッチング溶液の選択は、特定のポリイミドを作成するのに用いた材料に応じて異なる。また、水性の現像可能なフォトレジストは、特許文献４に記載されたエッチング液組成の激しい攻撃により分解する。
【００１０】
ポリイミドフィルムより溶解度が低いため、液晶ポリマーフィルムはインラインの化学システムおよび公知のエッチング液組成物を用いて有効に処理することはできない。液晶ポリマー用のエッチング液組成物を直接参照する際の制限された情報でしかないと考えられる。特許文献５および特許文献６には、数多くある好適な基板の中でも液晶ポリマーを取り上げた金属化プロセスについて記載している。金属化プロセスには、従来のめっき技術を用いて追加の金属層により補強されるシード層の無電解蒸着または真空蒸着が含まれる。シード層の機能は、めっき層と基板間に接着結合を与えることである。しかしながら、シード層が参考文献のいずれかに挙げた基板のいずれにも良好に接着するかについては示されていない。特許文献７には、液晶ポリマー表面のスパッタリングまたはイオンめっきのいずれかによる元素パラジウムの電解めっきが記載されている。
【００１１】
特許文献８には、金属シード層を基板に適用する比較的複雑なプロセスが記載されている。液晶ポリマーへの言及は、特許請求項以外にはない。特許文献９には、プラスチック内に含まれる触媒フィラーを用いたプラスチックめっきが記載されている。液晶プラスチックの金属層の形成には、プラスチックを溶解した後、酸により処理して露出した触媒を活性化させるために、アルカリ溶液による処理が必要とされる。露出した触媒によって、無電解金属めっき浴から金属が蒸着される。アルカリ溶液中での処理が金属のプラスチックへの接着に影響することについては示唆されていない。プラスチックはバインダーとして作用して触媒フィラー粒子を保持するため、かかる考え方は必要ない。
【００１２】
液晶ポリマーの新規な化学表面処理の必要性と同様に、選択したフィーチャーを液晶基板に導入するために、例えば、ケミカルエッチングにより化学成形を用いる必要性がある。スルーホールのようなフィーチャーを形成するための液晶ポリマーフィルムのケミカルエッチングについての記載はない。従来の物理的な方法では作成できない、非支持または片持ちばりリード構造が形成されるため、フレキシブル回路基板にスルーホールを形成するためのケミカルエッチングが有利である。
【００１３】
物理的ドリル加工および関連プロセスのいくつかの工程には、高価な装置、主たるフレックス回路製造ラインから分離されたセットが含まれる傾向があるため、液晶ポリマー基板を用いてフレキシブル回路を作成するのにさらにコスト有効性が必要とされている。非支持リードを含むフレキシブル回路を提供できるとさらに利点がある。
【特許文献１】米国特許第４，７３７，３９８号明細書
【特許文献２】国際公開第００／２３９８７号パンフレット
【特許文献３】米国特許第４，９７５，３１２号明細書
【特許文献４】欧州特許出願第０８３２９１８  Ａ１号明細書
【特許文献５】米国特許第５，８９１，７９５号明細書
【特許文献６】米国特許第５，８９６，８９９号明細書
【特許文献７】国際公開第９９／３９０２１号パンフレット
【特許文献８】米国特許第５，４４３，８６５号明細書
【特許文献９】欧州特許出願ＥＰ１０６９２０９号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、フレキシブル回路基板として液晶ポリマー（ＬＣＰ）を含むフィルム中のスルーホールおよびその他形状のボイドを制御可能にエッチングする水系化学溶液を提供する。ＬＣＰフィルムは、現在得られるカプトン（Ｋａｐｔｏｎ）ポリイミドフィルムを超えるレートでエッチングしてもよい。これは、ケミカルエッチング溶液の組成を調整した結果である。新規なエッチング液によって、ハードディスクドライブのようなコンピュータ記憶モジュールのフレックス−オン−サスペンションアセンブリのような装置アセンブリに用いるフレックス回路をはじめとするフレックス回路製造のエッチング可能な基板としてポリイミドに代えてＬＣＰフィルムを用いることが可能になる。化学的にエッチングされたＬＣＰフレキシブルフィルムおよび回路は、より高性能の電子アセンブリのニーズに適合し、ドリル加工、レーザーアブレーションおよび関連する従来の物理的方法を用いて処理されるポリイミドとＬＣＰフィルムの性能を超える新たな条件を満足させるものである。
【００１５】
本明細書でエッチング液と呼ぶ、高アルカリ現像液は、アルカリ金属塩と可溶化剤を含む。アルカリ金属塩の溶液を単独でポリイミドのエッチング液として用いてもよいが、可溶化剤なしでＬＣＰをエッチングし現像するには無効である。一般に、可溶化剤はアミン化合物、好ましくはアルカノールアミンである。本発明によるエッチング溶液中のアミンの効力は、アルカリ金属水酸化物、特に水酸化カリウムをはじめとする比較的狭い範囲のアルカリ金属塩の濃度でのその使用に応じて異なる。これは、液晶ポリマーに基づいた、フレックス回路の現像に作用する二重機構があるということを示している。すなわち、アミンはＬＣＰの可溶化剤として作用するが、水溶液中のアルカリ金属塩の濃度は制限された範囲内であるのが好ましい。制限された範囲のエッチング溶液を見出したことによって、ドリル加工、パンチ加工またはレーザーアブレーションの現在の方法を用いては達成できなかった精細な構造化フィーチャーを有するフレキシブル印刷回路が製造できる。本発明による水性エッチング溶液および方法を用いることによって、前述した物理的な方法を用いては得られない、接着の改善された表面処理済フィルムおよび非支持リード（片持ちばりリードとしても知られている）および傾斜した側壁を備えたビアを含むフレキシブル回路が作成された。本発明によるケミカルエッチング液を用いた液晶ポリマーフィルムの表面処理および複雑な回路構造の形成における改善によって、やや扱い難いものから、様々な用途に用いられる多用途の材料へと液晶ポリマーの状況が変わった。例えば、本発明は、ＬＣＰフィルムに金属トレースパターンを選択的にめっきできるプロセスを提供する。さらに技術を用いると、このプロセスには、金属蒸着のための触媒部位を与える材料を適用する前に、前述した通り、アルカリ金属塩と可溶化剤を含むエッチング液組成物による初期のフィルム表面改質が必要である。触媒部位の形成はまた、金属シーディングとも呼ばれている。触媒液晶ポリマー表面をさらに処理すると、回路トレースパターンが作成される。必要な工程としては、触媒表面へのレジストのラミネーションおよびレジスト中のパターンの現像が含まれる。現像プロセスによって、液晶ポリマーの触媒部位が露出する。レジスト中に形成されたパターンに従って金属を添加するために数多くの金属蒸着工程が必要となる。金属蒸着は、触媒部位のパターンに対応する金属トレースを作成するために、無電解めっきと電解めっきをはじめとする技術の組み合わせを用いて行ってもよい。このプロセスは、基板を高温に晒すのを制限する。
【００１６】
金属シード液晶ポリマーを製造する方法には、アルカリ金属水酸化物と可溶化剤とを含む水溶液を液晶ポリマー基板に適用することにより処理用の液晶ポリマー基板を提供して、エッチングされた液晶ポリマー基板を提供する工程が含まれる。エッチングされた液晶ポリマー基板のさらなる処理としては、接着金属層のエッチングされた液晶ポリマー基板への蒸着がある。接着金属層は、無電解めっき金属めっきか、スパッタリングによる等金属の真空蒸着のいずれかを用いて蒸着してよい。
【００１７】
無電解金属めっきを用いるときは、金属シード液晶ポリマーの製造方法には、液晶ポリマー基板を提供して、４０重量％〜５０重量％の水酸化カリウムと１０重量％〜３５重量％のエタノールアミンを含む水溶液を適用してエッチングされた液晶ポリマー基板を提供する工程が含まれる。エッチングされた液晶ポリマー基板に錫（ＩＩ）溶液を適用した後、パラジウム（ＩＩ）溶液を適用することによって、金属シード液晶ポリマーが得られる。
【００１８】
液晶ポリマー基板の表面処理には、５０℃〜１２０℃の温度で液晶ポリマーをエッチングするのに好適なエッチング液組成物を提供するために、水中３５重量％〜５５重量％のアルカリ金属塩と、水溶液中に溶解した１０重量％〜３５重量％の可溶化剤の水溶液を含むエッチング液組成物が用いられる。
【００１９】
液晶ポリマーは、本発明によるエッチング液組成物によりエッチングされて、様々な基板への接着が改善されたフレキシブル表面処理済みフィルムを提供する。更なるエッチング液処理によって、５０℃〜１２０℃の温度で液晶ポリマーをエッチングするのに好適なエッチング液組成物を提供するために、水中３５重量％〜５５重量％のアルカリ金属塩と、水溶液中に溶解した１０重量％〜３５重量％の可溶化剤の水溶液を含むエッチング液組成物が用いられて形成されたスルーホールと関連形状のボイドを有する液晶ポリマーフィルムを含む回路が得られる。
【００２０】
本発明にはまた、液晶ポリマー中のパターンをエッチングする方法も含まれる。好適な処理工程には、液晶ポリマーを提供する工程と、フォトレジスト層を液晶ポリマーに適用する工程と、フォトレジストを放射線パターンに露光して、放射線に露光されたフォトレジストの部分を架橋する工程と、現像液を用いて未露光のフォトレジストを除去する工程が含まれる。５０℃〜１２０℃の温度で、水中３５重量％〜５５重量％のアルカリ金属塩と、水溶液中に溶解した１０重量％〜３５重量％の可溶化剤の水溶液を含むエッチング液組成物と接触させることによりエッチングされる液晶ポリマーの部分が露光される。エッチング液組成物は、エッチング液に浸漬するか、スプレーエッチング技術を用いるかのいずれかによって、液晶ポリマーの前述した未露光部分をエッチングする。
【００２１】
本発明による水性エッチング液を用いて、第２のエッチング液処理済み表面に対向する第１のエッチング液処理済み表面を有するフィルムと、フィルムの第１のエッチング液処理済み表面への接着層を有する少なくとも１つの酸処理済み表面を有する金属ホイルとを含む複合材料を形成するのにここで用いる材料の表面を前処理してもよい。ホイルのフィルムへの中間層接着は、所定の力をかけて、フィルムがフローする温度で金属ホイルをフィルムへプレスすることによりなされる。
【００２２】
複合構造を用いて、ハードディスクドライブの固定具を形成してもよい。固定具には、少なくとも１つの導電性トレースを有する第２のエッチング液処理済み表面に対向する第１のエッチング液処理済み表面を有する液晶ポリマーのフィルムを含むラミネートが含まれる。少なくとも１つの酸処理済み表面を有する成形金属ホイルは、液晶ポリマーフィルムの第１のエッチング液処理済み表面への接着層を形成する。接着は、所定の力をかけて、液晶ポリマーフィルムがフローする温度で金属ホイルを液晶ポリマーフィルムへプレスすることによりなされる。
【００２３】
本発明には、第２のエッチング液処理済み表面に対向する第１のエッチング液処理済み表面を有する液晶ポリマーフィルムを提供する工程により複合材料を製造する方法が含まれる。少なくとも１つの酸処理済み表面を有する金属ホイルを、第１のエッチング液処理済み表面に対して酸処理済み表面と共に配置する。所定の力をかけて、フィルムと金属ホイル間に接着層を形成すべくフィルムがフローする温度で金属ホイルをフィルムへプレスする。
【００２４】
パーセンテージを含め本明細書で用いる量は全て、指定した成分の重量パーセントのことを指す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明は、現在入手可能なフレックス回路基板、特に、カプトン（ＫＡＰＴＯＮ）（商標）およびアピカル（ＡＰＩＣＡＬ）（商標）のようなポリイミドフィルムよりも高周波数で操作できるフレキシブル回路用フィルム基板を提供する。より速い電子装置に対する要求に対応した高周波数性能は、比較的扱い難いと考えられていた液晶ポリマーの処理方法を徐々に開発した結果得られたものである。米国特許第４，９７５，３１２号明細書に記載されたプロセスの開発によって、べクトラ（ＶＥＣＴＲＡ）（登録商標）（ヘキスト・セラネーゼ社（Ｈｏｅｃｈｓｔ  Ｃｅｌａｎｅｓｅ  Ｃｏｒｐ．）より入手可能なナフタレンベースのもの）およびキシダール（ＸＹＤＡＲ）（登録商標）（アモコ・パフォーマンス・プロダクツ（Ａｍｏｃｏ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ）より入手可能なビスフェノールベースのもの）という市販の液晶ポリマー（ＬＣＰ）の多軸（例えば、二軸）延伸サーモトロピックポリマーフィルムが得られた。この種の多軸延伸ＬＣＰフィルムは、フレキシブル印刷回路に好適な基板およびハードディスクドライブに用いられるサスペンションアセンブリのフレックスのような装置アセンブリの製造に好適な回路相互接続を表す。ＬＣＰフィルムの特徴としては、絶縁性、飽和時吸湿性が０．５％未満、スルーホールのめっきに用いる銅に近い熱膨張係数、１ｋＨｚ〜４５ＧＨｚの機能的周波数範囲で３．５を超えない誘電率が挙げられる。
【００２６】
フレキシブル回路および関連装置のフィルム基板を与えながらの多軸延伸ＬＣＰフィルムの開発は、かかるフレキシブル回路の形成および接着方法に制限を受けた。重大な制限は、ＬＣＰで用いるケミカルエッチング方法がないことであった。この技術なしには、非支持の片持ちばりリードまたはスルーホールまたは傾斜した側壁を有するビアのような複雑な回路構造を印刷回路設計に含めることはできない。
【００２７】
本発明による進歩によって、フレキシブル回路基板として多軸延伸サーモトロピック液晶ポリマーを含むフィルム中の非支持リード、角度のついた側壁を備えたスルーホールおよびその他形状のボイドを制御可能にエッチングする水系化学溶液が提供される。ケミカルエッチングによる処理の後、ＬＣＰフィルム基板を用いたフレキシブル回路は、低給湿とともに、そして低給湿のために高周波数操作という更なる利点を備えた同様に処理したポリイミドフィルムの利点の全てを有している。
【００２８】
本発明によるフレキシブル回路構造は、５０℃（１２２°Ｆ）〜１２０℃（２４８°Ｆ）の温度で水性アルカリエッチング液とフィルムを接触させる間にＬＣＰポリマーフィルムのエッチングをする結果得られる。ＬＣＰフィルム中の非支持リード、スルーホールおよびその他回路フィーチャーの形成には、光架橋されたマイナス動作の水性処理性フォトレジストのマスクを用いてポリマーフィルムを一部保護する必要がある。エッチングプロセス中、フォトレジストは、膨潤やＬＣＰポリマーフィルムからの剥離は実質的に示さない。
【００２９】
本発明による液晶ポリマーと共に用いるのに好適なネガ型フォトレジストとしては、米国特許第３，４６９，９８２号明細書、同第３，４４８，０９８号明細書、同第３，８６７，１５３号明細書および同第３，５２６，５０４号明細書に開示されているようなネガ型動作の水性現像可能なフォトポリマー組成物が挙げられる。かかるフォトレジストは、少なくとも架橋性モノマーと光開始剤を含むポリマーマトリックスを含んでいる。フォトレジストに一般的に用いられるポリマーとしては、メチルメタクリレート、エチルアクリレートおよびアクリル酸のコポリマー、スチレンおよび無水マレイン酸イソブチルエステルのコポリマー等が挙げられる。架橋性モノマーは、トリメチロールプロパントリアクリレートのようなマルチアクリレートであってもよい。
【００３０】
本発明に用いられる市販されている水性ベースの、例えば、炭酸ナトリウム現像可能な、ネガ型動作のフォトレジストとしては、デュポン・ドゥ・ヌムール・アンド・カンパニー（ｄｕＰｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  ａｎｄ  Ｃｏ．）より入手可能なリストン（ＲＩＳＴＯＮ）フォトレジスト材料、例えば、リストン（ＲＩＳＴＯＮ）４７２０のようなポリメチル−メタクリレートが挙げられる。その他有用なものとしては、リーローナル社（ＬｅａＲｏｎａｌ  Ｉｎｃ．）より入手可能なＡＰ８５０および日立化成工業株式会社（Ｈｉｔａｃｈｉ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．  Ｌｔｄ．）より入手可能なフォテック（ＰＨＯＴＥＣ）ＨＵ３５０が挙げられる。アクアメール（ＡＱＵＡＭＥＲ）という商品名のフォトレジスト組成物はヘラクルス社（Ｈｅｒｃｕｌｅｓ  Ｉｎｃ．）より入手可能である。これらの材料の代表例であるＳＦ１２０、ＳＦ１２５およびＣＦ２．０等の「ＳＦ」および「ＣＦ」シリーズをはじめとするいくつかのシリーズのアクアメール（ＡＱＵＡＭＥＲ）フォトレジストがある。
【００３１】
ポリイミドフィルムは、本出願人所有の米国特許第５，２２７，００８号明細書に記載された水酸化カリウムのみの溶液を用いてエッチングしてもよい。しかしながら、液晶ポリマーは、水酸化カリウムには影響されず、ＬＣＰフィルム用可溶化剤と組み合わせたアルカリ金属とアンモニアの水溶性塩を含む本発明による高アルカリ水性エッチング溶液を必要とする。好適な水溶性塩としては、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、置換水酸化アンモニウム、例えば、テトラメチル水酸化アンモニウムおよび水酸化アンモニウムが挙げられる。水酸化リチウム、水酸化アルミニウムおよび水酸化カルシウムのような低水溶性の塩基は、有用な濃度未満での水溶液の飽和のために本発明の方法には有用ではない。エッチング溶液の有用な濃度は、エッチングするＬＣＰフィルムの厚さおよび選択したフォトレジストの種類および厚さに応じて異なる。一般的に有用な濃度は、好適な塩が３５重量％〜５５重量％、好ましくは４０重量％〜５０重量％と、可溶化剤が１０重量％〜３５重量％、好ましくは１５重量％〜３０重量％である。高アルカリ溶液を製造するにはＫＯＨを用いるのが好ましい。ＫＯＨ含有エッチング液は短時間で最良のエッチングフィーチャーを与えるからである。極めて好ましい一実施形態では、４３重量％〜４８重量％の濃度で水酸化カリウムを用いる。
【００３２】
本発明によるエッチング溶液の可溶化剤は、エチレンジアミン、プロピレンジアミン等をはじめとするアミンおよびエタノールアミン、プロパノールアミン等のアルカノールアミンからなる群より選択してよい。エッチング条件下で、ＬＣＰフィルム基板のマスクしていない領域は、例えば、アルカリ金属塩の十分に濃縮した水溶液を存在させた可溶化剤の作用により可溶となる。エッチングに必要な時間は、エッチングしたフィルムの種類および厚さに応じて異なり、一般的に３０秒〜１０分である。濃縮ＫＯＨおよびエタノールアミンの好ましいエッチング溶液を用いると、５０μｍ（２．０ミル）のＬＣＰフィルムのエッチング時間は３０秒から２４０秒である。エッチング溶液は、通常、５０℃（１２２°Ｆ）〜１２０℃（２４８°Ｆ）、好ましくは７０℃（１６０°Ｆ）〜９５℃（２００°Ｆ）の温度である。
【００３３】
以前は、液晶ポリマー基板を含むフレキシブル回路は、一般に、ポリマーフィルムの少なくとも片側に金属表面コーティングを有する出発材料を必要としていた。回路パターンを、サブトラクティブプロセスを用いて現像して、導電性回路トレースを必要としない領域から金属を除去した。接着剤を用いることなく金属を液晶ポリマーに適用するのに真空スパッタリングまたは蒸着プロセスを用いる際の以前の不具合を回避するには、サブトラクティブ法が必要であった。
【００３４】
本発明によるエッチング溶液を用いると、連続金属コートか、好ましくは金属パターンの形態でのいずれかにおける金属の蒸着および接着のための液晶ポリマーの表面調整が促される。改善された金属接着のための表面調整によって、液晶ポリマー基板上に金属パターンを作成する更なる方法を用いることができるようになる。金属適用の好適な手段としては、液晶ポリマーの好適な表面処理後の真空スパッタリングまたは蒸着、または無電解めっき等が挙げられる。表面処理の主たる目的は、蒸着金属と液晶ポリマー間の相容性を促すことである。好適な相容性があると、蒸着金属はポリマー表面に接着して、分離を防ぐ接着層が作成される。
【００３５】
液晶ポリマーの好適な表面処理には、本発明による方法が含まれる。これによって、ＬＣＰフィルム上に金属トレースパターンを選択的にめっきできる。更なる技術を用いるとき、金属蒸着用の触媒部位を与える材料を適用する前に、本方法では初期のフィルム表面修正が必要である。触媒部位の形成はまた、金属シーディングとも呼ばれている。触媒液晶ポリマー表面をさらに処理すると、回路トレースパターンが作成される。必要な工程としては、触媒表面へのレジストのラミネーションおよびレジスト中のパターンの現像が含まれる。現像プロセスによって、液晶ポリマーの触媒部位が露出する。レジスト中に形成されたパターンに従って金属を添加するために数多くの金属蒸着処理が必要となる。金属蒸着は、触媒部位のパターンに対応する金属トレースを作成するために、無電解めっきと電解めっきをはじめとする技術の組み合わせを用いて行ってもよい。銅またはニッケルまたは金またはこれらの組み合わせを上述した通りにして蒸着してもよい。導電性回路形成の追加のプロセスの後、ビアの任意のエッチングおよび残渣のレジスト材料の除去によって最終回路構造が与えられる。本方法において、金属と液晶ポリマーの接着強度はタイ層を用いなくても十分である。更なる利点として、本方法によれば、液晶ポリマー基板が高温に晒されるのが制限される。
【００３６】
本発明による回路増大プロセスは、接着剤層を用いずに液晶ポリマーフィルム表面に形成された２層フレキシブル回路の製造に適用されるのが好ましい。追加の金属プロセスによって、バスラインフィーチャーを除いたファインピッチ構造の無電解めっきを用いた導電性トレース形成がなされる。
【００３７】
本発明によれば、エッチング液中の可溶化剤の濃度およびエッチング温度に応じて、スルーホール、ビアおよびブラインドビアの輪郭を変えることができる。１０重量％〜１５重量％のエタノールアミンを含有するエッチング溶液だと２５°〜３５°のスルーホール角度が得られ、一方、エッチング溶液中エタノールアミン濃度が１５重量％〜３０重量％だと３５°〜４５°のスルーホール側壁角度が得られる。側壁角度はまた、エッチング溶液中のアルカリ金属水酸化物濃度によっても変わり、３５重量％のＫＯＨ〜５５重量％のＫＯＨの濃度範囲にわたって側壁角度は２５°〜５５°まで変わる。側壁角度の修正は、ドリル加工、パンチ加工またはレーザーアブレーションを用いてはできない。後者の場合、スルーホールの壁は実質的に平行である。
【００３８】
本発明によるフレキシブル回路の製造には、様々な公知のプレエッチングおよびポストエッチング手順と組み合わせて用いることのできるエッチング工程が含まれる。かかる手順の順序は、特定の用途について適宜変更できる。一般的な工程手順は次の通りである。
【００３９】
水性の処理可能なフォトレジストを、標準的なラミネーティング技術を用いてポリマーフィルム側と銅側を有する基板（日本のＷ．Ｌ．ゴア・アンド・アソシエーツ（Ｗ．Ｌ．  Ｇｏｒｅ  ａｎｄ  Ａｓｓｏｃ．  ｏｆ  Ｊａｐａｎ）および日本のクラレ社（Ｋｕｒａｒａｙ  Ｃｏｒｐ．  ｏｆ  Ｊａｐａｎ）より入手可能）の両側にラミネートする。一般的に、基板は、厚さ１μｍ〜５μｍの銅層と共に、２５μｍ〜１２５μｍのポリマーフィルム層を有している。
【００４０】
フォトレジストの厚さは２５μｍ〜５０μｍである。フォトレジストの両側を、マスクを通して画像状に紫外線等に露光すると、フォトレジストの露光部分は架橋により不溶となる。ラミネートの両側に所望のパターンが得られるまで、希釈水溶液、例えば、０．５〜１．５％の炭酸ナトリウム溶液により未露光ポリマーを除去することにより、レジストを現像する。ラミネートの銅側をさらに所望の厚さまでめっきする。ラミネートを前述した５０℃〜１２０℃の温度のエッチング溶液浴に入れて、架橋レジストにより覆われていないＬＣＰポリマー部分をエッチングして剥がすことにより、ＬＣＰフィルムのケミカルエッチングを行う。これによって、元の薄銅層の特定の部分が露出する。２５℃〜８０℃、好ましくは２５℃〜６０℃のアルカリ金属水酸化物の２〜５％溶液中でレジストをラミネートの両側から剥がす。この後、元の薄銅層の露出部分を、ＬＣＰフィルムに損傷を与えないエッチング液、例えば、エレクトロケミカルズ社（Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｓ，  Ｉｎｃ．）より入手可能なパーマエッチ（ＰＥＲＭＡ−ＥＴＣＨ）を用いてエッチングする。
【００４１】
別法としては、水性の処理可能なフォトレジストを、標準的なラミネーティング技術を用いて、ＬＣＰフィルム側と銅側を有する基板の両側にラミネートする。基板は、厚さ９μｍ〜４０μｍの銅層と共に、厚さ２５μｍ〜１２５μｍのポリマーフィルム層からなる。フォトレジストの両側を好適なマスクを通して紫外線等に露光すると、レジストの露光部分が架橋される。ラミネートの両側に所望のパターンが得られるまで画像を希釈水溶液で現像する。銅層をエッチングして回路を得ると、ポリマー層の部分が露出する。水性フォトレジストの追加の層を銅側の第１のレジストの上にラミネートし、露出したポリマーフィルム表面（銅側）をさらなるエッチングから保護するために放射線源にフラッド露光することにより架橋する。架橋レジストにより覆われていないポリマーフィルムの領域（フィルム側）を、アルカリ金属塩およびＬＣＰ可溶化剤を含有するエッチング溶液で７０℃〜１２０℃の温度でエッチングし、前述した希釈塩基溶液によりフォトレジストを両側から剥がす。
【００４２】
フレキシブル回路、「ＴＡＢ」（テープ自動化接着）プロセス用相互接続接着テープ、マイクロフレックス回路等の最終製品を作成するために、信頼性のある装置相互接続に必要とされる、多層および後のはんだ手順のための金、錫またはニッケルと共に銅めっき領域等を従来の処理を用いて追加してもよい。
【００４３】
様々なその他の基板への接着は、本発明による液晶ポリマーフィルムの化学的処理により改善される。前述したエッチング液を用いた表面処理は、少なくとも１層の液晶ポリマーを含む多層複合材の接着強度を高めるという利点を与える。本明細書に記載した組み合わせの改善は、表面に回路パターンを有する誘電体ポリマーキャリア層を金属層が支持する構造に特に利点を与える。
【００４４】
ヘッドサスペンションアセンブリ（ＨＳＡ）の固定具は、多層複合材を用いて製造されるハードディスクドライブの構造要素の代表例である。米国特許第５，７０１，２１８号明細書および米国特許第５，９５６，２１２号明細書に記載されている通り、固定具は、機械的強度のためにステンレス鋼層と、絶縁のためにポリイミド層と、電送のために延性銅層とを備えている。誘電率、損失係数および吸湿性の点で乏しい特性のポリイミド層の代わりに液晶ポリマー層を用いると改善された固定具が得られる。
【００４５】
本発明によるエッチング組成物は、ＴＳＡ（トレースサスペンションアセンブリ）用途の接着剤を含まない固定具の構築に向いている。液晶ポリマーフィルムを従来のポリイミド層に代えて用いると、現在の固定具構造に必要な２枚の接着層が必要なくなる。新規な固定具構造によって、接着剤なしで接着された３層以下の層まで材料の使用が減少する。ステンレス鋼層に接着された液晶ポリマー層からなる複合材で出発して３層固定具構造を作成することもできる。この場合、導電性金属トレースを形成するために、本発明に従って、液晶ポリマー表面に金属シーティングを施す。
【００４６】
国際公開第００／２３９８７号パンフレットは、液晶ポリマーディスクドライブサスペンションアセンブリおよびその製造方法を提案している。アセンブリは、例えば、ステンレス鋼の支持体、導電性層、支持体および導電性層と密着接合され、その間に配置された誘電性液晶ポリマー材料を含む。加熱された平台プレスを用いたラミネート形成についての概略は記載されているものの、接着剤のない３層ラミネートが適正な層間接着を有している証拠はない。液晶ポリマーフィルムを溶融して、ステンレス鋼と銅合金ホイルの両方に接合させる処理条件には、液晶ポリマー冷却時の接着層形成の強度についての情報はない。この前出の説明にはまた、ディスクドライブサスペンションアセンブリにおいて有効な性能を示す証拠も含まれていない。
【００４７】
本発明に従った固定具の作成によれば、以前は開示されていなかった材料調整が必要であることがわかった。接着されたラミネート構造の形成には介在液晶ポリマー層の軟化または溶融中に、剥離を防ぐために接着表面の前処理が必要である。液晶ポリマーフィルムを形成するのに用いる方法によって、接着剤のないラミネートが良好に形成されるということもわかった。ラミネートされた複合材は、メルトブローンフィルムよりも押出され拡幅された（二軸延伸）液晶ポリマーフィルムを用いるのが好ましい。液晶ポリマーフィルムの選択は、バッチプロセスか連続ロール−ロールプロセスのいずれかを用いて複合フィルムを製造する能力にも影響する。
【００４８】
ＴＳＡサスペンションアセンブリの固定具には、スレンレス鋼ホイル（ＳＳＴ）、接着剤、ポリイミド（ＰＩ）、接着剤および銅（Ｃｕ）ホイルを含む５つの材料層を有するラミネートされた材料が以前は用いられていた。この種のラミネートには処理においていくつか不具合がある。例えば、ポリイミド中にパターンを形成するのにプラズマエッチングプロセスを用いる。これは、レジスト自身か接着剤の下にあるポリイミドのいずれかのプラズマエッチングレートより遅い接着剤のエッチングレートを補うために厚いレジスト層を必要とする。接着中間層の他の問題点としては、ステンレス鋼表面の残渣接着剤および接着剤の硬度および付加重量による固定具の可撓性の制限が挙げられる。接着が必要であることにより、コストが増大し、従来の固定具構造の生産性が失われる。
【００４９】
本発明は、接着剤の必要性を排除し、厚さ１０μｍ〜５０μｍの表面処理フィルムと中間層接着強度の高いラミネートを形成するホイルを提供する。複合構造は、最低２層を必要とし、強固に接着されたラミネートとするために熱および圧力を与える間、１層は他層と接触してフローまたは溶融可能である。熱可塑性層は、溶融押出しおよび拡幅により作成された液晶ポリマーフィルムであるのが好ましい。好ましいラミネートは、厚さ５０μｍ（２．０ミル）の液晶ポリマーフィルムに溶融接着された厚さ２５μｍ（１．０ミル）のＡ．Ｉ．Ｓ．Ｉ．（アメリカ鉄鋼協会）３０２ステンレス鋼ホイルを含んでいる。ステンレス鋼の接着表面のラミネーションの前に、強酸エッチング組成物が適用され、液晶ポリマーフィルムの逆の表面はアルカリエッチング液で処理される。ステンレス鋼のための酸性エッチングには、クロム酸および硝酸と塩酸の混合物といった腐食性のある酸が含まれる。液晶ポリマーを処理するのに好適なアルカリエッチング液としては、アルカリ金属塩と置換アミン可溶化剤を含有するような前述したものが挙げられる。エッチング後、処理済表面を脱イオン水で濯ぐことにより清浄にする。
【００５０】
１層以上の層の厚さの調整によって、本発明による複合構造の厚みおよび可撓性が変わる。かかる調整は、選択した温度および材料除去レートでのエッチング液処理によって行ってもよい。例えば、制御されたエッチングを用いて、２５μｍ〜５０μｍの厚さまで元々押出され拡幅された液晶ポリマーフィルムの厚さを変えてもよい。処理は、フィルム厚さを１０μｍ以下まで減じる高温、例えば、９０℃で６０秒以上にわたってなされる。厚さを１５μｍ未満まで減じるために、制御されたエッチングで進める前に、３μｍの銅のフラッシュ層のような支持層のフィルムへの追加が必要なことがある。厚さ調整では、バッチプロセスか連続ロール−ロールプロセスのいずれかを用いてよい。
【００５１】
以下の実施例は例証のためであり、特許請求の範囲によってのみ表現される本発明の範囲を限定することを意図するものではない。
【実施例】
【００５２】
実験
下記のＬＣＰ材料により実験を行った。
フィルムＡ−ＬＣＰ／銅ラミネート（日本のＷ．Ｌ．ゴア・アンド・アソシエーツ（Ｗ．Ｌ．  Ｇｏｒｅ  ａｎｄ  Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ  ｏｆ  Ｊａｐａｎ））
フィルムＢ−ＬＣＰ／銅ラミネートＫ−ＣＴ（日本のクラレ社（Ｋｕｒａｒａｙ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｊａｐａｎ））
フィルムＣ−ＬＣＰ／銅ラミネートＲ−ＯＣ（日本のクラレ社（Ｋｕｒａｒａｙ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｊａｐａｎ））
フィルムＤ−厚さ５０μｍのＬＣＰフィルム（日本のＷ．Ｌ．ゴア・アンド・アソシエーツ（Ｗ．Ｌ．  Ｇｏｒｅ  ａｎｄ  Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ  ｏｆ  Ｊａｐａｎ））
フィルムＥ−厚さ５０μｍのＬＣＰフィルム（日本のクラレ社（Ｋｕｒａｒａｙ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｊａｐａｎ））
【００５３】
選択したポリマーのフィルムをエッチング溶液に溶解するのに必要な時間を求めることにより液晶ポリマーのエッチングレートを見積もった。フィルムＡについては、レジストコートフィルムを用いて回路フィーチャーのエッチング性能をさらに試験した。エッチング溶液性能を次の格付けを用いて目視により評価した。
１＝十分なエッチングおよび外観
３＝限界の性能またはレジストの攻撃
５＝不十分な性能
【００５４】
エッチング溶液
表１に、液晶ポリマーフィルムを効率的にエッチングするのに好適な、本発明によるエッチング溶液１〜８の組成および液晶フィルムエッチングの要件を満足しない組成Ｃ１〜Ｃ６を示す。
【００５５】
表１−エッチング溶液組成１〜８およびＣ１〜Ｃ６
2005520273.tif 000002
＊ＥＡ＝エタノールアミン  ＫＯＨ＝水酸化カリウム
【００５６】
エッチング溶液中での液晶ポリマーフィルム溶解度の試験条件
厚さ５０μｍ（２．０ミル）の液晶ポリマーフィルムの１ｃｍ×１ｃｍ平方の試料をエッチング液浴中に含まれるエッチング溶液に浸した。エッチング溶液の温度を８５℃に維持し、表１に示すエッチング溶液中のフィルム試料の溶解について記録した。１０分を超える時間だとエッチング液性能は乏しい。いくつかのエッチング液混合物は、液晶ポリマー試料を即時に溶解したものの、液晶ポリマーを水性現像可能なフィルムレジスト材料でコートしたときは良好に作用しなかった（表２の溶液Ｃ１〜Ｃ４参照）。
【００５７】
レジストコートされた液晶ポリマーフィルムの試験条件
デュポン（ＤｕＰｏｎｔ）よりリストン（ＲＩＳＴＯＮ）（商標）４７２０という商品名で入手可能な２層の厚さ５０μｍの水性レジストを、加熱したゴムロールでラミネートして、片側が５０μｍ（２．０ミル）のＬＣＰフィルム、もう一方の側が銅からなるフレキシブル基板にラミネートした。ラミネートの各側にフォトツールまたはマスクを通して紫外（ＵＶ）線を露光し、両側を０．７５％の炭酸ナトリウム水溶液で現像して回路の所望の画像を得た。ラミネートの銅側に３５μｍの厚さまで銅をめっきした。表１に挙げた組成のうち１種類を含有するエッチング液浴に浸漬することにより、ＬＣＰ側をエッチングした。エッチング液浴の温度は８５℃（１８５°Ｆ）に制御した。各レジストを水で洗い、レジストを２．５％のＫＯＨにより２５℃〜８５℃で剥がした。エッチングしたフィルムの条件を評価して、表２に記した通り、フィルムＡによりエッチング液性能を求めた。
【００５８】
表２−溶液およびフィルムＡについてのエッチング時間
2005520273.tif 000003
【００５９】
表３−溶液およびフィルムＢについてのエッチング時間
2005520273.tif 000004
【００６０】
表４−溶液およびフィルムＣについてのエッチング時間
2005520273.tif 000005
【００６１】
試験方法
定量接着試験（ＡＳＴＭ  Ｄ３３５９−９３）
試験方法（ＡＳＴＭ  Ｄ３３５９−９３）は、液晶ポリマー基板に適用された導電性金属のフィルムにおいてＸ切断の形成を必要とする。Ｘ切断に適用された感圧接着テープは、試験材料から剥がすと基板に対する金属の接着力の定量的尺度を与える。試験テープを剥がした後、好適な基準を用いて、金属の剥離または保持を示す基板に対する金属の接着力を評価できる。
【００６２】
めっき金属の液晶ポリマーフィルムに対する接着力
導体の液晶ポリマーフィルム表面に対する接着力または接着性能を、標準的試験方法ＩＰＣ−ＴＭ６５０に概略が示された手順を用いて測定した。１．２ｃｍ／分のレートで操作されるインストロン（Ｉｎｓｔｒｏｎ）剥離試験機をこの試験方法に必要とされる試験機として用いた。
【００６３】
表面調整および添加金属めっき
実施例１
Ｗ．Ｌ．ゴア・アンド・アソシエーツ（Ｗ．Ｌ．  Ｇｏｒｅ  ａｎｄ  Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ）より入手した液晶ポリマーフィルム（フィルムＤ）を、４５％ＫＯＨおよび２０％エタノールアミンの混合物を用いて８５℃（１８５°Ｆ）で５〜１０秒間化学的にエッチングした。修正したフィルムを、溶液１リットル当たり１０ｇの塩化第一錫および４０ｍｌの３５％塩酸を含む錫（ＩＩ）溶液に浸漬した。室温で約１５秒間の浸漬時間後、処理済フィルムを脱イオン水で洗った。溶液１リットル当たり０．２５ｇの塩化パラジウム（ＩＩ）および２．５ｍｌの３５％塩酸を含有するパラジウム（ＩＩ）溶液に処理済フィルムを約１５秒間浸漬したところ、金属シードフィルムとも呼ばれる触媒性フィルムが得られた。パラジウム（ＩＩ）溶液中に浸漬した後、脱イオン水を用いてフィルムを濯いだ。金属シードフィルムを８５℃で無電解ニッケル溶液（カリフォルニア州オンタリオのウエムラインターナショナルコーポレーション（Ｕｙｅｍｕｒａ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，  Ｏｎｔａｒｉｏ，  ＣＡ）より入手可能なＵＩＣニミューデン（Ｎｉｍｕｄｅｎ）ＳＸ）中でめっきした。いくつかの異なる厚さの試料を得るためのめっき時間は２〜３分であった。めっき厚さはめっき時間に応じて異なる。定量接着テープ剥離試験で剥離はなかった。これとは対照的に、ケミカルエッチングなしでめっきした試料は、上述した通り、定量接着試験条件下で液晶ポリマー表面から明らかな金属剥離を示した。
【００６４】
実施例２
日本のクラレ社（Ｋｕｒａｒａｙ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｊａｐａｎ）より入手可能なＣＴ等級フィルムと呼ばれる液晶ポリマーフィルムを用いて実施例１のプロセスを繰り返した。２０秒〜６０秒間予めエッチングしたフィルム表面を金属シーディングした後、ニッケル無電解めっき浴からの金属蒸着は、テープ剥離試験条件下で剥離することのない金属−フィルム接着力を示した。これとは対照的に、ケミカルエッチングなしでめっきした試料は、上述した通り、定量接着試験条件下で液晶ポリマー表面から明らかな金属剥離を示した。
【００６５】
実施例３
実施例１のニッケルめっきフィルム試料を、エンソーン−ＯＭＩインコーポレーティッド（Ｅｎｔｈｏｎｅ−ＯＭＩ  Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ）よりエンソーン（ＥＮＴＨＯＮＥ）ＯＭＩ  Ｃｕ−８７２として入手可能な無電解めっき銅めっき浴に４５℃で６０秒間浸漬した。このプロセスにより追加された銅金属は実施例１により作成されたニッケルトレースに良好に接合した。
【００６６】
実施例４
本実施例は、本発明によるエッチング溶液を用いて予め処理された液晶ポリマーに対するスパッタされた金属コーティングの改善された接着を示す。この場合、実施例１に記載した通りにしてエッチングした液晶ポリマーフィルムをベンチトップスパッタコーターに挿入して、１０ｍＡの電流で２５秒間Ｐｄ／Ａｕでフィルムをコートした。先行技術の情報によれば、得られる金属蒸着の厚さは０．０４μｍ〜０．５μｍとされている。スパッタコーティング後、フィルムをエンソーン−ＯＭＩインコーポレーティッド（Ｅｎｔｈｏｎｅ−ＯＭＩ  Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ）よりエンソーン（ＥＮＴＨＯＮＥ）ＯＭＩ  Ｃｕ−８７２として入手可能な無電解めっき銅めっき浴に４５℃で６０秒間浸漬した。めっき銅の抵抗率は１．０オーム−ｃｍ未満であり、定量接着力接着テープ剥離試験を用いた剥離試験の間剥れなかった。
【００６７】
比較例Ｃ１
比較例Ｃ１には、保護レジストのＷ．Ｌ．ゴア・アンド・アソシエーツ（Ｗ．Ｌ．  Ｇｏｒｅ  ａｎｄ  Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ）より入手可能な液晶ポリマーフィルムへの適用が含まれていた。レジストの一部の除去により、液晶ポリマーフィルムの露出表面のパターンが露わになった。露出したポリマーをハンドトーチ装置を３０秒間適用することによりコロナ処理した。コロナ処理後、修正したフィルムを実施例１に記載した通りにして、錫（ＩＩ）溶液に約１５秒間浸漬し、濯いだ。溶液１リットル当たり０．２５ｇの塩化パラジウム（ＩＩ）および２．５ｍｌの３５％塩酸を含有するパラジウム（ＩＩ）溶液に処理済フィルムを約１５秒間浸漬したところ、金属シードフィルムが得られた。パラジウム（ＩＩ）溶液中に浸漬した後、脱イオン水を用いてフィルムを濯いだ。金属シードフィルムを無電解銅溶液中５０℃でめっきした。１〜２分のめっき時間で、現像時間に応じて異なる金属厚さの試料が作成された。めっき銅は良好な導電性を示したが、液晶ポリマーに対する接着力が乏しかった。この観察結果は、コロナ処理および金属シーディングのプロセスをポリイミド基板のシーディングの従来の方法として用いることを大いに考慮するものである。
【００６８】
表５−金属の液晶ポリマーフィルムに対する定量的接着力
2005520273.tif 000006
【００６９】
実施例５
本発明によるエッチング溶液によれば、液晶ポリマーフィルムに被着材金属層を蒸着させるプロセスとして真空スパッタリングを用いることができる。Ｗ．Ｌ．ゴア・アンド・アソシエーツ（Ｗ．Ｌ．  Ｇｏｒｅ  ａｎｄ  Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ）より入手可能な好適な５０μｍ（２ミル）のＬＣＰフィルム試料のうちあるものは、表６に示すエッチング溶液で処理せず、あるものは処理した。処理後、各フィルムを真空チャンバーに入れ、被着材金属蒸着を、従来のスパッタリング技術を用いて適用し、厚さ３ｎｍ〜２０ｎｍのクロムを適用した。約１００ｎｍの銅層を金属シード液晶ポリマーフィルムのクロムにスパッタリングした。得られるスパッタされたフィルムを電気めっきして銅を約１０μｍまで厚くした。
【００７０】
ＩＰＣ−ＴＭ６５０試験方法に必要とされる金属試験パターンを、印刷回路作成の従来のサブトラクティブプロセスを用いて生成した。表６に示すように、その後のインストロン（Ｉｎｓｔｒｏｎ）剥離試験結果によれば、本発明によるケミカルエッチングを用いたポリマー表面処理後、金属の液晶ポリマーへの接着力が大幅に改善したことがわかった。
【００７１】
表６−表面処理の金属接着力に対する影響
2005520273.tif 000007
【００７２】
実施例６
従来のスパッタリング技術を用いて、ロール対間に懸架された移動するフィルムに金属を蒸着させた以外は実施例６は実施例５と同様である。ロール−ロール形態のフィルムは、前と同じく厚さ５０μｍ（２．０ミル）の液晶ポリマーフィルムであった。スパッタリング装置に充填する前に、フィルムの各ロールは未処理のままとするか、または５０℃（１２０°Ｆ）で７２インチ／分のライン速度で化学的にエッチングした。表７に、未処理フィルムおよび同じ条件下で化学的にエッチングした２つの異なるロールの液晶ポリマーフィルムについての結果を示してある。処理の順序として、スパッタリングしたクロムをまず各フィルムに適用して、厚さ３ｎｍ〜２０ｎｍの金属層を蒸着させた。各液晶ポリマーフィルムには、１００ｎｍ〜２００ｎｍの厚さの銅を有する銅のコーティングが施された。得られたスパッタリングされたフィルムを処理して、スパッタリングされた銅を１０μｍ〜３５μｍの電気めっき銅により増やした。
【００７３】
ＩＰＣ−ＴＭ６５０試験方法に必要とされる金属試験パターンを、印刷回路作成の従来のサブトラクティブプロセスを用いて生成した。同じく、表７に示すように、インストロン（Ｉｎｓｔｒｏｎ）剥離試験結果によれば、ケミカルエッチング組成物を用いてポリマー表面処理後、金属の液晶ポリマーへの接着力が大幅に改善したことがわかった。
【００７４】
表７−表面処理の金属接着力に対する影響
2005520273.tif 000008
【００７５】
本発明によるエッチング液による前処理は、無電解めっきか、真空蒸着、例えば、スパッタリングのいずれかが含まれる金属化プロセスを用いた金属のポリマーへの接着力が改善される。上述した通り、エッチングした液晶ポリマーは、バッチプロセスか連続ロール−ロールプロセスのいずれかを用いて作成される。
【００７６】
エッチングした液晶ポリマーフィルムを用いたラミネートの形成
例えば、ＴＳＡサスペンション用途に用いる固定具用の接着剤のない複合基板材料を構築する方法は、金属ホイル、好ましくはステンレス鋼と接触させてエッチング処理済み液晶ポリマーフィルムを配置した後、高温で圧力を印加することにより、実質的に２層の接着されたラミネートが作成される。好ましいラミネートにおいて、液晶ポリマーフィルムにはまず、上述したように、金属シード層が施される。金属シードフィルムを金属ホイルに再び押し付けると、片側が液晶ポリマーで、もう一方の側がシード金属層の接着界面を有する接着されたラミネートが得られる。この複合材をハードディスクドライブの固定具に用いると数多くの利点がある。従来のラミネート構造に比べて、本発明の複合材は界面が１つのみの接着剤のない材料を与えるが、従来のラミネートだと４つの材料の界面が含まれている。界面の数の減少によって、プロセス効率および製品信頼性が改善される。
【００７７】
本発明による固定具用ラミネート複合材は、１．２ｃｍ／分のレートで操作されるインストロン（Ｉｎｓｔｒｏｎ）剥離試験機を用いて標準的な試験方法ＩＰＣ−ＴＭ６５０により測定される接着強度が０．５６Ｎ／ｍｍ（３．２ポンド／インチ）〜０．７７Ｎ／ｍｍ（４．４ポンド／インチ）で接着される実質的に２層の材料層を有している。複合材は、費用効果の上がる処理のためにロール−ロール方法を用いて形成および処理してもよい。層の数を減らすと、複合材の重量を減らすのにも役立つ。複合材の重量が減ると、改善された柔軟性の固定具構造が得られる。液晶ポリマーと片側の支持金属およびもう一方の側の金属シード層間の接着の改善によって、複合構造の一体性および耐久性が得られる。金属シード層にさらに、前述した通り、キャリア基板に導電性トレースを形成するのに一般的に用いられるサブトラクティブプロセスではなく、追加のプロセスを用いると別の印刷回路が形成される。
【００７８】
液晶ポリマーフィルムが得られた後に、ハードディスクドライブ用の固定具の構築に用いる複合材を形成する処理を続ける。好適なフィルム材料は、例えば、デラウェア州ニューアークのＷ．Ｌ．ゴア・アンド・アソシエーツ（Ｗ．Ｌ．  Ｇｏｒｅ  ａｎｄ  Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ，  Ｉｎｃ．，  Ｎｅｗａｒｋ，  ＤＥ）のＢＩＡＣ（登録商標）またはコネチカット州ロジャースのロジャースコーポレーション（Ｒｏｇｅｒｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，  Ｒｏｇｅｒｓ，  ＣＴ）製ＣＴフィルムとして入手できる。フィルムの両側を、４０％の水酸化カリウムおよび２０％のエタノールアミンを含有するアルカリエッチング液で表面処理してもよい。エッチングは４９℃（１２０°Ｆ）〜６６℃（１５０°Ｆ）の温度で３０秒間、低温で１０秒、高温でこの範囲にわたってなされる。エッチングされたフィルムの片側を、約２００ｍＪ／ｃｍ２の紫外線に露光することによりさらに処理した。フィルムは紫外線フラッシュランプを１０．５ｃｍ／秒で移動するウェブの形態であった。紫外線に露光すると、スパッタコーティング技術により適用される金属の接着力を増大させるアモルファス表面が作成されて、無電解めっきおよび電気めっきを含む金属めっきにより増大される薄い金属シード層が作成される。
【００７９】
金属シード層を用いると、金属増大または金属減少のいずれかを選択して、液晶ポリマー表面に導電性金属トレースを作成することができる。追加のプロセスによる金属増大によって、特定の用途についての導電性金属トレースを作成するのに必要とされる以上の金属が追加されることはない。サブトラクティブ処理にはまず、銅のような金属を適用して、均一な厚さのめっき層を与えることが必要である。その後、導電性トレースの形成で過剰の銅を除去して所望の回路パターンが作成される。
【００８０】
物理特性により選択された金属ホイル、例えば、ステンレス鋼Ａ．Ｉ．Ｓ．Ｉ．３０２は、高温高圧でのラミネーション中に液晶ポリマーフィルムに良好に接着させるために表面エッチング処理を必要とする。３０％ＨＣｌ／１５％ＨＮＯ３の溶液にホイルを浸漬することによるエッチングを４９℃（１２０°Ｆ）〜６６℃（１５０°Ｆ）で１０秒〜６０秒間実施した。ステンレス鋼ホイルおよび液晶ポリマーフィルムの処理済表面を、シード金属層またはステンレス鋼ホイルとは逆の表面に均一なコーティングを有する液晶ポリマーフィルムに接着されたステンレス鋼層を含む複合材として併せて接着するのに用いるラミネーションプレス中で互いに保持した。
【００８１】
本発明によるラミネートの中間層接着強度を、約５ｃｍ（２インチ）×５ｃｍ（２インチ）または５ｃｍ（２インチ）×７．６ｃｍ（３インチ）のサイズの複合試料を用いて定量的に求めた。表８にラミネーション条件を示す。表９によれば、最良の接着には液晶ポリマーフィルムとステンレス鋼ホイルの両方の表面エッチングが必要であることがわかる。
【００８２】
表８−ラミネーティング条件
2005520273.tif 000009
【００８３】
表９−ステンレス鋼ホイルの液晶ポリマーフィルムに対する接着力
2005520273.tif 000010
【００８４】
固定具構築
上述した、機械的強度のためにステンレス鋼層と液晶ポリマー層とを有する複合材を用いて改善された固定具を作成して、上述した追加のめっき技術か、従来からケミカルミリングとも呼ばれるサブトラクティブ処理のいずれかを用いて、液晶ポリマーフィルム表面に形成された導電性トレースのための絶縁キャリアを与えることができる。いずれの方法でも、磁気抵抗（ＭＲ）読取り書込みヘッドのハードディスクドライブへの相互接続に必要な回路パターンが作成される。必要であれば、液晶ポリマーキャリアは、上述した通りに作成されるスルーホールおよび関連ボイドを有していてもよい。
【００８５】
トレースサスペンションアセンブリ用固定部の完全な作成には、固定具用パターン化支持体を作成するのに金属の一部を除去する、ステンレス鋼ホイルの修正が必要である。パターン化支持体を与える処理は周知である。それには、フォトレジスト材料を用いたステンレス鋼ホイルの露出表面の保護が含まれる。フォトレジストを画像パターンで露光した後、現像液によって必要なパターンを出すためにエッチングされて除去される金属ホイルが露出する。このプロセスは、米国特許第５，１４５，５５３号明細書に記載されているのと同様である。ステンレス鋼のエッチング後、本発明による固定具は、片側に回路パターンを有する液晶ポリマーと、もう一方に接着されたパターン化ステンレス鋼サポート構造体を有する。
【００８６】
液晶ポリマーフィルムを含むフレキシブル回路およびかかるフィルムの処理方法について説明してきた。本発明によるフィルム処理によって、フィルム基板と金属間の接着が改善され、水性エッチング溶液を用いて高温で形成されるスルーホールおよび関連形状ボイドを有する追加の導電性回路パターンの作成が促される。本発明の開示から、当業者であれば、本発明の精神および範囲から逸脱することなく記載された実施形態に対して変更を行ってもよいことを認識するであろう。
【国際調査報告】
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