(57)【要約】【課題】基板自体の厚みを薄くできる利点を有する２層フレキシブル基板において、課題となっている耐熱環境や高温高湿環境における信頼性に関わる密着性を、従来の３層フレキシブル基板と同等以上とした２層フレキシブル基板の提供。【解決手段】絶縁体フィルムの少なくとも片面に接着剤を介さずに下地金属層を形成し、次いで前記下地金属層上に銅被膜層が形成される２層フレキシブル基板において、前記下地金属層が接する側の前記絶縁体フィルムの表面に、層厚２〜１０ｎｍの改質層が設けられていることを特徴とする２層フレキシブル基板。【選択図】図２
2011100846.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁体フィルムの少なくとも片面に接着剤を介さずに下地金属層を形成し、次いで前記下地金属層上に銅被膜層が形成される２層フレキシブル基板において、
前記下地金属層が接する側の前記絶縁体フィルムの表面に、層厚２〜１０ｎｍの改質層が設けられていることを特徴とする２層フレキシブル基板。
【請求項２】
前記絶縁体フィルムが、ポリイミド系フィルム、ポリアミド系フィルム、ポリエステル系フィルム、ポリテトラフルオロエチレン系フィルム、ポリフェニレンサルファイド系フィルム、ポリエチレンナフタレート系フィルム、液晶ポリマー系フィルムから選ばれた樹脂フィルムであることを特徴とする請求項１記載の２層フレキシブル基板。
【請求項３】
前記下地金属層が、ニッケルを６０重量％〜９７重量％、クロムを４０重量％以下、バナジウムを１０重量％以下、チタンを８重量％以下、モリブデンを２０重量％以下含み、残部１重量％以下の不可避不純物のニッケル合金で、その膜厚が３〜５０ｎｍであることを特徴とする請求項１または２に記載の２層フレキシブル基板。
【請求項４】
前記銅被膜層の膜厚が、１０ｎｍ〜１８μｍであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の２層フレキシブル基板。
【請求項５】
絶縁体フィルムの少なくとも片面に、接着剤を介さずに下地配線層と、下地配線層の表面に銅配線層が積層された２層フレキシブル配線基板において、
前記下地配線層の接する側の前記絶縁体フィルムの表面に、層厚２〜１０ｎｍの改質層が設けられていることを特徴とする２層フレキシブル配線板。
【請求項６】
前記絶縁体フィルムが、ポリイミド系フィルム、ポリアミド系フィルム、ポリエステル系フィルム、ポリテトラフルオロエチレン系フィルム、ポリフェニレンサルファイド系フィルム、ポリエチレンナフタレート系フィルム、液晶ポリマー系フィルムから選ばれた樹脂フィルムであることを特徴とする請求項５記載の２層フレキシブル配線板。
【請求項７】
前記下地配線層が、ニッケルを６０重量％〜９７重量％、クロムを４０重量％以下、バナジウムを１０重量％以下、チタンを８重量％以下、モリブデンを２０重量％以下含み、残部１重量％以下の不可避不純物のニッケル合金からなり、その膜厚が３〜５０ｎｍであり、
前記銅配線層が、膜厚１０ｎｍ〜１８μｍであることを特徴とする請求項５または６に記載の２層フレキシブル配線基板。
【請求項８】
絶縁体フィルムを搬送し、前記絶縁体フィルムの少なくとも片面に、接着剤を介さずに直接下地金属層を形成し、次いで前記下地金属層上に銅被膜層を形成する２層フレキシブル基板の製造方法において、
前記下地金属層が接する側の前記絶縁体フィルムの表面に、前記絶縁体フィルムの搬送方向に対して１０°〜６０°の範囲の照射角度θでプラズマ照射を行うプラズマ処理による層厚２〜１０ｎｍの改質層を形成し、
次いでプラズマ処理された絶縁体フィルムの表面に、ニッケルを６０重量％〜９７重量％、クロムを４０重量％以下、バナジウムを１０重量％以下、チタンを８重量％以下、モリブデンを２０重量％以下含み、残部１重量％以下の不可避不純物のニッケル合金の膜厚３〜５０ｎｍの下地金属層を、乾式めっき法により形成し、前記下地金属層上に銅被膜層を形成することを特徴とする２層フレキシブル基板の製造方法。
【請求項９】
前記乾式めっき法が、真空蒸着法、スパッタリング法、またはイオンプレーティング法のいずれかであることを特徴とする請求項８記載の２層フレキシブル基板の製造方法。
【請求項１０】
前記銅被膜層を乾式めっき法により形成した後に、前記銅被膜層の上に湿式めっき法により銅被膜層を形成することを特徴とする請求項８または９記載の２層フレキシブル基板の製造方法。
【請求項１１】
絶縁体フィルムの少なくとも片面に、接着剤を介さずに下地配線層と、下地配線層の表面に銅配線層が積層された２層フレキシブル配線基板において、
前記下地配線層の接する側の前記絶縁体フィルムの表面に、前記絶縁体フィルムの搬送方向に対して１０°〜６０°の範囲の照射角度θでプラズマ照射を行うプラズマ処理による層厚２〜１０ｎｍの改質層を形成し、
次いでプラズマ処理された絶縁体フィルムの表面に、ニッケルを６０重量％〜９７重量％、クロムを４０重量％以下、バナジウムを１０重量％以下、チタンを８重量％以下、モリブデンを２０重量％以下含み、残部１重量％以下の不可避不純物のニッケル合金からなる下地配線層を乾式めっき法により形成し、前記下地配線層上に銅配線層を形成することを特徴とする２層フレキシブル配線板の製造方法。
【請求項１２】
略真空中を搬送される絶縁体フィルムの表面をプラズマ処理により改質するプラズマ処理装置であって、
前記絶縁体フィルムの搬送方向に対して、プラズマ処理のプラズマの照射角度θが、１０°〜６０°であるようにプラズマ源が配されていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１３】
前記絶縁体フィルムを搬送する経路上における前記絶縁体フィルムのプラズマ処理位置に対して前記プラズマ源と略対向する位置に冷却板が配されていることを特徴とする請求項１２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１４】
前記絶縁体フィルムを搬送する経路上における隣接する２本の搬送ロール間に絶縁体フィルムのプラズマ処理位置が設けられ、前記プラズマ処理位置におけるプラズマ処理のプラズマの照射角度θが、前記絶縁体フィルムの搬送方法に対して１０°〜６０°であるようにプラズマ源が配されていることを特徴とする請求項１２または１３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１５】
前記絶縁体フィルムを搬送する経路上に内部を冷媒が循環する冷却ドラムを配し、前記冷却ドラムの外周に沿って搬送される絶縁体フィルムのプラズマ処理位置におけるプラズマ処理のプラズマの照射角度θが、前記冷却ドラムの接線と重なる前記絶縁体フィルムの搬送方向に対して１０°〜６０°であるようにプラズマ源が配されていることを特徴とする請求項１２または１３に記載のプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乾式表面処理法により層厚２〜１０ｎｍの改質層を形成した絶縁体の樹脂フィルムの表面に、乾式めっき法で下地金属層を形成し、次いで、その下地金属層上に銅被膜層を形成した、密着性が高く、かつフィルム厚みも含めた基板全体の総厚の薄い、２層フレキシブル基板とその製造方法、およびその２層フレキシブル基板を用いた２層フレキシブル配線板とその製造方法、ならびに樹脂フィルムの改質層の形成に用いられる乾式表面処理法のプラズマ処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、フレキシブル配線板を作製するために用いられる基板は、絶縁体フィルム上に接着剤を用いて導体層となる銅箔を貼り合わせた３層フレキシブル基板（例えば、特許文献１参照）と、絶縁体フィルム上に接着剤を用いることなしに乾式めっき法または湿式めっき法により導体層となる銅被膜層を直接形成する２層フレキシブル基板とに大別される。
【０００３】
ここで、３層フレキシブル基板を用いる場合には、サブトラクティブ法によって基板上に所望の配線パターンを形成することにより３層フレキシブル配線板を製造することができ、また、２層フレキシブル基板を用いる場合には、サブトラクティブ法またはアディティブ法によって基板上に所望の配線パターンを形成することにより２層フレキシブル配線板を製造することができるが、従来においては、製造方法が簡単で、低コストで製造することができる３層フレキシブル基板の使用が主流を占めていた。
【０００４】
ところで、近年の電子機器の高密度化に伴い、配線幅も狭ピッチ化した配線板が求められるようになってきている。
しかし、３層フレキシブル基板の製造に際しては、基板である絶縁体フィルム上に形成した銅被膜層に所望の配線パターンに従ってエッチングして配線部の形成を行って配線板を製造する場合に、配線部の側面がエッチングされるといういわゆるサイドエッチングが生ずるために配線部の断面形状が裾広がりの台形になり易いという問題があった。
【０００５】
従って、配線部間の電気的絶縁性を確保するまでエッチングを行うと配線ピッチ幅が広くなり過ぎてしまうために、従来一般的に使用されている３５μｍ厚みの銅箔を、接着剤で絶縁体フィルムと貼り合わせた３層フレキシブル基板を用いる限り、配線板における配線部の狭ピッチ化を行うには限界があった。
また、接着剤層の厚みも２０〜４０μｍと厚いことから、フレキシブル基板全体の厚みがかなり厚くなってしまうという問題もあった。
【０００６】
そこで、接着剤を施すことなく直接絶縁体フィルム上に銅被覆層を形成することができる２層フレキシブル基板を用いた２層フレキシブル配線板が注目されるに至った。
かかる２層フレキシブル基板は接着剤なしで直接絶縁体フィルム上に銅導体層を形成するものであり、従って基板自体の厚さを薄くすることができる上に、被着させる銅導体被膜の厚さも任意の厚みに調整することができるという利点を有している。
【０００７】
しかし、２層フレキシブル基板は、初期密着力こそ実用レベルにあるものの、耐熱環境における密着力や高温高湿環境における密着力など、信頼性に関わる密着性について従来の３層フレキシブル基板と比較して低く、不安が持たれていた。
即ち、市場からは、耐熱環境における密着力や高温高湿環境における密着力についても、３層フレキシブル基板の初期密着力と同等の密着力（４００Ｎ／ｍ程度）の確保が求められていた。
【０００８】
２層フレキシブル基板を作製するにあたり、絶縁体フィルムと金属層との密着性を良好にするために、金属層と接する絶縁体フィルム表面に、紫外線照射やプラズマ処理、イオン照射処理等の表面処理が施される。これらの表面処理は、絶縁体フィルムの極表層にある結合力の弱い層を除去したり、表面を荒らすことで接着面を増大したり、金属と高分子との化学的結合力を改善する等の効果がある。
【０００９】
特許文献２には、ポリイミドの表面に放電プラズマによるドライエッチングにて粗化面を得て銅との結合作用が強い官能基をポリイミド表面に生成させ、その後、その表面に銅を蒸着する技術が開示されている。
しかし、かかる放電プラズマによるドライエッチングにて粗化面を得る処理を実施しても密着性が必ずしも良好とはなりえないことも起こっている。
そのため、２層フレキシブル基板の絶縁体の樹脂フィルムと金属層との密着性を良好にする技術が求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平６−１３２６２８号公報
【特許文献２】特開平５−２５１５１１号公報
【特許文献３】特開２００３−３３７０９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、（１）初期密着力、（２）１５０℃大気中に１６８時間放置した後の耐熱密着力、（３）１２１℃、湿度９５％、２気圧の環境下に１００時間放置するＰＣＴ試験（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｏｋｅｒ Ｔｅｓｔ）後のＰＣＴ密着力の各々が、すべて４００Ｎ／ｍ以上となり、かつフィルム厚みも含めた総厚の薄い２層フレキシブル基板とその製造方法、およびその２層フレキシブル基板を用いた２層フレキシブル配線板とその製造方法、さらに絶縁体フィルムの改質層を形成するためのプラズマ処理装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、２層フレキシブル基板に使用される絶縁体フィルムの少なくとも片面に、乾式表面処理法により形成された、厚みが２〜１０ｎｍの改質層を設けることにより、密着性が高く、かつフィルム厚さも含めた総厚の薄い２層フレキシブル基板を得ることができ、狭幅、狭ピッチの配線部を持った、総厚の薄いフレキシブル配線板にも適用できることを見出し、本発明に至った。
【００１３】
すなわち本発明の第１の発明は、絶縁体フィルムの少なくとも片面に接着剤を介さずに下地金属層を形成し、その下地金属層上に銅被膜層が形成される２層フレキシブル基板において、その下地金属層が接する側の絶縁体フィルムの表面に、層厚２〜１０ｎｍの改質層が設けられていることを特徴とするものである。
【００１４】
さらに、その絶縁体フィルムが、ポリイミド系フィルム、ポリアミド系フィルム、ポリエステル系フィルム、ポリテトラフルオロエチレン系フィルム、ポリフェニレンサルファイド系フィルム、ポリエチレンナフタレート系フィルム、液晶ポリマー系フィルムから選ばれた樹脂フィルムであり、下地金属層がニッケルを６０重量％〜９７重量％、クロムを４０重量％以下、バナジウムを１０重量％以下、チタンを８重量％以下、モリブデンを２０重量％以下含み、残部１重量％以下の不可避不純物のニッケル合金で、その膜厚が３〜５０ｎｍである特徴とし、銅被膜層の膜厚が、１０ｎｍ〜１８μｍであることを特徴とするものである。
【００１５】
本発明に係る第２の発明は、上記２層フレキシブル基板の製造方法に関するもので、絶縁体フィルムを搬送し、その絶縁体フィルムの少なくとも片面に接着剤を介さずに直接下地金属層を形成し、その下地金属層上に銅被膜層を形成する２層フレキシブル基板の製造方法において、その下地金属層が接する側の絶縁体フィルムの表面に、絶縁体フィルムの搬送方向に対して１０°〜６０°の範囲の照射角度θでプラズマ照射を行うプラズマ処理による層厚２〜１０ｎｍの改質層を形成し、次いでプラズマ処理された絶縁体フィルムの表面に、ニッケルを６０重量％〜９７重量％、クロムを４０重量％以下、バナジウムを１０重量％以下、チタンを８重量％以下、モリブデンを２０重量％以下含み、残部１重量％以下の不可避不純物のニッケル合金の膜厚３〜５０ｎｍの下地金属層を乾式めっき法により形成し、その下地金属層上に銅被膜層を形成することを特徴とするものである。
【００１６】
さらに乾式めっき法が、真空蒸着法、スパッタリング法、またはイオンプレーティング法のいずれかであり、銅被膜層を乾式めっき法により形成した後に銅被膜層の上に湿式めっき法により銅被膜層を形成することを特徴とするものである。
【００１７】
本発明の第３の発明は、上記２層フレキシブル基板を用いた２層フレキシブル配線板に関するもので、絶縁体フィルムの少なくとも片面に接着剤を介さずに下地配線層と、下地配線層の表面に銅配線層が積層された２層フレキシブル配線基板において、その下地配線層の接する側の前記絶縁体フィルムの表面に層厚２〜１０ｎｍの改質層が設けられていることを特徴とするものである。
【００１８】
さらに、その絶縁体フィルムがポリイミド系フィルム、ポリアミド系フィルム、ポリエステル系フィルム、ポリテトラフルオロエチレン系フィルム、ポリフェニレンサルファイド系フィルム、ポリエチレンナフタレート系フィルム、液晶ポリマー系フィルムから選ばれた樹脂フィルムであり、下地配線層がニッケルを６０重量％〜９７重量％、クロムを４０重量％以下、バナジウムを１０重量％以下、チタンを８重量％以下、モリブデンを２０重量％以下含み、残部１重量％以下の不可避不純物のニッケル合金からなり、その膜厚が３〜５０ｎｍであり、銅配線層が膜厚１０ｎｍ〜１８μｍであることを特徴とするものである。
【００１９】
本発明の第４の発明は、上記２層フレキシブル配線板の製造方法に関するもので、絶縁体フィルムの少なくとも片面に接着剤を介さずに下地配線層と、その下地配線層の表面に銅配線層が積層された２層フレキシブル配線基板において、その下地配線層の接する側の絶縁体フィルムの表面に、絶縁体フィルムの搬送方向に対して１０°〜６０°の範囲の照射角度θでプラズマ照射を行うプラズマ処理による層厚２〜１０ｎｍの改質層を形成し、次いでプラズマ処理された絶縁体フィルムの表面に、ニッケルを６０重量％〜９７重量％、クロムを４０重量％以下、バナジウムを１０重量％以下、チタンを８重量％以下、モリブデンを２０重量％以下含み、残部１重量％以下の不可避不純物のニッケル合金からなる下地配線層を乾式めっき法により形成し、その下地配線層上に銅配線層を形成することを特徴とするものである。
【００２０】
本発明の第５の発明は、上記２層フレキシブル基板および配線板の形成にも用いる、略真空中を搬送される絶縁体フィルムの表面をプラズマ処理により改質するプラズマ処理装置であって、絶縁体フィルムの搬送方向に対して、プラズマ処理のプラズマの照射角度θが、１０°〜６０°であるようにプラズマ源が配され、さらには絶縁体フィルムを搬送する経路上における絶縁体フィルムのプラズマ処理位置に対して、プラズマ源と略対向する位置に冷却板が配されていることを特徴とするものである。
【００２１】
さらに、絶縁体フィルムを搬送する経路上における隣接する２本の搬送ロール間に絶縁体フィルムのプラズマ処理位置が設けられ、そのプラズマ処理位置におけるプラズマ処理のプラズマの照射角度θが、絶縁体フィルムの搬送方法に対して１０°〜６０°であるようにプラズマ源が配されている。
また、絶縁体フィルムを搬送する経路上に内部を冷媒が循環する冷却ドラムを配し、その冷却ドラムの外周に沿って搬送される絶縁体フィルムのプラズマ処理位置におけるプラズマ処理のプラズマの照射角度θが、冷却ドラムの接線と重なる絶縁体フィルムの搬送方向に対して１０°〜６０°であるようにプラズマ源が配されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の２層フレキシブル基板は、初期密着力、耐熱密着力、ＰＣＴ密着力が向上した２層フレキシブル基板であり、その２層フレキシブル基板に配線加工して作製される２層フレキシブル配線板も、初期密着力、耐熱密着力、ＰＣＴ密着力に優れ、高い信頼性を有するものである。
さらに、本発明のプラズマ処理装置は、２層フレキシブル基板の密着性を効果的に高めるための絶縁体フィルムの表面改質に最適な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】プラズマ処理における絶縁体フィルムとプラズマの照射角度との関係を示す図である。
【図２】本発明に係るプラズマ処理装置の一例の概略図である。
【図３】本発明に係るプラズマ処理装置に他の実施例の概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
（１）２層フレキシブル基板
本発明の２層フレキシブル基板は、絶縁体フィルムの少なくとも片面に、接着剤を介さずに下地金属層を形成し、その下地金属層層上に所望の厚みの銅被膜層を形成する２層フレキシブル基板であって、下地金属層が接する側の絶縁体フィルム表面に、層厚２〜１０ｎｍの改質層を有することを特徴とする。改質層は、後述する硝酸銀染色法により確認することができる。
【００２５】
上記構成を採用することによって、信頼性に関わる密着性の高い銅被膜層を形成することができ、フィルム厚みも含めた総厚の薄い２層フレキシブル基板を得ることができる。そして、この２層フレキシブル基板に配線加工と適宜ヴィアホール加工を施すことで、２層フレキシブル配線板を形成することができる。
なお、２層フレキシブル基板とは、絶縁体フィルムの少なくとも片面に、下地金属層と銅被膜層からなる金属層が形成されているものである。
【００２６】
（１−１）改質層
一般的に、絶縁体フィルム表面にプラズマ処理を行うと、表面のウィークバウンダリ（脆弱層）が取り除かれると同時に、カルボキシル基や水酸基などの親水性官能基が導入され、金属との密着性が高くなることが知られている。
しかし、上記の表面処理を行うことによって、密着力の向上は認められず、逆に低下することがあった。このような密着力の低下は、処理前のウィークバウンダリ（脆弱層）が取り除かれると同時に、またフィルムの表面に再度ウィークバウンダリ（脆弱層）が形成されてしまうことを発明者らは見出した。
【００２７】
そこで、２層フレキシブル基板の密着強度測定後の金属層の剥離界面を詳細に分析した結果、絶縁体フィルムと金属層との密着力低下の原因は、ウィークバウンダリ（脆弱層）の除去の際の表面処理が過剰に行われたことによる新たなウィークバウンダリ（脆弱層）の形成によるフィルムとしての強度が低下すること、さらに表面処理で除去した部分のポリイミドが低分子化（例えばポリイミドのモノマーやオリゴマー）した分子が絶縁体フィルム表面に再付着する可能性が考えられた。
すなわち、過剰な改質層やポリイミドの低分子化した分子の再付着によるウィークバウンダリの形成により、絶縁体フィルムと金属層との密着力を低下させているものと考えられる。
【００２８】
したがって、初期密着および耐熱密着、さらにはＰＣＴ密着を全てバランス良く確保するためには、絶縁体フィルムと下地金属界面におけるポリイミドの改質層の構造を制御する必要があることに着目して検討を重ねた。
検討を進めるにあたり、改質層を定量的に評価する必要性を重要視し、本出願人は先に出願した特許文献３に記載される硝酸銀染色法、すなわち硝酸銀水溶液によって染色して透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）で断面を観察する方法を利用している。
【００２９】
この硝酸銀染色法では、表面を改質処理した絶縁体フィルムに下地金属層、銅被膜層を形成後、湿式エッチングにより除去し、該試料を樹脂に包埋しミクロトームで断面切削する。そして、その切片を１０％〜２０％程度の濃度の硝酸銀水溶液に１時間以内の時間浸漬して改質層を染色した後、ＴＥＭで断面を観察する。改質層と結合した下地金属層成分に銀が置換析出することで、はっきりとしたコントラストでＴＥＭ観察が可能となり、改質層厚みを定量的に評価するものである。
【００３０】
この方法を用いて、改質層厚みの検討を行った結果、乾式表面処理法のプラズマ処理で得られた下地金属層が接する側の絶縁体フィルム表面に存在する改質層の層厚は、硝酸銀染色法による評価で２〜１０ｎｍの範囲であることが必要であることを見出した。
【００３１】
すなわち、乾式表面処理が無い場合、もしくは乾式表面処理があまりに弱すぎるなどの理由で、改質層厚みが２ｎｍよりも薄いと、絶縁体フィルム表面へのカルボキシル基や水酸基などの親水性官能基が充分に導入されないことから、金属層との密着強度が不足するなどの問題が発生するため、好ましくない。一方、改質層の層厚が１０ｎｍを越えると、過剰な改質層の存在、あるいはポリイミドの低分子化した分子の再付着によるウィークバウンダリの形成により密着強度が低下する恐れがある。
【００３２】
（１−２）絶縁体フィルム
本発明に使用される樹脂フィルムは絶縁体フィルムであって、特に限定されるものでなく、公知の樹脂フィルムを使用することができる。
例えば、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ１−ブテン、ポリ４−メチル−１−ペンテンあるいはエチレン、プロピレン、１−ブテン、４−メチル−１−ペンテン等のα−オレフィン同士のランダムあるいはブロック共重合体等のポリオレフィン、環状オレフィン共重合体など、そしてエチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・ビニルアルコール共重合体、エチレン・塩化ビニル共重合体等のエチレン・ビニル化合物共重合体、ポリスチレン、アクリロニトリル・スチレン共重合体、ＡＢＳ、α−メチルスチレン・スチレン共重合体等のスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、塩化ビニル・塩化ビニリデン共重合体、ポリアクリル酸メチル、ポリメタクリル酸メチル等のポリビニル化合物、ナイロン６、ナイロン６−６、ナイロン６−１０、ナイロン１１、ナイロン１２等のポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等の熱可塑性ポリエステル、ポリカーボネート、ポリフエニレンオキサイド等や、ポリ乳酸など生分解性樹脂、あるいはそれらの混合物のいずれかの樹脂であっても良い。また、ポリイミドやエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂からなるものであっても良い。
【００３３】
この絶縁体フィルムの厚みは、３〜５０μｍの範囲が好ましい。その厚みが３μｍよりも薄いと、フィルムとしての腰が弱くなるので、ハンドリング性が低下することがあり好ましくない。厚みが５０μｍよりも厚くなると、基板としての総厚が厚くなってしまうので、好ましくない。
【００３４】
（１−３）下地金属層
本発明の２層フレキシブル基板においては、乾式めっき法で得られたニッケル合金を主として含有する下地金属層の膜厚は、３〜５０ｎｍの範囲が好ましい。その膜厚が３ｎｍよりも薄いと、配線加工を行う時のエッチング液が染み込み配線部が浮いてしまう等により配線ピール強度が著しく低下するなどの問題が発生するため、好ましくない。また、膜厚が５０ｎｍよりも厚くなると、エッチングを行うことが難しくなるため、好ましくない。
【００３５】
下地金属層の成分組成は、ニッケルを６０重量％〜９７重量％、クロムを４０重量％以下、バナジウムを１０重量％以下、チタンを８重量％以下、モリブデンを２０重量％以下含み、残部１重量％以下の不可避不純物のニッケル合金であることが好ましい。
先ず、クロムの割合が３重量％よりも低下すると、耐熱ピール強度が熱劣化で著しく低下することを防止できなくなるため好ましくない。一方、クロムを４０重量％越えて含有しても、強度の低下にならないが、２層フレキシブル配線板へ配線加工の工程に留意する必要がある。塩化第二鉄や塩化第二銅、過マンガン酸塩水溶液等をもちいて、簡便に、エッチングすることを考慮すると、クロムは４０重量％以下が望ましい。また、ニッケル合金のクロムの一部又は全部をバナジウム、チタンに置換してもクロムと同様の効果がある。モリブデンは、適宜添加が可能で、添加により耐食性の効果がある。
【００３６】
（１−４）銅被膜層
本発明の２層フレキシブル基板においては、下地金属層上に銅被膜層を形成する。この銅被膜層は、乾式めっき法で銅薄膜層が形成され、さらに適宜、湿式めっき法で積層形成される。乾式めっき法と湿式めっき法を併用すると、銅被膜層は、乾式めっき法による銅薄膜層と湿式めっき法による銅被膜層の積層構造となる。
【００３７】
銅被膜層の膜厚は、１０ｎｍ〜１８μｍであることが好ましい。１０ｎｍよりも薄い場合、セミアディティブ法で配線加工する際に湿式めっき工程で給電がし辛くなるため好ましくない。１８μｍよりも厚くなると、エッチングによる配線加工の生産性が低下するばかりでなく、基板としての総厚も厚くなってしまうので、好ましくない。なお、銅薄膜層の膜厚は、上記銅皮膜層の膜厚の範囲にあればよい。
また乾式めっき法で銅被膜層を形成した後、その銅被膜層の上に、さらに湿式めっき法で銅被膜層を積層形成することは、比較的厚い膜を形成することに適している。
【００３８】
（２）２層フレキシブル基板の製造方法
本発明においては、上記したように、絶縁体フィルムの少なくとも片面で、下地金属層が接する側の絶縁体フィルムの表面に、乾式表面処理法により、硝酸銀染色法による評価で２〜１０ｎｍの改質層を形成し、その絶縁体フィルム上に接着剤を介さずに直接下地金属層を形成し、次いで、その下地金属層上に所望の厚みの銅導体層を形成する。
【００３９】
（２−１）脱水処理
絶縁体フィルムのうちポリイミドフィルムなどの、通常、水分を含む絶縁体フィルムは、乾式めっき法によりニッケル合金を主として含有する下地金属層を形成する前に、大気中あるいは／および真空中で加熱を行い、その絶縁体フィルム中に存在する水分を取り去っておくことが好ましい。これが不充分であると、下地金属層との密着性が悪くなってしまう。
【００４０】
（２−２）プラズマ処理
乾式表面処理法の一種であるプラズマ処理により、下地金属層が接する側の絶縁体フィルムの表面に改質層を形成する。
このプラズマ処理は、真空容器内を真空にし、酸素、アルゴン、窒素のいずれかを導入して真空容器内の圧力を１０Ｐａ以下、望ましくは１Ｐａ程度に保ち、１０００〜３０００Ｖのプラズマ電圧で行うことが好ましい。
【００４１】
このプラズマ処理におけるプラズマ源１と絶縁体フィルムＦとの位置関係は、図１に示すようにロール１３間を搬送される絶縁体フィルムＦに対するプラズマ源１は、絶縁体フィルムＦの搬送方向（図１、黒矢印で示す方向）側に設けられ、その照射角度θが１０°〜６０°の範囲になるように設定することが効果的で、好ましくは、１０°〜３０°が最適である。また、絶縁体フィルムＦをプラズマ源１に向かうように搬送する方が良い。
【００４２】
ここで、プラズマの照射角度θを絶縁体フィルムＦの搬送方向に対して時計回りに１０°〜６０°の角度とするのは、かかる照射角度であれば、容易に改質層の層厚を２ｎｍ〜１０ｎｍとすることができる。
【００４３】
絶縁体フィルムＦをプラズマ源１に向かうように搬送する理由は、フィルム表面のプラズマエッチングにより生成した低分子化したフィルム成分が、搬送方向とは逆方向に飛ばされる確率が高くなり、処理空間に飛散するフィルム成分を低減するだけでなく、処理を施した絶縁体フィルムＦの表面に再付着する量を少なくすることができる。このためには、照射角度θをできるだけ小さくすることが効果的であり６０°以下にすることが望ましい。しかしながら、装置構成上の問題や処理速度の最適な条件を考慮すると、照射角度θを５°未満に設定することは困難である。
【００４４】
図２は、本発明のプラズマ処理装置の一例の概略図である。
プラズマ処理装置１００は、真空容器１１内にフィルム巻出軸１２、搬送ロール１３、プラズマ源１、フィルム用の冷却板１５、フィルム巻取軸１４、吸着用冷却板（オリゴマー冷却用）１６、遮蔽板１７を備える。
【００４５】
真空容器１１は、少なくとも１Ｐａの減圧状態を保つことができれば、その形状や構造などはどのようなものであっても良い。この真空容器１１は、図２には図示していないが排気管、酸素導入管、アルゴン導入管、窒素導入管を適宜備えている。
【００４６】
プラズマ装置１００において、長尺の絶縁体フィルムＦは巻出軸１２より巻きだされ、搬送ロール１３を経由し、プラズマ源１からのプラズマでプラズマ処理位置２０で改質層が形成され、巻取り側の搬送ロール１３を経由し巻取軸１２に巻き取られる。
【００４７】
プラズマ源１は、絶縁体フィルムＦの搬送方向側で、その放射面の法線が絶縁体フィルムＦの搬送経路上で搬送方向に対して時計回りに照射角度θを採ると、その照射角度θが１０°〜６０°になるように配されている。
【００４８】
吸着用冷却板１６は、プラズマ源１に略対向するように配される。この吸着用冷却板１６は、エッチングされたフィルム成分が吸着し、フィルム表面に再付着する量を低減する効果を有するものである。一方、絶縁体フィルムＦのプラズマ照射面の裏面側にはフィルム用冷却板１５が配される。このフィルム用冷却板１５と絶縁体フィルムＦは、輻射熱で熱の放射を行い、プラズマ照射による絶縁体フィルムＦの過熱を防止する。さらに遮蔽板１７が、余分なプラズマ照射から絶縁体フィルムＦを保護する目的で、プラズマ照射箇所を除いて設けられている。
【００４９】
図３は、本発明に係るプラズマ処理装置の他例の概要図である。このプラズマ処理１０１は、図３に示すように冷却ドラム１８の外周に沿って搬送する絶縁体フィルムＦに対しても、同様に照射角度θを設定し、プラズマ処理してもよい。
図３のプラズマ処理装置１０１では、絶縁体フィルムＦを冷却ドラム１８の外周に沿わして搬送するためその照射角度θは、図２のプラズマ処理装置１００のロール間の絶縁体フィルムＦに対する場合とは状況が異なるが、プラズマ源１の中心位置での法線方向とその法線が絶縁体フィルムＦと交差する場所、すなわちプラズマ処理位置２０の接線と重なる絶縁体フィルムＦの搬送方向に対しての角度を照射角度θと考えることで、同様の効果が期待できる。もちろん、図２のプラズマ処理装置に図３の冷却ドラムを備えても良い。
【００５０】
（２−３）下地金属層の形成
本発明では、乾式めっき法により、主としてニッケルを６０重量％〜９７重量％、クロムを４０重量％以下、バナジウムを１０重量％以下、チタンを８重量％以下、モリブデンを２０重量％以下含み、残部１重量％以下の不可避不純物のニッケル合金からなる下地金属層を形成する。例えば、フィルム巻取式スパッタリング装置を用いて絶縁体フィルムＦの表面上に下地金属層を形成する場合には、所望の下地金属層の組成と同様の組成を有する合金ターゲットをスパッタリング用カソードとして用いる。
【００５１】
絶縁体フィルムにポリイミドフィルムを用いた場合では、上記の脱水処理を施されたポリイミドフィルムをセットしたスパッタリング装置内を真空排気後、Ａｒガスを導入して、装置内を１．３Ｐａ程度に保持し、さらに装置内の巻取および巻出ロールに装着したポリイミドフィルムを毎分１〜５ｍ程度の速さで搬送しながら、カソードに接続したスパッタリング用直流電源より電力を供給しスパッタリング放電を開始し、このフィルム上にニッケル合金の金属層を連続成膜する。この成膜によって、所望の膜厚の、ニッケルを６０重量％〜９７重量％、クロムを４０重量％以下、バナジウムを１０重量％以下、チタンを８重量％以下、モリブデンを２０重量％以下含み、残部１重量％以下の不可避不純物のニッケル合金の下地金属層がポリイミドフィルム上に形成される。
【００５２】
（２−４）銅被覆層の形成
銅被膜層は、下地金属層の表面に乾式めっき法で銅薄膜層を形成することが望ましく、この銅被膜層の形成には、真空蒸着法、スパッタリング法、またはイオンプレーティング法のいずれかの乾式めっき法を用いることができる。
【００５３】
例えば、下地金属層と同様に、銅ターゲットをスパッタリング用カソードに装着したスパッタリング装置を用い、乾式めっき法により銅被膜層を成膜することができる。この時、下地金属層と銅被膜層は同一真空室内で連続して形成することが好ましい。
また、銅薄膜層の上に更に湿式めっき法により銅被膜層を形成する場合には、電気銅めっき処理のみで行う場合と、一次めっきとして無電解銅めっき処理、二次めっきとして電解銅めっき処理等の湿式めっき法を組み合わせて行う場合がある。湿式銅めっき処理は、常法による湿式銅めっき法における諸条件を採用すればよい。
【００５４】
このようにして下地金属層上に形成された銅被膜層によれば、導体層の密着度の高い２層フレキシブル基板を得ることが可能となる。
また、このようにして下地金属層上に形成された乾式・湿式めっき法による銅被膜層の合計厚さは、厚くとも１８μｍ以下にする必要がある。
【００５５】
（３）２層フレキシブル配線基板
上記で説明した本発明に係る２層フレキシブル基板を用い、その２層フレキシブル基板の少なくとも片面に、配線パターンを個別に形成して２層フレキシブル配線板を製造する。さらに、所定の位置に層間接続のためのヴィアホールを形成して、各種用途に用いる。
【００５６】
その製造は以下の順に行われる。
（ａ）高密度配線パターンを２層フレキシブル基板の少なくとも片面に個別に形成する。
（ｂ）配線層が形成された２層フレキシブル基板に、配線層と２層フレキシブル基板とを貫通するヴィアホールを形成する。
（ｃ）場合によっては、ヴィアホール内に、導電性物質を充填してホール内を導電体とする。
【００５７】
ここで、２層フレキシブル基板に設けられる配線パターンの形成方法としては、フォトエッチング等の従来公知の方法が使用できる。
例えば、サブトラクティブ法は、少なくとも片面に銅被膜層が形成された２層フレキシブル基板を用いて、その銅被膜層上にスクリーン印刷あるいはドライフィルムをラミネートして感光性レジスト膜を形成後、露光現像してパターニングし、次いで、塩化第２鉄溶液などのエッチング液で、金属層を選択的にエッチング除去した後、レジストを除去して所定の配線パターンを形成する。
【００５８】
また、セミアディティブ法は、２層フレキシブル基板の金属層の表面の配線を形成したい箇所を露出するようにレジスト膜で覆い、露出した金属層の表面を電気めっき法などでさらに銅を付着させて、配線としての厚みを確保した後に、不要となる金属層を除去して所定の配線パターンを形成する。セミアディティブ法で２層フレキシブル配線基板を製造する場合、２層フレキシブル基板の銅被膜層は、その膜厚を１０ｎｍ〜１μｍと薄くすることができ、乾式めっき法のみで形成してもよい。
【００５９】
このように２層フレキシブル基板を配線加工すると、２層フレキシブル基板の下地金属層が、２層フレキシブル配線基板の下地配線層となり、銅被膜層が銅配線層となる。なお、セミアディティブ法では、２層フレキシブル基板に銅を付着させるので、銅配線層は、２層フレキシブル基板の銅被膜層と付着させた銅とによって構成される。
【００６０】
より高密度な配線板を要求される場合には、配線をより高密度化するため、両面に銅被膜層が形成された２層フレキシブル基板を用い、その両面にパターン加工を施し、基板両面に配線パターンを形成することが好ましい。また、全配線パターンを幾つの配線領域に分割するかどうかは、その配線パターンの配線密度の分布等によるが、例えば、配線パターンを配線幅と配線間隔がそれぞれ５０μｍ以下の高密度配線領域とその他の配線領域に分け、プリント基板との熱膨張差や取扱い上の都合等を考慮し、分割する配線基板のサイズを１０〜６５ｍｍ程度に設定して適宜分割すればよい。
【００６１】
ヴィアホールは、従来公知の方法を用いて形成でき、例えば、レーザー加工などにより配線パターンの所定の位置に、配線パターンとフレキシブルシートを貫通するヴィアホールを形成する。このヴィアホールの直径は、ホール内の導電体に支障がない範囲内で小さくすることが好ましく、通常１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下にする。
なお、形成したヴィアホール内には、めっき、蒸着、スパッタリング等により銅等の導電性金属を充填、あるいは所定の開孔パターンを持つマスクを使用して導電性ペーストを圧入、乾燥し、ホール内を導電体とし、層間の電気的接続を行う。前記導電性金属としては、銅、金、ニッケル等が挙げられる。
以下、実施例を用いて本発明をさらに詳細に説明する。
【実施例】
【００６２】
絶縁体フィルムＦに、厚み３８μｍのポリイミドフィルム（東レ・デュポン社製カプトン（登録商標））を用い、このポリイミドフィルムの表面を図２に示すプラズマ処理装置を用い、真空容器内で実施例に示す条件でプラズマ処理した後、乾式表面処理法を用いて金属層を成膜した。
【００６３】
金属層の成膜は、先ずプラズマ処理したポリイミドフィルムに、下地金属層の第１層として２０重量％Ｃｒ−Ｎｉ合金ターゲット（住友金属鉱山（株）製）を用いた直流スパッタリング法により、２０重量％Ｃｒ−Ｎｉ合金下地金属層を２０ｎｍの厚みに成膜した。さらにその上に第２層として、Ｃｕターゲット（住友金属鉱山（株）製）を用いた直流スパッタリング法により銅被膜層を２００ｎｍの厚みに成膜し、さらに電気めっき法で８μｍの厚みまで形成して、評価用２層フレキシブル基板を作製し、その評価を行った。
【００６４】
改質層の厚みは、塩化第２鉄溶液を用いたエッチング処理によってこの基板の金属層を除去した後、樹脂に包埋し、ミクロトームで断面切削した。その切片を２０％の濃度の硝酸銀水溶液に３分間浸漬し、その後水洗したものを透過電子顕微鏡（ＴＥＭ：日立製作所（株）製）を用いて測定した。
【００６５】
ピール強度は、先ずサブトラクティブ法あるいはセミアディティブ法を用いて成膜した一部にドライフィルムをラミネートして感光性レジスト膜を形成後、露光現像し、塩化第２鉄溶液を用いて金属層をエッチングして除去した後、レジストを除去してピール強度評価用の幅１ｍｍのリードを形成し、以下のピール強度を測定した。
２層フレキシブル基板の初期ピール強度、１５０℃のオーブンに１６８時間放置後の耐熱ピール強度、さらに１２１℃、湿度９５％、２気圧のオーブンに１００時間放置後のＰＣＴピール強度をそれぞれ測定した。
【００６６】
なお、各ピール強度測定は、ＩＰＣ−ＴＭ−６５０、ＮＵＭＢＥＲ２．４．９に準拠した方法によりピール強度を測定しているが、測定に供するリード幅は１ｍｍ、そのピールの角度は９０°とした。なお、ピール強度は銅厚が厚くなるほど高い値を示す傾向にあるが、本発明の密着力測定は、現在汎用されている銅厚８μｍでの測定を基準として実施した。
【実施例１】
【００６７】
プラズマ処理は、酸素１０００ｓｃｃｍを導入して内部圧力を１．３Ｐａに保った真空容器内で、乾燥処理を施したポリイミドフィルムを搬送速度３ｍ／ｍｉｎで搬送しながら、プラズマ電圧を３０００Ｖに設定し、プラズマの照射角度を１０°で、ポリイミドフィルムのプラズマ処理を行って改質層を形成し、その上に金属層を成膜して評価を行った。その時の改質層の厚みを測定したところ２ｎｍであった。
【００６８】
得られた２層フレキシブル基板の初期ピール強度は６５０Ｎ／ｍ、１５０℃のオーブンに１６８時間放置後の耐熱ピール強度は４５０Ｎ／ｍであり、１２１℃、湿度９５％、２気圧のオーブンに１００時間放置後のＰＣＴピール強度は４８０Ｎ／ｍと大きな変化はなく、ピール強度は良好であった。
【実施例２】
【００６９】
ポリイミドフィルムのプラズマ処理を、プラズマ電圧１０００Ｖ、プラズマの照射角度を６０°に設定してプラズマ処理した。それ以外の条件は実施例１と同様にして、評価用の２層フレキシブル基板を作製した。実施例１と同様に改質層の厚みを測定したところ５ｎｍであった。
別途同条件で成膜した一部から実施例１と同様にして、ピール強度評価用の幅１ｍｍのリードを形成した。得られた２層フレキシブル基板の初期ピール強度は６６０Ｎ／ｍであった。１５０℃のオーブンに１６８時間放置後の耐熱ピール強度は４５０Ｎ／ｍで、１２１℃、湿度９５％、２気圧のオーブンに１００時間放置後のＰＣＴピール強度は４９０Ｎ／ｍと大きな変化がなく、ピール強度は良好であった。
【実施例３】
【００７０】
ポリイミドフィルムのプラズマ処理を、プラズマ電圧２０００Ｖ、プラズマの照射角度を２０°に設定してプラズマ処理した。それ以外の条件は実施例１と同様にして、評価用の２層フレキシブル基板を作製した。実施例１と同様に改質層の厚みを測定したところ３ｎｍであった。
別途同条件で成膜した一部から実施例１と同様にして、ピール強度評価用の幅１ｍｍのリードを形成した。得られた２層フレキシブル基板の初期ピール強度は６５０Ｎ／ｍであった。１５０℃のオーブンに１６８時間放置後の耐熱ピール強度は４６０Ｎ／ｍで、１２１℃、湿度９５％、２気圧のオーブンに１００時間放置後のＰＣＴピール強度は４８０Ｎ／ｍと大きな変化がなく、ピール強度は良好であった。
【実施例４】
【００７１】
ポリイミドフィルムのプラズマ処理を、プラズマ電圧２０００Ｖ、プラズマの照射角度を３０°に設定してプラズマ処理した。それ以外の条件は実施例１と同様にして、評価用の２層フレキシブル基板を作製した。実施例１と同様に改質層の厚みを測定したところ４ｎｍであった。
別途同条件で成膜した一部から実施例１と同様にして、ピール強度評価用の幅１ｍｍのリードを形成した。得られた２層フレキシブル基板の初期ピール強度は６６０Ｎ／ｍであった。１５０℃のオーブンに１６８時間放置後の耐熱ピール強度は４６０Ｎ／ｍで、１２１℃、湿度９５％、２気圧のオーブンに１００時間放置後のＰＣＴピール強度は４９０Ｎ／ｍと大きな変化がなく、ピール強度は良好であった。
【００７２】
（比較例１）
ポリイミドフィルムのプラズマ処理を、プラズマ電圧３０００Ｖ、プラズマの照射角度を６５°に設定してプラズマ処理した。それ以外の条件は実施例１と同様にして、評価用の２層フレキシブル基板を作製した。実施例１と同様に改質層の厚みを測定したところ１２ｎｍであった。
別途同条件で成膜した一部から実施例１と同様にして、ピール強度評価用の幅１ｍｍのリードを形成した。得られた２層フレキシブル基板の初期ピール強度は６７０Ｎ／ｍであった。１５０℃のオーブンに１６８時間放置後の耐熱ピール強度は３００Ｎ／ｍ、１２１℃、湿度９５％、２気圧のオーブンに１００時間放置後のＰＣＴピール強度は３７０Ｎ／ｍで、初期ピール強度を除き、耐熱ピール、ＰＣＴピール強度は低下していた。
【００７３】
（比較例２）
ポリイミドフィルムのプラズマ処理を、プラズマ電圧１０００Ｖ、プラズマの照射角度を８°に設定してプラズマ処理した。それ以外の条件は実施例１と同様にして、評価用の２層フレキシブル基板を作製した。実施例１と同様に改質層の厚みを測定したところ測定限界以下であった。
別途同条件で成膜した一部から実施例１と同様にして、ピール強度評価用の幅１ｍｍのリードを形成した。得られた２層フレキシブル基板の初期ピール強度は６３０Ｎ／ｍであった。１５０℃のオーブンに１６８時間放置後の耐熱ピール強度は３５０Ｎ／ｍ、１２１℃、湿度９５％、２気圧のオーブンに１００時間放置後のＰＣＴピール強度は３８０Ｎ／ｍで、初期ピール強度を除き、耐熱ピール、ＰＣＴピール強度は低下していた。
【００７４】
（比較例３）
ポリイミドフィルムのプラズマ処理を、プラズマ電圧２０００Ｖ、プラズマの照射角度を９０°に設定してプラズマ処理した。それ以外の条件は実施例１と同様にして、評価用の２層フレキシブル基板を作製した。実施例１と同様に改質層の厚みを測定したところ２３ｎｍであった。
別途同条件で成膜した一部から実施例１と同様にして、ピール強度評価用の幅１ｍｍのリードを形成した。得られた２層フレキシブル基板の初期ピール強度は６７０Ｎ／ｍであった。１５０℃のオーブンに１６８時間放置後の耐熱ピール強度は２６０Ｎ／ｍ、１２１℃、湿度９５％、２気圧のオーブンに１００時間放置後のＰＣＴピール強度は３７０Ｎ／ｍで、初期ピール強度を除き、耐熱ピール、ＰＣＴピール強度は低下していた。
これら実施例および比較例の結果を表１にまとめて示す。
【００７５】
【表１】
2011100846.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００７６】
以上述べた通り、本発明の２層フレキシブル基板およびその製造方法によれば、信頼性に関わる密着性を顕著に向上させることが可能となることから、本発明の２層フレキシブル基板を用いることによって、密着性が高く、高密度の配線部を有する、フィルム厚みも含めた総厚の薄いフレキシブル配線板を効率よく得ることができ、その用途への効果は極めて大きい。
【符号の説明】
【００７７】
１    プラズマ源
１１  真空容器
１２  フィルム巻出軸
１３  搬送ロール
１４  フィルム巻取軸
１５  フィルム用冷却板
１６  吸着用冷却板
１７  遮蔽板
１８  冷却ドラム
２０  プラズマ処理位置
１００、１０１  プラズマ処理装置
Ｆ    絶縁体フィルム
θ    プラズマ照射角度
【図１】
2011100846.tif 000004
【図２】
2011100846.tif 000005
【図３】
2011100846.tif 000006