(57)【要約】  アルカリ金属塩とアミン可溶化剤とを含む、ポリカーボネートフィルムをエッチングするための組成物が本明細書において開示される。このエッチャントを使用してポリカーボネートフィルムをエッチングする方法、およびこのようにしてエッチングされたフィルムを含む物品も開示される。この物品は、たとえば、フレキシブル回路およびキャリアテープに有用である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
約５０℃〜約１２０℃の温度においてポリカーボネートをエッチングするための水溶液であって、
約３０重量％〜約５５重量％のアルカリ金属塩と、
前記溶液中に溶解した約１０重量％〜約３５重量％の可溶化剤と、を含む水溶液を含む組成物。
【請求項２】
約４０重量％〜約５０重量％の前記アルカリ金属塩を含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
約１５重量％〜約３０重量％の前記可溶化剤を含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項４】
前記アルカリ金属塩が、水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムからなる群より選択される、請求項１に記載の組成物。
【請求項５】
前記可溶化剤がアミンである、請求項１に記載の組成物。
【請求項６】
前記可溶化剤がエタノールアミンである、請求項１に記載の組成物。
【請求項７】
約５０℃〜約１２０℃の温度においてポリカーボネートをエッチングするための水溶液であって、
約３０重量％〜約５５重量％のアルカリ金属塩と、
前記溶液中に溶解した約１０重量％〜約３５重量％の可溶化剤と、を含む水溶液を含むエッチャント組成物を使用して形成されたスルーホールおよび関連する形状の孔隙を有するポリカーボネートフィルムを含むフレキシブル回路を含む物品。
【請求項８】
少なくとも１つの支持なしの片持ちリードを含む、請求項７に記載の物品。
【請求項９】
非平行の角度のついた側壁を有する少なくとも１つのスルーホールを含む、請求項７に記載の物品。
【請求項１０】
ポリカーボネートフィルムを提供するステップと、
約５０℃〜約１２０℃の温度において、前記ポリカーボネートフィルムを、ポリカーボネートのエッチングのための水溶液と接触させるステップであって、前記水溶液が、
約３０重量％〜約５５重量％のアルカリ金属塩と、
前記溶液中に溶解した約１０重量％〜約３５重量％の可溶化剤と、を含むステップと、を含む方法。
【請求項１１】
前記水溶液が約４０重量％〜約５０重量％の前記アルカリ金属塩を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記水溶液が約１５重量％〜約３０重量％の前記可溶化剤を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記アルカリ金属塩が、水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムからなる群より選択される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記可溶化剤がアミンである、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
前記可溶化剤がエタノールアミンである、請求項１０に記載の方法。
【請求項１６】
前記ポリカーボネートフィルムが、置換および非置換のポリカーボネート、ポリカーボネートブレンド、ならびにポリカーボネートコポリマーからなる群より選択される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１７】
前記ポリカーボネートフィルムが、エッチング速度の互いに異なる少なくとも２種類の異なるポリカーボネートを含み、そのため、前記ポリカーボネートフィルムが、前記水溶液と接触すると、前記異なるポリカーボネートが異なる深さでエッチングされる、請求項１０に記載の方法。
【請求項１８】
置換および非置換のポリカーボネート、ポリカーボネートブレンド、ならびにポリカーボネートコポリマーからなる群より選択されるポリカーボネートを含む誘電体膜を含み、前記誘電体膜が少なくとも１つのエッチングされてくぼんだ領域を含む物品。
【請求項１９】
前記誘電体膜が約２５μｍ〜約３００μｍの厚さを有する、請求項１８に記載の物品。
【請求項２０】
前記くぼんだ領域の厚さが約２５μｍ未満まで減少している、請求項１８に記載の物品。
【請求項２１】
複数のくぼみを有し、その少なくとも２つが異なる深さでエッチングされている、請求項１８に記載の物品。
【請求項２２】
異なる深さにエッチングされた前記複数のくぼみの少なくとも２つが、異なる領域内にあり、それらの異なる領域が異なるポリカーボネートを含む、請求項２１に記載の物品。
【請求項２３】
異なる種類のポリカーボネートフィルムまたは熱可塑性フィルムに積層されたポリカーボネートフィルムを含む、請求項１８に記載の物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリカーボネートフィルムの化学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上のエッチングされた銅または印刷による導電性回路パターンは、フレキシブル回路、またはフレキシブルプリント配線板と呼ばれることがある。この名称の通り、フレキシブル回路は、導体を損傷することなく、移動させたり、曲げたり、ねじったりすることができるため、異なる形状および独特のパッケージサイズに適合させることができる。当初は、かさばるワイヤリングハーネスに取って代わるものとして設計されていたが、フレキシブル回路素子は、現在の最先端の電子アセンブリに必要とされる小型化および動向における唯一の解決策となっていることが多い。薄く、軽量で複雑なデバイスに理想的なフレキシブル回路設計の解決策は、片面導電性パスから、複雑な多層三次元パッケージまでの範囲に及んでいる。多層フレキシブル回路は、互いに積層された２つ以上の層の片面または両面のフレキシブル回路の組み合わせであり、レーザードリル加工およびめっきによって処理されて、めっきスルーホールが形成される。これによって、複数のはんだ付け作業を必要とせずに種々の層の間に導電性パスが形成される。
【０００３】
フレキシブル電子実装に一般に使用される誘電体膜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（ＰＥＴ）、ランダム繊維アラミド、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、およびポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）が挙げられる。電子デバイス設計の変化によって、上記基板の電気的性能および処理能力を上回る性質を有する新規材料が必要となっている。たとえば、誘電率が低いほど、電気信号伝達が速くなり、良好な熱的性能を有することで、パッケージの冷却が促進され、ガラス転移温度または溶融温度が高いほど、高温におけるパッケージ性能が改善され、吸湿量が少ないほど、高い周波数で信号およびデータが処理される。
【０００４】
複雑な最先端の電子アセンブリの要求を満たすフレキシブル回路に一般に使用されている基板は、ポリイミドフィルムである。このフィルムは、熱安定性および低誘電率などの優れた性質を有するが、電子部品が動作しうる速度または周波数においてさらなる利得を得るためには限定要因となる。ポリイミドフィルムの使用によってさらに悪化する主要な欠点の１つは、高周波数デバイス性能を妨害する程度までポリイミドが水分を吸収することに関する。より高い周波数で動作するためには、水分をより吸収しにくい基板材料の確認または開発が必要である。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様は、約５０℃〜約１２０℃の温度においてポリカーボネートをエッチングするための水溶液であって、約３０重量％〜約５５重量％のアルカリ金属塩と、上記溶液中に溶解した約１０重量％〜約３５重量％の可溶化剤と、を含む水溶液を含む組成物を提供する。
【０００６】
本発明の別の態様は、約５０℃〜約１２０℃の温度においてポリカーボネートをエッチングするための水溶液であって、約３０重量％〜約５５重量％のアルカリ金属塩と、上記溶液中に溶解した約１０重量％〜約３５重量％の可溶化剤と、を含む水溶液を含むエッチャント組成物を使用して形成されたスルーホールおよび関連する形状の孔隙を有するポリカーボネートフィルムを含むフレキシブル回路を含む物品を提供する。
【０００７】
本発明の別の態様は、ポリカーボネートフィルムを提供するステップと、約５０℃〜約１２０℃の温度において、前記ポリカーボネートフィルムを、ポリカーボネートのエッチングのための水溶液と接触させるステップであって、上記水溶液が、約３０重量％〜約５５重量％のアルカリ金属塩と、前記溶液中に溶解した約１０重量％〜約３５重量％の可溶化剤と、を含むステップと、を含む方法を提供する。
【０００８】
本発明の別の態様は、置換および非置換のポリカーボネート、ポリカーボネートブレンド、ならびにポリカーボネートコポリマーからなる群より選択されるポリカーボネートを含む誘電体膜を含み、この誘電体膜が少なくとも１つのエッチングされてくぼんだ領域を含む物品を提供する。
【０００９】
本発明の少なくとも１つの実施形態の利点の１つは、ポリカーボネートが低吸水性であり、低誘電損失であるため、フレキシブル回路基板に適した基板材料となることである。
【００１０】
本発明の少なくとも１つの実施形態の別の利点は、ポリカーボネートフィルムがポリイミドフィルムよりも安価であることである。このことは、フレキシブル回路および電子デバイス用キャリアテープの製造、特により厚いフィルムを必要とする用途において重要となりうる。
【００１１】
本明細書において使用される場合、パーセント値として含まれるすべての量は、記載の成分の重量％を意味する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
必要に応じて、本発明の詳細を本明細書に開示するが、開示される実施形態は単に例示的なものであることを理解されたい。したがって、本明細書において開示される具体的な構造および機能的詳細は、限定のためであると解釈すべきではなく、単に、特許請求の範囲の基本原理として、本発明をさまざまに利用するために当業者に教示するための典型的な原理として解釈すべきである。
【００１３】
本発明は、典型的には可撓性誘電体基板フィルムと銅導電性トレースとを含む複合フレキシブル回路用の基板としての誘電体膜を提供する（導電性トレースは金、ニッケル、または銀であってもよい）。具体的なフレキシブル回路の用途としては、ラップトップコンピュータ、パーソナルデジタルアシスタント、携帯電話、計算機、カメラ、プラズマテレビ、および曲げたり折りたたんだりするインターフェースを有する表示装置を有するあらゆる装置が挙げられる。
【００１４】
フレキシブル回路の重要な利点の１つは、コネクタの経路設定のための空間が非常に制限される携帯型電子機器などの小型電子デバイスのコネクタとしての用途である。フレキシブル回路またはフレキシブル回路の一部の厚さを減少させることによって、回路の可撓性が高まることは理解できるであろう。これによって、フレキシブル回路の使用の汎用性が増加し、特に誘電体基板の厚さが減少すると、折りたたみ領域における応力が最小で回路を折りたたむことができる。フレキシブル回路の重要な利点の１つは、デバイスの相互接続のための空間が非常に制限される場合に非常に有効に使用できることである。誘電体膜の厚さが減少すると、積層メモリチップと関連する比較的鋭角でフレキシブル回路を曲げたり折りたたんだりすることができる。相互接続された電子部品の周囲に適合するように誘電体膜を曲げることが必要な積層構造を製造するために、フレキシブル回路の選択的に薄化された部分を設計することができる。
【００１５】
本発明は、支持なしのリード（片持ちリードとも呼ばれる）、角度のついた側壁を有するスルーホールおよびビア、ならびにその他の形状の孔隙、ならびに薄化された領域またはくぼんだ領域を有するフレキシブル回路を得るために、可溶化剤を含有するエッチャント液を使用してポリカーボネートフィルムの制御された化学エッチングを行うための方法を提供する。本発明は、エッチャント中の可溶化剤の濃度およびエッチング温度次第で、スルーホール、ビア、およびブラインドビアの輪郭を変化させることができる。
【００１６】
本発明の一態様は、現在使用されているフレックス回路基板、特に、デラウェア州ウィルミントンのＥ．Ｉ．デュポン・ドゥ・ヌムール・アンド・カンパニー（Ｅ．Ｉ．ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥ）より商品名カプトン（ＫＡＰＴＯＮ）で入手可能なもの、および大阪府北区のカネカ（Ｋａｎｅｋａ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）より商品名アピカル（ＡＰＩＣＡＬ）で入手可能なものなどのポリイミドフィルムよりも、高い周波数で動作可能なフレキシブル回路用のフィルム基板を提供する。従来は比較的困難であると見なされていたポリカーボネートの加工方法を教示することで、より高速の電子デバイスの需要に応えた、より高周波数の性能が実現される。ポリカーボネートフィルムの特性としては、電気絶縁、飽和時で０．５％未満の吸湿、１ｋＨｚ〜４５ＧＨｚの機能周波数範囲にわたって３．５以下の誘電率、ポリイミドよりも高い耐薬品性、可撓性のより高い回路を可能とするより低い弾性率、および光学的透明性が挙げられる。
【００１７】
ポリカーボネートは、ポリイミドよりも低い吸湿性および低い誘電正接を有し、これらは、無線通信またはマイクロ波装置などの高周波数（ＧＨｚ）における用途に重要な性質である。
【００１８】
以下の表１は、一般的な性質のポリイミド（ＰＩ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、およびポリカーボネート（ＰＣ）の性質の違いを示している。
【００１９】
表１
2007523255.tif 000002
【００２０】
ポリイミドおよびポリカーボネートのフィルムは、水酸化カリウムおよび水酸化ナトリウム単独の溶液を使用してエッチングすることができるが、ポリカーボネートのエッチング速度は遅いため、フィルム表面のみしか効率的にエッチングできない。空隙および／または選択的に形成された意図的な領域を有するポリカーボネート基板を有するフレキシブルプリント回路を製造するための、エッチング能力、ならびに方法は従来開示されていない。本発明以前には、ポリカーボネートフィルムの安価なパターン形成が重要問題であり、そのため大量生産用途にポリカーボネートフィルムは使用されなかった。しかし、本明細書において開示され教示されるように、アルカリ金属およびアンモニアの水溶性塩などを含む高アルカリエッチャント水溶液と可溶化剤とを組み合わせることで、ポリカーボネートを容易にエッチングすることができる。
【００２１】
精密に成形された空隙、くぼみ、および制御された厚さのその他の領域を導入するためのフィルムのエッチングには、アルカリエッチャント液の存在下で膨潤しないフィルムを使用することが必要である。膨潤によってフィルムの厚さが変化し、レジストの局所的な剥離が発生しうる。これによって、剥離した領域にエッチャントが入り込むために、エッチングされたフィルムの厚さを制御できなくなり、ビア側壁の傾斜が浅くなり、不規則な形状のフィーチャーが形成されることがある。本発明によるフィルムの制御されたエッチングは、実質的に非膨潤性のポリマーを使用する場合に最もうまくいく。「実質的に非膨潤性」とは、アルカリエッチャントに曝露した場合に、エッチングプロセスの厚さ減少作用を妨害しない程度にわずかに膨潤するフィルムを意味する。たとえば、あるエッチャント液に曝露した場合、あるポリイミドは、厚さの減少を効率的に制御できない程度に膨潤する。好適なポリカーボネートフィルムの例としては、置換および非置換のポリカーボネート、マサチューセッツ州ピッツフィールドのＧＥプラスチックス（ＧＥ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ，Ｐｉｔｔｓｆｉｅｌｄ，ＭＡ）より入手可能な商品名キシレックス（ＸＹＬＥＸ）などのポリカーボネート／脂肪族ポリエステルブレンド、ポリカーボネート／ポリエチレンテレフタレート（ＰＣ／ＰＥＴ）ブレンド、ポリカーボネート／ポリブチレンテレフタレート（ＰＣ／ＰＢＴ）ブレンド、およびポリカーボネート／ポリ（エチレン２，６−ナフタレート）（ＰＣ／ＰＥＮ）ブレンド、およびポリカーボネートと熱可塑性樹脂との他のあらゆるブレンドなどのポリカーボネートブレンド、ならびにポリカーボネート／ポリエチレンテレフタレート（ＰＣ／ＰＥＴ）、ポリカーボネート／ポリエーテルイミド（ＰＣ／ＰＥＩ）などのポリカーボネートコポリマーが挙げられる。本発明における使用に好適な別の種類の材料はポリカーボネート積層体である。このような積層体は、互いに隣接する少なくとも２つの異なるポリカーボネート層を有することもできるし、熱可塑性材料層（たとえば、ＧＥプラスチックス（ＧＥ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ）のポリカーボネート／ポリフッ化ビニル積層体であるレキサン（ＬＥＸＡＮ）ＧＳ１２５ＤＬ）と隣接する少なくとも１つのポリカーボネート層を有することもできる。ポリカーボネート材料は、カーボンブラック、シリカ、アルミナなどを充填することもできるし、難燃剤、ＵＶ安定剤、顔料などの添加剤を含有することもできる。
【００２２】
本発明における使用に好適な水溶性塩としては、たとえば、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化テトラメチルアンモニウムおよび水酸化アンモニウムなどの置換アンモニウム水酸化物、またはそれらの混合物が挙げられる。有用なアルカリエッチャントとしては、ＬＣＰフィルムをエッチングするための米国特許第６，４０３，２１１Ｂ１号明細書に記載されるような、アルカリ金属塩水溶液、たとえばアルカリ金属水酸化物、特に水酸化カリウム、およびそれらとアミンとの混合物が挙げられる。エッチャント液の有用な濃度は、エッチングされるポリカーボネートフィルムの厚さ、ならびに選択される金属マスクなどのマスクまたはフォトレジストの種類および厚さに依存して変動する。好適な塩の典型的な有用な濃度は、一実施形態においては約３０重量％〜５５重量％の範囲であり、別の実施形態においては約４０重量％〜約５０重量％の範囲である。好適な可溶化剤の典型的な有用な濃度は、一実施形態においては約１０重量％〜約３５重量％の範囲であり、別の実施形態においては約１５重量％〜約３０重量％の範囲である。ＫＯＨを含有するエッチャントは、最短の時間で最適にエッチングされたフィーチャーが得られるので、高アルカリ溶液を得るためにＫＯＨと可溶化剤とを併用することが好ましい。エッチング中、エッチング液は、一般に約５０℃（１２２°Ｆ）〜約１２０℃（２４８°Ｆ）の温度であり、好ましくは約７０℃（１６０°Ｆ）〜約９５℃（２００°Ｆ）である。
【００２３】
典型的には、エッチャント液中の可溶化剤はアミン化合物であり、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ャント液の可溶化剤は、エチレンジアミン、プロピレンジアミンなどのアミン、およびエタノールアミン、ジエタノールアミン、プロパノールアミンなどのアルカノールアミンからなる群より選択することができる。本発明によるアミン可溶化剤を含むエッチャント液は、上記のパーセント値の範囲内で最も効果的に機能する。このことから、ポリカーボネートのエッチングの作用において二重の機構が存在すると思われ、すなわち、これらのアミンは、水溶液中のアルカリ金属塩の制限された濃度範囲内で最も効果的となる、ポリカーボネートの可溶化剤として機能していると思われる。このエッチャント液の最も効果的な範囲の発見によって、ドリル加工、打ち抜き、およびレーザーアブレーションの標準的方法を使用した場合には従来実現できなかった、微細構造のフィーチャーを有するポリカーボネートに基づいたフレキシブルプリント回路の製造が可能となっている。
【００２４】
エッチング条件下では、アルカリ金属塩などの十分高濃度の水溶液の存在下での可溶化剤の作用によって、ポリカーボネートフィルム基板のマスクされていない領域が可溶性となる。エッチングに要する時間は、エッチングされるポリカーボネートフィルムの種類および厚さ、エッチング液の組成、エッチング温度、噴霧圧、およびエッチングされる領域に望まれる深さに依存する。種々のポリカーボネートフィルムのエッチング速度の例を表３に示しており、フィルム片面をエッチングする場合は、約１．２〜約２６．０μｍ／分の範囲である。
【００２５】
ポリカーボネートの種類およびエッチャント液濃度に対するエッチング速度依存性を利用すると、好都合なことに所望の物品を製造することができる。たとえば、パターン形成されたフォトレジスト層を有するポリカーボネートフィルムを、特定のエッチャント濃度を有する溶液に曝露すると、曝露した領域を均一な深さでエッチングすることができる。続いて、異なる領域を曝露したり、すでに曝露した領域の一部を覆ったりした後、そのポリカーボネートフィルムを異なるエッチャント濃度を有するエッチャント液に曝露すると、異なる深さでエッチングすることができる。あるいは、同じエッチャント液に曝露すると異なる速度でエッチングされる異なる種類のポリカーボネートを異なる領域で使用してポリカーボネートフィルムを作製することができる。別の実施形態においては、異なるエッチング速度を有する異なるポリカーボネート材料からできている外部層を有するポリカーボネート積層体をエッチャント液に曝露すると、フィルムの各面で異なる深さで有するようにエッチングされたフィーチャーを得ることができる。これによって、１つのステップで、物品の複数の領域を異なる深さでエッチングすることができる。あるいは、ポリカーボネート層と、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）などの熱可塑性材料とでできている積層体を使用することができる。ＰＶＦはエッチングされない材料であり、ポリカーボネートの領域を貫通してエッチングする場合にエッチストップとして機能する。これらの実施形態を使用すると、複雑な三次元形状を、厚いポリカーボネートフィルムにエッチングすることができる（たとえば、電子部品のキャリアポケットテープ（ｃａｒｒｉｅｒ  ｐｏｃｋｅｔ  ｔａｐｅ）の作製のため）。
【００２６】
本発明は、エッチャント中の可溶化剤の濃度およびエッチング温度次第で、スルーホール、ビア、およびブラインドビアの輪郭を変化させることもできる。側壁角度の範囲は、エッチャント組成物、温度、およびフィーチャーの深さに依存して典型的には約３５〜約７５°となる。側壁角度は、エッチャント液中のアルカリ金属水酸化物濃度によっても変化し、約３５重量％のＫＯＨから約５５重量％のＫＯＨの範囲の濃度では、側壁の角度は約２５°〜約５５°まで変化する。ドリル加工、打ち抜き、およびレーザーアブレーションを使用する場合では側壁角度の修正は不可能である。これらの後者の場合、スルーホール壁は実質的に平行になる。
【００２７】
任意に、エチレングリコールなどのアルコール、またはメチルエチルケトン（ＭＥＫ）、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）などのケトンを加えて、組成物のエッチャント濃度を変化させることもできる。
【００２８】
本発明を使用して、くぼんだ領域または薄化された領域を有するフレキシブル回路を製造することもできる。屈曲サイクルに関する複合回路耐久性は、回路の厚さおよび他の材料の性質に依存しうる。複合回路の製造のための従来の取り扱い技術は、少なくとも２５μｍの厚さの誘電体膜基板を使用すると最もうまく機能する。誘電体膜基板の厚さは、フレックス回路の加工および製造と関連する問題の大きさに影響を与えうる。このフィルムウェブが約２５μｍ未満の厚さであると、材料の取り扱いの問題のために、回路構造の一貫した製造が困難となりうる。たとえば、２５μｍ未満の均一な厚さのフィルムは、フレキシブル回路の製造の多段階工程中に不可逆的に延伸されたり、他のひずみが生じたりしやすい。５μｍ程度のフィルム厚さを有する局所領域を形成するために、制御された深さの意図的領域を有する本発明による基板を使用することで、この問題を軽減することができる。典型的には、この基板は、回路が設計されるデバイスに必要な特定の機能的要求を満たすために選択的に薄化された領域を有する誘電体膜の形態にある。薄化された領域以外は、基板フィルムは元の厚さを維持することができるので、寸法安定性および所望のフィルム加工特性を維持することができる。
【００２９】
くぼんだ領域または薄化された領域を含むフレキシブル回路を製造することの別の利点は、過剰な製造費を使用することなく高度な回路構造を製造するプロセス中にウェブの取り扱いが改善されることである。くぼんだ領域を有する誘電体膜に対して、同じ厚さであるが均一であるフィルムに使用されるのと同じウェブ取り扱い技術を使用することができる。たとえば、本発明によるフレキシブル回路には、２５μｍまたは５０μｍの厚さの標準的な誘電体膜を使用することができる。これによって、従来のウェブの取り扱いで、フレキシブルプリント回路を形成することができる。
【００３０】
高度な用途の場合、得られる構造の可撓性を維持しながら、より厚いフィルムが望まれる場合がある。本発明とともに、約２５μｍ〜約３００μｍの厚さのポリカーボネートフィルムを使用することができる。
【００３１】
ポリカーボネートフィルム中のくぼんだ領域または薄化された領域、支持なしのリード、スルーホール、および他の回路フィーチャーの形成には、典型的には、光架橋したネガ型の水性加工可能なフォトレジストのマスクを使用してポリマーフィルムの一部を保護することが必要になる。エッチングプロセス中、フォトレジストは、実質的に膨張しないか、ポリカーボネートポリマーフィルムから剥離しないかであることが好ましい。
【００３２】
本発明によりポリカーボネートと併用すると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で水性現像可能なフォトポリマー組成物が挙げられる。このようなフォトレジストは、架橋性モノマーと光開始剤とを含むポリマーマトリックスを少なくとも含む。フォトレジスト中に典型的に使用されるポリマーとしては、メタクリル酸メチルとアクリル酸エチルとアクリル酸とのコポリマー、スチレンと無水物マレイン酸イソブチルエステルとのコポリマーなどが挙げられる。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などの多価アクリレートであってもよい。
【００３３】
市販の水性塩基、たとえば、炭酸ナトリウムで現像可能な、本発明により使用されるネガ型フォトレジストとしては、Ｅ．Ｉ．デュポン・ドゥ・ヌムール・アンド・カンパニー（Ｅ．Ｉ．ｄｕＰｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  ａｎｄ  Ｃｏ．）の商品名リストン（ＲＩＳＴＯＮ）、たとえばリストン（ＲＩＳＴＯＮ）４７２０で入手可能なものなどのポリメタクリル酸メチルフォトレジスト材料が挙げられる。他の有用な例としては、ニューヨーク州フリーポートのリーノナール・インコーポレイテッド（ＬｅａＲｏｎａｌ，Ｉｎｃ．，Ｆｒｅｅｐｏｒｔ，ＮＹ）より入手可能なＡＰ８５０、および日立化成工業（Ｈｉｔａｃｈｉ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．Ｌｔｄ）より入手可能なフォテック（ＰＨＯＴＥＣ）ＨＵ３５０が挙げられる。商品名アクア・マー（ＡＱＵＡ  ＭＥＲ）のドライフィルムフォトレジスト組成物がコネチカット州ウォーターベリーのマクダーミッド（ＭａｃＤｅｒｍｉｄ，Ｗａｔｅｒｂｕｒｙ，ＣＴ）より入手可能である。「ＳＦ」シリーズおよび「ＣＦ」シリーズなどアクア・マー（ＡＱＵＡ  ＭＥＲ）フォトレジストにはいくつかのシリーズが存在し、ＳＦ１２０、ＳＦ１２５、およびＣＦ２．０がこれらの材料の代表例である。フォトレジストの代わりに金属マスクを使用してもよい。
【００３４】
本発明の一態様によると、フレキシブル回路製造プロセスのいくつかの段階で、ポリカーボネート誘電体膜を選択的に化学エッチングすることができる。生産過程の初期にエッチングステップを導入することによって、フィルムの選択された領域を薄化して、フィルムの大部分は元の厚さで残すことができる。あるいは、フレキシブル回路製造プロセスのより後の段階でフィルムの選択された領域を薄化すると、他の回路フィーチャーを導入した後、フィルム厚さを変化させることができるという利点が得られる。選択的な基板の薄化をプロセス中のどの段階で行うかとは無関係に、フィルムの取り扱い特性は、従来のフレックス回路の製造と関連する場合と同様のままに維持される。
【００３５】
本発明によるフレキシブル回路の製造は、種々の周知のプレエッチングおよびポストエッチングの手順と併用することができるエッチングステップを含む。このような一連の手順は、個々の用途に望ましいように変化させることができる。典型的な一連の追加ステップを以下のように説明することができる：
標準的積層技術を使用して、薄い銅の側を有するポリカーボネートフィルムを含む基板の両側に、水性加工可能なフォトレジストを積層する。典型的には、この基板は、約２５μｍ〜約３００μｍのポリマーフィルム層と、約１〜約５μｍの厚さの銅層とを有する。あるいは、スパッタリング、めっき、またはそれらの組み合わせを使用してポリカーボネートフィルムの表面上に薄い金属層を堆積させることもできる。
【００３６】
フォトレジストの厚さは約１０μｍ〜約５０μｍである。フォトレジストの両側にマスクを介して紫外光などを像様露光すると、フォトレジストの露光部分は架橋によって不溶性となる。次に、積層体の両側に所望のパターンが得られるまで、希薄水溶液、たとえば０．５〜１．５％の炭酸ナトリウム溶液で未露光のポリマーを除去することによって、レジストを現像する。次に、この積層体の銅側に、所望の厚さまでさらにめっきする。次に、約５０℃〜約１２０℃の温度の前述エッチャント液浴中に積層体を入れて、ポリカーボネートフィルムの化学エッチングを行って、架橋したレジストで覆われてないポリカーボネートポリマー部分を除去する。これによって、元の薄い銅層の特定の領域を露出させる。次に、約２５℃〜約８０℃、好ましくは約２５℃〜約６０℃のアルカリ金属水酸化物の２〜５％溶液中で積層体の両側からレジストを除去する。続いて、ポリカーボネートフィルムには影響しないエッチャント、たとえばエレクトロケミカルズ・インコーポレイテッド（Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｓ  Ｉｎｃ．）より入手可能なパーマ・エッチ（ＰＥＲＭＡ  ＥＴＣＨ）を使用して、元の薄い銅層の露出部分をエッチングする。
【００３７】
別のサブトラクティブ法においては、標準的積層技術を使用して、再び水性加工可能なフォトレジストを、ポリマーフィルム側と銅側とを有する基板の両側に積層する。この基板は、厚さ約２５μｍ〜約３００μｍのポリマーフィルム層と、厚さ約５μｍ〜約４０μｍの銅層とからなる。好適なマスクを介して、この両側のフォトレジストを紫外光などに露光して、レジストの露光部分を架橋させる。次に、積層体の両側で所望のパターンが得られるまで、この画像を希薄水溶液で現像する。次に、銅層をエッチングすることで回路素子が得られ、ポリマー層の一部は露出する。銅側の上の最初のレジストの上にさらなる水性フォトレジスト層を積層し、放射線源にフラッド露光して架橋させ、露光したポリマーフィルム表面（銅側）のさらなるエッチングを防止する。次に、架橋したレジストで覆われていないポリマーフィルム（フィルム側）の領域を、約７０℃〜約１２０℃の温度においてアルカリ金属塩と可溶化剤とを含有するエッチャント液でエッチングして、前述のように希薄塩基性溶液を使用して両側のフォトレジストを除去する。
【００３８】
回路フィルムを通過する導電性経路を導入するのに必要である場合に誘電性ポリマー材料が完全に除去されるスルーホールおよび関連する孔隙のエッチングの前または後のいずれかにおいて、制御された化学エッチングを使用することによって、フレキシブル回路の誘電体膜中に制御された厚さの領域を導入することができる。プリント回路中に標準的な孔隙を導入するステップは、典型的には、回路製造プロセス全体のほぼ中程で行われる。基板全体のエッチングのための１ステップと、制御された深さのくぼんだ領域のエッチングの第２のエッチングステップとを含めることによって、フィルムエッチングをほぼ同じ時間にフレーム中で完了すると好都合である。これは、好適なフォトレジストを使用し、紫外線に露光して選択されたパターンを架橋させることによって、実現することができる。現像して、フォトレジストを除去すると、エッチングされた誘電体膜の領域が除去されて、くぼんだ領域が導入される。
【００３９】
あるいは、くぼんだ領域は、フレキシブル回路の他のフィーチャーを完成した後の追加ステップとしてポリマーフィルム中に導入することができる。この追加ステップは、フレキシブル回路の両側にフォトレジストを積層した後、露光させて、選択されたパターンでフォトレジストを架橋させることが必要となる。前述のアルカリ金属炭酸塩の希薄溶液を使用してフォトレジストを現像すると、フィルムのくぼみおよび関連する薄化領域を形成するために制御された深さまでエッチングされる誘電体膜の領域が露出する。フレキシブル回路の誘電基板に所望の深さのくぼみをエッチングするのに十分な時間が経過した後、保護のための架橋したフォトレジストを前述のように除去して、この結果得られた選択的に薄化された領域を含む回路を洗浄して清浄にする。
【００４０】
上記のプロセスステップは、個々のステップを使用するバッチプロセスとして実施することもできるし、あるいは、供給ロールから、ポリマーフィルム中に選択的に薄化された領域、および制御された深さのくぼみを含む大量生産された回路を回収する巻き取りロールまでのプロセス順序をウェブ材料が通過するように設計された設備を使用する自動化された方法で実施することもできる。自動化処理では、フォトレジストコーティングの適用、露光、および現像、ならびに金属部分のエッチングおよびめっき、ならびに出発金属とポリマーとの積層体のポリマーフィルムのエッチングのための種々の加工ステーションを有するウェブ取り扱い装置が使用される。エッチングステーションは、ジェットノズルを有する多数のスプレーバーを含み、これによって移動するウェブにエッチング液が噴霧され、架橋したフォトレジストで保護されていないウェブ部分がエッチングされる。
【００４１】
フレキシブル回路、「ＴＡＢ」（テープオートメイテッドボンディング）プロセス用の相互接続ボンディングテープ、フレキシブル回路などの完成品を形成するために、従来の加工を使用して、複数の層を付与することができ、さらに、信頼性のあるデバイス相互接続の必要性に応じて銅の領域に金、スズ、またはニッケルなどをめっきすることができる。
【実施例】
【００４２】
以下の実施例は説明を意図するものであり、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。
【００４３】
表２
ポリカーボネートフィルム
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【００４４】
実施例１〜５および比較例１Ｃ
この一連の実施例では、異なるエッチャント液を使用して、異なる種類のポリカーボネートフィルムをエッチングした。
【００４５】
実施例１、３〜５および１Ｃでは、フィルムの両面エッチングを行った。言い換えると、フィルムのいずれの側にもコーティングやレジストを適用せず、それによって両側をエッチャントに曝露した。エッチング速度を求めるために、小さなフィルム試料（約１ｃｍ×約１ｃｍ）を切り取り、エッチャント液中に浸漬した。これによって、試料フィルムは両面がエッチングされた。次に、減少した厚さの半分をエッチング時間で割ることによってエッチング速度（片面）を求めた。
【００４６】
実施例２では、フィルムの片面エッチングを行った。水性加工可能なドライフォトレジストを、ポリカーボネートフィルム材料の両側に積層した。一方の側のレジストはフラッド露光し、他方の側はパターン形成されたマスク下で露光した。フォトレジストの露光部分は架橋によって不溶性となった。次に、０．５〜１．５％炭酸ナトリウム希薄水溶液で未露光のポリマーを除去することによってレジストを現像し、一方の側に均一のレジスト層を有し、他方の側にパターン形成されたレジスト層を有するポリカーボネートフィルムを得た。１つの露出面の測定エッチング速度を以下の表３に示す。
【００４７】
特に明記しない限り、すべてのエッチング実験は、８５℃の水浴を使用して撹拌せずにビーカー中で実施した。ポリカーボネートフィルムにおけるエッチング結果を表３にまとめている。エッチャントの組成は、ＫＯＨの可溶化剤（エタノールアミン）に対する比として表３に示しており、特に明記しない限り組成物の残部は水である。たとえば、実施例１では、エッチャントの列に「４５／２０」と示しており、これは４５重量％のＫＯＨ、２０重量％のエタノールアミン、および残部が水のエッチャント組成を意味する。「Ａ」〜「Ｉ」の名称は、上記の表２においてＡ〜Ｉで示されるポリカーボネートフィルムに対応している。
【００４８】
表３
ポリカーボネート（ＰＣ）のエッチング結果のまとめ
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＊エッチング温度は約９２℃であった。
†滴定結果から、実際の濃度は４１．８重量％のＫＯＨおよび２０．９重量％のエタノールアミンであることが示された。
【００４９】
実施例２で前述したように作製し、約９２℃において実施例２のエッチャント液に５分間曝露したレキサン（ＬＥＸＡＮ）Ｔ２Ｆ  ＤＤ  １１２フィルムの光学デジタル画像を撮影した。このフィルムの元の厚さは約２６０μｍであり、エッチングされた深さは約１００μｍである。これらの画像を図１ａ〜１ｄおよび図２に示している。図１ａおよび１ｃはそれぞれ、フィルムの平滑側にエッチングした正方形および円形のパターンを示している。図１ｂおよび１ｄはそれぞれ、フィルムのつや消し側にエッチングした同じ正方形および円形のパターンを示している。図２は図１ｂの断面であり、側壁が約４５°の角度を有し、エッチングされた深さが約１００μｍであることを示している。
【００５０】
本開示に照らして、本発明の精神および範囲から逸脱せずに、本明細書において開示される実施形態を修正できることは、当業者には理解できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１ａ】本発明のエッチングされたポリカーボネートの光学デジタル画像である。
【図１ｂ】本発明のエッチングされたポリカーボネートの光学デジタル画像である。
【図１ｃ】本発明のエッチングされたポリカーボネートの光学デジタル画像である。
【図１ｄ】本発明のエッチングされたポリカーボネートの光学デジタル画像である。
【図２】図１ｂのエッチングされたポリカーボネートの断面の光学デジタル画像である。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図１ｄ】
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【図２】
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【国際調査報告】
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