(57)【要約】【課題】銅導体層におけるピンホールの発生を抑制し、フレキシブル配線基板が製造された際に、その不良率を下げることができるフレキシブル基板およびその製造方法を提供する。【解決手段】フレキシブル基板１０は、絶縁体フィルム１１と、絶縁体フィルム１１の表面に形成されている下地金属層１２と、下地金属層１２に重畳して形成されている銅導体層１３と、を含んで構成されている。銅導体層１３は、下地金属層１２側に設けられている第１銅層１３ａと、第１銅層１３ａを挟んで下地金属層１２側と逆側に設けられている第２銅層１３ｂとを含んで構成されている。そして第１銅層１３ａのエッチングレートが、第２銅層１３ｂのエッチングレートよりも大きい。これにより銅導体層１３におけるピンホールの発生を抑制でき、フレキシブル配線基板が製造された際の不良率を下げることができる。【選択図】図１
2019197847.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁体フィルムと、
該絶縁体フィルムの表面に形成されている下地金属層と、
該下地金属層に重畳して形成されている銅導体層と、を含んで構成されており、
前記銅導体層は、前記下地金属層側に設けられている第１銅層と、該第１銅層を挟んで前記下地金属層側と逆側に設けられている第２銅層とを含んで構成されており、
前記第１銅層のエッチングレートが、前記第２銅層のエッチングレートよりも小さい、
ことを特徴とするフレキシブル基板。
【請求項２】
前記第１銅層のエッチングレートが１１ｍｍｏｌ／ｍ２Ｓ以下であり、
前記第２銅層のエッチングレートが１１ｍｍｏｌ／ｍ２Ｓよりも大きい、
ことを特徴とする請求項１記載のフレキシブル基板。
【請求項３】
絶縁体フィルムに乾式メッキにより下地金属層を形成する下地金属層形成工程と、
前記下地金属層に重畳するように、湿式メッキにより第１銅層を形成する第１銅層形成工程と、
前記第１銅層に重畳するように、湿式メッキにより前記第１銅層のエッチングレートよりも大きいエッチングレートを有する第２銅層を形成する第２銅層形成工程と、を含む、
ことを特徴とするフレキシブル基板の製造方法。
【請求項４】
前記第１銅層形成工程が、ＰＲ法の電気メッキで行われ、
前記第２銅層形成工程が、直流電流を連続して供給する電気メッキで行われる、
ことを特徴とする請求項３記載の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、フレキシブル基板およびその製造方法に関する。さらに詳しくは、高密度実装が可能なフレキシブル基板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話、ノート型パソコンなどの携帯用電子機器の小型化・軽量化の要求に従い、これらに搭載されるフレキシブル配線基板（フレキシブル基板上に配線が形成された基板）は、高密度実装化、すなわち配線間隔を狭くして実装することが求められている。フレキシブル配線基板としては、ＣＯＦ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｆｉｌｍ）基板、またはＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）基板などが挙げられるが、これらのフレキシブル配線基板の高密度実装化の要求に応えるべく、ＣＯＦ基板へＩＣを実装する技術、またはＦＰＣ基板の表面に電子部品を直接実装する技術の開発が求められるとともに、さらに配線間隔を狭くすることが求められている。
【０００３】
特許文献１には、２層フレキシブル基板の製造方法が開示されている。この２層フレキシブル基板は、絶縁体フィルムの表面に、順番に乾式メッキによる下地金属層と、電気メキによる銅導体層と、が設けられている。この２層フレキシブル基板は、サブトラクティブ法によって、フレキシブル配線基板に加工される。
【０００４】
２層フレキシブル基板をサブトラクティブ法によってフレキシブル配線基板とする場合、サイドエッチングによる広がりがあるため、配線間隔を小さくすることに限界がある。このため配線間隔を狭くする場合、フレキシブル配線基板の製造は近年アディティブ法、特にセミアディティブ法により行われるようになってきている。
【０００５】
セミアディティブ法によりフレキシブル配線基板を製造する場合、このフレキシブル配線基板の元となるフレキシブル基板は、２μｍ程度の厚さの導体層が設けられた状態で流通する。そしてフレキシブル配線基板のメーカ内で、フレキシブル基板上の導体層を０．５μｍ程度まで薄くする減膜処理を行った後、この導体層に重畳して配線が形成される。フレキシブル基板に２μｍの導体層が設けられるのは、フレキシブル基板のハンドリング性（導体層が２μｍより薄いとフレキシブル基板の剛性が小さくなりすぎ、基準位置の確保が困難になったり、搬送不良が発生しやすくなったりする）を確保するためである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−２５６７００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１では、下地金属層に生じたピンホールのうち微小ピンホールに基づく下地金属層の密着性の低下を、一次電気銅メッキ処理を行うことによって抑制し、粗大ピンホールによる絶縁体フィルムの露出欠陥を、無電解銅メッキ処理によって被覆することにより基板表面を完全に良導体化でき、これにより粗大ピンホールに基づく導体部欠落の発生を抑制でき、１〜３５μｍの銅導体層を有する２層フレキシブル基板が得られるとされている。
【０００８】
しかし、セミアディティブ法では、サブトラクティブ法で用いられてきたフレキシブル基板よりもさらに銅導体層を薄くする。特許文献１に開示されている製造方法により、薄い銅導体層が形成された場合、フレキシブル配線基板のメーカ内で減膜処理を行った際に、銅導体層が薄くなるためピンホールに基づく導体部欠落の欠陥が顕在化し、通電不良が生じやすくなるという問題がある。すなわち、特許文献１の方法では、ピンホールの発生自体を抑制することができないという問題がある。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑み、銅導体層におけるピンホールの発生自体を抑制し、フレキシブル配線基板が製造された際に、その不良率を下げることができるフレキシブル基板およびそ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】
【００１０】
第１発明のフレキシブル基板は、絶縁体フィルムと、該絶縁体フィルムの表面に形成されている下地金属層と、該下地金属層に重畳して形成されている銅導体層と、を含んで構成されており、前記銅導体層は、前記下地金属層側に設けられている第１銅層と、該第１銅層を挟んで前記下地金属層側と逆側に設けられている第２銅層とを含んで構成されており、前記第１銅層のエッチングレートが、前記第２銅層のエッチングレートよりも小さいことを特徴とする。
第２発明のフレキシブル基板は、第１発明において、前記第１銅層のエッチングレートが１１ｍｍｏｌ／ｍ２Ｓ以下であり、前記第２銅層のエッチングレートが１１ｍｍｏｌ／ｍ２Ｓよりも大きいことを特徴とする。
第３発明のフレキシブル基板の製造方法は、絶縁体フィルムに乾式メッキにより下地金属層を形成する下地金属層形成工程と、前記下地金属層に重畳するように、湿式メッキにより第１銅層を形成する第１銅層形成工程と、前記第１銅層に重畳するように、湿式メッキにより前記第１銅層のエッチングレートよりも大きいエッチングレートを有する第２銅層を形成する第２銅層形成工程と、を含むことを特徴とする。
第４発明のフレキシブル基板の製造方法は、第３発明において、前記第１銅層形成工程が、ＰＲ法の電気メッキで行われ、前記第２銅層形成工程が、直流電流を連続して供給する電気メッキで行われることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
第１発明によれば、下地金属層に重畳するように設けられている銅導体層が、下地金属層側に第１銅層と、その反対側に第２銅層を備え、第１銅層のエッチングレートが、第２銅層のエッチングレートよりも小さいことにより、銅導体層におけるピンホールの発生を抑制できる。これによりフレキシブル配線基板が製造された際の不良率を下げることができる。
第２発明によれば、第１銅層のエッチングレートが１１ｍｍｏｌ／ｍ２Ｓ以下であり、
前記第２銅層のエッチングレートが１１ｍｍｏｌ／ｍ２Ｓよりも大きいことにより、減膜処理にかける時間を短縮しながら、銅導体層にピンホールが出現することを抑制できる。
第３発明によれば、下地金属層に重畳するように第１銅層を形成し、この第１銅層のエッチングレートよりも大きいエッチングレートを有する第２銅層を重畳して形成することにより、銅導体層におけるピンホールの発生を抑制できる。これによりフレキシブル配線基板が製造された際の不良率を下げることができる。
第４発明によれば、第１銅層形成工程がＰＲ法の電気メッキで行われ、第２銅層形成工程が直流電流を連続して供給する電気メッキで行われることにより、供給する直流電流を制御することのみで異なるエッチングレートの銅層を形成できる。すなわち異なるエッチングレートを持つ銅層を容易に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係るフレキシブル基板の断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するためのフレキシブル基板１０およびその製造方法を例示するものであって、本発明はフレキシブル基板１０およびその製造方法を以下のものに特定しない。なお、各図面が示す部材の大きさまたは位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。
【００１４】
（第１実施形態）
図１に示すように、本発明に係るフレキシブル基板１０は、絶縁体フィルム１１と、この絶縁体フィルム１１の表面に形成されている下地金属層１２と、この下地金属層１２に重畳して形成されている銅導体層１３と、を含んで構成されている。そして、銅導体層１３は、下地金属層１２側に設けられている第１銅層１３ａと、この第１銅層１３ａを挟んで、下地金属層１２とは逆の方向に設けられている第２銅層１３ｂとを含んで構成されており、第１銅層１３ａのエッチングレートが、第２銅層１３ｂのエッチングレートよりも小さいことが本発明に係るフレキシブル基板１０の特徴である。
【００１５】
また、第１銅層１３ａのエッチングレートが１１ｍｍｏｌ／ｍ２Ｓ以下であり、第２銅層１３ｂのエッチングレートが１１ｍｍｏｌ／ｍ２Ｓよりも大きいのが好ましい。
【００１６】
本発明に係るフレキシブル基板１０は、たとえば以下のような製造方法により製造される。まず、絶縁体フィルム１１に乾式メッキにより下地金属層１２を形成する下地金属層形成工程が実施される。次に湿式メッキにより第１銅層１３ａを形成する第１銅層形成工程が実施される。そして、このあとで第１銅層１３ａに重畳するように、湿式メッキにより第２銅層１３ｂを形成する第２銅層形成工程が実施される。このとき第２銅層１３ｂのエッチングレートは、第１銅層１３ａのエッチングレートよりも大きい。
【００１７】
上記の製造方法において、第１銅層形成工程が、ＰＲ法の電気めっきで行われ、第２銅層形成工程が直流電流を連続して供給する電気メッキで行われていることが好ましい。
【００１８】
本発明のフレキシブル基板１０によれば、下地金属層１２に重畳するように設けられている銅導体層１３が、下地金属層１２側に第１銅層１３ａと、その反対側に第２銅層１３ｂを備え、第１銅層１３ａのエッチングレートが、第２銅層１３ｂのエッチングレートよりも小さいことにより、減膜処理により第２銅層１３ｂがエッチングされるときに、第１銅層１３ａと第２銅層１３ｂとの間の界面に電位差が生じ、溶解速度の速い第２銅層１３ｂが陰極となる局部電池作用により、第１銅層１３ａへ電子が供給され、第１銅層１３ａの溶解が抑制される。すなわち第２銅層１３ｂが優先的に溶けることにより第１銅層１３ａのピンホールの発生を抑制できる。これにより、銅導体層１３におけるピンホールの発生を抑制でき、フレキシブル配線基板が製造された際の不良率を下げることができる。
【００１９】
さらに詳細に説明する。銅導体層１３におけるピンホールがどのように発生するかの詳細なメカニズムは不明であるが、たとえばピンホールの元となる核が銅導体層１３に存在し、その核からピンホールが発生する場合があると考えられる。減膜処理でのエッチングは、銅導体層１３に対して理論上は均一に進行していくが、核が存在した場合はその核の部分が優先的に進行する。しかし、本発明のフレキシブル基板１０によれば、第１銅層１３ａと比較して第２銅層１３ｂが、選択的に溶解されることから、仮に第１銅層１３ａにピンホールの元となる核が存在しても、その核の部分でのエッチングの進行よりも、第２銅層１３ｂが選択的に溶解される。これにより核の周辺でのエッチングの進行が抑制され、ピンホールの発生が抑制できる。
【００２０】
（絶縁体フィルム１１）
本実施形態に係るフレキシブル基板１０に用いられている絶縁体フィルム１１は、フィルム状の絶縁体であれば特に問題ない。本実施形態では絶縁体フィルム１１は、ポリイミドフィルムが用いられている。
【００２１】
（下地金属層１２）
本実施形態に係るフレキシブル基板１０を構成する下地金属層１２は、絶縁体フィルム１１の表面に直接形成されている。下地金属層１２は、ニッケルークロム合金層１２ａと、下地銅層１２ｂとを含んで形成されるのが好ましい。ニッケル−クロム合金層１２ａに変えて、ニッケル、銅−ニッケル合金、クロム、クロム酸化物の中の少なくとも１種から選ばれるものであっても問題ない。これらの下地金属層１２は、乾式メッキであるスパッタリングにより形成されるのが好ましい。なお下地金属層１２の形成は、真空蒸着、イオンプレーティングであっても問題ない。
【００２２】
ニッケルークロム合金層１２ａは、絶縁体フィルム１１の構成材料である合成樹脂と比較的密着性が良好である。また下地銅層１２ｂは導電性が高い。下地金属層１２がこのように２層で構成されていることにより、下地金属層１２と絶縁体フィルム１１との密着性が向上するとともに導電性が高まり、下地金属層１２に重畳して設けられる銅導体層１３の湿式メッキが容易に行われる。
【００２３】
ニッケルークロム合金層１２ａの厚さは５０オングストローム以上５００オングストローム以下であることが好ましく、下地銅層１２ｂは、５００オングストローム以上５０００オングストローム以下であることが好ましい。
【００２４】
ニッケルークロム合金層１２ａの厚さが５０オングストローム未満である場合は、その後の各処理工程時に密着性の問題が生じやすい。また５００オングストロームよりも厚い場合は、配線加工時にニッケルまたはクロムの除去が困難になるとともに、ニッケルークロム合金層１２ａにクラックまたはそりが生じやすくなり、この点において、絶縁体フィルム１１と下地金属層１２との密着性の問題が生じやすくなる。また下地銅層１２ｂの厚さが５００オングストローム未満である場合、ピンホールによる欠陥の軽減効果が少なくなるとともに、その後に行われる湿式メッキの際に通電不良を引き起こす可能性がある。また、５０００オングストロームを超えると、下地銅層１２ｂにクラックまたはそりが生じやすくなり、この点において絶縁体フィルム１１と下地金属層１２との密着性の問題を生じやすくなる。
【００２５】
（銅導体層１３）
本実施形態にかかるフレキシブル基板１０を構成する銅導体層１３は、下地金属層１２の表面に直接形成されている。銅導体層１３は、２つの導体層である第１銅層１３ａと第２銅層１３ｂとから構成されている。第１銅層１３ａは、下地金属層１２側に設けられており、第２銅層１３ｂは、第１銅層１３ａを挟んで、下地金属層１２側と逆側に設けられている。そして、本実施形態では第１銅層１３ａのエッチングレートは第２銅層１３ｂのエッチングレートよりも小さくする。
【００２６】
具体的には、第２銅層１３ｂのエッチングレートが１１ｍｍｏｌ／ｍ２Ｓよりも大きく、第１銅層１３ａのエッチングレートが１１ｍｍｏｌ／ｍ２Ｓ以下であることが好ましい。このエッチングレートは、エッチングを行う際に重量法により測定できる。
【００２７】
本実施形態での銅導体層１３の厚さは２μｍである。これは、フレキシブル基板１０がセミアディティブ法によりフレキシブル配線基板となること、およびフレキシブル基板１０のハンドリング性を考慮したことにより、この厚さとなる。フレキシブル配線基板のメーカは、フレキシブル基板１０上の銅導体層１３を０．５μｍまで薄くする減膜処理を行った後、この銅導体層１３に重畳して配線を形成する。なお、本発明に係るフレキシブル基板１０は、この厚さに限定されない。
【００２８】
本実施形態に係るフレキシブル基板１０の製造方法で実施される湿式メッキは、公知の電気メッキである。ただし、エッチングレートが異なる銅層を形成するために、第１銅層１３ａは、ＰＲ法の電気メッキで行われ（第１銅層形成工程）、第２銅層１３ｂは、直流電流を連続して供給する電気メッキで行われる（第２銅層形成工程）のが望ましい。ＰＲ法とは、Ｐｅｒｉｏｄｉｃ  Ｒｅｖｅｒｓｅ法の略名称であり、電流の方向を周期的に反転させながら直流電流を流す電気メッキである。本実施形態では、制御装置により電流制御機から供給される電流の方向と大きさが変更されることにより、同じメッキ槽内で、第１銅層１３ａが積層された後、第２銅層１３ｂが積層される。ＰＲ法の電気メッキにより積層された銅層は、逆電解時に塩素イオン等の不純物の吸着が起こり、エッチングレートが小さくなる。また積層される銅層のエッチングレートを異ならせる方法としては、メッキ槽内の銅イオン濃度を変更する方法がある。
【００２９】
第１銅層形成工程がＰＲ法の電気メッキで行われ、第２銅層形成工程が直流電流を連続して供給する電気メッキで行われることにより、供給する直流電流を制御することのみで異なるエッチングレートの銅層を形成できる。すなわち異なるエッチングレートを持つ銅層を容易に製造できる。
【００３０】
（実施例）
以下、本発明の実施例と比較例を示して説明する。なお、本発明に係るフレキシブル基板１０およびその製造方法は、以下の実施例になんら限定されるものではない。
【００３１】
絶縁体フィルム１１として厚さ３５μｍのポリイミドフィルム（宇部興産製）が用いられた。この絶縁体フィルム１１の片面に、まず下地金属層１２が、乾式メッキであるスパッタリングにより形成された。下地金属層１２は、絶縁体フィルム１１側に形成されたニッケル−クロム合金層１２ａと、このニッケル−クロム合金層１２ａを挟んで絶縁体フィルム１１側と反対側に形成された下地銅層１２ｂと、から構成された。ニッケル−クロム合金層１２ａの厚みは２０ｎｍとした。また下地銅層１２ｂの厚みは１００ｎｍとした。
【００３２】
下地金属層１２に重畳して、銅導体層１３が設けられた。このときの銅導体層１３を構成する導体層について、それぞれの形成方法によるエッチングレートを表１に示す。
【００３３】
【表１】
2019197847.tif 000003
【００３４】
（１）の「直流電流を連続供給した電気メッキによる銅層」は、電流密度を５Ａ／ｄｍ２にしてあらかじめ定められた厚さになるまで形成した場合の導体層である。この場合のエッチングレートは、重量法による測定で１３ｍｍｏｌ／ｍ２Ｓとなった。
【００３５】
（２）の「ＰＲ法の電気メッキによる銅層」は、ＰＲ法により形成された銅層である。その際の形成条件は以下のようになる。すなわち、順方向の電流は５Ａ／ｄｍ２の大きさのものを１５０ｍｓで通電させた。そのあと、逆方向の電流は５Ａｄｍ２の大きさのものを５０ｍｓで通電させた。そしてあらかじめ定められた厚さになるまでこの通電を繰り返した。この場合のエッチングレートは、重量法による測定で９ｍｍｏｌ／ｍ２Ｓとなった。
【００３６】
この銅導体層１３を電気メッキする際のメッキ液は、以下に記載のものを混合して用いられた。
・硫酸銅５水和物：０．４ｍｏｌ／Ｌ
・硫酸：２ｍｏｌ／Ｌ
・３、３ジチオビス（１−プロパンスルホン酸ナトリウム）：２ｍｇ
・ポリエチレングリコール（分子量２０００）：１００ｍｇ／Ｌ
・塩化物イオン：５０ｍｇ／ｄｍ２
【００３７】
（実施例１）
２．０μｍの厚さの銅導体層１３は、第１銅層１３ａと第２銅層１３ｂとから構成されている。下地金属層１２側の導体層第１銅層１３ａは、エッチングレートが比較的小さい（２）「ＰＲ法の電気メッキによる銅層」であり、その厚さは１．０μｍとした。第１銅層１３ａを挟んで下地金属層１２側と逆側、すなわち非下地金属層側は、エッチングレートが比較的大きい（１）「直流電流を連続供給した電気メッキによる銅層」であり、その厚さは１．０μｍとした。
【００３８】
上記の銅導体層１３を有するフレキシブル基板１０に対し、三菱ガス化学製の、硫酸および過酸化水素を主成分としたＣＰＥ７５０（商品名）を１０倍希釈した化学研磨液により、銅導体層１３が０．５μｍとなるまで減膜処理が施された。減膜処理後のフレキシブル基板１０に、ポリイミドフィルム側からハロゲンランプで光を照射し、２５ｍｍ□の範囲内のピンホールの有無が確認された。ピンホールの大きさは１．０μｍ以上のものが数えられた。減膜処理後のピンホールの数は２０個以内であれば、フレキシブル配線基板となったときの不良個数が十分少なくなると言われている。実施例１ではピンホールの個数は４個であった。結果を表２に示す。
【００３９】
(実施例２)
２．０μｍの厚さの銅導体層１３を構成する第１銅層１３ａは（２）の銅層であり、その厚さは０．５μｍとした。第２銅層１３ｂは（１）の銅層であり、その厚さは１．５μｍとした。減膜処理、およびピンホールの確認方法は実施例１と同じである。このときのピンホールの個数は３個であった。結果を表２に示す。
【００４０】
(実施例３)
２．０μｍの厚さの銅導体層１３を構成する第１銅層１３ａは（２）の銅層であり、その厚さは０．２μｍとした。第２銅層１３ｂは（１）の銅層であり、その厚さは１．８μｍとした。減膜処理、およびピンホールの確認方法は実施例１と同じである。このときのピンホールの個数は１３個であった。結果を表２に示す。
【００４１】
（比較例１）
２．０μｍの厚さの銅導体層１３の全てを（１）「直流電流を連続供給した電気メッキによる銅層」とした。減膜処理、およびピンホールの確認方法は実施例１と同じである。このときのピンホールの個数は３２個であった。結果を表２に示す。
【００４２】
(比較例２)
２．０μｍの厚さの銅導体層１３の全てを（２）「ＰＲ法の電気メッキによる銅層」とした。減膜処理、およびピンホールの確認方法は実施例１と同じである。このときのピンホールの個数は２４個であった。結果を表２に示す。
【００４３】
（比較例３）
２．０μｍの厚さの銅導体層１３を構成する第１銅層１３ａは（１）の銅層であり、その厚さは１．０μｍとした。第２銅層１３ｂは（２）の銅層であり、その厚さは１．０μｍとした。減膜処理、およびピンホールの確認方法は実施例１と同じである。このときのピンホールの個数は５２個であった。結果を表２に示す。
【００４４】
（比較例４）
２．０μｍの厚さの銅導体層１３を構成する第１銅層１３ａは（１）の銅層であり、その厚さは０．５μｍとした。第２銅層１３ｂは（２）の銅層であり、その厚さは１．５μｍとした。減膜処理、およびピンホールの確認方法は実施例１と同じである。このときのピンホールの個数は６６個であった。結果を表２に示す。
【００４５】
【表２】
2019197847.tif 000004
【００４６】
上記の結果から、銅導体層１３を２層で構成し、下地金属層１２側の第１銅層１３ａのエッチングレートが、非下地金属層側の第２銅層１３ｂのエッチングレートよりも小さいときは、ピンホールの数が２０個を下回り、フレキシブル基板１０の品質として良好であることがわかった。
【符号の説明】
【００４７】
１０  フレキシブル基板
１１  絶縁体フィルム
１２  下地金属層
１３  銅導体層
１３ａ  第１銅層
１３ｂ  第２銅層
【図１】
2019197847.tif 000005