(57)【要約】【課題】本発明は、アモルファス合金膜の形成方法及びその形成方法により製造されたプリント配線板に関する。【解決手段】銅箔の防錆処理方法の一つとして銅箔上にアモルファス合金膜を形成することにより、耐食性及び通電性の両方を発揮及び改善し、スパッタリング蒸着法によりアモルファス合金膜を形成することで、比較的低温で高融点の物質を用いて薄膜を形成するとともに、基板との付着力の強い膜を得ることができる。【選択図】図１
2015105438.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体上に絶縁フィルムを形成する段階と、
前記絶縁フィルム上に銅薄膜を形成する段階と、
前記銅薄膜上にスパッタリング蒸着法によりアモルファス合金膜を形成する段階と、を含むアモルファス合金膜の形成方法。
【請求項２】
前記絶縁フィルムは、ポリイミド（ＰＩ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、液晶ポリマーフィルム（ＬＣＰ）、フッ素フィルム、ポリエチレンナフタレン（ＰＥＮ）の何れか一つの耐熱高分子フィルムである、請求項１に記載のアモルファス合金膜の形成方法。
【請求項３】
前記アモルファス合金は、Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｂの何れか２種以上の合金である、請求項１又は２に記載のアモルファス合金膜の形成方法。
【請求項４】
前記アモルファス合金は、スパッタリング装置内で前記銅薄膜が形成された絶縁フィルムを常温に維持して、真空圧下で銅薄膜上に気孔なく密着される２６００℃以上の高融点の金属材質である、請求項１から３の何れか一項に記載のアモルファス合金膜の形成方法。
【請求項５】
前記２６００℃以上の高融点のアモルファス合金はＭｏ（モリブデン）及びＮｂ（ニオブ）である、請求項４に記載のアモルファス合金膜の形成方法。
【請求項６】
前記アモルファス合金は、Ｃｕ（銅）４０〜７０ａｔ％、Ｎｉ（ニッケル）２０〜３０ａｔ％、Ｍｏ（モリブデン）、Ｎｂ（ニオブ）、及びＢ（ホウ素）を含有する、請求項１から５の何れか一項に記載のアモルファス合金膜の形成方法。
【請求項７】
請求項１から６の何れか一項に記載のアモルファス合金膜の形成方法により製造されたプリント配線板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパッタリング蒸着法によるアモルファス合金膜の形成方法及びその形成方法により製造されたプリント配線板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＩＴ技術の急速な進歩に伴い、携帯端末機器、コンピュータ、ディスプレイなどの電子機器の高性能化、高機能化、及び小型化が急速に進んでいる。これにより、電子機器に用いられる半導体素子などの電子部品やそれらが実装される基板においても、さらなる高密度化及び高性能化が要求されている。
【０００３】
ここで、基板に用いられる銅箔の防錆処理は、表面の腐食を防止するための非常に重要な過程である。このような過程の一つとして銅箔上にアモルファス合金膜を形成するが、アモルファス合金膜を形成することで電気二重層の構成をなして耐食性が付与される。電気二重層による耐食性とは、銅の防錆表面に不動態皮膜（金属が普通の状態で示す反応性を失った状態）を形成せず、固体と液体の中間の狭い範囲の液相中に電気抵抗が高い部分を形成することで耐食性を発揮することである。
【０００４】
アモルファス合金は、非晶質合金または非結晶性合金とも呼ばれ、液体のように不規則な原子構造を有する合金を意味する。これは、合金を製造する過程で溶解された金属を１秒当たり１００℃の速度で急冷することで得られ、普通の合金は有していない性質を有する。このアモルファス合金は、分子単位まで観察しても結晶構造がないため、一般的な金属素材より優れた剛性を有する。また、通常、ジルコニウムにチタン、ニッケル、銅などを混合して製造する新規のアモルファス合金は、表面が液体のように滑らかであるため、液体金属（ｌｉｑｕｉｄ  ｍｅｔａｌ）とも呼ばれる。
【０００５】
従来は、銅箔を防錆処理する際に、銅の防錆表面に不動態皮膜を形成することで耐食性を付与した。しかし、不動態皮膜は、優れた耐食性を有してはいるが、強固な絶縁体であって、通電性が低いため、耐食性及び通電性の両方が要求される環境では使用できない欠点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】韓国公開特許公報第２０１２‐００２７２８４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明は、上記の従来技術の問題点を解決するためのものであって、銅箔の防錆処理方法の一つとして、銅箔上に不動態皮膜でなくアモルファス合金膜を形成することで、耐食性及び通電性の両方を発揮及び改善することをその目的とする。
【０００８】
また、本発明の他の目的は、スパッタリング蒸着法によりアモルファス合金膜を形成することで、比較的低温でＭｏ（モリブデン）、Ｎｂ（ニオブ）などの高融点の物質を用いて薄膜を形成することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的は、支持体上に絶縁フィルムを形成する段階と、前記絶縁フィルム上に銅薄膜を形成する段階と、前記銅薄膜上にアモルファス合金膜を形成する段階と、を含むアモルファス合金膜の形成方法が提供されることにより達成される。
【００１０】
前記絶縁フィルムは、ポリイミド（ＰＩ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、液晶ポリマーフィルム（ＬＣＰ）、フッ素フィルム、ポリエチレンナフタレン（ＰＥＮ）の何れか一つの耐熱高分子フィルムであることができる。
【００１１】
前記アモルファス合金は、Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｂの何れか２種以上の合金であることができる。
【００１２】
前記アモルファス合金は、スパッタリング装置内で前記銅薄膜が形成された絶縁フィルムを常温に維持して、真空圧下で銅薄膜上に気孔なく密着される２６００℃以上の高融点の金属材質であることができる。
【００１３】
ここで、前記２６００℃以上の高融点のアモルファス合金はＭｏ（モリブデン）及びＮｂ（ニオブ）であることができる。
【００１４】
前記アモルファス合金は、Ｃｕ（銅）４０〜７０ａｔ％、Ｎｉ（ニッケル）２０〜３０ａｔ％、Ｍｏ（モリブデン）、Ｎｂ（ニオブ）、及びＢ（ホウ素）を含有することができる。
【００１５】
本発明の他の目的は、アモルファス合金膜の形成方法により製造されたプリント配線板を提供することにより達成される。
【発明の効果】
【００１６】
上記のように構成された本発明によれば、銅箔の防錆処理方法の一つとして銅箔上にアモルファス合金膜を形成することにより、銅箔の耐食性及び通電性の両方を向上させることができる。
【００１７】
また、本発明によれば、スパッタリング蒸着法によりアモルファス合金膜を形成することで、比較的低温で高融点の物質を薄膜化することができるとともに、真空状態でスパッタリング蒸着を行うため、気孔が形成されず、基板との付着力の強いアモルファス合金膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態によるアモルファス合金膜の形成方法のフローチャートである。
【図２】本発明の一実施形態によるアモルファス合金膜を形成するためのスパッタリング装置の概略図である。
【図３】本発明の一実施形態により製作されたプリント配線板の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の利点及び特徴、そしてそれらを果たす方法は、添付図面とともに詳細に後述される実施形態を参照すると明確になるであろう。しかし、本発明は以下で開示される実施形態に限定されず、相異なる多様な形態で具現されることができる。本実施形態は、本発明の開示が完全になるようにするとともに、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に伝達するために提供されることができる。
【００２０】
本明細書で用いられる用語は、実施形態を説明するためのものであり、本発明を限定しようとするものではない。本明細書で、単数型は文句で特別に言及しない限り複数型も含む。明細書で用いられる「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」及び／または「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は言及された構成要素、段階、動作及び／または素子は一つ以上の他の構成要素、段階、動作及び／または素子の存在または追加を排除しない。
【００２１】
図１は本発明の一実施形態によるアモルファス合金膜の形成方法のフローチャートであり、図３は本発明の一実施形態によるアモルファス合金膜の形成方法により製作されたプリント配線板の断面図である。
【００２２】
図１及び図３を参照すれば、本発明の一実施形態によるアモルファス合金膜の製造方法は、支持体を準備する段階（Ｓ１１０）と、前記支持体上に絶縁フィルムを形成する段階（Ｓ１２０）と、前記絶縁フィルム上に銅薄膜を形成する段階（Ｓ１３０）と、前記銅薄膜上にスパッタリング蒸着法によりアモルファス合金膜を形成する段階（Ｓ１４０）と、で構成されることができる。
【００２３】
支持体１１０としては、絶縁材からなる基板またはコアが適用されることができる。また、前記支持体１１０は、プリント配線板を製作する際にキャリアとして用いられ、プリント配線板を製作した後に分離除去される支持手段であることができる。
【００２４】
前記絶縁フィルム１２０を形成する段階で、絶縁層１２０を形成するための絶縁フィルムとしては、耐熱高分子フィルムが用いられることができる。耐熱高分子フィルムは、高分子材料の軽量性、加工容易性、柔延性などのその長所を生かしながらも、より苛酷な環境や条件でも初期の物性及び寸法が変わらない高性能の高分子フィルムであって、ポリイミド（ＰＩ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、液晶ポリマーフィルム（ＬＣＰ）、フッ素フィルム、ポリエチレンナフタレン（ＰＥＮ）などが採用されることができ、その他に、絶縁性を示すフィルムが使用できるが、これに限定されるものではない。
【００２５】
絶縁フィルム上に銅薄膜１３０を形成する際に、銅薄膜はめっきにより形成することができる。絶縁フィルム１２０の表面をめっきする際には、電気分解による電解銅めっきを施すことができないため、析出反応によりなされる無電解銅めっきを先に施して、次いで電解銅めっきを施す。無電解銅めっきは、不導体（絶縁体）の表面をめっきする方法であって、めっき膜を厚くすることが困難であり、電解銅めっきに比べ物性が劣る。無電解銅めっきの後には、その導電性を利用して電解銅めっきを施すことができるが、電解銅めっきは、厚いめっき皮膜を形成することが容易で、膜の物性にも優れる。つまり、無電解銅めっきは、電解銅めっきを施すための下めっきであって、電解銅めっきを円滑に行うための前処理工程として行われ、そのまま用いられず、電解銅めっきをさらに施してめっき性能を補完する。上記のように絶縁フィルム１２０上に形成された銅薄膜１３０は、パターニングによる微細パターンの加工程度に応じて、プリント配線板の全体厚さ及びめっき層の３〜１０μｍの範囲の厚さに形成されることができる。
【００２６】
また、銅薄膜１３０上にアモルファス合金膜１４０を形成することができる。アモルファス合金膜は、アモルファス合金を用いてスパッタリング蒸着法により形成する。アモルファス合金膜を形成する代表的な方法としては、溶射法及びスパッタリング蒸着法があるが、通常、スパッタリング蒸着法が用いられる。ここでは、スパッタリング蒸着法によるアモルファス合金膜の形成を中心として説明する。
【００２７】
アモルファス合金膜は、アモルファス合金を用いて形成する。アモルファス合金は、Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｂの何れか２種以上の合金からなり、その中でもＣｕを４０〜７０ａｔ％、Ｎｉを２０〜３０ａｔ％含有し、Ｍｏ、Ｎｂ、及びＢを含有することができる。また、アモルファス合金は、スパッタリング装置内で銅薄膜が形成された絶縁フィルムを常温に維持し、真空圧下で銅薄膜上に気孔なく密着される２６００℃以上の高融点の金属材質であることができる。ここで、２６００℃以上の高融点のアモルファス合金はＭｏとＮｂである。
【００２８】
アモルファス合金膜は、銅薄膜１３０に耐食性及び通電性を付与するために形成されるものであって、Ｃｕ及びＮｉを含む他の種類の合金の割合を調節することで、耐食性及び通電性を調節することができる。この際、アモルファス合金にＣｒ（クロム）が含有される場合、Ｃｒの酸化物が高絶縁性の不動態皮膜を形成するため、通電性の問題が発生する恐れがある。したがって、Ｃｒはアモルファス合金に含有させないことが好ましい。
【００２９】
また、Ｍｏ（モリブデン）及びＮｂ（ニオブ）のような金属の場合、融点がそれぞれ２，６１０℃、２，７４０℃と高いため、スパッタリング蒸着法以外の他の蒸着法では溶融が困難である。即ち、溶射法としては、火炎温度が１０，０００〜１５，０００Ｋと最も高い大気プラズマ溶射法のみが、高融点の金属を溶かすことができる唯一の方法である。しかし、この方法も大気圧下で行うため、周りの空気がプラズマジェット炎中に混入されて、気孔度が高く、付着力が弱くなるという欠点がある。このような理由から、Ｍｏ、Ｎｂの蒸着法としては、溶射法よりはスパッタリング蒸着法を用いることが好ましい。即ち、スパッタリング蒸着法によれは、比較的低温で高融点の物質を用いて薄膜を形成することができ、広い面積の均一な膜を得ることができる。また、真空状態で化学反応を起こすことなく行うため、気孔が形成されず、基板との付着力の強い膜を得ることができる。そのため、Ｍｏ及びＮｂのような金属の場合には、スパッタリング蒸着法を用いてアモルファス合金膜を形成することが好ましい。
【００３０】
一方、スパッタリング蒸着法によるアモルファス合金膜の形成方法及び過程を図２を参照して具体的に説明する。
【００３１】
図２は本発明の一実施形態によるアモルファス合金膜を形成するためのスパッタリング装置の概略図である。
【００３２】
図２を参照して、本発明の一実施形態によるスパッタリング蒸着法により銅薄膜上にアモルファス合金膜を形成する過程を具体的に説明する。
【００３３】
先ず、真空が維持されたチャンバ２７０内に、スパッタリング気体として非活性気体（第１８族元素）２００を投入する（２１０）。この際、非活性気体ではない場合には、スパッタリング蒸着以外の不所望な反応が起こる可能性があるため、反応性が相対的に少ない非活性気体を投入する。特に、Ａｒ（アルゴン）ガスを用いる。その理由は、同一の族であっても、質量が小さいＨｅ（ヘリウム）やＮｅ（ネオン）はＡｒに比べ軽すぎて、Ｋｒ（クリプトン）やＸｅ（キセノン）は入手し難い物質であるためである。
【００３４】
気体投入口２１０にＡｒガスを流し込みながらターゲット（ｔａｒｇｅｔ）２４０に直流電源を印加すると（ｃｍ２当たり１Ｗ程度）、めっきにより形成された銅薄膜２３０とターゲットとの間にプラズマ（ｐｌａｓｍａ）が発生する。プラズマは、一般的な固体、液体、気体状態ではない第４の物質状態であって、気体状態で高いエネルギーを加えることで、数万℃で気体が電子と原子核とに分離された状態である。
【００３５】
このプラズマ状態で、Ａｒガス気体が陽イオンにイオン化され、Ａｒカチオンは直流電流計により陰極２６０に加速されてターゲットの表面に強く衝突する。この衝突エネルギーが十分に大きい場合、陰極を構成する物質（ターゲット）の表面から原子を分離することができるため、ターゲットの原子が表面から外に飛び出すことになり、めっきにより形成された銅薄膜上に積層される。この過程が、スパッタリング蒸着法によりアモルファス合金膜が形成される過程である。
【００３６】
上記のように形成されたアモルファス合金膜の構造を決定する重要な要素は、基板の温度である。ここで、基板は絶縁フィルムに銅薄膜が形成された状態であって、基板をヒーター２２０上に載せて熱を加える。通常、基板の裏面に熱線が設けられて温度を調節し、多くの場合、ニクロムやタングステン熱線が設けられたハロゲンヒーターを用いる。スパッタリング蒸着法は、この基板の温度が比較的低い場合にもＭｏ（モリブデン）及びＮｂ（ニオブ）のような高融点の金属を薄膜化することができる。このような合金の特徴を利用して、本実施形態では、溶射法ではなくスパッタリング蒸着法によりアモルファス合金膜を形成することができる。
【００３７】
さらに、溶射法で皮膜を形成すると、耐食性、耐磨耗性、耐熱性、及び電気絶縁性に優れた皮膜を形成することができるが、高融点の金属を蒸着するには限界がある。溶射法は、金属製品やガラスなどの表面に、溶けた金属を霧状に噴出させて固着させる方法であって、火炎溶射法、爆発溶射法、高速火炎溶射法、アーク溶射法、大気プラズマ溶射法などがある。火炎溶射の火炎温度は３，０００〜３，３５０Ｋ、爆発溶射の火炎温度は４，５００Ｋ、高速火炎溶射の火炎温度は３，１７０〜３，４４０Ｋであって、大部分の金属を溶かすことができるが、Ｍｏ（モリブデン）及びＮｂ（ニオブ）のような金属は融点がそれぞれ２，６１０℃、２，７４０℃と高いため、大気プラズマ溶射法のみにより溶融が可能である。大気プラズマ溶射の火炎温度は１０，０００〜１５，０００Ｋであって、高融点の金属を溶かすことができる必須的で且つ唯一の溶射法である。
【００３８】
しかし、高融点の金属を溶かすことができる大気プラズマ溶射法も大気圧下で行うため、周りの空気がプラズマジェット炎中に混入されて、気孔度が高く、これによって付着力が弱くなるという欠点がある。この欠点を克服できる方法がスパッタリング蒸着法である。本実施形態では、スパッタリング蒸着法によりアモルファス合金膜を形成することで、高融点の材料も金属薄膜上に容易に蒸着することができる。
【００３９】
上記のようなスパッタリング蒸着法によりアモルファス合金膜が形成された構造を、図３を参照して説明する。
【００４０】
図３は本発明の一実施形態によるアモルファス合金膜の形成方法により製作されたプリント配線板の断面図である。
【００４１】
図示されたように、本実施形態によるプリント配線板は、支持体１１０上に形成された絶縁フィルム１２０と、前記絶縁フィルム上に形成された銅薄膜１３０と、前記銅薄膜上にスパッタリング蒸着法により形成されたアモルファス合金膜１４０と、で構成されることができる。
【００４２】
前記支持体１１０としては、絶縁材からなる基板またはコアが適用されることができる。また、支持体１１０は、プリント配線板を製作する際にキャリアとして用いられ、プリント配線板を製作した後に分離除去される支持手段であることができる。
【００４３】
前記絶縁フィルム１２０は、高性能の高分子フィルムであって、ポリイミド（ＰＩ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、液晶ポリマーフィルム（ＬＣＰ）、フッ素フィルム、ポリエチレンナフタレン（ＰＥＮ）などが採用されることができ、その他に、絶縁性を示すフィルムが使用できるが、これに限定されるものではない。
【００４４】
前記銅薄膜１３０は、めっきにより形成されるものであって、パターニングによる微細パターンの加工程度に応じて、プリント配線板の全体厚さ及びめっき層の３〜１０μｍ範囲の厚さに形成されることができる。スパッタリング蒸着の際には、絶縁フィルムに銅薄膜が形成された状態の基板（１１０〜１３０または２３０）が用いられ、ターゲットの原子が飛び出して積層されることにより、その上にアモルファス合金膜が形成される。
【００４５】
前記アモルファス合金膜１４０は、薄い薄膜であって、銅薄膜より薄く形成されることができる。Ｍｏ（モリブデン）及びＮｂ（ニオブ）のような高融点の金属を薄膜化することで、広い面積の均一な膜が得られ、基板との付着力の強い膜が得られる。
【００４６】
上記のようにアモルファス合金膜が形成された基板は、耐食性及び通電性の両方が要求される環境で有用に用いられることができる。
【００４７】
耐食性をさらに改善するために、アモルファス合金を製造する際に金属の組合わせを考慮する。ｐＨが１である硫酸に対する耐食性にはＮｂ（ニオブ）が効果的であり、これをＭｏ（モリブデン）と組合わせると、耐食性がさらに向上される。上記のように形成されたＣｕ‐Ｎｉ‐Ｎｂ‐Ｍｏ系アモルファス合金に、Ｂ（ホウ素）をさらに添加すると耐食性がさらに向上される。Ｍｏ（モリブデン）は還元性環境で耐食性を向上させるが、過度に添加すると延性を低下させる欠点があるため、適量のみを添加することが好ましい。
【００４８】
通電性をさらに改善させるためには、アモルファス合金にＣｒ（クロム）を含有させないことが好ましい。Ｃｒは、その酸化物が不動態を形成しやすいが、不動態皮膜は高絶縁性を有するため、本発明で追求する通電性を付与することができない。
【００４９】
本実施形態は、基板（１１０〜１３０または２３０）上にアモルファス合金膜を形成することで、耐食性及び通電性の両方を奏することができ、さらには、延性を高める効果がある。アモルファス合金を製造する際に、耐食性のためにＭｏ及びＮｂを過度に添加すると延性が低下するため、８〜１０ａｔ％程度のＮｂを含有しながらＭｏとＢの含有率のバランスを調節することが重要である。
【００５０】
以上の詳細な説明は本発明を例示するものである。また、上述の内容は本発明の好ましい実施形態を示して説明するものに過ぎず、本発明は多様な他の組合、変更及び環境で用いることができる。即ち、本明細書に開示された発明の概念の範囲、述べた開示内容と均等な範囲及び／または当業界の技術または知識の範囲内で変更または修正が可能である。上述の実施形態は本発明を実施するにおいて最善の状態を説明するためのものであり、本発明のような他の発明を用いるにおいて当業界に公知された他の状態での実施、そして発明の具体的な適用分野及び用途で要求される多様な変更も可能である。従って、以上の発明の詳細な説明は開示された実施状態に本発明を制限しようとする意図ではない。また、添付された請求範囲は他の実施状態も含むと解釈されるべきであろう。
【符号の説明】
【００５１】
１１０  支持体
１２０  絶縁フィルム
１３０  銅薄膜
１４０  アモルファス合金膜
２００  非活性気体
２１０  気体投入口
２２０  ヒーター
２３０  基板
２４０  ターゲット
２５０  陽極
２６０  陰極
２７０  真空チャンバ
【図１】
2015105438.tif 000003
【図２】
2015105438.tif 000004
【図３】
2015105438.tif 000005