(57)【要約】【課題】樹脂フィルムと銅箔を貼り合わせてなるプリント基板において、樹脂フィルムと銅箔の密着強度が高く、微細な回路パターンを形成しても剥がれることのない樹脂フィルムへの銅箔貼り付け方法およびプリント基板の製造方法を提供する。【解決手段】樹脂フィルム１と銅箔２が貼り合わされてなる樹脂フィルムへの銅箔貼り付け方法において、樹脂フィルム１を表面処理して、表面にカチオン交換基を形成する表面処理工程と、カチオン交換基が形成された樹脂フィルム１に、銅箔２を積層する積層工程と、積層された樹脂フィルム１と銅箔２を、熱プレス板５４により加熱・加圧して、相互に貼り合わせる接着工程とを有する。【選択図】　　　　図１
2004066702.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂フィルムと銅箔が貼り合わされてなる樹脂フィルムへの銅箔貼り付け方法において、
前記樹脂フィルムを表面処理して、表面にカチオン交換基を形成する表面処理工程と、
前記カチオン交換基が形成された樹脂フィルムに、前記銅箔を積層する積層工程と、
前記積層された樹脂フィルムと銅箔を、熱プレス板により加熱・加圧して、相互に貼り合わせる接着工程とを有することを特徴とする樹脂フィルムへの銅箔貼り付け方法。
【請求項２】
前記樹脂フィルムが、熱硬化性ポリイミド樹脂のプリプレグおよび熱可塑性ポリイミド樹脂のいずれかからなることを特徴とする請求項１に記載の樹脂フィルムへの銅箔貼り付け方法。
【請求項３】
前記樹脂フィルムが、熱硬化性エポキシ樹脂のプリプレグからなることを特徴とする請求項１に記載の樹脂フィルムへの銅箔貼り付け方法。
【請求項４】
前記銅箔は、前記樹脂フィルムとの貼り合わせ面が粗化処理されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の樹脂フィルムへの銅箔貼り付け方法。
【請求項５】
表面処理によって表面にカチオン交換基が形成された樹脂フィルムと銅箔が貼り合わされてなる銅箔貼り合わせシートを、複数枚準備するシート準備工程と、
前記銅箔貼り合わせシートの銅箔をエッチングし、所定のパターンを形成するパターン形成工程と、
前記パターン形成された銅箔貼り合わせシートの樹脂フィルムに、銅箔を底とする有底孔を形成する有底孔形成工程と、
前記銅箔貼り合わせシートの有底孔に、金属ペーストを充填する充填工程と、前記金属ペーストが充填された複数枚の銅箔貼り合わせシートを積層する積層工程と、
前記積層された銅箔貼り合わせシートを、熱プレス板により加熱・加圧して、相互に貼り合わせる接着工程とを有することを特徴とするプリント基板の製造方法。
【請求項６】
樹脂フィルムと銅箔が貼り合わされてなる銅箔貼り合わせシートを複数枚準備するシート準備工程と、
前記銅箔貼り合わせシートを表面処理して、樹脂フィルムの表面にカチオン交換基を形成する表面処理工程と、
前記銅箔貼り合わせシートの銅箔をエッチングし、所定のパターンを形成するパターン形成工程と、
前記パターン形成された銅箔貼り合わせシートの樹脂フィルムに、銅箔を底とする有底孔を形成する有底孔形成工程と、
前記銅箔貼り合わせシートの有底孔に金属ペーストを充填する充填工程と、
前記金属ペーストが充填された複数枚の銅箔貼り合わせシートを積層する積層工程と、
前記積層された銅箔貼り合わせシートを、熱プレス板により加熱・加圧して、相互に貼り合わせる接着工程とを有することを特徴とするプリント基板の製造方法。
【請求項７】
前記樹脂フィルムが、熱硬化性ポリイミド樹脂のプリプレグおよび熱可塑性ポリイミド樹脂のいずれかからなることを特徴とする請求項５または６に記載のプリント基板の製造方法。
【請求項８】
前記樹脂フィルムが、熱硬化性エポキシ樹脂のプリプレグからなることを特徴とする請求項５または６に記載のプリント基板の製造方法。
【請求項９】
前記相互に接着される一方の銅箔貼り合わせシートにおけるパターン形成された銅箔は、前記相互に接着される他方の銅箔貼り合わせシートにおける樹脂フィルムとの貼り合わせ面が粗化処理されることを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１項に記載のプリント基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂フィルムへの銅箔貼り付け方法、および樹脂フィルムと銅箔が貼り合わされてなるプリント基板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
絶縁材料である樹脂フィルムの表面に配線材料である銅を形成するプリント基板の製造方法には、メッキによる製造方法と、銅箔を貼り付ける製造方法がある。
【０００３】
メッキによる製造方法は、最初に無電解メッキもしくはスパッタによって樹脂フィルム上に銅の薄膜を形成し、その後に電解メッキによって必要な膜厚に銅の配線層を形成する。メッキによる製造方法は、形成された銅の樹脂フィルムに対する密着強度に優れる利点があるものの、膜厚を大きくしようとすると電解メッキの時間を長くとる必要があり、膜厚のばらつきが大きくなり、製造コストも上がってしまう。
【０００４】
一方、銅箔を貼り付ける製造方法は、熱硬化性樹脂のプリプレグや熱可塑性樹脂に銅箔を貼り付けて、プリント基板を製造する。銅箔を貼り付ける製造方法では、最初から必要膜厚の銅箔を準備できるので、前記のメッキによる製造方法の場合のように、膜厚ばらつきや製造コスト上昇の問題はない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
銅箔を貼り付ける製造方法は、銅箔の貼り付け面を粗化処理した後、銅箔と樹脂フィルムを熱圧着して両者を貼り付ける。従って、銅箔を貼り付ける製造方法では、樹脂フィルムに対する粗化処理した銅箔のアンカー効果のみで密着強度を保っているが、樹脂フィルムの種類によっては十分な密着強度が得られないという問題がある。
【０００６】
また、多層のプリント基板の製造方法として、熱硬化前のプレプリグや熱可塑性樹脂フィルムに銅箔を貼り付けた銅箔貼り付けシートを複数枚用い、銅箔をパターン形成した後、これら複数枚の銅箔貼り付けシートを積層して加熱・加圧により接着する方法が用いられる。この多層のプリント基板の製造方法では、相互に接着される一組の銅箔貼り付けシートにおいて、一方の銅箔貼り付けシートの表面に形成されているパターン形成された銅箔が、他方の銅箔貼り付けシートにおける樹脂フィルム面と貼り合わされる。従って、この一方のパターン形成された銅箔と他方の樹脂フィルムの貼り合わせ面においても、前記と同様の密着強度不足の問題が発生する。
【０００７】
前記した銅箔の密着強度不足の問題は、プリント基板に形成する回路パターンが微細な場合に特に顕著となり、パターン形成時に微細な銅箔パターンが樹脂フィルムから剥離するといった問題が発生する。
【０００８】
そこで本発明の目的は、樹脂フィルムと銅箔を貼り合わせてなるプリント基板において、樹脂フィルムと銅箔の密着強度が高く、微細な回路パターンを形成しても剥がれることのない樹脂フィルムへの銅箔貼り付け方法およびプリント基板の製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、樹脂フィルムと銅箔が貼り合わされてなる樹脂フィルムへの銅箔貼り付け方法において、樹脂フィルムを表面処理して、表面にカチオン交換基を形成する表面処理工程と、カチオン交換基が形成された樹脂フィルムに銅箔を積層する積層工程と、積層された樹脂フィルムと銅箔を熱プレス板により加熱・加圧して、相互に貼り合わせる接着工程とを有することを特徴としている。
【００１０】
これによれば、接着工程における加熱・加圧時に、樹脂フィルムの表面に形成されたカチオン交換基の水素イオンが銅箔の銅イオンとイオン交換して、銅箔と樹脂フィルムが化学結合する。これによって、樹脂フィルムと銅箔の密着強度を高めることができる。従って、密着強度が高い樹脂フィルムと銅箔のプリント基板を製造することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、前記樹脂フィルムが、熱硬化性ポリイミド樹脂のプリプレグおよび熱可塑性ポリイミド樹脂のいずれかからなることを特徴としている。これによれば、樹脂フィルムがポリイミド樹脂からなるため、表面処理工程においてポリイミド樹脂のイミド環を開裂し、カチオン交換基であるアミド結合およびカルボキシル基を形成することができる。このアミド結合およびカルボキシル基にある水素イオンは、接着工程の加熱・加圧時に銅箔の銅イオンと交換して、銅箔と樹脂フィルムが化学結合する。これによって、樹脂フィルムと銅箔の密着強度を高めることができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、前記樹脂フィルムが、熱硬化性エポキシ樹脂のプリプレグからなることを特徴としている。これによれば、樹脂フィルムがエポキシ樹脂からなるため、表面処理工程において、エポキシ樹脂の表面にカチオン交換基であるスルホ基を形成することができる。このスルホ基にある水素イオンは、接着工程の加熱・加圧時に銅箔の銅イオンと交換して、銅箔と樹脂フィルムが化学結合する。これによって、樹脂フィルムと銅箔の密着強度を高めることができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、銅箔における樹脂フィルムとの貼り合わせ面が、粗化処理されることを特徴としている。これによれば、粗化処理された銅箔は、表面積が増大し、カチオン交換基の水素イオンと銅イオンの交換による化学結合の存在する面積も増大する。また、接着工程の加熱・加圧時には、粗化処理された銅箔の粗化面が樹脂フィルムに楔となって食い込み、アンカー効果が発生する。
このようにして、樹脂フィルムと銅箔の密着強度を高めることができる。従って、密着強度が高い樹脂フィルムと銅箔のプリント基板を製造することができる。
【００１４】
請求項５〜８に記載した発明は、多層のプリント基板の製造方法に関するものである。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、表面処理によって表面にカチオン交換基が形成された樹脂フィルムと銅箔が貼り合わされてなる銅箔貼り合わせシートを、複数枚準備するシート準備工程と、銅箔貼り合わせシートの銅箔をエッチングし、所定のパターンを形成するパターン形成工程と、パターン形成された銅箔貼り合わせシートの樹脂フィルムに、銅箔を底とする有底孔を形成する有底孔形成工程と、　銅箔貼り合わせシートの有底孔に、金属ペーストを充填する充填工程と、金属ペーストが充填された複数枚の銅箔貼り合わせシートを積層する積層工程と、積層された銅箔貼り合わせシートを熱プレス板により加熱・加圧して、相互に貼り合わせる接着工程とを有することを特徴としている。
【００１６】
また、請求項６に記載の発明は、樹脂フィルムと銅箔が貼り合わされてなる銅箔貼り合わせシートを複数枚準備するシート準備工程と、銅箔貼り合わせシートを表面処理して、樹脂フィルムの表面にカチオン交換基を形成する表面処理工程と、銅箔貼り合わせシートの銅箔をエッチングし、所定のパターンを形成するパターン形成工程と、パターン形成された銅箔貼り合わせシートの樹脂フィルムに、銅箔を底とする有底孔を形成する有底孔形成工程と、銅箔貼り合わせシートの有底孔に金属ペーストを充填する充填工程と、金属ペーストが充填された複数枚の銅箔貼り合わせシートを積層する積層工程と、積層された銅箔貼り合わせシートを熱プレス板により加熱・加圧して、相互に貼り合わせる接着工程とを有することを特徴としている。
【００１７】
これら請求項５と請求項６に記載の発明によれば、シート準備工程もしくは表面処理工程において、銅箔貼り合わせシートの樹脂フィルムの表面に、カチオン交換基が形成される。従って、このカチオン交換基が形成された銅箔貼り合わせシートを積層して加熱・加圧する際に、一方のパターン形成された銅箔面と他方のカチオン交換基が形成された樹脂フィルム面とが、前記と同様にイオン交換する。これによって、このパターン形成された銅箔と樹脂フィルムとの貼り合わせ面で、密着強度が向上する。このようにして、内部の銅箔パターンと樹脂フィルムの密着強度が高い、多層のプリント基板を製造することができる。
【００１８】
請求項７〜９に記載の発明も多層のプリント基板の製造に関するものであり、前述の請求項２〜４に記載した発明と同様の効果を得ることができる。効果の内容は同様であるので、その説明は省略する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の樹脂フィルムへの銅箔貼り付け方法およびプリント基板の製造方法を、図に基づいて説明する。
【００２０】
（第１の実施形態）
図１（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第１の実施形態におけるプリント基板の製造を示す工程別断面図である。
【００２１】
最初に、図１（ａ）に示すように、プリント基板の絶縁基体となる樹脂フィルム１と、プリント基板の配線導体となる銅（Ｃｕ）箔２を準備する。例えば、樹脂フィルム１の厚さは１２５μｍで、銅箔２の厚さは１８μｍである。
【００２２】
樹脂フィルム１は、表面処理によってカチオン交換基を形成することのできる樹脂で、熱硬化性樹脂であるポリイミド樹脂のプリプレグである。樹脂フィルム１として、他に、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂のプリプレグや、熱可塑性のポリイミド樹脂を用いることもできる。
【００２３】
銅箔２は後工程で樹脂フィルム１と貼り合わされるが、銅箔２における樹脂フィルム１との貼り合わせ面には、粗化処理を施す。
【００２４】
次に、図１（ｂ）に示すように、樹脂フィルム１を５０℃の水酸化カリウム水溶液からなる表面処理溶液９に５分間浸漬して、表面にある分子のイミド環を開裂させる。これによって、樹脂フィルム１の表面に、カチオン交換基であるアミド結合（−ＣＯＮＨ−）やカルボキシル基（−ＣＯＯＨ）が形成される。また、樹脂フィルム１としてエポキシ樹脂のプリプレグを用いる場合には、表面処理溶液９として硫酸を用いる。これによって、エポキシ樹脂のプリプレグからなる樹脂フィルム１の表面に、カチオン交換基であるスルホ基（−ＳＯ３Ｈ）が形成される。
【００２５】
次に、表面処理した樹脂フィルム１と粗化処理した銅箔２の粗化面を対向させて積層し、加熱・加圧して両者を貼り合わせる。
【００２６】
図１（ｃ）に示すように、樹脂フィルム１と銅箔２の積層体は、付着防止フィルム５１、金属板５３を介して、ヒータ５５が埋設された一対の熱プレス板５４の間に挿入され、加熱・加圧される。
【００２７】
付着防止フィルム５１は、加熱・加圧時の樹脂フィルム１が周りの部材へ付着したり、樹脂フィルム１と銅箔２に傷がついたりするのを防止するもので、例えば熱硬化したポリイミドフィルム等が用いられる。金属板５３は、熱プレス板５４に傷が入るのを防止するためのもので、例えばステンレス（ＳＵＳ）やチタン（Ｔｉ）の厚さ約２ｍｍの板が用いられる。
【００２８】
積層体１，２および上記の各プレス部材を配置した後、最初にヒータ５５を発熱し、圧力を印加しない状態で全体を２００℃で５分間加熱する。次に、図示しないプレス機により熱プレス板５４を介して、積層体１，２に２０ｋｇ／ｃｍ２の圧力を印加する。次に、全体の温度を２５０〜３５０℃に設定し、１０〜３０分間、加熱・加圧する。加熱・加圧は大気中で行なってもよいが、銅箔２の酸化を抑制するため、好ましくは真空中で行なうのがよい。
【００２９】
以上の加熱・加圧により、樹脂フィルム１と銅箔２が互いに接着すると共に、ポリイミド樹脂のプリプレグからなる樹脂フィルム１が熱硬化する。これによって、図１（ｄ）に示す、樹脂フィルム１と銅箔２が貼り合わされたプリント基板１００が製造される。
【００３０】
本実施形態のプリント基板１００の製造方法においては、図１（ｂ）に示す表面処理工程で、樹脂フィルム１の表面にカチオン交換基が形成される。このカチオン交換基の水素イオンは、図１（ｃ）に示す接着工程で、銅箔２の銅イオンとイオン交換して、銅箔２と樹脂フィルム１が化学結合する。
【００３１】
図２は、この銅箔２と樹脂フィルム１の接合界面の様子を示す、断面模式図である。銅箔２と樹脂フィルム１の接合界面３は、図１（ｃ）に示す加熱・加圧時に粗化処理された銅箔２が樹脂フィルムに楔となって食い込み、凹凸のある状態になって、アンカー効果が発生している。また、接合界面３には、樹脂フィルム１のカチオン交換基の水素イオンと銅箔２の銅イオン２０が交換して、化学結合が存在している。この化学結合は、銅箔２が粗化処理されているため、凹凸によって表面積が増大し、化学結合の存在する面積も増大している。このように、本実施形態のプリント基板１００の製造方法においては、銅イオン２０の交換による化学結合とアンカー効果の２つの接合要素が働き、樹脂フィルム１と銅箔２の密着強度が高いプリント基板１００を製造することができる。
【００３２】
また、このように密着強度が高いプリント基板１００においては、１８μｍの厚い銅箔２を用いているにもかかわらず、５０μｍ程度の微細な回路パターンを、剥がれなく形成することができる。
【００３３】
（第２の実施形態）
第１の実施形態は、一層の銅箔からなるプリント基板の製造方法に関するものであった。第２の実施形態は、多層の銅箔からなる配線パターンを有するプリント基板の製造方法に関する。以下、本実施形態について、図に基づいて説明する。
【００３４】
図３（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第２の実施形態におけるプリント基板の製造方法を示す工程別断面図である。また、図４は、図３（ａ）〜（ｄ）の各工程を経て製造される、多層のプリント基板の断面模式図である。
【００３５】
最初に、図３（ａ）に示すように、樹脂フィルム１の表面に銅箔２が貼り合わされてなる銅箔貼り合わせシート１０１を形成する。この銅箔貼り合わせシート１０１の形成は、前記の第１実施形態で示した図１（ａ）〜（ｄ）の工程を用いて行なうことができる。但し、第１実施形態のプリント基板１００の場合と異なり、２００℃以下の加熱温度で樹脂フィルム１と銅箔２を貼り合わせ、ポリイミド樹脂のプリプレグからなる樹脂フィルム１は、熱硬化前の状態に留める。樹脂フィルム１として、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂のプリプレグを用いる場合も同様である。一方、熱可塑性のポリイミド樹脂を用いる場合には、後に示す加熱・加圧工程で再び軟化するため、このような制限は必要ない。
【００３６】
銅箔貼り合わせシートにおける銅箔２の表面は、後工程で他の銅箔貼り合わせシートの樹脂フィルム１面と貼り合わされるもの（例えば、図３（ｄ）における、銅箔貼り合わせシート１０１，１０２の銅箔２の表面）については、粗化処理を施しておく。
【００３７】
次に、図３（ｂ）に示すように、銅箔貼り合わせシート１０１の銅箔２をエッチングして、配線パターンを形成する。次に、パターン形成した銅箔貼り合わせシート１０１に対し、炭酸ガス（ＣＯ２）レーザ加工機を用いて、銅箔貼り合わせシート１０１の樹脂フィルム１側表面からレーザ光を照射して、有底孔４を形成する。有底孔４は、樹脂フィルム１内に形成される銅箔２を底面とする孔で、樹脂フィルム１と銅箔２との貼り合わせ面に達する深さに形成する。
【００３８】
次に、図３（ｃ）に示すように、有底孔４が形成された銅箔貼り合わせシート１０１を表面処理して、樹脂フィルム１の表面にカチオン交換基を形成する。この表面処理は、図１（ｂ）の場合と同様であり、その説明は省略する。尚、この銅箔貼り合わせシート１０１の表面処理は、有底孔形成前の図３（ａ）に示す銅箔貼り合わせシート１０１を準備した段階で行なってもよい。また、本実施形態の場合には、図１（ａ）〜（ｄ）の工程を用いて銅箔貼り合わせシート１０１を形成しており、樹脂フィルム１の表面にカチオン交換基が既に形成されているので、本工程を省略することも可能である。
【００３９】
次に、図３（ｄ）に示すように、前記のようにして準備した銅箔貼り合わせシート１０１〜１０４の有底孔４内に金属ペースト６を充填して、銅箔貼り合わせシート１０１〜１０４を所定の配置で積層する。
【００４０】
金属ペースト６は、銅（Ｃｕ）とスズ（Ｓｎ）の金属粒子にバインダ樹脂や有機溶剤を加え、これを混練してペースト化したものである。金属ペースト６は、金（Ａｕ）とスズ（Ｓｎ）、または銀（Ａｇ）とスズ（Ｓｎ）の金属粒子を含んだペーストであってもよい。金属ペースト６は、ペースト充填装置のスキージにより、有底孔４内に押し込み充填される。
【００４１】
次に、積層された銅箔貼り合わせシート１０１〜１０４を、図３（ｄ）に示す熱プレス板により加熱・加圧して、各銅箔貼り合わせシート１０１〜１０４を相互に貼り合わせる。
【００４２】
図３（ｄ）に示す加熱・加圧装置は、図１（ｃ）で説明したものと同様であるが、銅箔パターン２によって凹凸のある積層体１０１〜１０４に均一に圧力を加えるために、付着防止フィルム５１と金属板５３の間に緩衝材５２が挿入されている。緩衝材５２は、例えばステンレス等の金属を繊維状に裁断し、その繊維状金属を厚さ約１ｍｍの板状に成型したものが用いられる。
【００４３】
加熱・加圧処理は、図１（ｃ）の場合と同様であり、その説明は省略する。この加熱・加圧により、銅箔貼り合わせシート１０１〜１０４の各樹脂フィルム１と銅箔２が互いに接着すると共に、プリプレグからなる各樹脂フィルム１が熱硬化する。また、これと同時に、金属ペースト６が焼結する。
【００４４】
これによって、図４に示す多層のプリント基板１０５が製造される。
【００４５】
本実施形態においても、各銅箔貼り合わせシート１０１〜１０４の表面には、表面処理によってカチオン交換基が形成されている。従って、図３（ｄ）でこれらの積層体１０１〜１０４を加熱・加圧して貼り付ける際には、例えば図３（ｄ）において、対向した銅箔貼り合わせシート１０１の銅箔２の表面と銅箔貼り合わせシート１０３の樹脂フィルム１の表面とが、第１実施形態で説明したようにイオン交換する。これによって、このパターン形成された銅箔貼り合わせシート１０１の銅箔２と、銅箔貼り合わせシート１０３の樹脂フィルム１との貼り合わせ面で、密着強度が向上する。このようにして、内部の銅箔パターンと樹脂フィルムの密着強度が高い、多層のプリント基板１０５を製造することができる。
【００４６】
尚、上記した多層のプリント基板１０５の製造方法は、各銅箔貼り合わせシート１０１〜１０４を一括して積層・接着する場合を示したが、各銅箔貼り合わせシート１０１〜１０４を一層ずつ積層・接着していく場合も同様にして製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第１の実施形態におけるプリント基板の製造方法を示す工程別断面図である。
【図２】銅箔と樹脂フィルムの接合界面の様子を示す、断面模式図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第２の実施形態におけるプリント基板の製造方法を示す工程別断面図である。
【図４】図３（ａ）〜（ｄ）の各工程を経て製造される、多層のプリント基板の模式図である。
【符号の説明】
１００，１０５　プリント基板
１０１〜１０４　銅箔貼り合わせシート
１　樹脂フィルム
２　銅箔
２０　銅イオン
３　接合界面
４　有底孔
６　金属ペースト
９　表面処理溶液
【図１】
2004066702.tif 000003
【図２】
2004066702.tif 000004
【図３】
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【図４】
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