(57)【要約】  本発明は、ポリマー基板（２）と銅層（４）とを含むフレキシブルプリント基板材料およびこのようなフレキシブルプリント基板材料の製造方法に関し、前記ポリマー基板と前記銅層との間に酸化チタンからなる層（３）が堆積され、前記酸化チタンからなる層および前記層層は真空プロセスによって堆積される。前記ポリマー基板は例えばポリイミド、ＰＥＮ、ＰＥＥＫ、ＰＥＴ、またはフルオロポリマーから形成されている。
2010530612.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリマー基板（２）と銅層（４）とを含むフレキシブルプリント基板材料の製造方法において、
前記ポリマー基板（２）と前記銅層（４）との間に、酸化チタンからなる層（３）が堆積され、
前記酸化チタンからなる層（３）および前記銅層（４）は、真空プロセスによって堆積される、
ことを特徴とする製造方法。
【請求項２】
前記ポリマー基板（２）と前記銅層（４）との間に、二酸化チタンからなる層（３）が堆積される、
ことを特徴とする請求項１記載の製造方法。
【請求項３】
前記酸化チタンからなる層（３）は、マグネトロンスパッタリングによって堆積される、
ことを特徴とする請求項１または２記載の製造方法。
【請求項４】
５ｋＨｚ〜２５０ｋＨｚの中間周波数領域において作動されるデュアルマグネトロンが使用される、
ことを特徴とする請求項３記載の製造方法。
【請求項５】
ＲＦマグネトロンが使用される、
ことを特徴とする請求項３記載の製造方法。
【請求項６】
チタンターゲットが使用され、
該チタンターゲットが、反応性ガスの酸素の存在下でスパッタリングされる、
ことを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項記載の製造方法。
【請求項７】
前記チタンターゲットは、完全反応性モードにおいてスパッタリングされる、
ことを特徴とする請求項６記載の製造方法。
【請求項８】
前記銅層（４）が、マグネトロンスパッタリングによって堆積される、
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項記載の製造方法。
【請求項９】
前記酸化チタンからなる層と前記銅層とが、直接連続して真空間隙なしに堆積される、
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項記載の製造方法。
【請求項１０】
前記酸化チタンからなる層は、１００ｎｍよりも薄い厚さを以て堆積される、
ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項記載の製造方法。
【請求項１１】
ポリマー基板（２）と銅層（４）とを含むフレキシブルプリント基板材料において、
前記ポリマー基板（２）と前記銅層（４）との間に酸化チタンからなる層（３）が形成されている、
ことを特徴とするフレキシブルプリント基板材料。
【請求項１２】
前記ポリマー基板（２）は、ポリイミド、ＰＥＮ、ＰＥＥＫ、ＰＥＴ、またはフルオロポリマーから形成されている、
ことを特徴とする請求項１１記載のフレキシブルプリント基板材料。
【請求項１３】
前記酸化チタンからなる層（３）は、１００ｎｍよりも薄い厚さを有する、
ことを特徴とする請求項１１または１２記載のフレキシブルプリント基板材料。
【請求項１４】
前記酸化チタンからなる層（３）は、二酸化チタン層として形成されている、
ことを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか一項記載のフレキシブルプリント基板材料。
【請求項１５】
前記二酸化チタンからなる層（３）は、７５ｎｍよりも薄い厚さを有する、
ことを特徴とする請求項１４記載のフレキシブルプリント基板材料。
【請求項１６】
前記二酸化チタンからなる層（３）は、３０ｎｍよりも薄い厚さを有する、
ことを特徴とする請求項１５記載のフレキシブルプリント基板材料。
【請求項１７】
前記銅層（４）は、ＩＰＣ規格６５０に従って測定した場合に、少なくとも６Ｎ／ｃｍの付着力を有する、
ことを特徴とする請求項１１〜１６のいずれか一項記載のフレキシブルプリント基板材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、銅被覆を備えるポリマー基板を含むフレキシブルプリント基板材料、および、このようなフレキシブルプリント基板材料の製造方法に関する。
【０００２】
フレキシブルプリント基板を製造するために、優先的に、銅によって被覆されたポリイミドが使用される。ポリイミドは、高い温度耐久性および化学的耐久性を特徴としており、したがって、プリント基板材料を製造する際の個々の処理ステップ、例えば被着された銅層の亜鉛メッキによる補強、これに引き続くエッチング剤による前記銅層の構造化、ウェーブソルダリングまたはディップソルダリングによる機能素子のプリント基板材料への装着など、の負荷に耐えうる。
【０００３】
上記処理ステップの経過中におけるポリイミドの耐久性以外にも、加工中における銅層のポリイミドへの付着力、およびプリント基板材料の寿命は、非常に重要である。銅層の、ポリイミドへの付着良好な結合を達成するために、これまで種々異なる方法が試行されてきた。しかしながら、満足のいく解決方法はこれまで発見されていなかった。
【０００４】
従来技術
ポリイミドフィルムの上に銅層を堆積させる前に、ポリイミドフィルムの表面に反応性のイオンエッチング処理を施すことが公知である（Arthur L. Ruoff et al., Improvement of adhesion of copper on polyimide by reactive ion-beam etching, IBM J. Res. Develop., 1988年, Vol. 32, 626-630頁）。イオンエッチング処理による基板のポリマー構造の破壊は、確かに、その上に堆積される銅層の付着能力を促進させるが、しかしながら同時に、基板の材料特性の変化をも引き起こしてしまう。
【０００５】
さらに銅層の付着特性を改善するために、ポリイミド基板と銅層との間に接着層を堆積させることが提案されている。例えば、銅層の付着力改善のために、ＣｒまたはＮｉＣｒからなる下部層が公知である（K. J. Blackwell et al., Enhancement of Chromium-to- Polyimide Adhesion by Oxygen DC Glow Treatment Prior to Roll-Sputter Seeding, Society of Vacuum Coaters, 1992年, 279-283頁）このような解決方法の欠点は、導体路構造のエッチングの際に、銅層の下にあるＣｒないしＮｉＣｒ層も一緒にエッチング除去しなければならず、発ガン性のあるＣｒ−Ｖｌ結合が生じてしまうことである。さらなる欠点は、銅に適合するエッチング剤がＣｒないしＮｉＣｒ層に接すると、前記エッチング剤によって導体路構造のアンダーカットが行われることである。
【０００６】
ＪＰ２００３０１１２７２Ａには、ポリイミドフィルムと銅層の間の接着剤として適当な別の金属材料が開示されている。このようなプリント基板材料を構造化する際には、このような下部層は、銅製の導体路外へ完全に除去する必要がある。なぜならそうでなければ、導電性の下部層は、複数の導体路間において電気的短絡を形成してしまうからである。しかしながらプリント基板材料を構造化するためのエッチング剤は、該エッチング剤のエッチング効果においてとりわけ銅のエッチング用に定められている。このことにより、金属製の下部層が、使用されたエッチング剤によって複数の導体路間において完全には除去されないことが多い、もしくはここでも既に上に述べた導体路構造のアンダーカッティングが引き起こされてしまう、という結果に至ってしまう。
【０００７】
本発明の課題提起
したがって、本発明の基礎となる技術的課題は、従来技術の欠点を克服するフレキシブルプリント基板材料およびフレキシブルプリント基板材料の製造方法を提供することである。とりわけプリント基板材料の銅層を、基板材料に対して高い付着強度を有するようにしたい。また、プリント基板材料上の導体路の構造化を、エッチング処理によって実施できるようにしたい。
【０００８】
この技術的課題の解決方法は、請求項１および２０に記載の特徴的構成を備える特許請求対象によって得られる。本発明のさらに有利な実施形態は、従属請求項から得られる。
【０００９】
ポリマー基板および銅層を含むフレキシブルプリント基板材料を製造するための本発明の方法においては、前記ポリマー基板と前記銅層との間に、閉鎖された層として絶縁層が堆積され、該絶縁層および前記銅層は、真空プロセスによって堆積される。
【００１０】
このようにして堆積された絶縁性の中間層は２つの利点を併せ持つ。一方では、１００ｎｍまでの層厚さを以て堆積することができるこのような中間層は、ポリマー基板と銅層との間にて優れた接着剤として機能する。他方では、このような絶縁層は導電性を有さないので、導体路の構造化の際に複数の導体路間において除去する必要がない。したがって導体路の構造化の際に、とりわけ銅材料のエッチング用に定められた通常のエッチング剤を使用することが可能となる。
【００１１】
絶縁層は、例えば酸化物または混合酸化物として堆積することができる。このような酸化物または混合酸化物のための元素として、例えばＴｉ、Ｚｎ、Ｎｂ、Ｍｏ、ＳｎまたはＴａが適当である。酸化物または混合酸化物層には、別の元素をドーピングすることも可能である。絶縁層として特に適当であるのは、酸化チタンからなる層である。なぜなら酸化チタンは、ポリマー基板と銅層との間において特に優れた接着剤として機能するからである。
【００１２】
１つの実施形態においては、ポリマー基板と銅層との間にある酸化チタン層は、二酸化チタン層として堆積される。
【００１３】
択一的に絶縁層を、窒化物または酸窒化物から堆積させることも可能である。このような窒化物または酸窒化物からなる層は、例えばＴｉ、Ｚｎ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｔａ、またはＳｉの元素から形成することができる。
【００１４】
絶縁性の中間層を堆積させるために、マグネトロンスパッタリング方法が適当である。なぜならこの方法によれば、わずか数ナノメータの非常に薄い層厚さでも、同一に保たれた層特性を以て堆積させることができるからである。このようにして例えば、５ｋＨｚ〜２５０ｋＨｚの中間周波数領域において作動されるデュアルマグネトロンを、層堆積のために使用することができる。しかしながら択一的に、ＲＦマグネトロンを使用することもできる。マグネトロンスパッタリング方法は、反応性にも非反応性にも実施することができる。
【００１５】
別の実施形態においては、反応性ガスの酸素の存在下でチタンターゲットをスパッタリングすることによって、酸化物層が堆積される。チタンターゲットを完全反応性モード（Vollreaktivmode）においてスパッタリングする場合には、該完全性反応モードは安定的な処理状態であるので、特に簡単な処理制御を実行することができる。さらに完全反応性モードによれば、完全化学量論的組成の酸化チタン層が堆積されることが保証される。
【００１６】
しかしながら絶縁層を堆積するために、電子ビーム蒸発法またはＣＶＤ法を使用することも可能である。これらの方法はそれぞれ、プラズマを使用して、またはプラズマを使用せずに、実行することができる。
【００１７】
銅層の堆積の際にも、択一的に、ボートからの、または電子ビームを用いての蒸発またはマグネトロンスパッタリングを使用することができる。ここでも蒸発は、プラズマを使用して、またはプラズマを使用せずに、実行することができる。
【００１８】
絶縁層および銅層を、直接連続して、かつ真空間隙なしに堆積させると特に有利である。なぜならこれによって特に付着良好な層結合が達成されるからである。
【００１９】
ポリマー基板の表面全体において層特性を同一に保ちたい場合には、ポリマー基板を、被覆プロセスの間一定速度で動かすべきである。
【００２０】
別の実施形態においては、銅層は、真空プロセスによる堆積の後、亜鉛メッキ方法によって補強される。
【００２１】
本発明によるフレキシブルプリント基板材料は、ポリマー基板と銅層とを含み、前記ポリマー基板と前記銅層との間に絶縁層が形成されている。
【００２２】
ポリマー基板は、ポリイミド、ＰＥＮ、ＰＥＥＫ、ＰＥＴ、またはフルオロポリマーから形成することができ、フィルムとして形成することも、択一的に不織布もしくは織物として形成することも可能である。
【００２３】
絶縁層のために、１００ｎｍまでの層厚さが適当である。絶縁層は、例えばＴｉ、Ｚｎ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｓｎ、またはＴａの元素の酸化物または混合酸化物から形成することができ、この酸化物または混合酸化物は別のドーピング元素を有することができる。絶縁層が二酸化チタン層から形成されている場合、上限として７５ｎｍの層厚さでも充分である。しかし、接着層として二酸化チタンからなる層を用いると、層厚さ３０ｎｍより薄くても非常に良好な付着結果が達成される。
【００２４】
択一的に、絶縁層を、例えばＴｉ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｓｎ、またはＴａの元素から形成されるような窒化物または酸窒化物として形成することも可能である。
【００２５】
１つの実施形態においては、フレキシブルプリント基板材料の銅層は、ＩＰＣ規格６５０にしたがって測定する場合、少なくとも６Ｎ／ｃｍの付着力を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本発明によるフレキシブルプリント基板材料１の概略断面図である。
【００２７】
実施例
以下本発明を、有利な実施例に基づき詳細に説明する。
【００２８】
図１は、本発明によるフレキシブルプリント基板材料１の概略断面図である。２５μｍ厚のポリイミド（カプトンＨＮ）基板２の上に、ＭＦスパッタリングによって６ｎｍ厚のＴｉＯ２層が堆積された。この際、４０ｋＨｚの中間周波数領域において作動されたダブルマグネトロンによる第１真空チャンバにおいて、チタンターゲットが、反応性ガスの酸素の存在下において、酸化物モードにてスパッタリングされる。真空の中断なしに直接引き続いて第２真空チャンバにおいて、１００ｎｍ厚の銅層４の堆積が行われた。銅層４の堆積のために、直流電圧によって作動されるシングルマグネトロンが使用された。堆積された銅層４は、引き続き、亜鉛メッキ方法により約２０μｍの全体厚さまで補強された。
【００２９】
基板２の上の銅層４の付着力に関して、ＩＰＣ規格６５０によれば、１２．０Ｎ／ｃｍの値を測定することができた。これに比べて対照実験においてＴｉＯ２層３がない場合、４Ｎ／ｃｍの付着力しか達成されなかった。
【図１】
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【国際調査報告】
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