(57)【要約】      （修正有）【課題】単純な製造工程で厚膜が作成でき、チップ実装時に沈み込みが発生し難く、反りが低減された基板材料を提供する。【解決手段】金属箔１２、ポリイミド層１１及び透明樹脂層１３がこの順に積層された基板材料であって、ポリイミド層１１の熱膨張係数、厚さ及び弾性率を、それぞれＥ１、Ｔ１及びＭ１とし、透明樹脂層１３の熱膨張係数、厚さ及び弾性率を、それぞれＥ２、Ｔ２及びＭ２としたときに、下記式（１）を満たす、基板材料１ａ。2009241597.tif 000008【選択図】図１
2009241597.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属箔、ポリイミド層及び透明樹脂層がこの順に積層された基板材料であって、ポリイミド層の熱膨張係数、厚さ及び弾性率を、それぞれＥ１、Ｔ１及びＭ１とし、透明樹脂層の熱膨張係数、厚さ及び弾性率を、それぞれＥ２、Ｔ２及びＭ２としたときに、下記式（１）を満たす、基板材料。
【数１】
2009241597.tif 000007
【請求項２】
前記第１のポリイミド層は、該層を構成するポリイミドの前駆体を前記金属箔上にキャストした後、ポリイミド化させた層である、請求項１記載の基板材料。
【請求項３】
前記透明樹脂層は、前記ポリイミド層とは異なるポリイミドからなる、請求項１又は２記載の基板材料。
【請求項４】
前記金属箔を除く層全体の厚さが２０〜５０μｍである、請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板材料。
【請求項５】
前記金属箔を除く層全体の透過率が、波長６００ｎｍの光において６０％以上である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板材料。
【請求項６】
前記ポリイミド層と前記透明樹脂層との間に、接着剤層を備えており、
前記接着剤層は、
６０℃以上２００℃以下で前記ポリイミド層と前記透明樹脂層を接着可能であり、５重量％分解温度が３３０℃以上であり、融点が３００℃以上の接着剤からなる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板材料。
【請求項７】
前記金属箔は、銅箔である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の基板材料。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の基板材料から形成される基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板材料及び基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
フレキシブル印刷配線板は、高分子絶縁フィルムの表面に導体回路を形成した可撓性のある配線板であり、近年電子機器の小型化、高密度を達成する手段として多用されている。なかでもＣＯＦ（Ｃｈｉｐ  ｏｎ  Ｆｉｌｍ）基板の需要が大幅に伸びている。
【０００３】
ＣＯＦ基板材料は、通常のフレキシブル基板材料と比べ、絶縁材料厚みが厚く、透明性が求められ、ＣＯＦ実装工程においては、絶縁材料が高弾性を発揮する必要がある。従来のＣＯＦ基板材料は、このような条件を満たすために、ポリイミドフィルム上に蒸着やスパッタで金属層を形成する方法（以下「メタライズ法」という。）により製造されていた（特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２０１２１６号公報
【特許文献２】特開２００６−２７８３７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、メタライズ法では、透明性に優れるＣＯＦ基板が製造できる反面、銅等の金属層との接着性が不足し、蒸着やスパッタを行うための特殊な装置が必要であった。また、めっき工程や加温加熱処理が必要とする場合があるため、製造工程が複雑化する問題があった。さらに、ポリイミドフィルムの表面状態によっては、めっき付き性が左右され、回路不良の原因となっていた。
【０００６】
近年では、銅箔を用いるＦＰＣ製造法であるキャスト法でＣＯＦ基板材料を製造する試みが試されているが（特開２００６−３４６８７４号公報）、キャスト法での厚膜の作成は困難であり、かつポリイミド膜が厚くなるほど製造コストがかかるという問題があった。
【０００７】
さらに、銅箔を熱可塑性ポリイミド接着剤や、エポキシ系接着剤等でポリイミドフィルムに接着したものは（特開２００６−３７０８３号公報、特開２００６−８３７３１号公報等）、表面の接着剤の弾性率の低さから、チップ実装時に沈み込みが発生し、実用に必ずしも適さないという問題があった。また、層構造を重ねることで基材に反りが生じ、部品実装が困難であるという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、単純な製造工程で厚膜が作成でき、チップ実装時に沈み込みが発生し難く、反りが低減された基板材料、及びそれを用いた基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は以下に関する。
１．金属箔、ポリイミド層及び透明樹脂層がこの順に積層された基板材料であって、ポリイミド層の熱膨張係数、厚さ及び弾性率を、それぞれＥ１、Ｔ１及びＭ１とし、透明樹脂層の熱膨張係数、厚さ及び弾性率を、それぞれＥ２、Ｔ２及びＭ２としたときに、下記式（１）を満たす、基板材料。
【数１】
2009241597.tif 000003
２．ポリイミド層は、該層を構成するポリイミドの前駆体を金属箔上にキャストした後、ポリイミド化させた層である、前記の基板材料。
３．透明樹脂層は、上記ポリイミド層とは異なるポリイミドからなる、前記の基板材料。
４．金属箔を除く層全体の厚さが２０〜５０μｍである、前記の基板材料。
５．金属箔を除く層全体の透過率が、波長６００ｎｍの光において６０％以上である、前記の基板材料。
６．ポリイミド層と透明樹脂層との間に、接着剤層を備えており、接着剤層は、６０℃以上２００℃以下でポリイミド層と透明樹脂層を接着可能であり、５重量％分解温度が３３０℃以上であり、融点が３００℃以上の接着剤からなる、前記の基板材料。
７．金属箔は、銅箔である、前記の基板材料。
８．前記の基板材料から形成される基板。
【発明の効果】
【００１０】
単純な製造工程で厚膜が作成でき、チップ実装時に沈み込みが発生し難く、反りが低減された、ＣＯＦ（Ｃｈｉｐ  ｏｎ  Ｆｉｌｍ）基板に適した基板材料、及びそれを用いた基板が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態に係る基板材料の断面図である。
【図２】第２実施形態に係る基板材料の断面図である。
【図３】第１実施形態に係る基板の断面図である。
【図４】第２実施形態に係る基板の断面図である。
【図５】第３実施形態に係る基板の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら、好適な実施形態を説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面は理解を容易にするため一部を誇張して描いており、寸法比率は説明のものとは必ずしも一致しない。本発明の基板材料及び基板は、ＣＯＦに用いることができるため、ＣＯＦ基板材料、ＣＯＦ基板と表す場合がある。
【００１３】
図１は第１実施形態に係る基板材料の断面図であり、図２は第２実施形態に係る基板材料の断面図である。
【００１４】
図１に示す基板材料１ａは、ポリイミド層１１の一方面上に金属箔１２が密着して設けられた金属箔付きポリイミドフィルム１０の、ポリイミド層１１面に透明樹脂層１３が積層された構成を有する。
【００１５】
図２に示す基板材料１ｂは、ポリイミド層１１の一方面上に金属箔１２が密着して設けられた金属箔付きポリイミドフィルム１０の、ポリイミド層１１面に接着剤層１４により透明樹脂層１３が接合された構成を有する。
【００１６】
金属箔付きポリイミドフィルム１０は、キャスト法（ポリイミドの前駆体の溶液、例えばポリアミド酸溶液を金属箔１２上にキャストした後、溶媒を除去するとともに反応を進行させ、ポリイミド化させることにより、金属箔１２上にポリイミド層１１を形成する方法をいう）により製造されたもの、メタライズ法やラミネート法により製造されるもの、また、キャスト法により製造されるが金属箔１２とポリイミド層１１間に弾性率の低い接着剤が挿入されるものであってもよい。
【００１７】
しかしながら、メタライズ法で製造されたものは銅箔引きはがし強さが弱くなる場合があり、また、接着剤を用いて銅箔と接着するものは、表面沈み込みが生じる場合があるため、キャスト法により製造されたものが好ましい。
【００１８】
キャスト法により製造された金属箔付きポリイミドフィルム１０を用いることで、金属箔１２の剥離強度を向上させ、また、透明樹脂をあわせて用いることで、キャスト法により製造される金属箔付きポリイミドフィルム１０の製造上難点を克服するとともに、既存のＣＯＦ材料に比べフィルムの反発力の制御、搬送性の向上、透明性の向上、寸法安定性の向上、吸湿性のコントロール、チップ実装性の向上が可能である。
【００１９】
ポリイミド層１１の厚さは、通常１〜１０μｍである。金属箔１２としては、銅、アルミ、鉄、金、銀、ニッケル、パラジウム、クロム、モリブデン又はこれらの合金の箔が好適に用いられる。この中でも銅箔が好ましい。
【００２０】
金属箔１２は、ポリイミド層１１との接着力を高めるために、化学的粗化、コロナ放電、サンディング、めっき、アルミニウムアルコラート、アルミニウムキレート、シランカップリング剤などによってその表面を機械的又は化学的な処理したものであってもよい。
【００２１】
透明樹脂層１３を形成する樹脂フィルムの例としては、ポリイミド（ポリイミド層を構成するポリイミドと同一でも異なっていてもよい）、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリベンゾオキサゾール等耐熱性樹脂より製造される透明なフィルムが挙げられる。
【００２２】
ポリイミド層１１と透明樹脂層１３の接着法は、直接接着でも、接着剤を用いた接着でもよい。直接接着する方法としては、プラズマ処理、紫外線処理、コロナ処理、火炎処理等によるポリイミド層１１表面の活性化や、ポリイミド層１１又は透明樹脂層１３のガラス転移温度以上の高温での熱ラミネート等があげられる。金属箔１２を除いた基板材料の厚さは合計で２０〜５０μｍであることが好ましい。厚さが２０μｍ未満あるいは５０μｍ超では既存のＣＯＦ製造設備で搬送が困難になるおそれがある。
【００２３】
接着剤を用いた、ポリイミド層１１と透明樹脂層１３の接着法としては、ポリイミド層１１と透明樹脂層１３の間に接着剤層１３を挟んで熱ラミネートを行なう方法をあげることできる。この場合において、６０〜２００℃の範囲で加温することが好ましく、１００℃〜１５０℃がより好ましい。６０℃未満では十分な接着力を持って貼り合わせることが困難になり、２００℃を超す場合、ポリイミド層１１の熱変形を伴うことがある。また、貼り合せを行う部位が事前に２５℃〜２００℃に加温され、さらに、加熱圧着ロ−ルおよび貼り合せを行う部位が８０℃〜２００℃に保温することによって、効果的に貼り合せを行うことができる。加温と共に加圧することが好ましく、加圧は、１ｋＮ／ｍ以上、好ましくは５ｋＮ／ｍ以上５０ｋＮ／ｍ以下で行なうことが望ましい。
【００２４】
接着剤層１４を形成させるときは、接着剤層１４を構成する接着剤が、３３０℃以上の５重量％分解温度を有することが好ましい。３３０℃未満の５重量％分解温度を有する接着剤はチップ実装時の膨れの原因となりやすい。また、接着剤の融点（軟化して接着可能になる温度をいう。）は３００℃以上であることが好ましく、３００℃未満の融点を有する接着剤を用いると、チップ実装時の沈み込みの原因となる。また、６０℃以上２００℃以下のラミネートにおいてポリイミド層１１及び透明樹脂層１３との接着性を示すことが好ましい。６０℃未満で接着可能な接着剤は、接着剤自体の保存安定性の問題が生じる場合がある。２００℃を超えるラミネートはラミネート時の基材間の伸び量の差が大きくなり、ＭＤ方向の反りの原因となりやすい。
【００２５】
なお、基板材料は、ポリイミド層１１の熱膨張係数、厚さ及び弾性率を、それぞれＥ１、Ｔ１及びＭ１とし、透明樹脂層１３の熱膨張係数、厚さ及び弾性率を、それぞれＥ２、Ｔ２及びＭ２としたときに、下記式（１）を満たす必要がある。
【数２】
2009241597.tif 000004
【００２６】
式（１）を満たすことにより、単純な製造工程で厚膜が作成でき、反りが低減される。（Ｅ２・Ｔ２・Ｍ２）／（Ｅ１・Ｔ１・Ｍ１）の値は、０．７以上１．５以下がより好ましく、０．９以上１．５以下がさらに好ましい。
【００２７】
基板材料の金属箔（銅箔）をエッチングした後のカール（反り）が、材料を５０ｍｍ角に切断したときに−１〜３ｍｍの範囲で金属箔（銅箔）側にカールしていることが好ましい（数値がマイナスの場合は、金属箔の反対側にカールすることを意味する）。透明樹脂側に１ｍｍを超えてカールするか、又は、金属箔（銅箔）側に３ｍｍを超えてカールを示すとチップ実装時に不良の原因となりやすい。また、金属箔（銅箔）エッチング後のフィルムの透過率（すなわち、金属箔を除く層全体の透過率）が波長６００ｎｍの光において６０％以上であることが好ましく、７０％以上であることがより好ましい。６０％未満では既存の製造設備でのＣＯＦ基板へのチップ接続が困難になるおそれがある。
【００２８】
上述した基板材料における金属箔の一部を除去して導体パターンを形成する方法等により、基板（ＣＯＦ基板）が得られる。
【００２９】
図３は基板の第１実施形態を示す断面図である。基板２ａは、ポリイミドフィルム１１と透明樹脂層１３を貼り合せた絶縁層と、絶縁層の片面に形成された導体パターン２０とを備える。導体パターン２０は、基板材料１ａが有する金属箔１２の一部を除去して、これをパターン化することにより、形成される。金属箔１２のパターン化は、フォトリソグラフィー等の方法により行われる。あるいは、基板材料１ａから金属箔１２を除去し、露出したポリイミド層１１上に導電体材料を直接描画することにより導電パターンを形成させて、基板２ａを得ることができる。
【００３０】
また、金属箔を一部除去して導体パターンを形成した後、導電パターン側に樹脂を接着することもできる。図４は、基板の第２実施形態を示す断面図である。図４に示す基板２ｂは、ポリイミド層１１と透明樹脂層１３を貼り合せた絶縁層と、絶縁層の片面に形成された導体パターン２０と、導体パターン２０を覆うようにポリイミド層１１上に形成された樹脂フィルム１４とを備える。基板２ｂは、基板２ａと同様にパターン化した後、導電パターン２０側から樹脂フィルム１４を貼り合せ、形成される。
【００３１】
このとき、図４における樹脂フィルム１４の代わりに、保護フィルム１５の片面に透明樹脂層１３が形成されている保護フィルムカバーレイ１ｃを用いてもよい。図５は、このような構成を有する、基板の第３実施形態を示す断面図である。図５に示す基板２ｃは、ポリイミド層１１と透明樹脂層１３を貼り合せた絶縁層と、絶縁層の片面に形成された導体パターン２０と、導体パターン２０を覆うようにポリイミド層１１上に形成された透明樹脂層１３と、透明樹脂層１３上に形成された樹脂フィルム１４とを備える。
【実施例】
【００３２】
以下、実施例及び比較例に基づき本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。
【００３３】
（構成例１）
銅箔付きポリイミドフィルムであるＭＣＦ−５０００ＩＳ（日立化成工業株式会社：Ｃｕ／ＰＩ＝１５μｍ／５μｍ）と、接着シートであるハイボン１０−８０８（日立化成ポリマー株式会社：５μｍ）と、透明樹脂であるカプトンＨ（東レデュポン株式会社：２５μｍ）を重ねて、プレスにて１８０℃４ＭＰａ、１時間の条件にてサンプルを成型した。
【００３４】
（構成例２）
銅箔付きポリイミドフィルムであるＭＣＦ−５０００ＩＳ（日立化成工業株式会社：Ｃｕ／ＰＩ＝１５μｍ／１０μｍ）と、透明樹脂であるウルテムＢ１０００（ＧＥプラスチックス株式会社：２５μｍ）とを重ねて、プレスにて１８０℃４ＭＰａ、１時間の条件にてサンプルを成型した。
【００３５】
（構成例３）
銅箔付きポリイミドフィルムであるＭＣＦ−５０００ＩＳ（日立化成工業株式会社：Ｃｕ／ＰＩ＝１５μｍ／３５μｍ）を用いた。
【００３６】
（構成例４）
銅箔であるＤＦＦ（三井金属鉱業株式会社：Ｃｕ＝１５μｍ）と、接着シートであるハイボン１０−８０８（日立化成ポリマー株式会社：５μｍ）と、透明樹脂であるカプトンＨ（東レデュポン株式会社：２５μｍ）とを重ねて、プレスにて１８０℃４ＭＰａ、１時間の条件にてサンプルを成型した。
【００３７】
（構成例５）
メタライズ法によるＣＯＦ基板材料であるエスパーフレックス（住友金属鉱山株式会社：Ｃｕ／ＰＩ＝９μｍ／３８μｍ）を用いた。
【００３８】
（実施例１〜２、比較例１〜３）
作製したサンプルの沈み込み試験および銅箔引きはがし試験を行い、結果を表１に示した。沈み込み試験の方法は次の通りである。
【００３９】
（沈み込み試験）
銅箔をエッチングした５ｃｍ角のサンプルを、エッチング面を上にして４００℃に加熱したホットプレートに載せ、２ｃｍ角の金属製治具にて１０秒間、５０ｇの力で加圧し、治具接触部の沈み込み量を測定した。
【００４０】
（銅箔引きはがし試験）
銅箔をソフトエッチングし、銅箔厚みを８μｍとしたサンプルについて、さらに１ｍｍ幅の銅箔ラインパターンを切り、これを５０ｍｍ／分の速度で引きはがしたときの銅箔引きはがし強さを測定した。
【表１】
2009241597.tif 000005
【００４１】
銅箔エッチング後の表面にポリイミドフィルム層を有する実施例１〜２、比較例１、３では沈み込み試験時の沈み込み量が少なかったが、銅箔エッチング後の表面に接着剤層を有する比較例２では、治具接触部の沈み込みが大きく実用には適さなかった。また、比較例３は銅箔引きはがし強さが低かった。
【００４２】
（構成例６〜１０）
構成例１に従い、カプトンＨ（東レデュポン株式会社：２５μｍ）の代わりにポリイミドＡ〜Ｅを用いてサンプルを作製した。なお、ポリイミドＡはシリカハイブリッド系ポリイミド、ポリイミドＢはシリカハイブリッド系ポリイミド、ポリイミドＣはピロメリット酸系ポリイミド、ポリイミドＤはビフェニル系ポリイミド、ポリイミドＥはピロメリット酸／ビフェニル系ポリイミドである。
【００４３】
（実施例３〜４、比較例１〜７）
作製したサンプルのエッチング後のカールの測定を行った。５０ｍｍ角のサンプルの銅箔をエッチングし、水平面に置いたときの反りの大きさを測定し、表２に示した。弾性率、熱膨張係数は、以下の条件での測定値である。
【００４４】
（弾性率測定及び熱膨張係数）
反り量は、銅箔エッチング面側への反り量を正で示した。現行流通品の比較例３では、反りがほとんど発生しなかったが、キャスト法で製作し透明樹脂を用いない比較例１の場合、フィルムはポリイミド側に大きく反り、実用に適さなかった。また、前記式（１）で算出される値の１５０％を超えるサンプルでは銅箔側に大きく反り、実用に適さなかった。
【表２】
2009241597.tif 000006
【００４５】
本発明の手段を用いれば、単純な製造工程で厚膜が作成でき、チップ実装時に沈み込みが発生し難く、反りが低減された、ＣＯＦ基板に適した基板材料を製造することが可能となった。
【符号の説明】
【００４６】
１ａ，１ｂ…基板材料、２ａ，２ｂ…基板、１０…金属箔付きポリイミドフィルム、１１…ポリイミド層、１２…金属箔、１３…透明樹脂層、１４…樹脂フィルム、２０…導体パターン。
【図１】
2009241597.tif 000009
【図２】
2009241597.tif 000010
【図３】
2009241597.tif 000011
【図４】
2009241597.tif 000012
【図５】
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