(57)【要約】      （修正有）【課題】ポリイミド層の酸素透過係数、水分含有率、密度、水分透過係数を最適に制御して信頼性の高い接着率のフレキシブル銅張積層板を提供する。【解決手段】ポリイミドフィルム、タイコート層（ｔｉｅ ｃｏａｔ ｌａｙｅｒ）２０、金属シード層３０、及び金属伝導層４０を含むフレキシブル銅張積層板において、前記ポリイミドフィルムの酸素透過係数を１４１０ｃｍ３μｍ／ｍ２ｄａｙ以下とし、水分含有率を２．０％以下とし、水分透過係数を５５９ｃｍ３μｍ／ｍ２ｄａｙ以下とし、密度を１．４５ｇ／ｃｍ３以上とする。高機能性デジタル製品の使用環境に好適な接続信頼性の高いフレキシブル銅張積層板を具現することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリイミドフィルム、タイコート層、金属シード層、及び金属伝導層が順に積層されたフレキシブル銅張積層板において、
前記ポリイミドフィルムは、
酸素透過係数が１４１０ｃｍ３μｍ／ｍ２ｄａｙ以下であり、水分含有率が２．０％以下であり、水分透過係数が５５９ｃｍ３μｍ／ｍ２ｄａｙ以下であり、密度が１．４５ｇ／ｃｍ３以上であることを特徴とするフレキシブル銅張積層板。
【請求項２】
前記ポリイミドフィルムは、
厚さが５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル銅張積層板。
【請求項３】
前記タイコート層は、
Ｎｉ‐Ｃｒ合金からなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のフレキシブル銅張積層板。
【請求項４】
前記Ｎｉ‐Ｃｒ合金は、
３ないし２０ｗｔ％のＣｒを含むことを特徴とする請求項３に記載のフレキシブル銅張積層板。
【請求項５】
前記タイコート層は、
厚さが５０ないし３００Åであることを特徴とする請求項３に記載のフレキシブル銅張積層板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フレキシブル銅張積層板に関し、より詳しくは、酸素透過係数、水分含有率、密度、水分透過係数が最適に制御されたポリイミドフィルムを使用し、接着性を改善したフレキシブル銅張積層板に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント回路は、部品を接続する電気配線を回路設計に従って配線図形に表現したものであり、これを適切な方法で絶縁物上に電気導体として再現したものをプリント回路基板（Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｂｏａｒｄ；ＰＣＢ）またはプリント配線基板（Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｗｉｒｉｎｇ  Ｂｏａｒｄ；ＰＷＢ）と言う。
【０００３】
前記プリント回路基板は、予め配線された基板に電子部品を一度に装着することで時間を短縮することができるため、量産工程に使われる。前記プリント回路基板を利用すれば、電子装置の小型軽量化を実現し、安価な生産コスト及び配線の高い信頼性が得られるという利点がある。よって、近年の電子応用機器は家庭用、産業用を問わず、ほとんどがプリント回路基板を使用している。
【０００４】
一方、近年、ＬＣＤモニタ、ＰＤＰ、ノートパソコン、携帯電話、ＰＤＡ、小型ビデオカメラ、及び電子手帳などの電子機器の小型化に伴い、プリント回路基板の小型化が求められており、これによって、プリント回路基板が軟性材料であるポリエステル（ＰＥＴ）またはポリイミド（ＰＩ）のような耐熱性プラスチックフィルムからなるフレキシブルプリント回路基板（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｂｏａｒｄ；ＦＰＣＢ）の使用が増大している。このような、フレキシブルプリント回路基板は、反り、重ね、折り、巻き、捩れなどの柔軟性を有するため、小型電子機器や薄型電子部品にも多く使われている。
【０００５】
電子機器の高密度実装を図るため、このような種類の回路基板はさらに薄膜化されている。また、プラスチック基板と金属薄膜間の不良な接着性のため、接着剤を使わずに金属層を形成する技術が検討されている。このような技術の例として主に用いられる方法は、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティングなどの薄膜形成技術によってプラスチック基板上に直接下地金属膜を形成した後、この金属膜上に電解メッキ法などで金属メッキ層を堆積させる方法がある。
【０００６】
しかし、上記のような方法で軟性金属積層板を製造しても、ポリイミド層からの酸素または水分の浸透によってタイコート層（ｔｉｅ  ｃｏａｔ  ｌａｙｅｒ）の酸化が発生し、高温信頼性の評価時、ポリイミド層と銅層間の接続強度が低下する問題が生じ得る。このような問題を有している軟性金属積層板が高い電圧を使う機器に使われた場合、長期接続信頼性を保障することはできない。
【０００７】
それにより、ポリイミド層の厚さを増大させて酸素または水分の浸透を抑制する方法が用いられているが、このような場合にはプリント基板の軟性が低下し、屈曲するとき、配線層の破断が発生するなどの問題点があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記問題点を解決するために創案されたものであり、ポリイミド層の酸素透過係数、水分含有率、密度、水分透過係数を最適に制御して信頼性の高い接着率のフレキシブル銅張積層板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】
【０００９】
上記の技術的課題を達成するための本発明によるフレキシブル銅張積層板は、ポリイミドフィルム、タイコート層、金属シード層、及び金属伝導層を含むフレキシブル銅張積層板であって、前記ポリイミドフィルムの酸素透過係数は１４１０ｃｍ３μｍ／ｍ２ｄａｙ以下であり、水分含有率は２．０％以下であり、水分透過係数は５５９ｃｍ３μｍ／ｍ２ｄａｙ以下であり、密度は１．４５ｇ／ｃｍ３以上であることを特徴とする。
【００１０】
そして、前記ポリイミドフィルムは厚さが５０μｍ以下であることが望ましい。
【００１１】
前記タイコート層はＣｒの比率が３ないし２０ｗｔ％であるＮｉ‐Ｃｒ合金からなり、厚さが５０ないし３００Åであることが望ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によるフレキシブル銅張積層板は、ポリイミド層からの酸素または水分の浸透によるタイコート層の酸化が防止されて長期接続信頼性が向上するので、高機能性デジタル製品のように高い電圧が必要な電子機器への使用に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。
【図１】本発明の望ましい実施例によるフレキシブル銅張積層板の断面を示した概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。
【００１５】
図１は、本発明の望ましい実施例によるフレキシブル銅張積層板の断面を示した概略図である。
【００１６】
図１を参照すれば、本実施例によるフレキシブル銅張積層板は、高分子フィルム１０上に、金属からなるタイコート層２０、タイコート層２０上に形成された金属シード層３０、及び金属伝導層４０を含む。
【００１７】
前記高分子フィルム１０は、フレキシブル銅張積層板に適合するように屈曲性を持つことが望ましく、望ましい例としてポリイミドフィルムからなる。ポリイミドフィルムは高い耐熱性と屈曲性、及び優れた機械的強度を持ち、金属に近い熱膨脹係数を持つため、高分子フィルム１０の材料として多く使われる。
【００１８】
本発明において、ポリイミドフィルムは酸素透過係数が１４１０ｃｍ３μｍ／ｍ２ｄａｙ以下であり、水分含有率は２．０％以下であり、水分透過係数は５５９ｃｍ３μｍ／ｍ２ｄａｙ以下であり、密度は１．４５ｇ／ｃｍ３以上であることが望ましい。
【００１９】
また、ポリイミドフィルムの特性のうちの１つである屈曲性を本発明のフレキシブル銅張積層板に適用するためには、ポリイミドフィルムの厚さを５０μｍ以下にすることが望ましい。これについては以下の実施例及び比較例を通じて詳しく説明される。
【００２０】
タイコート層２０は、高分子フィルム１０の平面上にスパッタリング方式などによる真空成膜法で形成され、高分子フィルム１０とタイコート層２０上に蒸着される金属シード層３０との間に介在され、２つの層を連結することで接合力を強化させる。ここで、高分子フィルム１０の上部に被覆されるタイコート層２０の厚さは５０ないし３００Åであることが望ましい。
【００２１】
タイコート層２０が薄過ぎる場合、高温に弱くて耐食性が悪くなり、高温処理後または回路形成時、メッキ液の浸透によって剥離される恐れがある。また、タイコート層２０は、高分子フィルム１０と金属シード層３０間に介在されて２つの層を堅く結合させるために形成されるものであるので、あまり厚い必要はない。
【００２２】
このようなタイコート層２０の材料としては、他の物質との結合力及び反応性が良い金属、例えば、クロム、またはニッケル‐クロム合金が使われているが、本発明においてはＮｉ‐Ｃｒ合金であることが望ましい。そして、前記タイコート層２０がＮｉ‐Ｃｒ合金からなる場合、合金におけるＣｒの比率が３％未満であるときは磁性を帯びるようになり、生産性に問題が生じる。また、２０％以上であるときには、残渣が多く残るため、３〜２０ｗｔ％であることが望ましい。
【００２３】
前述したように、高分子フィルム１０上に真空成膜法によって形成されるタイコート層２０は、高分子フィルム１０と金属シード層３０間の結合力を改善させ、高温処理の後にも剥離強度を維持させる。
【００２４】
金属シード層３０は、銅または銅合金ターゲットを用いてスパッタリング工程を行うことでタイコート層２０上に形成される。そして、金属伝導層４０は前記金属シード層３０の平面上に形成され、メッキ液を使う電解メッキ方式で形成させる。
【００２５】
以下、本発明のより具体的な実施例と比較例を説明することで本発明をより詳しく説明する。しかし、本発明が下記の実施例に限定されることはなく、特許請求の範囲内で多様な形態の実施例が具現され得る。但し、以下の実施例は、本発明の開示をより完全にすると同時に、当業界で通常の知識を持つ者が容易に発明を実施できるようにするものである。
［ポリアミド酸溶液の製造］
芳香族ジアミン成分と酸無水物成分を有機溶媒の中で重合させることによって、ポリアミド酸溶液を得ることができる。
【００２６】
前記芳香族ジアミンとしては、パラフェニレンジアミン（ｐａｒａ‐ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ  ｄｉａｍｉｎｅ）、ベンジジン（Ｂｅｎｚｉｄｉｎｅ）、３，４'‐ジアミノジフェニルエーテル（ｄｉａｍｉｎｏ  ｄｉｐｈｅｎｙｌ  ｅｔｈｅｒ）などを使用し、酸無水物成分としてはピロメリット酸、３，３'，４，４'‐ビフェニルテトラカルボン酸（ｂｉｐｈｅｎｙｌ  ｔｅｔｒａｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ  ａｃｉｄ）、２，３，３'，４'‐ビフェニルテトラカルボン酸、３，３'，４，４'‐ベンゾフェノンテトラカルボン酸（ｂｅｎｚｏｐｈｅｎｏｎｅ  ｔｅｔｒａｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ  ａｃｉｄ）、２，３，６，７‐ナフタレンジカルボン酸（ｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅ  ｄｉｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ  ａｃｉｄ）、２，２‐ビス（ｂｉｓ）（３，４‐ジカルボキシフェニルエーテル（ｄｉｃａｒｂｏｘｙ  ｐｈｅｎｙｌ  ｅｔｈｅｒ））、ピリジン‐２，３，５，６‐テトラカルボン酸、及びこのようなアミド形成性誘導体などの酸無水物を使用した。
【００２７】
また、ポリアミド酸溶液の合成に使われる有機溶媒としては、ジメチルスルホキシド（ｄｉｍｅｔｈｙｌ  ｓｕｌｆｏｘｉｄｅ）、ジエチルスルホキシド（ｄｉｅｔｈｙｌ  ｓｕｌｆｏｘｉｄｅ）などのスルホキシド系溶媒、Ｎ，Ｎ‐ジメチルホルムアミド（ｄｉｍｅｔｈｙｌ  ｆｏｒｍａｍｉｄｅ）、Ｎ，Ｎ‐ジエチルホルムアミド（ｄｉｅｔｈｙｌ  ｆｏｒｍａｍｉｄｅ）などのホルムアミド系溶媒、Ｎ，Ｎ‐ジメチルアセトアミド（ｄｉｍｅｔｈｙｌａｃｅｔａｍｉｄｅ）などの溶媒を単独または混合して使用した。
【００２８】
特に、本発明では、Ｎ，Ｎ‐Ｄｉｍｅｔｈｙｌａｃｅｔａｍｉｄｅ（ＤＭＡＣ）とｐａｒａ‐ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ  ｄｉａｍｉｎｅ（ＰＰＤ）、４，４'‐ｏｘｙｄｉａｎｉｌｉｎｅ（４，４'‐ＯＤＡ）、３，３'，４，４'‐Ｂｉｐｈｅｎｙｌ  ｔｅｔｒａｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ  ｄｉａｎｈｙｄｒｉｄｅ（ＢＰＤＡ）、ｐｙｒｏｍｅｌｌｉｔｉｃ  ｄｉａｎｈｙｄｒｉｄｅ（ＰＭＤＡ）を常温で撹拌しながら反応させ、ポリアミド酸溶液を製造した。
［ポリイミドフィルムの製造］
１）このように製造した前記ポリアミド酸溶液にＮ，Ｎ‐ジメチルアセトアミドを添加した後、撹拌した。
【００２９】
２）必要に応じて前記ポリアミド酸溶液を冷却した後、無水酢酸多面‐β‐ピコリンを混合してポリアミド酸のイミド化過程を行った。
【００３０】
３）上記２）の工程を行うとき、ポリイミドポリマーを９０℃で柔軟させた後、得られたゲルフィルム（Ｇｅｌ  Ｆｉｌｍ）を１００℃で加熱して固定させてから２７０℃で引張させた後、３８０℃で熱処理してポリイミドフィルムを製造した。
【００３１】
一方、上記２）の工程を行わない場合、１００℃で１次的にＤＭＡＣを一部揮発させてフィルム状に製造した後、２７０℃、３８０℃と順次加熱してイミド化を進ませながらフィルムを伸張（延伸）することでフィルムの機械的強度を強化した。
［フレキシブル銅張積層板の製造］
上記のように製作したポリイミドフィルムを用いて以下の工程を経ることで、フレキシブル銅張積層板を製作した。
【００３２】
１）ポリイミドフィルムの表面処理工程。
【００３３】
２）表面処理されたポリイミドフィルムの上部にタイコート層を形成する工程。
【００３４】
３）タイコート層の上部に金属シード層を形成する工程。
【００３５】
４）金属シード層の上部に電気メッキ方式で金属伝導層を形成する工程。
【００３６】
【表１】
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【００３７】
【表２】
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【００３８】
［剥離強度の測定］
上記のような方法で表１及び表２の特性を持つフレキシブル銅張積層板の試料を用意し、各試料に対して剥離強度テストを行った。
【００３９】
表１及び表２において、酸素透過係数は１日１ｍ２当り１μｍの厚さを透過した酸素の体積（ＡＳＴＭ  Ｄ−３９８５）を示し、水分含有率はポリイミド（ＰＩ）の最大水分含有量（ＩＰＣ−ＴＭ−６５０、Ｍｅｔｈ．２．６．２）を示し、水分透過係数は１日１ｍ２当り１μｍの厚さを透過した水分（蒸気）の体積（ＡＳＴＭ  Ｅ−９６）を示す。
【００４０】
また、常温剥離強度はＪＩＳ  Ｃ  ６４７１規格に従う装備を用い、銅パターンの幅は１ｍｍ、ヘッドスピード（Ｈｅａｄ  ｓｐｅｅｄ）は５０ｍｍ／ｍｉｎの速度で引張して強度を測定し、ローピーク平均（Ｌｏｗ  Ｐｅａｋ  Ａｖｅｒａｇｅ）を算出した。このときの測定範囲は１０〜６０ｍｍにした。
【００４１】
同様に、ＨＴＳ（Ｈｉｇｈ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｓｔｏｒａｇｅ）の後、剥離強度（ｋｇｆ／ｃｍ）は１５０℃、１６８時間維持してＪＩＳ  Ｃ  ６４７１規格に従う装備を利用し、銅パターンの幅１ｍｍ、ヘッドスピード５０ｍｍ／ｍｉｎ、１０〜６０ｍｍの測定範囲におけるローピーク平均を算出した。
【００４２】
表１及び表２は、ポリイミドフィルムの酸素透過係数、水分含有率、密度、水分透過係数などの特性値の変化による銅張積層板の剥離強度の変化を示した表である。フレキシブル銅張積層板を製造するとき、ポリイミドフィルムの厚さ、タイコート層の厚さ、組成比などを調節することで、表１及び表２に示されたように酸素透過係数、水分含有率、密度、水分透過係数などのパラメーターを調節することができる。
【００４３】
表１及び表２を参照すれば、酸素透過係数が１４１０ｃｍ３μｍ／ｍ２ｄａｙ以上である場合（比較例１、２、９、１２）、常温における剥離強度の低下はなかったが、ＨＴＳの後測定したとき、剥離強度が最大でも０．２５ｋｇｆ／ｃｍ以下であって基準値に達していなかった。また、水分含有率が２．０％以上である場合（比較例３、４、９、１０）、常温における剥離強度の低下はなかったが、ＨＴＳの後測定したとき、剥離強度が最大でも０．２２ｋｇｆ／ｃｍ以下であって基準値に達していなかった。
【００４４】
また、密度が１．４５ｇ／ｃｍ３以下である場合（比較例５、６、１０、１１）、常温における剥離強度の低下はなかったが、ＨＴＳ後の剥離強度が最大でも０．１８ｋｇｆ／ｃｍ以下であって基準値に達していなかった。さらに、水分透過係数が５５９ｃｍ３μｍ／ｍ２ｄａｙ以上である場合（比較例７、８、１１、１２）、常温における剥離強度の低下はなかったが、ＨＴＳ後の剥離強度が最大でも０．２５ｋｇｆ／ｃｍ以下であって基準値に達していなかった。
【００４５】
したがって、常温剥離強度だけでなくＨＴＳ後の剥離強度が優れるためには、実施例１ないし実施例３６のように、銅張積層板を構成するポリイミドフィルムの酸素透過係数が１４１０ｃｍ３μｍ／ｍ２ｄａｙ以下であり、水分含有率が２．０％以下であり、水分透過係数が５５９ｃｍ３μｍ／ｍ２ｄａｙ以下であり、密度が１．４５ｇ／ｃｍ３以上でなければならないことが分かる。
【００４６】
【表３】
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【００４７】
表３は、ポリイミドフィルムの厚さ変化による銅張積層板のＭＩＴ耐折度試験の結果を示した表である。表３を参照すれば、ＰＩ（ポリイミド）フィルムの厚さが５０μｍを超過する場合（比較例１〜３）、ＭＩＴ耐折度試験の結果が最大９２回以下であって基準値に達していなかった。よって、優れた屈曲特性を持つためには、表３の実施例１〜実施例５のようにポリイミドフィルムの厚さが５０μｍ以下であることが望ましい。
【００４８】
以上、本発明を限定された実施例と図面によって説明したが、本発明はこれによって限定されることなく、本発明が属する技術分野で通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００４９】
１０    高分子フィルム
２０    タイコート層
３０    金属シード層
４０    金属伝導層
【図１】
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