(57)【要約】【課題】高温環境下においてもベースフィルムと導電層との接合強度の低下が抑えられ、信頼性の高いフレキシブル積層板を得ることが可能なフレキシブル積層板の製造方法を提供する。【解決手段】合成樹脂からなるベースフィルムと金属からなる導電層とが積層されたフレキシブル積層板の製造方法であって、前記ベースフィルムを加熱して前記ベースフィルム中の残留溶媒を除去する溶媒除去工程Ｓ１と、前記残留溶媒を除去した前記ベースフィルムの上に前記金属を積層させて導電層を形成する導電層形成工程Ｓ３と、を備えていることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
合成樹脂からなるベースフィルムと金属からなる導電層とが積層されたフレキシブル積層板の製造方法であって、
前記ベースフィルムを加熱して前記ベースフィルム中の残留溶媒を除去する溶媒除去工程と、前記残留溶媒を除去した前記ベースフィルムの上に前記金属を積層させて導電層を形成する導電層形成工程と、を備えていることを特徴とするフレキシブル積層板の製造方法。
【請求項２】
前記溶媒除去工程の後に、前記残留溶媒を除去した前記ベースフィルムの上に中間層を形成する中間層形成工程を有し、
前記導電層形成工程は、前記中間層の上に前記金属を積層させることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル積層板の製造方法。
【請求項３】
前記溶媒除去工程では、１００〜３００℃で０．５〜１０分の熱処理を行う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積層板の製造方法。
【請求項４】
前記ベースフィルムはポリイミド樹脂で構成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のフレキシブル積層板の製造方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のフレキシブル積層板の製造方法によって製造されたフレキシブル積層板であって、
前記ベースフィルム中の前記残留溶媒の濃度が１０ｐｐｍ以下とされていることを特徴とするフレキシブル積層板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリイミド樹脂等の合成樹脂からなるベースフィルムと銅等の金属からなる導電層とが積層されたフレキシブル積層板であって、特に、ＴＡＢテープ、フレキシブル回路基板またはフレキシブル配線板などとして使用されるフレキシブル積層板及びこのフレキシブル積層板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化・軽量化・構造の柔軟化に有利な回路基板として、ＴＡＢ（Tape Automated Bonding）やＦＰＣ（Flexible Print Circuit） 等を用いた回路基板に対する需要が高まってきている。
このような回路基板として使用されるフレキシブル積層板として、例えば、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等の薄膜形成技術により、ベースフィルム上に直接的に金属薄膜を回路パターンに沿って成膜した後、この金属薄膜上に電解めっき等により金属めっき層を堆積させて回路パターン状に導電層を形成したものや、金属薄膜をベースフィルムの表面に形成し、その上に電解めっき等で金属を堆積させて導電層を形成し、この導電層をエッチングして回路パターンを形成したもの等が提案されている。
【０００３】
このようなフレキシブル積層板のベースフィルムとして、例えば特許文献１および特許文献２に開示されているように、ポリイミド樹脂からなるフィルム材（以下、ポリイミドフィルム）が広く使用されている。ポリイミドフィルムは、電気絶縁性に優れ、かつ、線膨張係数が合成樹脂の中では比較的金属に近い数値であるため、回路基板用のフレキシブル積層板のベースフィルムとして特に適している。
【０００４】
ここで、ポリイミドフィルムは、例えば特許文献３および特許文献４に開示されているように、反応硬化型樹脂フィルムであって、２種又は３種以上の原料を有機溶媒中にて混合し、これを熱や光などのエネルギー及び触媒作用等を利用して重合反応させることでイミド化することにより成形される。
【特許文献１】特許第３９４４４０１号公報
【特許文献２】特開２００５−０２６３７８号公報
【特許文献３】特開平０６−００９８０１号公報
【特許文献４】特開２０００−１９１８０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年では、前述のフレキシブル積層板を用いたフレキシブル回路基板は、自動車や航空機などの電装部品にも適用され、例えば１２０℃以上の高温環境下で使用されるようになってきており、高温環境下での信頼性の高いフレキシブル積層板が望まれている。しかしながら、従来のフレキシブル積層板においては、高温環境下において接合強度が低下することが知られている。
【０００６】
ここで、ベースフィルムとして使用されるポリイミドフィルムにおいては、フィルム製造工程において用いた有機溶媒がポリイミドフィルム中に残留することがある。ここで、１２０℃以上の高温環境下においては、ベースフィルム中に残留した有機溶媒が分解して導電層または中間層と反応するおそれがある。本発明者らが検討したところ、この有機溶媒と導電層または中間層との反応が、ベースフィルムと導電層との接合強度の低下の一因であることが判明した。
【０００７】
本発明は、前述の事情に鑑みてなされたものであって、高温環境下においてもベースフィルムと導電層との接合強度の低下が抑えられ、信頼性の高いフレキシブル積層板を得ることが可能なフレキシブル積層板の製造方法およびフレキシブル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】
【０００８】
この課題を解決するために、本発明に係るフレキシブル積層板の製造方法は、合成樹脂からなるベースフィルムと金属からなる導電層とが積層されたフレキシブル積層板の製造方法であって、前記ベースフィルムを加熱して前記ベースフィルム中の残留溶媒を除去する溶媒除去工程と、前記残留溶媒を除去した前記ベースフィルムの上に前記金属を積層させて導電層を形成する導電層形成工程と、を備えていることを特徴としている。
【０００９】
本発明に係るフレキシブル積層板の製造方法によれば、ベースフィルムを加熱して前記ベースフィルム中の残留溶媒を除去する溶媒除去工程を備えているので、溶媒を除去した後にベースフィルム上に導電層を形成することになり、高温環境下において使用した際の残留溶媒とベースフィルムとの反応を防止でき、ベースフィルムと導電層との接合強度の向上を図ることができる。
【００１０】
ここで、前記溶媒除去工程の後に、前記残留溶媒を除去した前記ベースフィルムの上に中間層を形成する中間層形成工程を有し、前記導電層形成工程は、前記中間層の上に前記金属を積層させるものとしてもよい。
この場合、ベースフィルムと導電層との間に中間層を設けることが可能となる。中間層を設けることにより、ベースフィルムと導電層との間の接合強度の向上を図ったり、耐食性を向上させたりすることができる。また、中間層を形成した場合でも、ベースフィルム中の残留溶媒を除去することで、高温環境下でのベースフィルムと中間層および導電層との接合強度の向上を図ることが可能となる。
【００１１】
また、前記溶媒除去工程では、１００〜３００℃で０．５〜１０分の熱処理を行うように構成することが好ましい。
この場合、１００℃以上、０．５分以上の熱処理を行うことにより、ベースフィルム中の残留溶媒を揮発させて除去することが可能となる。また、熱処理条件が３００℃以下、      １０分以下とされているので、簡易な熱処理炉を用いて前記溶媒除去工程を行うことができる。
【００１２】
さらに、前記ベースフィルムはポリイミド樹脂で構成されていることが好ましい。
この場合、ポリイミド樹脂は、線膨張係数が合成樹脂の中では比較的金属の数値に近いので、金属からなる導電層とベースフィルムとの接合強度の向上を図ることができる。なお、ポリイミド樹脂からなるベースフィルムを製造する場合、残留する有機溶媒としては、例えば、Ｎ，Ｎ−ジエチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド等が挙げられる。これらの有機溶剤は、溶媒除去工程において１００℃以上の熱処理を行うことによって、残留溶剤を揮発除去することが可能となる。
【００１３】
本発明に係るフレキシブル積層板は、前述のフレキシブル積層板の製造方法によって製造されたフレキシブル積層板であって、前記ベースフィルム中の前記残留溶媒の濃度が        １０ｐｐｍ以下とされていることを特徴としている。
この構成のフレキシブル積層板においては、ベースフィルム中の前記残留溶媒の濃度が１０ｐｐｍ以下とされているので、１２０℃以上の高温環境下で使用しても、導電層または中間層と残留溶媒とが反応せず、ベースフィルムと導電層との接合強度を維持することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、例えば１２０℃以上の高温環境下においてもベースフィルムと導電層との接合強度の低下が抑えられ、信頼性の高いフレキシブル積層板を得ることが可能なフレキシブル積層板の製造方法およびフレキシブル積層板を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明の一実施形態であるフレキシブル積層板およびフレキシブル積層板の製造方法について添付した図面を参照して説明する。
このフレキシブル積層板は、図１に示すように、ベースフィルム１と、ベースフィルム１の表面に形成された中間層２と、この中間層２上に形成された導電層３とを具備する。
【００１６】
ベースフィルム１は、いわゆるポリイミド樹脂で構成されている。ここで、ベースフィルム１を構成するポリイミド樹脂は、ＢＰＤＡ系ポリイミド樹脂やＰＭＤＡ系ポリイミド樹脂であってもよい。一般的にＢＰＤＡ（ビフェニルテトラカルボン酸）を原料とするポリイミドフィルム（宇部興産製商品名「ユーピレックス」など）は熱および吸湿寸法安定性および剛性が良好であり、主にＴＡＢ用途に使用されているが、金属薄膜との接合強度が低い特徴を有する。一方、ＰＭＤＡ（ピロメリット酸二無水物）を原料とするポリイミドフィルム（東レ・デュポン製商品名「カプトン」、鐘淵化学工業製商品名「アピカル」など）は金属薄膜との接合強度が高いとされている。このような特性を考慮して適宜選択することが好ましい。
【００１７】
このポリイミド樹脂からなるベースフィルム１を製造する際には、有機溶媒が使用されており、この有機溶媒の一部がベースフィルム1中に残存して残留溶媒となる。有機溶媒としては、Ｎ，Ｎ−ジエチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド等が挙げられる。
【００１８】
そして、本実施形態においては、ベースフィルム１中の残留溶媒の濃度が、１０ｐｐｍ以下とされている。なお、本実施形態においては残留溶媒としてＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミドがベースフィルム１中に存在している。
ここで、ベースフィルム１中の残留溶媒の濃度測定は、例えば、ベースフィルム１を熱分解してガスクロマトグラフ質量分析計によって行うことが可能である。
【００１９】
また、ベースフィルム１は、単層であってもよいが、複数種のポリイミド樹脂を積層した積層フィルムであってもよいし、中間層２が形成される表面のみがポリイミド樹脂で構成されていてもよい。
さらに、ベースフィルム１の厚さは特に限定されないが、ベースフィルム１としての剛性を確保する観点から１２μｍ以上が好ましく、フレキシブル積層板の変形の容易さを確保する観点から１２５μｍ以下であることが好ましい。本実施形態では、ベースフィルム１の厚さは約３８μｍとされている。
【００２０】
ベースフィルム１の表面に積層される中間層２は、耐食性合金で構成されており、本実施形態では、Ｎｉ；５５重量％以上、Ｃｒ；０〜３３重量％を含有するニッケル基合金で構成されている。
ここで、中間層２の厚さは特に限定されないが、不動態皮膜を安定して形成して耐食性を向上させる観点から１０ｎｍ以上とすることが好ましく、中間層２を積層した後にエッチングにて回路パターンを形成する際におけるエッチング速度を確保する観点から３０ｎｍ以下とすることが好ましい。
【００２１】
導電層３は、導電性を有する材質、具体的には、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、銀、金、白金などから選択される１種または２種以上で構成され、特に好ましくは純銅、または、ニッケル、亜鉛、もしくは鉄等を含む銅合金で構成されている。本実施形態では、純銅で構成されている。
導電層３の厚さは特に限定されないが、１０ｎｍ以上であればよく、より好ましくは３０ｎｍ以上である。なお、導電層３が３００ｎｍよりも厚いとコストが高くなりすぎ、１０ｎｍよりも薄いとめっき工程にて焼き切れる等の不良が発生しやすくなる。
【００２２】
次に、この構成のフレキシブル積層板の製造方法について図２に示すフロー図を用いて説明する。
まず、ポリイミド樹脂で構成されたベースフィルム１を加熱して、ベースフィルム１中の残留溶媒（Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド）を除去する（溶媒除去工程Ｓ１）。ここで、本実施形態では、ベースフィルム１を熱処理炉に装入し、１００〜３００℃×０．５〜      １０分の熱処理を施す。本実施形態における残留溶媒であるＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミドは１００℃以上に加熱されることで揮発除去される。この溶媒除去工程Ｓ１によって、ベースフィルム１中の残留溶媒（Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド）の濃度は１０ｐｐｍ以下まで低減される。
【００２３】
このようにして残留溶媒を除去したベースフィルム１の表面にニッケル基合金からなる中間層２を形成する（中間層形成工程Ｓ２）。
この中間層形成工程Ｓ２においては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の乾式薄膜形成技術により、前記ニッケル基合金をベースフィルム１上に付着させればよい。成膜条件は特に限定されないが、ニッケル基合金の酸化を防ぐ上では成膜槽内の酸素、水の分圧を極力低くすることが好ましい。なお、構造材として市販されている耐食合金（例えば、三菱マテリアル製商品名「ＭＡＴ２１」、Ｎｉ；６０重量％、Ｍｏ；１９重量％、Ｃｒ；１９重量％）をターゲットとして使用してもよい。
【００２４】
そして、中間層２の上に銅からなる導電層３を形成する（導電層形成工程Ｓ３）。
この導電層形成工程Ｓ３においては、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等の薄膜形成技術によって銅を成膜すればよい。また、ある程度の薄膜を前記各方法で成膜した後に、この銅薄膜上に電解めっき法や無電解めっき法等により銅めっき層を堆積させて所定厚さの導電層３を形成してもよい。
【００２５】
このように構成されたフレキシブル積層板は、導電層３及び中間層２をエッチングすることにより回路パターンが形成され、フレキシブル回路基板として使用される。ここｋで、エッチング液としては、通常使用される塩化第二鉄溶液や、塩化第二鉄溶液に過酸化水素や硫酸鉄溶液を加えてエッチング性を向上させたものを使用することができる。
【００２６】
本実施形態であるフレキシブル積層板によれば、ベースフィルム１中の残留溶媒（Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド）の濃度が１０ｐｐｍ以下とされているので、１２０℃以上の高温環境下で使用しても、導電層３または中間層２と残留溶媒（Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド）とが反応せず、ベースフィルム１と中間層２および導電層３との接合強度を維持することができる。これにより、高温環境下における信頼性を大幅に向上させることが可能となる。
【００２７】
また、本実施形態であるフレキシブル積層板の製造方法においては、ベースフィルム１に中間層２を形成する中間層形成工程Ｓ２および導電層３を形成する導電層形成工程Ｓ３の前に、ベースフィルム１を加熱してベースフィルム１中の残留溶媒（Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド）を除去する溶媒除去工程Ｓ１を有しているので、ベースフィルム１上に中間層２および導電層３が形成された後のベースフィルム１中の残留溶媒（Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド）の濃度を１０ｐｐｍ以下にまで低減することができる。
【００２８】
ここで、溶媒除去工程Ｓ１においては、ベースフィルム１を熱処理炉に装入し、１００    〜３００℃×０．５〜１０分の熱処理を施しているので、沸点が１６８℃である残留溶媒（Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド）を確実に揮発除去することが可能となる。また、熱処理条件が３００℃以下×１０分以下とされているので、簡易な熱処理炉を用いて残留溶媒の除去を行うことができるとともに、ベースフィルム１自体の変質を防止することができる。
【００２９】
また、本実施形態では、ベースフィルム１がポリイミド樹脂で構成されているので、線膨張係数が中間層２を構成するニッケル基合金や導電層３を構成する銅と比較的近い数値となり、ベースフィルム１と中間層２および導電層３との接合強度の向上を図ることができる。
さらに、本実施形態では、ニッケル基合金からなる中間層２が形成されているので、このフレキシブル積層板の耐食性を大幅に向上させることができるとともに、中間層２によってベースフィルム１と導電層３との接合強度の向上を図ることができる。
【００３０】
以上、本発明の実施形態であるフレキシブル積層板およびフレキシブル積層板の製造方法について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、ベースフィルムと導電層との間に中間層を形成したものとして説明したが、これに限定されることはなく、図３に示すようにベースフィルムの表面に直接導電層が形成されていてもよい。
【００３１】
残留溶媒をＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミドとして説明したが、これに限定されることはなく、ポリイミド樹脂を製造する際に使用される溶媒（残留溶媒）の材質に特に限定はない。ただし、溶媒の材質に応じて溶媒除去工程における熱処理条件を設定することになる。具体的には、熱処理温度を溶媒の沸点以上にすることにより、溶媒を確実に揮発除去することが可能となる。
【００３２】
また、回路パターンをエッチングによって形成するものとして説明したが、これに限定されることはなく、ベースフィルムの表面に、中間層および導電層を回路パターン形状に形成してもよい。
さらに、フレキシブル積層板は、フレキシブル回路基板のみでなく、ＴＡＢテープ、フレキシブル配線板などを構成するものであってもよい。
また、ベースフィルムの片面に中間層及び導電層を形成したもので説明したが、これに限定されることはなく、ベースフィルムの両面に中間層及び導電層が形成されていてもよい。
【実施例】
【００３３】
以下に、実施例を挙げて本発明の効果を実証する。
ベースフィルムとしてＰＭＤＡ系ポリイミド樹脂で構成された商品名「カプトン        」（厚さ３８μｍ）を使用した。なお、このベースフィルム（ポリイミドフィルム）は、製造時の溶媒としてＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（沸点：１６８℃）を用いている。
実施例として、このベースフィルムを２５０℃×３分の熱処理（溶媒除去工程）を施した後に、銅を積層させてベースフィルム上に導電層を形成した。
比較例として、熱処理を行わないベースフィルムの上に銅を積層させて導電層を形成した。
【００３４】
（溶媒の定量分析）
これらのフレキシブル積層板の評価として、ベースフィルム中の残留溶媒の定量分析を行った。ベースフィルムから所定量サンプリングを行い、４０〜３００℃で熱分解させてガスクロマトグラフ質量分析計によって溶媒であるＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミドの濃度を測定した。分析結果を表１に示す。
【００３５】
（比較試験）
実施例および比較例のフレキシブル積層板から幅１０ｍｍ×長さ１５０ｍｍの短冊状試験片を切り出し、ＩＰＣ−ＴＭ−６５０（米国プリント回路工業会規格試験法）による方法にて、ベースフィルムと導電層間のピール強度を測定した。この試験法は、前記短冊状試験片のベースフィルム側を６インチの直径ドラムの外周に周方向へ向けて接着固定したうえ、導電層の一端を治具で５０ｍｍ／分でベースフィルムから剥離させながら引っ張り、それに要する荷重を測定する方法である。
また、各試験片に対して耐熱試験（１５０℃、１６８時間）を行い、その後のフレキシブル積層板について、上記と同じ接合強度試験を行うことにより、耐熱試験後の接合強度（高温ピール強度）を測定した。
そして、常温ピール強度Ａと高温ピール強度Ｂとを比較して、ピール強度保持率Ｃを以下の式（１）で算出した。
Ｃ＝Ｂ／Ａ×１００      …    （１）
この比較実験の結果を表１に併せて示す。
【００３６】
【表１】
2009196117.tif 000003
【００３７】
（評価結果）
比較例においては、ベースフィルム中の残留溶媒の濃度が１００ｐｐｍと比較的多く、１５０℃での高温ピール強度Ｂが低くなり、ピール強度保持率Ｃが低下することが確認された。
一方、実施例においては、ベースフィルム中の残留溶媒の濃度が１０ｐｐｍ以下とされており、２５０℃×３分の熱処理（溶媒除去工程）により、残留溶媒を十分に除去できることが確認された。また、実施例では、１５０℃での高温ピール強度Ｂが高くピール強度保持率Ｃが向上することが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態であるフレキシブル積層板を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態であるフレキシブル積層板の製造方法を示すフロー図である。
【図３】本発明の他の実施形態であるフレキシブル積層板を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  ベースフィルム
２  中間層
３  導電層
Ｓ１  溶媒除去工程
Ｓ３  導電層形成工程
【図１】
2009196117.tif 000004
【図２】
2009196117.tif 000005
【図３】
2009196117.tif 000006