JP3883643B2 - 配線形成方法およびそれに用いられる２層基板 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フレキシブルプリント配線基板の配線形成方法と、それに用いられる基板に関するもので、特に、２層配線基板の配線形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、フレキシブルプリント配線基板に使用されている配線基板材料は、図５（ａ）に示すように、エポキシ系等の接養剤を用いた、銅層５１１、接着剤層５１２、ポリイミド層５１３からなる３層構造の３層基板５１０が一般的であるが、近年の電子機器の高密度化、高速化、多機能化、高信頼性の要求に伴い、この配線基板材料においても、これらの要求に対応できるものが求められるようになってきた。
このような状況のもと、最近では、耐熱性、屈曲性、耐マイグレーション性、ボンディング性等の特性に優れる、図５（ｂ）に示す、接着剤層を含まない銅層５２１、ポリイミド層５２２の２層構造の２層基板５２０が注目されており、この接着剤層を持たない２層基板５２０は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＦＤＤ（Ｆｌｏｐｐｙ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＴＡＢ（ＴａｐｅＡｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）などに、既に、使用されるようになってきた。
【０００３】
一方、フレキシブルプリント配線基板としての２層配線基板の製造方法としては、図３に示す第一の方法、図４に示す第二の方法が一般的に採られている。
第一の方法は、図３に示すように、一面を粗面化処理した銅箔３１０（図３（ａ））の粗面化処理した側の面３１０Ｓ上に、ポリイミドの前駆体であるポリアミック酸を塗布しイミド化するキャスティング法にて、ポリイミド樹脂層３２０を設けた、２層基板３３０（図３（ｂ））を作製し、銅箔３１０上に配線部を形成するためのレジストパターン３４０を形成し（図３（ｃ））、銅箔３１０の露出した領域をエッチングして除去して配線部３５０を形成し（図３（ｄ））、レジストを除去することにより２層配線基板３６０を得る（図３（ｅ））ものである。
この方法による２層配線基板は、素材である銅箔に粗面化処理されたものを用いるため、３層基板と同様の、銅箔３１０、ポリイミド樹脂層３２０間密着力が得られるが、配線部３５０を素材である銅箔３１０を用い、サブトラクティブ法にて形成するため、配線の微細化が困難である。
【０００４】
第二の方法は、図４に示すように、まずポリイミドフィルム４１０を用意し（図４（ａ））、ポリイミドフイルム４１０上に、スパッタリング、蒸着、無電解めっき等で導通層となる金属薄膜４２０を直接形成し（図４（ｂ））、配線に合わせめっきレジスト４３０を製版した（図４（ｃ））後、電気めっきで配線部となる領域をめっき金属層４４０で厚付けを行う。（図４（ｄ））、この後めっきレジスト４３０を除去し（図４（ｅ））、露出した金属薄膜４２０をエッチングにて除去して、２層配線基板４５０を得る（図４（ｆ））ものである。
この方法は、ポリイミドフィルム上の導通層となる金属薄膜上にアディティブ法にて配線を形成するため配線の微細化が容易であるが、ポリイミドフィルムを粗面化して、粗面化によるアンカー効果により導体層となる金属薄膜の密着力を向上させることが困難である。即ち、配線部の密着性を上げることが難しいのである。
これは、ポリイミドフィルムの表面に薬品処理を施して、所望の粗面化を行うこと自体が簡単には出来ないためである。
第二の方法においては、ポリイミドフイルム上に密着性に優れた金属薄膜を形成するためにグロー放電処理、ヒドラジン等のアルカリ溶液処理により表面層を化学的に改質させる方法が採られることもあるが、これらの処理を施しても、３層基板と同様の密着力を得ることは困難であった。また、コスト高にもなった。
【０００５】
別に、ポリイミド層上全面に直接、スパッタリング、蒸着、無電解めっき等で導通層となる金属薄膜を直接形成した後、電気めっき等により全面に厚付け金属層を形成した後に、該金属層を用い、サブトラクテイブ法にて配線部を形成する２層配線基板の製造方法もあるが、この方法の場合、第二の方法と同様、ポリイミドフィルムを粗面化して、粗面化によるアンカー効果により導体層となる金属薄膜の密着力を向上させることが困難であり、且つ、第一の方法と同様、配線の微細化が困難である。
尚、ここでは、アディティブ法とは、めっき等により、配線部を絶縁層（ないし絶縁性の基板）に、付け加え形成していく方法を言い、サブトラクティブ法とは、絶縁性層と導電層と有する基板において、エッチング等により導電層の所定領域を除去して、配線部を形成する方法を言う。
また、２層配線基板とは、第３図や、第４図に示されるように、配線部がポリイミド層等の絶縁層と金属層との２層からなり、接着材層を設けていない配線基板を言う。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来のフレキシブルプリント配線基板としての２層配線基板は、その製造方法により、得られる特性に一長一短あり、品質的に問題となっていた。
このため、フレキシブルプリント配線基板としての２層配線基板においては、微細配線が可能で、信頼性を確保しつつ低コスト化を図れるものが求められていた。
本発明は、このような状況のもと、微細配線を可能とし、配線とポリイミド等の絶縁層との密着性に優れた、フレキシブルプリント配線基板としての２層配線基板を作製できる配線形成方法を提供しようとするものである。
同時に、低コストでこれを達成しようとするものである。
また、このような２層配線基板の作製に用いられる２層基板を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の配線形成方法は、有機高分子からなる絶縁層の少なくとも一面に配線を形成する配線形成方法であって、（ａ）シート状の金属材の粗面化処理された面側に、有機高分子からなる絶縁層を形成する工程と、（ｂ）シート状の金属材をエッチング除去する工程と、（ｃ）絶縁層のシート状の金属材と接していた側の面にアディティブ法により金属配線を形成するための下地導電薄膜層を形成する工程と、（ｄ）下地導電薄膜層上にアディティブ法により金属配線を形成する工程と、（ｅ）金属配線形成領域以外の下地導電薄膜層をエッチング除去する工程とを有することを特徴とするものである。
そして、上記において、シート状の金属材の粗面化処理された面側に、有機高分子からなる絶縁層を形成する工程は、キャスティングによることを特徴とするものである。
そしてまた、上記におけるシート状の金属材が、金属箔であることを特徴とするものである。
また、上記における有機高分子がポリイミドからなることを特徴とするものである。
また、上記におけるシート状の金属材の粗面化処理は、粗面化された面のＪＩＳ Ｂ０６０１の中心線平均粗さＲａが０．５〜２μｍで、十点平均粗さＲｚが５〜１０μｍであることを特徴とするものである。
また、上記において、シート状の金属材をエッチング除去した後に、絶縁層のシート状の金属材と接していた側の面に改質処理を施してから、金属配線を形成するための下地導電薄膜層を形成することを特徴とするものである。
尚、ここで言う改質処理とは、物理的に表面粗さを変えることではなく、化学的に変質させ、ヌレ性を上げる処理である。
【０００８】
本発明に関わる２層基板は、配線をアディディブ法により形成するためにその一面を粗化した有機高分子からなる絶縁層を供給するための基板で、シート状の金属材の粗面化処理された面側に、有機高分子からなる絶縁層を設けたものであり、前記シート状の金属材の粗面化処理は、粗面化された面のたものであり、前記シート状の金属材の粗面化処理は、粗面化された面のＪＩＳＢ０６０１の中心線平均粗さＲａが０．５〜２μｍで、十点平均粗さＲｚが５〜１０μｍであることを特徴とするものである。
そして、上記において、キャスティングにより、シート状の金属材の粗面化処理された面側に、有機高分子からなる絶縁層を設けたものであることを特徴とするものである。
そしてまた、上記におけるシート状の金属材が、金属箔であることを特徴とするものである。
【０００９】
【作用】
本発明の配線形成方法は、このような構成にすることにより、配線と絶縁層との密着性に優れ、且つ、微細配線を可能とする、配線形成方法の提供を可能としている。同時に、これを低コストで達成できるものとしている。
具体的には、（ａ）シート状の金属材の粗面化処理された面側に、有機高分子からなる絶縁層を形成する工程と、（ｂ）シート状の金属材をエッチング除去する工程と、（ｃ）絶縁層のシート状の金属材と接していた側の面にアディティブ法により金属配線を形成するための下地導電薄膜層を形成する工程と、（ｄ）下地導電薄膜層上にアディティブ法により金属配線を形成する工程と、（ｅ）金属配線以外の下地導電薄膜層をエッチング除去する工程とを有することにより、これを達成している。
更に具体的には、シート状の金属材の粗面化処理された面側に、キャスティングにて、有機高分子からなる絶縁層を形成することにより、絶縁層の、シート状の金属材側面を、金属材の粗面化処理面に合わせた粗面形状として作成するものであり、更に、絶縁層の粗面形状とした側の面上に、下地導電薄膜層を介して金属配線を形成するため、絶縁層上の配線部は密着性が良いもとなり、結果、このような本発明の配線形成方法においては、図５に示す３層基板を用い、その銅層から配線部を形成した場合と、同程度以上の密着力を持つ配線を形成することができる。
尚、絶縁層上に下地導電薄膜層を設ける際、改質処理を絶縁層面に施さなくても、密着性に優れた配線部を形成できるため、この場合には、配線基板の製造コストを低く抑えることができる。
また、有機高分子からなる絶縁層にアディテイブ法により金属配線を形成するため、微細配線を可能としている。
そして、シート状の金属材として金属箔を用いることにより、金属配線形成領域以外の下地導電薄膜層をエッチング除去する際に、エッチングを容易なものとしている。
有機高分子がポリイミドからなることにより、耐熱性、屈曲性、耐マイグレーション性、ボンディング性の特性に優れる、接着剤層を含まない銅、ポリイミド等の２層配線基板が提供できる。
シート状の金属材の粗面化処理は、粗面化された面のＪＩＳ Ｂ０６０１の中心線平均粗さＲａが０．５〜２μｍで、十点平均粗さＲｚが５〜１０μｍであることにより、特に、金属配線の密着性を良いものとしている。
更に、配線基板材料の租面化処理されたシート状の金属材をエッチング除去した後に露出した有機高分子表面を改質処理することにより、より配線の密着力の高い銅、ポリイミド等の２層配線基板が提供できる。
尚、言うまでもなく、このようにして作製された２層配線基板を更に複数枚重ねてた配線基板を作製することもできる。
【００１０】
本発明に関わる２層基板は、このような構成にすることにより、上記本発明の配線形成方法に用いられて、微細配線が可能で、配線部と絶縁層との密着性に特に優れた、フレキシブルプリント配線基板としての２層配線基板の作製を可能としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明を図面を参照にして説明する。
図１は本発明の配線形成方法の工程断面図であり、図２は本発明の２層基板である。
図１、図２中、１１０はシート状の金属材、１１０Ｓは粗面化処理面、１２０は絶縁層（絶縁基板）、１２０Ｓは絶縁層面、１３０は２層基板、１４０は導電薄膜層、１５０はめっきレジスト、１６０は金属層（配線）、１８０は配線基板である。
【００１２】
はじめに、本発明の配線形成方法を図１に基づいて説明する。
先ず、シート状の金属材１１０の一面を表面の粗さが、ＪＩＳ Ｂ０６０１の中心線平均粗さＲａが０．５〜２μｍで、十点平均粗さＲｚが５〜１０μｍでとなるように、粗面化処理を行う。（図１（ａ））
シート状の金属材１１０としては銅箔が挙げられるが、これに限定はされない。
粗面化処理としては、電解研磨等が挙げられる。
次いで、清浄な状態で、シート状の金属材１１０の粗面化処理が施された側の面１１０Ｓに、キャスティング法により、有機高分子からなる絶縁層１２０を所定の厚さで形成して、シート状の金属材１１０と絶縁層１２０からなる２層基板１３０を作成する。（図１（ｂ））
有機高分子としては、ポリイミド等が挙げられる。
尚、キャスティング法については、従来の接着材を用いない２層基板の作製においても用いられており、反り防止等を考慮して、その作成条件には工夫があるが、ここでは詳しい説明を省略する。
次いで、シート状の金属材１１０をエッチング除去する。（図１（ｃ））
次いで、シート状の金属材１１０のエッチング除去により、露出した、絶縁層１２０の粗面形状を持つ絶縁層面１２０Ｓ上全面に、配線を形成するための下地となる導電薄膜層１４０を形成する。（図１（ｄ））
導電薄膜層１４０の形成方法としては、無電解めっき法、蒸着法、スパッタリング法等がある。蒸着法、スパッタリング法を用いて下地導電薄膜層を形成する場合、従来用いられているグロー放電処理、ヒドラジン等のアルカリ溶液処理による表面層の改質を行わなくても実用に耐える配線の密着強度が得られる。
勿論、ことさらに密着強度が必要な場合には、グロー放電処理、アルカリ溶液処理を施した後、蒸着法、スパッタリング法により下地導電薄膜層を形成すればよい。
尚、無電解めっきとしては、無電解銅めっきが挙げられるが、これに限定はされない。
【００１３】
次いで、絶縁層面１２０Ｓ上に形成された導電薄膜層１４０上に、アディティブ法により金属配線を形成するための、めっきレジスト１５０を塗布し、製版した（図１（ｅ））後、露出した導電薄膜層１４０上に電解めっき法にて金属層（配線）１６０を形成する。（図１（ｆ））
金属層（配線）１６０としては 電解銅めっきによる銅配線層が一般的である。
この後、めっきレジスト１５０を剥離し（図１（ｇ））、露出した導電薄膜層１４０をエッチング除去し、配線基板１８０を得る。（図１（ｈ））
このように、本発明の配線形成方法においては、絶縁層１２０上に密着性に優れた金属薄膜を形成するための、グロー放電処理、化学的処理を行わないため、比較的コストも低く、３層基板と同程度以上の密着力を配線を形成することができる。
【００１４】
尚、図１（ｃ）の後、シート状の金属材１１０のエッチング除去により、露出した、絶縁層１２０の粗面形状を持つ絶縁層面１２０Ｓに対し、更に、化学的に表面のヌレ性を向上させる改質処理を施してから、図１（ｄ）に示すように、無電解めっき処理により導電薄膜層１４０を形成しても良い。
この場合には、最終的に得られる配線基板１８０（図１（ｈ））における、配線部の密着性の向上がさらに期待できる。
【００１５】
次いで、本発明に関わる２層基板を、図２に基づいて簡単に説明する。
本発明の２層基板は、配線をアディディブ法により形成するためにその一面を粗化した有機高分子からなる絶縁層を供給するための基板で、図２に示すように、シート状の金属材１１０の粗面化処理された面側１１０Ｓに、キャスティングにて、有機高分子からなる絶縁層１２０を設けたものである。
そして、シート状の金属材１１１の粗面化された面１１０ＳのＪＩＳ Ｂ０６０１の中心線平均粗さＲａが０．５〜２μｍで、十点平均粗さＲｚが５〜１０μｍである。
２層基板１３０は、シート状の金属材１１０を溶解除去して、絶縁層１２０の金属材１１０があった側の面に、配線をアディディブ法により作成するためのものであり、配線を作成する側の絶縁層の面は、粗面化処理された金属材１１０の面に合わせ粗面化されており、配線と絶縁層との密着を良いものとできる。
【００１６】
【実施例】
更に、本発明の配線形成方法の実施例を挙げて、図１に基づいて説明する。
先ず、本発明の配線形成方法の実施例１を挙げる。
本実施例では、シート状の金属材１１０として、１８μｍ厚の銅箔で、その１面１１０Ｓが、中心線平均粗さＲａが１．０μｍに、十点平均粗さＲｚが８μｍに、粗面化処理が施されたもので、面１１０Ｓ上に有機高分子からなる絶縁層１２０をキャスティングにより設けた２層基板１３０を用いたが、これは、市販のエスパネックス（新日鉄化学株式会社製）配線用基板である。（図１（ｂ））
そして、銅箔からなる金属材１１０を塩化第二鉄によりエッチング除去した。（図１（ｃ））
【００１７】
次いで、配線の下引き層となる、導電薄膜層１４０を無電解めっきにより、以下の条件にて絶縁層１２０の面１２０Ｓ上に設けた。
まず、めっき析出の核となる触媒吸着を促進するために有機高分子からなる絶縁層１２０の表面１２０Ｓをクリーニング、コンディショニングして、無電解めっき析出の核となる触媒を付与した。
触媒を付与する方法としては、センシダイシング・アクテベーテインク法およびキャタリスト・アクセラレータ法があるがここではキャタリスト・アクセラレータ法を用いた。有機高分子からなる絶縁層１２０の表面１２０Ｓに触媒を付与した後、無電解銅めっきを施し、０．２μｍ厚さの導電薄膜層１４０を形成した。（図１（ｄ））
クリーニング、コンディショニング工程から無電解銅めっき工程までの条件を（表１）に示す。
尚、用いた薬品はすべて上林工業株式会社製のものである。

【００１８】
次いで、配線をめっき形成するためのめっきレジスト１５０を、製版した。（図１（ｅ））
めっきレジスト１５０としては、東京応化工業株式会社製ＰＭＥＲＰ一ＬＡ９００ＰＭを、１２μｍの厚さとなるようロールコーテイングして設けた。
この後、露出した導電薄膜層１４０上に電解銅めっきにより、１０μ厚の銅めっき配線からなる金属配線１６０を形成した。（図１（ｆ））
（表２）に電解めっきで用いためっき液組成及び条件を示す。

【００１９】
次いで、銅めっきによる金属配線１６０を設けた後、めっレジスト１５０を剥離し（図１（ｇ））、露出した導電薄膜層１４０をエッチング除去して、フレキシブルプリント配線基板１８０を得た。（図１（ｈ））
【００２０】
次に、本発明の配線形成方法の実施例２を挙げる。
本実施例は、実施例１において、シート状の金属材１１０をエッチング除去した（図１（ｃ））後に、有機アルカリ水溶液を用いて、絶縁層１２０の表面１２０Ｓを化学的に改質し、ヌレ性を向上させてから、更に、実施例１と同様に、図１（ｄ）〜図１（ｈ）工程を行ったものである。
（表３）は、有機アルカリ水溶液による改質処理の条件である。

【００２１】
【発明の効果】
本発明の、上記のように、微細配線を可能とし、且つ、配線と絶縁層との密着性に優れた、フレキシブルプリント配線基板としての２層配線基板の配線形成方法の提供を可能としており、低コストでこれを達成できるものとしている。
また、このような２層配線基板の作製方法に用いられる２層基板の提供を可能としている。
詳しくは、グロ一放電処理、ヒドラジン等のアルカリ溶液処理により、絶縁層の表面を化学的に改質させなくとも実用に耐え得る配線の密着強度を得られるものとしており、低コスト化が可能となる。これは、化学的に安定で粗面化処理しにくいポリイミドを絶縁層として用いた場合に特に有効となる。
特に、有機高分子をポリイミドとし、耐熱性、屈曲性、耐マイグレーション性、ボンディング性の特性に優れた、接着剤層を含まない銅、ポリイミドの２層からなる配線部を有する配線用基板を提供できる。
さらに、図１に示すように、改質処理することにより、より配線の密着力の高い銅、ポリイミドの２層からなる配線部を有する２層配線基板も提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の配線形成方法の工程を示した断面図
【図２】本発明の２層基板の断面図
【図３】従来の２層配線基板の製造方法の工程図
【図４】従来の２層配線基板の製造方法の工程図
【図５】従来の配線用基板の断面図
【符号の説明】
１１０ シート状の金属材
１１０Ｓ 粗面化処理面
１２０ 絶縁層（絶縁基板）
１２０Ｓ 絶縁層面
１３０ ２層基板
１４０ 導電薄膜層
１５０ めっきレジスト
１６０ 金属層（配線）
１８０ 配線基板
３１０ 銅箔
３１０Ｓ （銅箔の）面
３２０ ポリイミド樹脂層
３３０ ２層基板
３４０ レジストパターン
３５０ 配線部
４１０ ポリイミドフィルム
４２０ 金属薄膜
４３０ めっきレジスト
４４０ めっき金属層
４５０ 配線基板
５１０ ３層基板
５１１ 銅層
５１２ 接着剤層
５１３ ポリイミド層
５２０ ２層基板
５２１ 銅層
５２３ ポリイミド層

Claims (6)

1. 有機高分子からなる絶縁層の少なくとも一面に配線を形成する配線形成方法であって、（ａ）シート状の金属材の粗面化処理された面側に、有機高分子からなる絶縁層を形成する工程と、（ｂ）シート状の金属材をエッチング除去する工程と、（ｃ）絶縁層のシート状の金属材と接していた側の面にアディティブ法により金属配線を形成するための下地導電薄膜層を形成する工程と、（ｄ）下地導電薄膜層上にアディティブ法により金属配線を形成する工程と、（ｅ）金属配線形成領域以外の下地導電薄膜層をエッチング除去する工程とを、有することを特徴とする配線形成方法。
2. 請求項１において、シート状の金属材の粗面化処理された面側に、有機高分子からなる絶縁層を形成する工程は、キャスティングによることを特徴とする配線形成方法。
3. 請求項１ないし２におけるシート状の金属材が、金属箔であることを特徴とする配線形成方法。
4. 請求項１ないし３における有機高分子がポリイミドからなることを特徴とする配線形成方法。
5. 請求項１ないし４におけるシート状の金属材の粗面化処理は、粗面化された面のＪＩＳ Ｂ０６０１の中心線平均粗さＲａが０．５〜２μｍで、十点平均粗さＲｚが５〜１０μｍであることを特徴とする配線形成方法。
6. 請求項１ないし５において、シート状の金属材をエッチング除去した後に、絶縁層のシート状の金属材と接していた側の面に改質処理を施してから、金属配線を形成するための下地導電薄膜層を形成することを特徴とする配線形成方法。

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