プリント配線板およびその製造方法

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【発明の名称】	プリント配線板およびその製造方法
【発明者】	【氏名】大原直人【氏名】高橋克彦【氏名】鶴崎幸司
【要約】	【課題】回路の密着力と屈曲特性を両立できるプリント配線板およびその製造方法を提供する。【解決手段】カバーレイもしくは層間接着剤が積層される銅箔回路面をマイクロエッチングにより表面粗化して粗度Ｒｚを５．０μｍ以下とする。あるいは、銅箔回路面の表面粗さＲａを０．５μｍ以下とする。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロエッチングにより表面粗化された銅箔回路面の粗度Ｒｚが５．０μｍ以下であり、前記銅箔回路面の上にカバーレイもしくは層間接着剤が積層されていることを特徴とするプリント配線板。
【請求項２】
前記粗度Ｒｚが銅箔の厚さの２８％以下であることを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板。
【請求項３】
マイクロエッチングにより表面粗化された銅箔回路面の表面粗さＲａが０．５μｍ以下であり、前記銅箔回路面の上にカバーレイもしくは層間接着剤が積層されていることを特徴とするプリント配線板。
【請求項４】
マイクロエッチングにより粗度Ｒｚが５．０μｍ以下となるように銅箔回路面を表面粗化したのち、前記銅箔回路面の上にカバーレイもしくは層間接着剤を積層することを特徴とするプリント配線板の製造方法。
【請求項５】
前記マイクロエッチングにおいて前記粗度Ｒｚを銅箔の厚さの２８％以下とすることを特徴とする請求項４に記載のプリント配線板の製造方法。
【請求項６】
マイクロエッチングにより表面粗さＲａが０．５μｍ以下となるように銅箔回路面を表面粗化したのち、前記銅箔回路面の上にカバーレイもしくは層間接着剤を積層することを特徴とするプリント配線板の製造方法。

【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント配線板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フレキシブル配線板は薄くて可撓性に優れるため、種々の電子機器内に組み込まれている。特に折り畳み式携帯電話のヒンジ部やＰＤＡ端末などに用いられるフレキシブル配線板は、高い耐屈曲性が求められる。
フレキシブル配線板を製造する際、銅張積層板（ＣＣＬ）の銅箔上には、銅箔面の保護のためカバーレイ（ＣＬ）が貼着される。多層基板では、カバーレイもしくは層間接着剤が貼着される場合がある。従来、銅箔とカバーレイもしくは層間接着剤との層間密着力を向上するため、銅箔面に粗化処理が施されることがある。ここで粗化処理とは、銅箔の表面に凹凸形状を形成するものである。
【０００３】
絶縁性基板と貼り合わされる側である銅箔面の表面粗度に関する文献として、特許文献１、２がある。特許文献１には、冷間圧延で形成した表面のオイルピットの深さが２．０μｍ以下とした圧延銅箔が記載されている。また、特許文献２には、Ｒａが０．２μｍ以下程度の表面粗さの小さい金属箔表面に基板材料となるポリイミドを積層したフレキシブル金属箔積層体が記載されている。
このほか、銅箔の表面粗度に関する文献としては、特許文献３～６がある。特許文献３には、微細回路の形成を容易にするため、熱硬化性接着剤又は電気絶縁性樹脂に接する面のＲｚが３μｍ以下であり、表面処理層中のニッケル含有量が０．２ｇ／ｍ^２以下である銅箔を使用したフレキシブル印刷配線用基板が記載されている。特許文献４には、耐マイグレーションを向上するため、銅箔の貼り合わせ側の面（Ｍ面）のＲｚを０．５～３．０μｍとしたフレキシブルプリント基板用積層板が記載されている。特許文献５には、高温放置時や吸湿時に接着強度が劣化する問題に対して、銅箔の表面を物理的に粗化してＲｚを０．１～５．０μｍとする多層配線基板の製造方法が記載されている。特許文献６には、苛酷なヒートサイクル試験における絶縁層のクラック発生、剥離、膨れを防止するため、導体層の粗化により形成された凹凸の平均深さが配線金属厚みの１０％以上とした多層回路基板が記載されている。
フレキシブル配線板の屈曲特性に関する文献としては、特許文献７、８がある。特許文献７には、金属箔とカバーレイとの接着力および屈曲性を改善するため、電解メッキ法によりベースフイルム上の金属箔層表面を粗化処理したフレキシブルプリント基板が記載されている。特許文献８には、フレキシブルプリント配線板材料の一部分に硬質プリント配線板材料を積層して形成した多層部に良好なスルーホールを形成するため、多層部となる部分の銅箔に粗化処理を施してプリプレグに対する密着性を高め、かつフィルムカバーレイを介在させること無く硬質プリント配線板材料を積層する、プリント配線板の製造方法が記載されている。
【特許文献１】特開２００１－５８２０３号公報
【特許文献２】特開２００１－２７００３６号公報
【特許文献３】特開２００３－８６９３６号公報
【特許文献４】特開２００３－１３３６６６号公報
【特許文献５】特開２００３－３３２４８５号公報
【特許文献６】特開平１１－３３０６９５号公報
【特許文献７】特開２００３－２０９３５１号公報
【特許文献８】特許第３１５５５６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、導体回路面の密着性を向上するため表面を凹凸形状に粗化することは知られている。また、表面の粗化により微小なクラックが生じやすくなり、さらに繰り返しの屈曲により、このクラックがより大きなクラック（マクロクラック）に成長して回路の断線に至るため、粗化処理によって屈曲特性は著しく低下することが知られている。従って、回路の密着力と屈曲特性を両立させる粗化手法が望まれていた。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、回路の密着力と屈曲特性を両立できるプリント配線板およびその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため、マイクロエッチングにより表面粗化された銅箔回路面の粗度Ｒｚが５．０μｍ以下であり、前記銅箔回路面の上にカバーレイもしくは層間接着剤が積層されていることを特徴とするプリント配線板を提供する。前記粗度Ｒｚは銅箔の厚さの２８％以下であることが好ましい。
また本発明は、マイクロエッチングにより表面粗化された銅箔回路面の表面粗さＲａが０．５μｍ以下であり、前記銅箔回路面の上にカバーレイもしくは層間接着剤が積層されていることを特徴とするプリント配線板を提供する。
【０００７】
また本発明は、マイクロエッチングにより粗度Ｒｚが５．０μｍ以下となるように銅箔回路面を表面粗化したのち、前記銅箔回路面の上にカバーレイもしくは層間接着剤を積層することを特徴とするプリント配線板の製造方法を提供する。前記マイクロエッチングによる粗度Ｒｚは、銅箔の厚さの２８％以下とすることが好ましい。
また本発明は、マイクロエッチングにより表面粗さＲａが０．５μｍ以下となるように銅箔回路面を表面粗化したのち、前記銅箔回路面の上にカバーレイもしくは層間接着剤を積層することを特徴とするプリント配線板の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、屈曲特性と密着性及び耐熱性を両立したプリント配線板を製造することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、最良の形態に基づいて本発明を説明する。
本発明が適用されるプリント配線板は、屈曲に用いられるフレキシブル部を有するものである。このようなプリント配線板としては、単層のフレキシブル基板（ＦＰＣ）、ＦＰＣのみを２層以上積層してなるフレキシブル多層基板、内層基板となるＦＰＣの片面または両面における一部の領域にリジッド基板（ＲＰＣ）等の他の基板を積層したリジッドフレックス多層基板（ＲＦ）などが挙げられる。
【００１０】
一般にフレキシブル部は、フレキシブルな絶縁性基材（ベースフィルム）の片面または両面に導体層として銅箔を積層した銅張積層板（ＣＣＬ）と、この銅張積層板の銅箔に形成した回路を保護するため回路上に積層されたカバーレイとから構成される。また、多層基板の場合には、銅箔回路面の上にカバーレイもしくは層間接着剤が貼着されることもある。
銅箔としては、圧延銅箔、電解銅箔のいずれを用いても良い。銅箔の厚さは特に限定されないが、例えば９～３６μｍである。
カバーレイとしては、例えばポリイミド（ＰＩ）等の絶縁性樹脂のフィルムの片面に接着剤層を設けたものを用いることができる。カバーレイの貼着に用いる接着剤としては、特に限定されるものではなく、例えばエポキシ系、ゴム系、アクリル系、ポリイミド系の接着剤が挙げられる。
【００１１】
回路とカバーレイもしくは層間接着剤との密着性を向上するために回路の表面を粗化処理すると、表面の凹凸からクラックが成長して回路の断線に至るので、粗化処理により屈曲特性が低下する。そこで本発明では、銅箔の回路面に粗化処理を施す際、粗度Ｒｚまたは表面粗さＲａに最適な範囲を規定する。これにより、屈曲特性と密着性および耐熱性を両立したプリント配線板を製造することが可能となる。
【００１２】
そこで第１の発明では、マイクロエッチングにより銅箔回路面を表面粗化して、銅箔回路面の粗度Ｒｚを５．０μｍ以下、より好ましくは４．０μｍ以下とする。ここで、粗度Ｒｚとは１０点平均粗さであり、具体的には、山頂から高い順に５点、谷底から低い順に５点を選び、その山高さおよび谷深さの平均を算出したものである。さらに、粗度Ｒｚは銅箔の厚さの２８％以下、より好ましくは２２％以下が好ましい。
銅箔回路面の粗度Ｒｚが前記上限を超えると、屈曲特性が低下するため好ましくない。また、密着性および耐熱性（剥離防止）のためには、銅箔回路面の粗度Ｒｚは１．０μｍ以上が好ましい。
【００１３】
また第２の発明では、マイクロエッチングにより銅箔回路面を表面粗化して、銅箔回路面の表面粗さＲａを０．５μｍ以下、より好ましくは０．４μｍ以下とする。ここで、表面粗さＲａは、算術平均粗さであり、粗さ曲線からその平均線の方向に基準長さｌだけ抜き取り、この抜き取り部分の平均線から粗さ曲線までの絶対値を合計し、平均した値である。銅箔回路面の表面粗さＲａが前記上限を超えると、屈曲特性が低下するため好ましくない。また、密着性および耐熱性（剥離防止）のためには、銅箔回路面の表面粗さＲａは０．１μｍ以上が好ましい。
【００１４】
本発明では、銅箔回路面の表面粗化をマイクロエッチングにより行い、粗度Ｒｚまたは表面粗さＲａが上述の範囲内となるように条件を調整する。そして、表面粗化された銅箔回路面の上にカバーレイもしくは層間接着剤を積層する。これにより、屈曲特性と密着性及び耐熱性を両立したプリント配線板を製造することが可能になる。マイクロエッチングは、例えば硫酸・過酸化水素系の黒化処理代替法によって行うことができる。マイクロエッチングは、粗化めっき法や電解めっき法、黒化処理等と比べて、低コストに実施でき、生産性が高いので好ましい。
【実施例】
【００１５】
以下、本発明を試験例に基づいて具体的に説明する。
本試験例では、内層ＦＰＣの銅箔回路面の粗度Ｒｚまたは表面粗さＲａが異なるプリント配線板のサンプルを複数製造し、プリント配線板に対して、屈曲試験、ピール試験、およびリフロー耐熱試験を行った。
サンプルとなるプリント配線板６０の構造および製造プロセスを図１に示す。このプリント配線板６０は、図１（ｅ）に示すように、ＦＰＣのみからなるケーブル部６１を有するケーブル付きリジッドフレックス多層基板である。
【００１６】
（使用材料）
銅張積層板１０（ＣＣＬ）としては、フレキシブル基材１１の両面に銅箔１２、１３を積層し、フレキシブル基材１１と銅箔１２、１３を接着剤を介せずに直接一体化したフレキシブルな２層材を用いた。ここで、フレキシブル基材１１は厚さ２５μｍのポリイミド（ＰＩ）、銅箔１２、１３は厚さ１８μｍの圧延銅箔とした。
カバーレイ２０（ＣＬ）としては、フレキシブル基材２１の片面に接着剤２２が設けられたものを用いた。ここで、フレキシブル基材２１は厚さ２５μｍのポリイミド（ＰＩ）、接着剤２２は厚さ２５μｍのエポキシ系とした。
層間接着剤４０（ＡＤＨ）としては、厚さ４０μｍの接着シートを用いた。
外層基板５０としては、リジッド基材５１の片面に銅箔５２を積層したＲＰＣを用いた。ここで、リジッド基材５１は厚さ１５０μｍのガラスエポキシ樹脂（ガラス繊維を編み込み、エポキシ樹脂で固めたもの）、銅箔５２は厚さ１８μｍの電解銅箔とした。
【００１７】
（製造プロセス）
まず、図１（ａ）に示すように、銅張積層板１０の両面の銅箔１２、１３に不図示の回路を形成する。さらに、銅箔１２、１３の回路面１２ａ、１３ａにマイクロエッチングを行い、硫酸・過酸化水素系の黒化処理代替法を用いて粗化処理を施す。なお、粗化処理を未処理とした比較例のサンプルを作製する場合、この粗化処理の実施は省略する。
【００１８】
次に、図１（ｂ）に示すように、銅張積層板１０の銅箔１２、１３の回路面１２ａ、１３ａ上にそれぞれカバーレイ２０、２０を積層し、接着剤２２側を銅張積層板１０の銅箔１２、１３側に重ね合わせ、熱プレス等によって貼り合わせる（ＣＬキュア）。
以上により、プリント配線板６０の内層基板３０となるフレキシブル基板（内層ＦＰＣ）を形成する。
【００１９】
次に、図１（ｃ）に示すように、層間接着剤４０を介して内層基板３０の両面に外層基板（ＲＰＣ）５０、５０を積層する。さらに外層基板５０の表面の銅箔５２に不図示の回路を形成する。
【００２０】
次に、図１（ｄ）に示すように、外層基板５０の外形加工により、ケーブル部６１となる部分の外層基板５０を剥がし、内層基板３０を露出させる。図１（ｅ）に示すように、露出した内層基板３０がケーブル部６１となり、ケーブル部６１の両側において外層基板５０が残された部分は、内層基板３０および外層基板５０、５０の３層の基板が積層一体化された多層部６２、６２となる。
【００２１】
（試験条件）
屈曲試験では、ＪＩＳＣ５０１６８．６に準拠して、屈曲試験機にサンプルを取り付け、サンプルの導体パターンに電流を流して抵抗値を測定しながらサンプルを一定の速度で往復運動させて繰り返し屈曲させ、抵抗値が上昇して回路が破断したと認められるた時点の屈曲回数を測定した。屈曲回数は、同等の粗度または表面粗さを有するサンプル１０枚の平均値を測定値とした。また、サンプルを繰り返し屈曲させるときの屈曲半径は２．５ｍｍとした。
【００２２】
ピール試験では、ＪＩＳＣ６４７１８．１に準拠して、常温環境下、引っ張り速度を５０ｍｍ／ｍｉｎとしてサンプルの銅箔を銅箔除去面に対して９０°方向に引き剥がし、得られた引き剥がし荷重より、ＪＩＳＣ５０１６８．１．６に基づいて引き剥がし強さ（Ｎ／ｃｍ）を算出した。
【００２３】
リフロー耐熱試験では、前処理をＪＥＤＥＣ（ＪｏｉｎｔＥｌｅｃｔｒｏｎＤｅｖｉｃｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏｕｎｃｉｌ；米国電気工業会（ＮＥＭＡ）と米国電子機械工業会（ＥＩＡ）の合同委員会）レベル１規格（温度８５℃、相対湿度８５％ＲＨの環境下で１６８時間の吸湿処理）で行ったのち、２３０℃以上の加熱（ピーク温度は２５０℃）を３０秒継続し、この加熱を３回繰り返した。加熱後の剥離の有無（○：剥離なし、×：剥離発生）を試験した。
【００２４】
（試験例１）
上記製造プロセスにおいて、銅箔１２、１３の回路面１２ａ、１３ａの粗度Ｒｚが１．０μｍ（６％）、２．０μｍ（１１％）、３．０μｍ（１７％）、４．０μｍ（２２％）、５．０μｍ（２８％）、６．０μｍ（３３％）、７．０μｍ（３９％）、８．０μｍ（４４％）となるように粗化処理を行い、それぞれの粗度Ｒｚを有するプリント配線板６０のサンプルを作製した。なお、粗度Ｒｚはレーザ顕微鏡によって回路面を観察して計測した値であり、粗度Ｒｚの後に記した括弧内の百分率は、銅箔の厚さに対する粗度Ｒｚの割合を％で示した値である。また、粗化処理を省略することにより、未処理のサンプル（Ｒｚ＝０μｍ）を作製した。
【００２５】
製造したプリント配線板の各サンプルのケーブル部に対して、屈曲試験（ケーブル部の屈曲回数の測定）、ピール試験（銅箔回路面とカバーレイとの間の引き剥がし強さの測定）、およびリフロー耐熱試験（銅箔回路面とカバーレイとの間の剥離の有無の検査）を行った。その結果を表１および図２に示す。
【００２６】
【表１】

【００２７】
表１および図２の結果から、屈曲用のケーブル部を有するプリント配線板においてＦＰＣの回路面に粗化処理を施す場合、粗度Ｒｚが５．０μｍ以下（導体厚さの２８％以下）、より好ましくは、粗度Ｒｚが４．０μｍ以下（導体厚さの２２％以下）であれば、良好な屈曲特性を維持することが分かった。また、粗化処理により、粗度Ｒｚを１．０μｍ以上（導体厚さの６％以下）とすることにより、未処理品（粗度Ｒｚ＝０μｍ）よりも高いピール強度を持ち、かつリフロー耐熱試験でもカバーレイの剥離が生じていないことから、屈曲特性と密着性および耐熱性を両立する優れたプリント配線板ということができる。
【００２８】
（試験例２）
上記製造プロセスにおいて、銅箔１２、１３の回路面１２ａ、１３ａの表面粗さＲａが０．１μｍ、０．２μｍ、０．３μｍ、０．４μｍ、０．５μｍ、０．６μｍ、０．７μｍ、０．８μｍとなるように粗化処理を行い、それぞれの表面粗さＲａを有するプリント配線板６０のサンプルを作製した。なお、表面粗さＲａはレーザ顕微鏡によって回路面を観察して計測した値である。また、粗化処理を省略することにより、未処理のサンプル（Ｒａ＝０μｍ）を作製した。
【００２９】
製造したプリント配線板の各サンプルのケーブル部に対して、屈曲試験（ケーブル部の屈曲回数の測定）、ピール試験（銅箔回路面とカバーレイとの間の引き剥がし強さの測定）、およびリフロー耐熱試験（銅箔回路面とカバーレイとの間の剥離の有無の検査）を行った。その結果を表２および図３に示す。
【００３０】
【表２】

【００３１】
表２および図３の結果から、屈曲用のケーブル部を有するプリント配線板においてＦＰＣの回路面に粗化処理を施す場合、表面粗さＲａが０．５μｍ以下、より好ましくは、表面粗さＲａが０．４μｍ以下であれば、良好な屈曲特性を維持することが分かった。また、粗化処理により、表面粗さＲａを０．１μｍ以上とすることにより、未処理品（表面粗さＲａ＝０μｍ）よりも高いピール強度を持ち、かつリフロー耐熱試験でもカバーレイの剥離が生じていないことから、屈曲特性と密着性および耐熱性を両立する優れたプリント配線板ということができる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、種々の電子機器などに組み込まれるプリント配線板の製造に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】（ａ）～（ｅ）プリント配線板の製造手順の一例を示す断面工程図である。
【図２】銅箔回路面の粗度Ｒｚと屈曲回数およびピール強度との関係を示す一例を示すグラフである。
【図３】銅箔回路面の表面粗さＲａと屈曲回数およびピール強度との関係を示す一例を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３４】
１２、１３…銅箔、１２ａ、１３ａ…回路面、２０…カバーレイ、６０…プリント配線板。

【出願人】	【識別番号】０００００５１８６【氏名又は名称】株式会社フジクラ
【出願日】	平成１７年７月２９日（２００５．７．２９）
【代理人】	【識別番号】１０００６４９０８【弁理士】【氏名又は名称】志賀正武【識別番号】１００１０８５７８【弁理士】【氏名又は名称】高橋詔男【識別番号】１０００８９０３７【弁理士】【氏名又は名称】渡邊隆【識別番号】１００１０１４６５【弁理士】【氏名又は名称】青山正和
【公開番号】	特開２００７－３６０９８（Ｐ２００７－３６０９８Ａ）
【公開日】	平成１９年２月８日（２００７．２．８）
【出願番号】	特願２００５－２２０４８１（Ｐ２００５－２２０４８１）