プリント配線基板および回路装置

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【発明の名称】	プリント配線基板および回路装置
【発明者】	【氏名】片岡龍男【氏名】明石芳一【氏名】井口裕
【要約】	【課題】絶縁抵抗値が変動しにくい２層構成の金属被覆ポリイミドよりなるプリント配線基板の提供すること。【構成】絶縁フィルムの少なくとも一方の表面に、スパッタリング金属層を介して積層された導電性金属を形成し、該スパッタリング金属層および導電性金属層を、エッチング法により選択的に除去して配線パターンを形成した後、該積層フィルムを、スパッタリング金属層に含有されるＮｉを溶解可能な第1液で処理し、次いでスパッタリング金属層に含有されるＣｒを溶解しかつ絶縁フィルムのスパッタリング金属層を除去し得る第２処理液で処理して、該配線パターンが形成されていない絶縁フィルムの表層面に残存するスパッタリング金属を絶縁フィルム表層面と共に除去する。さらに、本発明のプリント配線基板は、配線パターンが形成されていない部分の絶縁フィルムの厚さが、該配線パターンが形成されている絶縁フィルムの厚さよりも１～１００ｎｍ薄く形成されている。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁フィルムと、該絶縁フィルムの少なくとも一方の面に形成された配線パターンとを有するプリント配線基板であって、
該絶縁フィルムの配線パターンが形成されていない部分の絶縁フィルムの厚さが、該配線パターンが形成されている絶縁フィルムの厚さよりも１～１００nm薄く形成されていることを特徴とするプリント配線基板。
【請求項２】
上記絶縁フィルムが、ポリイミドフィルムであることを特徴とする請求項第１項記載のプリント配線基板。
【請求項３】
上記絶縁フィルムの表面に、配線パターンが接着剤層を介さずに直接配置されている請求項第１項記載のプリント配線基板。
【請求項４】
上記配線パターンが、絶縁フィルム表面に直接配置されたNiおよび／またはCrを含有するスパッタリング金属層と、該スパッタリング層の表面に配置されたNi、Cr以外の導電性金属からなる導電性金属層とを含む複数種類の金属からなる金属層から形成されていることを特徴とする請求項第１項記載のプリント配線基板。
【請求項５】
上記配線パターンを形成する導電性金属層の表面に選択的にメッキ層を形成することを特徴とする請求項第１項記載のプリント配線基板。
【請求項６】
上記請求項第１項乃至第５項のいずれかの項に記載のプリント配線基板に、電子部品が実装されていることを特徴とする回路装置。

【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリイミドフィルムの表面に配線パターンが接着剤層を介さず直接形成されているプリント配線基板およびこのプリント配線基板に電子部品が実装された回路装置に関する。さらに詳しくは本発明は、基板となるポリイミドフィルムと、この絶縁基板の表面に形成された金属層とからなる2層構成の基板から形成されるプリント配線基板およびこのプリント配線基板に電子部品が実装された回路装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来からポリイミドフィルムなどの絶縁フィルムの表面に接着剤を用いて銅箔を積層した銅張り積層板を用いて配線基板が製造されている。
上記のような銅張り積層板は、表面に接着剤層が形成された絶縁フィルムに、銅箔を加熱圧着することにより製造される。したがって、このような銅張り積層板を製造する際には、銅箔を単独で取り扱わなければならない。しかしながら、銅箔は薄くなるほど腰が弱くなり、単独で取り扱える銅箔の下限は９～１２μｍ程度であり、これよりも薄い銅箔を用いる場合には、例えば支持体付の銅箔を用いることが必要になるなど、その取り扱いが非常に煩雑になる。また、絶縁フィルムの表面に接着剤を用いて、上記のような薄い銅箔を貼着した銅張り積層板を使用して配線パターンを形成すると、銅箔を貼着するために使用した接着剤の熱収縮によりプリント配線基板に反り変形が生ずる。特に電子機器の小型軽量化に伴い、プリント配線基板も薄化、軽量化が進んでおり、このようなプリント配線基板には、絶縁フィルム、接着剤および銅箔からなる3層構造の銅張り積層板では対応できなくなりつつある。
【０００３】
そこで、こうした3層構造の銅張り積層板に代わって、絶縁フィルム表面に直接金属層を積層した２層構造の積層体が使用されている。このような2層構造の積層体は、ポリイミドフィルムなどのような絶縁フィルムの表面に、無電解メッキ法、蒸着法、スパッタリング法などによりシード層金属を析出させることにより製造される。そして、上記のようにして析出した金属の表面に銅メッキを付着させた後、フォトレジストを塗布し、露光・現像し、次いでエッチングすることにより所望の配線パターンを形成することができる。特に2層構成の積層体は、金属（Cu）層が薄いために形成される配線パターンピッチ幅が３０μｍに満たないような非常に微細な配線パターンを製造するのに適している。
【０００４】
ところで、特許文献１（特開2003-188495号公報）には、ポリイミド樹脂フィルムに乾式製膜法で形成された第1金属層と第1金属層の上にメッキ法で形成された導電性を有する第2金属層とを有する金属被覆ポリイミドフィルムに、エッチング法によってパターンを形成するプリント配線基板の製造方法において、前記エッチング後にエッチング表面を酸化剤による洗浄処理を行うことを特徴とするプリン等配線基板の製造方法の発明が開示されている。また、この特許文献１の実施例５には、ニッケル・クロム合金を厚さ１０nmにプラズマ蒸着し、次いでメッキ法で銅を８μｍの厚さで析出させた例が示されている。
【０００５】
このようにして形成された２層構成の金属被覆ポリイミドフィルムを用いることにより、微細な配線パターンを形成することができるが、基材となるポリイミドフィルム表面に、例えばプラズマ蒸着などにより金属層を析出させると、ポリイミドフィルム表面では、蒸着する金属とポリイミドを形成する成分とが一部化学的に結合することがあり、このような金属はエッチングによっては除去されにくい。したがって、配線パターンが形成されたポリイミドフィルム表面に極微量の金属がポリイミドフィルムと一体化されて含有されることがある。このようにしてポリイミドフィルム表面に残存する金属によって、配線パターン間の絶縁性が低下することがある。また、図７に示されるように、上記のようにして配線パターンを形成した後、電子部品を実装する前に、配線パターンをメッキ処理することがあり、ポリイミドフィルム１１の表面には第1金属層１５を形成する金属がポリイミドフィルム１１を形成する成分と結合して残存することがある。このような残量金属３０は、ポリイミドフィルム１１の表面に物理的に結合している場合もあるし、ポリイミドフィルムを形成する成分と化学的に結合していることもある。このような残留金属３０がポリイミドフィルム１１と化学的に結合している場合には、このような金属３０をエッチングによって完全に除去することが難しい。
【０００６】
ポリイミドフィルム１１表面に第1金属層１５および第2金属層２０からなる配線パターンを形成した後、このような配線パターンは、その表面にメッキ層２５を形成して保護することがあり、このようなメッキ層は無電解メッキにより形成することが多い。ポリイミドフィルムに残留する金属３０は、このような無電解メッキによる金属析出の際に、金属析出の起点となることが多く、例えば図７に付番３１で示されるように、残留金属３０に析出した金属３１によって、本来電気絶縁性であるポリイミドフィルムの表面の電気絶縁性が損なわれることがある。このような析出した金属３１がポリイミドフィルム１１表面に析出金属が存在すると、これらの析出金属３１を経由する配線パターン間のマイグレーションにより、配線パターン間の電気的絶縁性が損なわれるという問題が生ずることが判った。特にこのようなマイグレーションによって、製造当初の配線パターン間の絶縁抵抗は良好な値を示すが、例えば１０００時間以上電圧をかけ続けた後の絶縁抵抗が、電圧を印加する前の値よりも相当低くなる。
【特許文献１】特開2003-188495号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、電圧印加後に絶縁抵抗が低下するという、上記のような２層構成の金属被覆ポリイミドフィルムを使用することにより特異的に生ずる２層構成の金属被覆ポリイミドフィルムを用いたプリント配線基板の問題点を解消することを目的とするものである。
【０００８】
すなわち、本発明は、2層構成の金属被覆ポリイミドフィルムを用いて、絶縁抵抗値が変動しにくいプリント配線基板を提供することを目的としている。
また、本発明は、上記のようにして形成された絶縁抵抗値が変動しにくいプリント配線基板を提供することを目的としている。
【０００９】
さらに、本発明は、上記のようなプリント配線基板に電子部品が実装された回路装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のプリント配線基板は、ポリイミドフィルムの表面にスパッタリング金属層を介して積層された銅層を、エッチング法により選択的に除去して配線パターンを形成した後、Ni-Crスパッタリング金属層のうち、Niを溶解可能な第1液で処理し、次いでCrを溶解しかつポリイミドを溶解し得る第2処理液で該配線パターンが形成されていないポリイミドフィルムの表層面を、残存するスパッタリング金属と共に除去することを特徴としている。すなわち、本発明のプリント配線基板の製造法は、絶縁フィルムの少なくとも一方の表面に、スパッタリング金属層を介して積層された導電性金属からなる導電性金属層を有する積層フィルムを形成し、該積層フィルムに形成されたスパッタリング金属層および導電性金属層を、エッチング法により選択的に除去して配線パターンを形成した後、該積層フィルムを、スパッタリング金属層に含有されるNiを溶解可能な第1液で処理し、次いでスパッタリング金属層に含有されるCrを溶解しかつ絶縁フィルムのスパッタリング金属層を除去し得る第2処理液で処理して、該配線パターンが形成されていない絶縁フィルムの表層面に残存するスパッタリング金属を絶縁フィルム表層面と共に除去することにより製造できるものである。
【００１１】
また、本発明のプリント配線基板は、ポリイミドフィルムと、該ポリイミドフィルムの少なくとも一方の面に形成された配線パターンとを有するプリント配線基板であって、該ポリイミドフィルムの配線パターンが形成されている部分のポリイミドフィルムの厚さが、配線パターンが形成されていない部分よりも１～１００nm厚いことを特徴としている。すなわち、本発明のプリント配線基板は、絶縁フィルムと、該絶縁フィルムの少なくとも一方の面に形成された配線パターンとを有するプリント配線基板であって、該絶縁フィルムの配線パターンが形成されていない部分の絶縁フィルムの厚さが、該配線パターンが形成されている絶縁フィルムの厚さよりも１～１００nm薄く形成されていることを特徴としている。
【００１２】
さらに、本発明の回路装置は、上記のプリント配線基板に形成された配線パターンに電子部品が実装されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のプリント配線基板の製造法では、絶縁フィルムであるポリイミドフィルムの配線パターンが形成されていない部分の表面にポリイミドと一体化されて残存する金属を、絶縁フィルムであるポリイミドフィルムの表面と共に除去しているので、配線パターンが形成されていない部分の絶縁フィルムであるポリイミドフィルム面は、表面から１～１００nm切削されており、このように、絶縁フィルムの表面と共にそこに存在している金属を除去することにより、配線パターン間の絶縁フィルム表面を、この絶縁フィルムが本質的に有している絶縁性にすることができる。
【００１４】
このように配線パターンが形成されていない絶縁フィルムであるポリイミドフィルムの表面を除去することにより、絶縁フィルムの表面に結合して存在する金属をほぼ完全に除去することができる。
【００１５】
従って、本発明のプリント配線基板の製造法によれば、電圧の印加によっても配線パターン間の抵抗値が変化することを有効に防止することができる。
さらに、本発明の回路装置は、上記のようにプリント配線基板に形成された配線パターン間の電気抵抗値が経時的に安定しているので、本発明の回路装置は長時間安定に使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に本発明のプリント配線基板について、製造方法に沿って具体的に説明する。
図１および図２は、本発明のプリント配線基板を製造する工程における基板の断面の例を示す図である。なお、以下に示す図面においては共通する部材には共通する付番を付してある。
【００１７】
図１および図２に示すように、本発明のプリント配線基板の製造方法では、絶縁フィルムの少なくとも一方の面に形成された基材金属層１２および導電性金属層２０からなる金属層が形成されたフィルムを基材フィルムとして使用してこの表面に形成された金属層を選択的にエッチングして配線パターンを形成する。この金属層は、絶縁フィルムの一方の面に形成されていてもよいし、絶縁フィルムの両面に形成されていてもよい。
【００１８】
図1(a)および図２(a)に示すように、本発明のプリント配線基板の製造法では、絶縁フィルム１１の少なくとも一方の表面に基材金属を析出させて、基材金属層１３を形成する。ここで絶縁フィルムとしては、ポリイミドフィルム、ポリイミドアミドフィルム、ポリエステル、ポリフェニレンスルファイド、ポリエーテルイミドおよび液晶ポリマーなどを挙げることができる。特に、本発明では絶縁フィルム基板として、ポリイミドフィルムを使用することが好ましい。ポリイミドフィルムのような絶縁フィルム１１は、基材金属層１３を形成する際の熱によって変形することが少なく、また、エッチングの際に使用されるエッチング液、あるいは、洗浄の際に使用されるアルカリ溶液などに侵食されることがない程度に耐酸・耐アルカリ性を有し、さらに基材金属層１３などを形成する際の加熱によって変形することがない程度の耐熱性を有している。
【００１９】
このような絶縁フィルム１１は、通常は７～８０μｍ、好ましくは７～５０μｍ、特に好ましくは１５～４０μｍの平均厚さを有している。本発明は、薄い配線基板を形成するのに適しているので、より薄い絶縁フィルムを使用することが好ましい。なお、このような絶縁フィルム１１の表面は、下記の基材金属層１３の密着性を向上させるために、ヒドラジン・KOH液などを用いた粗化処理、プラズマ処理などが施されていてもよい。
【００２０】
このような絶縁フィルム１１の表面には、図１（ｂ）および図２（ｂ）に示すように、基材金属層１３を形成する。この基材金属層１３は、絶縁フィルムであるポリイミドフィルム１１の少なくとも一方の面に形成され、この基材金属層１３の表面に形成される導電性金属層と絶縁フィルム１１との密着性を向上させるものである。
【００２１】
このような基材金属層１３を形成する金属の例としては、銅、ニッケル、クロム、モリブデン、タングステン、シリコン、パラジウム、チタン、バナジウム、鉄、コバルト、マンガン、アルミニウム、亜鉛、スズおよびタンタルなどを挙げることができる。これらの金属は単独であるいは組み合わせて使用することができる。これらの金属の中でもニッケル、クロムまたはこれらの合金を用いて基材金属層１３を形成することが好ましい。このような基材金属層１３は、ポリイミドフィルム１１の表面に蒸着法、スパッタリング法などの乾式の製膜法を使用して形成することが好ましい。このような基材金属層の厚さは、通常は、１～１００nm、好ましくは２～５０nmの範囲内にある。この基材金属層１３は、この層の上に導電性金属層２０を安定に形成するためのものであり、基材金属の一部が絶縁フィルム１１の表面に物理的に食い込む程度の運動エネルギーを持って絶縁フィルムと衝突することにより形成されたものであることが好ましい。
【００２２】
したがって、本発明では、基材金属層１３は、上記のような基材金属のスパッタリング層であることが特に好ましい。
上記のように基材金属層１３を形成した後、この基材金属層１３の表面に導電性金属層２０を形成する。この導電性金属層２０は、電解メッキ法あるいは無電解メッキ法などのメッキ法により形成することができる。また、この導電性金属層２０の平均厚さは、通常は０．５～４０μｍ、好ましくは１～１８μｍ、さらに好ましくは２～１２μｍの範囲内にある。
【００２３】
図２(d)には、上記のようにして、メッキ法により基材金属層１３の表面に導電性金属層２０が直接形成された対応が示されている。
導電性金属層２０は、上記のように基材金属層１３の表面に直接形成することもできるし、また、導電性金属層２０を形成する金属と同一の金属を、基材金属層１３を形成する方法と同様の方法により形成された層を介して形成することもできる。
【００２４】
図１(c)には、このような層を形成した態様が示されている。すなわち、上記のような基材金属層１３の表面に直接形成される層は、導電性金属層と同一の金属からなり、基材金属層１３を形成したのと同じ方法で形成することができる。例えば基材金属層１３をニッケルおよびクロムを用いたスパッタリング法で製造した場合には、その基材金属層１３の表面に形成される層はスパッタリングにより形成することができる。このときのスパッタリング銅層１５の厚さは、通常は１０～２０００nm、好ましくは２０～５００nmである。
【００２５】
また、基材金属層１３の平均厚さとスパッタリング銅層１５との厚さとの比は、通常は１：２０～１：１００、好ましくは１：２５～１：６０の範囲内にある。
上記のようにしてスパッタリング銅層１５を形成した後、図１（ｄ）に示すように、このスパッタリング銅層１５の表面にさらに銅層を形成する。ここでさらに積層される銅層は、図１(d)においては、付番１７で示されている。この付番１７の銅層は、スパッタリング法、蒸着法などの方法で形成することも可能であるが、電解メッキ法あるいは無電解メッキ法などのメッキ法で形成することが好ましい。すなわち、このメッキ銅層１７には、配線パターンを形成するのにある程度の厚さを有していることが必要であり、したがって電解メッキ法あるいは無電解メッキ法などのメッキ法により、効率よく銅を析出させることができる。このようにして形成されるメッキ銅層１７の平均厚さは、通常は０．５～４０μｍ、好ましくは０．５～１７．５μｍ、さらに好ましくは１．５～１１．５μｍの範囲内にあり、また、前述のスパッタリング銅層１５とこのメッキ銅層１７との合計の厚さは通常は１～４０μｍ、好ましくは１～１８μｍ、さらに好ましくは２～１２μｍの範囲内にある。なお、ここで形成されるスパッタリング銅層１５とメッキ銅層１７とは、メッキ銅層１７が形成された後は、その断面の構造から両者の境界を見出すのは極めて困難であり、本発明では、特に両者を区別して記載する必要のない場合には、両者を総合して導電性金属層２０と記載する。
【００２６】
このように導電性金属層２０を形成した後、図１(e)、図２(ｅ)に示すように、導電性金属層銅層２０の表面に感光性樹脂を塗布し、この感光性樹脂を露光現像して、感光性樹脂からなる所望のパターン２２を形成する。ここで使用することができる感光樹脂としては、光が照射されることにより硬化するタイプの感光性樹脂を使用することもできるし、光の照射によって樹脂が軟化するタイプの感光性樹脂を使用することもできる。
【００２７】
上記のようにして感光性樹脂を用いて形成されたパターン２２をマスキング材として、図１（ｆ）、図２（ｆ）に示すように、導電性金属層２０を選択的にエッチングして、所望の配線パターンを形成する。
【００２８】
なお、配線パターンの形成の際に感光性樹脂からなる所望のパターン２２は、例えばアルカリ洗浄などにより除去される。
ここで使用するエッチング剤は、導電性金属層２０を形成する金属である主として銅に対するエッチング剤であり、このような導電性金属エッチング剤の例としては、塩化第2鉄を主成分とするエッチング液、塩化第2銅を主成分とするエッチング液、硫酸+過酸化水素などのエッチング剤である。このような導電性金属に対するエッチング剤は、導電性金属層２０を優れた選択性でエッチングして配線パターンを形成することができるものであると共に、この導電性金属層２０と絶縁フィルム１１との間にある基材金属層１３に対してもかなりのエッチング機能を有している。従って、上記のような導電性金属エッチング剤を用いてエッチングを行うと、図１（ｆ）、図２（ｆ）に示されるように、導電性金属層は勿論、基材金属層１３に関しても相当エッチングが進み、基材金属層１３を、数nm程度の極めて薄い層として絶縁フィルムの表面に残存する程度にまでエッチングをすることができる。
【００２９】
本発明では、後述のようにして基材金属層１３を所定の処理液で処理する前に、配線パターンを形成する導電性金属層２０の表面および付番１３で示す基材金属を図１(g)、図２（ｇ）に示すようにエッチングして、表面にある酸化物膜などを除去するマイクロエッチングを行うことが好ましい。
【００３０】
このマイクロエッチングには、通常使用するエッチング液を使用可能であり、たとえば、過硫酸カリウム（K₂S₂O₈）溶液、HCｌ溶液や、上述の配線パターンを形成する際に使用したエッチング液を使用することができる。しかしながら、エッチング液との接触時間が長いと配線パターンを形成する銅の溶出量が多くなり、配線パターン自体がやせ細ってしまうので、このマイクロエッチングにおけるエッチング液と配線パターンとの接触時間は、通常は２～６０秒間、好ましくは１０～４５秒間程度である。
【００３１】
本発明では、上記のようにして導電性金属層２０を選択的にエッチングした後、マイクロエッチングを行い、次いで、図１ (h)に示すように、基材金属層１３に含有されるNiを溶解可能な第1液で処理する。さらに、上記Niを溶解可能な第1液で処理した後、基材金属層１３に含有されるCrを溶解しかつ絶縁フィルムを溶解し得る第2処理液で配線パターンが形成されていない絶縁フィルムの表層面を処理する。
【００３２】
本発明において、Niを溶解可能な第1液の例としては、各濃度５～１５重量％程度の硫酸・塩酸混合液を挙げることができる。
このNiを溶解可能な第1液を用いて処理することにより、基材金属層１３に含有される金属の一部を除去する。このNiを溶解可能な第1液を用いた処理においては、処理温度は、通常は３０～５５℃、好ましくは３５～４５℃で、処理時間は、通常は２～４０秒間、好ましくは２～３０秒間である。
【００３３】
このようにしてNiを溶解可能な第1液を用いた処理を行った後、Crを溶解しかつ絶縁フィルムを溶解し得る第2液を用いて処理する。すなわち、このCrを溶解しかつ絶縁フィルムを溶解し得る第2液を用いて処理することにより、基材金属層１３に残存する基材金属層１３を除去すると共に、この第2液は、絶縁フィルムの表面をも化学研磨することができる。
【００３４】
従って、図１（ｈ）、図２（ｈ）、図３および図４に示されるように、この第2液を使用することにより、基材金属層１３を除去することができると共に、この第2液は、絶縁フィルム１１の表面２7から、通常は１～１００nm、好ましくは５～５０nmの深さで絶縁フィルム１１を切削（溶解除去）することができる。
【００３５】
ここで使用される第2液の例としては、過マンガン酸カリウム・KOH水溶液、重クロム酸カリウム水溶液、および、過マンガン酸ナトリウム+NaOH水溶液を挙げることができる。
本発明において、第2処理液として過マンガン酸カリウム+KOH水溶液を使用する場合、過マンガン酸カリウムの濃度は、通常は１０～６０ｇ／リットル、好ましくは２５～５５ｇ／リットルであり、KOHの濃度は、好ましくは１０～３０ｇ／リットルである。本発明において、上記のような第2液を用いた処理においては、処理温度は、通常は４０～７０℃、好ましくは５０～６５℃で、処理時間は、通常は１０～６０秒間、好ましくは１５～４５秒間である。このような条件で処理することにより、配線パターンが形成されていない部分の表面２７から付番２１で示す深さの絶縁フィルム１１は切削される。すなわち、本発明のプリント配線基板では、配線パターンが形成されていない部分の絶縁フィルムの厚さが、該配線パターンが形成されている絶縁フィルムの厚さよりも１～１００nm、好ましくは２～５０nm薄く形成されている。なお、配線パターンの部分は、導電性金属層２０によって基材金属層１３および絶縁１1が保護される。
【００３６】
このようにして得られたプリント配線基板の配線パターンは、導電性金属層２０からなる配線パターン（導電性金属層２０）の下端部２８の幅と、基材金属層１３の上端部２６とが、その断面において、同じ幅かほぼ同じ幅で形成されている。
【００３７】
さらに、本発明のプリント配線基板では、絶縁フィルムと、この絶縁フィルムの少なくとも一方の面に形成された配線パターンとを有するプリント配線基板であって、この絶縁フィルムの配線パターンが形成されている部分の絶縁フィルムであるポリイミドフィルムの厚さが、配線パターンが形成されていない部分よりも１～１００nm、好ましくは２～５０nm厚く形成されている。すなわち、図３、図４で示すように、配線パターンが形成されていない部分の絶縁フィルム（ポリイミドフィルム）の表面は、通常は１～１００nm、好ましくは２～５０nmの範囲内深さで切削されており、配線パターンが形成されている部分は、高さ１～１００nm、好ましくは２～５０nmの高さを有する断面台形状の基材基部２４が形成されている。
【００３８】
このように好適にはマイクロエッチングをした後、第1液、次いで、第2液を用いて処理することにより、配線パターンが形成されていない部分の絶縁フィルムの表面は切削されるので、この部分に仮に基材金属層１３を形成する金属が、絶縁フィルムの形成成分と化学的に結合していても、絶縁フィルムの表面と共に除去されるので、この配線パターンが形成されていない絶縁フィルム表面に金属が残留することはない。従って、配線パターンが形成されていない部分の絶縁フィルム表面は、絶縁フィルムが本質的に有している優れた特性が発現する。
【００３９】
なお、第2液を用いた処理により、配線パターンを形成している基材金属層１３の側部の端表面は、第2液との接触により通常は不働態化されている。
このようにして、第2液による処理が行われた後、実装する電子部品との接合端子となる内部端子および外部の装置と接続するための外部接続端子などが露出するようにソルダーレジスト層が形成され、さらにソルダーレジスト層から露出した内部端子および外部端子の表面を図３に示すようにメッキ層２５で被覆する。ここで実施することができるメッキの例として、スズメッキ、金メッキ、ニッケル-金メッキ、ハンダメッキ、鉛フリーハンダメッキを挙げることができる。なお、上記メッキ処理を行う場合、ソルダーレジストを塗布する前に配線パターンに薄いメッキ層を形成し、この薄いメッキ層の上にソルダーレジスト層を形成し、されにソルダーレジスト層から露出している接続端子に再びメッキ処理を施してもよい。こうしたメッキ層の厚さは、メッキの種類によって適宜選択することができるが、無電解Snメッキの場合、メッキ層の合計の厚さを、通常は０．２～０．８μｍ、好ましくは０．３～０．６μｍの範囲内の厚さに設定される。
【００４０】
このようにしてメッキ層を形成した後、内部接続端子に電子部品を電気的に接続し、さらにこの電子部品を樹脂で被覆することにより、本発明の回路装置を得ることができる。
このように、本発明のプリント配線基板あるいは回路装置は、配線パターンが形成されていない絶縁フィルムの表面に金属が存在しないので、マイグレーションなどによって配線パターン間の電気抵抗値が変動することが著しく少ない。すなわち、本発明のプリント配線基板および回路装置は、マイグレーションなどが生じにくく、長時間電圧を印加し続けた後の絶縁抵抗と、電圧を印加する前の絶縁抵抗との間に実質的な変動が認められず、プリント配線基板として非常に高い信頼性を有する。
【００４１】
本発明のプリント配線基板は、配線パターン（あるいはリード）の幅が３０μｍ以下、好適には２５～５μｍの幅の配線パターンを有し、またピッチ幅が５０μｍ以下、好適には４０～１０μｍのピッチ幅を有するプリント配線基板に適している。このようなプリント配線基板には、プリント回路基板（PWB）、TAB（Tape Automated Bonding）テープ、COF(Chip On Film)、ＣＳＰ（Chip Size Package）、BGA (Ball Grid Array)、μ-BGA（μ-Ball Grid Array）、FPC(Flexible Printed Circuit)などがある。また、上述の説明では、本発明のプリント配線基板は、絶縁フィルムの表面に配線パターンが形成されたものであったが、この配線パターンの一部に電子部品が実装されていてもよい。
【００４２】
次の本発明のプリント配線基板およびその方法について、具体的に実施例を挙げて説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。
なお、以下に記載する実施例および比較例における絶縁抵抗値は全て恒温恒湿槽外における室温での測定値である。
【実施例１】
【００４３】
平均厚さ５０μｍのポリイミドフィルム(宇部興産(株)製、ユーピレックスS)の一方の表面を逆スパッタにより粗化処理した後、以下の条件でニッケル・クロム合金をスパッタリングして平均厚さ４０nmのクロム・ニッケル合金層を形成して基材金属層とした。
【００４４】
すなわち、スパッタリング条件を、５０μｍ厚ポリイミドフィルムを１００℃で３×１０^-5Paで１０分間処理し、脱ガスした後１００℃×０．５Paに設定してクロム・ニッケル合金のスパッタリングを行った。
【００４５】
上記のようにして形成された基金属層上に、さらに銅を１００℃×０．５Paの条件でスパッタして平均厚さ３００nmのスパッタリング銅層を形成した。
上記のようにして形成されたスパッタリング銅層の表面に、電気メッキ法により、銅を析出させて厚さ８μｍの電解銅層（電気メッキ銅層）を形成した。
【００４６】
こうして形成された銅層（導電性金属層）の表面に感光性樹脂を塗布し、露光・現像して、配線ピッチが３０μｍ（ライン幅；１５μｍ、スペース幅；１５μｍ）となるように櫛形電極のパターンを形成し、このパターンをマスキング材として、銅層を、ＨＣl；１００ｇ／リットルを含む濃度１２％の塩化第2銅エッチング液を用いて３0秒間エッチングして配線パターンを製造した。
【００４７】
NaOH+Na₂CO₃溶液で４０℃×３０秒間処理し、配線パターン上の感光性樹脂で形成されたマスキング材を除去し、次いでマイクロエッチング液としてK₂Ｓ₂Ｏ₈+Ｈ₂ＳＯ₄溶液で３０℃×１０秒処理し、導電性金属層と基材金属層(Ni-Cr合金)とを酸洗した。
【００４８】
次に、Niを溶解可能な第1液である１５％ＨＣl+１５％Ｈ₂ＳＯ₄溶液を用いて、５０℃×３０秒かけてNi-Cr合金からなる基材金属層のＮｉを溶解した。さらにCrを溶解しかつポリイミドを溶解し得る第2液として、４０ｇ／リットルの過マンガン酸カリウム+２０ｇ／リットルのＫＯＨ溶液を用いて処理することにより配線パターン間にある金属をその下のポリイミドフィルム５０nm厚と共に、溶解除去し、その後、引き続いて水洗した。
【００４９】
さらに、内部接続端子および外部接続端子を露出するようにソルダーレジスト層を形成し、他方露出している内部接続端子および外部接続端子に、０．５μｍ厚のSnメッキを行い加熱して所定の純Sｎ層を形成した。
【００５０】
こうして櫛形電極が形成されたプリント配線基板を８５℃８５％RHの条件で４０Vの電圧を印加して１０００時間導通試験（ＨＨＢＴ）を行った。この導通試験は促進試験であり、短絡が生ずるまでの時間が、例えば絶縁抵抗値が１×１０⁸Ω未満になるまでの時間が、１０００時間に満たないものは、一般的な基板として使用することはできない。得られたプリント配線基板の絶縁信頼試験前の絶縁抵抗は比較例に比較して高く、７×１０¹⁴Ωであり、絶縁信頼性試験後に測定した絶縁抵抗は８×１０¹⁴Ωであり、両者の間に電圧を印加したことに伴う絶縁抵抗の実質的な差は認められなかった。
【００５１】
結果を表１に示す。
【実施例２】
【００５２】
平均厚さ５０μｍのポリイミドフィルム(宇部興産(株)製、ユーピレックスS)の一方の表面を逆スパッタにより粗化処理した後、以下の条件でニッケル・クロム合金をスパッタリングして平均厚さ４０nmのクロム・ニッケル合金層を形成して基材金属層とした。
【００５３】
すなわち、スパッタリング条件を、５０μｍ厚ポリイミドフィルムを１００℃で３×１０^-5Paで１０分間処理し、脱ガスした後１００℃×０．５Paに設定してクロム・ニッケル合金のスパッタリングを行って基材金属層を形成した。
【００５４】
上記のようにしてスパッタリングにより形成された基材金属層の表面に、電気メッキ法により、銅を析出させて厚さ８μｍの導電性金属層（電気メッキ銅層）を形成した。
こうして形成された導電性金属層の表面に感光性樹脂を塗布し、露光・現像して、配線ピッチが３０μｍ（ライン幅；１５μｍ、スペース幅；１５μｍ）になるように櫛形電極のパターンを形成し、このパターンをマスキング材として、銅層を、ＨＣl；１００ｇ/リットルを含む濃度１２％の塩化第2銅エッチング液を用いて３0秒間エッチングして配線パターンを製造した。
【００５５】
NaOH+Na₂CO₃溶液で４０℃×３０秒間処理し、配線パターン上の感光性樹脂で形成されたマスキング材を除去し、次いでマイクロエッチング液としてK₂Ｓ₂Ｏ₈+Ｈ₂ＳＯ₄溶液で３０℃×１０秒処理し、導電性金属層と基材金属層(Ni-Cr合金)とを酸洗した。
【００５６】
次に、Niを溶解可能な第1液である15％ＨＣｌ+１５％Ｈ₂ＳＯ₄溶液を用いて、５０℃×３０秒かけてNi-Cr合金からなる基材金属層に含有されるＮｉを溶解した。さらにCrを溶解しかつポリイミドを溶解し得る第2液として、４０ｇ／リットルの過マンガン酸カリウム+２０ｇ／リットルのＫＯＨ溶液を用いて処理することにより配線パターン間にある金属をその下のポリイミドフィルム５０nm厚と共に、溶解除去した。
【００５７】
さらに、内部接続端子および外部接続端子を露出するようにソルダーレジスト層を形成し、他方露出している内部接続端子および外部接続端子に、０．５μｍ厚のSnメッキを行い加熱して所定の純Sｎ層を形成した。
【００５８】
こうして櫛形電極が形成されたプリント配線基板を８５℃８５％RHの条件で４０Vの電圧を印加して１０００時間導通試験（ＨＨＢＴ）を行った。絶縁信頼試験前の絶縁抵抗は比較例に比較して高く、７×１０¹⁴Ωであり、絶縁信頼性試験後に測定した絶縁抵抗は、両者の間に電圧を印加したことに伴う絶縁抵抗の実質的な差は認められなかった。
【００５９】
結果を表１に示す。
【実施例３】
【００６０】
実施例１において、平均厚さ７５μｍのポリイミドフィルム(宇部興産(株)製、ユーピレックスS)を使用し、ポリイミドフィルムの一方の表面を逆スパッタにより粗化処理した後、実施例1と同様にして、ニッケル・クロム合金をスパッタリングして平均厚さ３０nmのクロム・ニッケル合金層を形成して基材金属層とした。
【００６１】
上記のようにして形成された基材金属層上に、実施例１と同様にして、銅をスパッタして平均厚さ２００nmのスパッタリング銅層を形成した。
上記のようにして形成されたスパッタリング銅層の表面に、電気メッキ法により、銅を析出させて厚さ８μｍの電解銅からなる導電性金属層を形成した。
【００６２】
こうして形成された導電性金属の表面に感光性樹脂を塗布し、露光・現像して、配線ピッチが３０μｍになるように櫛形電極のパターンを形成し、このパターンをマスキング材として、導電性金属層をＨＣl；100ｇ／リットルを含む濃度１２％の塩化第2銅エッチング液を用いて３0秒間エッチングして配線パターンを製造した。
【００６３】
NaOH+Na₂CO₃溶液で４０℃×３０秒間処理し、配線パターン上の感光性樹脂で形成されたマスキング材を除去し、次いでマイクロエッチング液としてHCl溶液を使用して、３０℃×１０秒処理し、導電性金属層と基材金属層(Ni-Cr合金)とを酸洗した。
【００６４】
次に、基材金属層中に含有されるNiを溶解可能な第1液である濃度１２％ＨＣl+１２％Ｈ₂ＳＯ₄溶液を用いて、５５℃×２０秒間かけてＮi-Cr合金からなる基材金属層中に含有されるNiを溶解した。
【００６５】
さらに、Crを溶解しかつポリイミドを溶解し得る第2処理液として、４０g／リットルのKMｎO₄+２０ｇ／リットルのＫＯＨ溶液を用いて６５℃で３０秒間処理することにより、配線パターン間にあるポリイミドフィルムを３０nmの深さで切削した。
【００６６】
さらに、内部接続端子および外部接続端子を露出するようにソルダーレジスト層を形成し、他方露出している内部接続端子および外部接続端子に、０.５μｍ厚のSnメッキを行い加熱して所定の純Sｎ層を形成した。
【００６７】
こうして櫛形電極が形成されたプリント配線基板を８５℃８５％RHの条件で４０Vの電圧を印加して１０００時間導通試験（ＨＨＢＴ）を行った。また、絶縁信頼試験前の絶縁抵抗は比較例に比較して高く８×１０¹⁴Ωであり、絶縁信頼性試験後に測定した絶縁抵抗は１×１０¹⁴Ωであり、両者の間に電圧を印加したことに伴う絶縁抵抗の実質的な差は認められなかった。
【００６８】
結果を表１に示す。
【実施例４】
【００６９】
実施例２において、平均厚さ７５μｍのポリイミドフィルム(宇部興産(株)製、ユーピレックスS)を使用し、ポリイミドフィルムの一方の表面を逆スパッタにより粗化処理した後、実施例1と同様にして、ニッケル・クロム合金をスパッタリングして平均厚さ３０nmのクロム・ニッケル合金層を形成して基材金属層とした。
【００７０】
上記のようにして形成された基材金属層の表面に、電気メッキ法により、銅を析出させて厚さ８μｍの導電性金属層を形成した。
こうして形成された導電性金属層の表面に感光性樹脂を塗布し、露光・現像して、配線ピッチ３０μｍの櫛形電極のパターンを形成し、このパターンをマスキング材として、導電性金属をＨＣl；100ｇ／リットルを含む濃度１２％の塩化第2銅エッチング液を用いて３0秒間エッチングして感光性樹脂で形成したパターンと相似型の配線パターンを製造した。
【００７１】
NaOH+Na₂CO₃溶液で４０℃×３０秒間処理し、配線パターン上の感光性樹脂で形成されたマスキング材を除去し、次いでマイクロエッチング液としてHCl溶液を使用して、３０℃×１０秒処理し、導電性金属層と基材金属層(Ni-Cr合金)とを酸洗した。
【００７２】
次に、基材金属層に含有されるNiを溶解可能な第1液である濃度１２％ＨＣｌ+１２％Ｈ₂ＳＯ₄溶液を用いて、５５℃×２０秒間かけてＮi-Cr合金からなる基材金属層中に含有されるNiを溶解した。
【００７３】
さらに、基材金属層中に含有されるCrを溶解しかつポリイミドを溶解し得る第2処理液として、４０g／リットルのKMｎO₄+２０ｇ／リットルのＫＯＨ溶液を用いて６５℃で３０秒間処理することにより、配線パターン間にあるポリイミドフィルムを３０nmの深さで切削した。
【００７４】
さらに、内部接続端子および外部接続端子を露出するようにソルダーレジスト層を形成し、他方露出している内部接続端子および外部接続端子に、０.５μｍ厚のSnメッキを行い加熱して所定の純Sｎ層を形成した。
【００７５】
こうして櫛形電極が形成されたプリント配線基板を８５℃８５％RHの条件で４０Vの電圧を印加して１０００時間導通試験（ＨＨＢＴ）を行った。また、絶縁信頼試験前の絶縁抵抗は比較例に比較して高く８×１０¹⁴Ωであり、絶縁信頼性試験後に測定した絶縁抵抗は３×１０¹⁴Ωであり、両者の間に電圧を印加したことに伴う絶縁抵抗の実質的な差は認められなかった。
【００７６】
結果を表１に示す。
【実施例５】
【００７７】
実施例１において、マイクロエッチングを行わなかった以外は同様にしてプリント配線基板を製造した。
こうして櫛形電極が形成されたプリント配線基板を８５℃８５％RHの条件で４０Vの電圧を印加して１０００時間導通試験（ＨＨＢＴ）を行った。また、絶縁信頼試験前の絶縁抵抗は比較例に比較して高く４×１０¹⁴Ωであり、絶縁信頼性試験後に測定した絶縁抵抗は７×１０¹³Ωであり、両者の間に電圧を印加したことに伴う絶縁抵抗の実質的な差は認められなかった。
【００７８】
結果を表１に示す。
【実施例６】
【００７９】
実施例２において、マイクロエッチングを行わなかった以外は同様にしてプリント配線基板を製造した。
こうして櫛形電極が形成されたプリント配線基板を８５℃８５％RHの条件で４０Vの電圧を印加して１０００時間導通試験（ＨＨＢＴ）を行った。また、絶縁信頼試験前の絶縁抵抗は比較例に比較して高く４×１０¹⁴Ωであり、絶縁信頼性試験後に測定した絶縁抵抗は７×１０¹³Ωであり、両者の間に電圧を印加したことに伴う絶縁抵抗の実質的な差は認められなかった。
【００８０】
結果を表１に示す。
〔比較例１〕
厚さ２５μｍのポリイミドフィルム（東レ・デュポン社製、商品名「カプトン１００EN」の片面を、３０％ヒドラジン-KOH水溶液中で６０秒間処理した。その後、純水で１０分間洗浄し室温で乾燥させた。このポリイミドフィルムを、真空蒸着装置に設置し、プラズマ処理後、スパッタリングにてNi・Cr合金を４０nm蒸着し、さらに、メッキ法で銅を８μｍ成膜して金属被覆ポリイミド基板を得た。
【００８１】
得られた基板を塩化第２鉄溶液４０°Be(ボーメ)を用いて４０μｍピッチ（ライン幅２０μｍ、スペース幅２０μｍ）の櫛形パターンを形成し、３５℃の過マンガン酸カリウム０．５重量％、水酸化カリウム０．５重量％水溶液で洗浄後、水洗、乾燥し、８５℃８５％RH雰囲気の恒温恒湿槽内で、サンプルに６０Vのバイアスをかけて絶縁信頼性試験（HHBT）を行ったところ、保持時間は１０００時間以上であり、絶縁信頼性試験開始時の絶縁抵抗は５×１０¹²Ωであったが、１０００時間経過後の絶縁抵抗は２×１０¹⁰Ωに低下しており、長時間電圧を印加することにより経時的に絶縁抵抗の低下が見られた。
〔比較例２〕
実施例１において、平均厚さ５０μｍのポリイミドフィルム(宇部興産(株)製、ユーピレックスS)を使用し、ポリイミドフィルムの一方の表面を逆スパッタにより粗化処理した後、実施例1と同様にして、ニッケル・クロム合金をスパッタリングして平均厚さ３０nmのクロム・ニッケル合金層を形成して基材金属層とした。
【００８２】
この基材金属層上に平均厚さ３００nmのスパッタリング銅層を形成した。
上記のようにして形成された基材金属層表面に、電気メッキ法により、銅を析出させて厚さ８μｍの電解銅層を形成した。
【００８３】
こうして形成された銅層の表面に感光性樹脂を塗布し、露光・現像して、配線ピッチが３０μｍとなるように櫛形電極のパターンを形成し、このパターンをマスキング材として、銅層をＨＣｌ；100ｇ/リットルを含む、濃度１２％の塩化第2銅エッチング液を用いて３0秒間エッチングして配線パターンを製造した。
【００８４】
次いで、マイクロエッチングとして、Ｋ₂Ｓ₂Ｏ₄+Ｈ₂ＳＯ₄容器を用いて、３０℃×１０秒間エッチングして銅パターンとニッケル-クロムからなる基材金属層張出部を酸洗いした。
【００８５】
さらに、内部接続端子および外部接続端子を露出するようにソルダーレジスト層を形成し、他方露出している内部接続端子および外部接続端子に０.５μｍ厚のSnメッキを行い加熱して所定の純Sｎ層を形成した。
【００８６】
こうして櫛形電極が形成されたプリント配線基板を８５℃８５％RHの条件で４０Vの電圧を印加して導通試験を行った。絶縁信頼試験前の絶縁抵抗は１×１０⁸Ωであったが、１０時間後に測定した絶縁抵抗は３×１０⁵Ωに低下していた。
【００８７】
結果を表１に示す。
【００８８】
【表１】

【産業上の利用可能性】
【００８９】
上記のように本発明のプリント配線基板の製造方法により得られたプリント配線基板ならびに回路装置は、配線パターン間のポリイミドフィルムの表面に金属が、絶縁フィルムの表面層と共に除去されるので、この配線パターン間の絶縁フィルム上に金属が存在しないので、この部分から金属の析出あるいはマイグレーションなどが生じにくく、形成された配線パターン間で長期間安定した絶縁状態が維持される。
【００９０】
また、長時間電圧を印加し続けることによっても配線パターン間の絶縁抵抗は変動せず、経時的に見て電気的に非常に安定したプリント配線基板が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】図１は、本発明のプリント配線基板を製造する工程における基板の断面を示す図である。
【図２】図２は、本発明のプリント配線基板を製造する工程における基板の断面を示す図である。
【図３】図３は、銅層を選択的にエッチングした後、第１液および第２液で処理された配線パターンを形成した際の断面図である。
【図４】図４は、銅層を選択的にエッチングした後、第１液および第２液で処理された配線パターンを形成した際の断面図である。
【図５】図５は、本発明の方法により形成した配線パターンにメッキ層を形成した際の配線パターンの断面図である。
【図６】図６は、本発明の方法により形成した配線パターンにメッキ層を形成した際の配線パターンの断面図である。
【図７】図７は、従来の技術によって製造されるプリント配線基板の断面を示す断面図である。
【符号の説明】
【００９２】
１１・・・ポリイミドフィルム
１３・・・基材金属層（第1金属層、シード層）
１５・・・スパッタリング銅層
１７・・・メッキ銅層
２０・・・銅層
２１・・・深さ
２２・・・感光性樹脂からなる所望のパターン
２４・・・基材基部
２６・・・基材金属層の上端部
２７・・・絶縁フィルムの表面
２８・・・配線パターン（導電性金属層）の下端部

【出願人】	【識別番号】０００００６１８３【氏名又は名称】三井金属鉱業株式会社
【出願日】	平成１９年９月３日（２００７．９．３）
【代理人】	【識別番号】１０００８１９９４【弁理士】【氏名又は名称】鈴木俊一郎【識別番号】１００１０３２１８【弁理士】【氏名又は名称】牧村浩次【識別番号】１００１０７０４３【弁理士】【氏名又は名称】高畑ちより
【公開番号】	特開２００８－４９６０（Ｐ２００８－４９６０Ａ）
【公開日】	平成２０年１月１０日（２００８．１．１０）
【出願番号】	特願２００７－２２７９５９（Ｐ２００７－２２７９５９）