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两层挠性配线用基板及其制造方法以及两层挠性配线板及其制造方法

摘要

本发明提供一种耐折性优异的两层挠性配线用基板和挠性配线板及其制造方法、以及两层挠性配线板及其制造方法。具体地,本发明提供两层挠性配线用基板或两层挠性配线板,其是在树脂膜基板表面上不经由粘合剂而设置含镍合金的基底金属层、和在该基底金属层的表面上设置具有铜层的金属层叠体的配线的两层挠性配线用基板或两层挠性配线板,其特征在于,通过电子背散射衍射法测得的金属层叠体中的从树脂膜基板表面到0.4μm为止的范围内所含结晶的111方位的结晶比例OR

著录项

  • 公开/公告号CN104562121A

    专利类型发明专利

  • 公开/公告日2015-04-29

    原文格式PDF

  • 申请/专利权人 住友金属矿山株式会社;

    申请/专利号CN201410571305.8

  • 申请日2014-10-23

  • 分类号C25D7/12;C23C26/00;C23F17/00;C25D5/18;H05K1/03;H05K1/09;H05K3/18;

  • 代理机构中国国际贸易促进委员会专利商标事务所;

  • 代理人吴宗颐

  • 地址 日本东京都

  • 入库时间 2023-12-18 08:20:29

法律信息

  • 法律状态公告日

    法律状态信息

    法律状态

  • 2018-01-30

    授权

    授权

  • 2015-05-27

    实质审查的生效 IPC(主分类):C25D7/12 申请日:20141023

    实质审查的生效

  • 2015-04-29

    公开

    公开

说明书

技术领域

本发明涉及通过电镀铜法使铜层的一部分析出而改良耐折性的两 层挠性配线用基板和该两层挠性配线用基板的制造方法、以及两层挠性 配线板及其制造方法。

背景技术

挠性配线板有效利用其弯曲性而广泛用于硬盘的读写磁头或打印 机头等电子设备的需要曲折或弯曲的部分或液晶显示器内的曲折配线 等。

对于所述挠性配线板的制造,可使用如下方法:使用移除法等对层 叠有铜层和树脂层的挠性配线用基板(也称为挠性覆铜层叠板,FCCL: Flexible Copper Clad Lamination)进行配线加工。

该移除法一般是化学蚀刻处理覆铜层叠板的铜层而除去不需要的 部分的方法。即,在挠性配线用基板的铜层中的要作为导体配线残留的 部分的表面设置抗蚀剂,经由利用与铜对应的蚀刻液的化学蚀刻处理和 水洗,选择性地除去铜层的不需要部分,而形成导体配线。

挠性配线用基板(FCCL)可分类为三层挠性配线用基板(以下,称 为三层FCCL)和两层挠性配线用基板(称为两层FCCL)。

三层FCCL为在基体(绝缘层)的树脂膜上粘合电解铜箔或轧制铜 箔的结构(铜箔/粘合剂层/树脂膜)。另一方面,两层FCCL为铜层或 铜箔与树脂膜基材层叠的结构(铜层或铜箔/树脂膜)。

另外,上述两层FCCL大致分类有3种。

即,具有在树脂膜的表面依次镀敷基底金属层和铜层而形成的FCCL (通称镀金属基板)、在铜箔上涂敷树脂膜的清漆而形成绝缘层的FCCL (通称流延基板)、以及在铜箔上层叠树脂膜的FCCL(通称层叠基板)。

上述镀金属基板即在树脂膜的表面依次镀敷基底金属层和铜层而 形成的FCCL由于可以进行铜层的薄膜化、且聚酰亚胺膜和铜层界面的 平滑性高,因此,与流延基板和层叠基板或三层FCCL相比,适于配线 的精细图案化。

这是因为,例如,镀金属基板的铜层可通过干式镀敷法和电镀法自 由地控制层厚,与此相比,流延基板或层叠基板或三层FCCL的厚度等 受到所使用的铜箔的厚度等的限制。

另外,另一方面,对于挠性配线基板的配线所使用的铜箔,通过例 如对铜箔实施热处理的方法(参照专利文献1)或进行轧制加工的方法 (参照专利文献2),可实现耐折性的提高。

但是,这些方法与三层FCCL的轧制铜箔或电解铜箔、两层FCCL中 的流延基板和层叠基板所使用的铜箔本身的处理相关。

予以说明,在铜箔的耐折性评价中,工业上使用基于“JIS  C-5016-1994”等或“ASTM D2176”标准的MIT耐折度试验(Folding  Endurance Test)。

在该试验中,根据直至形成于试验片上的电路图案断线为止的弯曲 次数进行评价,该弯曲次数越大,耐折性越优异。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开平8-283886号公报

专利文献2:日本特开平6-269807号公报

发明内容

发明要解决的课题

作为本发明对象的两层挠性配线用基板和两层挠性配线板是在树 脂膜基材的至少一面上依次形成由不经由粘合剂形成的晶种层和镀铜 层构成的金属层的镀敷基板,因此,像现有技术文献所公开的那样仅 实施镀铜层的热处理或轧制加工难以提高耐折性。因此,对于镀敷基 板来说,期望耐折性优异的镀敷基板的制造方法。

鉴于这种情况,本发明提供一种耐折性优异的两层挠性配线用基 板及其制造方法、两层挠性配线板及其制造方法。

解决课题的手段

本发明人等为了解决上述课题,对通过镀敷法形成于聚酰亚胺树脂 层上的铜层的耐折性进行了锐意研究,结果,使用(200)优先取向的溅 射材料,然后通过镀铜,确认耐折性试验前后的结晶取向性的变化对耐 折性试验结果的影响,至此完成了本发明。

本发明的第一发明提供一种两层挠性配线用基板,其是在树脂膜基 板表面上不经由粘合剂而设置含镍合金的基底金属层、和在该基底金属 层的表面上设置具有铜层的金属层叠体的配线的两层挠性配线用基板, 其特征在于,通过电子背散射衍射法(EBSD)测得的上述金属层叠体中 的从上述树脂膜基板表面到0.4μm为止的范围内所含结晶的111方位 的结晶比例OR111相对于001方位的结晶比例OR001之比(OR111/OR001)为7 以下,该铜层的(111)面的取向度指数为1.2以上,且在JIS C-5016-1994 所规定的耐折性试验的实施前后得到的该铜层的结晶取向比 [(200)/(111)]之差d[(200)/(111)]为0.03以上。

本发明的第二发明是第一发明中的两层挠性配线用基板,其特征在 于,基底金属层的膜厚为3nm~50nm。

本发明的第三发明是第一和第二发明中的两层挠性配线用基板,其 特征在于,铜层的膜厚为5μm~12μm。

本发明的第四发明是第一~第三发明中的两层挠性配线用基板,其 特征在于,铜层由成膜于基底金属层表面的铜薄膜层和通过电镀铜而成 膜于该铜薄膜层表面的电镀铜层构成,电镀铜层通过从其表面沿树脂膜 基板方向于膜厚的10%以上的厚度范围内,通过利用周期性进行短时间 电位反转的周期反向电流的电镀铜而形成。

本发明的第五发明是第四发明中的两层挠性配线用基板,其特征在 于,基底金属层和铜薄膜层通过干式镀敷法形成。

本发明的第六发明是第一~第五发明中的两层挠性配线用基板,其 特征在于,树脂膜基板为选自聚酰亚胺系膜、聚酰胺系膜、聚酯系膜、 聚四氟乙烯系膜、聚苯硫醚系膜、聚萘二甲酸乙二醇酯系膜、液晶聚合 物系膜的至少一种以上的树脂膜。

本发明的第七发明是第一~第六发明中的两层挠性配线用基板的 制造方法,该方法在树脂膜基板表面上不经由粘合剂而通过干式镀敷法 成膜基底金属层和在基底金属层的表面成膜铜薄膜层,且在该铜薄膜层 的表面通过电镀铜法成膜电镀铜膜,其特征在于,利用干式镀敷法成膜 时的气氛为氩氮混合气体,电镀铜层通过从电镀铜层的表面沿树脂膜基 板方向于电镀铜层膜厚的10%以上的厚度范围内,通过利用周期性进行 短时间电位反转的周期反向电流的电镀铜法而形成。

本发明的第八发明是两层挠性配线板,其是在树脂膜基板表面上不 经由粘合剂而设置含镍合金的基底金属层、和在上述基底金属层的表面 上设置具有铜层的金属层叠体的配线的挠性配线板,其特征在于,通过 电子背散射衍射法(EBSD)测得的上述金属层叠体中的从上述树脂膜基 板表面到0.4μm为止的范围内所含结晶的111方位的结晶比例OR111相 对于001方位的结晶比例OR001之比(OR111/OR001)为7以下,上述铜层的 (111)结晶取向度指数为1.2以上,且在耐折性试验(JIS C-5016-1994 规定的耐折性试验)实施前后得到的上述铜层的结晶取向比 [(200)/(111)]之差d[(200)/(111)]为0.03以上。

本发明的第九发明是第八发明中的两层挠性配线板,其特征在于, 基底金属层的膜厚为3nm~50nm。

本发明的第十发明是第八和第九发明中的两层挠性配线板,其特征 在于,铜层的膜厚为5μm~12μm。

本发明的第十一发明是第八~第十发明中的两层挠性配线板,其特 征在于,铜层由成膜于基底金属层表面的铜薄膜层和成膜于上述铜薄膜 层表面的电镀铜层构成,该电镀铜层通过从其表面沿树脂膜基板方向于 膜厚的10%以上的厚度范围内,通过利用周期性进行短时间电位反转的 周期反向电流的电镀铜而形成。

本发明的第十二发明是第十一发明中的两层挠性配线板,其特征在 于,基底金属层和铜薄膜层通过干式镀敷法形成。

本发明的第十三发明是第八~第十二发明中的两层挠性配线板,其 特征在于,树脂膜基板为选自聚酰亚胺系膜、聚酰胺系膜、聚酯系膜、 聚四氟乙烯系膜、聚苯硫醚系膜、聚萘二甲酸乙二醇酯系膜、液晶聚合 物系膜的至少一种以上的树脂膜。

本发明的第十四发明是第八~第十三发明中的两层挠性配线板的 制造方法,该方法在树脂膜基板表面上不经由粘合剂而通过干式镀敷法 成膜基底金属层和在上述基底金属层的表面成膜铜薄膜层,且在上述铜 薄膜层的表面通过电镀铜法成膜电镀铜膜,形成成为配线的金属层叠 体,其特征在于,利用干式镀敷法成膜时的气氛为氩氮混合气体,电镀 铜层通过从电镀铜层的表面沿树脂膜基板方向于电镀铜层膜厚的10% 以上的厚度范围内,通过利用周期性进行短时间电位反转的周期反向电 流的电镀铜法而形成。

发明效果

第一~第七发明的效果如下。根据本发明的两层挠性配线用基板, 在用于挠性配线板的配线时,可显著改善其耐折性,起到工业上显著的 效果,本发明的两层挠性配线用基板的特征在于,在树脂膜基板表面上 不经由粘合剂而设置含镍合金的基底金属层、和在该基底金属层的表面 上设置具有铜层的金属层叠体的配线,通过电子背散射衍射法(EBSD) 测得的金属层叠体中的从树脂膜基板表面到0.4μm为止的范围内所含 结晶的111方位的结晶比例OR111相对于001方位的结晶比例OR001之比 (OR111/OR001)为7以下,铜层的(111)结晶取向度指数为1.2以上,且 在耐折性试验(JIS C-5016-1994规定的耐折性试验)实施前后得到的 铜层的结晶取向比[(200)/(111)]之差d[(200)/(111)]为0.03以上。

第八~第十四发明的效果如下。根据本发明的挠性配线板,可显著 改善基板的耐折性,实现工业上显著的效果,本发明的挠性配线板是在 树脂膜表面上设置通过蒸镀法或溅射法形成Ni、Cr、Cu等金属层和合 金层,然后通过电镀法、非电解镀敷法或组合两者的方法层叠铜层而设 置成为形成的配线的金属层叠体,通过电子背散射衍射法(EBSD)测得 的金属层叠体中的从树脂膜基板表面到0.4μm为止的范围内所含结晶 的111方位的结晶比例OR111相对于001方位的结晶比例OR001之比 (OR111/OR001)为7以下,铜层的(111)结晶取向度指数为1.2以上,且 在耐折性试验(JIS C-5016-1994规定的耐折性试验)实施前后得到的 铜层的结晶取向比的[(200)/(111)]之差d[(200)/(111)]显示为0.03 以上。

附图说明

图1是通过镀金属法制作的两层挠性配线用基板的剖面示意图。

图2是表示成膜两层挠性配线用基板的基底金属层和铜薄膜层的卷 对卷溅射装置的概要图。

图3是表示两层挠性配线用基板的制造中进行电镀的卷对卷方式的 连续镀敷装置的概要图。

图4是示意性地表示本发明中的PR电流的时间和电流密度的图。

图5是通过本发明中使用的镀金属法制作的两层挠性配线用基板的 剖面示意图。

图6是表示本发明的两层挠性配线板所使用的成膜两层挠性配线用 基板的基底金属层和铜薄膜层的卷对卷溅射装置的概要图。

图7是表示在本发明的两层挠性配线板所使用的两层挠性配线用基 板的制造中进行电镀的卷对卷方式的连续镀敷装置的概要图。

图8是示意性表示本发明中的PR电流的时间和电流密度的图。

符号说明

1         聚酰亚胺膜(树脂膜基板)

2         基底金属层

3         铜薄膜层

4         电镀铜层

5         铜层

6         两层挠性配线用基板

7         金属层叠体

10        卷对卷溅射装置

12                框体

13                开卷辊

14                筒辊

15a、15b、15c、15d    溅射阴极

16a               前进料辊

16b               后进料辊

17a               张紧辊

17b               张紧辊

18                卷绕辊

20                (卷对卷方式的连续电)镀敷装置

21                电镀槽

22                开卷辊

23                逆转辊

24a~24t          阳极

26a~26k          供电辊

28                镀敷液

28a               镀敷液的液面

29                卷绕辊

F                 聚酰亚胺膜(树脂膜基板)

F2         带铜薄膜层的聚酰亚胺膜(带铜薄膜层的树脂膜基板)

S                 两层挠性配线用基板

具体实施方式

1.第一实施方式

(1)两层挠性配线用基板

首先,说明本发明的两层挠性配线用基板。

本发明的两层挠性配线用基板采用如下的层叠结构:在聚酰亚胺膜 等树脂膜基板的至少一面上具备不经由粘合剂而依次层叠基底金属层 和铜层而成的金属层叠体,而且,该铜层由铜薄膜层和电镀铜层构成。

图1是表示通过镀金属法制作的两层挠性配线用基板6的截面的示 意图。

树脂膜基板1使用聚酰亚胺膜,在该聚酰亚胺膜1的至少一面上从 聚酰亚胺膜1侧起依次成膜层叠有基底金属层2、铜薄膜层3、电镀铜 层4。由铜薄膜层3和电镀铜层4构成铜层5,使该铜层5和基底金属 层2合并而形成金属层叠体7的层叠结构。

作为所使用的树脂膜基板1,除了聚酰亚胺膜以外,还可以使用聚 酰胺膜、聚酯膜、聚四氟乙烯膜、聚苯硫醚膜、聚萘二甲酸乙二醇酯膜、 液晶聚合物膜等。

特别是从机械强度和耐热性和电绝缘性的观点考虑,特别优选聚酰 亚胺膜。

进而,可以优选使用膜的厚度为12.5~75μm的上述树脂膜基板。

基底金属层2是确保树脂膜基板和铜等金属层之间的密合性和耐热 性等的可靠性的金属层。因此,基底金属层的材质设为选自镍、铬或它 们的合金中的任一种,但若考虑密合强度和配线制作时的蚀刻容易度, 则优选为镍铬合金。

该镍铬合金的组成,优选铬为15重量%以上且22重量%以下,优 选提高耐腐蚀性和耐迁移性。

其中,铬为20重量%的镍铬合金作为镍铬合金流通,可以作为磁 控溅射法的溅射靶材容易得到。另外,含镍的合金中也可以添加铬、钒、 钛、钼、钴等。

另外,也可以层叠铬浓度不同的多个镍铬合金的薄膜,构成设有镍 铬合金的浓度梯度的基底金属层。

基底金属层2的膜厚优选为3nm~50nm。

若基底金属层的膜厚小于3nm,则不能保证聚酰亚胺膜和铜层的密 合性,耐腐蚀性和耐迁移性差。另一方面,若基底金属层的膜厚超过 50nm,则在通过移除法进行配线加工时,产生难以充分除去基底金属层 的情况。在该基底金属层的除去不充分的情况下,可能会产生配线间的 迁移等不良情况。

铜薄膜层3主要由铜构成,该铜薄膜层的膜厚优选为10nm~1μm。

若铜薄膜层的膜厚小于10nm,则不能确保通过电镀法成膜电镀铜层 时的导电性,而导致电镀时的外观不良。铜薄膜层的膜厚超过1μm,虽 然不产生两层挠性配线用基板品质上的问题,但存在生产率差的问题。

该基底金属层2和铜薄膜层3如后述那样通过干式镀敷法成膜,铜 层4也可以通过湿式镀敷法成膜。

而且,得到的挠性配线用基板6,必须使从树脂膜基板1的表面到 金属层叠体7的0.4μm为止的膜厚范围内通过电子背散射衍射法 (EBSD)测得的结晶的111方位的结晶比例OR111相对于001方位的结晶 比例OR001之比(OR111/OR001)为7以下。

若该结晶的111方位的结晶比例OR111相对于001方位的结晶比例 OR001之比(OR111/OR001)超过7,则由配线图案的截面形状的底部宽度B、 顶部宽度T和高度C根据下述式(1)求得的蚀刻因子(FE)小于5,在 底部宽度变宽、顶部宽度变窄的张开状的窄间距化配线中形成不适宜的 配线图案的截面形状。

即,对于配线图案的间距(配线的中心间距离)来说,为了确保与 邻接的配线图案的绝缘性,必须确保配线图案间的间隔且还要考虑配线 图案的截面底部的宽度,当配线图案的截面形状为向底部张开时,则考 虑到底部的宽度,不适合窄间距化。

即使通过移除法对满足上述结晶的方位比的本发明的挠性配线用 基板进行配线加工,也能得到配线图案窄间距化的印刷配线基板。

FE=2×C/(B-T)···(1)

通过移除法进行配线加工时使用的铜层用蚀刻液不限于为应对窄 间距化而特别配制的含有氯化铁、氯化铜和硫酸铜的水溶液或特殊药 液,即使使用一般的含有比重为1.30~1.45的氯化铁水溶液和/或比重 为1.30~1.45的氯化铜水溶液的市售的蚀刻液,对于配线图案的截面 形状来说,也能得到由底部宽度B值、顶部宽度T和高度C根据式(1) 求得的蚀刻因子(FE)为5以上的效果。

予以说明,即使对挠性配线用基板进行蚀刻加工,配线的从树脂膜 基板表面到0.4μm为止的膜厚范围的结晶的方位比也没有变化。

(2)基底金属层和铜薄膜层的成膜方法

基底金属层和铜薄膜层优选通过干式镀敷法形成。

干式镀敷法中,可举出:溅射法、离子镀法、团簇离子束法、真空 蒸镀法、CVD法等,但在干式镀敷法中,从基底金属层的组成控制等观 点考虑,优选为溅射法。

对于在树脂膜基板上进行溅射成膜,可使用公知的溅射装置进行成 膜,对于在长条状的树脂膜基板上成膜,可使用公知的卷对卷式的溅射 装置进行。如果使用该卷对卷溅射装置,可以在长条状的聚酰亚胺膜的 表面连续地成膜基底金属层和铜薄膜层。

图2是卷对卷溅射装置的一例。

卷对卷溅射装置10具备收纳其绝大部分构成零件的长方体状的框 体12。

框体12可以为圆筒状,其形状没有限制,只要保持减压至10-4Pa~ 1Pa的范围内的状态即可。

在该框体12内具有:供给作为长条状树脂膜基板的聚酰亚胺膜F 的开卷辊13、筒辊14、溅射阴极15a、15b、15c、15d、前进料辊16a、 后进料辊16b、张紧辊17a、张紧辊17b、卷绕辊18。

开卷辊13、筒辊14、前进料辊16a、卷绕辊18中具备由伺服电动 机产生的动力。开卷辊13、卷绕辊18通过利用粉末离合器等的扭矩控 制,实现保持聚酰亚胺膜F的张力平衡。

张紧辊17a、17b通过表面镀敷硬质铬进行精加工,且具备张力传 感器。

溅射阴极15a~15d以磁控阴极式与筒辊14对向配置。溅射阴极 15a~15d的聚酰亚胺膜F的宽度方向的尺寸只要比长条状树脂膜聚酰 亚胺膜F的宽度宽即可。

聚酰亚胺膜F在作为卷对卷真空成膜装置的卷对卷溅射装置10内 输送,且通过与筒辊14对向的溅射阴极15a~15d成膜,被加工成带铜 薄膜层的聚酰亚胺膜F2。

筒辊14通过其表面镀敷硬质铬进行精加工,从框体12的外部供给 的制冷剂和/或制热剂在其内部循环,调节至大致一定的温度。

在使用卷对卷溅射装置10成膜基底金属层和铜薄膜层时,在溅射 阴极15a中安装具有基底金属层的组成的靶材,且在溅射阴极15b~15d 中分别安装铜靶材,将在开卷辊13上设置有聚酰亚胺膜的装置内进行 真空排气后,导入氩气等溅射气体,并将装置内保持在1.3Pa左右。

作为一例,溅射气氛优选使用氩氮混合气体,且该氮配合比优选设 为1体积%以上12体积%以下,但需要留意判定受到卷绕式溅射装置 的形状等装置固有的影响的可能性。

例如,只要一边确认进行至最终的电镀为止得到的金属层叠体的 111方位的结晶比例OR111相对于001方位的结晶比例OR001之比,一边适 宜研究溅射气氛即可。

另外,若氩氮混合气体的氮的配合比超过12体积%,则在将得到 的金属层叠体用于挠性配线板等配线时,该配线的耐热强度可能降低, 因而不优选。予以说明,虽然示出了用氩氮混合气体进行溅射的气氛的 一例,但只要能实现目标的结晶状态,则溅射气氛不限于氩氮混合气体。

另外,铜薄膜层的结晶取向也受到溅射气氛的影响。

若溅射气氛仅为氩气,则在铜薄膜层的由X射线衍射得到的结晶的 Wilson取向度指数中,可观察到面心立方晶格结构的(111)面,但几乎 或完全观测不到面心立方晶格的(200)面、与EBSD中的001方位相当的 面。

在此,当在溅射气氛的氩气中加入氮气时,则在铜薄膜层中可观测 到面心立方晶格的(200)面、与EBSD中的001方位相当的面。

在通过这种条件和后述的电镀条件进行配线加工时,可实现配线的 顶部和底部的宽度之差较小的挠性配线用基板。

(3)电镀铜层及其成膜方法

电镀铜层通过电镀法成膜。该电镀铜层的膜厚优选为1μm~20μm。

在此,所使用的电镀法是在硫酸铜的镀浴中使用不溶性阳极进行电 镀。另外,所使用的镀铜浴液的组成可以是在通常使用的挠性配线板的 通孔镀敷等中使用的高均匀性(ハイスロー)硫酸铜镀浴。

图3是可用于制造本发明的两层挠性配线用基板的卷对卷连续电镀 装置(以下称为镀敷装置20)的一例。

成膜基底金属层和铜薄膜层而得到的带铜薄膜层的聚酰亚胺膜F2 一边从开卷辊22卷出,并反复进行向电镀槽21内的镀敷液28的浸渍, 一边连续地输送。予以说明,28a是指镀敷液的液面。

带铜薄膜层的聚酰亚胺膜F2在浸渍在镀敷液28的期间,通过电镀 在金属薄膜的表面形成铜层膜,在形成规定膜厚的铜层后,制成作为金 属化树脂膜基板的两层挠性配线用基板S,并卷绕在卷绕辊29上。予以 说明,带铜薄膜层的聚酰亚胺膜F2的输送速度优选为数m~数十m/分 钟的范围。

具体地说,带铜薄膜层的聚酰亚胺膜F2从开卷辊22卷出,经由供 电辊26a浸渍在电镀槽21内的镀敷液28中。进入电镀槽21内的带铜 薄膜层的聚酰亚胺膜F2经由逆转辊23逆转输送方向,并通过供电辊26b 引出到电镀槽21外。

这样,在反复进行多次带铜薄膜层的聚酰亚胺膜F2向镀敷液的浸 渍(图3中,20次)期间,在带铜薄膜层的聚酰亚胺膜F2的金属薄膜 上形成铜层。

在供电辊26a和阳极24a之间连接有电源(未图示)。

利用供电辊26a、阳极24a、镀敷液、带铜薄膜层的聚酰亚胺膜F2 和上述电源构成电镀电路。另外,不溶性阳极不需要特别的阳极,可以 是用导电性陶瓷涂敷其表面的公知的阳极。予以说明,在电镀槽21的 外部具备向镀敷液28供给铜离子的机构。

铜离子向镀敷液28的供给通过氧化铜水溶液或氢氧化铜水溶液、 碳酸铜水溶液等进行。或者还有向镀敷液中添加微量的铁离子,将无氧 铜球溶解而供给铜离子的方法。铜的供给方法可以使用上述的任一种方 法。

镀敷时的电流密度,随着从阳极24a进入输送方向下游,电流密度 阶段性地上升,从阳极24o到24t达到最大的电流密度。

通过这样的方式使电流密度上升,可以防止铜层的变色。特别是在 铜层的膜厚较薄的情况下,由于电流密度高时容易引起铜层变色,因此, 镀敷中的电流密度,除后述的PR电流的反向电流以外,优选为 0.1A/dm2~8A/dm2。电流密度高时,产生电镀铜层的外观不良。

为了制造本发明的两层挠性配线用基板,从电镀铜层的膜厚的表面 于10%以上的范围使用PR电流形成。

使用PR电流时,反向电流可以加入正向电流的1~9倍的电流。

作为反向电流时间比例,优选为1~10%左右。

另外,PR电流流过下一个反向电流的周期优选为10m秒以上,更优 选为20m秒~300m秒。

图4示意性地表示PR电流的时间和电流密度。

予以说明,镀敷电压只要适当调整以可实现上述的电流密度即可。

在利用卷对卷连续电镀装置制造本发明的两层挠性配线用基板时, 只要从输送路径的下游侧起在1个以上的阳极中流过PR电流即可,流 过PR电流的阳极数由从电镀铜层的表面向聚酰亚胺膜侧利用PR电流成 膜的范围的比例是多少来决定。即,至少在阳极24t流过PR电流,根 据需要,在阳极24s、阳极24r、阳极24q流过PR电流。

予以说明,也可以在全部阳极流过PR电流,但PR电流用的整流器 的价格高,因此,制造成本增加。因此,对于本发明的两层挠性配线用 基板来说,如果从电镀铜层表面沿聚酰亚胺方向于膜厚的10%利用PR 电流成膜,则在耐折性试验(JIS C-5016-1994)实施前后的上述铜层 的结晶取向比[(200)/(111)]之差d[(200)/(111)]为0.03以上,因此, 结果可期待改善耐折性试验(MIT试验)。

优选使用PR电流的电镀铜的原因是,若使电流反向,则电镀铜层 的铜的结晶粒径可以设为200nm左右以上,可以减少晶界,因此,可以 减少在晶界产生的裂纹起点。

采用一般的电镀法时,镀敷析出的铜受镀铜的基材表面的影响,但 如果从电镀铜层的表面于膜厚的10%以上以PR电流成膜,则可控制晶 界,可以得到对电镀铜层的耐折性的效果。因此,如果两层挠性配线用 基板的从电镀铜层表面于膜厚的10%以上为与耐折性相符合的结晶,则 可得到对电镀铜层的耐折性的效果,可以实现本发明的课题。

(4)电镀铜层的特征

本发明的挠性配线用基板的铜层的特征表示为1.2以上的铜的(111) 结晶取向度指数。在该状态下,在MIT耐折试验(JIS C-5016-1994) 中,结晶易于滑动。予以说明,本发明的挠性配线用基板的铜层中,除 了(111)取向以外,还包括(200)、(220)、(311)取向,但其中(111) 取向占绝大部分,该结晶取向度指数显示为1.20以上。

进而,实现MIT耐折性试验(JIS C-5016-1994)前后的结晶取向 比[(200)/(111)]之差为0.03以上的结晶状态。在该状态下,通过实施 MIT耐折试验确认,结晶滑动,引起重结晶。

对于表面的光泽性,为了使表面凹凸不成为缺口的主要原因,优选 为光泽膜。

另外,平均结晶粒径的大小,越大越好,但由于其会影响通过移除 法在挠性配线用基板上配线加工覆铜层叠基板时的铜层的蚀刻,因此必 须留意。

在采用移除法的铜层的蚀刻中使用氯化铁水溶液时,铜层的结晶粒 径有时没有影响,但在蚀刻铜层的晶粒的晶界时,结晶粒径会影响配线 的形状。作为平均结晶粒径,优选为200nm~400nm左右。这是因为, 若为200nm以下,则晶界较多,容易引发成为断裂起点的裂纹,而设为 400nm以下是为了保持金属表面的平滑性。另外,为了不引发成为断裂 起点的裂纹,表面粗糙度Ra优选设为0.2μm以下。

即,本发明的挠性配线用基板的电镀铜层为具有以下特性等的层: 由上述成膜方法得到,(111)结晶取向度指数为1.2以上,MIT耐折试验 前后的结晶取向比[(200)/(111)]之差为0.03以上。予以说明,电镀铜 层的结晶取向可由X射线衍射的Wilson取向度指数得知。

进而,由上述方法得到的电镀铜层的铜结晶在曲折时在常温下具有 动态重结晶效果。耐折性试验后的平均结晶粒径由于重结晶而存在变成 100nm~200nm左右的倾向。

一般认为,通过电镀铜的成膜在常温下不会发生动态重结晶。但是, 在本发明的挠性配线用基板中,该电镀铜层在常温下引起动态重结晶, 结果,进行MIT试验那样的曲折试验时,难以折断试样。其平均结晶粒 径和常温下的动态重结晶可通过截面SIM像观察。

通过电镀法成膜的电镀铜层的结晶方位受到铜薄膜层的结晶方位 的影响,但电镀铜层和铜薄膜层的结晶方位不同。例如,即使在铜薄膜 层的结晶方位上观测不到(200)面、与EBSD中的001方位相当的面,在 电镀铜层的结晶方位上也可观测到(111)面。

本发明的挠性配线用基板的又一特征在于:带铜薄膜层的树脂膜的 铜薄膜层的结晶方位与通过电镀铜而设置于该铜薄膜层上的电镀铜层 的从树脂膜基板表面到0.4μm为止的膜厚范围的通过电子背散射衍射 法(EBSD)测得的结晶方位不同;以及,根据电镀铜层的从树脂膜基板 表面到0.4μm为止的膜厚范围的通过电子背散射衍射法(EBSD)测得 的结晶的方位比的不同,配线的截面形状的底部宽度B和顶部宽度T的 关系发生变化。

即,本发明的挠性配线用基板的金属层叠体,从树脂膜基板表面到 0.4μm为止的膜厚范围的通过电子背散射衍射法(EBSD)测得的结晶的 111方位的结晶比例OR111相对于001方位的结晶比例OR001之比 (OR111/OR001)为7以下。

而且,由于将这种金属层叠体作为配线,若通过移除法进行配线加 工,则其截面形状可得到由根据底部宽度B、顶部宽度T和铜膜厚C利 用下述式(2)求得的蚀刻因子(FE)表示的效果。

FE=2×C/(B-T)···(2)

即,若蚀刻因子(FE)为5以上,则表示底部宽度B值和顶部宽度 T是相近的值的效果。

予以说明,在金属层叠体的结晶方位的测定中,可以使用公知的电 子背散射衍射法(EBSD)。

本发明的挠性配线用基板可以确认,从树脂膜基板表面到0.4μm 为止的膜厚范围的金属层叠体中的通过电子背散射衍射法(EBSD)测得 的结晶的111方位的结晶比例OR111相对于001方位的结晶比例OR001之比 (OR111/OR001)为7以下。

予以说明,金属层叠体包括基底金属层,但由于基底金属层的膜厚 极薄至3~50nm,因此,几乎对由电子背散射衍射法(EBSD)得到的结 晶方位的测定结果没有影响,基本上可根据铜薄膜层和电镀铜层的铜层 内的结晶状态得到其测定结果。

得到作为本发明挠性配线用基板的特征之一的从树脂膜基板表面 到0.4μm为止的膜厚范围的金属层叠体中的通过电子背散射衍射法 (EBSD)测得的结晶的111方位的结晶比例OR111相对于001方位的结晶 比例OR001之比(OR111/OR001)为7以下的方法的一例,可举出,将基底金 属层和铜薄膜层的溅射成膜的气氛使用含有氮的比例为1体积%~12 体积%的氩氮混合气体,且在电镀铜层的从铜薄膜层的表面到膜厚1μ m~2.5μm的范围将电流密度设为1A/dm2的成膜方法。

挠性配线用基板的MIT耐折性试验的结果为,配线宽度变细,结果 变差。

在根据JIS C-5016-1994的耐折性试验中,配线宽度为1mm,但对 用于液晶显示器内的弯曲配线的挠性配线板来说,配线宽度为50μm以 下,进一步转换成高精细的25μm以下的配线宽度。即使是加工成配线 宽度为1mm的挠性配线板且是可实现充分的耐折性的挠性配线用基板, 若配线宽度为50μm以下,有时也不能实现充分的耐折性。

当然,对于配线宽度为1mm的挠性配线板且耐折性不充分的挠性配 线用基板来说,即使配线宽度为50μm以下,结果也得到不充分的耐折 性。

因此,当利用配线宽度为50μm以下的挠性配线板研究配线的截面 形状和耐折性的关系时,通过使配线的底部宽度B和顶部宽度T相近的 蚀刻因子(FE)超过5,可观察到其耐折性提高。

2.第二实施方式

(1)两层挠性配线用基板

首先,对本发明的两层挠性配线板所使用的两层挠性配线用基板进 行说明。

两层挠性配线用基板采用如下层叠结构:在聚酰亚胺膜那样的树脂 膜基板的至少一面上不经由粘合剂而依次层叠基底金属层和铜层,而 且,该铜层由铜薄膜层和电镀铜层构成。

图5是表示通过镀金属法制作的两层挠性配线用基板6的截面的示 意图,也是本发明的两层挠性配线板的配线部的剖面图。

树脂膜基板1使用聚酰亚胺膜,且该聚酰亚胺膜1的至少一面上从 聚酰亚胺膜1侧起依次成膜层叠有基底金属层2、铜薄膜层3、电镀铜 层4。予以说明,由铜薄膜层3和电镀铜层4构成铜层5,含有该铜层5 和基底金属层2而形成金属层叠体7。

作为使用的树脂膜基板1,除了聚酰亚胺膜以外,还可以使用聚酰 胺膜、聚酯膜、聚四氟乙烯膜、聚苯硫醚膜、聚萘二甲酸乙二醇酯膜、 液晶聚合物膜等。

特别是从机械强度和耐热性和电绝缘性的观点考虑,特别优选聚酰 亚胺膜。

进而,可以优选使用膜的厚度为12.5~75μm的上述树脂膜基板。

基底金属层2是确保树脂膜基板和铜等金属层之间的密合性和耐热 性等的可靠性的金属层。因此,基底金属层的材质设为选自镍、铬或它 们的合金中的任一种,但若考虑密合强度和配线制作时的蚀刻容易度, 则优选为镍铬合金。

该镍铬合金的组成,优选铬为15重量%以上且22重量%以下,优 选提高耐腐蚀性和耐迁移性。

其中,铬为20重量%的镍铬合金作为镍铬合金流通,可以作为磁 控溅射法的溅射靶材容易得到。另外,含镍的合金中也可以添加铬、钒、 钛、钼、钴等。

另外,也可以层叠铬浓度不同的多个镍铬合金的薄膜,构成设有镍 铬合金的浓度梯度的基底金属层。

基底金属层2的膜厚优选为3nm~50nm。

若基底金属层的膜厚小于3nm,则不能保证聚酰亚胺膜和铜层的密 合性,耐腐蚀性和耐迁移性差。另一方面,若基底金属层的膜厚超过 50nm,则在通过移除法进行配线加工时,产生难以充分除去基底金属层 的情况。在该基底金属层的除去不充分的情况下,可能会产生配线间的 迁移等不良情况。

铜薄膜层3主要由铜构成,该铜薄膜层的膜厚优选为10nm~1μm。

若铜薄膜层的膜厚小于10nm,则不能确保在铜薄膜层上通过电镀法 成膜电镀铜层时的导电性,而导致电镀时的外观不良。铜薄膜层的膜厚 超过1μm,虽然不产生两层挠性配线用基板品质上的问题,但存在生产 率差的问题。

该基底金属层2和铜薄膜层3如后述那样通过干式镀敷法成膜,铜 层4也可以通过湿式镀敷法成膜。

而且,得到的挠性配线用基板6,必须使从树脂膜基板1的表面到 金属层叠体7的0.4μm为止的膜厚范围内通过电子背散射衍射法 (EBSD)测得的结晶的111方位的结晶比例OR111相对于001方位的结晶 比例OR001之比(OR111/OR001)为7以下。

若该结晶的111方位的结晶比例OR111相对于001方位的结晶比例 OR001之比(OR111/OR001)超过7,则由配线图案的截面形状的底部宽度B、 顶部宽度T和高度C根据下述式(3)求得的蚀刻因子(FE)小于5,在 底部宽度变宽、顶部宽度变窄的张开状的窄间距化配线中形成不适宜的 配线图案的截面形状。

即,对于配线图案的间距(配线的中心间距离)来说,为了确保与 邻接的配线图案的绝缘性,必须确保配线图案间的间隔且还要考虑配线 图案的截面底部的宽度,当配线图案的截面形状为向底部张开时,则考 虑到底部的宽度,不适合窄间距化。

通过移除法对满足上述结晶的方位比的挠性配线用基板进行配线 加工,可以得到配线图案窄间距化的挠性配线板。

予以说明,即使蚀刻加工作为配线具备金属层叠体的树脂膜基板, 配线的从树脂膜基板表面到0.4μm为止的膜厚范围的结晶的方位比也 不发生变化。

FE=2×C/(B-T)···(3)

(2)基底金属层和铜薄膜层的成膜方法

基底金属层和铜薄膜层优选通过干式镀敷法形成。

干式镀敷法中,可举出:溅射法、离子镀法、团簇离子束法、真空 蒸镀法、CVD法等,但在干式镀敷法中,从基底(seed)层的组成控制 等观点考虑,优选为溅射法。

对于在树脂膜基板上进行溅射成膜,可使用公知的溅射装置进行成 膜,对于在长条状的树脂膜基板上成膜,可使用公知的卷对卷式的溅射 装置进行。如果使用该卷对卷溅射装置,可以在长条状的聚酰亚胺膜的 表面连续地成膜基底金属层和铜薄膜层。

图6是卷对卷溅射装置的一例。

卷对卷溅射装置10具备收纳其绝大部分构成零件的长方体状的框 体12。

框体12可以为圆筒状,其形状没有限制,只要保持减压至10-4Pa~ 1Pa的范围内的状态即可。

在该框体12内具有:供给作为长条状树脂膜基板的聚酰亚胺膜F 的开卷辊13、筒辊14、溅射阴极15a、15b、15c、15d、前进料辊16a、 后进料辊16b、张紧辊17a、张紧辊17b、卷绕辊18。

开卷辊13、筒辊14、前进料辊16a、卷绕辊18中具备由伺服电动 机产生的动力。开卷辊13、卷绕辊18通过利用粉末离合器等的扭矩控 制,实现保持聚酰亚胺膜F的张力平衡。

张紧辊17a、17b通过表面镀敷硬质铬进行精加工,且具备张力传 感器。

溅射阴极15a~15d以磁控阴极式与筒辊14对向配置。溅射阴极 15a~15d的聚酰亚胺膜F的宽度方向的尺寸只要比长条状树脂膜聚酰 亚胺膜F的宽度宽即可。

聚酰亚胺膜F在作为卷对卷真空成膜装置的卷对卷溅射装置10内 输送,且通过与筒辊14对向的溅射阴极15a~15d成膜,被加工成带铜 薄膜层的聚酰亚胺膜F2。

筒辊14通过其表面镀敷硬质铬进行精加工,从框体12的外部供给 的制冷剂和/或制热剂在其内部循环,调节至大致一定的温度。

在使用卷对卷溅射装置10成膜基底金属层和铜薄膜层时,在溅射 阴极15a中安装具有基底金属层的组成的靶材,且在溅射阴极15b~15d 中分别安装铜靶材,将在开卷辊13上设置有聚酰亚胺膜的装置内进行 真空排气后,导入氩气等溅射气体,并将装置内保持在1.3Pa左右。

另外,也可以在通过溅射法成膜基底金属层后,通过蒸镀法成膜铜 薄膜层。

在树脂膜基板上溅射基底金属和铜时的溅射气氛,作为一例,优选 使用氩氮混合气体,且该氮配合比设为1体积%以上12体积%以下, 但需要留意判定受到卷绕式溅射装置的形状等装置固有的影响的可能 性。

例如,只要一边确认在树脂膜基板上进行至最终的电镀为止得到的 金属化树脂膜结晶的111方位的结晶比例OR111相对于001方位的结晶比 例OR001之比,一边适宜研究溅射气氛即可。

另外,若氩氮混合气体的氮的配合比超过12体积%,则在将得到 的金属层叠体用于挠性配线板等配线时,该配线的耐热强度可能降低, 因而不优选。予以说明,虽然示出了用氩氮混合气体进行溅射的气氛的 一例,但只要能实现目标的结晶状态,则溅射气氛不限于氩氮混合气体。

另外,铜薄膜层的结晶取向也受到溅射气氛的影响。

若溅射气氛仅为氩气,则在铜薄膜层的由X射线衍射得到的结晶的 Wilson取向度指数中,可观察到面心立方晶格结构的(111)面,但几乎 或完全观测不到面心立方晶格的(200)面、与EBSD中的001方位相当的 面。

在此,当在溅射气氛的氩气中加入氮气时,则在铜薄膜层上可观测 到面心立方晶格的(200)面、与EBSD中的001方位相当的面。

通过这种条件和后述的电镀条件,可实现配线的顶部和底部的宽度 之差较少的挠性配线板。

(3)电镀铜层及其成膜方法

电镀铜层通过电镀法成膜。该电镀铜层的膜厚优选为1μm~20μm。

在此,所使用的电镀法是在硫酸铜的镀浴中使用不溶性阳极进行电 镀。另外,所使用的镀铜浴液的组成可以是在通常使用的挠性配线板的 通孔镀敷等中使用的高均匀性(ハイスロー)硫酸铜镀浴。

图7是可用于制造本发明的配线板中使用的两层挠性配线用基板的 卷对卷连续电镀装置(以下称为镀敷装置20)的一例。

成膜基底金属层和铜薄膜层而得到的带铜薄膜层的聚酰亚胺膜F2 一边从开卷辊22卷出,并反复进行向电镀槽21内的镀敷液28的浸渍, 一边连续地输送。予以说明,28a是指镀敷液的液面。

带铜薄膜层的聚酰亚胺膜F2在浸渍在镀敷液28的期间,通过电镀 在金属薄膜的表面形成铜层膜,在形成规定膜厚的铜层后,制成作为金 属化树脂膜基板的两层挠性配线用基板S,并卷绕在卷绕辊29上。予以 说明,带铜薄膜层的聚酰亚胺膜F2的输送速度优选为数m~数十m/分 钟的范围。

具体地说,带铜薄膜层的聚酰亚胺膜F2从开卷辊22卷出,经由供 电辊26a浸渍在电镀槽21内的镀敷液28中。进入电镀槽21内的带铜 薄膜层的聚酰亚胺膜F2经由逆转辊23逆转输送方向,并通过供电辊26b 引出到电镀槽21外。

这样,在反复进行多次带铜薄膜层的聚酰亚胺膜F2向镀敷液的浸 渍(图7中,20次)期间,在带铜薄膜层的聚酰亚胺膜F2的金属薄膜 上形成铜层。

在供电辊26a和阳极24a之间连接有电源(未图示)。

利用供电辊26a、阳极24a、镀敷液、带铜薄膜层的聚酰亚胺膜F2 和上述电源构成电镀电路。另外,不溶性阳极不需要特别的阳极,可以 是用导电性陶瓷涂敷其表面的公知的阳极。予以说明,在电镀槽21的 外部具备向镀敷液28供给铜离子的机构。

铜离子向镀敷液28的供给通过氧化铜水溶液或氢氧化铜水溶液、 碳酸铜水溶液等进行。或者还有向镀敷液中添加微量的铁离子,将无氧 铜球溶解而供给铜离子的方法。铜的供给方法可以使用上述的任一种方 法。

镀敷中的电流密度,随着从阳极24a进入输送方向下游,电流密度 阶段性地上升,从阳极24o到24t达到最大的电流密度。

通过这样的方式使电流密度上升,可以防止铜层的变色。特别是在 铜层的膜厚较薄的情况下,由于电流密度高时容易引起铜层变色,因此, 镀敷中的电流密度,除后述的PR电流的反向电流以外,优选为 0.1A/dm2~8A/dm2。电流密度高时,产生电镀铜层的外观不良。

为了制造本发明的两层挠性配线板,从电镀铜层的膜厚的表面于 10%以上的范围使用PR电流形成。

使用PR电流时,反向电流可以加入正向电流的1~9倍的电流。

作为反向电流时间比例,优选为1~10%左右。

另外,PR电流流过下一个反向电流的周期优选为10m秒以上,更优 选为20m秒~300m秒。

图8示意性地表示PR电流的时间和电流密度。

予以说明,镀敷电压只要适当调整以可实现上述的电流密度即可。

在利用卷对卷连续电镀装置制造本发明中使用的两层挠性配线用 基板时,只要从输送路径的下游侧起在1个以上的阳极中流过PR电流 即可,流过PR电流的阳极数由从电镀铜层的表面向聚酰亚胺膜侧利用 PR电流成膜的范围的比例是多少来决定。即,至少在阳极24t流过PR 电流,根据需要,在阳极24s、阳极24r、阳极24q流过PR电流。

予以说明,也可以在全部阳极流过PR电流,但PR电流用的整流器 的价格高,因此,制造成本增加。因此,对于本发明的两层挠性配线用 基板来说,如果从电镀铜层表面沿聚酰亚胺方向于膜厚的10%利用PR 电流成膜,则在耐折性试验(JIS C-5016-1994)实施前后的上述铜层 的结晶取向比[(200)/(111)]之差d[(200)/(111)]为0.03以上,因此, 结果可期待改善耐折性试验(MIT试验)。

优选使用PR电流的电镀铜的原因是,若使电流反向,则电镀铜层 的铜的结晶粒径可以设为200nm左右以上,可以减少晶界,因此,可以 减少在晶界产生的裂纹起点。

采用一般的电镀法时,镀敷析出的铜受镀铜的基材表面的影响,但 如果从电镀铜层的表面于膜厚的10%以上以PR电流成膜,则可控制晶 界,可以得到对电镀铜层的耐折性的效果。因此,如果两层挠性配线用 基板的从电镀铜层表面于膜厚的10%以上为与耐折性相符合的结晶,则 可得到对电镀铜层的耐折性的效果,可以实现本发明的课题。

(4)电镀铜层的特征

本发明的两层挠性配线板的铜层的特征表示为1.2以上的铜的(111) 结晶取向度指数。在该状态下,在MIT耐折试验(JIS C-5016-1994) 中,结晶易于滑动。予以说明,本发明的挠性配线用基板的铜层中,除 了(111)取向以外,还包括(200)、(220)、(311)取向,但其中(111) 取向占绝大部分,该结晶取向度指数显示为1.20以上。

进而,实现MIT耐折性试验(JIS C-5016-1994)前后的结晶取向 比[(200)/(111)]之差为0.03以上的结晶状态。在该状态下,通过实施 MIT耐折试验确认,结晶滑动,引起重结晶。

对于表面的光泽性,为了使表面凹凸不成为缺口的主要原因,优选 为光泽膜。

另外,平均结晶粒径的大小,越大越好,但由于其会影响通过移除 法在挠性配线用基板上配线加工覆铜层叠基板时的铜层的蚀刻,因此必 须留意。

在采用移除法的铜层的蚀刻中使用氯化铁水溶液时,铜层的结晶粒 径有时没有影响,但在蚀刻铜层的晶粒的晶界时,结晶粒径会影响配线 的形状。作为平均结晶粒径,优选为200nm~400nm左右。这是因为, 若为200nm以下,则晶界较多,容易引发成为断裂起点的裂纹,而设为 400nm以下是为了保持金属表面的平滑性。另外,为了不引发成为断裂 起点的裂纹,表面粗糙度Ra优选设为0.2μm以下。

即,本发明的挠性配线板的铜层为具有以下特性等的铜层:由上述 铜层的成膜方法得到,(111)结晶取向度指数为1.2以上,且MIT耐折 试验前后的结晶取向比[(200)/(111)]之差为0.03以上。予以说明,电 镀铜层的结晶取向可由X射线衍射的Wilson取向度指数获知。

进而,由上述方法得到的铜层的铜结晶在曲折时在常温下具有动态 重结晶效果。耐折性试验后的平均结晶粒径由于重结晶而存在变成 100nm~200nm左右的倾向。

一般认为,由电镀铜产生的膜在常温下不会发生动态重结晶。但是, 在本发明的挠性配线板中,由于在常温下引起动态重结晶,结果,进行 MIT试验那样的曲折试验时,难以折断试样。铜层的平均结晶粒径和常 温下的动态重结晶可通过截面SIM像观察。

本发明的挠性配线板的又一特征在于:带金属薄膜的树脂膜的铜薄 膜层的结晶方位与将该带金属薄膜的树脂膜电镀铜后的从树脂膜基板 表面到0.4μm为止的膜厚范围的通过电子背散射衍射法(EBSD)测得 的结晶方位不同;以及,根据电镀铜后的从树脂膜基板表面到0.4μm 为止的膜厚范围的通过电子背散射衍射法(EBSD)测得的结晶的方位比 的不同,配线的截面形状的底部宽度B和顶部宽度T的关系发生变化。

本发明的挠性配线板的金属层叠体,从树脂膜基板表面到0.4μm 为止的膜厚范围的通过电子背散射衍射法(EBSD)测得的结晶的111方 位的结晶比例OR111相对于001方位的结晶比例OR001之比(OR111/OR001)为 7以下。

而且,由于将这种金属层叠体作为配线,若通过移除法进行配线加 工,则其截面形状可得到由根据底部宽度B、顶部宽度T和铜膜厚C利 用下述式(4)求得的蚀刻因子(FE)表示的效果。

FE=2×C/(B-T)···(4)

即,若蚀刻因子(FE)为5以上,则表示底部宽度B值和顶部宽度 T是相近的值的效果。

予以说明,在金属层叠体的结晶方位的测定中,可以使用公知的电 子背散射衍射法(EBSD)。

本发明的挠性配线板可以确认,从树脂膜基板表面到0.4μm为止 的膜厚范围的金属层叠体中的通过电子背散射衍射法(EBSD)测得的结 晶的111方位的结晶比例OR111相对于001方位的结晶比例OR001之比 (OR111/OR001)为7以下。

进而,得到作为本发明挠性配线板的特征之一的从树脂膜基板表面 到0.4μm为止的膜厚范围的金属层叠体中的通过电子背散射衍射法 (EBSD)测得的结晶的111方位的结晶比例OR111相对于001方位的结晶 比例OR001之比(OR111/OR001)为7以下的方法的一例,可举出,在制造两 层挠性配线用基板时将基底金属层和铜薄膜层的溅射成膜的气氛使用 含有氮的比例为1体积%~12体积%的氩氮混合气体,且在电镀铜层的 从铜薄膜层的表面到膜厚1μm~2.5μm的范围将电流密度设为1A/dm2的成膜方法。

挠性配线板的MIT耐折性试验的结果为,配线宽度变细,结果变差。

在根据JIS C-5016-1994的耐折性试验中,配线宽度为1mm,但对 用于液晶显示器内的弯曲配线的挠性配线板来说,配线宽度为50μm以 下,进一步转换成高精细的25μm以下的配线宽度。即使是加工成作为 试验用的配线宽度为1mm的挠性配线板且是可实现充分的耐折性的挠性 配线板,若配线宽度为50μm以下,有时也不能实现充分的耐折性。当 然,对于配线宽度为1mm的挠性配线板且耐折性不充分的挠性配线板来 说,即使配线宽度为50μm以下,结果也得到不充分的耐折性。

因此,当采用配线宽度为50μm以下的挠性配线板研究配线的截面 形状和耐折性的关系时,通过使配线的底部宽度B和顶部宽度T相近的 蚀刻因子(FE)超过5,可观察到其耐折性的提高。

本发明的两层挠性配线板通过将两层挠性配线用基板采用移除法 进行配线加工来制造。

配线加工电镀铜层等的蚀刻加工所用的蚀刻液不限于含有特殊配 比的氯化铁、氯化铜和硫酸铜的水溶液或特殊药液,可以使用一般的含 有比重为1.30~1.45的氯化铁水溶液和/或比重为1.30~1.45的氯化 铜水溶液的市售的蚀刻液。

在配线表面,根据需要采用公知的镀敷方法在需要的部位实施镀 锡、镀镍、镀金等,并通过公知的阻焊剂等覆盖表面。接着,安装半导 体元件等电子零件,形成电子装置。予以说明,本发明的两层挠性配线 板,在镀锡等的过程和用阻焊剂的被覆中,特征性结晶结构没有变化。

[第一实施例]

以下,使用第一实施例更详细地说明本发明的两层挠性配线用基 板。

使用图2所示那样的卷对卷溅射装置10,如下所述制造带铜薄膜层 的聚酰亚胺膜F2。

首先,在溅射阴极15a安装用于成膜基底金属层2的镍-20重量% 铬合金靶材,在溅射阴极15b~15d安装铜靶材。

接着,作为树脂膜基板F,使用厚度38μm的聚酰亚胺膜(注册商 标Kapton,Toray-DuPont公司制),将设置有该膜的装置内进行真空 排气后,导入溅射气体,使装置内保持在1.3Pa,制造带铜薄膜层的聚 酰亚胺膜F2。基底金属层(镍-铬合金)2的膜厚为20nm,铜薄膜层3 的膜厚为200nm。

使用图3所示那样的镀敷装置20在得到的带铜薄膜层的聚酰亚胺 膜F2上进行电镀铜,成膜电镀铜层4。镀敷液28使用pH1以下的硫酸 铜水溶液,阳极24o~24t只要没有特别说明,使之达到最大的电流密 度(除PR电流的反向电流以外),调整电流密度,最终使电镀铜层4 的膜厚为8.5μm。

在耐折性试验中,蚀刻液使用氯化铁,通过移除法形成 “JIS-C-5016-1994”的试验图案,根据相同标准进行评价;试验片使 用配线宽度为50μm的试验片(以下,称为试验片50μm)和配线宽度 为20μm的试验片(以下,称为试验片20μm),除此以外,根据“JIS C-5016-1994”进行评价。

耐折性试验前后的电镀铜层的结晶取向通过X射线衍射使用 Wilson取向度指数进行测定。

对于金属层叠体,通过EBSD法测定铜结晶的方位和方位比率。将 其测定结果区分为从树脂膜基板表面侧到膜厚0.4μm为止的范围和膜 厚超过0.4μm的范围进行解析。

第一实施例中使用的电子背散射衍射法(EBSD)的测定条件如下所 示。

[电子背散射衍射法(EBSD)的测定条件]

作为衍射装置,使用Oxford Instruments公司制(HKL Channel 5), 以加速电压:15kV、测定步骤:0.05μm的条件进行测定。另外,晶粒 的(111)面取向的比例通过沿(111)面的法线方向±15°的范围取向的 晶粒在测定范围的面积占有率计算。

通过移除法进行的配线加工中所使用的蚀刻液为氯化铁水溶液(比 重1.35,温度45℃)。

[第一实施例中的实施例1]

溅射气体(溅射气氛)设为1.3Pa的氩和5体积%氮的混合气体。

将铜层中从铜薄膜层表面到膜厚1.5μm的范围成膜的阳极24a~ 24f的电流密度设为1A/dm2以下,结果,金属层叠体的从树脂膜基板表 面到0.4μm为止的膜厚范围中的通过电子背散射衍射法(EBSD)测得 的结晶的111方位的结晶比例OR111相对于001方位的结晶比例OR001之比 (OR111/OR001)为0.7。

为了从电镀铜层4的表面到10%的膜厚范围为止使用PR电流进行 电镀,在阳极24t流过PR电流,制作实施例1的两层挠性配线用基板。 将此时的负电流时间比例设为10%,得到镀敷膜。

MIT耐折性试验前的电镀铜层的(111)结晶取向度指数为1.34。

对于MIT耐折性试验前后的由X射线取向度指数表示的结晶取向比 [(200)/(111)]之差为0.04的实施例1的MIT耐折性样品,配线宽度为 1mm的试验片中为895次、试验片50μm中为78次、试验片20μm中为 50次,即得到了良好的结果。

其蚀刻因子,试验片50μm中为6.3,试验片20μm中也为6.3。

[第一实施例中的实施例2]

除了将溅射气氛设为氩和1体积%的氮的混合气体以外,与实施例 1同样地制作两层挠性配线用基板。金属层叠体的从树脂膜基板表面到 0.4μm为止的膜厚范围的通过电子背散射衍射法(EBSD)得到的结晶的 111方位的结晶比例OR111相对于001方位的结晶比例OR001之比 (OR111/OR001)为3.3。

MIT耐折性试验前的电镀铜层的(111)结晶取向度指数为1.34。

对于MIT耐折性试验前后的由X射线取向度指数表示的结晶取向比 [(200)/(111)]之差为0.04的实施例2的MIT耐折性样品,配线宽度为 1mm的试验片中为851次、试验片50μm中为69次、试验片20μm中为 45次,即得到了良好的结果。

其蚀刻因子,试验片50μm中为5.3,试验片20μm中为5.5。

(第一实施例的比较例1)

除了溅射气氛仅使用氩气以外,与实施例1同样地制作两层挠性配 线用基板。

通过电子背散射衍射法(EBSD)测得的结晶的111方位的结晶比例 OR111相对于001方位的结晶比例OR001之比(OR111/OR001)为7.3。

MIT耐折性试验前的电镀铜层的(111)结晶取向度指数为1.20。

MIT耐折性试验前后的由X射线取向度指数表示的结晶取向比 [(200)/(111)]之差为0.03。

显示上述特性的比较例1的样品的耐折性,配线宽度为1mm的试验 片中显示541次,试验片50μm中显示27次,试验片20μm中显示20 次,即,显示出配线宽度为50μm以下时不工作的结果,很明显,是比 本发明的实施例1差的结果。

其蚀刻因子,试验片50μm中为3.9,试验片20μm中为4.1。

表1汇总示出了配线宽度为20μm、50μm的第一实施例的实施例、 第一实施例的比较例中的配线形状(底部宽度B、顶部宽度T、铜膜厚C)、 溅射气氛、计算出的蚀刻因子FE和MIT耐折性试验结果。

[表1]

                            蚀刻因子计算式FE=C×2/(B-T)

[第二实施例]

以下,使用第二实施例更详细地说明本发明的两层挠性配线板。

树脂膜基板采用聚酰亚胺膜的带铜薄膜层的聚酰亚胺膜使用卷对 卷溅射装置10制造。

在溅射阴极15a上安装用于成膜基底金属层的镍-20重量%铬合金 靶材,在溅射阴极15b~15d上分别安装铜靶材,将在树脂膜基板上设 置有厚度38μm的聚酰亚胺膜(注册商标Kapton,Toray-DuPont公司 制)的装置内进行真空排气后,将装置内保持在1.3Pa,制造带铜薄膜 层的聚酰亚胺膜。基底金属层(镍-铬合金)的膜厚为20nm,铜薄膜层 的膜厚为200nm。

使用镀敷装置20在得到的带铜薄膜层的聚酰亚胺膜上进行电镀铜, 成膜电镀铜层。镀敷液使用pH1以下的硫酸铜水溶液,阳极24m~24t 只要没有特别说明,使之达到最大的电流密度(除PR电流的反向电流 以外),调整电流密度,最终使电镀铜层的膜厚为8.5μm。

在耐折性试验中,蚀刻液使用氯化铁,通过移除法形成 “JIS-C-5016-1994”的试验图案,根据相同标准进行评价;试验片使 用配线宽度为50μm的试验片(以下,称为试验片50μm)和配线宽度 为20μm的试验片(以下,称为试验片20μm),除此以外,根据“JIS C-5016-1994”进行评价。

耐折性试验前后的电镀铜层的结晶取向通过X射线衍射使用 Wilson取向度指数进行测定。

对于金属层叠体,通过EBSD法测定铜结晶的方位和方位比率。将 其测定结果区分为从树脂膜基板表面侧到膜厚0.4μm为止的范围和膜 厚超过0.4μm的范围进行解析。

第二实施例中使用的电子背散射衍射法(EBSD)的测定条件如下所 示。

[电子背散射衍射法(EBSD)的测定条件]

作为衍射装置,使用Oxford Instruments公司制(HKL Channel 5), 以加速电压:15kV、测定步骤:0.05μm的条件进行测定。另外,晶粒 的(111)面取向的比例通过沿(111)面的法线方向±15°的范围取向的 晶粒在测定范围的面积占有率计算。

[第二实施例中的实施例1]

溅射气氛设为1.3Pa的氩和5体积%氮的混合气体。

对于电镀铜层来说,将铜层中从铜薄膜层表面到膜厚1.5μm的范 围成膜的阳极24a~24f的电流密度设为1A/dm2以下,为了从电镀铜层 的表面到10%的膜厚范围使用PR电流进行电镀,在阳极24t中流过PR 电流,制作实施例1的两层挠性配线用基板。将此时的负电流时间比例 设为10%。

从由电镀铜形成的金属层叠体的树脂膜基板表面到0.4μm为止的 膜厚范围通过电子背散射衍射法(EBSD)得到的结晶的111方位的结晶 比例OR111相对于001方位的结晶比例OR001之比(OR111/OR001)为0.7。

MIT耐折性试验前的电镀铜层的(111)结晶取向度指数为1.35。

MIT耐折性试验前后的由X射线取向度指数表示的结晶取向比 [(200)/(111)]之差为0.04。

示出上述特性的实施例1的样品的耐折性,在MIT耐折性试验中, 配线宽度为1mm时为545次,试验片50μm中为78次,试验片20μm 中为50次,即分别得到了良好的结果。

予以说明,其蚀刻因子,试验片50μm中为6.3,试验片20μm中 也为6.3。

[第二实施例中的实施例2]

除了将溅射气氛设为氩和1体积%的氮的混合气体以外,与实施例 1同样地制作挠性配线板。

金属层叠体的从树脂膜基板表面到0.4μm为止的膜厚范围的通过 电子背散射衍射法(EBSD)得到的结晶的111方位的结晶比例OR111相对 于001方位的结晶比例OR001之比(OR111/OR001)为3.3。

MIT耐折性试验前的电镀铜层的(111)结晶取向度指数为1.34。

另外,对于MIT耐折性试验前后的由X射线取向度指数表示的结晶 取向比[(200)/(111)]之差为0.04的实施例2的MIT耐折性样品,配线 宽度为1mm的试验片中为851次、试验片50μm中为69次、试验片20 μm中为45次,即得到了良好的结果。

其蚀刻因子,试验片50μm中为5.3,试验片20μm中为5.5。

(第二实施例的比较例1)

除了溅射气氛仅使用氩气以外,与实施例1同样地制作挠性配线板。

通过电子背散射衍射法(EBSD)测得的结晶的111方位的结晶比例 OR111相对于001方位的结晶比例OR001之比(OR111/OR001)为7.3。

MIT耐折性试验前的电镀铜层的(111)结晶取向度指数为1.20。

MIT耐折性试验前后的由X射线取向度指数表示的结晶取向比 [(200)/(111)]之差为0.03。

具有上述特性的比较例1的样品的耐折性,在MIT耐折性试验中, 配线宽度为1mm时显示541次,试验片50μm中显示27次,试验片20 μm中显示20次,即显示出不工作的结果,很明显,是比本发明的实施 例1差的结果。

予以说明,其蚀刻因子,试验片50μm中为3.9,试验片20μm中 为4.1。

表2汇总示出了配线宽度为20μm、50μm的第二实施例、第二实 施例的比较例中的配线形状(底部宽度B、顶部宽度T、铜膜厚C)、溅 射气氛、计算出的蚀刻因子FE和MIT耐折性试验结果。

[表2]

                            蚀刻因子计算式FE=C×2/(B-T)

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