配線基板用積層体及び配線基板
【課題】 プラスチックフィルムに金属膜又は金属酸化物膜を有し、１８０℃以上の高温での密着性に優れた配線基板用積層体、その積層体から作製するフレキシブル配線板を提供する。
【解決手段】 プラスチックフィルムと金属膜又は金属酸化物膜の配線基板用積層体であって、プラズマプラズマ電極５ａ、６ｂで、メタンなどの炭化水素系のガスと水素ガスのプラズマを発生させ、プラスチックフィルム１の両面又は片面に直接接して形成したダイヤモンドライクカーボン（ＣＬＤ）膜を有している。この積層体をサブトラクティブ法で配線加工することにより、フレキシブル配線基板が得られる。
【解決手段】 プラスチックフィルムと金属膜又は金属酸化物膜の配線基板用積層体であって、プラズマプラズマ電極５ａ、６ｂで、メタンなどの炭化水素系のガスと水素ガスのプラズマを発生させ、プラスチックフィルム１の両面又は片面に直接接して形成したダイヤモンドライクカーボン（ＣＬＤ）膜を有している。この積層体をサブトラクティブ法で配線加工することにより、フレキシブル配線基板が得られる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチックフィルムと金属膜又は金属酸化物膜との配線基板用積層体、及びこの積層体から作製された配線基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスチックフィルムの表面などに金属膜や金属酸化物膜を形成した配線基板は、電子部品や光学部品など各種産業で用いられている。例えば、プラスチックフィルム上に金属膜を成膜した積層体は、サブトラクティブ法等により配線加工が施されて、フレキシブルなプリント配線基板として広範に使用されている。特に近年では、ファインピッチ化の進展に伴って、フレキシブル配線基板の用途も拡大している。
【０００３】
フレキシブル配線基板は折り曲げの厳しい用途などへの用途展開が多くなるに伴って、特にプラスチックフィルムと金属膜の密着性が大きな問題となっている。一般に、プラスチックフィルムと金属膜や金属酸化物膜との密着性を上げる手段として、プラスチックフィルムに表面改質を行うことが通常に行われている。例えばヒドラジンや過マンガン酸等の薬品を用い、プラスチック表面をエッチングして表面を粗面化することによって、アンカー効果により密着性を向上させる方法が知られている。
【０００４】
一方、特開昭６４−０３１９５８号公報には、プラスチックフィルム上に金属膜を被覆する前に、プラズマ処理を行った後に酸素に晒して表面改質する方法が記載されている。また、特表２０００−５０８２６５公報には、真空中でプラズマ処理を行うことにより、表面改質する方法が提案されている。何れの方法も、プラスチックフィルム表面に金属と結合できる反応性の官能基を生成させて、密着性を発現させるものである。
【０００５】
【特許文献１】特開昭６４−３１９５８号公報
【特許文献２】特表２０００−５０８２６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記した従来の方法は、何れもプラスチック表面を改質して脆弱化させ或いは粗面化させることにより、金属や金属酸化物との密着性を発現させるため、常温での密着強度は向上しても、実装時等に適用される１８０℃以上の高温での密着性には劣っているという問題点があった。また、薬品で表面改質する方法は、プラズマ処理等に比べ著しく密着強度が低いという欠点があった。
【０００７】
本発明は、このような従来の事情に鑑み、プラスチックフィルムと金属膜又は金属酸化物膜の積層体について１８０℃以上の高温での密着強度を改善し、優れた密着性を有する排斥基板用積層体、並びにその積層体から作製するフレキシブル配線板を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明が提供する配線基板用積層体は、プラスチックフィルムと金属膜又は金属酸化物膜の積層体であって、プラスチックフィルムの両面又は片面に、該プラスチックフィルムと接してダイヤモンドライクカーボン膜を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明は、また、プラスチックフィルム上に金属膜による配線を施した配線基板であって、該プラスチックフィルムの両面又は片面に、該プラスチックフィルムと接してダイヤモンドライクカーボン膜を有することを特徴とするフレキシブル配線基板を提供するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、プラスチックフィルムと金属膜又は金属酸化物膜との積層体の密着性を、常温においては勿論のこと、１８０℃以上の高温においても大幅に改善向上させることができる。しかも、本発明の配線基板用積層体は、プラスチックフィルムに金属膜等を成膜する工程において、１台の装置を用いて１パスで製造することができるため、従来方法では実現できなかった生産性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明による積層体は、プラスチックフィルムと金属膜又は金属酸化物膜とからなり、プラスチックフィルムの両面又は片面のいずれかにダイヤモンドライクカーボン膜（以下ＤＬＣとも称する）を有するものである。ＤＬＣは、炭素を主成分としてグラファイト結合（ＳＰ２結合）とダイヤモンド結合（ＳＰ３結合）の両者が混在しているアモルファス構造であり、高硬度であり、潤滑性に優れ、高い熱伝導性を有している。
【００１２】
このＤＬＣ膜をプラスチックフィルムの少なくとも１つの面に直接接して設けることにより、プラスチックフィルムの表面が改質され、表面改質前に比較して高硬度化し、潤滑性が向上すると共に、熱伝導性を向上させることが可能となる。その結果、ＤＬＣで表面改質したプラスチックフィルムに金属膜又は酸化物膜を成膜することによって、シワやキズがない積層体が得られ、積層体の熱伝導性が向上し、更にプラスチックフィルムと金属膜又は金属酸化物膜の密着性、特に１８０℃以上の温度での密着性が改善される。
【００１３】
プラスチックフィルム表面に形成するＤＬＣの膜厚は、５ｎｍ〜１μｍの範囲が望ましい。ＤＬＣの膜厚が５ｎｍ未満では、ＤＬＣの特徴を発揮することができず、プラスチックフィルムと金属膜又は金属酸化物膜の密着性の向上も得られない。一方、ＤＬＣの膜厚が１μｍを超えると、プラスチックフィルムの巻き取り等の際に、プラスチックフィルムからＤＬＣ膜が剥離する恐れがある。
【００１４】
ＤＬＣ膜は、プラスチックフィルムに直接接して設ければ良い。例えば、プラスチックフィルムの片面に金属膜又は金属酸化物膜を形成する場合、プラスチックフィルムと金属膜又は金属酸化物膜との間にＤＬＣ膜を設けるか、金属膜又は金属酸化物膜を有しない面にＤＬＣ膜を設けることもできる。また、プラスチックフィルムの両面に金属膜又は金属酸化物膜を形成する場合には、プラスチックフィルムの片面又は両面で且つ金属膜又は金属酸化物膜との間にＤＬＣ膜を設ければ良い。
【００１５】
プラスチックフィルムの表面にＤＬＣ膜を形成するには、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法など様々な方法を用いることが出来る。プラズマＣＶＤ法で用いるカーボン源としては、メタンやベンゼンなどの炭化水素系のガスを導入する方法、水素プラズマとプラスチックフィルムとの反応によって生じた炭化水素系のガス成分の分解を用いる方法等があるが、好ましくはメタンなどの炭化水素系のガスと水素ガスを併用し、そのプラズマ領域でＤＬＣを生成させる方法がプラスチックフィルム表面の劣化やダメージを抑えることが出来て好ましい。
【００１６】
例えば、直流プラズマＣＶＤ法でＤＬＣを成膜する場合、対向電極（＋）に数百Ｖ以上の電圧を掛けて発生させたプラズマ領域内に、ＤＬＣの原料となるメタンなどの炭素源を導入する。装置にもよるが、例えば雰囲気圧力０.２〜２００Ｐａにて電極に６００〜２０００Ｖの電位を印可してプラズマを発生させ、そのプラズマ領域に反応ガスとしてメタンガスと水素ガスを導入する。水素ガスの濃度は、全ガス量の０〜４０アトミック％（以下、ａｔ％と略記する）が好ましい。水素ガスの濃度が４０ａｔ％を超えると、ＳＰ３構造の比率が増えて硬度は高くなるものの、結晶性が良くなりフィルムとしての柔軟性が失われる。更に好ましくは、アルゴンガスやヘリウムガスなど、プラズマ化しやすい単原子分子ガスを、電極の保護の面から混合することが好ましい。アルゴンガスやヘリウムガスは、生産性を低下させない範囲で混合することが可能である。
【００１７】
プラスチックフィルムの両面又は片面にＤＬＣ膜を形成して表面改質した後、そのプラスチックフィルムの両面又は片面に金属膜又は金属酸化物膜を成膜することにより積層体が得られる。尚、上記ＤＬＣ膜形成の前又は後に、公知の酸素プラズマによるプラスチックフィルムの表面改質を併用してもよい。併用する場合には、酸素プラズマによる表面改質によってＤＬＣが除去されるなどの悪影響が無いことが必要である。
【００１８】
ＤＬＣで表面改質したプラスチックフィルムに形成する金属膜又は金属酸化物膜は、配線基板に通用使用されているものであれば良い。金属膜としては、例えば、金、銀、アルミニウム、銅、ニッケル、及びこれらの合金を用いることができる。また、金属酸化物膜としては、酸化インジュウムに錫をドープしたＩＴＯ膜や酸化錫膜のような透明導電膜等がある。尚、複数の金属膜や金属酸化物膜を積層して成膜することも可能である。
【００１９】
特にフレキシブル配線基板用としては、一般的に、プラスチックフィルムにニッケル又はニッケル合金膜を形成し、その上に表層として銅膜を形成する。ニッケル又はニッケル合金膜を下地層に用いるのは、プラスチックフィルム上に銅を直接成膜すると、予めＤＬＣでの表面改質を行ったとしても、密着性が不十分となるからである。ニッケル合金としてはニッケル−クロム合金が一般的である。フレキシブル配線基板の場合、ニッケル又はニッケル合金膜の膜厚は５０〜３００Åが好ましく、銅膜の膜厚は０.１μｍ程度が好ましい。
【００２０】
金属膜又は金属酸化物膜の成膜方法としては、スパッタリング法や蒸着法をはじめ、ＣＶＤ法などを適宜選択できる。スパッタリング法では、マグネトロンスパッタリングが効率の点で望ましく、公知のマグネトロンスパッタリング法により実施することができる。また、プラスチックフィルムへのスパッタリング法等による成膜は、枚葉式の成膜装置やロールツーロール式の成膜装置で行わる。
【００２１】
使用するプラスチックフィルムは、オレフィン系フィルム、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンテレナフタレート）等のポリエステルフィルム、ポリイミドフィルム、ポリアミドフィルム等から適宜選択することができる。これらのうち、ポリイミドフィルムは、電気絶縁性や柔軟性に優れているため、フレキシブルプリント基板、ＣＯＦテープやＴＡＢテープ等として広く用いられているため特に好ましい。
【００２２】
次に、本発明の実施に用いる成膜装置の一具体例について、図面を参照して説明する。図１に示される成膜装置では、プラスチックフィルム１は、巻き出しローラー２より巻き出され、直流プラズマでＤＬＣを成膜する表面改質室Ａと、スパッタリングにより金属膜を成膜する２つの成膜室Ｂ、Ｃを経て、巻き取りローラー３で巻き取られる。プラスチックフィルム１はキャンローラー４ａ、４ｂ及び複数のローラーに接触し且つその表面に沿って搬送されると共に、弛むことなく成膜装置内を搬送される。
【００２３】
表面改質室Ａの雰囲気はメタン及び水素を含み、成膜室Ｂ、Ｃの雰囲気はアルゴンであり、両者の雰囲気は異なっている。そのため表面改質室Ａと成膜室Ｂ、Ｃと間にはプラスチックフィルム１が通過できるスリットを設けた内壁が存在する。また、表面改質室Ａと成膜室Ｂ、Ｃは、それぞれ独立した排気ポンプと雰囲気ガス導入機構（図示せず）を備えている。
【００２４】
表面改質室Ａには、プラズマ領域を発生させるプラズマ電極５ａ、５ｂと、プラズマの熱によるプラスチックフィルム１の変形、変質、劣化を防ぐための複数の冷却ローラー８が設けてある。プラズマ電極５ａ、６ｂは、プラスチックフィルム１の表裏両面に対向して各冷却ローラー８の間に配置されており、プラスチックフィルム１の両面又は片面にＤＬＣ膜を成膜するようになっている。尚、冷却ローラー８の表面には、硬質クロムメッキが施されている。また、冷却ローラー８はプラスチックフィルム１の搬送に追従して回転するものであり、その内部には水や有機溶媒等の冷媒が循環している。
【００２５】
尚、表面改質室Ａでは、従来から使用されている酸素プラズマによる表面改質を併用することもできる。ＤＬＣ成膜と酸素プラズマを併用する場合には、ＤＬＣを成膜する雰囲気と酸素プラズマを発生させる雰囲気とをスリットを有する内壁などで分離すること、並びに、それぞれ独立した真空ポンプ及び雰囲気ガス注入機構を備えることが必要である。
【００２６】
成膜室Ｂ、Ｃには、それぞれキャンローラー４ａ、４ｂが配置され、各キャンローラー４ａ、４ｂの周囲にスパッタリングにより金属膜を成膜するためのスパッタリングカソード６ａ、６ｂ及び７ａ、７ｂが配置してある。例えば、スパッタリングカソード６ａ、６ｂはＮｉ−Ｃｒ合金からなり、プラスチックフィルム１に下地層のＮｉ−Ｃｒ膜を形成する。また、スパッタリングカソード７ａ、７ｂはＣｕからなり、プラスチックフィルム１に形成したＮｉ−Ｃｒ膜上にＣｕ膜を成膜するものである。
【００２７】
成膜室Ｂ、Ｃに設置されたキャンローラー４ａ、４ｂの内部には、水や有機溶媒などの冷媒が供給され、プラスチックフィルム１からスパッタリング成膜による熱を除去するようになっている。また、巻き取りローラー３の前に一対の粘着ローラー９を配置して、プラスチックフィルム１に付着しているゴミ等を除去することが好ましい。尚、プラスチックフィルム１をキャンローラー４ａ、４ｂに密着させるため、その前後にテンションローラーを設けても良い。
【００２８】
尚、上記した図１の成膜装置では、プラスチックフィルム１の両面にＤＬＣ膜と金属膜を形成できるように、表面改質室Ａに２つのプラズマ電極５ａ、６ｂを配置し、成膜室Ｂ、Ｃにはそれぞれ２組のスパッタリングカソード６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂを配置したキャンローラー４ａ、４ｂを配置しているが、片面にのみＤＬＣ膜と金属膜を成膜する場合には、キャンローラーとスパッタリングカソードは１組でよく、プラズマ電極も１つであって良い。
【００２９】
ここで、本発明によるＤＬＣでの表面改質の作用効果について更に詳しく説明する。プラスチックフィルムの表面にＤＬＣ膜を設けて表面改質すると、プラスチックフィルムの表面硬度が高くなり、潤滑性が向上し、熱伝導率も向上するため、結果的にキズやシワの発生を防止することが可能となる。即ち、ロールツーロール式の成膜装置内では、プラスチックフィルムはキャンローラーをはじめ各種ローラーの表面に接触して搬送されるので、ローラー表面に接した際にプラスチックフィルム表面にキズがつく恐れがあるが、プラスチックフィルムの硬度が向上することでキズ発生を防ぐことができる。
【００３０】
また、成膜時にシワが発生する原因を考察すると、成膜による温度上昇によってプラスチックフィルムが幅方向へ伸びようとするが、キャンローラー表面とプラスチックフィルムとの摩擦が存在するためにプラスチックフィルムが伸びることができず、内部応力が降伏応力を越えてシワが発生すると考えられる。このようなシワの発生を防ぐには、冷却効率の向上と共に、キャンローラー表面とプラスチックフィルムの間の摩擦係数低減が必要となる。ＤＬＣによる表面改質によって熱伝導率が向上し、潤滑性が高まるの結果、シワの発生を防ぐことができるものと考えられる。
【００３１】
また、プラスチックフィルムの表面にＤＬＣ膜を設けることにより、プラスチックフィルム表面の熱伝導が向上する。そのため、成膜時におけるプラスチックフィルム表面の熱の上昇が抑えられ、プラスチックフィルムの熱劣化を抑制することが可能となる。このようなＤＬＣによる熱伝導性の向上効果によって、熱劣化が少ない積層体が得られ、更には上記したキズやシワの発生防止がより一層顕著なものとなる。
【００３２】
更に、プラスチックフィルムの表面をＤＬＣで表面改質することで、ロールツーロール式の成膜装置でのプラスチックフィルムの搬送速度を早くすることが可能となる。即ち、プラスチックフィルムの搬送速度を早くすると、金属膜等を所望の膜厚に成膜するためにスパッタリングカソードにより高い電力を投入する必要が生じ、その結果プラスチックフィルムの温度が上昇する。しかし、プラスチックフィルムの表面にＤＬＣ膜を設けることで熱伝導性が向上し、キャンローラーでの効率的な除熱がなされ、プラスチックフィルムの温度上昇が防ぐことができる。その結果、硬度上昇や潤滑性向上との相乗効果によって、キズやシワが無く、且つ１８０℃以上の温度での金属膜等の密着性が改善された積層体を得ることができる。
【００３３】
尚、プラスチックフィルムにＤＬＣ膜を設けると、硬度及び潤滑性の向上に伴って摩擦係数が低下する。その結果、各種ローラーの表面でプラスチックフィルムがスリップする恐れが生じるため、プラスチックフィルムの搬送時の駆動を留意する必要がある。即ち、ロールツーロール式の成膜装置の駆動条件について、巻き出しローラー及び巻き取りローラーを駆動系としたり、搬送中にプラスチックフィルムが弛まないように各種ロールの位置や回転速度を制御したりする必要がある。
【００３４】
本発明の積層体は、金属膜を成膜した積層体であれば、サブトラクティブ法で配線加工することにより、フレキシブル配線基板とすることができる。即ち、ポリイミドフィルムのようなプラスチックフィルムの両面又は片面にＤＬＣ膜を形成した後、これにニッケル又はニッケル合金膜を成膜し、更に銅膜を成膜して積層体を作製する。次に、この積層体の金属膜を塩化第二鉄などのエッチング液でエッチングして、配線パターンを形成することより、本発明のフレキシブル配線基板が得られる。尚、配線パターンを形成した後に、配線に錫メッキなどを施してもよい。
【００３５】
本発明のフレキシブル配線基板は、ＤＬＣで表面改質されたポリイミドフィルム等を用いいているため、銅などの金属配線のポリイミドフィルムに対する密着性が高く、特に１８０℃以上の温度における密着性はＤＬＣで表面改質していないものに比べて格段に向上する。
【００３６】
また、フレキシブル配線基板にＤＬＣが存在するか否かは、ラマンスペクトル分析により確認することができる。即ち、本発明の積層体をサブトラクティブ法で配線加工して作製したフレキシブル配線基板では、配線部を除いて金属膜は除去されるが、ＤＬＣは除去されないため、ラマンスペクトルで分析することによって、１５５０ｃｍ−１付近にＤＬＣ特有のブロードなピークが現れ、ＤＬＣの存在を確認することができる。
【００３７】
尚、上記した本発明の積層体においては、ＤＬＣにより表面改質されたプラスチックフィルムに金属膜を成膜する場合を中心に説明したが、金属酸化物膜を成膜した場合についても同様であることは言うまでも無い。
【実施例】
【００３８】
［実施例１］
プラスチックフィルムとして、厚み３８μｍのポリイミドフィルム（東レ・デュポン社製、カプトン（登録商標）１５０ＥＮ）を用いた。このポリイミドフィルムを長さ２００ｍ×幅２６２ｍｍとし、図１の成膜装置を用い、プラズマ電極５ｂ及びキャンローラー４ｂに対向するスパッタリングターゲット６ｂ、７ｂを停止させて、ポリイミドフィルムの片面のみに成膜した。
【００３９】
即ち、成膜装置内を１.３×１０−２Ｐａ以下に減圧した後、アルゴンガスを８×１０−１Ｐａとなるように成膜室Ｂ、Ｃに導入し、表面改質室ＡにはＣＨ４ガスと水素ガスを１００：２０の割合で２.６Ｐａとなるように導入した。ポリイミドフィルムを３ｍ／ｍｉｎで搬送しながら、プラズマ電極５ａに１０００Ｖの直流電圧を印加してプラズマ領域を発生させ、ポリイミドフィルムの片面に厚み５ｎｍのＤＬＣ膜を生成させた。
【００４０】
引き続き、このポリイミドフィルムのＤＬＣ膜上に、Ｎｉスパッタリングターゲットを装着したスパッタリングカソード６ａでＮｉ膜を厚み１０ｎｍに成膜した後、Ｃｕスパッタリングターゲットを装着したスパッタリングカソード７ａでＣｕ膜を厚み１００ｎｍに成膜した。尚、スパッタリングカソード６ａには電力５ｋＷを投入し、スパッタリングカソード７ａには電力２２ｋＷを投入した。得られたＣｕ膜上に、更に電気めっき法により厚み８μｍのＣｕ被膜を形成して、実施例１の積層体を得た。
【００４１】
この実施例１の積層体について、サブトラクティブ法により長さ７０ｍｍ、幅１ｍｍの線状の配線パターンを形成し、ＪＩＳ Ｃ ５０１６−１９９４に準拠した方法により、室温及び１８０℃において銅配線を９０度方向に引き剥がしたときのピール強度（密着強度）を測定して、銅膜の密着性を評価した。その結果を下記表１に示す。
【００４２】
また、上記積層体の表面のＣｕ膜及びＮｉ膜をエッチングで除去した後、ラマンスペクトル分析を行ったところ、１５５０ｃｍ−１付近にＤＬＣ特有のブロードなピークが認められた。尚、ダイヤモンドの持つＳＰ３結合を示す１３３３ｃｍ−１付近には、明確なピークは認められなかった。
【００４３】
［比較例１］
成膜装置内を１.３×１０−２Ｐａ以下に減圧した後、表面改質室Ａに酸素ガスを２.６Ｐａとなるように導入して酸素プラズマ処理を行った（ＤＬＣ膜は生成しない）こと以外は上記実施例１と同様にして、ポリイミドフィルムの片面にＮｉ膜＋Ｃｕ膜を形成し、更に電気めっき法により厚み８μｍのＣｕ被膜を形成して、比較例１の積層体を得た。
【００４４】
この比較例１の積層体について、サブトラクティブ法により長さ７０ｍｍ、幅１ｍｍの線状の配線パターンを形成し、上記実施例１と同様に室温及び１８０℃における銅配線の密着強度を測定して、銅膜の密着性を評価した。その結果を下記表１に示す。
【００４５】
［実施例２］
プラスチックフィルムとして、上記実施例１と同じ厚み３８μｍのポリイミドフィルム（東レ・デュポン社製、カプトン（登録商標）１５０ＥＮ）を用いた。このポリイミドフィルムを長さ２００ｍ×幅２６２ｍｍとし、図１の成膜装置を用い、プラズマ電極５ｂ及びキャンローラー４ｂに対向するスパッタリングターゲット６ｂ、７ｂを停止させて、ポリイミドフィルムの片面のみに成膜した。
【００４６】
即ち、成膜装置内を１.３×１０−２Ｐａ以下に減圧した後、アルゴンガスを８×１０−１Ｐａとなるように成膜室Ｂ、Ｃに導入し、表面改質室ＡにはＣＨ４ガスと水素ガスを１００：２０の割合で２.６Ｐａとなるように導入した。ポリイミドフィルムを３ｍ／ｍｉｎで搬送しながら、プラズマ電極５ａに１０００Ｖの直流電圧を印加してプラズマ領域を発生させ、ポリイミドフィルムの片面に厚み５ｎｍのＤＬＣ膜を生成させた。
【００４７】
引き続き、このポリイミドフィルムのＤＬＣ膜上に、Ｎｉ−Ｃｒ合金スパッタリングターゲットを装着したスパッタリングカソード６ａでＮｉ−Ｃｒ膜を厚み１０ｎｍに成膜した後、Ｃｕスパッタリングターゲットを装着したスパッタリングカソード７ａでＣｕ膜を厚み１００ｎｍにより成膜した。尚、スパッタリングカソード６ａには電力５ｋＷを投入し、スパッタリングカソード７ａには電力２２ｋＷを投入した。得られたＣｕ膜上に、更に電気めっき法により厚み８μｍのＣｕ被膜を形成して、実施例２の積層体を得た。
【００４８】
この実施例２の積層体について、サブトラクティブ法により長さ７０ｍｍ、幅１ｍｍの線状の配線パターンを形成し、上記実施例１と同様に室温及び１８０℃における銅配線の密着強度を測定して、銅膜の密着性を評価した。その結果を下記表１に示す。
【００４９】
［比較例２］
成膜装置内を１.３×１０−２Ｐａ以下に減圧した後、表面改質室Ａに酸素ガスを２.６Ｐａとなるように導入して酸素プラズマ処理を行った（ＤＬＣ膜は生成しない）こと以外は上記実施例２と同様にして、ポリイミドフィルムの片面にＮｉ−Ｃｒ膜＋Ｃｕ膜を形成し、更に電気めっき法により厚み８μｍのＣｕ被膜を形成して、比較例２の積層体を得た。
【００５０】
この比較例２の積層体について、サブトラクティブ法により長さ７０ｍｍ、幅１ｍｍの線状の配線パターンを形成し、上記実施例１と同様に室温及び１８０℃における銅配線の密着強度を測定して、銅膜の密着性を評価した。その結果を下記表１に示す。
【００５１】
【表１】
【００５２】
［実施例３］
プラスチックフィルムとして、厚み３８μｍのポリイミドフィルム（東レ・デュポン社製、カプトン（登録商標）１５０ＥＮ）を用いた。このポリイミドフィルムを長さ２００ｍ×幅２６２ｍｍとし、図１の成膜装置を用い、プラズマ電極５ａ、５ｂ、及びキャンローラー４ａ、４ｂに対向するスパッタリングターゲット６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂを全て使用して、ポリイミドフィルムの両面に成膜した。
【００５３】
即ち、成膜装置内を１.３×１０−２Ｐａ以下に減圧した後、成膜室Ｂ、Ｃにアルゴンガスを８×１０−１Ｐａとなるように導入し、表面改質室ＡにはＣＨ４ガスと水素ガスを１００：２０の割合で２.６Ｐａとなるように導入した。ポリイミドフィルムを２ｍ／ｍｉｎで搬送しながら、プラズマ電極５ａ、５ｂに１０００Ｖの直流電圧を印加して、ポリイミドフィルムの両面に厚み５ｎｍのＤＬＣ膜を生成させた。
【００５４】
引き続き、ポリイミドフィルムを成膜室Ｂに搬送して、その表面にキャンローラー４ａに対向したスパッタリングカソード６ａでＮｉ膜を厚み１０ｎｍに成膜し、その上にスパッタリングカソード７ａによりＣｕ膜を厚み１００ｎｍに成膜した。更に成膜室Ｃにおいて、ポリイミドフィルムの裏面に、キャンローラー４ｂに対向したスパッタリングカソード６ｂによりＮｉ膜を厚み１０ｎｍに成膜し、その上にスパッタリングカソード７ｂにてＣｕ膜を厚み１００ｎｍに成膜した。尚、スパッタリングカソード６ａ、６ｂには電力３.４ｋＷを投入し、スパッタリングカソード７ａ、７ｂには電力１５ｋＷを投入した。得られたＣｕ膜上に、更に電気めっき法により厚み８μｍのＣｕ被膜を形成して、実施例３の積層体を得た。
【００５５】
この実施例３の積層体について、サブトラクティブ法により長さ７０ｍｍ、幅１ｍｍの線状の配線パターンを形成し、ＪＩＳ Ｃ ５０１６−１９９４に準拠した方法により、室温及び１８０℃において銅配線を９０度方向に引き剥がしたときのピール強度（密着強度）を測定して、銅膜の密着性を評価した。その結果を下記表２に示す。
【００５６】
また、上記積層体の表面のＣｕ膜及びＮｉ膜をエッチングで除去した後、ラマンスペクトル分析を行ったところ、１５５０ｃｍ−１付近にＤＬＣ特有のブロードなピークが認められた。尚、ダイヤモンドの持つＳＰ３結合を示す１３３３ｃｍ−１付近には、明確なピークは認められなかった。
【００５７】
［比較例３］
成膜装置内を１.３×１０−２Ｐａ以下に減圧した後、表面改質室Ａに酸素ガスを２.６Ｐａとなるように導入して酸素プラズマ処理を行った（ＤＬＣ膜は生成しない）こと以外は上記実施例３と同様にして、ポリイミドフィルムの両面に厚み１０ｎｍのＮｉ膜を形成し、その上に厚み２００ｎｍのＣｕ膜を成膜したところ、フィルムの成膜長さが１００ｍｍを超えた時点からフィルムにシワやキズの発生が認められたため、その後の電気めっき処理を断念した。
【００５８】
［実施例４］
プラスチックフィルムとして、上記実施例３と同じ厚み３８μｍのポリイミドフィルム（東レ・デュポン社製、カプトン（登録商標）１５０ＥＮ）を用いた。このポリイミドフィルムを長さ２００ｍ×幅２６２ｍｍとし、図１の成膜装置を用い、プラズマ電極５ａを使用して片面にのみＤＬＣ膜を生成させた。
【００５９】
即ち、成膜装置内を１.３×１０−２Ｐａ以下に減圧した後、成膜室Ｂ、Ｃにアルゴンガスを８×１０−１Ｐａとなるように導入し、表面改質室ＡにはＣＨ４ガスと水素ガスを１００：２０の割合で２.６Ｐａとなるように導入した。表面改質室Ａにおいて、プラズマ電極５ａに直流１０００Ｖを印加してプラズマを発生させ、ポリイミドフィルムを２ｍ／ｍｉｎで搬送しながら、ポリイミドフィルムの表面にのみ厚み５ｎｍのＤＬＣ膜を生成させた。
【００６０】
表面にＤＬＣ膜を成膜したポリイミドフィルムを成膜装置から一旦取り出し、成膜装置に再度装着して、成膜装置内を１.３×１０−２Ｐａ以下に減圧した。成膜室Ｂ、Ｃにアルゴンガスを８×１０−１Ｐａとなるように導入した後、表面改質室Ａには酸素ガスを２.６Ｐａとなるように導入し、プラズマ電極５ｂでポリイミドフィルムの裏面のみを酸素プラズマで処理した。尚、このときプラズマ電極５ａは、電力を供給せずに停止させた。
【００６１】
その後、上記ポリイミドフィルムを成膜室Ｂ、Ｃに順次搬送し、キャンローラー４ａ、４ｂに対向するスパッタリングターゲット６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂを使用して表裏両面に金属膜を成膜した。即ち、ポリイミドフィルムの両面にＮｉ−Ｃｒ膜を厚み１０ｎｍに成膜し、その上にＣｕ膜を厚み１００ｎｍにより成膜した。尚、スパッタリングカソード６ａには電力５ｋＷを投入し、スパッタリングカソード７ａには電力２２ｋＷを投入した。得られたＣｕ膜上に、更に電気めっき法により厚み８μｍのＣｕ被膜を形成して、実施例４の積層体を得た。
【００６２】
この実施例４の積層体について、サブトラクティブ法により長さ７０ｍｍ、幅１ｍｍの線状の配線パターンを形成し、上記実施例３と同様に室温及び１８０℃における銅配線の密着強度を測定して、銅膜の密着性を評価した。その結果を下記表２に示す。
【００６３】
［比較例４］
成膜装置内を１.３×１０−２Ｐａ以下に減圧した後、表面改質室Ａに酸素ガスを２.６Ｐａとなるように導入して酸素プラズマ処理を行った（ＤＬＣ膜は生成しない）こと、フィルム搬送速度を１.５ｍ／ｍｉｎとしたこと、スパッタリングターゲット６ａ、６ｂの投入電力を２.５ｋＷとしたこと、及びスパッタリングカソード７ａ、７ｂの投入電力を１１ｋＷとしたこと以外は上記実施例３と同様にして、ポリイミドフィルムの両面にＮｉ膜＋Ｃｕ膜を形成し、更に電気めっき法により厚み８μｍのＣｕ被膜を形成して、比較例４の積層体を得た。
【００６４】
この比較例４の積層体について、サブトラクティブ法により長さ７０ｍｍ、幅１ｍｍの線状の配線パターンを形成し、上記実施例３と同様に室温及び１８０℃における銅配線の密着強度を測定して、銅膜の密着性を評価した。その結果を下記表２に示す。
【００６５】
【表２】
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の実施に用いる成膜装置の具体例を示す概略の断面図である。
【符号の説明】
【００６７】
Ａ 表面改質室
Ｂ、Ｃ 成膜室
１ プラスチックフィルム
２ 巻き出しローラー
３ 巻き取りローラー
４ａ、４ｂ キャンローラー
５ａ、５ｂ プラズマ電極
６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂ スパッタリングカソード
８ 冷却ローラー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチックフィルムと金属膜又は金属酸化物膜との配線基板用積層体、及びこの積層体から作製された配線基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスチックフィルムの表面などに金属膜や金属酸化物膜を形成した配線基板は、電子部品や光学部品など各種産業で用いられている。例えば、プラスチックフィルム上に金属膜を成膜した積層体は、サブトラクティブ法等により配線加工が施されて、フレキシブルなプリント配線基板として広範に使用されている。特に近年では、ファインピッチ化の進展に伴って、フレキシブル配線基板の用途も拡大している。
【０００３】
フレキシブル配線基板は折り曲げの厳しい用途などへの用途展開が多くなるに伴って、特にプラスチックフィルムと金属膜の密着性が大きな問題となっている。一般に、プラスチックフィルムと金属膜や金属酸化物膜との密着性を上げる手段として、プラスチックフィルムに表面改質を行うことが通常に行われている。例えばヒドラジンや過マンガン酸等の薬品を用い、プラスチック表面をエッチングして表面を粗面化することによって、アンカー効果により密着性を向上させる方法が知られている。
【０００４】
一方、特開昭６４−０３１９５８号公報には、プラスチックフィルム上に金属膜を被覆する前に、プラズマ処理を行った後に酸素に晒して表面改質する方法が記載されている。また、特表２０００−５０８２６５公報には、真空中でプラズマ処理を行うことにより、表面改質する方法が提案されている。何れの方法も、プラスチックフィルム表面に金属と結合できる反応性の官能基を生成させて、密着性を発現させるものである。
【０００５】
【特許文献１】特開昭６４−３１９５８号公報
【特許文献２】特表２０００−５０８２６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記した従来の方法は、何れもプラスチック表面を改質して脆弱化させ或いは粗面化させることにより、金属や金属酸化物との密着性を発現させるため、常温での密着強度は向上しても、実装時等に適用される１８０℃以上の高温での密着性には劣っているという問題点があった。また、薬品で表面改質する方法は、プラズマ処理等に比べ著しく密着強度が低いという欠点があった。
【０００７】
本発明は、このような従来の事情に鑑み、プラスチックフィルムと金属膜又は金属酸化物膜の積層体について１８０℃以上の高温での密着強度を改善し、優れた密着性を有する排斥基板用積層体、並びにその積層体から作製するフレキシブル配線板を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明が提供する配線基板用積層体は、プラスチックフィルムと金属膜又は金属酸化物膜の積層体であって、プラスチックフィルムの両面又は片面に、該プラスチックフィルムと接してダイヤモンドライクカーボン膜を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明は、また、プラスチックフィルム上に金属膜による配線を施した配線基板であって、該プラスチックフィルムの両面又は片面に、該プラスチックフィルムと接してダイヤモンドライクカーボン膜を有することを特徴とするフレキシブル配線基板を提供するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、プラスチックフィルムと金属膜又は金属酸化物膜との積層体の密着性を、常温においては勿論のこと、１８０℃以上の高温においても大幅に改善向上させることができる。しかも、本発明の配線基板用積層体は、プラスチックフィルムに金属膜等を成膜する工程において、１台の装置を用いて１パスで製造することができるため、従来方法では実現できなかった生産性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明による積層体は、プラスチックフィルムと金属膜又は金属酸化物膜とからなり、プラスチックフィルムの両面又は片面のいずれかにダイヤモンドライクカーボン膜（以下ＤＬＣとも称する）を有するものである。ＤＬＣは、炭素を主成分としてグラファイト結合（ＳＰ２結合）とダイヤモンド結合（ＳＰ３結合）の両者が混在しているアモルファス構造であり、高硬度であり、潤滑性に優れ、高い熱伝導性を有している。
【００１２】
このＤＬＣ膜をプラスチックフィルムの少なくとも１つの面に直接接して設けることにより、プラスチックフィルムの表面が改質され、表面改質前に比較して高硬度化し、潤滑性が向上すると共に、熱伝導性を向上させることが可能となる。その結果、ＤＬＣで表面改質したプラスチックフィルムに金属膜又は酸化物膜を成膜することによって、シワやキズがない積層体が得られ、積層体の熱伝導性が向上し、更にプラスチックフィルムと金属膜又は金属酸化物膜の密着性、特に１８０℃以上の温度での密着性が改善される。
【００１３】
プラスチックフィルム表面に形成するＤＬＣの膜厚は、５ｎｍ〜１μｍの範囲が望ましい。ＤＬＣの膜厚が５ｎｍ未満では、ＤＬＣの特徴を発揮することができず、プラスチックフィルムと金属膜又は金属酸化物膜の密着性の向上も得られない。一方、ＤＬＣの膜厚が１μｍを超えると、プラスチックフィルムの巻き取り等の際に、プラスチックフィルムからＤＬＣ膜が剥離する恐れがある。
【００１４】
ＤＬＣ膜は、プラスチックフィルムに直接接して設ければ良い。例えば、プラスチックフィルムの片面に金属膜又は金属酸化物膜を形成する場合、プラスチックフィルムと金属膜又は金属酸化物膜との間にＤＬＣ膜を設けるか、金属膜又は金属酸化物膜を有しない面にＤＬＣ膜を設けることもできる。また、プラスチックフィルムの両面に金属膜又は金属酸化物膜を形成する場合には、プラスチックフィルムの片面又は両面で且つ金属膜又は金属酸化物膜との間にＤＬＣ膜を設ければ良い。
【００１５】
プラスチックフィルムの表面にＤＬＣ膜を形成するには、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法など様々な方法を用いることが出来る。プラズマＣＶＤ法で用いるカーボン源としては、メタンやベンゼンなどの炭化水素系のガスを導入する方法、水素プラズマとプラスチックフィルムとの反応によって生じた炭化水素系のガス成分の分解を用いる方法等があるが、好ましくはメタンなどの炭化水素系のガスと水素ガスを併用し、そのプラズマ領域でＤＬＣを生成させる方法がプラスチックフィルム表面の劣化やダメージを抑えることが出来て好ましい。
【００１６】
例えば、直流プラズマＣＶＤ法でＤＬＣを成膜する場合、対向電極（＋）に数百Ｖ以上の電圧を掛けて発生させたプラズマ領域内に、ＤＬＣの原料となるメタンなどの炭素源を導入する。装置にもよるが、例えば雰囲気圧力０.２〜２００Ｐａにて電極に６００〜２０００Ｖの電位を印可してプラズマを発生させ、そのプラズマ領域に反応ガスとしてメタンガスと水素ガスを導入する。水素ガスの濃度は、全ガス量の０〜４０アトミック％（以下、ａｔ％と略記する）が好ましい。水素ガスの濃度が４０ａｔ％を超えると、ＳＰ３構造の比率が増えて硬度は高くなるものの、結晶性が良くなりフィルムとしての柔軟性が失われる。更に好ましくは、アルゴンガスやヘリウムガスなど、プラズマ化しやすい単原子分子ガスを、電極の保護の面から混合することが好ましい。アルゴンガスやヘリウムガスは、生産性を低下させない範囲で混合することが可能である。
【００１７】
プラスチックフィルムの両面又は片面にＤＬＣ膜を形成して表面改質した後、そのプラスチックフィルムの両面又は片面に金属膜又は金属酸化物膜を成膜することにより積層体が得られる。尚、上記ＤＬＣ膜形成の前又は後に、公知の酸素プラズマによるプラスチックフィルムの表面改質を併用してもよい。併用する場合には、酸素プラズマによる表面改質によってＤＬＣが除去されるなどの悪影響が無いことが必要である。
【００１８】
ＤＬＣで表面改質したプラスチックフィルムに形成する金属膜又は金属酸化物膜は、配線基板に通用使用されているものであれば良い。金属膜としては、例えば、金、銀、アルミニウム、銅、ニッケル、及びこれらの合金を用いることができる。また、金属酸化物膜としては、酸化インジュウムに錫をドープしたＩＴＯ膜や酸化錫膜のような透明導電膜等がある。尚、複数の金属膜や金属酸化物膜を積層して成膜することも可能である。
【００１９】
特にフレキシブル配線基板用としては、一般的に、プラスチックフィルムにニッケル又はニッケル合金膜を形成し、その上に表層として銅膜を形成する。ニッケル又はニッケル合金膜を下地層に用いるのは、プラスチックフィルム上に銅を直接成膜すると、予めＤＬＣでの表面改質を行ったとしても、密着性が不十分となるからである。ニッケル合金としてはニッケル−クロム合金が一般的である。フレキシブル配線基板の場合、ニッケル又はニッケル合金膜の膜厚は５０〜３００Åが好ましく、銅膜の膜厚は０.１μｍ程度が好ましい。
【００２０】
金属膜又は金属酸化物膜の成膜方法としては、スパッタリング法や蒸着法をはじめ、ＣＶＤ法などを適宜選択できる。スパッタリング法では、マグネトロンスパッタリングが効率の点で望ましく、公知のマグネトロンスパッタリング法により実施することができる。また、プラスチックフィルムへのスパッタリング法等による成膜は、枚葉式の成膜装置やロールツーロール式の成膜装置で行わる。
【００２１】
使用するプラスチックフィルムは、オレフィン系フィルム、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンテレナフタレート）等のポリエステルフィルム、ポリイミドフィルム、ポリアミドフィルム等から適宜選択することができる。これらのうち、ポリイミドフィルムは、電気絶縁性や柔軟性に優れているため、フレキシブルプリント基板、ＣＯＦテープやＴＡＢテープ等として広く用いられているため特に好ましい。
【００２２】
次に、本発明の実施に用いる成膜装置の一具体例について、図面を参照して説明する。図１に示される成膜装置では、プラスチックフィルム１は、巻き出しローラー２より巻き出され、直流プラズマでＤＬＣを成膜する表面改質室Ａと、スパッタリングにより金属膜を成膜する２つの成膜室Ｂ、Ｃを経て、巻き取りローラー３で巻き取られる。プラスチックフィルム１はキャンローラー４ａ、４ｂ及び複数のローラーに接触し且つその表面に沿って搬送されると共に、弛むことなく成膜装置内を搬送される。
【００２３】
表面改質室Ａの雰囲気はメタン及び水素を含み、成膜室Ｂ、Ｃの雰囲気はアルゴンであり、両者の雰囲気は異なっている。そのため表面改質室Ａと成膜室Ｂ、Ｃと間にはプラスチックフィルム１が通過できるスリットを設けた内壁が存在する。また、表面改質室Ａと成膜室Ｂ、Ｃは、それぞれ独立した排気ポンプと雰囲気ガス導入機構（図示せず）を備えている。
【００２４】
表面改質室Ａには、プラズマ領域を発生させるプラズマ電極５ａ、５ｂと、プラズマの熱によるプラスチックフィルム１の変形、変質、劣化を防ぐための複数の冷却ローラー８が設けてある。プラズマ電極５ａ、６ｂは、プラスチックフィルム１の表裏両面に対向して各冷却ローラー８の間に配置されており、プラスチックフィルム１の両面又は片面にＤＬＣ膜を成膜するようになっている。尚、冷却ローラー８の表面には、硬質クロムメッキが施されている。また、冷却ローラー８はプラスチックフィルム１の搬送に追従して回転するものであり、その内部には水や有機溶媒等の冷媒が循環している。
【００２５】
尚、表面改質室Ａでは、従来から使用されている酸素プラズマによる表面改質を併用することもできる。ＤＬＣ成膜と酸素プラズマを併用する場合には、ＤＬＣを成膜する雰囲気と酸素プラズマを発生させる雰囲気とをスリットを有する内壁などで分離すること、並びに、それぞれ独立した真空ポンプ及び雰囲気ガス注入機構を備えることが必要である。
【００２６】
成膜室Ｂ、Ｃには、それぞれキャンローラー４ａ、４ｂが配置され、各キャンローラー４ａ、４ｂの周囲にスパッタリングにより金属膜を成膜するためのスパッタリングカソード６ａ、６ｂ及び７ａ、７ｂが配置してある。例えば、スパッタリングカソード６ａ、６ｂはＮｉ−Ｃｒ合金からなり、プラスチックフィルム１に下地層のＮｉ−Ｃｒ膜を形成する。また、スパッタリングカソード７ａ、７ｂはＣｕからなり、プラスチックフィルム１に形成したＮｉ−Ｃｒ膜上にＣｕ膜を成膜するものである。
【００２７】
成膜室Ｂ、Ｃに設置されたキャンローラー４ａ、４ｂの内部には、水や有機溶媒などの冷媒が供給され、プラスチックフィルム１からスパッタリング成膜による熱を除去するようになっている。また、巻き取りローラー３の前に一対の粘着ローラー９を配置して、プラスチックフィルム１に付着しているゴミ等を除去することが好ましい。尚、プラスチックフィルム１をキャンローラー４ａ、４ｂに密着させるため、その前後にテンションローラーを設けても良い。
【００２８】
尚、上記した図１の成膜装置では、プラスチックフィルム１の両面にＤＬＣ膜と金属膜を形成できるように、表面改質室Ａに２つのプラズマ電極５ａ、６ｂを配置し、成膜室Ｂ、Ｃにはそれぞれ２組のスパッタリングカソード６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂを配置したキャンローラー４ａ、４ｂを配置しているが、片面にのみＤＬＣ膜と金属膜を成膜する場合には、キャンローラーとスパッタリングカソードは１組でよく、プラズマ電極も１つであって良い。
【００２９】
ここで、本発明によるＤＬＣでの表面改質の作用効果について更に詳しく説明する。プラスチックフィルムの表面にＤＬＣ膜を設けて表面改質すると、プラスチックフィルムの表面硬度が高くなり、潤滑性が向上し、熱伝導率も向上するため、結果的にキズやシワの発生を防止することが可能となる。即ち、ロールツーロール式の成膜装置内では、プラスチックフィルムはキャンローラーをはじめ各種ローラーの表面に接触して搬送されるので、ローラー表面に接した際にプラスチックフィルム表面にキズがつく恐れがあるが、プラスチックフィルムの硬度が向上することでキズ発生を防ぐことができる。
【００３０】
また、成膜時にシワが発生する原因を考察すると、成膜による温度上昇によってプラスチックフィルムが幅方向へ伸びようとするが、キャンローラー表面とプラスチックフィルムとの摩擦が存在するためにプラスチックフィルムが伸びることができず、内部応力が降伏応力を越えてシワが発生すると考えられる。このようなシワの発生を防ぐには、冷却効率の向上と共に、キャンローラー表面とプラスチックフィルムの間の摩擦係数低減が必要となる。ＤＬＣによる表面改質によって熱伝導率が向上し、潤滑性が高まるの結果、シワの発生を防ぐことができるものと考えられる。
【００３１】
また、プラスチックフィルムの表面にＤＬＣ膜を設けることにより、プラスチックフィルム表面の熱伝導が向上する。そのため、成膜時におけるプラスチックフィルム表面の熱の上昇が抑えられ、プラスチックフィルムの熱劣化を抑制することが可能となる。このようなＤＬＣによる熱伝導性の向上効果によって、熱劣化が少ない積層体が得られ、更には上記したキズやシワの発生防止がより一層顕著なものとなる。
【００３２】
更に、プラスチックフィルムの表面をＤＬＣで表面改質することで、ロールツーロール式の成膜装置でのプラスチックフィルムの搬送速度を早くすることが可能となる。即ち、プラスチックフィルムの搬送速度を早くすると、金属膜等を所望の膜厚に成膜するためにスパッタリングカソードにより高い電力を投入する必要が生じ、その結果プラスチックフィルムの温度が上昇する。しかし、プラスチックフィルムの表面にＤＬＣ膜を設けることで熱伝導性が向上し、キャンローラーでの効率的な除熱がなされ、プラスチックフィルムの温度上昇が防ぐことができる。その結果、硬度上昇や潤滑性向上との相乗効果によって、キズやシワが無く、且つ１８０℃以上の温度での金属膜等の密着性が改善された積層体を得ることができる。
【００３３】
尚、プラスチックフィルムにＤＬＣ膜を設けると、硬度及び潤滑性の向上に伴って摩擦係数が低下する。その結果、各種ローラーの表面でプラスチックフィルムがスリップする恐れが生じるため、プラスチックフィルムの搬送時の駆動を留意する必要がある。即ち、ロールツーロール式の成膜装置の駆動条件について、巻き出しローラー及び巻き取りローラーを駆動系としたり、搬送中にプラスチックフィルムが弛まないように各種ロールの位置や回転速度を制御したりする必要がある。
【００３４】
本発明の積層体は、金属膜を成膜した積層体であれば、サブトラクティブ法で配線加工することにより、フレキシブル配線基板とすることができる。即ち、ポリイミドフィルムのようなプラスチックフィルムの両面又は片面にＤＬＣ膜を形成した後、これにニッケル又はニッケル合金膜を成膜し、更に銅膜を成膜して積層体を作製する。次に、この積層体の金属膜を塩化第二鉄などのエッチング液でエッチングして、配線パターンを形成することより、本発明のフレキシブル配線基板が得られる。尚、配線パターンを形成した後に、配線に錫メッキなどを施してもよい。
【００３５】
本発明のフレキシブル配線基板は、ＤＬＣで表面改質されたポリイミドフィルム等を用いいているため、銅などの金属配線のポリイミドフィルムに対する密着性が高く、特に１８０℃以上の温度における密着性はＤＬＣで表面改質していないものに比べて格段に向上する。
【００３６】
また、フレキシブル配線基板にＤＬＣが存在するか否かは、ラマンスペクトル分析により確認することができる。即ち、本発明の積層体をサブトラクティブ法で配線加工して作製したフレキシブル配線基板では、配線部を除いて金属膜は除去されるが、ＤＬＣは除去されないため、ラマンスペクトルで分析することによって、１５５０ｃｍ−１付近にＤＬＣ特有のブロードなピークが現れ、ＤＬＣの存在を確認することができる。
【００３７】
尚、上記した本発明の積層体においては、ＤＬＣにより表面改質されたプラスチックフィルムに金属膜を成膜する場合を中心に説明したが、金属酸化物膜を成膜した場合についても同様であることは言うまでも無い。
【実施例】
【００３８】
［実施例１］
プラスチックフィルムとして、厚み３８μｍのポリイミドフィルム（東レ・デュポン社製、カプトン（登録商標）１５０ＥＮ）を用いた。このポリイミドフィルムを長さ２００ｍ×幅２６２ｍｍとし、図１の成膜装置を用い、プラズマ電極５ｂ及びキャンローラー４ｂに対向するスパッタリングターゲット６ｂ、７ｂを停止させて、ポリイミドフィルムの片面のみに成膜した。
【００３９】
即ち、成膜装置内を１.３×１０−２Ｐａ以下に減圧した後、アルゴンガスを８×１０−１Ｐａとなるように成膜室Ｂ、Ｃに導入し、表面改質室ＡにはＣＨ４ガスと水素ガスを１００：２０の割合で２.６Ｐａとなるように導入した。ポリイミドフィルムを３ｍ／ｍｉｎで搬送しながら、プラズマ電極５ａに１０００Ｖの直流電圧を印加してプラズマ領域を発生させ、ポリイミドフィルムの片面に厚み５ｎｍのＤＬＣ膜を生成させた。
【００４０】
引き続き、このポリイミドフィルムのＤＬＣ膜上に、Ｎｉスパッタリングターゲットを装着したスパッタリングカソード６ａでＮｉ膜を厚み１０ｎｍに成膜した後、Ｃｕスパッタリングターゲットを装着したスパッタリングカソード７ａでＣｕ膜を厚み１００ｎｍに成膜した。尚、スパッタリングカソード６ａには電力５ｋＷを投入し、スパッタリングカソード７ａには電力２２ｋＷを投入した。得られたＣｕ膜上に、更に電気めっき法により厚み８μｍのＣｕ被膜を形成して、実施例１の積層体を得た。
【００４１】
この実施例１の積層体について、サブトラクティブ法により長さ７０ｍｍ、幅１ｍｍの線状の配線パターンを形成し、ＪＩＳ Ｃ ５０１６−１９９４に準拠した方法により、室温及び１８０℃において銅配線を９０度方向に引き剥がしたときのピール強度（密着強度）を測定して、銅膜の密着性を評価した。その結果を下記表１に示す。
【００４２】
また、上記積層体の表面のＣｕ膜及びＮｉ膜をエッチングで除去した後、ラマンスペクトル分析を行ったところ、１５５０ｃｍ−１付近にＤＬＣ特有のブロードなピークが認められた。尚、ダイヤモンドの持つＳＰ３結合を示す１３３３ｃｍ−１付近には、明確なピークは認められなかった。
【００４３】
［比較例１］
成膜装置内を１.３×１０−２Ｐａ以下に減圧した後、表面改質室Ａに酸素ガスを２.６Ｐａとなるように導入して酸素プラズマ処理を行った（ＤＬＣ膜は生成しない）こと以外は上記実施例１と同様にして、ポリイミドフィルムの片面にＮｉ膜＋Ｃｕ膜を形成し、更に電気めっき法により厚み８μｍのＣｕ被膜を形成して、比較例１の積層体を得た。
【００４４】
この比較例１の積層体について、サブトラクティブ法により長さ７０ｍｍ、幅１ｍｍの線状の配線パターンを形成し、上記実施例１と同様に室温及び１８０℃における銅配線の密着強度を測定して、銅膜の密着性を評価した。その結果を下記表１に示す。
【００４５】
［実施例２］
プラスチックフィルムとして、上記実施例１と同じ厚み３８μｍのポリイミドフィルム（東レ・デュポン社製、カプトン（登録商標）１５０ＥＮ）を用いた。このポリイミドフィルムを長さ２００ｍ×幅２６２ｍｍとし、図１の成膜装置を用い、プラズマ電極５ｂ及びキャンローラー４ｂに対向するスパッタリングターゲット６ｂ、７ｂを停止させて、ポリイミドフィルムの片面のみに成膜した。
【００４６】
即ち、成膜装置内を１.３×１０−２Ｐａ以下に減圧した後、アルゴンガスを８×１０−１Ｐａとなるように成膜室Ｂ、Ｃに導入し、表面改質室ＡにはＣＨ４ガスと水素ガスを１００：２０の割合で２.６Ｐａとなるように導入した。ポリイミドフィルムを３ｍ／ｍｉｎで搬送しながら、プラズマ電極５ａに１０００Ｖの直流電圧を印加してプラズマ領域を発生させ、ポリイミドフィルムの片面に厚み５ｎｍのＤＬＣ膜を生成させた。
【００４７】
引き続き、このポリイミドフィルムのＤＬＣ膜上に、Ｎｉ−Ｃｒ合金スパッタリングターゲットを装着したスパッタリングカソード６ａでＮｉ−Ｃｒ膜を厚み１０ｎｍに成膜した後、Ｃｕスパッタリングターゲットを装着したスパッタリングカソード７ａでＣｕ膜を厚み１００ｎｍにより成膜した。尚、スパッタリングカソード６ａには電力５ｋＷを投入し、スパッタリングカソード７ａには電力２２ｋＷを投入した。得られたＣｕ膜上に、更に電気めっき法により厚み８μｍのＣｕ被膜を形成して、実施例２の積層体を得た。
【００４８】
この実施例２の積層体について、サブトラクティブ法により長さ７０ｍｍ、幅１ｍｍの線状の配線パターンを形成し、上記実施例１と同様に室温及び１８０℃における銅配線の密着強度を測定して、銅膜の密着性を評価した。その結果を下記表１に示す。
【００４９】
［比較例２］
成膜装置内を１.３×１０−２Ｐａ以下に減圧した後、表面改質室Ａに酸素ガスを２.６Ｐａとなるように導入して酸素プラズマ処理を行った（ＤＬＣ膜は生成しない）こと以外は上記実施例２と同様にして、ポリイミドフィルムの片面にＮｉ−Ｃｒ膜＋Ｃｕ膜を形成し、更に電気めっき法により厚み８μｍのＣｕ被膜を形成して、比較例２の積層体を得た。
【００５０】
この比較例２の積層体について、サブトラクティブ法により長さ７０ｍｍ、幅１ｍｍの線状の配線パターンを形成し、上記実施例１と同様に室温及び１８０℃における銅配線の密着強度を測定して、銅膜の密着性を評価した。その結果を下記表１に示す。
【００５１】
【表１】
【００５２】
［実施例３］
プラスチックフィルムとして、厚み３８μｍのポリイミドフィルム（東レ・デュポン社製、カプトン（登録商標）１５０ＥＮ）を用いた。このポリイミドフィルムを長さ２００ｍ×幅２６２ｍｍとし、図１の成膜装置を用い、プラズマ電極５ａ、５ｂ、及びキャンローラー４ａ、４ｂに対向するスパッタリングターゲット６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂを全て使用して、ポリイミドフィルムの両面に成膜した。
【００５３】
即ち、成膜装置内を１.３×１０−２Ｐａ以下に減圧した後、成膜室Ｂ、Ｃにアルゴンガスを８×１０−１Ｐａとなるように導入し、表面改質室ＡにはＣＨ４ガスと水素ガスを１００：２０の割合で２.６Ｐａとなるように導入した。ポリイミドフィルムを２ｍ／ｍｉｎで搬送しながら、プラズマ電極５ａ、５ｂに１０００Ｖの直流電圧を印加して、ポリイミドフィルムの両面に厚み５ｎｍのＤＬＣ膜を生成させた。
【００５４】
引き続き、ポリイミドフィルムを成膜室Ｂに搬送して、その表面にキャンローラー４ａに対向したスパッタリングカソード６ａでＮｉ膜を厚み１０ｎｍに成膜し、その上にスパッタリングカソード７ａによりＣｕ膜を厚み１００ｎｍに成膜した。更に成膜室Ｃにおいて、ポリイミドフィルムの裏面に、キャンローラー４ｂに対向したスパッタリングカソード６ｂによりＮｉ膜を厚み１０ｎｍに成膜し、その上にスパッタリングカソード７ｂにてＣｕ膜を厚み１００ｎｍに成膜した。尚、スパッタリングカソード６ａ、６ｂには電力３.４ｋＷを投入し、スパッタリングカソード７ａ、７ｂには電力１５ｋＷを投入した。得られたＣｕ膜上に、更に電気めっき法により厚み８μｍのＣｕ被膜を形成して、実施例３の積層体を得た。
【００５５】
この実施例３の積層体について、サブトラクティブ法により長さ７０ｍｍ、幅１ｍｍの線状の配線パターンを形成し、ＪＩＳ Ｃ ５０１６−１９９４に準拠した方法により、室温及び１８０℃において銅配線を９０度方向に引き剥がしたときのピール強度（密着強度）を測定して、銅膜の密着性を評価した。その結果を下記表２に示す。
【００５６】
また、上記積層体の表面のＣｕ膜及びＮｉ膜をエッチングで除去した後、ラマンスペクトル分析を行ったところ、１５５０ｃｍ−１付近にＤＬＣ特有のブロードなピークが認められた。尚、ダイヤモンドの持つＳＰ３結合を示す１３３３ｃｍ−１付近には、明確なピークは認められなかった。
【００５７】
［比較例３］
成膜装置内を１.３×１０−２Ｐａ以下に減圧した後、表面改質室Ａに酸素ガスを２.６Ｐａとなるように導入して酸素プラズマ処理を行った（ＤＬＣ膜は生成しない）こと以外は上記実施例３と同様にして、ポリイミドフィルムの両面に厚み１０ｎｍのＮｉ膜を形成し、その上に厚み２００ｎｍのＣｕ膜を成膜したところ、フィルムの成膜長さが１００ｍｍを超えた時点からフィルムにシワやキズの発生が認められたため、その後の電気めっき処理を断念した。
【００５８】
［実施例４］
プラスチックフィルムとして、上記実施例３と同じ厚み３８μｍのポリイミドフィルム（東レ・デュポン社製、カプトン（登録商標）１５０ＥＮ）を用いた。このポリイミドフィルムを長さ２００ｍ×幅２６２ｍｍとし、図１の成膜装置を用い、プラズマ電極５ａを使用して片面にのみＤＬＣ膜を生成させた。
【００５９】
即ち、成膜装置内を１.３×１０−２Ｐａ以下に減圧した後、成膜室Ｂ、Ｃにアルゴンガスを８×１０−１Ｐａとなるように導入し、表面改質室ＡにはＣＨ４ガスと水素ガスを１００：２０の割合で２.６Ｐａとなるように導入した。表面改質室Ａにおいて、プラズマ電極５ａに直流１０００Ｖを印加してプラズマを発生させ、ポリイミドフィルムを２ｍ／ｍｉｎで搬送しながら、ポリイミドフィルムの表面にのみ厚み５ｎｍのＤＬＣ膜を生成させた。
【００６０】
表面にＤＬＣ膜を成膜したポリイミドフィルムを成膜装置から一旦取り出し、成膜装置に再度装着して、成膜装置内を１.３×１０−２Ｐａ以下に減圧した。成膜室Ｂ、Ｃにアルゴンガスを８×１０−１Ｐａとなるように導入した後、表面改質室Ａには酸素ガスを２.６Ｐａとなるように導入し、プラズマ電極５ｂでポリイミドフィルムの裏面のみを酸素プラズマで処理した。尚、このときプラズマ電極５ａは、電力を供給せずに停止させた。
【００６１】
その後、上記ポリイミドフィルムを成膜室Ｂ、Ｃに順次搬送し、キャンローラー４ａ、４ｂに対向するスパッタリングターゲット６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂを使用して表裏両面に金属膜を成膜した。即ち、ポリイミドフィルムの両面にＮｉ−Ｃｒ膜を厚み１０ｎｍに成膜し、その上にＣｕ膜を厚み１００ｎｍにより成膜した。尚、スパッタリングカソード６ａには電力５ｋＷを投入し、スパッタリングカソード７ａには電力２２ｋＷを投入した。得られたＣｕ膜上に、更に電気めっき法により厚み８μｍのＣｕ被膜を形成して、実施例４の積層体を得た。
【００６２】
この実施例４の積層体について、サブトラクティブ法により長さ７０ｍｍ、幅１ｍｍの線状の配線パターンを形成し、上記実施例３と同様に室温及び１８０℃における銅配線の密着強度を測定して、銅膜の密着性を評価した。その結果を下記表２に示す。
【００６３】
［比較例４］
成膜装置内を１.３×１０−２Ｐａ以下に減圧した後、表面改質室Ａに酸素ガスを２.６Ｐａとなるように導入して酸素プラズマ処理を行った（ＤＬＣ膜は生成しない）こと、フィルム搬送速度を１.５ｍ／ｍｉｎとしたこと、スパッタリングターゲット６ａ、６ｂの投入電力を２.５ｋＷとしたこと、及びスパッタリングカソード７ａ、７ｂの投入電力を１１ｋＷとしたこと以外は上記実施例３と同様にして、ポリイミドフィルムの両面にＮｉ膜＋Ｃｕ膜を形成し、更に電気めっき法により厚み８μｍのＣｕ被膜を形成して、比較例４の積層体を得た。
【００６４】
この比較例４の積層体について、サブトラクティブ法により長さ７０ｍｍ、幅１ｍｍの線状の配線パターンを形成し、上記実施例３と同様に室温及び１８０℃における銅配線の密着強度を測定して、銅膜の密着性を評価した。その結果を下記表２に示す。
【００６５】
【表２】
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の実施に用いる成膜装置の具体例を示す概略の断面図である。
【符号の説明】
【００６７】
Ａ 表面改質室
Ｂ、Ｃ 成膜室
１ プラスチックフィルム
２ 巻き出しローラー
３ 巻き取りローラー
４ａ、４ｂ キャンローラー
５ａ、５ｂ プラズマ電極
６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂ スパッタリングカソード
８ 冷却ローラー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチックフィルムと金属膜又は金属酸化物膜の積層体であって、プラスチックフィルムの両面又は片面に、該プラスチックフィルムと接してダイヤモンドライクカーボン膜を有することを特徴とする配線基板用積層体。
【請求項２】
前記プラスチックフィルムと金属膜又は金属酸化物膜との間にダイヤモンドライクカーボン膜を有することを特徴とする、請求項１に記載の配線基板用積層体。
【請求項３】
前記プラスチックフィルムの片面に金属膜又は金属酸化物膜を有し、該金属膜又は金属酸化物膜を有しない面にダイヤモンドライクカーボン膜を有することを特徴とする、請求項１に記載の配線基板用積層体。
【請求項４】
前記プラスチックフィルムの両面に金属膜又は金属酸化物膜を有し、該プラスチックフィルムの片面にダイヤモンドライクライクカーボン膜を有することを特徴とする、請求項１に記載の配線基板用積層体。
【請求項５】
前記金属膜が、ニッケル又はニッケル合金の上に銅が積層された金属膜であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の配線基板用積層体。
【請求項６】
前記プラスチック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１〜５のいずれかに記載の配線基板用積層体。
【請求項７】
プラスチックフィルム上に金属膜による配線を施した配線基板であって、該プラスチックフィルムの両面又は片面に、該プラスチックフィルムと接してダイヤモンドライクカーボン膜を有することを特徴とするフレキシブル配線基板。
【請求項１】
プラスチックフィルムと金属膜又は金属酸化物膜の積層体であって、プラスチックフィルムの両面又は片面に、該プラスチックフィルムと接してダイヤモンドライクカーボン膜を有することを特徴とする配線基板用積層体。
【請求項２】
前記プラスチックフィルムと金属膜又は金属酸化物膜との間にダイヤモンドライクカーボン膜を有することを特徴とする、請求項１に記載の配線基板用積層体。
【請求項３】
前記プラスチックフィルムの片面に金属膜又は金属酸化物膜を有し、該金属膜又は金属酸化物膜を有しない面にダイヤモンドライクカーボン膜を有することを特徴とする、請求項１に記載の配線基板用積層体。
【請求項４】
前記プラスチックフィルムの両面に金属膜又は金属酸化物膜を有し、該プラスチックフィルムの片面にダイヤモンドライクライクカーボン膜を有することを特徴とする、請求項１に記載の配線基板用積層体。
【請求項５】
前記金属膜が、ニッケル又はニッケル合金の上に銅が積層された金属膜であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の配線基板用積層体。
【請求項６】
前記プラスチック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１〜５のいずれかに記載の配線基板用積層体。
【請求項７】
プラスチックフィルム上に金属膜による配線を施した配線基板であって、該プラスチックフィルムの両面又は片面に、該プラスチックフィルムと接してダイヤモンドライクカーボン膜を有することを特徴とするフレキシブル配線基板。
【図１】
【公開番号】特開２００９−２２４３６９（Ｐ２００９−２２４３６９Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−６４０４０（Ｐ２００８−６４０４０）
【出願日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【出願人】（０００１８３３０３）住友金属鉱山株式会社 (2,015)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【出願人】（０００１８３３０３）住友金属鉱山株式会社 (2,015)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]