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オールウェットメタライズ2層FCCL製造プロセス ELFSEED

総合研究所
次世代技術開発2部第1課
高徳 誠 Makoto KOHTOKU / 中丸 弥一郎 Yaichiro NAKAMARU / 濵田 実香 Mika HAMADA / 松本 守治 Moriji MATSUMOTO

 

新事業技術統括部
林 伸治 Shinji HAYASHI

はじめに

ポリイミドフィルムは優れた耐熱性、電気絶縁特性、屈曲性 からフレキシブルプリント配線板材料として利用され、フィルムと 銅箔を張り合わせたフレキシブル銅張積層板(FCCL;Flexible Copper Clad Laminate)の形で使用される。その中でも、スパッタ リング法によりNi/Crシード層、Cu層を形成し、その後電解銅めっき により導体層を形成するメタライズ法(又はスパッタ・めっき法) FCCLは、導体層の薄膜化が容易、金属/フィルム界面が平滑 などの特徴から、ファインパターン形成に有利である。しかし、 スパッタリング法は生産コストが高く、FCCL価格も高価である。 スパッタリングによるシード層形成を、安価な無電解Niめっきで 代替する試みはこれまで多くなされてきたが、熱負荷後の密着 強度低下が問題となっていた。
今回、我々は熱負荷後の密着強度低下問題を解決し、低コスト でのFCCL製造を目的とした、無電解Niめっきによりシード層を 形成するオールウェットプロセス「ELFSEED(エルフシード)」を 開発したので紹介する。

特長

1)各種ポリイミドフィルムへのメタライズが可能。
2)従来のスパッタリング法によるシード層形成よりも低コスト。
3)熱負荷後でも高い密着強度。
4)接合界面が平滑でファインパターン形成に有利。
5)ロール・ツー・ロール生産が可能。

1)各種ポリイミドフィルムへのメタライズが可能。
2)従来のスパッタリング法によるシード層形成よりも低コスト。
3)熱負荷後でも高い密着強度。
4)接合界面が平滑でファインパターン形成に有利。
5)ロール・ツー・ロール生産が可能。

処理工程

「ELFSEED(エルフシード)」プロセスを以下の表1に示した。

表1 ELFSEEDプロセス

「ELFSEED(エルフシード)」プロセスを以下の表1に示した。

表1 ELFSEEDプロセス

密着強度

ポリイミドフィルムとして東レ・デュポン(株)製Kapton®100EN、 150EN-A、150EN-C、及び宇部興産(株)製Upilex®25SGAを 用いた。各種ポリイミドフィルムに対して本プロセスで片面に約 100nmのNiシード層、硫酸銅めっきにて導体層を8.5μm形成して、 FCCLを作製した。各FCCLの90°ピール強度を図1に示した。

図1 各FCCLの密着強度

どのFCCLにおいてもめっき初期:0.6kN/m以上、150℃168 時間の熱負荷後:0.4kN/m以上と、従来のメタライズ材と同等 以上の高い密着強度が得られた。

ポリイミドフィルムとして東レ・デュポン(株)製Kapton®100EN、 150EN-A、150EN-C、及び宇部興産(株)製Upilex®25SGAを 用いた。各種ポリイミドフィルムに対して本プロセスで片面に約 100nmのNiシード層、硫酸銅めっきにて導体層を8.5μm形成して、 FCCLを作製した。各FCCLの90°ピール強度を図1に示した。

図1 各FCCLの密着強度

どのFCCLにおいてもめっき初期:0.6kN/m以上、150℃168 時間の熱負荷後:0.4kN/m以上と、従来のメタライズ材と同等 以上の高い密着強度が得られた。

FCCL断面構造と密着メカニズム

図2にFCCLの断面TEM写真を示した。
接合界面はナノレベルで平滑で、約10nmのNi皮膜とフィルム が混在した層が確認できた。密着メカニズムはフィルム内部より 無電解Niめっきが析出することによるナノレベルでのアンカー 効果によるものと推測された。

図2 FCCL(Kapton®150EN-C)の断面TEM写真

図2にFCCLの断面TEM写真を示した。
接合界面はナノレベルで平滑で、約10nmのNi皮膜とフィルム が混在した層が確認できた。密着メカニズムはフィルム内部より 無電解Niめっきが析出することによるナノレベルでのアンカー 効果によるものと推測された。

図2 FCCL(Kapton®150EN-C)の断面TEM写真

おわりに

「ELFSEED」プロセスは、ポリイミドフィルム上への無電解Ni めっきにおいて、これまで問題となっていた熱負荷後の密着強度 低下を改善した、オールウェットのプロセスである。接合界面が ナノレベルで平滑であるにもかかわらず、高い密着強度を得ること ができ、ファインパターン対応のFCCLを作製することができる。

その他記事

JCUテクニカルレポート 88号 2010年8月