印刷线路板用基材、印刷线路板以及印刷线路板用基材的制造方法与流程

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印刷线路板用基材、印刷线路板以及印刷线路板用基材的制造方法与流程

本发明涉及印刷线路板用基材、印刷线路板以及印刷线路板用基材的制造方法。



背景技术:

印刷线路板用基材已经被广泛使用,该基材包括堆叠在由(例如)树脂构成的绝缘性基膜的表面上的金属层,通过蚀刻该金属层来形成导电图案,从而将基材形成到印刷线路板中。

近年来,随着电子设备的小型化和高性能化的趋势,需要更高密度的印刷线路板。作为用于满足更高密度需求的印刷线路板用基材,要求印刷线路板用基材包括具有较小厚度的金属层。

此外,要求这样的印刷线路板用基材,该基材在基膜和金属层之间具有高剥离强度,从而使得当将弯曲力施加到印刷线路板时,金属层不会从基膜上剥离下来。

为了满足这些要求,人们提出了这样一种印刷线路板用基材,该基材包括堆叠在没有粘接层的耐热性绝缘基膜上的薄铜层(参见日本专利No.3570802)。在传统的印刷线路板用基材中,通过溅射法在耐热性绝缘基膜的每个表面上形成厚度为0.25μm至0.30μm的薄铜层(第一导电层),并且通过电解镀覆法在其上形成厚铜层(第二导电层)。

引用列表

专利文献

专利文献1:日本专利No.3570802



技术实现要素:

技术问题

传统的印刷线路板用基材为这样的基材,其在具有高剥离强度的薄金属层方面满足了对高密度印刷电路的需求。然而,在常规的印刷线路板用基材中,为了形成与基膜紧密接触的金属层,通过溅射法形成第一导电层。因此,需要真空设备,从而导致设备的构造、维护和操作等的成本高。此外,所用基膜的供应、金属层的形成、基膜的存储等都必须在真空中进行。基材的尺寸受到设备方面的限制。

鉴于上述情况而完成本发明。本发明的目的在于提供一种印刷线路板用基材、印刷线路板以及印刷线路板用基材的制造方法,所述基材包括具有低成本、足够薄、并且剥离强度高的金属层。

问题的解决方案

根据本发明的解决所述问题的一个方面,印刷线路板用基材包括具有绝缘性的基膜、以及堆叠在基膜的至少一个表面上的金属层,该基膜包括其中存在有元素周期表的第10族中的过渡金属的部分。

根据本发明的解决所述问题的另一方面,印刷线路板包括导电图案,其中导电图案通过使印刷线路板用基材的第一导电层和第二导电层经过减去法或半加成法而形成。

根据本发明的解决所述问题的另一方面,印刷线路板用基材的制造方法包括以下步骤:通过将包含金属颗粒的导电性油墨涂布到具有绝缘性的基膜的至少一个表面上,并且加热所述导电性油墨从而形成第一导电层;通过利用包含元素周期表的第10族中的过渡金属的镀液来进行非电解镀覆,从而在所述第一导电层的与所述基膜所在表面相对的表面上形成第二导电层;以及将所述第10族中的过渡金属分散到所述基膜中。

发明的有益效果

在根据本发明的印刷线路板用基材、印刷线路板以及印刷线路板用基材的制造方法中,提供了低成本、足够薄、并且剥离强度高的金属层。

附图说明

[图1]图1为根据本发明的实施方案的印刷线路板用基材的示意性透视图。

[图2]图2为图1所示的印刷线路板用基材的示意性局部截面图。

[图3A]图3A为示出图1所示的印刷线路板用基材的制造方法的示意性局部截面图。

[图3B]图3B为示出图1所示的印刷线路板用基材的制造方法中的图3A所示步骤之后的步骤的示意性局部截面图。

[图4A]图4A为示出利用图1所示的印刷线路板用基材制造印刷线路板的方法的示意性局部截面图。

[图4B]图4B为示出利用图1所示的印刷线路板用基材制造印刷线路板的方法中的图4A所示步骤之后的步骤的示意性局部截面图。

[图4C]图4C为示出利用图1所示的印刷线路板用基材制造印刷线路板的方法中的图4B所示步骤之后的步骤的示意性局部截面图。

[图4D]图4D为示出利用图1所示的印刷线路板用基材制造印刷线路板的方法中的图4C所示步骤之后的步骤的示意性局部截面图。

[图5]图5为根据与图1所示不同的实施方案的印刷线路板用基材的示意性横截面图。

[图6]图6为图5所示的印刷线路板用基材的截面的电子显微镜照片的实例。

[图7]图7为示出图6所示的印刷线路板用基板的截面中的钯含量的谱图。

[图8]图8为示出图5所示的印刷线路板用基材的制造过程的流程图。

具体实施方式

[本发明实施方案的说明]

根据本发明实施方案的印刷线路板用基材包括具有绝缘性的基膜、以及堆叠在该基膜的至少一个表面上的金属层,所述基膜包括其中存在有元素周期表的第10族中的过渡金属的部分。

在印刷线路板用基材中,基膜包括其中存在有元素周期表的第10族中的过渡金属的部分。因此,在不使用任何粘接层的情况下,在基膜和金属层之间获得了强的密着力,从而导致金属层的高剥离强度。其原因尚未明确,但可以认为元素周期表的第10族中的过渡金属的存在降低了基膜和金属层中的残余应力,从而提高了基膜和金属层之间的密着力。在印刷线路板用基材中,在不使用任何粘接层的情况下,基膜堆叠在金属层上。由此,形成足够薄的金属层。

第10族中的过渡金属优选为镍或钯。当第10族中的过渡金属为镍或钯时,通常包含在金属层中的镍或钯也包含在基膜中。这增强了基膜和金属层之间的亲和性,从而易于提高金属层的剥离强度,由此相对容易地促进了形成更薄的金属层。

存在有第10族中的过渡金属的部分优选包括平均厚度为500nm并且延伸自与金属层的界面的区域。当存在有第10族中的过渡金属的部分包括平均厚度为500nm并且延伸自与金属层的界面的区域时,进一步可靠地提高了金属层从基膜上剥离的剥离强度。这使得可以更容易地形成具有更小厚度的金属层。

优选地,第10族中的过渡金属也存在于金属层中,并且上述区域中的第10族中的过渡金属的含量高于金属层中的第10族中的过渡金属的含量。在金属层中也存在第10族中的过渡金属、并且上述区域中的第10族中的过渡金属的含量高于金属层中的第10族中的过渡金属的含量的情况下,金属层和基膜中的残余应力将进一步减小,从而进一步提高基膜和金属层之间的密着力,残余应力显著地影响金属层和基膜之间的分层。

优选地,通过EDX定量测定该区域中的第10族中的过渡金属的含量,并且发现该含量为1质量%以上。当该区域中的第10族中的过渡金属的含量为该下限以上时,进一步确保了基膜和金属层之间的密着力的提高。这里使用的“EDX”为能量色散X射线光谱法的首字母缩写。

金属层优选包括通过涂布和烘烤包含金属颗粒的导电性油墨从而形成的第一导电层、以及通过非电解镀覆而在第一导电层的与基膜所在表面相对的表面上形成的第二导电层。当金属层包括通过涂布和烘烤包含金属颗粒的导电性油墨从而形成的第一导电层时,第二导电层有效地形成在用作底层的第一导电层上,而不受限于基膜的材料。因此,提供了包括各种任意基膜的印刷线路板用基材。当金属层包括通过非电解镀覆而在第一导电层的与基膜所在表面相对的表面上形成的第二导电层时,以相对低的成本形成了精确地具有期望厚度的金属层。此外,第一导电层中的空隙被其填充,从而实现了致密化。这提高了金属层的导电性以及金属层对基膜的密着性。

根据本发明的另一方面的印刷线路板为包括导电图案的印刷线路板,其中该导电图案通过使印刷线路板用基材的金属层经过减去法或半加成法而形成。

在印刷线路板中,导电图案通过使印刷线路板用基材的金属层经过减去法或半加成法而形成。因此,导电图案的形成成本低、具有较小的厚度,并且导电图案精细且不太可能从基膜上剥离。

根据本发明另一方面的印刷线路板用基材的制造方法包括以下步骤:通过将包含金属颗粒的导电性油墨涂布到具有绝缘性基膜的至少一个表面上,并且加热该导电性油墨从而形成第一导电层;通过利用包含元素周期表的第10族中的过渡金属的镀液来进行非电解镀覆,从而在第一导电层的与基膜所在表面相对的表面上形成第二导电层;以及将第10族中的过渡金属分散到基膜中。

在印刷线路板用基材的制造方法中,通过将包含金属颗粒的导电性油墨涂布到具有绝缘性的基膜的至少一个表面上并且加热该导电性油墨从而形成第一导电层,并且通过非电解镀覆从而在第一导电层的与基膜所在表面相对的表面上形成第二导电层。因此,不需要诸如溅射之类的物理气相沉积所要求的昂贵真空设备。因此,通过所述印刷线路板用基材的制造方法所制造的印刷线路板用基材的尺寸不受真空设备的限制。在印刷线路板用基材的制造方法中,使用包含元素周期表的第10族中的过渡金属的镀液来进行非电解镀覆。由此,在第一导电层和基膜的近界面层中存在预定量以上的元素周期表的第10族中的过渡金属,从而提高了基膜和第一导电层之间的密着力。

根据本发明的另一方面的印刷线路板用基材包括:具有绝缘性的基膜、通过将包含金属颗粒的导电性油墨涂布到基膜的至少一个表面上而堆叠的第一导电层、以及通过非电解镀覆从而在第一导电层的与基膜所在表面相对的表面上堆叠的第二导电层,其中镍存在于第一导电层、第二导电层以及基膜中,通过EDX定量测定从第一导电层和基膜之间的界面延伸到距界面500nm以下的位置的近界面层中的镍含量,并且测得镍含量为1质量%以上。

在印刷线路板用基材中,通过涂布包含金属颗粒的导电性油墨从而在基膜的至少一个表面上堆叠第一导电层,并且通过非电解镀覆从而在第一导电层的与基膜所在表面相对的表面上堆叠第二导电层。因此,不需要诸如溅射之类的物理气相沉积所要求的昂贵的真空设备。因此,印刷线路板用基材的尺寸不受真空设备的限制。在印刷线路板用基材中,第一导电层和基膜的近界面层中存在预定量以上的镍,从而在不具有任何粘接层的情况下,在基膜和第一导电层之间提供强的密着力。其原因尚未明确,但可以认为镍的存在降低了基膜和第一导电层中的残余应力,从而提高了基膜和第一导电层之间的密着力。在印刷线路板用基材中,在没有任何粘接层的情况下,基膜堆叠在第一导电层上。因此,得以形成足够薄的金属层。在印刷线路板用基材中,通过涂布包含金属颗粒的导电性油墨,从而在基膜的至少一个表面上堆叠第一导电层。因此,提供包括任意基膜的印刷线路板用基材,而不限于基膜的材料。可以对通过非电解镀覆而堆叠的第二导电层的表面进行电解镀覆。当第一导电层的平均厚度小于500nm时,第二导电层不包括在近界面层中。

近界面层中的镍含量优选高于A层的镍含量,该A层从第一导电层和第二导电层之间的界面延伸到第二导电层中距该界面500nm的位置。当近界面层中的镍含量高于第二导电层中的A层的镍含量时,将进一步降低第一导电层和基膜中的残余应力,从而进一步提高基膜和第一导电层之间的密着力,残余应力显著地影响第一导电层和基膜之间的分层。当第二导电层的平均厚度为500nm以下时,A层表示整个第二导电层。

当第一导电层、第二导电层以及基膜中存在钯时,B层的钯含量优选高于A层的钯含量,该B层从基膜和第一导电层之间的界面延伸到基膜中的距该界面1μm的位置,该A层从第一导电层和第二导电层之间的界面延伸到第二导电层中的距界面500nm的位置。当基膜中的B层的钯含量高于第二导电层中的A层的钯含量时,电镀期间,在基膜和第一导电层之间的界面处产生更致密的沉积,由此进一步提高基膜与第一导电层之间的密着力。当基膜的平均厚度为1μm以下时,B层表示整个基膜。

非电解镀覆优选为铜镀覆。当通过铜镀覆来进行非电解镀覆时,铜镀液中所含的镍的作用使得第二导电层具有较低的应力水平。

金属颗粒的平均粒径优选为1nm以上500nm以下。当通过涂布包含平均粒径在该范围内的金属颗粒的导电性油墨,从而在基膜的表面上堆叠第一导电层时,在具有绝缘性的基膜上稳定地形成致密且均匀的第一导电层。这使得能够通过非电解镀覆均匀地形成第二导电层。在此使用的术语“平均粒径”表示在通过激光衍射法而测定的粒度分布的50%累积体积处的粒径。可以使用MICROTRAC粒度分布分析仪(型号UPA-150EX,由Nikkiso Co.,Ltd制造)测定平均粒径。

优选对堆叠在第一导电层上的基膜的表面进行亲水化处理。当对堆叠在第一导电层上的基膜的表面进行亲水化处理时,导电性油墨对基膜的表面张力降低。这有助于导电性油墨均匀地涂布到基膜上,从而易于在基膜的表面上形成厚度均匀的第一导电层。

金属优选为铜。当金属为铜时,第一导电层的导电性高,从而形成了导电性良好的印刷线路板。

根据本发明另一方面的印刷线路板用基材的制造方法包括以下步骤:通过将包含金属颗粒的导电性油墨涂布到具有绝缘性的基膜的至少一个表面上并且加热该导电性油墨,从而形成第一导电层;以及通过利用包含镍的镀液进行非电解镀覆,从而在第一导电层的与基膜所在表面相对的表面上形成第二导电层,其中镍存在于第一导电层、第二导电层以及基膜中,并且通过EDX定量测定从第一导电层和基膜之间的界面延伸到距该界面500nm的位置的近界面层的镍含量,测得的镍含量为1质量%以上。

在印刷线路板用基材的制造方法中,通过将包含金属颗粒的导电性油墨涂布到基膜的至少一个表面上并且加热该导电性油墨从而形成第一导电层,并且通过非电解镀覆从而在第一导电层的与基膜所在表面相对的表面上形成第二导电层。因此,不需要诸如溅射之类的物理气相沉积所要求的昂贵的真空设备。因此,通过印刷线路板用基材的制造方法所制造的印刷线路板用基材的尺寸不受真空设备的限制。在印刷线路板用基材的制造方法中,使用包含镍的镀液来进行非电解镀覆。因此,第一导电层和基膜中的近界面层中存在预定量以上的镍,从而提高了基膜和第一导电层之间的密着力。可以通过先进行非电解镀覆,然后再进行电解镀覆来形成第二导电层。

根据本发明的另一方面的印刷线路板用基材包括具有绝缘性的基膜、以及堆叠在基膜的至少一个表面上的金属层,其中基膜包括分散部分,在该分散部分中,钯分散地存在于基膜中。

在印刷线路板用基材中,基膜包括分散部分,其中钯分散地存在于基膜中。由此,提高了基膜对金属层的密着性,从而提高了金属层的剥离强度。在印刷线路板用基材中,通过如上所述分散钯从而提高了密着性。因此,不需要用于制造基材的真空设备等,从而廉价地提供基材。在此使用的术语“钯分散地存在”表示在通过利用EDX进行定量测量而并没有在显著水平下检测到钯的区域中、优选在钯含量小于1质量%的区域中绘制正圆,该正圆的直径为20nm以下。也就是说,钯优选以这样的方式存在,即,通过EDX定量测定基膜1中的分散部分3的钯含量,测得的钯含量为1质量%以上。

钯优选以这样的方式存在,即,通过EDX定量测定分散部分的钯含量,测得的钯含量为1质量%以上。当钯以这样的方式存在时,即,通过EDX定量测定分散部分的钯含量,测得的钯含量为1质量%以上,更可靠地提供了提高基膜对于金属层的密着性的效果。

分散部分优选包括这样的区域,该区域从与金属层的界面延伸到距离该界面平均为500nm以上的位置。当分散部分包括从与金属层的界面延伸到距离该界面平均为500nm以上的位置的区域时,进一步提高了基膜和金属层之间的界面处的密着性。

B层的钯含量优选高于D层的钯含量,其中该B层从基膜和金属层之间的界面延伸到基膜中在厚度方向上距该界面1μm的位置,该D层从金属层和基膜之间的界面延伸到金属层中在厚度方向上距该界面500nm的位置。当B层(其从基膜和金属层之间的界面延伸到基膜中在厚度方向上距该界面1μm的位置)的钯含量高于D层(其从金属层和基膜之间的界面延伸到金属层中在厚度方向上距该界面500nm的位置)的钯含量时,进一步确保了提高基膜对于金属层的密着性的效果。

在基膜中在厚度方向上距基膜和金属层之间的界面500nm位置处的钯含量与基膜中距该界面1μm位置处的钯含量之比优选为0.7以上1.1以下。当基膜中在厚度方向上距基膜和金属层之间的界面500nm位置处的钯含量与基膜中距该界面1μm位置处的钯含量之比在该范围内时,可确保钯在基膜中充分地分散,进一步确保了基膜对金属层密着性的提高效果。

金属颗粒的平均粒径优选为1nm以上500nm以下。当金属颗粒的平均粒径在该范围内时,在基膜的表面上形成导电性薄膜,并且通过镀覆能够可靠地填充金属颗粒之间的间隙。

金属层进一步优选包括通过电解镀覆而在第二导电层的与第一导电层所在表面相对的表面上形成的第三导电层。当金属层进一步包括通过电解镀覆而在第二导电层的与第一导电层所在表面相对的表面上形成的第三导电层时,金属层易于高精度地变厚。

根据本发明的另一方面的印刷线路板用基材的制造方法包括以下步骤:将包含金属颗粒的导电性油墨涂布到具有绝缘性的基膜的至少一个表面上并且烘烤该导电性油墨;涂布和烘烤该导电性油墨之后,将钯用作催化剂从而对上述的一个表面进行非电解镀覆;以及在非电解镀覆步骤之后进行热处理,其中在热处理步骤中使钯分散。

印刷线路板用基材的制造方法包括涂布和烘烤包含金属颗粒的导电性油墨的步骤,从而易于在基膜的表面上形成导电性薄膜。因此,在用作基底的导电性薄膜上易于形成金属层。印刷线路板用基材的制造方法包括将钯用作催化剂从而进行非电解镀覆的步骤,使得通过烘烤金属颗粒而形成的层中的空隙被金属填充,以使金属层变得致密,由此增强金属层与基膜的接合。印刷线路板用基材的制造方法包括使钯分散的热处理步骤,从而将能够降低密着性的钯从基膜与金属层之间除去,由此制造了在基膜和金属层之间具有高剥离强度的印刷线路板用基材。印刷线路板用基材的制造方法不需要真空设备,使得能以低成本制造印刷线路板用基材。

[本发明实施方案的详细说明]

下面将参照附图来说明根据本发明的实施方案的印刷线路板用基材、印刷线路板以及印刷线路板用基材的制造方法

[第一实施方案]

图1和2所示的印刷线路板用基材包括具有绝缘性的基膜1、以及堆叠在基膜的至少一个表面上的金属层2。金属层2包括通过涂布包含金属颗粒的导电性油墨从而在基膜1的一个表面上堆叠的第一导电层3、以及通过非电解镀覆从而在第一导电层3的与基膜1所在表面相对的表面上堆叠的第二导电层4。在第一导电层3、第二导电层4和基膜1中存在作为元素周期表的第10族金属之一的镍。

<基膜>

印刷线路板用基材中包括的基膜1具有绝缘性。可用作基膜1的材料的例子包括柔性树脂,诸如聚酰亚胺、液晶聚合物、氟树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚萘二甲酸乙二醇酯;刚性材料,诸如酚醛纸、环氧树脂纸、玻璃复合材料、玻璃环氧树脂、特氟隆(注册商标)、以及玻璃基材;以及硬质材料和软质材料组合在一起而成的刚性-柔性材料。这些材料当中,由于聚酰亚胺与金属氧化物等的结合强度高,因此,其是特别优选的。

基膜1的厚度根据由印刷线路板用基材制造的印刷线路板而设定,并且没有特别的限制。例如,基膜1的平均厚度的下限优选为5μm,并且更优选为12μm。基膜1的平均厚度的上限优选为2mm,并且更优选为1.6mm。当基膜1的平均厚度小于该下限时,基膜1的强度可能不足。当基膜1的平均厚度超过该上限时,可能难以制造具有更小厚度的印刷线路板。

优选对基膜1的涂布导电性油墨的表面进行亲水化处理。可以采用的亲水化处理的例子包括等离子体处理,其中表面通过等离子体照射而亲水化;以及碱处理,其中用碱溶液使表面亲水化。基膜1的亲水化处理降低了导电性油墨对基膜1的表面张力,从而便于将导电性油墨均匀地涂布到基膜1上。

<第一导电层>

通过涂布包含金属颗粒的导电性油墨从而在基膜1的一个表面上堆叠第一导电层3。在印刷线路板用基材中,通过涂布导电性油墨形成第一导电层3,从而易于用导电膜覆盖基膜1的一个表面。为了除去导电性油墨中的不需要的有机物等并将金属颗粒可靠地固定在基膜1的这一个表面上,优选在导电性油墨的涂布之后再进行第一导电层3的热处理。

(导电性油墨)

用于形成第一导电层3的导电性油墨包含用作赋予导电性的导电材料的金属颗粒。在本实施方案中,作为导电性油墨,使用包含金属颗粒、分散金属颗粒的分散剂、以及分散介质的导电性油墨。通过涂布这种导电性油墨,从而在基膜1的一个表面上堆叠由微细金属颗粒形成的第一导电层3。

对于构成导电性油墨中的金属颗粒的金属没有特别限制。从提高第一导电层3和基膜1之间的密着性的观点来看,优选这样的金属,即,形成有源自该金属的金属氧化物、源自该金属氧化物的基团、源自该金属的金属氢氧化物、或者源自该金属氢氧化物的基团。例如,可以使用铜、镍、铝、金或银。其中,优选使用铜,因为铜是对基膜1具有良好密着性的高导电性金属。

导电性油墨中的金属颗粒的平均粒径的下限优选为1nm,更优选为30nm。金属颗粒的平均粒径的上限优选为500nm,更优选为100nm。当金属颗粒的平均粒径小于该下限时,可能会降低导电性油墨中的金属颗粒的分散性和稳定性。当金属颗粒的平均粒径超过该上限时,金属颗粒易于析出,并且在涂布导电性油墨时不容易获得密度均匀的金属颗粒。

第一导电层3的平均厚度的下限优选为0.05μm,更优选为0.1μm。第一导电层3的平均厚度的上限优选为2μm,更优选为1.5μm。当第一导电层3的平均厚度小于该下限时,可能会增加厚度方向上不存在金属颗粒的部分,从而降低了导电性。当第一导电层3的平均厚度超过该上限时,可能难以制造具有更小厚度的金属层。

<第二导电层>

第二导电层4通过非电解镀覆从而堆叠在第一导电层3的与基膜1所在表面相对的表面上。由于通过非电解镀覆来形成第二导电层4,因此在第一导电层3中包含的金属颗粒之间的空隙被第二导电层4中的金属所填充。当在第一导电层3中留下空隙时,空隙部分成为断裂的起点,从而使得第一导电层3易于从基膜1上剥离。然而,空隙部分被第二导电层4所填充,由此防止了第一导电层3的剥离。

作为用于非电解镀覆的金属,(例如)可使用导电性高的铜、镍或银。当使用铜作为包含在第一导电层3中的金属颗粒时,从与第一导电层3的密着性的观点来看,优选使用铜或镍。在本实施方案中,当将除镍以外的金属用于非电解镀覆时,使用除镀覆金属之外还包含镍或镍化合物的镀液作为用于非电解镀覆的镀液。

通过非电解镀覆从而形成的第二导电层4的平均厚度的下限优选为0.2μm,更优选为0.3μm。通过非电解镀覆从而形成的第二导电层4的平均厚度的上限优选为1μm,更优选为0.5μm。当通过非电解镀覆从而形成的第二导电层4的平均厚度小于该下限时,第一导电层3的空隙部分可能无法被第二导电层4充分地填充,从而可能会降低导电性。当通过非电解镀覆从而形成的第二导电层4的平均厚度超过该上限时,可能会延长非电解镀覆所需的时间,从而降低生产率。

优选地,可以通过在使用非电解镀覆而形成薄层之后再进行电解镀覆,如此形成具有更大厚度的第二导电层4。通过在非电解镀覆之后再进行电解镀覆,能够容易且精确地调节金属层的厚度,并且在相对短的时间内形成具有形成印刷线路板所需厚度的金属层。作为用于电解镀覆的金属,例如,可以使用高导电性的铜、镍或银。

取决于要形成的印刷电路来设定电解镀覆后的第二导电层4的厚度,并且对其没有特别的限制。例如,电解镀覆后的第二导电层4的平均厚度的下限优选为1μm,更优选为2μm。电解镀覆后的第二导电层4的平均厚度的上限优选为100μm,更优选为50μm。当电解镀覆后的第二导电层4的平均厚度小于该下限时,金属层容易受到损伤。当电解镀覆后的第二导电层4的平均厚度超过该上限时,可能难以制造具有更小厚度的印刷线路板。

(镍含量)

镍聚集在基膜1和第一导电层3中的位于界面4(第一界面)附近的部分中。镍源自用于非电解镀覆的镀液中的镍或镍化合物,并且是在非电解镀覆期间在第一界面5附近析出的镍。

在将从第一界面5延伸到第一导电层3中与第一界面5相距500nm的位置的区域、以及从第一界面5延伸到基膜1中与第一界面5相距500nm的位置的区域称为近界面层7的情况下,通过EDX定量测定镍含量,则近界面层7的镍含量的下限为1质量%,并且优选为3质量%。若通过EDX定量测定镍含量,则近界面层7的镍含量的上限优选为10质量%,并且更优选为8质量%。当近界面层7的镍含量小于该下限时,镍的存在对于残余应力降低的影响会减小,因此可能不能充分地提高基膜1与第一导电层3之间的密着性。当近界面层7的镍含量超过该上限时,镀液的镍含量的增加或镀层重量的增加可能会提高印刷电路用基材的制造成本。

在印刷线路板用基材中,由于镍聚集在第一界面5附近,因此存在于第一界面5附近的镍含量大于第二导电层4中的镍含量。具体而言,如图2所示,当将从第二界面6延伸到第二导电层4中的与第二界面6相距500nm的位置的区域称为“A层8”时,近界面层7的镍含量高于A层8的镍含量。大量的镍存在于第一界面5附近,从而在基膜1与第一导电层3之间提供了良好的密着性。

对于源自用于非电解镀覆的镀液中的镍或镍化合物的镍,其在非电解镀覆时在第二导电层4、第一导电层3以及基膜1上析出,因而存在于第二导电层4、第一导电层3以及基膜1中。

在印刷线路板用基材中,由于镍聚集在第一界面5附近,因此存在于基膜1中的镍含量大于第二导电层4中的镍含量。具体而言,如图2所示,当将从第一界面5延伸到基膜1中的与第一界面5相距1μm的位置的区域称为“B层9”时,B层9的镍含量高于A层8的镍含量。大量镍的存在有效地降低了基膜1中的残余应力,该残余应力显著地影响第一导电层与基膜之间的分层,由此提高了基膜1与第一导电层3之间的密着力。

当通过EDX定量测定镍含量时,B层9的镍含量的下限优选为1质量%,更优选为2质量%。当通过EDX定量测定镍含量时,B层9的镍含量的上限优选为5质量%,更优选为4质量%。当B层9的镍含量小于该下限时,基膜1中的残余应力可能不会充分地降低,从而可能无法充分地提高基膜1与第一导电层3之间的密着力。当B层9的镍含量超过该上限时,近界面层7的镍含量相对地降低。因此,可能无法充分地降低近界面层7中的残留应力,由此可能不能充分地提高基膜1与第一导电层3之间的密着力。

当通过EDX定量测定镍含量时,A层8的镍含量的下限优选为0.5质量%,更优选为1质量%。当通过EDX定量测定镍含量时,A层8的镍含量的上限优选为3质量%,更优选为2质量%。当A层8的镍含量小于该下限时,第二导电层4中的残余应力可能不会降低,从而降低了第一导电层3和第二导电层4之间的密着力。当A层8的镍含量超过该上限时,镀液中镍含量的增加或镀层重量的增加可能会提高印刷电路用基材的制造成本。

如图2所示,当将第一导电层3中除近界面层7以外的区域称为“C层10”,并通过EDX定量测定镍含量时,C层10的下限优选为1质量%,更优选为2%质量。当通过EDX定量测定镍含量时,C层10的镍含量的上限优选为6质量%,更优选为5质量%。当C层10的镍含量小于该下限时,第一导电层3中的残余应力可能不会降低,从而不能充分地提高基膜1与第一导电层3之间的密着力。当C层10的镍含量超过该上限时,镀液的镍含量的增加或镀层重量的增加可能会提高印刷电路用基材的制造成本。

当使用钯作为用于非电解镀覆的催化剂时,类似于镍的情况,钯包含在第一导电层3、第二导电层4和基膜1中。当包含钯时,B层9的钯含量优选高于A层8的钯含量和C层10的钯含量。通过以这样的方式来分散钯,即,使得基膜1的钯含量高于第一导电层3和第二导电层4的钯含量,由此在镀覆期间,在基膜1与第一导电层3之间的界面处出现更致密的析出,从而进一步提高了基膜1和第一导电层3之间的密着力。并非一定需要将钯用作非电解镀覆的催化剂。当不使用钯作为催化剂时,钯不包含在印刷线路板用基材的第一导电层3、第二导电层4和基膜1中。

[印刷线路板用基材的制造方法]

印刷线路板用基材的制造方法包括以下步骤:通过将包含金属颗粒的导电性油墨涂布到具有绝缘性的基膜的一个表面上,并且加热该导电性油墨从而形成第一导电层的步骤(第一导电层形成步骤);通过利用包含元素周期表的第10族中的过渡金属的镀液进行非电解镀覆,从而在第一导电层的与基膜所在表面相对的表面上形成第二导电层的步骤(第二导电层形成步骤);以及将元素周期表的第10族中的金属之一的镍分散到基膜中的步骤(镍分散步骤)。

在通过印刷线路板用基材的制造方法而制造的印刷线路板用基材中,镍存在于第一导电层、第二导电层和基膜中。通过EDX定量测定从第一导电层和基膜之间的界面延伸到距该界面500nm的位置的近界面层中的镍含量,测得的镍含量为1质量%以上。

<第一导电层形成步骤>

在第一导电层形成步骤中,如图3A所示,将包含金属颗粒的导电性油墨涂布到基膜1的表面,干燥,然后进行热处理。

(金属颗粒的制造方法)

以下将对分散在导电性油墨中的金属颗粒的制造方法进行说明。可以通过(例如)高温处理法、液相还原法或气相法来制造金属颗粒。

为了通过液相还原法制备金属颗粒,可以采用这样的方法,其中(例如),将用作形成金属颗粒的金属离子源的水溶性金属化合物和分散剂溶解在水中,向其中加入还原剂,并使金属离子进行还原反应一定的时间。在液相还原法中,所制造的金属颗粒具有均匀的球形或颗粒形,并且具有微细的粒径。作为用作金属离子源的水溶性金属化合物,在铜的情况下,(例如)可列举出硝酸铜(II)(Cu(NO3)2)和硫酸铜(II)五水合物(CuSO4·5H2O)。在银的情况下,(例如)可列举出硝酸银(I)(AgNO3)和甲磺酸银(CH3SO3Ag)。在金的情况下,(例如)可列举出四氯金酸(III)四水合物(HAuCl4·4H2O)。在镍的情况下,(例如)可列举出氯化镍(II)六水合物(NiCl2·6H2O)和硝酸镍(II)六水合物(Ni(NO3)2·6H2O)。关于其他金属颗粒,可以使用水溶性化合物,例如氯化物、硝酸盐化合物以及硫酸盐化合物。

作为用于通过液相还原法而制造金属颗粒的还原剂,可以使用在液相(水溶液)的反应体系中能够还原和析出金属离子的各种还原剂。还原剂的例子包括硼氢化钠、次磷酸钠、肼、诸如三价钛离子和二价钴离子之类的过渡金属离子、抗坏血酸、诸如葡萄糖和果糖之类的还原糖、以及诸如乙二醇和甘油之类的多元醇。这样的方法被称为钛氧化还原法,在该方法中,当还原剂中的三价钛离子被氧化成四价钛离子时,通过氧化还原反应将金属离子还原以使金属颗粒析出。通过钛氧化还原法制造的金属颗粒具有小且均匀的粒径。此外,在钛氧化还原法中,金属颗粒为球形或呈颗粒状。因此,钛氧化还原法的使用可以让金属颗粒更致密地填充,从而形成更致密的第一导电层3。

可以通过以下方法来调节金属颗粒的粒径:调节金属化合物、分散剂和还原剂的类型和混合比,以及当对金属化合物进行还原反应时,调节搅拌速度、温度、时间、pH等。在该实施方案中,为了制造小粒径的金属颗粒,例如,反应体系的pH优选为7以上13以下。此时,pH调节剂的使用可以将反应体系的pH调节至该范围。可以使用的pH调节剂的例子包括常用的酸和碱,例如盐酸、硫酸、氢氧化钠和碳酸钠。为了特别地防止周围构件的性能变差,优选硝酸和氨,因为它们不含碱金属、碱土金属、诸如氯之类的卤素元素、以及诸如硫、磷和硼之类的杂质元素。

(导电性油墨的制备)

以下将对导电性油墨的制备方法进行说明。作为导电性油墨中的分散剂,可以使用各种分散剂,只要分散剂具有2,000以上300,000以下的分子量并且能够令人满意地使分散介质中析出的金属颗粒分散即可。分子量在该范围内的分散剂的使用能够使金属颗粒令人满意地分散在分散介质中,从而得到致密、无缺陷的第一导电层3。当分散剂的分子量小于该下限时,可能不能充分地提供防止金属颗粒聚集以保持分散的效果,从而使得堆叠在基膜1上的第一导电层3可能会不致密,并且具有较多的缺陷。当分散剂的分子量超过该上限时,分散剂过于庞大;因此,在涂布导电性油墨之后的热处理中,分散剂可能会抑制金属颗粒的烧结从而形成空隙。当分散剂过于庞大时,可能会降低第一导电层3的密度水平,并且分散剂的分解残留物可能会降低导电性。

从防止成分劣化的观点出发,分散剂优选不包含硫、磷、硼、卤素或碱。分散剂的优选例子包括胺系聚合物分散剂,诸如聚乙烯亚胺和聚乙烯吡咯烷酮;在其分子中具有羧酸基团的烃系聚合物分散剂,诸如聚丙烯酸和羧甲基纤维素;以及具有极性基团的聚合物分散剂,诸如Poval(聚乙烯醇)、苯乙烯-马来酸共聚物、烯烃-马来酸共聚物、以及在其一个分子中具有聚乙烯亚胺部分和聚环氧乙烷部分的共聚物,所有这些分散剂各自均具有在上述范围内的分子量。

分散剂可以以溶液的形式添加到反应体系中,在该溶液中,分散剂溶于水或水溶性有机溶剂中。相对于100质量份的金属颗粒,分散剂的含量优选为1质量份以上60质量份以下。分散剂包围金属颗粒以防止金属颗粒的聚集,从而令人满意地分散金属颗粒。当分散剂含量小于该下限时,防止聚集的效果可能会不足。当分散剂含量超过该上限时,在涂布导电性油墨后的热处理中,过量的分散剂可抑制包括烧结金属颗粒的烘烤从而形成了空隙,并且聚合物分散剂的分解残留物可作为杂质留在第一导电层3中,从而降低导电性。

相对于100质量份的金属颗粒,作为导电性油墨中的分散介质的水的含量优选为20质量份以上1900质量份以下。水作为分散介质使分散剂充分地溶胀,从而令人满意地将由分散剂包围的金属颗粒分散。当水的含量低于该下限时,水对分散剂溶胀的作用可能会不足。当水的含量超过该上限时,导电性油墨中的金属颗粒的比例较低,使得可能不能在基膜1上形成具有所需厚度和密度的令人满意的第一导电层3。

关于与导电性油墨任选地混合的有机溶剂,可使用各种水溶性有机溶剂。其具体实例包括:诸如甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、仲丁醇和叔丁醇之类的醇;诸如丙酮和甲基乙基酮之类的酮;诸如乙二醇或甘油的多元醇或其他化合物的酯类;诸如乙二醇单乙醚和二甘醇单丁醚之类的二醇醚。

相对于100质量份的金属颗粒,水溶性有机溶剂的含量优选为30质量份以上900质量份以下。当水溶性有机溶剂的含量小于该下限时,可能不能充分地提供有机溶剂对于分散液的粘度和蒸气压进行调节的效果。当水溶性有机溶剂的含量超过该上限时,分散剂与水的溶胀效果可能会不足,因而可能会在导电性油墨中发生金属颗粒聚集的情况。

在通过液相还原法来制造金属颗粒的情况下,对在液相反应体系(水溶液)中析出的金属颗粒进行过滤、洗涤、干燥、粉碎等步骤,从而形成粉末。可以用该粉末制备导电性油墨。在这种情况下,可以按照预定比例将粉末金属颗粒、用作分散介质的水、分散剂、以及任选的水溶性有机溶剂混合在一起,从而制备包含金属颗粒的导电性油墨。导电性油墨优选用液相(水溶液)作为起始材料来制备。具体而言,对包含析出金属颗粒的液相(水溶液)进行诸如超滤、离心分离、水洗或电渗析之类的处理,从而除去杂质,并任选地进行浓缩来除去水。或者,向液相中加入水以调节金属颗粒的浓度,并且任选地以预定比例加入水溶性有机溶剂。由此,制备了包含金属颗粒的导电性油墨。在该方法中,抑制了由于干燥时金属颗粒的聚集而形成粗大且不规则的颗粒,从而易于形成致密且均匀的第一导电层3。

(导电性油墨的涂布)

作为将包含并分散有金属颗粒的导电性油墨涂布到基膜1的一个表面的方法,可以使用已知的涂布方法,例如旋涂法、喷涂法、棒涂法、模具涂布法、狭缝涂布法、辊涂法或浸涂法。可以通过筛网印刷或利用分配器等从而将导电性油墨仅涂布到基膜1的一个表面的一部分。

(热处理)

将导电性油墨涂布到基膜1的一个表面,干燥,然后进行热处理。通过将导电性油墨涂布到基膜1的一个表面并随后进行热处理,从而形成了固定到基膜1的一个表面的第一导电层3以作为经过烘烤的涂层。在热处理中,所涂布的导电性油墨中的分散剂和其他有机物质被蒸发和分解,从而将它们从涂层中除去。剩余的金属颗粒处于烧结状态或处于这样的状态,其中金属颗粒处于烧结之前的阶段并且彼此紧密接触以形成固体接合。

在第一导电层3中的位于第一导电层3和基膜1之间的界面4附近的部分中,金属颗粒通过热处理而被氧化,从而形成源自金属颗粒中的金属的金属氧化物、或者源自该金属氧化物的基团,同时抑制了源自金属的金属氢氧化物或源自该金属氢氧化物的基团的形成。具体而言,例如,当使用由铜构成的金属颗粒时,在第一导电层3中的位于第一导电层3与基膜1之间的界面附近的部分中,形成了氧化铜和氢氧化铜。氧化铜的含量高于氢氧化铜的含量。在第一界面5附近形成的氧化铜牢固地与基膜1中所包含的聚酰亚胺结合,从而增加了第一导电层3和基膜1之间的密着力。

热处理在包含一定量的氧的气氛中进行。热处理时的气氛中的氧浓度的下限为1ppm,优选为10ppm。氧浓度的上限为10,000ppm,优选为1,000ppm。当氧浓度低于该下限时,在第一导电层3的界面附近部分中形成的氧化铜的量较少,使得不能充分地提供氧化铜提高第一导电层3和基膜1之间的密着力的效果。当氧浓度高于该上限时,金属颗粒可能会过度氧化,从而降低第一导电层3的导电性。

热处理温度的下限优选为150℃,更优选为200℃。热处理温度的上限优选为500℃,更优选为400℃。当热处理的温度低于该下限时,在第一导电层3的界面4附近部分中形成的金属氧化物的量较少,使得不能充分地提供金属氧化物提高第一导电层3和基膜1之间密着力的效果。当热处理的温度高于该上限时,若基膜1由诸如聚酰亚胺之类的有机树脂构成,则基膜1可能会变形。

<第二导电层形成步骤>

在第二导电层形成步骤中,如图3B所示,第二导电层4形成在第一导电层3的与基膜1所在表面相对的表面上,其中第一导电层3已经在第一导电层形成步骤中堆叠在基膜1上。

关于非电解镀覆,通过如下的处理步骤来进行非电解镀覆,如清洁步骤、水洗步骤、酸处理步骤、水洗步骤、预浸步骤、活化步骤、水洗步骤、还原步骤、水洗步骤、金属层形成步骤(化学铜步骤,化学镍步骤等)、水洗步骤和干燥步骤。在这些步骤中,活化步骤不是必要步骤,并且该步骤可以不必进行。

如上所述,可以使用(例如)铜、镍或银作为用于非电解镀覆的金属。例如,当进行镀铜时,使用包含微量镍的铜镀液作为用于非电解镀覆的铜镀液。使用包含镍或镍化合物的铜镀液导致了具有低应力的第二导电层4的形成。使用相对于100摩尔的铜,(例如)包含0.1摩尔以上60摩尔以下的镍的溶液作为铜镀液。可以向铜镀液中适当地添加其他成分,诸如配位剂、还原剂以及pH调节剂。

在印刷线路板用基材的制造方法中,通过采用包含镍或镍化合物的镀液来进行非电解镀覆,从而使镀液中的镍或源自镍化合物的镍在非电解镀覆期间在第一导电层3、第二导电层4以及基膜1上析出。镍以在近界面层7中聚集的方式进行分布。因此,在印刷线路板用基材中,基膜1和第一导电层3中的残余应力降低。特别地,近界面层7中的残余应力显著降低,由此显著地提高了第一导电层3和基膜1之间的密着力。

在非电解镀覆中,钯可以用作非电解镀覆中的镀覆金属的析出催化剂。当使用钯作为析出催化剂时,例如,在活化步骤中,将第一导电层3的表面与氯化钯溶液接触,从而使钯离子吸附在第一导电层3的表面上。在还原步骤中,吸附在第一导电层3上的钯离子被还原成金属钯。例如,当进行非电解铜镀覆时,在化学铜步骤中,将第一导电层3的表面浸渍到(例如)包含硫酸铜和福尔马林的水溶液中,从而以钯作为催化剂而在第一导电层3的表面上形成铜膜。例如,当进行非电解镍镀覆时,在化学镍步骤中,将第一导电层3的表面浸渍到(例如)包含硫酸镍和次磷酸钠的水溶液中,从而以钯作为催化剂而在第一导电层3的表面上形成镍膜。

在印刷线路板用基材的制造方法中,当使用钯作为析出催化剂来进行非电解镀覆时,对于通过将吸附在第一导电层3上的钯离子还原而形成的钯,其在非电解镀覆期间从第一导电层3的表面向基膜1移动。以这种方式移动的钯通过以下方式分布,即,基膜1的钯含量高于第一导电层3和第二导电层4的钯含量。在基膜1中包含大量的钯。因此,镀覆期间在基膜1和第一导电层3之间的界面处产生了更致密的析出,从而进一步提高了基膜1和第一导电层3之间的密着力。

在金属层要求具有(例如)1μm以上的平均厚度的情况下,进行非电解镀覆之后,再进行电解镀覆,直到金属层的厚度达到所要求的厚度。可以在适当的条件下,采用对应于诸如铜、镍或银之类的镀覆金属的已知电解镀覆浴来进行电解镀覆,使得快速形成没有任何缺陷且具有预定厚度的金属层。

<镍分散步骤>

在镍分散步骤中,金属层2中的镍分散在基膜1中。镍可以随时间而分散在基膜中。镍的迁移优选通过加热来加速。镍分散步骤可以与第二导电层形成步骤同步进行。在第一导电层形成步骤中使用包含镍的导电性油墨的情况下,在第一导电层形成步骤中通过加热来同步进行镍分散步骤。

术语“镍分散”表示在通过利用EDX进行定量测量而并没有在显著水平下检测到钯的区域中、优选在钯含量小于1质量%的区域中绘制正圆,该正圆的直径为20nm以下。也就是说,基膜1优选包括这样的部分,在该部分中,通过EDX定量测定镍含量,测得的镍含量为1质量%以上。

[印刷线路板]

通过在图1所示的印刷线路板用基材上形成导电图案来制造印刷线路板。通过对印刷线路板用基材的第一导电层3和第二导电层4进行减去法或半加成法而形成导电图案。

[印刷线路板的制造方法]

以下将对利用印刷线路板用基材制造印刷线路板的方法的实施方案进行说明。在此,通过减去法来形成导电图案。

如图4A所示,将光敏抗蚀剂11涂布到印刷线路板用基材的一个表面,该基材已经被调节为具有预定尺寸。如图4B所示,通过曝光、显影等,从而在抗蚀剂11上形成对应于导电图案的图案。如图4C所示,使用抗蚀剂11作为掩模,通过蚀刻除去第二导电层4和第一导电层3中的除导电图案之外的部分。如图4D所示,除去残留的抗蚀剂11,从而得到在基膜1上包括导电图案12的印刷线路板。

上述已经说明了印刷线路板的制造方法,该方法包括通过减去法来形成电路。即使通过另一种已知的制造方法(例如半加成法)来形成电路,也可以制造印刷线路板。使用该印刷线路板用基材来制造印刷线路板。因此,印刷线路板具有足够小的厚度,以满足对高密度印刷线路的需求。此外,基膜1和第一导电层3之间的密着力较高,从而使得金属层不易于从基膜1上剥离下来。

[优点]

在印刷线路板用基材中,预定量的镍存在于基膜和第一导电层之间的界面附近。因此,第一导电层和基膜之间的密着力较高,从而使得金属层不易于从基膜上剥离下来。

在印刷线路板用基材中,在不使用粘合剂的情况下,在第一导电层和基膜之间获得了较强的密着力。因此,金属层和基膜之间的密着力较高,并且以低成本制造了高密度印刷线路板。

[第二实施方案]

图5和6所示的印刷线路板用基材包括具有绝缘性的基膜21、以及堆叠在基膜21的至少一个表面上的金属层22。

<基膜>

基膜21是用作基底的片状构件,该基底用于印刷线路板用基材中。基膜21用作将要由印刷线路板用基材形成的印刷线路板的导电图案的支撑构件。

基膜21包括分散部分23,在该分散部分23中,作为元素周期表的第10族金属之一的钯分散地存在。图7示出了与图6相同的截面区域中的钯含量的图,通过EDX定量测定了该钯含量。在此使用的术语“钯分散地存在”表示在通过利用EDX进行定量测量而并没有在显著水平下检测到钯的区域中、优选在钯含量小于1质量%的区域中绘制正圆,该正圆的直径为20nm以下。也就是说,钯优选以这样的方式存在,即,通过EDX定量测定基膜21中的分散部分23的钯含量,测得的钯含量为1质量%以上。

图5和6所示的印刷线路板用基材的基膜21的材料和厚度可以与图1和2所示的印刷线路板用基材的基膜1的材料和厚度相同。与图1和2所示的印刷线路板用基材的基膜1相同,关于图5和6所示的印刷线路板用基材的基膜21,优选对基膜21的将要堆叠有金属层22的表面进行亲水化处理。

(分散部分)

通过从基膜21的表面向基膜21的内部引入并分散钯而形成分散部分23。优选地,分散部分23通过以下方法而形成,即,从基膜21和金属层22之间的界面基本均匀地引入并分散钯,从而由金属层22和基膜21之间的界面开始在厚度方向上延伸,并且以具有基本上恒定厚度的层的形式占据基膜21的全部或一部分。也就是说,分散部分23优选包括从基膜21和金属层22之间的界面延伸到基膜21的一定深度的区域。

分散部分23距离金属层22和分散部分23之间的界面的平均深度的下限优选为500nm,更优选为1μm。分散部分23的平均深度的上限优选为100μm,更优选为10μm。当分散部分23的平均深度小于该下限时,钯的分散对于提高基膜21和金属层22之间的剥离强度的效果可能不足。当分散部分23的平均深度超过该上限时,可能不必要地增加了分散钯的成本,进而导致印刷线路板用基材的制造成本不必要地增加。

通过利用EDX进行定量测定,区域24(以下称为“B层”)的钯含量的下限优选为3质量%,更优选为5质量%,并且还更优选为10质量%,其中该区域24从金属层22和基膜21之间的界面延伸到基膜21中的在厚度方向上距该界面1μm的位置。B层24的钯含量的上限优选为40质量%,更优选为25质量%,并且还更优选为15质量%。当B层24的钯含量小于该下限时,钯的分散对于提高基膜21和金属层22之间的剥离强度的效果可能不足。当B层24的钯含量超过该上限时,基膜21的强度可能不足。

B层24的钯含量优选高于区域25(以下称为“D层”)的钯含量,该区域25从基膜21和金属层22之间的界面延伸到金属层22中的在厚度方向上距该界面500nm的位置。当B层24的钯含量小于D层25的钯含量时,钯的分散对于提高基膜21和金属层22之间剥离强度的效果可能不充分。

在基膜21中在厚度方向上距基膜21和金属层22之间的界面500nm位置处的钯含量与基膜21中距该界面1μm位置处的钯含量之比的下限优选为0.7,更优选为0.8。所述钯含量之比的上限优选为1.1,更优选为1。当钯含量之比小于该下限时,基膜21中的钯含量梯度较高,从而使得提高基膜21和金属层22之间剥离强度的效果可能不充分。当钯含量之比超过该上限时,大量的钯分散在基膜的深部,从而可能不必要地增加制造成本。

<金属层>

金属层22包括:通过涂布包含金属颗粒的导电性油墨并对其进行烘烤从而形成的第一导电层26;通过非电解镀覆从而在第一导电层26的一个表面(与基膜21所在表面相对的表面)上形成的第二导电层27;以及通过电解镀覆从而在第二导电层27的表面(与第一导电层26所在表面相对的表面)上形成的第三导电层28。

根据将要由印刷线路板用基材形成的印刷电路来确定金属层22的厚度。对于金属层22的平均厚度的下限没有特别的限定,优选为1μm,更优选为2μm。对于金属层22的平均厚度的上限没有特别的限定,优选为100μm,更优选为50μm。当金属层22的平均厚度小于该下限时,金属层22可能容易受损。当金属层22的平均厚度超过该上限时,可能难以制造具有更小厚度的印刷线路板。

通过EDX定量测定钯含量,金属层22中的D层25的钯含量的下限优选为1质量%,更优选为3质量%,并且还更优选为5质量%。D层25的钯含量的上限优选为20质量%,更优选为15质量%,并且还更优选为10质量%。当D层25的钯含量小于该下限时,钯的分散对于提高基膜21和金属层22之间剥离强度的效果可能不足。当D层25的钯含量超过该上限时,基膜21的强度可能不足。

(第一导电层)

通过涂布包含金属颗粒的导电性油墨并对其进行烘烤,从而使第一导电层26堆叠在基膜21的一个表面上。在印刷线路板用基材中,第一导电层26通过对导电性油墨进行涂布和烘烤而形成,从而易于使用导电性膜来覆盖基膜21的一个表面。为了除去导电性油墨中的不需要的有机物等,并将金属颗粒可靠地固定在基膜21的一个表面上,在涂布导电性油墨之后对第一导电层26进行烘烤。

对于用来形成图5和图6所示的印刷线路板用基材的第一导电层26的导电性油墨,其可以与用来形成图1和图2所示的印刷线路板用基材的第一导电层3的导电性油墨相同。

(第二导电层)

第二导电层27是通过非电解镀覆从而堆叠在第一导电层26的表面上的,换言之,第一导电层26的该表面与基膜21所在表面相对。由于第二导电层27通过非电解镀覆而形成,因此在第一导电层26中所包含的金属颗粒之间的空隙被第二导电层27中的金属填充。当在第一导电层26中留下空隙时,空隙部分成为断裂的起点,从而使得第一导电层26易于从基膜21上剥离。然而,空隙部分被第二导电层27中包含的金属所填充,由此防止了第一导电层26的剥离。

作为用于非电解镀覆的金属,(例如)可使用导电性高的铜、镍或银。当使用铜作为第一导电层26中所包含的金属颗粒时,从与第一导电层26的密着性的观点来看,优选使用铜或镍。当将除镍以外的金属用于非电解镀覆时,优选使用除电镀金属之外还包含镍或镍化合物的镀液作为用于非电解镀覆的镀液。

对于图5和图6所示的印刷线路板用基材的第二导电层27的平均厚度,其可以与图1和图2所示的印刷线路板用基材的第二导电层4的平均厚度相同。

(第三导电层)

第三导电层28通过电解镀覆来形成,以便堆叠在通过非电解镀覆而形成的第二导电层27的表面上。通过在第二导电层27的表面上堆叠通过电解镀覆而形成的第三导电层28,从而能够容易且精确地调节金属层22的厚度,并且在相对短的时间内形成具有形成印刷线路板所需的厚度的金属层。

作为用于形成第三导电层28的电解镀覆所用的金属,例如,可以使用导电性高的铜、镍或银。

第三导电层28的厚度取决于整个金属层22的所需厚度。

[印刷线路板用基材的制造方法]

图8所示的印刷线路板用基材的制造方法为图5所示的印刷线路板用基材的制造方法。

印刷线路板用基材的制造方法包括以下步骤:制备包含金属颗粒的导电性油墨的步骤(步骤S1:导电性油墨制备步骤);通过将该导电性油墨涂布到具有绝缘性的基膜21的一个表面上,并且烘烤该导电性油墨,从而形成第一导电层26的步骤(步骤S2:导电性油墨涂布和烘烤步骤);在第一导电层形成步骤后,通过对第一导电层26的与基膜所在表面相对的表面进行非电解镀覆并使用钯作为催化剂的,以便使金属在第一导电层26的表面上以及第一导电层26的空隙中析出,从而形成第二导电层的步骤(步骤S3:非电解镀覆步骤);在非电解镀覆之后,通过热处理将钯分散到基膜21中的步骤(步骤S4:热处理步骤);以及在热处理步骤之后,通过电解镀覆从而在第二导电层27的与基膜21所在侧相对的表面上形成第三导电层28的步骤(步骤S5:电解镀覆步骤)。

<制备步骤>

在作为步骤S1的制备步骤中,将分散剂溶解在分散介质中,并将金属颗粒分散在分散介质中。分散剂包围金属颗粒以防止金属颗粒的聚集,从而令人满意地将金属颗粒分散在分散介质中。分散剂可以以溶液的形式添加到反应体系中,在该溶液中,分散剂溶于水或水溶性有机溶剂中。

<导电性油墨涂布和烘烤步骤>

在作为步骤S2的导电性油墨涂布和烘烤步骤中,将在步骤S1中制备的导电性油墨涂布到基膜21的表面,干燥,然后通过加热进行烘烤。

(导电性油墨的涂布)

作为将包含并分散有金属颗粒的导电性油墨涂布到基膜21的一个表面的方法,可以使用已知的涂布方法,例如旋涂法、喷涂法、棒涂法、模具涂布法、狭缝涂布法、辊涂法或浸涂法。可以通过筛网印刷或利用分配器等从而将导电性油墨仅涂布到基膜21的一个表面的一部分。

随后,将涂布到基膜21的导电性油墨中的分散介质蒸发,从而干燥导电性油墨。

作为导电性油墨的干燥方法,可以采用(例如)空气干燥、加热干燥或热风干燥。然而,在该方法中,在干燥之前,空气不强烈地吹到导电性油墨上以使其表面变得粗糙。

通过加热干燥的导电性油墨,在烘烤金属颗粒的同时,导电性油墨中的分散介质热分解,从而形成第一导电层26。通过烘烤,金属颗粒处于烧结状态或处于这样的状态,其中金属颗粒处于烧结之前的阶段并且彼此紧密接触以形成固体接合。因此,在导电性油墨涂布和烘烤步骤之后,第一导电层26可以包括对应于金属颗粒之间的间隙的空隙。

烘烤在包含一定量的氧的气氛中进行。烘烤时的气氛中的氧浓度的下限为1体积ppm,优选为10体积ppm。氧浓度的上限为10,000体积ppm,优选为1,000体积ppm。当氧浓度低于该下限时,在第一导电层26的界面附近部分中形成的金属氧化物的量较少,使得金属氧化物可能不能充分地提供提高第一导电层26和基膜21之间密着力的效果。当氧浓度高于该上限时,金属颗粒可能会过度氧化从而降低第一导电层26的导电性。

烘烤温度的下限优选为150℃,更优选为200℃。烘烤温度的上限优选为500℃,更优选为400℃。当烘烤温度低于该下限时,在第一导电层26的界面的低剥离强度附近的部分中形成的金属氧化物的量较少,使得金属氧化物可能不能充分地提供提高第一导电层26和基膜21之间密着力的效果。当烘烤温度高于上限时,当基膜21由诸如聚酰亚胺之类的有机树脂构成,则基膜21可能会变形。

<非电解镀覆步骤>

在作为步骤S3的非电解镀覆步骤中,利用钯作为催化剂,对在导电性油墨涂布和烘烤步骤中堆叠在基膜21上的第一导电层26进行非电解镀覆,从而在第一导电层26的与基膜21所在表面相对的表面上形成第二导电层27,并且将金属沉淀到第一导电层26中的空隙中。

非电解镀覆步骤包括:催化剂吸附子步骤(substep),其中使第一导电层26吸附钯;以及金属析出子步骤,其中通过将第一导电层26的堆叠浸渍于非电解镀液中,从而使金属在第一导电层26的表面和内部析出。除了催化剂吸附子步骤和金属析出子步骤之外,非电解镀覆步骤可以进一步包括已知的子步骤,如清洁子步骤、水洗子步骤、酸处理子步骤、水洗子步骤、还原子步骤以及干燥子步骤。

(催化剂吸附子步骤)

在催化剂吸附子步骤中,将第一导电层26与含钯催化剂溶液接触,以使第一导电层26吸附钯离子,然后将钯离子还原为金属钯。催化剂溶液中的钯浓度可为(例如)20质量ppm以上1000质量ppm以下。

根据浸渍时间,浸渍时的催化剂溶液的温度下限优选为30℃,更优选为40℃。浸渍时的催化剂溶液的温度上限优选为70℃,更优选为60℃。当浸渍时的催化剂溶液的温度低于下限时,钯的吸附可能不足。当浸渍时的催化剂溶液的温度超过该上限时,钯的吸附量可能不容易控制。

根据催化剂溶液的温度,在催化剂溶液中的浸渍时间的下限优选为1分钟,更优选为2分钟,并且还更优选为3分钟。在催化剂溶液中的浸渍时间的上限优选为10分钟,更优选为7分钟,并且还更优选为5分钟。当在催化剂溶液中的浸渍时间小于该下限时,钯的吸附不充分。当在催化剂溶液中的浸渍时间超过该上限时,由于钯的过量吸附,使得第一导电层26可能没有致密化。

(金属析出子步骤)

如上所述,在金属析出子步骤中析出的金属的实例包括铜、镍和银。例如,当析出铜时,使用包含微量镍的铜镀液作为用于非电解镀覆的铜镀液。使用含镍或镍化合物的铜镀液导致了具有低应力的第二导电层27的形成。使用相对于100摩尔的铜,(例如)包含0.1摩尔以上60摩尔以下的镍的溶液作为铜镀液。可以向铜镀液中适当地添加其他成分,诸如配位剂、还原剂以及pH调节剂。

在非电解镀覆步骤中,通过在第一导电层26的表面上析出金属以形成第二导电层27,并且同时在第一导电层中的空隙中析出金属,从而使第一导电层26致密化。第一导电层26的致密化提高了第一导电层26的导电性,并且增加了第一导电层26和基膜21之间的接触面积,从而增加第一导电层26从基膜21上剥离的剥离强度,进而增加金属层22从基膜21上剥离的剥离强度。

<热处理步骤>

在作为步骤S4的热处理步骤中,通过热处理,将存在于金属层22中与基膜21的界面附近的部分中的金属层22中的钯分散在基膜21中。

热处理步骤的处理温度的下限优选为150℃,更优选为200℃。热处理步骤的处理温度的上限优选为500℃,更优选为400℃。当热处理步骤中的处理温度低于该下限时,第一导电层26中的钯不能充分地分散在基膜21中。当热处理步骤中的处理温度超过该上限时,基膜21等可能会被损坏。

热处理步骤中的热处理时间的下限优选为15分钟,更优选为30分钟。热处理步骤中的热处理时间的上限优选为720分钟,更优选为360分钟。当热处理步骤中的热处理时间小于该下限时,钯可能无法充分地分散在基膜21中。当热处理步骤中的热处理时间超过该上限时,可能会不必要地增加印刷线路板用基材的制造成本。

<电解镀覆步骤>

在作为步骤S5的电解镀覆步骤中,通过利用电解镀覆将金属堆叠于在非电解镀覆步骤中形成的第二导电层27的表面上,从而形成第三导电层28。在该步骤中,通过将金属填充到非电解镀覆步骤之后留存在第一导电层26内的空隙中,并且将金属填充到在热处理步骤中由基膜中的钯分散而形成的新空隙中,以使第一导电层26进一步致密化,从而进一步增加第一导电层26与基膜21的剥离强度。换言之,分散在基膜21中的钯不会有助于提高金属层22与基膜21的密着性。相反,通过电解镀覆而填充到其中的金属则有助于提高密着性。由此,进一步提高了金属层22的剥离强度。在电解镀覆步骤中,能够容易且可靠地将金属层22的厚度增加到所期望的厚度。

关于在电解镀覆步骤中的电解镀覆的具体方法,可以应用已知的电解镀覆方法。

[印刷线路板]

通过在如图1所示的印刷线路板用基材上形成导电图案来制造印刷线路板。导电图案通过对印刷线路板用基材的金属层22进行减去法或半加成法而形成。

[优点]

在印刷线路板用基材中,基膜21包括分散地存在有钯的分散部分23。这提高了基膜21对金属层22的密着性,从而增加了金属层22的剥离强度。此外,在印刷线路板的基材中,如上所述,通过分散钯来提高密着性。因而,印刷线路板用基材的制造不需要真空设备等,从而能够以低成本提供印刷线路板用基材。

在印刷线路板用基材中,钯以这样的方式存在,使得通过EDX定量测定钯含量时,分散部分具有1质量%以上的钯含量。因而,进一步可靠地提供了基膜21中钯存在效果,即,进一步可靠地提供了提高对于金属层22的密着性的效果。

在印刷线路板中,导电图案通过对印刷线路板用基材的金属层22进行减去法或半加成法而形成。因而,导电图案是精细的,并且不易于从基膜上剥离。

印刷线路板用基材的制造方法包括涂布和烘烤包含金属颗粒的导电性油墨的步骤。因此,在基膜21的表面上易于形成第一导电层26。印刷线路板用基材的制造方法包括将钯用作催化剂来进行非电解镀覆的步骤。因此,第一导电层26中的空隙被金属填充以使金属层22致密化,从而增强金属层22对基膜的接合。此外,通过堆叠第二导电层27而使金属层22生长。印刷线路板用基材的制造方法包括通过电解镀覆来形成第三导电层的步骤。因此,以低成本的方式使金属层22精确地生长,以便具有所期望的厚度。印刷线路板用基材的制造方法包括分散钯的热处理步骤。由此,从基膜21和金属层22之间除去了能够降低密着性的钯,从而获得了基膜21和金属层22之间的高剥离强度。

[其他实施方案]

本文公开的实施方案在所有方面被认为是说明性的,而不是限制性的。本发明的范围不是由上述实施方案的构成来限定,而是由权利要求来限定,并且旨在包括在与权利要求的范围等同的范围和含义内的所有修改。

在前述实施方案中,在基膜21的一个表面上堆叠有包括第一导电层和第二导电层的金属层。可以通过相同的形成方法来提供双面印刷线路板用基材,该基材包括金属层,该金属层包括第一导电层和第二导电层,并且该金属层堆叠在基膜的每一侧上。可以通过其他方法在前述实施方案中制造的印刷线路板用基材的另一表面(基膜的与金属层所在表面相对的表面)上形成具有不同结构的金属层。例如,可以将金属箔接合至印刷线路板用基材的另一表面以形成金属层。

印刷线路板用基材的金属层具有包括第一导电层和第二导电层的双层结构或三层结构。金属层可以具有单层结构、四层结构或者更多层结构。每个导电层可以通过自由选择的方法来形成。例如,可以直接对基膜进行非电解镀覆,而不通过烘烤金属颗粒来形成导电层。

实施例

虽然以下将通过实施例来更详细地说明本发明,但是本发明不限于这些实施例。

<试验No.1至6>

作为例子,使用用于形成第二导电层的非电解镀覆液,从而制造六种类型的印刷线路板用基材,这些基材在表1中被指定为试验No.1至6,其中这些非电解镀覆液包含不同含量的镍。

如下所述制造表1中所列的试验No.1的印刷线路板用基材。将平均粒径为60nm的铜颗粒分散在作为介质的水中,从而制备铜浓度为26质量%的导电性油墨。使用平均厚度为25μm的聚酰亚胺膜(Kapton“EN-S”,购自Du Pont-Toray Co.,Ltd.)作为具有绝缘性的基膜。将导电性油墨涂布到聚酰亚胺膜的一个表面上,并在空气气氛中干燥,从而形成平均厚度为0.15μm的第一导电层。在氧浓度为100ppm的氮气气氛中,在350℃下进行30分钟的热处理。对第一导电层的一个表面进行非电解镀铜。由此,通过非电解镀覆形成平均厚度为0.4μm的第二导电层。在此,将相对于100摩尔铜而包含有0.1摩尔镍的非电解铜镀液用于非电解镀覆。然后进行电解镀铜以制造印刷线路板用基材,该基材包括由铜构成的金属层,并且该金属层的平均总厚度为18μm。

以与试验No.1的印刷线路板用基材相同的方式,制造试验No.2的印刷线路板用基材,不同之处在于,作为非电解铜镀液,将相对于100摩尔铜而包含有1摩尔镍的非电解铜镀液用于非电解镀覆。以与试验No.1的印刷线路板用基材相同的方式,制造试验No.3的印刷线路板用基材,不同之处在于,作为非电解铜镀液,将相对于100摩尔铜而包含有20摩尔镍的非电解铜镀液用于非电解镀覆。以与试验No.1的印刷线路板用基材相同的方式,制造试验No.4的印刷线路板用基材,不同之处在于,作为非电解铜镀液,将相对于100摩尔铜而包含有60摩尔镍的非电解铜镀液用于非电解镀覆。

以与试验No.3的印刷线路板用基材相同的方式,制造试验No.5的印刷线路板用基材,不同之处在于,在非电解镀覆之前进行了活化步骤,将包括形成于其上的第一导电层的聚酰亚胺膜在45℃下浸渍在0.3g/L的氯化钯中30秒,从而在第一导电层的表面上析出金属钯,然后再进行非电解镀覆。除了试验No.5以外,在印刷线路板用基材的制造中都不进行活化步骤。

以与试验No.1的印刷线路板用基材相同的方式,制造试验No.6的印刷线路板用基材,不同之处在于,用于非电解镀覆的非电解镀覆铜镀液不含镍。

<密着力评价>

对于试验No.1至6的各印刷线路板用基材,测定聚酰亚胺膜和金属层之间的剥离强度(gf/cm),从而评价聚酰亚胺膜和金属层之间的密着力。根据JIS C6471(1995)进行剥离强度的测定,即,通过相对于聚酰亚胺膜以180°的剥离角度从聚酰亚胺膜上剥离导电层的方法来进行剥离强度的测定。表1列出了剥离强度的测定结果。

<镍含量和钯含量的测定>

使用能量色散X射线光谱仪(扫描电子显微镜“SU8020”,由Hitachi High-Technologies Corporation制造),在3kV的加速电压下通过EDX图谱来观察试验No.1至6的各印刷线路板用基材的截面,从而测定近界面层、A层和B层的镍含量和钯含量。表1列出了各印刷线路板用基材的镍含量和钯含量的测定结果。

[表1]

[评价结果]

表1中列出的结果表明:试验No.1至5的各印刷线路板用基材均具有700gf/cm以上的高剥离强度,这表明聚酰亚胺膜和金属层之间的密着力强。相反地,试验No.6的印刷线路板用基材具有低剥离强度,这表明金属层易于从聚酰亚胺膜上剥离。

在试验No.1至5的各印刷线路板用基材中,大量的Ni存在于聚酰亚胺膜和金属层之间的界面附近。据推测这使得聚酰亚胺膜和金属层之间的密着力显著地高于界面附近不存在镍的No.6的印刷线路板用基材。从试验No.1至4的印刷线路板用基材的剥离强度来看,聚酰亚胺膜与金属层之间的界面附近的镍含量更高,使得聚酰亚胺膜与金属层之间的密着力进一步提高。

在试验No.5的印刷线路板用基材中,由于进行了活化步骤,因而钯存在于A层和B层中。试验No.3和5的结果表明,即使当钯存在于聚酰亚胺膜中时,镍的存在仍提供了提高聚酰亚胺膜和金属层之间的密着力的效果。

<试验No.7至14>

通过在用于形成第二导电层的非电解镀覆中使用具有不同钯浓度的催化剂溶液(活化剂溶液),并且在第二导电层形成后经历不同的热处理条件,从而制造试验No.7至14的九种类型的实验性印刷线路板用基材。

(试验No.7)

制造试验No.7的实验性印刷线路板用基材。将平均粒径为60nm的铜颗粒分散在作为介质的水中,从而制备铜浓度为26质量%的导电性油墨。使用平均厚度为25μm的聚酰亚胺膜(Kapton“EN-S”,购自Du Pont-Toray Co.,Ltd.)作为具有绝缘性的基膜。将导电性油墨涂布到聚酰亚胺膜的一个表面上,在空气气氛中干燥,并在氧浓度为100体积ppm的氮气气氛中,在350℃下加热30分钟,从而烘烤导电性油墨中的铜颗粒,由此形成平均厚度为0.15μm的第一导电层。对第一导电层的一个表面进行非电解镀铜。由此,通过非电解镀覆来形成平均厚度为0.4μm的第二导电层。在非电解镀覆中,使用包含50质量ppm的钯的催化剂溶液。通过在40℃的溶液温度下浸渍120秒,从而将钯吸附在第一导电层上。在此,将相对于100摩尔铜而包含0.1摩尔的镍的非电解铜镀液用于非电解镀覆。在非电解镀覆之后,在热处理温度为350℃并且处理时间为120分钟的条件下进行热处理,从而将钯分散在基膜中。然后,进行电解镀铜来形成第三导电层,从而制造试验No.1的印刷线路板用基材,其中金属层的平均总厚度为18μm。

(试验No.8至14)

以与试验No.7相同的条件制造试验No.8至14的实验性印刷线路板用基板,不同之处在于,如表2所示,使用了催化剂溶液中的不同的钯浓度、以及浸渍时的不同溶液温度和不同浸渍时间。在试验No.12中,不使用催化剂溶液。

<剥离强度>

对于试验No.7至14的各印刷线路板用基材,根据JIS C6471(1995)来测定聚酰亚胺膜与金属层之间的剥离强度,即,通过相对于聚酰亚胺膜以180°的剥离角度从聚酰亚胺膜上剥离金属层的方法。表1也列出了测定结果。

<钯含量的测定>

在试验No.7至14的各印刷线路板用基材的截面中,使用能量色散X射线光谱仪(扫描电子显微镜“SU8020”,由Hitachi High-Technologies Corporation制造),在6kV的加速电压下测定B层(基膜中从界面延伸到距界面1μm的位置的区域)和D层(金属层中从界面延伸到距界面500nm的位置的区域)的钯含量。表1也列出了该测定结果。

[表2]

[评价结果]

根据表1所列出的结果,在试验No.7至11的印刷线路板用基材中,钯充分地分散在B层中,并且基材具有足够的剥离强度。在试验No.12至14中,B层的钯含量较低,并且剥离强度较低。这些结果表明,通过将钯分散在基膜中,提高了金属层的剥离强度。

工业实用性

根据本发明的印刷线路板用基材、印刷线路板、以及印刷线路板用基材的制造方法优选用于这样的印刷线路板,该印刷线路板满足了高密度印刷线路板的需要,这是因为,通过低成本地增加金属层的剥离强度,使得金属层的厚度充分地减少。

附图标记列表

1,21:基膜

2,22:金属层

3,26:第一导电层

4,27:第二导电层

5:第一界面(基膜与第一导电层之间的界面)

6:第二界面(第一导电层与第二导电层之间的界面)

7:近界面层

8:A层

9、24:B层

10:C层

11:抗蚀剂

12:导电图案

23:分散部分

25:D层

28:第三导电层

S1:导电性油墨制备步骤

S2:导电性油墨涂布和烘烤步骤

S3:非电解镀覆步骤

S4:热处理步骤

S5:电解镀覆步骤

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