JP4615427B2

JP4615427B2 - 配線回路基板

Info

Publication number: JP4615427B2
Application number: JP2005348061A
Authority: JP
Inventors: 淳石井; 靖人船田
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2005-12-01
Filing date: 2005-12-01
Publication date: 2011-01-19
Anticipated expiration: 2025-12-01
Also published as: JP2007157836A; CN1976556A; US20070128417A1; US7638873B2; CN1976556B

Description

本発明は、配線回路基板に関し、詳しくは、回路付サスペンション基板などの配線回路基板に関する。

従来より、ステンレスからなる金属支持基板の上に、樹脂からなる絶縁層、銅からなる導体パターンが順次形成された回路付サスペンション基板が知られている。
このような回路付サスペンション基板では、金属支持基板がステンレスで形成されていることから、導体パターンにおいて伝送損失が大きくなる。
そのため、伝送損失を低減させるために、ステンレスからなるサスペンションの上に、銅または銅を主成分とする銅合金からなる下部導体を形成し、その下部導体の上に、絶縁層、記録側導体および再生側導体を順次形成することが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００５−１１３８７号公報

しかし、上記の提案では、下部導体の上に絶縁層が直接形成されているため、電流・電圧の存在下において、絶縁層の吸湿、または水の吸着に伴って、下部導体の銅または銅を主成分とする銅合金が、絶縁層の表面または内部に移行する、イオンマイグレーション現象を生じる。そのため、下部導体と絶縁層との密着性の不良や、記録側導体および再生側導体の導電性の不良を生じる場合がある。

本発明の目的は、簡易な層構成により、伝送損失を低減させることができるとともに、金属箔と絶縁層との間に生じるイオンマイグレーション現象の発生を防止して、金属箔と絶縁層との密着性および導体の導電性を向上させて、長期信頼性に優れる配線回路基板を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明の配線回路基板は、金属支持基板と、前記金属支持基板の上に形成される第１金属薄膜と、前記第１金属薄膜の上に形成される金属箔と、前記金属箔の上面および側面に形成される第２金属薄膜と、前記第２金属薄膜の上に形成される絶縁層と、前記絶縁層の上に形成される導体パターンとを備えることを特徴としている。
また、本発明の配線回路基板は、前記金属箔が、銅からなり、前記第２金属薄膜が、ニッケル、クロム、ニッケルおよびクロムの合金からなる群より選ばれる少なくとも１種の金属からなることが好適である。

本発明の配線回路基板によれば、伝送損失を低減させることができるとともに、金属箔と絶縁層との間に、第２金属薄膜が形成されているので、簡易な層構成により、金属箔と絶縁層との間に生じるイオンマイグレーション現象の発生を防止して、金属箔と絶縁層との密着性および導体の導電性を十分に図ることができ、優れた長期信頼性を確保することができる。

図１は、本発明の配線回路基板の一実施形態を示す要部断面図である。
図１において、この配線回路基板１は、ハードディスクドライブに搭載される回路付サスペンション基板であって、長手方向に延びる金属支持基板２の上に、第１金属薄膜３が形成され、その第１金属薄膜３の上に、金属箔４が形成され、その金属箔４の上に、第２金属薄膜５が形成され、その第２金属薄膜５の上に、ベース絶縁層６が形成されており、そのベース絶縁層６の上に、導体パターン７が形成され、さらに必要に応じて、導体パターン７の上にカバー絶縁層８が形成されている。

金属支持基板２は、平板状の金属箔や金属薄板からなる。金属支持基板２を形成する金属としては、例えば、ステンレス、４２アロイなどが用いられ、好ましくは、ステンレスが用いられる。また、その厚みは、例えば、１５〜３０μｍ、好ましくは、２０〜２５μｍである。
また、第１金属薄膜３は、金属支持基板２の表面において、金属箔４が形成されている部分に対向するように、パターンとして形成されている。第１金属薄膜３を形成する金属としては、例えば、クロム、金、銀、白金、ニッケル、チタン、ケイ素、マンガン、ジルコニウム、およびそれらの合金、またはそれらの酸化物などが用いられる。また、その厚みは、例えば、０．０１〜１μｍ、好ましくは、０．１〜１μｍである。

また、第１金属薄膜３は、金属支持基板２と金属箔４との密着性を考慮して、例えば、金属支持基板２の表面に、金属支持基板２との密着力の高い金属からなる第１の第１金属薄膜３を形成した後、その第１の第１金属薄膜３の表面に、金属箔４との密着力の高い金属からなる第２の第１金属薄膜３を積層するなど、多層で形成することもできる。
また、金属箔４は、第１金属薄膜３の表面において、少なくとも導体パターン７が形成されている部分に対向するように、パターンとして形成されている。金属箔４を形成する金属としては、銅が好ましく用いられる。また、その厚みは、例えば、１〜５μｍであり、好ましくは、２〜４μｍである。

また、第２金属薄膜５は、金属箔４の表面に、金属箔４を被覆するように形成されている。第２金属薄膜５を形成する金属としては、上記した第１金属薄膜３と同様の金属が用いられる。また、第２金属薄膜５を形成する金属としては、ニッケル、クロム、またはニッケルとクロムとの合金（ニクロム）が好ましく用いられる。後述する導体パターン７に伝送する電気信号の伝送損失を小さくするためには、クロムがさらに好ましく用いられる。また、その厚みは、例えば、３μｍ以下であり、好ましくは、０．５μｍ以下、通常、０．００３μｍ以上である。

また、ベース絶縁層６は、第２金属薄膜５の表面に、第２金属薄膜５を被覆するように形成されている。ベース絶縁層６を形成する絶縁体としては、配線回路基板の絶縁体として通常用いられる、例えば、ポリイミド、ポリエーテルニトリル、ポリエーテルスルホン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリ塩化ビニルなどの合成樹脂が用いられる。これらのうち、感光性の合成樹脂が好ましく用いられ、感光性ポリイミドがさらに好ましく用いられる。また、その厚みは、例えば、５〜１５μｍ、好ましくは、８〜１０μｍである。

また、導体パターン７は、ベース絶縁層６の表面に、互いに間隔を隔てて長手方向に沿って平行状に配置される複数（例えば、４本）の配線からなる配線回路パターンとして形成されている。導体パターン７を形成する導体としては、配線回路基板の導体として通常用いられる、例えば、銅、ニッケル、金、はんだ、またはそれらの合金などの金属が用いられる。これらのうち、銅が好ましく用いられる。また、その厚みは、例えば、５〜２０μｍ、好ましくは、７〜１５μｍであり、各配線の幅は、例えば、１５〜１００μｍ、好ましくは、２０〜５０μｍであり、各配線間の間隔は、例えば、１５〜１００μｍ、好ましくは、２０〜５０μｍである。

また、カバー絶縁層８は、ベース絶縁層６の表面に、導体パターン７を被覆するように形成されている。カバー絶縁層８を形成する絶縁体としては、上記したベース絶縁層６と同様の絶縁体が用いられる。また、その厚みは、例えば、３〜１０μｍ、好ましくは、４〜５μｍである。
図１に示す配線回路基板１は、例えば、図２に示す方法によって製造することができる。

すなわち、まず、図２（ａ）に示すように、金属支持基板２を用意し、その金属支持基板２の表面全体に、スパッタリングまたは電解めっきにより、第１金属薄膜３を形成する。
そして、図２（ｂ）に示すように、レジスト９を上記した金属箔４のパターンと反転するパターンで形成する。レジスト９の形成は、例えば、ドライフィルムレジストを用いて露光および現像する、公知の方法が用いられる。

次に、図２（ｃ）に示すように、レジスト９を、めっきレジストとして、電解めっき、好ましくは、電解銅めっきにより、レジスト９から露出する第１金属薄膜３の表面全体に金属箔４を形成する。
そして、図２（ｄ）に示すように、レジスト９およびレジスト９が形成されていた部分の第１金属薄膜３を、例えば、化学エッチング（ウェットエッチング）などの公知のエッチング法または剥離によって除去する。

次に、図２（ｅ）に示すように、金属箔４の表面（上面および側面）および金属支持基板２の表面（上面）に、無電解めっきまたはスパッタリングにより、第２金属薄膜５を形成する。
そして、図２（ｆ）に示すように、第２金属薄膜５の表面全体に、例えば、上記した合成樹脂の溶液（ワニス）を均一に塗布した後、乾燥し、次いで、必要に応じて、加熱することによって硬化させ、合成樹脂からなるベース絶縁層６を形成する。なお、ベース絶縁層６は、感光性の合成樹脂を露光および現像することにより、パターンとして形成することもできる。さらに、ベース絶縁層６の形成は、上記の方法に特に制限されず、例えば、予め合成樹脂をフィルムに形成して、そのフィルムを、第２金属薄膜５の表面に、公知の接着剤層を介して貼着することもできる。

次に、図２（ｇ）に示すように、導体パターン７を、アディティブ法やサブトラクティブ法などの公知のパターンニング法により、上記した配線回路パターンに形成する。
例えば、アディティブ法により、パターンニングする場合には、まず、ベース絶縁層６の表面全体に、例えば、真空成膜法やスパッタリング法などにより、下地となる導体薄膜を形成し、その導体薄膜の表面に、ドライフィルムレジストなどを用いて露光および現像し、配線回路パターンと反転するパターンのめっきレジストを形成する。次いで、めっきにより、めっきレジストから露出する導体薄膜の表面に、導体パターン７を配線回路パターンとして形成し、めっきレジストおよびめっきレジストが形成されていた部分の導体薄膜をエッチングなどにより除去する。なお、めっきは、電解めっき、無電解めっきのいずれでもよいが、電解めっきが好ましく用いられ、なかでも、電解銅めっきが好ましく用いられる。

また、例えば、サブトラクティブ法により、パターンニングする場合には、まず、ベース絶縁層６の表面全体に、導体層を形成する。導体層を形成するには、特に制限されず、例えば、ベース絶縁層６の表面全体に、公知の接着剤層を介して、導体層を貼着する。次いで、その導体層の表面に、ドライフィルムレジストなどを用いて露光および現像し、配線回路パターンと同一のパターンのエッチングレジストを形成する。その後、エッチングレジストから露出する導体層をエッチング（ウェットエッチング）した後、エッチングレジストを除去する。

次いで、図２（ｈ）に示すように、導体パターン７を被覆するように、ベース絶縁層６の表面に、例えば、上記した合成樹脂の溶液を均一に塗布した後、乾燥し、次いで、必要に応じて、加熱することによって硬化させ、合成樹脂からなるカバー絶縁層８を形成し、これによって、配線回路基板１を得る。なお、カバー絶縁層８は、感光性の合成樹脂を露光および現像することにより、パターンとして形成することもできる。さらに、カバー絶縁層８の形成は、上記の方法に特に制限されず、例えば、予め合成樹脂をフィルムに形成して、そのフィルムを、導体パターン７を被覆するように、ベース絶縁層６の表面に、公知の接着剤層を介して貼着することもできる。

なお、カバー絶縁層８は、図示しないが、導体パターン７の端子部となる部分が露出するように形成する。導体パターン７の端子部となる部分を露出させるには、上記した感光性の合成樹脂を用いてパターンに形成するか、あるいは、レーザやパンチにより穿孔加工する。

このようにして得られる配線回路基板１では、図１に示すように、金属支持基板２の上に、第１金属薄膜３を介して金属箔４が積層されている。そのため、金属支持基板２のみでは、金属支持基板２に対向する導体パターン７の伝送損失が大きくなるのに対し、このように、金属箔４を金属支持基板２と導体パターン７との間に介在させることにより、金属箔４がグラウンド層となって、導体パターン７の伝送損失を低減することができる。

しかも、このようにして得られる配線回路基板１では、図１に示すように、金属箔４の上に、第２金属薄膜５を介してベース絶縁層６が積層されている。そのため、金属箔４の上に、ベース絶縁層６が直接積層されている場合には、金属箔４とベース絶縁層６との間にイオンマイグレーション現象を生じるが、このように、第２金属薄膜５を金属箔４とベース絶縁層６との間に介在させることにより、第２金属薄膜５がバリア層となって、イオンマイグレーション現象の発生を防止することができる。また、金属箔４とベース絶縁層６との間に第２金属薄膜５を介在させることで、簡易な層構成により、金属箔４とベース絶縁層６との密着性および導体パターン７の導電性を十分に図ることができ、優れた長期信頼性を確保することができる。とりわけ、金属箔４を銅から形成し、第２金属薄膜５をニッケル、クロム、ニッケルおよびクロムの合金から形成すれば、金属箔４とベース絶縁層６との密着性および導体パターン７の導電性を、より向上させることができる。

なお、配線回路基板１は、特性インピーダンスを調整するために、図１の仮想線で示すように、必要に応じて、金属支持基板２をエッチングにより、所望の形状に切り抜いて、開口部１０を形成することもできる。
このように、エッチングにより金属支持基板２に開口部１０を形成する場合には、従来の配線回路基板では、金属支持基板２の上に、金属箔４が直接積層されているため、金属箔４もエッチングされる。

しかし、この配線回路基板１では、金属支持基板２の上に、第１金属薄膜３が積層され、その第１金属薄膜３の上に、金属箔４が積層されているため、エッチングにより、金属支持基板２に開口部１０を形成する場合に、第１金属薄膜３がバリア層になり、金属箔４がエッチングされることを防止することができる。

以下に実施例および比較例を示し、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、何ら実施例および比較例に限定されることはない。
実施例１
厚み２５μｍのステンレスからなる金属支持基板の上に、第１金属薄膜として、厚み０．０３μｍのクロム薄膜と厚み０．０７μｍの銅薄膜とをスパッタリングによって順次形成した（図２（ａ）参照）。そして、金属箔のパターンと反転するパターンのめっきレジストを、ドライフィルムレジストを用いて形成した（図２（ｂ）参照）。次いで、めっきレジストから露出する第１金属薄膜の表面全体に、金属箔として、厚み４．０μｍの銅箔を電解銅めっきにより形成した（図２（ｃ）参照）。そして、めっきレジストおよびめっきレジストが形成されていた部分の第１金属薄膜を、化学エッチングにより除去した後（図２（ｄ）参照）、金属箔および金属支持基板の表面に、第２金属薄膜として、厚み０．１μｍのニッケル薄膜を無電解めっきによって形成した（図２（ｅ）参照）。次いで、第２金属薄膜の表面に、感光性ポリアミック酸樹脂のワニスを塗布後、露光および現像し、さらに加熱硬化することにより、厚み１０μｍのポリイミド樹脂からなるベース絶縁層を、第２金属薄膜の表面を被覆するようなパターンとして形成した（図２（ｆ）参照）。次いで、そのベース絶縁層の表面に、アディティブ法によって、配線回路パターンで、厚み１０μｍの銅からなる導体パターンを形成した（図２（ｇ）参照）。さらに、導体パターンを被覆するように、感光性ポリアミック酸樹脂のワニスを塗布後、露光および現像し、さらに加熱硬化することにより、厚み５μｍのポリイミド樹脂からなるカバー絶縁層を、ベース絶縁層の上に、導体パターンの表面全体（端子部を除く。）を被覆するようなパターンとして形成した（図２（ｈ）参照）。その後、端子部に金めっきを施し、金属支持基板をエッチングにより、所望の形状に切り抜き、回路付サスペンション基板を得た。

実施例２
第２金属薄膜として、厚み０．０１μｍのクロム薄膜をスパッタリングによって形成した以外は、実施例１と同様にして、回路付サスペンション基板を得た。
比較例１
第２金属薄膜を形成せずに、金属箔の上に、直接、ベース絶縁層を形成した以外は、実施例１と同様にして、回路付サスペンション基板を得た。

評価
（イオンマイグレーション現象の評価）
各実施例および比較例において得られた回路付サスペンション基板を、温度８５℃、湿度８５％、印加電圧１０Ｖの条件下で、１０００時間使用した後、金属箔としての銅箔の銅が、ベース絶縁層としてのポリイミド樹脂の表面または内部に移行する、イオンマイグレーション現象の有無を断面ＳＥＭ観察により確認した。その結果、実施例１および２においては、第２金属薄膜がバリア層となり、イオンマイグレーション現象が認められなかった。一方、比較例１においては、銅箔の銅のポリイミド樹脂の表面または内部に対する、イオンマイグレーション現象が認められ、ポリイミド樹脂の変色が確認された。

（伝送効率評価）
各実施例および比較例において得られた回路付サスペンション基板において、出力信号強度（Ｐ_OUT）と入力信号強度（Ｐ_IN）とを測定し、下記式（１）のように、出力信号強度の入力信号強度に対する比率として、伝送効率を評価した。その結果を表１に示す。
伝送効率（％）＝Ｐ_OUT／Ｐ_IN （１）

本発明の配線回路基板の一実施形態を示す要部断面図である。図１に示す配線回路基板の製造方法を示す製造工程図であって、（ａ）は、金属支持基板の上に、スパッタリングまたは電解めっきにより、第１金属薄膜を形成する工程、（ｂ）は、金属箔のパターンと反転するパターンで、レジストを形成する工程、（ｃ）は、レジストから露出する第１金属薄膜の上に、電解めっきにより、金属箔を形成する工程、（ｄ）は、レジストおよびレジストが形成されていた部分の第１金属薄膜を除去する工程、（ｅ）は、金属箔および金属支持基板の上に、第２金属薄膜を形成する工程、（ｆ）は、第２金属薄膜の上に、ベース絶縁層を形成する工程、（ｇ）は、ベース絶縁層の上に、導体パターンを形成する工程、（ｈ）は、導体パターンを被覆するように、ベース絶縁層の上に、カバー絶縁層を形成する工程を示す。

符号の説明

１配線回路基板
２金属支持基板
３第１金属薄膜
４金属箔
５第２金属薄膜
６ベース絶縁層
７導体パターン

Claims

金属支持基板と、前記金属支持基板の上に形成される第１金属薄膜と、前記第１金属薄膜の上に形成される金属箔と、前記金属箔の上面および側面に形成される第２金属薄膜と、前記第２金属薄膜の上に形成される絶縁層と、前記絶縁層の上に形成される導体パターンとを備えることを特徴とする、配線回路基板。
前記金属箔が、銅からなり、前記第２金属薄膜が、ニッケル、クロム、ニッケルおよびクロムの合金からなる群より選ばれる少なくとも１種の金属からなることを特徴とする、請求項１に記載の配線回路基板。