2017.2.3

めっき銅箔

フレキシブル基板の材料として「めっき銅箔（導体）」について触れてみます。近年、ますます微細化する回路に必要な超薄の銅箔は、直接めっき法で形成されます。

超微細パターンにはめっき法による薄い銅箔

　フレキシブル基板の設計において、導体ピッチが40μm以下という超微細な回路をエッチング加工しようとすると、厚さが10μm未満のごく薄い銅箔が必要になってきます。ところが、厚さが10μm未満となると、電解銅箔でも圧延銅箔でも取り扱いが非常にむずかしくなり、銅箔単体での取り扱いはもはや困難になってしまいます。

　そこで考え出されたのが、ベースフィルムの上に直接めっき法で銅導体を形成する方法です。特性や使い方はだいぶ違うものの、原理的には電解銅箔の製造プロセスと似ています。この方法であれば、厚さ5μm以下の銅箔が容易に製作できます。さらには、1μm未満の導体層の形成も可能で、特に薄い導体が必要になるセミアディティブプロセス用の原材料として使われます。

まずシード層を作ることが重要

　フレキシブル基板のベースは、ポリイミドフィルムなどの絶縁体ですから、そのままでは電気めっきで銅の導体層を作ることはできません。そこでまず、ベースフィルムの上に、ニッケルやクロムなどの金属で薄いシード層を形成します。ここでは、スパッタリング（真空蒸着による乾式めっき法）や無電解めっきの技術が使われます。シード層は、電気めっきの陰極としての役割の他に、導体のベースフィルムとの密着強度を安定化する接着剤のような機能も持っています。シード層ができてしまえば、電気めっきは電解銅箔を作る工程と同じように信頼性の高く安定した密着特性が得られます（図1）。※片面ラミネートと両面ラミネートとでは、製造装置はだいぶ違っています。

図1. 電気めっき法による銅張積層板の製造プロセス

スパッタリングと無電解めっきは全く違っている

　スパッタリングは、真空容器の中で金属原子に高い運動エネルギーを持たせて、ベースフィルム表面にぶつけるので、高い密着強度を得ることができます。物理的なプロセスなので、さまざまな金属をシード層として使うことができますが、全てを真空容器中で行わなければならないのでコストは高くなってしまいます。

　一方、無電解めっきは、化学的プロセスによって全て湿式の水溶液で処理されます。処理温度が100℃を越えることはありませんし、真空ではなく大気中で行えるので生産性は高くなります。ただ、処理できる金属はニッケルなどに限られるほか、無電解めっきを行う前に必要な複雑な前処理は意外とばかにならないコストとなります。