フレキシブル配線基板及びその製造方法。
【課題】 ファインピッチ化で欠かせないトップボトム比率も確保しつつ、封止材樹脂との接合面積を増加させ、封止材樹脂の接合強度の高く、信頼性の高いフレキシブル配線基板及びのその製法を提供する。
【解決手段】 絶縁フィルムの少なくとも片側の面に金属配線層が形成された金属配線基板であって、該金属配線層の側面に窪みを有するフレキシブル配線基板とする。
金属配線層の側面に窪みを設けるには、金属配線層をメッキにより析出させるに際して、中間工程の電流密度を前後の工程の電流密度よりも低くして微細金属結晶のメッキ層とした後、エッチング処理を行うことにより得られる。
【解決手段】 絶縁フィルムの少なくとも片側の面に金属配線層が形成された金属配線基板であって、該金属配線層の側面に窪みを有するフレキシブル配線基板とする。
金属配線層の側面に窪みを設けるには、金属配線層をメッキにより析出させるに際して、中間工程の電流密度を前後の工程の電流密度よりも低くして微細金属結晶のメッキ層とした後、エッチング処理を行うことにより得られる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種電気機器に使用する半導体パッケージ用配線基板及びその製造方法に関するものであって、特に絶縁フィルム上の配線回路をメッキ法により形成したＴＡＢ（ Tape Automated Bonding ）テープ、フレキシブル配線基板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にＴＡＢテープ、フレキシブル配線基板等はポリイミドフィルム等の絶縁性樹脂フィルム上に形成された銅箔にフォトレジストを形成し、不要な銅箔をエッチングすることで配線回路を形成するが、近年、配線回路の高密度化の要求から微細配線の形成に有利なセミアディティブ法などが提案さている。
セミアディティブ法は絶縁フィルム上に形成された金属シード層の上にフォトレジストパターンを形成し、フォトレジストパターンに露出する金属シード層の表面にメッキを施すことで配線回路を形成し、その後レジストを剥離、除去し、残った金属シード層をエッチング除去するものである（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
以下に従来のセミアディティブ法について図４を用いて説明する。
先ず、図４（ａ）に示すように、ポリイミドフィルムからなる絶縁フィルム１上に第１の金属シード層２としてニッケル／クロム合金層、第２の金属シード層３として銅スパッタ層が形成された２層ＣＣＬ（ Cupper Claded Laminate ）基材の表面に、ドライフィルムレジスト等を用いてフォトレジスト層４を形成する。
次に図４（ｂ）に示すように、レジスト層４に所望の回路パターンを露光し、現像してフォトレジストパターン４’を形成する。このときの回路パターンマスク１８は、後の工程で回路配線幅がエッチングにより細くなるため、予め回路配線幅が広くなるように補正しておく。すなわち、フォトレジストパターン４’の幅を若干狭くしておく。
次に図４（ｃ）に示すように、フォトレジストパターン４’が除去された開口部に、硫酸銅メッキ浴などを用いて銅メッキを施し、金属配線層５’を形成する。その後フォトレジストパターン４’を剥離除去する。この時得られた金属配線層５’の幅は、最終目標値Ｗよりも若干広くなっている。
【０００４】
次に図４（ｄ）に示すように、金属配線層５’間に露出する銅スパッタ層からなる第２金属シード層３をエッチング除去する。銅スパッタ層のエッチングには硫酸及び過酸化水素からなるソフトエッチング液などが良く用いられる。このとき同時に金属配線層５’の側面のエッチングも行うため、従来の銅スパッタのみのエッチングよりも過剰にエッチングを行う。また、金属配線層上面と金属配線層側面でエッチング速度の選択性を持たせ、金属配線層側面のエッチングを進み易くさせるためにスプレーエッチングを使用することが好ましい。
また、このとき金属配線層側面がエッチングされることで金属配線層が細くなるが、ここで所望の金属配線層幅Ｗが得られるようにする。
次に図４（ｅ）に示すようにニッケル／クロム合金層からなる第１の金属シード層２を市販の専用液でエッチング除去する。
その後、図４（ｆ）に示すように、必要に応じて金属配線回路パターン上にニッケル、金、錫メッキ等の防蝕金属メッキ層７を形成した後、基板表面全体を絶縁性の封止材樹脂８で覆う。この時、金属配線層の間隔が狭くなると、金属配線層の間に空隙９が生じることがある。
また、最近では金属シード層を形成せずに、絶縁フィルム上に金属触媒層を形成し、その後レジスト形成し、メッキをして回路形成するフルアディティブ法なども検討されている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開平５−９０７３７号公報
【特許文献２】特開平８−１８１４０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、フレキシブル配線基板においてはファインピッチ傾向が増加し、製品エリア内での回路配線の面積比率がますます増加している。フレキシブル配線基板製造後、ＩＣチップとの接合となり、その後封止材樹脂により密閉されるが、その配線の面積比率が高いことによって回路配線間の間隔が狭くなり、封止材樹脂と配線基板との接合は、配線基板と直接接合する割合が少なくなり、回路配線上面での接合比率が多くなる。Ｐｉ面については、接合エリアが少なくなることから、ヒートサイクル試験を行った際、基板と封止材樹脂との密着不良が発生していた。
本発明の課題とするところは、このような上記問題点を解決し、ファインピッチ化で欠かせないトップボトム比率も確保しつつ、封止材樹脂との接合面積を増加させ、封止材樹脂の接合強度が高く、信頼性の高いフレキシブル配線基板及びその製法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために本発明は、絶縁フィルムの少なくとも片側の面に金属配線層が形成された金属配線基板であって、該金属配線層の側面に窪みを有するフレキシブル配線基板とした。
このような構造のフレキシブル配線基板とすることにより、封止材樹脂の接触面積を増加させ密着強度が高く、信頼性の高いフレキシブル配線基板とすることが可能となる。
【０００７】
本発明のフレキシブル配線基板においては、前記金属配線層が積層構造をなし、その中間層をなす金属が微結晶を呈し、かつ該金属微結晶からなる中間層の側面に前記窪みを有するフレキシブル配線基板とすることができる。
金属配線層部分に微結晶金属層があることで、エッチング処理により容易に窪みを形成することができるからである。
【０００８】
本発明のフレキシブル配線基板においては、前記金属配線層が絶縁フィルムの表面に少なくとも１層以上の金属シード層を介して銅メッキ層により形成されているのが好ましい。
基板と強固に接合した配線回路を容易に得ることができるからである。
また、本発明のフレキシブル配線基板においては、前記微結晶を呈する中間層が、絶縁フィルム又は絶縁フィルム表面の金属シード層との界面から０．１μｍ以上、前記金属配線層表面から０．１μｍ以下の間に形成されてなることが好ましい。また、前記金属配線層の側面の窪みの深さが、金属配線層の側面から０．１μｍ以上、金属配線層幅の２５％（片側）以下であることが好ましい。
封止材樹脂の接触面積を確保し、密着強度が高い封止材樹脂を具備した信頼性の高いフレキシブル配線基板とするためである。
【０００９】
本発明のフレキシブル配線基板の製造方法の一つは、絶縁フィルムの少なくとも片側の面にフォトレジスト層を形成し、露光、現像処理後、フォトレジストにてパターン形成された基板に銅メッキを施して金属配線層を形成する回路配線基板の製造方法において、該銅メッキ工程の中間の電流密度を前後の工程の電流密度よりも低くして銅メッキを施した後、エッチング処理を行うことにより、金属配線層の側面に窪みを形成する製造方法とした。
本発明のフレキシブル配線基板の製造方法の他の一つは、絶縁フィルムの少なくとも片側の面に少なくとも１層以上の金属シード層を形成した後フォトレジスト層を形成し、露光、現像処理後、フォトレジストにてパターン形成された基板に、銅メッキを施して金属配線層を形成する回路配線基板の製造方法において、該銅メッキ工程の中間の電流密度を前後の工程の電流密度よりも低くして銅メッキを施した後、エッチング処理を行うことにより、金属配線層の側面に窪みを形成する製造方法である。
そして、前記銅メッキ工程の電流密度をメッキ開始直後から増加させ、一旦該電流密度を下げた後再び該電流密度を増加させる製造方法を採用することができる。
このような方法とすることにより、金属配線層の中間の金属結晶が微細結晶となり、エッチングによって端面に容易に窪みを形成することができる。
【００１０】
さらに本発明のフレキシブル配線基板の製造方法は、前記製造方法に引き続き、金属配線層表面の所望の箇所に金属メッキ層を形成すること、更に、前記金属メッキ層を除く基板全面を封止材樹脂で封止することが好ましい。
このような製造方法とすれば、封止材樹脂の接触面積を確保し、密着強度が高い封止材樹脂を具備した信頼性の高いフレキシブル配線基板を、簡単な方法で確実に形成することができる。
【発明の効果】
【００１１】
上述したように本発明による配線基板は、従来の配線基板と比較して封止材樹脂の剥離不良数が減少し、信頼性の高い配線基板を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明のフレキシブル配線基板について図を用いて説明する。
図１は、本発明のフレキシブル配線基板の一例を示す断面構造図である。
図１に示す本発明のフレキシブル配線基板１０は、ポリイミド樹脂等からなる絶縁フィルム１の片側表面に、Ｎｉ／Ｃｒ合金からなる第１の金属シード層２及び銅スパッタ層からなる第２の金属シード層３を介して、銅メッキ層からなる金属配線層５が形成されている。
前記金属配線層５は３層の積層構造をなしており、金属配線層５の中間部５ｂは銅の微結晶からなり、第２の金属シード層３との界面近傍５ａ及び最表面５ｃはメッキ析出銅の通常の結晶サイズを呈している。そして中間部５ｂの金属配線層の側面には窪み６を有している。金属配線層５の側面の窪み６は、後述するように封止材樹脂を食い込ませて強固な接合をさせるためのものである。
【００１３】
図２に、本発明のフレキシブル配線基板の他の例を断面構造図で示す。
図２に示す本発明のフレキシブル配線基板１１は、ポリイミド樹脂等からなる絶縁フィルム１の片側表面に、Ｎｉ／Ｃｒ合金からなる第１の金属シード層２及び銅スパッタ層からなる第２の金属シード層３を介して、銅メッキ層からなる金属配線層５が形成されている。
前記金属配線層５は３層の積層構造をなしており、金属配線層５の中間部５ｂは銅の微結晶からなり、第２の金属シード層３との界面近傍５ａ及び最表面５ｃはメッキ析出銅の通常の結晶サイズを呈している。そして中間部５ｂの金属配線層５の側面には窪み６を有している。
【００１４】
金属配線層５の表面には、腐食を防止し、かつ必要により外部リード線とのコンタクトをとるための端子部分に金属メッキ層７を形成して、さらに金属メッキ層７を除くフレキシブル配線基板全面を封止材樹脂８で覆って封止してある。
このような構造のフレキシブル配線基板とすれば、封止材樹脂８が金属配線層５の側面の窪み６に食い込んでいるので、封止材樹脂８と金属配線層５とは食い込んで強固に接合しており、封止材樹脂が剥離する恐れは極めて少なくなる。外部コンタクトのための端子部分には防蝕金属の金属メッキ層７が形成されており、金属メッキ層７を除くフレキシブル配線基板全面を封止材樹脂８で覆ってあるので、たとえ金属配線層間の封止材樹脂８に空洞９が生じた場合でも、封止材樹脂８が剥離することもなく、大気中の湿気により腐食して配線基板の性能を劣化させることもない。
【００１５】
以下に本発明におけるフレキシブル配線基板の製造方法の一例について図３に基づいて説明する。
図３は、本発明のフレキシブル配線基板の製造方法の一例を示す断面工程図である。
先ず図３（ａ）に示すように、例えばポリイミド樹脂等の絶縁性樹脂フィルム１の一面にニッケル／クロム合金層及び銅スパッタ層からなる２層の金属シード層２，３が形成された基板材料を用い、第２の金属シード層３をなす銅スパッタ層の表面に、ドライフィルムからなるフォトレジスト層４をラミネート法によりを形成する。
次に図３（ｂ）に示すように、フォトレジスト層４に露光、現像を施してレジストパターン４’を形成する。このときの回路パターンマスク１８は、後の工程で回路配線幅がエッチングにより細くなるため、予め回路配線幅が広くなるように補正しておく。すなわち、フォトレジストパターン４’の幅を若干狭くしておく。
【００１６】
次に図３（ｃ）に示すように、レジストパターン４’の開口部に露出する第２の金属シード層３である銅スパッタ層の表面に、銅メッキを施し金属配線層５’の形成を行う。金属配線層５’の幅は、目標とする金属配線層の幅よりも少し大きくなっている。銅メッキには市販の硫酸銅メッキ浴が使用できる。
この際、銅メッキの電流密度については、メッキ初期段階では第２の金属シード層３の表面に析出させるため、抵抗値が高く高電流設定は出来ない。従ってメッキ初期段階では低電流密度でスタートし、後半になるに従って段階的に高電流密度へとステップアップしていくが、銅メッキの中間段階で一旦その前後の電流密度設定値よりも低い電流密度にしてメッキ層を形成する。
高電流密度で析出させた第２の金属シード層３との界面近傍５ａ及び最表面５ｃの銅メッキ層は、メッキ析出銅の通常の結晶サイズを呈している。一方、低電流密度で析出させた中間部５ｂは銅の微結晶を呈していて、脆弱なメッキ層が形成される。
【００１７】
次に図３（ｄ）に示すように、金属配線層５’間に露出する銅スパッタ層からなる第２の金属シード層３をエッチング除去する。銅スパッタ層のエッチングには硫酸及び過酸化水素からなるソフトエッチング液などが良く用いられる。このとき同時に金属配線層５’の側面のエッチングも行うため、従来の銅スパッタのみのエッチングよりも過剰にエッチングを行う。また、金属配線層上面と金属配線層側面でエッチング速度の選択性を持たせ、金属配線層側面のエッチングを進み易くするためにスプレーエッチングを使用することが好ましい。
また、このとき金属配線層側面がエッチングされることで金属配線層の幅が細くなるが、ここで所望の金属配線層幅Ｗが得られるようにする。
【００１８】
次に図３（ｅ）に示すようにニッケル／クロム合金層からなる第１の金属シード層２を市販のニッケル／クロム専用エッチング液でエッチング除去して、絶縁フィルム１を露出させる。
その後、図３（ｆ）に示すように、塩化水素及び塩化第２鉄を主成分とする酸性エッチング液を使用して、銅メッキ層からなる金属配線層側面をスプレーエッチングする。このとき、金属配線層５の低電流密度で析出させた微結晶を呈する中間部５ｂは脆弱なので、通常の結晶サイズを呈している第２の金属シード層３との界面近傍５ａや最表面５ｃよりもエッチングスピードが速いので、中間部５ｂには窪み６が形成される。
このようにして図１に示す耐久性に優れ信頼性の高いフレキシブル配線基板１０が得られる。
【００１９】
さらに、本発明のフレキシブル配線基板では、上記に引き続きさらに従来の技術同様に、必要に応じて金属配線回路のパターン上に外部配線とコンタクトをとるための端子部を設け、該端子部の金属配線回路パターン表面にニッケル、金、錫メッキ等の電気伝導性が良くて錆びにくい所望の金属のメッキを行うこともできる。端子部に金属メッキを施した後、端子部を除く基板前面を絶縁性の封止材樹脂で封止すれば、図２に示したような耐久性に優れ信頼性に高いフレキシブル配線基板１１となる。
【実施例】
【００２０】
以下に本発明の実施例をあげてさらに説明する。
本実施例では図３に示す工程図に従って、図２に示す構造のフレキシブル配線基板を作成した。
本実施例においては厚さ３８μｍのポリイミドフィルム上にスパッタリング法で形成された厚さ１７０Åのニッケル／クロム層及び厚さ０．３μｍの銅スパッタ層が形成された素材を用いた。
先ず、図３（ａ）に示すように、銅スパッタ層の表面にドライフィルムレジスト（品名ＲＹ−３２１５：日立化成（株））をラミネートした。
次に図３（ｂ）に示すように、ドライフィルムレジストに照度４０ｍＪで露光し、温度３０℃の１％炭酸ナトリウム水溶液にドライフィルムレジストを接触させて現像を行ない、レジストパターンの形成を行った。
【００２１】
次に図３（ｃ）に示すように、市販の硫酸銅メッキ浴を用いて銅ッキを行った。銅メッキについては、単層での積層では電気抵抗が高く、メッキ速度が遅いので生産効率が減少してしまう。そこで、メッキ槽については抵抗値が上昇しない程度に槽間距離を短くし、生産効率向上に努めた。よって、メッキ槽については１２槽に分離した。メッキ初期段階では、シード層面に析出させるため電気抵抗が高く、過電流は流せない。そこで初期電流密度は０．５Ａ／ｄｍ２ からスタートさせ、電流密度を３段階にステップアップして、トータル１２層のメッキ層の積層構造とした。６層目以降の最大電流密度は４．０Ａ／ｄｍ２ となるが、本実施例では８層目の電流密度を、０．５Ａ／ｄｍ２ にして行った。
その結果、図３（ｃ）のように金属配線層の中間層付近に微少結晶粒層が積層された銅メッキ層が形成された。その後、ドライフィルムレジストを濃度５％の水酸化ナトリウム水溶液を用いて剥離除去した。
【００２２】
次に図３（ｄ）に示すように、主成分が硫酸及び過酸化水素からなるソフトエッチング液（品名ＣＰＥ８００：菱江化学（株）製）を用いて、温度３０℃、圧力０．１ＭＰａの条件で約３０ｓｅｃ間スプレーエッチング処理を行って、銅スパッタ層をエッチング除去した。
次に図３（ｅ）に示すように、露出したニッケル／クロム合金層を市販のニッケル／クロム選択エッチング液（品名ＣＨ１９２０：メック（株））を用いて温度４０℃で２ｍｉｎ間浸漬して、ニッケル／クロム合金層を除去した。
次に図３（ｆ）に示すように、得られた銅メッキ層の露出部分を、主成分が塩化水素及び塩化第二鉄からなる市販の酸性エッチング液（品名Ｃ−８００：旭電化工業（株））を用いて、４０℃、１０ｓｅｃ間スプレーエッチング処理を行った。その結果、銅メッキ層からなる金属回路配線の中間層にある微少結晶粒層は、その部位のエッチング速度が他より早いため、側面に窪み形状が形成された。
【００２３】
その後は従来の技術同様に、必要に応じて金属配線パターン上に錫メッキを施し、さらに露出する金属回路配線パターンの表面を含む基板全面に封止材樹脂からなる保護膜を形成し、フレキシブル配線基板を得た。
【００２４】
上記のようにして形成されたフレキシブル配線基板にＩＣチップとのＡＣＦ接合をした後、封止材樹脂にて、密閉絶縁処理を施した試料を、ＪＥＳＤ２２−Ａ１０４−Ａ温度サイクル試験、−６５＋０／−１０＊２００＋１０／−０℃にて５００サイクル実施したところ、従来の製法にて製造したものについては封止材樹脂と基材配線間の剥離が８／１０００ｐｃｓ発生していたが、本発明によるフレキシブル配線基板については、０／１０００ｐｃｓと剥離不良数は減少した。金属配線側面部の窪み形状によって封止材樹脂との密着力が増加し、剥離不良数の減少したことにより信頼性の高い配線基板を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明のフレキシブル配線基板の一例を示す断面図である。
【図２】本発明のフレキシブル配線基板の他の例を示す断面図である
【図３】本発明のフレキシブル配線基板の製造方法を説明する断面工程図であって、（ａ）はフォトレジスト層を形成した図、（ｂ）はフォトレジストパターンを形成した図、（ｃ）はメッキにより金属配線層を形成した図、（ｄ）は第２の金属シード層を除去した図、（ｅ）は第１の金属シード層を除去した図、（ｆ）は本発明のフレキシブル配線基板の完成図である。
【図４】従来のフレキシブル配線基板の製造方法を説明する断面工程図であって、（ａ）はフォトレジスト層を形成した図、（ｂ）はフォトレジストパターンを形成した図、（ｃ）はメッキにより金属配線層を形成した図、（ｄ）は第２の金属シード層を除去した図、（ｅ）は第１の金属シード層を除去した図、（ｆ）は金属メッキ層及び封止材樹脂を形成したフレキシブル配線基板の完成図である。
【符号の説明】
【００２６】
１ 絶縁フィルム
２ 第１の金属シード層
３ 第２の金属シード層
４ フォトレジスト層
５ 金属配線層
６ 窪み
７ 金属メッキ層
８ 封止材樹脂
９ 空隙
１０、１１ フレキシブル配線基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種電気機器に使用する半導体パッケージ用配線基板及びその製造方法に関するものであって、特に絶縁フィルム上の配線回路をメッキ法により形成したＴＡＢ（ Tape Automated Bonding ）テープ、フレキシブル配線基板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にＴＡＢテープ、フレキシブル配線基板等はポリイミドフィルム等の絶縁性樹脂フィルム上に形成された銅箔にフォトレジストを形成し、不要な銅箔をエッチングすることで配線回路を形成するが、近年、配線回路の高密度化の要求から微細配線の形成に有利なセミアディティブ法などが提案さている。
セミアディティブ法は絶縁フィルム上に形成された金属シード層の上にフォトレジストパターンを形成し、フォトレジストパターンに露出する金属シード層の表面にメッキを施すことで配線回路を形成し、その後レジストを剥離、除去し、残った金属シード層をエッチング除去するものである（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
以下に従来のセミアディティブ法について図４を用いて説明する。
先ず、図４（ａ）に示すように、ポリイミドフィルムからなる絶縁フィルム１上に第１の金属シード層２としてニッケル／クロム合金層、第２の金属シード層３として銅スパッタ層が形成された２層ＣＣＬ（ Cupper Claded Laminate ）基材の表面に、ドライフィルムレジスト等を用いてフォトレジスト層４を形成する。
次に図４（ｂ）に示すように、レジスト層４に所望の回路パターンを露光し、現像してフォトレジストパターン４’を形成する。このときの回路パターンマスク１８は、後の工程で回路配線幅がエッチングにより細くなるため、予め回路配線幅が広くなるように補正しておく。すなわち、フォトレジストパターン４’の幅を若干狭くしておく。
次に図４（ｃ）に示すように、フォトレジストパターン４’が除去された開口部に、硫酸銅メッキ浴などを用いて銅メッキを施し、金属配線層５’を形成する。その後フォトレジストパターン４’を剥離除去する。この時得られた金属配線層５’の幅は、最終目標値Ｗよりも若干広くなっている。
【０００４】
次に図４（ｄ）に示すように、金属配線層５’間に露出する銅スパッタ層からなる第２金属シード層３をエッチング除去する。銅スパッタ層のエッチングには硫酸及び過酸化水素からなるソフトエッチング液などが良く用いられる。このとき同時に金属配線層５’の側面のエッチングも行うため、従来の銅スパッタのみのエッチングよりも過剰にエッチングを行う。また、金属配線層上面と金属配線層側面でエッチング速度の選択性を持たせ、金属配線層側面のエッチングを進み易くさせるためにスプレーエッチングを使用することが好ましい。
また、このとき金属配線層側面がエッチングされることで金属配線層が細くなるが、ここで所望の金属配線層幅Ｗが得られるようにする。
次に図４（ｅ）に示すようにニッケル／クロム合金層からなる第１の金属シード層２を市販の専用液でエッチング除去する。
その後、図４（ｆ）に示すように、必要に応じて金属配線回路パターン上にニッケル、金、錫メッキ等の防蝕金属メッキ層７を形成した後、基板表面全体を絶縁性の封止材樹脂８で覆う。この時、金属配線層の間隔が狭くなると、金属配線層の間に空隙９が生じることがある。
また、最近では金属シード層を形成せずに、絶縁フィルム上に金属触媒層を形成し、その後レジスト形成し、メッキをして回路形成するフルアディティブ法なども検討されている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開平５−９０７３７号公報
【特許文献２】特開平８−１８１４０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、フレキシブル配線基板においてはファインピッチ傾向が増加し、製品エリア内での回路配線の面積比率がますます増加している。フレキシブル配線基板製造後、ＩＣチップとの接合となり、その後封止材樹脂により密閉されるが、その配線の面積比率が高いことによって回路配線間の間隔が狭くなり、封止材樹脂と配線基板との接合は、配線基板と直接接合する割合が少なくなり、回路配線上面での接合比率が多くなる。Ｐｉ面については、接合エリアが少なくなることから、ヒートサイクル試験を行った際、基板と封止材樹脂との密着不良が発生していた。
本発明の課題とするところは、このような上記問題点を解決し、ファインピッチ化で欠かせないトップボトム比率も確保しつつ、封止材樹脂との接合面積を増加させ、封止材樹脂の接合強度が高く、信頼性の高いフレキシブル配線基板及びその製法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために本発明は、絶縁フィルムの少なくとも片側の面に金属配線層が形成された金属配線基板であって、該金属配線層の側面に窪みを有するフレキシブル配線基板とした。
このような構造のフレキシブル配線基板とすることにより、封止材樹脂の接触面積を増加させ密着強度が高く、信頼性の高いフレキシブル配線基板とすることが可能となる。
【０００７】
本発明のフレキシブル配線基板においては、前記金属配線層が積層構造をなし、その中間層をなす金属が微結晶を呈し、かつ該金属微結晶からなる中間層の側面に前記窪みを有するフレキシブル配線基板とすることができる。
金属配線層部分に微結晶金属層があることで、エッチング処理により容易に窪みを形成することができるからである。
【０００８】
本発明のフレキシブル配線基板においては、前記金属配線層が絶縁フィルムの表面に少なくとも１層以上の金属シード層を介して銅メッキ層により形成されているのが好ましい。
基板と強固に接合した配線回路を容易に得ることができるからである。
また、本発明のフレキシブル配線基板においては、前記微結晶を呈する中間層が、絶縁フィルム又は絶縁フィルム表面の金属シード層との界面から０．１μｍ以上、前記金属配線層表面から０．１μｍ以下の間に形成されてなることが好ましい。また、前記金属配線層の側面の窪みの深さが、金属配線層の側面から０．１μｍ以上、金属配線層幅の２５％（片側）以下であることが好ましい。
封止材樹脂の接触面積を確保し、密着強度が高い封止材樹脂を具備した信頼性の高いフレキシブル配線基板とするためである。
【０００９】
本発明のフレキシブル配線基板の製造方法の一つは、絶縁フィルムの少なくとも片側の面にフォトレジスト層を形成し、露光、現像処理後、フォトレジストにてパターン形成された基板に銅メッキを施して金属配線層を形成する回路配線基板の製造方法において、該銅メッキ工程の中間の電流密度を前後の工程の電流密度よりも低くして銅メッキを施した後、エッチング処理を行うことにより、金属配線層の側面に窪みを形成する製造方法とした。
本発明のフレキシブル配線基板の製造方法の他の一つは、絶縁フィルムの少なくとも片側の面に少なくとも１層以上の金属シード層を形成した後フォトレジスト層を形成し、露光、現像処理後、フォトレジストにてパターン形成された基板に、銅メッキを施して金属配線層を形成する回路配線基板の製造方法において、該銅メッキ工程の中間の電流密度を前後の工程の電流密度よりも低くして銅メッキを施した後、エッチング処理を行うことにより、金属配線層の側面に窪みを形成する製造方法である。
そして、前記銅メッキ工程の電流密度をメッキ開始直後から増加させ、一旦該電流密度を下げた後再び該電流密度を増加させる製造方法を採用することができる。
このような方法とすることにより、金属配線層の中間の金属結晶が微細結晶となり、エッチングによって端面に容易に窪みを形成することができる。
【００１０】
さらに本発明のフレキシブル配線基板の製造方法は、前記製造方法に引き続き、金属配線層表面の所望の箇所に金属メッキ層を形成すること、更に、前記金属メッキ層を除く基板全面を封止材樹脂で封止することが好ましい。
このような製造方法とすれば、封止材樹脂の接触面積を確保し、密着強度が高い封止材樹脂を具備した信頼性の高いフレキシブル配線基板を、簡単な方法で確実に形成することができる。
【発明の効果】
【００１１】
上述したように本発明による配線基板は、従来の配線基板と比較して封止材樹脂の剥離不良数が減少し、信頼性の高い配線基板を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明のフレキシブル配線基板について図を用いて説明する。
図１は、本発明のフレキシブル配線基板の一例を示す断面構造図である。
図１に示す本発明のフレキシブル配線基板１０は、ポリイミド樹脂等からなる絶縁フィルム１の片側表面に、Ｎｉ／Ｃｒ合金からなる第１の金属シード層２及び銅スパッタ層からなる第２の金属シード層３を介して、銅メッキ層からなる金属配線層５が形成されている。
前記金属配線層５は３層の積層構造をなしており、金属配線層５の中間部５ｂは銅の微結晶からなり、第２の金属シード層３との界面近傍５ａ及び最表面５ｃはメッキ析出銅の通常の結晶サイズを呈している。そして中間部５ｂの金属配線層の側面には窪み６を有している。金属配線層５の側面の窪み６は、後述するように封止材樹脂を食い込ませて強固な接合をさせるためのものである。
【００１３】
図２に、本発明のフレキシブル配線基板の他の例を断面構造図で示す。
図２に示す本発明のフレキシブル配線基板１１は、ポリイミド樹脂等からなる絶縁フィルム１の片側表面に、Ｎｉ／Ｃｒ合金からなる第１の金属シード層２及び銅スパッタ層からなる第２の金属シード層３を介して、銅メッキ層からなる金属配線層５が形成されている。
前記金属配線層５は３層の積層構造をなしており、金属配線層５の中間部５ｂは銅の微結晶からなり、第２の金属シード層３との界面近傍５ａ及び最表面５ｃはメッキ析出銅の通常の結晶サイズを呈している。そして中間部５ｂの金属配線層５の側面には窪み６を有している。
【００１４】
金属配線層５の表面には、腐食を防止し、かつ必要により外部リード線とのコンタクトをとるための端子部分に金属メッキ層７を形成して、さらに金属メッキ層７を除くフレキシブル配線基板全面を封止材樹脂８で覆って封止してある。
このような構造のフレキシブル配線基板とすれば、封止材樹脂８が金属配線層５の側面の窪み６に食い込んでいるので、封止材樹脂８と金属配線層５とは食い込んで強固に接合しており、封止材樹脂が剥離する恐れは極めて少なくなる。外部コンタクトのための端子部分には防蝕金属の金属メッキ層７が形成されており、金属メッキ層７を除くフレキシブル配線基板全面を封止材樹脂８で覆ってあるので、たとえ金属配線層間の封止材樹脂８に空洞９が生じた場合でも、封止材樹脂８が剥離することもなく、大気中の湿気により腐食して配線基板の性能を劣化させることもない。
【００１５】
以下に本発明におけるフレキシブル配線基板の製造方法の一例について図３に基づいて説明する。
図３は、本発明のフレキシブル配線基板の製造方法の一例を示す断面工程図である。
先ず図３（ａ）に示すように、例えばポリイミド樹脂等の絶縁性樹脂フィルム１の一面にニッケル／クロム合金層及び銅スパッタ層からなる２層の金属シード層２，３が形成された基板材料を用い、第２の金属シード層３をなす銅スパッタ層の表面に、ドライフィルムからなるフォトレジスト層４をラミネート法によりを形成する。
次に図３（ｂ）に示すように、フォトレジスト層４に露光、現像を施してレジストパターン４’を形成する。このときの回路パターンマスク１８は、後の工程で回路配線幅がエッチングにより細くなるため、予め回路配線幅が広くなるように補正しておく。すなわち、フォトレジストパターン４’の幅を若干狭くしておく。
【００１６】
次に図３（ｃ）に示すように、レジストパターン４’の開口部に露出する第２の金属シード層３である銅スパッタ層の表面に、銅メッキを施し金属配線層５’の形成を行う。金属配線層５’の幅は、目標とする金属配線層の幅よりも少し大きくなっている。銅メッキには市販の硫酸銅メッキ浴が使用できる。
この際、銅メッキの電流密度については、メッキ初期段階では第２の金属シード層３の表面に析出させるため、抵抗値が高く高電流設定は出来ない。従ってメッキ初期段階では低電流密度でスタートし、後半になるに従って段階的に高電流密度へとステップアップしていくが、銅メッキの中間段階で一旦その前後の電流密度設定値よりも低い電流密度にしてメッキ層を形成する。
高電流密度で析出させた第２の金属シード層３との界面近傍５ａ及び最表面５ｃの銅メッキ層は、メッキ析出銅の通常の結晶サイズを呈している。一方、低電流密度で析出させた中間部５ｂは銅の微結晶を呈していて、脆弱なメッキ層が形成される。
【００１７】
次に図３（ｄ）に示すように、金属配線層５’間に露出する銅スパッタ層からなる第２の金属シード層３をエッチング除去する。銅スパッタ層のエッチングには硫酸及び過酸化水素からなるソフトエッチング液などが良く用いられる。このとき同時に金属配線層５’の側面のエッチングも行うため、従来の銅スパッタのみのエッチングよりも過剰にエッチングを行う。また、金属配線層上面と金属配線層側面でエッチング速度の選択性を持たせ、金属配線層側面のエッチングを進み易くするためにスプレーエッチングを使用することが好ましい。
また、このとき金属配線層側面がエッチングされることで金属配線層の幅が細くなるが、ここで所望の金属配線層幅Ｗが得られるようにする。
【００１８】
次に図３（ｅ）に示すようにニッケル／クロム合金層からなる第１の金属シード層２を市販のニッケル／クロム専用エッチング液でエッチング除去して、絶縁フィルム１を露出させる。
その後、図３（ｆ）に示すように、塩化水素及び塩化第２鉄を主成分とする酸性エッチング液を使用して、銅メッキ層からなる金属配線層側面をスプレーエッチングする。このとき、金属配線層５の低電流密度で析出させた微結晶を呈する中間部５ｂは脆弱なので、通常の結晶サイズを呈している第２の金属シード層３との界面近傍５ａや最表面５ｃよりもエッチングスピードが速いので、中間部５ｂには窪み６が形成される。
このようにして図１に示す耐久性に優れ信頼性の高いフレキシブル配線基板１０が得られる。
【００１９】
さらに、本発明のフレキシブル配線基板では、上記に引き続きさらに従来の技術同様に、必要に応じて金属配線回路のパターン上に外部配線とコンタクトをとるための端子部を設け、該端子部の金属配線回路パターン表面にニッケル、金、錫メッキ等の電気伝導性が良くて錆びにくい所望の金属のメッキを行うこともできる。端子部に金属メッキを施した後、端子部を除く基板前面を絶縁性の封止材樹脂で封止すれば、図２に示したような耐久性に優れ信頼性に高いフレキシブル配線基板１１となる。
【実施例】
【００２０】
以下に本発明の実施例をあげてさらに説明する。
本実施例では図３に示す工程図に従って、図２に示す構造のフレキシブル配線基板を作成した。
本実施例においては厚さ３８μｍのポリイミドフィルム上にスパッタリング法で形成された厚さ１７０Åのニッケル／クロム層及び厚さ０．３μｍの銅スパッタ層が形成された素材を用いた。
先ず、図３（ａ）に示すように、銅スパッタ層の表面にドライフィルムレジスト（品名ＲＹ−３２１５：日立化成（株））をラミネートした。
次に図３（ｂ）に示すように、ドライフィルムレジストに照度４０ｍＪで露光し、温度３０℃の１％炭酸ナトリウム水溶液にドライフィルムレジストを接触させて現像を行ない、レジストパターンの形成を行った。
【００２１】
次に図３（ｃ）に示すように、市販の硫酸銅メッキ浴を用いて銅ッキを行った。銅メッキについては、単層での積層では電気抵抗が高く、メッキ速度が遅いので生産効率が減少してしまう。そこで、メッキ槽については抵抗値が上昇しない程度に槽間距離を短くし、生産効率向上に努めた。よって、メッキ槽については１２槽に分離した。メッキ初期段階では、シード層面に析出させるため電気抵抗が高く、過電流は流せない。そこで初期電流密度は０．５Ａ／ｄｍ２ からスタートさせ、電流密度を３段階にステップアップして、トータル１２層のメッキ層の積層構造とした。６層目以降の最大電流密度は４．０Ａ／ｄｍ２ となるが、本実施例では８層目の電流密度を、０．５Ａ／ｄｍ２ にして行った。
その結果、図３（ｃ）のように金属配線層の中間層付近に微少結晶粒層が積層された銅メッキ層が形成された。その後、ドライフィルムレジストを濃度５％の水酸化ナトリウム水溶液を用いて剥離除去した。
【００２２】
次に図３（ｄ）に示すように、主成分が硫酸及び過酸化水素からなるソフトエッチング液（品名ＣＰＥ８００：菱江化学（株）製）を用いて、温度３０℃、圧力０．１ＭＰａの条件で約３０ｓｅｃ間スプレーエッチング処理を行って、銅スパッタ層をエッチング除去した。
次に図３（ｅ）に示すように、露出したニッケル／クロム合金層を市販のニッケル／クロム選択エッチング液（品名ＣＨ１９２０：メック（株））を用いて温度４０℃で２ｍｉｎ間浸漬して、ニッケル／クロム合金層を除去した。
次に図３（ｆ）に示すように、得られた銅メッキ層の露出部分を、主成分が塩化水素及び塩化第二鉄からなる市販の酸性エッチング液（品名Ｃ−８００：旭電化工業（株））を用いて、４０℃、１０ｓｅｃ間スプレーエッチング処理を行った。その結果、銅メッキ層からなる金属回路配線の中間層にある微少結晶粒層は、その部位のエッチング速度が他より早いため、側面に窪み形状が形成された。
【００２３】
その後は従来の技術同様に、必要に応じて金属配線パターン上に錫メッキを施し、さらに露出する金属回路配線パターンの表面を含む基板全面に封止材樹脂からなる保護膜を形成し、フレキシブル配線基板を得た。
【００２４】
上記のようにして形成されたフレキシブル配線基板にＩＣチップとのＡＣＦ接合をした後、封止材樹脂にて、密閉絶縁処理を施した試料を、ＪＥＳＤ２２−Ａ１０４−Ａ温度サイクル試験、−６５＋０／−１０＊２００＋１０／−０℃にて５００サイクル実施したところ、従来の製法にて製造したものについては封止材樹脂と基材配線間の剥離が８／１０００ｐｃｓ発生していたが、本発明によるフレキシブル配線基板については、０／１０００ｐｃｓと剥離不良数は減少した。金属配線側面部の窪み形状によって封止材樹脂との密着力が増加し、剥離不良数の減少したことにより信頼性の高い配線基板を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明のフレキシブル配線基板の一例を示す断面図である。
【図２】本発明のフレキシブル配線基板の他の例を示す断面図である
【図３】本発明のフレキシブル配線基板の製造方法を説明する断面工程図であって、（ａ）はフォトレジスト層を形成した図、（ｂ）はフォトレジストパターンを形成した図、（ｃ）はメッキにより金属配線層を形成した図、（ｄ）は第２の金属シード層を除去した図、（ｅ）は第１の金属シード層を除去した図、（ｆ）は本発明のフレキシブル配線基板の完成図である。
【図４】従来のフレキシブル配線基板の製造方法を説明する断面工程図であって、（ａ）はフォトレジスト層を形成した図、（ｂ）はフォトレジストパターンを形成した図、（ｃ）はメッキにより金属配線層を形成した図、（ｄ）は第２の金属シード層を除去した図、（ｅ）は第１の金属シード層を除去した図、（ｆ）は金属メッキ層及び封止材樹脂を形成したフレキシブル配線基板の完成図である。
【符号の説明】
【００２６】
１ 絶縁フィルム
２ 第１の金属シード層
３ 第２の金属シード層
４ フォトレジスト層
５ 金属配線層
６ 窪み
７ 金属メッキ層
８ 封止材樹脂
９ 空隙
１０、１１ フレキシブル配線基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁フィルムの少なくとも片側の面に金属配線層が形成された金属配線基板であって、該金属配線層の側面に窪み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２】
前記金属配線層が積層構造をなし、その中間層をなす金属が微結晶を呈し、かつ該金属微結晶からなる中間層の側面に前記窪みを有することを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル配線基板。
【請求項３】
前記金属配線層が、絶縁フィルムの表面に少なくとも１層以上の金属シード層を介して銅メッキ層により形成されてなることを特徴とする請求項１又は２に記載のフレキシブル配線基板。
【請求項４】
前記微結晶を呈する中間層が、絶縁フィルム又は絶縁フィルム表面の金属シード層との界面から０．１μｍ以上、前記金属配線層表面から０．１μｍ以下の間に形成されてなることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のフレキシブル配線基板。
【請求項５】
前記金属配線層の側面の窪みの深さが、金属配線層の側面から０．１μｍ以上、金属配線層幅の２５％（片側）以下であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のフレキシブル配線基板。
【請求項６】
絶縁フィルムの少なくとも片側の面にフォトレジスト層を形成し、露光、現像処理後、フォトレジストにてパターン形成された基板に銅メッキを施して金属配線層を形成する回路配線基板の製造方法において、該銅メッキ工程の中間の電流密度を前後の工程の電流密度よりも低くして銅メッキを施した後、エッチング処理を行うことにより、金属配線層の側面に窪みを形成することを特徴とするフレキシブル配線基板の製造方法。
【請求項７】
絶縁フィルムの少なくとも片側の面に少なくとも１層以上の金属シード層を形成した後フォトレジスト層を形成し、露光、現像処理後、フォトレジストにてパターン形成された基板に、銅メッキを施して金属配線層を形成する回路配線基板の製造方法において、該銅メッキ工程の中間の電流密度を前後の工程の電流密度よりも低くして銅メッキを施した後、エッチング処理を行うことにより、金属配線層の側面に窪みを形成することを特徴とするフレキシブル配線基板の製造方法。
【請求項８】
前記銅メッキ工程の電流密度をメッキ開始直後から増加させ、一旦該電流密度を下げた後再び該電流密度を増加させることを特徴する請求項６又は７に記載のフレキシブル配線基板の製造方法。
【請求項９】
前記請求項６から８のいずれか１項に記載の製造方法に引き続き、金属配線層表面の所望の箇所に金属メッキ層を形成することを特徴とするフレキシブル配線基板の製造方法。
【請求項１０】
請求項９記載の製造方法に引き続き、更に、前記金属メッキ層を除く基板全面を封止材樹脂で封止することを特徴とするフレキシブル配線基板の製造方法。
【請求項１】
絶縁フィルムの少なくとも片側の面に金属配線層が形成された金属配線基板であって、該金属配線層の側面に窪み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２】
前記金属配線層が積層構造をなし、その中間層をなす金属が微結晶を呈し、かつ該金属微結晶からなる中間層の側面に前記窪みを有することを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル配線基板。
【請求項３】
前記金属配線層が、絶縁フィルムの表面に少なくとも１層以上の金属シード層を介して銅メッキ層により形成されてなることを特徴とする請求項１又は２に記載のフレキシブル配線基板。
【請求項４】
前記微結晶を呈する中間層が、絶縁フィルム又は絶縁フィルム表面の金属シード層との界面から０．１μｍ以上、前記金属配線層表面から０．１μｍ以下の間に形成されてなることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のフレキシブル配線基板。
【請求項５】
前記金属配線層の側面の窪みの深さが、金属配線層の側面から０．１μｍ以上、金属配線層幅の２５％（片側）以下であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のフレキシブル配線基板。
【請求項６】
絶縁フィルムの少なくとも片側の面にフォトレジスト層を形成し、露光、現像処理後、フォトレジストにてパターン形成された基板に銅メッキを施して金属配線層を形成する回路配線基板の製造方法において、該銅メッキ工程の中間の電流密度を前後の工程の電流密度よりも低くして銅メッキを施した後、エッチング処理を行うことにより、金属配線層の側面に窪みを形成することを特徴とするフレキシブル配線基板の製造方法。
【請求項７】
絶縁フィルムの少なくとも片側の面に少なくとも１層以上の金属シード層を形成した後フォトレジスト層を形成し、露光、現像処理後、フォトレジストにてパターン形成された基板に、銅メッキを施して金属配線層を形成する回路配線基板の製造方法において、該銅メッキ工程の中間の電流密度を前後の工程の電流密度よりも低くして銅メッキを施した後、エッチング処理を行うことにより、金属配線層の側面に窪みを形成することを特徴とするフレキシブル配線基板の製造方法。
【請求項８】
前記銅メッキ工程の電流密度をメッキ開始直後から増加させ、一旦該電流密度を下げた後再び該電流密度を増加させることを特徴する請求項６又は７に記載のフレキシブル配線基板の製造方法。
【請求項９】
前記請求項６から８のいずれか１項に記載の製造方法に引き続き、金属配線層表面の所望の箇所に金属メッキ層を形成することを特徴とするフレキシブル配線基板の製造方法。
【請求項１０】
請求項９記載の製造方法に引き続き、更に、前記金属メッキ層を除く基板全面を封止材樹脂で封止することを特徴とするフレキシブル配線基板の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００７−１８９１７７（Ｐ２００７−１８９１７７Ａ）
【公開日】平成１９年７月２６日（２００７．７．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−８００８（Ｐ２００６−８００８）
【出願日】平成１８年１月１６日（２００６．１．１６）
【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１９年７月２６日（２００７．７．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月１６日（２００６．１．１６）
【出願人】（０００１８３３０３）住友金属鉱山株式会社 (2,015)
【Ｆターム（参考）】
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