ＣＯＦ用積層板及びＣＯＦフィルムキャリアテープ並びに電子装置
【課題】ＩＣあるいはＬＳＩ等の電子部品をフィルムキャリアテープ等に高温で金属共晶実装しても、フィルムキャリアテープが熱による寸法変化や変形を抑制し、金属配線とＩＣチップのバンプにずれが無く、金属配線がバンプに沈み込む量が低く、金属配線と絶縁層の密着性の良い、電子部品とフィルムキャリアテープの接続信頼性を向上しうるＣＯＦ用積層板及びこれを加工して得られるＣＯＦフィルムキャリアテープ、配線基板に電子部品が搭載された電子装置を提供する。
【解決手段】絶縁層10の片面又は両面に導体20を積層したＣＯＦ用積層板であって、絶縁層がポリイミド系樹脂の多層構造で、ガラス転移温度が350℃以上、且つ、300〜350℃の線熱膨張係数が70ppm／℃以下であるＣＯＦ用積層板及びこれを加工して得られるＣＯＦフィルムキャリアテープ。
【解決手段】絶縁層10の片面又は両面に導体20を積層したＣＯＦ用積層板であって、絶縁層がポリイミド系樹脂の多層構造で、ガラス転移温度が350℃以上、且つ、300〜350℃の線熱膨張係数が70ppm／℃以下であるＣＯＦ用積層板及びこれを加工して得られるＣＯＦフィルムキャリアテープ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＣ（集積回路）あるいはＬＳＩ（大規模集積回路）など電子部品を実装するＣＯＦ（Chip on Film）用積層板及びこれを加工して得られるＣＯＦフィルムキャリアテープ並びに電子装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
カメラ、パソコン、携帯電話、液晶ディスプレイなどの電子機器の普及及び発達に伴い、ＩＣあるいはＬＳＩなど電子部品を実装するプリント配線板の需要が急増している。近年では、電子機器の小型化、軽量化、薄型化、高精彩化、高機能化が要望され、小さいスペースで実装できる電子部品実装用フィルムキャリアテープを用いた実装方式が採用されている。
【０００３】
電子部品実装用フィルムキャリアテープには、ＴＡＢテープやＴ−ＢＧＡテープがあるが、より小さいスペース、より高密度の実装をおこなう実装方式としてＣＯＦが実用化されている。
【０００４】
ＣＯＦは、裸の半導体ＩＣをフィルム状の配線板の上に直接搭載した複合部品のことであり、多くの場合、ＣＯＦはより大きなリジッド配線板やディスプレイ板に接続して使用されている。そして、フィルム状の配線板は、ポリイミド等の有機ポリマーフィルムと金属箔を積層した積層板から作られる。
【０００５】
フィルム状の配線板は、金属箔積層板の金属箔面上に感光性樹脂層を積層し、所望の配線パターンに対応した露光を行い、必要な部分の感光性樹脂を光硬化させ、現像により、未露光部分の感光性樹脂を除去した後、エッチングにより硬化レジストに覆われていない基板の被覆金属層を除去したり、めっきにより硬化レジストに覆われていない部分にめっき金属を析出させる。最後に、剥離により、硬化レジストを除去して、所望の導体パターンを有する配線板を得るというような方法が採用される。感光性樹脂を積層する方法としては、液状レジストを塗布、乾燥する方法や感光性樹脂積層体をラミネートする方法がある。
【０００６】
ＣＯＦ用の積層板としては、主にポリイミド樹脂フィルムに銅をスパッタして得られるポリイミド銅張積層板が使用されてきた。スパッタ方式の場合、金属層のピンホールにより歩留まりが悪化しやすいため、ピンホールがないポリイミド金属積層板が望まれている。ピンホールがない金属積層板としては、ステンレス箔、圧延銅箔や電解銅箔とポリイミドを積層したものがある。この積層板はキャスティングやラミネート方式により銅箔上にポリイミドを積層して得られるが、接着力等を向上するために、熱可塑性ポリイミド層を金属箔上に形成するものがある。
【０００７】
一方、ＩＣチップ実装は、ＡＣＦ、ＮＣＰ、超音波接合など低温で実装する方式から、Au-Au接合、Au-Sn接合など300℃以上の高温で実装する方式があるが、ＴＡＢラインでの実装方式や、チップと配線の接続信頼性の点から、Au-Au接合、Au-Sn接合が多く採用されている。
【０００８】
スパッタ方式で得られるポリイミド積層板の場合、熱可塑性樹脂層がないため、300℃以上のチップ実装時に金属配線がポリイミド層に沈み込むという現象は起こらないが、金属配線との接着性が劣ることや上記のような問題がある。
【０００９】
銅箔にポリイミド層を塗布又は圧着等により積層する場合は、銅箔とポリイミド層間の接着力を高め、かつ、耐熱性を付与するためには、熱可塑性のポリイミドを用いることが一般に必要とされるが、300℃以上のＩＣチップ実装時に、金属配線とＩＣチップのバンプにずれが生じる、配線が熱可塑性ポリイミド層に沈み込む、アンダーフィルが入らない等の問題がある。ポリイミド層が熱変形を起こすことにより、配線とＩＣチップのバンプにずれが生じると、配線とＩＣチップのバンプが接合しなかったり、隣接する配線に接触してショートを起こす等の電気的接続信頼性に問題が発生する。また、配線が熱可塑性ポリイミド層に沈み込んだり、ポリイミド層が大きく波打ち変形するため、ＩＣチップとポリイミドの隙間が狭くなったり、応力が集中する箇所が発生するので、アンダーフィルが入らない、エッジショートが発生する、配線がポリイミド層から剥離する等の問題が発生する。
【００１０】
【特許文献１】特許2574535号公報
【特許文献２】特開2003-340961号公報
【００１１】
特許文献１では、ポリイミド表面に銅の無電解めっきを施し、必要に応じて電解めっきを施した基板を120〜420℃の熱処理を施した銅ポリイミド基板において、ポリイミド樹脂が120〜420℃の範囲で熱膨張係数15〜20ppm／℃であるそりを改善した銅ポリイミド基板の製造方法が記載されているが、スパッタ方式のため、金属層のピンホールにより歩留まりが悪化しやすいことや、導体とポリイミド層の接着性が低いため、ＩＣチップ実装時に金属配線がポリイミド層から剥離する等の問題があった。
【００１２】
特許文献２では、ポリイミド層の湿度膨張係数が0〜10%RH未満で、且つ熱膨張係数が10〜25ppm／℃であるポリイミド金属積層板が記載されているが、300℃以上のＩＣチップ実装時にポリイミド層が大きく変形し、配線とＩＣチップのバンプにずれが生じ、金属配線が熱可塑性ポリイミド層に沈み込み、アンダーフィルが入らない問題があった。
【００１３】
上記のように、ポリイミドの熱膨張係数をある範囲以下にすることや熱変形温度をある範囲以上にすることは開示されているが、ＣＯＦ製造工程におけるAu-Sn共晶を用いるフリップチップ実装の場合は、300℃以上の高温、高圧にさらされるため、ポリイミド層が熱変形を起こし、金属配線とＩＣチップのバンプにずれが生じたり、金属配線とポリイミド層の剥離が生じたり、配線が沈み込むという問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、寸法安定性、金属配線との密着性に優れ、ＣＯＦ製造工程におけるAu-Sn共晶時において、フィルムキャリアテープが熱による寸法変化や変形を抑制し、金属配線とＩＣチップのバンプにずれが生じる問題や、配線が熱可塑性ポリイミド層に沈み込む問題、配線がポリイミド層から剥離する問題等が発生せず、アンダーフィル充填にも適した、電子部品とフィルムキャリアテープの接続信頼性を向上しうるＣＯＦ用積層板及びＣＯＦフィルムキャリアテープ並びに電子装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、絶縁層の片面又は両面に導体を積層したＣＯＦ用積層板において、前記絶縁層が２層以上のポリイミド系樹脂からなる多層構造であり、絶縁層のガラス転移温度が350℃以上、且つ、300〜350℃の熱膨張係数が70ppm／℃以下であることを特徴とするＣＯＦ用積層板である。また、本発明は、上記ＣＯＦ用積層板を加工して得られるＣＯＦフィルムキャリアテープである。更に、本発明は上記ＣＯＦ用積層板を回路加工して得られた配線基板上に、電子部品が搭載された電子装置でもある。
【００１６】
上記ＣＯＦ用積層板において、次のいずれか一以上を充足することにより、より良好なＣＯＦ用積層板を与える。
1）絶縁層が、非熱可塑性ポリイミド層の片面又は両面に熱可塑性ポリイミド層を有し、下記式（１）で計算されるｚが20以下であること。
ｚ＝α×ｘ−β×ｙ （１）
但し、
α：熱可塑性ポリイミド層の300〜350℃の熱膨張係数（ppm／℃）
ｘ：熱可塑性ポリイミド層厚みが絶縁層総厚みに占める割合
β：非熱可塑性ポリイミド層の300〜350℃の熱膨張係数（ppm／℃）
ｙ：非熱可塑性ポリイミド層の厚みが絶縁層総厚みに占める割合
2）絶縁層と直接接している導体表面の表面粗度Ｒｚが1.0μm以下であること。
3）絶縁層が、ポリイミドの前駆体溶液を導体に直接塗布し、イミド転化して得られるものであること。
【００１７】
また、本発明は上記ＣＯＦ用積層板を回路加工して得られた配線基板上に電子部品が搭載された電子装置でもあるが、この電子装置は、以下の方法によって製造することが出来る。すなわち、絶縁層の片面又は両面に導体を有し、前記絶縁層は２層以上のポリイミド系樹脂からなる多層構造であり、絶縁層のガラス転移温度が３５０℃以上、且つ、３００〜３５０℃の熱膨張係数が７０ppm／℃以下である積層板を準備し、前記積層板の導体を任意の回路パターンに加工した後、前記回路加工された積層基板上に電子部品を３００℃以上で実装する電子部品が搭載された電子装置の製造方法である。ここで、積層板は、上記1）〜3）のＣＯＦ用積層板の好ましい要件を充足することがより好ましい。
【００１８】
以下に本発明を詳細に説明する。
ＣＯＦ用積層板は、導体となる金属箔と絶縁層より構成され、金属箔は絶縁層の片面のみにあっても、両面にあってもよい。絶縁層は、２層以上の多層構造となっており、各層はポリイミド樹脂からなる。絶縁層は非熱可塑性ポリイミド層と熱可塑性ポリイミド層を各１層以上有し、少なくとも１層の熱可塑性ポリイミド層が金属箔と接していることが好ましい。本発明における、絶縁層の好ましい厚み範囲は、35〜55μmの範囲である。
【００１９】
使用する金属箔の材質は問わず、例えばステンレス、銅、鉄、アルミ等が挙げられるが、銅又は銅合金が優れる。金属箔には亜鉛めっき、ニッケルめっき、シランカップリング剤等による表面処理を施しても良い。金属箔の厚みには制限はないが、金属配線のファインピッチ化に伴い、5〜50μmの範囲が好ましく、5〜25μmの範囲がより好ましい。また、ポリイミドの透明性を向上せしめ、ＩＣチップ実装性を向上させるためには、絶縁層と接している銅箔面の表面粗度Ｒｚは、1.0μm以下であることが好ましい。
【００２０】
絶縁層は、ガラス転移温度（Tg）が350℃以上であり、好ましくは350℃〜450℃の範囲である。ここで、絶縁層のガラス転移温度は動的粘弾性測定装置にて測定することができる。具体的には、実施例に示す条件で測定される。
【００２１】
また絶縁層は、300〜350℃の熱膨張係数（300〜350℃の範囲で測定した熱膨張係数の平均値）は、70ppm／℃以下である必要があり、好ましくは0〜50ppm／℃以下である。以下、この300〜350℃の熱膨張係数を単に熱膨張係数ともいう。なお、本発明でいう熱膨張係数は、線膨張係数を意味する。
【００２２】
絶縁層が、少なくとも１層の非熱可塑性ポリイミド層と少なくとも１層の熱可塑性ポリイミド層を有する多層構造となっている場合、絶縁層の好ましい構成は、非熱可塑性ポリイミド層の片面又は両面に隣接して熱可塑性ポリイミド層を設けた２層又は３層の多層構造であり、更に、少なくとも１層の熱可塑性ポリイミド層が金属箔と接していることが好ましい。本発明において、熱可塑性ポリイミドは、Tgより高い温度で大きく線膨張係数が変化するもの、具体的には、Tgより高い温度で線膨張係数が100ppm/℃以上変化するものをいう。
【００２３】
そして、絶縁層は、前記式（１）により求められるｚの値を20以下とすることが好ましく、10以下とすることがより好ましい。例えば、式（１）において、αが50 ppm／℃、βが30 ppm／℃、熱可塑性ポリイミド層厚みが10μm、非熱可塑性ポリイミド層厚みが30μmの場合、絶縁層厚みが40μm、ｘは0.25、ｙは0.75と計算されるから、ｚ＝50×0.25-30×0.75＝-10.0となる。ｚの値を２０以下とすることが好ましいが、２０〜−２０の範囲にあることがより好ましい。ｚの範囲をこの範囲とすることで、チップ実装時のチップ下の波打ち変形が抑制され、アンダーフィルを充填した場合に生じるボイドの発生も抑えられる。なお、式（１）は、α＞βで、ｘ＜ｙである場合により有効である。
【００２４】
非熱可塑性ポリイミド層と熱可塑性ポリイミド層の厚みに関しては、特に制限はないが、上記要件を満たし、非熱可塑ポリイミド層の厚みを、2〜100μmの範囲とすることが好ましい。非熱可塑ポリイミド層のより好ましい厚み範囲は、5〜50μmの範囲である。熱可塑性ポリイミド層の好ましい厚み範囲は、0.5〜10μm、より好ましくは1〜5μmの範囲であり、非熱可塑ポリイミド層の厚みの1/20〜1/2の範囲であることがよい。
【００２５】
前記絶縁層を構成するポリイミド層となるポリイミド又はその前駆体は、特定のジアミンと特定のテトラカルボン酸二無水物をその特性に合うように適宜選択して、溶媒中で重合することによって得ることができる。
【００２６】
非熱可塑性ポリイミド層を形成する非熱可塑ポリイミドの合成に使用されるジアミンとしては、ｏ-フェニレンジアミン、p-フェニレンジアミン、m-フェニレンジアミン、4,4'-ジアミノフェニルエーテル、3,4'-ジアミノジフェニルエーテル、3,3'-ジアミノジフェニルエーテル、4,4'-ジアミノ-ビフェニル、4,4'-ジアミノ-2,2'-ジメチルビフェニル、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、アルキル基やアルコキシ基等の置換基を有してもよい4,4'-ジアミノ-ベンズアニリド等が挙げられる。これらは、単独又は２種類以上使用してもよい。また、その他のジアミンと併用することもできるが、上記のジアミン成分の使用量は70モル%以上であることが好ましい。
【００２７】
非熱可塑性ポリイミドの合成に使用されるテトラカルボン酸二無水物としては、ピロメリット酸二無水物、3,3',4,4'-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2',3,3'-ビフェニルテトラカルボン酸等が挙げられる。これらは、単独又は２種類以上使用してもよい。また、その他のテトラカルボン酸二無水物と併用することもできるが、上記のテトラカルボン酸成分の使用量は70モル%以上であることが好ましい。
【００２８】
更に、非熱可塑性ポリイミド層を形成する非熱可塑性ポリイミドとしては、市販の非熱可塑性ポリイミドフィルム、又はその中間体であるポリイミド溶液又はその前駆体溶液が使用できる。例えば、宇部興産株式会社のユーピレックス（登録商標）Ｓ、ＳＧＡ、ＳＮ、東レ・デュポン株式会社のカプトン（登録商標）Ｈ、Ｖ、ＥＮ、鐘淵化学工業株式会社のアピカル（登録商標）ＡＨ、ＮＰＩ、ＨＰ等のフィルム又はその中間体が挙げられる。
【００２９】
熱可塑性ポリイミド層を形成する熱可塑ポリイミドの合成に使用されるジアミンとしては、1,3-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、4,4'−ビス(3-アミノフェノキシ)ビフェニル、4,4'-ビス（4‐アミノフェノキシ）ビフェニル、3,3'-ジアミノベンゾフェノン、2,2-ビス(4-(4‐アミノフェノキシ)フェニル)プロパン等が挙げられる。これらは、単独又は２種類以上使用してもよい。また、その他のジアミンと併用することもできるが、上記のジアミン成分の使用量は70モル%以上であることが好ましい。
【００３０】
熱可塑性ポリイミドの合成に使用されるテトラカルボン酸二無水物としては、ピロメリット酸二無水物、3,3',4,4'-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2',3,3'-ビフェニルテトラカルボン酸等が挙げられる。これらは、単独又は２種類以上使用してもよい。また、その他のテトラカルボン酸二無水物と併用することもできるが、上記のテトラカルボン酸の使用量は70モル%以上であることが好ましい。
【００３１】
本発明のＣＯＦ用積層板は、金属箔表面に、熱可塑性ポリイミド又はその前駆体溶液（以下、ワニスともいう）を塗布し、次に非熱可塑性ポリイミド又はその前駆体溶液を塗布し、乾燥、必要に応じて熱処理により硬化する方法で製造することが好ましい。ワニスを塗布する方法としては、ダイコーター、コンマコータ、ロールコータ、グラビアコータ、カーテンコーター、スプレーコーター等の公知の方法が採用できる。この場合、必要により更に熱可塑性若しくは非熱可塑性ポリイミド又はその前駆体溶液を多層に塗布することができる。熱可塑性ポリイミド層又は非熱可塑性ポリイミド層を多層に設ける場合は、これらは同一であっても異なってもよい。塗布したワニスを乾燥、硬化する方法は、通常の加熱乾燥炉が利用できる。乾燥炉の雰囲気としては、空気、イナートガス(窒素、アルゴン)等が利用できる。乾燥、硬化の温度としては、60℃〜400℃程度の温度範囲が好適に利用される。硬化はポリイミド前駆体がポリイミドとなるまで行う。なお、銅箔厚みが大きい場合は、必要によりエッチング処理等により、銅箔厚みを所定の厚みとする。
【００３２】
両面に金属箔を有する積層板は、絶縁層を３層以上とし、最外層を熱可塑性ポリイミド層とし、この最外層の熱可塑性ポリイミド層の表面に金属箔を熱圧着すること等により製造することが好ましい。
【００３３】
また、本発明のＣＯＦ用積層板は、非熱可塑性ポリイミドフィルムの片面又は両面に熱可塑性ポリイミド又はその前駆体溶液を塗布し、上記方法と同様にして、多層のポリイミドフィルムを得て、熱可塑性ポリイミド層の表面に金属箔を熱圧着することにより製造することもできる。熱圧着する方法については、特に制限はないが、例えば加熱プレス法、熱ラミネート法などの公知の方法が採用できる。
【００３４】
ＣＯＦ用積層板から、ＣＯＦ用フィルムキャリアテープを製造する方法は、公知でありこれらの方法を適宜選択使用することができる。例えば、ＣＯＦ用積層板を所定幅のフィルムに切断し、フィルムの両側にはスプロケットを設けたのち、金属箔面側に感光性樹脂層を設け、所定の回路が得られるようなマスクを通して露光し、次いで、エッチング処理して、未露光部分又は露光部分のいずれかを除去する。次に、残った樹脂層をレジストとして露出した金属箔をエッチング処理して回路パターンを形成し、更に必要によりレジストを除去することによりＣＯＦ用フィルムキャリアテープとするなどの方法がある。
【００３５】
本発明の電子装置は、上記ＣＯＦ用積層板を回路加工して得られた配線基板上に、電子部品が搭載されたものである。そして、この電子装置は以下のようにして製造することができる。すなわち、まず、絶縁層の片面又は両面に導体を有するＣＯＦ用積層板を準備する。
【００３６】
次に、ＣＯＦ用積層板の導体を任意の回路パターンに加工する。導体の回路パターン形成は、上記ＣＯＦ用積層板からＣＯＦ用フィルムキャリアテープを製造する方法と同様の方法が適用できる。このようにして回路加工された配線基板上に電子部品が実装されるが、ここでいう電子部品は、ＩＣチップやＬＳＩチップに代表される半導体素子などの電子部品に上記配線基板上の導体回路導通をとるためのバンプを設けたものが適し、実装は、３００℃以上で行われる。また、電子部品が、バンプを有するバンプ付電子部品の場合、配線基板の回路パターンの一部と電子部品のバンプとが接するようにして行われる。本発明の電子装置の製造方法によれば、積層板の絶縁層が特定の要件を満たしたものを使用することから、３００℃以上の高温での実装を行った場合でも、本発明のＣＯＦ積層板による効果と同様な効果を享受でき、良好な電子装置を製造することができる。なお、本発明の電子装置の製造方法においては、準備する積層板が特徴の一つであることから、積層板の好ましい態様は、本発明の電子装置の製造方法においても適合する。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、寸法安定性、金属配線と絶縁層の密着性に優れ、ピンホールが無く、ＣＯＦ製造のための300℃以上の高温がかかるＩＣチップ実装工程におけるAu-Au接合あるいはAu−Sn共晶時において、フィルムキャリアテープの熱による寸法変化や変形を抑制でき、金属配線とICチップのバンプにずれが無く、金属配線のポリイミド層への沈み込みを防止し、アンダーフィル充填も可能な電子部品とフィルムキャリアテープの電気的接続信頼性を向上させたＣＯＦ用積層板及びＣＯＦフィルムキャリアテープ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】
【００３８】
図１は、片面導体のＣＯＦ用積層板の層構造を説明するための断面図であり、絶縁層10と導体20とからなっている。絶縁層10は熱可塑性ポリイミド層11、非熱可塑性ポリイミド層12及び熱可塑性ポリイミド層13の3層から構成されており、熱可塑性ポリイミド層13が導体20と接している。
【００３９】
図２は、ＩＣチップをＣＯＦ用フィルムキャリアテープに実装する例を示す概念図であり、ＩＣチップ1の金メッキされたバンブ2が、ＣＯＦ用フィルムキャリアテープの絶縁層3上に形成されている回路4に接合する状態を示す。この際、350〜400℃程度の高温で熱圧着されるため、圧着部の絶縁層3厚みが当初厚みT1から、T2に沈み込むことになる。この厚みの差T1-T2を可及的に小さくすることが望まれている。なお、配線基板上に電子部品を実装する方法も図２から理解される。
【実施例】
【００４０】
以下に、本発明を実施例により更に詳細に説明する。
実施例に用いられる略語は、次の通りである。
PMDA・・・・・無水ピロメリット酸
BPDA・・・・・3,3',4,4'-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物
DAPE・・・・・4,4'-ジアミノジフェニルエーテル
MT・・・・・・4,4'-ジアミノ-2,2'-ジメチルビフェニル
BAPP・・・・・2,2-ビス（4-（4‐アミノフェノキシ）フェニル）プロパン
BAPB・・・・・4,4'-ビス（4‐アミノフェノキシ）ビフェニル
TPE・・・・・1,3-ビス（4‐アミノフェノキシ）ベンゼン
DMAc・・・・・ジメチルアセトアミド
【００４１】
実施例１
DMAc425gにMT28.1gとTPE4.3gを1Lのセパラブルフラスコの中で撹拌しながら溶解させた。次に、PMDA25.3gとBPDA8.5gをこの溶液に少しずつ投入して、重合反応をおこない、高粘度の非熱可塑性ポリイミド前駆体溶液Ａを得た。
同様にDMAc425gにBAPP18.0gとBAPB24.3ｇを溶解させた後、この溶液に、PMDA24.5gを投入して、重合反応をおこない、高粘度の熱可塑性ポリイミド前駆体溶液Ｂを得た。
【００４２】
次に、上記で得られたポリイミド前駆体溶液Ｂを、厚み18μｍ、塗工表面の表面粗度Ｒｚが0.9μｍの電解銅箔（三井金属鉱山（株）製NA-VLP）上にイミド転化後のフィルム厚みが3μｍになるようにバーコートした。その後、130℃で5分乾燥した。その後、乾燥したポリイミド層の上に、積層するようにポリイミド前駆体溶液Ａをイミド転化後のフィルム厚みが33μｍになるようにバーコートして、130℃で5分乾燥した。更に同様にして、このフィルムの上にポリイミド前駆体溶液Bをイミド転化後の厚みが4μｍになるようにバーコートして、130℃で5分乾燥した。次に、乾燥した積層体を真空恒温槽に投入して200℃で30分、300℃で30分、350℃で30分、370℃で10分熱処理をして、ポリイミド層の厚みが40μｍのＣＯＦ用積層板を得た。
【００４３】
ここで、ポリイミド前駆体溶液Ａから得られた非熱可塑性ポリイミドＡ層の300〜350℃の熱膨張係数は30ppm／℃であった。また、ポリイミド前駆体溶液Ｂから得られた熱可塑性ポリイミドＢ層の300〜350℃の熱膨張係数は52ppm／℃であり、ポリイミド層全体のガラス転移温度は363℃、熱膨張係数は38ppm／℃であった。
【００４４】
熱膨張係数は熱機械分析装置TMAを用い、300〜350℃の寸法変化から求め、ガラス転移温度は、動的粘弾性で測定して、損失弾性率のピーク値をガラス転移温度とした。
【００４５】
得られたＣＯＦ用積層板に、60μｍピッチの配線パターンを形成してＣＯＦフィルムキャリアテープとした。なお、インナーリード部には錫メッキを施してある。その後、ＣＯＦフィルムキャリアテープのインナーリード部へ金バンプを有するＩＣを実装し、アンダーフィルを充填、加熱硬化した。実装は、フリップチップボンダー「TFC-2100」芝浦メカトロニクス(株)製を使用し、ボンディングヘッドツール温度は420℃、ステージ温度は100℃、接合圧力は1バンプ当たりの荷重が20gfになるようにおこなった。
【００４６】
次に、ＩＣを実装したＣＯＦフィルムキャリアテープのポリイミド面より顕微鏡にて観察して、ポリイミド層の波打ち等の変形が無く、アンダーフィルとポリイミド界面にボイドがないことを確認した。また、ＩＣを実装したＣＯＦフィルムキャリアテープの断面を観察し、図２に示すT1−T2＝T3（実装による樹脂変形量）として、インナーリード配線沈み込み量を測定し、インナーリードの密着状態とインナーリードとバンプの接続状態を確認した。本実施例では、T3は1.0μｍであり、インナーリードとバンプの接続状態は良好であった。
【００４７】
実施例２
DMAc425gにBAPP28.1ｇとTPE13.3ｇを1Lのセパラブルフラスコの中で撹拌しながら溶解させた。次に、PMDA25.4gをこの溶液に少しずつ投入して、重合反応をおこない、高粘度の熱可塑性ポリイミド前駆体溶液Ｃを得た。
【００４８】
その後、実施例1で得られた非熱可塑性ポリイミド前駆体溶液Ａと熱可塑性ポリイミド前駆体溶液Ｃを用い、実施例1と同様な操作をおこない、ポリイミド層の厚みがＣ／Ａ／Ｃの順に5μｍ/30μｍ/5μｍである40μｍのＣＯＦ用積層板を得た。熱可塑性ポリイミドＣ層の300〜350℃の熱膨張係数は82ppm／℃であり、ポリイミド層全体のガラス転移温度は367℃であり、300〜350℃の熱膨張係数は45ppm／℃であった。ＣＯＦフィルムキャリアテープに加工し、ＩＣを実装、アンダーフィルを充填した結果、ポリイミド層の変形及びアンダーフィルとポリイミド界面にボイドは無かった。また、T3は1.5μｍであり、インナーリードの密着状態及びインナーリードとバンプの接続状態は良好であった。
【００４９】
実施例３
実施例1で得られた非熱可塑性ポリイミド前駆体溶液Ａを、厚み18μｍ、塗工表面の表面粗度Ｒｚが0.9μｍの電解銅箔（三井金属鉱山（株）製NA-VLP）上にイミド転化後のポリイミド層厚みが35μｍになるようにバーコートした。その後、130℃で5分乾燥した。その後、乾燥したポリイミド層の上に、積層するように実施例２で得られた熱可塑性ポリイミド前駆体溶Ｃをイミド転化後のポリイミド層厚みが5μｍになるようにバーコートして、130℃で5分乾燥した。次に、乾燥した積層体を真空恒温槽に投入して200℃で30分、300℃で30分、350℃で30分、370℃で10分熱処理をして、ポリイミド層の厚みが40μｍのＣＯＦ用積層板を得た。
【００５０】
ポリイミド層全体のガラス転移温度は366℃であり、300〜350℃の熱膨張係数は45ppm／℃であり、実施例1と同様にしてＣＯＦフィルムキャリアテープに加工し、ＩＣを実装、アンダーフィルを充填した結果、ポリイミド層の変形及びアンダーフィルとポリイミド界面にボイドは無かった。また、T3は0.5μｍであり、インナーリードの密着状態及びインナーリードとバンプの接続状態は良好であった。
【００５１】
比較例1
DMAc425gにBAPP43.2gを1Lのセパラブルフラスコの中で撹拌しながら溶解させた。次に、PMDA19.1gとBPDA4.5g PMDA24.5gをこの溶液に少しずつ投入して、重合反応をおこない、高粘度の熱可塑性ポリイミド前駆体溶液Ｄを得た。その後、実施例1で得られた非熱可塑性ポリイミド前駆体溶液Ａと熱可塑性ポリイミド前駆体溶液Ｄを用い、実施例1と同様な操作をおこない、ポリイミド層の厚みがＤ／Ａ／Ｄの順に3μｍ/33μｍ/4μｍである40μｍのＣＯＦ用積層板を得た。熱可塑性ポリイミドＤ層の300〜350℃の熱膨張係数は800ppm／℃であり、ポリイミド層全体のガラス転移温度は323℃、300〜350℃の熱膨張係数は352ppm／℃であった。ＣＯＦフィルムキャリアテープに加工し、ＩＣを実装、アンダーフィルを充填した結果、ポリイミド層が大きく波打ち変形し、アンダーフィルとポリイミド界面にボイドが発生していた。また、T3は4μｍであり、インナーリードの密着状態は良好であったが、インナーリードとバンプの接続状態は不良であった。
【００５２】
比較例２
実施例1で得られた非熱可塑性ポリイミド前駆体溶液Ａと熱可塑性ポリイミド前駆体溶液Ｃを用い、実施例1と同様な操作をおこない、ポリイミド層の厚みがＣ／Ａ／Ｃの順に10μｍ/20μｍ/10μｍである40μｍのＣＯＦ用積層板を得た。ポリイミド層全体のガラス転移温度は367℃、300〜350℃の熱膨張係数は80ppm／℃であった。ＣＯＦフィルムキャリアテープに加工し、ＩＣを実装、アンダーフィルを充填した結果、ポリイミド層が波打ち変形し、アンダーフィルとポリイミド界面にボイドが発生していた。また、T3は2μｍであり、インナーリードの密着状態は良好であったが、インナーリードとバンプの接続状態は不良であった。
【００５３】
比較例３
熱可塑性ポリイミド前駆体溶液ＣをＤに変更した以外は、実施例３と同様な操作をおこない、ポリイミド層の厚みが40μｍであるＣＯＦ用積層板を得た。ポリイミド層全体のガラス転移温度は322℃、300〜350℃の熱膨張係数は250ppm／℃であり、実施例1と同様にしてＣＯＦフィルムキャリアテープに加工し、ＩＣを実装、アンダーフィルを充填した結果、ポリイミド層が大きく波打ち変形し、アンダーフィルとポリイミド界面にボイドが発生していた。また、T3は0.5μｍ、インナーリードの密着状態は良好であったが、インナーリードとバンプの接続状態は不良であった。
【００５４】
式（１）で計算されたｚ及びその他の結果をまとめて表1及び表２に示す。なお、各ポリイミド層のTgは、ポリイミド層A：371℃、ポリイミド層B：359℃、ポリイミド層C：365℃及びポリイミド層D：305℃である。
【００５５】
【表１】
【００５６】
【表２】
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】ＣＯＦ用積層板の断面図
【図２】ＩＣチップをキャリアテープに実装する例を示す概念図
【符号の説明】
【００５８】
1：ＩＣチップ
2：バンブ
3、10：絶縁層
4：回路
20：導体
11、13：熱可塑性ポリイミド層
12：非熱可塑性ポリイミド層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＣ（集積回路）あるいはＬＳＩ（大規模集積回路）など電子部品を実装するＣＯＦ（Chip on Film）用積層板及びこれを加工して得られるＣＯＦフィルムキャリアテープ並びに電子装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
カメラ、パソコン、携帯電話、液晶ディスプレイなどの電子機器の普及及び発達に伴い、ＩＣあるいはＬＳＩなど電子部品を実装するプリント配線板の需要が急増している。近年では、電子機器の小型化、軽量化、薄型化、高精彩化、高機能化が要望され、小さいスペースで実装できる電子部品実装用フィルムキャリアテープを用いた実装方式が採用されている。
【０００３】
電子部品実装用フィルムキャリアテープには、ＴＡＢテープやＴ−ＢＧＡテープがあるが、より小さいスペース、より高密度の実装をおこなう実装方式としてＣＯＦが実用化されている。
【０００４】
ＣＯＦは、裸の半導体ＩＣをフィルム状の配線板の上に直接搭載した複合部品のことであり、多くの場合、ＣＯＦはより大きなリジッド配線板やディスプレイ板に接続して使用されている。そして、フィルム状の配線板は、ポリイミド等の有機ポリマーフィルムと金属箔を積層した積層板から作られる。
【０００５】
フィルム状の配線板は、金属箔積層板の金属箔面上に感光性樹脂層を積層し、所望の配線パターンに対応した露光を行い、必要な部分の感光性樹脂を光硬化させ、現像により、未露光部分の感光性樹脂を除去した後、エッチングにより硬化レジストに覆われていない基板の被覆金属層を除去したり、めっきにより硬化レジストに覆われていない部分にめっき金属を析出させる。最後に、剥離により、硬化レジストを除去して、所望の導体パターンを有する配線板を得るというような方法が採用される。感光性樹脂を積層する方法としては、液状レジストを塗布、乾燥する方法や感光性樹脂積層体をラミネートする方法がある。
【０００６】
ＣＯＦ用の積層板としては、主にポリイミド樹脂フィルムに銅をスパッタして得られるポリイミド銅張積層板が使用されてきた。スパッタ方式の場合、金属層のピンホールにより歩留まりが悪化しやすいため、ピンホールがないポリイミド金属積層板が望まれている。ピンホールがない金属積層板としては、ステンレス箔、圧延銅箔や電解銅箔とポリイミドを積層したものがある。この積層板はキャスティングやラミネート方式により銅箔上にポリイミドを積層して得られるが、接着力等を向上するために、熱可塑性ポリイミド層を金属箔上に形成するものがある。
【０００７】
一方、ＩＣチップ実装は、ＡＣＦ、ＮＣＰ、超音波接合など低温で実装する方式から、Au-Au接合、Au-Sn接合など300℃以上の高温で実装する方式があるが、ＴＡＢラインでの実装方式や、チップと配線の接続信頼性の点から、Au-Au接合、Au-Sn接合が多く採用されている。
【０００８】
スパッタ方式で得られるポリイミド積層板の場合、熱可塑性樹脂層がないため、300℃以上のチップ実装時に金属配線がポリイミド層に沈み込むという現象は起こらないが、金属配線との接着性が劣ることや上記のような問題がある。
【０００９】
銅箔にポリイミド層を塗布又は圧着等により積層する場合は、銅箔とポリイミド層間の接着力を高め、かつ、耐熱性を付与するためには、熱可塑性のポリイミドを用いることが一般に必要とされるが、300℃以上のＩＣチップ実装時に、金属配線とＩＣチップのバンプにずれが生じる、配線が熱可塑性ポリイミド層に沈み込む、アンダーフィルが入らない等の問題がある。ポリイミド層が熱変形を起こすことにより、配線とＩＣチップのバンプにずれが生じると、配線とＩＣチップのバンプが接合しなかったり、隣接する配線に接触してショートを起こす等の電気的接続信頼性に問題が発生する。また、配線が熱可塑性ポリイミド層に沈み込んだり、ポリイミド層が大きく波打ち変形するため、ＩＣチップとポリイミドの隙間が狭くなったり、応力が集中する箇所が発生するので、アンダーフィルが入らない、エッジショートが発生する、配線がポリイミド層から剥離する等の問題が発生する。
【００１０】
【特許文献１】特許2574535号公報
【特許文献２】特開2003-340961号公報
【００１１】
特許文献１では、ポリイミド表面に銅の無電解めっきを施し、必要に応じて電解めっきを施した基板を120〜420℃の熱処理を施した銅ポリイミド基板において、ポリイミド樹脂が120〜420℃の範囲で熱膨張係数15〜20ppm／℃であるそりを改善した銅ポリイミド基板の製造方法が記載されているが、スパッタ方式のため、金属層のピンホールにより歩留まりが悪化しやすいことや、導体とポリイミド層の接着性が低いため、ＩＣチップ実装時に金属配線がポリイミド層から剥離する等の問題があった。
【００１２】
特許文献２では、ポリイミド層の湿度膨張係数が0〜10%RH未満で、且つ熱膨張係数が10〜25ppm／℃であるポリイミド金属積層板が記載されているが、300℃以上のＩＣチップ実装時にポリイミド層が大きく変形し、配線とＩＣチップのバンプにずれが生じ、金属配線が熱可塑性ポリイミド層に沈み込み、アンダーフィルが入らない問題があった。
【００１３】
上記のように、ポリイミドの熱膨張係数をある範囲以下にすることや熱変形温度をある範囲以上にすることは開示されているが、ＣＯＦ製造工程におけるAu-Sn共晶を用いるフリップチップ実装の場合は、300℃以上の高温、高圧にさらされるため、ポリイミド層が熱変形を起こし、金属配線とＩＣチップのバンプにずれが生じたり、金属配線とポリイミド層の剥離が生じたり、配線が沈み込むという問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、寸法安定性、金属配線との密着性に優れ、ＣＯＦ製造工程におけるAu-Sn共晶時において、フィルムキャリアテープが熱による寸法変化や変形を抑制し、金属配線とＩＣチップのバンプにずれが生じる問題や、配線が熱可塑性ポリイミド層に沈み込む問題、配線がポリイミド層から剥離する問題等が発生せず、アンダーフィル充填にも適した、電子部品とフィルムキャリアテープの接続信頼性を向上しうるＣＯＦ用積層板及びＣＯＦフィルムキャリアテープ並びに電子装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、絶縁層の片面又は両面に導体を積層したＣＯＦ用積層板において、前記絶縁層が２層以上のポリイミド系樹脂からなる多層構造であり、絶縁層のガラス転移温度が350℃以上、且つ、300〜350℃の熱膨張係数が70ppm／℃以下であることを特徴とするＣＯＦ用積層板である。また、本発明は、上記ＣＯＦ用積層板を加工して得られるＣＯＦフィルムキャリアテープである。更に、本発明は上記ＣＯＦ用積層板を回路加工して得られた配線基板上に、電子部品が搭載された電子装置でもある。
【００１６】
上記ＣＯＦ用積層板において、次のいずれか一以上を充足することにより、より良好なＣＯＦ用積層板を与える。
1）絶縁層が、非熱可塑性ポリイミド層の片面又は両面に熱可塑性ポリイミド層を有し、下記式（１）で計算されるｚが20以下であること。
ｚ＝α×ｘ−β×ｙ （１）
但し、
α：熱可塑性ポリイミド層の300〜350℃の熱膨張係数（ppm／℃）
ｘ：熱可塑性ポリイミド層厚みが絶縁層総厚みに占める割合
β：非熱可塑性ポリイミド層の300〜350℃の熱膨張係数（ppm／℃）
ｙ：非熱可塑性ポリイミド層の厚みが絶縁層総厚みに占める割合
2）絶縁層と直接接している導体表面の表面粗度Ｒｚが1.0μm以下であること。
3）絶縁層が、ポリイミドの前駆体溶液を導体に直接塗布し、イミド転化して得られるものであること。
【００１７】
また、本発明は上記ＣＯＦ用積層板を回路加工して得られた配線基板上に電子部品が搭載された電子装置でもあるが、この電子装置は、以下の方法によって製造することが出来る。すなわち、絶縁層の片面又は両面に導体を有し、前記絶縁層は２層以上のポリイミド系樹脂からなる多層構造であり、絶縁層のガラス転移温度が３５０℃以上、且つ、３００〜３５０℃の熱膨張係数が７０ppm／℃以下である積層板を準備し、前記積層板の導体を任意の回路パターンに加工した後、前記回路加工された積層基板上に電子部品を３００℃以上で実装する電子部品が搭載された電子装置の製造方法である。ここで、積層板は、上記1）〜3）のＣＯＦ用積層板の好ましい要件を充足することがより好ましい。
【００１８】
以下に本発明を詳細に説明する。
ＣＯＦ用積層板は、導体となる金属箔と絶縁層より構成され、金属箔は絶縁層の片面のみにあっても、両面にあってもよい。絶縁層は、２層以上の多層構造となっており、各層はポリイミド樹脂からなる。絶縁層は非熱可塑性ポリイミド層と熱可塑性ポリイミド層を各１層以上有し、少なくとも１層の熱可塑性ポリイミド層が金属箔と接していることが好ましい。本発明における、絶縁層の好ましい厚み範囲は、35〜55μmの範囲である。
【００１９】
使用する金属箔の材質は問わず、例えばステンレス、銅、鉄、アルミ等が挙げられるが、銅又は銅合金が優れる。金属箔には亜鉛めっき、ニッケルめっき、シランカップリング剤等による表面処理を施しても良い。金属箔の厚みには制限はないが、金属配線のファインピッチ化に伴い、5〜50μmの範囲が好ましく、5〜25μmの範囲がより好ましい。また、ポリイミドの透明性を向上せしめ、ＩＣチップ実装性を向上させるためには、絶縁層と接している銅箔面の表面粗度Ｒｚは、1.0μm以下であることが好ましい。
【００２０】
絶縁層は、ガラス転移温度（Tg）が350℃以上であり、好ましくは350℃〜450℃の範囲である。ここで、絶縁層のガラス転移温度は動的粘弾性測定装置にて測定することができる。具体的には、実施例に示す条件で測定される。
【００２１】
また絶縁層は、300〜350℃の熱膨張係数（300〜350℃の範囲で測定した熱膨張係数の平均値）は、70ppm／℃以下である必要があり、好ましくは0〜50ppm／℃以下である。以下、この300〜350℃の熱膨張係数を単に熱膨張係数ともいう。なお、本発明でいう熱膨張係数は、線膨張係数を意味する。
【００２２】
絶縁層が、少なくとも１層の非熱可塑性ポリイミド層と少なくとも１層の熱可塑性ポリイミド層を有する多層構造となっている場合、絶縁層の好ましい構成は、非熱可塑性ポリイミド層の片面又は両面に隣接して熱可塑性ポリイミド層を設けた２層又は３層の多層構造であり、更に、少なくとも１層の熱可塑性ポリイミド層が金属箔と接していることが好ましい。本発明において、熱可塑性ポリイミドは、Tgより高い温度で大きく線膨張係数が変化するもの、具体的には、Tgより高い温度で線膨張係数が100ppm/℃以上変化するものをいう。
【００２３】
そして、絶縁層は、前記式（１）により求められるｚの値を20以下とすることが好ましく、10以下とすることがより好ましい。例えば、式（１）において、αが50 ppm／℃、βが30 ppm／℃、熱可塑性ポリイミド層厚みが10μm、非熱可塑性ポリイミド層厚みが30μmの場合、絶縁層厚みが40μm、ｘは0.25、ｙは0.75と計算されるから、ｚ＝50×0.25-30×0.75＝-10.0となる。ｚの値を２０以下とすることが好ましいが、２０〜−２０の範囲にあることがより好ましい。ｚの範囲をこの範囲とすることで、チップ実装時のチップ下の波打ち変形が抑制され、アンダーフィルを充填した場合に生じるボイドの発生も抑えられる。なお、式（１）は、α＞βで、ｘ＜ｙである場合により有効である。
【００２４】
非熱可塑性ポリイミド層と熱可塑性ポリイミド層の厚みに関しては、特に制限はないが、上記要件を満たし、非熱可塑ポリイミド層の厚みを、2〜100μmの範囲とすることが好ましい。非熱可塑ポリイミド層のより好ましい厚み範囲は、5〜50μmの範囲である。熱可塑性ポリイミド層の好ましい厚み範囲は、0.5〜10μm、より好ましくは1〜5μmの範囲であり、非熱可塑ポリイミド層の厚みの1/20〜1/2の範囲であることがよい。
【００２５】
前記絶縁層を構成するポリイミド層となるポリイミド又はその前駆体は、特定のジアミンと特定のテトラカルボン酸二無水物をその特性に合うように適宜選択して、溶媒中で重合することによって得ることができる。
【００２６】
非熱可塑性ポリイミド層を形成する非熱可塑ポリイミドの合成に使用されるジアミンとしては、ｏ-フェニレンジアミン、p-フェニレンジアミン、m-フェニレンジアミン、4,4'-ジアミノフェニルエーテル、3,4'-ジアミノジフェニルエーテル、3,3'-ジアミノジフェニルエーテル、4,4'-ジアミノ-ビフェニル、4,4'-ジアミノ-2,2'-ジメチルビフェニル、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、アルキル基やアルコキシ基等の置換基を有してもよい4,4'-ジアミノ-ベンズアニリド等が挙げられる。これらは、単独又は２種類以上使用してもよい。また、その他のジアミンと併用することもできるが、上記のジアミン成分の使用量は70モル%以上であることが好ましい。
【００２７】
非熱可塑性ポリイミドの合成に使用されるテトラカルボン酸二無水物としては、ピロメリット酸二無水物、3,3',4,4'-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2',3,3'-ビフェニルテトラカルボン酸等が挙げられる。これらは、単独又は２種類以上使用してもよい。また、その他のテトラカルボン酸二無水物と併用することもできるが、上記のテトラカルボン酸成分の使用量は70モル%以上であることが好ましい。
【００２８】
更に、非熱可塑性ポリイミド層を形成する非熱可塑性ポリイミドとしては、市販の非熱可塑性ポリイミドフィルム、又はその中間体であるポリイミド溶液又はその前駆体溶液が使用できる。例えば、宇部興産株式会社のユーピレックス（登録商標）Ｓ、ＳＧＡ、ＳＮ、東レ・デュポン株式会社のカプトン（登録商標）Ｈ、Ｖ、ＥＮ、鐘淵化学工業株式会社のアピカル（登録商標）ＡＨ、ＮＰＩ、ＨＰ等のフィルム又はその中間体が挙げられる。
【００２９】
熱可塑性ポリイミド層を形成する熱可塑ポリイミドの合成に使用されるジアミンとしては、1,3-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、4,4'−ビス(3-アミノフェノキシ)ビフェニル、4,4'-ビス（4‐アミノフェノキシ）ビフェニル、3,3'-ジアミノベンゾフェノン、2,2-ビス(4-(4‐アミノフェノキシ)フェニル)プロパン等が挙げられる。これらは、単独又は２種類以上使用してもよい。また、その他のジアミンと併用することもできるが、上記のジアミン成分の使用量は70モル%以上であることが好ましい。
【００３０】
熱可塑性ポリイミドの合成に使用されるテトラカルボン酸二無水物としては、ピロメリット酸二無水物、3,3',4,4'-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2',3,3'-ビフェニルテトラカルボン酸等が挙げられる。これらは、単独又は２種類以上使用してもよい。また、その他のテトラカルボン酸二無水物と併用することもできるが、上記のテトラカルボン酸の使用量は70モル%以上であることが好ましい。
【００３１】
本発明のＣＯＦ用積層板は、金属箔表面に、熱可塑性ポリイミド又はその前駆体溶液（以下、ワニスともいう）を塗布し、次に非熱可塑性ポリイミド又はその前駆体溶液を塗布し、乾燥、必要に応じて熱処理により硬化する方法で製造することが好ましい。ワニスを塗布する方法としては、ダイコーター、コンマコータ、ロールコータ、グラビアコータ、カーテンコーター、スプレーコーター等の公知の方法が採用できる。この場合、必要により更に熱可塑性若しくは非熱可塑性ポリイミド又はその前駆体溶液を多層に塗布することができる。熱可塑性ポリイミド層又は非熱可塑性ポリイミド層を多層に設ける場合は、これらは同一であっても異なってもよい。塗布したワニスを乾燥、硬化する方法は、通常の加熱乾燥炉が利用できる。乾燥炉の雰囲気としては、空気、イナートガス(窒素、アルゴン)等が利用できる。乾燥、硬化の温度としては、60℃〜400℃程度の温度範囲が好適に利用される。硬化はポリイミド前駆体がポリイミドとなるまで行う。なお、銅箔厚みが大きい場合は、必要によりエッチング処理等により、銅箔厚みを所定の厚みとする。
【００３２】
両面に金属箔を有する積層板は、絶縁層を３層以上とし、最外層を熱可塑性ポリイミド層とし、この最外層の熱可塑性ポリイミド層の表面に金属箔を熱圧着すること等により製造することが好ましい。
【００３３】
また、本発明のＣＯＦ用積層板は、非熱可塑性ポリイミドフィルムの片面又は両面に熱可塑性ポリイミド又はその前駆体溶液を塗布し、上記方法と同様にして、多層のポリイミドフィルムを得て、熱可塑性ポリイミド層の表面に金属箔を熱圧着することにより製造することもできる。熱圧着する方法については、特に制限はないが、例えば加熱プレス法、熱ラミネート法などの公知の方法が採用できる。
【００３４】
ＣＯＦ用積層板から、ＣＯＦ用フィルムキャリアテープを製造する方法は、公知でありこれらの方法を適宜選択使用することができる。例えば、ＣＯＦ用積層板を所定幅のフィルムに切断し、フィルムの両側にはスプロケットを設けたのち、金属箔面側に感光性樹脂層を設け、所定の回路が得られるようなマスクを通して露光し、次いで、エッチング処理して、未露光部分又は露光部分のいずれかを除去する。次に、残った樹脂層をレジストとして露出した金属箔をエッチング処理して回路パターンを形成し、更に必要によりレジストを除去することによりＣＯＦ用フィルムキャリアテープとするなどの方法がある。
【００３５】
本発明の電子装置は、上記ＣＯＦ用積層板を回路加工して得られた配線基板上に、電子部品が搭載されたものである。そして、この電子装置は以下のようにして製造することができる。すなわち、まず、絶縁層の片面又は両面に導体を有するＣＯＦ用積層板を準備する。
【００３６】
次に、ＣＯＦ用積層板の導体を任意の回路パターンに加工する。導体の回路パターン形成は、上記ＣＯＦ用積層板からＣＯＦ用フィルムキャリアテープを製造する方法と同様の方法が適用できる。このようにして回路加工された配線基板上に電子部品が実装されるが、ここでいう電子部品は、ＩＣチップやＬＳＩチップに代表される半導体素子などの電子部品に上記配線基板上の導体回路導通をとるためのバンプを設けたものが適し、実装は、３００℃以上で行われる。また、電子部品が、バンプを有するバンプ付電子部品の場合、配線基板の回路パターンの一部と電子部品のバンプとが接するようにして行われる。本発明の電子装置の製造方法によれば、積層板の絶縁層が特定の要件を満たしたものを使用することから、３００℃以上の高温での実装を行った場合でも、本発明のＣＯＦ積層板による効果と同様な効果を享受でき、良好な電子装置を製造することができる。なお、本発明の電子装置の製造方法においては、準備する積層板が特徴の一つであることから、積層板の好ましい態様は、本発明の電子装置の製造方法においても適合する。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、寸法安定性、金属配線と絶縁層の密着性に優れ、ピンホールが無く、ＣＯＦ製造のための300℃以上の高温がかかるＩＣチップ実装工程におけるAu-Au接合あるいはAu−Sn共晶時において、フィルムキャリアテープの熱による寸法変化や変形を抑制でき、金属配線とICチップのバンプにずれが無く、金属配線のポリイミド層への沈み込みを防止し、アンダーフィル充填も可能な電子部品とフィルムキャリアテープの電気的接続信頼性を向上させたＣＯＦ用積層板及びＣＯＦフィルムキャリアテープ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】
【００３８】
図１は、片面導体のＣＯＦ用積層板の層構造を説明するための断面図であり、絶縁層10と導体20とからなっている。絶縁層10は熱可塑性ポリイミド層11、非熱可塑性ポリイミド層12及び熱可塑性ポリイミド層13の3層から構成されており、熱可塑性ポリイミド層13が導体20と接している。
【００３９】
図２は、ＩＣチップをＣＯＦ用フィルムキャリアテープに実装する例を示す概念図であり、ＩＣチップ1の金メッキされたバンブ2が、ＣＯＦ用フィルムキャリアテープの絶縁層3上に形成されている回路4に接合する状態を示す。この際、350〜400℃程度の高温で熱圧着されるため、圧着部の絶縁層3厚みが当初厚みT1から、T2に沈み込むことになる。この厚みの差T1-T2を可及的に小さくすることが望まれている。なお、配線基板上に電子部品を実装する方法も図２から理解される。
【実施例】
【００４０】
以下に、本発明を実施例により更に詳細に説明する。
実施例に用いられる略語は、次の通りである。
PMDA・・・・・無水ピロメリット酸
BPDA・・・・・3,3',4,4'-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物
DAPE・・・・・4,4'-ジアミノジフェニルエーテル
MT・・・・・・4,4'-ジアミノ-2,2'-ジメチルビフェニル
BAPP・・・・・2,2-ビス（4-（4‐アミノフェノキシ）フェニル）プロパン
BAPB・・・・・4,4'-ビス（4‐アミノフェノキシ）ビフェニル
TPE・・・・・1,3-ビス（4‐アミノフェノキシ）ベンゼン
DMAc・・・・・ジメチルアセトアミド
【００４１】
実施例１
DMAc425gにMT28.1gとTPE4.3gを1Lのセパラブルフラスコの中で撹拌しながら溶解させた。次に、PMDA25.3gとBPDA8.5gをこの溶液に少しずつ投入して、重合反応をおこない、高粘度の非熱可塑性ポリイミド前駆体溶液Ａを得た。
同様にDMAc425gにBAPP18.0gとBAPB24.3ｇを溶解させた後、この溶液に、PMDA24.5gを投入して、重合反応をおこない、高粘度の熱可塑性ポリイミド前駆体溶液Ｂを得た。
【００４２】
次に、上記で得られたポリイミド前駆体溶液Ｂを、厚み18μｍ、塗工表面の表面粗度Ｒｚが0.9μｍの電解銅箔（三井金属鉱山（株）製NA-VLP）上にイミド転化後のフィルム厚みが3μｍになるようにバーコートした。その後、130℃で5分乾燥した。その後、乾燥したポリイミド層の上に、積層するようにポリイミド前駆体溶液Ａをイミド転化後のフィルム厚みが33μｍになるようにバーコートして、130℃で5分乾燥した。更に同様にして、このフィルムの上にポリイミド前駆体溶液Bをイミド転化後の厚みが4μｍになるようにバーコートして、130℃で5分乾燥した。次に、乾燥した積層体を真空恒温槽に投入して200℃で30分、300℃で30分、350℃で30分、370℃で10分熱処理をして、ポリイミド層の厚みが40μｍのＣＯＦ用積層板を得た。
【００４３】
ここで、ポリイミド前駆体溶液Ａから得られた非熱可塑性ポリイミドＡ層の300〜350℃の熱膨張係数は30ppm／℃であった。また、ポリイミド前駆体溶液Ｂから得られた熱可塑性ポリイミドＢ層の300〜350℃の熱膨張係数は52ppm／℃であり、ポリイミド層全体のガラス転移温度は363℃、熱膨張係数は38ppm／℃であった。
【００４４】
熱膨張係数は熱機械分析装置TMAを用い、300〜350℃の寸法変化から求め、ガラス転移温度は、動的粘弾性で測定して、損失弾性率のピーク値をガラス転移温度とした。
【００４５】
得られたＣＯＦ用積層板に、60μｍピッチの配線パターンを形成してＣＯＦフィルムキャリアテープとした。なお、インナーリード部には錫メッキを施してある。その後、ＣＯＦフィルムキャリアテープのインナーリード部へ金バンプを有するＩＣを実装し、アンダーフィルを充填、加熱硬化した。実装は、フリップチップボンダー「TFC-2100」芝浦メカトロニクス(株)製を使用し、ボンディングヘッドツール温度は420℃、ステージ温度は100℃、接合圧力は1バンプ当たりの荷重が20gfになるようにおこなった。
【００４６】
次に、ＩＣを実装したＣＯＦフィルムキャリアテープのポリイミド面より顕微鏡にて観察して、ポリイミド層の波打ち等の変形が無く、アンダーフィルとポリイミド界面にボイドがないことを確認した。また、ＩＣを実装したＣＯＦフィルムキャリアテープの断面を観察し、図２に示すT1−T2＝T3（実装による樹脂変形量）として、インナーリード配線沈み込み量を測定し、インナーリードの密着状態とインナーリードとバンプの接続状態を確認した。本実施例では、T3は1.0μｍであり、インナーリードとバンプの接続状態は良好であった。
【００４７】
実施例２
DMAc425gにBAPP28.1ｇとTPE13.3ｇを1Lのセパラブルフラスコの中で撹拌しながら溶解させた。次に、PMDA25.4gをこの溶液に少しずつ投入して、重合反応をおこない、高粘度の熱可塑性ポリイミド前駆体溶液Ｃを得た。
【００４８】
その後、実施例1で得られた非熱可塑性ポリイミド前駆体溶液Ａと熱可塑性ポリイミド前駆体溶液Ｃを用い、実施例1と同様な操作をおこない、ポリイミド層の厚みがＣ／Ａ／Ｃの順に5μｍ/30μｍ/5μｍである40μｍのＣＯＦ用積層板を得た。熱可塑性ポリイミドＣ層の300〜350℃の熱膨張係数は82ppm／℃であり、ポリイミド層全体のガラス転移温度は367℃であり、300〜350℃の熱膨張係数は45ppm／℃であった。ＣＯＦフィルムキャリアテープに加工し、ＩＣを実装、アンダーフィルを充填した結果、ポリイミド層の変形及びアンダーフィルとポリイミド界面にボイドは無かった。また、T3は1.5μｍであり、インナーリードの密着状態及びインナーリードとバンプの接続状態は良好であった。
【００４９】
実施例３
実施例1で得られた非熱可塑性ポリイミド前駆体溶液Ａを、厚み18μｍ、塗工表面の表面粗度Ｒｚが0.9μｍの電解銅箔（三井金属鉱山（株）製NA-VLP）上にイミド転化後のポリイミド層厚みが35μｍになるようにバーコートした。その後、130℃で5分乾燥した。その後、乾燥したポリイミド層の上に、積層するように実施例２で得られた熱可塑性ポリイミド前駆体溶Ｃをイミド転化後のポリイミド層厚みが5μｍになるようにバーコートして、130℃で5分乾燥した。次に、乾燥した積層体を真空恒温槽に投入して200℃で30分、300℃で30分、350℃で30分、370℃で10分熱処理をして、ポリイミド層の厚みが40μｍのＣＯＦ用積層板を得た。
【００５０】
ポリイミド層全体のガラス転移温度は366℃であり、300〜350℃の熱膨張係数は45ppm／℃であり、実施例1と同様にしてＣＯＦフィルムキャリアテープに加工し、ＩＣを実装、アンダーフィルを充填した結果、ポリイミド層の変形及びアンダーフィルとポリイミド界面にボイドは無かった。また、T3は0.5μｍであり、インナーリードの密着状態及びインナーリードとバンプの接続状態は良好であった。
【００５１】
比較例1
DMAc425gにBAPP43.2gを1Lのセパラブルフラスコの中で撹拌しながら溶解させた。次に、PMDA19.1gとBPDA4.5g PMDA24.5gをこの溶液に少しずつ投入して、重合反応をおこない、高粘度の熱可塑性ポリイミド前駆体溶液Ｄを得た。その後、実施例1で得られた非熱可塑性ポリイミド前駆体溶液Ａと熱可塑性ポリイミド前駆体溶液Ｄを用い、実施例1と同様な操作をおこない、ポリイミド層の厚みがＤ／Ａ／Ｄの順に3μｍ/33μｍ/4μｍである40μｍのＣＯＦ用積層板を得た。熱可塑性ポリイミドＤ層の300〜350℃の熱膨張係数は800ppm／℃であり、ポリイミド層全体のガラス転移温度は323℃、300〜350℃の熱膨張係数は352ppm／℃であった。ＣＯＦフィルムキャリアテープに加工し、ＩＣを実装、アンダーフィルを充填した結果、ポリイミド層が大きく波打ち変形し、アンダーフィルとポリイミド界面にボイドが発生していた。また、T3は4μｍであり、インナーリードの密着状態は良好であったが、インナーリードとバンプの接続状態は不良であった。
【００５２】
比較例２
実施例1で得られた非熱可塑性ポリイミド前駆体溶液Ａと熱可塑性ポリイミド前駆体溶液Ｃを用い、実施例1と同様な操作をおこない、ポリイミド層の厚みがＣ／Ａ／Ｃの順に10μｍ/20μｍ/10μｍである40μｍのＣＯＦ用積層板を得た。ポリイミド層全体のガラス転移温度は367℃、300〜350℃の熱膨張係数は80ppm／℃であった。ＣＯＦフィルムキャリアテープに加工し、ＩＣを実装、アンダーフィルを充填した結果、ポリイミド層が波打ち変形し、アンダーフィルとポリイミド界面にボイドが発生していた。また、T3は2μｍであり、インナーリードの密着状態は良好であったが、インナーリードとバンプの接続状態は不良であった。
【００５３】
比較例３
熱可塑性ポリイミド前駆体溶液ＣをＤに変更した以外は、実施例３と同様な操作をおこない、ポリイミド層の厚みが40μｍであるＣＯＦ用積層板を得た。ポリイミド層全体のガラス転移温度は322℃、300〜350℃の熱膨張係数は250ppm／℃であり、実施例1と同様にしてＣＯＦフィルムキャリアテープに加工し、ＩＣを実装、アンダーフィルを充填した結果、ポリイミド層が大きく波打ち変形し、アンダーフィルとポリイミド界面にボイドが発生していた。また、T3は0.5μｍ、インナーリードの密着状態は良好であったが、インナーリードとバンプの接続状態は不良であった。
【００５４】
式（１）で計算されたｚ及びその他の結果をまとめて表1及び表２に示す。なお、各ポリイミド層のTgは、ポリイミド層A：371℃、ポリイミド層B：359℃、ポリイミド層C：365℃及びポリイミド層D：305℃である。
【００５５】
【表１】
【００５６】
【表２】
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】ＣＯＦ用積層板の断面図
【図２】ＩＣチップをキャリアテープに実装する例を示す概念図
【符号の説明】
【００５８】
1：ＩＣチップ
2：バンブ
3、10：絶縁層
4：回路
20：導体
11、13：熱可塑性ポリイミド層
12：非熱可塑性ポリイミド層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁層の片面又は両面に導体を有するＣＯＦ用積層板において、前記絶縁層が２層以上のポリイミド系樹脂からなる多層構造であり、絶縁層のガラス転移温度が３５０℃以上、且つ、３００〜３５０℃の熱膨張係数が７０ppm／℃以下であることを特徴とするＣＯＦ用積層板。
【請求項２】
絶縁層が、非熱可塑性ポリイミド層の片面又は両面に熱可塑性ポリイミド層を有し、下記式（１）で計算されるｚが２０以下であることを特徴とする請求項1に記載のＣＯＦ用積層板。
ｚ＝α×ｘ−β×ｙ （１）
（ここで、αは熱可塑性ポリイミド層の３００〜３５０℃の熱膨張係数（ppm／℃）であり、ｘは熱可塑性ポリイミド層厚みが絶縁層総厚みに占める割合であり、βは非熱可塑性ポリイミド層の３００〜３５０℃の熱膨張係数（ppm／℃）であり、ｙは非熱可塑性ポリイミド層の厚みが絶縁層総厚みに占める割合である。）
【請求項３】
絶縁層と直接接している導体表面の表面粗度Ｒｚが１．０μｍ以下であることを特徴とする請求項1又は２に記載のＣＯＦ用積層板。
【請求項４】
絶縁層が、ポリイミドの前駆体溶液を導体に直接塗布し、イミド転化して得られるものであることを特徴とする請求項1〜３のいずれかに記載のＣＯＦ用積層板。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のＣＯＦ用積層板を加工して得られるＣＯＦフィルムキャリアテープ。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれかに記載のＣＯＦ用積層板を回路加工して得られた配線基板上に電子部品が搭載された電子装置。
【請求項７】
請求項１〜４のいずれかに記載のＣＯＦ用積層板を準備し、
前記積層板の導体を任意の回路パターンに加工した後、
前記回路加工された配線基板上に電子部品を３００℃以上で実装することを特徴とする電子部品が搭載された電子装置の製造方法。
【請求項１】
絶縁層の片面又は両面に導体を有するＣＯＦ用積層板において、前記絶縁層が２層以上のポリイミド系樹脂からなる多層構造であり、絶縁層のガラス転移温度が３５０℃以上、且つ、３００〜３５０℃の熱膨張係数が７０ppm／℃以下であることを特徴とするＣＯＦ用積層板。
【請求項２】
絶縁層が、非熱可塑性ポリイミド層の片面又は両面に熱可塑性ポリイミド層を有し、下記式（１）で計算されるｚが２０以下であることを特徴とする請求項1に記載のＣＯＦ用積層板。
ｚ＝α×ｘ−β×ｙ （１）
（ここで、αは熱可塑性ポリイミド層の３００〜３５０℃の熱膨張係数（ppm／℃）であり、ｘは熱可塑性ポリイミド層厚みが絶縁層総厚みに占める割合であり、βは非熱可塑性ポリイミド層の３００〜３５０℃の熱膨張係数（ppm／℃）であり、ｙは非熱可塑性ポリイミド層の厚みが絶縁層総厚みに占める割合である。）
【請求項３】
絶縁層と直接接している導体表面の表面粗度Ｒｚが１．０μｍ以下であることを特徴とする請求項1又は２に記載のＣＯＦ用積層板。
【請求項４】
絶縁層が、ポリイミドの前駆体溶液を導体に直接塗布し、イミド転化して得られるものであることを特徴とする請求項1〜３のいずれかに記載のＣＯＦ用積層板。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のＣＯＦ用積層板を加工して得られるＣＯＦフィルムキャリアテープ。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれかに記載のＣＯＦ用積層板を回路加工して得られた配線基板上に電子部品が搭載された電子装置。
【請求項７】
請求項１〜４のいずれかに記載のＣＯＦ用積層板を準備し、
前記積層板の導体を任意の回路パターンに加工した後、
前記回路加工された配線基板上に電子部品を３００℃以上で実装することを特徴とする電子部品が搭載された電子装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００７−２１４５５５（Ｐ２００７−２１４５５５Ａ）
【公開日】平成１９年８月２３日（２００７．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３１１０（Ｐ２００７−３１１０）
【出願日】平成１９年１月１１日（２００７．１．１１）
【出願人】（０００００６６４４）新日鐵化学株式会社 (747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月２３日（２００７．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１月１１日（２００７．１．１１）
【出願人】（０００００６６４４）新日鐵化学株式会社 (747)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]