JP2002371399A - めっき方法及びそれに用いるめっき装置 - Google Patents

めっき方法及びそれに用いるめっき装置

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Takeo Mitsunari
剛生 三成
Riichi Okubo
利一 大久保
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Abstract

(57)【要約】 【課題】可撓性を持つフィルム基材4にリールトゥリー
ル方式で電気めっきを施す場合、基材の流れ方向のめっ
き膜厚ばらつき、特に配線パターン8形成時端、孤立し
たパターン、面積の小さいパターン等でにめっき膜厚ば
らつきが発生する、 【解決手段】、リールトゥリール方式で電気めっき方法
において、可撓性を持つ遮蔽板7をリールトゥリール方
式で、又はエンドレス方式で、前記基材4とほぼ同じ速
度で、並行して移動しながら電気めっきを行う電気めっ
き方法。めっき槽1内を、基材4を搬送する際に、配置
した電極5と基材4との間に設けられた、遮蔽板7を基
材4と並行してほぼ同じ速度で搬送し、所要のめっき電
流を供給する電気めっき装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置用基板
を製造する際に、リールトゥリール方式で電気めっきを
行う電気めっき方法、及び、電気めっき装置に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体チップを搭載し、プリント配線板
等への半導体チップの接続に用いられる半導体装置にお
いて、ポリイミド等の可撓性があるフィルム基材4の上
に銅などの配線パターン8を形成する方式のものが知ら
れている。このような可撓性を持つ基材4の片面、また
は両面に所要の導体層や配線パターン8を形成する方法
として、リールトゥリール方式による電気めっき法がよ
く用いられる。例えば、可撓性を持つ基材4上にスパッ
タリング等で薄い銅箔層19を形成し電気銅めっきによ
って所要の厚みの銅めっき層20を得たり、可撓性を持
つ基材4上にあらかじめ導電性のある配線パターン8を
形成しておき、その上に電気めっきにより所要の金属め
っき層20を析出させる方法等がよく用いられている。
【0003】このような電気めっき処理を施すために、
図4に示すような電気めっき装置が用いられる。すなわ
ち、電気めっき槽1の中にめっき液2を満たして、前記槽
1中にリール3によって位置を固定されるフィルム基材4
を浸漬し、搬送手段17を備えたリール3にフィルム基
材4の巻き取り(または送り出し)の動きをさせること
によって、リールトゥリール方式でそのフィルム基材4
を搬送する。めっき液2中には、そのフィルム基材4に対
向する形で電極(アノード)5が配置され、基材4(カ
ソード)と電極(アノード)5間を通電することによ
り、基材4上に所望の厚さを持つ金属めっき導体層20
を析出させる。
【0004】上記のような電気めっき装置において、可
撓性を持つフィルム基材4に対する電気めっきは以下の
ような方法で行われる。可撓性を持つフィルム基材4は
リールトゥリール方式で定速搬送されるため、めっき槽
1内には所定の時間しか留まることができない。まず可
撓性を持つフィルム基材4がめっき槽内に留まっている
時間をめっき時間と考え、所要の電気めっき膜厚20を
得るために必要な電流密度を計算する。そして可撓性を
持つフィルム基材4のめっき槽1内に留まっている範囲
でめっき面積を計算し、そのめっき面積と電流密度を掛
け合わせることで、電気めっきの為に流すべき電流値を
求める。電気めっきの膜厚は流れた電流量に比例するの
で、この操作は電気めっきの膜厚を管理する上で非常に
重要なものである。
【0005】このようなリールトゥリール方式の電気め
っき法において、以下のような問題があった。まず、流
す電流値をめっき槽1全体で規定して通電を行っていた
が、基材4上に析出する電気めっき層20の膜厚は、部
位によって異なっていた。これは、めっき槽1の幾何形
状や電極5の配置等の影響により、例えば電極(アノー
ド)5に近い部分、等特定の部位に電流が集中してしま
い、基板(カソード)4上での電流密度分布が場所によ
って異なるために起こる現象であった。又特に配線パタ
ーン8の微細化のために基板4上のめっきされる部位の
うち、基板4の端の部分、又は孤立したパターン、或い
は他と比較して面積の小さいパターン等で電気めっき膜
20厚が厚くなる傾向が強く、膜厚のばらつきが所定の
範囲内に収まらない場合も多かった。
【0006】このような現象を解消するために、めっき
液中へ絶縁物からなる遮蔽板6の設置が一般に行われ
る。めっき液中の電流分布を決定する要因として、1)
一次電流分布(めっき槽の幾何形状や電極5の配置に起
因する電流分布)、2)二次電流分布(めっき液の液特
性に起因する電流分布)、3)三次電流分布(めっき液
の攪拌・対流に起因する電流分布)、の3つが挙げられ
る。この内、特に電気めっき膜20厚に対する影響の大
きいものが、1)一次電流分布である。即ち、めっき液
中に遮蔽板6を設置することは、めっき槽1の幾何形状
を変化させることを意味しており、電流密度の高い部分
で電流の流れを遮蔽し、その電流を電流密度の低い部分
に流してやることで、電気めっき膜20厚を制御するこ
とが可能になる。
【0007】
【発明の解決しようとする課題】しかし、可撓性を持つ
フィルム基材4にリールトゥリール方式で電気めっきを
施す場合、上記の技術では次のような問題があった。可
撓性を持つフィルム基材4を搬送しながら電気めっきを
行なうため、例えば図5bのように基材4の流れ方向に
細長い開口部26を持つ、固定された遮蔽板を設置した
場合、開口部の幅26を変化させることにより、基材の
流れ24と垂直方向25の電気めっき膜20厚ばらつき
は制御することが可能であったが、基材の流れ方向24
に発生する電気めっき膜厚ばらつきは制御することが出
来なかった。特に配線パターン8形成の為に電気めっき
行う場合は、基材4の流れ方向と、又は基板4の端の部
分、又は孤立したパターン、或いは他と比較して面積の
小さいパターン等でにも大きな電気めっき膜20厚ばら
つきが発生するためにこれを制御する方法が必要であ
り、本発明はこれらの欠点を省く為になされたものであ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は請求項1に係る
発明は、可撓性フィルムからなる基材4上に配線パター
ン8が形成されてなる半導体装置用基板23を製造する
際に、リールトゥリール方式で電気めっきを行う電気め
っき方法において、可撓性を持つ遮蔽板7をリールトゥ
リール方式で、前記基材4とほぼ同じ速度で、並行して
移動しながら電気めっきを行うことを特徴とする電気め
っき方法である。
【0009】本発明は請求項2に係る発明は、可撓性フ
ィルムからなる基材4上に配線パターン8が形成されて
なる半導体装置用基板23を製造する際に、リールトゥ
リール方式で電気めっきを行う電気めっき方法におい
て、可撓性を持つ遮蔽板7をエンドレス方式で、前記基
材4とほぼ同じ速度で、並行して移動しながらめっきを
行うことを特徴とする電気めっき方法である。
【0010】本発明は請求項3に係る発明は、可撓性フ
ィルムからなる基材4上に配線パターンが形成されてな
る半導体装置用基板23を製造する際に用いる電気めっ
き装置であって、電気めっき槽1と、前記めっき槽1内
を可撓性フィルムからなる基材4を搬送させる搬送手段
部17を備え、前記手段により、基材4を搬送する際
に、基材4の少なくとも一方の側に配置した電極5と基
材4との間に設けられた遮蔽板7と、前記遮蔽板7を基
材4と並行してほぼ同じ速度で搬送する遮蔽板搬送手段
部18と、前記基板4に所要のめっき電流を供給する電
流供給手段22を備えた事を特徴とする電気めっき装置
である。
【0011】
【発明の実施の形態】可撓性を持つフィルム基材4を用
いた半導体装置をリールトゥリール方式で製造すると
き、例えば銅配線パターン8の上にニッケルめっき層2
0及び金めっき層20を施すことが多い(図2a参
照)。このとき、フォトリソグラフィー法などで可撓性
を持つフィルム基材4上にあらかじめ銅の配線パターン
8を形成しておき、その上に電気めっき法によって所定
の厚さを持つニッケルめっき層20を析出させ、さらに
電気めっき法を用いて所定の厚さを持つ金めっき層20
を析出させる。ここでは簡単のため、可撓性を持つフィ
ルム基材上に図2bのような銅配線パターン8をフォト
リソグラフィー法で形成し、その上に電気めっき法でニ
ッケルめっき層を5μm、金めっき層を1μm析出させる場
合について述べる。図2aに示すように、従来技術で電
気めっき法を行なった場合、ニッケルめっきの膜20厚
は4〜10μm、金めっきの膜20厚は0.8〜1.2μmの範囲
でばらついていた。特に電気による金属めっき膜20厚
のばらつきが大きいニッケルめっきに対して、本発明の
めっき方法を用いる例について説明する。なお、本発明
の適用可能な範囲は、ニッケルめっきだけに限定され
ず、上記の金めっきや、配線パターンを形成する際のめ
っき、例えば銅めっきに用いることが可能なことはもち
ろんである。
【0012】電気めっき工程として、図3に示すよう
に、基板搬送手段部17備えた投入部巻き出しリール9
よりリールトゥリール方式で可撓性を持つフィルム基材
4を定速度で搬送しながら、電気めっきの前処理として
まず脱脂槽10、電解脱脂槽11、電気ニッケルめっき
槽12、電気金めっき槽13、後純水洗浄槽14、乾燥
槽15、最後は巻き取りリール16により、工程を連続
して行ってしまう方法である。始点のリールから巻き出
された可撓性を持つフィルム基材4は、電気めっきの前
処理として、最初に脱脂10を行なう。これは槽内にあ
らかじめ脱脂液を満たしておき、その中を基材が通過す
るような構造にしておけばよい。水洗を行った後、続い
て電解脱脂11を行なう。これも同様に電解脱脂液の満
たされた槽11の中を基材4が通過するものであるが、
基材4と対抗する形で槽11内に電極5を配置し、電源
装置を用いて電極5と基材4の間に所定の電圧をかける
ことが必要である。この後、基材をシャワーによって水
洗することで、一般的な電気めっき工程の前処理が完了
する。
【0013】続いて電気ニッケルめっきを行なう。ニッ
ケルめっき液をニッケルめっき槽12(図3)に満た
し、リールトゥリール方式で搬送される可撓性を持つフ
ィルム基材4に並行して、遮蔽板搬送手段部18によっ
て、可撓性を持つ遮蔽板7をリールトゥリール方式で搬
送する。例えば前記遮蔽板7を規定の長さで切断し、該
板7両端をコンベアーベルト形状に張り合わせたエンド
レス方式にて繰り返し搬送する。このニッケルめっき槽
12の部分拡大図が、図1である。このような可撓性を
持つ遮蔽板7の材料として、今回は厚さ50μmの耐熱性P
ET(ポリエチレンテレフタレート)フィルムを用いた。
この遮蔽板7は、前記耐熱性PET(ポリエチレンテレフ
タレート)フィルム基材に基材4形成した配線パターン
8と同じ間隔で、該配線パターンに個別に対応した所要
の大きさ、及び形状のスリットを持った遮蔽パターン持
ち、該遮蔽パターンは過去蓄積した技術ノウハウにより
データCAD利用して簡易金型による打抜きにより作成
する。前記遮蔽板7は所定に位置に近傍で、基材4から
適当な距離を置いて設置され、スリットの位置を基材上
のパターン8の位置に合わせて、基材4の搬送と同じ速
度で搬送される。めっき液供給手段21は、パイプに穴
が開けられており、その穴からめっき液がめっき層内1
2に供給される。そしてオーバーフローすることによっ
て、循環している。電極(アノード)5と基材4間に、
前記めっき面積と電流密度を掛け合わせることで、あら
かじめ求めておいた電流を通電すると、基材4の銅配線
パターン8上に所要の厚さのニッケルめっき層20が析
出する。可撓性を持つ遮蔽板7は、図1bのようにニッ
ケルめっき槽12の横に設置したリール17から巻き出
し及び巻き取りを行なう。例えば基材の両面にめっきを
行う場合には、電極5を基材4の表面及び裏面の両面に
配置する場合もある。その場合に、遮蔽板も必ず両方の
電極5と基材4の間に必要というわけではない。遮蔽板
7が必要か否かは、基材4上のめっきする部分(配線パ
ターン8)がどのような状態かに依存するためである。
従って、遮蔽版7は表面か或いは裏面の一方の電極5と
基材4の間にだけある形態も考えられる。
【0014】基材4はニッケルめっき槽12を通過した
後、水洗され、引き続き電気金めっき工程に入る。金め
っき槽13の中も、金めっき液中をリールトゥリール方
式で可撓性を持つフィルム基材4が通過していく構造で
あり、搬送される基材4に対抗する形で電極(アノー
ド)5が配置される場合が多い。電極(アノード)5と
基材4間に通電することで、所要の厚さの金めっき層2
0を得る。電気金めっき後、可撓性を持つフィルム基材
4はリールトゥリール方式で純水洗14及び乾燥15さ
れ、終点でリール16に巻き取られる。
【0015】電気めっき終了後の配線パターン8上のニ
ッケルめっき膜20厚を、蛍光X線膜厚計で測定する
と、4.5〜6μmの範囲に収まっていた。
【0016】<実施例1>厚さ50μmのポリイミドフィ
ルムの片面に厚さ18μmの銅箔を貼り合せた可撓性のあ
る短冊状の基材4(ポリイミドの幅35mm、銅箔の幅30m
m)を用意し、銅箔をフォトリソグラフィー法によって
配線パターン8を形成の加工してピース毎に分けられた
銅配線パターン8を形成する。各ピースのめっき面積は
0.05 dm2であり、ピース幅14.25 mmのパターンを連続的
に形成した。このような可撓性のあるフィルム基材4
を、図3のような構成の電気めっきラインの始点9から
リールトゥリール方式で巻き出した。巻き出しの速度は
0.9 m/minとした。めっき層内を可撓性フィルムからな
る基材4を通過させる搬送手段部17備えた基材送り用
リール3を備えている。この可撓性を持つフィルム基材
4に対して、最初に脱脂10を行った。これは槽内10
にあらかじめ脱脂液を満たしておき、その中を基材4が
通過するような構造になっている。水洗を行った後、続
いて電解脱脂11を行った。これも同様に電解脱脂液の
満たされた槽11の中を基材4が通過するものである
が、基材4と対抗する形で槽11内に電極5が配置され
ており、電源装置を用いて基材4と電極5との間に所定
の電圧をかけ、一定時間電解を行った。
【0017】可撓性を持つフィルム基材4は、そのまま
リールトゥリール方式で搬送され、電気ニッケルめっき
槽12に入る。ニッケルめっき液(スルファミン酸ニッ
ケル450 g/L、ホウ酸30 g/Lの水溶液)をニッケルめっ
き槽12(図1参照)に満たし、その中にリールトゥリ
ール方式で搬送されるフィルム基材4を通過させた。基
材4から15mmの距離に厚さ50μmの耐熱性PET(ポリエチ
レンテレフタレート)フィルムからなる可撓性を持つ遮
蔽板7を基材4に対して平行に設置し、リールトゥリー
ル方式で基材4と同じ速度を保ちつつ同じ方向(基板4
の流れる方向)に搬送した。この遮蔽板7は、基材4上
に形成した配線パターン8と同じ間隔で、該配線パター
ンに対応した所要の大きさ、及び形状のスリットを持っ
ており、遮蔽板7は基材4と電極5との間の所定に位置
に、基材4から適当な距離を置いて設置され、又遮蔽板
7のスリットの位置は基材4上のパターン8の位置に合
わせて後、基材4の搬送と同じ速度で搬送する。
【0018】ニッケルめっき槽12として、基材4の流
れ方向に長さ0.9 mの槽12を3つ連結して用いた。基材
4の搬送速度を0.9 m/minとしているため、めっき時間
は3分である。このめっき時間で電気ニッケルめっき層
20の厚さを5μm得るために、6.7 A/dm2の電流密度で
電気ニッケルめっきを行なった。このとき、一つのニッ
ケルめっき槽12中に留まっている部分の面積は約3.16
dm2であり、一つのニッケルめっき槽12について21.2
Aの電流値でめっきを行った。
【0019】可撓性のあるフィルム基材4は、電気ニッ
ケルめっき槽12を通過した後、水洗され、引き続き電
気金めっき槽13に入る。金めっき槽13の中も、金め
っき液中をリールトゥリール方式で可撓性のあるフィル
ム基材4が通過していく構造であり、搬送される基材4
に対抗する形で配置した電極(アノード)5と基材4間
に所定の電流値で通電し、電気金めっき層20を形成し
た。電気金めっき後、可撓性を持つフィルム基材4はリ
ールトゥリール方式で純水洗14及び乾燥15され、電
気めっきラインの終点でリール16に巻き取った。
【0020】電気めっき終了後の可撓性を持つフィルム
基材4について、配線パターン8上のニッケルめっき膜
20厚を蛍光X線膜厚計で測定したところ、電気ニッケ
ルめっき層の最も薄い部分で4.52μm、最も厚い部分で
5.96μmという結果であった。従来技術を用いてめっき
を行なった場合、同様にニッケルめっき膜厚を測定する
と4〜10μm程度のばらつきが発生することから、電気ニ
ッケルめっき層12の膜厚に関してばらつきが大きく改
善した。
【0021】
【発明の効果】本発明の請求項1及び請求項2に係るめ
っき方法、及び請求項3に係るめっき装置を用いること
で、リールトゥリール方式で搬送される可撓性を持つフ
ィルム基材4に対して、電気めっきの膜20厚さのばら
つきを大幅に削減することができた。これは可撓性を持
つ遮蔽板をリールトゥリール方式等で基材と並行してほ
ぼ同じ速度により動かす遮蔽板による電流分布制御が可
能になった効果である。その結果、リールトゥリール方
式で搬送される可撓性を持つフィルム基材4の電気めっ
き層20の膜厚も基板4の流れ方向に対しても安定化、
又基板4の端の部分、又は孤立したパターン、或いは他
と比較して面積の小さいパターン等のめっき膜厚も安定
化することできた。これによりめっき方法及びそれに用
いるめっき装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】a〜bは本発明に関わる可撓性を持つフィルム
基材に対しリールトゥリール方式で電気めっきを行なう
場合に用いるめっき槽の図1aは上面図、及び図1bは
側断面図。
【図2】a〜bは本発明の実施例に用いた可撓性を持つ
フィルム基材上に形成された銅パターンの図2aは平面
図、と図2bは側断面図。
【図3】一般的な電気めっきラインの模式図。
【図4】可撓性を持つフィルム基材に対しリールトゥリ
ール方式で電気めっきを行なう場合によく用いられるめ
っき槽の模式的な側断面図。
【図5】a〜 bは可撓性を持つフィルム基材に対しリ
ールトゥリール方式で電気めっきを行なう場合によく用
いられるめっき槽に遮蔽板を設置した図5aは上面図、
及び図5bは側断面図。
【符号の説明】
1…電気めっき槽 2…めっき液 3…基材送り用リール(搬送用) 4…可撓性を持つフィルム基材(電極、カソード) 5…電極(アノード) 6…遮蔽板 7…可撓性を持つ遮蔽板 8…可撓性を持つフィルム基材上に形成した配線パター
ン 9…電気めっきライン始点の巻き出しリール 10…脱脂槽 11…電解脱脂槽 12…電気ニッケルめっき槽 13…電気金めっき槽 14…純水洗浄槽 15…乾燥槽 16…電気めっきライン終点の巻き取りリール 17…基板4を搬送する搬送手段部 18…遮蔽板7を搬送する搬送手段部 19…薄い銅箔層 20…電気めっきによる金属めっき層 21…めっき液供給手段 22…めっき用電流を供給する手段 23…半導体装置用基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 23/50 H01L 23/50 D

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】可撓性フィルムからなる基材4上に配線パ
    ターン8が形成されてなる半導体装置用基板23を製造
    する際に、リールトゥリール方式で電気めっきを行う電
    気めっき方法において、可撓性を持つ遮蔽板7をリール
    トゥリール方式で、前記基材4とほぼ同じ速度で、並行
    して移動しながら電気めっきを行うことを特徴とする電
    気めっき方法。
  2. 【請求項2】可撓性フィルムからなる基材4上に配線パ
    ターン8が形成されてなる半導体装置用基板23を製造
    する際に、リールトゥリール方式で電気めっきを行う電
    気めっき方法において、可撓性を持つ遮蔽板7をエンド
    レス方式で、前記基材4とほぼ同じ速度で、並行して移
    動しながらめっきを行うことを特徴とする電気めっき方
    法。
  3. 【請求項3】可撓性フィルムからなる基材4上に配線パ
    ターンが形成されてなる半導体装置用基板23を製造す
    る際に用いる電気めっき装置であって、電気めっき槽1
    と、前記めっき槽1内を可撓性フィルムからなる基材4
    を搬送させる搬送手段部17を備え、前記手段により、
    基材4を搬送する際に、基材4の少なくとも一方の側に
    配置した電極5と基材4との間に設けられた遮蔽板7
    と、前記遮蔽板7を基材4と並行してほぼ同じ速度で搬
    送する遮蔽板搬送手段部18と、前記基板4に所要のめ
    っき電流を供給する電流供給手段22を備えた事を特徴
    とする電気めっき装置。
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