JP2005294643A - 両面配線テープキャリアの製造方法及びその方法で製造されたテープキャリア - Google Patents

Abstract

【課題】容易かつ確実に上面の銅箔との接続を得ることができるばかりか、テープキャリアの薄型化に好適な両面配線テープキャリアの製造方法と、その方法で製造されたテープキャリアを提供する。
【解決手段】両面に銅層３を有し且つ銅層３との接合に接着剤を用いていないポリイミドフィルム１を準備して、銅層３の片面または両面にフォトエッチングによりビア開孔用パターン６を形成し、該パターンをマスクとしてアルカリ溶液によるポリイミドエッチングによりブラインドビアホール８を形成した後、配線パターン９をフォトエッチングで形成し、さらに前記銅層間の接続に不必要な部分をマスキングした後に、ブラインドビアホール８に対して、ビア側面に導電化処理をすることなしにビア底面よりめっき析出形状が凹型またはフラット形状になるようにめっき１１を析出させることによりビア内部をめっきで埋め、両面の銅層３を電気的に接続するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体チップを搭載するためのテープキャリア、特にポリイミドテープの両面に銅配線層が形成されている両面配線テープキャリアの製造方法に関する。

近年の電子機器は、ますます小型化・軽量化・薄型化の傾向が進み、これに用いられる部品の高集積化が厳しく要求されている。従来から、ファインピッチに対応できる半導体パッケージとして、銅ポリイミドテープを使用したＴＣＰ（テープキャリアパッケージ）などがあったが、昨今はパッケージの小型化とともに、ＩＣの高周波化が加速され、これに伴い半導体を搭載する周辺部品にも高周波化が求められるようになった。こうした小型化・高周波化の要求によって、ＴＣＰにおいても配線密度向上と高周波特性の向上が必須となり、これらの要求をみたすものとして両面配線テープキャリアが望まれている。

従来の両面配線テープキャリアの製造方法を図２に示す。従来の製造方法では、両面銅層付ポリイミドテープ１０１の片面に、フォトレジストを用いてビアマスク用の銅パターン１０２を形成したのち、該ビアマスクを用いて、炭酸ガスレーザーやＡｒレーザーなど、あるいはポリイミドエッチングによってブラインドビア１０３を開孔する。その後、両面の電気的接続のための電気銅めっきの前処理として、ブラインドビア側面にＰｄやＣなどの電気伝導物質による導電化層１０４を形成し、導電化処理を行う。次いで、電気銅めっきで導電化層の上に、銅めっき１０５を析出させて、銅層間接続を行ない、最後にフォトレジストを用いた銅エッチングにより配線１０６を形成するようにしていた。

更に、これを改良したものとして、本願発明者らは、ブラインドビアホールを形成した後に、予め配線パターンをフォトエッチングで形成し、次いで銅層間接続に不必要な部分をマスキングした後に、ブラインドビアホールに対して、ビア側面に導電化処理をすることなしにビア底面よりめっきを析出させることによりビア内部をめっきで充填し、上面の銅箔と電気的な接続をとるようにした方法を提案した（特許文献１参照）。
特開平２００４−１５０２６公報

しかしながら、この方法の場合、ビア内部を埋め且つ上面の銅箔と電気的な接続をとるための銅めっきは、凸型の析出形状となるため、十分な接続を得るためにはめっき厚を厚くしなければならず、そのため層間接続部分のみが厚く突出した構造にならざるをえなかった。これは、テープキャリアの薄型化の要求に反する結果となるばかりか、SiチップやLCR部品を搭載する際には、層間接続領域を避けて実装するなどの制約が生じ、問題があった。

本発明は、従来方法の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、容易かつ確実に上面の銅箔との接続を得ることができるばかりか、テープキャリアの薄型化に好適な両面配線テープキャリアの製造方法と、その方法で製造されたテープキャリアを提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明による両面配線テープキャリアの製造方法は、両面に銅層を有し且つ該銅層との接合に接着剤を用いていないポリイミドフィルムを準備して、前記銅層の片面または両面にフォトエッチングによりビア開孔用パターンを形成し、該パターンをマスクとしてアルカリ溶液によるポリイミドエッチングによりブラインドビアホールを形成した後、配線パターンをフォトエッチングで形成し、さらに前記銅層間の接続に不必要な部分をマスキングした後に、前記ブラインドビアホールに対して、ビア側面に導電化処理をすることなしにビア底面よりめっきを析出させて、ビア内部をめっきで充填することにより前記両面の銅層を電気的に接続すると共に、前記めっきの析出形状を凹型またはフラット形状になるようにしたことを特徴とする。

また、本発明による両面配線テープキャリアの製造方法は、両面に銅層を有し且つ該銅層との接合に接着剤を用いていないポリイミドフィルムを準備して、前記銅層の片面あるいは両面にフォトエッチングによりビア開孔用パターンを形成し、該パターンをマスクとしてレーザーによりブラインドビアホールを形成した後、配線パターンをフォトエッチングで形成し、更に前記銅層間の接続に不必要な部分をマスキングした後に、前記ブラインドビアホールに対して、ビア側面に導電化処理することなしにビア底面よりめっきを析出させて、ビア内部をめっきで充填することにより前記両面の銅層を電気的に接続すると共に、前記めっきの析出形状を凹型またはフラット形状になるようにしたことを特徴とする。

また、本発明による両面配線テープキャリアの製造方法は、ビア内部をめっきで埋める際のめっき析出形状が凹型もしくはフラット形状となるように、染料系添加剤を含むめっき液を用いたことを特徴とする。

また、本発明による両面配線テープキャリアの製造方法は、めっきにより析出される材料は、銅、ニッケル、金、銀、白金、錫、鉛などから選択される１種以上の金属であることを特徴とする。

また、本発明による両面配線テープキャリアの製造方法は、レーザーとして、炭酸ガスレーザーあるいはＡｒレーザーを用いることを特徴とする。

本発明の両面配線テープキャリアの製造方法では、層間接続のめっきに、染料系添加剤を含むめっき液を用いることにより、ブラインドビアの底面から析出させためっき形状が凹型もしくはフラット形状となり、層間接続部が上面銅箔より凸になることなく接続することができる。これにより、上面銅箔の同一平面内は凸な部分がなく、チップやLCR部品の搭載に制約を生じることがなく実装が可能となる。
また、本発明の両面配線テープキャリアの製造方法によれば、従来よりめっき時間を短くすることができ、安価に両面配線テープキャリアが製造可能となる。
さらに、層間接続には、ビア底面からめっきを析出させる手法を用いるため、ビア内部にボイドが残存しないという利点があり、信頼性の高い両面配線テープキャリアを得ることができる。また、ビア内部をめっきで充填するため、ビア直上に部品実装が可能となり、より一層の高密度化が可能となる。

本願発明者らは、めっきに用いる添加剤を鋭意模索した結果、析出形状が凹型もしくはフラット形状となる染料系添加剤を見出した。非染料系添加剤では、ビア底面よりめっきを析出させると必ず凸形状となってしまっていたが、本染料系添加剤では、凹型もしくはフラット形状の析出となる。本発明は、この点に着目して、該染料系添加剤を含むめっき液を用いるようにしたものであり、これにより、テープの総厚を薄くでき、かつSiチップや、LCR部品などの実装に制約を生じないことを可能にしたものである。

さらに、本発明の層間接続構造では、めっき厚を厚くしなくても上面の銅箔との接続が十分に可能となり、めっき時間を大幅に低減でき、両面配線テープキャリアを安価に製造することを可能にした。
また、本製造方法では、層間接続部がめっきで埋められているため、内部にボイドが残存しないという利点がある。

以下本発明による両面配線テープキャリアの製造方法を図１を参照して説明する。
まず、出発材料としてポリイミドテープ１の両面にNi-Cr合金などの金属をスパッタリングしポリイミド表面に金属層２を形成する。次いで、該ポリイミドテープに対し前記金属層を給電層に用いて銅めっき３を施し、両面を所定の銅めっき厚さに調整した両面銅層付きポリイミドテープ４を用意する（図１（a））。

このポリイミドテープ４の両面にアルカリ現像型感光性レジストフィルム５をラミネートし、ビアマスク用パターンを露光した後、炭酸ナトリウム水溶液で現像を行う。次いで、現像によりパターニングされたレジストに対し、塩化銅エッチング液によりエッチングを行い、ビア開孔部の銅と下地金属層であるNi-Cr層を除去し、ビア開孔パターン６を形成する（図１（b））。

次いで、両面のレジストを水酸化ナトリウム溶液によって剥離して、ビア開孔部のみポリイミドが露出したテープ７にする（図１（c））。このポリイミドテープ７をアルカリポリイミドエッチング液に浸して、ポリイミド層をエッチングするか或いはレーザー光を照射して、ブラインドビアホール８を形成する（図１（d））。次いで、両面にアルカリ現像型感光性レジストをラミネートし、配線用パターンを露光したのち、炭酸ナトリウム溶液で現像する。そして、塩化銅エッチング液によりエッチングを行い、銅層３とNi-Cr金属層２を除去し、配線９の形成を完了させたのち（図１（e））、層間接続部以外のパターンをレジスト１０でマスキングする（図１（f））。

その後、本発明の特徴である染料系添加剤を用いためっき液によって、ブラインドビア底面側から給電を行い、ビア底面よりめっき１１を析出させる（図１（g））。めっきを盛り上げ、上面の銅箔２と接続させることにより、上下の銅箔の導通を得る（図１（h））。染料系添加剤を含むめっき液を用いると、めっき析出形状が凹型もしくはフラット形状となるため、上面の銅箔２と接続した後の形状も凹型もしくはフラット形状となり、厚く盛り上がるようなことはない（図１（i））。

また、上面の銅箔２と接続するまでのめっき時間が短くなり、工程の短縮化が図れる。さらに、めっきは底面からのみの一方向析出であるため、ボイドば内部に残存しない層間接続が可能となる。最後に、マスキング用レジストを除去し、両面配線テープキャリア１２を得る（図１（i））。なお、必要に応じてこの両面配線テープキャリア３にNi/Auめっきや、ソルダーレジスト形成１３を行ってもよい（図１（j））。

以下、図面を参照して具体的実施例を説明する。図１（a）〜図１（j）は本発明の第１実施例であり、両面配線テープキャリアの各工程ごとの断面図を示すものである。まず、出発材料として５０μm厚のポリイミドテープ１の両面にNi-Cr合金を厚さ約５００Åとなるようにスパッタし、金属層２を形成した。さらに両面に銅めっきにより厚さ８μmの銅めっき層３を形成し、両面銅層付ポリイミドテープ４を用意した（図１（a））。

次に、このポリイミドテープ４の両面にアルカリ現像型感光性レジストフィルム５（旭化成製：AQ-1558）をラミネートした後、１５０μmφのビアを開孔するマスクパターンを露光した後、１ｗｔ％炭酸ナトリウム水溶液で４０℃で３０秒間現像を行った。次いで、現像によりパターニングされたレジストに対し、１０ｗｔ％塩化銅エッチング液により４５℃で３０秒間エッチングを行い、ビア開孔部上面の銅と下地のNi-Cr金属層を除去し、１５０μｍφのビアマスク６を形成した（図１（b））。

次に、両面のレジストを２ｗｔ％水酸化ナトリウム溶液で３０℃で３分間処理しレジストの剥離を行って、ビア開孔部のみポリイミドが露出したテープ７にした（図１（c））。このポリイミドテープを７０℃のアルカリポリイミドエッチング液に２分間浸し、ポリイミド層をエッチングし、ブラインドビアホール８を形成した（図１d））。ついで、両面にアルカリ現像型感光性レジスト（旭化成AQ-1558）をラミネートし、４０μｍピッチの微細な配線用パターンを露光したのち、１ｗｔ％炭酸ナトリウム溶液で現像した。次に、１０ｗｔ％塩化銅エッチング液によりエッチングを行い、銅層とNi-Cr金属層を除去し、配線９のパターン形成を完了した（図１e））。

さらに、層間接続部以外をマスキングするために、両面にアルカリ現像型感光性レジスト１０（旭化成AQ-1558）をラミネートし、露光・現像し、層間接続部のみを露出させたマスキングを形成した（図１（f））。次いで、硫酸銅めっきによって層間接続を行う前処理として、まず脱脂を４０℃で１分間行った後、化学研磨（硫酸―過酸化水素水系）で室温で３０秒間処理した。さらに、１０％硫酸で酸洗を行い、前処理を完了させた。

次いで、染料系添加剤を含んだ硫酸銅めっき液を用いて、ブラインドビア底面側から給電を行い、ブラインドビア底面に銅めっき４を析出させた（図１（g））。さらにめっきを継続し膜厚を５５μｍまで析出させ、上面の銅箔との電気的な接続を得た（図１（h））。最後にマスキング用レジスト１０を除去し、両面配線テープキャリア１２を得た（図１i））。

このようにして得た両面配線テープキャリアの層間接続部分は、上面の銅箔に比べ、わずかに凹型もしくはフラット形状であり、同一平面内で凸部分は無かった。また、層間接続部の断面観察から、上面の銅箔との接続も５μm以上の十分な膜厚を確保しており、また内部のボイド発生は見られなかった。得られたテープキャリアを２６０℃と室温のシリコーンオイルに交互に１００サイクル浸漬させ、試験前後の抵抗値の変化率を測定した結果、試験前後の変化率は３％以内であり、十分な信頼性が確認された。

図２（a）〜図２（j）は本発明の第２実施例であり、両面配線テープキャリアの各工程ごとの断面図を示すものである。まず、出発材料として５０μm厚のポリイミドテープ１の両面にNi-Cr合金を厚さ約５００Åとなるようにスパッタし、金属層２を形成した。さらに両面に銅めっきにより厚さ８μmの銅めっき層３を形成し、両面銅層付ポリイミドテープ４を用意した（図２（a））。

次に、このポリイミドテープ４の両面にアルカリ現像型感光性レジストフィルム５（旭化成製：AQ-1558）をラミネートした後、１５０μmφのビアを開孔するマスクパターンを露光した後、１ｗｔ％炭酸ナトリウム水溶液で４０℃で３０秒間現像を行った。次いで、現像によりパターニングされたレジストに対し、１０ｗｔ％塩化銅エッチング液により４５℃で３０秒間エッチングを行い、ビア開孔部上面の銅と下地のNi-Cr金属層を除去し、１５０μｍφのビアマスク６を形成した（図２（b））。

次に、両面のレジストを２ｗｔ％水酸化ナトリウム溶液で３０℃で３分間処理しレジストの剥離を行って、ビア開孔部のみポリイミドが露出したテープ７にした（図２（c））。このポリイミドテープに対し、炭酸ガスレーザーを照射し、ブラインドビアホール８を形成した（図２d））。ついで、両面にアルカリ現像型感光性レジスト（旭化成AQ-1558）をラミネートし、４０μｍピッチの微細な配線用パターンを露光したのち、１ｗｔ％炭酸ナトリウム溶液で現像した。次に、１０ｗｔ％塩化銅エッチング液によりエッチングを行い、銅層とNi-Cr金属層を除去し、配線９のパターン形成を完了した（図２e））。

さらに、層間接続部以外をマスキングするために、両面にアルカリ現像型感光性レジスト１０（旭化成AQ-1558）をラミネートし、露光・現像し、層間接続部のみを露出させたマスキングを形成した（図２（f））。次いで、硫酸銅めっきによって層間接続を行う前処理として、まず脱脂を４０℃で１分間行った後、化学研磨（硫酸―過酸化水素水系）で室温で３０秒間処理した。さらに、１０％硫酸で酸洗を行い、前処理を完了させた。＊＊
次いで、染料系添加剤を含んだ硫酸銅めっき液を用いて、ブラインドビア底面側から給電を行い、ブラインドビア底面に銅めっき４を析出させた（図２（g））。さらにめっきを継続し膜厚を５５μｍまで析出させ、上面の銅箔との電気的な接続を得た（図２（h））。最後にマスキング用レジスト１０を除去し、両面配線テープキャリア１２を得た（図２i））。
このようにして得た両面配線テープキャリアの層間接続部分は、上面の銅箔に比べ、わずかに凹型もしくはフラット形状であり、同一平面内で凸部分は無かった。また、層間接続部の断面観察から、上面の銅箔との接続も５μm以上の十分な膜厚を確保しており、また内部のボイド発生は見られなかった。得られたテープキャリアを２６０℃と室温のシリコーンオイルに交互に１００サイクル浸漬させ、試験前後の抵抗値の変化率を測定した結果、試験前後の変化率は３％以内であり、十分な信頼性が確認された。

本発明に係る両面配線テープキャリアの製造方法を示す工程図である。 本発明に係る両面配線テープキャリアの製造方法を示す工程図である。 従来の両面配線テープキャリアの製造方法を示す工程図である。

符号の説明

1 ポリイミドフィルム
2 シード層
3 銅層
4 両面銅層付ポリイミドテープ
5 レジスト
6 ビア開孔用パターン
7 ビアマスクを形成したポリイミドテープ
8 ブラインドビアホール
9 配線
10 レジスト
11 析出しためっき
12 両面配線テープキャリア
101 両面銅層付ポリイミドテープ
102 ビアマスク用の銅パターン
103 ブラインドビア
104 導電化
105 銅めっき
106 配線

Claims (6)

1. 両面に銅層を有し且つ該銅層との接合に接着剤を用いていないポリイミドフィルムを準備して、前記銅層の片面または両面にフォトエッチングによりビア開孔用パターンを形成し、該パターンをマスクとしてアルカリ溶液によるポリイミドエッチングによりブラインドビアホールを形成した後、配線パターンをフォトエッチングで形成し、さらに前記銅層間の接続に不必要な部分をマスキングした後に、前記ブラインドビアホールに対して、ビア側面に導電化処理をすることなしにビア底面よりめっきを析出させて、ビア内部をめっきで充填することにより前記両面の銅層を電気的に接続すると共に、前記めっきの析出形状を凹型またはフラット形状になるようにした両面配線テープキャリアの製造方法。
2. 両面に銅層を有し且つ該銅層との接合に接着剤を用いていないポリイミドフィルムを準備して、前記銅層の片面あるいは両面にフォトエッチングによりビア開孔用パターンを形成し、該パターンをマスクとしてレーザーによりブラインドビアホールを形成した後、配線パターンをフォトエッチングで形成し、更に前記銅層間の接続に不必要な部分をマスキングした後に、前記ブラインドビアホールに対して、ビア側面に導電化処理することなしにビア底面よりめっきを析出させて、ビア内部をめっきで充填することにより前記両面の銅層を電気的に接続すると共に、前記めっきの析出形状を凹型またはフラット形状になるようにした両面配線テープキャリアの製造方法。
3. ビア内部をめっきで埋める際のめっき析出形状が凹型もしくはフラット形状となるように、染料系添加剤を含むめっき液を用いたことを特徴とする請求項１又は２に記載の両面配線テープキャリアの製造方法。
4. めっきにより析出される材料は、銅、ニッケル、金、銀、白金、錫、鉛などから選択される１種以上の金属であることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の両面配線テープキャリアの製造方法。
5. レーザーは、炭酸ガスレーザーあるいはＡｒレーザーであることを特徴とする請求項２または３に記載の両面配線テープキャリアの製造方法。
6. 請求項１乃至５の何れかに記載の製造方法により製造されたテープキャリア。