JP2006272886A - フレキシブル金属積層体およびフレキシブルプリント基板 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】金属層10と、その上に形成された2層以上からなる樹脂層11とを有するフレキシブル金属積層体であって、樹脂層11の最外層(第2層15)の吸湿膨張係数(CHO)は、樹脂層11の金属層10と隣接する層(第1層14)の吸湿膨張係数(CHM)よりも小さいことを特徴とするフレキシブル金属積層体およびこれを用いたフレキシブルプリント基板。
【選択図】 図1
Description
最近では、液晶ディスプレイ(LCD)の駆動ICの小型化やICの多出力化の要求に伴い、IC(集積回路)チップとフレキシブルプリント基板との接合にフリップチップ接合、とりわけ、COF(Chip On Film)実装が採用されている。
これまでのCOF実装は、TCP(Tape Carrier Package)実装で用いられたILB(Inner Lead Bonder)ボンダーを改造して使用している。
また、駆動ICの小型化やICの多出力化に対応する更なる高密度化には、ICチップとフレキシブルプリント基板との接合位置のバラツキ精度を小さくすることが必須とされており、ファインピッチ対応での接合可能なCOFボンダーが近年採用されはじめた。
COFボンダーは、ICチップ1とフレキシブルプリント基板2とを圧接するための加熱ツール3と、ステージ4とから概略構成されている。
ICチップ1は、板状の本体1aと、金などからなるバンプ1bとを備えている。バンプ1bは、例えば、複数の板状の突起物が、本体1aの片面上に、所定の間隔をあけて配置されたものである。
また、フレキシブルプリント基板2は、板状の絶縁性の樹脂層2aと、その片面に設けられた金属製の配線2bとを備えている。なお、フレキシブルプリント基板2は、フレキシブル金属積層体を加工して製造したものである。すなわち、フレキシブル金属積層体は、絶縁性の樹脂層と金属層とが積層されてなり、フレキシブルプリント基板2は、この金属層をメッキ処理等によって加工し、配線2bを形成することにより得ることができる。
ついで、ICチップ1の上から加熱ツール3を押しつけ、ICチップ1とフレキシブルプリント基板2に圧力をかけると、バンプ1bと配線2bとが高温高圧で溶融され共晶することで、ICチップ1とフレキシブルプリント基板2とが接合される。
そして、この様にして接合が終了した後、ICチップ1とフレキシブルプリント基板2との間のバンプ1bと配線2bの周囲にアンダーフィルと呼ばれる絶縁樹脂を充填する。
樹脂層2aが縮小変形すると、その上に設けられた配線2bや、これと接合するバンプ1bの位置がずれたり、ICチップ1とフレキシブルプリント基板2との間の隙間が狭くなり、接合後、ICチップ1とフレキシブルプリント基板2との間にアンダーフィルを充填できなくなる。
また、樹脂層2aが縮小変形すると、バンプ1bと配線2bとを点接触により、強く押しつけたときに、これらの接点を支点として、配線2bが樹脂層2aから剥離することがある。そして、この剥離した配線2bがICチップ1と接触し、ショート(いわゆるエッジショート)することがある。
第1の態様は、金属層と、その上に形成された2層以上からなる樹脂層とを有するフレキシブル金属積層体であって、
樹脂層の最外層の吸湿膨張係数(CHO)は、樹脂層の金属層と隣接する層の吸湿膨張係数(CHM)よりも小さいことを特徴とするフレキシブル金属積層体である。
第2の態様は、樹脂層の線熱膨張係数と金属層の線熱膨張係数との差の絶対値が10×10−6/℃未満である第1の態様のフレキシブル金属積層体である。
第3の態様は、吸湿膨張係数(CHM)と吸湿膨張係数(CHO)との差(CHM−CHO)が、10×10−6/%RH以上である第1または2の態様のフレキシブル金属積層体である。
第4の態様は、最外層の厚さ(T1)と樹脂層全体の厚さ(T0)の比(T1)/(T0)が、35/100以上95/100以下である第1〜3のいずれかの態様のフレキシブル金属積層体である。
第5の態様は、樹脂層は、300℃における貯蔵弾性率が1GPa以上であり、かつ300℃以上のガラス転移点を有する第1〜4のいずれかの態様のフレキシブル金属積層体である。
第6の態様は、樹脂層は、有機溶剤に可溶な熱可塑性樹脂を含む第1〜5のいずれかの態様のフレキシブル金属積層体である。
第7の態様は、樹脂層は、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、およびポリシロキサンイミド樹脂からなる群から選ばれる少なくとも1種類の樹脂を含有する第1〜6のいずれかの態様のフレキシブル金属積層体である。
第8の態様は、金属層は、金属箔から構成されている第1〜7のいずれかの態様のフレキシブル金属積層体である。
第9の態様は、金属箔は、銅箔、ステンレス箔、アルミニウム箔、およびニッケル箔からなる群から選ばれる1種以上からなる第8の態様のフレキシブル金属積層体である。
第10の態様は、本発明のフレキシブル金属積層体を用いたことを特徴とするフレキシブルプリント基板である。
図1は、フレキシブル金属積層体の構成の一例を示した断面図である。
この例のフレキシブル金属積層体は、金属層10と、その片面上に積層された樹脂層11とから構成されている。
この例において、樹脂層11は、金属層10上に積層された、金属層10との接触面13を構成する第1層(金属層10に隣接する層)14と、その上に積層された、最外面12を構成する第2層(最外層)15とからなる2層構造となっている。
中でも、金属箔を用いることが好適である。金属箔を使用することにより、ピンホールの発生を抑制できる。そのため、配線欠陥を低減することができる。よって、歩留まりの向上、電気的信頼性の向上の効果が得られる。また、金属箔を利用すると、連続的に高温に加熱をしても、樹脂層と金属層(配線)との間が剥離しにくいという優れた効果が得られる。
さらに好ましくは、エッチング特性が良好でファインピッチ化が対応できる電解銅箔や高屈曲性を向上させることができる圧延銅箔、さらには銅箔の工程搬送性を向上させることができる銅箔をキャリアとした極薄銅箔等が挙げられる。
金属層の厚さは、好ましくは3〜50μm、さらに好ましくは3〜35μmである。さらには、ファインピッチ化対応や金属箔単独で搬送性可能な8〜18μmとすることが望ましい。
これにより、樹脂層11の縮小変形を抑制し、これに伴う不都合を低減することができる。
この様な効果が得られる理由は、以下の様に推測される。
すなわち、従来のフレキシブル金属積層体の樹脂層は、そのフレキシブルプリント基板としてのフレキシブル性(可とう性)確保の点から、ある程度吸湿性のある樹脂を使用している。そのため、フレキシブル金属積層体を製造してから、フレキシブルプリント基板とし、ICチップと接合する等の加工をするまでの間に樹脂層が吸湿し、ある程度の水分を含むものとなる。
そして、上述の様にフレキシブルプリント基板とICチップとを接合する場合において、高温条件下、バンプ等が高圧で押しつける処理時における樹脂層の縮小変形は、フレキシブルプリント基板の樹脂層において、配線(金属層)に接触している付近に存在する水分が、高温条件下、バンプ等が高圧で押しつけられたときに、樹脂層から外部に放出され、これによって、樹脂層の前記配線(金属層)と隣接する付近が急激に縮むことに起因すると考えられる。
よって、本発明のフレキシブル金属積層体の様に、金属層と反対側の最外層が吸湿しにくい特性を有することにより、金属層に隣接する部分は、金属層と、この最外層によって保護される。その結果、フレキシブル金属積層体の製造後、これをフレキシブルプリント基板に加工し、ICチップと接続する等の処理をするまでの間に、樹脂層において、金属層(配線)と接触する付近に蓄えられる水分量を低減することができる。
したがって、高温条件下、バンプ等を高圧で押しつける処理が行われても、そもそも水分量が低減されているため、樹脂層の金属層(配線)と接触する付近において、急激に水分が放出され、縮小変形する現象を防ぐことができる。
金属層10と隣接する層(第1層14)の吸湿膨張係数(CHM)は、好ましくは15×10−6/%RH〜60×10−6/%RH、さらには15×10−6/%RH〜50×10−6/%RHとされる。この範囲内であると、フレキシブルプリント基板に必要とされるフレキシブル性(可とう性)を維持することができる。
金属層10の上に第1層14を形成する。ついで、金属層10を除去し、第1層14のみからなる測定用サンプルを得る。測定用サンプルのサイズはたて70mm×横70mmとする。厚さは、フレキシブル金属積層体としたときの第1層14の厚さと同様とする。
金属層10の除去には、化学エッチング処理等を適用することができる。例えば銅箔からなる金属層10を用いた場合には、塩化第二鉄溶液などによって除去することができる。
ついで、測定用サンプルの金属層10に接触していなかった方の表面に、MD方向(結晶が配向している方向)において、1点マーキングし、さらにこの点との距離が55mmとなるように、2点目をマーキングする。また、TD方向(MD方向と直交する方向)においても、2点間の距離が55mmとなるようにマーキングする。
ついで、デシケータ中に五酸化リン粉末を入れ、23℃0%相対湿度雰囲気状態とし、その中に測定用サンプルを入れて72時間放置した後、測定用サンプルについて、MD方向にマーキングした2点間の距離を3次元デジタル寸法測定機にて測定する。この測定値を(MD0)とする。
TD方向にマーキングした2点間の距離についても、同様に、3次元デジタル寸法測定機にて測定する。この測定値を(TD0)とする。
そして、以下の式によって、吸湿膨張係数(CHM)求める。
CHM=[(TD80)−(TD0)]/(TD0)÷80(×10−6/%RH)
金属層10の上に、直接第2層15を積層し、第1層14の場合と同様にして金属層10を除去し、測定用サンプルとする。測定用サンプルのサイズはたて70mm×横70mmとする。厚さは、フレキシブル金属積層体としたときの第2層15の厚さと同様とする。
以下、第1層14と同様にして、吸湿膨張係数(CHO)を測定する。
そして、最外層(第2層15)の厚さ(T1)と樹脂層11全体の厚さ(T0)の比(T1)/(T0)が、35/100以上95/100以下、好ましくは5/100以上75/100以下であることが望ましい。最外層(第2層15)の厚さをこの範囲とすることにより、最外層(第2層15)による効果が向上する。また、金属層10に隣接する層(第1層14)によって適度なフレキシブル性を確保することが容易となる。
3層以上からなる場合、金属層10に隣接する層(接触面13を構成する層)の吸湿膨張係数(CHM)と、その反対側の最外面12を構成する最外層の吸湿膨張係数(CHO)との関係が、本発明の条件を満たすものであればよい。
この様に、樹脂層11と金属層10との線膨張係数の差が小さいと、高温条件下、樹脂層11が大きく変形して、金属層10との相対的な位置関係がずれる等の不都合を抑制することができる。その結果、本発明の効果を向上させることができる。
金属層10と樹脂層11とを積層したフレキシブル金属積層体を用意する。そして、吸湿膨張係数の測定時と同様に、金属層10を除去し、樹脂層11のみとし、これを測定用サンプルとする。
測定用サンプルのサイズはたて70mm×横70mmとする。
そして、この測定用サンプルについて、JIS K7197での平均線膨張率算出方法にしたがって、測定する。
具体的には、サーモメカニカルアナライザー(TMA)(真空理工社製 商品名:TMA7)によるTMA引張測定を行い、50℃から250℃における平均線膨張率を線熱膨張係数とした。
測定条件は次の通りである。
サンプル形状:5mm幅×15mm長、初期長:15mm、荷重:9.8mN、昇温速度:10℃/min、測定環境条件:常温常湿環境下から昇温する。
なお、測定条件は、ICチップとの接合時の条件等を考慮して決定した。
また金属箔以外の測定用サンプルを用いる場合は10質量%濃度の水酸化ナトリウム水溶液等のアルカリ溶液にフレキシブル金属積層体を浸漬して樹脂層11を溶解させることにより、フレキシブル金属積層体から樹脂層11を除去して測定用サンプルとする。
すなわち、強制震動非共振型粘弾性測定器(オリエンテック社製、商品名:レオバイブロン)を用いて、測定条件:加振周波数11Hz、静的張力3.0gf、サンプルサイズ0.5mm(幅)×30mm(長さ)×厚さ20(μm)にて、常温常湿環境下から昇温速度10℃/minで昇温し、温度と損失係数の関係を求める。
最外層(第2層15)を構成する樹脂材料のガラス転移点(Tg)は高い程好ましく、より好ましくは330℃以上のガラス転移点(Tg)が存在することであり、さらには、350℃以上のガラス転移点(Tg)が存在することが望ましい。
また、複数のガラス転移点(Tg)が存在する場合、全てのガラス転移点(Tg)が300℃以上であることが、高温処理時の縮小変形防止等の点から望ましい。
具体的な測定条件は、ガラス転移点(Tg)と同様であり、加振周波数11Hz、静的張力3.0gf、サンプルサイズ0.5mm(幅)×30mm(長さ)×厚さ20(μm)にて、常温常湿環境下から昇温速度10℃/minで昇温する。そして、300℃になったときの測定値を求める。
また、第1層14を構成する樹脂材料の貯蔵弾性率(E’)は、好ましくは0.1〜5GPa、好ましくは0.5〜3GPaであることが望ましい。
樹脂層11全体を測定用サンプルとしたとき、300℃における貯蔵弾性率(E')が、好ましくは1GPa以上、特に好ましくは3GPa以上である。上限値は特に限定するものではないが、実質的には10GPa以下である。この範囲であると、特に高温時の樹脂層11の縮小変形を効果的に抑制できる。
このときの貯蔵弾性率(E')は、フレキシブル金属積層体から、金属層10を除去した測定用サンプルを用いて、上述の樹脂材料毎の測定方法と同様にして測定することができる。ただし、上述の樹脂材料毎の測定方法ではサンプルの厚さを規定しているが、樹脂層11全体について測定する際には、樹脂層11の厚さを特に変更する必要はない。
より好ましくは330℃以上のガラス転移点(Tg)が存在することであり。さらには、350℃以上のガラス転移点(Tg)が存在することが望ましい。
また、複数ガラス転移点(Tg)が存在する場合、全てのガラス転移点(Tg)が300℃以上であることが、高温処理時の縮小変形防止等の点から望ましい。
ガラス転移点(Tg)は、フレキシブル金属積層体から、金属層10を除去した測定用サンプルを用いて、上述の樹脂層毎の測定方法と同様にして測定することができる。ただし、上述の樹脂材料毎の測定方法では測定用サンプルの厚さを規定しているが、樹脂層11全体について測定する際には、樹脂層11の厚さを特に変更する必要はない。
さらに、製造時の塗工などの操作が容易であることから、熱可塑性樹脂は、有機溶剤に可溶性であることが望ましい。ここで、「可溶性」とは、室温〜100℃の温度範囲において有機溶剤に1質量%以上溶解することをいう。
より好ましくは、有機溶剤に対して可溶性であり、イミド化反応等の脱水縮重合反応が十分に終了した、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリシロキサンイミド樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂が望ましい。
より好ましくは、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリシロキサンイミド樹脂から選ばれた少なくとも1種類からなる熱可塑性樹脂である。
また、樹脂の質量平均分子量は例えば20000〜150000の範囲から選択される。
その場合、三次元架橋型熱硬化性樹脂層の熱硬化を促進させるため有機過酸化物やルイス酸化合物等の硬化促進剤を添加してもよい。
また、線膨張コントロール等のために有機フィラー、無機フィラー等を添加することもできる。
ただし、有機フィラー、無機フィラーは、接触面13側ではなく、最外面12側の層に配合することが望ましい。さらには、最外面12を構成する最外層(第2層15)に添加することがより望ましい。有機フィラー、無機フィラーを配合すると、フレキシブルプリント基板の製造工程時の搬送性を向上させることができる。
フィラーとしては、中でも無機フィラーが好ましく、特に好ましくは平均粒径0.005〜5μm、さらに好ましくは0.005〜2μmのコロイダルシリカ、窒化珪素、タルク、酸化チタン、リン酸カルシウム等である。
その配合量は、例えば添加する層の樹脂100質量部に対して、0.1〜3質量部とされる。
銅箔などの金属層の上に有機溶剤に溶解させた樹脂溶液をキャスティング、ディップ、スプレー等の方法により塗布し、有機溶剤を乾燥し、1層目を形成する。特に厚さが均一となるためキャスティングにより塗布することが好ましい。
例えば、N−メチル−2−ピロリドン、N−ビニル−2−ピロリドン等のピロリドン系溶剤、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジエチルアセトアミド等のアセトアミド系溶剤、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド等のホルムアミド系溶剤、ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド等のスルホキシド系溶剤といった極性溶剤が挙げられる。また、これら比較的高沸点溶剤の他に、塗料樹脂の溶解性に問題がない程度に、アセトン、メチルエチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン等のケトン系溶剤、トルエン、キシレン系の芳香族系溶剤、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジクライム、トリグライム等のエーテル系溶剤等も混合溶剤として用いることもできる。
塗工機としては、所望の樹脂層厚に応じ塗布することが可能であればいずれも制限されるものではない。例示として、ダム式コータ、ダイコータ、リバースコータ、リップコータ、グラビアコータ、コンマコータ等を所望の樹脂層厚に応じ単独または、各塗工ヘッドを組み合わせ連続塗布等が可能な塗工機が挙げられる。
また、塗布においては、2つ以上の塗工ヘッドを用いてもよい。
本発明のフレキシブルプリント基板は、本発明のフレキシブル金属積層体を用いたものであり、例えば図1に示した構成において、金属層10をメッキ処理等によって加工して配線とすることにより、得ることができる。
すなわち、フリップチップ接合方式、とりわけCOF実装の様に、高温条件下において、バンプの様な突起物が、金属層や、この金属層から形成される金属配線を介して、強く樹脂層に押しつけられる処理に用いる場合に、樹脂層の縮小変形を抑制することができる。そのため、アンダーフィルの充填の不具合や、エッジショートの問題を抑制できる。
ポリイミド樹脂(ピーアイ技術研究所社製、商品名:Q−VR−FP007、ガラス転移点330℃)を固形分濃度12質量%となるようにN−メチル−2−ピロリドンに溶解させ、ポリイミド樹脂の溶液(以下、「樹脂溶液A」という)を得た。
ポリアミドイミド樹脂(東洋紡績社製、商品名:バイロマックスHR16NN、ガラス転移点320℃)を固形分濃度12質量%となるようにN−メチル−2−ピロリドンに溶解させ、ポリアミドイミド樹脂の溶液(以下、「樹脂溶液B」という)を得た。
ポリアミドイミド樹脂(東洋紡績社製、商品名:バイロマックスN003TM、ガラス転移点370℃)を固形分濃度12質量%となるようにN−メチル−2−ピロリドンに溶解させ、ポリアミドイミド樹脂の溶液(以下、「樹脂溶液C」という)を得た。
ポリアミドイミド樹脂(東洋紡績社製、商品名:バイロマックスNN95TM、ガラス転移点290℃)を固形分濃度12質量%となるようにN−メチル−2−ピロリドンに溶解させ、ポリアミドイミド樹脂の溶液(以下、「樹脂溶液D」という)を得た。
なお、以下の説明では、樹脂溶液A〜Dを用いて製造した樹脂層を、それぞれ樹脂層A〜Dと呼ぶものとする。
・フレキシブル金属積層体の作製
電解銅箔(商品名;USLP、日本電解社製、厚さ:9μm)の疎化処理面に、樹脂溶液Aを最終熱処理後8μmの厚さになるように塗布し、110℃5分間加熱乾燥させ樹脂層Aを得た。
次に、この樹脂層Aの上に樹脂溶液Bを塗布して120℃5分間加熱乾燥し、乾燥後の厚さが32μmの樹脂層Bを得た。
さらに、窒素雰囲気下で30℃から300℃に昇温させながら18時間、300℃1時間にて熱処理をおこない、全樹脂層の総厚が40μmであるフレキシブル金属積層体を得た。
電解銅箔(商品名;USLP、日本電解社製、厚さ:9μm)の疎化処理面に、樹脂溶液Aを最終熱処理後8μmの厚さになるように塗布し、110℃5分間加熱乾燥させ樹脂層Aを得た。さらに、窒素雰囲気下で30℃から300℃に昇温させながら18時間、300℃1時間にて熱処理を行った。
ついで、電解銅箔(金属層)を、塩化第二鉄溶液を用いて化学エッチング処理によって除去し、測定用サンプルを得た。測定用サンプルのサイズはたて70mm×横70mmとした。
電解銅箔(商品名;USLP、日本電解社製、厚さ:9μm)の疎化処理面に、樹脂溶液Bを塗布して120℃5分間加熱乾燥し、乾燥後32μmの厚さになるように塗布し樹脂層Bを得た。さらに、窒素雰囲気下で30℃から300℃に昇温させながら18時間、300℃1時間にて熱処理を行った。
ついで、上記と同様の化学エッチング処理によって、電解銅箔(金属層)を除去し、測定用サンプルを得た。測定用サンプルのサイズはたて70mm×横70mmとした。
前記フレキシブル金属積層体から、金属層を上記化学エッチングによって除去し、測定用サンプルを作製した。
・フレキシブル金属積層体の作製
電解銅箔(商品名;USLP、日本電解社製、厚さ:9μm)の疎化処理面に、樹脂溶液Bを最終熱処理後10μmの厚さになるように塗布し、120℃5分間加熱乾燥させて樹脂層Bを得た。
次に、この樹脂層Bの上に樹脂溶液Dを乾燥後30μmの厚さになるように塗布して130℃10分間加熱乾燥して樹脂層Dを得た。
さらに、窒素雰囲気下で30℃から300℃に昇温させながら18時間、300℃3時間にて熱処理をおこない、全樹脂層の総厚が40μmのフレキシブル金属積層体を得た。
電解銅箔(商品名;USLP、日本電解社製、厚さ:9μm)の疎化処理面に、樹脂溶液Bを最終熱処理後10μmの厚さになるように塗布し、120℃5分間加熱乾燥させ樹脂層Bを得た。さらに、窒素雰囲気下で30℃から300℃に昇温させながら18時間、300℃3時間にて熱処理を行った。
ついで、上記と同様の化学エッチング処理によって、電解銅箔(金属層)を除去し、測定用サンプルを得た。測定用サンプルのサイズはたて70mm×横70mmとした。
電解銅箔(商品名;USLP、日本電解社製、厚さ:9μm)の疎化処理面に、樹脂溶液Dを塗布して130℃10分間加熱乾燥し、乾燥後30μmの厚さになるように塗布し樹脂層Dを得た。さらに、窒素雰囲気下で30℃から300℃に昇温させながら18時間、300℃3時間にて熱処理を行った。
ついで、上記と同様の化学エッチング処理によって、電解銅箔(金属層)を除去し、測定用サンプルを得た。測定用サンプルのサイズはたて70mm×横70mmとした。
前記フレキシブル金属積層体から、金属層を上記化学エッチングによって除去し、測定用サンプルを作製した。
・フレキシブル金属積層体の製造
電解銅箔(商品名;USLP、日本電解社製、厚さ:9μm)の疎化処理面に、樹脂溶液Bを乾燥後20μmの厚さになるように塗布し、120℃10分間加熱乾燥させた。
次に、得られた樹脂層Bの上に樹脂溶液Dを乾燥後20μmの厚さになるように塗布して、130℃10分間加熱乾燥させて樹脂層Dを得た。
そして、窒素雰囲気下で30℃から300℃に昇温させながら18時間、300℃で3時間にて熱処理をおこない、全樹脂層の総厚が40μmのフレキシブル金属積層体を得た。
電解銅箔(商品名;USLP、日本電解社製、厚さ:9μm)の疎化処理面に、樹脂溶液Bを最終熱処理後20μmの厚さになるように塗布し、120℃10分間加熱乾燥させ樹脂層Bを得た。さらに、窒素雰囲気下で30℃から300℃に昇温させながら18時間、300℃3時間にて熱処理を行った。
ついで、上記と同様の化学エッチング処理によって、電解銅箔(金属層)を除去し、測定用サンプルを得た。測定用サンプルのサイズはたて70mm×横70mmとした。
電解銅箔(商品名;USLP、日本電解社製、厚さ:9μm)の疎化処理面に、樹脂溶液Dを塗布して130℃10分間加熱乾燥し、乾燥後20μmの厚さになるように塗布し樹脂層Dを得た。さらに、窒素雰囲気下で30℃から300℃に昇温させながら18時間、300℃3時間にて熱処理を行った。これをCHOのサンプルとした。
ついで、上記と同様の化学エッチング処理によって、電解銅箔(金属層)を除去し、測定用サンプルを得た。測定用サンプルのサイズはたて70mm×横70mmとした。
前記フレキシブル金属積層体から、金属層を上記化学エッチングによって除去し、測定用サンプルを作製した。
・フレキシブル金属積層体の製造
電解銅箔(商品名;USLP、日本電解社製、厚さ:9μm)の疎化処理面に、樹脂溶液Cを乾燥後8μmの厚さになるように塗布し、110℃5分間加熱乾燥させたて樹脂層Cを得た。
次に、樹脂層Cの上に樹脂溶液Bを乾燥後18μmの厚さになるように塗布して、120℃10分間加熱乾燥させて樹脂層Bを得た。
さらに、樹脂B層の上に樹脂溶液Dを乾燥後14μmの厚さになるように塗布して、120℃10分間加熱乾燥させて樹脂層Dを得た。
窒素雰囲気下で30℃から300℃に昇温させながら18時間、300℃で3時間にて熱処理をおこない、全樹脂層の総厚が40μmのフレキシブル金属積層体を得た。
電解銅箔(商品名;USLP、日本電解社製、厚さ:9μm)の疎化処理面に、樹脂溶液Cを最終熱処理後8μmの厚さになるように塗布し、110℃5分間加熱乾燥させ樹脂層を得た。さらに、窒素雰囲気下で30℃から300℃に昇温させながら18時間、300℃3時間にて熱処理を行った。
ついで、上記と同様の化学エッチング処理によって、電解銅箔(金属層)を除去し、測定用サンプルを得た。測定用サンプルのサイズはたて70mm×横70mmとした。
電解銅箔(商品名;USLP、日本電解社製、厚さ:9μm)の疎化処理面に、樹脂溶液Dを塗布して120℃10分間加熱乾燥し、乾燥後14μmの厚さになるように塗布し樹脂層Dを得た。さらに、窒素雰囲気下で30℃から300℃に昇温させながら18時間、300℃3時間にて熱処理を行った。
ついで、上記と同様の化学エッチング処理によって、電解銅箔(金属層)を除去し、測定用サンプルを得た。測定用サンプルのサイズはたて70mm×横70mmとした。
前記フレキシブル金属積層体から、金属層を上記化学エッチングによって除去し、測定用サンプルを作製した。
・フレキシブル金属積層体の製造
電解銅箔(商品名;USLP、日本電解社製、厚さ:9μm)の疎化処理面に、樹脂溶液Aを最終熱処理後40μmの厚さになるように2回にわけて塗布し、130℃10分間加熱乾燥させ樹脂層Aを得た。
さらに、窒素雰囲気下で30℃から300℃に昇温させながら18時間、300℃1時間にて熱処理をおこない、全樹脂層の総厚が40μmのフレキシブル金属積層体を得た。
下記樹脂層全体の測定用サンプルの作製と同様にして金属層を除去し、測定用サンプルとした。測定用サンプルのサイズはたて70mm×横70mmとした。
なお、樹脂層が1種類の層からなる場合は、吸湿膨張係数(CHM)と吸湿膨張係数(CHO)はいずれも同じ値とした。すなわち吸湿膨張係数(CHM)と吸湿膨張係数(CHO)の測定用サンプルは共通とした。
前記フレキシブル金属積層体から、金属層を上記化学エッチングによって除去し、測定用サンプルを作製した。
・フレキシブル金属積層体の製造
電解銅箔(商品名;USLP、日本電解社製、厚さ:9μm)の疎化処理面に、樹脂溶液Bを最終熱処理後40μmの厚さになるように2回にわけて塗布し、130℃10分間加熱乾燥させ樹脂層Bを得た。
さらに、窒素雰囲気下で30℃から300℃に昇温させながら18時間、300℃1時間にて熱処理をおこない、全樹脂層の総厚が40μmのフレキシブル金属積層体を得た。
下記樹脂層全体の測定用サンプルの作製と同様にして金属層を除去し、測定用サンプルとした。測定用サンプルのサイズはたて70mm×横70mmとした。
なお、樹脂層が1種類の層からなる場合は、吸湿膨張係数(CHM)と吸湿膨張係数(CHO)はいずれも同じ値とした。すなわち吸湿膨張係数(CHM)と吸湿膨張係数(CHO)の測定用サンプルは共通とした。
前記フレキシブル金属積層体から、金属層を上記化学エッチングによって除去し、測定用サンプルを作製した。
・フレキシブル金属積層体の製造
電解銅箔(商品名;USLP、日本電解社製、厚さ:9μm)の疎化処理面に、樹脂溶液Cを最終熱処理後15μmの厚さになるように2回にわけて塗布し、130℃10分間加熱乾燥させ樹脂層Cを得た。
さらに、窒素雰囲気下で30℃から300℃に昇温させながら18時間、300℃1時間にて熱処理をおこない、全樹脂層の総厚が15μmのフレキシブル金属積層体を得た。
下記樹脂層全体の測定用サンプルの作製と同様にして金属層を除去し、測定用サンプルとした。測定用サンプルのサイズはたて70mm×横70mmとした。
なお、樹脂層が1種類の層からなる場合は、吸湿膨張係数(CHM)と吸湿膨張係数(CHO)はいずれも同じ値とした。すなわち吸湿膨張係数(CHM)と吸湿膨張係数(CHO)の測定用サンプルは共通とした。
前記フレキシブル金属積層体から、金属層を上記化学エッチングによって除去し、測定用サンプルを作製した。
・フレキシブル金属積層体の製造
電解銅箔(商品名;USLP、日本電解社製、厚さ:9μm)の疎化処理面に、樹脂溶液Dを最終熱処理後40μmの厚さになるように2回にわけて塗布し、130℃10分間加熱乾燥させ樹脂層Dを得た。
さらに、窒素雰囲気下で30℃から300℃に昇温させながら18時間、300℃1時間にて熱処理をおこない、全樹脂層の総厚が40μmのフレキシブル金属積層体を得た。
下記樹脂層全体の測定用サンプルの作製と同様にして金属層を除去し、測定用サンプルとした。測定用サンプルのサイズはたて70mm×横70mmとした。
なお、樹脂層が1種類の層からなる場合は、吸湿膨張係数(CHM)と吸湿膨張係数(CHO)はいずれも同じ値とした。すなわち吸湿膨張係数(CHM)と吸湿膨張係数(CHO)の測定用サンプルは共通とした。
前記フレキシブル金属積層体から、金属層を上記化学エッチングによって除去し、測定用サンプルを作製した。
・フレキシブル金属積層体の製造
電解銅箔(商品名;USLP、日本電解社製、厚さ:9μm)の疎化処理面に、樹脂溶液Aを最終熱処理後30μmの厚さになるように塗布し、130℃10分間加熱乾燥させ樹脂層Aを得た。
さらに、樹脂層Aの上に、樹脂溶液Dを最終熱処理後10μmの厚さになるように塗布し、120℃5分間加熱乾燥させ樹脂層Dを得た。
そして、窒素雰囲気下で30℃から300℃に昇温させながら18時間、300℃1時間にて熱処理をおこない、全樹脂層の総厚が40μmのフレキシブル金属積層体を得た。
電解銅箔(商品名:USLP、日本電解社製、厚さ:9μm)の疎化処理面に、樹脂溶液Aを最終熱処理後30μmの厚さになるように塗布し、130℃10分間加熱乾燥させ樹脂層を得た。さらに、窒素雰囲気下で30℃から300℃に昇温させながら18時間、300℃1時間にて熱処理を行った。
ついで、上記と同様の化学エッチング処理によって、電解銅箔(金属層)を除去し、測定用サンプルを得た。測定用サンプルのサイズはたて70mm×横70mmとした。
電解銅箔(商品名:USLP、日本電解社製、厚さ:9μm)の疎化処理面に、樹脂溶液Dを塗布して120℃5分間加熱乾燥し、乾燥後10μmの厚さになるように塗布し樹脂層を得た。さらに、窒素雰囲気下で30℃から300℃に昇温させながら18時間、300℃1時間にて熱処理を行った。これをCHOのサンプルとした。
ついで、上記と同様の化学エッチング処理によって、電解銅箔(金属層)を除去し、測定用サンプルを得た。測定用サンプルのサイズはたて70mm×横70mmとした。
前記フレキシブル金属積層体から、金属層を上記化学エッチングによって除去し、測定用サンプルを作製した。
なお、便宜上、金属層側から、第1層、第2層、第3層とし、その樹脂層の種類を示した。
また、膜厚(T0)、膜厚(T1)についてもあわせて表1に示した。ただし、1層構造からなる場合には、膜厚(T0)=膜厚(T1)として示した。
なお、表中の数値は膜厚(単位:μm)である。
1.樹脂層及び金属層の線熱膨張係数
樹脂層全体の測定用サンプルについて、JIS K7197での平均線膨張率算出方法にしたがって、測定した。
具体的には、サーモメカニカルアナライザー(TMA)(真空理工社製 商品名:TMA7)によるTMA引張測定を行い、50℃から250℃における平均線膨張率を線熱膨張係数とした。
測定条件は次の通りとした。
サンプル形状:5mm幅×15mm長、初期長:15mm、荷重:9.8mN、昇温速度:10℃/min、測定環境条件:常温常湿環境下から昇温する。
測定用サンプルのサイズはたて70mm×横70mmとした。
一方、金属層を構成する金属箔についても、同様に線膨張係数を測定した。
測定用サンプルのサイズはたて70mm×横70mmとした。
結果を表2に示した。
上述に説明した方法により、吸湿膨張係数(CHM)と吸湿膨張係数(CHO)を測定した。
結果を表2に示した。
樹脂層全体の測定用サンプルについて、強制震動非共振型粘弾性測定器(オリエンテック社製 商品名:レオバイブロン)を用いて、以下の条件で、300℃における貯蔵弾性率(E’)を測定した。
測定条件:
加振周波数:11Hz、静的張力:3.0gf、測定用サンプルのサイズ:0.5mm(幅)×30mm(長さ)、昇温速度:10℃/min、測定環境条件:常温常湿環境下。
結果を表3に示した。
フレキシブル金属積層体を70mm幅×250mmにカットした。
次にこれらカットされたサンプルを23±5℃/20±5%(湿度)環境に調整された恒温恒湿槽にて72時間調湿した状態を常態時のカール量として、金属層面を上にして平滑なガラス板上に静置して、円弧状にカールしたサンプルのガラス面からの高さを計測した。
さらに、フレキシブル金属積層体を恒温オーブン中に空気中150℃24時間放置終了後、23±5℃/80±5%(湿度)環境に調整された恒温恒湿槽にて24時間調湿した状態を24時間放置後のカール量とした。
また、前者と後者のカール量の差を求めた。
結果を表4に示した。
フレキシブル金属積層体における金属層に、フォトレジスト塗布、パターン露光、現像、エッチング、ソルダーレジスト塗布及び錫メッキを施しフォトレジスト法によって、フリップチップ接合用の回路パターンを形成した。この回路パターンを形成させたフレキシブルプリント基板を23℃55%Rh下にて72時間放置後、フリップチップ接合用の回路パターンとICのバンプとの接合をフリップチップボンダー(澁谷工業社製)にて行った。
なお、接合する際の温度、接合時間及び接合圧力は次の条件でおこなった。
回路基板側ステージ温度:100℃
チップ側ツール温度 :350℃
接合時間 :2.5秒
接合圧力 :150mN/mm2
その結果を表4に示した。
<評価基準>
○:外観上の問題が無く、接合部位の著しい変形や剥離が生じていなかった。
△:外観上の問題が無かった。また、接合部位にやや樹脂の沈み込みが生じているものの、エッジショートやリードずれが生じていなかった。
×:外観上に問題があり、接合部位に著しい樹脂の沈み込みやエッジショート、あるいはリードずれが発生していた。
11 樹脂層
14 第1層(金属層と隣接する層)
15 第2層(最外層)
Claims (10)
- 金属層と、その上に形成された2層以上からなる樹脂層とを有するフレキシブル金属積層体であって、
樹脂層の最外層の吸湿膨張係数(CHO)は、樹脂層の金属層と隣接する層の吸湿膨張係数(CHM)よりも小さいことを特徴とするフレキシブル金属積層体。 - 樹脂層の線熱膨張係数と金属層の線熱膨張係数との差の絶対値が10×10−6/℃未満である請求項1に記載のフレキシブル金属積層体。
- 吸湿膨張係数(CHM)と吸湿膨張係数(CHO)との差(CHM−CHO)が、10×10−6/%RH以上である請求項1または2に記載のフレキシブル金属積層体。
- 最外層の厚さ(T1)と樹脂層全体の厚さ(T0)の比(T1)/(T0)が、35/100以上95/100以下である請求項1〜3のいずれか一項に記載のフレキシブル金属積層体。
- 樹脂層は、300℃における貯蔵弾性率が1GPa以上であり、かつ300℃以上のガラス転移点を有する請求項1〜4のいずれか一項に記載のフレキシブル金属積層体。
- 樹脂層は、有機溶剤に可溶な熱可塑性樹脂を含む請求項1〜5のいずれか一項に記載のフレキシブル金属積層体。
- 樹脂層は、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、およびポリシロキサンイミド樹脂からなる群から選ばれる少なくとも1種類の樹脂を含有する請求項1〜6のいずれか1項に記載のフレキシブル金属積層体。
- 金属層は、金属箔から構成されている請求項1〜7のいずれか1項に記載のフレキシブル金属積層体。
- 金属箔は、銅箔、ステンレス箔、アルミニウム箔、およびニッケル箔からなる群から選ばれる1種以上からなる請求項8に記載のフレキシブル金属積層体。
- 請求項1〜9のいずれか一項に記載のフレキシブル金属積層体を用いたことを特徴とするフレキシブルプリント基板。
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