JP2006324474A - Method of manufacturing metal-clad polyimide substrate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属被覆ポリイミド基板の製造方法に関し、さらに詳しくは、金属被覆ポリイミド基板を構成する、スパッタリング法により形成された金属層(以下、スパッタ層と呼称する場合がある。)と該金属層上に電気めっきにより形成された銅被膜(以下、電気めっき層と呼称する場合がある。)との密着を均一かつ高強度にするとともに、ピンホールの発生を抑制することができる金属被覆ポリイミド基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a metal-coated polyimide substrate, and more specifically, a metal layer (hereinafter sometimes referred to as a sputter layer) formed by a sputtering method, which constitutes the metal-coated polyimide substrate, and the metal layer. A metal-coated polyimide substrate capable of uniform and high adhesion with a copper coating (hereinafter sometimes referred to as an electroplating layer) formed by electroplating on the top and suppressing the occurrence of pinholes It relates to the manufacturing method.
金属被覆ポリイミド基板は、液晶画面に画像を表示するための駆動用半導体を実装するための半導体実装用の基板として汎用されている。近年、液晶画面表示用ドライバーICチップを実装する手法として、COF(Chip on Film)が注目されている。COFは、従来の実装法の主流であったTCP(Tape Carrier Package)に比べて、ファインピッチ実装が可能であるとともに、ドライバーICの小型化、及びコストダウンを図ることが容易であるという特徴がある。 A metal-coated polyimide substrate is widely used as a semiconductor mounting substrate for mounting a driving semiconductor for displaying an image on a liquid crystal screen. In recent years, COF (Chip on Film) has attracted attention as a method of mounting a driver IC chip for liquid crystal screen display. Compared with TCP (Tape Carrier Package), which is the mainstream of conventional mounting methods, COF has features that it is possible to mount fine pitch, and that it is easy to reduce the size and cost of the driver IC. is there.
COFの一般的な製造方法としては、高耐熱性かつ高絶縁性樹脂であるポリイミドフィルムに良導電体である銅被膜を密着させてなる金属被覆ポリイミド基板を使用し、その基板上の銅被膜をフォトリソグラフィー技法によってファインパターニングした後、さらに所望の箇所をスズめっき及びソルダーレジストで被覆する方法がとられる。 As a general method for producing COF, a metal-coated polyimide substrate is used in which a copper film that is a good conductor is adhered to a polyimide film that is a highly heat-resistant and highly insulating resin. After fine patterning by a photolithography technique, a method of coating a desired portion with tin plating and a solder resist is taken.
ここで、前記ポリイミドフィルムとしては、市販品が用いられ、また、一般的には25〜38μmの厚さを有するものが使用されている。また、ポリイミドフィルム表面に金属層を形成する方法としては、まず、スパッタリング法により、ニッケル−クロム合金等の第1の金属層を形成し、続いて、良導電性を付与するために銅層を形成する。このとき、一般的には、前記スパッタリング法によって形成される銅層の厚さは、およそ100〜500nmである。さらに、厚膜化が必要である場合には、一般的には、電気めっき、又は電気めっきと無電解めっきの併用によって、前記金属層上に銅被膜の形成を行う(例えば、特許文献1参照。)。なお、銅被膜の厚さは、例えば、サブトラクティブ法によって回路を形成する場合には、通常5〜12μm、また、セミアディティブ法によって回路を形成する場合には、通常1〜2μmである。 Here, as the polyimide film, a commercially available product is used, and generally a film having a thickness of 25 to 38 μm is used. Moreover, as a method of forming a metal layer on the polyimide film surface, first, a first metal layer such as a nickel-chromium alloy is formed by sputtering, and then a copper layer is formed to impart good conductivity. Form. At this time, generally, the thickness of the copper layer formed by the sputtering method is about 100 to 500 nm. Furthermore, when it is necessary to increase the film thickness, generally, a copper film is formed on the metal layer by electroplating or a combination of electroplating and electroless plating (see, for example, Patent Document 1). .) The thickness of the copper coating is usually 5 to 12 μm when a circuit is formed by a subtractive method, and is usually 1 to 2 μm when a circuit is formed by a semi-additive method.
この際、厚膜化のため、スパッタ層表面へ電気めっきを施す際には、該スパッタ層と電気めっき層との密着性を確保することが重要である。この対策として、スパッタ層の酸化膜を除去するため、その表面に化学的な活性化処理を施すこと(例えば、特許文献2参照。)が提案され実施されている。 At this time, it is important to ensure adhesion between the sputtered layer and the electroplated layer when electroplating the surface of the sputtered layer in order to increase the film thickness. As a countermeasure, it has been proposed and implemented to perform a chemical activation treatment on the surface of the sputtered layer in order to remove the oxide film (see, for example, Patent Document 2).
ところで、最近の液晶表示画面の高精細化、液晶駆動用ICの小型化等の急速な進展にともない、前記金属被覆ポリイミド基板を用いて得られるCOFに対しても、電子回路の高精細化、すなわちファインピッチ化が強く求められている。しかしながら、従来の提案で得られた金属被覆ポリイミド基板をCOFに使用する場合、スパッタ層中に存在するピンホールが原因となってファインパターニング時に製品収率を低下させること、及び微細回路部にてスパッタ層と電気めっき層の界面で局所的な剥離が発生すること等の課題があり、製品の信頼性が十分満足できない状態にあった。 By the way, with the rapid progress of recent high-definition liquid crystal display screens, miniaturization of liquid crystal driving ICs, etc., even with respect to COF obtained using the metal-coated polyimide substrate, high-definition of electronic circuits, That is, a fine pitch is strongly demanded. However, when the metal-coated polyimide substrate obtained by the conventional proposal is used for COF, the pin yield existing in the sputter layer causes the product yield to be reduced at the time of fine patterning, and in the fine circuit section. There were problems such as local peeling at the interface between the sputter layer and the electroplating layer, and the product reliability was not fully satisfactory.
本発明の目的は、上記の従来技術の問題点に鑑み、金属被覆ポリイミド基板を構成するスパッタ層と電気めっき層との密着を均一かつ高強度にするとともに、ピンホールの発生を抑制することができる金属被覆ポリイミド基板の製造方法を提供することにある。 The object of the present invention is to make the adhesion between the sputter layer and the electroplating layer constituting the metal-coated polyimide substrate uniform and high in strength, and to suppress the generation of pinholes, in view of the above-mentioned problems of the prior art. An object of the present invention is to provide a method for producing a metal-coated polyimide substrate.
本発明者は、上記目的を達成するために、金属被覆ポリイミド基板の製造方法について、鋭意研究を重ねた結果、ポリイミドフィルム表面に特定の厚さのスパッタ層と電気めっき層を形成してなる基板を、特定の条件で熱処理に付したところ、スパッタ層と電気めっき層との密着を均一かつ高強度にするとともに、ピンホールの発生を抑制することができることを見出し、本発明を完成した。 In order to achieve the above object, the present inventor has conducted extensive research on a method for producing a metal-coated polyimide substrate, and as a result, a substrate formed by forming a sputter layer and an electroplating layer having a specific thickness on the surface of the polyimide film. Was subjected to heat treatment under specific conditions, and it was found that the adhesion between the sputtered layer and the electroplating layer can be made uniform and high in strength and the occurrence of pinholes can be suppressed, thereby completing the present invention.
すなわち、本発明の第1の発明によれば、ポリイミドフィルム表面に形成された金属層表面にスパッタリング法により50〜500nmの厚さを有する銅層を形成した後、該銅層上に電気めっきにより銅被膜を形成してなる基板を、120〜200℃の温度下で熱処理に付すことを特徴とする金属被覆ポリイミド基板の製造方法が提供される。 That is, according to the first aspect of the present invention, after a copper layer having a thickness of 50 to 500 nm is formed on the surface of the metal layer formed on the polyimide film surface by sputtering, electroplating is performed on the copper layer. There is provided a method for producing a metal-coated polyimide substrate, wherein a substrate formed with a copper coating is subjected to a heat treatment at a temperature of 120 to 200 ° C.
また、本発明の第2の発明によれば、第1の発明において、前記銅層の厚さは、50〜200nmであることを特徴とする金属被覆ポリイミド基板の製造方法が提供される。 According to a second aspect of the present invention, there is provided the method for producing a metal-coated polyimide substrate according to the first aspect, wherein the copper layer has a thickness of 50 to 200 nm.
また、本発明の第3の発明によれば、第1の発明において、前記熱処理の雰囲気は、大気又は中性雰囲気であることを特徴とする金属被覆ポリイミド基板の製造方法が提供される。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the method for producing a metal-coated polyimide substrate according to the first aspect, wherein the atmosphere for the heat treatment is air or a neutral atmosphere.
本発明の金属被覆ポリイミド基板の製造方法によれば、スパッタ層と電気めっき層との密着を均一かつ高強度にすることができるとともに、ピンホールの発生を抑制することができるので、その工業的価値は極めて大きい。 According to the method for producing a metal-coated polyimide substrate of the present invention, the adhesion between the sputtered layer and the electroplated layer can be made uniform and high in strength, and the occurrence of pinholes can be suppressed. The value is extremely great.
また、スパッタ銅層の厚さが従来の100〜500nmに比べて200nm以下まで薄膜化できるので、COF等の電子部品の更なる高密度化を実現することができ、経済的な製品を供給することができる等、より高い効果が得られるのでより有利である。 Moreover, since the thickness of the sputtered copper layer can be reduced to 200 nm or less as compared with the conventional 100 to 500 nm, it is possible to achieve higher density of electronic parts such as COF and to supply economical products. It is more advantageous because a higher effect can be obtained.
以下、本発明の金属被覆ポリイミド基板の製造方法を詳細に説明する。
本発明の金属被覆ポリイミド基板の製造方法は、ポリイミドフィルム表面に形成された金属層の表面にスパッタリング法により50〜500nmの厚さを有する銅層(スパッタ層)を形成した後、該銅層上に電気めっきにより銅被膜(電気めっき層)を形成してなる基板を、120〜200℃の温度下で熱処理に付すことを特徴とする。
Hereinafter, the manufacturing method of the metal-coated polyimide substrate of the present invention will be described in detail.
In the method for producing a metal-coated polyimide substrate of the present invention, a copper layer (sputtering layer) having a thickness of 50 to 500 nm is formed on the surface of the metal layer formed on the polyimide film surface by a sputtering method, A substrate obtained by forming a copper coating (electroplating layer) on the substrate by heat plating is subjected to heat treatment at a temperature of 120 to 200 ° C.
本発明において、ポリイミドフィルム表面にスパッタ層と電気めっき層を形成してなる基板を、所定の温度下に熱処理に付すことに重要な意義を有する。これによって、スパッタ層と電気めっき層との密着を均一かつ高強度にすることができる。また、そのため、従来行なわれていたスパッタ層の化学的な活性化処理を軽減又は省略することができるので、その処理にともなうピンホールの発生を抑制することができる。 In the present invention, it is important to subject a substrate formed by forming a sputter layer and an electroplating layer on the polyimide film surface to a heat treatment at a predetermined temperature. Thereby, the adhesion between the sputter layer and the electroplating layer can be made uniform and high in strength. For this reason, the conventional chemical activation treatment of the sputtered layer can be reduced or omitted, and the generation of pinholes associated with the treatment can be suppressed.
まず、金属被覆ポリイミド基板に求められる特性として重要な密着強度とピンホールの発生に関して、以下に詳細に説明する。
金属被覆ポリイミド基板の製造過程において、スパッタ層の化学的な活性化処理(以下、活性化処理と略称する場合がある。)は、電気めっき前処理としてスパッタ層表面の不活性部分を活性化させるために、スパッタ層表面を硫酸等で洗浄するものである。すなわち、スパッタリング後のスパッタ層の表面には、酸化による、又は完全な酸化に至るまでもないが不活性部分が存在する。この対策として、従来、スパッタ層の化学的な活性化処理が行なわれていた。しかしながら、活性化処理を施しても、不活性部分が局所的に残留した場合には、その部分には密着強度が不十分な状態で電気めっき層が形成される。そのため、電気めっき後の基板に折れ曲げ等の外力が加わったときに、スパッタ層と電気めっき層の界面で剥離することがある。
First, the adhesion strength and the generation of pinholes that are important properties required for a metal-coated polyimide substrate will be described in detail below.
In the manufacturing process of the metal-coated polyimide substrate, the chemical activation treatment of the sputter layer (hereinafter sometimes referred to as activation treatment) activates the inactive portion of the sputter layer surface as a pretreatment for electroplating. Therefore, the surface of the sputtered layer is washed with sulfuric acid or the like. That is, an inert portion exists on the surface of the sputtered layer after sputtering, though it is not oxidized or completely oxidized. Conventionally, a chemical activation process for the sputtered layer has been performed as a countermeasure. However, if an inactive portion remains locally even after the activation treatment, an electroplating layer is formed on the portion with insufficient adhesion strength. Therefore, when an external force such as bending is applied to the substrate after electroplating, the substrate may be peeled off at the interface between the sputtered layer and the electroplated layer.
ところで、活性化処理により十分な効果を得るためには、前記不活性部分を含むスパッタ層自体をエッチングする必要がある。その際、スパッタ層と電気めっき層との間の密着性において均一で十分な高強度を得るためのエッチング量は、少なくとも厚さ2〜3μmである。ところが、金属被覆ポリイミド基板のスパッタ層の厚さ は、通常500nm以下である。これは、スパッタリング処理中の過剰な熱履歴によるポリイミドフィルムの変形、特性の変化等を顕在化させないため、厚さが制限されることによるからである。したがって、スパッタ層自体の厚さが不足しているため、活性化処理効果を十分に発現させるようなエッチング処理を行うことができない。さらに、エッチング処理が不均一に行なわれると、スパッタ層が局所的に溶解除去されることが発生して、その後の電気めっきにより形成される銅被膜にピンホールが発生する原因となる。 Incidentally, in order to obtain a sufficient effect by the activation treatment, it is necessary to etch the sputtered layer itself including the inactive portion. At that time, the etching amount for obtaining a uniform and sufficient high strength in the adhesion between the sputtered layer and the electroplating layer is at least 2 to 3 μm. However, the thickness of the sputtered layer of the metal-coated polyimide substrate is usually 500 nm or less. This is because the thickness is limited in order not to reveal the deformation of the polyimide film, the change of characteristics, etc. due to the excessive heat history during the sputtering process. Therefore, since the thickness of the sputtered layer itself is insufficient, it is not possible to perform an etching process that sufficiently exhibits the activation process effect. Furthermore, if the etching process is performed unevenly, the sputtered layer is locally dissolved and removed, which causes pinholes in the copper film formed by subsequent electroplating.
これに対して、本発明の方法によれば、ポリイミドフィルム表面にスパッタ層と電気めっき層を形成してなる基板を、所定の温度下に熱処理に付すことによって、スパッタ層の活性化処理の有無にかかわらず、不活性部分と電気めっき層との密着性を改善してスパッタ層と電気めっき層との密着を均一かつ高強度にすることができる。
したがって、本発明の方法においては、スパッタ層の活性化処理は不可欠な工程ではないので、スパッタ層の活性化処理を軽減、または省略することができる。なお、スパッタ層の表面に異物が付着している場合は、その部分がその後の電気めっきによる銅被膜の形成に支障となるので、活性化処理を省略する場合は、別途物理的な除去処理を電気めっきに先立って行なうことが好ましい。
On the other hand, according to the method of the present invention, the substrate formed by forming the sputter layer and the electroplating layer on the polyimide film surface is subjected to heat treatment at a predetermined temperature, so that the sputter layer is activated or not. Regardless of this, the adhesion between the inactive portion and the electroplating layer can be improved, and the adhesion between the sputtered layer and the electroplating layer can be made uniform and high in strength.
Therefore, in the method of the present invention, since the activation process of the sputter layer is not an indispensable process, the activation process of the sputter layer can be reduced or omitted. If foreign matter adheres to the surface of the sputtered layer, that part will hinder the formation of a copper film by subsequent electroplating. Therefore, if the activation process is omitted, a separate physical removal process must be performed. It is preferably performed prior to electroplating.
次に、本発明の方法の構成と作用について説明する。
本発明の方法による金属被覆ポリイミド基板を、図を用いて説明する。図1は、本発明の製造方法により得られる金属被覆ポリイミド基板の概略断面図の一例を表す。図1において、その断面は、ポリイミドフィルム1の表面上に、ニッケル−クロム合金層2と銅層3、及び銅被膜4が順次積層された構造になっている。ここで、金属被覆ポリイミド基板の製造方法としては、まず、ポリイミドフィルム1の表面上に、スパッタリング法により金属層としてニッケル−クロム合金層2(第1の金属層)を所定の厚さに形成し、その表面上にスパッタリング法により第2の金属層として銅層3を所定の厚さに形成する。次いで、その上に、電気めっき、又は電気めっきと無電解めっきの併用のいずれかの方法により銅被膜4を所定の厚さに形成する。その後、スパッタ層と電気めっき層が積層された基板を所定の条件で熱処理する。
Next, the configuration and operation of the method of the present invention will be described.
The metal-coated polyimide substrate according to the method of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an example of a schematic cross-sectional view of a metal-coated polyimide substrate obtained by the production method of the present invention. In FIG. 1, the cross section has a structure in which a nickel-
本発明の方法で用いるポリイミドフィルムとしては、特に限定されるものではなく、Kapton EN(東レ・デュポン製)、Upilex s(宇部興産製)、NPI(カネカ製)等の市販品が挙げられる。その厚さとしては、特に限定されるものではなく、液晶表示用ドライバーICの実装法であるCOFの素材の場合、25〜50μmが好ましく、30〜40μmがより好ましい。例えば、Kapton 150EN(東レ・デュポン製)、Upilex 35s(宇部興産製)等が挙げられる。 The polyimide film used in the method of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include commercially available products such as Kapton EN (manufactured by Toray DuPont), Upilex s (manufactured by Ube Industries), NPI (manufactured by Kaneka). The thickness is not particularly limited, and is preferably 25 to 50 μm, more preferably 30 to 40 μm in the case of a COF material that is a mounting method of a liquid crystal display driver IC. For example, Kapton 150EN (made by Toray DuPont), Upilex 35s (made by Ube Industries), etc. are mentioned.
本発明の方法で用いるスパッタ銅層、すなわちスパッタリング法により形成される銅層の厚さとしては、50〜500nmであり、50〜200nmが好適に用いられる。 The thickness of the sputtered copper layer used in the method of the present invention, that is, the copper layer formed by the sputtering method is 50 to 500 nm, and 50 to 200 nm is preferably used.
すなわち、前述した過剰な熱履歴によるポリイミドフィルムの変形等が、製品特性に悪影響を及ぼさないような場合には、スパッタ層を2μm以上に厚くして十分な活性化処理を行なうことができる。したがって、本発明の方法が効果を発揮する領域は、通常活性化処理を省略するスパッタ層の厚さが2μmより薄い領域であり、経済性及び熱履歴による影響を勘案すると500nm以下である。一方、スパッタ層の厚さが著しく薄い場合には、十分な導電性が得られないためその後の電気めっきの析出に悪影響を及ぼし、そのため、めっき厚が不均一になり、ピンホールの発生のみならず、ポリイミドフィルムと金属層の密着強度が低下するという問題が生じる。したがって、これらの問題が生じないスパッタ銅層の厚さとしては、現在の一般的なスパッタリング技術では50nmが下限である。 That is, when the above-described deformation of the polyimide film due to an excessive heat history does not adversely affect the product characteristics, the activation layer can be sufficiently activated by increasing the thickness of the sputter layer to 2 μm or more. Therefore, the region where the method of the present invention is effective is a region where the thickness of the sputtered layer, which normally omits the activation treatment, is less than 2 μm, and is 500 nm or less in consideration of the economy and the influence of thermal history. On the other hand, when the thickness of the sputtered layer is extremely thin, sufficient conductivity cannot be obtained, which adversely affects the subsequent deposition of electroplating. Therefore, the plating thickness becomes non-uniform, and only pinholes are generated. However, the problem that the adhesive strength of a polyimide film and a metal layer falls arises. Accordingly, the lower limit of the thickness of the sputtered copper layer that does not cause these problems is 50 nm in the current general sputtering technique.
上記スパッタ層としては、上記ポリイミドフィルム表面にスパッタリングによって、通常第1の金属層と第2の金属層が形成される。ポリイミドフィルムに直接形成される第1の金属層としては、ニッケル−クロム合金層が好ましい。この第1の金属層は、ポリイミドフィルムと金属層の密着強度、及び基板の耐熱、耐湿度環境下での安定性等の特性を確保する役割を果たす。 As the sputter layer, a first metal layer and a second metal layer are usually formed on the polyimide film surface by sputtering. The first metal layer directly formed on the polyimide film is preferably a nickel-chromium alloy layer. The first metal layer plays a role of ensuring characteristics such as adhesion strength between the polyimide film and the metal layer, heat resistance of the substrate, and stability in a humidity resistant environment.
上記ニッケル−クロム合金層の合金組成及び厚さとしては、特に限定されるものではないが、前記合金層中のクロム濃度は5〜30重量%、厚さは5〜50nmが好ましい。すなわち、前記合金組成及び厚さは前記特性と密接に関係するとともに、COF等に用いて金属層をエッチングすることによって電子回路を形成する場合には、良導電体である銅とエッチング性が大幅に異なるような合金組成及び厚さでは不都合であるからである。 The alloy composition and thickness of the nickel-chromium alloy layer are not particularly limited, but the chromium concentration in the alloy layer is preferably 5 to 30% by weight and the thickness is preferably 5 to 50 nm. In other words, the alloy composition and thickness are closely related to the above characteristics, and when an electronic circuit is formed by etching a metal layer using COF or the like, the etching property is greatly different from that of a good conductor copper. This is because it is inconvenient if the alloy composition and thickness are different from each other.
第2の金属層としては、スパッタリングによって第1の金属層を形成した後電気めっきを施す前に、スパッタ層の導電性を確保するため、引き続きスパッタリングによって銅層を形成する。上記銅層の厚さとしては、特に限定されるものではないが、電気めっきによる析出を均一かつ円滑に行うべくスパッタ層に導電性を付与するため、50〜500nmが好ましい。すなわち、厚さが50nm未満では十分な導電性が得られず、その後の電気めっきによる銅の析出の均一性に悪影響を及ぼす。一方、厚さが500nmを超えると、導電性を付与する点では好都合であるが、前述のようにスパッタリングによるポリイミドフィルムへの熱履歴が高まることによる基板の寸法変化、変形等の影響によって、COF等の得られる製品への悪影響が懸念される。 As the second metal layer, after forming the first metal layer by sputtering and before electroplating, a copper layer is subsequently formed by sputtering in order to ensure the conductivity of the sputtered layer. The thickness of the copper layer is not particularly limited, but is preferably 50 to 500 nm in order to impart conductivity to the sputtered layer so that deposition by electroplating can be performed uniformly and smoothly. That is, if the thickness is less than 50 nm, sufficient conductivity cannot be obtained, and the uniformity of copper deposition by subsequent electroplating is adversely affected. On the other hand, if the thickness exceeds 500 nm, it is advantageous in terms of imparting conductivity, but as described above, due to the influence of substrate dimensional change, deformation, etc. due to an increase in the thermal history of the polyimide film by sputtering, COF There are concerns about adverse effects on the resulting products.
上記スパッタリングに用いる装置としては、特に限定されるものではなく、マグネトロンスパッタ装置等が使用される。 The apparatus used for the sputtering is not particularly limited, and a magnetron sputtering apparatus or the like is used.
本発明において、必要に応じて、スパッタリング処理後、スパッタ層上に電気めっきを行なう際に、スパッタ層表面の活性化処理を行うこともできる。しかしながら、活性化処理は、前述のように銅膜の厚さが薄いのでスパッタ層の溶解除去、すなわちピンホールの発生を起こすので、これがファインパターニングを要求されるCOF等電子回路の製品収率を悪化させる要因となる。したがって、活性化処理の実施にあたっては、均一な処理状態を実現できるような条件に最適化する必要がある。 In the present invention, if necessary, when the electroplating is performed on the sputtered layer after the sputtering treatment, the surface of the sputtered layer can be activated. However, as described above, since the activation process causes the copper film to be thin, the sputter layer is dissolved and removed, that is, pinholes are generated. This increases the product yield of electronic circuits such as COF that require fine patterning. It becomes a factor to make it worse. Therefore, in performing the activation process, it is necessary to optimize the conditions so that a uniform process state can be realized.
本発明で用いる電気めっきとしては、電気めっき、又は電気めっきと無電解めっきの併用のいずれかの方法が用いられる。ここで、無電解めっきは、スパッタ層のピンホール対策として、電気めっきに先だって行なう、あるいは電気めっきと交互に行うことができる。 As electroplating used in the present invention, either electroplating or a combination of electroplating and electroless plating is used. Here, electroless plating can be performed prior to electroplating or alternately with electroplating as a countermeasure against pinholes in the sputtered layer.
上記電気めっきにより形成される銅被膜の厚さとしては、8〜12μmが用いられる。この銅被膜の厚さは、COF等の製品の特性から選択されるものであるが、よりファインパターニングを実現するためには、5μm程度がより好ましい。さらに、セミアディティブ法による回路形成の場合には、スパッタリングによって形成される銅層を含め、導電層としての銅厚は1〜2μm程度となる。電気めっきによる銅被膜の形成は、硫酸と硫酸銅を主成分とする酸性めっき液を用いることによって実施される。 The thickness of the copper coating formed by the electroplating is 8 to 12 μm. The thickness of the copper coating is selected from the characteristics of the product such as COF, but about 5 μm is more preferable in order to realize fine patterning. Furthermore, in the case of circuit formation by the semi-additive method, the copper thickness as the conductive layer including the copper layer formed by sputtering is about 1 to 2 μm. Formation of the copper film by electroplating is carried out by using an acidic plating solution mainly composed of sulfuric acid and copper sulfate.
本発明の方法で用いる熱処理の温度としては、120〜200℃である。すなわち、熱処理の温度が120℃未満では、スパッタ層と電気めっき層との密着性の向上効果が不十分であり、部分的に剥離の問題を内包する。一方、200℃を超えると、密着性の向上効果は得られるものの、基板の熱による寸法変化、特性変化等が顕在化するため、該基板を使用して得られるCOF等の精密電子回路の寸法値が当初の設計値から乖離したり、ばらつきが大きくなって信頼性に悪影響を及ぼす。 The temperature of the heat treatment used in the method of the present invention is 120 to 200 ° C. That is, when the temperature of the heat treatment is less than 120 ° C., the effect of improving the adhesion between the sputtered layer and the electroplated layer is insufficient, and the problem of peeling is partially included. On the other hand, when the temperature exceeds 200 ° C., the effect of improving the adhesion can be obtained, but the dimensional change, characteristic change, etc. due to the heat of the substrate become obvious. The value deviates from the original design value, or the variation becomes large, which adversely affects reliability.
本発明の方法で用いる熱処理の雰囲気としては、特に限定されるものではないが、通常の大気環境下で実施することができるが、銅の酸化による製品品質への悪影響が懸念される場合は、不活性ガス雰囲気下が望ましい。 The atmosphere of the heat treatment used in the method of the present invention is not particularly limited, but can be carried out in a normal atmospheric environment, but when there is a concern about the adverse effect on product quality due to copper oxidation, An inert gas atmosphere is desirable.
本発明の方法で用いる熱処理の時間としては、特に限定されるものではなく、熱処理温度等とも密接に関係しているので特定されないが、概ね10〜60分が好ましい。
本発明の方法で用いる熱処理の設備としては、特に限定されるものではなく、連続式又はバッチ式の加熱炉が用いられる。
The heat treatment time used in the method of the present invention is not particularly limited and is not specified because it is closely related to the heat treatment temperature and the like, but it is preferably about 10 to 60 minutes.
The heat treatment equipment used in the method of the present invention is not particularly limited, and a continuous or batch heating furnace is used.
本発明の方法により得られる金属被覆ポリイミド基板は、スパッタ層と電気めっき層の界面の密着強度が大きく、かつ金属層中にピンホール等、電子回路を形成した際に製品収率に悪影響を及ぼす欠陥部の発生が抑制されるので、精密な電子部品としての特性的、寸法的信頼性が十分得られる。また、スパッタ層の厚さを薄膜化できるので、COF等の電子部品の更なる高密度化を実現することができ、経済的な製品を供給することができる。 The metal-coated polyimide substrate obtained by the method of the present invention has a high adhesion strength at the interface between the sputtered layer and the electroplated layer, and adversely affects the product yield when an electronic circuit such as a pinhole is formed in the metal layer. Since the occurrence of defective portions is suppressed, sufficient characteristic and dimensional reliability as a precise electronic component can be obtained. In addition, since the thickness of the sputter layer can be reduced, it is possible to achieve higher density of electronic parts such as COF, and to supply economical products.
以下に、本発明の実施例及び比較例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例によってなんら限定されるものではない。なお、実施例及び比較例で用いた金属被覆ポリイミド基板のスパッタ層と電気めっき層との密着性の評価方法は、以下の通りである。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples and comparative examples of the present invention, but the present invention is not limited to these examples. In addition, the evaluation method of the adhesiveness of the sputter | spatter layer and electroplating layer of a metal coating polyimide substrate used by the Example and the comparative example is as follows.
密着性の評価方法:まず、得られた金属被覆ポリイミド基板を用い、フォトリソグラフィー技法を用いて回路幅12μm及び回路間隔13μmの電子回路を形成した。次いで、回路側を内側にして電子回路部を180度折り畳み、元の状態に開く操作を3回繰り返した後、顕微鏡によって、折り曲げ部の剥離等異常の有無を観察した。 Evaluation method of adhesion: First, using the obtained metal-coated polyimide substrate, an electronic circuit having a circuit width of 12 μm and a circuit interval of 13 μm was formed using a photolithography technique. Next, the electronic circuit part was folded 180 degrees with the circuit side inside, and the operation of opening the electronic circuit part to the original state was repeated three times, and then the presence or absence of abnormality such as peeling of the bent part was observed with a microscope.
(実施例1)
ポリイミドフィルムとして、Kapton 150EN(東レ・デュポン製)を用いた。まず、スパッタリング装置に上記ポリイミドフィルムを装入し、真空度0.01〜0.1Paに保持されたチャンバー内で150℃で1分間の加熱処理を行った。引き続き、スパッタリングターゲットとして、クロムを20重量%含有するニッケル−クロム合金ターゲットを用い、ポリイミドフィルム表面に厚さ20nmのニッケル−クロム合金層を形成し、続いて、銅ターゲットを用い、その上に厚さ100nmの銅層を形成し、金属層を積層したスパッタ基板を得た。
次に、この基板を電気めっき装置に装入し、銅めっきを厚さ8μmまで行ない、銅被膜を形成した。得られた銅めっき基板を水洗した。なお、めっき液の組成は、硫酸濃度180g/L及び硫酸銅濃度80g/Lであり、めっき温度は40℃に調整された。次いで、銅めっき後の基板を大気乾燥炉に装入し、180℃で30分間の熱処理を行ない金属被覆ポリイミド基板を得た。
その後、得られた金属被覆ポリイミド基板の密着性の評価を行なった。その結果、電子回路部で剥離等の異常は観察されなかった。すなわち、スパッタ層と電気めっき層との密着が均一かつ高強度にすることがなされた。さらに、これをCOF等の電子部品として用いる場合に求められるピンホールの発生抑制等各種特性を満足するものであった。
Example 1
Kapton 150EN (manufactured by Toray DuPont) was used as the polyimide film. First, the said polyimide film was inserted into the sputtering device, and the heat processing for 1 minute were performed at 150 degreeC within the chamber hold | maintained at 0.01-0.1Pa of vacuum degree. Subsequently, a nickel-chromium alloy target containing 20% by weight of chromium was used as a sputtering target, and a nickel-chromium alloy layer having a thickness of 20 nm was formed on the polyimide film surface. A 100 nm thick copper layer was formed, and a sputter substrate on which a metal layer was laminated was obtained.
Next, this board | substrate was inserted into the electroplating apparatus, copper plating was performed to thickness 8 micrometers, and the copper film was formed. The obtained copper plating board was washed with water. The composition of the plating solution was a sulfuric acid concentration of 180 g / L and a copper sulfate concentration of 80 g / L, and the plating temperature was adjusted to 40 ° C. Subsequently, the substrate after copper plating was placed in an air drying furnace, and heat treatment was performed at 180 ° C. for 30 minutes to obtain a metal-coated polyimide substrate.
Thereafter, the adhesion of the obtained metal-coated polyimide substrate was evaluated. As a result, no abnormality such as peeling was observed in the electronic circuit section. That is, the adhesion between the sputter layer and the electroplating layer was made uniform and high in strength. Furthermore, various characteristics such as suppression of occurrence of pinholes required when this was used as an electronic component such as COF were satisfied.
(実施例2)
銅めっきに先だって、スパッタ基板の表面を活性化処理した以外は、実施例1同様に行ない金属被覆ポリイミド基板を得た。なお、活性化処理は、濃度5重量%の硫酸を使用し、25℃で30秒間行なった。
その後、得られた金属被覆ポリイミド基板の密着性の評価を行なった。その結果、電子回路部で剥離等の異常は観察されなかった。すなわち、スパッタ層と電気めっき層との密着が均一かつ高強度にすることがなされた。さらに、これをCOF等の電子部品として用いる場合に求められるピンホールの発生抑制等各種特性を満足するものであった。
(Example 2)
Prior to copper plating, a metal-coated polyimide substrate was obtained in the same manner as in Example 1 except that the surface of the sputter substrate was activated. The activation treatment was performed using sulfuric acid having a concentration of 5% by weight at 25 ° C. for 30 seconds.
Thereafter, the adhesion of the obtained metal-coated polyimide substrate was evaluated. As a result, no abnormality such as peeling was observed in the electronic circuit section. That is, the adhesion between the sputter layer and the electroplating layer was made uniform and high in strength. Furthermore, various characteristics such as suppression of occurrence of pinholes required when this was used as an electronic component such as COF were satisfied.
(実施例3)
熱処理が窒素雰囲気(酸素濃度3ppm)下、200℃で10分間であったこと以外は実施例1と同様に行ない金属被覆ポリイミド基板を得た。
その後、得られた金属被覆ポリイミド基板の密着性の評価を行なった。その結果、電子回路部で剥離等の異常は観察されなかった。すなわち、スパッタ層と電気めっき層との密着が均一かつ高強度にすることがなされた。さらに、これをCOF等の電子部品として用いる場合に求められるピンホールの発生抑制等各種特性を満足するものであった。
(Example 3)
A metal-coated polyimide substrate was obtained in the same manner as in Example 1 except that the heat treatment was performed at 200 ° C. for 10 minutes under a nitrogen atmosphere (oxygen concentration: 3 ppm).
Thereafter, the adhesion of the obtained metal-coated polyimide substrate was evaluated. As a result, no abnormality such as peeling was observed in the electronic circuit section. That is, the adhesion between the sputter layer and the electroplating layer was made uniform and high in strength. Furthermore, various characteristics such as suppression of occurrence of pinholes required when this was used as an electronic component such as COF were satisfied.
(実施例4)
熱処理が120℃で60分間であったこと以外は実施例1と同様に行ない金属被覆ポリイミド基板を得た。
その後、得られた金属被覆ポリイミド基板の密着性の評価を行なった。その結果、電子回路部で剥離等の異常は観察されなかった。すなわち、スパッタ層と電気めっき層との密着が均一かつ高強度にすることがなされた。さらに、これをCOF等の電子部品として用いる場合に求められるピンホールの発生抑制等各種特性を満足するものであった。
Example 4
A metal-coated polyimide substrate was obtained in the same manner as in Example 1 except that the heat treatment was performed at 120 ° C. for 60 minutes.
Thereafter, the adhesion of the obtained metal-coated polyimide substrate was evaluated. As a result, no abnormality such as peeling was observed in the electronic circuit section. That is, the adhesion between the sputter layer and the electroplating layer was made uniform and high in strength. Furthermore, various characteristics such as suppression of occurrence of pinholes required when this was used as an electronic component such as COF were satisfied.
(実施例5)
スパッタリングにおいて銅層の厚さを50nmとした以外は実施例1と同様に行ない金属被覆ポリイミド基板を得た。
その後、得られた金属被覆ポリイミド基板の密着性の評価を行なった。その結果、電子回路部で剥離等の異常は観察されなかった。すなわち、スパッタ層と電気めっき層との密着が均一かつ高強度にすることがなされた。さらに、これをCOF等の電子部品として用いる場合に求められるピンホールの発生抑制等各種特性を満足するものであった。
(Example 5)
A metal-coated polyimide substrate was obtained in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the copper layer was changed to 50 nm in sputtering.
Thereafter, the adhesion of the obtained metal-coated polyimide substrate was evaluated. As a result, no abnormality such as peeling was observed in the electronic circuit section. That is, the adhesion between the sputter layer and the electroplating layer was made uniform and high in strength. Furthermore, various characteristics such as suppression of occurrence of pinholes required when this was used as an electronic component such as COF were satisfied.
(実施例6)
スパッタリングにおいて銅層の厚さを500nmとした以外は実施例1と同様に行ない金属被覆ポリイミド基板を得た。
その後、得られた金属被覆ポリイミド基板の密着性の評価を行なった。その結果、電子回路部で剥離等の異常は観察されなかった。すなわち、スパッタ層と電気めっき層との密着が均一かつ高強度にすることがなされた。さらに、これをCOF等の電子部品として用いる場合に求められるピンホールの発生抑制等各種特性を満足するものであった。
(Example 6)
A metal-coated polyimide substrate was obtained in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the copper layer was changed to 500 nm in sputtering.
Thereafter, the adhesion of the obtained metal-coated polyimide substrate was evaluated. As a result, no abnormality such as peeling was observed in the electronic circuit section. That is, the adhesion between the sputter layer and the electroplating layer was made uniform and high in strength. Furthermore, various characteristics such as suppression of occurrence of pinholes required when this was used as an electronic component such as COF were satisfied.
(比較例1)
熱処理が100℃で120分間行った以外は実施例1と同様にあったこと以外は実施例1と同様に行ない金属被覆ポリイミド基板を得た。
その後、得られた金属被覆ポリイミド基板の密着性の評価を行なった。その結果、電子回路部のスパッタリングによって形成された銅層と電気めっきによって形成された銅被膜の界面で剥離が観察された。
(Comparative Example 1)
A metal-coated polyimide substrate was obtained in the same manner as in Example 1 except that the heat treatment was performed at 100 ° C. for 120 minutes in the same manner as in Example 1.
Thereafter, the adhesion of the obtained metal-coated polyimide substrate was evaluated. As a result, peeling was observed at the interface between the copper layer formed by sputtering of the electronic circuit portion and the copper coating formed by electroplating.
(比較例2)
熱処理が窒素雰囲気(酸素濃度3ppm)下、220℃で5分間であったこと以外は実施例1と同様に行ない金属被覆ポリイミド基板を得た。
その後、得られた金属被覆ポリイミド基板の密着性の評価を行なった。その結果、電子回路部で剥離等の異常は観察されなかった。しかしながら、得られた回路寸法は、フォトリソグラフィー技法によって電子回路を形成する際に設定した寸法と比較して、0.05%乖離したため、それに続く加工、及びドライバーICチップとの接合が不可能となった。
(Comparative Example 2)
A metal-coated polyimide substrate was obtained in the same manner as in Example 1 except that the heat treatment was performed at 220 ° C. for 5 minutes under a nitrogen atmosphere (oxygen concentration: 3 ppm).
Thereafter, the adhesion of the obtained metal-coated polyimide substrate was evaluated. As a result, no abnormality such as peeling was observed in the electronic circuit section. However, the obtained circuit dimensions differed by 0.05% compared to the dimensions set when forming the electronic circuit by photolithography technique, so that subsequent processing and bonding with the driver IC chip is impossible. became.
(比較例3)
スパッタリングにおいて銅層の厚さを40nmとした以外は実施例1と同様に行ない金属被覆ポリイミド基板を得た。
その後、得られた金属被覆ポリイミド基板の密着性の評価を行なった。その結果、電子回路部で剥離等の異常は観察されなかった。しかしながら、得られた電子回路の回路部の厚さは、最大部と最小部で4μmの差が存在していたため、それに続く加工、及びドライバーICチップとの接合が不可能となった。
(Comparative Example 3)
A metal-coated polyimide substrate was obtained in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the copper layer was 40 nm in sputtering.
Thereafter, the adhesion of the obtained metal-coated polyimide substrate was evaluated. As a result, no abnormality such as peeling was observed in the electronic circuit section. However, since the thickness of the circuit portion of the obtained electronic circuit has a difference of 4 μm between the maximum portion and the minimum portion, subsequent processing and bonding to the driver IC chip are impossible.
(比較例4)
活性化処理が、硫酸濃度5重量%及び過硫酸アンモニウム濃度5重量%の水溶液を用いたこと、処理条件が25℃で10秒間であったこと、及び熱処理を行なわなかったこと以外は、実施例2と同様に行ない金属被覆ポリイミド基板を得た。
その後、得られた金属被覆ポリイミド基板の密着性の評価を行なった。その結果、電子回路部のスパッタリングによって形成された銅層と電気めっきによって形成された銅被膜の界面で剥離が観察された。また、回路部に金属層に存在していたと考えられるピンホールによる断線が多数観察された。
(Comparative Example 4)
Example 2 except that the activation treatment was performed using an aqueous solution having a sulfuric acid concentration of 5% by weight and an ammonium persulfate concentration of 5% by weight, the treatment conditions were 25 ° C. for 10 seconds, and no heat treatment was performed. Then, a metal-coated polyimide substrate was obtained.
Thereafter, the adhesion of the obtained metal-coated polyimide substrate was evaluated. As a result, peeling was observed at the interface between the copper layer formed by sputtering of the electronic circuit portion and the copper coating formed by electroplating. In addition, a number of disconnections due to pinholes that were thought to exist in the metal layer in the circuit portion were observed.
以上より明らかなように、本発明の金属被覆ポリイミド基板の製造方法は、液晶画面に画像を表示するための駆動用半導体を実装するための半導体実装用の基板として、特に、液晶画面表示用ドライバーICチップを実装する手法として用いられるCOF用の基板として好適である。また、スパッタ層の厚さを薄膜化できるので、COF等の電子部品の更なる高密度化を実現することができ、経済的な製品を供給するため、有用である。 As is clear from the above, the method for producing a metal-coated polyimide substrate of the present invention is a liquid crystal screen display driver, particularly as a semiconductor mounting substrate for mounting a driving semiconductor for displaying an image on a liquid crystal screen. It is suitable as a substrate for COF used as a technique for mounting an IC chip. Further, since the thickness of the sputter layer can be reduced, it is possible to realize further higher density of electronic parts such as COF, which is useful for supplying economical products.
1 ポリイミドフィルム
2 ニッケル−クロム合金層
3 銅層
4 銅被膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
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