JP2007335541A - フレキシブルプリント配線基板および半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【効果】本発明のフレキシブルプリント配線基板は、耐折性に優れている。
【選択図】図1
Description
ばれている。一方、銅が析出している面は、電解液から銅が析出して銅結晶が成長するために、一般にはS面よりも表面粗度(Rz)が高く、シャイニー面(S面)に対してマット面(M面)と呼ばれている。
うに電解銅箔を配置して、電解銅箔と絶縁フィルムとを積層して基材フィルムを製造し、この基材フィルムを形成する電解銅箔のS面の表面に感光性樹脂層を形成し、この感光性
樹脂層を露光・現像して感光性樹脂の硬化体からなるパターンを形成し、このパターンをマスキング材として電解銅箔を選択的にエッチングして配線パターンを形成する。
電解銅箔のM面はある程度表面粗度が高いことが望ましいとされていた。このため製造さ
れた電解銅箔のM面の表面粗度を高くするために、こぶ付け処理などの粗化処理を行って
、電解銅箔のM面の表面粗度を上げて絶縁フィルムとの密着性を向上させるといった処理
も行われていた。
縁フィルムとの密着性を向上させる上では大変好ましいが、電解銅箔を選択的にエッチングして配線パターンを形成する際には、表面粗度の高いM面が必ずしも有利であるとは限
らない。例えば、ピッチ幅の狭い非常にファインな配線パターンを形成しようとする場合、使用する電解銅箔の厚さは、形成しようとする配線の幅よりも厚くすることはできない
ので、配線パターンを形成するためのエッチング時間を短くする必要があるが、M面の表
面粗度が高いと絶縁フィルム内に埋没している銅の量も多くなり、短時間のエッチングでは絶縁フィルム内に埋没している銅を完全に除去することができにくくなり、また埋没している銅を完全に除去しようとすると、形成される配線パターンが過度にエッチングされて細くなってしまうなどの問題が生じやすい。
電解銅箔の厚さと比較して大きな値になる。このため絶縁フィルム表面に埋没している電解銅箔のM面の突起をエッチングにより完全に除去するためにエッチング液との接触時間
を長くすると、形成した配線がエッチング液によって侵食されてやせ細ってしまうなどの問題が生じ、予定しているようなファインピッチの配線パターンを形成できない。このように配線ピッチ幅が40μm未満であるプリント配線基板を製造するには、使用する電解銅箔、エッチング方法などを新たに選定しなおす必要がある。
)、WO2003/096776号公報(特許文献5)、特開2004-107786号公報(特許文献6)、特開2004-137588号公報(特許文献7)、特開2004-263289号公報(特許文献8)、特開2004-3396558号公報(特許文献9)、特開2005-150265号公報(特許文献10)などに記載され
ているような低プロファイル電解銅箔が提案されている。この低プロファイル電解銅箔は、銅が溶解されている電解液に種々の添加剤を加えて、形成される電解銅箔のM面の表面
粗度(Rz)を低くしたものであり、添加剤の種類によっては、得られる電解銅箔のM面の
表面粗度(Rz)を、S面の表面粗度(Rz)よりも低くすることも可能になる。このようにして形成された低プロファイル電解銅箔は、銅を析出させる銅電解液中に種々の添加物を配合して、銅が析出する際に錯体を形成させて析出銅の粒子径を小さくして、得られる電解銅箔の表面のプロファイルを低く抑えようとするものである。
処理して絶縁フィルムとの密着性を上げて絶縁フィルムと共同して折り曲げ部分による断線を防止するなどの手段で対応することも可能ではあるが、上記の低プロファイル電解銅箔のように非常にファインピッチの配線パターンを形成することができると共に、電解銅箔自体が上記のような曲げ応力に抗し得る機械的強度を有していれば、プリント配線基板を折り曲げて使用するなど過酷な使用環境においても配線自体の強度が高くなることから、さらなる細線化も可能になる。
さらに、本発明は、最狭部であるインナーリードの配線ピッチ幅が40μmに満たない非常にファインピッチのフレキシブルプリント配線基板であって、形成された配線自体の機械的強度が高く、例えば折り曲げて使用しても折り曲げ部分や接続端子付近の配線が断線しにくいフレキシブルプリント配線基板を提供することを目的としている。
該配線パターンが、3μm以上の長径長さを有する柱状の銅結晶粒子を含み、厚さ15μm以下、25℃における伸び率5%以上の電解銅箔から形成されていることを特徴としている。
きに、少なくとも一部の配線パターンが断線に至るまでの耐折性が通常は100回以上である。
を塗布してこの電解銅箔上でポリイミド層を形成することが望ましく、こうして形成されたポリイミド層の光線透過率は、67%を超え95%以下であることが好ましい。
表面状態が転写される。従って、本発明においては、使用される電解銅箔のM面の表面粗
度(Rz)が5μm以下であるので、このような電解銅箔が積層され、その表面状態が転写
されたポリイミド層の表面の表面粗度(Rz)が5μm以下になる。このようにして形成さ
れたポリイミド層は、光線透過率が高くなり、本発明のフレキシブルプリント配線基板に電子部品を実装する際などに、本発明のフレキシブルプリント配線基板のポリイミド面側から光を照射し、フレキシブルプリント配線基板のポリイミド面側にCCDカメラなど検知
装置を配置することができ、本発明のフレキシブルプリント配線基板のポリイミド面側から照射される光線が配線パターンが形成されていないポリイミド層を透過後、半導体チップに反射して戻ってくる光線を検知することにより、フレキシブルプリント配線基板のパターン面側に配置される半導体チップの位置決めを正確に行うことができる。
〜1280ch/ICの電子部品が実装されてなり、LCDなどの表示装置のドライバ半導体装置である。
状の銅結晶粒子からなる電解銅箔から形成されている。このように本発明のフレキシブルプリント配線基板は、従来の低プロファイル電解銅箔と異なり、電解銅箔を形成する銅粒子が非常に大きいが、このように銅結晶粒子を大きくすることにより、配線ピッチ幅が40μmを下回る配線パターンを形成することが可能になる。これまでの配線パターンの細線化技術は、電解銅箔を形成する銅の結晶粒子を小さくすることにより低プロファイル電解銅箔を用いることによるものであったが、本願発明のフレキシブルプリント配線基板では、こうした従来技術とは逆に電解銅箔を形成する銅の結晶を従来の電解銅箔を形成していた銅結晶粒子よりもさらに大きくすることにより配線ピッチ幅が40μmを下回る非常にファインピッチの配線パターンを形成することができることを見出したことに基くものである。
いるが、このようなM面を均質に粗化処理することによりポリイミド層との間に非常に高
い密着性が発現する。
で25℃で測定した、少なくとも一部の配線パターンが断線に至るまでの耐折性が100回以上であり、非常に高い耐折性を有している。
配線パターンの断面形状を、理想的な断面形状である矩形に限りなく近くすることができる。
本発明のフレキシブルプリント配線基板は、ピッチ幅が最も狭いインナーリードにおける配線ピッチ幅(P)が40μmを下回る非常にファインピッチ化されたフレキシブルプリント配線基板であり、このようなファインピッチ化を達成するために、本発明では大きい柱状の銅結晶粒子が大部分を占める特定の電解銅箔と積層されたポリイミド層との積層体を用いてフレキシブルプリント配線基板を形成する。
中には長径がD1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,D8で表される柱状の銅結晶粒子が多数
存在している。この柱状の銅結晶粒子の長径D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,D8は、
電解銅箔の厚さT0と同等かT0よりも明らかに長く、従って本発明のフレキシブルプリント配線基板を形成する配線パターン中には、配線パターンの厚さよりも長い長径を有する柱状の銅結晶粒子が多数含有されている。
以下、好ましくは0.1〜0.6μmの範囲内にある。しかもこの電解銅箔のM面は非常
に平滑であり、この電解銅箔の流れ方向(MD方向)に沿って、この電解銅箔の表面に入射角60°で測定光を照射し、反射角60°で跳ね返った光の強度を測定して光沢度〔Ga(60°)〕を測定すると、この電解銅箔の光沢度は600〜780の値を示す。この電解銅箔のM面(析出面面)の光沢度〔Ga(60°)〕の値は、電解銅箔のS面(電解銅箔を製造する際に用いるドラム型電極の表面に接触している面)よりも高い値を示すことも多く、非常に高い平滑性を示す。
5〜40kgf/mm2である。さらに180℃で60分間加熱した後に測定した引張強度は通
常は30kgf/mm2以上であり、好ましくは33〜40kgf/mm2である。すなわち、本発明で使用する電解銅箔は、上述のように主として3μm以上の長径を有する柱状の銅結晶粒子からなるので、非常に高い引張強度を有する。
ロライドのような環状構造を有する4級アンモニウム塩ポリマーと、3-メルカプト-1-プ
ロパンスルホン酸などの有機スルホン酸と、塩素イオンとを有する硫酸系銅電解液から銅を析出させることにより製造することができる。なお、この場合の環状構造を有する4級アンモニウム塩ポリマーの濃度は通常は1〜50ppmの範囲内にあり、有機スルホン酸の
濃度は通常は3〜50ppmの範囲内にあり、塩素濃度は通常は5〜50ppmの範囲内にある。また、この硫酸系銅電解液の銅濃度は通常は50〜120g/リットルの範囲内にあり、フリー硫酸濃度は、通常は60〜250g/リットルの範囲内にある。このような硫酸系銅電解液の液温を20〜60℃の範囲内、電流密度を通常は30〜90A/dm2の範囲内に設
定して、銅を析出させることにより本発明で使用する電解銅箔を製造することができる。上記のような組成を有する硫酸系銅電解液を用いて上記のような条件で銅を析出させると、析出銅の大部分が3μm以上の長径を有する柱状の銅結晶粒子となり、しかも析出終了面(析出面=M面)の表面が非常に平滑になる。
S面と同等またはそれ以上に高くすることができることから、電解銅箔のM面あるいはS面のいずれの面にポリイミド層を形成しても良いが、通常はM面の表面にポリイミド層を形成する。電解銅箔のM面にポリイミド層を形成する場合、電解銅箔を表面処理した後にポリイミド層を形成することが好ましい。ここで表面処理の例としては、電解銅箔の例えばM面に、銅微細粒子を析出付着させる所謂やけメッキ処理および付着した銅微細粒子を固定するかぶせメッキ処理からなる粗化処理、防錆処理、並びに、カップリング剤処理などを挙げることができる。
膠、チオ尿素などを用いて、通常は、液温15〜40℃、電流密度10〜50A/dm2の条
件で電解銅箔のM面に銅の微細粒子を付着させる処理である。また、かぶせメッキ処理は、上記のようにして付着した銅の微細粒子を電解銅箔のM面に固定する処理であり、通常は銅濃度50〜80g/リットル程度、フリー硫酸濃度50〜150g/リットル程度の銅
メッキ液を用いて、液温40〜50℃、電流密度10〜50A/dm2の条件で銅の微細粒子
が付着した電解銅箔の析出面を銅メッキ層で覆う処理である。
好ましくは0.1〜3μmの範囲内、さらに好ましくは0.1〜2μmの範囲内に調整する。このように表面処理を行うことにより、電解銅箔とポリイミド層との密着性が高くなる。特に本発明のフレキシブルプリント配線基板を、フラットディスプレイパネルを駆動させる電子部品の実装に使用する場合には、本発明のフレキシブルプリント配線基板を折り曲げて使用する必要があり、上記のように粗化処理をすることにより、形成された配線がポリイミド層から剥離することがなくなり、折り曲げ部分や接続端子付近で配線が破断
するのを防止することができる。しかも上記のようにして均質に粗化処理を行うことにより、エッチング処理により露出したポリイミド層の表面に銅が残留することもない。
、配線パターンの位置と搭載しようとする半導体チップの位置などを認識することができ、位置決め精度が著しく向上する。
知装置を用いてパターン認識をする場合には、ポリイミド層の光線透過率が、67%を超え95%以下、好ましくは70〜90%の範囲内になるようにポリイミド層の厚さを調整することが望ましい。
チ幅(P)は20μm以上40μm未満の範囲内にある。このような配線ピッチ幅(P)を有するフレキシブルプリント配線基板では、配線パターンのリード幅(W)が通常は8〜22μmの幅にすることができる。
ことはできないとされていたが、上記のような電解銅箔を使用することにより、配線ピッチ幅(P)が40μmを下回るような非常にファインピッチの配線パターンを形成するこ
とができる。
表面(通常はS面)に感光性樹脂層を形成して、この感光性樹脂層を露光・現像すること
により感光性樹脂の硬化体からなるパターンを形成し、こうして形成されたパターンをマスキング材として上記電解銅箔をエッチングすることにより、形成することができる。
れらの誘導体、アミノトリアゾールのような窒素原子を含有するトリアゾール系化合物およびその誘導体、ベンゾチアゾール系化合物およびその誘導体、メルカプトベンゾチアゾールおよびその誘導体、カルボキシベンゾチアゾールおよびその誘導体などを挙げることができる。これらは単独であるいは組み合わせて使用することができる。エッチング液に上記のようなエッチング抑制効果の高い化合物を配合することにより、エッチングされて新たに露出したエッチング部の銅に上記エッチング抑制効果の高い化合物が優先的に結合して、この新たに露出した銅がエッチング剤によりさらにエッチングされるのが抑制されるので、配線パターンのトップが過度にエッチングされることがなく、形成された配線パターンのトップ幅(ILT)とボトム幅(ILB)との差が小さくなり、全体断面が矩形に近い形状の配線パターンを形成することができる。
上記のようにして形成されたフレキシブルプリント配線基板は、配線パターンの上端部の幅(ILT)と下端部の幅(ILB)との差が小さく、形成された配線パターンの断面形状を例えば図5に示すように略矩形にすることができる。
されている。配線パターンと隣接する配線パターンとの間にはポリイミド層の表面が露出している。この露出しているポリイミド層の表面には、このポリインド層の表面に配置されていた電解銅箔のM面の表面状態が転写されるのが一般的であり、従って、ポリイミド
層の表面粗度は、使用する電解銅箔のM面の表面状態が転写されることから、この露出し
ているポリイミド層の表面粗度(Rz)は、通常は5μm以下、好ましくは0.1〜1μmの範囲内にある。
、亜鉛メッキ処理、銅メッキ処理、銀メッキ処理などがある。これらのメッキ処理は単独で行うこともできるし、また複数のメッキ処理を組み合わせて行うこともできる。さらに、上記のソルダーレジスト層あるいはカバーレイで配線パターンを被覆する前に上記のメッキ処理を行った後、ソルダーレジスト層を形成しあるいはカバーレイを貼着することもできる。
上記のようにしてメッキ層およびソルダーレジスト層あるいはカバーレイを形成した後、図2に示すように、電子部品を実装し樹脂封止することにより半導体装置を得ることができる。
、PDP表示装置のような表示装置に配置されるドライバであることが好ましい。このよう
な表示装置のドライバは1個の電子部品あたりのチャンネル数が128ch/1IC、256ch/1IC
、512ch/1ICと次第にチャンネル数が多くなってきており、本発明のフレキシブルプリント配線基板は640ch/1IC〜1280ch/1ICの有効チャンネル数を有する電子部品を実装
するのに適している。特に本発明のフレキシブルプリント配線基板は、画素数が100万以上である表示装置のドライバICを実装するのに適している。
理する情報量は次第に多くなっているけれども、電子部品自体は軽量でかつ小型化している。従って、電子部品との間で電気的接続点を形成するインナーリードは、小型で高密度に形成されたバンプ電極に対応して配線ピッチ幅も狭くする必要がある。
度175rpm、印加荷重100gf/10mmwの条件で25℃で耐折性を測定したときに、折り
曲げ部に形成された配線パターンが破断に至るまでの耐折性は、少なくとも100回であり、このように繰り返し折り曲げても非常に破断が発生しにくく、通常の場合、100回折曲を繰り返しても配線パターンは破断しない。
次に本発明の実施例を示して本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。
ロパンスルホン酸濃度4ppm、ジアリルジメチルアンモニウムクロライド(センカ(株)
製、商品名:ユニセンスFPA100L)3ppm、塩素濃度10ppmの硫酸系銅電解液を用いて、
液温50℃、電流密度60A/dm2の条件で厚さ12μmの電解銅箔を製造した。この電
解銅箔のS面の表面粗度(Rz)は1.2μm、M面の表面粗度は0.6μm、M面の光沢度
〔Gs(60°)〕は650である。
あり、180℃で60分間保持した後に測定した引張強度は35kgf/mm2であった
上記のようにして形成された基材フィルムの電解銅箔層の全面の厚さが8μmになるまでエッチングした後、表面に感光性樹脂を塗布し、こうして形成された感光性樹脂層を露光現像した。こうして現像されたパターンのインナーリードの配線ピッチ幅(P)は20μmであり、リード幅(W)は10μmである。またアウターリードの配線ピッチ幅は40μmであり、リード幅は20μmである。
から押し当てて超音波を与えると共に加熱して電子部品を実装した半導体装置を製造した。
ーリードのトップ幅(ILT)は10μmである。
この部分のポリイミドを溶解除去して電解銅箔からなるインナーリードを取り出し、その断面を電子顕微鏡で観察した。この電子顕微鏡写真を図1に示し、この電子顕微鏡写真をトレースした図も図1に示す。
を有する銅の柱状結晶であった。この断面における8μmを超える柱状の銅結晶の占有面積は60%であった。
光源を配置し、ポリイミド面側にCCDカメラを配置して、このフレキシブルプリント配線
基板を透過する光を検知して、半導体チップとフレキシブルプリント配線基板との位置決めを行うことができた。ここで、光透過率は、吸光光度計を用いて測定されたものである、すなわち、導体をエッチングした絶縁層(ポリイミド層)を適当な大きさに切り出して光度計に光源に対して垂直になるようにセットして測定する。また、かかる光透過率は、ICチップなどの実装時に画像処理する際に使用する光源の波長の領域で有していればよいが、一般には、可視領域、例えば波長400〜800nm程度の領域が使用される、しかしながら、絶縁層が例えばポリイミドの二重結合を有する材料からなる場合には、500nm以下に大きな吸収を有するので、一般には600〜700nmの波長の光を中心にして光透過率をCCDカメラ等で検知して画像認識処理する。
0回で断線した。
線パターンを形成することができ、さらに長径の銅の柱状粒子を含有することにより、形成された配線パターン自体が非常に優れた耐折性などの機械的特性を示すようになる。
〔比較例1〕
電解銅箔として、超低粗度電解銅箔(三井金属工業(株)製)を用いて、この電解銅箔のS面にポリイミド前駆体ワニスを塗布して加熱し、二層積層体を製作した。
この電解銅箔を使用した以外は実施例1と同様にして配線パターンを形成し、得られた帆船パターンのリード部分に0.5μmの無電解スズメッキ層を形成した。
上記のようにして製造したフレキシブルプリント配線基板において、配線パターン間で配線パターンが形成されていない部分のポリイミド層の表面の表面粗度(Rz)は1.0μmであり、こうして配線パターンが形成されていない部分の光線透過率は65%であった。
て耐折性試験を行ったところ、60回で断線した。
Claims (16)
- 電解銅箔層の表面にポリイミド層が形成された基材フィルムの電解銅箔層を選択的にエッチングして形成された配線パターンを有し、該配線パターンをポリイミド層と共に折り曲げて使用するフレキシブルプリント配線基板であり、
該配線パターンが、3μm以上の長径長さを有する柱状の銅結晶粒子を含み、厚さ15μm以下、25℃における伸び率5%以上の電解銅箔から形成されていることを特徴とするフレキシブルプリントプリント配線基板。 - 上記ポリイミド層の光線透過率が、67%を超え95%以下であることを特徴とする請求項第1項記載のフレキシブルプリント配線基板。
- 上記電解銅箔を形成する柱状の銅結晶粒子の少なくとも一部が、配線パターンの厚さと同じ或いは配線パターンの厚さよりも長い長径を有することを特徴とする請求項第1項記
載のフレキシブルプリント配線基板。 - 上記配線パターンの断面における銅結晶粒子の少なくとも50%(面積比率)が、配線パターンの厚さと同じ或いは配線パターンの厚さよりも長い長径を有する銅結晶粒子であることを特徴とする請求項第1項または第3項記載のフレキシブルプリント配線基板。
- 上記電解銅箔から形成された配線パターンを有するフレキシブルプリント配線基板について屈曲半径0.8mm、屈曲角度±135度、屈曲速度175rpm、印加荷重100gf/10mmwの条件で25℃で測定した、少なくとも一部の配線パターンが断線に至るまでの耐折
性が100回以上であることを特徴とする請求項第1項記載のフレキシブルプリント配線
基板。 - 上記配線パターンが形成されている側のポリイミド層の露出面の表面粗度(Rz)が5
μm以下であることを特徴とする請求項第1項記載のフレキシブルプリント配線基板。 - 上記電解銅箔について、25℃における引張強度が33kgf/mm2以上であり、かつ大気
中で180℃に60分間加熱した後の引張強度が30kgf/mm2以上であることを特徴とす
る請求項第1項記載のフレキシブルプリント配線基板。 - 上記電解銅箔について、大気中で180℃に60分間加熱した後の伸び率が8%以上であることを特徴とする請求項第1項記載のフレキシブルプリント配線基板。
- 上記ポリイミド層と積層される電解銅箔の表面の表面粗度(Rz)が5μm以下である
ことを特徴とする請求項第1項記載のフレキシブルプリント配線基板。 - 上記電解銅箔が、析出面の表面粗度(Rz)が0.8μm以下であり、該析出面の光沢
度〔Gs(60°)〕が600〜780の範囲内にある電解銅箔の析出面を、表面粗度(Rz)
が5μm以下になるように粗化処理したものであることを特徴とする請求項第9項記載のフレキシブルプリント配線基板。 - 上記フレキシブルプリント配線基板に形成されるインナーリードの配線ピッチ幅(P)が
40μm未満であることを特徴とする請求項第1項記載のフレキシブルプリント配線基板
。 - 上記ポリイミド層の厚さが20〜75μmの範囲内にあることを特徴とする請求項第1
項項記載のフレキシブルプリント配線基板。 - 上記ポリイミド層が、電解銅箔の表面にポリイミド前駆体を塗布し加熱硬化させることにより形成されてなることを特徴とする請求項第1項または第12項記載のフレキシブルプリント配線基板。
- 上記フレキシブルプリント配線基板に実装される電子部品の有効チャンネル数が、640〜1280ch/ICの範囲内にあることを特徴とする請求項第1項記載のフレキシブルプ
リント配線基板。 - 上記フレキシブルプリント配線基板が、画素数が100万以上の表示装置の半導体チップを実装するためのものであることを特徴とする請求項第1項記載のフレキシブルプリント配線基板。
- 上記請求項第1項乃至第15項の何れかの項記載のフレキシブルプリント配線基板に有効チャンネル数640〜1280ch/ICの電子部品が実装されてなることを特徴とする表
示装置駆動用の半導体装置。
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