JP2008066416A - 電子部品実装用フィルムキャリアテープ及びその製造方法 - Google Patents

電子部品実装用フィルムキャリアテープ及びその製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】配線ピッチ35μm以下の配線を有する電子部品実装用フィルムキャリアテープ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】上記課題を解決するために、接着面側表面粗さ(Rzjis)が2.5μm以下である導体箔とベースフィルムとを張合わせた構成であって、当該導体箔のレジスト面側の表面粗さ(Rzjis)が1.0μm以下であるフレキシブル導体箔張積層板を配線形成用材料として用いて電子部品実装用フィルムキャリアテープを作成する。このフレキシブル導体箔張積層板には、接着面側表面粗さ(Rzjis)が2.5μm以下であって析出面側表面粗さ(Rzjis)が1.5μm以下である光沢面処理電解銅箔を用いたフレキシブル銅張り積層板の銅箔層を必要に応じて元の厚さの1/2以上を残してハーフエッチング加工して用いることもできる。
【選択図】図2

Description

本件発明は、35μmピッチ以下の配線を有する電子部品実装用フィルムキャリアテープ及び該電子部品実装用フィルムキャリアテープの安定的な製造方法に関する。
従来から、フレキシブル銅張積層板(Flexible Copper Clad Laminate:以下、「FCCL」と称することがある)はその屈曲性の良さを利用して電子機器の小型化及び多機能化要求に合わせ狭小部分に効率よく配線板を配備する目的で多用されてきたが、電子部品実装用フィルムキャリアテープ(以下単にフィルムキャリアテープと言うことがある)も屈曲性と同時に有している表面の平滑性を生かした用途の一例である。そして、電子部品実装用フィルムキャリアテープはプリント配線板が多用される電子及び電気機器に小型化、軽量化等の所謂軽薄短小化が求められている中、ICチップやLSIチップを直接搭載できるものとして開発されており、CSPの製造や液晶ドライバー素子の搭載用などとして随所に採用されているものである。
そして、実装される素子側の接続用のパッドも高集積化技術により微小化が進んでおり、これらの素子と直接接続する部分であるフィルムキャリアテープのインナーリード部分を可能な限りファインピッチ化することが求められている。そのためフィルムキャリアテープの製造者はより薄い銅箔を採用し、パターンエッチングによって配線を形成する際のオーバーエッチングの設定時間を短縮し、形成する配線のエッチングファクターを向上させることで対応してきた。そして接続信頼性を担保するためにファインパターンの形成と同時に実装部品のパッドサイズに見合った極力大きなリードの設置が要求されてきている。すなわち、理想とする配線形状に如何に作り込むかが大きな命題となっているのである。
そのため、これら電子部品実装用フィルムキャリアテープとして多用されているテープ オートメーティド ボンディング(TAB)基板の中でチップ オン フィルム(COF)基板には、通常のリジッドプリント配線板以上の低プロファイル銅箔が採用されており、導体厚さも薄くなってきている。なお、低プロファイルとは、銅箔のベースフィルムとの接合界面における凹凸(プロファイル)が低いという意味であり、プリント配線板用銅箔の標準規格であるJIS C 6515では触針式粗さ計により測定して得られた表面粗さ(Rzjis)の数値を指標として用いている。
その結果、このような高度化された要求に対応すべく、特許文献1〜特許文献3に開示されている手法が提案され、その時々の目的に合わせて最適な手法が選択使用されてきたのである。すなわち、硫酸酸性銅めっき液の電気分解による製造方法から得られた電解銅箔の低プロファイル面である光沢面側をベースフィルムに貼り付ける手法、導体層厚さを必要最小限とするために不要な厚さ部分を予めエッチング除去しておく手法、そして極薄の導体膜を形成後必要導体部分に導電性金属をパターンめっきした後に不要な導体部分を短時間で溶解除去するパターンめっき/フラッシュエッチング法などである。
特許文献1に開示された方法では、0.2〜1.0μmの金属粒子で粗化処理を施した光沢面処理電解銅箔の粗化処理面を接着面(本件出願では導体箔や配線パターンとベースフィルムとの張合わせ面を「接着面」と称している)としてベースフィルムと張合わせてフレキシブル銅張積層板とする。ここで言う光沢面処理電解銅箔とはプリント配線板用銅箔の規格であるIPC4562に規定されているRTF(Reverse Treated Foil)のことであり、光沢面側に粗化処理を施したものである。その後光沢面の反対側となる露出している析出面側をハーフエッチングすることによりレジスト面(本件出願では配線パターンを形成するためにエッチングレジストなどのレジスト被膜が形成される側である導体箔や配線パターンの導体金属表面が露出した面を「レジスト面」と称している)の表面粗さ(Rzjis)を3.0μm未満とするのである。この実施例によれば、ハーフエッチングの対象となる電解銅箔の析出面表面粗さがRzjisで3μm〜12μmと大きいため、導体層の平滑化を達成しようとするとハーフエッチング量が多くなって厚さのバラツキが大きくなり、表面の平滑化と厚さの均一化の両立には限界があるのである。その結果、平滑化された面であっても素材である電解銅箔析出面側の凹凸の影響がRzjisで3μm未満とはいえ残ってしまうのである。そのため、パターンエッチングレジスト膜を形成する際にはレジスト膜端面形状のパターンマスクへの追随性に不満が残る結果となって、50ミクロンピッチの配線作成が実質限界とされていたのである。また、銅箔厚さのバラツキはオーバーエッチングに起因して発生するアンダーカット量の違いとなり、配線幅のバラツキに大きな影響を与えるのである。
特許文献2に開示された方法では12μmの光沢面処理電解銅箔を張合わせたフレキシブル銅張積層板を出発点としてハーフエッチングを実施した後配線を作成している。記載された実施例によれば5μmまでハーフエッチングしたフレキシブル銅張積層板を用いて30ミクロンピッチ配線を作成している。ところで、配線ピッチという概念は配線幅と配線間スペースを合算した幅を表すものであって、一つのピッチ内にある配線の幅と配線間であるスペース幅、配線幅/スペース幅(以下、L/Sという)が必ずしも等しくなるように設計されているものではないのである。具体的には、当初40ミクロンピッチのプリント配線板を設計するに当たっては、ウィスカーの発生やマイグレーションによるショート事故を防止するなどの目的において配線間スペースを担保するために配線幅よりもスペース幅を広くするといった思想が適用されていた。例えば40ミクロンピッチではL/S=15μm/25μmとする等である。
すなわち、現状の技術実態においては配線幅のバラツキがあるため更にファインピッチ化された配線においては配線間スペースにおいて配線間に突き出したり部分的に残存する導電体を除いた絶縁体部分の合算幅を設計値の2/3以上(一般的な配線規格での要求事項)とすることが困難になっているのである。しかしながら、このような設計思想では目標とするファインピッチが達成されたとしても配線幅が細くなってしまう。すると、搭載する実装部品との位置合わせが困難になるばかりか接続部分の面積が小さくなることによって落下衝撃テストで搭載部品の脱落が起こってしまうなど接続信頼性に問題が出てくるのである。
そして、特許文献3はベースとなるフレキシブル銅張積層板に銅箔厚さ10μm〜15μmのものを用い、ハーフエッチングにより銅箔層厚さを1.5μm〜4.0μmにした後めっきレジストを形成して所定厚さまで銅パターンをめっきし、レジストを除去して薄い導体部分をフラッシュエッチングにより除去するという技術を開示している。この方法では特許文献1に関連して述べたように1/4以下にまで薄くした場合の導体厚さの面内バラツキの管理は困難であり、故にエッチング後厚さのミニマム値を導体層にピンホールが発生しない1.5μmと設定しているのである。そして、この導体層厚さの面内バラツキと、後工程におけるパターンめっきの厚さバラツキとが相まってフラッシュエッチング後に得られる配線幅(及び厚さ)のバラツキを左右するという問題を抱えてしまうことになるのである。従って、高い加工技術レベルを要求される管理項目が多いことにより安定したファインピッチ配線の形成は困難であると同時に例えば高速信号処理を実施する配線で要求されるインピーダンスなど電気特性の作り込みも困難なプリント配線板の製造手法であるといえる。
以上から明らかなように、従来技術においては配線板に形成されたパッド又はリード部分が搭載される部品の実装に最適な形状となっており配線部分が35ミクロンピッチ以下の電子部品実装用フィルムキャリアテープと当該電子部品実装用フィルムキャリアテープを安定して生産するための生産技術が確立されていたとは言い難いのである。
特開平05−82590号公報 特開2002−198399号公報 特開2005−64074号公報
上記に述べたように、従来はファインピッチ配線を有する配線板において搭載される機能部品側からの要求であるパッド及び/又はリード部分の形状を配線板の信頼性を保ちつつ期待通りに作り込むことのできている電子部品実装用フィルムキャリアテープは供給されていなかったのである。
本件発明者等は、上記課題を解決すべく鋭意研究の結果、導体箔の接着面側の表面粗さ(Rzjis)が2.5μm以下であり、レジスト面側の表面粗さ(Rzjis)が1.0μm以下である導体箔とベースフィルムとで構成されているフレキシブル導体箔張積層板を配線形成用材料として用いて電子部品実装用フィルムキャリアテープを作成することにより、従来は困難であるとされた35ミクロンピッチを下回るファインピッチ配線を有する電子部品実装用フィルムキャリアテープを安定生産できることを見出すに至ったのである。
上記課題を解決するための手段について以下述べる。
本件発明は、導体箔とベースフィルムとで構成されているフレキシブル導体箔張積層板を用いて得られた電子部品実装用フィルムキャリアテープであって、当該導体箔の接着面側の表面粗さ(Rzjis)が2.5μm以下であり且つレジスト面側の表面粗さ(Rzjis)が1.0μm以下であることを特徴とする電子部品実装用フィルムキャリアテープを提供する。
そして、前記導体箔のレジスト面側の光沢度[Gs(60°)]が400以上であることが好ましい。
前記フレキシブル導体箔張積層板は表面処理電解銅箔とベースフィルムとで構成されたフレキシブル銅張積層板であることも好ましい。
また、前記フレキシブル導体箔張積層板は構成材である表面処理電解銅箔層をエッチングして銅箔層表面を平滑化したフレキシブル銅張積層板であることも更に好ましい。
そして、前記フレキシブル導体箔張積層板は構成材である表面処理電解銅箔層をエッチングして銅箔層表面を平滑化したフレキシブル銅張積層板(以下、加工後のFCCLを「FCCL−HE」と称する。)であって、当該FCCL−HEの製造に用いるフレキシブル銅張積層板出発材(以下、加工前のFCCLを「FCCL−BM」と称する。)を構成する表面処理電解銅箔層のレジスト面の表面粗さ(Rzjis)が1.5μm以下であることが好ましい。
そして、前記フレキシブル導体箔張積層板は表面処理電解銅箔層をエッチングして銅箔層表面を平滑化したFCCL−HEであって、当該FCCL−HEはFCCL−BMを構成する厚さ9μm〜23μmの表面処理電解銅箔の厚さをエッチングにより元の厚さの1/2以上に調整したものであることもより好ましい。
前記フレキシブル銅張積層板を構成する表面処理電解銅箔は光沢面処理電解銅箔であることも更に好ましい。
前記電子部品実装用フィルムキャリアテープは連続した直線配線部分の最大幅と最小幅との差が3.0μm以下であることも好ましい。
前記電子部品実装用フィルムキャリアテープは配線ピッチが20μm〜35μmの配線板において、以下の数2を用いて計算されるスペースマージンが82%以上であることも好ましい。
本件発明は電子部品実装用フィルムキャリアテープの製造方法であって、以下に示す工程a及び工程bにより得られたフレキシブル銅張積層板を前記フレキシブル導体箔張積層板として用いたことを特徴とする電子部品実装用フィルムキャリアテープの製造方法を提供する。
工程a: 接着面側の表面粗さ(Rzjis)が2.5μm以下であり且つレジスト面側の表面粗さ(Rzjis)が1.5μm以下である光沢面処理電解銅箔をベースフィルムと張合わせ、フレキシブル銅張積層板出発材を得る工程。
工程b: 前記フレキシブル銅張積層板出発材を構成する光沢面処理電解銅箔層を必要に応じてエッチングして元の厚さの1/2以上の厚さを残し、且つレジスト面側の表面粗さ(Rzjis)を1.0μm以下とする工程。
上記接着面側表面粗さ(Rzjis)が2.5μm以下であり、レジスト面側表面粗さ(Rzjis)が1.0μm以下である導体箔とベースフィルムとで構成されたフレキシブル導体箔張積層板を配線形成用材料として用いて電子部品実装用フィルムキャリアテープを作成することにより、従来技術では困難であるとされた35ミクロンピッチ以下のファインピッチ配線を従来の加工プロセスの大幅な変更を必要とせず従来と同等のコストで形成できる。また、このようなファインピッチ配線の場合でも、フィルムキャリアの熱膨張、熱収縮による微小な繰り返し応力やフィルムキャリアと電子部品とのボンディング時の大きな応力が加わった際に発生すると考えられる、配線端面の凹凸に起因した配線のクラックを抑制できる。
本件発明は、導体箔とベースフィルムとで構成されているフレキシブル導体箔張積層板を用いて得られた電子部品実装用フィルムキャリアテープであって、当該導体箔のベースフィルムとの接着面側の表面粗さ(Rzjis)が2.5μm以下であり且つレジスト面側の表面粗さ(Rzjis)が1.0μm以下であることを特徴とする電子部品実装用フィルムキャリアテープを提供する。
まず、前記導体箔の接着面の表面粗さ(Rzjis)は2.5μm以下であることが好ましい。当該接着面には導体箔とベースフィルムとの接着力を安定化させるために一般的には粗化処理が施されている。そして、この粗化処理を施す場合には金属粒子を形成する手法、エッチングにより表面をポーラスにする手法のいずれか1種以上を用いうるのである。金属粒子の形成を選択した場合の金属粒子は絶縁樹脂である接着剤又はベースフィルム内に埋め込まれているものであり、配線間の絶縁信頼性を考える上ではこの部分も含めたスペース幅の保証と考える必要があるのである。この金属粒子の直径が約1.0ミクロンであるとして対応すべき課題としてのスペース幅が配線部分の直線性から受ける影響を推計してみた。その結果、スペース幅15μmにおいては隣接するそれぞれの配線幅に最大1μmの出入りがあるとしても13%狭いスペース幅で収まるが、スペース幅12.5μmでは16%、スペース幅10μmになるとその影響は20%となってしまうのである。従って、スペース幅10μmにおいてスペースマージン82%を担保できる粒子径はほぼ1μm前後であると言うことになるのである。よって、スペースマージンを所定範囲内に収めるためには、特に配線ボトム部の配線幅のバラツキを小さくする必要がある。
そして、上記粒子径から粗化処理後の接着面表面粗さを考えてみるのである。本件発明者等の経験に基づくプリント配線板用銅張積層板に用いられる表面処理電解銅箔の例では銅粒子の形成手法にもよるが1.0μm前後の銅粒子が付着している光沢面処理電解銅箔の接着面表面粗さは、電解銅箔の光沢面の表面粗さ(一般的な電解銅箔ではRzjisで1.2μm〜2.0μm)との相乗作用によりRzjisとして2.5μm前後となって計測されているのである。従って、Rzjis≦2.5μmが接着面における表面粗さの許容範囲になると言うことができるのである。ところが、Rzjisの測定方法を振り返ってみると、うねりの成分については0.8mmをカットオフ値として設定している。従って、0.8mmを超えるピッチのうねりはキャンセルされているが本件発明が目的としている数十μmピッチ配線の範囲で考えると、測定された粗さは狭ピッチのうねりを包含している値になっていることを認識しておく必要がある。そして、FCCLでは接着面の形状をそのまま接合界面層の形状としてとらえることができるのである。
そして、形成される導体金属のパターンエッチング端面の断面形状は導体厚さとスペース幅の関数で示すことができ、スペース部分に当てはめ可能である楕円又は円の外周形状の一部分にほぼ類似した形状を取るとしている。よって、図1に模式的に示すように導体金属PとベースフィルムFの接合界面Iが平坦な場合には各配線の両端面の断面形状は相似となる。これに対し、図2に模式的に示すように導体金属PとベースフィルムFの接合界面Iにうねりが存在していると、形成された配線端面は、接着面に存在するうねりのピーク側を向いているとより鉛直になり、うねりのバレー側を向いていると鉛直性が損なわれるのである。そして、これが結果としてうねりの分布に対応した配線端面の波打ちとして現われてしまうのである。そして、このこともファインピッチプリント配線板製造上の大きな制約になっているのである。
そのため本件出願ではこのうねり成分をも含んだものとして接着面の表面粗さ(Rzjis)2.5μm以下を直線性が良好な、結果としてスペース幅も保証された電子部品実装用フィルムキャリアテープであるためには好ましいとしている。そこで、三次元表面構造解析顕微鏡を用い低周波フィルタを11μmに設定して表面形状に関する3次元データを得、配線端面の直線性と比較対照してみると、うねり成分として得られる波形データの最大高さ(ピークの最大高さとバレーの最大深さの和:Wmax)は0.7μm以下としておくことが20ミクロンピッチレベルの配線形成には好ましいようである。そしてこの閾値は、例えば触針式粗さ計を用いて得られるうねりやRSmを指標として定めることも可能である。
しかしながら、当業者にとっては前述の如く配線の形成に際してはその他の条件設定次第で更に狭いスペースの配線を形成できることは容易に推考できることであるため、接着面の表面粗さ(Rzjis)が2.5μmである場合に形成可能な配線のスペース幅は上記10μmを下限とするものではない。また当然のことながら要求される精度によっても狙いとできる下限のスペース幅は異なってくるのである。
そして、前記導体箔のレジスト面の表面粗さ(Rzjis)は1.0μm以下であることが好ましい。電子部品実装用フィルムキャリアテープの生産工程においては液体レジストを用いたパターンエッチング用レジスト膜の形成後、露光、現像の工程を経てエッチングレジストパターン膜が形成される。この時、表面凹凸が大きい場合にはレジスト膜のうねり及び厚さむらが発生し、現像後の各配線のエッチングレジスト端部の乱れが大きくなるという問題が発生するのである。そして、レジスト面の表面粗さ(Rzjis)が1.0μm以下であることは導体厚さである約5μm〜10μmに対する凹凸の厚さむらとして影響する度合いが10%〜20%と小さくなるのである。従って、エッジに乱れの少ない直線的なエッチングレジストパターン膜が得られると同時に導体厚さのバラツキを加味して設定されるオーバーエッチング時間を精度良く管理できることになって配線の端面が理想形に近くなるのである。すなわち、レジスト面の表面粗さ(Rzjis)が1.0μm以下であることが直線性が良好な、結果としてスペース幅も保証された電子部品実装用フィルムキャリアテープを形成する目的には好ましいのである。
そして、前記導体箔のレジスト面側の光沢度[Gs(60°)]が400以上であることが好ましい。一般的な電解銅箔を用いたフレキシブル銅張積層板の場合、光沢面の表面粗さ(Rzjis)は2.0μm前後でありその光沢度[Gs(60°)]を測定してみると最大でも300を切るレベルで且つ方向性も見られている。この場合、当該光沢面にエッチングレジスト膜を形成して作成された配線パターンは40μmピッチレベルが下限となる。これは、導体箔のレジスト面側の光沢度が小さかったり方向性がある場合には、露光時にたとえ平行光線の光源を採用したとしても導体箔表面からの乱反射の影響を受けてレジストパターンとなる膜の端部では配線パターンマスクに対する追随性が乱れる(解像度が低下する)という問題が発生するからである。従って、レジスト面を方向性が小さな鏡面状態に近づけるには光沢度[Gs(60°)]で400以上であることが好ましく、これにより露光時の乱反射の影響を防止することが可能となるのである。その結果、エッチングレジストパターンは前述の均一なレジスト膜厚とも相まって配線パターンマスクにほぼ一致したエッジに乱れの少ないものとなる。よって、この状態で導体箔をエッチングして得られる電子部品実装用フィルムキャリアテープの配線パターンは端部に乱れが少ないものになるのである。
そして、前記フレキシブル導体箔張積層板は表面処理電解銅箔とベースフィルムとで構成されたフレキシブル銅張積層板であることも好ましい。表面処理電解銅箔は電子部品実装用フィルムキャリアテープの製造には最も多くの使用実績があり、パターンエッチングなどの加工条件のみならずハーフエッチング条件も個々の設備に合わせて把握されている故に好ましいのである。
前記フレキシブル導体箔張積層板は構成材である表面処理電解銅箔層をエッチング(ハーフエッチング)して銅箔層表面を平滑化したFCCL−HEであることもより好ましい。一般的な用途に用いるプリント配線板用銅箔のレジスト面粗さ(Rzjis)の上限は2.4μm程度とされている。この数値設定はリジッドプリント配線板が骨格材を有しており、例えばガラスクロスを骨格材として用いた場合には所謂クロス目が表面の凹凸として現われてしまっており、更に小さな数値設定とすることが意味を持たないことによっている。しかしながら、FCCLでは骨格材を有していないために銅箔の表面がそのまま表面特性を左右してしまうのである。従って、本件発明の上限値である1.0μmを超える表面粗さ(Rzjis)を有するFCCLを用いるためにはエッチングにより表面粗さ(Rzjis)を1.0μm以下に平滑化してから加工することが好ましいのである。
そして、前記フレキシブル導体箔張積層板は構成材である表面処理電解銅箔層をエッチングして銅箔層表面を平滑化したFCCL−HEであって、当該FCCL−HEの製造に用いるFCCL−BMを構成する表面処理電解銅箔層のレジスト面の表面粗さ(Rzjis)が1.5μm以下であることが好ましい。これは、前述の如くハーフエッチング工程においては銅箔露出面の表面粗さの平滑化と厚さの面内バラツキとがトレードオフ関係にあるため、表面粗さ(Rzjis)が目標値である1.0μmから大きくかけ離れていない1.5μm以下の平坦な面を出発点とすることが平滑なレジスト面を有し、且つ厚さの均一性にも優れたFCCL−HEを得る上で好ましいのである。
そして、前記フレキシブル導体箔張積層板は構成材である表面処理電解銅箔層をエッチングして銅箔層表面を平滑化したFCCL−HEであって、当該FCCL−HEはFCCL−BMを構成する厚さ9μm〜23μmの表面処理電解銅箔をエッチングにより元の厚さの1/2以上に調整したものであることもより好ましい。当該FCCL−BMの構成材料である電解銅箔層の元の厚さは最終導体厚さの設定により自由に変更できるものではあるが、FCCL−BMの製造のしやすさと従来の電子部品実装用フィルムキャリアテープに使用されている導体厚さの主体が5μm〜12μmであることを考慮してベースとなる表面処理電解銅箔の元の厚さは9μm〜23μmが好ましいとしているのである。また、ハーフエッチング量の目安である1/2以下の厚さとは銅箔厚さの面内バラツキが許容範囲内に抑えられる減厚量である。そして、FCCL−BMを構成している表面処理電解銅箔における析出面表面粗さ(Rzjis)を1.5μm未満としている故に目標とする表面粗さ(Rzjis)≦1.0μmを得るためには十分なエッチング量なのである。
すなわち、本件発明に係るFCCL−BM又はFCCL−HEを用いれば、従来の製造プロセスに特段のプロセス変更を加える必要もなく目的とする電子部品実装用フィルムキャリアテープが得られるのである。ここでFCCL−BMをも取り上げているのは、本件発明におけるハーフエッチング工程は必要に応じて実施する工程であり、レジスト面を調整することを必須としてはいないからである。すなわち、表面処理電解銅箔を張合わせた段階でレジスト面の表面粗さ(Rzjis)及び銅箔厚さが本件発明の範囲を満足していればハーフエッチング工程を実施しなくても構わないのある。
また、前記フレキシブル銅張積層板を構成する表面処理電解銅箔は光沢面処理電解銅箔であることも更に好ましい。本件発明に係る配線形成用材料の用途を熟考すると、ベースフィルムと表面処理電解銅箔との接着面には平滑性と均一性の両立が要求されていることが明らかである。そこで電解銅箔の析出面と光沢面を比較してみると、機械的に仕上げられた陰極ドラム表面の転写面である光沢面側の方が析出面側に比べてその面内における均一性の確認が再現性も良く容易にできるのである。よって、狙いの形状及び精度において安定して均一な接着面が得られる光沢面処理電解銅箔をベースフィルムと張合わせることにより、凹凸状態が安定した接着界面が得られるのである。そして、均一性にやや欠ける析出面は条件を選択してハーフエッチングすることにより均一に平滑化するのである。
そして、前記電子部品実装用フィルムキャリアテープは連続した直線配線部分の最大幅と最小幅との差は3.0μm以下であることも好ましい。本件発明のように狭配線幅としたフィルムキャリアの場合には、熱膨張や熱収縮により加わってしまう微小な繰り返し応力やフィルムキャリアとデバイスとをボンディングする際の大きな応力が加わることにより配線幅の最も狭い部分に応力が集中してクラックが発生する可能性がある。従って、狭配線幅のプリント配線板、特にフレキシブルプリント配線板には配線幅のバラツキが小さく端面にはノッチ状の凹凸の無い状態で最小の導体幅保証が要求されるのである。従って、同一幅として設計された直線配線の略0.5mm長さの範囲で分布している最大幅と最小幅の差が3.0μm以下であることが好ましく、これを配線のエッジ部分に乱れがあるか、また直線性が良好であるかどうかの指標とすることができるのである。そして、20μmピッチ配線への適用を考えた場合により好ましい最大幅と最小幅の差は2.0μm以下である。なお、ここで示している最大幅及び最小幅とは後述する方法による1μmピッチ30点測定の平均値である。配線間のスペース保証の目的で配線端面のスペース側への突き出しの程度を評価するのであれば最大幅と最小幅の差の1/2の値を指標とすべきではある。しかし、この30μm長さの範囲で隣接する配線の最大幅部分同士が最接近する確率は小さいことを考慮すると、配線幅自身の最大幅と最小幅の差を評価したデータであっても配線作成方法による精度比較の目的には十分用いうるものなのである。
前記電子部品実装用フィルムキャリアテープは配線ピッチが20μm〜35μmの配線板において、以下の数3を用いて計算されるスペースマージンが82%以上であることも好ましい。
本件発明では後述する配線幅の測定方法を勘案してスペースマージンの算出に上記式を用いているが、一般的には配線間スペース幅に対する絶縁体部分の保証幅は、配線幅が大きい場合には設計値の2/3以上が保証の要求値とされている。この観点から前述のように連続した直線配線部分の最大幅と最小幅との差が3.0μm以下でより好ましくは2.5μm以下であり、20μmピッチでは2.0μm以下であることが好ましいと考え、スペースマージンも82%以上であることが好ましく、更に85%以上であることがより好ましいものとなるのである。このように、スペースマージンに対する保証要求は配線ピッチが小さくなればなるほど、例えば配線ピッチが20μm台になればより強くなるものなのである。そして、本件発明で好ましい範囲と言っているスペースマージンの数値は、配線の設計において配線幅とスペース幅を同一とした場合に適用されるものであって、前述のように配線幅<スペース幅で設計した場合等には好ましいスペースマージンの値は変わってくることを断っておく。
なお、配線幅とスペース幅を同一、例えばL/S=15μm/15μm、と設定しても配線幅あるいはスペース幅の製造ロット間の平均値を比較すると、製造ロット間にはエッチングレベルのバラツキに起因して配線幅又はスペース幅のバラツキ(標準偏差:σ)が存在する。発明者の測定例では目標の配線幅である15μmに対する配線幅のバラツキ6σは約15%であった。従って、配線幅とスペース幅を同一とした場合の同一とは、配線幅が配線ピッチの1/2の値の85%〜115%の範囲内にある場合を意味するものとする。例えば、配線ピッチが30μmの場合、上記のスペースマージンが82%以上であることが好ましい配線幅の平均値は12.75μm〜17.25μmである。
本件発明は電子部品実装用フィルムキャリアテープの製造方法であって、以下に示す工程a及び工程bにより得られるフレキシブル銅張積層板をフレキシブル導体箔張積層板として用いることを特徴とする電子部品実装用フィルムキャリアテープの製造方法を提供する。
工程a: ベースフィルムとの接着面側の表面粗さ(Rzjis)が2.5μm以下であり且つレジスト面側の表面粗さ(Rzjis)が1.5μm以下である光沢面処理電解銅箔をベースフィルムと張合わせ、フレキシブル銅張積層板出発材を得る工程。
工程b: 前記フレキシブル銅張積層板出発材を構成する光沢面処理電解銅箔層を必要に応じてエッチングして元の厚さの1/2以上の厚さを残し、且つレジスト面側の表面粗さ(Rzjis)を1.0μm以下とする工程。
上記工程bは市販されているハーフエッチング液を用い、一般的なエッチングマシンを用いることにより実施可能であり、厚み精度要求によっては通常の配線形成用のエッチング液やその希釈液を用いることもできる。当該エッチング工程を代替可能な手法に関しては、当業者であれば電解銅箔の製造工程などにおいて析出面をハーフエッチングして平滑化しておき、その後エッチング面に粗化処理などを施してベースフィルムと張合わせる手法などを容易に推考でき、同時に平滑化の手法として機械研磨などの併用も容易に考案できるのである。しかし、ベースフィルムなど支持体でありエッチング液に対するレジスト被膜を兼ねるものが無い状態で薄い銅箔の片面のみをハーフエッチング加工し、両面の平滑性と光沢度を達成することは設備対応を含めコスト負担が大きいなどにより工業生産には適していない。そして、もし加工物が得られたとしても原材料とした電解銅箔に比べて厚さの均一性に劣るものとなっており、このような薄箔をベースフィルムに張合わせる際にはしわの発生などによる生産歩留まりの低下が懸念されるのである。
また、FCCL−BMの減厚工程に機械研磨を用いた場合には研磨加工時に加わる機械的歪みに起因して配線板に加工する際の寸法変化が大きくなるためにファインピッチ用途には推奨できないものとなってしまうのである。従って、FCCL−BMを構成する表面処理電解銅箔をエッチング加工して元の厚さの1/2以上を残すことで、減厚と平滑化の両方を安定して達成できるため、ファインピッチの電子部品実装用フィルムキャリアテープの生産方法として最適なのである。
ここで、フレキシブル銅張積層板を用いた場合の電子部品実装用フィルムキャリアテープの製造方法に関して説明しておく。まず、配線パターンの形成を行った電子部品実装用フィルムキャリアテープであるが、このものはベースフィルムとこの表面に形成された配線パターン、そしてこの配線パターンに端子部分が露出するように配置されたソルダーレジスト層あるいはカバーレイ層などの絶縁性樹脂保護層とで構成されているものである。
ベースフィルムとしては、ポリイミドフィルム、ポリイミドアミドフィルム、ポリエステルフィルム、ポリフェニレンサルファイドフィルム、ポリエーテルイミドフィルム、フッ素ベースフィルム及び液晶ポリマーフィルム等を用いる。すなわち、これらのベースフィルムは、ハーフエッチングの際に使用されるエッチング液、あるいは、洗浄の際に使用されるアルカリ溶液などによって侵食されない程度の耐薬品性を有し、更に電子部品を実装する等の際の加熱による熱変形が起こらない程度の耐熱性を有する。こうした特性を有するベースフィルムとしては、特に、ポリイミドフィルムの使用が好ましい。
このようなベースフィルムは、通常は5μm〜150μm、好ましくは12μm〜125μm、特に好ましくは25μm〜75μmの平均厚さを有している。上記のようなベースフィルムに、パンチングにより、スプロケットホール、デバイスホール、折り曲げスリット、位置合わせ用孔等の必要な貫通孔又は貫通領域が穿設されている。
そして、配線パターンは、上記のようなベースフィルムの表面に配置された表面処理銅箔層をパターンエッチングすることにより形成される。上記の銅箔層の厚さは、通常は2μm〜70μm、好ましくは6μm〜35μmの範囲にある。
上記のような表面処理銅箔層は、接着剤を使用せずにキャスティング法やラミネート法によりベースフィルムの表面に配置することもできるが、接着剤層を介して接着して配置することもできる。表面処理銅箔の接着に使用される接着剤としては、例えば、エポキシ樹脂系接着剤、ポリイミド樹脂系接着剤、アクリル樹脂系接着剤等を用いうる。このような接着剤層の厚さは、通常は1μm〜30μm、好ましくは5μm〜20μmの範囲内にある。
そして、配線パターンは、ベースフィルムの表面に上記のようにして形成された表面処理電解銅箔層をパターンエッチング加工することにより形成する。すなわち、表面処理電解銅箔層の表面にUV感光性のエッチングレジスト層を形成し、このエッチングレジスト層にエッチングレジストパターンを露光し、現像することにより、所望のレジストパターンを形成して、このレジストパターンをマスキング材として表面処理電解銅箔層をエッチングすることにより配線パターンを形成することができる。
そしてベースフィルム表面に形成された配線パターンにめっき処理を施す。
ここで、前記めっき層の形成を行う場合には、スズめっき層、金めっき層、ニッケルめっき層等のような単一金属めっき層や鉛フリーハンダめっき層等のような合金めっき層を選択的に用いることが好ましい。また、これらのめっき層は、複数のめっき層を積層したニッケル−金めっき層のような複合めっき層であってもよい。電子部品の表面実装を行う際の接合安定性に優れるからである。
このようなめっき層の厚さは、めっきの種類によって適宜選択することができるが、通常は0.005μm〜5.0μm、好ましくは0.005μm〜3.0μmの範囲内の厚さに設定される。
以上のようなめっき層を必要に応じて形成した後、配線パターンの端子部分を残して配線パターン及びこの配線パターンの間にあるベースフィルム層を覆うように樹脂保護層を形成する。この樹脂保護層は、例えば、スクリーン印刷技術を利用してソルダーレジストインクを所望の部分に塗布後硬化させることにより形成したり、予め打ち抜き加工等により所望の形状としておいた接着剤層を有するベースフィルム(カバーレイフィルム)を熱圧着することにより形成したりするのである。
なお、配線の全面にめっきをし(以下、「第1めっき処理」と称する。)、端子部分を露出させて樹脂保護層を形成した後、更に樹脂保護層から露出する部分である端子部分に、再度第1めっき処理と同一又は異種の金属めっき処理(第2めっき処理)を行ってもよい。このめっき層の形成方法としては、電解法、無電解法のいずれを用いても構わない。
<フレキシブル銅張積層板の作成>
実施例ではFCCL−BMとする表面処理電解銅箔として、三井金属鉱業(株)製表面処理電解銅箔の内、光沢面処理電解銅箔からは析出面側表面粗さの小さい品種としてNA−VLP銅箔を、そして比較用には析出面側表面粗さの大きな品種としてSQ−VLP銅箔を、そして更に比較用として析出面側処理銅箔であるMQ−VLP銅箔の各厚さ18μm品を用いた。これらの電解銅箔のベースフィルムとの接着面を表1に示すようにして、厚さ40μmのポリイミド樹脂製ベースフィルムにキャスティング法によりラミネートし、3種類のFCCL−BMを得た。
<FCCL−BMのエッチング>
通常の銅配線エッチングに使用している塩化第二銅エッチング液を循環しているスプレー式エッチングマシンを用い、上記にて得られたFCCL−BMをハーフエッチングして銅箔厚さを9μmにまで減じ、FCCL−HEを得た。
<ハーフエッチング後銅箔厚さの測定>
本件出願では銅箔厚さの測定には質量換算法を用いている。銅箔厚さは断面で確認できるものではあるが位置によるバラツキと測定誤差が大きいため加工プロセスの適否の判定に適用することは困難と考えている。そして銅箔の規格では、呼称厚さに対して実態厚さには単位面積当たり質量が用いられているため、表面銅層ハーフエッチング前後において10cm角の試片をそれぞれ切り出して秤量し、その質量変化から減厚分を算出して目標厚さになっていることを確認した。
<レジスト面表面粗さ及び光沢度の測定>
本実施例及び比較例における表面粗さ(Rzjis)及び光沢度[Gs(60°)]の測定は以下のようにして実施した。表面粗さ(Rzjis)はJIS C 6515の規定に従ってい、表面処理電解銅箔の幅方向(TD)に沿って触針式表面粗さ計を用いて測定した。そして光沢度は本件発明に係る用途では特段の規格化された方法が無いため表面処理電解銅箔の流れ方向(MD)に沿って、当該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することとし、デジタル変角光沢計(日本電色工業株式会社製VG−2000型)を用いて、光沢度の測定方法であるJIS Z 8741−1997に基づいて測定した。
<電子部品実装用フィルムキャリアテープの作成>
上記により得られたフレキシブル銅張積層板を用い、前述のプロセスに従ってって配線ピッチ30μmのパターンを有する電子部品実装用フィルムキャリアテープを得た。
<配線幅の測定>
配線幅の測定には市販のプリント配線板検査用CNC(Conputerized Numerical Control)画像処理装置を用いた。具体的には、L/S=15μm/15μmになるよう作成された電子部品実装用フィルムキャリアテープの直線部の長さ0.5mm範囲で1μm間隔でボトム部分の配線幅を測定した。しかし、画像処理装置の解像度が3μmであることから連続した30カ所の平均値を評価部分の代表値とし、集計開始点を1μmずらしつつ集計した代表値データ470コから当該測定対象配線の最大値、最小値を求めた。
上記に得られた配線幅データは試料毎にオーバーエッチングレベルに違いがあるのであるが、スペースマージン(%)は以下の数4を用いて求めた。
〔実施例−1〕
実施例でFCCL−BM/NAの作成に用いたNA−VLP銅箔の析出面粗さ(Rzjis)は1.2μm(ハーフエッチング前)であり、光沢面側に平均粒子径約0.8μmの銅粒で粗化処理を施した後の接着面側(表面処理電解銅箔の光沢面側)表面粗さ(Rzjis)は2.1μmであった。
<FCCL−HE/NA>
前記FCCL−BM/NAをハーフエッチングして得られたFCCL−HE/NAのレジスト面粗さ(Rzjis)は0.83μm、光沢度[Gs(60°)]は530であった。
<配線幅>
上記から得られた電子部品実装用フィルムキャリアテープの配線幅の測定値は平均14.1μm、最大15.2μm、最小12.9μmで最大幅と最小幅の差は2.3μmであった。そして、スペースマージンは87%であった。図3及び図4に配線パターンのSEM写真を示す。
<耐折性>
この電子部品実装用フィルムキャリアテープのソルダーレジストに覆われた部分の配線部に対して、耐折性を評価する試験であるMIT試験を実施したところ、特に問題は無かった。
〔比較例−1〕
本比較例でFCCL−BM/SQの作成に用いたSQ−VLP銅箔は析出面粗さ(Rzjis)が2.8μm(ハーフエッチング前)であり、実施例と同様にして光沢面側に平均粒子径約0.8μmの銅粒で粗化処理を施した後の接着面側(表面処理電解銅箔の光沢面側)表面粗さ(Rzjis)が2.0μmであった。
<FCCL−HE/SQ>
FCCL−BM/SQから得られたFCCL−HE/SQのレジスト面粗さ(Rzjis)は1.68μm、光沢度[Gs(60°)]は320であった。
<配線幅>
上記FCCL−HE/SQを用いて得られた電子部品実装用フィルムキャリアテープで、実施例と同位置で同様にして配線幅を測定した。測定値は平均15.0μm、最大16.7μm、最小13.6μmで最大幅と最小幅の差は3.1μmであった。そして、スペースマージンは81%であった。図5に配線パターンのSEM写真を示す。
<耐折性>
この電子部品実装用フィルムキャリアテープのソルダーレジストに覆われた部分の配線部に対して、耐折性を評価する試験であるMIT試験を実施したところ、断線に至るまでの折り曲げ回数は実施例の89%であり、やや不十分な結果であった。
〔比較例−2〕
本比較例では析出面側に実施例に用いたNA−VLPと同一の条件により析出面側に平均粒子径約0.8μmの銅粒で粗化処理した18μm厚のMQ−VLP銅箔を用い、FCCL−BM/MQを作成した。この時の接着面側表面粗さ(Rzjis)は3.1μmであり、銅箔の光沢面側表面粗さ(Rzjis)は1.6μmであった。
<FCCL−HE/MQ>
FCCL−BM/MQから得られたFCCL−HE/MQのレジスト面粗さ(Rzjis)は1.35μm、光沢度[Gs(60°)]は460であった。
<配線幅>
上記FCCL−HE/MQを用いて得られた電子部品実装用フィルムキャリアテープで、実施例と同位置で同様にして配線幅を測定した。測定値は平均16.0μm、最大17.7μm、最小14.2μmで最大幅と最小幅の差は3.5μmであった。そして、スペースマージンは78%であった。
<耐折性>
また、この電子部品実装用フィルムキャリアテープのソルダーレジストに覆われた部分の配線部に対して、耐折性を評価する試験であるMIT試験を実施したところ、断線に至るまでの折り曲げ回数は実施例の85%であり、やや不十分な結果であった。
実施例1と比較例2との対比: 実施例1と比較例2との対比から、電子部品実装用フィルムキャリアテープを作成するに当たっての配線の仕上がり状態、配線幅及び直線性には接着面の表面粗さ及び光沢度が影響していることが明らかである。
実施例1と比較例1との対比: 実施例1と比較例1との対比からは接着面の表面粗さ及び光沢度だけではなくレジスト面の表面粗さ及び光沢度が影響していることも明らかである。すなわち、作成しようとする電子部品実装用フィルムキャリアテープのファインパターン化に対応するために、薄くなっている導体厚さに対するレジスト面の表面凹凸の占める係数が大きくなってしまい、配線作成時に設定しているオーバーエッチング時間の変動(エッチング液質の変動も含む)がアンダーカット量の違いなどの形で現われてしまい、直接に完成した配線の形成精度に影響しているのである。
上記から、オーバーエッチング時間の設定を一定として管理することを容易にするためにはより均一な銅層厚さが好ましく、そして均一な厚さで形成されたレジスト膜と解像度の良好なレジスト端面を得るためには銅層表面に形成されたレジスト層がより平滑なレジスト面を形成していることが好ましいことが明らかである。そして、これら好ましい条件が整っていれば素材は電解銅箔に限定される必要は無く、圧延銅箔や異種導体箔であっても加工条件の最適化により適用可能であると考えている。更に、本件発明ではレジスト面の平滑性を表面粗さ(Rzjis)と光沢度で示しているが、更に表面粗さとしてRmaxを指標としたり、触針式とは異なる手法、例えばIC用シリコンウェハー表面の検査手法として一般的である光学的手法などを採用して表面状態の違いを検出し、より的確に表面状態を判定することにより更にファインパターンを有する電子部品実装用フィルムキャリアテープの作成を容易にできる可能性も残っていると本件発明者等は考えている。
本件発明に係る製造方法から得られた電子部品実装用フィルムキャリアテープは、液晶ドライバーなどの実装において接続信頼性を保ちつつ従来以上のファインパターンを有する電子部品実装用フィルムキャリアテープであり、フラットパネルディスプレーの高性能化等への対応が容易になる。
接合界面にうねりが無い場合に得られる配線パターン断面の模式図である。 接合界面にうねりがある場合に得られる配線パターン断面の模式図である。 実施例−1で評価に使用した配線パターンの写真(×350)である。 実施例−1で評価した配線パターンの写真(×1,000)である。 比較例−1で評価した配線パターンの写真(×1,000)である。
符号の説明
F ベースフィルム
I 接合界面
P 導体金属断面

Claims (10)

  1. 導体箔とベースフィルムとで構成されているフレキシブル導体箔張積層板を用いて得られた電子部品実装用フィルムキャリアテープであって、
    当該導体箔のベースフィルムとの接着面側の表面粗さ(Rzjis)が2.5μm以下であり且つレジスト面側の表面粗さ(Rzjis)が1.0μm以下であることを特徴とする電子部品実装用フィルムキャリアテープ。
  2. 前記導体箔のレジスト面側の光沢度[Gs(60°)]が400以上である請求項1に記載の電子部品実装用フィルムキャリアテープ。
  3. 前記フレキシブル導体箔張積層板が表面処理電解銅箔とベースフィルムとで構成されたフレキシブル銅張積層板である請求項1又は請求項2に記載の電子部品実装用フィルムキャリアテープ。
  4. 前記フレキシブル導体箔張積層板が前記表面処理電解銅箔層をエッチングして銅箔層表面を平滑化したフレキシブル銅張積層板である請求項1〜請求項3のいずれかに記載の電子部品実装用フィルムキャリアテープ。
  5. 前記フレキシブル導体箔張積層板は前記表面処理電解銅箔層をエッチングして銅箔層表面を平滑化したフレキシブル銅張積層板であって、当該フレキシブル銅張積層板の製造に用いるフレキシブル銅張積層板出発材を構成する表面処理電解銅箔層のレジスト面の表面粗さ(Rzjis)が1.5μm以下である請求項1〜請求項4のいずれかに記載の電子部品実装用フィルムキャリアテープ。
  6. 前記フレキシブル導体箔張積層板は前記表面処理電解銅箔層をエッチングして銅箔層表面を平滑化したフレキシブル銅張積層板であって、当該フレキシブル銅張積層板がフレキシブル銅張積層板出発材を構成する厚さ9μm〜23μmの表面処理電解銅箔の厚さをエッチングにより元の厚さの1/2以上に調整したものである請求項1〜請求項5のいずれかに記載の電子部品実装用フィルムキャリアテープ。
  7. 前記フレキシブル銅張積層板を構成する表面処理電解銅箔が光沢面処理電解銅箔である請求項1〜請求項6のいずれかに記載の電子部品実装用フィルムキャリアテープ。
  8. 連続した直線配線部分の最大幅と最小幅との差が3.0μm以下である請求項1〜請求項7のいずれかに記載の電子部品実装用フィルムキャリアテープ。
  9. 配線ピッチが20μm〜35μmの配線板において、以下の数1を用いて計算されるスペースマージンが82%以上である請求項1〜請求項8のいずれかに記載の電子部品実装用フィルムキャリアテープ。
  10. 請求項1〜請求項9のいずれかに係る電子部品実装用フィルムキャリアテープの製造方法であって、
    以下に示す工程a及び工程bにより得られたフレキシブル銅張積層板を前記フレキシブル導体箔張積層板として用いたことを特徴とする電子部品実装用フィルムキャリアテープの製造方法。
    工程a: ベースフィルムとの接着面側の表面粗さ(Rzjis)が2.5μm以下であり且つレジスト面側の表面粗さ(Rzjis)が1.5μm以下である光沢面処理電解銅箔をベースフィルムと張合わせ、フレキシブル銅張積層板出発材を得る工程。
    工程b: 前記フレキシブル銅張積層板出発材を構成する光沢面処理電解銅箔層を必要に応じてエッチングして元の厚さの1/2以上の厚さを残し、且つレジスト面側の表面粗さ(Rzjis)を1.0μm以下とする工程。
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