JP2009274250A

JP2009274250A - 金属被覆ポリイミドフィルム基板

Info

Publication number: JP2009274250A
Application number: JP2008125603A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Yoshio; 里司吉尾
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 2008-05-13
Filing date: 2008-05-13
Publication date: 2009-11-26

Abstract

【課題】ＣＦＯ等のファインピッチ化に好適なエッチング性に優れ、特にエッチング残渣が残らない金属被覆ポリイミドフィルム基板を提供する。
【解決手段】ポリイミドフィルムの表面に、スパッタリング法又は蒸着法により形成したＮｉ−Ｃｒ合金からなる第１金属層と、スパッタリング法又は蒸着法により形成した銅からなる第２金属層と、電気めっき法及び／又は無電解めっき法により形成した銅めっき被膜とを、この順に積層した構造を有する金属被覆ポリイミドフィルム基板であって、銅からなる第２金属層の結晶子径が４２０〜５５０Åに制御してある。
【選択図】なし

Description

本発明は、フレキシブルプリント配線板に用いられる金属被覆ポリイミドフィルム基板に関し、更に詳しくは、ファインピッチ化に好適なエッチング残渣の残らない金属被覆ポリイミドフィルム基板に関する。

金属被覆ポリイミドフィルム基板は、液晶パネルの画面表示に用いる駆動用半導体を実装するための基板等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（ＣｈｉｐｏｎＦｉｌｍ）が注目されている。ＣＯＦは、従来の実装法の主流であったＴＣＰ（ＴａｐｅＣａｒｒｉｅｒＰａｃｋａｇｅ）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利点がある。

一般的に、ＣＯＦに使用するフィルム基板としては、高耐熱性かつ高絶縁性のポリイミドフィルム上に良導電体である銅被膜を設けた金属被覆ポリイミドフィルム基板を使用し、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、更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している。上記ポリイミドフィルムとしては市販品が用いられ、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の表面に金属被覆層を形成する方法としては、下地層としてスパッタリング法によりニッケル−クロム合金層を形成し、その上に良導電性を付与するために銅層を形成する。スパッタリング法によって形成される銅層の厚さは一般的に１００〜５００ｎｍ程度であるが、更に厚膜化するために電気めっき法等により厚付け銅被膜の形成を行う（例えば特開２００２−２５２２５７号公報）。

尚、金属被覆ポリイミドフィルム基板における銅被膜の厚さは、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であり、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。
特開２００２−２５２２５７号公報

最近では、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伴い、金属被覆ポリイミドフィルム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、即ちファインピッチ化が強く求められている。しかし、従来法により得られた金属被覆ポリイミドフィルム基板では、回路形成のためのエッチング時にエッチング残渣が残るため、ファインピッチ化されるほど配線間でショートしやすいという問題があった。

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑み、ＣＯＦ等のファインピッチ化に好適なエッチング性に優れ、特にエッチング残渣が残らない金属被覆ポリイミドフィルム基板を提供することを目的とする。

本発明者は、上記目的を達成するために、エッチング性に優れた金属被覆ポリイミドフィルム基板の構成、特にエッチング時に残渣が残らない層構造的特性について鋭意研究を行った。その結果、スパッタリング法又は蒸着法により形成したＮｉ−Ｃｒ合金の第１金属層及び銅の第２金属層と、その上に電気めっき法等で形成した銅めっき被膜とからなる層構成とし、銅の第２金属層の結晶子径を大きくすることでエッチング残渣が残らなくなることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。

即ち、本発明が提供する金属被覆ポリイミドフィルム基板は、ポリイミドフィルムの表面に、スパッタリング法又は蒸着法により形成したＮｉ−Ｃｒ合金からなる第１金属層と、スパッタリング法又は蒸着法により形成した銅からなる第２金属層と、電気めっき法、無電解めっき法もしくは両者を組み合わせた方法により形成した銅めっき被膜とを、この順に積層した構造を有する金属被覆ポリイミドフィルム基板であって、上記第２金属層の結晶子径が４２０〜５５０Åであることを特徴とする。

本発明によれば、エッチング性に極めて優れていてエッチング時に残渣が残ることがなく、ＣＯＦ用等として好適な金属被覆ポリイミドフィルム基板を提供することができる。従って、本発明の金属被覆ポリイミドフィルム基板を用いることによって、ファインピッチ化されたＣＯＦでの実装においても、エッチング時の残渣によるショート不良をなくすことができ、高信頼性の製品を得ることができる。

本発明の金属被覆ポリイミドフィルム基板においては、ポリイミドフィルム上に、その表面側から順番に、スパッタリング法又は蒸着法によりＮｉ−Ｃｒ合金からなる第１金属層と銅からなる第２金属層とが形成され、更にその上に、電気めっき法、無電解めっき法もしくは両者を組み合わせた方法により銅めっき被膜が形成されている。

基板材料であ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（商品名、東レ・デュポン製）、Ｕｐｉｌｅｘｓ（商品名、宇部興産製）、ＮＰＩ（商品名、カネカ製）等の市販品を使用することができる。また、ポリイミドフィルムの厚さは、特に限定されるものでないが、液晶表示用ドライバーＩＣの実装法であるＣＯＦの素材の場合は２５〜５０μｍが好ましく、３０〜４０μｍが更に好ましい。このような厚さの市販のポリイミドフィルムとしては、例えば、Ｋａｐｔｏｎ−１５０ＥＮやＵｐｉｌｅｘ３５等が挙げられる。

Ｎｉ−Ｃｒ合金からなる第１金属層と銅からなる第２金属層は、ポリイミドフィルム表面に、乾式法、即ちスパッタリング法又は蒸着法を用いて形成される。第１金属層と第２金属層は、それぞれの厚みが数Åから数千Åであり、成膜装置内でフィルムを数ｍ〜数十ｍ／分で搬送させながら、順次連続的に積層することができる。更に第１金属層と第２金属層の上に、電気めっき法や無電解めっき法もしくは両者を組み合わせた方法により、銅めっき被膜を数μｍから数百μｍの厚みで形成する。

ポリイミドフィルム上に、スパッタリング法又は蒸着法でＮｉ−Ｃｒ合金の第１金属層とＣｕの第２金属層を積層して形成することにより、絶縁抵抗が高く、信頼性に優れた金属被覆ポリイミドフィルム基板を製造することができる。特に信頼性を高めるためには、Ｎｉ−Ｃｒ合金層におけるＣｒ含有率をＮｉに対して１０〜３０％とすることが好ましい。

また、スパッタリング法又は蒸着法で形成する上記第１金属層と第２金属層のうち、銅めっき被膜の下地層である銅からなる第２金属層の結晶子径を、通常の条件で形成した場合の３２０〜３８０Å程度よりも大きくする、即ち４２０〜５５０Åの範囲に制御することが重要である。これによって、エッチングの際に残渣の発生をなくすことができる。特にＮｉ−Ｃｒ合金層のＣｒ含有率を高くするとエッチング残渣が残り易くなるが、その場合でも通常のエッチング条件で残渣が残らなくなるため、エッチング条件を厳しくしてコストアップを招くなどの問題を回避することができる。

銅からなる第２金属層の結晶子径が４２０Å未満では、エッチング条件を厳しくしても、エッチング残渣が残りやすい。尚、５５０Åを超える結晶子径を得るには、更に高真空の条件とする必要があるため、スパッタリング装置及びスパッタリングガスの純度などを極めて高度にグレードアップしなければならないが、その反面、エッチング残渣をなくす効果はさほど向上しない。また、スパッタリング法で形成した金属層の膜厚が同じであれば、結晶子径が小さいほど膜抵抗が高くなるため、後に成膜する銅めっき被膜の膜抵抗も高くなってしまうという問題もある。

銅からなる第２金属層の結晶子径を大きくすることによってエッチング残渣がなくなる理由は明らかではないが、銅からなる第２金属層の上に形成する銅めっき被膜の結晶子径及びエッチング性は下地層である第２金属層の影響を強く受けるため、銅からなる第２金属層の結晶子径を４２０〜５５０Åと大きくすると銅めっき被膜の結晶子径も同程度に大きくなり、エッチング性が向上してエッチング残渣が残らなくなるものと考えられる。

上記のように銅からなる第２金属層の結晶子径を大きくするには、スパッタリングガスの濃度を高くし、熱揺らぎを十分小さくして、スパッタリングガス中への水や二酸化炭素などの不純物の混合を最大限に抑えることによって形成することができる。スパッタリングガスとして使用するＡｒガス中に水分や二酸化炭素などの不純物ガスが多く含まれていると、スパッタリングされた銅の表面が酸化によって変質し、結晶子径が小さくなってしまう。

更に具体的には、銅からなる第２金属層をスパッタリング法により形成する際に、スパッタリング装置内の圧力を１.０×１０^−３Ｐａ以下にまで減圧した後、Ａｒガスを１００ｓｃｃｍ以上供給しながら、不純物ガスの混入していない雰囲気中において、フィルム温度を１５０℃以下に保った状態で、スパッタリング処理を行うことにより、銅からなる第２金属層の結晶子径を４２０〜５５０Åの範囲に制御することが可能である。

［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、このポリイミドフィルムをスパッタリング装置に装入し、スパッタリングターゲットとして、クロムを２０質量％含有するＮｉ−Ｃｒ合金ターゲットとＣｕターゲットを装着した。

チャンバー内圧力が１.０×１０^−３Ｐａ以下になるまで排気した後、スパッタリングガスとしてＡｒガスを流量２００ｓｃｃｍでチャンバーに供給し、チャンバー内圧力を０.３Ｐａとした。ポリイミドフィルムの温度を７５℃に維持しながら、まずＮｉ−Ｃｒ合金ターゲットのスパッタリングによりＮｉ−Ｃｒ合金からなる第１金属層を２５０Åの厚みに形成し、引き続きＣｕターゲットのスパッタリングによりＣｕからなる第２金属層を１１００Åの厚み（合計厚み１３５０Å）に積層した。

上記の第１金属層と第２金属層を形成したポリイミドフィルムをスパッタリング装置から取り出し、Ｃｕからなる第２金属層の結晶子径を測定した。具体的には、Ｘ線回折法により第２金属層のＣｕの（１１１）面の半価幅を求め、Ｓｃｈｅｒｒｅｒ法により結晶子径を算出したところ、得られた第２金属層の結晶子径は４５０Åであった。

次に、このポリイミドフィルムを電気めっき装置に装着し、銅めっきを厚みが８μｍまで実施してＣｕめっき被膜を形成した。尚、めっき液の組成は硫酸濃度１８０ｇ／ｌ、硫酸銅濃度８０ｇ／ｌであり、めっき温度は４０℃に調整した。銅めっきを終了したポリイミドフィルムを水洗して、金属被覆ポリイミドフィルム基板を得た。

得られた金属被覆ポリイミドフィルム基板について、第二塩化鉄で所定のパターンにエッチングした後、ポリイミドフィルム上のエッチング残渣の有無を顕微鏡で観察した。その結果、エッチング残渣は認められず、良好なエッチング性を有することが分った。

［実施例２］
Ｃｕからなる第２金属層のスパッタリングによる成膜の際に、チャンバー内圧力が１.０×１０^−３Ｐａ以下になるまで排気した後、スパッタリングガスとしてＡｒガスをチャンバー内圧力が０.４５Ｐａとなるように供給した以外は上記実施例１と同様にして、金属被覆ポリイミドフィルム基板を作製した。このとき、第２金属層の結晶子径は５２０Åであった。

得られた金属被覆ポリイミドフィルム基板について、上記実施例１と同様に第二塩化鉄でエッチングした後、エッチング残渣の有無を顕微鏡で観察した結果、エッチング残渣は認められず、良好なエッチング性を有することが分った。

［比較例１］
Ｃｕからなる第２金属銅層のスパッタリングによる成膜の際に、チャンバー内圧力が１.０×１０^−３Ｐａ以下になるまで排気した後、スパッタリングガスとしてＡｒガスをチャンバー内圧力が０.１５Ｐａとなるように供給した以外は上記実施例1と同様にして、金属被覆ポリイミドフィルム基板を作製した。このとき、第２金属層の結晶子径は３８０Åであった。

得られた金属被覆ポリイミドフィルム基板について、上記実施例１と同様に第二塩化鉄でエッチングした後、エッチング残渣の有無を顕微鏡で観察した結果、金属層が溶け残ったエッチング残渣が存在していた。

Claims

ポリイミドフィルムの表面に、スパッタリング法又は蒸着法により形成したＮｉ−Ｃｒ合金からなる第１金属層と、スパッタリング法又は蒸着法により形成した銅からなる第２金属層と、電気めっき法、無電解めっき法もしくは両者を組み合わせた方法により形成した銅めっき被膜とを、この順に積層した構造を有する金属被覆ポリイミドフィルム基板であって、上記第２金属層の結晶子径が４２０〜５５０Åであることを特徴とする金属被覆ポリイミドフィルム基板。
前記第１金属層であるＮｉ−Ｃｒ合金のＣｒ含有率がＮｉに対して１０〜３０質量％であることを特徴とする、請求項１に記載の金属被覆ポリイミドフィルム基板。