JP3888210B2

JP3888210B2 - フィルムキャリアの製造方法

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Publication number: JP3888210B2
Application number: JP2002114642A
Authority: JP
Inventors: 郁夫広田
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2002-04-17
Filing date: 2002-04-17
Publication date: 2007-02-28
Anticipated expiration: 2022-04-17
Also published as: JP2003309149A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子等を搭載する片面配線層又は、両面配線層を有するフィルムキャリア及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリント配線板は、テレビ、携帯電話、ゲーム機、ラジオ、音響機器、ＶＴＲ等の民生用電子機器や、電子計算機、ＯＡ機器、電子応用機器、電気計測器、通信機等の産業用電子機器に広く用いられている。近年、これら電子機器はよりコンパクトな形態へと要望が高まっている。この要求を充たすため、電子機器は小型化、高密度化、高性能化に対応するように設計され、これに基づいて、用いられる部品においては、部品厚さの薄型化や配線の細線化、ビアホールの小径化、ランド、パッド等の小径化、基材のフレキシブル化、多層化及び高精細化が急速に進んでいる。
【０００３】
また、これら電子機器に使用される部品の基材はエポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂が従来使用されていたが、最近では、機械的強度及び耐熱性に優れたポリイミドフィルムやポリエステルフィルム等が使用され、更に高性能化を狙ってフッ素系樹脂、ポリフェニレンオキシド、ポリスルホン及びポリエーテルイミド等の基材を使用したフィルムキャリアの開発が行われている。
【０００４】
一般的なフィルムキャリアの製造は、絶縁フィルム片面または両面に形成された導体層にパターンを形成して作られている。つまり、導体層上に感光性材料を塗布し、それを露光、現像することで配線パターンを形成し、それをエッチングレジストとして導体層をエッチングすることで導体層に配線パターンを形成し、そのフィルムキャリアに半導体素子を置載、接合して部品化している。
【０００５】
半導体素子とフィルムキャリアの接合は、置載された半導体素子を金線（金ワイヤー）で接合するワイヤーボンディングや、フィルムキャリアに接合用のバンプ（突起）と半導体素子に形成されたバンプとを接合するフリップチップ接合が用いられる。
【０００６】
一般的なフィルムキャリア製造工程では、配線パターンにワイヤーボンディング用のランドパターンを設け、それと半導体素子の端子部分を金ワイヤーで接合させているが、更なる接合端子数の増加と、それによる配線の狭ピッチ化、高精細化、そして電子部品の薄型化要求に伴い、ワイヤーボンディングを採用した接合が困難になっている。
【０００７】
そのため、特に高密度配線のフィルムキャリアで薄型化を要求される半導体素子との接合には、フィルムキャリアに接合用のバンプ（接合バンプ）を設け、前記接合バンプと半導体素子に形成されたバンプとを接合する方法が用いられている。特に半導体素子との接合材には、はんだ材料を使用した接合方法が採用されている。
【０００８】
このはんだ材料と半導体素子に形成されたバンプとの接合は、はんだ材料の高温加熱による溶融が必要である。条件によっては、はんだ材料の量が過剰でその加熱溶融ではんだ材料がぬれ広がり、半導体素子の配線パターン同士の短絡といった問題が生じることもある。
【０００９】
一方、近年の環境問題に対応し、電子部品の多く用いられている接合材料であるはんだ材料は、一般に、鉛と錫からなる共晶はんだ材料であるため、成分である鉛の有害性や環境に与える影響が危惧されている。そのため、はんだ材料成分として鉛を含有しないもの、つまり鉛レスの材料が求められている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は上記問題点を解決するために考案されたものであり、フィルムキャリアと半導体素子の接合において、狭ピッチ配線であっても配線パターン間に短絡の発生がなく、使用材料について環境に与える影響を考慮したフィルムキャリアの製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に於いて上記課題を解決するため、本発明の請求項１に係る発明は、絶縁樹脂フィルムと、該絶縁樹脂フィルムの片側に積層された接着剤層からなるフィルム基材を備え、該フィルム基材に絶縁フィルムから接着剤層まで貫通し第1の接合材料が充填されたパッド孔が形成され、前記接着剤層の上面に、配線パターンが設けられた導体層を形成し、該導体層の配線パターン上に第2の接合材料よりなる接合バンプを設け、該接合バンプから前記パット孔までの導通回路を構成されているフィルムキャリアの製造方法であって、該フィルム基材に絶縁フィルムから接着剤層まで貫通するパッド孔の孔を形成し、前記接着剤層面の全面に導体層を貼付け後、該導体層に配線パターンを形成し、その配線パターン上に感光性樹脂材料を用いて接合バンプ形状の孔を孔設後、フィルム基材に形成する前記パッド孔の孔内に第１の接合材料、及び前記接合バンプ形状の孔内に第２の接合材料を充填形成し、前記パッド孔、及び接合バンプを介して導通回路を形成することを特徴とするフィルムキャリアの製造方法である。
【００１６】
更に、本発明の請求項２に係る発明は、絶縁樹脂フィルムと、該絶縁樹脂フィルムの片側に積層された接着剤層からなるフィルム基材を備え、該フィルム基材に絶縁フィルムから接着剤層まで貫通し第１の接合材料が充填されたパッド孔が形成され、前記接着剤層の上面に、配線パターンが設けられた導体層を形成し、該導体層の配線パターン上に第２の接合材料よりなる接合バンプを設け、該接合バンプから前記パット孔までの導通回路を構成されているフィルムキャリアの製造方法であって、該フィルム基材に絶縁フィルムから接着剤層まで貫通するパッド孔の孔を形成し、前記接着剤層面の全面に導体層を貼付け、該導体層に配線パターンを形成し、その配線パターン上に感光性樹脂材料を用いて接合バンプ形状の孔を孔設し、フィルム基材に形成する前記パッド孔の孔内と、前記接合バンプ形状の孔内に電解めっき方法を用いて、それぞれ第1の接合材料及び第２の接合材料を析出形成し、前記パッド孔、及び接合バンプを介して導通回路を形成することを特徴とするフィルムキャリアの製造方法である。
【００１７】
更に、本発明の請求項３に係る発明は、前記貫通するパッド孔を、金型打ち抜き加工によって、形成することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項記載のフィルムキャリアの製造方法である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明のフィルムキャリアの一実施例を説明する図であり、（ａ）は、表面側の配線パターン平面図で、（ｂ）は、裏面側の接合パット孔の平面図であり、（ｃ）は、（ａ）のフィルムキャリア平面図をＡ−Ａ線で切断した側断面図である。
【００１９】
本発明のフィルムキャリアは図１に示すように、絶縁樹脂フィルム１の両端にスプロケットホール１２、アライメントホール１３、及び配線パターン２４、接合材料１５、接合パッド孔１４、接合バンプ１６がそれぞれ設けられたものである。パッド孔１４には接合材料１５が充填されると共に、接合バンプ１６も同様に接合材料から形成されている。ここで、絶縁樹脂フィルム１へのパッド孔１４形成は所望の形状とするため、凸型と凹型を有する二体構造の打ち抜き加工用の金型を絶縁樹脂フィルム１の上下に設けて、所定の位置合わせの後、打ち抜き加工が適用される。
【００２０】
フィルムキャリアにおいて、接合パッド孔１４は絶縁樹脂フィルム１に設けられ、そこには接合材料１５が充填される。前記接合パッド孔は、そこに充填される接合材料を介して、絶縁樹脂フィルムに積層される導体層との導通を確保する。
【００２１】
そして、接合材料からなる接合バンプは、半導体素子に形成される電極バンプと接合により導通を確保するものであり、半導体素子の電極バンプ形成位置に対応した位置に形成される。そして、フィルムキャリアの前記接合バンプと、半導体素子の前記電極バンプとの接合は、フィルムキャリアを加熱することにより、フィルムキャリアの前記接合バンプを形成する接合材料が溶融し、半導体素子の電極バンプと接着し、結合することで導通が確保される。
【００２２】
次に、フィルムキャリアにおいて、絶縁樹脂フィルムとそれに積層された接着剤層からなるフィルム基材を金型打ち抜き加工によって、パッド孔が形成される。ここで、絶縁フィルムへのパッド孔形成は所望の位置、形状とするため、凸型と凹型を有する二体構造の打ち抜き加工用の金型を絶縁フィルムの上下に設けてこれを挟む配置とし、絶縁フィルムと金型を位置合わせした後、打ち抜き加工が適用される。これにより、絶縁フィルムにパッド孔が形成される。そのため、同一形状のパターンが繰り返し形成されるフィルムキャリアの製造においては、高い生産性でかつ、高精度で所望パターンを形成することができる。
【００２３】
また、フィルムキャリアは、導体層に形成された配線パターン幅とその上に設けられる接合バンプの外径比が０．４以上１．２以下であるフィルムキャリアである。例えば、配線パターンとその上に設けられる接合バンプの外径比が０．４未満の場合は、フィルムキャリアと半導体素子の位置合わせ（アライメント）状態によっては、接合バンプと電極バンプの位置ずれが生じて、所望の接合を確保することができない。また、配線パターンとその上に設けられる接合バンプの外径比が１．２を越える場合、はんだ材料からなる接合バンプを加熱、溶融した場合、配線パターン幅以上にはんだ材料がぬれ広がり隣接する配線パターンとの短絡を生じやすくなるばかりでなく、配線パターン上では接合に必要なはんだ材料が不足し、安定した接合状態を確保することが困難となる。その不具合を発生させないために、導体層に形成された配線パターンとその上に設けられる接合バンプの外径比が０．４以上１．２以下であることが望ましく、特に導体層に形成された配線パターンとその上に設けられる接合バンプの外径比が０．５以上０．８以下であることが好ましい。
【００２４】
そして、フィルムキャリアは、パッド孔に充填される接合材料と接合バンプをなす接合材料は金属材料であって、その金属材料としては、製造プロセス適性の面からはんだ材料が好適であり、特に、材料廃棄等における環境に与える影響を考慮して鉛を含まない組成、つまり、鉛レスのはんだ材料あることが望ましい。
【００２５】
更に、フィルムキャリアは、パッド孔に充填される接合材料と接合バンプをなす接合材料を構成する成分は、鉛レスのはんだ材料であって、特には、錫と銅または錫と銀、或いは錫と銅と銀からなるはんだ材料を用いることが接合の安定性や信頼性の面から望ましい。このはんだ材料は、任意の工法を用いてパッド孔に充填、接合バンプを形成することができる。その一例としては、印刷法、転写法、めっき法等の工法を挙げることができ、これらの工法で接合に必要なはんだ材料をパッド孔に充填したり、接合バンプを形成することができる。
【００２６】
なお、フィルムキャリアの絶縁フィルムは材料として、絶縁性を有するものであれば任意の材料を選択して適用することができる。特に、本発明に係るフィルムキャリアにおける絶縁フィルムとしては、ポリイミド、液晶ポリマー、ガラスエポキシ材料等を選択して用いることができる。
【００２７】
次に、本発明のフィルムキャリアの一例の製造方法について説明する。図２（ａ）〜（ｈ）にフィルムキャリアの製造工程を工程順に示す側断面図である。
【００２８】
まず、図２（ａ）は、絶縁樹脂フィルム１のテープに接着材層２が積層されたフイルム基材を所定幅に断裁したフィルム基材１１のテープを作製する。このとき、接着材層２はフィルム基材１１のテープ上の全面に積層されている必要はなく、後工程で貼り合わせられる導体層のエリアに合致していればよい。
【００２９】
次に、図２（ｂ）は、テープ状のフィルム基材１１の両端の長手方向に沿ってスプロケットホール１２と、接合パッド孔１４を金型で打ち抜き加工により形成する。このスプロケットホール１２と接合パッド孔１４の形成時に、同時に所定位置にアライメントホール１３を形成することができる。また、アライメントホール１３は印刷、フォトリソグラフィプロセス等のパターン作製手段で形成することもできる。
【００３０】
次に、図２（ｃ）は、接合パッド孔１４が形成されたフィルム基材の接着剤面に対して導体層となる銅箔１０を積層する。該積層方法は加熱圧着により銅箔を貼り合わせる。
【００３１】
図２（ｄ）は、前記銅箔が積層されたフィルム基材１１の銅箔１０上に感光性樹脂よりなるドライフィルムを貼着して感光性のドライフィルムレジスト層２１を形成し、該ドライフィルムレジスト層に所定の接合バンプ１６の形状パターンを露光形成する。このパターン露光の際アライメントホール１３を使ってパターンの位置決めを行う。さらに、現像処理して接合バンプ１６の形状パターンを形成したレジストパターン２２を形成する。
【００３２】
図２（ｅ）は、前記レジストパターン２２と、フィルム基材に形成された前記接合パッド孔１４に対して接合材料１５を用いて充填し、形成する。この工程でフィルム基材のパッド孔１４と、銅箔上のレジストパターン２２に形成された接合バンプパターン１６に接合材料１５が充填、形成される。銅箔上のドライフィルムレジスト層２１を剥膜除去する。（図２（ｆ）参照）
【００３３】
次に、図２（ｇ）は、接合バンプ１６から銅箔１０上まで全面に感光性樹脂よりなるドライフィルムを貼着して感光性のドライフィルムレジスト層２１を形成し、該層に所定の配線パターンを露光形成する。このパターン露光の際に前記アライメントホール１３を使ってパターンの位置決めを行う。
【００３４】
さらに、現像処理してレジストパターン２３を形成する。フィルム基材の裏面上にエッチング裏止めレジスト２５としてドライフィルムを全面に貼着した後、銅箔１０をエッチングして、配線パターン２４を形成する。
【００３５】
その後、レジストパターン２３と裏止めレジスト２５を剥離する。テープ状のフィルム基材１１に、スプロケットホール１２、アライメントホール１３、接合パッド孔１４、接合バンプ１６、配線パターン２４が形成された本発明のフィルムキャリア１００が作製された（図２（ｈ）参照）。
【００３６】
【実施例】
以下、図３（ａ）〜（ｅ）の本発明の実施例を用いてを詳細に説明する。
＜実施例１＞
まず、５０μｍ厚のポリイミドフィルム（宇部興産（株）製商品名ユーピレックスＳ）に９μm厚の接着剤（東レ（株）製商品名＃８５００）が積層された絶縁樹脂フィルムを４８ｍｍ幅に断裁加工して使用するフイルム基材１１のテープを作製した。（図３（ａ）参照）
【００３７】
次に、フイルム基材１１のテープに打ち抜き加工用金型を用いてフイルム基材のテープの両端にスプロケットホール１２と、径１００μｍの丸形のアライメントホール１３及び接合パッド孔１４を打ち抜き加工にて形成した。
【００３８】
そして、スプロケットホール１２、アライメントホール１３、接合パッド孔１４が形成されたフィルム基材１１の接着剤面に対して１８μｍ厚の銅箔（日本電解（株）製商品名ＳＬＰ）を積層し、加熱圧着により銅箔を貼り合わせた後、加熱して接着材を硬化させた。（図３（ｂ）参照）
【００３９】
そして、前記銅箔１０上にドライフィルムレジスト（商品名ＳＰＧ−１５２：旭化成（株）製）２１をラミネート貼付し、感光性のドライフィルムレジスト層を形成した。次に、予め準備した所望の外径５０μmの接合バンプのパターンが描画されたフォトマスクをアライメントホール１３を用いて、所定位置にアライメントして、超高圧水銀灯により９０ｍＪ／ｃｍ²の露光量で密着露光した。露光後、温度２５℃のアルカリ現像液を噴出圧力９．８×１０⁴Ｐａで６０秒間スプレー現像を行いレジストパターン２２を形成した。さらに、該レジストパターン２２をマスク、及び前記銅箔１０を電極として、錫銅はんだめっき液を用いて、１Ａ／ｄｍ²の電流密度で１５分間電解めっきを行った後、５％水酸化ナトリウム水溶液に浸漬させてレジストパターン２２を剥離して、前記銅箔１０の表裏面に、前記はんだ材料で形成された接合バンプ１６と、接合パッド孔１４を得た。（図３（ｃ）参照）
【００４０】
次に、前記接合バンプ１６から銅箔１０まで全面にドライフィルム（商品名ＳＰＧ−１５２：旭化成（株）製）をラミネート貼付し、感光性のドライフィルムレジスト層を形成した。次に、予め準備した所望の線幅１００μm配線パターンが形成されたフォトマスクをアライメントホール１３を使って所定位置にアライメントして、超高圧水銀灯により９０ｍＪ／ｃｍ²の露光量で密着露光した。露光後、温度２５℃のアルカリ現像液を噴出圧力９．８×１０⁴Ｐａで６０秒間スプレー現像を行い、レジストパターン２３を形成した。（図３（ｄ）参照）
【００４１】
さらに、はんだ材料で構成された接合パッド孔１４が形成されたフィルム基材１１の裏面にドライフィルムレジストを裏止めレジストとしてラミネートし、６０℃に加熱した塩化第二鉄液を噴出圧力４．９×１０⁴Ｐａで銅箔付き絶縁フィルムに対してエッチング処理して配線パターン２４を形成し、５％水酸化ナトリウム水溶液に浸漬させてドライフィルムレジストを剥離することで、フィルム基材１１のテープにスプロケットホール１２、アライメントホール１３、錫銅はんだ材料が充填された接合パッド孔１４と、錫銅はんだ材料からなる接合バンプ１６、配線パターン２４が形成された本発明のフィルムキャリア１００を得た。（図３（ｅ）参照）
【００４２】
＜実施例２＞
実施例１と同様にして、接合バンプ径１００μm、配線パターン線幅９０μmのフィルムキャリアを作製した。なお、この実施例２では配線パターンのエッチングレジストとして耐アルカリ性の感光性レジストを使用し、配線パターンのエッチングに塩化銅水溶液を用いた。その結果、実施例１同様にフィルム基材１１のテープにスプロケットホール１２、アライメントホール１３、錫銅はんだ材料が充填された接合パッド孔１４、錫銅はんだ材料からなる接合バンプ１６、配線パターン２４が形成されたフィルムキャリア１００を得ることができた。
【００４３】
【発明の効果】
本発明のフィルムキャリアは、接合材料が充填された接合パッド孔と、この接合材料を介して、フィルム基材に積層される導体層に形成の接合バンプとの導通を確保でき、また、配線パターンとその上に設けられる接合バンプの外径比が０．４〜１．２で形成するため、接合バンプが、半導体素子の電極バンプとのアライメントずれがなくなり、接合バンプを加熱、溶融した場合、配線パターン幅以上にはんだ材料がぬれ広がり隣接する配線パターンとの短絡を生じないようになって、配線パターン上で接合に必要なはんだ材料が不足することがなく、安定した接合状態を確保することができる。更に、接合パッド孔、接合バンプの接合材料を構成する成分は、錫と銅、または錫と銀、あるいは錫と銅と銀からなるはんだ材料を用いることで接合の安定性や信頼性が確保でき、前記はんだ材料が鉛を含まないため、材料廃棄等における環境に悪い影響を与えない。フィルムキャリアの製造工程、半導体チップ等の実装工程、及び検査工程で優れた接合安定性や信頼性が得られ、フィルムキャリアの製造歩留まりが向上し、フィルムキャリア分野において、優れた実用上の効果を発揮する。フィルム基材を金型打ち抜き加工によって、パッド孔を形成される。そのため、同一形状のパターンが繰り返し形成されるフィルムキャリアの製造においては、高い生産性でかつ、高精度で所望パターンを形成することが可能となり、量産による生産コストの低減に大きく寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のフィルムキャリアの一実施例を示す図面で、（ａ）は、接合バンプ面の平面図であり、（ｂ）は、接合パッド孔面の平面図であり、（ｃ）は、（ａ）平面図のＡ−Ａ線で切断した側断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｈ）は、本発明のフィルムキャリアの一例の製造工程を示す側断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｅ）は、本発明のフィルムキャリアの実施例の製造工程を示す断面図である。
【符号の説明】
１…絶縁樹脂フィルム
２…接着材層
１０…銅箔
１１…フィルム基材
１２…スプロケットホール
１３…アライメントホール
１４…接合パッド孔
１５…接合材料
１６…接合バンプ
２１…ドライフィルムレジスト層
２２…レジストパターン
２３…レジストパターン
２４…配線パターン
２５…裏止めレジスト
１００…フィルムキャリア

Claims

絶縁樹脂フィルムと、該絶縁樹脂フィルムの片側に積層された接着剤層からなるフィルム基材を備え、該フィルム基材に絶縁フィルムから接着剤層まで貫通し第１の接合材料が充填されたパッド孔が形成され、前記接着剤層の上面に、配線パターンが設けられた導体層を形成し、該導体層の配線パターン上に第２の接合材料よりなる接合バンプを設け、該接合バンプから前記パット孔までの導通回路を構成されているフィルムキャリアの製造方法であって、該フィルム基材に絶縁フィルムから接着剤層まで貫通するパッド孔の孔を形成し、前記接着剤層面の全面に導体層を貼付け後、該導体層に配線パターンを形成し、その配線パターン上に感光性樹脂材料を用いて接合バンプ形状の孔を孔設後、フィルム基材に形成する前記パッド孔の孔内に第１の接合材料、及び前記接合バンプ形状の孔内に第２の接合材料を充填形成し、前記パッド孔、及び接合バンプを介して導通回路を形成することを特徴とするフィルムキャリアの製造方法。
絶縁樹脂フィルムと、該絶縁樹脂フィルムの片側に積層された接着剤層からなるフィルム基材を備え、該フィルム基材に絶縁フィルムから接着剤層まで貫通し第１の接合材料が充填されたパッド孔が形成され、前記接着剤層の上面に、配線パターンが設けられた導体層を形成し、該導体層の配線パターン上に第２の接合材料よりなる接合バンプを設け、該接合バンプから前記パット孔までの導通回路を構成されているフィルムキャリアの製造方法であって、該フィルム基材に絶縁フィルムから接着剤層まで貫通するパッド孔を形成し、前記接着剤層面の全面に導体層を貼付け、該導体層に配線パターンを形成し、その配線パターン上に感光性樹脂材料を用いて接合バンプ形状の孔を孔設し、フィルム基材に形成する前記パッド孔の孔内と、前記接合バンプ形状の孔内に電解めっき方法を用いて、それぞれ第１の接合材料及び第２の接合材料を析出形成し、前記パッド孔、及び接合バンプを介して導通回路を形成することを特徴とするフィルムキャリアの製造方法。
前記貫通するパッド孔を、金型打ち抜き加工によって、形成することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項記載のフィルムキャリアの製造方法。