JP4127213B2 - 半導体装置用両面配線テープキャリアおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体装置に用いるテープキャリアおよびその製造方法に係り、特に、両面に配線層を施した半導体装置用両面配線テープキャリアおよびその製造方法に関するものである。

近年のＩＣの高速化に伴ない、絶縁フィルムの両面に配線パターンを形成した両面配線テープキャリアが実用化されてきた。一般的な両面配線テープキャリアの製造手順について、図４〜図５で説明する。

両面配線テープキャリア用の材料としては、ポリイミドフィルムに代表される絶縁フィルム１の両面にキャスティング法で銅箔２を貼り合わせた材料３を用いる。両面配線テープキャリアでは、両面の銅箔層を電気的に導通させる必要があるが、その導通にはブラインドビアホールと呼ばれる開口穴５を介して導通させることが一般的である。

そこで、両面に銅箔を貼り合わせた材料（図４（ａ））は、金型によるパーフォレーションプレス（第１工程）の後、フォトエッチング法によりビアホールの部位の銅箔がエッチングされる（図４（ｂ））。当該フォトエッチングは、フォトレジストコーティングを行う第２工程と、露光を行う第３工程と、現像を行う第４工程と、銅箔エッチングを行う第５工程と、フォトレジスト剥離を行う第６工程とから成る。

次に、銅箔がエッチングされポリイミドが露出した部位４にレーザーを照射し、ポリイミドフィルムを開口させる（第７工程）。このとき、ポリイミドの開口部にはスミアと呼ばれるレーザーの焼き焦げカスが残るため、デスミア処理によりスミアの除去を行う（第８工程）。こうしてブラインドビアホール５が形成される（図４（ｃ））。

次に、ブラインドビアホールの壁面を導通化させ、両面の銅箔２を互いに電気的に導通化させる必要があるため、ＤＰＳ処理とよばれるスズ−パラジウム金属薄膜形成処理を行う（第９工程、図４（ｄ））。次にこの金属薄膜６上に電気めっき法により銅めっき７を厚付けする（第１０工程、図４（ｅ））。

前述の工程を経て両面の銅箔２が電気的に導通化された材料は、フォトエッチング法により配線パターン（回路）８が両面に形成される（図５（ｆ））。当該フォトエッチングは、前記と同様、フォトレジストコーティングを行う第１１工程と、露光を行う第１２工程と、現像を行う第１３工程と、銅箔エッチングを行う第１４工程と、フォトレジスト剥離を行う第１５工程とから成る。

最後に、感光性ソルダーレジスト（ＰＳＲ）等の絶縁層９を形成（これには、ＰＳＲ印刷を行う第１６工程と、ＰＳＲ露光を行う第１７工程と、ＰＳＲ現像を行う第１８工程とが含まれる。）したのち（図５（ｇ））、金／ニッケルめっきやスズめっき等の表面処理層１０を施して（第１９工程）、完成となる（図５（ｈ））。

以上より、従来方法による一般的な両面配線テープキャリアの製造工程の総数は１９工程である。

また、これとほぼ同様の構成を有する両面配線テープキャリアの製造方法も、いくつか提案されている（例えば、下記の特許文献１参照）。

従来技術による両面配線テープキャリアの製造方法は前述の通りであるが、そのような従来技術における製造法においては次のような問題点が挙げられる。
（１）ビアホール形成時および配線形成時にフォトエッチング法を２回要すため、テープキャリア完成までの所要工程数が多くなり、製造コストが大きい。
（２）ビアホール形成のためにレーザー照射装置を使用する必要があるため製造コストが大きい。
（３）両面に銅箔がある材料を使用し、さらに導通化のための銅めっき処理を施すため、少なくとも片面の銅層の厚さが大きくなる。よって、微細エッチングには不向きな材料である。
（４）銅めっき方式がコンフォーマルタイプ（表層もビアホール内も全て均一な膜厚になるタイプの銅めっき方式）のため、ブラインドビアホール内を完全充てんすることが困難であり、このためビア内部の導通信頼性に劣る。
（５）ブラインドビアホールの部位にはランドを設けることができないという制約があり、このため配線の高密度化には不向きである。
（６）仮にビアフィリングタイプ（ブラインドビアホール内を充てんさせる銅めっき方式）の銅めっき液によりビア充てんを行う場合、このタイプのめっきの析出特性上、低電流密度（通常２Ａ／dm²以下）で行う必要があるため、めっきには長時間を要する。また、コンフォーマルタイプと比較し、銅めっき液中の添加剤の液管理が難しく、薬液コストが大きくなる。
特開平１０−１２６７７号公報

したがって本発明により解決しようとする課題は、次の３点である。
（１）安価な製造コストで作製できる両面配線テープキャリアの製造方法を提供すること。
（２）ブラインドビアホール内を完全充てんした、ビアフィリングタイプの両面配線テープキャリアを提供すること。
（３）ビアフィリングタイプの銅めっき液を用いずとも、ブラインドビアホールが銅めっきで充てんされた両面配線テープキャリアを製造し得る方法を提供すること。

上記の目的を達成するため、本発明は、次のように構成したものである。

請求項１の発明に係る半導体装置用両面配線テープキャリアは、
片面に接着剤層を有する絶縁性フィルムに両面導通用のビアホールが形成され、
前記絶縁性フィルムの接着剤層側に銅箔が貼り合わせられ、
前記ビアホール内に銅めっきを充てんした充てん銅めっき部が形成され、
接着剤層と反対側の絶縁性フィルムの表面上に前記充てん銅めっき部と電気的に導通し、スズ−パラジウムまたはその化合物、ニッケルまたはその化合物、グラファイト、導電性カーボン、ポリピロール等の導電性ポリマの内から選ばれた１つの導電性被膜からなる導通化処理層が形成され、
前記導通化処理層上に前記銅箔の厚さと均一の銅めっき層が形成され、
これにより、絶縁性フィルムの両面に銅層を有し、且つ前記ビアホールを介して両面の銅層が電気的に導通された状態が形成されると共に、
前記両面の銅層をエッチングすることにより配線パターンが形成され、
前記配線パターンにニッケル、金、銀、スズめっき等の表面処理被膜が形成されていることを特徴とする。

請求項２の発明に係る半導体装置用両面配線テープキャリアの製造方法は、
片面に接着剤層を有する絶縁性フィルムに両面導通用のビアホールを形成し、
前記絶縁性フィルムの接着剤層側に銅箔をラミネート法により貼り合わせ、
電気めっき法により前記ビアホール内に銅めっきを充てんさせ、
接着剤層と反対側の絶縁性フィルムの表面上に前記充てん銅めっき部と電気的に導通し、スズ−パラジウムまたはその化合物、ニッケルまたはその化合物、グラファイト、導電性カーボン、ポリピロール等の導電性ポリマの内から選ばれた１つの導電性被膜からなる導通化処理層を形成し、
前記導通化処理層上に電気めっき法または無電解めっき法により前記銅箔の厚さと均一の銅めっき層を形成することにより、絶縁性フィルムの両面に銅層を有し、且つ前記ビアホールを介して両面の銅層が電気的に導通された状態のテープキャリアを作製し、
さらに前記テープキャリアの両面の銅層をフォトエッチング法により配線パターンに形成し、
前記配線パターンにニッケル、金、銀、スズめっき等の表面処理被膜を形成することを特徴とする

請求項３の発明は、請求項２記載の半導体装置用両面配線テープキャリアの製造方法において、フォトエッチング法による配線パターンの形成後に、熱硬化性または感光性のソルダーレジストまたはカバーレイ等の絶縁層を形成することを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項２記載の半導体装置用両面配線テープキャリアの製造方法において、前記導通化処理層の形成前に、酸化チタンの水溶液に浸漬させることで絶縁性フィルムの表面に形成した酸化チタン被膜に紫外線を照射させることで光活性化させた被膜を形成したことを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項２記載の半導体装置用両面配線テープキャリアの製造方法において、ビアホール内に充てんする銅めっきの充てん量が、接着剤層を含めた絶縁性フィルムの厚さの１／２以上であることを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項２記載の半導体装置用両面配線テープキャリアの製造方法において、前記導通化処理層の形成前に絶縁性フィルムの表面を粗化処理することを特徴とする。

請求項１に記載の半導体装置用両面配線テープキャリア、並びに、請求項２に記載のその製造方法によれば、下記の作用効果が達成できる。
（１）フォトエッチング法が１回で済むため、全体の工程数が削減できる。
（２）ブラインドビアホールを明けるために従来使用していた加工単価の高いレーザー照射装置が不要になるため、製造コストを削減できる。
（３）両面の銅層の厚さを薄く、均一化できるため、微細エッチングが容易になる。
（４）コンフォーマルタイプの銅めっき液を使用してもブラインドビアホール内を完全充てんすることが可能となり、薬液コストが安価で済む上、ブラインドビアホール部での導通信頼性が向上する。
（５）ブラインドビアホールの部位にランドを設けることが可能となり、配線パターンの高密度化が可能になる。

また、請求項１に記載の発明によれば、形成される導通化処理層と絶縁性フィルムとの良好な結合性、更には、当該導通化処理層上に形成される銅めっき層との良好な結合性が得られるという効果がある。

請求項３に記載の発明によれば、配線パターンの表面を有効に保護し得るという効果がある。

請求項４に記載の発明によれば、導通化処理層が均一、且つ高精度に形成できるという効果がある。

請求項５に記載の発明によれば、ビア内の充分良好な導通信頼性が確保され、高品質の両面配線テープキャリアが製造できるという効果がある。

請求項６に記載の発明によれば、形成される導通化処理層と絶縁性フィルムとの良好な結合性が得られるという効果がある。

＜発明の要点＞
上記の如く、本発明においては、１メタルＴＡＢの材料（ポリイミドフィルムの片面に銅箔を貼り合わせたもの）を使用し、レーザー照射によることなくブラインドビアホールを形成すると共に、ブラインドビアホール内の導通手段として充てん銅めっきを利用することにより、フォトエッチング処理が１回だけで済み、そのため工程数の大幅な削減が可能になる。

また、従来の如きビアフィリングタイプの銅めっき液を用いずともブラインドビアホールを銅めっきで充てんできるため、一層の低コスト化が可能となる。

本発明に係る半導体装置用両面配線テープキャリアおよびその製造方法の最良の実施形態について、図１〜図２を用いて具体的に説明する。

片面に接着剤層１１を有する、ポリイミドフィルムに代表される絶縁性フィルム１２（図１（ａ））に、金型プレスにより両面導通用の開口穴（ブラインドビアホール）１３を形成する（第１工程、図１（ｂ））。

次に、前記ポリイミドフィルムの接着剤層側に銅箔１４をラミネート法により貼り合わせ、加熱処理により銅箔とポリイミドフィルムを固着させる（第２工程、図１（ｃ））。

次に電気めっき法により前記ビアホール内に銅めっき１５を充てんさせる（第３工程、図１（ｄ））。この場合、銅めっき１５の充てん量は、後述する如く、接着剤層１１を含めた絶縁性フィルム１２の厚さの１／２以上とするのが望ましい。１／２未満であると、ビア内の導通信頼性が低下するからである。

さらに接着剤層と反対側のポリイミドフィルムの表面上に、前記充てん銅めっき部と電気的に導通する導通化処理層１６を形成するために、ＤＰＳ処理等の導通化処理（第４工程、図１（ｅ））を施したのち、当該導通化処理層１６上に電気めっき法または無電解めっき法により銅めっき層１７を形成する（第５工程、図１（ｆ））。こうして、絶縁性フィルムの両面に銅箔１４、銅めっき層１７を有し、且つ前記ビアホールを介して両面が電気的に導通された状態のテープキャリア材料１８が作製される。

前述の工程を経て両面の銅箔１４、銅めっき層１７が電気的に導通化された材料１８は、フォトエッチング法（フォトレジストコーティングを行う第６工程と、露光を行う第７工程と、現像を行う第８工程と、銅箔エッチングを行う第９工程と、フォトレジスト剥離を行う第１０工程とから成る）により配線パターン（回路）１９が両面に形成され（図２（ｇ））、次いで感光性ソルダーレジスト等の絶縁層２０を形成（これには、ＰＳＲ印刷を行う第１１工程と、ＰＳＲ露光を行う第１２工程と、ＰＳＲ現像を行う第１３工程とが含まれる。）したのち（図２（ｈ））、最後に金／ニッケルめっきやスズめっき等の表面処理層２１を施して（第１４工程）、完成となる（図２（ｉ））。

以上より、本発明の一例として提案する両面配線テープキャリアの製造工程の総数は１４工程である。従って、前記の従来の方法における１９工程と比較して５工程の削減が可能である。

なお、ブラインドビアホール内への銅めっき１５の好適な充てん量について、図３を参照しつつ説明する。

ブラインドビアホールの深さは、ポリイミド（ＰＩ）等の絶縁性フィルム１２の厚さ（約２５μｍ）＋接着剤層１１の厚さ（約１２μｍ）＝約３７μｍであるので、その半分の深さを充てん銅めっき層１５で埋めるとすると、充てん銅めっき層１５の厚さは約１８μｍとなる。この後、銅めっき層１７を形成する工程において、コンフォーマル銅めっき液を使用し、且つその銅めっき厚を裏面のラミネート銅箔１４の厚さと等しく約１２μｍつけた場合には、仮に、完全にコンフォーマル状態に（つまり全ての部分で同じ銅めっき厚に）ついた場合、そのブラインドビアのフィリング率［ｔ１÷ｔ２×１００（％）］は、次の通りである。即ち、
ｔ１＝（充てん銅めっき厚＋銅めっき厚）＝１８＋１２＝３０μｍ
ｔ２＝（ＰＩ厚＋接着剤厚＋銅めっき厚）＝３７＋１２＝４９μｍ より、
フィリング率は、３０÷４９×１００＝６１％ となる。

この６１％という数値は、フィリング仕様の銅めっき基板としては必ずしも十分なフィリング率とはいえないが、この程度埋まっていれば、ビア内の導通信頼性は、図４〜図５に示す従来の完全なコンフォーマル仕様のものと比較して格段に良くなると考えられる。現状のコンフォーマル銅めっき仕様の２メタル基板はブラインドビア内の銅めっき厚が薄く、導通信頼性にやや劣るといわれているからである。

また、充てん銅めっき後に、銅めっき層１７を形成する工程において、ビアフィリング仕様の銅めっき液を使用した場合、ブラインドビアホール内が銅めっきで充てんされていくが、その場合でも、穴の深さが深すぎれば、完全フィリングは困難になる。そこで、予め、穴の１／２程度（１８μｍ程度）の深さまで埋めておくことで、ビアフィリングめっきが速やかに完了するという補助的な効果も期待できる。

そのため、本発明においては、銅めっき１５の充てん量は、望ましくは、接着剤層１１を含めた絶縁性フィルム１２の厚さの１／２以上とするものである。

本発明例の手順（図１〜図２参照）で作製した両面配線テープキャリアの一例を下記に示す。

片面に１２μｍ厚の接着剤層１１を有する２５μｍ厚のポリイミドテープ１２を絶縁性基材として用いた。次いで金型プレスにより両面導通用の開口穴１３（開口径：φ１００μｍ）を形成した（第１工程）。

次に、接着剤層に銅箔１４をラミネート法により貼り合わせ、１５０℃、１時間の加熱処理により固着させた（第２工程）。

次に電気めっき法により前記ビアホール１３内に銅めっき１５を充てんさせた（第３工程）。銅めっき液には、高電流密度作業用の市販の銅めっき液を用い、１０Ａ／dm²、１７ｍｉｎのめっき条件とし、ブラインドビアホール１３内を銅めっき１５で完全充てんさせた。

次に、導通化処理のため、接着剤層の無い側のポリイミドフィルム表面をポリイミドエッチング法により粗化処理し、ＤＰＳ処理によりスズ−パラジウム金属薄膜１６を形成した（第４工程）。

ここで、導通化処理層を形成する前に、絶縁フィルムの他方の面およびビアホールから露出する充てん銅めっき部とを粗化処理するのは、導通化処理層と、絶縁フィルムおよび充てん銅めっき部との密着性を向上させるためである。また、導通化処理層を形成する前に、ビアホールを有する絶縁フィルムの一方の面に接着剤を介して銅箔を貼り合わせ、ビアホール内に銅めっきを充てんしたテープ材を酸化チタンの水溶液に浸漬させ、絶縁フィルムの他方の面および充てん銅めっき部の上に、充てん銅めっき部と電気的に接続するように酸化チタン被膜を形成し、この酸化チタンの被膜に紫外線を照射させることで光活性化させた被膜を形成する方法であっても、上記密着性の向上を図ることができる。

さらに前記金属薄膜１６上に銅めっき１７を施した（第５工程）。このとき、銅めっきを施さない側の銅箔１４の表面にはマスキングテープを貼り付ける方式により、片面のみ銅めっき１７を行った。

次に、フォトレジスト（ドライフィルムタイプ）を貼り付け（第６工程）、露光、現像工程（第７、８工程）を経てレジストパターニングを行なった。なお、レジストパターニングは両面について行なった。

次に塩化鉄系のエッチング液により銅エッチングを行なって配線パターン１９を形成させ（第９工程）、さらに苛性ソーダ水溶液によりレジスト剥離した（第１０工程）。

次に感光性ソルダーレジスト（ＰＳＲ）をスクリーン印刷し（第１１工程）、さらにＰＳＲ露光（第１２工程）、ＰＳＲ現像工程（第１３工程）を経てＰＳＲ絶縁パターン２０を形成した。

最後に、電気ニッケルめっき（１μｍ）、電気金めっき（１μｍ）の順で表面処理２１を施して（第１４工程）、本発明に係る両面配線テープキャリアは完成した。

ここで、本発明例、比較例、従来例の３種の方法で作製した両面配線テープキャリアの比較表を表１に示す。なお、記載の数値は一般的な工程、作業条件を模擬したときの一例であり、従来例を１００とし、相対値で示した。

表１において、本発明例は本実施例に係る材料、薬品、製造工程を経て作製された例であり、銅めっき液はコンフォーマルタイプを使用した例である。

従来例は、従来の材料、製造工程を経て作製された例であり、銅めっき液はコンフォーマルタイプを使用した例である。

比較例は、従来の材料、製造工程を経て作製された例であり、銅めっき液はビアフィリングタイプを使用した例である。

この比較表からも理解される如く、本発明例におけるメリットとして下記の点が挙げられる。
（１）材料コスト面では、最も一般的な片面配線テープ材用の材料をそのまま使用できるため両面配線用基材よりも安価である。
（２）薬品コスト面では、主にフォトエッチング法が１回で済むことにより安価である。
また、ビアフィリング用銅めっき液を使用する必要が無く安価である。
（３）製造コスト面では所要工程数減少による人件費の削減および高価なレーザー照射装置不要により、従来例と比較して大きくコストを低減させることが可能になる。

以上より明らかな如く、本発明による両面配線テープキャリアおよびその製造方法によれば、上記メリットと共に下記の効果が得られる。
（１）工程数を削減できることにより、製造コストの削減を図ることができる。
（２）銅めっき厚さの薄膜化が可能になり、微細パターンの形成が容易となる。
（３）簡易にビアホール内の銅めっき充てん（ビアフィリング）仕様が作製可能で、ビアフィリング用銅めっき液不要のため、液管理が容易となり、薬品コストも安価で済む。

本発明の両面配線テープキャリアの製造手順の一部を示す図である。 本発明の両面配線テープキャリアの製造手順の残り部分を示す図である。 ブラインドビアホール内への銅めっきの好適な充てん量についての説明図である。 従来の両面配線テープキャリアの製造手順の一部を示す図である。 従来の両面配線テープキャリアの製造手順の残り部分を示す図である。

符号の説明

１１ 接着剤層
１２ 絶縁性フィルム（ポリイミドフィルムなど）
１３ 開口穴（ブラインドビアホール）
１４ 銅箔
１５ 充てん銅めっき層
１６ 導電性薄膜層（スズ−パラジウム金属など）
１７ 銅めっき層
１８ 材料（本発明の両面導通化済み基材）
１９ 配線パターン（回路）
２０ 絶縁層（感光性ソルダーレジストなど）
２１ 表面処理層（金／ニッケルめっき、スズめっきなど）

Claims (6)

1. 片面に接着剤層を有する絶縁性フィルムに両面導通用のビアホールが形成され、
   前記絶縁性フィルムの接着剤層側に銅箔が貼り合わせられ、
   前記ビアホール内に銅めっきを充てんした充てん銅めっき部が形成され、
   接着剤層と反対側の絶縁性フィルムの表面上に前記充てん銅めっき部と電気的に導通し、スズ−パラジウムまたはその化合物、ニッケルまたはその化合物、グラファイト、導電性カーボン、ポリピロール等の導電性ポリマの内から選ばれた１つの導電性被膜からなる導通化処理層が形成され、
   前記導通化処理層上に前記銅箔の厚さと均一の銅めっき層が形成され、
   これにより、絶縁性フィルムの両面に銅層を有し、且つ前記ビアホールを介して両面の銅層が電気的に導通された状態が形成されると共に、
   前記両面の銅層をエッチングすることにより配線パターンが形成され、
   前記配線パターンにニッケル、金、銀、スズめっき等の表面処理被膜が形成されていること、
   を特徴とする半導体装置用両面配線テープキャリア。
2. 片面に接着剤層を有する絶縁性フィルムに両面導通用のビアホールを形成し、
   前記絶縁性フィルムの接着剤層側に銅箔をラミネート法により貼り合わせ、
   電気めっき法により前記ビアホール内に銅めっきを充てんさせ、
   接着剤層と反対側の絶縁性フィルムの表面上に前記充てん銅めっき部と電気的に導通し、スズ−パラジウムまたはその化合物、ニッケルまたはその化合物、グラファイト、導電性カーボン、ポリピロール等の導電性ポリマの内から選ばれた１つの導電性被膜からなる導通化処理層を形成し、
   前記導通化処理層上に電気めっき法または無電解めっき法により前記銅箔の厚さと均一の銅めっき層を形成することにより、絶縁性フィルムの両面に銅層を有し、且つ前記ビアホールを介して両面の銅層が電気的に導通された状態のテープキャリアを作製し、
   さらに前記テープキャリアの両面の銅層をフォトエッチング法により配線パターンに形成し、
   前記配線パターンにニッケル、金、銀、スズめっき等の表面処理被膜を形成すること、
   を特徴とする半導体装置用両面配線テープキャリアの製造方法。
3. 請求項２記載の半導体装置用両面配線テープキャリアの製造方法において、
   フォトエッチング法による配線パターンの形成後に、熱硬化性または感光性のソルダーレジストまたはカバーレイ等の絶縁層を形成することを特徴とする半導体装置用両面配線テープキャリアの製造方法。
4. 請求項２記載の半導体装置用両面配線テープキャリアの製造方法において、
   前記導通化処理層の形成前に、酸化チタンの水溶液に浸漬させることで絶縁性フィルムの表面に形成した酸化チタン被膜に紫外線を照射させることで光活性化させた被膜を形成したことを特徴とする半導体装置用両面配線テープキャリアの製造方法。
5. 請求項２記載の半導体装置用両面配線テープキャリアの製造方法において、
   ビアホール内に充てんする銅めっきの充てん量は、接着剤層を含めた絶縁性フィルムの厚さの１／２以上であることを特徴とする半導体装置用両面配線テープキャリアの製造方法。
6. 請求項２記載の半導体装置用両面配線テープキャリアの製造方法において、
   前記導通化処理層の形成前に絶縁性フィルムの表面を粗化処理することを特徴とする半導体装置用両面配線テープキャリアの製造方法。

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