JP4211413B2

JP4211413B2 - Circuit board components

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Publication number: JP4211413B2
Application number: JP2003023269A
Authority: JP
Inventors: 孝義赤松; 太奥山; 徹也林
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2002-02-05
Filing date: 2003-01-31
Publication date: 2009-01-21
Anticipated expiration: 2023-01-31
Also published as: JP2004088059A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高精度な回路パターンを有するとともに生産性に優れた可撓性フィルムを用いた回路基板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エレクトロニクス製品の軽量化、小型化に伴い、プリント回路基板のパターニングの高精度化が求められている。可撓性フィルム基板は、曲げることができるために三次元配線ができ、エレクトロニクス製品の小型化に適していることから需要が拡大している。液晶ディスプレイパネルへのＩＣ接続に用いられるＴＡＢ(Tape Automated Bonding)技術は、比較的細幅の長尺ポリイミドフィルム基板を加工することで樹脂基板としては最高の微細パターンを得ることができるが、微細化の進展に関しては限界に近づきつつある。微細化にはライン幅やライン間のスペース幅で表される指標と基板上のパターンの位置で表される指標がある。ライン幅やスペース幅に関しては、さらに微細化する方策があるが、後者の指標、位置精度は、回路基板とＩＣなどの電子部品とを接続する際の電極パッドと回路基板パターンとの位置合わせに係わり、ＩＣの多ピン化の進展に従い要求される精度に対応することが厳しくなってきている。
【０００３】
上記位置精度の点において、特に可撓性フィルム基板加工は改良が難しい状況になりつつある。回路基板加工プロセスでは、乾燥やキュアなどの熱処理プロセス、エッチングや現像などの湿式プロセスがあり、可撓性フィルムは、膨張と収縮を繰り返す。このときのヒステリシスは、基板上の回路パターンの位置ずれを引き起こす。また、アライメントが必要なプロセスが複数ある場合、これらのプロセスの間に膨張、収縮があると形成されるパターン間で位置ずれが発生する。可撓性フィルムの膨張と収縮による変形は、比較的大面積の基板寸法で加工を進めるＦＰＣ(Flexible Printing Circuit)の場合には更に大きな影響を及ぼす。また、位置ずれは引っ張りや捻れなどの外力でも引き起こされ、柔軟性を上げるために薄い基板を使う場合は特に注意を必要とする。これに対して、回路パターンを形成しようとする可撓性フィルムに剥離可能な有機物層を介して可撓性フィルムを貼り合わせ、全体の厚みを増すことで外力による変形を抑えようとするものがある（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、この方法では、可撓性フィルムの膨張、収縮ヒステリシスによる回路パターンの位置ずれはあまり軽減されない。また、回路パターンを形成しようとする可撓性フィルムと有機あるいは無機の硬質板とを剥離可能な有機物層を介して貼り合わせる提案がある（例えば、特許文献２参照。）。有機硬質板を用いる場合は、特許文献１と同様に、膨張、収縮ヒステリシスによる回路パターンの位置ずれの問題が残る。
【０００４】
回路パターンの微細化に伴い位置精度は、回路パターン加工プロセス加工中の基板の安定性だけでなく、回路基板作製後から、電子部品接続までの温度、湿度による寸法変化抑制も同等に重要になってきている。すなわち、可撓性フィルムの基板は、回路形成後も湿度、温度の影響を受けて膨張、収縮するため、電子部品接続に先だって、回路基板の調温調湿操作が不可欠である。また、防湿包装が施される場合があるが、コストアップになる他、完全防湿は難しく、保証期間が限られる。しかしながら、特許文献１や２の例では、回路基板作製後に補強板を剥離してしまうため、回路基板作製から電子部品接続までの間の位置精度維持について保証されないのである。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−２１８６１６号公報（第１−３頁）
【０００６】
【特許文献２】
特開昭６０−５７６９７号公報（第１−３頁）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような問題点を解決し、高精細な可撓性フィルム回路基板と該回路基板への電子部品の高精度実装方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記本発明の目的を達成するために、本発明は以下の構成および製造方法からなる。
（１）補強板、厚みが５μｍ以下の剥離可能な有機物層、金属からなる回路パターン、可撓性フィルム、金属からなる回路パターンの順に積層されたことを特徴とする回路基板用部材。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明における回路基板用部材は少なくとも補強板、剥離可能な有機物層、金属からなる回路パターン、可撓性フィルムを有しており、好ましくは補強板、剥離可能な有機物層、可撓性フィルム、金属からなる回路パターンの順に積層、あるいは補強板、剥離可能な有機物層、金属からなる回路パターン、可撓性フィルム、金属からなる回路パターンの順に積層されたものである。
【００１０】
本発明において、可撓性フィルムは、プラスチックフィルムであって、回路パターン製造工程および電子部品実装での熱プロセスに耐えるだけの耐熱性を備えていることが重要であり、ポリカーボネート、ポリエーテルサルファイド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミド、ポリアミド、液晶ポリマーなどのフィルムを採用することができる。中でもポリイミドフィルムは、耐熱性に優れるとともに耐薬品性にも優れているので好適に採用される。また、低誘電損失など電気的特性が優れている点で、液晶ポリマーが好適に採用される。可撓性のガラス繊維補強樹脂板を採用することも可能である。
【００１１】
上記ガラス繊維補強樹脂板の樹脂としては、エポキシ、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンエーテル、マレイミド（共）重合樹脂、ポリアミド、ポリイミドなどが挙げられる。可撓性フィルムの厚さは、電子機器の軽量化、小型化、あるいは微細なビアホール形成のためには薄い方が好ましく、一方、機械的強度を確保するためや平坦性を維持するためには厚い方が好ましい点から、４μｍから１２５μｍの範囲が好ましい。
【００１２】
これらの可撓性フィルムには、補強板との貼り付けに先立って、片面もしくは両面に金属層が形成されていても良い。金属層は、銅箔などの金属箔を接着剤層で貼り付けて形成することができる他、スパッタやメッキ、あるいはこれらの組合せで形成することができる。また、銅などの金属箔の上に可撓性フィルムの原料樹脂あるいはその前駆体を塗布、乾燥、キュアすることで、金属層付き可撓性フィルムを作り、これを利用することもできる。金属層としては、導電性が高いものであれば良く、金、銀、アルミニウムなども用いることができる。
【００１３】
本発明において補強板として用いられる基板は、ソーダライムガラス、ホウケイ酸系ガラス、石英ガラスなどの無機ガラス類、アルミナ、窒化シリコン、ジルコニアなどのセラミックス、ステンレススチール、インバー合金、チタンなどの金属やガラス繊維補強樹脂板などが採用できる。いずれも線膨張係数や吸湿膨張係数が小さい点で好ましいが、回路パターン製造工程の耐熱性、耐薬品性に優れている点や大面積で表面平滑性が高い基板が安価に入手しやすい点や塑性変形しにくい点、あるいは運搬時等における接触の際、パーティクルを発生しにくい点で無機ガラス類が好ましい。中でもアルミノホウケイ酸塩ガラスに代表されるホウケイ酸系ガラスは、高弾性率でかつ熱膨張係数が小さいため特に好ましい。
【００１４】
金属やガラス繊維補強樹脂を補強板に採用する場合は、長尺連続体での製造もできるが、位置精度を確保しやすい点で、本発明の回路基板の製造方法は枚葉式で行うことが好ましい。また、電子部品実装においても、位置合わせの方が光学的位置検知と可動ステージ等により位置精度を確保しやすい点で枚葉式の方が好ましい。枚葉とは、長尺連続体でなく、個別のシート状でハンドリングされる状態を言う。
【００１５】
補強板にガラス基板を用いる場合、ガラス基板のヤング率が小さかったり、厚みが小さいと可撓性フィルムの膨張・収縮力で反りやねじれが大きくなり、平坦なステージ上に真空吸着したときにガラス基板が割れることがある。また、真空吸着・脱着で可撓性フィルムが変形することになり位置精度の確保が難しくなる傾向がある。一方、ガラス基板が厚いと、肉厚ムラにより平坦性が悪くなることがあり、露光精度が悪くなる傾向がある。また、ロボット等によるハンドリングに負荷が大きくなり素早い取り回しが難しくなって生産性が低下する要因になる他、運搬コストも増大する傾向がある。これらの点から、枚葉補強板（枚葉式で用いる場合）として用いるガラス基板は、ヤング率（ｋｇ／ｍｍ²）と厚さ（ｍｍ）の３乗の積が、８５０ｋｇ・ｍｍ以上８６００００ｋｇ・ｍｍ以下の範囲を満たすことが好ましく、１５００ｋｇ・ｍｍ以上１９００００ｋｇ・ｍｍ以下が更に好ましく、２４００ｋｇ・ｍｍ以上１１００００ｋｇ・ｍｍ以下の範囲が最も好ましい。
【００１６】
補強板に金属基板を用いる場合、金属基板のヤング率が小さかったり、厚みが小さいと可撓性フィルムの膨張・収縮力で反りやねじれが大きくなり、平坦なステージ上に真空吸着できなくなったり、金属基板の反りやねじれ分、可撓性フィルムが変形することにより、位置精度の確保が難しくなる。また、折れがあるとその時点で不良品になる。一方、金属基板が厚いと、肉厚ムラにより平坦性が悪くなることがあり、露光精度が悪くなる。また、ロボット等によるハンドリングに負荷が大きくなり素早い取り回しが難しくなって生産性が低下する要因になる他、運搬コストも増大する。したがって、枚葉補強板として用いる金属基板は、ヤング率（ｋｇ／ｍｍ²）と厚さ（ｍｍ）の３乗の積が、２ｋｇ・ｍｍ以上１６２５６０ｋｇ・ｍｍ以下の範囲を満たすことが好ましく、１０ｋｇ・ｍｍ以上３００００ｋｇ・ｍｍ以下であることが更に好ましく、１５ｋｇ・ｍｍ以上２０５００ｋｇ・ｍｍ以下の範囲であることが最も好ましい。
【００１７】
本発明に用いられる剥離可能な有機物層は接着剤または粘着剤からなり、可撓性フィルムを有機物層を介して補強板に貼り付けて加工後、可撓性フィルムを剥離しうるものであれば特に限定されない。このような接着剤または粘着剤としては、アクリル系またはウレタン系の再剥離粘着剤と呼ばれる粘着剤を挙げることができる。可撓性フィルム加工中は十分な接着力があり、剥離時は容易に剥離でき、可撓性フィルム基板に歪みを生じさせないために、弱粘着から中粘着と呼ばれる領域の粘着力のものが好ましい。
【００１８】
シリコーン樹脂膜は本発明では離型剤として用いられることがあるが、タック性があるものは本発明において、剥離可能な有機物層として使用することができる。また、タック性があるエポキシ系樹脂膜を剥離可能な有機物層として使用することも可能である。
【００１９】
本発明において、剥離可能な有機物層が有する好ましい粘着力は、基材をポリエステルフィルムとし、２５μｍ厚みに粘着剤を積層した粘着テープをステンレス板に貼り付けて剥離する際の１８０°方向ピール強度で、１ｇ／２５ｍｍから５００ｇ／２５ｍｍの範囲が好ましい。中でも弱粘着と呼ばれる２ｇ／２５ｍｍから２００ｇ／２５ｍｍの範囲が特に好ましい。
【００２０】
その他、低温領域で接着力、粘着力が減少するもの、紫外線照射で接着力、粘着力が減少するものや加熱処理で接着力、粘着力が減少するものも好適に用いられる。これらの中でも紫外線照射によるものは、接着力、粘着力の変化が大きく、さらに電子部品を高温高圧で接合することに先だって紫外線照射して架橋させておくことで、温度による軟化や圧力による変形を抑えることが可能であるので好ましい。紫外線照射で接着力、粘着力が減少するものの例としては、２液架橋型のアクリル系粘着剤が挙げられる。また、低温領域で接着力、粘着力が減少するものの例としては、結晶状態と非結晶状態間を可逆的に変化するアクリル系粘着剤が挙げられる。
【００２１】
剥離可能な有機物層やフォトレジストを塗布するにはウエットコーティング法が用いられる。ウエットコーティング装置としては、スピンコーター、リバースコーター、バーコーター、ブレードコーター、ロールコーター、ダイコーター、スクリーン印刷、ディップコーター、スプレイコーターなどの種々のものが採用できるが、枚葉の補強板に剥離可能な有機物層を直接塗布したり、枚葉の可撓性フィルム基板上に回路基板形成用のフォトレジストを直接塗布する場合、ダイコーターの採用が好ましい。すなわち、枚葉基板へのウエットコーティング法としては、スピンコーターが一般的であるが、基板の高速回転による遠心力と基板への吸着力とのバランスで厚みをコントロールするため、塗液の使用効率が１０％以下と非効率である。また、回転中心は遠心力が加わらないため、用いる塗液の種類において、例えばチクソ性がある塗液や粘度の高い塗液では均一に塗布できないことがある。また、リバースコーター、バーコーター、ブレードコーターは、安定した塗布厚みを得るためには、通常、塗液吐出開始後に数十ｃｍから数ｍ以上の塗布長さが必要であり、枚葉基板へのコーティングへの適用には注意を要する。ロールコーター、スクリーン印刷、ディップコーター、スプレイコーターは、コーティング厚み精度がでにくい点や塗液流動特性に対する許容幅が狭い点、また、ロールコーター、ディップコーター、スプレイコーターは、厚膜が塗布しにくい点でも適用が難しいことがある。ダイコーターは、間欠動作できる定量ポンプ、基板と塗布ヘッドとを相対的に移動させる機構および定量ポンプ、基板、塗布ヘッドを総合的に制御するシステムとを組合せることにより、塗布開始部分と塗布終了部分の膜厚ムラを数ｍｍから数十ｍｍに抑えて枚葉基板に塗布することができる。間欠動作できる定量ポンプの例としては、ギアポンプ、ピストンポンプなどが挙げられる。剥離可能な有機物層は、フォトレジストに比べて一般に粘度が高いため、特にダイコーターの採用が好ましい。
【００２２】
剥離可能な有機物層は、補強板に直接塗布しても良いし、長尺フィルムなどの別の基体に塗布してから補強板に転写しても良い。転写を用いる場合は、塗布膜厚が均一な部分だけを採用することができる長所があるが、工程が増えたり、転写用の別の基体が必要になる短所がある。
【００２３】
また、剥離可能な有機物層を回路基板とする可撓性フィルム側に塗布してから、補強板に貼り合わせることもできる。この場合は、可撓性フィルム剥離時に、有機物層が補強板側に残るように有機物層と補強板表面の粘着力を大きくするための工程、あるいは、剥離後に可撓性フィルム側に残った有機物層を除去する工程が付加され生産性が低下することがある。
【００２４】
本発明の好ましい一態様では、回路基板用部材を形成し、さらに電子部品を該回路基板用部材上に実装した後、可撓性フィルムを補強板から分離させる。ＩＣなどの電子部品と回路基板との接続方法は、特に多数の接続部を一括で接合する接続方法において、位置精度確保が重要である。このような接続方法としては、回路基板の接続部に形成された錫、金、はんだなどの金属層と電子部品の接続部に形成された金やはんだなどの金属層とを加熱圧着し金属接合させる方法、回路基板の接続部の錫、金、はんだなどの金属層と電子部品の接続部に形成された金やはんだなどの金属層とを圧着しつつ回路基板と電子部品間に配置した異方導電性接着剤または非導電性接着剤を硬化させ、機械的に接合させる方法などが挙げられる。いずれの方法でも接続部分は局所的に１４０℃から４００℃で、１秒から数分間、加熱される。また、接続部分に加えられる圧力はバンプ当たり５ｇから５０ｇと大きい。高温での加圧で剥離可能な有機物層が変形すると、位置精度が確保できないばかりでなく、配線回路パターンを形成する金属層の変形により、電気接続信頼性が低下することがある。多数の接続部を逐次接続するワイヤーボンド法においても金属接合するために高温での加圧がなされるため、一括接続の場合と同様に、剥離可能な有機物層の変形の可能性がある。これらの高温加圧による接合において、回路基板の厚さ方向の変形を沈み込みと言い、該沈み込みは、電気接続信頼性を確保するために６μｍ以下であることが好ましく、３μｍ以下であることがさらに好ましい。
【００２５】
本発明の剥離可能な有機物層は、接着性、粘着性を実現するために柔軟性があり、その厚みは特に限定されない。さらに本発明は、有機物層の厚みを薄くすることで、高温加圧による接続時に回路基板の変形を抑制することも可能にする。電子部品接続用の高温加圧ヘッドは、接続部分の加熱を容易にするため、電子部品を保持する機構と兼用になっていることが好ましく、この場合、加熱と加圧は配線回路パターンが形成された可撓性フィルム側から実施される。したがって、高温加圧ヘッド側にある可撓性フィルムの厚みや配線回路パターンの厚みが厚い程、該有機物層への影響が小さくなるが、該有機物層の厚みは５μｍ以下であることが好ましく、４μｍ以下がさらに好ましく、３μｍ以下であることが最も好ましい。一方、接着力、粘着力は有機物層の厚みが大きいほど大きくなり加工プロセス中の可撓性フィルムの保持力を確保しやすい他、可撓性フィルムやその上に形成された配線回路パターンの凹凸を吸収して、平坦な表面を実現しやすい。このため、剥離可能な有機物層の厚みは、０．０５μｍ以上であることが好ましく、０．１μｍ以上であることがさらに好ましく、０．２μｍ以上であることが最も好ましい。
【００２６】
剥離可能な有機物層の剥離力を低下させるために剥離中の剥離可能な有機物層を加熱することが好ましい。充分に剥離力を低減するためには加熱温度は、４０℃以上であることが好ましく、８０℃以上であることがさらに好ましい。一方、加熱温度が高すぎると剥離可能な有機物層が変質して剥離後の可撓性フィルム上に残存する有機物層を除去しにくくなったり、可撓性フィルムの熱収縮の原因になり、寸法安定性を維持する上で障害となるため、加熱温度は２５０℃以下であることが好ましく、２００℃以下であることがさらに好ましい。
【００２７】
剥離可能な有機物層を加熱する手段としては、剥離中の該有機物層の温度が所定の温度に維持できるものであれば特に限定されないが、ホットプレートに補強板を接する方法、熱風や赤外線を補強板や可撓性フィルムに当てる方法などが好適に採用される。
【００２８】
本発明で用いる可撓性フィルムには、補強板との貼り付けに先立って、貼り付け面である一方の面に回路パターンおよび位置合わせ用マークが形成されていてもよい。位置合わせマークは、補強板が透明である場合は、補強板を通して読みとっても良いし、可撓性フィルムを通して読みとっても良いが、可撓性フィルムの貼り合わせ面とは反対側に金属層が形成されている場合は、金属層のパターンによらず読み取りができることから補強板側からの読み取りが好ましい。この位置合わせマークは、可撓性フィルムを補強板と貼り合わせる際の位置合わせにも利用することができる。位置合わせマークの形状は特に限定されず、露光機などで一般に使用される形状が好適に採用できる。
【００２９】
補強板に貼り付けた後に貼り付け面とは反対面に形成される回路パターンは、６０μｍピッチ以下の特に高精度なパターンを形成することができるが、補強板との貼り付け面に形成されるパターンは、主にプリント配線板などへの入出力端子およびその周辺の配線や電源と接地電位配線の役割を持たせるものであり、補強板への貼り付け面とは反対面に形成されるパターンほどの高精細を要求されない場合がある。本発明によれば、このような片面に特に高精細なパターンを形成した両面配線を提供することも容易である。両面配線であることのメリットとしては、スルーホールを介しての配線交差ができ、配線設計の自由度が増すこと、太い配線で接地電位を必要な場所の近傍まで伝搬することで高速動作するＬＳＩのノイズ低減ができること、同様に太い配線で電源電位を必要な場所の近傍まで伝搬することにより、高速スイッチングでも電位の低下を防ぎ、ＬＳＩの動作を安定化させること、電磁波シールドとして外部ノイズを遮断することなどがあり、ＬＳＩが高速化し、また、多機能化による多ピン化が進むと非常に重要になる。
【００３０】
本発明の回路基板の製造方法の一例を以下に説明するが、本発明は、これに限定されるものではない。
【００３１】
厚さ０．７ｍｍのアルミノホウケイ酸塩ガラスにスピンコーター、ブレードコーター、ロールコーター、バーコーター、ダイコーター、スクリーン印刷などで、弱粘着性再剥離剤を塗布する。間欠的に送られてくる枚葉基板に均一に塗布するためには、ダイコーターの使用が好ましい。再剥離剤塗布後、加熱乾燥や真空乾燥などにより乾燥し、厚みが１μｍの再剥離剤層を得る。塗布した再剥離剤層に、ポリエステルフィルム上にシリコーン樹脂層を設けた離型フィルムからなる空気遮断用フィルムを貼り付けて１週間室温で放置する。この期間は、熟成と呼ばれ、再剥離剤層の架橋が進行して、徐々に粘着力が低下する。放置期間や保管温度は、所望の粘着力が得られるように選択される。空気遮断用フィルムを貼り合わせる代わりに、窒素雰囲気中や真空中で保管することもできる。弱粘着性再剥離剤を長尺フィルム基体に塗布、乾燥後、補強板に転写することも可能である。
【００３２】
次に厚さ２５μｍのポリイミドフィルムを準備する。ガラス基板上の空気遮断用フィルムを剥がして、ポリイミドフィルムをガラス基板に貼り付ける。前述のように、ポリイミドフィルムの片面または両面に金属層があらかじめ形成されていても良い。ポリイミドフィルムの貼り付け面側に金属層を設けておいた場合は、電磁波遮蔽のためのグラウンド層などとして利用することができ、好ましい。ポリイミドフィルムはあらかじめ所定の大きさのカットシートにしておいて貼り付けても良いし、長尺ロールから巻きだしながら、貼り付けと切断をしてもよい。このような貼り付け作業には、ロール式ラミネーターや真空ラミネーターを使用することができる。
【００３３】
ポリイミドフィルムの貼り合わせ面とは反対側の面に金属層が設けられていない場合は、フルアディティブ法やセミアディティブ法で金属層を形成する。
【００３４】
フルアディティブ法は、以下のようなプロセスである。金属層を形成する面にパラジウム、ニッケルやクロムなどの触媒付与処理をし、乾燥する。ここで言う触媒とは、そのままではメッキ成長の核としては働かないが、活性化処理をすることでメッキ成長の核となるものである。触媒付与処理は補強板に可撓性フィルムを貼り合わせてから実施しても良いし、貼り合わせ前に、例えば長尺の可撓性フィルム上で実施しても良い。次いでフォトレジストをスピンコーター、ブレードコーター、ロールコーター、バーコーター、ダイコーター、スクリーン印刷などで塗布して乾燥する。フォトレジストを所定パターンのフォトマスクを介して露光、現像して、メッキ膜が不要な部分にレジスト層を形成する。この後、触媒の活性化処理をしてから、硫酸銅とホルムアルデヒドの組合せからなる無電解メッキ液に、ポリイミドフィルムを浸漬し、厚さ２μｍから２０μｍの銅メッキ膜を形成して、回路パターンを得る。
【００３５】
セミアディティブ法は、以下のようなプロセスである。金属層を形成する面に、クロム、ニッケル、銅またはこれらの合金をスパッタし、下地層を形成する。下地層の厚みは１ｎｍから１０００ｎｍの範囲である。下地層の上に銅スパッタ膜をさらに５０ｎｍから３０００ｎｍ積層することは、後に続く電解メッキのための十分な導通を確保したり、金属層の接着力向上やピンホール欠陥防止に効果がある。下地層形成に先立ち、ポリイミドフィルム表面に接着力向上のために、プラズマ処理、逆スパッタ処理、プライマー層塗布、接着剤層塗布が行われることは適宜許される。中でもエポキシ樹脂系、アクリル樹脂系、ポリアミド樹脂系、ポリイミド樹脂系、ＮＢＲ系などの接着剤層塗布は接着力改善効果が大きく好ましい。該接着剤は、高温高圧による電子部品接続時の沈み込みを抑制するために硬度が高いことが好ましく、また、厚みは２μｍ以下であることが好ましい。これらの処理や塗布は、補強板貼り付け前に実施されても良いし、補強板貼り付け後に実施されても良い。補強板貼り付け前に長尺のポリイミドフィルムに対してロールツーロールで連続処理されることは生産性向上が図れ好ましい。また、下地層は補強板に可撓性フィルムを貼り合わせてから形成しても良いし、貼り合わせ前に、例えば長尺の可撓性フィルム上に形成しても良い。このようにして形成した下地層上にフォトレジストをスピンコーター、ブレードコーター、ロールコーター、ダイコーター、スクリーン印刷などで塗布して乾燥する。フォトレジストを所定パターンのフォトマスクを介して露光、現像して、メッキ膜が不要な部分にレジスト層を形成する。次いで下地層を電極として電解メッキをおこなう。電解メッキ液としては、硫酸銅メッキ液、シアン化銅メッキ液、ピロ燐酸銅メッキ液などが用いられる。厚さ２μｍから２０μｍの銅メッキ膜を形成後、フォトレジストを剥離し、続いてスライトエッチングにて下地層を除去して、さらに必要に応じて金、ニッケル、錫などのメッキを施し、回路パターンを得る。
【００３６】
また、これら金属配線回路形成において、ポリイミドフィルムに接続孔を設けることができる。すなわち、枚葉基板との貼り合わせ面側に設けた金属層との電気的接続を取るビアホールを設けたり、ボールグリッドアレイのボール設置用の孔を設けたりすることができる。接続孔の設け方としては、炭酸ガスレーザー、ＹＡＧレーザー、エキシマレーザーなどのレーザー孔開けやケミカルエッチングを採用することができる。レーザーエッチングを採用する場合は、エッチングストッパ層として、ポリイミドフィルムの貼り付け面側に金属層があることが好ましい。ポリイミドフィルムのケミカルエッチング液としては、ヒドラジン、水酸化カリウム水溶液などを採用することができる。また、ケミカルエッチング用マスクとしては、パターニングされたフォトレジストや金属層が採用できる。電気的接続を取る場合は、接続孔形成後、前述の金属層パターン形成と同時にメッキ法で孔内面を導体化することが好ましい。電気的接続をとるための接続孔は、直径が１５μｍから２００μｍが好ましい。ボール設置用の孔は、直径が５０μｍから８００μｍが好ましく、８０μｍから８００μｍがより好ましい。
【００３７】
次いで形成した回路パターン上にＩＣチップ、抵抗やコンデンサなどの電子部品を実装する。本発明で使用できる電子部品搭載装置は、光学的位置検出機能と可動ステージなどの位置合わせ機能を有し、搭載精度を確保できるものであれば、特に限定されない。本発明は、特に接続ピッチが小さく、かつピン数が大きい大規模ＬＳＩの実装精度確保に効果が大きい。ＬＳＩのパッケージ形態は特に限定されず、ベアチップ、リードフレームタイプ、ボールグリッドアレイタイプのいずれにも適用することができるが、ピン数が多くできるベアチップやボールグリッドアレイタイプへの適用が好ましい。
【００３８】
また、本発明で使用できる電子部品と回路基板との接続方法は特に限定されないが、多数の接続部を一括で接合する接続方法において、位置精度確保が重要であり、本発明の適用が好ましい。多数の接続部を一括で接合する接続方法としては、回路基板の接続部に形成された錫、金、はんだなどの金属層と電子部品の接続部に形成された金やはんだなどの金属層とを加熱圧着し金属接合させる方法、回路基板の接続部の錫、金、はんだなどの金属層と電子部品の接続部に形成された金やはんだなどの金属層とを圧着しつつ回路基板と電子部品間に配置した異方導電性接着剤または非導電性接着剤を硬化させ、機械的に接合させる方法、あるいは、接続部分へパターン印刷されたはんだペースト上に電子部品を仮固定した後、一括リフローで接続する方法などが挙げられるが、本発明は加熱圧着による接続方法に効果が大きい。
【００３９】
ガラス基板に回路基板を貼り付けた状態で、電子部品を実装することで、回路基板製造後、電子デバイス実装までの調温調湿操作や防湿包装は不要にできる。特に可撓性フィルムは、吸湿で不可逆な寸法変化をすることが多く、本発明は、回路基板と電子デバイス接続の精度を確保する上で効果が大きい。さらに、回路基板をガラス基板から剥離する際の応力により回路基板が変形して、電子デバイス接続の精度が確保できなくなることを回避することができる。
【００４０】
回路基板と電子部品とを接続した後、回路基板をガラス基板から剥離する。剥離に先立ち、レーザー、高圧水ジェットやカッターなどを用いて、個片または個片の集合体に該回路パターン付きポリイミドフィルムを切り分けてから、電子部品が実装された回路基板をガラス基板から剥離することが、剥離後の取り扱いが容易になる点で好ましい。また、剥離時だけでなく、回路パターン作製時にも個片または個片の集合体のように小さくしておくとポリイミドフィルムに応力が残りにくく好ましい。
【００４１】
剥離可能な有機物層の剥離力を低下させて、剥離時の応力による回路基板の変形を防ぐために剥離中の剥離可能な有機物層を４０℃以上に加熱することが好ましい。剥離可能な有機物層を加熱する手段としては、剥離中の該有機物層の温度が所定の温度に維持できるものであれば特に限定されないが、ホットプレートに補強板を接する方法、熱風や赤外線を補強板や可撓性フィルムに当てる方法などが好適に採用される。また、剥離部分に有機溶剤などを供給して剥離力を低下させることも好ましく採用される。
【００４２】
本発明の回路基板は、電子機器の配線板、ＩＣパッケージ用インターポーザーウエハレベルバーンインソケット用配線板などに使用される。特に、ＩＣなどの電子部品を接続する際の電極パッドと回路基板パターンとの位置合わせ精度に係わる位置精度の改善に効果が大きい。回路パターンに抵抗素子や容量素子を入れ込むことは適宜許される。また、可撓性フィルム基板の少なくとも一方の面に絶縁層と配線層を積層し、多層化することも可能である。
【００４３】
【実施例】
以下実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、本発明においてガラスのヤング率は、ＪＩＳＲ１６０２によって求められる値とする。
【００４４】
実施例１
厚さ０．７ｍｍ、３００ｍｍ角のアルミノホウケイ酸塩ガラスにダイコーターで、弱粘着性再剥離剤”オリバイン”ＥＸＫ０１−２５７（東洋インキ製造（株）製）と硬化剤ＢＸＸ５１３４（東洋インキ製造（株）製）を７：１で混合したものを塗布し、１００℃で３０秒乾燥した。乾燥後の再剥離剤厚みを１５μｍとした。次いで再剥離剤層に、ポリエステルフィルム上に離型容易なシリコーン樹脂層を設けたフィルムからなる空気遮断用フィルムを貼り付けて１週間おいた。ガラス基板のヤング率は、７１４０ｋｇ／ｍｍ²であり、ヤング率（ｋｇ／ｍｍ²）と厚さ（ｍｍ）の３乗の積は、２４４９ｋｇ・ｍｍであった。
【００４５】
金属層接着力向上のための接着剤を以下のようにして用意した。フラスコ内を窒素雰囲気に置換し、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド２２８重量部を入れ、１，１，３，３−テトラメチル−１，３−ビス（３−アミノプロピル）ジシロキサン１９．８８重量部を溶解した。次いで、３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物２５．７６重量部を加え、窒素雰囲気下で１０℃、１時間撹拌した。続いて５０℃で３時間撹拌しながら反応させ、ポリイミド前駆体ワニスからなる接着剤を得た。
【００４６】
リバースコーターを用いて、厚さ２５μｍ、幅３００ｍｍの長尺のポリイミドフィルム（”ユーピレックス”宇部興産（株）製）の片面に接着剤を連続的に塗布した。次いで、８０℃で１０分間、１３０℃で１０分間、１５０℃で１５分間乾燥し、２５０℃で５分間キュアした。キュア後の接着剤層の膜厚は１μｍであった。
【００４７】
上記ポリエステルフィルムとシリコーン樹脂層からなる空気遮断用フィルムを剥がしつつ、再剥離剤層が形成されているガラスにロール式ラミネーターで、接着剤を塗布したポリイミドフィルムを、ポリイミドフィルム側がガラス面になるように貼り付けた。ガラスにラミネートされたポリイミドフィルムは、ガラス終端に合わせてカットした。
【００４８】
次いでスパッタにて厚さ５０ｎｍのクロム：ニッケル＝２０：８０の合金層と厚さ１００ｎｍの銅層をこの順に接着剤層上に積層した。該銅層上にポジ型フォトレジストをスピンコーターで塗布して８０℃で１０分間乾燥した。フォトレジストをフォトマスクを介して露光、現像して、メッキ層が不要な部分に厚さ１０μｍのフォトレジスト層を形成した。テスト用フォトマスクパターンは、５０μｍピッチで４００個の接続パッド（幅２０μｍ、長さ２００μｍ）を１．５ｍｍの間隔で２列平行に設けたものを１ユニットとして、これを３００ｍｍ角の基板上に４０ｍｍピッチで７行×７列に均等配置したものとした。合わせて、測長用に基板の中心から対角方向に約１４１ｍｍ離して配置した４点（辺に平行方向には互いに２００ｍｍずつ離して配置）のマーカーをフォトマスクパターンに設けた。
【００４９】
フォトレジストを現像後、１２０℃で１０分間ポストベークした。次いで銅層を電極として厚さ５μｍの銅層を電解メッキで形成した。電解メッキ液は、硫酸銅メッキ液とした。引き続き、銅メッキ膜上に、電解メッキで厚さ１μｍのニッケル層と厚さ０．２μｍの金層をこの順に積層した。ニッケル電解メッキ液は硫酸ニッケルメッキ液、金電解メッキ液はシアン化第一酸カリウムメッキとした。その後、フォトレジストをフォトレジスト剥離液で剥離し、続いて塩化鉄水溶液によるソフトエッチングにてレジスト層の下にあった銅層およびクロム−ニッケル合金層を除去して、金属層パターンを得、本発明の回路基板用部材を得た。
【００５０】
測長機ＳＭＩＣ−８００（ソキア（株）製）にて、上述した測長用に設けた対角方向に本来約２８３ｍｍ離れた２点（ｘ方向に２００ｍｍ、ｙ方向に２００ｍｍ離れた点）の距離を測定したところ、フォトマスクパターンに対して±２μｍ以内にあり、位置精度は非常に良好に保持されていた。
【００５１】
さらに得られた回路基板用部材を３０℃、８０％ＲＨの雰囲気に１週間放置した後、５０μｍピッチで一列４００個の金メッキバンプを１．５ｍｍ間隔を置いて２列配置した幅２．５ｍｍのモデルＩＣチップをチップ側から２００℃に加熱しつつ超音波ボンダーを用いて、回路基板上の接続パッドと金属拡散結合した。モデルＩＣチップのバンプと回路基板上の接続パッドの位置合わせは良好であった。炭酸ガスレーザー切断機を用いて、モデルＩＣチップごとにポリイミドフィルムを切り分けた。次いで、モデルＩＣチップを真空吸着し、ガラス基板から剥離した。
【００５２】
実施例２
厚さ０．７ｍｍ、３００ｍｍ角のアルミノホウケイ酸塩ガラスにダイコーターで、弱粘着性再剥離剤”オリバイン”ＥＸＫ０１−２５７（東洋インキ製造（株）製）と硬化剤ＢＸＸ５１３４（東洋インキ製造（株）製）を７：１で混合したものを塗布し、１００℃で３０秒乾燥した。乾燥後の再剥離剤厚みを１５μｍとした。次いで再剥離剤層に、ポリエステルフィルム上に離型容易なシリコーン樹脂層を設けたフィルムからなる空気遮断用フィルムを貼り付けて１週間おいた。ガラス基板のヤング率は、７１４０ｋｇ／ｍｍ²であり、ヤング率（ｋｇ／ｍｍ²）と厚さ（ｍｍ）の３乗の積は、２４４９ｋｇ・ｍｍであった。
【００５３】
金属層接着力向上のための接着剤を以下のようにして用意した。フラスコ内を窒素雰囲気に置換し、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド２２８重量部を入れ、１，１，３，３−テトラメチル−１，３−ビス（３−アミノプロピル）ジシロキサン１９．８８重量部を溶解した。次いで、３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物２５．７６重量部を加え、窒素雰囲気下で１０℃、１時間撹拌した。続いて５０℃で３時間撹拌しながら反応させ、ポリイミド前駆体ワニスからなる接着剤を得た。
【００５４】
リバースコーターを用いて、厚さ２５μｍ、幅３００ｍｍの長尺のポリイミドフィルム（”ユーピレックス”宇部興産（株）製）の片面に接着剤を連続的に塗布した。次いで、８０℃で１０分間、１３０℃で１０分間、１５０℃で１５分間乾燥し、２５０℃で５分間キュアした。キュア後の接着剤層の膜厚は０．５μｍであった。
【００５５】
上記ポリエステルフィルムとシリコーン樹脂層からなる空気遮断用フィルムを剥がしつつ、再剥離剤層が形成されているガラスにロール式ラミネーターで、接着剤を塗布したポリイミドフィルムを、ポリイミドフィルム側がガラス面になるように貼り付けた。ガラスにラミネートされたポリイミドフィルムは、ガラス終端に合わせてカットした。
【００５６】
次いでスパッタにて厚さ５ｎｍのクロム：ニッケル＝２０：８０の合金層と厚さ２００ｎｍの銅層をこの順に接着剤層上に積層した。該銅層上にポジ型フォトレジストをスピンコーターで塗布して８０℃で１０分間乾燥した。フォトレジストをフォトマスクを介して露光、現像して、メッキ層が不要な部分に厚さ１０μｍのフォトレジスト層を形成した。テスト用フォトマスクパターンは、５０μｍピッチで４００個の接続パッド（幅２０μｍ、長さ２００μｍ）を１．５ｍｍの間隔で２列平行に設けたものを１ユニットとして、これを３００ｍｍ角の基板上に４０ｍｍピッチで７行×７列に均等配置したものとした。合わせて、測長用に基板の中心から対角方向に約１４１ｍｍ離して配置した４点（辺に平行方向には互いに２００ｍｍずつ離して配置）のマーカーをフォトマスクパターンに設けた。
【００５７】
フォトレジストを現像後、１２０℃で１０分間ポストベークした。次いで銅層を電極として厚さ５μｍの銅層を電解メッキで形成した。電解メッキ液は、硫酸銅メッキ液とした。引き続き、銅メッキ膜上に、電解メッキで厚さ１μｍのニッケル層と厚さ０．２μｍの金層をこの順に積層した。ニッケル電解メッキ液は硫酸ニッケルメッキ液、金電解メッキ液はシアン化第一酸カリウムメッキとした。その後、フォトレジストをフォトレジスト剥離液で剥離し、続いて塩化鉄水溶液によるソフトエッチングにてレジスト層の下にあった銅層およびクロム−ニッケル合金層を除去して、金属層パターンを得、本発明の回路基板用部材を得た。
【００５８】
測長機ＳＭＩＣ−８００（ソキア（株）製）にて、上述した測長用に設けた対角方向に本来約２８３ｍｍ離れた２点（ｘ方向に２００ｍｍ、ｙ方向に２００ｍｍ離れた点）の距離を測定したところ、フォトマスクパターンに対して±２μｍ以内にあり、位置精度は非常に良好に保持されていた。
【００５９】
さらに得られた回路基板用部材を３０℃、８０％ＲＨの雰囲気に１週間放置した後、５０μｍピッチで一列４００個の金メッキバンプを１．５ｍｍ間隔を置いて２列配置した幅２．５ｍｍのモデルＩＣチップをチップ側から２００℃に加熱しつつ超音波ボンダーを用いて、回路基板上の接続パッドと金属拡散結合した。１バンプあたりの圧力を３０ｇとした。モデルＩＣチップのバンプと回路基板上の接続パッドの位置合わせは良好であった。接続部の断面を切り出し、電子顕微鏡で観察したところ、バンプの沈み込みは１３μｍと大きく、信頼性の点で注意が必要であった。炭酸ガスレーザー切断機を用いて、モデルＩＣチップごとにポリイミドフィルムを切り分けた。次いで、モデルＩＣチップを真空吸着し、ガラス基板から剥離した。
【００６０】
実施例３
厚さ０．７ｍｍ、３００ｍｍ角のアルミノホウケイ酸塩ガラスにダイコーターで、再剥離性の粘着剤として、紫外線照射で粘着力が低下する粘着剤”ＳＫダイン”ＳＷ−１１Ａ（綜研化学（株）製）と硬化剤Ｌ−４５（綜研化学（株）製）を５０：１で混合したものを塗布し、８０℃で２分乾燥した。乾燥後の粘着剤厚みを０．５μｍとした。粘着剤層に、ポリエステルフィルム上に離型容易なシリコーン樹脂層を設けたフィルムからなる空気遮断用フィルムを貼り付けて１週間おいた。
【００６１】
実施例２と同様にして、金属層接着力向上のための接着剤を準備し、厚さ２５μｍ、幅３００ｍｍの長尺のポリイミドフィルムの片面に該接着剤を連続的に塗布、乾燥、キュアした。
【００６２】
上記ポリエステルフィルムとシリコーン樹脂層からなる空気遮断用フィルムを剥がしつつ、粘着層が形成されているガラスにロール式ラミネーターで、接着剤を塗布したポリイミドフィルムを、ポリイミドフィルム側がガラス面になるように貼り付けた。ガラスにラミネートされたポリイミドフィルムは、ガラス終端に合わせてカットした。ラミネート後、ガラス面側から紫外線を１Ｊ／ｃｍ²の強度で照射して粘着剤を硬化させた。
【００６３】
次いで実施例２と同様にして、セミアディティブ法にてテスト用銅層パターンを形成した。引き続き、銅層上に、無電解めっきで厚さ０．１μｍのスズ層を積層した。その後、フォトレジストをフォトレジスト剥離液で剥離し、続いて塩化鉄水溶液によるソフトエッチングにてレジスト層の下にあった銅層およびクロム−ニッケル合金層を除去して、金属層パターンを得た。
【００６４】
測長機ＳＭＩＣ−８００（ソキア（株）製）にて、測長用に設けた対角方向に本来約２８３ｍｍ離れた２点（ｘ方向に２００ｍｍ、ｙ方向に２００ｍｍ離れた点）の距離を測定したところ、フォトマスクパターンに対して±２μｍ以内にあり、位置精度は非常に良好に保持されていた。
【００６５】
さらに得られた回路基板用部材を３０℃、８０％ＲＨの雰囲気に１週間放置した後、５０μｍピッチで一列４００個の金メッキバンプを１．５ｍｍ間隔を置いて２列に配置した幅２．５ｍｍのモデルＩＣチップをボンダーにてＩＣチップ側から３００℃に加熱しつつ、回路基板上の接続パッドと金属接合した。１バンプあたりの圧力を１５ｇとした。モデルＩＣチップのバンプと回路基板上の接続パッドの位置合わせは良好であった。接続部の断面を切り出し、電子顕微鏡で観察したところ、バンプの沈み込みは０．８μｍであり、配線回路の信頼性に全く問題ない範囲であった。次いで、ポリイミドフィルムの一端を真空吸着し、端部から徐々にガラス基板から剥離した。
【００６６】
実施例４
乾燥後の粘着剤厚みを４．５μｍとしたこと以外は、実施例３と同様にして回路基板を作製した。測長用に設けた対角方向に本来約２８３ｍｍ離れた２点（ｘ方向に２００ｍｍ、ｙ方向に２００ｍｍ離れた点）の距離を測定したところ、フォトマスクパターンに対して±２μｍ以内にあり、位置精度は非常に良好に保持されていた。
【００６７】
次に、実施例３と同様にしてボンダーにて、モデルＩＣチップを回路基板上の接続パッドと金属接合した。モデルＩＣチップのバンプと回路基板上の接続パッドの位置合わせは良好であった。また、バンプの沈み込みは５．８μｍであり、配線回路の信頼性に問題ない範囲であった。次いで、ポリイミドフィルムの一端を真空吸着し、端部から徐々にガラス基板から剥離した。
【００６８】
実施例５
乾燥後の粘着剤厚みを６μｍとしたこと以外は、実施例３と同様にして回路基板を作製した。測長用に設けた対角方向に本来約２８３ｍｍ離れた２点（ｘ方向に２００ｍｍ、ｙ方向に２００ｍｍ離れた点）の距離を測定したところ、フォトマスクパターンに対して±２μｍ以内にあり、位置精度は非常に良好に保持されていた。
【００６９】
次に、実施例３と同様にしてモデルＩＣチップをボンダーにて、回路基板上の接続パッドと金属接合した。モデルＩＣチップのバンプと回路基板上の接続パッドの位置合わせは良好であった。また、バンプの沈み込みは７．５μｍであり、配線回路の信頼性に注意が必要であった。次いで、ポリイミドフィルムの一端を真空吸着し、端部から徐々にガラス基板から剥離した。
【００７０】
実施例６
実施例３と同様にして、セミアディティブ法にてテスト用銅層パターンを形成した。ただし、テスト用フォトマスクパターンは、５０μｍピッチで４００個の接続パッド（幅２０μｍ、長さ２００μｍ）を２．５ｍｍの間隔で２列平行に設けたものを１ユニットとして、これを３００ｍｍ角の基板上に４０ｍｍピッチで７行×７列に均等配置したものとした。また、該接続パッドから、長さ方向外側に向かって、幅１５μｍ、長さ５ｍｍの配線を設置した。合わせて、測長用に基板の中心から対角方向に約１４１ｍｍ離して配置した４点（辺に平行方向には互いに２００ｍｍずつ離して配置）のマーカーをフォトマスクパターンに設けた。
【００７１】
フォトレジストをフォトレジスト剥離液で剥離した後、過酸化水素−硫酸系水溶液によるソフトエッチングにてレジスト層の下にあった銅層およびクロム−ニッケル合金層を除去した。引き続き、無電解めっきにて、銅膜上に厚さ０．４μｍの錫層を形成し、回路パターンを得た。
【００７２】
測長機ＳＭＩＣ−８００（ソキア（株）製）にて、上述した測長用に設けた対角方向に本来約２８３ｍｍ離れた２点（ｘ方向に２００ｍｍ、ｙ方向に２００ｍｍ離れた点）の距離を測定したところ、フォトマスクパターンに対して±２μｍ以内にあり、位置精度は非常に良好に保持されていた。
【００７３】
５０μｍピッチで一列４００個の金メッキバンプを２．５ｍｍ間隔を置いて２列配置した幅３．５ｍｍのモデルＩＣチップをチップ側から２００℃に加熱しつつ、回路基板上の接続パッドと金属結合した。１バンプあたりの圧力を１５ｇとした。モデルＩＣチップのバンプと回路基板上の接続パッドの位置合わせは良好であった。接続部の断面を切り出し、電子顕微鏡で観察したところ、バンプの沈み込みは０．９μｍであり、配線回路の信頼性に全く問題ない範囲であった。次いで、ポリイミドフィルム剥離時に、ガラス基板側をホットプレートに接して、粘着剤層が５０℃になるように制御してから、ポリイミドフィルムの一端を真空吸着し、端部から徐々にガラス基板から剥離した。モデルＩＣチップの剥離方向に直角方向のエッジ下で、配線表面に緩やかな折れが見られた。顕微鏡観察したところ、断線には至っていなかったが、電子機器使用中に断線に至る可能性があった。
【００７４】
実施例７
ポリイミドフィルム剥離時に、ガラス基板側をホットプレートに接して、粘着剤層が１００℃になるように制御したこと以外は、実施例６と同様にして電子部品実装回路基板を得た。モデルＩＣチップ部分の剥離に要する力はさらに低下し、配線に傷や折れは見られず良好であった。
【００７５】
比較例１
実施例１と同様にして厚さ２５μｍ、幅３００ｍｍのポリイミドフィルムに接着剤を塗布、乾燥、キュアした。ガラス基板にポリイミドフィルムを貼り付けず、３００ｍｍ角のポリイミドフィルム単体に対して、実施例１と同じ、スパッタ膜形成、フォトレジストパターン形成、メッキ膜形成、フォトレジスト剥離、ソフトエッチングを施した。
【００７６】
測長機ＳＭＩＣ−８００（ソキア（株）製）にて、実施例１と同様に測長用に設けた対角方向に本来約２８３ｍｍ離れた２点の距離を測定したところ、フォトマスクパターンに対して基板外側に向かって最大６５μｍ歪んでいた。
【００７７】
３０℃、８０％ＲＨの雰囲気に１週間放置した後、実施例１と同様のモデルＩＣチップを回路基板上の接続パッドと位置合わせを試みたが、回路基板の歪みのために、回路基板上の４９個のユニットの内１５個で回路基板上の接続パッドとモデルＩＣチップのバンプの位置合わせが完了できなかった。
【００７８】
比較例２
実施例１と同様にして厚さ２５μｍ、幅３００ｍｍのポリイミドフィルムに接着剤を塗布、乾燥、キュアした。ガラス基板にポリイミドフィルムを貼り付け、実施例１と同じ、スパッタ膜形成、フォトレジストパターン形成、メッキ膜形成、フォトレジスト剥離、ソフトエッチングを施した。更にガラス基板からポリイミドフィルムを剥離した。
【００７９】
３０℃、８０％ＲＨの雰囲気に１週間放置した後、実施例１と同様のモデルＩＣチップを回路基板上の接続パッドと位置合わせを試みたが、回路基板の歪みのために、回路基板上の４９個のユニットの内４個で回路基板上の接続パッドとモデルＩＣチップのバンプの位置合わせが完了できなかった。
【００８０】
比較例３
実施例６と同様にして、回路パターンを得た。次に、ポリイミドフィルムの一端を真空吸着し、室温にて、端部から徐々にガラス基板から剥離した。配線の一部にカールや折れが見られた。
【００８１】
３０℃、８０％ＲＨの雰囲気に１週間放置した後、実施例６と同様のモデルＩＣチップを回路基板上の接続パッドと位置合わせを試みたが、回路基板の歪みのために、回路基板上の４９個のユニットの内１０個で回路基板上の接続パッドとモデルＩＣチップのバンプの位置合わせが完了できなかった。
【００８２】
【発明の効果】
本発明は、可撓性フィルム基板を特に枚葉補強板と貼り合わせて、回路パターンを加工し、電子部品を該回路パターン上に実装した後、可撓性フィルムを剥離するので、加工工程での熱処理プロセス、湿式プロセスによる膨張と収縮、あるいは引っ張りや捻れなどの外力による変形を抑制し、また、加工後の保管による温度、湿度による膨張、収縮を抑制して、より設計値に近い微細加工と微細な接続を可能とするものである。更にフリップチップ接続時の加熱による回路基板の膨張が抑制され、高精度の接続が可能になる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a circuit board using a flexible film having a highly accurate circuit pattern and excellent in productivity.
[0002]
[Prior art]
As electronics products become lighter and smaller, printed circuit board patterning needs to be highly accurate. Since the flexible film substrate can be bent, three-dimensional wiring can be formed, and the flexible film substrate is suitable for downsizing of electronic products. The TAB (Tape Automated Bonding) technology used for IC connection to the liquid crystal display panel can obtain the finest pattern as the resin substrate by processing a relatively narrow long polyimide film substrate. The progress of computerization is approaching the limit. For miniaturization, there are an index represented by a line width and a space width between lines, and an index represented by a position of a pattern on a substrate. There are measures to further reduce the line width and space width, but the latter index and position accuracy are used to align the electrode pads and circuit board pattern when connecting the circuit board and electronic components such as ICs. In connection with the progress of the increase in the number of pins of ICs, it has become strict to meet the required accuracy.
[0003]
In view of the above positional accuracy, the flexible film substrate processing is becoming difficult to improve. Circuit board processing includes heat treatment processes such as drying and curing, and wet processes such as etching and development, and the flexible film repeatedly expands and contracts. The hysteresis at this time causes displacement of the circuit pattern on the substrate. In addition, when there are a plurality of processes that require alignment, if there is expansion or contraction between these processes, positional deviation occurs between the formed patterns. Deformation due to expansion and contraction of the flexible film has an even greater effect in the case of an FPC (Flexible Printing Circuit) in which processing is performed with a relatively large substrate size. Further, the positional shift is caused by an external force such as pulling or twisting, and special attention is required when a thin substrate is used to increase flexibility. On the other hand, a flexible film is bonded to a flexible film on which a circuit pattern is to be formed via a peelable organic layer, and the overall thickness is increased to suppress deformation due to external force. (For example, refer to Patent Document 1). However, in this method, the displacement of the circuit pattern due to the expansion and contraction hysteresis of the flexible film is not much reduced. In addition, there is a proposal of bonding a flexible film to be formed with a circuit pattern and an organic or inorganic hard plate via an organic layer that can be peeled off (see, for example, Patent Document 2). In the case of using an organic hard plate, the problem of positional deviation of the circuit pattern due to expansion and contraction hysteresis remains as in Patent Document 1.
[0004]
As circuit patterns become finer, positional accuracy is equally important not only for the stability of the substrate during the circuit pattern processing process, but also for the suppression of dimensional changes due to temperature and humidity from the time the circuit board is manufactured to the connection of the electronic components. It is coming. That is, the flexible film substrate expands and contracts under the influence of humidity and temperature even after the circuit is formed. Therefore, the temperature and humidity control operation of the circuit substrate is indispensable prior to the connection of the electronic components. Moreover, although moisture-proof packaging may be applied, the cost is increased, and complete moisture-proofing is difficult and the warranty period is limited. However, in the examples of Patent Documents 1 and 2, since the reinforcing plate is peeled after the circuit board is manufactured, it is not guaranteed to maintain the positional accuracy from the circuit board manufacturing to the connection of the electronic components.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-5-218616 (page 1-3)
[0006]
[Patent Document 2]
JP-A-60-57697 (page 1-3)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a high-definition flexible film circuit board and a high-accuracy mounting method for electronic components on the circuit board in order to solve the above problems.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object of the present invention, the present invention comprises the following constitution and manufacturing method.
( 1 ) It is characterized by being laminated in the order of a reinforcing plate, a peelable organic layer having a thickness of 5 μm or less, a circuit pattern made of metal, a flexible film, and a circuit pattern made of metal. Times Road board member.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The circuit board member in the present invention has at least a reinforcing plate, a peelable organic layer, a metal circuit pattern, and a flexible film, preferably a reinforcing plate, a peelable organic layer, a flexible film, They are laminated in the order of metal circuit patterns, or laminated in the order of a reinforcing plate, a peelable organic layer, a metal circuit pattern, a flexible film, and a metal circuit pattern.
[0010]
In the present invention, the flexible film is a plastic film, and it is important that the flexible film has a heat resistance sufficient to withstand a thermal process in a circuit pattern manufacturing process and electronic component mounting, such as polycarbonate, polyether sulfide, Films such as polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyphenylene sulfide, polyimide, polyamide, and liquid crystal polymer can be employed. Among these, a polyimide film is preferably used because it is excellent in heat resistance and chemical resistance. In addition, a liquid crystal polymer is preferably used because it has excellent electrical characteristics such as low dielectric loss. It is also possible to employ a flexible glass fiber reinforced resin plate.
[0011]
Examples of the resin for the glass fiber reinforced resin plate include epoxy, polyphenylene sulfide, polyphenylene ether, maleimide (co) polymerized resin, polyamide, and polyimide. The thickness of the flexible film is preferably thinner in order to reduce the weight and size of electronic devices, or to form fine via holes. On the other hand, in order to ensure mechanical strength and maintain flatness. From the viewpoint that the thicker one is preferable, the range of 4 to 125 μm is preferable.
[0012]
In these flexible films, a metal layer may be formed on one side or both sides prior to attachment to the reinforcing plate. The metal layer can be formed by attaching a metal foil such as a copper foil with an adhesive layer, or can be formed by sputtering, plating, or a combination thereof. Alternatively, a flexible film with a metal layer can be made by applying, drying, and curing a raw material resin of a flexible film or a precursor thereof on a metal foil such as copper, and this can be used. As a metal layer, what is necessary is just a highly conductive thing, and gold | metal | money, silver, aluminum, etc. can be used.
[0013]
The substrate used as the reinforcing plate in the present invention is made of inorganic glass such as soda lime glass, borosilicate glass, quartz glass, ceramics such as alumina, silicon nitride, zirconia, metal such as stainless steel, invar alloy, titanium, and glass. A fiber-reinforced resin plate can be used. Both are preferable because of their low linear expansion coefficient and hygroscopic expansion coefficient, but they are excellent in heat resistance and chemical resistance in the circuit pattern manufacturing process, and are easy to obtain inexpensively because of their large area and high surface smoothness. Inorganic glasses are preferred in that they are difficult to plastically deform or are less likely to generate particles upon contact during transportation. Among them, borosilicate glass represented by aluminoborosilicate glass is particularly preferable because of its high elastic modulus and low thermal expansion coefficient.
[0014]
When a metal or glass fiber reinforced resin is used for the reinforcing plate, it can be manufactured as a long continuous body, but the method for manufacturing a circuit board of the present invention should be a single wafer type because it is easy to ensure positional accuracy. Is preferred. Also, in electronic component mounting, the single-wafer type is preferable because alignment is easy to ensure positional accuracy by optical position detection and a movable stage. A sheet means a state where it is handled as an individual sheet, not a long continuous body.
[0015]
When using a glass substrate for the reinforcing plate, if the Young's modulus of the glass substrate is small or the thickness is small, warping and twisting will increase due to the expansion / contraction force of the flexible film, and glass will be absorbed when vacuum-adsorbed on a flat stage. The substrate may break. In addition, the flexible film is deformed by vacuum adsorption / desorption, and it tends to be difficult to ensure positional accuracy. On the other hand, when the glass substrate is thick, the flatness may deteriorate due to uneven thickness, and the exposure accuracy tends to deteriorate. In addition, a handling load by a robot or the like becomes heavy, making it difficult to handle quickly and causing a decrease in productivity, and there is a tendency for a transportation cost to increase. From these points, the glass substrate used as a single-wafer reinforcing plate (when used in a single-wafer type) has a Young's modulus (kg / mm ² ) And the cube of thickness (mm) preferably satisfy the range of 850 kg · mm to 860000 kg · mm, more preferably 1500 kg · mm to 190,000 kg · mm, and more preferably 2400 kg · mm to 110,000 kg · mm. The range of is most preferable.
[0016]
When using a metal substrate for the reinforcing plate, if the Young's modulus of the metal substrate is small, or if the thickness is small, warping and twisting will increase due to the expansion / contraction force of the flexible film, and it will not be possible to vacuum-adsorb on a flat stage, Since the flexible film is deformed by warping or twisting of the metal substrate, it is difficult to ensure the positional accuracy. Also, if there is a fold, it becomes a defective product at that time. On the other hand, when the metal substrate is thick, the flatness may be deteriorated due to uneven thickness, and the exposure accuracy is deteriorated. In addition, the load on handling by a robot or the like becomes large, making it difficult to handle quickly, which causes a decrease in productivity, and also increases the transportation cost. Therefore, the metal substrate used as the sheet reinforcing plate has a Young's modulus (kg / mm ² ) And the cube of thickness (mm) satisfy the range of 2 kg · mm to 162560 kg · mm, more preferably 10 kg · mm to 30000 kg · mm, and more preferably 15 kg · mm to 20500 kg. -Most preferably in the range of mm or less.
[0017]
The peelable organic material layer used in the present invention is composed of an adhesive or a pressure-sensitive adhesive, and can be applied to a reinforcing plate via an organic material layer and processed to peel the flexible film. There is no particular limitation. Examples of such an adhesive or pressure-sensitive adhesive include a pressure-sensitive adhesive called an acrylic or urethane-based re-peeling pressure-sensitive adhesive. Adhesive strength in the region called weak to medium adhesive is preferable in order to have sufficient adhesive force during flexible film processing, and can be easily peeled off during peeling and does not cause distortion in the flexible film substrate. .
[0018]
The silicone resin film may be used as a release agent in the present invention, but those having tackiness can be used as a peelable organic layer in the present invention. Moreover, it is also possible to use an epoxy resin film having tackiness as an organic layer that can be peeled off.
[0019]
In this invention, the preferable adhesive force which the peelable organic substance layer has is a 180 degree direction peel strength at the time of sticking the adhesive tape which laminated | stacked the adhesive to 25 micrometers thickness on a stainless steel plate, and peeling it, using a base material as a polyester film. A range of 1 g / 25 mm to 500 g / 25 mm is preferable. In particular, a range of 2 g / 25 mm to 200 g / 25 mm called weak adhesion is particularly preferable.
[0020]
In addition, those in which adhesive strength and adhesive strength are reduced in a low temperature region, those in which adhesive strength and adhesive strength are reduced by ultraviolet irradiation, and those in which adhesive strength and adhesive strength are reduced by heat treatment are also preferably used. Among them, those with ultraviolet irradiation have large changes in adhesive force and adhesive strength, and furthermore, they are softened due to temperature and deformed by pressure by irradiating with ultraviolet rays prior to joining electronic components at high temperature and pressure. This is preferable because it can be suppressed. An example of a material whose adhesive strength and adhesive strength are reduced by ultraviolet irradiation is a two-component cross-linking acrylic pressure-sensitive adhesive. Moreover, as an example of what adhesive force and adhesive force reduce in a low temperature area | region, the acrylic adhesive which reversibly changes between a crystalline state and an amorphous state is mentioned.
[0021]
A wet coating method is used to apply a peelable organic layer or a photoresist. Various wet coating equipment such as spin coater, reverse coater, bar coater, blade coater, roll coater, die coater, screen printing, dip coater, spray coater, etc. can be used, but it can be peeled off to the sheet reinforcing plate. When a simple organic material layer is directly applied or a photoresist for forming a circuit board is directly applied on a sheet of flexible film substrate, a die coater is preferably used. In other words, a spin coater is generally used as a wet coating method for single-wafer substrates, but since the thickness is controlled by the balance between the centrifugal force generated by the high-speed rotation of the substrate and the adsorption force to the substrate, the use efficiency of the coating liquid Is inefficient at 10% or less. In addition, since no centrifugal force is applied to the center of rotation, the coating liquid used may not be uniformly applied, for example, with a thixotropic coating liquid or a high-viscosity coating liquid. Moreover, in order to obtain a stable coating thickness, reverse coaters, bar coaters, and blade coaters usually require a coating length of several tens of centimeters to several meters or more after the start of coating liquid discharge. Care must be taken when applying to coatings. Roll coater, screen printing, dip coater and spray coater have difficulty in coating thickness accuracy and narrow tolerance for coating fluid flow characteristics, and roll coater, dip coater and spray coater are difficult to apply thick film. In some respects, it may be difficult to apply. A die coater combines a metering pump that can operate intermittently, a mechanism that moves the substrate and coating head relative to each other, and a system that comprehensively controls the metering pump, substrate, and coating head, and the coating start and coating ends. The film thickness unevenness of the portion can be suppressed to several mm to several tens mm, and can be applied to the single wafer substrate. Examples of a metering pump capable of intermittent operation include a gear pump and a piston pump. Since the peelable organic layer generally has a higher viscosity than the photoresist, it is particularly preferable to employ a die coater.
[0022]
The peelable organic layer may be applied directly to the reinforcing plate, or may be applied to another substrate such as a long film and then transferred to the reinforcing plate. When transfer is used, there is an advantage that only a portion having a uniform coating film thickness can be adopted, but there are disadvantages that the number of processes is increased and another substrate for transfer is required.
[0023]
Moreover, after apply | coating the peelable organic substance layer to the flexible film side used as a circuit board, it can also be bonded together to a reinforcement board. In this case, when the flexible film is peeled off, a process for increasing the adhesive force between the organic layer and the reinforcing plate surface so that the organic layer remains on the reinforcing plate side, or the organic matter remaining on the flexible film side after peeling. A step of removing the layer may be added to reduce productivity.
[0024]
In a preferred embodiment of the present invention, after forming the circuit board member and mounting the electronic component on the circuit board member, the flexible film is separated from the reinforcing plate. As for the connection method between an electronic component such as an IC and a circuit board, it is important to ensure positional accuracy, particularly in a connection method in which a large number of connection portions are joined together. As such a connection method, a metal layer such as tin, gold, or solder formed at a connection portion of a circuit board and a metal layer such as gold or solder formed at a connection portion of an electronic component are bonded by thermocompression bonding. And a method of disposing the metal layer such as tin, gold, and solder at the connection portion of the circuit board and the metal layer such as gold and solder formed at the connection portion of the electronic component while pressing between the circuit substrate and the electronic component. Examples include a method of curing a mechanically conductive adhesive or a nonconductive adhesive and mechanically bonding the adhesive. In any method, the connecting portion is locally heated at 140 to 400 ° C. for 1 second to several minutes. Further, the pressure applied to the connecting portion is as large as 5 to 50 g per bump. When the organic layer that can be peeled off by pressurization at a high temperature is deformed, not only the positional accuracy cannot be secured, but also the electrical connection reliability may be lowered due to the deformation of the metal layer forming the wiring circuit pattern. In the wire bonding method in which a large number of connection portions are sequentially connected, pressurization at a high temperature is performed in order to perform metal bonding, so that there is a possibility that the peelable organic material layer may be deformed as in the case of batch connection. In the joining by these high temperature pressurizations, the deformation in the thickness direction of the circuit board is referred to as subsidence, and the subsidence is preferably 6 μm or less in order to ensure electrical connection reliability, and is 3 μm or less. Is more preferable.
[0025]
The peelable organic layer of the present invention is flexible in order to achieve adhesion and tackiness, and the thickness is not particularly limited. Furthermore, the present invention makes it possible to suppress deformation of the circuit board during connection by high-temperature pressurization by reducing the thickness of the organic layer. The high-temperature pressure head for connecting electronic components is preferably used also as a mechanism for holding the electronic components in order to facilitate heating of the connection parts. In this case, the wiring circuit pattern is formed by heating and pressing. From the side of the flexible film made. Therefore, the greater the thickness of the flexible film on the high-temperature pressure head side and the thickness of the wiring circuit pattern, the smaller the influence on the organic layer, but the thickness of the organic layer is preferably 5 μm or less, It is more preferably 4 μm or less, and most preferably 3 μm or less. On the other hand, the adhesive strength and adhesive strength increase as the thickness of the organic layer increases, making it easier to ensure the holding power of the flexible film during the processing process, as well as the unevenness of the flexible film and the wiring circuit pattern formed on it. It is easy to achieve a flat surface. For this reason, the thickness of the peelable organic layer is preferably 0.05 μm or more, more preferably 0.1 μm or more, and most preferably 0.2 μm or more.
[0026]
In order to reduce the peeling force of the peelable organic layer, it is preferable to heat the peelable organic layer during peeling. In order to sufficiently reduce the peeling force, the heating temperature is preferably 40 ° C. or higher, and more preferably 80 ° C. or higher. On the other hand, if the heating temperature is too high, the peelable organic layer is altered and it becomes difficult to remove the organic layer remaining on the peeled flexible film or the heat shrinkage of the flexible film. The heating temperature is preferably 250 ° C. or lower, and more preferably 200 ° C. or lower, because this is an obstacle to maintaining stability.
[0027]
The means for heating the peelable organic layer is not particularly limited as long as the temperature of the organic layer being peeled can be maintained at a predetermined temperature, but a method of contacting a reinforcing plate with a hot plate, reinforcing hot air or infrared rays A method of applying to a plate or a flexible film is preferably employed.
[0028]
In the flexible film used in the present invention, a circuit pattern and a positioning mark may be formed on one surface which is a bonding surface prior to bonding with the reinforcing plate. When the reinforcing plate is transparent, the alignment mark may be read through the reinforcing plate or through the flexible film, but a metal layer is formed on the opposite side of the flexible film from the bonding surface. In this case, reading from the reinforcing plate side is preferable because reading can be performed regardless of the pattern of the metal layer. This alignment mark can also be used for alignment when the flexible film is bonded to the reinforcing plate. The shape of the alignment mark is not particularly limited, and a shape generally used in an exposure machine or the like can be suitably used.
[0029]
The circuit pattern formed on the surface opposite to the attachment surface after being attached to the reinforcing plate can form a particularly high-precision pattern with a pitch of 60 μm or less, but is formed on the attachment surface with the reinforcing plate. The pattern mainly has the role of input / output terminals to the printed wiring board and the surrounding wiring, power supply and ground potential wiring, and is formed on the surface opposite to the surface to be attached to the reinforcing plate There is a case where high definition is not required. According to the present invention, it is also easy to provide a double-sided wiring in which a particularly fine pattern is formed on one side. Advantages of using double-sided wiring include crossover through through-holes, increasing the degree of freedom in wiring design, and LSI that operates at high speed by propagating the ground potential to the vicinity of the required location with thick wiring In addition, the power supply potential can be propagated to the vicinity of the necessary location with thick wiring, preventing potential drop even at high-speed switching, stabilizing the LSI operation, and blocking external noise as an electromagnetic wave shield. It becomes very important as the LSI speeds up and the number of pins increases due to the increase in functionality.
[0030]
An example of the method for producing a circuit board of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to this.
[0031]
A weak adhesive re-release agent is applied to 0.7 mm thick aluminoborosilicate glass by a spin coater, blade coater, roll coater, bar coater, die coater, screen printing or the like. Use of a die coater is preferable in order to uniformly apply to a single-wafer substrate sent intermittently. After the re-release agent is applied, the re-release agent layer having a thickness of 1 μm is obtained by drying by heat drying or vacuum drying. An air barrier film made of a release film in which a silicone resin layer is provided on a polyester film is attached to the applied re-release agent layer and left at room temperature for 1 week. This period is called aging, and the cross-linking of the re-release agent layer proceeds and the adhesive force gradually decreases. The standing period and the storage temperature are selected so that a desired adhesive strength can be obtained. Instead of laminating the air blocking film, it can be stored in a nitrogen atmosphere or in a vacuum. It is also possible to apply a weak adhesive re-peeling agent to a long film substrate, transfer it to a reinforcing plate after drying.
[0032]
Next, a polyimide film having a thickness of 25 μm is prepared. The air blocking film on the glass substrate is peeled off, and the polyimide film is attached to the glass substrate. As described above, a metal layer may be formed in advance on one side or both sides of the polyimide film. When a metal layer is provided on the bonding surface side of the polyimide film, it can be used as a ground layer for shielding electromagnetic waves, which is preferable. The polyimide film may be attached in a cut sheet having a predetermined size in advance, or may be attached and cut while being wound from a long roll. A roll-type laminator or a vacuum laminator can be used for such a pasting operation.
[0033]
When the metal layer is not provided on the surface opposite to the bonding surface of the polyimide film, the metal layer is formed by a full additive method or a semi-additive method.
[0034]
The full additive process is the following process. The surface on which the metal layer is to be formed is treated with a catalyst such as palladium, nickel or chromium and dried. The catalyst referred to here does not act as a nucleus for plating growth as it is, but it becomes a nucleus for plating growth by activation treatment. The catalyst application treatment may be performed after the flexible film is bonded to the reinforcing plate, or may be performed, for example, on a long flexible film before the bonding. Next, the photoresist is applied by a spin coater, blade coater, roll coater, bar coater, die coater, screen printing or the like and dried. The photoresist is exposed and developed through a photomask having a predetermined pattern to form a resist layer in a portion where the plating film is unnecessary. Then, after activating the catalyst, the polyimide film is immersed in an electroless plating solution composed of a combination of copper sulfate and formaldehyde to form a copper plating film having a thickness of 2 μm to 20 μm. obtain.
[0035]
The semi-additive process is the following process. On the surface on which the metal layer is to be formed, chromium, nickel, copper, or an alloy thereof is sputtered to form an underlayer. The thickness of the underlayer is in the range of 1 nm to 1000 nm. Further laminating a copper sputtered film on the underlayer from 50 nm to 3000 nm is effective in ensuring sufficient conduction for subsequent electrolytic plating, improving the adhesion of the metal layer, and preventing pinhole defects. Prior to the formation of the base layer, plasma treatment, reverse sputtering treatment, primer layer application, and adhesive layer application are appropriately allowed to be performed on the polyimide film surface in order to improve adhesion. Among them, the application of an adhesive layer such as epoxy resin, acrylic resin, polyamide resin, polyimide resin, and NBR is preferable because it has a great effect of improving the adhesive force. The adhesive preferably has a high hardness in order to suppress sinking when an electronic component is connected due to high temperature and pressure, and the thickness is preferably 2 μm or less. These treatments and application may be performed before the reinforcing plate is pasted or after the reinforcing plate is pasted. It is preferable that continuous treatment with a roll-to-roll process is performed on a long polyimide film before sticking the reinforcing plate in order to improve productivity. The underlayer may be formed after the flexible film is bonded to the reinforcing plate, or may be formed on a long flexible film before the bonding. A photoresist is applied onto the underlayer thus formed by a spin coater, blade coater, roll coater, die coater, screen printing or the like and dried. The photoresist is exposed and developed through a photomask having a predetermined pattern to form a resist layer in a portion where the plating film is unnecessary. Next, electrolytic plating is performed using the base layer as an electrode. As the electrolytic plating solution, a copper sulfate plating solution, a copper cyanide plating solution, a copper pyrophosphate plating solution, or the like is used. After forming a copper plating film with a thickness of 2 μm to 20 μm, the photoresist is peeled off, and then the underlying layer is removed by a light etching, and further, plating with gold, nickel, tin, etc. is performed as necessary. Get.
[0036]
Moreover, in these metal wiring circuit formation, a connection hole can be provided in a polyimide film. That is, it is possible to provide a via hole for making an electrical connection with the metal layer provided on the side of the bonding surface with the single wafer substrate, or to provide a ball placement hole for the ball grid array. As a method for providing the connection hole, laser drilling such as a carbon dioxide laser, YAG laser, or excimer laser, or chemical etching can be employed. In the case of employing laser etching, it is preferable that a metal layer is present on the polyimide film attachment surface side as an etching stopper layer. As the chemical etching solution for the polyimide film, hydrazine, potassium hydroxide aqueous solution, or the like can be used. Further, a patterned photoresist or a metal layer can be employed as the chemical etching mask. When electrical connection is made, it is preferable that after the connection hole is formed, the inner surface of the hole is made into a conductor by plating at the same time as the formation of the metal layer pattern. The diameter of the connection hole for electrical connection is preferably 15 μm to 200 μm. The diameter of the hole for installing the ball is preferably 50 μm to 800 μm, more preferably 80 μm to 800 μm.
[0037]
Next, electronic components such as an IC chip, a resistor and a capacitor are mounted on the formed circuit pattern. The electronic component mounting apparatus that can be used in the present invention is not particularly limited as long as it has an optical position detection function and a positioning function such as a movable stage and can ensure mounting accuracy. The present invention is particularly effective in ensuring mounting accuracy of a large-scale LSI having a small connection pitch and a large number of pins. The LSI package form is not particularly limited, and can be applied to any of a bare chip, a lead frame type, and a ball grid array type, but is preferably applied to a bare chip or a ball grid array type that can increase the number of pins.
[0038]
In addition, the connection method between the electronic component and the circuit board that can be used in the present invention is not particularly limited. However, in the connection method in which a large number of connection portions are joined together, it is important to ensure positional accuracy, and the application of the present invention is preferable. As a connection method for joining a large number of connection parts at once, a metal layer such as tin, gold, or solder formed on a connection part of a circuit board and a metal layer such as gold or solder formed on a connection part of an electronic component The method of thermocompression bonding and metal bonding, the circuit board and the electronic circuit while crimping the metal layer of tin, gold, solder, etc. at the connection part of the circuit board and the metal layer of gold, solder, etc. formed at the connection part of the electronic component A method in which anisotropic conductive adhesive or non-conductive adhesive placed between parts is cured and mechanically bonded, or after electronic parts are temporarily fixed on solder paste that is pattern printed on the connection part, Although the method of connecting by reflow etc. is mentioned, this invention has a big effect in the connecting method by thermocompression bonding.
[0039]
By mounting the electronic component with the circuit board attached to the glass substrate, it is possible to eliminate the need for temperature control and humidity control packaging until the electronic device is mounted after the circuit board is manufactured. In particular, flexible films often undergo irreversible dimensional changes due to moisture absorption, and the present invention is highly effective in ensuring the accuracy of connection between a circuit board and an electronic device. Furthermore, it can be avoided that the circuit board is deformed by the stress when the circuit board is peeled off from the glass substrate, and the accuracy of the electronic device connection cannot be ensured.
[0040]
After connecting the circuit board and the electronic component, the circuit board is peeled from the glass substrate. Prior to peeling, the circuit pattern-equipped polyimide film is cut into individual pieces or an assembly of individual pieces using a laser, a high-pressure water jet or a cutter, and then the circuit board on which electronic components are mounted is peeled from the glass substrate. It is preferable in terms of easy handling after peeling. Further, it is preferable not to leave the stress on the polyimide film if it is made small like a piece or a collection of pieces not only at the time of peeling but also at the time of circuit pattern production.
[0041]
In order to reduce the peeling force of the peelable organic layer and prevent deformation of the circuit board due to stress during peeling, the peelable organic layer is preferably heated to 40 ° C. or higher. The means for heating the peelable organic layer is not particularly limited as long as the temperature of the organic layer being peeled can be maintained at a predetermined temperature, but a method of contacting a reinforcing plate with a hot plate, reinforcing hot air or infrared rays A method of applying to a plate or a flexible film is preferably employed. In addition, it is also preferable to reduce the peeling force by supplying an organic solvent or the like to the peeling portion.
[0042]
The circuit board of the present invention is used for wiring boards for electronic devices, interposer wafer level burn-in socket wiring boards for IC packages, and the like. In particular, it is very effective in improving the position accuracy related to the alignment accuracy between the electrode pad and the circuit board pattern when connecting an electronic component such as an IC. It is permissible as appropriate to insert a resistance element or a capacitance element into the circuit pattern. In addition, an insulating layer and a wiring layer can be laminated on at least one surface of the flexible film substrate to form a multilayer.
[0043]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited thereto. In the present invention, the Young's modulus of the glass is a value determined by JIS R1602.
[0044]
Example 1
A 0.7mm thick, 300mm square aluminoborosilicate glass with a die coater, weak adhesive re-peeling agent "Olivein" EXK01-257 (manufactured by Toyo Ink Manufacturing Co., Ltd.) and curing agent BXX5134 (Toyo Ink Manufacturing Co., Ltd.) ) Was mixed at 7: 1 and dried at 100 ° C. for 30 seconds. The thickness of the re-release agent after drying was 15 μm. Next, an air-blocking film made of a film in which a silicone resin layer that is easy to release was provided on a polyester film was attached to the re-release agent layer and left for 1 week. The Young's modulus of the glass substrate is 7140 kg / mm ² And Young's modulus (kg / mm ² ) And the cube of thickness (mm) was 2449 kg · mm.
[0045]
An adhesive for improving the adhesion of the metal layer was prepared as follows. The inside of the flask was replaced with a nitrogen atmosphere, 228 parts by weight of N, N-dimethylacetamide was added, and 19.88 parts by weight of 1,1,3,3-tetramethyl-1,3-bis (3-aminopropyl) disiloxane Was dissolved. Next, 25.76 parts by weight of 3,3 ′, 4,4′-benzophenonetetracarboxylic dianhydride was added, and the mixture was stirred at 10 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere. Then, it was made to react, stirring at 50 degreeC for 3 hours, and the adhesive agent which consists of a polyimide precursor varnish was obtained.
[0046]
Using a reverse coater, an adhesive was continuously applied to one side of a long polyimide film having a thickness of 25 μm and a width of 300 mm (“UPILEX” manufactured by Ube Industries, Ltd.). Then, it was dried at 80 ° C. for 10 minutes, 130 ° C. for 10 minutes, 150 ° C. for 15 minutes, and cured at 250 ° C. for 5 minutes. The film thickness of the adhesive layer after curing was 1 μm.
[0047]
While peeling the air blocking film consisting of the polyester film and the silicone resin layer, the polyimide film with the adhesive applied to the glass on which the re-release agent layer has been formed is applied to the glass on which the adhesive film is applied. Pasted on. The polyimide film laminated on the glass was cut according to the glass end.
[0048]
Next, a chromium: nickel = 20: 80 alloy layer having a thickness of 50 nm and a copper layer having a thickness of 100 nm were laminated on the adhesive layer in this order by sputtering. A positive photoresist was applied onto the copper layer with a spin coater and dried at 80 ° C. for 10 minutes. The photoresist was exposed and developed through a photomask to form a photoresist layer having a thickness of 10 μm in a portion where a plating layer was unnecessary. The test photomask pattern has 400 connection pads (width 20 μm, length 200 μm) arranged in parallel in two rows at intervals of 1.5 mm as a unit on a 300 mm square substrate. It was assumed that they were evenly arranged in 7 rows × 7 columns at a pitch of 40 mm. In addition, four markers (disposed 200 mm apart from each other in the direction parallel to the side), which are arranged at a distance of about 141 mm from the center of the substrate for length measurement, were provided on the photomask pattern.
[0049]
After developing the photoresist, it was post-baked at 120 ° C. for 10 minutes. Next, a copper layer having a thickness of 5 μm was formed by electrolytic plating using the copper layer as an electrode. The electrolytic plating solution was a copper sulfate plating solution. Subsequently, a nickel layer having a thickness of 1 μm and a gold layer having a thickness of 0.2 μm were laminated in this order on the copper plating film by electrolytic plating. The nickel electroplating solution was nickel sulfate plating solution, and the gold electroplating solution was potassium cyanate potassium acid plating. Thereafter, the photoresist is stripped with a photoresist stripping solution, and then the copper layer and the chromium-nickel alloy layer that were under the resist layer are removed by soft etching with an aqueous iron chloride solution to obtain a metal layer pattern. A circuit board member of the invention was obtained.
[0050]
Two points (200 mm in the x direction and 200 mm in the y direction) originally separated by about 283 mm in the diagonal direction provided for the above-mentioned length measurement by the length measuring machine SMIC-800 (manufactured by Sokkia Co., Ltd.) When the distance was measured, it was within ± 2 μm with respect to the photomask pattern, and the position accuracy was kept very good.
[0051]
Further, the obtained circuit board member was allowed to stand in an atmosphere of 30 ° C. and 80% RH for one week, and then was arranged in a row of 400 mm gold plated bumps at a pitch of 50 μm and arranged in two rows at intervals of 1.5 mm. The model IC chip was metal diffusion-bonded to the connection pads on the circuit board using an ultrasonic bonder while being heated from the chip side to 200 ° C. The alignment of the bumps of the model IC chip and the connection pads on the circuit board was good. A polyimide film was cut for each model IC chip using a carbon dioxide laser cutting machine. Next, the model IC chip was vacuum-sucked and peeled from the glass substrate.
[0052]
Example 2
A 0.7mm thick, 300mm square aluminoborosilicate glass with a die coater, weak adhesive re-peeling agent "Olivein" EXK01-257 (manufactured by Toyo Ink Manufacturing Co., Ltd.) and curing agent BXX5134 (Toyo Ink Manufacturing Co., Ltd.) ) Was mixed at 7: 1 and dried at 100 ° C. for 30 seconds. The thickness of the re-release agent after drying was 15 μm. Next, an air-blocking film made of a film in which a silicone resin layer that is easy to release was provided on a polyester film was attached to the re-release agent layer and left for 1 week. The Young's modulus of the glass substrate is 7140 kg / mm ² And Young's modulus (kg / mm ² ) And the cube of thickness (mm) was 2449 kg · mm.
[0053]
An adhesive for improving the adhesion of the metal layer was prepared as follows. The inside of the flask was replaced with a nitrogen atmosphere, 228 parts by weight of N, N-dimethylacetamide was added, and 19.88 parts by weight of 1,1,3,3-tetramethyl-1,3-bis (3-aminopropyl) disiloxane Was dissolved. Next, 25.76 parts by weight of 3,3 ′, 4,4′-benzophenonetetracarboxylic dianhydride was added, and the mixture was stirred at 10 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere. Then, it was made to react, stirring at 50 degreeC for 3 hours, and the adhesive agent which consists of a polyimide precursor varnish was obtained.
[0054]
Using a reverse coater, an adhesive was continuously applied to one side of a long polyimide film having a thickness of 25 μm and a width of 300 mm (“UPILEX” manufactured by Ube Industries, Ltd.). Then, it was dried at 80 ° C. for 10 minutes, 130 ° C. for 10 minutes, 150 ° C. for 15 minutes, and cured at 250 ° C. for 5 minutes. The film thickness of the adhesive layer after curing was 0.5 μm.
[0055]
While peeling the air blocking film consisting of the polyester film and the silicone resin layer, the polyimide film with the adhesive applied to the glass on which the re-release agent layer has been formed is applied to the glass on which the adhesive film is applied. Pasted on. The polyimide film laminated on the glass was cut according to the glass end.
[0056]
Next, a 5 nm thick chromium: nickel = 20: 80 alloy layer and a 200 nm thick copper layer were laminated on the adhesive layer in this order by sputtering. A positive photoresist was applied onto the copper layer with a spin coater and dried at 80 ° C. for 10 minutes. The photoresist was exposed and developed through a photomask to form a photoresist layer having a thickness of 10 μm in a portion where a plating layer was unnecessary. The test photomask pattern has 400 connection pads (width 20 μm, length 200 μm) arranged in parallel in two rows at intervals of 1.5 mm as a unit on a 300 mm square substrate. It was assumed that they were evenly arranged in 7 rows × 7 columns at a pitch of 40 mm. In addition, four markers (disposed 200 mm apart from each other in the direction parallel to the side), which are arranged at a distance of about 141 mm from the center of the substrate for length measurement, were provided on the photomask pattern.
[0057]
After developing the photoresist, it was post-baked at 120 ° C. for 10 minutes. Next, a copper layer having a thickness of 5 μm was formed by electrolytic plating using the copper layer as an electrode. The electrolytic plating solution was a copper sulfate plating solution. Subsequently, a nickel layer having a thickness of 1 μm and a gold layer having a thickness of 0.2 μm were laminated in this order on the copper plating film by electrolytic plating. The nickel electroplating solution was nickel sulfate plating solution, and the gold electroplating solution was potassium cyanate potassium acid plating. Thereafter, the photoresist is stripped with a photoresist stripping solution, and then the copper layer and the chromium-nickel alloy layer that were under the resist layer are removed by soft etching with an aqueous iron chloride solution to obtain a metal layer pattern. A circuit board member of the invention was obtained.
[0058]
Two points (200 mm in the x direction and 200 mm in the y direction) originally separated by about 283 mm in the diagonal direction provided for the above-mentioned length measurement by the length measuring machine SMIC-800 (manufactured by Sokkia Co., Ltd.) When the distance was measured, it was within ± 2 μm with respect to the photomask pattern, and the position accuracy was kept very good.
[0059]
Further, the obtained circuit board member was allowed to stand in an atmosphere of 30 ° C. and 80% RH for one week, and then was arranged in a row of 400 mm gold plated bumps at a pitch of 50 μm and arranged in two rows at intervals of 1.5 mm. The model IC chip was metal diffusion-bonded to the connection pads on the circuit board using an ultrasonic bonder while being heated from the chip side to 200 ° C. The pressure per bump was 30 g. The alignment of the bumps of the model IC chip and the connection pads on the circuit board was good. When a cross section of the connecting portion was cut out and observed with an electron microscope, the bump sinked as large as 13 μm, and attention was required in terms of reliability. A polyimide film was cut for each model IC chip using a carbon dioxide laser cutting machine. Next, the model IC chip was vacuum-sucked and peeled from the glass substrate.
[0060]
Example 3
Adhesive “SK Dyne” SW-11A, which has a 0.7 mm thick, 300 mm square aluminoborosilicate glass with a die coater, and its adhesive strength decreases when exposed to ultraviolet rays (Soken Chemical Co., Ltd.) And a curing agent L-45 (manufactured by Soken Chemical Co., Ltd.) mixed at a ratio of 50: 1 was applied and dried at 80 ° C. for 2 minutes. The pressure-sensitive adhesive thickness after drying was set to 0.5 μm. An air blocking film made of a film in which a silicone resin layer that is easy to release was provided on a polyester film was attached to the pressure-sensitive adhesive layer and left for 1 week.
[0061]
In the same manner as in Example 2, an adhesive for improving the adhesive strength of the metal layer was prepared, and the adhesive was continuously applied to one side of a long polyimide film having a thickness of 25 μm and a width of 300 mm, dried and cured. .
[0062]
While peeling off the air blocking film consisting of the polyester film and silicone resin layer, the polyimide film coated with adhesive is applied to the glass on which the adhesive layer has been formed using a roll laminator so that the polyimide film side is the glass surface. Attached. The polyimide film laminated on the glass was cut according to the glass end. After lamination, 1J / cm of UV light from the glass surface side ² The pressure-sensitive adhesive was cured by irradiating with an intensity of.
[0063]
Next, in the same manner as in Example 2, a test copper layer pattern was formed by a semi-additive method. Subsequently, a tin layer having a thickness of 0.1 μm was laminated on the copper layer by electroless plating. Thereafter, the photoresist was stripped with a photoresist stripping solution, and then the copper layer and the chromium-nickel alloy layer that were under the resist layer were removed by soft etching with an aqueous iron chloride solution to obtain a metal layer pattern.
[0064]
With a length measuring machine SMIC-800 (manufactured by Sokkia Co., Ltd.), the distance of two points (200 mm in the x direction and 200 mm in the y direction) that were originally about 283 mm apart in the diagonal direction provided for length measurement When measured, it was within ± 2 μm with respect to the photomask pattern, and the positional accuracy was kept very good.
[0065]
Furthermore, after leaving the obtained circuit board member in an atmosphere of 30 ° C. and 80% RH for one week, a row of 400 gold-plated bumps arranged at 50 μm pitch in two rows at intervals of 1.5 mm, a width of 2.5 mm The model IC chip was metal-bonded to the connection pads on the circuit board while being heated from the IC chip side to 300 ° C. with a bonder. The pressure per bump was 15 g. The alignment of the bumps of the model IC chip and the connection pads on the circuit board was good. When the cross section of the connecting portion was cut out and observed with an electron microscope, the bump sinking was 0.8 μm, and there was no problem in the reliability of the wiring circuit. Next, one end of the polyimide film was vacuum-adsorbed and gradually peeled from the glass substrate from the end.
[0066]
Example 4
A circuit board was produced in the same manner as in Example 3 except that the thickness of the adhesive after drying was 4.5 μm. When measuring the distance of two points (200 mm in the x direction and 200 mm in the y direction) that were originally about 283 mm apart in the diagonal direction provided for length measurement, it was within ± 2 μm with respect to the photomask pattern, The position accuracy was kept very good.
[0067]
Next, in the same manner as in Example 3, the model IC chip was metal-bonded to the connection pads on the circuit board using a bonder. The alignment of the bumps of the model IC chip and the connection pads on the circuit board was good. Further, the sinking of the bumps was 5.8 μm, and there was no problem in the reliability of the wiring circuit. Next, one end of the polyimide film was vacuum-adsorbed and gradually peeled from the glass substrate from the end.
[0068]
Example 5
A circuit board was produced in the same manner as in Example 3 except that the thickness of the adhesive after drying was 6 μm. When measuring the distance of two points (200 mm in the x direction and 200 mm in the y direction) that were originally about 283 mm apart in the diagonal direction provided for length measurement, it was within ± 2 μm with respect to the photomask pattern, The position accuracy was kept very good.
[0069]
Next, in the same manner as in Example 3, the model IC chip was bonded to the connection pads on the circuit board with a bonder. The alignment of the bumps of the model IC chip and the connection pads on the circuit board was good. Further, the sinking of the bump was 7.5 μm, and attention was necessary for the reliability of the wiring circuit. Next, one end of the polyimide film was vacuum-adsorbed and gradually peeled from the glass substrate from the end.
[0070]
Example 6
In the same manner as in Example 3, a test copper layer pattern was formed by a semi-additive method. However, the test photomask pattern has a 400 mm square substrate with 400 connection pads (width 20 μm, length 200 μm) arranged in parallel in two rows at intervals of 2.5 mm at a pitch of 50 μm. It was assumed that they were evenly arranged in 7 rows × 7 columns at a pitch of 40 mm. Further, a wiring having a width of 15 μm and a length of 5 mm was installed from the connection pad toward the outside in the length direction. In addition, four markers (disposed 200 mm apart from each other in the direction parallel to the side), which are arranged at a distance of about 141 mm from the center of the substrate for length measurement, were provided on the photomask pattern.
[0071]
After the photoresist was stripped with a photoresist stripping solution, the copper layer and the chromium-nickel alloy layer that were under the resist layer were removed by soft etching with a hydrogen peroxide-sulfuric acid aqueous solution. Subsequently, a 0.4 μm thick tin layer was formed on the copper film by electroless plating to obtain a circuit pattern.
[0072]
Two points (200 mm in the x direction and 200 mm in the y direction) originally separated by about 283 mm in the diagonal direction provided for the above-mentioned length measurement by the length measuring machine SMIC-800 (manufactured by Sokkia Co., Ltd.) When the distance was measured, it was within ± 2 μm with respect to the photomask pattern, and the position accuracy was kept very good.
[0073]
A model IC chip having a width of 3.5 mm, in which two rows of 400 gold-plated bumps arranged at intervals of 2.5 mm at a pitch of 50 μm are arranged at a temperature of 200 ° C. from the chip side, and is bonded to a connection pad on a circuit board . The pressure per bump was 15 g. The alignment of the bumps of the model IC chip and the connection pads on the circuit board was good. When the cross section of the connecting portion was cut out and observed with an electron microscope, the bump sinking was 0.9 μm, and there was no problem in the reliability of the wiring circuit. Next, when the polyimide film is peeled off, the glass substrate side is brought into contact with the hot plate, and the pressure-sensitive adhesive layer is controlled to be 50 ° C., then one end of the polyimide film is vacuum-adsorbed and gradually peeled off from the glass substrate from the end. did. Under the edge perpendicular to the peeling direction of the model IC chip, a gentle fold was observed on the wiring surface. Observation under a microscope revealed no disconnection, but there was a possibility of disconnection during use of the electronic device.
[0074]
Example 7
An electronic component mounted circuit board was obtained in the same manner as in Example 6 except that the glass substrate side was in contact with the hot plate and the pressure-sensitive adhesive layer was controlled to 100 ° C. when the polyimide film was peeled off. The force required for peeling off the model IC chip portion was further reduced, and the wiring was satisfactory with no scratches or breakage.
[0075]
Comparative Example 1
In the same manner as in Example 1, an adhesive was applied to a polyimide film having a thickness of 25 μm and a width of 300 mm, dried and cured. A polyimide film was not attached to a glass substrate, and a 300 mm square polyimide film alone was subjected to the same sputtered film formation, photoresist pattern formation, plating film formation, photoresist peeling, and soft etching as in Example 1.
[0076]
Using a length measuring machine SMIC-800 (manufactured by Sokkia Co., Ltd.), the distance between two points originally about 283 mm apart in the diagonal direction provided for length measurement was measured in the same manner as in Example 1. On the other hand, the maximum distortion was 65 μm toward the outside of the substrate.
[0077]
After being left in an atmosphere of 30 ° C. and 80% RH for one week, an attempt was made to align the model IC chip similar to Example 1 with the connection pads on the circuit board. The alignment of the connection pads on the circuit board and the bumps of the model IC chip could not be completed in 15 of the 49 units.
[0078]
Comparative Example 2
In the same manner as in Example 1, an adhesive was applied to a polyimide film having a thickness of 25 μm and a width of 300 mm, dried and cured. A polyimide film was attached to a glass substrate, and the same sputtering film formation, photoresist pattern formation, plating film formation, photoresist peeling, and soft etching as in Example 1 were performed. Furthermore, the polyimide film was peeled from the glass substrate.
[0079]
After being left in an atmosphere of 30 ° C. and 80% RH for one week, an attempt was made to align the model IC chip similar to Example 1 with the connection pads on the circuit board. In 4 of the 49 units, the alignment of the connection pads on the circuit board and the bumps of the model IC chip could not be completed.
[0080]
Comparative Example 3
A circuit pattern was obtained in the same manner as in Example 6. Next, one end of the polyimide film was vacuum-adsorbed and gradually peeled from the glass substrate from the end at room temperature. Some of the wiring was curled or broken.
[0081]
After being left in an atmosphere of 30 ° C. and 80% RH for one week, an attempt was made to align the same model IC chip as in Example 6 with the connection pads on the circuit board. The alignment of the connection pads on the circuit board and the bumps of the model IC chip could not be completed in 10 of the 49 units.
[0082]
【The invention's effect】
In the present invention, the flexible film substrate is particularly bonded to the sheet reinforcing plate, the circuit pattern is processed, the electronic component is mounted on the circuit pattern, and then the flexible film is peeled off. Microfabrication closer to the design value by suppressing expansion and contraction due to heat treatment process, wet process, or deformation due to external force such as pulling and twisting, and suppressing expansion and contraction due to temperature and humidity due to storage after processing And enables fine connection. Furthermore, expansion of the circuit board due to heating during flip-chip connection is suppressed, and high-precision connection is possible.

Claims

Reinforcing plate, thickness 5μm or less peelable organic layer, the circuit pattern made of a metal, flexible film, characterized in that it is laminated in the order of the circuit pattern made of a metal circuitry board materials.