JP4363011B2

JP4363011B2 - Substrate surface treatment method and apparatus

Info

Publication number: JP4363011B2
Application number: JP2002254325A
Authority: JP
Inventors: 直樹鈴木; 和之冨田; 英信西川; 博之大谷; 美根男徳永; 祐幸岡野
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2002-08-30
Publication date: 2009-11-11
Anticipated expiration: 2022-08-30
Also published as: JP2004089848A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モジュール基板等の基板表面処理方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話やＰＤＡ等の小型化に伴い、近年、内部の電気回路に可撓性を有するプリント配線基板（以下、「ＦＰＣ（ＦｌｅｘｉｂｌｅＰｒｉｎｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）」という。）が使用され、さらに、ＦＰＣにＩＣ（IｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）のベアチップ（以下、「ＩＣチップ」という。）やチップ形状の電子部品（以下、「ＳＭＤ（Ｓｕｒｆａｃｅｍｏｕｎｔｄｅｖｉｃｅ）」という。）が実装されている。最終的には、ＩＣチップやチップ部品が実装されたＦＰＣを、液晶パネルへ接合し、モジュール基板が完成する。
【０００３】
ＩＣチップの電極は非常に狭ピッチで形成されるため、ＩＣチップの実装に際して、導電性微粒子を含む接着材料（以下「ＡＣＦ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｆｉｌｍ）」という。）が使用される。具体的には、ＦＰＣ上に接着材料を付与し、その上にＩＣチップを装着し、さらに、ＩＣチップをＦＰＣに押さえつけるとともに加熱が行われる。これにより、ＩＣチップとＦＰＣとの間において接着材料中の導電性微粒子が潰れ、ＩＣチップの電極とＦＰＣ上の配線とが電気的に接合される。また、接着材料は加熱により硬化する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＩＣチップ内の回路の高集積化に伴って、ＩＣチップ上に形成される電極間のさらなる狭ピッチ化が進んでいる。したがって、ＦＰＣ上に形成される配線のピッチも、一層微小とする必要が生じる。配線ピッチの微小化は、イオンマイグレーションに起因する配線の劣化や短絡の問題を引き起こす。イオンマイグレーションとは、水分の吸湿による配線金属のイオン化と析出との繰り返し作用による配線の劣化である。イオンマイグレーションは、ＦＰＣ製造時のメッキ処理に伴う塩化物などの残留により促進されることが知られている。このイオンマイグレーションを防止するには、イオンを除去するか水分を侵入させないことが必要である。すなわち仮にイオンが存在しても水分を完全に防止すればイオンマイグレーションは起こらない。したがって、水分を防止する方法として、絶縁樹脂を塗布する方法がある。しかし、この方法では、塗布する部分に凹凸がある場合、完全に被覆することができない。
【０００５】
また、ＦＰＣ上の配線は銅からなり、電解めっき法により形成されている。そのため、ＦＰＣの完成時には、ＦＰＣ上の配線パターン以外の電流を流すためだけに用いられた不要な配線は切断される。すなわち、通常ＦＰＣの配線パターンの先端では、銅が露出している部分が存在する。この露出した銅も水分により腐食し、イオンマイグレーションの原因となり、電気的な信頼性に問題が生ずる。具体的な例を以下に示す。
【０００６】
図４に携帯電話に使用される代表的なモジュール基板の例を示す。モジュール基板１は、ＦＰＣ２とベアＩＣ３とＳＭＤ４と液晶パネル５からなる。図５は、ＦＰＣ２とベアＩＣ３の接合部の断面図である。ＦＰＣ２とベアＩＣ３は、導電粒子６を含んだ絶縁材料であるＡＣＦ７を用いて接合されており、８は、ベアＩＣ３に形成された金めっきバンプで、９は、銅、ニッケル、金（最表面）からなる基板電極である。接合のプロセスを以下に示す。ベアＩＣ３は、ＦＰＣ２の基板電極９上に貼り付けられたＡＣＦ７上に載置され、ベアＩＣ３を加熱しかつ加圧（１８０℃、２．２×１０⁶Ｐａ、７秒）することにより接合される。図５において、１０は配線の露出部である。通常ＦＰＣ２の配線上は、レジスト（図示せず）で被覆されている。しかし、ベアＩＣ３との接続電極部では、レジストは塗布されていない。そのためＡＣＦ７を介してベアＩＣ３を接合しても、ＡＣＦ７に被覆されていない配線露出部１０が存在する。配線露出部１０に電圧がかかった状態で水分が存在した場合、金の腐食が加速されイオンマイグレーションが起こり電気的な信頼性が低下する。
【０００７】
さらに、ＦＰＣ２とＡＣＦ７の接合界面から水分が侵入した場合、基板電極９に電圧がかかった時には、金の腐食が加速され、基板電極９間でイオンマイグレーションが起こり電気的な信頼性が低下する。
【０００８】
図６は、ＦＰＣ２と液晶パネル１１の接合部の断面図である。液晶パネル１１接続側にはＩＴＯ膜８１が配線されており、導電粒子６を含んだＡＣＦ７を介してＦＰＣ２を載置して、ＦＰＣ２側を加熱、加圧（１８０℃、２．２×１０⁶Ｐａ、７秒）することにより基板電極９１に接合される。図６において、ＦＰＣ２とＡＣＦ７の接合界面から水分が侵入した場合、基板電極９１に電圧がかかった時には、金の腐食が加速され基板電極９１間でイオンマイグレーションが起こり、電気的な信頼性が低下する。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、モジュール基板に対する電気的信頼性を向上することができるモジュール基板を提供することを主たる目的としており、特に、モジュール基板を形成する基板上に形成された配線における腐食を防止し、イオンマイグレーションの発生の抑制等を実現することを目的としている。
【００１０】
この目的を達成するために本発明は、銅からなる配線を設けたプリント配線基板上の配線に電子部品の電極が接着材料により接合された回路基板を反応室内の高周波電極上に載置し、反応室内に酸化性ガスを流し、高周波電極に高周波電力を印加することにより分離される酸素ラジカルにより回路基板の表面をクリーニングし、クリーニングされた回路基板に対して、反応室内に流入させるフロロカーボン系のガスを用いて、１００Ｐａ〜２００Ｐａの圧力でプラズマ処理し、配線先端部の銅の露出部に弗化銅を形成するとともに、回路基板表面に膜を形成し、銅の露出部や接着材料の側面を膜で被覆するもので、これにより膜を形成する前に酸化性ガスを用い、酸素ラジカルにより回路基板表面の有機物を除去しているため、表面は清浄化され、フロロカーボン系のガスの使用と相まって、イオンマイグレーションや配線の腐食をより防止することができる。特に、接着材料側面の吸湿防止により大きな効果が得られる。また、配線先端部の銅の露出部に、初期段階で弗化銅が形成されるため、フッ素を含有した膜で被覆する効果に加えて、腐食防止の効果が得られる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施形態のモジュール基板表面処理装置について、図５、図６の構成を引用し、図面を参照しながら説明する。図１は、プラズマ処理に使用したモジュール基板表面処理装置の断面図を示すものである。
【００１２】
図１において、反応室１２は、ガス導入口１３と真空排気口１４を有し、接地されている。モジュール基板１５は、従来技術で説明した図５に示す構成要素からなり、高周波電極１６上に載置される。高周波発振器１７からの電力は、マッチングチューナー（図示せず）、高周波電力供給部を通って高周波電極１６に供給され、高周波電極１６は、絶縁リング１８により反応室１２と絶縁が保たれている。高周波電極１６、絶縁リング１８と反応室１２は、Ｏリング（図示せず）により真空に保たれている。対向電極１９は、高周波電極１６の対向する位置にあり、接地されている。冷却溝２０は、Ｏリングが２００℃以上に加熱されないように冷却水を流すためものである。
【００１３】
以上のように構成されたプラズマ処理装置について、以下説明する。ガス導入口１３からＣＦ₄ガスを５０ＳＣＣＭ流しながら、反応室１２内の真空度を１２０Ｐａに保った状態で高周波電極１６に１００Ｗ（パワー密度は０．３２Ｗ／ｃｍ²）の高周波を印加し、プラズマを発生させ、６０秒間処理する。通常ＣＦ₄ガスは、プラズマ放電により、（化１）に示すようにＦ^-、ＣＦ₃ ^-などのイオンやＣＦ₄ ^*、ＣＦ₃ ^*、Ｆ₄ ^*などのラジカルが形成される。
【００１４】
【化１】

【００１５】
さらに（化２）の反応が生じる
【００１６】
【化２】

【００１７】
一般的にＣＦ₄ガスは、半導体分野などではシリコン化合物のエッチングガスとして使用され、圧力としては、数Ｐａから約８０Ｐａ程度の圧力領域で用いられている。ただ、１００Ｐａを超えるとイオンよりラジカルが優先となり、エッチングとしての機能より成膜としての機能が優先的に働くようになる。また、高周波電極１６に印加する電力も、１５０Ｗ（パワー密度は０．４８Ｗ／ｃｍ²）以下であれば、イオンの形成よりラジカルが優先的に形成され、より効率的に成膜される。ただし、３０Ｗ（パワー密度は０．１Ｗ／ｃｍ²）以下であれば、放電しない。本発明でのプロセス条件では、圧力を高い領域に設定し、かつ高周波電力も低く設定しているため、プラズマ中にさらされたモジュール基板１５面上には、プラズマ中にあるＣＦ₄ ^*、ＣＦ₃ ^*、Ｆ₄ ^*などがモジュール基板１５表面に付着し、ＣとＦからなるフッ素を含んだ膜を形成することになる。この形成された膜は、絶縁膜でかつ撥水性を有する。
【００１８】
またこの膜は、モジュール基板１５に凹凸があっても真空中で形成されるため、ガスにさらされる領域では完全に全体を被覆することができる。すなわち、配線露出部１０や、ベアＩＣ３と液晶パネル１１をＦＰＣ２に接続するために配置されたＡＣＦ７側面に対して、フッ素を含有した膜で被覆することになる。そのため、水蒸気からの吸湿を防止し、金配線の腐食あるいはＦＰＣ２の基板電極９、９１間のイオンマイグレーションを防止することができる。
【００１９】
さらに、配線パターンの先端の銅が露出している部分では、フッ素を含有した膜で被覆する効果以外に、初期段階で、フッ素イオンおよびフッ素ラジカルにより弗化され、弗化銅が形成される。この膜も腐食防止の効果がある。
【００２０】
以上のように本実施例によれば、反応室１２内の真空度を１２０Ｐａに保った状態で高周波電極１６に１００Ｗ（パワー密度は０．３２Ｗ／ｃｍ²）の高周波を印加してＣＦ₄ガスプラズマで処理することにより、フッ素を含有した膜が、効率的にモジュール基板１５に成膜される。結果としてプラズマにさらされたモジュール基板１５表面は、フッ素を含有した膜で被覆され金や銅配線の腐食やＦＰＣ２のリード電極９間のイオンマイグレーションを防止することができる。
【００２１】
つぎに、本発明の第２の実施形態のモジュール基板表面処理装置について、図５、図６の構成を引用し、図面を参照しながら説明する。図２は、モジュール基板表面処理装置の断面図を示すものである。反応室２１は、石英ガラスからなる反応管２２と、ガス導入口２３とガス排気口２４を有する蓋２５からなる。反応管２２と蓋２５はＯリング（図示せず）を介して固定され、真空に保つような構成になっている。反応室２１の周囲には高周波電力を供給するための高周波供給コイル２６が配置され、高周波電源２７からの高周波電力を供給する。モジュール基板２８は、基板保持台２９の溝３０で垂直に固定されており、図４に示すように、ＦＰＣ２とベアＩＣ３とＳＭＤ４と液晶パネル５からなる。図３は、モジュール基板２８を保持するための基板保持台２９の斜視図である。液晶パネル５を溝３０に差込み処理基板２８は固定されている。
【００２２】
以上のように構成されたプラズマ処理装置について、以下説明する。ガス導入口２３からＣＦ₄ガスを５０ＳＣＣＭ流しながら、反応室２１内の真空度を１２０Ｐａに保った状態で、高周波電源２７から高周波供給コイル２６に５０Ｗの高周波電力を供給し、プラズマを発生させ、６０秒間処理する。第１の実施形態と同様、通常ＣＦ₄ガスは、プラズマ放電により、Ｆ^-、ＣＦ₃ ^-などのイオンやＣＦ₄ ^*、ＣＦ₃ ^*、Ｆ₄ ^*などのラジカルが形成される。一般的にＣＦ₄ガスは半導体分野などではシリコン化合物のエッチングガスとして使用され、圧力としては、数Ｐａから約８０Ｐａ程度の圧力領域で用いられている。ただ１００Ｐａを超えるとイオンよりラジカルが優先となりエッチングとしての機能より成膜としての機能が優先的に働くようになる。また、高周波供給コイル２６に印加する電力も１５０Ｗ以下であれば、イオンの形成よりラジカルが優先的に形成され、より効率的に成膜される。ただし、約３０Ｗ以下であれば、放電しない。本発明でのプロセス条件では、圧力を高い領域に設定し、かつ高周波電力も低く設定しているため、プラズマ中にさらされたモジュール基板２８面上には、プラズマ中にあるＣＦ₄ ^*、ＣＦ₃ ^*、Ｆ₄ ^*などがモジュール基板２８表面に付着し、ＣとＦからなるフッ素を含んだ膜を形成することになる。この形成された膜は、絶縁膜でかつ撥水性を有する。
【００２３】
またこの膜は、モジュール基板２８に凹凸があっても真空中で形成されるため、ガスにさらされる領域では完全に全体を被覆することができる。すなわち配線露出部１０や、ベアＩＣ３や液晶パネル１１をＦＰＣ２に接続するために間に配置されたＡＣＦ７側面に対してフッ素を含有した膜で被覆することになる。そのため、水分からの吸湿を防止し、金配線の腐食あるいはＦＰＣ２のリード電極９間のイオンマイグレーションを防止することができる。
【００２４】
さらに、配線パターンの先端の銅が露出している部分では、フッ素を含有した膜で被覆する効果以外に、初期段階で、フッ素イオンおよびフッ素ラジカルにより弗化され、弗化銅が形成される。この膜も腐食防止の効果がある。
【００２５】
そして、第１の実施形態の場合は、高周波電極１６に載置されたモジュール基板１６の接触面側には膜を被覆することはできないが、本実施形態ではモジュール基板２８の全表面を被覆することができる。
【００２６】
以上のように本発明によれば、モジュール基板２８を、反応室２１内の真空度を１２０Ｐａに保った状態で高周波供給コイル２６に５０Ｗの高周波を印加してＣＦ₄ガスプラズマで処理することにより、効率的にフッ素を含有した膜が成膜される。結果としてプラズマにさらされたモジュール基板２８表面は、フッ素を含有した膜で被覆され金や銅配線の腐食やＦＰＣ２のリード電極９間のイオンマイグレーションを防止することができる。
【００２７】
つぎに、本発明の第３の実施形態における回路基板表面処理装置について説明する。装置は第１の実施形態と同様、図１に示すものである。
【００２８】
ガス導入口１３から酸素ガスを１０ＳＣＣＭ流しながら、反応室１２内の真空度を４０Ｐａに保った状態で高周波電極１６に２００Ｗ（パワー密度は０．６４Ｗ／ｃｍ²）の高周波を印加する。反応室１２中の酸素ガスは、放電し酸素ラジカル、酸素イオンと電子に分離し、回路基板１５表面を処理する。処理時間は、３０秒間である。酸素ラジカルは、回路基板１５表面に存在する有機物汚染と反応する。結果として、Ｃ（カーボン）からなる有機物は、酸素ラジカルにより分解し、ＣＯ２、ＣＯなどに反応生成され、除去される。次に第１の実施形態と同様、ガス導入口１３からＣＦ₄ガスを５０ＳＣＣＭ流しながら、反応室１２内の真空度を１２０Ｐａに保った状態で高周波電極１６に１００Ｗ（パワー密度は０．３２Ｗ／ｃｍ²）の高周波を印加し、プラズマを発生させ、６０秒間処理する。
【００２９】
また、第３の実施形態の場合、膜を形成する前に、酸素プラズマで回路基板１５表面の有機物を除去しているため、表面は清浄化され、よりイオンマイグレーションや配線の腐食を防止することができる。
【００３０】
以上、本発明にかかる実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
【００３１】
上記第１〜第３の実施の形態では、ＣＦ₄ガスプラズマで処理することにより、フッ素を含有した膜を形成し、金や銅の腐食やイオンマイグレーションを防止するとしたが、他の成膜ガスでも絶縁膜を形成すれば同様の効果はある。また、モジュール基板１５、２８は、図４の構成に示すようにＦＰＣ２とベアＩＣ３とＳＭＤ４と液晶パネル５からなる基板に対してのプラズマ処理としたが、電解めっき法により形成されたＦＰＣ上の完成時に切断された銅配線側面に対しては、ベアＩＣ３とＳＭＤ４と液晶パネル５の接合前にプラズマ処理して全体を被覆しても同様の効果は得られる。ただし、ベアＩＣ３とＳＭＤ４と液晶パネル５の接合前には、接合部に対して被覆した膜を除去するか、あるいは高抵抗にならないように膜の厚みを薄くする必要がある。５００Å以下であれば問題ないことを確認している。
【００３２】
さらに、モジュール基板１は、ＦＰＣ２とベアＩＣ３とＳＭＤ４と液晶パネル５からなる構成としたが、めっき法により形成されたＦＰＣ２単体でも、あるいは他の部品が搭載されたモジュール基板１でも、さらには、多層基板でも同様に金や銅配線の腐食を防止する役割を果たす。
【００３３】
そして、接着材料はフィルム状の接着材料であるＡＣＦ７としたが、流動体の塗布として接着材料が用いられてもよい。
【００３４】
また、上記第３の実施形態では、最初酸素ガスプラズマで処理をしたが、有機物を除去可能な、酸化性のガスであれば、どのようなガスであってもよい。
【００３５】
なお、上記実施の形態にて説明したＣＦ₄ガスの反応は、およそ推測される範囲でであり、実際の反応および結合としてはさらに複雑な反応や他の種類の化学的または物理的結合が生じていてもよい。
【００３６】
【発明の効果】
本発明では、電子部品を搭載し、接合が完了したモジュール基板をＣＦ₄ガスプラズマで処理することにより、効率的にフッ素を含有した膜が成膜される。結果として、配線露出部や、ベアＩＣをＦＰＣに接続するために配置された接着材料側面をフッ素を含有した膜で被覆するなど、完成状態の回路基板全体としての吸湿を防止し、銅配線の腐食やＦＰＣのリード電極間のイオンマイグレーションを防止することができ信頼性を向上することができる。また、膜を形成する前に酸化性ガスを用い、酸素ラジカルにより回路基板表面の有機物を除去しているため、表面は清浄化され、フロロカーボン系のガスを使用した膜の形成による、イオンマイグレーションや配線の腐食防止をより効果的に実現することができる。さらに、配線先端部の銅の露出部に、初期段階で弗化銅が形成されるため、フッ素を含有した膜で被覆する上記効果に加えて、腐食防止の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１、第３の実施の形態におけるモジュール基板表面処理装置の図
【図２】本発明の第２の実施の形態におけるモジュール基板表面処理装置の図
【図３】モジュール基板を保持する基板保持台の斜視図
【図４】モジュール基板の例を示す図
【図５】ＦＰＣとベアＩＣの接合部の断面図
【図６】ＦＰＣと液晶パネルの接合部の断面図
【符号の説明】
１２反応室
１３ガス導入口
１４ガス排気口
１５モジュール基板
１６高周波電極
１７高周波電源
１９対向電極[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and apparatus for treating a surface of a substrate such as a module substrate.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with the miniaturization of cellular phones, PDAs, etc., flexible printed wiring boards (hereinafter referred to as “FPC”) are used for internal electric circuits, and further, ICs (FPCs) are used in FPCs. A bare chip (hereinafter referred to as an “IC chip”) and a chip-shaped electronic component (hereinafter referred to as “SMD (Surface mount device)”) are mounted. Finally, the FPC on which the IC chip and the chip component are mounted is joined to the liquid crystal panel, and the module substrate is completed.
[0003]
Since the electrodes of the IC chip are formed with a very narrow pitch, an adhesive material containing conductive fine particles (hereinafter referred to as “ACF (Anisotropic Conductive Film)”) is used when mounting the IC chip. Specifically, an adhesive material is applied on the FPC, an IC chip is mounted thereon, and the IC chip is pressed against the FPC and heated. Thereby, the conductive fine particles in the adhesive material are crushed between the IC chip and the FPC, and the electrode of the IC chip and the wiring on the FPC are electrically joined. Further, the adhesive material is cured by heating.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, with the higher integration of circuits in the IC chip, the pitch between the electrodes formed on the IC chip is further reduced. Therefore, it is necessary to make the pitch of the wiring formed on the FPC even smaller. Miniaturization of the wiring pitch causes problems of wiring deterioration and short circuit due to ion migration. Ion migration is the deterioration of wiring due to repeated action of ionization and deposition of wiring metal due to moisture absorption. It is known that ion migration is promoted by the residual of chlorides and the like accompanying the plating process during FPC manufacturing. In order to prevent this ion migration, it is necessary to remove ions or prevent moisture from entering. That is, even if ions are present, ion migration does not occur if moisture is completely prevented. Therefore, there is a method of applying an insulating resin as a method of preventing moisture. However, in this method, when there is unevenness in the portion to be applied, it cannot be completely covered.
[0005]
The wiring on the FPC is made of copper and is formed by an electrolytic plating method. Therefore, when the FPC is completed, unnecessary wiring that is used only to flow current other than the wiring pattern on the FPC is cut. That is, there is a portion where copper is exposed at the tip of the normal FPC wiring pattern. This exposed copper is also corroded by moisture, causing ion migration and causing a problem in electrical reliability. Specific examples are shown below.
[0006]
FIG. 4 shows an example of a typical module substrate used for a mobile phone. The module substrate 1 includes an FPC 2, a bare IC 3, an SMD 4, and a liquid crystal panel 5. FIG. 5 is a cross-sectional view of the joint between the FPC 2 and the bare IC 3. The FPC 2 and the bare IC 3 are joined together using an ACF 7 that is an insulating material including the

conductive particles

6, 8 is a gold plating bump formed on the

bare IC

3, and 9 is copper, nickel, gold (the outermost surface) Is a substrate electrode. The joining process is shown below. The bare IC 3 is placed on the ACF 7 attached on the substrate electrode 9 of the FPC 2 and bonded by heating and pressurizing (180 ° C., 2.2 × 10 ⁶ Pa, 7 seconds) of the bare IC 3. The In FIG. 5, 10 is an exposed portion of the wiring. Usually, the wiring of the FPC 2 is covered with a resist (not shown). However, the resist is not applied to the connection electrode portion with the bare IC 3. Therefore, even if the bare IC 3 is joined via the ACF 7, there is a wiring exposed portion 10 that is not covered with the ACF 7. When moisture is present in a state where a voltage is applied to the wiring exposed portion 10, corrosion of gold is accelerated, ion migration occurs, and electrical reliability is lowered.
[0007]
Furthermore, when moisture enters from the bonding interface between the FPC 2 and the ACF 7, when a voltage is applied to the substrate electrode 9, corrosion of gold is accelerated, ion migration occurs between the substrate electrodes 9, and electrical reliability decreases.
[0008]
FIG. 6 is a cross-sectional view of a joint portion between the FPC 2 and the liquid crystal panel 11. An ITO film 81 is wired on the connection side of the liquid crystal panel 11, and the FPC 2 is placed via the ACF 7 including the conductive particles 6, and the FPC 2 side is heated and pressurized (180 ° C., 2.2 × 10 ^6). Pa, 7 seconds) to bond to the substrate electrode 91. In FIG. 6, when moisture enters from the joint interface between the FPC 2 and the ACF 7, when voltage is applied to the substrate electrode 91, gold corrosion is accelerated and ion migration occurs between the substrate electrodes 91, resulting in a decrease in electrical reliability. To do.
[0009]
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its main object to provide a module substrate that can improve the electrical reliability of the module substrate. In particular, the present invention is formed on the substrate on which the module substrate is formed. The purpose is to prevent corrosion in the formed wiring and to suppress the occurrence of ion migration.
[0010]
In order to achieve this object, the present invention places a circuit board in which an electrode of an electronic component is bonded to a wiring on a printed wiring board provided with a wiring made of copper by an adhesive material on a high-frequency electrode in a reaction chamber, Flow of oxidizing gas into the reaction chamber, clean the surface of the circuit board with oxygen radicals separated by applying high-frequency power to the high-frequency electrode, and the fluorocarbon-based material that flows into the reaction chamber with respect to the cleaned circuit board using gas, plasma treatment at a pressure of 100Pa～200Pa, to form a fluoride of copper on the exposed portion of the copper wiring tip film is formed on the circuit board surface, the side surface of the exposed portion and the adhesive material of the copper The surface is cleaned by using an oxidizing gas before forming the film and removing organic substances on the circuit board surface by oxygen radicals. In combination with the use of fluorocarbon gas, ion migration and wiring corrosion can be further prevented. In particular, a great effect can be obtained by preventing moisture absorption on the side surface of the adhesive material. Further, since copper fluoride is formed in the copper exposed portion at the tip of the wiring in the initial stage, the effect of preventing corrosion can be obtained in addition to the effect of covering with a film containing fluorine.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The module substrate surface treatment apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings with reference to the configurations of FIGS. FIG. 1 shows a cross-sectional view of a module substrate surface treatment apparatus used for plasma treatment.
[0012]
In FIG. 1, the reaction chamber 12 has a gas introduction port 13 and a vacuum exhaust port 14 and is grounded. The module substrate 15 includes the components shown in FIG. 5 described in the related art and is placed on the high-frequency electrode 16. The electric power from the high frequency oscillator 17 is supplied to the high frequency electrode 16 through a matching tuner (not shown) and a high frequency power supply unit, and the high frequency electrode 16 is kept insulated from the reaction chamber 12 by the insulating ring 18. The high-frequency electrode 16, the insulating ring 18, and the reaction chamber 12 are kept in a vacuum by an O-ring (not shown). The counter electrode 19 is at a position facing the high-frequency electrode 16 and is grounded. The cooling groove 20 is for flowing cooling water so that the O-ring is not heated to 200 ° C. or higher.
[0013]
The plasma processing apparatus configured as described above will be described below. A high frequency of 100 W (power density is 0.32 W / cm ² ) is applied to the high-frequency electrode 16 in a state where the degree of vacuum in the reaction chamber 12 is maintained at 120 Pa while flowing CF ₄ gas from the gas inlet 13 at 50 SCCM, and plasma And process for 60 seconds. Usually, CF ₄ gas forms ions such as F ⁻ and CF ₃ ⁻ and radicals such as CF ₄ ^* , CF ₃ ^* and F ₄ ^* by plasma discharge as shown in (Formula 1).
[0014]
[Chemical 1]

[0015]
Furthermore, the reaction of (Chemical Formula 2) occurs. [0016]
[Chemical formula 2]

[0017]
In general, CF ₄ gas is used as an etching gas for a silicon compound in the semiconductor field and the like, and is used in a pressure range of several Pa to about 80 Pa. However, when it exceeds 100 Pa, radicals have priority over ions, and the function as a film is preferentially performed over the function as etching. Further, if the power applied to the high-frequency electrode 16 is also 150 W (power density is 0.48 W / cm ² ) or less, radicals are preferentially formed over the formation of ions, and the film is formed more efficiently. However, if it is 30 W (power density is 0.1 W / cm ² ) or less, no discharge occurs. In the process conditions of the present invention, the pressure is set in a high region and the high-frequency power is also set low. Therefore, CF ₄ ^* and CF in the plasma are formed on the surface of the module substrate 15 exposed to the plasma. ₃ ^* , F ₄ ^{*, and the} like adhere to the surface of the module substrate 15 to form a fluorine-containing film composed of C and F. This formed film is an insulating film and has water repellency.
[0018]
Further, since this film is formed in a vacuum even if the module substrate 15 has irregularities, it can be completely covered in the area exposed to the gas. That is, the wiring exposed portion 10 and the side surface of the ACF 7 arranged to connect the bare IC 3 and the liquid crystal panel 11 to the FPC 2 are covered with a film containing fluorine. Therefore, moisture absorption from water vapor can be prevented, and corrosion of the gold wiring or ion migration between the

substrate electrodes

9 and 91 of the FPC 2 can be prevented.
[0019]
Further, in the portion where the copper at the tip of the wiring pattern is exposed, in addition to the effect of covering with a film containing fluorine, it is fluorinated by fluorine ions and fluorine radicals at an initial stage to form copper fluoride. This film also has an effect of preventing corrosion.
[0020]
As described above, according to this embodiment, a high frequency of 100 W (power density is 0.32 W / cm ² ) is applied to the high frequency electrode 16 with the degree of vacuum in the reaction chamber 12 maintained at 120 Pa, and CF ₄ gas. By processing with plasma, a film containing fluorine is efficiently formed on the module substrate 15. As a result, the surface of the module substrate 15 exposed to the plasma is coated with a film containing fluorine, and corrosion of gold and copper wiring and ion migration between the lead electrodes 9 of the FPC 2 can be prevented.
[0021]
Next, a module substrate surface treatment apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings with reference to the configurations of FIGS. FIG. 2 is a sectional view of the module substrate surface treatment apparatus. The reaction chamber 21 includes a reaction tube 22 made of quartz glass, and a lid 25 having a gas inlet 23 and a gas exhaust 24. The reaction tube 22 and the lid 25 are fixed via an O-ring (not shown) and are configured to be kept in a vacuum. A high-frequency supply coil 26 for supplying high-frequency power is disposed around the reaction chamber 21 and supplies high-frequency power from a high-frequency power source 27. The module substrate 28 is vertically fixed by a groove 30 of the substrate holding base 29, and includes an FPC 2, a bare IC 3, an SMD 4, and a liquid crystal panel 5, as shown in FIG. FIG. 3 is a perspective view of a substrate holder 29 for holding the module substrate 28. The processing substrate 28 is fixed by inserting the liquid crystal panel 5 into the groove 30.
[0022]
The plasma processing apparatus configured as described above will be described below. While 50 SCCM of CF ₄ gas is flowed from the gas inlet 23, 50 W high frequency power is supplied from the high frequency power supply 27 to the high frequency supply coil 26 in a state where the degree of vacuum in the reaction chamber 21 is maintained at 120 Pa to generate plasma, Process for 60 seconds. As in the first embodiment, normal CF ₄ gas forms ions such as F ⁻ and CF ₃ ⁻ and radicals such as CF ₄ ^* , CF ₃ ^* , and F ₄ ^* by plasma discharge. In general, CF ₄ gas is used as an etching gas for a silicon compound in the semiconductor field and the like, and is used in a pressure range of several Pa to about 80 Pa. However, when the pressure exceeds 100 Pa, radicals have priority over ions, and the function as a film is preferentially performed over the function as etching. Further, if the power applied to the high-frequency supply coil 26 is 150 W or less, radicals are preferentially formed over the formation of ions, and the film is formed more efficiently. However, if it is about 30 W or less, it does not discharge. In the process conditions of the present invention, the pressure is set in a high region and the high-frequency power is also set low. Therefore, CF ₄ ^* and CF in the plasma are formed on the surface of the module substrate 28 exposed to the plasma. ₃ ^* , F ₄ ^*, etc. adhere to the surface of the module substrate 28 to form a fluorine-containing film composed of C and F. This formed film is an insulating film and has water repellency.
[0023]
Further, since this film is formed in a vacuum even if the module substrate 28 has irregularities, it can be completely covered in the region exposed to the gas. That is, the wiring exposed portion 10, the bare IC 3 and the liquid crystal panel 11 are covered with a film containing fluorine on the side surfaces of the ACF 7 disposed therebetween to connect the FPC 2. Therefore, moisture absorption from moisture can be prevented, and corrosion of the gold wiring or ion migration between the lead electrodes 9 of the FPC 2 can be prevented.
[0024]
Further, in the portion where the copper at the tip of the wiring pattern is exposed, in addition to the effect of covering with a film containing fluorine, it is fluorinated by fluorine ions and fluorine radicals at an initial stage to form copper fluoride. This film also has an effect of preventing corrosion.
[0025]
In the case of the first embodiment, a film cannot be coated on the contact surface side of the module substrate 16 placed on the high-frequency electrode 16, but in this embodiment, the entire surface of the module substrate 28 is coated. be able to.
[0026]
As described above, according to the present invention, the module substrate 28 is processed with CF ₄ gas plasma by applying a high frequency of 50 W to the high frequency supply coil 26 while maintaining the degree of vacuum in the reaction chamber 21 at 120 Pa. A film containing fluorine is efficiently formed. As a result, the surface of the module substrate 28 exposed to plasma is coated with a film containing fluorine, and corrosion of gold and copper wiring and ion migration between the lead electrodes 9 of the FPC 2 can be prevented.
[0027]
Next, a circuit board surface treatment apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described. The apparatus is the same as that of the first embodiment shown in FIG.
[0028]
A high frequency of 200 W (power density is 0.64 W / cm ² ) is applied to the high frequency electrode 16 in a state where the degree of vacuum in the reaction chamber 12 is maintained at 40 Pa while oxygen gas is supplied from the gas inlet 13 at 10 SCCM. The oxygen gas in the reaction chamber 12 is discharged and separated into oxygen radicals, oxygen ions and electrons, and the surface of the circuit board 15 is processed. The processing time is 30 seconds. Oxygen radicals react with organic contamination present on the surface of the circuit board 15. As a result, an organic substance composed of C (carbon) is decomposed by oxygen radicals, and is generated by reaction with CO 2, CO, and the like and removed. Next, in the same manner as in the first embodiment, 100 W (power density is 0.32 W / power) is applied to the high-frequency electrode 16 in a state where the vacuum in the reaction chamber 12 is kept at 120 Pa while flowing CF ₄ gas from the gas inlet 13 at 50 SCCM. A high frequency of cm ² ) is applied to generate plasma, and the treatment is performed for 60 seconds.
[0029]
In the case of the third embodiment, since organic substances on the surface of the circuit board 15 are removed with oxygen plasma before the film is formed, the surface is cleaned to further prevent ion migration and wiring corrosion. Can do.
[0030]
As mentioned above, although embodiment concerning this invention has been described, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation is possible.
[0031]
In the first to third embodiments, a film containing fluorine is formed by treatment with CF ₄ gas plasma to prevent corrosion of gold and copper and ion migration. However, the same effect can be obtained by forming an insulating film. Further, as shown in the configuration of FIG. 4, the

module substrates

15 and 28 are subjected to plasma treatment for the substrate composed of the FPC 2, the bare IC 3, the SMD 4, and the liquid crystal panel 5, but are on the FPC formed by electrolytic plating. The same effect can be obtained even if the copper wiring side surface cut at the time of completion is covered by plasma treatment before the bare IC 3, SMD 4 and liquid crystal panel 5 are joined. However, before the bare IC 3, the SMD 4, and the liquid crystal panel 5 are bonded, it is necessary to remove the film covering the bonded portion or reduce the thickness of the film so as not to increase the resistance. It has been confirmed that there is no problem if it is 500 mm or less.
[0032]
Furthermore, the module substrate 1 is configured by the FPC 2, the bare IC 3, the SMD 4, and the liquid crystal panel 5. However, the FPC 2 alone formed by plating or the module substrate 1 on which other components are mounted, A multilayer substrate also serves to prevent corrosion of gold and copper wiring.
[0033]
The adhesive material is ACF7, which is a film-like adhesive material, but an adhesive material may be used for applying the fluid.
[0034]
Moreover, in the said 3rd Embodiment, although it processed with oxygen gas plasma first, what kind of gas may be sufficient if it is an oxidizing gas which can remove organic substance.
[0035]
The reaction of CF ₄ gas described in the above embodiment is within an estimated range, and more complex reactions and other types of chemical or physical bonds occur as actual reactions and bonds. It may be.
[0036]
【The invention's effect】
In the present invention, a film containing fluorine is efficiently formed by treating the module substrate on which electronic components are mounted and bonding is completed with CF ₄ gas plasma. As a result, moisture absorption as a whole circuit board in a completed state is prevented, such as covering the exposed wiring part and the side surface of the adhesive material arranged to connect the bare IC to the FPC with a film containing fluorine. Corrosion and ion migration between FPC lead electrodes can be prevented, and reliability can be improved. In addition, since an oxidizing gas is used before forming a film and organic substances on the surface of the circuit board are removed by oxygen radicals, the surface is cleaned, and ion migration and film formation using a fluorocarbon-based gas are performed. It is possible to effectively prevent the corrosion of the wiring. Further, since copper fluoride is formed in the copper exposed portion at the tip of the wiring in the initial stage, in addition to the above-described effect of covering with a film containing fluorine, an effect of preventing corrosion can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram of a module substrate surface treatment apparatus according to the first and third embodiments of the present invention. FIG. 2 is a diagram of a module substrate surface treatment apparatus according to a second embodiment of the present invention. FIG. 4 is a view showing an example of a module substrate. FIG. 5 is a cross-sectional view of a joint portion between an FPC and a bare IC. FIG. 6 is a cross-sectional view of a joint portion between the FPC and a liquid crystal panel. Explanation of symbols]
12 reaction chamber 13 gas introduction port 14 gas exhaust port 15 module substrate 16 high frequency electrode 17 high frequency power source 19 counter electrode

Claims

The circuit board on which the electronic components of the electrode are joined by the adhesive material to the wiring on the printed wiring board having a wiring made of copper is placed on the reaction chamber of the high-frequency electrode, flowing an oxidizing gas into the reaction chamber, The surface of the circuit board is cleaned by oxygen radicals separated by applying high-frequency power to the high-frequency electrode, and using the fluorocarbon-based gas that flows into the reaction chamber with respect to the cleaned circuit board , plasma treatment at a pressure of 100Pa～200Pa, to form a fluoride of copper on the exposed portion of the copper of the wiring tip, said circuit film is formed on the substrate surface, the side surface of the exposed portion and the adhesive material before kidou A substrate surface treatment method characterized in that the substrate is coated with a film.

The substrate surface treatment method according to claim 1, wherein an electric power applied to the high-frequency electrode during plasma treatment is 30 to 150 W.

The substrate surface treatment method according to claim 1 , wherein the surface of the circuit board is cleaned before the plasma treatment .

The substrate surface treatment method according to any one of claims 1 to 3, wherein the oxidizing gas is oxygen gas.