JP4841100B2 - ポリイミド金属積層板 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、TABテープ加工ラインで広く使用されている、Chip on Film(以下COFと略記する)用ポリイミド金属積層板に関するものである。詳しくは、回路加工後、インナーリードボンダを用いるチップ実装時の銅配線画像認識が良好な、COF用基材に適するポリイミド金属積層板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び解決しようとする課題】
従来、COF基材としては、主にポリイミドフィルムに金属をスパッタして得られるポリイミド金属積層板が使用されてきた。しかしながらスパッタ方式の場合、金属層のピンホールにより歩留まりが悪化しやすく、ピンホールがないポリイミド金属積層板が望まれていた。
【０００３】
ピンホールがないポリイミド金属積層板としては、圧延銅箔や電解銅箔とポリイミドを積層したフレキシブル回路基板がある。フレキシブル回路基板は、ポリイミドが積層される側の金属箔表面の表面形状がポリイミドに転写するため、金属箔の表面形状が粗い場合、ポリイミドの金属箔が積層されていない側からフィルムを介して金属配線を見ることは光の乱反射により困難であるという問題点があった。
【０００４】
また、フリップチップボンダによるチップ実装を採用しているTABラインは、チップと金属配線の位置決めの際、金属配線側から金属配線位置を画像認識するため、位置決めが可能である。しかし、フリップチップ方式ではないインナーリードボンダを採用しているTABラインにおいては、回路加工後のチップ実装時に、ポリイミド層の金属箔が積層されていた側の反対面から、ポリイミド層を介して配線位置を画像認識するため、金属箔の粗度が粗い場合、画像認識は困難である。画像認識を良好にするためには、ポリイミド金属積層体を形成した後、金属箔を完全にエッチングさせ光透過性を測定したときに、６００ｎｍの波長の光を５５％以上、好ましくは６０％以上透過させることが画像認識性を高めるために望まれる。
【０００５】
【課題を解決する手段】
本発明は、1層以上の非熱可塑性ポリイミド層の片面に熱可塑性ポリイミド層が形成され、該熱可塑性ポリイミド層の表面に金属が積層されたポリイミド金属積層板において、表面積比（実際の表面積を、測定面が平滑であると仮定した場合の面積で割った値）が1.0018以下である金属箔にポリイミドを積層することにより、回路加工後も金属箔が積層してあった反対側の面からポリイミドフィルムを介して回路を画像認識できること、即ち金属箔を完全にエッチングさせ光透過性を測定したときに、６００ｎｍの波長の光を５５％以上透過させることができることを見出し、本発明を完成した。
【０００６】
即ち、本発明は、１層以上の非熱可塑性ポリイミド層の片面に熱可塑性ポリイミド層が形成され、該熱可塑性ポリイミド層の表面に金属が積層されたポリイミド金属積層板において、熱可塑性ポリイミドと接合する金属の表面が粗化処理を施していないものであり、熱可塑性ポリイミドと接合する金属表面の表面積比（実際の表面積を、測定面が平滑であると仮定した場合の面積で割った値）が１．００１８以下である金属を選定して使用したことを特徴とする金属積層板及びその製造方法に関するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を詳しく説明する。
本発明にいうポリイミド金属積層板は、非熱可塑性ポリイミド層の片面に熱可塑性ポリイミドまたは該熱可塑性ポリイミドの前駆体であるポリアミック酸を含むワニスを塗布し、乾燥・キュアして熱可塑性ポリイミド層を形成し、さらに熱可塑性ポリイミド層の表面に、特定の表面形状を有する金属箔の該面を熱圧着することにより製造される。
【０００８】
本発明で使用する金属としては、具体例として銅及び銅合金、ステンレス鋼及びその合金、ニッケル及びニッケル合金（42合金も含む）、アルミニウム及びアルミニウム合金等が挙げられる。好ましくは銅及び銅合金である
【０００９】
また、熱可塑性ポリイミド層と接合する面の金属の表面形状は、ポリイミド金属積層板の性能に大きな影響を及ぼす。本発明で使用する金属は、熱可塑性ポリイミドと接合する金属の表面が粗化処理を施していないものであるが、金属の表面が粗化処理を施していない表面形状の表現方法の1つである最大表面粗度が小さくても、表面凹凸密度が多い場合、チップ搭載時、回路加工後の銅配線の画像認識が困難となる場合があり、その場合はCOF用基材として好ましくない。
【００１０】
本発明では、かかる観点から、熱可塑性ポリイミド層と接合する側の金属の表面形状を、実際の表面積を、測定面が平滑であると仮定した場合の面積で割った値（以下、表面積比とする）で規定し、表面積比が1.0018以下である金属を選定して使用することが重要である。
【００１１】
また、金属の厚みは、テープ状に利用できる厚みであれば制限はないが、2〜150μmが好ましく利用できる。使用可能な市販の金属箔としては、例えば、古河サーキットフォイル株式会社製、商品名：F0-WS（電解銅箔）、や、三井金属鉱業株式会社製VLP箔（無粗化処理銅箔）等が挙げられる。
【００１２】
熱可塑性ポリイミド層を形成する熱可塑性ポリイミドとしては、特定のジアミンと特定のテトラカルボン酸二無水物から合成される組成物が利用できる。特定のジアミンとして、１，３−ビス（３−アミノフェノキシ）ベンゼン（以下、APBと略す）、４，４−ビス（３−アミノフェノキシ）ビフェニル（以下、m-BPと略す）及び、３，３’−ジアミベンゾフェノン（以下、DABPと略す）から選ばれた少なくとも一種のジアミンが好ましい。
【００１３】
特定のテトラカルボン酸二無水物として、３，３’，４，４’−ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物（以下、ODPAと略す）、３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物（以下、BTDAと略す）、ピロメリット酸二無水物（以下、PMDAと略す）、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（以下、BPDAと略す）から選ばれる少なくとも一種のテトラカルボン酸二無水物が好ましい。
【００１４】
言いかえれば、本発明の熱可塑性ポリイミドは、APB、m-BP、DABPからなるジアミン群から選ばれる少なくとも一種のジアミン成分と、ODPA、BTDA、PMDA及ぶBPDAからなる群から選ばれる少なくとも一種のテトラカルボン酸二無水物成分を用いて得られる重縮合ポリマーを使用することが好ましい。ジアミン成分とテトラカルボン酸二無水物の反応モル比は、通常、0.75〜1.25の範囲である。
【００１５】
非熱可塑ポリイミド層を形成する非熱可塑ポリイミドは、特定のジアミンと特定のテトラカルボン酸二無水物から合成される組成物が利用できる。特定のジアミンとして、o-フェニレンジアミン、p-フェニレンジアミン、m-フェニレンジアミン、４，４’−ジアミノフェニルエーテル、3,4−ジアミノジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、３，３’−ジアミノジフェニルエーテルが挙げられる。これらは、単独または2種類以上使用しても良い。また、前記のアミン化合物を併用する場合、特定のジアミン成分の使用量は、少なくとも70モル％以上、好ましくは80モル％以上である。
【００１６】
特定のテトラカルボン酸二無水物として、ピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’―ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、２，２’，３，３’−ビフェニルテトラカルボン酸等が挙げられる。これらは、単独または、二種類以上使用してもよい。
【００１７】
また、非熱可塑性ポリイミドとして市販の非熱可塑性ポリイミドフィルムが使用できる。使用可能な市販の非熱可塑性ポリイミドフィルムとしては、例えば、ユーピレックスS、ユーピレックスSGA、ユーピレックスSN（宇部興産株式会社製、商品名）、カプトンH、カプトンV、カプトンEN（東レ・デュポン株式会社製、商品名）、アピカルAH、アピカルNPI、アピカルHP（鐘淵化学工業株式会社製、商品名）が挙げられる。非熱可塑性ポリイミドの表面はプラズマ処理、コロナ放電処理等を施しもよい。
【００１８】
熱可塑性のポリイミド層の厚みは、目的により選択され制限はないが、0.5〜10μmの範囲が好適である。非熱可塑性ポリイミド層の厚みは、目的により制限はないが、5〜250μmの範囲が好適に利用できる。
【００１９】
さらに、市販の非熱可塑性ポリイミドフィルムの、熱可塑性ポリイミド層を積層しない側に、非熱可塑性ポリイミドを積層してもよい。
【００２０】
本発明により提供されるポリイミド金属積層板は、回路加工後、ポリイミド層の金属が積層されない面から金属配線を画像認識でき、インナーリードボンダでのチップ実装時の位置決めが可能となる。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。
なお、実施例に示した金属の表面積比、銅配線認識性については下記の方法により測定した。
（１）表面積比
セイコーインスツルメンツ株式会社製Nanopics（接触型の表面形状測定装置）により、サンプルの表面形状を測定し、実際の表面積を、測定面が平滑であると仮定した場合の面積で割って、表面積比として算出した。
（２）光透過率（％）
試料は金属を４０℃の液温に管理された酸化第二鉄塩酸溶液でエッチング除去後洗浄・乾燥したものを用い、光透過率測定装置（日本分光製ＵＶ−Ｖｉｓ−ＮＩＲ）を用いて、波長２００ｎｍから８５０ｎｍの光をサンプルに透過させ、透過した光のうち直線透過光を観測する。その後、６００ｎｍにおける光透過率を求める。
【００２２】
また、実施例に用いた溶剤、酸二無水物、ジアミンの略称は以下の通りである。
ＤＭＡｃ：Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド
ＮＭＰ：Ｎ−メチル−２−ピロリドン
ＡＰＢ：１，３−ビス（３−アミノフェノキシ）ベンゼン
ＢＴＤＡ：３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物
ＰＰＤ：ｐ−フェニレンジアミン
ＯＤＡ：４，４’−ジアミノジフェニルエーテル
ｍ−ＢＰ：４，４’−ビス（３−アミノフェノキシ）ビフェニル
ＰＭＤＡ：ピロメリット酸二無水物
ＢＰＤＡ：３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物
【００２３】
合成例１
＜熱可塑性ポリイミド樹脂の前駆体の合成＞
撹拌機及び窒素導入管を備えた容器に、溶媒としてＤＭＡｃ１７１８．６ｇを加え、これにＡＰＢ１４６．２ｇを加え、溶解するまで室温にて撹拌を行った。その後、ＢＴＤＡ１５７．１ｇを加え、６０℃において撹拌を行い、ポリアミック酸溶液を得た。得られたポリアミック酸溶液はポリアミック酸の含有率が１５重量％であり、２５℃でのＥ型粘度は０．５Ｐａ・ｓであった。
【００２４】
合成例2
＜非熱可塑性ポリイミド樹脂の前駆体の合成＞
撹拌機及び窒素導入管を備えた容器に、溶媒としてＤＭＡｃ８４６．９ｇとＮＭＰ３６２．９ｇを加え、これにＰＰＤ１６．２ｇ（３０ｍｏｌ％）、及び、ＯＤＡ４９．１ｇ（４９ｍｏｌ％）を加え、撹拌しながら５０〜６０℃に加熱して溶解させた。その後、氷で約３０℃になるまで冷却した後、ＢＰＤＡ２５．１ｇを加え６０℃に加熱し約２時間撹拌を行った。さらに、ｍ−ＢＰ３８．７ｇ（２１ｍｏｌ％）を加え６０℃に温度を保ちながら撹拌を行った。最後にＰＭＤＡ８４．４ｇを加え６０℃で２時間撹拌を行い、ポリアミック酸溶液を得た。得られたポリアミック酸溶液はポリアミック酸の含有率が１５重量％であり、２５℃でのＥ型粘度は０．４Ｐａ・ｓであった。
【００２５】
実施例1
市販のポリイミド樹脂フィルム（東レ・デュポン株式会社製、商品名：カプトン100EN）を用い、第一面に合成例１のポリアミック酸溶液（以下、ワニスと呼ぶ）をロールコーターにより乾燥後の厚さで４μｍになるように塗布し、１５０℃で２分乾燥後、第二面に合成例２のワニスをロールコーターにより乾燥後の厚さで５μｍになるように塗布し、７０℃で５分、１１０℃で５分乾燥後、１４０℃で２分、１８０℃で５分、２６５℃で２分、エアーフロート方式の乾燥炉にて乾燥を行い、第一面が熱可塑性ポリイミド樹脂層である絶縁フィルムを得た。
その後、市販の銅箔（古河サーキットフォイル（株）製、商品名：Ｆ０−ＷＳ（厚み9μmあるいは12μm）、あるいは三井金属鉱業（株）製、VLP箔・粗化処理無し銅箔（厚み12μm））に、それぞれロールラミネーターにより２４０℃で圧力１．５ＭＰａの条件で、金属箔と絶縁フィルムを張り合わせ、その後、バッチ式のオートクレーブにて温度２８０℃、４時間窒素雰囲気下でアニールを行い、フレキシブル金属積層体を得た。
【００２６】
作成したそれぞれのフレキシブル金属積層体を用いて、表面積比と光透過率を前述のように測定した結果、表1のようになった。
【００２７】
【表１】

【００２８】
以上の結果より、表面積比が1.0018以下である場合に、回路加工後も金属箔が積層してあった反対側の面からポリイミドフィルムを介して回路を画像認識できること、即ち金属箔を完全にエッチングさせ光透過性を測定したときに、６００ｎｍの波長の光を５５％以上透過させることができることが明らかとなった。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、フリップチップ方式ではないインナーリードボンダで回路位置決めが可能となる、即ちポリイミド層を介して金属配線が画像認識可能な、ポリイミド層の光透過性に優れたポリイミド金属積層板を提供できる。

Claims (1)

1層以上の非熱可塑性ポリイミド層の片面に熱可塑性ポリイミド層が形成され、該熱可塑性ポリイミド層の表面に金属が積層されたポリイミド金属積層板より、金属層をエッチングして得られるフレキシブル回路基板の製造方法であって、
前記金属積層板における非熱可塑性ポリイミド層の厚みが5〜250μmであり、熱可塑性ポリイミド層の厚みが0.5〜10μmであり、金属層の厚みが2〜150μmであり、
熱可塑性ポリイミドと接合する前記金属が銅または銅合金であり、その表面が粗化処理を施していないものであり、熱可塑性ポリイミドと接合する金属表面の表面積比(実際の表面積を、測定面が平滑であると仮定した場合の面積で割った値)が1.0018以下であることを特徴とするフレキシブル回路基板の製造方法。