JP4943450B2 - 2層銅張積層板 - Google Patents

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Description

本発明は、ポリイミドフィルム上にスパッタリング及びメッキ処理を用いて銅層を形成した2層銅張積層板において、当該積層材の反り量を低減させた2層銅張積層板に関する。
近年、ファインピッチな回路が要求される液晶ディスプレイ等のドライバIC搭載用回路材料として、ポリイミドフィルム上に銅層を形成した2層銅張積層板(CCL:Cu Clad Laminate)材料が利用されている。COF(Chip On Film)の積層材として使用されている2層CCL材料の中では、特にスパッタリング及びメッキ処理を用いて作製された2層CCL材料が着目されている。
2層CCL材はポリイミドフィルム(PI)上に、スパッタリングによりサブミクロン程度の銅層を形成した後、硫酸銅メッキ処理により銅層を形成したものである。基本発明は、下記特許文献1に記載されている。
しかし、2層CCL材料はPI層の上に銅層を形成することから、PI層の吸湿及び銅層内部応力等によって、当該積層材に反りが生じる。積層材の反りはこのCCL材料をCOFに加工する際、ドライバIC等をCOFに実装する際、及びドライバIC等を実装したCOFを液晶パネル等に実装する際の障害となる。
従来技術として、BPDA−PPD系ポリイミドフィルムの厚みを小さくしても、カールを生じさせない2層CCL材料等のPI層についての技術が開示されている(特許文献2参照)。
また、BPDA−PPD系のポリマー溶液から支持体表面に形成された薄膜を特定の二段階の乾燥を行うことにより、線膨張係数及び熱寸法安定性を良好なものとし、銅箔を貼り合わせた際のカールを低減する技術が開示されている(特許文献3参照)。
しかし、前者は、PI層として最適な構成材料を選択することによって、PI層の厚みを小さくしてもカールを生じさせないものであるが、銅の積層方法によっては必ずしも同様の効果が得られるとは限らない。また後者は、特定の二段階の乾燥を行うことにより、線膨張係数の比を制御しているが、フィルムの状態を外観上確認するのみで、実質的な反り量についてどの程度改善されているかは不明である。
このようなことから、PI層の構成材料の最適化を図ることや、特定の二段階の乾燥を行うことによりカールを低下させる試みがなされており、これらはPI層の改良によりカールの低減をさせるものであるが、銅層の観点から積層材の反り量を低減させるという問題が、基本的には解決されておらず、必ずしも満足できるものではないというのが現状である。
米国特許第5685970号公報 特開2006−225667号公報 特公平4−006213号公報
本発明は、ポリイミドフィルム上にスパッタリング及びメッキ処理により銅層を形成した2層CCL材料において、当該積層材の反り量を低減させた2層CCL材料及びその製造方法を提供する。
本発明者等は、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、ポリイミドフィルム上にスパッタリング及びメッキ処理により銅層を形成した2層CCL材料を製造するに際し、IPC-TM-650, 2.2.4, Method B及びMethod Cに準拠したMD(Machine Direction:フィルムをロールtoロールで処理する際のフィルム進行方向)の寸法変化率がマイナス値(収縮)、TD(Transversal Direction:フィルムをロールtoロールで処理する際のフィルム横断方向)の寸法変化率がプラス値(伸張)の場合に、当該積層材の反り量を低減させるのに有効であることを見出した。
これらの知見に基づき、本願は以下の発明を提供する。
1)ポリイミドフィルム上にスパッタリング及びメッキ処理を用いて銅層を形成した2層銅張積層板において、該銅張積層板の銅層をエッチング除去した後の該銅張積層板のMDの寸法変化率が0.001%〜0.030%の範囲で収縮する挙動を示し、該銅張積層板の銅層をエッチング除去した後の該銅張積層板のTDの寸法変化率が0.030%〜0.060%の範囲で伸長する挙動を示し、当該積層材の反り量が20mm以下であることを特徴とする2層銅張積層板。但し、反り量は、銅層を上面にし、23°C、湿度50%、72時間、調湿した後の、100mm角の2層銅張積層板の四隅の浮き上がり量の平均を示す。
2層銅張積層板の反り量が20mmを超える場合は、従来技術と同様に、CCL材料をCOFに加工する際、ドライバIC等をCOFに実装する際、及びドライバIC等を実装したCOFを液晶パネル等に実装する際の障害となるので、好ましくない。
銅張積層板をエッチングした後の寸法が0.001%〜0.030%の範囲で収縮する条件は、反り量を低減させる上で、効果的な条件である。この範囲に満たないもの、又は超えるものについては、反りの低減効果が少ない。望ましくは0.003%〜0.023%の範囲で収縮する挙動を示すことが、反り低減にさらに有効である。
また、本願は以下の発明を提供する。
2)銅張積層板のMDの寸法変化率において、該銅張積層板の銅層をエッチング除去し、さらに熱処理した後の寸法変化率が0.025%〜0.075%の範囲で収縮する挙動を示し、銅張積層板のTDの寸法変化率において、該銅張積層板の銅層をエッチング除去し、さらに熱処理した後の寸法変化率が0.001%〜0.060%の範囲で伸長を示すことを特徴とする上記1)記載の2層銅張積層板。
銅張積層板をエッチングし、さらに熱処理した後の寸法変化率が0.025%〜0.075%の範囲で収縮する条件は、反り量を低減させる上で、効果的な条件である。この範囲に満たないもの、又は超えるものについては、反りの低減効果が少ない。望ましくは0.025%〜0.045%の範囲で収縮する挙動を示すことが、反り低減にさらに有効である。
また、本願は、以下の発明を提供する。
3)ポリイミドフィルムの厚さが25〜50μm、銅層の厚さが1〜20μmであることを特徴とする上記1)又は2)記載の2層銅張積層板。これらに該当するポリイミドフィルム及び銅層の厚さを持つものは、本願発明の目的を達成することができる。
本発明の2層銅張積層板は、銅張積層板のMDで収縮し、銅張積層板のTDで伸長する挙動を利用し、当該積層材の反り量を20mm以下とする、すなわち、IPC-TM-650, 2.2.4, Method B及びCに準拠したMDの寸法変化率をマイナス値に、TDの寸法変化率をプラス値にすることにより、MDとTDの寸法変化率の正負が異なることを利用し、銅張積層板の反り挙動の緩衝及び相殺を図り、反り量を低減させるものである。これによって、CCL材料をCOFに加工する際及びCOFを基板等に実装する際の障害を低減させることができるという優れた効果を得ることができる。
本願発明品と従来品との2層銅張積層板の反り量の比較を示す説明図である。 本実施例1及び比較例1の2層銅張積層板をエッチングした後の寸法変化率を示す図である。 本実施例2及び比較例2の2層銅張積層板をエッチングした後、さらに熱処理した場合の寸法変化率を示す図である。
真空チャンバー内に設置しポリイミドフィルム表面をプラズマ処理により活性化させた後、スパッタリングによりサブミクロン程度の銅層を形成する。形成された銅層は、後に行われる電解銅層形成のための種となることから、銅シード層と呼ばれる。
また、スパッタリングによりサブミクロン程度の銅層を形成する前に、NiCrからなるタイコート層をスパッタリングによりポリイミドフィルム表面に形成することができる。ポリイミドフィルム表面のプラズマ処理及びタイコート層は接着性を向上させる上で有効な手段である。本願発明はこれらの処理を包含するものである。
メッキ処理は硫酸銅メッキ等により行う。メッキ時の電流密度、電解液温度、及びライン張力等の2層銅張積層板製造条件の最適な調節により、銅張積層板のMDに収縮させ、銅張積層板のTDで伸長する挙動を生ぜしめ、ポリイミドフィルム上にスパッタリング及びメッキ処理を用いて銅層を形成した2層銅張積層板の反り量を20mm以下とするものである。
反り量を20mm以下に達成するための条件の設定は、ポリイミドフィルムの選択、電流密度、電解液温度、ライン張力等のメッキ条件の選定、銅メッキ層厚さにより変動するものである。これらは任意に選択して調整する必要があるが、特定の条件に制限されるものでないことは理解されるべきである。
本願発明においては、銅張積層板のMDの収縮と、銅張積層板のTDの伸長を利用するものであり、この利用が銅張積層板の反り量を20mm以下にする上で重要であり、本願発明の要件となるものである。
この収縮と伸長の調整は、次のようにして行う。例えば、ポリイミドフィルム上にスパッタ膜をつけたものに対し、該ポリイミドフィルムをMDに強制的に伸ばして銅めっき層を形成する。この結果、銅めっき層はMDに伸びた銅張積層板が形成される。次に、前記伸張させたポリイミドフィルムを開放する。これによって、MDに収縮することになる。この収縮量は、ポリイミドフィルムの強制伸張の程度によって調整できることは容易に理解されるであろう。上記の通り、請求項に示したMD及びTDの範囲とすることにより、反り量を所定の範囲とすることができる。
本発明の2層CCL材料に使用されるポリイミドフィルムは、本発明を達成できるものであれば特に限定されないが、好ましくはBPDA−PPD系ポリイミドフィルムを用いる。本発明において反り量は、銅層を上面にし、23°C、湿度50%、72時間、調湿した後の、100mm角の2層銅張積層板の四隅の浮き上がり量の平均とする。
本発明のMD及びTDの寸法変化率は、IPC-TM-650, 2.2.4, Method B及びCに準拠している。寸法変化率という指標では、収縮はマイナス値、伸張がプラス値で表される。
IPC-TM-650, 2.2.4, Method Bは、銅張り状態と銅をエッチングした状態での寸法変化の差であり、IPC-TM-650, 2.2.4, Method Cは、銅張り状態と銅をエッチングした後に、さらに加熱処理した状態での寸法変化の差である。
・銅層のエッチング液の液組成及び管理条件は、次の通りである。
(液組成)
塩化第二銅溶液(CuCl)、酸化銅(CuO)
塩酸(HCl):3.50mol/L(0〜6mol/Lの範囲で調整)
過酸化水素(H):30.0Cap(0〜99.9Capの範囲で調整)
(エッチング液の管理は比重で行う)
比重:1.26(1.100〜1.400の範囲で調整)
(液温):50°C(45〜55°Cの範囲で調整)
・加熱処理の条件は、次の通りである。
IPC-TM-650, 2.2.4, Method Cに準拠した条件(150°C±2°C、30分±2分)
上記本願発明の条件と従来品との2層銅張積層板の反り量の比較を図1に示す。図1に示すように、本願発明の反り量を低減させた2層銅張積層板の反り量は10.3mmであり、本願発明の反り量20mmを達成している。これに対し、従来の2層銅張積層板の反り量は27.7mmとなっている。この反り量は、温度23°C、湿度50%、72時間調湿後の100mm角基材の浮き上がり量である。本願発明は、従来の2層銅張積層板に比べ、約1/3に減少しているのが分る。
以下、本発明の特徴を、図に沿って具体的に説明する。なお、以下の説明は、本願発明の理解を容易にするためのものであり、これに制限されるものではない。すなわち、本願発明の技術思想に基づく変形、実施態様、他の例は、本願発明に含まれるものである。
(実施例1)
ポリイミドフィルム(宇部興産株式会社製,Upilex SGA)の厚さ34μm品を使用し、スパッタリング及びメッキ処理により、厚さ8μmの銅層を形成した。寸法変化率の挙動も反りを低減させることができる要素の一つである。
図2に、2層銅張積層板をエッチングした後の寸法変化率を示す。すなわち、IPC-TM-650, 2.2.4, Method Bに基づき、銅張り状態と銅をエッチングした状態での寸法変化率を測定した結果、MDが−0.009%となり、TDが0.041%となった。
本願発明の場合は、TDで伸長、MDで収縮である。この伸長と収縮は、2層銅張積層板構造の中で、相互に干渉し、相殺されて、反りの抑制につながっていると考えられる。
(実施例2)
図3に、2層銅張積層板をエッチングした後、さらに加熱処理した場合の寸法変化率、すなわち上記Method Cの寸法変化率を示す。加熱処理は、150°C±2°C、30分±2分間で実施した。
図3の左が本願発明の反り量を低減させた2層銅張積層板(品)である。図3において、それぞれMDとTDの寸法変化率を示す。MDの寸法変化率が−0.045%であり、TDの寸法変化率が0.023%であった。
本願発明の場合は、TDで伸長、MDで収縮である。この伸長と収縮は、上記と同様に、2層銅張積層板構造の中で、相互に干渉し、相殺されて、反りの抑制につながっていると考えられる。反り量は10.3mmであった。後述する比較例(従来品)ではMD、TD共に伸長を生じている。この両方向の伸長は反りを増加させることが分る。
以上より、IPC-TM-650, 2.2.4, Method B及びMethod Cにおいて、MDの寸法変化率がマイナス値(収縮)であり、TDの寸法変化率がプラス値(伸張)であった場合、反り量は10.3mmと小さい値を示した。
(比較例1)
ポリイミドフィルム(宇部興産株式会社製,Upilex SGA)の厚さ34μm品を使用し、スパッタリング及びメッキ処理により、厚さ8μmの銅層を形成した。図2の右側が本比較例1(従来)の2層銅張積層板を示す。
IPC-TM-650, 2.2.4, Method Bに基づき、銅張り状態と銅をエッチングした状態での寸法変化率を測定した結果、図2の右図に示すように、MDの伸長が0.027%となり、TDの伸長が0.062%となった。
(比較例2)
さらに、IPC-TM-650, 2.2.4, Method Cに基づき、銅張り状態と銅をエッチングした後に加熱処理した状態での寸法変化率を測定した結果、図3の右図に示すように、MDが0.013%であり、TDが0.053%となった。そして、反り量は27.7mmとなった。加熱処理は150°C±2°C、30分±2分間で実施した。
すなわち、IPC-TM-650, 2.2.4, Method B及びMethod Cにおいて、MDの寸法変化率がプラス値(伸張)であり、TDの寸法変化率もプラス値(伸張)であった場合、反り量は27.7mmと大きい値を示した。
これは本願発明で目標とする反り量20mmを超え、好ましくない状態である。MD及びTDのいずれも伸長がある場合には、反りが助長されるものと考えられる。以上の比較例から、本願発明の優位性は明らかである。
本発明の2層銅張積層板は、銅張積層板のMDで収縮し、銅張積層板のTDで伸長する挙動を利用し、当該積層材の反り量を20mm以下とする、すなわち、IPC-TM-650, 2.2.4, Method B及びCに準拠したMDの寸法変化率がマイナス値に、TDの寸法変化率がプラス値にすることにより、MDとTDの寸法変化率の正負が異なることを利用し、銅張積層板の反り挙動の緩衝及び相殺を図り、反り量を低減させることができる。これによって、CCL材料をCOFに加工する際、ドライバIC等をCOFに実装する際、及びドライバIC等を実装したCOFを液晶パネル等に実装する際の障害を低減させることができるという優れた効果を得ることができるので、ファインピッチな回路が要求される液晶ディスプレイ等のドライバIC搭載用回路材料として最適である。

Claims (3)

  1. ポリイミドフィルム上にスパッタリング及びメッキ処理を用いて銅層を形成した2層銅張積層板において、該銅張積層板の銅層をエッチング除去した後の該銅張積層板のMDの寸法変化率が0.001%〜0.030%の範囲で収縮する挙動を示し、該銅張積層板の銅層をエッチング除去した後の該銅張積層板のTDの寸法変化率が0.030%〜0.060%の範囲で伸長する挙動を示し、当該積層材の反り量が20mm以下であることを特徴とする2層銅張積層板。但し、反り量は、銅層を上面にし、23°C、湿度50%、72時間、調湿した後の、100mm角の2層銅張積層板の四隅の浮き上がり量の平均を示す。
  2. 銅張積層板のMDの寸法変化率において、該銅張積層板の銅層をエッチング除去し、さらに熱処理した後の寸法変化率が0.025%〜0.075%の範囲で収縮する挙動を示し、銅張積層板のTDの寸法変化率において、該銅張積層板の銅層をエッチング除去し、さらに熱処理した後の寸法変化率が0.001%〜0.060%の範囲で伸長を示すことを特徴とする請求項1記載の2層銅張積層板。
  3. ポリイミドフィルムの厚さが25〜50μm、銅層の厚さが1〜20μmであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の2層銅張積層板。
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