JPH0639961A - 複層基材およびそれを用いた異方導電フィルムの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 金属基材層と絶縁性フィルムからなる基材を
用いて異方導電フィルムを得る際に従来問題であった光
学機器へのエッチング金属分子の付着が防止できる複層
基材を提供する。また、この基材を用いて電気回路部品
のファインパターン化に充分に対応できる異方導電フィ
ルムの製造方法を提供する。 【構成】 金属基材層１と絶縁性フィルム２との間に、
特定の性質を有するバリア金属層３を介在させた複層基
材を用いる。この基材の絶縁性フィルム２のみに紫外線
レーザー光を照射して貫通孔４を形成したのち、貫通孔
底部にバンプ用の凹部４’を形成し、貫通孔４および凹
部４’に金属導体６を充填する。その後レジスト層５、
バリア金属層、金属基材層を除去して異方導電フィルム
を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は複層基材およびこの基材
を用いた異方導電フィルムの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電気回路部品同士の電気的に接続
する方法としては、ワイヤーボンディング法やＴＡＢ
（Tape Automated Bonding）法などが知られている。し
かしながら、近年の電子機器の多機能化と小型軽量化に
伴い、半導体分野においては配線回路のパターンが高集
積化され、多ピンおよび狭ピッチのファインパターンが
採用されているので、上記従来の接続方法では接続する
部品間の接続点数の増加に対応しがたく、またコスト高
となるなどの問題点がある。そこで、このような回路の
ファインパターン化に対応すべく、絶縁性フィルムの厚
み方向に複数の金属導体を互いに独立して配置した、所
謂異方導電フィルムを介在させる接続方法が試みられて
いる。

【０００３】このような異方導電フィルムの製造方法
は、例えば特開平３−１８２０８１号公報や特開平３−
１８２０８３号公報などに提案されている。これらには
一層構造または複数の積層構造からなる金属基材層上に
絶縁性フィルムや感光性を有する絶縁性フィルムを形成
したのち、絶縁性フィルムおよび金属基材層にレーザー
加工法やウエットエッチング法によって同時に貫通孔を
形成し、この貫通孔に金属導体を充填するという方法が
開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなレーザー加工を用いた異方導電フィルムの製造方法
では、レーザービームによって絶縁性フィルムだけでな
く金属基材層もエッチング処理するので、絶縁性フィル
ムと金属基材の両方の分子結合を分断できる大きなエネ
ルギー量が必要となる。例えば、ＸｅＣｌを使用したエ
キシマレーザーを用いてポリイミドフィルム樹脂および
銅箔からなる二層基材をアブレーションする場合、ポリ
イミド樹脂のしきい値が０．０３Ｊ／ｃｍ² の照射エネ
ルギー密度であるのに対して、銅のしきい値は９Ｊ／ｃ
ｍ² の照射エネルギー密度を必要とし、同一レーザーに
よるこのような二層基材の加工が極めて非効率的である
ことが理解できる。

【０００５】特に、絶縁性フィルムと金属基材を同時に
レーザー加工できるような高密度エネルギーのレーザー
ビームを照射した場合、絶縁性フィルムのアブレーショ
ン後に金属基材を加工すると、アブレーションに伴いエ
ッチング断片が充満した雰囲気中に後続のレーザー光が
入光するので、副次的に発生する発熱反応や活性化金属
の酸化反応、酸化膜のエッチングなどが生じて複雑な環
境となる。その結果、金属基材をエッチングよって分子
結合が分断された金属分子が飛散して使用している光学
機器に付着し、レンズの透過率減少などによる光学精度
の低下をまねき長時間のランニングができなくなった
り、得られる異方導電フィルムの表面に金属が蒸着され
て異方導電性を損なうなどのおそれがある。また、金属
基材層表面での反射レーザー光の影響も大きく、反射光
によって先にエッチングされた絶縁性フィルムのエッジ
部が再エッチングされてしまい、精密な加工精度やアス
ペクト比を得ることが困難となる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは従
来の異方導電フィルムの製造方法が有する上記課題、特
にエッチングされた金属分子の光学機器やレンズへの付
着などが防止でき、比較的容易に高精度でしかも確実な
電気的接続を行うことができる異方導電フィルムを得る
ことを目的に検討を重ねた結果、金属基材と絶縁性フィ
ルムからなる積層基材の積層界面に特定の性質を有する
バリア金属層を介在させた複層基材を用い、紫外線レー
ザーを特定の照射エネルギー密度にて照射、加工するこ
とによって、バンプを有する異方導電フィルムを得るこ
とができることを見い出し、本発明を完成するに至っ
た。

【０００７】即ち、本発明は絶縁性フィルムと、紫外線
レーザー光の照射に対して１１Ｊ／ｃｍ² 以上のしきい
値を有する０．１〜５μｍ厚のバリア金属層と、金属基
材層とを積層してなる複層基材の提供と、絶縁性フィル
ムの厚み方向に独立する金属導体からなる複数の導通路
が形成されていると共に、絶縁性フィルムの表裏面に該
金属導体が突出してなる異方導電フィルムの製造方法に
おいて、 上記複層基材の絶縁性フィルムに紫外線レーザー光を
０．１〜２Ｊ／ｃｍ²のエネルギー密度で照射して、バ
リア金属層面にまで達する複数の貫通孔を厚み方向に独
立して形成する工程と、 金属基材層の他面側にレジスト層を形成する工程と、 貫通孔底部に露出するバリア金属層およびそれに隣接
する金属基材層をエッチングして凹部を形成する工程
と、 形成した貫通孔内および凹部に金属導体を充填し、絶
縁性フィルム表面から金属導体を突出させる工程と、 レジスト層、金属基材層およびバリア金属層を除去す
る工程と、を含むことを特徴とする異方導電フィルムの
製造方法を提供することにある。

【０００８】以下、本発明を図面を用いて説明する。

【０００９】図１（ａ）〜（ｅ）は本発明の複層基材お
よびこれを用いてなる異方導電フィルムの製造方法の一
実例のを説明する各工程の断面図である。

【００１０】本発明の複層基材は図１（ａ）に示すよう
に、絶縁性フィルム２と、バリア金属層３と、金属基材
層１とを積層してなる実質的に三層構造からなるもので
あって、バリア金属層３は紫外線レーザー光の照射に対
して１１Ｊ／ｃｍ² 以上のしきい値を有するものが採用
される。しきい値が１１Ｊ／ｃｍ² に満たないバリア金
属層３を形成した場合は、照射される紫外線レーザーに
対して充分なバリア効果を発揮できず金属基材層１まで
エッチングされるおそれがある。このようなバリア金属
層３を構成する金属としては、薄膜の形成しやすさや処
理しやすさの点からニッケル（ＸｅＣｌを用いたエキシ
マレーザーの場合のしきい値２０Ｊ／ｃｍ² ）、チタン
（前記条件でのしきい値１２Ｊ／ｃｍ² ）、ステンレス
（前記条件でのしきい値１２Ｊ／ｃｍ² ）などが用いら
れる。なお、本発明のバリア金属層にはシリコンを用い
ることもできる。本発明において用いる「しきい値」と
は、レーザー光の照射エネルギーが物質に吸収されると
き、そのエネルギーの散逸過程よりも分子結合の開裂
（分断）過程が優先するのに必要な照射エネルギー密度
であり、紫外線レーザーによる被加工物質のエッチング
（フォトアブレーション）は、しきい値以上のエネルギ
ー密度の光の照射によって可能となるのである。

【００１１】本発明の複層基材においては上記該バリア
金属層３は重要な作用を発揮するものであって、紫外線
レーザー光によって絶縁性フィルム２のみに貫通孔４を
形成する場合に、金属基材層１にまでレーザーエッチン
グが施されないようにするために形成されている。該バ
リア金属層３は異方導電フィルムを製造する場合の最終
工程にて除去する必要があるために、できるだけ薄膜状
に形成するのが好ましいが、薄すぎるとバリア効果を発
揮できないので、０．１〜５μｍ、好ましくは０．３〜
１μｍ程度の厚みとする。

【００１２】本発明の複層基材を構成する上記絶縁性フ
ィルム２は、電気絶縁特性を有するフィルムであればそ
の材料には制限はなく、ポリエステル系樹脂、エポキシ
系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリエ
チレン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、
ＡＢＳ樹脂、シリコーン系樹脂など熱硬化性樹脂や熱可
塑性樹脂を問わず目的に応じて選択できる。例えば、可
撓性を必要とする場合はシリコーンゴム、ウレタンゴ
ム、フッ素ゴムなどの弾性体を使用することが好まし
く、耐熱性が要求される場合はポリイミド、ポリエーテ
ルスルホン、ポリフェニレンスルフィドなどの耐熱性樹
脂を用いることが好ましい。特に、耐熱性や耐薬品性、
機械的強度、レーザー加工性などの点からポリイミド樹
脂を用いることが好ましい。また、絶縁性フィルム２の
厚さは任意に選択できるが、フィルムの機械的強度やフ
ィルム厚の精度（バラツキ）、異方導電フィルム化する
際に形成する貫通孔の孔径精度の点からは通常、１〜２
００μｍ、好ましくは１０〜１００μｍの厚みのものを
採用する。

【００１３】また、金属基材層１は金、銀、銅、鉄、コ
バルト、アルミニウム、またはこれらの合金などからな
る金属から形成されるが、異方導電フィルムを製造する
際の電気メッキ工程でのメッキ性の点から銅やアルミニ
ウムを主体とする金属を採用することが好ましい。この
ような金属基材層１の厚さは特に制限ないが、異方導電
性フィルムや回路基板などに用いる場合には、作業性や
エッチング性の点から通常、１０〜５０μｍ程度の厚み
のものを採用する。

【００１４】図１（ａ）にて例示されるような本発明の
複層基材は、例えば金属基材層１の片面にメッキ法や蒸
着法、スパッタリング法などの方法によってバリア金属
層３を形成し、さらにバリア金属層３の上にキャスティ
ング法や圧着法、溶融押し出し法などの手段によって絶
縁性フィルム２を積層することによって得ることができ
る。

【００１５】本発明の異方導電フィルムの製造方法は、
前記複層基材を用いるものであってその製造工程は図１
（ａ）〜（ｅ）に例示するとおりである。つまり、前記
にて説明した図１（ａ）に示す複層基材の絶縁性フィル
ム２のみに図１（ｂ）に示すように紫外線レーザー光の
照射によって複数の貫通孔４を形成する。この貫通孔４
の形成はバリア金属層３の表面で完了する。貫通孔４は
絶縁性フィルム２の厚み方向に独立しており、最終的に
は金属導体を充填して導通路となるのである。このよう
な貫通孔４はエキシマレーザーの如き発振波長が４００
ｎｍ以下の紫外線レーザーによるアブレーションを用い
たドライエッチング法によって形成され、熱的衝撃によ
る金属基材層１の損傷が防止でき、しかも高いアスペク
ト比が得られファインパターン化できるものである。な
お、ＹＡＧレーザーやガラスレーザー、ルビーレーザー
などの発振波長（あるいは基本波長）が赤外領域の固体
レーザーを用いる場合は、第二リン酸カリウム結晶のよ
うな非線型光学結晶に照射することによって、実質的に
紫外領域の高次高調波に変調することができる。また、
照射面でのエネルギー密度を０．１〜２Ｊ／ｃｍ² 、好
ましくは１〜２Ｊ／ｃｍ² 程度の範囲に設定することに
よって、金属基材層１にたとえ照射されても該層に損傷
を与えることがなく、高精度の加工が行なえる。

【００１６】形成する貫通孔４の直径は通常１５〜１０
０μｍ、好ましくは２０〜５０μｍ程度とし、貫通孔４
間のピッチは１５〜２００μｍ、好ましくは４０〜１０
０μｍ程度に設定する。

【００１７】次いで、図１（ｃ）に示すように金属基材
層１の他面側に耐メッキ性を有するレビスト層５を形成
したのち、貫通孔４の底部に露出するバリア金属層３お
よび金属基材層１をエッチングして、該基材層１の露出
表面に凹部４’を形成する。凹部４’は、電解研磨剤や
化学研磨剤を貫通孔４内に流入させることによって形成
することができる。例えば、銅や銅合金を金属基材層１
として用いた場合には、塩化第二鉄溶液や硫酸、塩酸な
どを用いる。また、研磨液中に過酸化水素を含有させる
ことによって、凹部４’の表面（研磨面）が平滑化して
好ましく、貫通孔４のアスペクト比が１以上の場合には
研磨液中に界面活性剤を含有させることによって、貫通
孔内の濡れ性が向上するので、研磨処理がスムースに行
える。なお、この凹部４’を形成する工程において、図
１（ｃ）では形成する凹部４’はバリア金属層３と金属
基材層１の一部に達するように形成されているが、図示
省略するが隣接するレジスト層５にまで達するように形
成してもよいことは云うまでもない。

【００１８】次いで、図１（ｄ）に示すように形成した
貫通孔４および凹部４’に金属導体６を充填し、さらに
絶縁性フィルム２表面から金属導体６を突出させて最終
的に得られる異方導電フィルムにおけるバンプを形成す
る。充填する金属導体６としては、例えば金、銀、銅、
錫、鉛、ニッケル、コバルト、インジウムなどの各種金
属、もしくはこれらを成分とする各種合金が用いられ
る。但し、バリア金属層３および金属基材層１は最終的
にエッチングなどの手段によって除去されるので、その
際に充填した金属導体６が同時に除去されないように、
バリア金属層３および金属基材層１は金属導体６と異種
の金属を用いる必要がある。

【００１９】貫通孔４および凹部４’に金属導体６を充
填する方法としては、スパッタリング法や蒸着法、メッ
キ法などを用いることができるが、メッキ充填する方法
は充填量の制御が行いやすいので好ましい方法である。
なお、メッキ法の場合、メッキ液中の金属イオンの量が
少なすぎたり電流密度が高すぎると、金属導体６が樹枝
状の結晶に成長するので均一な充填ができなくなるおそ
れがある。従って、有機物を微量添加して金属析出物の
平滑化を図ったり、界面活性剤を微量添加して金属導体
の均一な充填を行うことが好ましい。

【００２０】金属導体６を充填したのち、レジスト層５
をアルカリ溶液や有機溶剤などの薬液による溶解除去や
機械的剥離などの方法によって剥離除去する。次いで、
バリア金属層３および金属基材層１を化学エッチングや
電解腐食などの手段によって除去して図１（ｅ）に示す
ような異方導電フィルムを得ることができる。

【００２１】本発明の製造方法にて得られる異方導電フ
ィルムは図１（ｅ）に示すように、絶縁性フィルム２の
表裏面にバンプを形成するように充填された金属導体６
によって、厚み方向に独立して電気的に導通する。この
異方導電フィルムを用いて電子部品や電気部品を電気的
に接続する場合には、表裏面に突出するバンプを利用す
るが、充填された金属導体６が絶縁性フィルム２から脱
落しないようにするためには、図示するようなリベット
状の充填形状にすることが好ましい。このような形状に
バンプを形成するには、図１（ｃ）の工程における凹部
４’の形成時に凹部４’の径を貫通孔４の径よりも大き
くする。また、図１（ｄ）の工程における金属導体６の
充填において、例えばメッキ法による充填の場合にはメ
ッキ時間を適度に調整することによって、絶縁性フィル
ム２の表面において面方向にもメッキを成長させてリベ
ット状のバンプとすることができるのである。

【００２２】このように形成したバンプは貫通孔４に充
填された金属導体６の径よりも大きく、好ましくは１．
１倍以上とする。本発明においてはこのようにバンプ径
を大きくすることによって、充填された金属導体６が脱
落することもなく、絶縁性フィルム２の厚み方向に対す
る剪断力に対しても充分な強度を有し、電気的接続信頼
性が向上するのである。

【００２３】また、絶縁性フィルム２の表裏面に突出す
るバンプの高さは孔ピッチや用途によって、凹部４’の
深さや金属導体６のメッキ成長時間の調整によって任意
に設定することができるが、通常５μｍ以上、好ましく
は５〜１００μｍの範囲に調整される。

【００２４】

【実施例】以下に本発明の実施例を示し、さらに具体的
に説明する。

【００２５】実施例１ 厚み３５μｍの１オンス圧延銅箔上にステンレスを０．
３μｍ厚に蒸着し、さらにこの蒸着面にキャスティング
法によってポリイミド樹脂を乾燥後の厚みが２５μｍと
なるように積層して本発明の複層基材を作製した。

【００２６】次に、ポリイミド樹脂フィルム側から所望
の孔形状を有するメタルマスクを介して、発振波長２４
８ｎｍのエキシマレーザー光を照射し、ステンレス蒸着
層表面が露出するまでポリイミド樹脂フィルムのみをエ
ッチングして貫通孔を形成した。

【００２７】次いで、銅箔の他面側に耐メッキ性と耐塩
化第二鉄溶液性を有するレジストを塗工したのち、これ
を塩化第二鉄溶液中に浸漬して、貫通孔の底部に露出し
たステンレス蒸着層およびそれに隣接する銅箔の一部を
エッチングして凹部（深さ１０μｍ）を形成した。そし
て銅箔を陰極にして金メッキを行ない、先に形成した凹
部および貫通孔に金を充填し、さらにポリイミド樹脂フ
ィルム表面から金が１０μｍ突出するまで充填を行っ
た。

【００２８】そののち、前記レジスト層、銅箔およびス
テンレス蒸着層を薬液および金属除去剤にて順次剥離除
去して金が導通路として充填された異方導電フィルムを
得た。得られた異方導電フィルムにおけるバンプ径は貫
通孔径よりも大きく、図１（ｅ）に示すような形状のも
のであり、充填された金属導体が脱落することがなく、
電気的接続信頼性の極めて高いものであった。また、製
造工程において紫外線レーザーの照射を繰り返してもエ
ッチングされた金属分子が使用する光学機器やレンズに
付着することがなく安定してレーザー加工ができ、、バ
リア金属層としてのステンレス蒸着層が有効に作用する
ことが判明した。

【００２９】

【発明の効果】以上のように、本発明の複層基材は金属
基材層と絶縁性フィルムとの間にバリア金属層を介在し
た構造を有するので、この基材の絶縁性フィルムに紫外
線レーザーを照射することによって貫通孔を形成する場
合、金属基材層にまでエッチングが施されることが防止
できる。従って、エッチング時に生じる金属分子が使用
する光学機器に付着することがなく、また、比較的高精
度に加工することができ、得られる異方導電フィルムは
確実な電気的接続を行なうことができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 （ａ）〜（ｅ）は本発明の複層基材およびそ
れを用いてなる異方導電フィルムの製造方法の一実例を
説明する各工程の断面図である。

【符号の説明】

１ 金属基材層 ２ 絶縁性フィルム ３ バリア金属層 ４ 貫通孔 ４’凹部 ５ レジスト層 ６ 金属導体層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁性フィルムと、紫外線レーザー光の
   照射に対して１１Ｊ／ｃｍ² 以上のしきい値を有する
   ０．１〜５μｍ厚のバリア金属層と、金属基材層とを積
   層してなる複層基材。
2. 【請求項２】 絶縁性フィルムの厚み方向に独立する金
   属導体からなる複数の導通路が形成されていると共に、
   絶縁性フィルムの表裏面に該金属導体が突出してなる異
   方導電フィルムの製造方法において、 請求項１記載の複層基材の絶縁性フィルムに紫外線レ
   ーザー光を０．１〜２Ｊ／ｃｍ² のエネルギー密度で照
   射して、バリア金属層面にまで達する複数の貫通孔を厚
   み方向に独立して形成する工程と、 金属基材層の他面側にレジスト層を形成する工程と、 貫通孔底部に露出するバリア金属層およびそれに隣接
   する金属基材層をエッチングして凹部を形成する工程
   と、 形成した貫通孔内および凹部に金属導体を充填し、絶
   縁性フィルム表面から金属導体を突出させる工程と、 レジスト層、金属基材層およびバリア金属層を除去す
   る工程と、を含むことを特徴とする異方導電フィルムの
   製造方法。