JP4115293B2 - チップオンフィルム用銅箔 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はファインパターンプリント配線板におけるチップオンフィルム（ＣＯＦ）用に最適な銅箔に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器の小型化、軽量化に伴い、最近の各種電子部品は高度に集積化されている。これに対応して、プリント配線板における回路パターンも高密度化が要求され、微細な線幅と配線ピッチからなる回路パターンが形成されるようになってきている。特に高密度化が進んでいるのが、パソコン、携帯電話やＰＤＡの表示部である液晶ディスプレイを駆動するＩＣ実装基板であり、ＩＣが直接基板フィルム上に載せられるところからチップオンフィルム（ＣＯＦ）と呼ばれている。
【０００３】
ＣＯＦ実装では銅箔による配線パターンを形成したフィルムを透過する光によってＩＣ位置を検出する。しかし、従来のプリント配線板用電解銅箔の視認性（光によるＩＣ位置検出能力）は非常に悪い。その悪い原因は、銅箔の表面粗さが粗いことにある。光を透過させるフィルム部は、銅回路部以外の不要な銅箔部がエッチング除去された部分であり、銅箔をフィルムに貼り付けた時に銅箔表面の凹凸がフィルム面上に転写されて残り、フィルム表面の凹凸により光がフィルムを通過する際、直進できる光の量が少なくなり視認性が悪くなるためである。
【０００４】
従来のプリント配線板用電解銅箔ではこの視認性が悪いために、ポリイミドフィルム上にスパッター(薄膜形成プロセス)で銅層を形成させ、その上に銅メッキを行う2層材料が使用されている。
しかし、このスパッター銅層はフィルムとの密着力が弱く、回路作成加工時にエッチング液やメッキ液が銅箔とフィルムとの間を侵食するいわゆるアンダーカット現象を引き起こし、また、この密着力が弱いことから、製品として使用中に銅層が剥れる事故が発生する危険性を孕んでいた。
【０００５】
一方、配線板用銅箔の処理方法として、銅箔の表面に銅に対して少量のコバルトとニッケルを添加した銅−コバルト−ニッケル合金めっきによる粗化処理方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。しかし、かかる粗化処理による銅箔は、エッチング性、アルカリエッチング性及び耐塩酸性については良好であるが、アクリル系接着剤を用いたときの耐熱剥離強度が低下し、また耐酸化性も充分ではなく、色調も黒色までには至らず、茶〜こげ茶色であった、との欠点が指摘され（例えば特許文献２参照）、実用化には至っていない。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１−１１２２２６号公報
【特許文献２】
特開平９−８７８８９号公報
【０００７】
そのため、かかる銅箔についての改良研究がなされ、銅箔の表面に、銅−銅量に対し１／１０程度のコバルト−銅量に対し１／４０程度のニッケル、の合金めっきを施した後、その上にコバルト−ニッケル合金めっき層を形成し、更に亜鉛めっき層を形成（例えば特許文献３参照）、または亜鉛−ニッケルめっき層を形成（例えば特許文献４参照）する３層構造の処理方法、或いは、銅箔の表面に銅−銅量に対し１／１０程度のコバルト−銅量に対し１／４０程度のニッケル、の合金めっきによる粗化処理後、コバルトめっき層を形成し、更に亜鉛めっき層を形成（例えば特許文献５参照）、または亜鉛−ニッケルめっき層を形成（例えば特許文献６参照）する３層構造の処理方法が開示されている。これらの方法は特に、半導体デバイスの小型化、高集積化に伴う配線板の製造工程で行われる一段と高温となった処理温度、並びに機器使用中の熱発生による銅箔と樹脂基材との間での接合力の低下を改善し、耐熱剥離性を更に一層改善した銅箔処理方法として提案されている。
【０００８】
【特許文献３】
特開平９−８７８８８号公報
【特許文献４】
特開平９−８７８８９号公報
【特許文献５】
特開平８−３３５７７５号公報
【特許文献６】
特開平８−３３５７７６号公報
【０００９】
しかしながら、上記３層構造の改良提案銅箔をＣＯＦ用として採用すると、次のような欠点がある。
即ち、上記銅箔によりファインパターン化の要求を満足した配線板を製造し、該配線板にＩＣを搭載するが、配線板にＩＣを搭載すために、配線板上の銅箔回路にハンダボールを載せる必要がある。このハンダボールを銅箔上に載せるためにはハンダとの密着性を上げるために銅箔に錫めっきが施される。この錫めっき工程における錫めっき液が銅箔表面に設けた前記粒子を溶解し、銅箔と配線板との剥離強度を著しく損ねてしまう現象が生じるのである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような従来技術の問題点を解消すべくなされたもので、高いエッチングファクターを持ち、回路パターンのボトムラインの直線性に優れ、なおかつ回路パターンを形成する銅箔の銅粒子が樹脂中に残ることなく、ファインパターンが作成でき、ハンダボールを載せる処理に際して銅箔と樹脂基板との接着力の低下を引き起こすことがなく、視認性に優れ、ファインパターン上にＩＣを搭載するのに優れた銅箔を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、銅箔の少なくとも片面に、銅に対するコバルトの含有量、銅に対するニッケルの含有量がともに銅の含有量と同等かそれより多く、銅が５〜１２ｍｇ／ｄｍ ２ 、コバルトが６〜１３ｍｇ／ｄｍ ２ 、ニッケルが５〜１２ｍｇ／ｄｍ ２ の合金からなる合金微細粗化粒子層を設けてなることを特徴とするチップオンフィルム用銅箔である。
【００１２】
前記合金微細粗化粒子層の上に防錆処理を施すことが好ましい。
また、前記合金微細粗化粒子層の上にシランカップリング剤処理を施すことが好ましい。
このように、銅箔表面に設けた合金微細粗化粒子の表面を防錆処理又は／及びカップリング剤処理を施すことで、銅箔の酸化、変色を防止することができる。
【００１３】
本発明のめっき合金組成は、従来のめっき合金組成が銅１に対してコバルト、ニッケル共にその添加量が少なく、ＣＯＰ箔として必ずしも満足できるものではなかったのに対し、発想を転換し、銅に対してコバルト、ニッケル共にその量に制限を与えず、種々の実験を行った結果、銅に対してコバルト、ニッケル共にその添加量を従来考えられていた添加量より多くすることによりＣＯＰ用箔として満足できる銅箔を得ることができたのに着目し、更に実験研究を繰り返し、その結果に基づいてなされたもので、銅箔の少なくとも樹脂基板と接着される面に、銅に対しコバルト、ニッケルの含有量が同等かそれより多い銅−コバルト−ニッケル合金からなる合金微細粗化粒子層を設けた時に、より具体的には銅箔１ｄｍ2あたりに付着する合金微細粗化粒子層の各組成を５〜１２ｍｇ／ｄｍ2銅−６〜１３ｍｇ／ｄｍ2コバルト−５〜１２ｍｇ／ｄｍ2ニッケルとした時に、高いエッチングファクターを持ち、回路パターンのボトムラインの直線性に優れ、なおかつ回路パターンを形成する銅箔の銅粒子が樹脂中に残ることなく、ファインパターンが作成でき、視認性に優れたＣＯＰ用の銅箔を得ることに成功したものである。
【００１４】
また、銅箔表面に微細粗化粒子を付着した銅箔をポリイミド樹脂基板に貼り合わせ、エッチングにより回路を形成したＣＯＦフィルム（基板）を、ＩＣ上にＩＣを視認しつつ載せ、銅箔回路とＩＣとを接続する工程中で銅箔に錫めっきを施すことがある。この錫めっき工程において、錫めっき液の温度が非常に高い場合には、めっき液が銅箔と樹脂基板との間に侵入するいわゆるアンダーカット現象が起こる場合があり、この用途向けには、上記微細粗化粒子合金組成をアンダーカットの起きないものとする必要がある。
本発明者等はこの点についても検討し、アンダーカット現象が起こらない微細粗化粒子中の合金組成につき検討した結果、Ｃｕの存在量１ｍｇ／ｄｍ2箔当たりCｏが１．２〜２．２ ｍｇ／ｄｍ2箔、Ｎｉが１．０〜２．０ｍｇ／ｄｍ2箔の組成とすることによりアンダーカット現象が抑えられて好ましく、更に好ましくはＣｕの存在量１ｍｇ／ｄｍ2箔当たりCｏ１．５〜１．９ｍｇ／ｄｍ2箔、Ｎｉ １．３〜１．７ｍｇ／ｄｍ2箔の組成とすることによりアンダーカット現象をより確実に防止でき、ハンダボールを載せる処理による銅箔と樹脂基板との接着力の低下を引き起こすことがないことを見出した。
【００１５】
本発明において、合金組成が銅に対しコバルト、ニッケルの含有量が同等かそれより多い銅−コバルト−ニッケル合金からなる合金微細粗化粒子層を設ける。
より具体的には上述したように合金微細粗化粒子層の銅箔表面への付着量は、５〜１２ｍｇ／ｄｍ2銅−６〜１３ｍｇ／ｄｍ2コバルト−５〜１２ｍｇ／ｄｍ2ニッケルの範囲とすると良い。このような範囲に設定する理由は主として次の実験結果に基づくものである。
１．銅の付着量
５ｍｇ／ｄｍ2以下ではエッチング液に対する溶解性が悪くなり、エッチング残が残るようになる。
１２ｍｇ／ｄｍ2以上では、耐熱性が悪くなる。
２．コバルトの付着量
６ｍｇ／ｄｍ2以下ではエッチング液に対する溶解性が悪くなり、エッチング残が残るようになる。
１３ｍｇ／ｄｍ2以上ではアンダーカット現象を確実に防止できない。
３．ニッケルの付着量
５ｍｇ／ｄｍ2以下ではアンダーカット現象を確実に防止できない。
１２ｍｇ／ｄｍ2以上ではエッチング液に対する溶解性が悪くなり、エッチング残が残るようになる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明銅箔をＣＯＦ用銅箔として使用する実施形態につき説明する。
実施例１〜３
銅箔として電解銅箔（Ｂ−ＷＳ箔；古河サーキットフォイル社製）の表面に銅・コバルト・ニッケル合金めっきにより合金微細粗化粒子層を形成した。
めっき液組成及びめっき条件：
Ｃｕ ２ｇ／ｌ
Ｃｏ ８ｇ／ｌ
Ｎｉ ８ｇ／ｌ
硫酸アンモン ４０ｇ／ｌ
硼酸 ２０ｇ／ｌ
ｐＨ ３．５
温度 ４０°Ｃ
電流密度 １５Ａ／ｄｍ2
【００１７】
上記条件によりめっき時間を変化させることにより、作成したＣＯＰ用銅箔表面の合金組成は表１の通りである。
表１
Figure 0004115293
【００１８】
実施例４
銅箔として圧延銅箔（日本製箔社製）の表面に銅・コバルト・ニッケル合金めっきにより合金微細粗化粒子層を形成した。
めっき液組成及びめっき条件
Ｃｕ ２ｇ／ｌ
Ｃｏ ８ｇ／ｌ
Ｎｉ ８ｇ／ｌ
硫酸アンモン ４０ｇ／ｌ
硼酸 ２０ｇ／ｌ
ｐＨ ３．５
温度 ４０°Ｃ
電流密度 １５Ａ／ｄｍ2
上記条件により作成したＣＯＰ用銅箔表面の合金組成は表２の通りであり、Ｒｚ：０．５０Ｒａ：０．０６の平滑な表面を有する銅箔とすることができた。
【００１９】
表２
Figure 0004115293
【００２０】
実施例１乃至４の表面処理した合金微細粗化粒子付着銅箔それぞれの表面にAメーカー製ポリイミドフィルムを高温高圧で接着したところ密着性は良好であり、次いで銅箔表面にドライフィルムエッチングレジストを貼りエッチングし、ＣＯＦ用樹脂基板を作成した。このＣＯＦ用樹脂基板作製時、回路が波を打つような形状になることはなく、回路の直線性は頗る良く、ファインパターン用銅箔として優れたＣＯＦが完成した。このＣＯＦを、ＩＣを並べた基板上にＩＣを視認しつつ位置合わせをしたが、ＩＣの位置をフィルム上から容易に確認でき、ＩＣとＣＯＦ回路とを正確に接続することができた。
【００２１】
次いで、実施例１乃至４の表面処理した微細粗化粒子付着銅箔表面にＢメーカー製ポリイミドフィルムを高温高圧で接着したところ密着性は良好であり、次いで銅箔表面にドライフィルムエッチングレジストを貼りエッチングし、ＣＯＦ用樹脂基板を作成した。このＣＯＦ用樹脂基板作製時、回路が波を打つような形状になることはなく、回路の直線性は頗る良く、ファインパターン用銅箔として優れたＣＯＦが完成した。このＣＯＦを、ＩＣを並べた基板上に、ＩＣを視認しつつ位置合わせをし、ＩＣの位置をフィルム上から容易に確認しつつ、ＩＣとＣＯＦ回路とを正確に接続することができた。
【００２２】
銅箔を接着するポリイミド樹脂は、その提供メーカにより色調や銅箔との密着力等の性能に若干の相違があるが、実施例１乃至４の銅箔は、どのメーカのポリイミドフィルムに貼り合わせ、エッチングして回路を作成後、ＩＣの位置を確認する視認性及び両者の密着力等を測定した結果は上述したように満足のいくものであった。
更に、実施例１、２で得られた銅箔の合金微細粒子層表面にクロメート防錆処理とシランカップリング剤処理が更に施し、視認性及び密着力等を測定したところ、満足する特性であることが確認できた。
【００２３】
【発明の効果】
本発明は上述したように、高いエッチングファクターを持ち、回路パターンのボトムラインの直線性に優れ、なおかつ回路パターンを形成する銅箔の銅粒子が樹脂中に残ることなく、ファインパターンが作成でき、ハンダボールの形成による銅箔と樹脂基板との接着力の低下を引き起こすことがなく、視認性に優れ、ファインパターン上にＩＣを搭載するのに優れる等の効果を有するものである。

Claims (3)

  1. 銅箔の少なくとも片面に、銅に対するコバルトの含有量、銅に対するニッケルの含有量がともに銅の含有量と同等かそれより多く、銅が５〜１２ｍｇ／ｄｍ ２ 、コバルトが６〜１３ｍｇ／ｄｍ ２ 、ニッケルが５〜１２ｍｇ／ｄｍ ２ の合金からなる合金微細粗化粒子層を設けてなることを特徴とするチップオンフィルム用銅箔。
  2. 前記合金微細粗化粒子層の上に防錆処理が施されている請求項１に記載のチップオンフィルム用銅箔。
  3. 前記合金微細粗化粒子層の上にシランカップリング剤処理が施されている請求項１に記載のチップオンフィルム用銅箔。
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