JP4523120B2 - ポリイミドフィルム基材のエッチングにおける貫通孔径制御方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はポリイミドフィルム基材をエッチングによって貫通孔を形成する場合に、孔の開口径差が所定の範囲以上になるように制御せしめることを特徴とする貫通孔径制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般にポリイミド樹脂は耐熱性、電気絶縁性に優れており、ＣＳＰや多層基板に広く実用化されており、その際にポリイミドフィルム基材上に形成された配線等を基材間の導電性貫通孔によって連結する方法が用いられる。
【０００３】
該ポリイミドフィルム基材１に貫通孔を形成する場合は図７から図１０に示されるように、ポリイミドフィルム基材１の一方の面に感光性ドライフィルム２を、他方の面にカバーフィルム３をラミネートし（図７）、該感光性ドライフィルム２に対して露光・現像して孔のあるパターンマスク４を形成した後（図８）、通常のケミカルエッチング液で該ポリイミドフィルム基材１をエッチングし（図９）、該感光性ドライフィルム２およびカバーフィルム３を剥離すると、貫通孔５を有するポリイミドフィルム基材１を得られる（図１０）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような貫通孔形成方法によって形成された貫通孔５は、銅マスクや感光性ドライフィルムマスクを用いる片側からのみのケミカルエッチングであるため、マスク開口部では等方的にエッチングが進行し、孔の側壁の角度はほぼ４５度に保ったまま、時間に比例して深さ方向に反応が進むが、貫通直前にカバーフィルム３に移行する段階でポリイミドフィルム基材１は薄膜状態となり、貫通と同時にカバーフィルム３とエッチング液が接触し、液の拡散が不均一な状態になり、接着部分への浸透が発生し、サイドエッチングが起こりやすくなる。そのため、孔径のばらつきが起こりやすく、特に、孔の開口孔径比が大きく、かつ、小径側が１０μ〜２０μ程度の微小径の孔を形成する場合は、孔径の制御ができないという問題があった。
【０００５】
更に、片側エッチングによる貫通孔形成では、ポリイミドフィルム基材１の厚みを大きくすると、孔が貫通しなかったり、孔を貫通させるために薄い基材を用いると、貫通孔径比が小さくなるという問題があった。
【０００６】
本発明はポリイミドフィルム基材のエッチング処理において、孔の開口孔径比が３以上でかつ、ばらつきが少ない貫通孔を形成することができる貫通孔径制御方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明に係るポリイミドフィルム基材１の貫通孔径制御方法は、ポリイミドフィルム基材１に２００μｍ以下の貫通孔形成する場合において、該ポリイミドフィルム基材１の一方の面に感光性ドライフィルム２を、他方の面にカバーフィルム３をそれぞれラミネートし、感光性ドライフィルム２を露光・現像して孔のあるパターンマスク４を形成した後、エッチング液を用いて該感光性ドライフィルムパターンの面から１段目のエッチングを行い、孔が貫通する前にエッチングを停止し、両面のフィルムを剥離し、開口している面をカバーフィルム３で保護した後、他方のポリイミドフィルム基材表面を所定の厚さで全面エッチングを行い、上下の開口径比が大きな貫通孔５を形成するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明に係るポリイミドフィルム基材１の貫通孔径制御方法を図１から図５に基づいて説明する。
ポリイミドフィルム基材１の一方の面に感光性ドライフィルム２を、他方の面にカバーフィルム３をそれぞれラミネートする（図１）。
【００１１】
次に感光性ドライフィルム２を露光・現像して孔２ａを有するパターンマスクを形成し（図２）、エッチング液を用いて該感光性ドライフィルム２側の面からエッチング処理を行い、孔２ａ位置におけるポリイミドフィルム基材１に孔１ａが穿設され、貫通する前にエッチング処理を停止する（図３）。
【００１２】
そして、ポリイミドフィルム基材１の両面のフィルムを剥離した後、ポリイミドフィルム基材１に孔１ａが開口された面にカバーフィルム３をラミネートし（図４）、他方のポリイミドフィルム基材１表面を所定の厚さで全面エッチング処理を行い、孔１ａの上下の開口径比が大きな貫通孔５を形成する（図５）。
【００１３】
ポリイミドフィルム基材１としては市販のすべてのポリイミドフィルム基材を適用でき、例えば、東レデュポン（株）製“カプトン”、カネボウ（株）製“アピカル”、宇部興産（株）製“ユーピレックス”などを使用することができる。
【００１４】
感光性ドライフィルム２としては、アルカリ現像ネガ型ドライフィルムが適用され、例えば、日合モートン（株）の“ラミナーＡＸ”や“ＮＩＴ”などのアクリル系ドライフィルムを使用することができる。
【００１５】
エッチング時にエッチングの必要のないポリイミド面を保護するために使用されるカバーフィルム３としては、例えば、接着剤付きのポリプロピレンフィルムやカバー付きのアクリル系ドライフィルムなどを使用することができ、エッチング液としては、アルカリエッチング水溶液があげられ、特に一定温度におけるエッチング速度がほぼ一定なので、エッチングの制御が容易な東レエンジニアリング（株）製のエッチング液“ＴＰＥ−３０００、４０００”が好ましい。
【００１６】
アルカリ現像ネガ型ドライフィルムを用いる場合、マスク孔径が５０μｍ以下になると、孔内においてはエッチング液の循環・置換が不十分になるため、エッチング速度が低下するが、開口部付近においてはエッチング速度が一定に保たれた状態で進行し、この際マスク下面ではサイドエッチングを伴うため、開口部孔径（Ｒ₁）はマスク径（ｒ）よりも大きくなり、図１１に示すようにテーパー角（θ）の大きな円錐状の孔が形成される。
【００１７】
この状態で、エッチングを停止し、開口部の反対側のポリイミドフィルム基材表面を所定の厚さ（ΔＤ）までエッチングすると、図１２に示すように孔径ばらつきの小さな孔が形成される。
【００１８】
また、図６に示すように、１段目のエッチング時間〔ｔ₁（分）〕、全面エッチング時間〔ｔ₂（分）〕、１段目のエッチングで得られる開口径〔Ｒ₁（μｍ）〕、全面エッチングで得られる開口径〔Ｒ₂（μｍ）〕、マスク径〔ｒ（μｍ）〕、エッチング速度〔Ｅｖ（μｍ／分）〕、孔内部でのエッチング速度補正係数（α）、１段目のエッチング後の未貫通孔深さ〔ｄ₁（μｍ）〕、全面エッチングにおいて削られる未貫通孔の先端部のポリイミドフィルム厚み〔ｄ₂（μｍ）〕およびポリイミドフィルム厚み〔Ｄ（μｍ）〕が、式（１）から式（７）を満たす条件で貫通孔を形成することにより、孔径ばらつきの少ない貫通孔を形成することができる。
【００１９】
（Ｒ₁−ｒ）／２＝αＥｖ×ｔ₁＝ｄ₁＜Ｄ （１）
Ｒ₁：Ｒ₂＝ｄ₁：ｄ₂ （２）
Ｄ＞ｒ （３）
ΔＤ＝Ｅｖ×ｔ₂ （４）
ΔＤ＝Ｄ−ｄ₁＋ｄ₂ （５）
Ｒ₁／ｒ≧３ （６）
０．８≦α≦０．９ （７）
〔実施例１〕
ポリイミドフィルム基材１として東レデュポン（株）製の“カプトンＥＮ”厚さ（Ｄ）が５０μｍのものを使用し、一方の面に感光性ドライフィルム２として日合モートン（株）製の“ラミナーＡＸ２５”を、他方の面にカバーフィルム３としてポリプロピレンフィルムをラミネートした後、孔径ドットが３０μｍのフォトマスクによって露光・現像し、感光性ドライフィルム２に対して孔径（ｒ）３０μｍのパターンマスクを形成した。
【００２０】
ついで、この試験片をエッチング液として東レエンジニアリング（株）製の“ＴＰＥ−３０００”を入れたビーカー内に浸漬させ、エッチング液をスターラーで撹拌させながら８０℃で７分間（ｔ₁）エッチング処理した。該処理後に感光性ドライフィルム２とカバーフィルム３を剥離した状態でポリイミドフィルム基材１の孔１ａの開口径を測定すると、開口部の径が１０８〜１１５μｍ、底部の孔径が７〜９μｍで、孔の深さ（ｄ₁）が３８〜４０μｍまで達していた。
【００２１】
次に、開口部が形成された面をカバーフィルム３によって覆った後、他方の面を同様に同一のエッチング液“ＴＰＥ−３０００”を使い、８０℃で１分間（ｔ₂）１５μｍ（ΔＤ）全面エッチングを行った。
【００２２】
エッチング処理後の孔の開口径を測定すると、各孔の貫通率は１００％で上部開口部の孔径が１０８〜１１５μｍ、底部の開口部の孔径が２９〜３５μｍの貫通孔５を穿設することができ、この場合のポリイミドフィルム基材１の最終厚さ（Ｄ_a）は３６μｍであり、孔径比が３．２以上の貫通孔５を得ることができた。
【００２３】
〔実施例２〕
ポリイミドフィルム基材1として東レデュポン（株）製の“カプトンＥＮ”厚さ（Ｄ）が５０μｍのものを使用し、一方の面に感光性ドライフィルム２として日合モートン（株）製の“ラミナーＡＸ２５”を、他方の面にカバーフィルム３としてポリプロピレンフィルムをラミネートした後、孔径ドットが３０μｍのフォトマスクによって露光・現像し、感光性ドライフィルム２に対して孔径（ｒ）３０μｍのパターンマスクを形成した。
【００２４】
ついで、この試験片をエッチング液として東レエンジニアリング（株）製の“ＴＰＥ−４０００”を入れたビーカー内に浸漬させ、エッチング液をスターラーで撹拌させながら８０℃で７分間（ｔ₁）エッチング処理した。該処理後に感光性ドライフィルム２とカバーフィルム３を剥離した状態でポリイミドフィルム基材1の孔１ａの開口径を測定すると開口部の径が１１５〜１１８μｍ、底部の孔径が５〜６μｍで、孔の深さ（ｄ₁）が４１〜４３μｍまで達していた。
【００２５】
次に、開口部が形成された面をカバーフィルム３によって覆った後、他方の面を同様にエッチング液“ＴＰＥ−３０００”を使い８０℃で３０秒間（ｔ₂）９μｍ（ΔＤ）全面エッチングを行った。
【００２６】
エッチング処理後の孔の開口径を測定すると、各孔の貫通率は１００％で上部開口部の孔径が１１５〜１１８μｍ、底部の開口部の孔径が１４〜１８μｍの貫通孔５を穿設することができ、この場合のポリイミドフィルム基材１の最終厚さ（Ｄ_a）は４１μｍであり、孔径比が６．３以上の貫通孔５を得ることができた。
【００２７】
〔実施例３〕
ポリイミドフィルム基材1として東レデュポン（株）製の“カプトンＥＮ”の厚さ（Ｄ）が５０μｍのものを使用し、一方の面に感光性ドライフィルム２として日合モートン（株）製の“ラミナーＡＸ２５”を、他方の面にカバーフィルム３としてポリプロピレンフィルムをラミネートした後、孔径ドットが２５μｍのフォトマスクで露光・現像し、感光性ドライフィルム２に対して孔径（ｒ）２５μｍのパターンマスクを形成した。
【００２８】
ついで、この試験片をエッチング液として東レエンジニアリング（株）製の“ＴＰＥ−４０００”を入れたビーカー内に浸漬させ、液中でスプレー圧３ｋｇ／ｃｍ²、８０℃で６分間（ｔ₁）スプレーエッチング処理した。該処理後に感光性ドライフィルム２とカバーフィルム３を剥離した状態でポリイミドフィルム基材1の孔１ａの開口径を測定すると、開口部の径が１０２〜１１１μｍ、底部の孔径が４〜６μｍの孔の深さ（ｄ₁）が４０〜４２μｍまで達していた。
【００２９】
次に、開口部が形成された面をカバーフィルム３によって覆った後、他方の面を同様にエッチング液“ＴＰＥ−３０００”で８０℃で５０秒間（ｔ₂）ビーカー中で全面エッチングを行った。
【００３０】
エッチング処理後の孔の開口径を測定すると、各孔の貫通率は１００％で上部開口部の孔径が１０２〜１１１μｍ、底部の開口部の孔径が１２〜１９μｍの貫通孔５を穿設することができ、この場合のポリイミドフィルム基材1の最終厚さ（Ｄ_a）は３９μｍであり、孔径比は５．４以上であった。
【００３１】
〔実施例４〕
ポリイミドフィルム基材１として東レデュポン（株）製の“カプトンＥＮ”厚さ（Ｄ）が５０μｍのものを使用し、一方の面に感光性ドライフィルム２として日合モートン（株）製の“ラミナーＡＸ２５”を、他方の面にカバーフィルム３としてポリプロピレンフィルムをラミネートした後、孔径ドットが４０μｍのフォトマスクで露光・現像し、感光性ドライフィルム２に対して孔径（ｒ）４０μｍのパターンマスクを形成した。
【００３２】
ついで、この試験片をエッチング液として東レエンジニアリング（株）製の“ＴＰＥ−４０００”を入れたビーカー内に浸漬させ、液中でスプレー圧３ｋｇ／ｃｍ²、８０℃で６分間（ｔ₁）のスプレーエッチング処理した。該処理後に感光性ドライフィルム２とカバーフィルム３を剥離した状態でポリイミドフィルム基材１の孔１ａの開口径を測定したところには開口部の径が１２５〜１３５μｍ、底部の孔径が７〜９μｍの孔の深さ（ｄ₁）が４０〜４２μｍまで達していた。
【００３３】
次に、開口部が形成された面をカバーフィルム３によって覆った後、他方の面を同様に“ＴＰＥ−３０００”で８０℃で３０秒間（ｔ₂）ビーカー中で全面エッチングを行った。
【００３４】
エッチング処理後の孔の開口径を測定すると、各孔の貫通率は１００％で上部開口部の孔径が１２５〜１３５μｍ、底部の開口部の孔径が１２〜１５μｍの貫通孔５を穿設することができ、この場合のポリイミドフィルム基材１の最終厚さ（Ｄ_a）は４０μであり、孔径比は８．３以上あった。
【００３５】
〔実施例５〕
実施例１において、全面エッチングの時間（ｔ₂）を変え、その他すべてを同じ条件で実験を行った結果は表１に示すとおりであり、全面エッチング時間（ｔ₂）を変えることにより、全面エッチングで削られるフィルム厚み（ΔＤ）を制御し、上部の開口孔径と底部の開口孔径比が３以下である場合においても、底部の孔径のばらつきを小さく制御することができた。
【００３６】
【表１】

【００３７】
〔比較例〕
ポリイミドフィルム基材１として東レデュポン（株）製の“カプトンＥＮ”厚さ（Ｄ）が５０μｍのものを使用し、感光性ドライフィルム２として日合モートン（株）製の“ラミナーＡＸ２５”を、他方の面にカバーフィルム３としてポリプロピレンフィルムをラミネートした後、孔径ドットが２５、３０、４０μｍのフォトマスクで露光・現像し、感光性ドライフィルム２に対して孔径（ｒ）２５、３０、４０μｍのパターンマスクを形成した。
【００３８】
ついで、試験片をエッチング液として東レエンジニアリング（株）製の“ＴＰＥ−４０００”を入れたビーカー内に浸漬させ、液中でスプレー圧３ｋｇ／ｃｍ²、８０℃で７分間１段のみのスプレーエッチング処理を行った結果は表２に示す通りであり、マスク径が２５μ、３０μの場合は該１段エッチング処理では貫通孔は得られなかった。また、マスク径が４０μの場合は貫通孔を得ることはできたが、本発明の方法を用いた場合に比べ、底部の開口孔径が１０〜３５μｍと孔径のばらつきが大きい貫通孔しか得られなかった。
【００３９】
【表２】

【００４０】
【発明の効果】
ポリイミドフィルム基材の一方の面に感光性ドライフィルムを、他方の面にカバーフィルムをそれぞれラミネートし、感光性ドライフィルムを露光・現像して孔部を有するパターンマスクを形成した後、エッチング液を用いて前記感光性ドライフィルム側の面から１段目のエッチングを行い、孔部が貫通する前にエッチングを停止し、両面のフィルムを剥離し、前記孔部が開口された面をカバーフィルムで保護した後、他方のポリイミドフィルム基材表面を所定の厚さで全面エッチングを行うことにより前記孔が任意の径で貫通するように制御せしめると、上下の開口孔径を孔径のばらつきが小さく制御できると共に、上下の孔径比が大きな貫通孔を得ることができる。
【００４１】
ポリイミドフィルム基材に２００μｍ以下の貫通孔を形成する場合において、貫通孔の両開口部の径比が３以上に制御せしめることにより、後工程での導電性樹脂等の注入・封止が容易となる。
【００４２】
１段目のエッチング時間〔ｔ₁（分）〕、全面エッチング時間〔ｔ₂（分）〕、１段目のエッチングで得られる開口径〔Ｒ₁（μｍ）〕、全面エッチングで得られる開口径〔Ｒ₂（μｍ）〕、マスク径〔ｒ（μｍ）〕、エッチング速度〔Ｅｖ（μｍ／分）〕、孔内部でのエッチング速度補正係数（α）、１段目のエッチング後の未貫通孔深さ〔ｄ₁（μｍ）〕、全面エッチングにおいて削られる未貫通孔の先端部のポリイミドフィルム厚み〔ｄ₂（μｍ）〕、ポリイミドフィルム厚み〔Ｄ（μｍ）〕および全面エッチングで削られるフィルム厚み〔ΔＤ（μｍ）〕が、（Ｒ₁−ｒ）／２＝αＥｖ×ｔ₁＝ｄ₁＜Ｄ、Ｒ₁：Ｒ₂＝ｄ₁：ｄ₂、Ｄ＞ｒ、ΔＤ＝Ｅｖ×ｔ₂、ΔＤ＝Ｄ−ｄ₁＋ｄ₂、Ｒ₁／ｒ≧３、０．８≦α≦０．９を満たすと、必要とする開口径を有する貫通孔加工処理が確実にできる。
【００４３】
感光性ドライフィルムにアルカリ現像型のフィルムを使用することにより、マスク下部のサイドエッチングによりマスク径よりも大きいテーパー角を有する貫通孔を得ることができる。
【００４４】
エッチング液に無機アルカリ水酸化物とアミン化合物の水溶液からなる液を使用することにより、一定温度におけるエッチング速度がほぼ一定となりエッチングの制御が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】ポリイミドフィルム基材に感光性ドライフィルムとカバーフィルムをラミネートしたエッチング処理前の状態を示す断面図である。
【図２】感光性ドライフィルムにマスクパターンを形成した状態を示す断面図である。
【図３】ポリイミドフィルム基材に１段目のエッチング処理を行った状態を示す断面図である。
【図４】ポリイミドフィルム基材に全面エッチング処理を行った状態を示す断面図である。
【図５】ポリイミドフィルム基材に貫通孔が形成された状態を示す断面図である。
【図６】ポリイミドフィルム基材に形成された貫通孔の拡大図である。
【図７】ポリイミドフィルム基材に感光性ドライフィルムとカバーフィルムをラミネートしたエッチング処理前の状態を示す断面図である。
【図８】感光性ドライフィルムにマスクパターンを形成した状態を示す断面図である。
【図９】ポリイミドフィルム基材に片側からのエッチング処理を行った状態を示す断面図である。
【図１０】ポリイミドフィルム基材に片側からのエッチング処理を行い貫通孔が形成された状態を示す断面図である。
【図１１】ポリイミドフィルム基材に１段目のエッチング処理を行った状態を示す斜視図である。
【図１２】ポリイミドフィルム基材に形成された貫通孔を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ ポリイミドフィルム基材
２ 感光性ドライフィルム
３ カバーフィルム
４ マスクパターン
５ 貫通孔

Claims (4)

1. ポリイミドフィルム基材の貫通孔形成過程において、前記ポリイミドフィルム基材の一方の面に感光性ドライフィルムを、他方の面にカバーフィルムをそれぞれラミネートし、感光性ドライフィルムを露光・現像して孔部を有するパターンマスクを形成した後、エッチング液を用いて前記感光性ドライフィルム側の面から１段目のエッチングを行い、孔部が貫通する前にエッチングを停止し、両面のフィルムを剥離し、前記孔部が開口された面をカバーフィルムで保護した後、他方のポリイミドフィルム基材表面を所定の厚さで全面エッチングを行うことにより前記孔が任意の径で貫通するように制御せしめることを特徴とする貫通孔径制御方法。
2. ポリイミドフィルム基材に２００μｍ以下の貫通孔を形成する場合において、貫通孔の両開口孔部の径比が３以上に制御せしめることを特徴とする請求項１記載の貫通孔径制御方法。
3. 感光性ドライフィルムにアルカリ現像型のフィルムを用いることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の貫通孔径制御方法。
4. エッチング液に無機アルカリ水酸化物とアミン化合物の水溶液からなるエッチング液を使用することを特徴とする請求項１から請求項３のうちの一つの請求項に記載の貫通孔径制御方法。

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