JPH05283839A - フレキシブル回路の作製方法 - Google Patents
フレキシブル回路の作製方法Info
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Abstract
ミドおよびポリエステルからなる群から選択される50〜
120℃の温度で濃厚塩基と接触させる工程を包含する完
全硬化したまたは実質的に完全硬化したポリマーフィル
ムをエッチングするための方法であって、上記ポリマー
フィルムの一部が架橋されたネガティブ水処理可能フォ
トレジストを含有するマスクで保護されており、上記フ
ォトレジストがエッチング中に実質的に膨潤せず、ポリ
マーフィルムから脱積層しない方法。 【効果】 この方法は、銅マスクの処理工程および必要
性を排除すると共に溶剤処理可能レジストの使用を回避
する。
Description
処理可能ネガティブフォトレジストでマスクし、そのマ
スクされていない部分を濃厚塩基水溶液で溶解すること
によりポリマーフィルムをエッチングする工程を包含す
るフレキシブル回路作製のための方法を提供する。
を作製する典型的な工程は、裏面を通して他のデバイス
に引続き接続させるために、または応用できる場合は前
面側と裏面側回路を接続させるためにポリマーフィルム
を貫通してエッチングすることである。異なった伝導層
の間に電気的接続を行わせるためには、選択的エッチン
グまたは切削(milling)が必要である。エッチングが望
ましくないポリマーフィルムの部分は保護皮膜でマスク
されなければならない。マスキング工程は通常の平板印
刷法、すなわち露光と現像を用いてエッチング不感性材
料を塗布しパターン化する写真平板技術で充分に行われ
る。
ォトレジストが、次のエッチング工程が水系であるマス
キングには理想的である。溶剤処理可能なレジストは溶
剤を用いて現像、剥離され、この様な工程中無傷のまま
であり、従ってレジストで保護されない領域がエッチン
グされる間、ポリマーフィルムの被覆されたすべての領
域を保護する。しかしながら、溶剤処理可能なレジスト
は環境的および経済的観点からはあまり望ましくなく、
水処理可能なレジストが好ましい。
塩基を用いて剥離される。従ってそれらはポリマーの塩
基水溶液化学エッチングを包含する工程にはマスクとし
て使用されなかった。
ラアルキルアンモニウムおよび酢酸、酒石酸またはシュ
ウ酸を含む、ポリイミド系ポリマーをエッチングするた
めの組成物が開示されている。マスクとして有用である
と開示されたレジストはポジティブレジストである。特
に述べられているレジストは全て溶剤処理可能であり、
スピンコート法で被覆される。
ルホキサイドのような非水溶剤中の適当な塩基を含有す
るエッチング溶液と共用する、市販の溶剤処理可能フォ
トマスクの使用が開示されている。
されない領域をマスクするための溶剤処理可能フォトレ
ジストと、銅箔の使用が開示されている。
は実質的に完全に硬化したポリイミド層を、この様な層
を少なくとも3モラーの水酸化金属および少なくとも0.
5モラーの金属炭酸塩、金属硫酸塩または金属リン酸塩
の水溶液と接触させる工程を包含するエッチング工程が
開示されている。ポリイミドフィルムに対するエッチン
グマスクとして銅が使用されることが特に開示されてい
る。
スクとして用いて熱、濃厚(例えば35%)水酸化カリウム
でエッチング工程を行いうることが現在では見いだされ
ている。
トは甚だしく膨潤または脱積層することなくマスクされ
た領域を保護し、ポリマーフィルムの所望の場所のみエ
ッチングが完全に行われる。希薄塩基溶液(例えば5%以
下)に晒された場合に水性フォトレジストがフィルムか
ら脱積層することを考慮すると、これは特に驚くべきこ
とである。この方法は、銅マスクの処理工程および必要
性を排除すると共に溶剤処理可能レジストの使用を回避
する。
の温度で濃厚塩基と接触させる工程を包含する完全に硬
化した、または実質的に完全に硬化したポリマーフィル
ムのエッチング方法を提供する。その際に、上記ポリマ
ーフィルムの一部は架橋されたネガティブ水処理可能フ
ォトレジストを含むマスクで保護されており、そのフォ
トレジストはエッチング中に実質的に膨潤せず、ポリマ
ーフィルムから脱積層しない。さらに本発明は、a)フォ
トレジストをポリマーフィルム上に積層する工程、b)フ
ォトレジストの少なくとも一部を露光し、それによりそ
の露光部分を架橋させる工程、c)フォトレジストを所望
の像が得られるまで希薄水溶液で現像する工程、d)架橋
されたフォトレジストで被覆されていないポリマーフィ
ルムの部分を50〜120℃の温度で濃厚塩基によりエッチ
ングする工程、およびe)架橋されたフォトレジストを希
薄塩基水溶液で該ポリマーフィルムから剥離する工程、
を包含する、エッチングマスクとして架橋されたネガテ
ィブ水処理可能フォトレジストを使用する、ポリマーフ
ィルムの一部を濃厚塩基水溶液で溶解することにより行
われるフレキシブル回路作製方法を提供する。
ングするために使用される濃厚塩基水溶液が35%または
それより強い水酸化カリウムである好ましい方法を提供
する。
「フォトレジスト」という用語は同義語であり、互換性で
ある。また「パターン」および「像」という用語も、フォト
レジストの露光と現像で形成される形態を意味するため
に互換的に使用される。
テレフタレート)のようなポリエステル、ポリカーボネ
ートおよびポリイミドのようなフィルムを含む、実質的
に完全に硬化したポリマーフィルムのエッチングに関す
る。未変性ポリイミドと共にポリエステルイミド、ポリ
イミド-イミドエステル、ポリアミド-イミド、ポリシロ
キサン-イミド、および他の混合イミドのような変性ポ
リイミドを含むポリイミドが好ましいポリマーフィルム
である。特に好ましいものは、式
ュポン・デ・ネモアース・アンド・カンパニー(E.I.DuP
ont de Neumours and Company)(デュポン)からカプトン
TM(KaptonTM)(例えば、カプトンTMV、カプトンTMEおよ
びカプトンTMH)の商品名で市販、および鐘化化学工業(K
aneka Chenical Industries)からアピカルTM(ApicalTM)
の商品名で市販されている。]で示される無水ピロメリ
ト酸と4,4-ジアミノ-ジフェニルエーテルからつくられ
るポリイミドポリマーである。他の市販されているポリ
イミド前駆体には、デュポン社からピラリンTM(Pyralin
TM)の商品名で市販されるものが含まれる。
ジストには、米国特許第3,469,982号、第3,448,098号、
第3,867,153号、および第3,526,504号に開示される様な
ネガティブ水処理可能重合性光硬化性組成物が含まれ
る。
のポリマー、他の架橋性モノマー単位および光開始剤を
含む。フォトレジストに使用されるポリマーの例にはメ
タアクリル酸メチル、アクリル酸エチルおよびアクリル
酸のコポリマー、スチレンと無水マレイン酸イソブチル
エステルとのコポリマー等が含まれる。架橋性モノマー
単位はトリメチロールプロパントリアクリレートのよう
な多価アクリル酸である。
ィブフォトレジストの例には、デュポン社より商品名
「リストン(Riston)」(例えば、リストン4720)で市販され
ている様なポリメタアクリル酸メチル由来のものであ
る。
ーTM(AquamerTM)で市販されているもの(例えば、SF12
0、SF125およびアクアマーTMCF2.0のような「SF」および
「CF」シリーズレジスト)、レアロナル(LeaRonal)から「AP
850」として市販されるもの、および日立(Hitachi)から
「フォテック(Photec)HU350」として市販されるものもま
た有用である。
酸化ナトリウム、および水酸化セシウムを含むがそれら
に限定されない水溶性濃厚塩基である。水酸化リチウ
ム、水酸化アルミニウム、および水酸化カルシウムのよ
うな水に対する溶解度の低い塩基は、溶液が有用な濃度
に達する前に飽和するため本発明の方法に有用でない。
択、エッチングされるポリマーフィルムの厚さと同時に
選ばれたフォトレジストの厚さで変化する。典型的な有
用な濃度は25〜60重量%、好ましくは35〜50重量%の範囲
である。非常に好ましい実施態様の一つでは、39〜45%
の濃度を有する水酸化カリウムが使用される。別の実施
態様では水酸化ナトリウムが25〜60重量%で使用され
る。
ポリマーフィルムのマスクされていない領域を濃厚塩基
エッチング剤と接触させることにより行われる。
ルムのタイプと厚さに依存し、典型的には10〜20分であ
る。好ましいエッチング剤、例えば濃厚KOHが使用され
る場合、50マイクロメーター(2ミル)のポリイミドフィ
ルムに対するエッチング時間は30〜180秒である。エッ
チング溶液は一般に50℃(122゜F)〜120℃(250゜F)の温度
である。
方法は、多様な既知のプレエッチングおよびポストエッ
チング操作と組み合わせて使用されるエッチング工程で
ある。この様な操作の順序は特定の応用に対し必要によ
り変えられる。
とおりである。
術を用いてポリマーフィルム側面と銅側面とを有する基
材の両面上に積層される。典型的には、基材は厚さ1〜
5マイクロメーターの銅層を有する25〜125マイクロメ
ーターのフィルム層で構成される。基材はポリイミド層
を銅箔上に接着接合する、液状ポリイミドを銅箔上に塗
布するのような多様な方法で作製される。
ーターである。フォトレジストは次いで両面をマスクを
通して紫外線等に露光し、レジストの露光部を架橋す
る。次ぎに、0.5〜1.5%炭酸塩溶液のような希薄水溶液
で、積層体の両面に所望のパターンが得られるまでレジ
ストを現像する。積層体の銅側面はさらに所望の厚さに
メッキ(plate)される。次いで、積層体は架橋されたレ
ジストで被覆されないポリマーフィルムの部分をエッチ
ングする50〜120℃の温度の濃厚塩基浴中に置かれる。
これにより最初の銅薄層の特定領域が露出する。次ぎに
20〜80℃、好ましくは20〜60℃のアルカリ金属水酸化物
の2〜5%溶液中で、レジストを積層体の両面から剥離
する。続いてエレクトロケミカルズ社(Electrochemical
s, Inc.)から市販されるペルマエッチTM(Perma-etchTM)
のようなポリマーフィルムを損傷しないエッチング剤に
より露光された場所において最初の銅薄層がエッチング
される。
理可能フォトレジストがポリマーフィルム面と銅面とを
有する基材の両面上に積層される。基材は厚さ12〜40マ
イクロメーターの銅層を有する厚さ12〜125マイクロメ
ーターのポリマーフィルムで構成される。次いで、フォ
トレジストは適当なマスクを通して両面が紫外線等に露
光され、レジストの露光された部分が架橋される。次に
積層体の両面上に所望のパターンが得られるまで像を希
薄溶液で現像する。次いで回路を作製するため銅層をエ
ッチングし、従ってポリマー層の部分が露出する。銅側
面上の最初のレジストの上に水性フォトレジスト層がさ
らに積層され、露出したポリマーフィルム表面(銅側面
上の)がさらにエッチングされるのを防止するため、放
射線源に対する投光露光(flood exposure)により架橋さ
れる。次いで、架橋レジストで被覆されないポリマーフ
ィルムの領域(フィルム側面上の)は70〜120℃の温度の
濃厚塩基でエッチングされ、次いで希薄塩基溶液でフォ
トレジストを両面から剥離する。
水に浸漬するのような他の工程も含まれる場合もある。
後エッチング中和として酸浴もまた使用される。
(tape automated bonding))」法用相互接続接合テープ、
ミクロフレックス回路のような最終製品を製造するため
別の層が追加、加工され得、銅メッキ(plating)が次の
ハンダ付け工程のようなための金、スズまたはニッケル
で通常の方法によりメッキされる。
特許請求項でのみ表現される本発明の範囲を制約するこ
とを意図するものではない。
市販されている厚さ50ミクロンの水性レジストの二つの
層を、一面が50ミクロンのカプトンTMHポリイミド、他
方の面が銅でなるフレキシブル基材に加熱したゴムロー
ラーで積層した。次いで写真装置を通して積層体の各面
を紫外(UV)線で露光し、炭酸ナトリウムの0.75%水溶液
で両面を現像し所望の回路の像を得た。積層体の銅側面
に銅を厚さ35ミクロンにメッキした。フラットジェット
ノズル付の四本のスプレーバーを備えたKOHモジュール
を有する搬送装置中で43〜47%KOHを用い75〜95℃で3〜
7分間、ポリイミド側面をエッチングした。レジストマ
スクの著しい膨潤も、レジストのポリイミド表面からの
剥離もなかった。
り、60℃、1〜2分間で積層体から剥離した。レジスト
は膨潤し、銅およびポリイミド表面からきれいに剥離し
た。次いで最初の銅層をエレクトロケミカルズ社から市
販されているパーマエッチでエッチングして回路を作製
した。
社からアクアマーTMSF-120の商品名で市販されているも
のとしたこと以外は実施例1と同じ方法で回路を作製し
た。エッチング後、レジストマスクの著しい膨潤も、レ
ジストのポリイミド表面からの剥離も見られなかった。
(Rearonal)社からオルディルTM(OrdylTM)AP850の商品名
で市販されているものとしたこと以外は、実施例1と同
じ方法で回路を作製した。エッチング後、レジストマス
クの著しい膨潤も、レジストのポリイミド表面からの剥
離も見られなかった。
た厚さ50ミクロンの実験用水処理可能レジストを、日本
スチール化学社(Nippon Steel Chemical, Inc.)からエ
クスパネックスTM(ExpanexTM)の商品名で市販されてい
るフレキシブル基材に加熱ゴムローラーで積層した。基
材は一方の側面が厚さ25ミクロンのポリイミド、他方の
側面が厚さ25ミクロンの銅層であった。積層体の両面を
写真装置を通して紫外線に露光し、0.75%の炭酸ナトリ
ウム水溶液で現像して所望の回路像を得た。次いで銅層
を塩化鉄(III)でエッチングし銅上に回路を作製した。
水処理可能フォトレジストの別の層を次いで銅面上に積
層し、今露光したポリイミド領域を次のエッチングから
保護するために投光露光した。ポリイミド面上のマスク
されていない領域を85〜95℃で15分間、ビーカー中で44
%KOHによりエッチングした。レジストマスクの著しい膨
潤も、レジストのポリイミド表面からのレジストの剥離
も見られなかった。次いで両面のレジストを3〜4%KOH
により60℃、1〜2分間で剥離した。レジストは膨潤
し、銅およびポリイミド表面からきれいに脱積層した。
接合する接着層を有すること以外は実施例4記載と同じ
方法で回路を作製した。
外は実施例1記載と同じ方法で回路を作製した。エッチ
ング工程中、レジストの膨潤またはポリイミド表面から
の剥離の徴候はなかった。
有する厚さ50ミクロンのカプトンTM層で構成されるフレ
キシブル基材のポリイミド側面上に、ヘキスト社(Hoech
st Gmbh)から市販されているポシティブ水性フォトレ
ジスト「AZ-4903」を被覆した。レジストを濡れ厚さ120〜
125ミクロンに塗布し、90℃で30分間乾燥した。次いで
レジストを1000 mj/cm2のUV放射光に露光し0.2NのKOH中
で現像、90℃で30分間焼成した。次いで積層体を43〜45
%のKOH中に浸漬した。70%のフォトレジストが溶解し、
塩基がポリイミドを侵し始めた。積層体を塩基性浴から
取り出し150゜Fの水に入れると、フォトレジストは完全
に溶解し目に見える回路のパターンは全くなかった。
8〜93℃の浴に90秒間浸漬してエッチングしたこと以外
は実施例1記載と同じ方法で回路を作製した。KOHの濃
度はそれぞれ35%、38%、41%、44%、46%、49%、51%、54
および59%であった。次いでそれぞれのレジストを水で
洗浄し、レジストを3〜4%KOHにより室温で剥離した。
ついでエッチングされた厚さを測定したが、すべて満足
できるものであった。いずれのレジストにも著しい膨潤
はなく、エッチング溶液中でいずれのレジストの何のよ
うな剥離も見られなかった。
ーカー中に浸漬して(すなわち、種々の濃度における88
〜93℃の浴中に300秒間)エッチングしたこと以外は実施
例1記載と同じ方法で回路を作製した。使用したNaOHの
濃度はそれぞれ26%、29%、32%、35%、38%、42%、44%、4
7%、50%、53%、56%および59%であった。ここでも、いず
れのレジストにも著しい膨潤はなく、エッチング溶液中
でいずれのレジストの何のような剥離も見られなかっ
た。
ーカー中に浸漬して(すなわち、種々の濃度における88
〜93℃の浴中に60秒間)エッチングしたこと以外は実施
例1記載と同じ方法で回路を作製した。使用したCsOHの
濃度はそれぞれ47%、64%および70%であった。ここで
も、いずれのレジストにも著しい膨潤はなく、エッチン
グ溶液中でいずれのレジストの何のような剥離も見られ
なかった。
むビーカー中(すなわち、99〜104℃の浴中)に浸漬した
こと以外は実施例1記載と同じ方法で回路を作製した。
LiOHの濃度はそれぞれ10%および11%であった。溶液が飽
和するためより高い濃度にすることはできなかった。55
秒後、レジストは脱色しポリイミド表面から浮き上がっ
た。次いでレジストを取り出し水で洗浄した。ポリイミ
ド表面からレジストの著しいエッチングまたは剥離はな
かった。この塩基は、その薬品の熱水に対する低い溶解
度のため本発明の方法に有用でないと考えられた。
した。Ca(OH)2の溶液をビーカー中に調製したが、この
薬品の熱水中への低い溶解度のためポリイミドのエッチ
ングに有用ではなかった。
した。Al(OH)3の溶液をビーカー中に調製したが、この
薬品の熱水中への低い溶解度のためポリイミドのエッチ
ングに有用ではなかった。
ー中に43〜49℃で60〜300秒間浸漬することにより回路
をエッチングしたこと以外は実施例1記載と同じ方法で
回路を調製した。混合物の様々な濃度、および個々の回
路が混合物中に置かれた時間を表1に示す。次いでレジ
ストを水で洗浄し、3〜4%KOHを用い室温で剥離した。
エッチング溶液中でレジストの著しい膨潤も、ポリイミ
ド表面からの剥離も見られなかった。
たところ、満足すべきものであった。エッチング溶液中
でレジストの著しい膨潤も、ポリアミド表面からの剥離
も見られなかった。
との混合物を含むビーカー中に浸漬して回路をエッチン
グしたこと以外は実施例1記載と同様の方法で回路を調
製した。混合物の様々な濃度、およびそれぞれの回路が
混合物中に置かれた時間を表2に示す。次いでレジスト
を水で洗浄し、室温で3〜4%KOHにより剥離した。
たところ、満足すべきものであった。エッチング溶液中
でレジストの著しい膨潤も、ポリアミド表面からのレジ
ストの剥離も見られなかった。
との混合物を含むビーカー中に浸漬してを回路をエッチ
ングしたこと以外は実施例1記載と同様の方法で回路を
調製した。混合物の様々な濃度、およびそれぞれの回路
が混合物中に置かれた時間を表3に示す。次いでレジス
トを水で洗浄し、室温で3〜4%KOHにより剥離した。
たところ、満足すべきものであった。エッチング溶液中
でレジストの著しい膨潤も、ポリアミド表面からのレジ
ストの剥離も見られなかった。
フタレート)としたこと以外は実施例1記載と同様な方
法で回路を作製した。46%熱KOHのビーカー中(すなわ
ち、88〜93℃の浴)に30分間浸漬して回路をエッチング
した。次いでレジストを水で洗浄し、室温で3〜4%KOH
により剥離した。それぞれのエッチングされた厚さを測
定したところ、満足すべきものであった。エッチング溶
液中でレジストの著しい膨潤も、ポリアミド表面からの
レジストの剥離も見られなかった。
orporation)からマークロフォールTM(MarkrofolTM)の商
品名で市販されているポリカーボネートフィルムとした
こと以外は実施例1記載と同様の方法で回路を作製し
た。45%熱KOHのビーカー中(すなわち、88〜93℃の浴)に
20分間浸漬して回路をエッチングした。次いでレジスト
を水で洗浄し、室温で3〜4%KOHにより剥離した。それ
ぞれのエッチングされた厚さを測定したところ、満足す
べきものであった。エッチング溶液中でレジストの著し
い膨潤も、ポリアミド表面からの剥離も見られなかっ
た。
日立から市販されている水性フォトレジストを使用した
こと以外は、実施例1記載と同じ方法で回路を作製し
た。エッチング後、レジストマスクの著しい膨潤も、レ
ジストのポリイミド表面からの剥離も見られなかった。
Claims (6)
- 【請求項1】 ポリイミド、ポリカーボネート、変性ポ
リイミドおよびポリエステルからなる群から選択される
ポリマーフィルムを50〜120℃の温度で濃厚塩基と接触
させる工程を包含する完全硬化または実質的に完全硬化
したポリマーフィルムをエッチングするための方法であ
って、該ポリマーフィルムの一部が架橋されたネガティ
ブ水処理可能フォトレジストを有するマスクで保護され
ており、該フォトレジストがエッチング中に実質的に膨
潤せず、ポリマーフィルムから脱積層しない方法。 - 【請求項2】 請求項1記載のポリマーフィルのエッチ
ングが、 a)フォトレジストをポリマーフィルムを有するフレキシ
ブル基材上に積層する工程、 b)フォトレジストの少なくとも一部を露光し、それによ
りその露光部分を架橋させる工程、 c)フォトレジストを所望の像が得られるまで希薄水溶液
で現像する工程、 d)架橋されたフォトレジストで被覆されていないポリマ
ーフィルムの部分を70〜120℃の温度で濃厚塩基により
エッチングする工程、およびe)該レジストを希薄塩基溶
液でポリマーフィルムから剥離する工程、 を包含する、マスクとして架橋されたネガティブ水処理
可能フォトレジストを使用する、ポリマーフィルムの一
部を濃厚塩基水溶液で溶解する方法により行われる、フ
レキシブルプリント回路作製方法。 - 【請求項3】 ポリマーフィルムのエッチングが、 a)フォトレジストをポリマーフィルムの層と銅の薄層と
を有するフレキシブル基材上に積層する工程、 b)フォトレジストの少なくとも一部を露光し、それによ
りその露光部分を架橋させる工程、 c)フォトレジストを所望の像が得られるまで希薄水溶液
で現像する工程、 d)回路頂上の薄い銅層を所望の厚さにメッキする工程、 e)架橋されたフォトレジストで被覆されていないポリマ
ーフィルムの部分を70〜120℃の温度で濃厚塩基により
エッチングする工程、 f)該レジストを希薄塩基溶液で該ポリマーフィルムから
剥離する工程、およびg)薄い銅層をエッチングすること
により回路を得る工程、 を包含する、マスクとして架橋されたネガティブ水処理
可能フォトレジストを使用する、ポリマーフィルムの一
部を濃厚塩基水溶液で溶解する方法により行われるフレ
キシブルプリント回路作製方法。 - 【請求項4】 ポリマーフィルムのエッチングが、 a)フォトレジストをポリマーフィルムの層と銅の厚層と
を有するフレキシブル基材上に積層する工程、 b)フォトレジストの少なくとも一部を露光し、それによ
りその露光部分を架橋させる工程、 c)フォトレジストを所望の像が得られるまで希薄水溶液
で現像する工程、 d)ポリマーフィルムの露出領域に応じて、厚い銅層をエ
ッチングすることにより回路を得る工程、 e)該銅層の上にフォトレジストの追加層を積層し、該レ
ジストを投光露光することにより後続のエッチングから
ポリマーフィルムの露光領域を保護するために該レジス
トを架橋させる工程、 f)架橋されたフォトレジストで被覆されていないポリマ
ーフィルムの部分を70〜120℃の温度で濃厚塩基により
エッチングする工程、 g)該レジストを希薄塩基溶液で該ポリマーフィルムから
剥離する工程、 を包含する、マスクとして架橋されたネガティブ水処理
可能フォトレジストを使用する、ポリマーフィルムの一
部を濃厚塩基水溶液で溶解する方法により行われるフレ
キシブルプリント回路作製方法。 - 【請求項5】 前記濃厚塩基が水酸化カリウム、水酸化
ナトリウムおよび水酸化セシウムからなる群から選択さ
れる請求項1記載の方法。 - 【請求項6】 前記濃厚塩基が尿素、炭酸ナトリウム、
炭酸カリウム、炭酸カルシウムおよびこれらの混合物か
らなる群から選択される少なくとも1種の成員をさらに
含有する混合物である請求項5記載の方法。
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