(57)【要約】【課題】  何ら不具合が発生することなく、バンプが設けられたファインピッチの配線層を備えたフレキシブル回路基板（ＣＯＦパッケージ）を製造すること。【解決手段】  リールから引き出されて搬送される金属薄板１０に凹部１０ａを形成し、凹部１０ａを含む部分に開口部１２ａが設けられたレジスト膜１２を金属薄板１０の上に形成する。その後に、金属薄板１０をめっき給電経路に利用する電解めっきで、レジスト膜１２の開口部１２ａ内に金属層を形成することにより、凹部１２ａに充填されたバンプ１８ｃとそれに繋がる配線層１８を得る。さらに、レジスト膜１２を除去し、配線層１８を覆う絶縁層２０を形成した後に、金属薄板１０を除去することによりバンプ１８ｃ及び配線層１８を露出させる。【選択図】  図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リールから引き出されて搬送される金属薄板に凹部を形成する工程と、
前記金属薄板の前記凹部を含む部分に開口部が設けられたレジスト膜を前記金属薄板の上に形成する工程と、
前記金属薄板をめっき給電経路に利用する電解めっきで、前記レジスト膜の開口部内に金属層を形成することにより、前記凹部に充填されたバンプと該バンプに繋がる配線層を得る工程と、
前記レジスト膜を除去する工程と、
前記配線層を被覆する絶縁層を形成する工程と、
前記金属薄板を除去することにより、前記バンプ及び前記配線層を露出させる工程とを有することを特徴とするフレキシブル回路基板の製造方法。
【請求項２】
前記金属薄板に凹部を形成する工程において、前記金属薄板にアライメントマークを同時に形成し、
前記開口部が設けられたレジスト膜を形成する工程において、前記アライメントマークを利用するフォトリソグラフィによって前記レジスト膜の開口部は前記凹部に位置合わせされた状態で形成されることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル回路基板の製造方法。
【請求項３】
前記配線層はインナーリードとアウターリードを含み、前記バンプはインナーリードに設けられることを特徴とする請求項１又は２に記載のフレキシブル回路基板の製造方法。
【請求項４】
前記金属薄板に凹部を形成する工程において、金型を用いたプレス加工によって前記凹部を形成することを特徴とする請求項１又２に記載のフレキシブル回路基板の製造方法。
【請求項５】
前記バンプ及び前記配線層を露出させる工程の後に、
前記配線層の前記バンプが設けられた前記インナーリード及び前記アウターリードが露出するように、前記配線層を被覆するカバーコート層を形成する工程をさらに有することを特徴とする請求項３に記載のフレキシブル回路基板の製造方法。
【請求項６】
前記凹部に充填されたバンプと該バンプに接続された配線層を得る工程において、前記金属層はその下側にバリア金属層を含んで形成され、
前記金属薄板を除去する際に、前記バリア金属層がエッチングストップ層として機能することを特徴とする請求項１又は２に記載のフレキシブル回路基板の製造方法。
【請求項７】
前記絶縁層はフレキシブル性を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のフレキシブル回路基板の製造方法。
【請求項８】
前記金属薄板は銅からなり、前記バリア金属層はニッケル又は金からなることを特徴とする請求項６に記載のフレキシブル回路基板の製造方法。
【請求項９】
前記バンプに半導体チップが実装され、前記アウターリードは電子機器に接続されることを特徴とする請求項３に記載のフレキシブル回路基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はフレキシブル回路基板の製造方法に係り、さらに詳しくは、ＣＯＦ（Chip on Film）タイプのパッケージに適用できるフレキシブル回路基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置のドライバＩＣの実装などでは、配線のファインピッチに容易に対応でき、折り曲げ性に優れるＣＯＦ（Chip On Film）方式がＴＡＢ（Tape Auto Bonding）方式の代替として採用されつつある。
【０００３】
従来のＣＯＦパッケージの製造方法は、図１に示すように、まず、リールから引き出されて搬送される銅箔付きのポリイミドテープ１００の銅箔をフォトリソグラフィによってパターニングすることによりインナーリード１０２ａ及びアウターリード１０２ｂを含む配線層１０２を形成する。その後に、インナーリード１０２ａ及びアウターリード１０２ｂが露出するように、カバーコート層１０４を配線層１０２上に形成する。
【０００４】
次いで、図２に示すように、半導体チップが接続されるインナーリード１０２の部分が露出するように連続したスリット状の開口部１０６ａが設けられたレジスト膜１０６を配線層１０２上に形成する。続いて、図３に示すように、レジスト膜１０６の開口部１０６ａ内に露出するインナーリード１０２ａの部分にＣｕめっきを施すことによりバンプ１０８を形成する。続いて、レジスト膜１０６を除去した後に、カバーコート層１０４から露出するバンプ１０８及び配線層１０２にＮｉ／Ａｕめっきを施す。これにより、図４に示すように、半導体チップに接続するためのバンプ１０８を各インナーリード１０２ａに備えたＣＯＦタイプのフレキシブル回路基板が得られる。
【特許文献１】特開平９−２８３９２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ポリイミドテープは、剛性が弱く、また製造工程において伸縮が生じやすいため、テープの薄膜化や配線層のさらなるファインピッチ化が進むと、リールツーリール搬送の際にテープを上手く搬送できなくなったり、フォトリソグラフィでの高精度の位置合わせが困難になるおそれがある。
【０００６】
また、図３及び図４に示したように、バンプ１０８が形成される部分を画定するためのレジスト膜１０６の開口部１０６ａは、複数のインナーリード１０２ａを跨ぐようにスリット状に形成されることから、インナーリード１０２ａの横方向にバンプ１０８が肥大して形成されるため、隣り合うバンプ１０８同士が電気的にショートするおそれがある。また、従来技術では、バンプの配置を互い違いにして千鳥配列のバンプを形成することは困難を極める。
【０００７】
さらに、バンプの高さは、めっき条件によって調整する必要があるので、回路基板内又は回路基板間でバンプの高さが許容値以上にばらついてしまう場合が多い。
【０００８】
本発明は以上の課題を鑑みて創作されたものであり、何ら不具合が発生することなく、バンプが設けられたファインピッチの配線層を備えたＣＯＦパッケージを製造できるフレキシブル回路基板の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明はフレキジブル回路基板の製造方法に係り、リールから引き出されて搬送される金属薄板に凹部を形成する工程と、前記金属薄板の前記凹部を含む部分に開口部が設けられたレジスト膜を前記金属薄板の上に形成する工程と、前記金属薄板をめっき給電経路に利用する電解めっきで、前記レジスト膜の開口部内に金属層を形成することにより、前記凹部に充填されたバンプと該バンプに繋がる配線層を得る工程と、前記レジスト膜を除去する工程と、前記配線層を被覆する絶縁層を形成する工程と、前記金属薄板を除去することにより、前記バンプ及び前記配線層を露出させる工程とを有することを特徴とする。
【００１０】
本発明では、まず、リールから引き出されてリールツーリール搬送される金属薄板にプレス加工などによって凹部が形成される。その後に、金属薄膜の凹部を含む部分に開口部が設けられたレジスト膜がフォトリソグラフィによって形成される。このとき、好適な態様では、金属薄板に凹部の形成と同時にアライメントマークが形成され、レジスト膜の開口部は金属薄板の凹部に高精度に位置合わせされた状態で形成される。
【００１１】
次いで、レジスト膜の開口部に露出する金属薄板の凹部を含む部分に電解めっきにより金属層を形成して凹部に充填されたバンプとそれに繋がる配線層を得る。このようにすることにより、バンプは、配線層の所要部（インナーリード）に高精度で位置合わせされて自己整合的に形成される。また、金属薄板の凹部の形状によってバンプが画定されるので、従来技術のような配線層の上にめっきでバンプを形成する場合よりも、バンプの形状に再現性があり、バンプの高さのばらつきも格段に小さくすることができる。
【００１２】
また、配線層は、金属薄板をシード層に利用するセミアディティブ法で形成されるので、配線形成工程でシード層をエッチングする必要がなく、配線層の微細化に容易に対応することができる。
【００１３】
続いて、レジスト膜が除去された後に、配線層を被覆するフレキシブル性を有する絶縁層が形成される。さらに、金属薄板が配線層に対して選択的に除去されて、バンプが設けられた配線層が絶縁層から露出する。これにより、フレキシブル基板として機能する絶縁層に配線層が埋設され、その配線層からバンプが突出する構造のフレキシブル回路基板が得られる。
【００１４】
本発明では、リールツーリール（reel to reel）方式で搬送する工程では、ある程度の剛性をもつ金属薄板が仮基板として機能するので、薄膜のポリイミドテープをリールツーリール方式で搬送して各種処理を行ってフィルムパッケージを製造する方法よりも、搬送時の信頼性を向上させることができ、フレキシブル回路基板の製造歩留りを向上させることができる。
【００１５】
さらに、コスト高となるフォトリソグラフィの工程を従来技術より削減できるので、製造コストの面においても有利になる。
【００１６】
特許文献１には、金属板に形成された窪みに電解めっきによりバンプを形成し、絶縁層のビアホールを介してバンプに接続される配線層を形成した後に、金属板をバンプに対して選択的に除去する方法が記載されている。特許文献１では、金属板として、リールから引き出されてリールツーリール搬送されるフレキシブルなものを使用することに関して何ら考慮されていない。しかも、特許文献１では、バンプと配線層の位置は別工程のフォトリソグラフィによって画定されるものであって、本発明のようなバンプを配線層に自己整合的に配置する技術思想はない。このように、特許文献１は、本発明の構成を示唆するものではない。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、本発明では、何ら不具合が発生することなく、ＣＯＦパッケージに適用できるフレキシブル回路基板を歩留りよく製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照して説明する。
【００１９】
（第１の実施の形態）
図５〜図１１は本発明の第１実施形態のフレキシブル回路基板の製造方法を示す図である。図５（ａ）に示すように、まず、リール（巻回体）５から引き出されて搬送される長尺状の金属薄板１０を用意する。金属薄板１０としては、各種の金属材料を使用できるが、好適にはリードフレームを製造する際に使用される可撓性を有する銅薄板が使用され、その厚みは０．１〜０．２ｍｍ程度である。本実施形態では、リール５から引き出される金属薄板１０が仮基板として使用され、いわゆるリールツーリール搬送によって金属薄板１０が加工されたり、その上に配線層や絶縁層などが形成される。本実施形態の金属薄板１０は可撓性とある程度の剛性を併せもつので、薄膜のポリイミテープをリールツーリール搬送で処理する場合と違って、搬送時のずれなどの不具合が発生しにくくなり、搬送時の信頼性を格段に向上させることができる。
【００２０】
その後に、図５（ｂ）に示すように、凸部７ａを備えた上型７及び下型８を有する金型に金属薄板１０を搬送し、金型で金属薄板１０をプレス加工する。これにより、図６に示すように、金属薄板１０の上面側に複数の凹部１０ａが形成される。このとき同時に、長尺状の金属薄板１０の両端部に貫通孔を形成してアライメントマーク１０ｂ（図６の平面図）とする。
【００２１】
次いで、図７に示すように、フォトリソグラフィにより金属薄板１０の凹部１０ａを含む部分に開口部１２ａが設けられたレジスト膜１２を金属薄板１０上に形成する。このとき、レジスト膜１２への露光は、アライメントマーク１０ｂを利用して位置合わせされた状態で行われるので、レジスト膜１２の開口部１２ａは凹部１０ａに高度に位置合わせされた状態で形成される。レジスト膜１２としては、ドライフィルムレジストを使用してもよいし、液状のレジストを塗布して形成してもよい。
【００２２】
続いて、図８（ａ）に示すように、金属薄板１０をめっき給電経路に利用する電解めっきにより、レジスト膜１２の開口部１２ａに露出する金属薄板１０の凹部１０ａを含む部分上にニッケル（Ｎｉ）又は金（Ａｕ）からなる膜厚が１μｍ程度のバリア金属層１４を形成する。さらに、同様な電解めっきによりバリア金属層１４の上に膜厚が９μｍ程度のＣｕ層１６を形成する。その後に、レジスト膜１２が除去される。
【００２３】
これにより、図８（ｂ）に示すように、バリア金属層１４とＣｕ層１６とにより構成される配線層１８が形成されると同時に、金属薄板１０の凹部１０ａにバリア金属層１４及びＣｕ層１６が充填されて配線層１８に繋がるバンプ１８ｃが形成される。配線層１８は、インナーリード１８ａとアウターリード１８ｂとを含んで構成され、バンプ１８ｃはインナーリード１８ａの下側に突出して設けられる。
【００２４】
このように、配線層１８はレジスト膜１２の開口部１２ａによって画定され、バンプ１８ｃは金属薄板１０の凹部１０ａによって画定される。このとき、レジスト膜１２の開口部１２ａは金属薄板１０の凹部１０ａに位置合わせマーク１０ｂによって位置合わせされて形成されるので、バンプ１８ｃは配線層１８のインナーリード１８ａに高精度で位置合わせされて形成される。しかも、バンプ１８ｃの大きさ及び高さは、金属薄板１０にプレス加工で設けられる凹部１０ａの形状によって決まるので、バンプ１８ｃの形状に再現性があり、隣接するバンプ１８ｃだけではなく、複数のフレキシブル回路基板間においてもバンプの高さのばらつきを小さくすることができる。このように、本実施形態では、配線層１８のインナーリード１８ａに繋がるバンプ１８ｃが配線層１８に対して自己整合的に形成される。
【００２５】
さらには、後述する第２実施形態で説明するように、金属薄板１０に設ける凹部１０ａの位置は自由に配置することができるので、バンプ１８ｃを千鳥配列で配置することも可能である。
【００２６】
次いで、図８（ｃ）に示すように、配線層１８を被覆する絶縁層２０を金属薄板１０上に形成する。絶縁層２０としては、硬化後にフレキシブル性を有する樹脂が使用され、例えば、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、又はポリフェニレンエーテル系樹脂が使用される。そのような樹脂層の形成方法としては、配線層１８が形成された金属薄板１０の上に樹脂フィルムをラミネートした後、８０〜１４０℃の温度で熱プレスして硬化させる方法がある。あるいは、樹脂層をスピンコート法又は印刷によって形成するようにしてもよい。
【００２７】
次いで、図８（ｄ）に示すように、金属薄板１０を配線層１８のバリア金属層１４に対して選択的にエッチングして除去する。金属薄板１０のエッチングは、金属薄板１０が銅からなる場合、塩化第二鉄水溶液、塩化第二銅水溶液又は過硫酸アンモニウム水溶液などを用いたウェットエッチングが採用される。このとき、配線層１８のバリア金属層１４（Ｎｉ又はＡｕ）が金属薄板１０をエッチングする際のエッチングストップ層として機能し、金属薄板１０のみを選択的に除去することができる。
【００２８】
図９には図８（ｄ）の構造体を上下反転させた状態が示されている。図９に示すように、金属薄板１０を除去することにより、絶縁層２０がフレキシブル基板として機能し、所要の配線層１８がそのバリア金属層１４が露出した状態で絶縁層２０に埋設されて形成される。そして、配線層１８はインナーリード１８ａとアウターリード１８ｂを備えており、インナーリード１８ａから上側に突出して設けられたバンプ１８ｃが露出する。
【００２９】
さらに、図１０に示すように、インナーリード１８ａ及びアウターリード１８ｂが露出するように、配線層１８を被覆するソルダレジストなどのカバーコート層２２を形成する。
【００３０】
これにより、本実施形態のフレキブル回路基板１が得られる。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態のフレキシブル回路基板の製造方法では、まず、リール５から引き出されてリールツーリール搬送される金属薄板１０にプレス加工によって凹部１０ａとアライメントマーク１０ｂが形成される。次いで、金属薄膜１０の凹部１０ａを含む部分に開口部１２ａを備えたレジスト膜１２がフォトリソグラフィによって形成される。このとき、金属薄板１０にはアライメントマーク１０ｂが形成されているので、レジスト膜１２の開口部１２ａは金属薄板１０の凹部１０ａに高精度で位置合わせされた状態で形成される。
【００３２】
次いで、レジスト膜１２の開口部１２ａに露出する金属薄板１０の凹部１０ａを含む部分に電解めっきによりバリア金属層１４及びＣｕ層１６から構成される配線層１８が形成される。このとき、凹部１０ａによってバンプ１８ｃが画定されて形成され、それに繋がる配線層１８がレジスト膜１２の開口部１２ａによって画定されて形成される。このため、バンプ１８ｃは配線層１８のインナーリード１８ａの所要部に高精度で位置合わせされて形成される。また、金属薄板１０の凹部１０ａの形状によってバンプ１８ｃが画定されるので、バンプ１８ｃの形状に再現性があると共に、隣接するバンプ１８ｃの高さのばらつきを従来技術のような配線層の上にめっきで形成する場合よりも格段に小さくすることができる。
【００３３】
また、バンプ１８ｃ及び配線層１８は金属薄板１０がシード層（めっき給電層）を兼ねるセミアディティブ法で形成されるので、配線形成工程でシード層をエッチングすることなく配線層１８を得ることはできる。従って、配線層１８のさらなるファインピッチ化（ライン：スペース＝４０：４０μｍ以下）に容易に対応できる。
【００３４】
続いて、レジスト膜１２が除去された後に、配線層１８を被覆するフレキシブル性を有する絶縁層２０が形成される。さらに、金属薄板１０が配線層１８のバリア金属層１４に対して選択的に除去されて、バンプ１８ｃが設けられた配線層１８が露出する。その後に、配線層１８のインナーリード１８ａ及びアウターリード１８ｂが露出するように配線層１８上にカバーコート層２２が形成される。
【００３５】
本実施形態では、上記した効果の他に、一般的にコスト高となるフォトリソグラフィ工程に関して言及すると、従来技術では２回（銅箔のパターニング時とバンプ形成時）必要であるが、本実施形態ではバンプ及び配線層を電解めっきで同時に形成する際に必要になるだけであり、製造コストの面からも有利となる。
【００３６】
図１１には本実施形態のフレキシブル回路基板に半導体チップが実装された一例が示されている。図１１に示すように、この例では、フレキシブル回路基板１の左右に配線層１８の群がそれぞれ配置されており、各配線層１８のインナーリード１８ａにはバンプ１８ｃがそれぞれ設けられている。そして、インナーリード１８ａに設けられたバンプ１８ｃに半導体チップ３０の接続パッド３０ａがフリップチップ接続され、半導体チップ３０の下側の隙間にアンダーフィル樹脂２４が充填されてＣＯＦタイプの半導体装置が構成される。
【００３７】
図１１の例では、フレキシブル回路基板１の両端側にアウターリード１８ｂがそれぞれ配置され、アウターリード１８ｂは電子機器の接続端子（例えば液晶表示装置のドライバ回路など）に接続される。あるいは、配線層を引き回すことにより、アウターリード１８ｂが一箇所にまとめられて配置されるようにしてもよい。
【００３８】
また、本実施形態に係るフレキシブル回路基板１では、配線層１８が埋設された絶縁層２０をフレキジブル基板として利用するので、折り曲げた状態で各種の電子機器に実装することも可能である。図１２にはその一例が示されており、本実施形態のフレキシブル回路基板がその中央部の折り曲げ部Ａでインナーリード１８ａ及びアウターリード１８ｂが外側になるようにして折り曲げられている。そして、インナーリード１８ｂのバンプ１８ｃに半導体チップ３０が実装され、電子機器の接続端子４０にアウターリード１８ｂが接続されている。このようにして実装することにより、半導体チップが実装される回路基板の面積を小さくすることができるので液晶表示装置などの電子機器の小型化を図ることができる。
【００３９】
（第２の実施の形態）
図１３及び図１４は本発明の第２実施形態のフレキシブル回路基板の製造方法を示す図である。第２実施形態が第１実施形態と異なる点はバンプの配置を千鳥配列にすることにある。第２実施形態では、第１実施形態と同様な工程についてはその詳しい説明を省略する。
【００４０】
図１３に示すように、まず、第１実施形態と同様に、金属薄板１０にプレス加工により凹部１０ａとアライメントマーク１０ｂとを同時に形成する。第２実施形態では、千鳥配列のバンプを形成するため、複数の凹部１０ａは一方向において互い違いになるように配列される。
【００４１】
その後に、第１実施形態で説明した図７〜図１０の工程を遂行することにより、図１４に示すように、各バンプ１８ｃは、隣接する方向において互い違いになった状態で配線層１８の各インナーリード１８ａにそれぞれ位置合わせされて配置され、いわゆる千鳥配列となって形成される。これにより、第２実施形態のフレキシブル回路基板１ａが得られる。
【００４２】
このように本発明では、バンプの配列の自由度が高く、配線層のインナーリードの任意の位置にバンプを高精度で位置合わせして形成することができる。第２実施形態では、インナーリード１８ａに千鳥配列でバンプ１８ｃが設けられることから、バンプ１８ｃがインナーリード１８ａから横方向にはみ出すとしてもバンプ１８ｃ同士の電気的なショートが発生しにくくなるので、第１実施形態よりも配線層１８のファインピッチ化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】図１は従来技術のＣＯＦパッケージの製造方法を示す図（その１）である。
【図２】図２は従来技術のＣＯＦパッケージの製造方法を示す図（その２）である。
【図３】図３は従来技術のＣＯＦパッケージの製造方法を示す図（その３）である。
【図４】図４は従来技術のＣＯＦパッケージの製造方法を示す図（その４）である。
【図５】図５（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１実施形態のフレキシブル回路基板の製造方法を示す図（その１）である。
【図６】図６は本発明の第１実施形態のフレキシブル回路基板の製造方法を示す図（その２）である。
【図７】図７は本発明の第１実施形態のフレキシブル回路基板の製造方法を示す図（その３）である。
【図８】図８（ａ）〜（ｄ）は本発明の第１実施形態のフレキシブル回路基板の製造方法を示す図（その４）である。
【図９】図９は本発明の第１実施形態のフレキシブル回路基板の製造方法を示す図（その５）である。
【図１０】図１０は本発明の第１実施形態のフレキシブル回路基板の製造方法を示す図（その６）である。
【図１１】図１１は本発明の第１実施形態のフレキシブル回路基板に半導体チップが実装された様子を示す図である。
【図１２】図１２は本発明の第１実施形態のフレキシブル回路基板に半導体チップが実装されたものを折り曲げて電子機器に実装した例を示す断面図である。
【図１３】図１３は本発明の第２実施形態のフレキシブル回路基板の製造方法を示す図（その１）である。
【図１４】図１４は本発明の第２実施形態のフレキシブル回路基板の製造方法を示す図（その２）である。
【符号の説明】
【００４４】
１，１ａ…フレキシブル回路基板、５…リール、７…上型、７ａ…凸部、８…下型、１０…金属薄板、１０ａ…凹部、１０ｂ…アライメントマーク、１２…レジスト膜、１２ａ…開口部、１４…バリア金属層、１６…Ｃｕ層、１８…配線層、１８ａ…インナーリード、１８ｂ…アウターリード、１８ｃ…バンプ、２０…絶縁層、２２…カバーコート層、２４…アンダーフィル樹脂、３０…半導体チップ、３０ａ…接続パッド。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2006253253.tif 000012
【図１１】
2006253253.tif 000013
【図１２】
2006253253.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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