(57)【要約】【課題】プラスチック基板を用いたフレキシブル銅張積層板の作製において、歩留まりの低下や、後工程での取り扱いの不具合を生じるという課題を改善する。【解決手段】本発明の回路素子の作製方法は、プラスチック基板上に、シード層を形成し、前記シード層上に、導電層を形成し、前記導電層上に、絶縁層を形成し、前記プラスチック基板の裏面から前記プラスチック基板を剥離することを特徴とする。さらに、エッチング法により、前記導電層の上面を露出させ、前記導電層の上面に接続するように、集積回路を形成し、前記集積回路を覆うように、絶縁膜を形成してもよい。また、本発明の回路素子は、これらの方法によって、作製された回路素子である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチック基板上にシード層を形成し、
前記シード層上に導電層を形成し、
前記導電層上に絶縁層を形成し、
前記シード層の裏面から前記プラスチック基板を剥離することを特徴とする回路素子の作製方法。
【請求項２】
前記プラスチック基板は、ポリイミドを含むことを特徴とする請求項１に記載の回路素子の作製方法。
【請求項３】
前記プラスチック基板をロール ツウ ロール加工法で剥離することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の回路素子の作製方法。
【請求項４】
セミアディティブ法を用いて、前記導電層を形成することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の回路素子の作製方法。
【請求項５】
前記シード層は、ニッケル及びクロムを含むことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の回路素子の作製方法。
【請求項６】
前記導電層の裏面から前記シード層を除去することを特徴とする請求項１至請求項５のいずれか一項に記載の回路素子の作製方法。
【請求項７】
エッチング法により、前記導電層の上面を露出させ、
前記導電層の上面に接続するように、集積回路を形成し、
前記集積回路を覆うように、絶縁層を形成することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の回路素子の作製方法。
【請求項８】
前記導電層の下面に接するように半田を形成することを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の回路素子の作製方法。
【請求項９】
絶縁層と、
上面と下面に前記絶縁層から露出した部分を有する導電層と、
を有することを特徴とする回路素子。
【請求項１０】
半田と、
前記半田上の導電層と、
絶縁層と、
前記導電層上の集積回路と、
を有する回路素子において、
前記絶縁層中に前記導電層が設けられ、
前記導電層の下面が前記半田に接し、
前記導電層の上面が前記集積回路に接することを特徴とする回路素子。
【請求項１１】
前記導電層は、銅（Ｃｕ）を含むことを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の回路素子。
【請求項１２】
前記絶縁層の膜厚は、１５〜６０μｍの範囲にあることを特徴とする請求項９乃至請求項１１に記載のいずれか一項に記載の回路素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、剥離技術を利用した回路素子及びその作製方法に関し、特に、剥離技術を利用し集積回路（ＩＣ：Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）を実装した回路素子及びその作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スマートフォンに代表される携帯情報端末などの小型化、高性能化に伴い、フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔｓ以下、ＦＰＣ）の軽薄短小化、ファインパターン回路形成、低コスト化が強く望まれている。
【０００３】
ポリイミド（ＰＩ：ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）フイルムは優れた耐熱性、屈曲性、及び電気絶縁性等を有するから、ＦＰＣの絶縁材料として多く用いられている。ＦＰＣの作製には、主要部材においてフレキシブル銅張積層板（ＦＣＣＬ；Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｃｕｐｐｅｒ Ｃｌａｄ Ｌａｍｉｎａｔｅ、以下、ＦＣＣＬ）が用いられ、ポリイミド基板の表面のメタライズ方法の一つとして乾式法であるスパッタリング法が用いられている。
【０００４】
市販されているメタライズタイプの２層ＦＣＣＬは、ポリイミドフイルムの表面にＮｉ／Ｃｒ合金とＣｕのシード層をスパッタリング法で形成し、シード層の上に電解Ｃｕめっきにより導体層が形成されている。
【０００５】
現在のＦＰＣは安価なラミネートタイプやキャストタイプのＦＣＣＬが使用されており、ポリイミドフイルムと導体層の界面が平滑でなく、銅箔の薄膜化が難しいためファインパターンの回路形成が困難で、また、銅箔が厚いためＦＰＣの薄型化が難しいことが非特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】ＪＣＵテクニカルレポート ９７号 (２０１５年１月) 高徳 誠、福本ユリナ、中丸弥一郎
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図１（a）に、ＦＣＣＬの構成を示す。ポリイミドからなるプラスチック基板１０１aと、Ｃｕのめっきから形成される導電層１０３との間に、これらの密着性を上げるためにシード層１０２が形成されている。発明者らは、プラスチック基板１０１aとシード層１０２との間において、図１（ｂ）に示すように、プラスチック基板１０１ｂとシード層１０２と間で、剥がれが生じやすいことを見つけ出した。この剥れは、導電層１０３とシード層１０２との密着力が、プラスチック基板１０１ａとシード層１０２との密着力よりも大きいために起こったと考えられている。
【０００８】
このプラスチック基板の剥がれは、歩留まりの低下や、後工程での取り扱いの不具合を生じるという課題を有していた。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、ポリイミド基板およびシード層間の剥がれやすさを積極的に採用し、薄膜化された回路素子を提供することにある。本発明の他の目的は、工程を簡略化し、集積回路（ＩＣ）の実装の信頼性を向上させ、歩留まりを向上させることのできる薄膜化された回路素子の作製方法を提供することにある。
【００１０】
本明細書において、絶縁層と、絶縁層中の導電層を少なくとも含む素子を回路素子という。この回路素子は、導電層と接続する集積回路や半田を含んでいてもよい。
【００１１】
このような目的を達成するため、本発明の回路素子の作製方法の一様態は、プラスチック基板上にシード層を形成し、前記シード層上に導電層を形成し、前記導電層上に絶縁層を形成し、前記シード層の裏面から前記プラスチック基板を剥離することを特徴とする。
【００１２】
前記プラスチック基板は、ポリイミドを含むことを特徴とする。
【００１３】
前記プラスチック基板をロール ツウ ロール加工法で剥離することを特徴とする。
【００１４】
セミアディティブ法を用いて、前記導電層を形成することを特徴とする。
【００１５】
前記シード層は、ニッケル及びクロムを含むことを特徴とする。
【００１６】
前記導電層の下面からシード層を除去することを特徴とする。
【００１７】
エッチング法により、前記導電層の上面を露出させ、前記導電層の上面に接続するように、集積回路を形成し、前記集積回路を覆うように絶縁層を形成することを特徴とする。
【００１８】
前記導電層の裏面に接するように半田を形成することを特徴とする。
【００１９】
本発明の回路素子の一様態は、絶縁層と、上面と下面（裏面）に前記絶縁層から露出した部分を有する導電層と
を有することを特徴とする。
【００２０】
本発明の回路素子の他の様態は、半田と、前記半田上の導電層と、絶縁層と、前記導電層上の集積回路と、を有する回路素子において、前記絶縁層中に前記導電層が設けられ、前記導電層の下面が前記半田に接し、前記導電層の上面が前記集積回路に接することを特徴とする。
【００２１】
前記導電層は、銅を含むことを特徴とする。
【００２２】
前記絶縁層の膜厚は、１５〜６０μｍの範囲にあることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の回路素子及びその作製方法を用いることにより、プラスチック基板を剥離することにより、回路素子を薄膜化することができる。この剥離のために、ロール ツウ ロール加工法を用いることができる。また、ロール ツウ ロール加工法を用いた機械剥離により、回路素子の作製工程の簡易化を行うことができる。さらに、ロール ツウ ロール加工法を採用すると、回路素子は装置の間を連続的に流れることになり、回路素子の作製装置は互いに連結されるので、搬送に伴う手間や装置を大幅に省けるといった利点がある。
【００２４】
本発明の回路素子及びその作製方法を用いることにより、プラスチック基板を厚い膜で使用することにより、補強機能を確保し安定した工程を行うことができる。また、このプラスチック基板は、レーザや熱による剥離を必要とするガラス基板よりも剥離が容易である。その結果、歩留まりが向上する。
【００２５】
本発明の回路素子及びその作製方法を用いることにより、低熱膨張率（ＣＴＥ：ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅｒｍａｌ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ）、高弾性のプラスチック基板に厚い膜を使用することにより、剥離しやすさ等の取り扱いしやすさが増し安定した加工ができ、集積回路の実装信頼性が向上する。その結果、歩留まりが向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】（ａ）従来のＦＣＣＬを示す図、（ｂ）実施の形態３に係る発明者が見い出した課題を示す図である。
【図２】（ａ）〜（ｆ）本発明の実施の形態１にかかる回路素子の作製工程を示す図である。
【図３】（ａ）〜（ｉ）本発明の実施の形態２にかかる回路素子の作製工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の回路素子及びその作製方法の形態について、図を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下に示す実施形態の記載内容に限定されず、本明細書等において開示する発明の趣旨から逸脱することなく形態および詳細を様々に変更し得ることは当業者にとって自明である。また、異なる実施形態に係る構成は、適宜組み合わせて実施することが可能である。
【００２８】
（実施の形態１）
図１（ａ）のＦＣＣＬに対し、引き剥がし試験を実施すると、図１（ｂ）に示すように、５Ｎ／ｃｍ程度の力でプラスチック基板１０１ｂとシード層１０２との界面で剥離がおこった。この結果により、この剥離は、導電層１０３（Ｃｕ）とシード層１０２との密着力が、プラスチック基板１０１ｂとシード層１０２との密着力よりも、大きいため、おこったと考えられる。
【００２９】
この原理を用いた本発明の実施の形態に係る回路素子の作製方法について図２（ａ）〜（ｆ）を用いて説明する。
【００３０】
まず、プラスチック基板２０１ａを準備する。本実施の形態では、プラスチック基板２０１ａの材料として、ポリイミドを用いる。また、ポリイミド材料は、東レ・デュポン社製のカプトン（登録商標）を６５μｍの型番で用いることができる。カプトンの熱膨張率は、４〜５ｐｐｍ／℃程度、弾性率は７．１ＧＰａである。本実施の形態では、厚さが、６５μｍものを用いる。なお、回路素子作製工程において補強機能が確保できる程度の３５〜７０μｍ、熱膨張率が、３〜２０ｐｐｍ／℃、弾性率が５〜８ＧＰａのプラスチック基板を用いることができる。
【００３１】
スパッタリング法により、プラスチック基板２０１ａ上にシード層２０２を形成する。シード層２０２の材料として、ＮｉとＣｕとの合金を用いる。これらの合金は密着性がよく、また、剥離しやすい性質を有する。（図２（ａ）シード層２０２の形成）
【００３２】
次いで、図２（ｂ）に示すように、セミアディティブ法（ＳＡＰ：Ｓｅｍｉ Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｐｒｏｃｅｓｓ）を用いて、シード層２０２上に、パターニングされた導電層２０３ａを形成する。この導電層の材料として銅（Ｃｕ）を用いる。（図２（ｂ）ＳＡＰによる回路の形成）
【００３３】
次いで、スクリーン印刷法を用い、絶縁膜を形成し、２２０℃、１時間焼成を行う。パターニング法により、絶縁層２０４ａの一部がエッチングされ、一部の導電層２０３ａの上面が露出している。絶縁膜の材料として、例えば、感光性のポリイミド材料やエポキシ系のレジスト材料を用いる。（図２（ｃ）絶縁層２０４ａの形成）
【００３４】
次いで、図２（ｂ）及び図２（ｃ）の工程を２回繰り返し、図２（ｄ）に示すように、絶縁層２０４ｂ中に多層化された導電層２０３ｂを形成する。本実施形態では、絶縁層２０４ａと同じ材料で絶縁層２０４ｂを形成するが、異なった絶縁材料を絶縁層２０４ｂの上部に用いてもよい。多層化された導電層２０３ｂの上面は、露出している。多層化された導電層は、配線や、接続電極及び浮遊電極等の電極として機能することが可能である。絶縁層２０４ｂの膜厚は、例えば、３０μｍである。（図２（ｄ）多層化された導電層の形成）
【００３５】
次いで、シード層２０２に密着しているプラスチック基板２０１aを、図２（ｅ）に示すように、ロールを用いロール ツウ ロール加工法で、シード層２０２の裏面からプラスチック基板２０１ｂを剥離する。具体的には、吸着などで、絶縁膜２０４ｂの上面や端面を固定し、幅がプラスチック基板２０１ｂと同等の粘着性の高いロールを用い、プラスチック基板２０１aの裏面の端部付近にロールを接着させ、そのロールの軸を回転させ、ロールにプラスチック基板２０１aを巻き付かせることにより、２〜３Ｎ／ｃｍ程度でこの剥離を行うことができる。この剥離は、絶縁層２０４ｂ及び導電層２０３ｂとシード層２０２との密着力が、プラスチック基板２０１aとシード層２０２との密着力よりも大きいため、おこったと考えられる。絶縁層の焼成（キュア）での熱履歴により、よりプラスチック基板２０１ｂをシード層２０２の裏面より剥離しやすくすることができる。（図２（ｇ）シード層とプラスチック基板との界面で剥離）
【００３６】
次いで、図２（ｆ）に示すように、薬液、例えば、過マンガン酸塩を含むアルカリ性エッチング液を用いて、シード層２０２を除去する。このシード層２０２の除去により、例えば、多層化された導電層の一部と他部とは電気的に絶縁される。（図２（ｆ）シード層の除去）
【００３７】
上述の工程により、本実施の形態の回路素子を完成させることができる。
【００３８】
本実施の形態で示したとおり、プラスチック基板を剥離することにより、回路素子を薄膜化することができる。この剥離のために、ロール ツウ ロール加工法を用いることができる。また、ロール ツウ ロール加工法を用いた機械剥離により、回路素子の作製工程の簡易化を行うことができる。さらに、ロール ツー ロール加工法を採用すると、回路素子は装置の間を連続的に流れることになり、回路素子の作製装置は互いに連結されるので、搬送に伴う手間や装置を大幅に省けるといった利点がある。
【００３９】
本実施の形態で示したとおり、ポリイミド等の厚い膜からなるプラスチック基板を使用することにより、補強機能を確保し安定した工程を行うことができる。また、このプラスチック基板は、レーザや熱による剥離を必要とするガラス基板よりも剥離が容易である。その結果、歩留まりが向上する。
【００４０】
なお、本実施の形態では、プラスチック基板を、ロール ツウ ロール加工法を用いて、プラスチック基板の剥離を行うが、他の剥離装置や、人の手により剥離を行ってもよい。
【００４１】
（実施の形態２）
実施の形態１と同様に、図１（ｂ）に記載した原理を用いた本発明の実施の形態２に係る集積回路（ＩＣ）を搭載した回路素子の作製方法について図３（ａ）〜（ｉ）を用いて説明する。
【００４２】
本実施の形態は、実施の形態１の工程に加え、さらに、銅（Ｃｕ）を用いた多層化された導電層と接続するように、集積回路を実装し、実装された集積回路を樹脂で覆う工程を有する点が異なる。
【００４３】
まず、プラスチック基板３０１aを準備する。本実施形態では、プラスチック基板３０１の材料として、ポリイミドを用いる。ポリイミド材料は、東レ・デュポン社製のカプトン（登録商標）を用いる。カプトンの熱膨張率は、４〜５ｐｐｍ／℃程度、弾性率は７．１ＧＰａである。本実施の形態では、厚さが６５μｍのものを用いる。なお、回路素子作製工程において補強機能が確保できる程度の３５〜７０μｍ、熱膨張率が、３〜２０ｐｐｍ／℃、弾性率が５〜８ＧＰａのプラスチック基板を用いることができる。
【００４４】
スパッタリング法により、プラスチック基板３０１ａ上にシード層３０２を形成する。シード層３０２の材料として、ＮｉとＣｕとの合金を用いる。これらの合金は密着性がよく、また、剥離しやすい性質を有する。（図３（ａ）シード層３０２の形成）
【００４５】
次いで、図３（ｂ）に示すように、セミアディティブ法（ＳＡＰ：Ｓｅｍｉ Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｐｒｏｃｅｓｓ）を用いて、シード層３０２上に、パターニングされた導電層３０３aを形成する。この導電層の材料として銅（Ｃu）を用いる。（図３（ｂ）ＳＡＰによる回路の形成）
【００４６】
次いで、スクリーン印刷法を用い、絶縁膜を形成し、２２０℃、１時間焼成を行う。パターニング法により、絶縁層３０４ａの一部がエッチングされ、一部の導電層３０３ａの上面が露出している。絶縁層３０４ａの材料は、例えば、感光性のポリイミド材料やエポキシ系のレジスト材料を用いる。（図３（ｃ）絶縁層３０４ａの形成）
【００４７】
次いで、図３（ｂ）及び図３（ｃ）の工程を２回繰り返し、図３（ｄ）に示すように、絶縁層３０４ｂ及び絶縁層３０４ｂ中の多層化された導電層３０３ｂを形成する。本実施形態では、絶縁層３０４ａと同じ材料で絶縁層３０４ｂを形成するが、異なった絶縁材料を絶縁層３０４ｂの上部に用いてもよい。多層化された導電層３０３ｂの上面は、露出している。絶縁層３０４ｂの膜厚は、例えば、３０μｍである。（図３（ｄ）多層化された導電層の形成）
【００４８】
次いで、図３（ｅ）に示すように、 露出した配線の上部と接するように集積回路（ＩＣ）３０５を形成する。接着剤３０６を介して、多層化された導電層３０３ｂと集積回路（ＩＣ）３０５が電気的に接続される。集積回路として、例えば、薄膜トランジスタやダイオードを用いることができる。（図３（ｅ）ＩＣの実装）
【００４９】
次いで、図３（ｆ）に示すように、集積回路（ＩＣ）３０５を覆うように、絶縁膜をトランスファーモールドもしくはコンプレッションモールドによって形成し、１７０〜１８０℃、１時間で焼成を行う。絶縁膜の材料として、本実施の形態ではエポキシ樹脂を用いる。絶縁膜の材料として、粉状又は液状の封止材を用いることができる。焼成後の絶縁層３０７の膜厚は、例えば、２５０〜３００μｍである。（図３（ｆ）樹脂封止）
【００５０】
次いで、シード層３０２に密着しているプラスチック基板３０１ａを、ロール ツウ ロール加工法で、図３（ｇ）に示すように、シード層３０２からプラスチック基板３０１ｂを剥離する。具体的には、吸着などで、絶縁層３０７の上面や絶縁層３０４ｂ,３０７の端面を固定し、幅がプラスチック基板２０１ｂと同等の粘着性の高いロールを用い、プラスチック基板３０１aの裏面の端部付近にロールを接着させ、そのロールの軸を回転させ、ロールにプラスチック基板３０１aを巻き付かせることにより、２〜３Ｎ／ｃｍ程度でこの剥離を行うことができる。この剥離は、絶縁層３０４ｂ及び導電層３０３ｂとシード層３０２との密着力が、プラスチック基板３０１aとシード層３０２との密着力よりも、大きいために起こったと考えられる。樹脂封止後の絶縁層の総厚みが増すため、よりプラスチック基板３０１ｂをシード層３０２の裏面から剥離しやすくすることができる。また、絶縁層３０４ｂの焼成（キュア）、樹脂封止工程での熱履歴により、よりプラスチック基板３０１ｂをシード層３０２の裏面から剥離しやすくすることができる。（図３（ｇ）シード層とプラスチック基板との界面で剥離）
【００５１】
次いで、図３（ｈ）に示すように、薬液、例えば、過マンガン酸塩を含むアルカリ性エッチング液を用いて、シード層３０２を除去する。このシード層３０２の除去により、例えば、多層化された導電層３０４ｂの一部と他部とは電気的に絶縁される。シード層の除去後の絶縁層の膜厚の合計は、例えば、２６５〜３６０μｍの範囲にあることが好ましい。（図３（ｈ）シード層の除去）
【００５２】
次いで、図３（i）に示すように、露出した導電層３０３ｂの下面にはんだボール３０８を設ける。はんだボール３０８の材料として、Ｓｎを用いることができる。(図３（i）はんだボールの搭載)
【００５３】
上述の工程により、本実施の形態の回路素子を完成させることができる。
【００５４】
なお、本実施の形態の図３（ａ）〜（ｄ）、（ｇ）、（ｈ）の工程は、本実施の形態１の図２（ａ）〜（ｄ）、（ｇ）、（ｈ）と同一の工程を用いることができる。
【００５５】
また、図３（a）〜（ｄ）工程と同時進行、または、その前に、実装用の集積回路の作製を行うこともできる。
【００５６】
本実施の形態で示したとおり、低熱膨張率（ＣＴＥ：ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅｒｍａｌ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ）、高弾性の性質を有するカプトン（登録商標）からなるプラスチック基板を厚膜で使用することにより、剥離しやすさ等の取り扱いしやすさが増す。その結果、歩留まりが向上する。
【００５７】
本実施の形態で示したとおり、プラスチック基板を剥離することにより、回路素子を薄膜化することができる。この剥離には、ロール ツウ ロール加工法を用いることができる。また、ロール ツウ ロール加工法を用いた機械剥離により、回路素子の作製工程の簡易化を行うことができる。ロール ツー ロール加工法を採用すると、回路素子は作製装置の間を連続的に流れる。作製装置は互いに連結されるので、材料搬送に伴う手間や装置を大幅に省けるといった効果がある。
【００５８】
本実施の形態で示したとおり、ポリイミド等の厚い膜からなるプラスチック基板を使用することにより、補強機能を確保し安定した工程を行うことができる。また、このプラスチック基板は、レーザや熱による剥離を必要とするガラス基板よりも剥離が容易である。その結果、歩留まりが向上する。
【００５９】
本発明の回路素子及びその作製方法を用いることにより、低熱膨張率（ＣＴＥ：ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅｒｍａｌ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ）、高弾性の性質を有するポリイミド等の厚い膜からなるプラスチック基板を使用することにより、剥離しやすさ等の取り扱いしやすさが増し安定した加工ができ、集積回路の実装信頼性が向上する。その結果、歩留まりが向上する。
【００６０】
なお、本実施の形態では、プラスチック基板を、ロール ツウ ロール加工法を用いて、プラスチック基板の剥離を行うが、他の剥離装置や、人の手により、剥離を行ってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、剥離技術を利用した回路素子及びその作製方法、特に、剥離技術を利用し集積回路を実装した回路素子及びその作製方法に適用することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１０１ａ,２０１ａ, ３０１ａ  プラスチック基板
１０１ｂ,２０１ｂ, ３０１ｂ  プラスチック基板
１０２,２０２,３０２  シード層
１０３, ２０３ａ, ３０３ａ  導電層
２０３ｂ,３０３ｂ  多層化された導電層  
２０４ａ,２０４ｂ, ３０４ａ,３０４ｂ 絶縁層
３０５  集積回路（ＩＣ）
３０６  接着剤
３０７  絶縁層
３０８  半田ボール
【図１】
2019140163.tif 000003
【図２】
2019140163.tif 000004
【図３】
2019140163.tif 000005