(57)【要約】【解決手段】本発明の配線基板は、絶縁性樹脂からなるフィルムの表面に基材金属層および銅層がこの順序で積層された基材フィルムを選択的にエッチングして多数の配線が形成された配線基板であって、配線が形成されていない絶縁性樹脂からなるフィルムの表面における水酸基の含有率が１５原子％以下であることを特徴としている。【効果】本発明の配線基板は、配線間の絶縁信頼性が高く、配線パターン間で短絡が発生しにくい。【選択図】図６
2008085295.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性樹脂からなるフィルムの表面に基材金属層および銅層がこの順序で積層された基材フィルムを選択的にエッチングして多数の配線が形成された配線基板であって、配線が形成されていない絶縁性樹脂からなるフィルムの表面における水酸基の含有率が１５原子％以下であることを特徴とする配線基板。
【請求項２】
上記配線基板における一の配線から隣接する配線方向への金属の溶出距離が、下記式（1）で表されるLよりも小さいことを特徴とする請求項第１項記載の配線基板；
【数１】
2008085295.tif 000017
（ただし、式（１）において、Lは金属の溶出距離、ｔはHHBTにおいて要求される耐久
時間であり、αは、HHBT の湿度、温度、および、印加電圧に対応した定数であり、ｎは
、イオンマイグレーションの発生が認められるHHBT時間６０００分以上の領域（エリアB
）においては１／２である。）。
【請求項３】
上記配線間距離が、１０〜３０μmの範囲内にあることを特徴とする請求項第１項記載
の配線基板。
【請求項４】
上記基材金属層の厚さが５０〜１００００Åの範囲内にあり、該基材金属層を形成する金属が、ニッケルおよびクロムを含有することを特徴とする請求項第１項記載の配線基板。
【請求項５】
上記絶縁性樹脂からなるフィルムが、ポリイミドからなる厚さ８〜７５μmのフィルム
であることを特徴とする請求項第１項記載の配線基板。
【請求項６】
上記HHBT時間を測定する条件が温度３５８K、湿度８５％RHの条件で、かつ印加電圧が
６０Vの条件で１，０００時間(60,000分)であることを特徴とする請求項第２項の配線基
板。
【請求項７】
上記配線からの溶出金属が、ニッケルであることを特徴とする請求項第２項記載の配線基板。
【請求項８】
上記配線基板に形成された個々の配線に印加される電圧が１〜２００Vの範囲内にある
ことを特徴とする請求項第１項記載の配線基板。
【請求項９】
絶縁性樹脂フィルムの表面に基材金属層を析出させ、該基材金属層の表面に銅を析出させ、銅層を形成し、該銅層の表面に感光性樹脂層を形成して該感光性樹脂層を露光現像して所望のパターンを形成し、該パターンをマスキング材として銅層と基材金属層の一部を選択的にエッチングした後、該配線基板の表面を過マンガン酸塩の水溶液で処理することを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項１０】
上記過マンガン酸塩の水溶液が過マンガン酸カリウムを５〜５０ｇ／リットルの範囲内の量で含み、かつ該過マンガン酸カリウム水溶液で配線基板を１〜３０秒間処理することを特徴とする請求項第９項記載の配線基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は隣接する配線間でイオンマイグレーションによる短絡が発生しにくい配線基板およびこの配線基板を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
絶縁基板の表面に基材金属層を形成し、この基材金属層の表面に銅などの導電性金属層を形成した基材フィルムの表面に感光性樹脂を所望の形状に露光現像して形成されたパターンをマスキング材として導電性金属層および基材金属層を選択的にエッチングした配線基板が知られている。たとえば絶縁フィルムの表面にニッケル−クロムからなる基材金属層を形成し、この基材金属層の表面に銅を析出させた基材フィルムに感光性樹脂からなるマスキング材を配置して選択的にエッチングすることにより、COF(Chip On Film)などの
配線基板を製造することができる。
【０００３】
このCOFなどに代表される配線基板では、非常に微細な配線パターンを形成することが
でき、最も配線パターンが密に形成されるインナーリード部分では、配線パターンのピッチ幅が３５μmを下回るようなファインピッチの配線パターンを形成することができる。
【０００４】
しかしながら、上記のようにして形成された配線パターンからは絶縁基板の表面に沿って配線パターンを形成する金属が経時的に溶出するイオンマイグレーションが発生することが知られており、こうしてイオンマイグレーションによって溶出した金属により隣接する配線パターンとの間に短絡が発生することがある。
【０００５】
特に上記のように配線パターンのピッチ幅が３５μmに満たないようなファインピッチ
の配線基板では、隣接する配線との間隔が狭くなると僅かな金属の溶出によっても短絡が発生する。殊に上述のようにCOFでは、インナーリード部におけるピッチ幅が３５μm以下の極めてファインピッチの配線パターンを有するものが使用され始めており、このような３５μm以下のピッチ幅を有する配線パターンの隣接する配線との間隙は１０μm、１５μm、２０μm、あるいは、２５μmと非常に狭くなってきている。
【０００６】
上記のようにCOFにおける配線パターンは非常にファインピッチであることが要求され
ており、さらに、配線パターン間の絶縁信頼性も高いことが必要になってきている。
COFの配線パターン間の絶縁抵抗の信頼性に関しては、一般に、３５８K、８５%RHの条
件で1000時間（60,000分）通電しても絶縁破壊しないという試験（HHBT）をクリヤーすることが必要であるとされている。
【０００７】
平行に形成された多数の配線を用いてHHBTを行った場合、配線間で絶縁破壊が起きるのは、イオンマイグレーションにより配線から溶出した金属による。このイオンマイグレーションにより金属の配線パターンからの溶出距離（配線パターンから溶出金属の先端までの距離）を精密に測定すると、配線から溶出金属の先端までの距離が最初はわずかづつ長くなるが、ある時間を境にして配線から溶出金属の先端までの距離が急速に長くなることが分かった。たとえば、ポリイミドフィルムの表面にニッケル-クロムからなる基材金属
層を形成してこの基材金属層の表面に銅を析出させた基材フィルムを用いてフォトリソグラフィー法により配線パターンを形成した試料について３５８K、８５％RH、印加電圧６
０Vの条件でHHBTを行ったときの溶出金属の配線からの溶出距離と時間との関係を示すと
、たとえば図１に示すように金属の溶出距離が急峻に長くなる点がある。この金属の溶出距離が急峻に長くなる点を境にして、前半をエリアAとし、後半をエリアBとする。イオンマイグレーションによる配線パターン間の短絡は、エリアAでは生ずることがなく、金属
の溶出距離が急峻に長くなるエリアBに生ずる。
【０００８】
従って、イオンマイグレーションによる隣接する配線パターン間で短絡が発生させないためには、このエリアBにおける配線を形成する金属の溶出距離と、隣接する配線パター
ンとの間隔の関係を明確にする必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、イオンマイグレーションによって隣接する配線パターン間で短絡が生じにくい配線基板、特にCOFを提供することを目的としている。
また、本発明は、イオンマイグレーションによって配線パターン間に短絡が生じにくい配線パターンを製造する方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の配線基板は、絶縁性樹脂からなるフィルムの表面に基材金属層および銅層がこの順序で積層された基材フィルムを選択的にエッチングして多数の配線が形成された配線基板であって、配線が形成されていない絶縁性樹脂からなるフィルムの表面における水酸基の含有率が１５原子％以下であることを特徴としている。なお、本発明における水酸基の含有率は、μ-ESCAを用いて絶縁基板の表面にある酸素原子の１ｓ電子（O1S）を測定することにより求めた値である。
【００１１】
また、本発明の配線基板の製造方法は、絶縁性樹脂フィルムの表面に基材金属層を析出させ、該基材金属層の表面に銅を析出させ、銅層を形成し、該銅層の表面に感光性樹脂層を形成して該感光性樹脂層を露光現像して所望のパターンを形成し、該パターンをマスキング材として銅層と基材金属層の一部を選択的にエッチングした後、該配線基板の表面を過マンガン酸塩の水溶液で処理することを特徴としている。
【００１２】
本発明の配線基板では、絶縁性樹脂からなるフィルムの表面に基材金属層および銅層がこの順序で積層された多数の配線が形成されてなり、この配線の内の任意の一の配線（A
）とこの配線（A）に隣接する配線(A-1)との配線間距離が下記式(1)で表されるLよりも大きい。
【００１３】
【数２】
2008085295.tif 000003
【００１４】
ただし、式（１）において、Lは金属の溶出距離、ｔはHHBTにおいて要求される耐久時
間であり、αは、HTTBの湿度、温度、および、印加電圧に対応した定数であり、ｎは、マイグレーションの発生が認められるHHBT時間６０００分以上の領域（エリアB）において
は１／２である。
【００１５】
特に本発明の配線基板は、、配線間距離が、１０〜３０μmの範囲内にある配線基板に
対して高い有用性を示す。
本発明の配線基板は、基材金属層の厚さが５０〜１００００Åの範囲内にあり、該基材金属層を形成する金属が、ニッケルおよびクロムを含有する場合に有用性が高い。この配線基板においてイオンマイグレーションによって溶出する金属は主としてニッケルである。
【００１６】
さらに、本発明では上記絶縁性樹脂からなるフィルムが、ポリイミドからなる厚さ８〜７５μmのフィルムであることが好ましい。
本発明において、上記HHBTを行う条件は、温度３５８K、湿度８５％RHの条件で、かつ
印加電圧が６０Vであり、この条件で１０００時間（60,000分）の耐久性を有する。
【００１７】
さらに、本発明の配線基板では、上記配線基板に形成された個々の配線に印加される電圧は通常は１〜２００Vの範囲内にある。
また、本発明の配線基板の製造方法は、絶縁性樹脂フィルムの表面に基材金属層を析出させ、該基材金属層の表面に銅を析出させ、銅層を形成し、該銅層の表面に感光性樹脂層を形成して該感光性樹脂層を露光現像して所望のパターンを形成し、該パターンをマスキング材として銅層と基材金属層の一部を選択的にエッチングした後、該配線基板の表面を過マンガン酸塩の水溶液で処理することを特徴としている。
【００１８】
上記配線基板の製造方法において、過マンガン酸塩の水溶液が過マンガン酸カリウムを５〜５０ｇ／リットルの範囲内の量で含み、かつ該過マンガン酸カリウム水溶液で配線基板を１〜３０秒間処理することが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の配線基板には、絶縁フィルムの表面に基材金属層を形成し、その基材金属層の表面にさらに銅を析出させた基材フィルムを用いてフォトリソグラフィー法により微細な配線パターンが形成されている。このような配線基板、特にCOFの場合などには、配線パ
ターンのピッチ幅が３５μm以下であるような非常に精密な配線が形成されており、隣接
する配線との間隙は１０μm、１５μm，２０μm，２５μmなど種々選定されているが、この配線間隔は次第に狭くなりつつある。
【００２０】
ところで、上述のように配線パターンからはイオンマイグレーションにより金属が溶出することが知られており、このようなイオンマイグレーションにより溶出した金属に起因して隣接する配線との間で短絡されやすく、エリアAでは短絡が生ずることはまずないが
、エリアBにおいては急速に金属が溶出し、殆どの短絡はこのエリアBで発生する。
【００２１】
このエリアBにおいて、絶縁性樹脂からなる絶縁フィルムの表面にある水酸基の量によ
ってイオンマイグレーションによる金属の溶出長さが異なることが判った。この絶縁性樹脂からなるフィルムの水酸基の量は、過マンガン酸塩の水溶液でフィルムの表面処理を行うことにより減少する。
【００２２】
こうして基材である絶縁性樹脂のフィルムの表面の量を減少させることにより、イオンマイグレーションの発生を抑止することができ、例えばCOFのように配線間距離が狭い配
線基板についでHHBTを行っても、1000時間（60,000分）の通電によっても配線パターン間で絶縁破壊が生じないような高い信頼性を有する配線基板を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
次に本発明の配線基板およびその製造方法について、具体的に説明する。
本発明の配線基板は、絶縁基板の少なくとも一方の面に基材金属層を介して銅の析出層を有する基材フィルムを用いてフォトリソグラフィー法により配線パターンが形成された配線基板である。
【００２４】
このような配線基板において、最も配線が密に形成されている場所は、電子部品を実装するためのリードが設けられているインナーリード部分であり、このインナーリード部分では配線パターンのピッチ幅が３５μm以下にしようとする試みがなされている。このよ
うにピッチ幅を３５μm以下にするためにはピッチ幅から配線幅を差し引いた隣接する配
線との間の間隙幅が通常は２５μm以下、さらにピッチ幅を狭くすることにより、隣接す
る配線との間隙幅を２０μm、１５μmとするなど、隣接する配線との間隙幅は次第に狭く
なりつつある。
【００２５】
このように隣接する配線との間隙幅が狭くなるにつれて隣接する配線間で短絡が発生しやすくなる。この短絡の発生原因の一つとして、イオンマイグレーションによる溶出金属がある。
【００２６】
COFのような配線基板を形成する際には、絶縁基板表面にニッケル-クロムなどの基材金属層を形成し、この基材金属層を介して銅を析出した基材フィルムを用いるのが一般的であり、このようにして基材フィルムを用いて配線パターンを形成すると、形成された配線パターンの銅層と絶縁基板との間には、ニッケル-クロム層が残存する。このような配線
パターンに電圧を印加し、実装されている電子部品（ICチップなど）を駆動させると、この印加電圧によって隣接する配線間隙部分の絶縁基板表面に沿って金属が溶出するイオンマイグレーションが発生する。
【００２７】
このような配線基板において、イオンマイグレーションによる短絡は、上述の図１におけるエリアBにおいて発生するが、エリアAではこのような短絡の発生は認められない。
このエリアBにおける短絡の発生原因となるのは、上述のように配線パターンからのイ
オンマイグレーションによる金属の溶出である。
【００２８】
COFのような非常に高密度に配線パターンが形成されている配線基板においては、HHBT
において１,０００時間(60,000分)配線間の絶縁抵抗が維持されていることが要求されて
いる。このときのHHBTの条件は、温度３５８K、湿度８５％RH、印加電圧は６０Vである。
【００２９】
上記のようなHHBTで発生する絶縁破壊は、例えば配線間のイオンマイグレーションによる金属の溶出によって生ずる。このイオンマイグレーションの発生には、HHBTの印加電圧、相対湿度、温度などの要因が複雑に関係し合っているが、さらに詳細に検討してみると、配線が形成されている絶縁基板の表面の状態によってもイオンマイグレーションによって溶出する金属の溶出長さが著しく異なることが判った。
【００３０】
すなわち、温度：３５８K、湿度：８５RH%、印加電圧：６０Vの条件でHHBTを行うと、
図１に示したエリアBにおいてイオンマイグレーションによる短絡が発生することから、
配線からの金属の溶出距離とHHBT評価時間との間には、次式（１）の関係があることが判った。
【００３１】
【数３】
2008085295.tif 000004
【００３２】
ただし、式（１）において、Lは金属の溶出距離である。
また、ｔはHHBTにおいて要求される耐久時間である。
さらに、αは、HTTBの湿度、温度、および、印加電圧に対応した定数である。
【００３３】
またさらに、ｎは、マイグレーションの発生が認められるHHBT時間６０００分以上の領域（エリアB）においては１／２である。
上記式（１）において、Ｌの金属の溶出距離が、配線と配線との間で短絡が発生しない距離であればよいから、上記の式において、Ｌで示される金属の溶出距離が短絡が発生しないようにαの値を定めればよい。
【００３４】
このαは、ＨＨＢＴ評価試験の条件においてどのような相関関係を有しているかを調べれば、要求されている絶縁特性ＨＨＢT：１,０００時間(60,000分)を満足する条件を見出
すことができる。
【００３５】
そこで、印加電圧とエリアＡにおける係数αとの関係を、配線間距離がそれぞれ、１５μｍ、２０μｍ、２５μｍの配線基板を形成して電界強度（Ｖ-μｍ-1）を変化させたと
きのエリアＢにおけるα（μｍ-min-1）との関係を測定した。結果を図２に示す。図２から明らかなようにエリアＢでは配線間距離に拘らず、αの値はほぼ一定しており以下の式（２）の関係があることがわかる。
【００３６】
【数４】
2008085295.tif 000005
【００３７】
ただし、Ｅは電界強度（Ｖ・μｍ-1）である。
次に、エリアＢにおける湿度との関係を、上述のように配線間距離がそれぞれ、１５μｍ、２０μｍ、２５μｍの配線基板を形成して調べた。
【００３８】
【数５】
2008085295.tif 000006
【００３９】
ここでHは相対湿度（％）である。
その結果から図３から湿度と係数βとの関係を調べた。
その結果、
【００４０】
【数６】
2008085295.tif 000007
【００４１】
の関係があることが判った。
さらに、温度とエリアBにおける係数αとの関係について、上述のように配線間距離が
それぞれ、１５μｍ、２０μｍ、２５μｍの配線基板を形成して調べた。
【００４２】
エリアBにおける温度の係数γを以下のように定義する。
【００４３】
【数７】
2008085295.tif 000008
【００４４】
ここでTは絶対温度（K）であり、T'は、３５８Kである。
エリアBにおけるγは、図4に示すように、
【００４５】
【数８】
2008085295.tif 000009
【００４６】
の関係が成立することが判った。
上記のようにして得られた式(２)、式（３）、式（４）の結果から、式（１）における係数α(in area "B")は、下記式（５）で表すことが可能となる。
【００４７】
【数９】
2008085295.tif 000010
【００４８】
ここで、Eは、印加電圧（V・μm-1）、Hは、相対湿度（%）、Tは、絶対温度（K）であ
る。
さらに、式（１）で表される関係式
【００４９】
【数１０】
2008085295.tif 000011
【００５０】
（ただし、式（１）において、L、ｔ、α、ｎは前記と同儀である。）
の両辺を、配線間距離L'で割って変形すると、式(１)は次式（６）で表すことができる。
【００５１】
【数１１】
2008085295.tif 000012
【００５２】
ここで、L'は、配線間距離、θは指数＜L／L'＞であり今回の場合は１であり、α（in area "B"）は式（１）におけるのと同義であり、Tsは短絡発生時間である。
上記式（６）に要求されるHHBTの耐久時間６０,０００分を代入すると、HHBT評価試験
の耐久時間１,０００時間を満足する係数α（in area "B"）の限界値を求めることができる。
【００５３】
そして、HHBT評価時間を１,０００時間をクリヤーする条件として上記式（６）から次
の式（７）を導き出すことができる。
【００５４】
【数１２】
2008085295.tif 000013
【００５５】
上記式から式（１）における係数αは、配線間距離（配線ギャップ）が１０μmの場合
には、０．０４以下であり、配線間距離が１５μmの場合には０．０６以下であり、配線
間距離２０μmの場合には０．０８以下、配線間距離が２５μmの場合には、０．１以下である。このαの値は絶縁性樹脂から形成される絶縁基板の表面状態が一定であるとしたときの値である。しかしながら、絶縁基板の表面には基材金属層を形成するためにスパッタリングを行ったり、配線パターンを形成する際にエッチング液と接触することによって、その表面状態が変化する。このような絶縁基板の表面状態は、μ-ESCAによって分析する
ことができる。すなわち、このような配線基板の表面には、絶縁性樹脂を構成するC―C結合、C−O結合、C=O結合、−OH基などが存在しており、μ-ESCAにより配線が形成されていない絶縁フィルムの表面分析を行うと、通常は−OH基が、１７原子％以上の量で検出される。
【００５６】
上記のような過マンガン酸カリウム水溶液を用いて6秒間処理を行ったときのニッケル
の溶出距離と、過マンガン酸カリウム水溶液を用いなかったときのニッケルの溶出距離を図５に示す。
【００５７】
図５から明らかなように６秒間の過マンガン酸カリウム水溶液を用いて処理することにより、イオンマイグレーションによるニッケルの溶出長さが明らかに短くなる。
これは、絶縁基板表面に−OH基が存在することにより、配線を形成する金属、特にニッケルが、この−OH基を媒体として溶出しやすくなるためである。
【００５８】
絶縁フィルムの表面の−OH基とエリアBにおける上記式αとの間には図５に示す関係が
あることが判った。
図６には、絶縁フィルムの表面を過マンガン酸カリウム水溶液で処理した場合と、処理しなかった場合のニッケルのイオンマイグレーションによる溶出距離を示す。
【００５９】
上記図６から求められるエリアBにおける式（１）におけるαと過マンガン酸カリウム
水溶液との処理時間との関係を表１に示す。
【００６０】
【表１】
2008085295.tif 000014
【００６１】
上記表１から明らかなように、過マンガン酸カリウム水溶液を用いて表面処理することにより、式（１）で表されるαの値は、イオンマイグレーションが生じにくいように小さな値を示すようになる。この過マンガン酸カリウム水溶液との接触時間は、極短時間、たとえば１秒程度であってもOH基を有効に処理することができるが、３０秒を超えて処理しても処理効果はそれほど高くならない。したがって、通常は、１秒〜３０秒の範囲内、好ましくは１〜２０秒間である。
【００６２】
また、ここで使用する過マンガン酸カリウム水溶液としては、水１００g中に０．５〜
５ｇの範囲内、好ましくは２〜４ｇの範囲内の濃度の水溶液を使用することが望ましい。
上記図６から、エリアBにおいては、絶縁フィルム表面に存在するOH基の濃度と過マン
ガン酸カリウム水溶液と接触させることにより変動し、OH基の残存濃度と式（１）におけるα間に次式（８）で表される関係があることが判った。ただし、この場合の絶縁フィルムとしてはポリイミドフィルムを用いた例である。
【００６３】
【数１３】
2008085295.tif 000015
【００６４】
上記の結果から判るように、エリアBにおける式（１）の系数αとポリイミドフィルム
の最表面に残存するOH基濃度との間には相関関係があることが判った。
さらに、過マンガン酸カリウム酔カリウム水溶液で１０秒間処理した配線間距離１５μmの配線基板についてHHBTを行ったところ、図７に示すようにHHBT処理時間約１００時間
以降(エリアB)では絶縁抵抗値がほぼ一定してすることが確認できた。
【００６５】
そこで、この配線基板について、エリアBでの式（１）における系数αと、エリアBにおいける配線間電流値との関係を求めたところ、図８に示す関係があることが判った。
この図８から、エリアBでの式（１）における系数αと配線間電流値とは次式（９）の
関係がある。
【００６６】
【数１４】
2008085295.tif 000016
【００６７】
ここでAは、エリアBにおける配線間電流値である。
上記の結果から、過マンガン酸カリウム水溶液で処理した配線基板は、以下の配線関電流値（配線間抵抗値）が以下に示す値になり、HHBT（３５８K、８５％RH,６０V条件）で
１０００時間の絶縁性を満足する。
配線間距離１０μm    １．５０E-8A以下（4.00E9Ω以上）
配線間距離１５μm    ４．１５E-8A以下（1.45E9Ω以上）
配線間距離２０μm    ８．８５E-8A以下（6.78E8Ω以上）
配線間距離２５μm    １．５０E-7A以下（4.00E8Ω以上）
上記の配線間電流値は、今回使用した線長１６cmの配線基板についての値であり、この配線基板の線長は１６cmであるから、これを単位線長当たりの配線間電流値に換算する下記のようになる。
配線間距離１０μm    １．５０E-8／１６A/cm以下＝０．０９４E-8A/cm以下
配線間距離１５μm    ４．１５E-8／１６A/cm以下＝０．２５９E-8A/cm以下
配線間距離２０μm    ８．８５E-8／１６A/cm以下＝０．５５３E-8A/cm以下
配線間距離２５μm    １．５０E-7／１６A/cm以下＝０．０９３E-7A/cm以下
本発明によれば、配線間距離を基準にしてHHBTにおける温度、湿度、電圧から、係数αの値をそれぞれの配線間距離のときに、所定の値以下になるように配線基板を形成することにより、イオンマイグレーションによる金属の溶出長さLを求めることができる。この
イオンマイグレーションにより金属の溶出長さは、配線基板の最表面にある水酸基の含有率によって異なり、このμ-ESCAによって求めた水酸基の含有率を１５原子％以下、好ま
しくは１４原子％以下にすることによりイオンマイグレーションによる短絡の発生を確実に防止することができる。
【００６８】
このように本発明によれば、HHBTを行う前にHHBTの試験条件から製造する配線基板がイオンマイグレーションによって短絡が発生するかどうかを予測することができる。すなわち、本発明によれば、イオンマイグレーションによる金属の溶出距離を相当に高い精度で予測することができるので、この数値からイオンマイグレーションによって短絡が生じないように配線基板の設計を自在に変えることが可能となり、配線基板の設計の自由度が増すとともに、個々に製造された配線基板についてHHBTを行わなくとも、相当に高い精度でイオンマイグレーションの発生状況を予測することができる。
【００６９】
さらに、イオンマイグレーションによる短絡の発生は係数αに基づくものであるから、この係数αが各配線ギャップにおいて所定の値になるように、絶縁フィルムの表面状態、基材金属層の状態、銅層から形成された配線パターンの状態などの条件を算定し求めることができる。
【００７０】
上記のような特性を有する本発明の配線基板は、絶縁樹脂からなるフィルム、すなわち絶縁フィルムの表面に、基材金属層および銅層がこの順序で積層された基材フィルムを用いてフォトリソグラフィー法により配線パターンを有する。
【００７１】
本発明で絶縁フィルムとして使用する絶縁樹脂は、電圧印加時に形成された配線パターンからのイオンマイグレーションの発生をできるだけ抑えるために、配線パターンを形成する際あるいは配線基板への電子部品の実装などを考慮すると高い耐熱性を有する樹脂で
あることが好ましく、さらに配線パターンを形成する際のエッチング液あるいはアルカリ洗浄液などとの接触によっても侵食されないような耐酸性および耐アルカリ性を有している樹脂フィルムから形成されていることが好ましい。このような樹脂の例としては、ポリイミド、ポリイミドアミド、ポリエステル、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルイミドおよびフッ素樹脂フィルム等を挙げることできる。これらは単独、あるいは組み合わせて使用することができる。特に本発明においてはポリイミドを使用することが好ましい。半面、耐熱性などの特性に優れるエポキシ樹脂などは、ポリイミドよりも水酸基の量が多くなる傾向がある。
【００７２】
本発明で使用するポリイミドの例としては、ピロメリット酸２無水物と芳香族ジアミンとから合成される全芳香族ポリイミド、ビフェニルテトラカルボン酸２無水物と芳香族ジアミンとから合成されるビフェニル骨格を有する全芳香族ポリイミドを挙げることができる。特に本発明ではピロメリット酸２無水物と芳香族ジアミンとから合成される全芳香族ポリイミド（例；商品名：カプトン（登録商標）、デュポン社製）が好ましく使用される。このピロメリット酸２無水物と芳香族ジアミンとから合成される全芳香族ポリイミドを用いることにより、ビフェニル骨格を有する全芳香族ポリイミドを用いた場合よりも、絶縁フィルム表面における金属残存量が少なくなり、イオンマイグレーションによる金属の溶出距離が短くなる傾向がある。
【００７３】
本発明の配線基板は、特にCOFとして有用性が高く、COFにはデバイスホールなどが形成されていないことから、絶縁フィルムの厚さは、通常は８〜７５μｍ、好ましくは２５〜５０μｍの範囲内にある。このように薄い絶縁フィルムを用いることにより、配線パターンが形成されている配線パターンの面とは逆の面から絶縁フィルムを介してボンディングツールを当接して加熱して電子部品をインナーリードに実装することができる。
【００７４】
本発明で好適に使用される基材フィルムには、上記のような絶縁フィルムの少なくとも一方の面に、基材金属層が形成されている。
この基材金属層は、基材金属層の表面に銅層を形成して、この銅層と絶縁フィルムとを接合するための層であり、通常はニッケル-クロム、ニッケル、クロム、銅、銅合金など
の金属から形成されている。特に本発明では、この基材金属層がニッケル-クロムである
ことが好ましい。
【００７５】
このような基材金属は、上記の絶縁フィルムの表面に基材金属を蒸着、スパッタリングなどの方法により析出させる。このときの基材金属層の厚さは通常は５０Å〜１００００Å、好ましくは７０Å〜５０００Åである。
【００７６】
こうして形成された基材金属層の表面に銅層を析出させる。この銅層は、気相析出法、液相析出法のいずれの方法であってもよいが、本発明では液相で銅を析出させることが好ましい。銅の液相析出法の例としては、電解メッキ法、無電解メッキ法などがあるが、本発明では、上記基材金属層に電極として用いた電解メッキ法で銅層を形成することが好ましい。こうして電解メッキ法で形成される銅層の厚さは、通常は５〜５０μm、好ましく
は８〜２５μmである。
【００７７】
上記のような構成を有する基材フィルムの銅層の表面に、感光性樹脂層を形成し、この感光性樹脂層を露光・現像することによりパターンを形成し、こうして形成されたパターンをマスキング材としてエッチングすることにより、少なくとも銅層および基材金属層の一部をエッチング除去する。
【００７８】
こうしてエッチング処理することにより、マスキング材が配置されていない部分の絶縁フィルムの表面には、基材金属層が露出するのでエッチングする。
上記のようにして露出した基材金属層をフラッシュエッチングして除去し、絶縁性樹脂からなる絶縁フィルムを露出させる。こうして露出した絶縁フィルムの表面を過マンガン酸カリウムの水溶液を用いて１秒〜３０秒の範囲内、好ましくは１〜２０秒間で処理することにより、絶縁フィルムの表面にある水酸基を減少させて、水酸基含有率を１５原子％以下、好ましくは１４原子％以下にする。
【００７９】
なお、このこうした処理に際しては、上述のマスキング材を除去した後、行ってもよいし、マスキング材を残したまま行って行ってもよい。このマスキング材は、アルカリ洗浄などにより容易に除去することができる。
【００８０】
上記のようにして配線パターンを形成した後、この配線パターンの端子部分が露出するようにソルダーレジスト層を形成するかあるいはカバーレイを貼着して端子部分以外の配線パターンを保護する。また、露出している端子部分には、必要なメッキ処理を施す。たとえば、スズメッキ処理、半田メッキ処理、ニッケル-金メッキ処理、金メッキ処理、銀
メッキ処理などである。なお、このメッキ処理は、ソルダーレジスト層の形成前あるいはカバーレイを貼着する前に薄いメッキ層を形成し、ソルダーレジスト層の形成後あるいはカバーレイの貼着後に所定の厚さになるようにメッキ層を形成してもよい。
【００８１】
上記のようにして本発明による絶縁フィルムの最表面にある水酸基が減少した配線基板は、エリア“B"でイオンマイグレーションによる短絡が発生することはない。
上記のようにして形成された本発明の配線基板は、絶縁信頼性が高く、特に非常に高密度の配線パターンを形成するCOFなどに適用すると好適である。
【実施例】
【００８２】
次の本発明の実施例を示して、本発明の配線基板についてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。
[実施例１]
厚さ３８μmのポリイミドフィルム（ピロメリット酸２無水物と芳香族ジアミンとから
合成される全芳香族ポリイミド、デュポン社製、商品名：カプトン）の一方の面に厚さ２００〜２５０Åのニッケル-クロムからなる基材金属層の表面に、市販の銅メッキ液を用い、電解メッキ法により、厚さ８μmの銅層を形成した。
【００８３】
こうして形成された銅層の表面に感光性樹脂層を形成し、得られたパターンをマスキング材として、エッチングを行うことにより最狭部のリードのピッチ幅が３０μm、隣接す
る配線との幅（配線ギャップ）が１５μmの配線パターンを形成した。
【００８４】
こうして形成した配線パターン間のポリイミドフィルム表面には基材金属層が残存しているので、ニッケル用のエッチング剤を用いて短時間エッチングを行って基材金属層中の大部分のニッケルと一部のクロムを除去した。
【００８５】
上記のようにしてニッケルを除去した後、過マンガン酸カリウムの水溶液からなる処理液に６秒間浸漬して、ポリイミドフィルムの表面にある水酸基を除去した。このときの水酸基の含有率は１２．８４原子％であった。
【００８６】
このようにして製造された配線基板について、３５８K、８５％RH、印加電圧６０Vの条件でHHBTを行った。この配線基板の目標とするHHBTの耐久時間は１０００時間である。
HHBTの各時間における溶出金属の配線からの距離を測定して、溶出距離と時間との関係を図５に示す。
【００８７】
上記のようにして１０００時間経過後の配線からの金属の溶出距離を測定したところ、
その溶出距離は５．１μmであった。溶出金属はほとんどがニッケルであった。この配線
基板では１０００時間HHBTでは短絡は生じなかった。
【００８８】
上記と同様にして配線間距離２０μm、２５μmの配線基板を製造し、同様１０００時間のHHBTを行い配線からの溶出金属距離を測定したところ、配線間距離２０μmの配線基板
では４．９μmであり、配線間距離２５μmの配線基板では４．７μmであった。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明の配線基板には、絶縁フィルムの表面に基材金属層を形成し、その基材金属層の表面にさらに銅を析出させた基材フィルムを用いてフォトリソグラフィー法により微細な配線パターンが形成されている。
【００９０】
このような配線基板には、配線パターンのピッチ幅が３５μm以下であるような非常に
精密な配線されており、隣接する配線との間隙は１０μm、１５μm，２０μm，２５μmとなるなど配線間隔は次第に狭くなりつつある。
【００９１】
ところで、上述のように配線パターンからはイオンマイグレーションにより金属が溶出することが知られており、このようなイオンマイグレーションにより溶出した金属に起因して隣接する配線との間で短絡しやすく、エリアAでは短絡が生ずることはまずないが、
エリアBにおいては急速に金属が溶出し、殆どの短絡はこのエリアBで発生する。本発明では、このようにして形成された絶縁フィルムの表面にある水酸基を過マンガン酸塩の水溶液を用いて処理することにより減少させて、配線間における金属の溶出を低減して、配線基板間における短絡の発生を防止している。
【００９２】
本発明の配線基板は、1000時間の通電によっても配線パターン間で絶縁破壊が生じないような高い絶縁信頼性を有している。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】図１は、HHBTにおいて溶出した金属の配線からの距離とHHBT時間との関係を示すグラフである。
【図２】図２は、HHBTのエリアBにおける印加電圧に対する係数α（in Area "B"）の関係を示すグラフである。
【図３】図３は、HHBTにおける湿度に対する係数β（in Area "B"）の関係を示すグラフである。
【図４】図４は、HHBTにおける湿度に対する係数α（in Area "B"）の関係を示すグラフである。
【図５】図５は、過マンガン酸カリウム水溶液で６秒間処理した配線基板のHHBTにおける溶出ニッケル距離とHHBR時間との関係を示すグラフである。
【図６】図６は、式（１）における係数αとポリイミドフィルム表面のOH基濃度との関係を示すグラフである。
【図７】図７は、HHBTにおける時間と絶縁抵抗との関係を示すグラフである。
【図８】図８は、過マンガン酸カリウム水溶液で処理したときの配線間抵抗値と式（１）における係数αとの関係を示すグラフである。
【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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