(57)【要約】【課題】絶縁層を透過してドライバＩＣチップの配線の認識を可能として、導体と絶縁体の間の接着力が高く、耐エレクトロマイグレーション性に優れた積層体を提供する。【解決手段】導体層と絶縁層が積層された構造となった積層体であって、導体層の絶縁層側表面を各点における高さの値からなる３次元形状データとして測定し、下記式に示される二次元フーリエ変換を行って周波数の関数であるパワースペクトルを算出し、６００ｎｍに相当する周波数の強度が変換前の表面高さ値１．６μｍに相当する強度以下であることを特徴とする積層体。【数１】2004299305.tif 000006但し、Ｆ（ｕ，  ｖ）：変換によって得られた関数（パワースペクトル）、ｕ，  ｖ：ｘ，  ｙ方向の波数、ｆ（ｘ，  ｙ）：変換対象の関数（３次元形状データ）、（ｘ，  ｙ）：平面座標【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体層と絶縁層が積層された構造の積層体であって、導体層の絶縁層側表面を各点における高さの値からなる３次元形状データとして測定し、下記式１に示される二次元フーリエ変換を行って周波数の関数であるパワースペクトルを算出し、６００ｎｍに相当する周波数の強度が変換前の表面高さ値１．６μｍに相当する強度以下であることを特徴とする積層体。
【数１】
2004299305.tif 000005
Ｆ（ｕ，  ｖ）：変換によって得られた関数（パワースペクトル）
ｕ，  ｖ：ｘ，  ｙ方向の波数
ｆ（ｘ，  ｙ）：変換対象の関数（３次元形状データ）
（ｘ，  ｙ）：平面座標
【請求項２】
原子間力顕微鏡にて３次元形状データを測定した請求項１の積層体。
【請求項３】
３次元形状データをフルスケール３〜６μｍにて測定した請求項１または２の積層体。
【請求項４】
導体層が銅箔であり、絶縁層がポリイミド前駆体樹脂溶液を塗布した後、乾燥・硬化することにより形成されたものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の積層体。
【請求項５】
絶縁層が、導体層に熱圧着された熱可塑性樹脂層及び絶縁フィルムにより形成されたものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の積層体。
【請求項６】
絶縁層が、導体層に熱圧着された熱硬化性樹脂層及び絶縁フィルムにより形成されたものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の積層体。
【請求項７】
請求項１〜６いずれかに記載の積層体を用いたことを特徴とするＣＯＦフィルムキャリアテープ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＩＣあるいはＬＳＩなどの電子部品を実装するフレキシブルプリント基板用の銅張り積層板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
テープキャリアにドライバＩＣを実装するＴＡＢ方式（テープ・オートメイティッド・ボンディング）は、液晶表示素子（ＬＣＤ）を使用する電子産業において、従来から用いられてきた。
【０００３】
また、より小さいスペースで、より高密度の実装を行う実装方法として、裸のＩＣチップをフィルムキャリアテープ上に直接搭載するＣＯＦ（チップ・オン・フィルム）が開発された。
【０００４】
このＣＯＦに用いられるフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）は、ＴＡＢ方式にて用いられてきたデバイスホールを有しないため、チップ実装時の相対位置の測定の際に、絶縁層を透過してドライバＩＣチップの配線を認識する必要がある。
【０００５】
このようなＣＯＦ用ＦＰＣに用いられる積層体としては、ポリイミドフィルムなどの絶縁フィルムにニッケルなどの密着強化層をスパッタした後、銅メッキを施した積層体がある。このような銅メッキ積層体では、ポリイミドフィルムが比較的透明であるので、ＩＣ搭載の際の位置合わせが容易であるが、導体と絶縁体の間の接着力が低い、耐エレクトロマイグレーション性に劣るという問題がある。
【０００６】
このような問題のない積層体としては、銅箔にポリイミドフィルムを塗布法により積層したキャスティングタイプや、銅箔に熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂などを介し絶縁フィルムを熱圧着した熱圧着タイプの積層体がある。
【０００７】
しかしながら、キャスティングタイプや熱圧着タイプの積層体は、銅箔をエッチングで除去した際に露出する絶縁層表面が光を乱反射してしまい、絶縁層を透過してドライバＩＣチップの配線を認識できないという問題があった。
【０００８】
このような背景から、粗度の小さな銅箔の製造方法が提案されている。特開２００２−７３１８８号公報では、電解析出面を研磨する方法が開示されている。特開２００２−１６１３９４号公報では、銅箔の粗化層の製造方法が開示されている。特開平０９−１４３７８５号公報には、メルカプト化合物によりＲｚの小さな低粗度銅箔が開示されている。特開２００３−２３０４６号公報には、光線透過率の規定された絶縁体が開示されている。
【特許文献１】
特開２００２−７３１８８号公報
【特許文献２】
特開２００２−１６１３９４号公報
【特許文献３】
特開平０９−１４３７８５号公報
【特許文献４】
特開２００３−２３０４６号公報
【０００９】
これらの技術では、銅箔表面の粗度の規定方法としては、触針式の粗度計等から算出される、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１−１９９４「表面粗さの定義と表示」の５．１十点平均荒さ（Ｒｚ）の定義に規定されたＲｚを使用する場合が多い。しかしながら、このＲｚは、光学散乱などの光学的特性との相関を規定するには不完全であり、実際にはドライバＩＣチップの配線の認識が不可能である場合も見られた。このため、低粗度銅箔において、光学的特性から規定された導体表面形状を有する積層体の開発が望まれていた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
絶縁層を透過してドライバＩＣチップの配線を認識することが可能であり、導体と絶縁体の間の接着力が高く、耐エレクトロマイグレーション性に優れた、積層体を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は上記問題点を解決するために、検討した結果、積層体を構成する銅箔等の導体層に特定の特性を有するものを使用することで上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成した。
【００１２】
すなわち、本発明は、導体層と絶縁層が積層された積層体であって、導体層の絶縁層側表面を各点における高さの値からなる３次元形状データとして測定し、下記式１に示される二次元フーリエ変換を行って周波数の関数であるパワースペクトルを算出し、６００ｎｍに相当する周波数の強度が変換前の表面高さ値１．６μｍに相当する強度以下であることを特徴とする積層体である。
【数２】
2004299305.tif 000002
但し、
Ｆ（ｕ，  ｖ）：変換によって得られた関数（パワースペクトル）
ｕ，  ｖ：ｘ，  ｙ方向の波数
ｆ（ｘ，  ｙ）：変換対象の関数（３次元形状データ）
（ｘ，  ｙ）：平面座標
【００１３】
ここで、１）原子間力顕微鏡にて３次元形状データを測定した積層体であること、２）３次元形状データをフルスケール３〜６μｍにて測定した積層体であること、３）導体層が銅箔であり、絶縁層がポリイミド前駆体樹脂溶液を塗布した後、乾燥・硬化することにより形成されたものであること、４）絶縁層が、導体層に熱圧着された熱可塑性樹脂層及び絶縁フィルムにより形成されたものであること、又は、５）絶縁層が、導体層に熱圧着された熱硬化性樹脂層及び絶縁フィルムにより形成されたものであることは本発明の好ましい態様である。
また、本発明は上記の積層体を用いたことを特徴とするＣＯＦフィルムキャリアテープである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の積層体は、導体層と絶縁層とから構成される。導体層としては、銅箔層が好ましいので、以下の説明において導体層を銅箔層で代表することがある。導体層は絶縁層の片面のみに設けられていてもよく、また両面に設けられていてもよい。
積層体を構成する導体層としては、導電性の各種金属箔等があるが、銅箔の場合は、圧延銅箔を使用してもよく、電解銅箔を使用してもよい。
【００１５】
導体表面形状を規定する方法として、導体層の絶縁層側表面を各点における高さの値からなる３次元形状データを測定する。測定方法としては、触針式、レーザー顕微鏡、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）などを用いることができる。このうち、ＡＦＭを用いる方法が最も本目的に適する。
【００１６】
測定時のフルスケールは、６μｍを超えると表面形状の詳細を計測することができない。また、３μｍ未満ではフルスケールを超える凹凸が多くなり、不適切である。このため、フルスケールを３μｍから６μｍに設定することで、後の処理に適した三次元形状データが得られる。
【００１７】
３次元形状データは、式１に示される二次元フーリエ変換を行って周波数の関数であるパワースペクトルを算出する。この変換により得られるパワースペクトルは、三次元形状の持つ周期性を、正弦波成分として分解し、その波数と方向性を示す２次元画像として得られる。この２次元画像では、画像の中心からの距離が正弦波の波数を示し、画像の中心からの方向が正弦波の方向性に対応する。
【００１８】
ｘｙ平面座標系で定義された関数ｆ（ｘ，  ｙ）、すなわち３次元形状データの二次元フーリエ変換は、式１で定義される。ここに、ｕ，  ｖはそれぞれ、ｘ，  ｙ方向の波数を示す。Ｆ（ｕ，  ｖ）は波数ベクトル（ｕ，  ｖ）に対応したｆ（ｘ，  ｙ）の空間周波数成分、すなわちフーリエ成分を示す。
【００１９】
二次元フーリエ変換は、市販のソフトウエアで実行することが可能である。その際には、画像はｆ（ｘ．  ｙ）といった連続した関数ではなく、有限な分解能を持つＮ×Ｎ個の画素（ピクセル）のディジタルデータを取り扱い、連続関数を用いた積分ではなく、有限和を用いた式を用いる。この際に用いるディジタルデータは、ディジタルカメラ、ＣＣＤカメラ、スキャナ、光学顕微鏡、金属顕微鏡、レーザー顕微鏡、走査型電子顕微鏡、原子間力顕微鏡等により得ることができる。
【００２０】
二次元フーリエ変換によって得られるパワースペクトルは、画像の中心がｕｖ座標系の原点としている。画像の各点における強度はフーリエ成分の大きさに対応し、原点より近い領域の成分は低周波数成分に対応し、原点より遠い領域の成分は高周波数成分に対応する。原点から最も遠い隅の位置の波数ｈ（１／ｍ）は下記式２で示される。
【数３】
2004299305.tif 000003
ｈ：波数（１／ｍ）
Ｎ：変換前の画像の画素数  （−）
Ｙ：変換前の画像の実視野幅（ｍ）
例えば、５０μｍ×５０μｍの範囲を５１２ピクセル×５１２ピクセルで撮像し、二次元フーリエ変換して得られる５１２ピクセル×５１２ピクセルのパワースペクトルにおいて、４隅の位置は波数７．２４×１０６、すなわち波長０．１４μｍに相当する。
【００２１】
この二次元画像において、可視光波長に対応する３８０ｎｍ〜約７８０ｎｍの正弦波成分の強度にて規定することができるが、特に、位置合わせ装置の光源に含まれる波長であり、ポリイミド等の高分子の吸収が少なく、分散されにくい比較的長波長で、かつ市販ＣＣＤカメラの感度が良好である６００ｎｍに相当する周期性成分の強度をもって規定することで、実用的な透明性を規定できることを見出した。
【００２２】
絶縁層を透過してドライバＩＣチップの配線を認識することが可能な積層体は、６００ｎｍに相当する周期性成分の強度が変換前の表面高さ値１．６μｍに相当する強度以下である。また、１．５μｍ以下が更に好ましい。ここでいう、変換前の表面高さ値１．６μｍに相当する強度とは、変換前の三次元形状データをフルスケール２μｍで計測した場合には、変換後の強度で８０％、フルスケールを４μｍで計測した場合には、変換後の強度で４０％、フルスケールを６μｍで計測した場合には、変換後の強度で２７％を示す。
【００２３】
積層体を構成する絶縁層には、ポリイミド前駆体樹脂溶液を塗布した後、乾燥・硬化することにより形成されたもの、熱可塑性樹脂層及び絶縁フィルムにより形成されたもの、熱硬化性樹脂層及び絶縁フィルムにより形成されたもののいずれを用いてもよい。
【００２４】
これらの積層体を構成する絶縁層うち、ポリイミド前駆体樹脂溶液を塗布した後、乾燥・硬化することにより形成されたものが最も適するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２５】
ポリイミド前駆体樹脂溶液は、公知のジアミンと酸無水物とを溶媒の存在下で重合して製造することができる。
【００２６】
用いられるジアミンとしては、例えば、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、２’−メトキシ４，４’−ジアミノベンズアニリド、１，４−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、１，３−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、２，２’−ビス［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］プロパン、２，２’−ジメチル−４，４’−ジアミノビフェニル、３，３’−ジヒドロキシ−４，４’−ジアミノビフェニル、４，４’ジアミノベンズアニリド等が挙げられる。また、酸無水物としては、例えば、無水ピロメリット酸、３，３’４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、３，４’３，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、３，３’４，４’−ジフェニルスルフォンテトラカルボン酸二無水物、４，４’−オキシジフタル酸無水物が挙げられる。ジアミン、酸無水物はそれぞれ、その１種のみを使用してもよく２種以上を併用して使用することもできる。
【００２７】
溶媒は、ジメチルアセトアミド、ｎ−メチルピロリジノン、２−ブタノン、ジグライム、キシレン等が挙げられ、１種若しくは２種以上併用して使用することもできる。
【００２８】
ポリイミド系樹脂層は、前駆体状態で銅箔層上に直接塗布して形成することが好ましく、重合された樹脂粘度を５００ｃｐｓ〜３５，０００ｃｐｓの範囲とすることが好ましい。塗布された樹脂液は熱処理されるが、熱処理は１００℃〜１５０℃で２分〜４分大気中で熱処理し、その後、真空加熱で室温−３４０℃−室温処理を９時間ほど行なうことがよい。ポリイミド樹脂層は、単層のみから形成されるものでも、複数層からなるものでもよい。ポリイミド系樹脂層を複数層とする場合、異なる構成成分からなるポリイミド系樹脂層の上に他のポリイミド樹脂を順次塗布して形成することができる。ポリイミド樹脂層が３層以上からなる場合、同一の構成のポリイミド樹脂を２回以上使用してもよい。
【００２９】
本発明の積層板の代表例である銅張り積層板は、上記したように銅箔上にポリイミド樹脂を塗布することにより製造することができるが、１層以上のポリイミドフィルムを銅箔にラミネートして製造することもできる。このように製造された銅張り積層板は銅箔層を片面のみに有する片面銅張り積層板としてもよく、また、銅箔層を両面に有する両面銅張り積層板とすることもできる。両面銅張り積層体は、片面銅張り積層板を形成後、銅箔層を熱プレスにより圧着する方法、２枚の銅箔層間にポリイミドフィルムを挟み熱プレスにより圧着する方法等が挙げられる。
【００３０】
【実施例】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明する。
積層体の作成にあたり、下記４種類の銅箔を準備した。
１）銅箔１：電解銅箔、Ｒｚ１．０μｍ
２）銅箔２：電解銅箔、Ｒｚ０．８μｍ
３）銅箔３：圧延銅箔、Ｒｚ２．０μｍ
４）  銅箔４：銅箔３を５％塩酸水溶液に１分浸漬したサンプル、Ｒｚ２．０μｍ
【００３１】
合成例１
熱電対、攪拌機、窒素導入可能な反応容器に、ｎ−メチルピロリジノンを入れる。この反応容器を容器に入った氷水に浸けた後、反応容器に無水ピロメリット酸（ＰＭＤＡ）を投入し、その後、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、（ＤＡＰＥ）と２’−メトキシ４，４’−ジアミノベンズアニリド（ＭＡＢＡ）を投入した。モノマーの投入総量が１５ｗｔ％で、各ジアミンのモル比率は、ＭＡＢＡ：ＤＡＰＥ＝６０：４０となり、酸無水物とジアミンのモル比が０．９８：１．０となるよう投入した。その後、更に攪拌を続け、反応容器内の温度が、室温から±５℃の範囲となった時に反応容器を氷水から外し、更に室温のまま３時間攪拌を続けた。得られたポリアミック酸の溶液粘度は、１５，０００ｃｐｓであった。
【００３２】
合成例２
ｎ−メチルピロリジノンを入れた反応容器を氷水に浸けた後、反応容器にＰＭＤＡ／３，４’３，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（ＢＴＤＡ）を投入し、その後、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル（ＤＡＰＥ）を投入した。モノマーの投入総量が１５ｗｔ％で、各酸無水物のモル比率は、ＢＴＤＡ：ＰＭＤＡ＝７０：３０となり、酸無水物とジアミンのモル比が１．０３：１．０となるよう投入した。その後、更に攪拌を続け、反応容器内の温度が、室温から±５℃の範囲となった時に反応容器を氷水から外し、更に室温のまま３時間攪拌を続けた。得られたポリアミック酸の溶液粘度は、３，２００ｃｐｓであった。
【００３３】
合成例３
ｎ−メチルピロリジノンを入れた反応容器を氷水に浸けた後、反応容器に３，３’４，４’−ジフェニルスルフォンテトラカルボン酸二無水物（ＤＳＤＡ）、ＰＭＤＡを投入し、その後、１，３−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン（ＴＰＥ‐Ｒ）を投入した。モノマーの投入総量が１５ｗｔ％で、各酸無水物のモル比率は、ＤＳＤＡ：ＰＭＤＡ＝９０：１０となり、酸無水物とジアミンのモル比が１．０３：１．０となるよう投入した。その後、更に攪拌を続け、反応容器内の温度が、室温から±５℃の範囲となった時に反応容器を氷水から外し、更に室温のまま３時間攪拌を続けた。得られたポリアミック酸の溶液粘度は、３，２００ｃｐｓであった。
【００３４】
実施例１
銅箔として、銅箔１を使用した。この銅箔の表面を原子間力顕微鏡（デジタルインスツルメンツ製走査型プローブ顕微鏡ＮａｎｏＳｃｏｐｅ）を用い、５０μｍ方形の範囲を、フルスケール４μｍ、２５６階調にて形状計測した。一階調は０．０１５６μｍに相当する。
得られた画像を市販の汎用画像処理ソフトウエアにて二次元フーリエ変換しパワースペクトルを得た。このパワースペクトルより、波長６００ｎｍに相当する位置の強度を測定したところ、２５６階調中、９３階調に相当し、強度は３６％であった。またこれは、変換前の形状データのフルスケールが４μｍであることから、１．４５μｍに相当する。
【００３５】
この電解銅箔上に合成例１から３のポリアミック酸溶液を塗布、乾燥を繰り返し、銅箔層上にポリイミド前駆体樹脂層が形成された積層体を得た。この積層体を３４０℃で、８時間かけて熱処理し、ポリイミド厚み４０μｍの片面銅箔の積層体を得た。
この積層体を塩化第二鉄水溶液にてエッチングし、４０μｍの絶縁層フィルムを得た。市販ボンダー機（新川（株）製ＩＬＴ−１１０）を用いて、このフィムルと試験用に準備したドライバＩＣチップを１００μｍの距離を保った状態で保持し、ボンダー機に装備された位置合わせ用のＣＣＤカメラを用いて、模擬チップ上の２００μｍの大きさの検査パターンを観察したところ、良好な画像が得られた。
【００３６】
比較例１
銅箔として、銅箔２を使用した。実施例１と同様に表面形状を測定したところ、波長６００ｎｍに相当する強度は、２５６階調中、１０８階調に相当し、強度としては４２％であった。またこれは、変換前の形状データのフルスケールが４μｍであることから、１．６８μｍに相当する。
上記電解銅箔２を実施例１と同様に、積層体化し、フィルム化し、フィルムを透過してＩＣチップを観察したところ、画像は認識できなかった。
【００３７】
比較例２
銅箔として、銅箔１を使用した。対象波長を３００ｎｍとする以外は、実施例１と同様に表面形状を測定したところ、波長３００ｎｍに相当する強度は、２５６階調中、８５階調に相当し、強度としては３３％であった。またこれは、変換前の形状データのフルスケールが４μｍであることから、１．３２μｍに相当する。
【００３８】
比較例３
銅箔として、銅箔２を使用し、比較例２と同様に表面形状を測定したところ、波長３００ｎｍに相当する強度は、２５６階調中、８５階調に相当し、強度としては３３％であった。またこれは、変換前の形状データのフルスケールが４μｍであることから、１．３２μｍに相当する。
【００３９】
比較例４
銅箔として、銅箔３を使用し、実施例１と同様に表面形状を測定したところ、波長６００ｎｍに相当する強度は、２５６階調中、１１９階調に相当し、強度としては４６％であった。またこれは、変換前の形状データのフルスケールが４μｍであることから、１．８６μｍに相当する。
この銅箔３を実施例１と同様に、積層体化し、フィルム化し、フィルムを透過してＩＣチップを観察したところ、画像は認識できなかった。
【００４０】
実施例２
銅箔として、銅箔４を使用し、実施例１と同様に表面形状を測定したところ、波長６００ｎｍに相当する強度は、２５６階調中、９０階調に相当し、強度としては３５％であった。またこれは、変換前の形状データのフルスケールが４μｍであることから、１．４１μｍに相当する。
この酸洗済み圧延銅箔４を実施例１と同様に、積層体化し、フィルム化し、フィルムを透過してＩＣチップを観察したところ、良好な画像が得られた。
結果をまとめて表１に示す。
【００４１】
【表１】
2004299305.tif 000004
【００４２】
【発明の効果】
絶縁層を透過してドライバＩＣチップの配線を認識することが可能となり、導体と絶縁体の間の接着力が高く、耐エレクトロマイグレーション性に優れた積層体の製造を可能とする。