(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリイミド樹脂フィルムの表面に銅皮膜を積層した銅ポリイミド基板の前記ポリイミド樹脂フィルムの一部をエッチング加工するポリイミド樹脂フィルムの加工方法において、
前記ポリイミド樹脂フィルムを成型後、銅皮膜の積層前かつ前記エッチング加工を行う前に温度３００℃〜５００℃で１０分〜２時間の熱処理を行うことと、
前記熱処理後のポリイミド樹脂フィルムの破断強度が前記熱処理前の破断強度の５０％以上を保持することを特徴とするポリイミド樹脂フィルムの加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリイミド樹脂成形体の加工方法に関し、特にポリイミド樹脂成形体の加工寸法精度の改善に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣおよびＬＳＩの実装部品として知られるTAB、CSPなどは、ポリイミド樹脂を成形したポリイミド樹脂フィルム表面に、銅皮膜を積層した、所謂銅ポリイミド基板を材料とし、フォトリソグラフィー技法などによって、銅皮膜のパターニング、およびポリイミド樹脂フィルムのエッチング処理を行うことによって得られている。
【０００３】
一方、最近の携帯用電子機器の小型、薄型化にともない、当然のことながら上記TAB、CSPなどに対しても小型、薄型化、すなわち、高密度化が要求され、加工寸法に対しても極めて高い寸法精度が要求されるようになっている。
【０００４】
上記したポリイミド樹脂フィルムのエッチング加工は、ポリイミド樹脂フィルム表面に銅などの金属被膜あるいは有機系レジストをエッチングレジストとして形成し、露出した部分のポリイミド樹脂フィルムをアルカリ性溶液などによって溶解加工する方法が一般的に用いられている。
【０００５】
この方法は、従来のTAB、CSPなどの製造方法として幅広く用いられている。しかしながら、前述のように、さらなる高密度化、これにともなう加工寸法に対する極めて高い寸法精度が要求されるような事態になった場合、従来の加工方法ではポリイミド樹脂フィルムの加工寸法が要求精度を満足できないという問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記問題を解決するため、本発明は、上記したポリイミド樹脂の加工方法において、ポリイミド樹脂フィルムに要求される極めて高い寸法精度を満足するポリイミド樹脂の加工方法を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決する為の手段】
上記課題を解決するため、本発明の第一の手段は、ポリイミド樹脂フィルムの表面に銅皮膜を積層した銅ポリイミド基板の前記ポリイミド樹脂フィルムの一部をエッチング加工するポリイミド樹脂フィルムの加工方法において、前記ポリイミド樹脂フィルムを成型後、銅皮膜の積層前かつ前記エッチング加工を行う前に３００℃〜５００℃で１０分〜２時間の熱処理を行うことを特徴とするポリイミド樹脂フィルムの加工方法である。
【０００８】
また、前記エッチング加工がアルカリ溶液を用いた溶解加工またはレーザ加工から選択されることを特徴とする第一の手段に記載のポリイミド樹脂フィルムの加工方法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明者は、ポリイミド樹脂フィルムを従来の方法によってエッチング加工した場合、ポリイミド樹脂フィルムの部位によって、加工精度にばらつきが発生すること、およびこのばらつきとポリイミド樹脂フィルム中のポリイミド配向性の歪み度合いに相関があること、さらに、ポリイミド樹脂フィルムに適切な熱処理を施すことによって、配向性の歪み度合いを緩和し、上記問題を解決することができることを見出し、本発明に至った。
【００１０】
すなわち、本発明は、ポリイミド樹脂フィルムの表面に銅皮膜を積層した銅ポリイミド基板の前記ポリイミド樹脂フィルムの一部をエッチング加工することによって行うことを特徴とするポリイミド樹脂フィルムの加工方法において、前記ポリイミド樹脂フィルムを成型後、銅皮膜の積層前かつ前記エッチング加工を行う前に３００℃〜５００℃で１０分〜２時間の熱処理を行うものである。また、上記熱処理は、熱処理後のポリイミド樹脂フィルムの破断強度が熱処理前の破断強度の５０％以上を保持する範囲で行うことが好ましい。
【００１１】
一般に、ポリイミド樹脂フィルムを成型する方法としては、ポリイミド前駆体であるポリアミック酸をＤＭＡｃ(ジメチルアセトアミド)などの極性高沸点有機溶媒に溶融させ、金属支持体表面にキャスティングし半硬化状態とし、剥離しながら所定の熱処理を行うことによって溶媒の除去およびイミド縮合を促進させ、最終的にフィルム状の成型体を得る方法などが知られている。
【００１２】
また、ポリイミド樹脂フィルムの機械的強度などを強化することを目的として、前記熱処理と共に延伸加工を施したり、あるいはフィルムとして成型するためにフィルムの厚さや幅を調整することを目的として、フィルム端部をジグなどでチャッキングし、幅方向に応力を加えることによって支持しながら成型する場合が多い。
【００１３】
上記処理によって得られたポリイミド樹脂フィルムにおけるポリイミド高分子の配向性は、フィルム成型時に加えられた応力の強さおよび方向に影響を受け、その配向は、応力を受けた方向に向くことが知られている。
例えば、２軸延伸加工を行った場合は、ポリイミド高分子の配向はM.D.（ロール長さ方向）あるいはT.D.（ロール幅方向）に対し２軸の延伸力の合成方向に揃い、またその方向はフィルムのT.D.位置によって異なるが、連続的に同一条件で成型されたポリイミド樹脂フィルムのM.D.では、位置によらずその向きはほぼ同様な傾向を有する。
【００１４】
一方、前述のようにポリイミド樹脂フィルムをエッチング加工した場合、例えば、ポリイミド樹脂フィルム表面に形成された銅皮膜を、フォトリソグラフィー技法を用い円形状に溶解除去することによってその部分のポリイミド樹脂を露出させた後、ヒドラジン一水和物溶液を用いてポリイミド樹脂をエッチングしてビアホールを形成した場合、フィルムT.D.中央部では、ビアホールトップ部およびボトム部ではほぼ円形状となり、特にその形状に歪みなどは観察されない。
【００１５】
しかしながら、T.D.位置において端部になるに従い、上記円が楕円形状となり、その変形の程度が著しくなり、また楕円の長軸の向きは、ポリイミド樹脂フィルムのM.D.では位置によらず、ほぼ同方向を向くことが判明した。
【００１６】
以上の知見より、ポリイミド高分子の配向性とエッチングの異方性に相関が認められた。よって本発明者は、ポリイミド樹脂フィルムをエッチング加工した際の寸法精度を高めるためには、ポリイミド高分子の配向がポリイミド樹脂フィルムの部位によってある方向に偏る現象、すなわち、歪みを、緩和する方法が効果的であると考え、その手法として、銅皮膜の積層前かつ前記エッチング加工を行う前に、ポリイミド樹脂フィルムに熱処理を施すことに着目し鋭意研究した結果、所定の熱処理を施すことによって上記目的が達成できることが見出した。
【００１７】
本発明で行う熱処理は、ポリイミド高分子の構造、成型体の厚さ、成型時に要した熱処理条件、および成型時に加わった応力の大きさなどによって影響を受けるため、一概には限定されず、予め適正な熱処理条件範囲をエッチング加工後の寸法精度の点から求めれば良いが、概ね、熱処理を高温および長時間行った方が、その後に行うエッチング加工の寸法精度が改善される傾向にある。
【００１８】
しかしながら、上記熱処理をポリイミドのガラス転移点をはるかに超える温度で行ったり、極めて長時間に亘って行った場合は、ポリイミド樹脂フィルムの機械的な特性が変化し、期待された特性が十分得られなくなる問題が発生する。
【００１９】
よって、本発明では、熱処理によって基板に加えられる熱負荷量が、熱処理後のポリイミド樹脂フィルムの破断強度が熱処理前の破断強度の５０％以上を保持する範囲にすることが好ましいことを合わせて見出した。これは、例えば、Kapton（東レ・デュポン製）、NPI（鐘淵化学製）などのポリイミド樹脂フィルムに対しては、概ね３００〜５００℃、１０分〜２時間程度の熱処理を行えば良いことに相当する。
【００２０】
本発明は、ポリイミドのエッチング加工方法には特に限定されず、前述のようにヒドラジンやアルカリ溶液を用いた溶解加工を行う場合、あるいは炭酸ガスレーザ、エキシマレーザなどのレーザ加工を行う場合などに対して幅広く効果が発揮され適用可能である。
【００２１】
【実施例】
次に実施例および比較例によって本発明をさらに詳細に説明する。
【００２２】
（実施例１）ポリイミド樹脂フィルムとして厚さ５０μｍ、幅１０４８ｍｍに成型されたKaptonENを用い、これに対し、窒素雰囲気中で４００℃、３０分間の熱処理を行った。なお、熱処理前のポリイミド樹脂フィルムの破断強度は３４０MPa（JIS C-2318により測定）、熱処理後の破断強度は３００MPaであり、破断強度の保持率は８８％であった。
【００２３】
その後、フィルムの両面にめっき法によって厚さ１μmの銅皮膜を形成し、その銅表面に厚さ２０μmのレジスト層を形成し、一方の面に最狭部におけるリード幅が２０μm、リード間隔が２０μmとなるようにフォトリソグラフィー手法によってレジスト層をパターニングした後、これをめっきレジストとして露出した銅表面に電気めっき法によってリードを形成した。
【００２４】
その後、めっきレジスト層を除去し、リードを形成した他方の面に、同様なフォトリソグラフィー手法によって直径２００μmの円状にパターニングし、これをエッチングレジストとして露出した銅めっき皮膜をエッチング除去すると共に、リード間に露出した厚さ１μmの銅めっき皮膜をエッチング除去した。その後、リードを形成した他方の面に直径２００μmの円形状に露出したポリイミド部をエッチング加工により溶解させた。エッチング加工条件は、エッチング液は、ヒドラジン一水和物濃度：800 ｍｌ／リットル、無水エチレンジアミン濃度：200 ｍｌ／リットルとし、エッチング条件は、温度を５０℃とし、時間を５分とした。
【００２５】
以上の処理によって得られたポリイミド樹脂フィルムに形成されたビアホール部を顕微鏡を用いて観察した結果、ビアホールトップ部においては直径２１０μm、ビアホールボトム部においては直径１１０μmの円形状にエッチング加工されていることが確認され、また、その形状および寸法は、フィルムM.D.、およびT.D.位置によってほとんど変化せず、フィルム全面に亘って均一、かつ精度良くポリイミド樹脂がエッチング加工されていることが分かった。
【００２６】
（実施例２）ポリイミド樹脂フィルムに施す熱処理を、５００℃、１０分間とした以外は実施例１と同様な手順に従い、ポリイミド樹脂フィルムの片面に銅リードを形成し、その反対面からビアホールを形成した。なお、熱処理後のポリイミド樹脂フィルムの破断強度保持率は５５％であった。
【００２７】
以上の処理によって得られたポリイミド樹脂フィルムに形成されたビアホール部を顕微鏡を用いて観察した結果、ビアホールトップ部においては直径２１０μm、ビアホールボトム部においては直径１１０μmの円形状にエッチング加工されていることが確認され、また、その形状および寸法は、フィルムM.D.およびT.D.位置によってほとんど変化せず、フィルム全面に亘って均一、かつ精度良くポリイミド樹脂がエッチング加工されていることが分かった。
【００２８】
（実施例３）ポリイミド樹脂フィルムに施す熱処理を、３００℃、２時間とした以外は実施例１と同様な手順に従い、ポリイミド樹脂フィルムの片面に銅リードを形成し、その反対面からビアホールを形成した。なお、熱処理後のポリイミド樹脂フィルムの破断強度保持率は９４％であった。
【００２９】
以上の処理によって得られたポリイミド樹脂フィルムに形成されたビアホール部を顕微鏡を用いて観察した結果、ビアホールトップ部においては直径２１０μm、ビアホールボトム部においては直径１１０μmの円形状にエッチング加工されていることが確認され、また、その形状および寸法は、フィルムM.D.およびT.D.位置によってほとんど変化せず、フィルム全面に亘って均一、かつ精度良くポリイミド樹脂がエッチング加工されていることが分かった。
【００３０】
（実施例４）ポリイミド樹脂フィルムとして厚さ５０μm、幅１０２８ｍｍに成型されたＮＰＩを用いた以外は実施例１と同様な手順に従い、ポリイミド樹脂フィルムの片面に銅リードを形成し、その反対面からビアホールを形成した。なお、熱処理後のポリイミド樹脂フィルムの破断強度保持率は８３％であった。
【００３１】
以上の処理によって得られたポリイミド樹脂フィルムに形成されたビアホール部を顕微鏡を用いて観察した結果、ビアホールトップ部においては直径２１０μm、ビアホールボトム部においては直径１３０μmの円形状にエッチング加工されていることが確認され、また、その形状および寸法は、フィルムM.D.およびT.D.位置によってほとんど変化せず、フィルム全面に亘って均一、かつ精度良くポリイミド樹脂がエッチング加工されていることが分かった。
【００３２】
（実施例５）実施例１においてポリイミド樹脂フィルムのエッチング加工を、炭酸ガスレーザーを用い、加工エネルギー １００Ｊ／ｃｍ2 、ショット数２によって露出したポリイミド部を除去することによって行いビアホールを形成した以外は、同様な手順に従った。
【００３３】
以上の処理によって得られたポリイミド樹脂フィルムに形成されたビアホール部を顕微鏡を用いて観察した結果、ビアホールトップ部においては直径２００μm、ビアホールボトム部においては直径１８０μmの円形状にエッチング加工されていることが確認され、また、その形状および寸法は、フィルムM.D.およびT.D.位置によってほとんど変化せず、フィルム全面に亘って均一、かつ精度良くポリイミド樹脂がエッチング加工されていることが分かった。
【００３４】
（比較例１）実施例１において、ポリイミド樹脂フィルムに対する熱処理を行わなかった以外は同様な手順に従い、ポリイミド樹脂フィルムの片面に銅リードを形成し、その反対面からビアホールを形成した。
【００３５】
以上の処理によって得られたポリイミド樹脂フィルムに形成されたビアホール部を顕微鏡を用いて観察した結果、ポリイミド樹脂フィルムのT.D.中央部のビアホールトップ部においては直径２１０μm、ビアホールボトム部においては直径１３０μmの円形状にエッチング加工されていることが確認された。一方、同一のM.D.位置においてT.D.端部になるにしたがい、ビアホールトップおよびボトムの形状が楕円形状となり、T.D.中心から４８０mm位置では、ビアホールトップ部がM.D.に対し４０度方向に２３０μmの長軸、および長軸に直交するように２００μmの短軸を有する楕円形状、およびビアホールボトム部がM.D.に対し４０度方向に１３０μmの長軸、および長軸に直交するように１００μmの短軸を有する楕円形状に加工されていることが判明した。
【００３６】
これは、フィルム全面に亘って均一、かつ精度良くポリイミドがエッチング加工されているとは言えず、ＴＡＢ、ＣＳＰなどの実装部品として用いた場合の信頼性に欠けるものであった。
【００３７】
（比較例２）ポリイミド樹脂フィルムに施す熱処理を、６００℃、１０分間とした以外は実施例１と同様な手順に従い、ポリイミド樹脂フィルムの片面に銅リードを形成し、その反対面からビアホールを形成した。なお、熱処理後のポリイミド樹脂フィルムの破断強度保持率は４８％であり、これをＴＡＢ、ＣＳＰなどの実装部品の素材として用いた場合、信頼性に欠けるものである。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、従来困難であったポリイミド樹脂フィルム全域に亘って、極めて均一で高い寸法精度を維持した加工が可能となり、高密度・高精度・高信頼性ＴＡＢ、ＣＳＰなどの実装部品を得ることができる。