(57)【要約】【課題】ポリイミドフィルムヘのＡｕ−Ｓｎはんだバンプによる素子接続は、Ａｕ−Ｓｎが高融点であることと、ポリイミドフイルムの熱膨張係数が大きいことからポリイミドフィルムと配線金属膜間に剥離が生じるという問題を解決する。【解決手段】光導波路を内蔵するポリイミドフィルム１８上に、スパッタリングまたは蒸着により配線金属膜２２を形成する前に、ポリイミドフィルム１８表面を逆スパッタまたは反応性イオンエッチングで荒らした後、所定の配線金属膜２２を形成し、さらに、配線金属膜２２上に、配線金属膜２２とポリイミドフィルム１８とを挟み込むように被覆して、はんだ接続部分のみ開口した有機膜を設ける。有機膜はロールコーティングまたはスピンコーティングにより塗布される。例えば、ポリイミド膜を用いる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光導波路を内蔵するポリイミドフィルム上に、スパッタリングまたは蒸着により配線金属膜を形成する前に、ポリイミドフィルム表面を逆スパッタまたは反応性イオンエッチングで荒らした後、配線金属膜が形成され、さらに、上記配線金属膜上に、当該配線金属膜を当該ポリイミドフィルムと挟み込むように有機膜が形成され、当該有機膜は、はんだ接続部分のみ開口してなることを特徴とする光・電気ポリイミドフィルム配線板。
【請求項２】
請求項１において、上記有機膜はロールコーティングもしくはスピンコーティングにより塗布されたポリイミド膜であることを特徴とする光・電気ポリイミドフィルム配線板。
【請求項３】
ポリイミドフィルムの表面を逆スパッタして表面を荒らすことで表面を活性化させる工程と、
上記工程により荒らされたポリイミドフィルム表面上に金属膜をスパッタ堆積する工程と、を含むことを特徴とするポリイミドフィルム上への配線金属膜の形成方法。
【請求項４】
ポリイミドフィルムの表面を反応性イオンエッチングして荒らす工程と、
上記工程により荒らされたポリイミドフィルム表面上に金属膜を蒸着する工程と、を含むこと特徴とするポリイミドフィルム上への配線金属膜の形成方法。
【請求項５】
ポリイミドフイルムの表面にレジスト開口部を形成する工程と、
上記レジスト開口部のポリイミドフイルムの表面のみを反応性イオンエッチングして荒らす工程と、
上記工程により荒らされたポリイミドフイルム表面上に金属膜を蒸着する工程と、を含むことを特徴とするポリイミドフイルム上への配線金属膜の形成方法。
【請求項６】
上記請求項３ないし請求項５のいずれか１項において、前記ポリイミドフイルム表面を荒らす工程におけるドーズ量を、上記ポリイミドフィルムの熱膨張率に逆比例して増加させる工程を含むことを特徴とするポリイミドフイルム上への配線金属膜の形成方法。
【請求項７】
上記請求項３ないし請求項６のいずれか１項において、上記配線金属膜を形成後、その上に、有機膜を形成し、はんだ接続部分のみ開口させる工程を含むことを特徴とするポリイミドフィルム上への配線金属膜の形成方法。
【請求項８】
請求項７において、上記有機膜はロールコーティングもしくはスピンコーティングにより塗布されたポリイミド膜であることを特徴とするポリイミドフィルム上への配線金属膜の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光導波路および配線金属膜を有するポリイミドフィルム配線板に関する。特に、ベアチップの光デバイスを上記ポリイミドフィルムヘはんだバンプ接続するためのポリイミドフィルム上への配線金属膜の形成方法、およびポリイミドフィルム配線板の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
高速で広帯域な光通信システムの実現に向け、並列インタコネクションモジュールの検討が盛んである。このような光モジュールでは、ベアチップの光デバイスと光ファイバとの間の光接合等に光導波路および配線金属膜を有する光・電気ポリイミドフィルム配線板が導入されている。光・電気ポリイミドフィルム配線板の一端に光デバイスを配置し、他の一端には光ファイバを配置する構成である。この構成では、耐熱性に優れたフッ素化ポリイミドフィルムが用いられ、光デバイスは金錫（Ａｕ−Ｓｎ）はんだによりバンプ接続される（特許文献１、非特許文献１、参照）。
【０００３】
ベアチップの光・電気ポリイミドフィルム配線板上へのはんだバンプ接続の一例を図４の（１）〜（６）の工程を用いて説明する。  
（１）Ａｕ−Ｓｎ、蒸着はんだ（はんだバンプ）２が形成されたキャリア基板１とベアチップ４のアライメントを行う。なお、３は下地電極を示す。  
（２）高温はんだ用のフラックス５を用いて、加圧状態でホットプレート６を用い予備加熱を行う。  
（３）窒素雰囲気中でホットプレート６を用いてリフロを行う。  
（４）リフロ後、フラックス５の除去を行い、チップ４側へＡｕ−Ｓｎはんだバンプ２を転写する。  
（５）フイルム側加工は図５、図６参照。  
（６）下地電極３を形成したポリイミドフィルム７と、はんだバンプを転写したベアチップ４とのはんだバンプ接続を行う。  
以上の素子側の工程を経たベアチップ４を光・電気ポリイミドフィルム配線板上にフェイスダウンで搭載し、リフロを行い、はんだバンプ接続を行う。
【０００４】
次に、ベアチップ４の光デバイスをはんだバンプ接続するための光・電気ポリイミドフィルム配線板上への配線金属膜の形成方法およびその膜構造を、図５の（１）〜（４）の工程を用いて説明する。  
（１）まず、スパッタ装置によりチタン（Ｔｉ）膜、白金（Ｐｔ）膜、金（Ａｕ）膜を順次形成し、スパッタ３層膜（Ａｕ／Ｐｔ／Ｔｉ）８を形成する。なお、９はポリイミドフィルムを示す。  
（２）次に、フォトレジスト１０による電極パターン形成を行う。  
（３）さらに、イオンミリング装置により、パターン形成したフォトレジスト１０をマスクにスパッタ３層膜（Ａｕ／Ｐｔ／Ｔｉ）８のドライエッチング１１を行う。  
（４）最後に、マスク用レジスト１５を除去する。
【０００５】
ベアチップの光デバイスをはんだバンプ接続するためのポリイミドフィルム上の配線金属膜の別の形成方法を図６の（１）〜（３）の工程を用いて説明する。  
（１）まず、ポリイミドフイルム１３の表面にレジスト開口部１４を形成する。なお、１５はマスク用レジストである。  
（２）次に、電子ビーム蒸着装置により形成したＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ膜のドライエッチング１６を行う。  
（３）最後に、マスク用レジスト１５の除去を行う。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−３５２３６２号公報
【非特許文献１】碓氷他：「低熱膨張光導波路フィルムを用いた光・電気Chip on fi1m(OE-COF)実装技術」信学技報 Ｒ(2003-4)41〜46ぺ一ジ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ポリイミドフィルムヘのＡｕ−Ｓｎはんだバンプによる素子接続は、Ａｕ−Ｓｎが高融点であることと、ポリイミドフイルムの熱膨張係数が大きいことから接続部分に故障が発生することが多かった。故障部分を観察した結果、ポリイミドフィルムと配線金属膜間に剥離が発生していた。本発明の目的は上記ポリイミドフィルムと配線金属膜間に剥離が生じるという課題を解決することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明は特許請求の範囲に記載のような構成とするものである。すなわち、
請求項１に記載のように、光導波路を内蔵するポリイミドフィルム上に、スパッタリングまたは蒸着により配線金属膜を形成する前に、ポリイミドフィルム表面を逆スパッタまたは反応性イオンエッチングで荒らした後、配線金属膜が形成され、さらに、上記配線金属膜上に、当該配線金属膜を当該ポリイミドフィルムと挟み込むように有機膜が形成され、当該有機膜は、はんだ接続部分のみ開口してなる光・電気ポリイミドフィルム配線板とするものである。
【０００９】
また、請求項２に記載のように、請求項１において、上記有機膜はロールコーティングもしくはスピンコーティングにより塗布されたポリイミド膜を有する光・電気ポリイミドフィルム配線板とするものである。
【００１０】
また、請求項３に記載のように、ポリイミドフィルムの表面を逆スパッタして表面を荒らすことで表面を活性化させる工程と、
上記工程により荒らされたポリイミドフィルム表面上に金属膜をスパッタ堆積する工程と、を含むポリイミドフィルム上への配線金属膜の形成方法とするものである。
【００１１】
また、請求項４に記載のように、ポリイミドフィルムの表面を反応性イオンエッチングして荒らす工程と、
上記工程により荒らされたポリイミドフィルム表面上に金属膜を蒸着する工程と、を含むポリイミドフィルム上への配線金属膜の形成方法とするものである。
【００１２】
また、請求項５に記載のように、ポリイミドフイルムの表面にレジスト開口部を形成する工程と、
上記レジスト開口部のポリイミドフイルムの表面のみを反応性イオンエッチングして荒らす工程と、
上記工程により荒らされたポリイミドフイルム表面上に金属膜を蒸着する工程と、を含むポリイミドフイルム上への配線金属膜の形成方法とするものである。
【００１３】
また、請求項６に記載のように、上記請求項３ないし請求項５のいずれか１項において、前記ポリイミドフイルム表面を荒らす工程におけるドーズ量を、上記ポリイミドフィルムの熱膨張率に逆比例して増加させる工程を含むポリイミドフイルム上への配線金属膜の形成方法とするものである。
【００１４】
また、請求項７に記載のように、上記請求項３ないし請求項６のいずれか１項において、上記配線金属膜を形成後、その上に、有機膜を形成し、はんだ接続部分のみ開口させる工程を含むポリイミドフィルム上への配線金属膜の形成方法とするものである。
【００１５】
また、請求項８に記載のように、請求項７において、上記有機膜はロールコーティングもしくはスピンコーティングにより塗布されたポリイミド膜を設けたポリイミドフィルム上への配線金属膜の形成方法とするものである。
【００１６】
本発明による光・電気ポリイミドフィルム配線板では、光導波路を内蔵するポリイミドフィルム上に配線金属膜が形成され、さらに、当該配線金属膜上に、当該配線金属膜を当該ポリイミドフィルムと挟み込むように薄層の有機膜が形成され、当該薄層の有機膜は、はんだ接続部分のみ開口していることを特徴とする。  
本発明によるポリイミドフィルム上への金属膜の形成方法の要点は、
（１）ポリイミドフィルムの表面を逆スバッタして表面を荒らす工程と、該工程により荒らされたポリイミドフィルム表面上に配線金属膜をスパッタ堆積する工程を含むこと特徴とする。  
また、（２）ポリイミドフィルムの表面を反応性イオンでエッチングして荒らす工程と、上記工程により荒らされたポリイミドフィルム表面上に配線金属膜を蒸着する工程を含むこと特徴とする。  
また、（３）ポリイミドフィルムの表面にレジスト開口部を形成する工程と、上記レジスト開口部のポリイミドフィルムの表面のみを反応性イオンでエッチングして荒らす工程と、上記工程により荒らされたポリイミドフィルム表面上に配線金属膜を蒸着する工程を含むことを特徴とする。  
さらに、（４）上記ポリイミドフィルム表面を荒らす工程におけるドーズ量をポリイミドフイルムの熱膨張率に逆比例して増加させることを特徴とし、
（５）上記配線金属膜を形成後、その上に、有機膜を形成し、はんだ接続部分のみ開口させることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明により、ポリイミドフィルムと配線金属膜間の接続強度が向上し、ポリイミドフィルムと下地電極間の剥離の発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
発明を実施するための最良の形態として、具体的な実施例として、実施例１〜実施例３を挙げ、以下に詳細に説明する。
【００１９】
〈実施例１〉
３層スパッタ膜をドライエッチング法で形成する方法の一例について、図１に示す（１）〜（５）の工程を用いて説明する。  
図１の工程（１）において、基板（図示せず）上に形成したポリイミドフイルムを、逆スバッタにより表面を荒らしたポリイミドフイルム１８を形成する。その後、工程（２）に示すようにスパッタ３層（Ａｕ／Ｐｔ／Ｔｉ）膜１９を形成し、次に、工程（３）により、フォトレジストによる配線金属膜パターン２０を形成し、工程（４）に示すように、上記パターン形成したフォトレジストをマスクとしてイオンミリングにより上記スパッタ３層膜１９のドライエッチングを行った。最後に工程（５）で示すように、マスク用レジスト２１を除去して配線金属膜の形成２２を行った。
【００２０】
〈実施例２〉
次に、電子ビーム蒸着３層膜をリフトオフ法で形成する方法について、図２に示す工程（１）〜（３）を用いて説明する。  
まず、工程（１）で、レジストパターンの形成２３を行った後、反応性イオンエッチングでポリイミドフイルム表面を荒らして、工程（２）で示すように、電子ビーム蒸着により３層蒸着配線金属膜２５の形成を行った。次に工程（３）においてレジスト除去を行い、電極パターンの形成２６を行った。  
ここで、反応性イオンでエッチングにより、ポリイミドフィルム表面を荒らした後に、レジストパターン形成を行ってもよいが、上述の手順では必要部分のみ表面に荒れを生じさせるという利点がある。
【００２１】
〈実施例３〉
実施例１と実施例２の中間的な様態（スパッタ膜と電子ビーム蒸着膜をリフトオフ法およびケミカルエッチングで形成）について、図３に示す工程（１）〜（６）を用いて説明する。  
工程（１）で、ポリイミドフイルム２８を逆スパッタして表面を荒らし、工程（２）により、Ｔｉスパッタ膜２９を全面に膜形成したポリイミドフイルム２８に、工程（３）でオーバハング状にレジストパターン形成３０を行った。さらに、工程（４）で電子ビーム蒸着装置でＥＢ蒸着膜〔電極膜（Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ）〕３１の形成を行った。次いで、工程（５）で蒸着配線金属膜形成後にレジスト３０の除去を行い、Ｐｔ／Ａｕの電極パターン形成３２を行った。工程（６）でＰｔ／Ａｕの電極パターン膜３２をマスクに、最初に形成したＴｉスパッタ膜２９のケミカルエッチング３３を行った。
【００２２】
上述の実施例のいずれの場合でも、フィルムの熱膨張係数が小さいフィルムでは、十分な接続強度を得るための表面処理時間が長くなった。おおむね、フィルムの熱膨張係数と表面処理時間は逆比例した。  
また、配線金属膜を形成後、その上に、例えば、ポリイミド樹脂の適度の粘性を有する溶液を用いて、通常行われているスピンコーテイングまたはロールコーテイングにより有機膜を形成した場合に、膜厚が０.５〜２μｍ程度の厚さの有機膜を形成しこれに、反応性イオンエッチング、アルカリ系溶液によるウエットエッチングなどでＡｕ−Ｓｎはんだ接続部分のみ開口させると、フィルム上の配線金属膜の剥離防止に顕著な効果が認められた。また、このフィルム構成は、上述の膜形成方法と独立して、配線金属膜の剥離防止に有効であることを確認している。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施例１で例示した３層スパッタ膜をドライエッチング法で形成する方法示す図。
【図２】本発明の実施例２で例示した電子ビーム蒸着３層膜をリフトオフ法で形成する方法を示す図。
【図３】本発明の実施例３で例示したスパッタ膜と電子ビーム蒸着膜をリフトオフ法およびケミカルエッチングで形成する方法を示す図。
【図４】従来のベアチップの光・電気ポリイミドフィルム配線板上へのはんだバンプ接続の一例を示す図。
【図５】従来のベアチップの光・電気ポリイミドフィルム配線板上の配線金属膜の形成方法および膜構造を示す図。
【図６】従来のベアチップの光デバイスをはんだバンプ接続するためのポリイミドフィルム上の配線金属膜の形成方法を示す図。
【符号の説明】
【００２４】
１  キャリア基板
２  蒸着はんだ（はんだバンプ）
３  下地電極
４  ベアチップ
５  フラックス
６  ホットプレート
７  下地電極形成したポリイミドフィルム
８  スパッタ３層膜（Ａｕ／Ｐｔ／Ｔｉ膜）
９  ポリイミドフィルム
１０  フォトレジスト
１１  スパッタ３層膜のドライエッチング
１２  レジスト除去
１３  ポリイミドフィルム
１４  レジスト開口部
１５  マスク用レジスト
１６  蒸着により形成したＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ膜のドライエッチング
１７  マスク用レジストの除去
１８  逆スパッタにより表面を荒らしたポリイミドフィルム
１９  スパッタ３層膜（Ａｕ／Ｐｔ／Ｔｉ膜）の形成
２０  フォトレジストにより配線金属膜パターンを形成
２１  マスク用レジストの除去
２２  配線金属膜の形成
２３  レジストパターンの形成
２４  レジストパターン形成後、反応性イオンエッチングでポリイミドフィルムの表面を荒らす
２５  ３層蒸着配線金属膜
２６  レジストを除去して電極パターンの形成
２７  逆スパッタで表面を荒らす
２８  ポリイミドフィルム
２９  Ｔｉスパッタ膜を全面に形成
３０  オーバハング状にレジストパターン形成
３１  ＥＢ蒸着膜〔電極膜（Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ膜）〕
３２  Ｐｔ／Ａｕの電極パターン膜形成
３３  Ｔｉスパッタ膜のケミカルエッチング
【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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