(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリイミドフィルムの表面に銅層を有する金属被膜を形成するスパッタリング工程、及び得られたポリイミドフィルムの金属被膜上に、フィルムの搬送と金属被膜への給電を行うローラーと該金属被膜と対向させた陽極を備えた少なくとも２槽のめっき槽からなる連続めっき装置を用いて、金属導電体を形成する電気めっき工程を含む金属被覆ポリイミド基板の製造方法であって、
下記の（１）及び（２）の要件を満足することを特徴とする金属被覆ポリイミド基板の製造方法。
（１）前記スパッタリング工程において、形成する金属被膜の表面抵抗を、０．１〜１．０Ω／□に制御し、かつ、銅層の厚さを５０〜５００ｎｍに制御する。
（２）前記電気めっき工程において、陰極電流密度は、全めっき槽の平均陰極電流密度を１〜３Ａ／ｄｍ２に、及び各めっき槽内での陰極電流密度の最小値に対する最大値の比を２〜５に制御するとともに、フィルムの搬送速度は、８０〜１５０ｍ／ｈに調整する。
【請求項２】
前記陽極は、不溶性陽極であることを特徴とする請求項１に記載の金属被覆ポリイミド基板の製造方法。
【請求項３】
前記陰極電流密度は、全めっき槽の平均陰極電流密度が１．５〜３Ａ／ｄｍ２であり、各めっき槽内での陰極電流密度の最小値に対する最大値の比が２〜３であり、及びフィルムの搬送速度は、１００〜１５０ｍ／ｈであることを特徴とする請求項２に記載の金属被覆ポリイミド基板の製造方法。
【請求項４】
前記金属被膜は、金属シード層とその表面上に形成された銅層からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の金属被覆ポリイミド基板の製造方法。
【請求項５】
前記金属導電体は、銅であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の金属被覆ポリイミド基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属被覆ポリイミド基板の製造方法に関し、さらに詳しくは、金属被覆ポリイミド基板を加熱する際の寸法変化のばらつきが低減され、ＣＯＦとして用いたとき、安定してボンディングを行なうことができ、かつ不良率を改善することができる金属被覆ポリイミド基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、金属被覆ポリイミド基板は、液晶画面に画像を表示するための駆動用半導体を実装する半導体実装用の基板として汎用されている。前記金属被覆ポリイミド基板に用いるポリイミドフィルムは、優れた耐熱性を有し、しかも機械的、電気的及び化学的特性においても他のプラスティック材料に比べ遜色のないことから、例えば、プリント配線板（ＰＷＢ）、フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）、テープ自動ボンディング用テープ（ＴＡＢ）、チップオンフィルム（ＣＯＦ）等の電子部品用の絶縁基板材料として多用されている。このようなＰＷＢ、ＦＰＣ、ＴＡＢ、及びＣＯＦとしては、ポリイミドフィルムの少なくとも片面上に金属層を被覆した金属被膜ポリイミド基板を用いてこれを加工することによって得られている。
【０００３】
この中で、特に、液晶画面表示用ドライバーＩＣチップを実装する手法として、ＣＯＦが注目されている。ＣＯＦは、従来の実装法であったＴＣＰ（Ｔａｐｅ  Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｐａｃｋａｇｅ）に比べて、ファインピッチ実装が可能であり、ドライバーＩＣの小型化とコストダウンを図ることが容易な実装法である。このＣＯＦの製造方法としては、高耐熱、高絶縁性樹脂であるポリイミドフィルムと、一般的には、金属導電体として良導電体である銅層を密着させてなる金属被覆ポリイミド基板を使用し、その銅層をフォトリソグラフィー技法によってファインパターニングし、さらに所望の箇所にスズめっき及びソルダーレジストを被覆して得る方法が一般的である。
【０００４】
上記金属被覆ポリイミド基板を製造する際、ポリイミドフィルム表面に金属層を形成する方法としては、例えば、まず、スパッタリング法によりニッケル、クロム、ニッケルクロム合金等からなる金属シード層を形成し、その上に良導電性を付与するために銅層を形成して金属被膜を得る。さらに、通常は、回路形成のための導電層を厚膜化するため、電気めっき法、又は電気めっきと無電解めっきを併用する方法によって銅等の金属導電体を形成することが行われている。
【０００５】
なお、上記スパッタリング法によって形成される金属被膜の厚さとしては、１００〜５００ｎｍが一般的である。また、金属導電体の厚さは、例えば、サブトラクティブ法によって回路を形成する場合には、５〜１２μmが一般的である。
【０００６】
ここで、電気めっき法によって金属導電体を形成する場合には、例えば、めっき液が供給され、槽内部にカソードの役割を担うめっき面と対向するように陽極を設置しためっき槽が少なくとも２槽である複数槽でフィルムの搬送方向に並べて設置され、各めっき槽に電力を供給する給電部とフィルム状基板を連続的に搬送させるための機構を有した連続めっき装置が用いられる。例えば、陽極及び電解液を有するめっき槽を複数配置し、厚さ３μｍ以下の金属被膜を有する絶縁体フィルムを、これらのめっき槽に順次連続的に供給し、各めっき槽毎に通電量を制御し、各めっき槽における通電量を、該フィルムが供給される順にしたがって順次増加させ、均一に良好なで電気めっき被膜を連続的に形成する連続めっき方法（例えば、特許文献１参照。）が開示されている。
【０００７】
上記のようなスパッタリング法及びめっき法によって金属層が形成された金属被覆ポリイミド基板は、金属層の薄膜化が容易であり、かつ、ポリイミドフィルムと金属被膜の界面を平滑に維持しながら十分な密着強度を得る技術が確立されているため、これを用いて得られるＣＯＦは、回路のファインピッチ化に適している。そのため、インナーリード部で２５〜３０μmピッチを有するＣＯＦの量産が開始され、続いて２０μmピッチ以下の狭ピッチＣＯＦの開発が進んでいる。
【０００８】
ところで、ＣＯＦでは、半導体チップをインナーリードボンディングによって搭載し、その後アウターリードボンディングによって液晶パネルに実装される。一般に、ボンディングの際に付加する熱によってＣＯＦが寸法変化するため、予めその変化量を予測し、前もってＣＯＦに形成された回路、特にインナーリードの間隔とアウターリードの間隔に補正を加えることが行われる。特に、２０μmピッチのＣＯＦでは、狭ピッチであるため、リード間隔の厳密な補正が必要となっていた。
【０００９】
しかしながら、上記のようなスパッタリング法及びめっき法によって金属層が形成された金属被覆ポリイミド基板を使用した場合においても、２０μmピッチのＣＯＦでは、ボンディングの際に端部のリードが所望のボンディング位置を外れる比率が増加して不良率が高くなるという問題があった。これは、金属被覆ポリイミド基板を加熱する際の寸法変化のばらつきが、主たる原因と思われる。このような状況から、加熱する際の寸法変化のばらつきをさらに低減することができる金属被覆ポリイミド基板が求められている。
【００１０】
【特許文献１】特開平７−２２４７３号公報（第１頁、第２頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、上記の従来技術の問題点に鑑み、金属被覆ポリイミド基板を加熱する際の寸法変化のばらつきが低減され、ＣＯＦとして用いたとき、安定してボンディングを行なうことができ、かつ不良率を改善することができる金属被覆ポリイミド基板の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、上記目的を達成するために、金属被覆ポリイミド基板の製造方法について、鋭意研究を重ねた結果、ポリイミドフィルムの表面に金属被膜を形成するスパッタリング工程、及び得られたポリイミドフィルムの金属被膜上に、連続めっき装置を用いて、金属導電体を形成する電気めっき工程を含む金属被覆ポリイミド基板の製造方法において、前記スパッタリング工程において、特定の表面抵抗を有する金属被膜を形成して、スパッタリングでの熱履歴のばらつきを抑制し、かつ後続の電気めっきの際の陰極電流密度差を低減し、また、前記電気めっき工程において、特定の陰極電流密度に制御して、電流密度分布を均一化するとともに、特定のフィルム搬送速度に調整して、積層構造の界面が酸化されるのを抑制したところ、得られた金属被覆ポリイミド基板は、金属層の残留応力のばらつきが低減され、これを加熱する際の寸法変化のばらつきが低減され、ＣＯＦとして用いたとき、安定してボンディングを行なうことができ、かつ不良率を改善することができることを見出し、本発明を完成した。
【００１３】
すなわち、本発明の第１の発明によれば、ポリイミドフィルムの表面に銅層を有する金属被膜を形成するスパッタリング工程、及び得られたポリイミドフィルムの金属被膜上に、フィルムの搬送と金属被膜への給電を行うローラーと該金属被膜と対向させた陽極を備えた少なくとも２槽のめっき槽からなる連続めっき装置を用いて、金属導電体を形成する電気めっき工程を含む金属被覆ポリイミド基板の製造方法であって、
下記の（１）及び（２）の要件を満足することを特徴とする金属被覆ポリイミド基板の製造方法が提供される。
（１）前記スパッタリング工程において、形成する金属被膜の表面抵抗を、０．１〜１．０Ω／□に制御し、かつ、銅層の厚さを５０〜５００ｎｍに制御する。
（２）前記電気めっき工程において、陰極電流密度は、全めっき槽の平均陰極電流密度を１〜３Ａ／ｄｍ２に、及び各めっき槽内での陰極電流密度の最小値に対する最大値の比を２〜５に制御するとともに、フィルムの搬送速度は、８０〜１５０ｍ／ｈに調整する。
【００１４】
また、本発明の第２の発明によれば、第１の発明において、前記陽極は、不溶性陽極であることを特徴とする金属被覆ポリイミド基板の製造方法が提供される。
【００１５】
また、本発明の第３の発明によれば、第２の発明において、前記陰極電流密度は、全めっき槽の平均陰極電流密度が１．５〜３Ａ／ｄｍ２であり、各めっき槽内での陰極電流密度の最小値に対する最大値の比が２〜３であり、及びフィルムの搬送速度は、１００〜１５０ｍ／ｈであることを特徴とする金属被覆ポリイミド基板の製造方法が提供される。
【００１６】
また、本発明の第４の発明によれば、第１〜３いずれかの発明において、前記金属被膜は、金属シード層とその表面上に形成された銅層からなることを特徴とする金属被覆ポリイミド基板の製造方法が提供される。
【００１７】
また、本発明の第５の発明によれば、第１〜４いずれかの発明において、前記金属導電体は、銅であることを特徴とする金属被覆ポリイミド基板の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の金属被覆ポリイミド基板の製造方法によれば、得られる金属被覆ポリイミド基板を加熱する際の寸法変化のばらつきが低減され、これをＣＯＦとして用いたとき、安定してボンディングを行なうことができ、かつ不良率を改善することができる。特に、開発中の２０μmピッチに代表される狭ピッチＣＯＦに用いた場合には、ボンディングの際に端部のリードが所望のボンディング位置を外れる比率が減少して不良率が大幅に改善されるので、その工業的価値は極めて大きい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の金属被覆ポリイミド基板の製造方法を詳細に説明する。
本発明の金属被覆ポリイミド基板の製造方法は、ポリイミドフィルムの表面に金属被膜を形成するスパッタリング工程、及び得られたポリイミドフィルムの金属被膜上に、フィルムの搬送と金属被膜への給電を行うローラーと該金属被膜と対向させた陽極を備えた少なくとも２槽のめっき槽からなる連続めっき装置を用いて、金属導電体を形成する電気めっき工程を含む金属被覆ポリイミド基板の製造方法であって、
下記の（１）及び（２）の要件を満足することを特徴とする。
（１）前記スパッタリング工程において、形成する金属被膜の表面抵抗を、０．１〜１．０Ω／□に制御する。
（２）前記電気めっき工程において、陰極電流密度は、全めっき槽の平均陰極電流密度を１〜３Ａ／ｄｍ２に、及び各めっき槽内での陰極電流密度の最小値に対する最大値の比を１〜５に制御するとともに、フィルムの搬送速度は、８０〜３００ｍ／ｈに調整する。
【００２０】
本発明の製造方法において、上記の（１）及び（２）の要件を満足するように、スパッタリング工程及び電気めっき工程を行い、形成する金属被膜の表面抵抗を制御するとともに、電気めっきの平均陰極電流密度を一定の範囲とすることにより、積層構造の層毎の電流密度差を小さくして、形成する金属層の残留応力のばらつきを低減し、さらに給電のためのめっきの中断時間を低減して、積層構造の界面が酸化されるのを抑制することが重要である。これによって、加熱する際の寸法変化のばらつきが低減され、ＣＯＦとして用いたとき、安定してボンディングを行なうことができる金属被覆ポリイミド基板が得られる。
【００２１】
以下に、スパッタリング工程及び電気めっき工程で形成する金属層の残留応力のばらつきについて、従来法の問題点とともに、本発明の製造方法での作用について、詳細に説明する。
すなわち、一般に、金属被覆ポリイミド基板を用いてＣＯＦのリードを形成する際には、前述したようにリード形成時に加わる熱履歴等を加味して、フォトレジスト露光用マスクに形成されたパターン寸法に一定の補正を行う。これは、ＩＣチップとの接合時及び液晶パネルとの接合時までに加わる熱履歴等によりリード間隔が変化する量をあらかじめ予測し、剥離を防止するために行うものである。
【００２２】
なお、リード間隔が変化する要因としては、ポリイミドフィルム、金属層、及びソルダーレジスト等のＣＯＦ構成部材の熱膨張、熱収縮等に起因する変形によるものである。これら熱による変形は、当然生じる現象であり、この変形量は、試験的にあらかじめ把握することができるものである。ところが、問題となるのは、この変形量が一定しないこと、すなわち、ばらつくことであり、しかも、この変形量のばらつきが大きく、かつリード間隔がファインピッチになるほど、前記剥離の危険性が高まることである。これらＣＯＦ構成部材のばらつき発生原因としては、ポリイミドフィルムに関しては、成膜時の熱履歴、延伸のばらつき、及びフィルムの厚さのばらつきが主要因であり、また、ソルダーレジストに関しては、厚さのばらつきが主要因である。一方、金属層に関しては、厚さのばらつきも主要因であるが、金属層の残留応力のばらつきによっても大きな影響を受ける。
【００２３】
この中で、金属層を構成する金属導電体を形成する電気めっきの際に、めっき膜中に残留する応力のばらつきの要因としては、ポリイミドフィルム上に形成された陰極の電流密度（以下、陰極電流密度と呼称する。）の変化量が最も大きな影響を有する。すなわち、電気めっき法によって、ポリイミドフィルム表面にスパッタリングにより形成した金属被膜上に金属導電体を形成する場合、一般に、電気めっきの初期段階においては、該金属被膜とその上に形成されるめっき膜が薄いため電気抵抗が高いので、めっき槽の電流密度を極めて低くせざるを得ない。その後、ある程度のめっき厚さまで成長した段階では、生産性と経済性を重視して、めっき槽の電流密度を急激に増加させる方法がとられていた。例えば、従来法では、各めっき槽を経て形成される積層構造のめっき膜は、スパッタリングにより形成した金属被膜の直上層では、０．００１〜０．０１Ａ／ｄｍ２の電流密度で、最表面層では、０．５〜１．０Ａ／ｄｍ２の電流密度で形成されていた。このときの全めっき槽の平均電流密度としては、０．３〜０．７Ａ／ｄｍ２である。一般に、めっき膜の残留応力は、陰極電流密度に比例し、電流密度が高いと応力も増大する傾向にある。このため、従来法では、上記のように広範な電流密度によって積層構造に形成されためっき膜の層毎の残留応力差は著しく大きくなり、これが寸法変化のばらつきの要因となっていた。
【００２４】
このめっき膜の層毎の残留応力差を抑制する手段としては、電気めっきの初期段階の極めて低い電流密度のままで、めっきを継続することが考えられるが、生産性に著しい支障をきたすか、極めて長尺な生産ラインを構える必要があり現実的でない。例えば、平均電流密度０．１Ａ／ｄｍ２で、厚さ８μmまでめっきした場合、めっき時間は５時間程度が必要となる。また、極めて低電流密度でのめっきは残留応力の軽減には効果があるものの、その他の重要なめっき膜の物性である、伸び率、抗張力、耐折れ性等に影響を及ぼすため、現行のＣＯＦを使用した組み立て工程では、ボンディング以外のトラブルを発生させる危険性が高まることが考えられる。また、低電流密度で得られためっき膜では、耐折れ性が悪化するため、ＣＯＦのボンディングの際にリード断線等の危険性が増加する。さらに、経済性の点でも平均電流密度はある値以上を確保する必要がある。
【００２５】
これに対して、本発明の金属被覆ポリイミド基板の製造方法においては、前述のように、上記の（１）及び（２）の要件を満足するようにスパッタリング工程及び電気めっき工程を行い、形成する金属被膜の表面抵抗を制御するとともに、電気めっきの平均陰極電流密度を一定の範囲とすることにより、積層構造の層毎の電流密度差を小さくして、形成する金属層の残留応力のばらつきを低減し、さらに給電のためのめっきの中断時間を低減して、積層構造の界面が酸化されるのを抑制する。これにより、生産性を向上させるものである。
【００２６】
本発明の金属被覆ポリイミド基板の製造方法としては、ポリイミドフィルムの表面に金属被膜を形成するスパッタリング工程と得られたポリイミドフィルムの金属被膜上に、金属導電体を形成する電気めっき工程を含む。すなわち、ポリイミドフィルム表面に極めて薄い金属被膜を形成し、電気めっき法により所定の厚みまで厚付けするものである。
【００２７】
１．スパッタリング工程
上記スパッタリング工程としては、上記の（１）の要件を除いては、特に限定されるものではなく、ポリイミドフィルムの表面に所望の厚さに金属被膜を形成する通常の金属被覆ポリイミド基板の製造方法に用いられる条件で行われる。ここで、上記スパッタリングに用いる装置としては、特に限定されるものではなく、金属被膜を構成する元素を含む所定の組成からなるターゲットを備えたマグネトロンスパッタ装置等が使用される。
【００２８】
上記製造方法に用いるポリイミドフィルムとしては、特に限定されるものではなく、Ｋａｐｔｏｎ  ＥＮ（東レ・デュポン製）、Ｕｐｉｌｅｘ  Ｓ（宇部興産製）、Ａｐｉｃａｌ（カネカ製）などの市販のポリイミドフィルムが用いられる。また、ポリイミドフィルムの厚さとしては、特に限定されるものではないが、屈曲げ性の確保を考慮すると、２５〜５０μmであることが好ましい。
【００２９】
上記スパッタリングで形成される金属被膜としては、特に限定されるものではないが、ポリイミドとの密着力とその耐熱性等の信頼性を確保するために、金属シード層として、ニッケル、クロム、モリブデン等の金属、或いはニッケルクロム合金等のこれらの合金から選定されるが、クロムを全量に対し５〜３０質量％含有するニッケルクロム合金が好ましい。また、その厚さは、５〜５０ｎｍが好ましい。すなわち、ＣＯＦ等に用いて金属層をエッチングすることによって電子回路を形成する場合には、良導電体である銅とエッチング性が大幅に異なるような合金組成及び厚さでは不都合であるからである。
【００３０】
さらに、電気めっきを施す前に導電性を確保するため表面抵抗を低減させるため、上記金属被膜表面に引き続き銅層をスパッタリングによって形成することが好ましい。この際の銅層としては、表面抵抗を（１）の要件を満足する所定値になるように制御する。すなわち、厚さが５０ｎｍ未満では十分な導電性が得られず、その後の電気めっきによる銅の析出の均一性に悪影響を及ぼす。一方、厚さが５００ｎｍを超えると、導電性を付与する点では好都合であるが、スパッタリングによるポリイミドフィルムへの熱履歴が高まることによる基板の寸法変化、変形等の影響によって、ＣＯＦ等の得られる製品への悪影響が懸念される。
【００３１】
上記製造方法に係る（１）の要件は、前記スパッタリング工程において、形成する金属被膜の表面抵抗を、０．１〜１．０Ω／□に制御することである。すなわち、スパッタリングで形成する金属被膜の表面抵抗を低下させることによって、電気めっきの初期段階から電流密度を向上させることができるので、平均陰極電流密度を向上することができる。ところで、前記金属被膜の表面抵抗を低下させるということは、すなわち前記金属被膜の厚さを増加させるということであり、この場合、スパッタリングでポリイミドフィルムに付加される熱量が増加することになり、当然ばらつきも大きくなる。その結果、ＣＯＦのボンディングの際のリード位置ずれの危険性が増加する。したがって、本発明の製造方法では、前記金属被膜の表面抵抗は、スパッタリングで付加される熱量の増加によるばらつきが大きくならない範囲が選ばれる。
【００３２】
すなわち、金属被膜の表面抵抗が０．１Ω／□未満では、スパッタリングの熱履歴のばらつきが大きくなり、ボンディングの際の位置ずれが増加する。一方、金属被膜の表面抵抗が１．０Ω／□を超えると、電気めっきの初期段階において、陰極電流密度を極端に低く抑えることが必要であり、めっきの積層構造の層毎の陰極電流密度差が大きくなってしまう。或いは、１．０Ω／□を超えた状態で無理に陰極電流密度を大きくすると、めっき膜の残留応力が大きくなってしまう。さらに、スパッタリングの熱履歴のばらつきを小さく、かつ陰極電流密度差を小さくするためには、金属被膜の表面抵抗を、０．２〜０．８Ω／□に制御することが好ましい。
【００３３】
上記金属被膜の表面抵抗の制御方法としては、その表面抵抗が、スパッタリングで形成される金属被膜の厚さ、純度、結晶子径等によって影響を受けるので、所望の表面抵抗が得られるように、スパッタリング条件を選定することにより行う。例えば、真空雰囲気中で行われるマグネトロンスパッタリングで、銅層をスパッタリングで形成する場合には、銅層の厚さを３００〜１０ｎmとすることにより、金属被膜の表面抵抗を０．１〜１．０Ω／□とすることができる。
【００３４】
２．電気めっき工程
上記電気めっき工程としては、上記の（２）の要件を除いては、特に限定されるものではなく、ポリイミドフィルム上に形成された（１）の要件を満足する金属被膜上に、連続めっき装置を用いて、金属導電体を形成する通常の金属被覆ポリイミド基板の製造方法に用いられる条件で行われる。
なお、前記連続めっき装置は、フィルムの搬送と金属被膜への給電を行うローラーと、該金属被膜と対向させた陽極を備えた少なくとも２槽のめっき槽からなるものであり、例えば、通常、設置スペースを大幅に節約できることから、竪型のめっき槽をめっきする厚さ等に応じて設定される必要数を搬送ライン方向に並べて配置したものが使用される。ここで、金属被膜を有する一定幅のポリイミドフィルムを、めっき槽に一定の速度で順次連続的に供給し、金属被膜上に連続的にめっき層を形成する。すなわち、金属被膜と接触させて給電することができる導電性を有するローラーと、該金属被膜と対向する位置に設けた陽極とを設置しためっき槽と、フィルムを該めっき槽内に供給するめっき液と接触させながら搬送するフィルム搬送機構を備えた通常の金属被覆ポリイミド基板の製造方法に用いられる連続めっき装置が用いられる。
【００３５】
上記金属導電体としては、特に限定されるものではなく、ＣＯＦ等において回路材料として好ましく、かつ電気めっきによって被覆される導電性に優れた金属又は合金が用いられるが、銅が好ましい。このとき用いるめっき液としては、一般的な電気銅めっきに使用される市販の硫酸銅めっき浴を用いることができる。
【００３６】
上記製造方法に係る（２）の要件は、前記電気めっき工程において、陰極電流密度は、全めっき槽の平均陰極電流密度を１〜３Ａ／ｄｍ２に、及び各めっき槽内での陰極電流密度の最小値に対する最大値の比を１〜５に制御するとともに、フィルムの搬送速度は、８０〜３００ｍ／ｈに調整することである。すなわち、（１）の要件を満足する金属被膜上に形成される金属層の残留応力のばらつきを低減し、ボンディングの際の位置ずれを抑制するために、積層構造の層毎の電流密度差が小さくなるように、電気めっきの各層の平均陰極電流密度を一定の範囲とするものである。ところで、電気めっきの平均陰極電流密度としては、ボンディングの際の位置ずれを抑制する上では、積層構造の層毎の陰極電流密度差を小さくすればよいが、耐折れ曲げ性の確保、および生産性、経済性の点を考慮して、本発明の製造方法の電気めっき工程において、上記（２）の要件を用いる。
【００３７】
すなわち、陰極電流密度として、全めっき槽の平均陰極電流密度が１Ａ／ｄｍ２未満では、折れ曲げ性を確保することが困難となる。一方、平均陰極電流密度が３Ａ／ｄｍ２を超えると、残留応力のばらつきを抑制することが困難になる。さらに、信頼性及び経済性を確保する上では、全めっき槽の平均陰極電流密度は、１．５〜３Ａ／ｄｍ２とすることが好ましい。
【００３８】
また、各めっき槽内での陰極電流密度の最小値に対する最大値の比を２〜５に制御することにより、積層構造の各層内での電流密度分布を均一化させて、金属層を構成する金属導電体の残留応力の更なる均一化を図る。これによって、積層構造全体での残留応力の均一化し、ばらつきを抑制することができる。すなわち、前記陰極電流密度の最小値に対する最大値の比が５を超えると、電流密度差による残留応力の差が大きく、ばらつきが大きくなってしまう。さらに、残留応力を均一化させるためには、陰極電流密度の陰極電流密度の最小値に対する最大値の比を２〜３とすることが好ましい。
【００３９】
上記陰極電流密度の制御方法としては、一般に、電気めっきの初期段階、すなわち、金属被膜の表面抵抗が高い領域では、上記連続めっき装置の各めっき槽内では、給電を行なうローラーに近いめっき液入口界面に電流密度が極端に集中し易く、逆にめっき槽の底部では電流密度が大幅に低下するので、めっき槽入口での電流密度の集中を抑制するために適切な電流遮蔽板をポリイミドフィルム上の金属被膜と陽極の間に設置する方法等が望ましく、その手法は特に限定されない。例えば、電流遮蔽板として、絶縁板に開口部を設け、その開口面積を通常電流密度が集中するめっき液界面近傍では小さく、逆に電流密度が疎になるめっき槽の底部では大きくなるように調整する方法をとることができる。
【００４０】
また、フィルムの搬送速度は、８０〜３００ｍ／ｈに調整することにより、半導体チップをボンディングによってＣＯＦに実装して半導体チップを樹脂封止した際に、リード表面のスズめっき皮膜が剥離する問題を回避することができる。すなわち、上記連続めっき装置は、複数のめっき槽と給電部、及び搬送機構からなるので、この装置を用いて金属導電体を積層構造に形成した場合、金属被膜及びその上に形成されためっき膜に給電するため、ポリイミド基板がめっき液外に存在する時間、すなわち積層構造の各層間にめっきの中断時間が生じる。このめっき中断時間が長くなると、得られた基板をエッチングによってリード形成し、その表面にスズめっき被膜を無電解めっきにより形成した後、半導体チップをボンディングによってＣＯＦに実装して半導体チップを樹脂封止した際に、リード表面のスズめっき皮膜が剥離する危険性が生じるという問題があった。
【００４１】
より詳しくは、半導体チップを樹脂封止する際に、１５０℃で３時間程度の熱負荷が加わった際、リード表層部でスズと銅の合金化が生じる際に拡散速度の差によって生じるボイド、所謂カーケンダルボイドが発生することが知られている。上記連続めっき装置で得られる銅めっき膜の積層構造においては、下層からの合金化に必要な銅イオンの供給が、積層構造界面の状態によっては遅延する。銅イオンの供給が遅延した状態では、リード表層部は、下層からの銅イオンの供給がない状態でスズ側に銅が拡散してボイドが急激に増加、拡大する危険性がある。これは、積層構造界面が酸化するほど、すなわちめっき液外にてめっきの中断時間が長くなるほどその危険性が高まる。このため、フィルムの搬送速度を一定以上とし、めっきの中断時間を一定時間以内に留めることによって、積層構造界面の酸化を抑制して、リード表面のスズめっき皮膜が剥離することを抑制する。
【００４２】
すなわち、フィルムの搬送速度が８０ｍ／ｈ未満では、給電部を小型化してもめっき中断時間がおよそ３０秒以上となり、前記剥離の危険性が高くなる。一方、フィルムの搬送速度が３００ｍ／ｈを超えると、基板にキズ等が発生する危険が生じてしまう。さらに、フィルムの搬送速度が１００ｍ／ｈ以上とすることが、リード表面のスズめっき皮膜の剥離をなくすためには好ましい。
【００４３】
上記連続めっき装置に用いる陽極としては、特に限定されるものではなく、可溶性又は不溶性陽極が用いられるが、この中で、不溶性陽極を用いることによって、より好ましい効果を示す電気めっきの条件で行うことができる。この際、全めっき槽の平均陰極電流密度は、１．５〜３．０Ａ／ｄｍ２に、各めっき槽内での陰極電流密度の最小値に対する最大値の比を１〜３に制御するとともに、フィルムの搬送速度は、１００〜３００ｍ／ｈに調整することが好ましい。なお、不溶性陽極は、一般に、銅めっきにおいて、可溶性陽極で問題となる含リン銅ボール表面に生成するスラッジ等がめっき液中に混入し、めっき外観品質を低下させる問題を防止するために用いられるが、金属被覆ポリイミド基板の製造方法において、残留応力のばらつきの抑制、めっき被膜耐折れ性等の観点から、不溶性陽極を用いて、めっき電流密度条件、基板搬送速度の最適化が可能となった。これは、不溶性陽極が有する表面電位の均一性、電極間距離の均一性が効果を発揮し、可溶性陽極に比較し電流密度の均一化が容易であることによる。
【００４４】
上記可溶性陽極としては、特に限定されるものではなく、形成する金属導電体を構成する元素を含む市販の陽極が用いられるが、銅導電体を得る場合には、チタンボックスに含リン銅ボールを充填したものが用いられる。
不溶性陽極としては、特に限定されるものではなく、チタンを基体とした表面に白金族またはその酸化物の薄膜を形成したもの等が用いられるが、例えば、チタンメッシュ表面に酸化イリジウムをコーティングした構造のものが好ましい。
【実施例】
【００４５】
以下に、本発明の実施例及び比較例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例によってなんら限定されるものではない。なお、実施例及び比較例で用いた金属被膜の表面抵抗、及び金属被覆ポリイミド基板のＣＯＦとして用いたときの評価方法は、以下の通りである。
（１）金属被膜の表面抵抗の測定：ＪＩＳ  Ｋ７１９４に基づき四探針法で行った。
【００４６】
（２）金属被覆ポリイミド基板のＣＯＦとして用いたときの評価：得られた金属被覆ポリイミド基板を用いて、サブトラクティブ法により、インナーリード部が２０μｍピッチ、アウターリード部が３５μmピッチのリードパターンを形成し、リード表面に無電解めっき法によって、厚さ０．６μmのスズ被膜を形成した。次に、スズめっき被膜におけるウイスカー発生を抑制することを目的として、１２０℃で６０分の熱処理を行い、さらに所望部分に厚さ１０μmのソルダーレジスト層を形成し、これを熱硬化させることを目的として１２０℃で２時間熱処理を行った。熱処理の後、インナーリード部とＩＣチップのパッド部を接合させるために、接合部を４２０℃で１秒間熱圧着し、さらにＩＣチップおよびその周辺部に熱硬化型樹脂を塗布し、１５０℃で３時間熱処理を行うことによってＩＣチップを樹脂封止した。さらにその後、アウターリード部と液晶パネルＩＴＯ電極とをＡＣＦ接合するため、接合部を２００℃で５秒間熱圧着した。
以上の処理を行った後、インナーリード部およびアウターリード部の接合部を観察し、位置ずれによる剥離等の不良発生率を求めた。
また、スズめっきの剥離性を示す指標は、加速試験を行なって評価した結果を用いた。すなわち、ロームアンドハース社製無電解めっき液Ｔｉｎｐｏｓｉｔ  ＬＴ−３４を使用し、リード表面に厚さ０．６μmのスズめっき被膜を形成した後、１６０℃にて２４時間処理し、該リード部表面にセロハンテープを接着、十分粘着させた後、テープを剥離し、２００倍の金属顕微鏡にてスズめっき被膜の剥離の有無を確認した。
【００４７】
また、実施例及び比較例で用いた連続めっき装置は下記の通りである。
図１は、上記連続めっき装置の概略構造の一例を表す。図１において、連続めっき装置は、フィルム２の搬送と金属被膜とめっき膜への電力の供給を行うためのステンレス製の給電ローラー３、及びめっき槽１内部でフィルム２を反転させる反転ローラー４を有し、陽極５を備えためっき槽１の１７槽を搬送方向に並べて設置した例である。
なお、実施例及び比較例では、各めっき槽は、槽内のめっき長、すなわち、めっき液に浸漬されている距離が３０００ｍｍ、各めっき槽間でめっき面に電力を供給するためにめっき液外で基板が搬送される距離が７００mmである。また、使用しためっき槽数は、各条件によって適正化して必要槽数とした。さらに、アノードと金属被膜及びめっき膜間に種々の形状を有する電流遮蔽板を設置した。また、銅めっき浴は、硫酸を１８０ｇ／Ｌ、硫酸銅を８０ｇ／Ｌ、塩素イオンを５０ｍｇ／Ｌ、および銅めっき被膜の平滑性等を確保する目的で有機添加剤を所定量添加したものを用いた。
【００４８】
（実施例１）
まず、真空雰囲気中で行われるマグネトロンスパッタリング装置により、ポリイミドフィルムとして、Ｋａｐｔｏｎ  1５０  ＥＮ（東レ・デュポン製）を用いて、真空度０．０１〜０．１Ｐａに保持されたチャンバー内で、１５０℃で１分間の加熱処理を行った。引き続き、クロムを全量に対し２０質量％含有するニッケルクロム合金ターゲットと銅ターゲットを用い、ポリイミドフィルム表面に厚さ２０ｎｍのニッケルクロム合金層及び厚さ３００ｎｍの銅層を形成した。得られた金属被膜の表面抵抗は、０．１Ω／□であった。
次いで、得られたスパッタリング後のポリイミドフィルムを用いて、上記連続めっき装置（めっき槽数：１７槽）で、銅被膜上に銅めっき層を積層して銅導電体を形成した金属被覆ポリイミド基板を得た。ここで、上記連続めっき装置の陽極として、チタンボックスに含リン銅ボールを充填し、ボックスの周囲をポリプロピレン製のバックで覆った可溶性陽極を用いた。また、全めっき槽の平均電流密度（以下、全平均電流密度と呼称する場合がある。）１．０Ａ／ｄｍ２、及び各めっき槽内での陰極電流密度の最小値に対する最大値の比を５に制御し、同時にフィルムの搬送速度を８０ｍ／ｈに調整しながら、厚さ８μmまでめっき膜からなる銅導電体を形成した。
【００４９】
その後、得られた金属被覆ポリイミド基板を用いて、上記［金属被覆ポリイミド基板のＣＯＦとして用いたときの評価方法］により、ＣＯＦ接合部の位置ずれ不良発生率、リード断線発生率及びスズめっき剥離発生率を求めた。結果を表１に示す。
【００５０】
（実施例２）
各めっき槽内での陰極電流密度の最小値に対する最大値の比を３に制御したこと以外は、実施例１と同様に行い、得られた金属被覆ポリイミド基板を用いて、上記［金属被覆ポリイミド基板のＣＯＦとして用いたときの評価方法］により、ＣＯＦ接合部の位置ずれ不良発生率、リード断線発生率及びスズめっき剥離発生率を求めた。結果を表１に示す。
【００５１】
（実施例３）
上記連続めっき装置のめっき槽数が１２槽で、全平均電流密度を１．５Ａ／ｄｍ２に制御したこと、及び各めっき槽内での陰極電流密度の最小値に対する最大値の比を３に制御したこと以外は、実施例１と同様に行い、得られた金属被覆ポリイミド基板を用いて、上記［金属被覆ポリイミド基板のＣＯＦとして用いたときの評価方法］により、ＣＯＦ接合部の位置ずれ不良発生率、リード断線発生率及びスズめっき剥離発生率を求めた。結果を表１に示す。
【００５２】
（実施例４）
上記連続めっき装置のめっき槽数が６槽で、全平均電流密度を３．０Ａ／ｄｍ２に制御したこと以外は、実施例１と同様に行い、得られた金属被覆ポリイミド基板を用いて、上記［金属被覆ポリイミド基板のＣＯＦとして用いたときの評価方法］により、ＣＯＦ接合部の位置ずれ不良発生率、リード断線発生率及びスズめっき剥離発生率を求めた。結果を表１に示す。
【００５３】
（実施例５）
上記連続めっき装置のめっき槽数が１５槽で、不溶性陽極を用いたこと、全平均電流密度が１．５Ａ／ｄｍ２に制御したこと、各めっき槽内での陰極電流密度の最小値に対する最大値の比を３に制御したこと、及びフィルムの搬送速度を１００ｍ／ｈに調整したこと以外は、実施例１と同様に行い、得られた金属被覆ポリイミド基板を用いて、上記［金属被覆ポリイミド基板のＣＯＦとして用いたときの評価方法］により、ＣＯＦ接合部の位置ずれ不良発生率、リード断線発生率及びスズめっき剥離発生率を求めた。結果を表１に示す。なお、不溶性陽極としては、チタンメッシュ表面に酸化イリジウムをコーティングしたもので、めっき槽内で金属被膜及びめっき膜と対向するように設置された。
【００５４】
（実施例６）
上記連続めっき装置のめっき槽数が２３槽で、不溶性陽極を用いたこと、全平均電流密度を１．５Ａ／ｄｍ２に制御したこと、各めっき槽内での陰極電流密度の最小値に対する最大値の比を２に制御したこと、及びフィルムの搬送速度を１５０ｍ／ｈに調整したこと以外は、実施例１と同様に行い、得られた金属被覆ポリイミド基板を用いて、上記［金属被覆ポリイミド基板のＣＯＦとして用いたときの評価方法］により、ＣＯＦ接合部の位置ずれ不良発生率、リード断線発生率及びスズめっき剥離発生率を求めた。結果を表１に示す。なお、不溶性陽極としては、チタンメッシュ表面に酸化イリジウムをコーティングしたものを、めっき槽内で金属被膜及びめっき膜と対向するように設置した。
【００５５】
（実施例７）
上記連続めっき装置のめっき槽数が８槽で、不溶性陽極を用いたこと、全平均電流密度を３．０Ａ／ｄｍ２に制御したこと、各めっき槽内での陰極電流密度の最小値に対する最大値の比を３に制御したこと、及びフィルムの搬送速度を１００ｍ／ｈに調整したこと以外は、実施例１と同様に行い、得られた金属被覆ポリイミド基板を用いて、上記［金属被覆ポリイミド基板のＣＯＦとして用いたときの評価方法］により、ＣＯＦ接合部の位置ずれ不良発生率、リード断線発生率及びスズめっき剥離発生率を求めた。結果を表１に示す。なお、不溶性陽極としては、チタンメッシュ表面に酸化イリジウムをコーティングしたものを、めっき槽内で金属被膜及びめっき膜と対向するように設置した。
【００５６】
（実施例８）
スパッタリングで厚さ１０ｎｍの銅層を形成し、金属被膜の表面抵抗が１．０Ω／□であったこと以外は、実施例１と同様に行い、得られた金属被覆ポリイミド基板を用いて、上記［金属被覆ポリイミド基板のＣＯＦとして用いたときの評価方法］により、ＣＯＦ接合部の位置ずれ不良発生率、リード断線発生率及びスズめっき剥離発生率を求めた。結果を表１に示す。
【００５７】
（実施例９）
スパッタリングで厚さ１０ｎｍの銅層を形成し、金属被膜の表面抵抗が１．０Ω／□であったこと、及び上記連続めっき装置のめっき槽数が６槽で、全平均電流密度を３．０Ａ／ｄｍ２に制御したこと以外は、実施例１と同様に行い、得られた金属被覆ポリイミド基板を用いて、上記［金属被覆ポリイミド基板のＣＯＦとして用いたときの評価方法］により、ＣＯＦ接合部の位置ずれ不良発生率、リード断線発生率及びスズめっき剥離発生率を求めた。結果を表１に示す。
【００５８】
（実施例１０）
スパッタリングで厚さ１０ｎｍの銅層を形成し、金属被膜の表面抵抗が１．０Ω／□であったこと、上記連続めっき装置のめっき槽数が１５槽で、不溶性陽極を用いたこと、全平均電流密度を１．５Ａ／ｄｍ２に制御したこと、各めっき槽内での陰極電流密度の最小値に対する最大値の比を３に制御したこと、及びフィルムの搬送速度を１００ｍ／ｈに調整したこと以外は、実施例１と同様に行い、得られた金属被覆ポリイミド基板を用いて、上記［金属被覆ポリイミド基板のＣＯＦとして用いたときの評価方法］により、ＣＯＦ接合部の位置ずれ不良発生率、リード断線発生率及びスズめっき剥離発生率を求めた。結果を表１に示す。なお、不溶性陽極としては、チタンメッシュ表面に酸化イリジウムをコーティングしたものを、めっき槽内で金属被膜及びめっき膜と対向するように設置した。
【００５９】
（実施例１１）
スパッタリングで厚さ１０ｎｍの銅層を形成し、金属被膜の表面抵抗が１．０Ω／□であったこと、上記連続めっき装置のめっき槽数が８槽で、不溶性陽極を用いたこと、全平均電流密度を３．０Ａ／ｄｍ２に制御したこと、各めっき槽内での陰極電流密度の最小値に対する最大値の比を３に制御したこと、及びフィルムの搬送速度を１００ｍ／ｈに調整したこと以外は、実施例１と同様に行い、得られた金属被覆ポリイミド基板を用いて、上記［金属被覆ポリイミド基板のＣＯＦとして用いたときの評価方法］により、ＣＯＦ接合部の位置ずれ不良発生率、リード断線発生率及びスズめっき剥離発生率を求めた。結果を表１に示す。なお、不溶性陽極としては、チタンメッシュ表面に酸化イリジウムをコーティングしたものを、めっき槽内で金属被膜及びめっき膜と対向するように設置した。
【００６０】
（比較例１）
スパッタリングで厚さ１０００ｎｍの銅層を形成し、金属被膜の表面抵抗が０．０９Ω／□であったこと以外は、実施例１と同様に行い、得られた金属被覆ポリイミド基板を用いて、上記［金属被覆ポリイミド基板のＣＯＦとして用いたときの評価方法］により、ＣＯＦ接合部の位置ずれ不良発生率、リード断線発生率及びスズめっき剥離発生率を求めた。結果を表１に示す。
【００６１】
（比較例２）
スパッタリングで厚さ５ｎｍの銅層を形成し、金属被膜の表面抵抗を１．１Ω／□であったこと以外は、実施例１と同様に行い、得られた金属被覆ポリイミド基板を用いて、上記［金属被覆ポリイミド基板のＣＯＦとして用いたときの評価方法］により、ＣＯＦ接合部の位置ずれ不良発生率、リード断線発生率及びスズめっき剥離発生率を求めた。結果を表１に示す。
【００６２】
（比較例３）
上記連続めっき装置のめっき槽数が２０槽で、全平均電流密度を０．９Ａ／ｄｍ２に制御したこと以外は、実施例１と同様に行い、得られた金属被覆ポリイミド基板を用いて、上記［金属被覆ポリイミド基板のＣＯＦとして用いたときの評価方法］により、ＣＯＦ接合部の位置ずれ不良発生率、リード断線発生率及びスズめっき剥離発生率を求めた。結果を表１に示す。
【００６３】
（比較例４）
上記連続めっき装置のめっき槽数が５槽で、全平均電流密度を３．５Ａ／ｄｍ２に制御したこと以外は、実施例１と同様に行い、得られた金属被覆ポリイミド基板を用いて、上記［金属被覆ポリイミド基板のＣＯＦとして用いたときの評価方法］により、ＣＯＦ接合部の位置ずれ不良発生率、リード断線発生率及びスズめっき剥離発生率を求めた。結果を表１に示す。
【００６４】
（比較例５）
各めっき槽内での陰極電流密度の最小値に対する最大値の比を６に制御したこと以外は、実施例１と同様に行い、得られた金属被覆ポリイミド基板を用いて、上記［金属被覆ポリイミド基板のＣＯＦとして用いたときの評価方法］により、ＣＯＦ接合部の位置ずれ不良発生率、リード断線発生率及びスズめっき剥離発生率を求めた。結果を表１に示す。
【００６５】
（比較例６）
上記連続めっき装置のめっき槽数が１６槽であったこと、フィルムの搬送速度を７０ｍ／ｈに調整したこと以外は、実施例１と同様に行い、得られた金属被覆ポリイミド基板を用いて、上記［金属被覆ポリイミド基板のＣＯＦとして用いたときの評価方法］により、ＣＯＦ接合部の位置ずれ不良発生率、リード断線発生率及びスズめっき剥離発生率を求めた。結果を表１に示す。
【００６６】
【表１】
0005194602.tif 000002
【００６７】
表１より、実施例１〜１１では、スパッタリング工程において、形成する金属被膜の表面抵抗が、０．１〜１．０Ω／□に制御され、電気めっき工程において、陰極電流密度は、全めっき槽の平均陰極電流密度を１〜３Ａ／ｄｍ２に、及び各めっき槽内での陰極電流密度の最小値に対する最大値の比を１〜５に制御するとともに、フィルムの搬送速度は、８０〜３００ｍ／ｈに調整されて、本発明の製造方法に従って金属被覆ポリイミド基板が製造されたので、ＣＯＦ接合部の位置ずれ不良発生率、リード断線発生率、及びスズめっき剥離発生率はいずれも０．０１％未満であり、良好であると判断できた。
【００６８】
これに対して、比較例１〜６では、金属被膜の表面抵抗、全めっき槽の平均陰極電流密度、各めっき槽内での陰極電流密度の最小値に対する最大値の比又はフィルムの搬送速度のいずれかがこれらの条件を満足しないので、ＣＯＦ接合部の位置ずれ不良発生率、リード断線発生率、又はスズめっき剥離発生率のいずれかが０．０１％以上であり、これらの条件で得られた金属被覆ポリイミド基板は、生産性、収率、及び信頼性の点で十分に良好であるとは言えない。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
以上より明らかなように、本発明の製造方法によって得られる金属被覆ポリイミド基板は、インナーリード２０μmピッチ、アウターリード３５μmピッチに代表される狭ピッチのＣＯＦに好適に用いられる。これにより、ＩＣおよび液晶パネルの組み立て工程においてインナーリード部とＩＣチップ、およびアウターリード部と液晶パネルの接合時の剥離等の問題、リード断線等の問題、及びスズめっき剥離等の発生の危険性を十分に抑制できる。さらに、本発明の製造方法は、めっき生産性の向上も期待できるので、生産性、及び経済性においても有効である。本発明によって得られる金属被覆ポリイミド基板は、ＣＯＦ以外の他のＰＷＢ、ＦＰＣ、ＴＡＢ等のフレキシブル基板へも好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の金属被覆ポリイミド基板の製造方法に用いる連続めっき装置の概略構造の一例を表す図である。
【符号の説明】
【００７１】
１    めっき槽
２    フィルム
３    給電ローラー
４    反転ローラー
５    陽極
【図１】
0005194602.tif 000003