(57)【要約】      （修正有）【課題】エッチング工程後の金属残渣を抑制し、かつ、マイグレーションの発生を抑制することのできるフレキシブルプリント配線用基板及び該基板を使用した半導体キャリア用フィルムおよび半導体装置を提供する。【解決手段】プラスチックフィルム７の片面または両面に、金属蒸着層を設け、該金属蒸着層上に電気めっき法で導電性金属層を積層してなるフレキシブルプリント配線用基板であって、該金属蒸着層がニッケルとクロムを主成分とする層少なくとも１層と銅を主成分とする層（Ｓ層）からなり、ニッケルとクロムを主成分とする層の各層について膜厚をＸ（ｎｍ）、クロム含有率をＹ（重量％）としたとき、ＸＹ／１００の総和がいずれも０．９以上５未満とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチックフィルムの片面または両面に、金属蒸着層を設け、該金属蒸着層上に電気めっき法で銅を主成分とする層（Ｍ層）を積層してなるフレキシブルプリント配線用基板において、該金属蒸着層がニッケルとクロムを主成分とする層が１層以上と銅を主成分とする層（Ｓ層）からなり、１層以上のニッケルとクロムを主成分とする層について膜厚をＸ（ｎｍ）、クロム含有率をＹ（重量％）としたとき、ＸＹ／１００の総和が０．９以上５未満であることを特徴とするフレキシブルプリント配線用基板。
【請求項２】
金属蒸着層のニッケルとクロムを主成分とする層が１層からなり、ニッケルとクロムを主成分とする層のクロム含有率が３重量％以上１５重量％未満であることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブルプリント配線用基板。
【請求項３】
金属蒸着層のニッケルとクロムを主成分とする層が２層からなり、プラスチックフィルムと接するニッケルとクロムを主成分とする層（Ｎ１層）のクロム含有率が１５重量％以上３０重量％以下、Ｎ１層の膜厚が５ｎｍ以上７ｎｍ未満であり、かつ、銅を主成分とする層（Ｓ層）と接するニッケルとクロムを主成分とする層（Ｎ２層）のクロム含有率が３重量％以上１０重量％以下であって、プラスチックフィルムと接する層からＮ１層、Ｎ２層、Ｓ層、Ｍ層の順に積層されていることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブルプリント配線用基板。
【請求項４】
金属蒸着層のニッケルとクロムを主成分とする層が２層からなり、プラスチックフィルムと接するニッケルとクロムを主成分とする層（Ｎ１層）のクロム含有率が３重量％以上１０重量％以下であり、かつ、銅を主成分とする層（Ｓ層）と接するニッケルとクロムを主成分とする層（Ｎ２層）のクロム含有率が１５重量％以上３０重量％以下、Ｎ２層の膜厚が５ｎｍ以上７ｎｍ未満であって、プラスチックフィルムと接する層からＮ１層、Ｎ２層、Ｓ層、Ｍ層の順に積層されていることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブルプリント配線用基板。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のフレキシブルプリント配線用基板を用いてなる半導体キャリア用フィルム。
【請求項６】
請求項５に記載の半導体キャリア用フィルムを用いてなる半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属蒸着層／導電金属層積層フィルムによるフレキシブルプリント配線用基板、及び該基板上に回路パターンが形成された半導体キャリア用フィルム、及び該半導体キャリア用フィルム上にＩＣ、コンデンサ等素子が実装された半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、フレキシブルプリント配線用基板として、接着剤層を介して支持体であるプラスチックフィルムと導体層である銅箔を貼り合せた３層構造のフレキシブルプリント配線用基板が知られている。この３層構造タイプのフレキシブルプリント配線用基板は、用いられる接着剤の耐熱性がプラスチックフィルムより劣るため、加工後の寸法変化が大きいという問題があり、また用いられる銅箔の厚さが通常１０μｍ以上であるため、ピッチの狭い高密度配線用のパターニングが難しいという欠点もあった。一方、プラスチックフィルム上に接着剤を用いることなく、湿式めっき法や乾式めっき法（例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法など）により、導体層としての金属層を形成させた２層構造タイプのフレキシブルプリント配線用基板も知られている。この２層構造タイプのフレキシブルプリント配線用基板の金属層は、回路となる導体層である銅を主成分とする層と、支持体となるプラスチックフィルムとの間にニッケルとクロムを主成分とする層を設ける構成が広く用いられている。この２層構造タイプのフレキシブルプリント配線用基板は、導体層を１０μｍよりも薄くすることができるため高密度配線が可能であるが、過酷な熱負荷試験（例えば、温度８５℃、湿度８５％、１０００時間）を行った場合に  高温高湿環境下で顕著となるマイグレーションと呼ばれる現象により、配線間の絶縁が損なわれ回路が短絡するという問題があった。マイグレーションとは、高温高湿度雰囲気下で金属に電界をかけた時に、金属原子がイオン化し、電界の向きに移動することである。
【０００３】
この問題を解決するために、ニッケルとクロムを主成分とする層に関する発明が実施されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４５５００８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の発明はニッケルとクロムを主成分とする層において、クロムの含有量を高くすることでマイグレーションの発生を抑制するものである。クロムの分率を高くした場合には、フレキシブルプリント配線用基板に回路を形成するためのエッチング工程において形成された配線間に金属残渣が多くなり、この残渣が起因で配線間の絶縁が損なわれ、回路が短絡する可能性が高くなるという問題があった。
【０００６】
本発明は、回路を形成するためのエッチング工程後の金属残渣を抑制し、かつ、マイグレーションの発生を抑制することのできるフレキシブルプリント配線用基板及び該基板を使用した半導体キャリア用フィルムおよび半導体装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のフレキシブルプリント配線用基板は、プラスチックフィルムの片面または両面に、金属蒸着層を設け、該金属蒸着層上に電気めっき法で銅を主成分とする層（Ｍ層）を積層してなるフレキシブルプリント配線用基板において、該金属蒸着層がニッケルとクロムを主成分とする層が１層以上と銅を主成分とする層（Ｓ層）からなり、１層以上のニッケルとクロムを主成分とする層について膜厚をＸ（ｎｍ）、クロム含有率をＹ（重量％）（ｗｔ％と記載する場合がある。）としたとき、ＸＹ／１００の総和が０．９以上５未満であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のフレキシブルプリント配線用基板は、ニッケルとクロムを主成分とする層の膜厚とクロム含有率を規定することで金属残渣の抑制とマイグレーション発生の抑制を両立させることができる。そして、本発明のフレキシブルプリント配線用基板を用いることで半導体キャリア用フィルムおよび半導体装置の信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】マイグレーションの有無を確認するテストで使用する回路パターンの一例である。
【図２】マイグレーションの発生状態の一例を示す顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明で用いられる基材としてのプラスチックフィルムを例示すると、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン−２，６−ナフタレート、ポリエチレン−α，β−ビス（２−クロルフェノキシエタン−４，４′−ジカルボキシレート）などのポリエステル、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、芳香族ポリアミド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリパラジン酸、ポリオキサジアゾールおよびこれらのハロゲン基置換体あるいはメチル基置換体からなるフィルム等が挙げられる。なかでも、ポリイミドフィルムは耐熱性が高く、回路パターンを形成するウェットエッチング工程での寸法変化が小さいので、もっとも好ましく用いられる。また、上記のプラスチックフィルムは、これらの共重合体や、他の有機重合体を含有するものであっても良い。これらのプラスチックフィルムに公知の添加剤、たとえば、滑剤や可塑剤などが添加されていても良い。
【００１１】
さらに、上記のプラスチックフィルムについて、熱可塑性ポリマーを溶融押出しして得られる未延伸フィルム、もしくは溶液キャストによって得られる未延伸フィルムを延伸配向せしめたフィルムは機械特性が向上するため好ましく使用される。
【００１２】
基材であるプラスチックフィルムの厚さは、好ましくは６〜１２５μｍ程度のものが用いられ、特に１２〜５０μｍの厚さが好適である。プラスチックフィルムが薄すぎると、機械強度が小さいために金属蒸着や配線加工が困難となり、補強フィルムを必要とする問題が起こりやすく、また、厚すぎるとフレキシブルプリント配線用基板の特長である折り曲げ性が損なわれるので好ましくない。
【００１３】
本発明では、電気めっき法等で導電性金属層を形成するに先立って、プラスチックフィルムの片面または両面に、真空蒸着またはスパッタ法等により金属蒸着層を形成する。この金属蒸着層は、ニッケルとクロムを主成分とする層を１層以上と、銅を主成分とする層（Ｓ層）からなる。ここで、ニッケルとクロムを主成分とする層の膜厚をＸ（ｎｍ）、クロム含有率をＹ（重量％）としたとき、ＸＹ／１００の総和が０．９以上５未満であることが必要である。０．９未満の場合、マイグレーションが発生するので半導体キャリア用フィルムや半導体装置に用いることができない。５以上の場合には、回路を形成するためのエッチング工程において形成された配線間に金属残渣が多くなり、この残渣が起因で回路が短絡するので半導体キャリア用フィルムや半導体装置に用いることができない。ニッケルとクロムを主成分とする層はクロム含有率が一定の１層に限るものではなく、クロム含有率の異なる複数の層とすることができる。この場合ＸＹ／１００の総和が０．９以上５未満であれば本発明の効果を達成することができる。
【００１４】
ニッケルとクロムを主成分とする層が１層の場合に、発明の効果をより高めるためには、上述のＸＹ／１００が０．９以上５未満であることに加えて、クロム含有率が３重量％以上１５重量％未満とすることが好ましい。クロム含有率が３重量％以上の場合、クロムによるマイグレーションの抑制効果が高くなるので好ましい。またクロム含有率が１５重量％未満の場合、回路を形成するためのエッチング工程において形成された配線間に金属残渣が少なくなるので好ましい。
【００１５】
ニッケルとクロムを主成分とする層が２層からなる場合、一方の層のクロム含有率が１５％重量以上３０重量％以下、該層の膜厚を５ｎｍ以上７ｎｍ未満とし、かつ、他方の層のクロム含有率を３重量％以上１０重量％以下、ＸＹ／１００の総和が０．９以上５未満となるようにすることが好ましい。
【００１６】
この２つの層はどちらをプラスチックフィルムと接する層としてもよい。どちらの場合も、エッチング工程後の金属残渣量を減らし、かつマイグレーション発生を抑制することができる。
【００１７】
このように構成された金属蒸着層の上に電気めっき法により銅を主成分とする層（Ｍ層）を積層する。電子回路を形成し半導体装置として機能するためには銅を主成分とする層（Ｍ層）の膜厚は５μｍ〜２０μｍが好適であり、この膜厚の銅層を形成する為には電気めっき法を用いるのが好ましい。電気めっき法で用いるめっき浴には  硫酸銅浴、ピロリン酸銅浴、シアン化銅浴、などがあるが、配線用基板用途には、めっき膜の平滑度を高くできる硫酸銅浴が好ましく用いられる。
【００１８】
本発明のフレキシブルプリント配線用基板から半導体キャリア用フィルムを製造する方法は公知の方法を用いることができる。フォトリソ法を用いて配線回路をパターニングし、無電解スズメッキにより純スズを０．１５〜０．２５μｍ形成する。その後、必要な部分にソルダーレジストを形成して半導体キャリア用フィルムとする。その後、ＩＣを表面実装し半導体装置とする。必要あれば抵抗やコンデンサを表面実装する場合もある。さらに、接続信頼性を確保するためにアンダーフィルを用いることも可能である。  
【００１９】
各特性の評価は以下に述べる方法で行った。
【００２０】
（１）マイグレーションの有無
フレキシブルプリント配線用基板にウェットエッチングによって図１に示すような櫛状電極１、２を作製した。櫛状電極１、２が隣り合う部分では、櫛状電極の幅３を１５μｍ、電極間のスペース４を１５μｍとした。櫛状電極１では５の部分、櫛状電極２では６の部分から電源に接続した。
温度８５℃、湿度８５％に設定した恒温恒湿で櫛状電極１と２の間に６０Ｖの電圧を印加し、熱負荷試験を実施した。１０００時間経過後サンプルを取り出し、透過光による光学顕微鏡観察（倍率２００倍）を行った。図２にマイグレーションの発生状態を示した。１０００時間の負荷時間でマイグレーションの発生がなければ、実用上問題は生じないが、抑制効果を比較するため負荷時間を２０００時間とした試験も実施した。
【００２１】
（２）配線間の金属残渣
塩化第二鉄水溶液（３７重量％）を用いて液温３０℃、処理時間３５秒でフレキシブルプリント配線用基板の銅層（Ｍ層）と金属蒸着層を全面エッチングしたものを試料とし、以下の方法で配線間の金属残渣量を評価した。
試料を加熱した王水（３５％塩酸と６０％硝酸を体積比３：１で混合した液体）に浸けて金属層を溶解した。放冷後の溶液をＩＣＰ発光分析装置（パーキンエルマー製ＯＰＴＩＭＡ４３００ＤＶ）に導入し、ニッケルとクロムの定量を行った。ニッケルが５μｇ／ｃｍ２未満、かつクロムが１μｇ／ｃｍ２未満であれば「良」、その他は「不良」とした。
【００２２】
（３）ニクロム層の膜厚と構成元素比
フレキシブルプリント配線用基板の支持体であるプラスチックフィルムを溶解除去し、ニッケルとクロムを主成分とする金属蒸着層のプラスチックフィルム側界面を露出させた。たとえば、プラスチックフィルムとしてポリイミドフィルムを使用したフレキシブル配線用基板の場合には加熱したエチレンジアミン／ヒドラジン混合溶液でポリイミドフィルムを除去することができる。
このようにして露出させたニッケルとクロムを主成分とする金属表面の構成元素比をオージェ電子分光法に測定した。
測定装置はパーキンエルマー製ＰＨＩ−６７０で行った。測定条件は、加速電圧１０ｋＶ、試料電流２０ｎＡ、ビーム径８０ｎｍφ、試料傾斜角度３０度で行った。また、深さ方向の分析を行うためのイオンエッチング条件は、アルゴンイオンを使用し、加速電圧２ｋＶ、試料角度３０度で行った。測定結果はスパッタリング時間に対して対象元素に帰属されるエネルギーを持つ電子数をプロットしたグラフとなる。測定する蒸着層と同じ組成の試料でエッチングレートを求めておき、スパッタリング時間とエッチングレートから金属蒸着層の膜厚を求めた。
【実施例】
【００２３】
（実施例１）
厚さ３８μｍ、幅５２４ｍｍのポリイミドフィルム“カプトン”ＥＮ（米国デュポン社の登録商標）の片面に、プラズマ処理を実施した。プラズマ処理は、２×１０−３Ｐａの真空度にした真空チャンバー中で、窒素ガスを０．３Ｐａまで導入し、２．０ｋＷのＲＦ電力で行った。次いで、クロム５重量％ニッケル９５重量％のターゲットを用いて、ポリイミドフィルムのプラズマ処理面上にスパッタ蒸着し、膜厚２５ｎｍのニッケルクロム蒸着層を形成し、ニッケルとクロムを主成分とする層とした。さらに、純度９９．９９重量％の銅を、ニッケルとクロムを主成分とする層の上にスパッタ蒸着し、膜厚８０ｎｍの銅層を形成、金属蒸着層とした。その後、電気めっきを行い、金属蒸着層上に厚さ８μｍの銅層を形成、フレキシブルプリント配線用基板を作製した。
このフレキシブルプリント配線用基板の金属層をエッチングし、３０μｍピッチ（幅１５μｍ、スペース１５μｍ）の配線パターンを作製、マイグレーション観察用サンプルとした。エッチング液は塩化第二鉄水溶液（３７重量％）を用いて液温３０℃、処理時間３５秒でエッチングを行った。金属残渣定量用サンプルは配線パターンを作製せずに同条件でエッチングを行いサンプルとした。
【００２４】
（実施例２）
実施例１同様のプラズマ処理を行い、次いで、クロム２０重量％ニッケル８０重量％のターゲットを用いて、ポリイミドフィルムのプラズマ処理面上にスパッタ蒸着し、膜厚６ｎｍのニッケルクロム蒸着層を形成した。このニッケルクロム蒸着層の上に連続してクロム５重量％ニッケル９５重量％のターゲットを用いてスパッタ蒸着し、膜厚１１ｎｍのニッケルクロム蒸着層を形成し、さらに、純度９９．９９重量％の銅を、ニッケルとクロムを主成分とする金属蒸着層の上にスパッタ蒸着し膜厚８０ｎｍの銅蒸着層を形成した。その後、実施例１同様に、厚さ８μｍの電気めっきを行い、金属蒸着層上に銅層を形成、フレキシブルプリント配線用基板を作製した。
【００２５】
（実施例３）
実施例１同様のプラズマ処理を行い、次いで、クロム５重量％ニッケル９５重量％のターゲットを用いて、ポリイミドフィルムのプラズマ処理面上にスパッタ蒸着し膜厚１１ｎｍのニッケルクロム蒸着層を形成した。このニッケルクロム蒸着層の上に連続してクロム２０重量％ニッケル８０重量％のターゲットを用いてスパッタ蒸着し、膜厚６ｎｍのニッケルクロム蒸着層を形成し、さらに、純度９９．９９重量％の銅を、ニッケルとクロムを主成分とする金属蒸着層の上にスパッタ蒸着し膜厚８０ｎｍの銅蒸着層を形成した。その後、実施例１同様に、膜厚８μｍの電気めっきを行い、金属蒸着層上に銅層を形成、フレキシブルプリント配線用基板を作製した。
【００２６】
（実施例４）
実施例１同様のプラズマ処理を行い、次いで、クロム５重量％ニッケル９５重量％のターゲットを用いて、ポリイミドフィルムのプラズマ処理面上にスパッタ蒸着し膜厚２２ｎｍのニッケルクロム蒸着層を形成した。この後は実施例３同様の工程により、膜厚６ｎｍのニッケルクロム蒸着層、膜厚８０ｎｍの銅蒸着層、膜厚８μｍの銅めっき層をこの順で形成し、フレキシブルプリント配線用基板を作製した。
【００２７】
（実施例５）
実施例１同様のプラズマ処理を行い、次いで、クロム２０重量％ニッケル８０重量％のターゲットを用いて、ポリイミドフィルムのプラズマ処理面上にスパッタ蒸着し膜厚６ｎｍのニッケルクロム蒸着層を形成した。さらに、純度９９．９９重量％の銅を、ニッケルとクロムを主成分とする金属蒸着層の上にスパッタ蒸着し膜厚８０ｎｍの銅蒸着層を形成した。その後、実施例１同様に、膜厚８μｍの電気めっきを行い、金属蒸着層上に銅層を形成、フレキシブルプリント配線用基板を作製した。
【００２８】
（実施例６）
実施例１同様のプラズマ処理を行い、次いで、クロム１４重量％ニッケル８６重量％のターゲットを用いて、ポリイミドフィルムのプラズマ処理面上にスパッタ蒸着し膜厚２５ｎｍのニッケルクロム蒸着層を形成した。さらに、純度９９．９９重量％の銅を、ニッケルとクロムを主成分とする金属蒸着層の上にスパッタ蒸着し膜厚８０ｎｍの銅蒸着層を形成した。その後、実施例１同様に、膜厚８μｍの電気めっきを行い、金属蒸着層上に銅層を形成、フレキシブルプリント配線用基板を作製した。
（実施例７）
実施例１同様のプラズマ処理を行い、次いで、クロム２重量％ニッケル９８重量％のターゲットを用いて、ポリイミドフィルムのプラズマ処理面上にスパッタ蒸着し膜厚５０ｎｍのニッケルクロム蒸着層を形成した。さらに、純度９９．９９重量％の銅を、ニッケルとクロムを主成分とする金属蒸着層の上にスパッタ蒸着し膜厚８０ｎｍの銅蒸着層を形成した。その後、実施例１同様に、膜厚８μｍの電気めっきを行い、金属蒸着層上に銅層を形成、フレキシブルプリント配線用基板を作製した。
【００２９】
（比較例１）
実施例１同様のプラズマ処理を行い、次いで、クロム５重量％ニッケル９５重量％のターゲットを用いて、ポリイミドフィルムのプラズマ処理面上にスパッタ蒸着し膜厚１２ｎｍのニッケルクロム蒸着層を形成し、ニッケルとクロムを主成分とする金属蒸着層とした。さらに、純度９９．９９重量％の銅を、ニッケルとクロムを主成分とする金属蒸着層の上にスパッタ蒸着し膜厚８０ｎｍの銅蒸着層を形成した。その後は実施例１同様、膜厚８μｍの電気めっきを行い、金属蒸着層上に導電性金属層を形成、フレキシブルプリント配線用基板を作製した。
【００３０】
（比較例２）
実施例１同様のプラズマ処理を行い、次いで、クロム２０重量％ニッケル８０重量％のターゲットを用いて、ポリイミドフィルムのプラズマ処理面上にスパッタ蒸着し膜厚２５ｎｍのニッケルクロム蒸着層を形成し、ニッケルとクロムを主成分とする金属蒸着層とした。さらに、純度９９．９９重量％の銅を、ニッケルとクロムを主成分とする金属蒸着層の上にスパッタ蒸着し膜厚８０ｎｍの銅蒸着層を形成した。その後は実施例１同様、膜厚８μｍの電気めっきを行い、金属蒸着層上に導電性金属層を形成、フレキシブルプリント配線用基板を作製した。
【００３１】
【表１】
2013179114.tif 000003
【符号の説明】
【００３２】
１、２    櫛状電極．
３        電極の幅
４        電極間のスペース
５、６    電源と接続する部分  
７        プラスチックフィルム
８        マイグレーション
【図１】
2013179114.tif 000004
【図２】
2013179114.tif 000005