(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのベースフィルムおよび少なくとも１つの接着剤層を積層してなる銅張積層板用の多層ボンディングシートの製造方法であって、
多層ボンディングシートを構成し得る候補のベースフィルムあるいは接着剤層のそれぞれの線膨張係数、弾性率、および厚みを測定する工程と；
該測定値から、任意のベースフィルムあるいは接着剤層を組み合わせて、算出平均線膨張係数Ｓαを導出する工程と；
ＭＤ方向またはＴＤ方向の少なくとも一方の算出平均線膨張係数Ｓαが、１３ｐｐｍ≦Ｓα≦１９ｐｐｍを満たすようなベースフィルムと接着剤層との組み合わせを選択する工程と；
選択されたベースフィルムと選択された接着剤層とを交互に組み合わせて多層ボンディングシートを作成する工程と；
から成り、
前記算出平均線膨張係数を導出する工程が、
任意のベースフィルムあるいは接着剤層のそれぞれの線膨張係数と弾性率と厚みとの乗算値を算出し、各層の該乗算値を加算して積算値１を算出する工程と；
各層のそれぞれの弾性率と厚みとの乗算値を算出し、各層の該乗算値を加算して積算値２を算出する工程と；
該積算値１を積算値２で除する工程と；
からなることを特徴とする銅張積層板用の多層ボンディングシートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、多層ボンディングシートの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の高性能化、高機能化、小型化が急速に進んでおり、電子機器に用いられる電子部品の小型化、軽量化の要請が高まっている。これに伴い、電子部品の素材についても、耐熱性、機械的強度、電気特性等の諸物性が求められ、半導体素子パッケージ方法やそれらを実装する配線板にも、より高密度、高機能、かつ高性能なものが求められるようになってきた。特に、半導体パッケージ、ＣＯＬ（チップオンリード）及びＬＯＣ（リードオンチップ）パッケージやＭＣＭ（マルチチップモジュール）等の高密度実装材料、多層ＦＰＣ（フレキシブルプリント回路）等のプリント配線板材料、さらには航空宇宙材料として好適に用いることのできる良好なボンディングシートが求められている。
【０００３】
このようなボンディングシートは、典型的には例えば銅箔などの金属との積層体、すなわちフレキシブル銅張積層板として使用される。しかし、例えばフレキシブル銅張積層板の銅箔エッチングを行う前後において、ボンディングシートの寸法の変化が、銅箔の寸法変化に比べて大きいと、加工中に反りが生じたり、プリント基板としての使用に耐えなかったりする問題が生じる。
【０００４】
従来は多層ボンディングシートを設計する有効な方法がなかった為、多層ボンディングシートを構成する各層のそれぞれの物性値を金属箔のそれに近い値にして調整したりしていたが、事前に問題を回避する有効な方法はなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする問題点】
そこで、本発明者らは、上記問題を解決し、寸法安定性に優れた多層ボンディングシートの製造を容易に行えるようにすることを目的とし、鋭意研究を行った結果、本発明を完成するに至った。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の銅張積層板用の多層ボンディングシートの製造方法の要旨とするところは、少なくとも１つのベースフィルムおよび少なくとも１つの接着剤層を積層してなる銅張積層板用の多層ボンディングシートの製造方法であって、
多層ボンディングシートを構成し得る候補のベースフィルムあるいは接着剤層のそれぞれの線膨張係数、弾性率、および厚みを測定する工程と；該測定値から、任意のベースフィルムあるいは接着剤層を組み合わせて、算出平均線膨張係数Ｓαを導出する工程と；
ＭＤ方向またはＴＤ方向の少なくとも一方の算出平均線膨張係数Ｓαが、１３ｐｐｍ≦Ｓα≦１９ｐｐｍを満たすようなベースフィルムと接着剤層との組み合わせを選択する工程と；選択されたベースフィルムと選択された接着剤層とを交互に組み合わせて多層ボンディングシートを作成する工程と；から成り、
前記算出平均線膨張係数を導出する工程が、任意のベースフィルムあるいは接着剤層のそれぞれの線膨張係数と弾性率と厚みとの乗算値を算出し、各層の該乗算値を加算して積算値１を算出する工程と；各層のそれぞれの弾性率と厚みとの乗算値を算出し、各層の該乗算値を加算して積算値２を算出する工程と；該積算値１を積算値２で除する工程と；からなることにある。ここで、各層のそれぞれの線膨張係数と弾性率とは、フィルムのＴＤ方向あるいはＭＤ方向におけるそれぞれの値である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の用語「ボンディングシート」とは、主に、電子機器、特に半導体パッケ−ジ、ＣＯＬ、ＬＯＣ、ＭＣＭ、ＦＰＣ、航空宇宙機器部品等の結合に好適に用いられ得る、ベースフィルムと接着剤層とを有するシートをいう。「多層ボンディングシート」とは、少なくとも１つ以上のベースフィルムと１つ以上の接着剤層とが重層されてなるボンディングシートをいい、本明細書においては、２層ボンディングシートも多層ボンディングシートに包含される。
【００１０】
本発明に用いられるベースフィルムは、ＦＰＣ等のベースフィルムとして使用可能なものであればいかなるフィルムでもよい。特には耐熱性に優れた特性を有するポリイミドフィルムが好ましく用いられる。具体的には、ベースフィルムとして用いるポリイミドフィルムは、例えば、「アピカル（登録商標；鐘淵化学工業株式会社製）」のようなポリイミドフィルムであり得るが、これに限定されない。ポリイミドフィルムは、前駆体のポリアミド酸溶液を熱的又は化学的に脱水閉環する方法により得られる。本発明においては、その他いかなる構造の高分子フィルムでも用いられ得る。
【００１１】
本発明の多層ボンディングシートの接着剤層を構成し得る接着剤の種類は、特に限定されず、エポキシ系樹脂やアクリル系樹脂等公知のいずれの接着剤でも用い得る。特に耐熱性の高いボンディングシートを得る為には、ポリイミド系接着剤が好ましく用いられ得る。ポリイミドは、固体または溶液の状態であるポリアミド酸を加熱重縮合して得られる。しかし、一般にポリイミドは、閉環状態ではほとんど不溶、不融で流動性を示さなくなる為、ポリイミド系接着剤は、十分な流動性を有する種類を選ぶことが必要である。
【００１２】
好ましい接着剤は、３５０℃以下のガラス転移温度を持つポリアミド酸溶液またはそれを前駆体とするポリイミドである。
【００１３】
本発明の多層ボンディングシートの最も簡単なものは、接着剤をベースフィルムの片面または両面上に流延または塗布した後、加熱乾燥して得られる。さらに、接着剤を介して同種あるいは異種のベースフィルムを重ねて、３層より多い層を含む多層ボンディングシートを得ることも可能である。同様にこの同種あるいは異種のベースフィルムにさらに接着剤層を設けて、ベースフィルムと接着剤層とを交互に配して層を増やすことも可能である。エポキシ系、アクリル系、およびポリイミド系をはじめ、いずれの接着剤を用いる場合でも、接着剤溶液から得られるフィルム状にした接着剤層を、ボンディングシート用のベースフィルムに重層して用いることも可能である。
【００１４】
接着剤をベースフィルムに付与する方法は、特に限定されず、公知のいずれの方法でも用いられる。例えば、ポリアミド酸溶液は、ロータリーコーター、ナイフコーター、ドクターブレード、フローコーターを用いて、ベースフィルム上に流延または塗布され得る。あるいはすでにフィルム状に成形した接着剤フィルムをベースフィルム上に重ねて熱圧着する。
【００１５】
このようにして得られた多層ボンディングシートの接着面に、さらに金属箔を貼って、積層板を製造し得る。金属箔は、代表的には銅箔であるが、これに限定されず、鉄、アルミ、ステンレス等のあらゆる金属を箔状にして使用し、金属張積層板を得る。
【００１６】
本発明においては、貼り合わせる金属箔の種類に応じて、多層ボンディングシートをあらかじめ設計することができる。具体的には、まず、貼り合わせる金属箔の線膨張係数を求め、多層ボンディングシートの算出平均線膨張係数がその金属箔の線膨張係数に近い値になるように設定する。設定は、多層ボンディングシートを構成する接着剤層およびベースフィルムの種類を選択するか、各層の厚みを調整することによってなされる。その具体的な手法を以下に述べる。
【００１７】
まず、多層ボンディングシートを構成する各層の材料のそれぞれの線膨張係数、弾性率および厚みを求め、その乗算値を算出し、各層の該乗算値を加算して積算値１を算出する。次に、各層のそれぞれの弾性率および厚みの乗算値を算出し、各層の該乗算値を加算して積算値２を算出し、該積算値１を積算値２で除する。ここで、各層の線膨張係数および弾性率は、ＴＤ方向かＭＤ方向かのいずれかの値である。この積算値１を積算値２で除した値を算出平均線膨張係数といい、以下の第１式で表す。
【００１８】
【数１】
0004035243.tif 000002
【００１９】
ここで、Ｓαは算出平均線膨張係数、αｉは第ｉ層の線膨張係数、Ｅｉは第ｉ層の弾性率、およびＴｉは第ｉ層の厚みを示す。ｎは、多層ボンディングシートの層数を表す。
【００２０】
このような多層ボンディングシートの算出平均線膨張係数を求めるシステムを構築することもできる。具体的には、各層のそれぞれの線膨張係数、弾性率および厚みを入力する入力部；該入力値を処理して、算出平均線膨張係数を算出する処理部；および処理された算出値を出力する出力部、とからなる多層ボンディングシートの算出平均線膨張係数の算出システムが構築できる。ここで、上記処理部は、上記第１式を用いて、算出平均線膨張係数を計算する箇所である。
【００２１】
より具体的には、このシステムは、パーソナルコンピュータあるいは処理システムの専用機として構成し得る。図１において、符号１０は、専用機として構成した処理システムの一例である。この処理システム１０は、ＣＰＵ１２、メモリ１４、Ｉ／Ｏポート１６、ＣＲＴ１８、キーボード２０、ＬＥＤ２２等から構成されている。
【００２２】
次に、本発明の算出平均線膨張係数を用いた多層ボンディングシートの製造方法を例示する。まず、多層ボンディングシートを構成し得る候補のベースフィルムあるいはフィルム状の接着剤を用意し、それぞれのＭＤ方向および／またはＴＤ方向の線膨張係数、弾性率、および厚みを測定する。該測定値から、任意のベースフィルムあるいは接着剤層を組み合わせて、ＭＤ方向および／またはＴＤ方向の算出平均線膨張係数を導出し、多層ボンディングシートと張り合わされるべき金属箔の線膨張係数値と比較して、一定範囲内におさまるようなベースフィルムと接着剤層の組み合わせを選択する。具体的には、ＭＤ方向およびＴＤ方向共、ボンディングシートの算出平均線膨張係数Ｓαが、１３ｐｐｍ≦Ｓα≦１９ｐｐｍを満たすことが好ましいが、いずれか一方がこの値の範囲内であれば、使用し得る。このような式を満たす算出平均線膨張係数を持つボンディングシートの寸法変化率は０．０５％〜０．０６％以下と非常に小さく、積層板を作成するのに好ましい。このような調整をしさえすれば、各層の厚みあるいは物性値をそれぞれ特定の範囲内に納めなくてもよい。
【００２３】
あるいは、特に接着剤については、フィルムに成形する前に線膨張係数と弾性率のみを測定しておき、理想的な算出平均線膨張係数を先に第１式に代入しておく。このようにすれば、式中、接着剤層の厚みのみを未知数とすることができ、実際の接着剤層の厚みのみを調整することで、その理想的な算出平均線膨張係数を有する多層ボンディングシートを製造することが可能となる。
【００２４】
特に貼り合わされる金属箔が銅である場合、銅箔の線膨張係数は１６ｐｐｍである為、材料の温度変化が、平均的な２００℃の場合、多層ボンディングシートのＭＤ方向あるいはＴＤ方向のいずれにおける算出平均線膨張係数が、１３ｐｐｍ以上１９ｐｐｍ以下であることが好ましく、ＭＤ方向およびＴＤ方向の両方の算出平均線膨張係数が、いずれもが１３ｐｐｍ以上１９ｐｐｍ以下であることがより好ましい。
【００２５】
以下に、本発明に係る多層ボンディングシートの製造方法について、実施例によってより具体的に説明するが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき、種々なる改良、変更、修正を加えた様態で実施しうるものである。従って、本発明はこれらの実施例によって限定されない。
【００２６】
【実施例】
（実施例１〜４）
アピカルＨＰフィルム（鐘淵化学工業株式会社製）（実施例２〜４）あるいはユーピレックスＳ（宇部興産株式会社製）（実施例１）をベースフィルムとした。このフィルムの両面上に、バーコーターを用いて接着剤を塗布し、乾燥炉中で、１００℃で６分間加熱した後、ベースフィルムごと金属支持体に端部を固定した後、１５０℃、２００℃、および３００℃で各６分間加熱し、３層構造のボンディングシートを得た。接着剤は、ポリアミド酸溶液からなる。各層のＴＤ方向およびＭＤ方向の弾性率（記号Ｅ、単位ｋｇｆ／ｍｍ2 ）、線膨張係数（記号α、単位ｐｐｍ）、および厚み（記号ｔ、単位ｍｍ）を求め、算出平均線膨張係数（記号Ｓα）を、式１により計算機で計算した。
【００２７】
（比較例１〜３）
アピカルＮＰＩフィルム（鐘淵化学工業株式会社製）（比較例２、３）あるいはユーピレックスＳ（比較例１）をベースフィルムとして、実施例１〜４と同様に、フィルムの両面にポリアミド酸溶液からなる接着剤の層を付与して、３層構造のボンディングシートを作成した。各層のＴＤ方向およびＭＤ方向の弾性率、線膨張係数、および厚みを求め、算出平均線膨張係数を式１により計算機で計算した。
【００２８】
（実施例５）
アピカルＨＰとポリアミド酸溶液からなる接着剤とを交互に積層して、実施例１〜４と同様に、７層構造のボンディングシートを作成した。各層のＴＤ方向およびＭＤ方向の弾性率、線膨張係数、および厚みを求め、算出平均線膨張係数を式１により計算機で計算した。
【００２９】
（比較例４および５）
アピカルＮＰＩ（比較例５）またはユーピレックスＳ（比較例４）とポリアミド酸溶液からなる接着剤とを用いて、７層構造のボンディングシートを作成した。各層のＴＤ方向およびＭＤ方向の弾性率、線膨張係数、および厚みを求め、算出平均線膨張係数を式１により計算機で計算した。
【００３０】
このようにして得られた実施例１〜５および比較例１〜５の多層ボンディングシートの算出平均線膨張係数（Ｓα）および寸法変化率と、多層ボンディングシートを構成するそれぞれの層の弾性率、厚み、および線膨張係数とを表１および表２に示す。表１はＴＤ方向を表し、表２は、ＭＤ方向を表す。
【００３１】
【表１】
0004035243.tif 000003
【００３２】
【表２】
0004035243.tif 000004
【００３３】
ここで、各層の線膨張係数は、ベースフィルムあるいは所定の厚みのフィルム状にした接着剤層を窒素気流下において、理学電気製ＴＭＡ８１４０により測定した１００℃〜２００℃の間の平均値である。
【００３４】
各層の弾性率は、ＡＳＴＭ  Ｄ８８２に基づいて測定した。
【００３５】
また、寸法変化率は、多層ボンディングシートを銅箔とラミネートし、２８０℃にて、７分間加熱圧着して銅張積層板を作成した後に測定した。まず、寸法変化率測定用に、積層板を２１ｃｍ（ＭＤ方向）×２１ｃｍ（ＴＤ方向）に切り出し、図２のＡ、Ｂ、Ｃ、およびＤのそれぞれの位置に直径１ｍｍの孔を開けて、試験片とした。この試験片を、２０℃±２℃、６０±５％ＲＨに調整された恒温恒湿室に２４時間放置した後、図２のＡＢ間、ＣＤ間、ＡＣ間、およびＢＤ間の距離を測定し、これを初期値とした。
【００３６】
次に４３±５℃に保たれた塩化第二銅エッチング液を用い、試験片の銅箔を全面エッチング除去した。これを充分に水洗いし、水分を軽く拭き取った後、４０±５℃に保たれた熱循環式オーブン中で、３０分間乾燥した。この試験片を、２０℃±２℃、６０±５％ＲＨに調整された恒温恒湿室に２４時間放置した後、図２のＡＢ間、ＣＤ間、ＡＣ間、およびＢＤ間を測定し、これをエッチング処理後の値とした。
【００３７】
ＭＤ方向及びＴＤ方向の寸法変化率は、それぞれ以下の式で求められる。
【００３８】
【数２】
0004035243.tif 000005
【００３９】
【数３】
0004035243.tif 000006
【００４０】
ここで、ＡＢは、穴Ａと穴Ｂとの距離（ｃｍ、以下同じ）、ＣＤは、穴Ｃと穴Ｄとの距離（ｃｍ、以下同じ）、ＡＣは、穴Ａと穴Ｃとの距離、ＢＤは、穴Ｂと穴Ｄとの距離、添え字Ｉは初期値、添え字Ｆは、エッチング処理後の値を示す。
【００４１】
以上の実施例および比較例から、特定の値の算出平均線膨張係数を有するボンディングシートは、金属箔との貼り合わせ、その後の加工において、寸法安定性に優れていることがわかった。
【００４２】
より詳しくは、ＭＤ方向あるいはＴＤ方向のいずれかの算出平均線膨張係数が、銅箔の線膨張係数である１６ｐｐｍと比較して、±３ｐｐｍの範囲内にあれば、ＭＤ方向およびＴＤ方向のいずれの寸法変化率も小さい。一方、ＭＤ方向およびＴＤ方向の双方の算出平均線膨張係数が、１６ｐｐｍと比較して、±４ｐｐｍ以上である場合は、いずれもＭＤ方向およびＴＤ方向の双方の寸法変化率が大きい。
【００４３】
【発明の効果】
本発明の多層ボンディングシートの製造方法によれば、多層ボンディングシートを構成し得る候補のベースフィルムあるいは接着剤層のそれぞれの線膨張係数、弾性率、および厚みの測定値から、多層ボンディングシートの算出平均線膨張係数を導出し、この算出平均線膨張係数が特定の範囲内となるようなベースフィルムと接着剤層との組み合わせを選択することによって、寸法変化率が小さくプリント基板としての使用に耐え得る優れた特性の多層ボンディングシートを容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  多層ボンディングシートの算出平均線膨張係数の算出処理システムの実施形態を示す構成図である。
【図２】  多層ボンディングシートの寸法変化率を測定する方法を示した図である。
【図１】
0004035243.tif 000007
【図２】
0004035243.tif 000008