襯底元片及軟襯底的製作方法
2023-06-13 20:36:36
專利名稱：襯底元片及軟襯底的製作方法
技術領域：
本發明屬於軟襯底技術領域，特別涉及能夠形成微細導電性的軟襯底製造技術。
以往，多半使用印製了所希望電路圖形的軟襯底，近年來，有求於對應於使用處的形狀的各種形狀的軟襯底。
圖11(a)表示了由長方形的原材150裁剪T形的軟襯底152的情況的配置狀態，在該圖中，可以裁出6片軟襯底152。
但是，在剪裁上述那種軟襯底152異形的情況下，原材150有許多部分被捨棄掉。
因此，在現有技術中所採取的措施是把複雜形狀的軟襯底分解為簡單形狀的襯底元片，再把它們組合起來製成一塊軟襯底。圖11(c)表示了把長方形的兩種襯底元片153、154貼合形成與上述軟襯底152同樣形狀的軟襯底155的情況。
如圖11(b)所示，在由上述原材150剪裁簡單形狀的襯底元片153、154的情況下，能夠有效地利用原材。在該圖11(b)的情況下，每張原材可以裁出襯底元片153、154各8片，再把它們貼合起來就能得到8片軟襯底155。因此，比直接剪裁T形軟襯底152的情況能得到更多的片數。
但是，在把多片成為襯底元片的軟襯底貼合成一塊軟襯底的情況下，必須把各襯底元片153、154進行機械和電氣上的連接。
像上述那種襯底元片153、154用預先形成在原材150上的導電性隆起物連接起來。下面來說明這種原材150的製造方法的現有技術。
參照圖10(a)，標號113是由聚醯亞胺薄膜構成的基體，其表面上貼附有由已經構成圖形的銅箔構成的金屬布線112。在該銅箔112上貼附有由聚醯亞胺薄膜構成的覆蓋層111。
首先，在覆蓋層111的規定位置上照射雷射114(該圖的圖(b))，並形成多個開口部115(圖10(c)；這裡，表示出一個開口部)。在基體113上設置有多個連接口123(圖10(a)～(d)中表示了一個連接口12)，在該連接口123內露出金屬布線112的底面，在所形成的開口部115內露出金屬布線112的表面。
由這種狀態在基體113的背面側形成保護膜並把連接口123保護起來之後，進行鍍銅，在剝離保護膜時，通過鍍銅就在各開口部115內生長出銅來，從而形成導電性隆起物116(圖10(d))。
從其狀態的原材150來裁剪襯底元片153、154。圖10(e)的標號153、154表示裁剪後的襯底元片，這兩片襯底元片153、154的零件用標註字母a、b來區分。
兩片襯底元片153、154之中的一塊的襯底元片154的導電性隆起物116b朝向另一塊襯底元片153的連接口123a，並經各向異性導電性膜160使導電性隆起物116b的前端接觸連接口123a內露出的金屬布線112a，各向異性導電性膜160把兩片襯底元片153、154貼合起來時就得到異形軟襯底155。
上述那樣的軟襯底155由分散在各向異性導電性膜160內的導電性粒子電氣連接起來，在兩片襯底元片153、154之間，各向異性導電性膜160粘接力使其相互貼附在一起。
在上述那樣的軟襯底155上安裝集成電路電路器件等的半導體晶片的情況下，在導電性隆起物116a上配置各向異性導電性膜，並經各向異性導電性膜把半導體器件的焊接區接觸壓附在導電性隆起物116上。半導體器件內部的電路經各向異性導電性膜內的導電性粒子和導電性隆起物116a、116b被連接在金屬布線112a、112b上。
在把上述那樣的襯底元片153、154貼合起來製作軟襯底155的情況下，因為能夠得到薄、輕、彎折自如的所希望的形狀，所以近年來被廣泛地使用。
但是，如上所述，在使用雷射114形成開口部115的情況下，在露出開口部115的底面的金屬布線112表面上剩餘有聚醯亞胺薄膜111的殘渣。因此，用現有技術，在形成開口部115之後，要浸漬藥液清除殘渣，但是隨著開口部115的細微化，藥液不容易進入到開口部115內，也就不容易把殘渣清除掉。
在不能把殘渣清除掉的情況下，每個開口部115的銅的析出速度不同，這就不能形成均勻的導電性隆起物116。
為了把雷射114照射堅固的聚醯亞胺薄膜(覆蓋層111)而形成開口部115，在形成細微的開口部115(直徑40μm～50μm)時，開口直徑發生離散，其結果使所形成的導電性隆起物116的直徑或高度離散，有可能發生與半導體器件接觸不良的問題。近年來，正在謀求開口部115的進一步的細微化，但是難以縮小高輸出的雷射114的光點直徑，從而不能形成比40μm更小直徑的開口部115。
另外，因為用各向異性導電性薄膜160貼附同樣的襯底元片153、154，所以軟襯底155價格高。
為了解決上述現有技術的問題，本發明的目的是由具有細微圖形的襯底元片得到低成本的軟襯底。
為解決上述的課題，按照本發明的襯底元片具有按規定形狀作成圖形的金屬布線、配置在所述金屬布線一面的支持薄膜、配置在所述金屬布線另一面的樹脂被覆膜；在所述支持薄膜上設置有露出所述金屬布線的表面的至少一個連接口；在所述樹脂被覆膜上突出有連接在所述金屬布線上的至少一個導電性隆起物。
按照本發明的襯底元片，所述樹脂被覆膜表面具有粘接性。
按照本發明的襯底元片，所述支持薄膜由聚醯亞胺製成。
按照本發明的襯底元片，所述支持薄膜表面上形成有粗化層。
按照本發明的軟襯底，具有至少兩片所述襯底元片，一塊襯底元片的所述導電性隆起物的前端接觸露出另一塊襯底元片的所述連接口內的金屬布線表面，所述一塊襯底元片的所述被覆膜的粘接力把所述同樣的襯底元片貼合起來。
按照本發明的軟襯底，具有設置了連接到所述軟襯底和內部電路的至少一個導電性隆起物的半導體器件，所述半導體器件的導電性隆起物經所述各向異性導電性薄膜連接到露出所述軟襯底的所述連接口內的所述金屬布線表面。
按照上述構成的本發明，襯底元片的一面配置有支持薄膜，另一面有樹脂被覆膜。
在支持薄膜上設置有連接口，金屬布線表面作為臺面露出其底面，被覆膜上突出有連接到金屬布線的導電性隆起物的前端。
在樹脂被覆膜表面具有粘接性的情況下，例如在非熱塑性樹脂被覆膜表面上疊層具有粘接性的熱塑性樹脂被覆膜的情況下，使導電性隆起物的前端接觸其他襯底元片的連接口內的金屬布線，在熱壓粘接時，樹脂被覆膜的粘接力把襯底元片間的金屬布線(銅布線)連接起來，從而得到由多個襯底元片構成的軟襯底。
在樹脂被覆膜表面不具有粘接性的情況下，為了把同樣的襯底元片貼合起來，可以把粘接性的樹脂膜夾在襯底元片之間。
粘接性樹脂被覆膜或非粘接性樹脂被都可以由聚醯亞胺構成，支持薄膜也可以由聚醯亞胺構成。在使用聚醯亞胺的情況下，能夠得到熱穩定性高的襯底元片。
如果使支持薄膜粗化，因為提高了與具有粘接性的樹脂被覆膜或樹脂薄膜的親和性，所以，能夠把多個襯底元片牢固地連接起來。在用聚醯亞胺構成粗化了的支持薄膜時，粗化的作用更加有效。在樹脂被覆膜是非粘接性的情況下，也可以對樹脂被覆膜與支持薄膜一起實施粗化處理。
上述那樣的軟襯底至少一面突出有至少一個導電性隆起物，另一面配置至少一個連接口。由於導電性隆起物側設置有粘接性的被覆膜，所以，在把半導體器件連接到該軟襯底上時，半導體器件的臺面接觸導電性隆起物，樹脂被覆膜的粘接力能夠把半導體器件貼附到軟襯底上，但是，把大直徑的導電性隆起物設置在半導體器件上，經各向異性導電性薄膜接觸露出軟襯底的開口部內的金屬布線表面，各向異性導電性薄膜的粘接力能夠更確實地把半導體器件轉載到軟襯底上。
附圖簡要說明圖1(a)～(e)製造本發明的襯底元片的一例的工序圖的前半部圖2(f)～(i)工序圖的繼續圖3(k)～(n)工序圖的進一步繼續圖4(o)、(p)說明襯底元片貼附方法的工序5(q)、(r)進一步貼附襯底元片時的工序6是說明把半導體器件裝載到本發明的軟襯底上的方法的7是本發明的電氣裝置8是表示襯底元片上的金屬布線和導電性隆起物的9(a)說明本發明的其他例的襯底元片的圖(b)說明把本發明的其他例的襯底元片貼合起來形成的軟襯底的10(a)～(e)現有技術的軟襯底的製造工序11(a)～(c)異形軟襯底的製造方法的說明圖下面用
本發明。
圖1(a)～(e)、圖2(f)～(j)、圖3(k)～(n)、圖4(o)、(p)、圖5(q)、(r)、圖6、圖7是本發明的軟襯底的一例的製造工序圖。
參照圖1(a)，首先準備金屬箔11(這裡，使用厚度18μm的壓延銅箔)；然後參照圖1(b)，把保護膜12貼附到金屬箔11的背面，把能夠透過紫外線的掩膜(旭化成(公司)制幹膜SPG-152)13貼附到表面上(這裡，掩膜13的貼附條件是溫度130℃、線速2m/分)。
接著，用形成了規定圖形的玻璃掩膜對掩膜13曝光(曝光光強度100mJ)，用藥液顯象，在對應於後述的多個導電性隆起物16的位置上分別形成開口部15(圖1(c))。這時，對於掩膜圖形直徑30μm～50μm的圓來說，能夠以±2.5μm的精度形成各開口部15的直徑，能夠以±2μm的精度形成各開口部15的高度。
然後，整體浸漬在鍍銅用的電解液內，流過電流時，銅就生長在露出開口部15底面的金屬箔表面上，並形成導電性隆起物16(圖1(d))。
掩膜13顯象後，由於在各開口部15的底部沒有殘渣，露出清潔的金屬箔11表面，所以，各導電性隆起物16形成均勻的高度。
接著，用鹼除去掩膜13和保護摸12(圖1(e))。在這種狀態下，茸狀的導電性隆起物16就直立於金屬箔11表面上，把承載摸17貼附在金屬箔11背面上(圖2(f))；然後，在金屬箔11表面上塗覆和乾燥由聚醯亞胺前軀體構成的樹脂原料，形成由該聚醯亞胺前軀體構成的樹脂被覆膜18(圖2(g))。
該樹脂被覆膜18在導電性隆起物16上面及其近旁堆積起來，但是，在離開導電性隆起物16的位置上是平坦的。平坦部分的厚度比導電性隆起物16的高度薄，導電性隆起物16的前端從樹脂被覆膜18上的平坦部分突出來。
樹脂被覆膜18可以有粘接性，也可以沒有粘接性。在無粘接性而是熱固化性的情況下，可以在該樹脂被覆膜18的背面再疊層上粘接性的樹脂被覆膜。
圖2(h)的標號19表示在樹脂被覆膜18上塗覆和乾燥了的樹脂原料被覆膜，兩層樹脂被覆膜18、19層疊起來。這裡，上層樹脂被覆膜19不同於其下層的樹脂被覆膜18，是粘接性的被覆膜。
即使在下層的樹脂被覆膜18具有粘接性的情況下，如果僅僅一次塗覆和乾燥膜厚太薄，也可以在樹脂被覆膜18上再塗覆和乾燥、疊層由聚醯亞胺前軀體構成的樹脂原料。
然後，在樹脂被覆膜18、19的上方位置進行鹼溶液噴霧，腐蝕表面，使導電性隆起物16的前端露出來(圖2(i))。
作為腐蝕條件的一例，進行25℃、20秒的噴霧時，能把表面腐蝕2μm～5μm。不進行鹼溶液的噴霧，也可以用等離子清洗腐蝕。
接著，在剝離了背面的承載膜17之後，進行加熱(280℃、10分鐘)時，樹脂被覆膜18、19成膜，由兩層結構的聚醯亞胺膜構成的樹脂膜就形成在金屬箔11的表面(圖2(j))。
然後，參照圖3(k)，把感光性樹脂膜貼附到金屬箔11的背面，並使感光性樹脂膜感光和顯象，按規定的形狀形成圖形，從而形成掩膜21。該圖的標號22表示掩膜21的開口部分。
接著，進行腐蝕時，把露出開口部分22的底面的銅箔11除去，把掩膜21的圖形轉寫到金屬箔11上。按照與開口部22同樣的圖形分離金屬箔11，從而得到所希望形狀的金屬布線14(圖3(1))。
如圖8所示，金屬布線14大致分為細長的布線部分141和與後述的連接部分、導電性隆起物16的生長接續部分142。
然後，除去掩膜21，使金屬布線14的背面露出來之後(圖3(m))，把聚醯亞胺前驅體塗覆和乾燥在該部分上，形成由聚醯亞胺前驅體構成的膜之後，加熱時使聚醯亞胺前驅體膜固化，在金屬布線14背面形成由聚醯亞胺構成的支持膜24(圖3(n))。
圖3(n)的標號80表示形成了支持膜24的狀態的原材。在該原材上形成的支持膜24具有在底面上露出金屬布線14的連接口26，金屬布線11的表面部分被作為臺面23。
然後由原材80切出簡單形狀的襯底元片。圖4(o)的標號81a、81b表示兩種襯底元片，與圖3(n)同樣的零件標註同樣的數碼，兩種襯底元片81a、81b和後述的襯底元片81c的零件分別標註字母a、b、c以示區別。
兩種襯底元片81a、81b中的一塊襯底元片81b的導電性隆起物16b朝向另一塊襯底元片81a的開口部26a，相互緊貼在一起時，導電性隆起物16b的前端就接觸開口部26a內的臺面23a。這時，一塊襯底元片81b表面的具有粘接性的熱塑性樹脂被覆膜19b接觸另一塊襯底元片81a的支持膜24a表面。
因為熱塑性樹脂被覆膜19(19a、19b)具有粘接性，所以，如上所述，在同樣的襯底元片81a、81b緊貼在一起的狀態下，邊加熱邊擠壓時，兩片襯底元片81a、81b就粘合在一起。在這種狀態下，熱塑性樹脂被覆膜19因為b或其下層的樹脂被覆膜18b被壓縮，所以導電性隆起物16b就被維持在強壓於臺面23a的狀態下，兩片襯底元片81a、81b的同樣的金屬布線14a、14b就被電氣連接起來。
圖5(q)的標號81c表示第三片襯底元片，其表面的導電性隆起物16c朝向上述被貼合在一起的襯底元片81b背面的連接口26b，當緊貼在一起並加熱擠壓時，導電性隆起物16c的前端就接觸臺面23b。第三片襯底元片81c靠其表面的熱塑性樹脂被覆膜19c貼附在襯底元片81b上。
圖5(r)的標號83表示三片襯底元片81a、81b、81c按上述步驟貼合起來的軟襯底。
在該軟襯底83中，金屬布線14的兩面(表面及背面)都用樹脂被覆膜18、19或支持膜24保護起來，在圖5(r)上，圖面最下方的襯底元片81a導電性隆起物16a的前端被突出來。另一面，最上層的襯底元片81c的臺面部分在表面上露出來。
說明這種軟襯底83的使用方法。
參照圖6，符號50表示集成電路器件等的半導體器件，符號60表示各向異性導電性膜，符號70表示軟襯底。
半導體器件50的半導體襯底51表面上設置有導電性隆起物56(在圖6中，表示出一個導電性隆起物56)，在露出軟襯底83表面的臺面23c上配置有各向異性導電性膜60，半導體器件50的導電性隆起物56經各向異性導電性膜60接觸臺面23c，當加熱擠壓時，半導體器件50就被貼附到軟襯底83上。
突出在軟襯底83背面的導電性隆起物16a接觸設置在列印襯底70的主體71上的臺面77，可以用熔融等方式把臺面77連接在列印襯底70上。
圖7的標號84表示裝載半導體器件50並安裝在列印襯底70上的狀態的軟襯底。在該圖上，雖然露出軟襯底83背面的粘接性樹脂被覆膜19a離開列印襯底70的主體71，但是，在靠軟襯底83的柔軟性使主體71和樹脂被覆膜19a接觸的部分上，樹脂被覆膜19a粘接力會使軟襯底83與主體71相互牢固地固定在一起。
在上述的實施例中，導電性隆起物16形成之後，形成具有連接口哦26的支持膜24、樹脂被覆膜18、19，這就不必用雷射在樹脂膜上形成開口部。因此，能夠高精度地形成細微的導電性隆起物。
在形成上述導電性隆起物16時，採用電鍍來生長銅，也可以用其他金屬。對於金屬箔11來說，也不局限於銅。樹脂被覆膜18、19既可以是1層結構，也可以是2層結構，但是，最好是具有粘接力的樹脂被覆膜露出表面。樹脂被覆膜18、19的材料不局限於聚醯亞胺。
由銅構成的導電性隆起物16表面最好採用電鍍方法形成金被覆膜(膜厚約1～2μm)。
在原材80上形成的金屬隆起物16採用鍍銅方法來生長，但是也可以把焊料樁等金屬粒子連接在露出開口部15的底面的金屬布線上，作成金屬隆起物。如果設置大直徑的金屬粒子，也可以用於與列印襯底70的連接。這種情況下，也可以預先把金屬粒子連接在原材80上，裁斷襯底元片之後，或把襯底元片裝配到軟襯底上之後，再連接金屬粒子。
在上述的實施例中，軟襯底的單面設置金屬隆起物或連接口之任一塊，但是，如果使用雙面設置了金屬隆起物的襯底元片，也可以製造兩面的全部具有金屬隆起物的軟襯底，或兩面的一部分具有金屬隆起物的軟襯底。
反之，能夠得到兩面的全部或兩面的一部分設置有開口部的軟襯底。
在上述的實施例中，使形成了圖形的聚醯亞胺前驅體膜固化來形成的支持膜24原樣與樹脂被覆膜19粘接，但是本發明並不限定於此。
參照圖9(a)，該圖的標號91表示與上述襯底元片81同樣結構的襯底元片。在該襯底元片91的支持膜24表面上形成有高速噴矽膠或氧化鋁等的無機物粉體(噴沙法)形成的粗化層28。該粗化層與無粗化的支持膜24相比，具有與粘接材料更高的親和性。
把該圖標號91a、91b、91c所示的具有粗化層的多片襯底元片貼合起來(圖9(b))，用與圖5(r)所示的軟襯底83同樣的工序作成軟襯底93時，配置在襯底元片91a、91b、91c之間的粗化層28a、28b與熱壓合時顯現出粘接性的熱塑性樹脂被覆膜19b、19c貼緊並牢固地粘接起來。
該軟襯底93由於襯底元片91a、91b、91c之間經粗化層牢固地連接起來，所以該軟襯底93與不具有粗化層的軟襯底83相比具有更高的可靠性。
然後，作成與上述的實施例中所說明的軟襯底83、93同樣結構的軟襯底，進行高溫保存試驗(260℃、1小時)，測定試驗前後的粘接強度。其測定結果表示於下述表中。高溫保存試驗
實施例1～4表示把支持膜上具有粗化層的同樣的襯底元片貼合起來形成的軟襯底的情況，其中的實施1～3中，把熱塑性聚醯亞胺用作粘接性的樹脂被覆膜的材料，在實施例4中，使用環氧系粘接劑。實施1～3和實施例4中粗化度不同，表中表示出各自的值。
另一塊面，實施例5、6是把不具有粗化層的同樣的襯底元片貼合起來形成的軟襯底的情況，在實施例5中，使用熱塑性聚醯亞胺作為熱塑性樹脂被覆膜的材料，實施例6中使用環氧系粘接劑。
比較實施例1～4與實施例5、6可知，粗化層使粘接強度更強。在實施例1～3中，高溫保存試驗後的粘接強度高，特別是在用熱塑性聚醯亞胺構成熱塑性樹脂被覆膜的情況下，粗化層的形成是有效的。
對於此，在實施例4的情況下，與沒有粗化層的實施例5的情況下高溫試驗後的粘接強度大致一樣。
雖然該實施例4具有粗化層，但是由環氧系粘接劑構成熱塑性樹脂被覆膜。高溫保存試驗的溫度超過環氧系粘接劑的玻璃轉移溫度，結果，粗化處理的效果就消失了。
在上述的實施例中，作為粗化處理方法，使用了噴沙法，但是並不局限於此，例如作為其他粗化方法有使用雷射或鹼溶液腐蝕支持膜表面的方法、把粗面的雛型置於支持膜表面的方法、在表面的粗電解銅箔上形成支持膜的方法等，必要的話，可以在粘接到熱塑性的皮膜上的支持膜表面上形成粗化層。
由於能夠用簡單形狀的襯底元片製造複雜形狀的軟襯底，所以原材料不會浪費。把襯底元片的支持膜表面粗化時，能夠使軟襯底的襯底元片間連接得更加牢固。
能夠用同樣的工序製作的原材製造所希望的形狀的軟襯底。
權利要求
1.一種襯底元片的製造方法，在金屬箔的表面上，配置圖形化了的第一掩膜薄膜；在上述掩膜薄膜的開口內生成隆起後，在上述金屬箔的相反一側表面上，配置圖形化了的第二掩膜薄膜；通過蝕刻將上述金屬箔圖形化，形成金屬布線。
2.根據權利要求1的襯底元片的製造方法，在將上述金屬箔圖形化前，在上述隆起所在位置的一側表面上，以露出上述隆起的先端的狀態，配置具有粘接性的樹脂被覆膜。
3.根據權利要求2的襯底元片的製造方法，上述樹脂被覆膜在塗敷聚醯亞胺前驅體後，加熱而薄膜化。
4.根據權利要求3的襯底元片的製造方法，在除去上述隆起上的上述聚醯亞胺前驅體後，進行薄膜化。
5.根據權利要求1的襯底元片的製造方法，形成上述金屬布線，除去上述第2掩膜薄膜後，在被除去的一側的表面上，配置在底面上具有露出上述金屬布線的開口的支持薄膜。
6.根據權利要求2的襯底元片的製造方法，形成上述金屬布線，除去上述第2掩膜薄膜後，在被除去的一側的表面上，配置在底面上具有露出上述金屬布線的開口的支持薄膜。
7.一種多層襯底的製造方法，將以權利要求6記載的製造方法形成的第二襯底元片的隆起，與以權利要求6記載的製造方法形成的第一襯底元片的上述開口底面的金屬布線相接，通過上述第二襯底元片的上述樹脂被覆膜，將上述第一襯底元片和上述第二襯底元片粘接。
全文摘要
把襯底元片組裝起來得到低成本的軟襯底。本發明的襯底元片81a～81c的單面配置支持膜24a～24c，另一面配置有粘接性的樹脂被覆膜19a～19c。連接口設置在支持膜24a～24c上，金屬布線表面作為臺面23a～23c露出其底面。另一塊面，連接在金屬布線14a～14c上的導電性隆起物16a～16c的前端突出被覆膜19a～19c。在使用多片襯底元片81a～81c組裝軟襯底83時，使導電性隆起物16a～16c的前端接觸連接口底面的臺面23a、23b，在熱壓時，樹脂被覆膜19a、19b的粘接力就把同樣的襯底元片81a～81c貼合起來。
文檔編號H01L23/12GK1536613SQ20041000405
公開日2004年10月13日 申請日期2000年2月3日 優先權日1999年2月5日
發明者慄田英之, 谷口正人, 中村雅之, 菱沼敬之, 波木秀次, 之, 人, 次 申請人:索尼化學株式會社