DE69320498T2

DE69320498T2 - Verfahren zur Herstellung von Dünnfilm-Leiterplatten

Info

Publication number: DE69320498T2
Application number: DE1993620498
Authority: DE
Inventors: Koji Ibaraki 316 Fujisaki; Takayoshi Ibaraki 319-11 Ikeda; Junichi Ibaraki 311-01 Katagiri; Takao Ibaraki 312 Miwa; Yoshiaki Ibaraki 317 Okabe; Akio Ibaraki 313 Takahashi; Rie Ibaraki 309-17 Tawata
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-01-22
Filing date: 1993-01-22
Publication date: 1999-05-06
Anticipated expiration: 2013-01-23
Also published as: JPH05275568A; EP0552984B1; EP0552984A2; DE69320498D1; EP0552984A3

Description

Verfahren zur Herstellung von Dünnfilm-Leiterplatten Die Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung von Leiterplatten.
Aus dem Stand der Technik sind mehrschichtige Dünnschichtleiterplatten bekannt. Sie werden in starkem Umfang für Computerschaltungen verwendet. Mit dem Fortschritt der Computertechnologie ist eine Zunahme der Packungsdichte von Schaltungen erforderlich. Hochdichte Schaltungen erfordern Leiter von hoher Leitfähigkeit, die durch einen Isolator mit einer günstigen Dielektrizitätskonstanten voneinander getrennt sind.
Polyimid stellt ein wünschenswertes Isoliermaterial dar, das jedoch einige Verarbeitungsschwierigkeiten aufweist. In JP-A-2/092535 wird die Bildung einer mehrschichtigen Platte beschrieben, indem man einen Polyamidsäureester-Lack auf die Kupfer-Leiteroberfläche einer Polyimid-Substratplatte aufbringt, den Lack auf dem Polyimid härtet, die Polyimid-Oberfläche poliert, anschließend auf der polierten Polyimid-Oberfläche ein Kupfer-Leitungsmuster abscheidet, anschließend den Kupfer-Leiter mit Lack beschichtet und dergl. Dieses Verfahren ist arbeitsaufwendig, da es zeitraubende Schritte zum Polieren und zur Abscheidung von Kupfer erfordert, die zwischen den Lackauftragestufen eingeschoben werden müssen.
EP-A-0361 462 beschreibt ein ähnliches Verfahren zur Herstellung von Metall/Polyimid-Verbundgegenständen unter Verwendung eines Lackes auf der Basis einer Polyamidsäureester-Vorstufe. Ein weiteres bekanntes Montageverfahren bedient sich vorgefertigter fester Polyimid-Bindungsfilme mit einem Gehalt an einem hitzehärtenden Haftungspromotor. Die Bindungsfilme werden zwischen die Leiterschichten eingesetzt. Wärme und Druck wird angewandt, um die Schichten unter Polymerisation des Haftungspromotors miteinander zu verbinden. JP-B-3/12592 beschreibt derartige Filme, bei denen es sich beim Haftungspromotor um eine Maleinimid-enständige Verbindung handelt.
EP-A-0389951 beschreibt ein weiteres Verfahren, bei dem anstelle der Verwendung von vorgefertigten Bindungsfilmen ein Lack auf Polyamidsäurebasis, ein hitzehärtender Maleinimid- Haftungspromotor und ein Lösungsmittel verwendet werden. Der Lack wird auf eine dem Metalleiter gegenüberliegende Schichtoberfläche aufgebracht und zur Entfernung des Lösungsmittels und zur Umwandlung der Polyamidsäure in Polyimid gehärtet. Wärme und Druck werden angewandt, um die Schichten unter Polymerisation des Haftungspromotors miteinander zu verbinden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte, insbesondere einer Leiterplatte mit einem feinen Muster, bereitzustellen, wobei mindestens zwei verbundene Leiteroberflächen ohne Leerräume vorliegen und wobei die Herstellung unter Verwendung eines flüssigen Bindemittels mit selbstfließender Beschaffenheit erfolgt. Um eine gute Haftung zwischen den zu verbindenden Leiteroberflächen zu erreichen, wird während des Verbindens (Verklebens) ein geeigneter Druck angelegt. Bei den früheren Bindungsverfahren unter Verwendung eines Bindungsfilms oder Lackes muß sich der Bindungsfilm oder gehärtete Lack (ohne selbstfließende Beschaffenheit) unter Druck verformen, um während des Bindungsvorgangs Zwischenräume oder Ausnehmungen auf der Leiterplatte auszufüllen. Daher eignet sich dieses bekannte Verfahren nicht für feine Leitungsmuster, da bei einem Verfahren unter Anwendung von hohem Druck die Tendenz zur Zerstörung des Musters besteht, wobei es selbst dann noch nicht möglich ist, die Anwesenheit von Zwischenräumen oder Ausnehmungen auf den Seiten der Leiterplatte vollständig zu verhindern.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein neues Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte bereitzustellen, wobei zumindest einige der Nachteile der vorstehend beschriebenen bekannten Verfahren vermieden werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist durch die Merkmale von Anspruch 1 definiert.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung verbinden wir aufeinanderfolgende Leiterschichten einer Leiterplatte durch in situ- Bildung einer polyimidhaltigen Schicht auf der Oberfläche der ersten Leiterschicht. Dies wird durch Aufbringen eines flüssigen Lackes, der eine Polyimid-Vorstufe oder ein lösliches Polyimid enthält, auf die Leiteroberfläche und durch die anschließende Trocknung des Lackes unter Bildung der polyimidhaltigen Schicht vorgenommen. Der Lack enthält ferner eine polymerisierbare Verbindung, vorzugsweise eine vernetzbare Verbindung, z. B. eine Verbindung mit endständigen Maleinimidgruppen, die zur Hitzehärtung der polyimidhaltigen Schicht dient.
Anschließend wird eine nächste Leiterschicht über die Polyimidschicht gelegt und angepreßt. Der Haftungspromotor wird polymerisiert, typischerweise unter weiterem Erwärmen, um die Schichten miteinander zu verbinden.
Da die Bindungsschicht in Form eines flüssigen Lackes aufgebracht wird, ist es möglich, eine gute Anpassung und Bindung auch bei einer hochdichten, dicken Leiteranordnung auf der Leiteroberfläche zu erreichen.
Der polyimidbildende Lack enthält üblicherweise eine Vorstufe des Polyimids, obgleich es sich in einigen Fällen um ein lösliches Polyimid handeln kann. Bei der Vorstufe handelt es sich um ein von Carbonsäuregruppen freies Produkt, z. B. um einen maskierten Polyamidsäureester und insbesondere um einen Polyamidsäureester. Bei einer Polyamidsäure tragen die polaren Säuregruppen zu einer relativ hohen Viskosität des Lackes bei, was den Anteil der Polyamidsäure, die im Lack verwendet werden kann, beschränkt. Dies begrenzt wiederum die ebene Beschaffenheit einer Polyimidoberfläche, die über einem stark profilierten Leiter erreicht werden kann, was seinerseits den Bestand der Bindung beeinflußt.
Ein Polyamidsäureester wird besonders bevorzugt und ergibt einen Lack von geringer Viskosität, so daß der Lack einen geringeren Lösungsmittelanteil enthalten kann.
Der Lack enthält vorzugsweise 20-95 Gew.-%, insbesondere 30-90 Gew.-% und ganz besonders 35-70 Gew.-% Lösungsmittel.
Die Polyimid-Vorstufe kann in geeigneter Weise die folgende Formel aufweisen:
X bedeutet einen organischen Rest mit 1 bis 100 Kohlenstoffatomen. In der Praxis handelt es sich im allgemeinen um den zentralen Rest eines Dianhydrids, aus dem der Polyamidsäureester synthetisiert wird. Die Anhydride zur Herstellung von entsprechenden Polyimiden sind bekannt. Beim Rest X kann es sich um beliebige herkömmliche Typen handeln. Üblicherweise handelt es sich um einen C&sub4;-C&sub1;&sub0;&sub0;-Rest und insbesondere um einen C&sub6;-C&sub5;&sub0;-Rest. Üblicherweise kann es sich um einen aromatischen Rest mit einem oder mehreren aromatischen Ringen handeln.
Zu geeigneten Beispielen gehören Pyromellitsäuredianhydride, Benzophenontetracarbonsäuredianhydrid, Diphenyltetracarbonsäuredianhydrid, Naphthalintetracarbonsäuredianhydrid, Diphenylsulfontetracarbonsäuredianhydrid, Diphenylmethantetracarbonsäuredianhydrid, Terphenyltetracarbonsäuredianhydrid, Oxydiphthalsäureanhydrid, Bis-(4-phthalsäureanhydrid)- propan, 2,2-Bis-(4-(3,4-dicarboxyphenoxy)-phenyl)-propandianhydrid, 2,2-Bis-(4-(3,4-dicarboxyphenoxy)-phenyl)-hexafluorpropandianhydrid, 2,2-Bis-(3,4-dicarboxyphenyl)-hexafluorpropandianhydrid, 2,2-Bis-(3,4-dicarboxyphenyl)-propandianhydrid, Trifluormethylpyromellitsäuredianhydrid, 1,2,3,4-Cyclopentantetracarbonsäuredianhydrid und 3,3',4,4'Benzyltetracarbonsäuredianhydrid.
Y bedeutet einen organischen Rest mit 1 bis 100 Kohlenstoffatomen. In der Praxis handelt es sich im allgemeinen um den Rest eines Diamins, das zur Synthese des Polyamidsäure esters verwendet wird. Auch diese Amine sind an sich für die Herstellung von Polyimiden bekannt. Es können beliebige herkömmliche Diamine verwendet werden. Typischerweise handelt es sich um C&sub2;-C&sub1;&sub0;&sub0;-Verbindungen und insbesondere um C&sub6;-C&sub5;&sub0;-Verbindungen. Sie sind vorzugsweise aromatisch und weisen einen oder mehrere aromatische Ringe auf.
Zu geeigneten Beispielen gehören: Phenylendiamine, Diaminotoluole, Diaminopyridine, 4,4'Diaminodiphenylether, Diaminodiphenylsulfone, Diaminonaphthaline, Xyloldiamine, Tetramethyl-p-phenylendiamin, 4,4'diaminodiphenylmethan, 4,4' Diaminodiphenylsulfid, 4,4"-Diaminoterphenyl, Diaminobenzophenone, 4,4'Diaminodicyclohexylmethan, 4',4-Bis-(p-aminophenoxy)-diphenylsulfon, Bis-[4-(3-aminophenoxy)-phenylsulfon], 4,4'Bis-(aminophenoxy)-biphenyl, 2,2-Bis- [(aminophenoxy)-phenyl]-propan, 3,3'Dimethyl-4,4'diaminodiphenylmethan, 1,3-Bis-(3-aminophenoxy)-benzol, 2,7-Diaminofluoren, 3,3'Dimethoxy-4,4'diaminobiphenyl, 2,2-Bis- [4-(aminophenoxy)-phenyl]-hexafluorpropan, 2,6-Diaminoanthrachinon, Benzoguanamin, Acetoguanamin, 4,4'Dithiodianilin, Octafluorbenzidin und Tetrafluor-p-phenylendiamin.
Das Diamin kann auch unter den folgenden Verbindungen ausgewählt werden:
worin
m einen Wert von 1 bis 10 hat;
R³ und R&sup8; zweiwertige Kohlenwasserstoffreste, wie C&sub1;&submin;&sub8;- Alkylen oder Phenylen, bedeuten; und
die Seitengruppen R&sup4;, R&sup5;, R&sup6; und R&sup7;, die gleich oder verschieden sein können, typischerweise C&sub1;&submin;&sub1;&sub5;-Hydrocarbyl, z. B. C&sub1;&submin;&sub4;-Alkyl, vorzugsweise Methyl, oder Aryl, wie Phenyl, bedeuten.
R¹ bedeutet H oder einen carboxylfreien organischen Rest mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen. In der Praxis handelt es sich typischerweise um den Rest eines Alkohols, der zur Synthese des Polyamidsäureesters verwendet wird. Seine chemische Natur ist nicht kritisch. Der Fachmann ist dazu in der Lage, ohne Schwierigkeiten einen geeigneten Rest auszuwählen, bei dem R¹ während der Erwärmung zur Imidisierung leicht von der Polyimid-Vorstufe abgetrennt werden kann. Der Rest kann ungesättigt sein, er kann Heteroatome enthalten, obgleich es sich meistens um Hydrocarbyl, z. B. C&sub1;&submin;&sub8;-Alkyl, handelt.
Der bevorzugte Wert für n ist 6 bis 300.
Ferner ist es möglich, ein "lösliches Polyimid" zu verwenden, d. h. ein in einem Lösungsmittel lösliches Polyimid. Im allgemeinen wird es hergestellt, indem man auf thermischem oder chemischem Wege eine durch eine Gleichgewichtsreaktion eines Säuredianhydrids und eines Diamins erhaltene Polyamidsäure imidiert. Bevorzugte Beispiele für Säuredianhydride und Diamine, die ein lösliches Polyimid ergeben können, sind nachstehend aufgeführt:

Säuredianhydrid

3,3',4,4'Benzophenontetracarbonsäuredianhydrid,
3,3',4,4'Biphenyltetracarbonsäuredianhydrid und
3,3',4,4'Diphenylsulfontetracarbonsäuredianhydrid

Diamin

4-Methyl-3,4'diaminodiphenylether,
2,4-Diaminotoluol,
1,4-Bis-(4-aminophenoxy)-benzol,
1,3-Bis-(4-aminophenoxy)-benzol,
Bis-[4-(4'aminophenoxy)-phenyl]-sulfon und
2,2-Bis-[4-(4'aminophenoxy)]-propan.
Aus den vorstehend aufgeführten Monomeren hergestellte Polyimide sind in NMP löslich.
Bei der polymerisierbaren Verbindung handelt es sich, wie vorstehend erwähnt, vorzugsweise um eine hitzehärtende Verbindung. Vorzugsweise sind die Polymerisations/Vernetzungs-Bedingungen so beschaffen, daß die Verbindung nicht in wesentlichem Umfang bei der Bildung der festen Polyimidschicht reagiert. Insbesondere benötigt sie vorzugsweise eine höhere Hitzehärtungstemperatur, als sie zur Bildung der Polyimidschicht verwendet wird.
Geeignete polymerisierbare Gruppen für diese Verbindung sind Vinylen, Ethinyl, Biphenylen und Benzocyclobuten.
Eine bevorzugte polymerisierbare Verbindung weist endständige Vinylengruppen auf, z. B. Maleinimidgruppen. Sie kann beispielsweise die folgende Formel aufweisen:
worin p den Wert 2 oder 3 hat und R² einen organischen Rest mit nicht mehr als 100 Kohlenstoffatomen und typischerweise 2 bis 50 Kohlenstoffatomen bedeutet. Maleinimidverbindungen dieses Typs sind für diesen haftungsfördernden Zweck bekannt, z. B. aus JP-A-3/12592. Ein Fachmann ist dazu in der Lage, ohne Schwierigkeiten eine geeignete Verbindung auszuwählen. Handelsübliche Polymaleinimide weisen typischerweise einen R²-Rest auf, in dem Phenylengruppen mit einer oder mehreren Sauerstoff-, Schwefel- oder Methylengruppen in einer Kette abwechseln. Zu geeigneten Beispielen gehören:
N,N'(4,4'Diphenylmethan)-bismaleinimid, N,N'(4,4'Diphenyloxy)-bismaleinimid, N,N'Phenylenbismaleinimid, N,N'm- Phenylenbismaleinimid, N,N'2,4-Tolylenbismaleinimid, N,N' 2,6-Tolylenbismaleinimid, N,N'2,4-Ethylenbismaleinimid, N,N'Hexamethylenbismaleinimid, 2,2-Bis-[4-(4-N-phenoxymaleinimid)-phenyl]-propan, 2,2-Bis-[4-(4-N-phenoxymaleinimid)-phenyl]-hexafluorpropan, 2,2-Bis-[4-(2-trifluormethyl- 4-N-phenoxymaleinimid)-phenyl]-hexafluorpropan, 1,3,5-Tris- (N-maleinimid)-benzol und N,N',N"-(4,2',4'Diphenylmethan)- trismaleinimid. Es kann eine dieser Verbindungen oder ein Gemisch davon verwendet werden.
Wir haben festgestellt, daß Verbindungen mit nur einer endständigen Vinylengruppe pro Molekül eine geringere Bindungskraft ergeben, obgleich ihr Schmelzfließverhalten gut ist. Umgekehrt neigen Verbindungen mit mehr als 3 Vinylengruppen zur Bildung einer spröden Beschaffenheit, obgleich ihre Bindungswirkung stark ist.
Die Polyimid-Vorstufe oder das lösliche Polyimid werden zusammen mit der polymerisierbaren Verbindung in einem geeigneten organischen Lösungsmittel unter Bildung des flüssigen Lackes gelöst. Der Fachmann ist in diesem Zusammenhang mit Lacken vertraut und dazu in der Lage, ohne Schwierigkeiten ein geeignetes Lösungsmittel auszuwählen. Zu Beispielen gehören N-Methyl-2-pyrrolidon (NMP), Dimethylacetamid, Dimethylformamid, Diglyme, Phenol und Toluol. Sie können einzeln oder in einem geeigneten Gemisch eingesetzt werden.
Üblicherweise liegt das relative Gewichtsverhältnis von Polyimid/Vorstufe zu polymerisierbaren Verbindungen im Lack im Bereich von 10 : 90 bis 90 : 10 und insbesondere von 20 : 80 bis 70 : 30. Liegt ein zu großer Anteil der polymerisierbaren Verbindung vor, so besteht die Tendenz zu einer spröden Bindung. Ist der Anteil zu gering, so ist die Bindungsfestigkeit unzureichend.
Zur in situ-Bildung des Polyimidfilms aus der Polyimid- Vorstufe im Lack sollen die Verarbeitungstemperatur und die Verarbeitungszeit je nach der Struktur der Vorstufe, dem Typ des Lösungsmittels und der Reaktivität der polymerisierbaren Verbindung gewählt werden. Typischerweise beinhaltet dies zunächst die Erwärmung auf eine erste, niedrigere Temperatur, um das Lösungsmittel wegzutrocknen, und anschließend auf eine zweite, höhere Temperatur, um die Imidbildung hervorzurufen. Die zweite Temperatur soll jedoch keine Umsetzung der polymerisierbaren Verbindung hervorrufen.
Typischerweise erfolgt die Trocknung bei 60 bis 150ºC für eine Zeitspanne von 10 bis 100 Minuten. Die typische Imidisierungsstufe läuft bei einer Temperatur von 150 bis 250ºC für 10 bis 100 Minuten und insbesondere von 30 bis 60 Minuten ab.
Wenn die nachfolgende Leiterschicht auf die Bindungsschicht aufgebracht wird, wird vorzugsweise Druck angelegt, beispielsweise in einer herkömmlichen Laminationspresse. Typischerweise wird ein mechanischer Druck von 3 bis 60 kp/cm² (1 kp/cm² = 0,9807 bar) angelegt, was vorzugsweise unter Vakuum erfolgt. Die übrigen Bedingungen hängen von den Polymerisationsbedingungen der polymerisierbaren Verbindung ab. Für eine typische Polymaleinimidverbindung können geeignete Bedingungen im Erwärmen auf eine Temperatur von 200 bis 300ºC, z. B. 10 bis 120 Minuten und insbesondere 20 bis 90 Minuten, bestehen.
Der Lack wird auf die Oberfläche der darunterliegenden Leiterschicht oder gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung auf das (üblicherweise keramische) Substrat (mit oder ohne Leiter) auf der Grundlage der Leiterplatte aufgebracht. Beim Leiter auf der Leiteroberfläche handelt es sich vorzugsweise um einen Kupferleiter. Bei Verwendung eines carboxylfreien Lackes, z. B. eines Polyamidsäureester-Lackes, kann dieser direkt auf den freiliegenden Kupferleiter aufgebracht werden, ohne daß es zu nachteiligen Folgen kommt. Dadurch ergibt sich eine Zeitersparnis.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das vorstehend beschriebene Bindungsverfahren wiederholt für eine Mehrzahl von Leiterschichten durchgeführt, um eine mehrschichtige Leiterplatte zu bilden. Vorzugsweise wird jede spätere Leiterschicht für die Bindung mit ihrem bereits darauf ausgebildeten Leitermuster, z. B. in Kupfer auf einem Polyimidfilm, bereitgestellt. Nach dem Binden der Leiterschicht werden elektrische Anschlüsse über durchgehende Löcher zur darunterliegenden Schicht hergestellt. Üblicherweise erfolgt dies, indem man die durchgehenden Löcher nach dem Bindungsvorgang beispielsweise durch Bohren oder mit einem Laserstrahl erzeugt. Der elektrische Anschluß wird typischerweise durch kontrolliertes Metallisieren, z. B. mit Kupfer, durch die Löcher in bekannter Weise vorgenommen.
Die Erfindung erstreckt sich auch auf die gemäß den vorstehend beschriebenen Verfahren direkt erhaltenen Produkte. Zu speziellen Aspekten der Erfindung gemäß der Definition in Anspruch 1 gehören folgende:
Ein Verfahren zur Herstellung einer Dünnschichtleiterplatte zum Befestigen eines Halbleiterchips, das folgende Schritte umfaßt:
(a) Bereitstellen einer ersten Leiterschicht, welche ein Substrat aus einem Polymerwerkstoff und auf dem Substrat gebildete Leiter aus einem leitfähigen Material enthält;
(b) Aufbringen einer flüssigen Lackschicht, welche die Leiter bedeckt und Zwischenräume zwischen den Leitern und den Substratoberflächen ausfüllt, wobei der Lack folgendes umfaßt:
einen Polyimidbestandteil, der aus der Gruppe eines in einem Lösungsmittel löslichen Polyimids und einer Polyimid- Vorstufe ausgewählt ist,
eine polymerisierbare Verbindung und
ein Lösungsmittel zum Lösen des Polyimidbestandteils und der polymerisierbaren Verbindung;
(c) Trocknen der Lackschicht, wobei eine Polyimid enthaltende härtbare Schicht gebildet wird;
(d) Pressen der härtbaren Schicht gegen eine weitere zu bindende Oberfläche; und
(e) Polymerisieren der polymerisierbaren Verbindung in der härtbaren Schicht, wobei die erste Leiterschicht an eine weitere Oberfläche gebunden wird.
Ein weiteres Verfahren zur Herstellung einer Dünnschichtleiterplatte zum Befestigen eines Halbleiterchips umfaßt folgende Schritte:
(a) Bereitstellen einer ersten Leiterschicht, welche ein Substrat aus einem Polymerwerkstoff und auf dem Substrat gebildete Leiter aus einem leitfähigen Material enthält;
(b) Aufbringen einer flüssigen Lackschicht, welche die Leiter und die Oberflächen zwischen den Leitern bedeckt, wobei der Lack folgendes umfaßt:
einen Bestandteil aus der Gruppe Polyimid, Polyimid-Vorstufe und Gemische davon;
einen polymerisierbaren Haftungspromotor; und
ein organisches Lösungsmittel zum Lösen des Polyimids und des Haftungspromotors;
(c) Trocknen der Lackschicht, wobei eine härtbare Schicht gebildet wird, die einen Bestandteil aus der Gruppe Polyimid und Gemische aus Polyimid und dessen Vorstufe enthält, während der Promotor in unpolymerisiertem Zustand gehalten wird;
(d) Pressen der härtbaren Schicht gegen eine Oberfläche einer keramischen Leiterplatte; und
(e) Polymerisieren des Promotors in der härtbaren Schicht, wobei die Leiter an die keramische Leiterplatte gebunden werden.
Ein hitzehärtendes Klebstoffmaterial, das folgendes umfaßt:
(i) einen Bestandteil aus der Gruppe Polyimid und Polyimid-Vorstufe, die unter Erwärmen auf eine Imidisierungstemperatur in ein Polyimid überführbar ist;
(ii) eine polymerisierbare Verbindung, wobei bei Polymerisation bei einer Polymerisationstemperatur, die über der Imidisierungstemperatur liegt, ein vernetztes Polymeres gebildet wird, und
(iii) ein organisches Lösungsmittel zum Lösen des Polyimids.
Ein weiteres Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen Dünnschichtleiterplatte zum Befestigen eines Halbleiterchips kann folgende Schritte umfassen:
(a) Bereitstellen einer ersten Leiterschicht, welche ein Substrat aus einem Polymerwerkstoff und auf dem Substrat gebildete Leiter aus einem leitfähigen Material enthält;
(b) Aufbringen einer flüssigen Lackschicht, welche die Leiter und die Oberflächen zwischen den Leitern bedeckt, wobei der Lack ein Polyimid und/oder eine Polyimid-Vorstufe, einen polymerisierbaren Haftungspromotor und ein organisches Lösungsmittel zum Lösen des Polyimids und des Promotors enthält;
(c) Trocknen der Lackschicht, wobei eine härtbare Schicht des Polyimids oder eines Gemisches aus dem Polyimid und der Vorstufe gebildet wird, während der Promotor in unpolymerisiertem Zustand gehalten wird;
(d) Pressen der härtbaren Schicht gegen eine Oberfläche eines zweiten Leiters auf einem zweiten Substrat;
(e) Polymerisieren des Promotors in der härtbaren Schicht, wobei der erste Leiter an die rückwärtige Oberfläche des zweiten Leiters gebunden wird;
(f) Bilden von durchgehenden Löchern im zweiten Leiter und in dessen Substrat;
(g) elektrisches Verbinden des ersten Leiters und des zweiten Leiters durch die durchgehenden Löcher und
(h) Wiederholen der Stufen (b) bis (g), bis die gewünschte Anzahl an Leiterschichten erreicht ist.
Eine mehrschichtige Anordnung zum Befestigen von Halbleiterchips, die ein Laminat einer Dünnschichtleiterplatte umfaßt, kann folgendes umfassen:
eine Mehrzahl von Leiterschichten, die jeweils an entsprechenden Substraten eines Polymerwerkstoffs haften,
hitzehärtende, polyimidhaltige Schichten, die jeweils in Zwischenräume zwischen den Substraten und den Leiterschichten gefüllt sind, und
eine keramische Leiterplatte, die am Laminat haftet;
wobei die Leiterschichten elektrisch durch durchgehende Löcher, die in den Substraten gebildet sind, verbunden sind und die Oberflächen der Leiterschichten mit einer Dünnschicht einer polyimidhaltigen Schicht bedeckt sind, wobei es sich bei der polyimidhaltigen Schicht um eine gehärtete Zusammensetzung aus (i) einem Polyimid oder einer Polyamidsäure oder eines Polyamidsäureesters, die unter Erwärmen auf eine Imidisierungstemperatur imidisierbar sind und
(ii) einem Monomeren, das beim Erwärmen auf eine Temperatur über die Imidisierungstemperatur polymerisierbar ist,
handelt.
Nachstehend werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 in schematischer Darstellung die Montagestufen einer Leiterplatte, und insbesondere
Fig. 1(a) ein keramisches Leitersubstrat mit einem aufgebrachten Bindungslack;
Fig. 1(b) das Aufbringen einer ersten Leiterschicht zur Bindung an das Substrat;
Fig. 1(c) die Bildung von durchgehenden Löchern;
Fig. 1(d) das Metallisieren der durchgehenden Löcher;
Fig. 1(e) die Bildung einer Polyimid-Bindungsschicht und das Auflegen einer weiteren Leiterschicht; und
Fig. 1(f) eine mehrschichtige Leiterplatte.

Beispiel 1

Fig. 1 zeigt ein Herstellungsverfahren für eine mehrschichtige Leiterplatte, wobei das Verfahren die vorliegende Erfindung verkörpert.
Fig. 1(a) zeigt in schematischer Darstellung ein keramisches Substrat 5 eines allgemein bekannten Typs, das eine Leiteroberfläche mit Anschlußklemmen oder einem Schaltkreis aufweist.
Fig. 1(b) zeigt zusätzlich eine Querschnittansicht einer darüber angeordneten ersten Leiterschicht 1, deren Schaltkreis 4 (Leiterabstand 20 um) auf der oberen Leiterschicht 3 durch Ätzen gebildet worden ist, nachdem Kupferplattierungsmetall (Plattierungsfilm) von 18 um Dicke auf einem 20 um dicken Polyimidsubstratfilm 2 einer Resistmusterbildung unterworfen worden ist. Die Leiterschicht 1 wird auf dem keramischen Substrat 5 unter Verwendung eines Polyamidsäureesters und eines Haftungspromotors (polymerisierbare Verbindung), die Maleinimidgruppen umfaßt, in einem Bindungslack 6 unter Verwendung von NMP als Lösungsmittel fixiert. Der Lack wird 20 Minuten bis 1 Stunde auf 100 bis 150ºC erwärmt, so daß das Lösungsmittel aus dem Lack abdampft. Anschließend erwärmt man 10 Minuten bis 2 Stunden auf eine Temperatur von 150 bis 250ºC, so daß der Polyamidsäureester vollständig oder teilweise imidiert wird. Sodann wird die Leiterschicht 1 auf die imidierte Schicht 6 gelegt und einem Laminatpreßvorgang (3 bis 50 kp/cm², 270ºC für 1 Stunde) unterworfen, wodurch man ein erstes Laminat erhält. Die Polyimid-Oberfläche, die die Bindungsseite des Substrats an der Leiterschicht 1 darstellt, wird vorzugsweise einer Plasmaverarbeitung unterworfen, um eine bessere Bindung zu gewährleisten. Der Bindungslack 6 kann nach dem Schleuderbeschichtungsverfahren oder Gießverfahren aufgetragen werden. Alternativ kann in dieser ersten Stufe der Bindung der Leiterschicht an das keramische Substrat das Bindungsmittel in Form einer vorgefertigten Bindungsschicht verwendet werden.
Fig. 1(c) zeigt durchgehende Löcher 8 (Durchmesser 20 um), die mit einem Drehbohrer oder einem Laserstrahl hergestellt worden sind. Fig. 1(d) zeigt die durchgehenden Löcher 8 nach einer chemischen Kupferplattierung zur Bildung von elektrisch leitenden Anschlüssen 9. Hierbei handelt es sich um herkömmliche Stufen.
Fig. 1(e) erläutert die Art und Weise, wie eine Schicht aus einem Bindungslack 16 (Lack der vorstehend beschriebenen Art) durch Schleuderbeschichtung auf die erste Leiterschicht 1 (gegebenenfalls einer chemischen Plattierung auf den Leitern unterworfen) aufgebracht wird. Da der Lack flüssig ist (und insbesondere wenn es sich um einen unter Verwendung eines Polyamidsäureesters erhältlichen Lack von geringer Viskosität handelt), besetzt dieser in wirksamer Weise die feinen Zwischenräume des Leitermusters und kommt in Kontakt mit den dazwischenliegenden Oberflächenbereichen des Substrats. Sodann wird der Lack getrocknet und unter den vorerwähnten Bedingungen in ein Imid übergeführt. Eine weitere Leiterschicht 11, die der unter (b) dargestellten und vorstehend beschriebenen Leiterschicht ähnlich ist, wird aufgelegt und einer Laminatpressung (3 bis 50 kp/cm², 270ºC für 20 Minuten bis 1 Stunde) unterworfen, wodurch man ein Laminat erhält.
Fig. 1(f) zeigt eine mehrschichtige Leiterplatte die durch Wiederholen der vorerwähnten Verfahrensstufen (c), (d) und (e) mit weiteren Leiterschichten 11, 21 und zwischenliegenden Bindungslackschichten 16, 26 erhalten worden ist.
Es können verschiedene Bindungslacktypen verwendet werden. Der bei der Herstellung der mehrschichtigen Leiterplatte dieser ersten Ausführungsform verwendete Bindungslack wurde gemäß dem folgenden Verfahren hergestellt:
Zur Herstellung eines Polyamidsäureesters wurden etwa 300 g trockener Ethylalkohol zu 3,3',4,4'Benzophenontetra carbonsäuredianhydrid (0,13 Mol) gegeben. Das Gemisch wurde 5 Stunden unter Rückfluß erwärmt. Anschließend wurde überschüssiger Ethylalkohol entfernt, wodurch man hellbraunen kristallinen Benzophenontetracarbonsäurediethylester (einschließlich des Isomeren) erhielt.
Anschließend wurden 10 g (0,026 Mol) dieses Diethylesters und Thionylchlorid in einen Vierhalskolben, der mit einem Rührer, einem Thermometer, einem Stickstoffgaseinleitungsrohr und einem Kühlrohr mit Calciumchloridrohr ausgerüstet war, gegeben. Der Inhalt wurde 0,5 Stunden unter Rückfluß erwärmt. Überschüssiges Thionylchlorid wurde entfernt, wodurch man die (Isomeres enthaltende) Säure von hoher Viskosität erhielt, bei der es sich um eine durchsichtige, braungefärbte Substanz handelte.
10 g (0,024 Mol) dieses Säurechlorids, NMP (NMP wurde in sämtlichen anschließenden Ausführungsformen und Vergleichsbeispielen als Lösungsmittel verwendet) und 23 g (0,07 Mol) 2,2-Bis-(4-(4-aminophenoxy)-phenyl)-propan wurden in einen Vierhalskolben gegeben, der mit einem Rührer, einem Thermometer, einem Stickstoffgaseinleitungsrohr und einem Kühlrohr mit Calciumchloridrohr ausgerüstet war, und 3 Stunden gerührt. Anschließend wurde die Reaktionsflüssigkeit in Wässer gegossen und unter Bildung eines faserigen Polymeren filtriert. Dieses Produkt wurde zur Gewinnung des Polyamidsäureesters getrocknet.
70 g dieses Polyamidsäureesters, 30 g N,N'(4,4'Diphenylmethan)-bismaleinimid und 150 g NMP (40 Gew.-% Harzanteil) wurden vereinigt, gelöst und durch ein 5 um-Filter gegeben, wodurch man den Bindungslack erhielt.

Testverfahren

Bei unseren Versuchen wurden die folgenden Verfahren zur Messung der Eigenschaften des jeweils hergestellten Bindungsmittels und von dessen Bindungsprodukten angewandt.

(1) Wärmeausdehnungskoeffizient und Glasübergangstemperatur

Der Wärmeausdehnungskoeffizient (nachstehend als α bezeichnet) wurde mit einem thermophysikalischen Testgerät (TMA-3000 der Fa. Shinku Riko Co., Ltd.) gemessen. Eine 20 um dicke, 6 mm breite, gehärtete Bindungsmittelprobe wurde in das thermophysikalische Testgerät gegeben. Die Filmdehnung wurde unter folgenden Bedingungen gemessen: Filmdicke 1 um, Last 0,3 g und Temperaturerhöhungsgeschwindigkeit 5ºC pro Minute. Der Wärmeausdehnungskoeffizient wurde aus der Dehnungsrate von 100 bis 250ºC entsprechend der Temperaturkurve für die Dehnung berechnet. Der Abschnitt von zwei Geraden, deren Neigungen für die Dehnungstemperaturkurve sich stark unterschieden, wurde als Glasübergangstemperatur herangezogen (nachstehend als "Tg" bezeichnet).

(2) Abschälfestigkeit und Zugfestigkeit des Bindungsmittels

Zur Messung der Abschälfestigkeit des Bindungsmittels von Kupfer wurde der Lack durch Schleuderbeschichtung (Dicke nach der Härtung etwa 20 um) auf eine Kupferfolie (Dicke 20 um) aufgebracht, getrocknet, in das Imid übergeführt und vernetzt. Es wurde ein 1 cm breites Stück von rechteckiger Gestalt gebildet und als Teststück für den Abschältest unter Ziehen mit einem Universal-Zugfestigkeitstestgerät (der Fa. Toyo Baldwin Co., Ltd.) verwendet. Die Messung erfolgte bei einem Ziehwinkel von 90º und einer Ziehgeschwindigkeit von 0,5 mm pro Minute.
Der Kupfergehalt des gehärteten Lackes wurde ebenfalls geprüft.
Zur Messung der Zugfestigkeit wurde das Mittel durch Schleuderbeschichtung auf ein Silicium-Wafer aufgebracht, getrocknet, in das Imid übergeführt und vernetzt. Man erhielt eine etwa 20 um dicke Klebemittelbeschichtung. Diese Schicht wurde vom Silicium-Wafer abgezogen, getrocknet, in eine rechteckige Form von 1 cm Breite gebracht und als Teststück verwendet. Das Teststück wurde mit einem Universal-Zugfestigkeitstestgerät (der Fa. Toyo Baldwin Co., Ltd.) unter Messung mit einer Ziehgeschwindigkeit von 0,5 mm pro Minute einem Zugvorgang unterzogen.

(3) Grad der ebenen Beschaffenheit

Der Bindungslack wurde auf ein aus Glas gefertigtes Leitungsmusterimitat (Testmuster) mit einer Leiterbreite von 20 um, einem Leiterabstand von 20 um und einer Höhe von 20 um aufgebracht und gemäß dem vorstehend angegebenen Verfahren gehärtet. Die Dicke des gehärteten Lackes dieses Bereichs wurde zur Bestimmung des Grads der ebenen Beschaffenheit (unter Anwendung der folgenden Gleichung) bei einer Dicke der Bindungsschicht von 23 ± 2 um gemessen. Je näher der Wert bei 1 liegt, desto besser ist die ebene Beschaffenheit.
Grad der ebenen Beschaffenheit = 1 - (H/h&sub0;)
worin
H: Höhe der Unebenheit des Polyimids
h&sub0;: Leiterhöhe (20 um)

(4) Lötfestigkeitstest

Eine Leiterplatte (vergl. Fig. 1) aus drei Schichten wurde 5 Minuten in ein Lötbad mit einer Temperatur von 330ºC gegeben. Zur Bewertung der Wärmebeständigkeit wurde eine Prüfung auf Bildung von Blasen und Ablösungen vorgenommen.
Die gehärtete Bindungsschicht aus dem vorstehend beschriebenen speziellen Lack (Ausführungsform 1) wies bei den beschriebenen Tests hervorragende Eigenschaften auf: Tg 220ºC, α 4,8 · 10&supmin;&sup5;/K, Grad der ebenen Beschaffenheit 0,9, Abschälfestigkeit 550 gp/cm, Zugfestigkeit 12 kp/mm² und Reißdehnung 10%. Es enthielt weniger als 0,001 Gew.-% Kupfer (gemessen durch das Atomabsorptionsverfahren), wies eine gelb-orangefarbene Färbung auf und zeigte die gleichen Eigenschaften wie bei Bildung und Härtung auf einem inaktiven Silicium-Wafer. Demgemäß treten keine Schwierigkeiten mit dieser Isolierungsschicht auf, wenn sie direkt auf Kupferleiter aufgebracht wird. Beim Test auf Lötfestigkeit wurden keine Schwierigkeiten festgestellt.

Beispiel 2

Es wurde der gleiche Polyamidsäureester wie in Beispiel 1 verwendet, wobei N,N'(4,4'Diphenylmethan)-bismaleinimid 40 Gew.-% der Kombination mit dem Polyamidsäureester darstellten und ein Bindungslack mit einer Harzkonzentration von 40 Gew.-% hergestellt wurde. Das Lösungsmittel war das gleiche wie in Beispiel 1.
Nach dem Trocknen und Härten wies dieser Lack hervorragende Eigenschaften auf: Tg 220ºC, α 4,9 · 10&supmin;&sup5;/K, Grad der ebenen Beschaffenheit 0,8, Abschälfestigkeit 580 gp/cm, Zug festigkeit 12 kp/mm² und Reißdehnung 9%. Er nahm weniger als 0,001 Gew.-% Kupfer (gemessen durch das Atomabsorptionsverfahren) auf. Er zeigte eine gelb-orangefarbene Färbung. Beim Lötfestigkeitstest traten keine Schwierigkeiten auf.

Beispiel 3

Es wurde der gleiche Polyamidsäureester wie in Beispiel 1 verwendet, wobei N,N'(4,4'Diphenylmethan)-bismaleinimid 50 Gew.-% der Kombination mit dem Polyamidsäureester ausmachten. Es wurde ein Bindungslack mit einer Harzkonzentration von 50 Gew.-% in NMP als Lösungsmittel hergestellt.
Der getrocknete und gehärtete Lack und seine Bindung wiesen hervorragende Eigenschaften auf: Tg 240ºC, α 4,9 · 10&supmin;&sup5;/K, Grad der ebenen Beschaffenheit 0,9, Abschälfestigkeit 630 gp/cm, Zugfestigkeit 11 kp/mm² und Reißdehnung 7%. Er enthielt weniger als 0,001 Gew.-% absorbiertes Kupfer (gemessen durch das Atomabsorptionsverfahren). Seine Färbung war gelb-orangefarben. Beim Lötfestigkeitstest wurden keine Beeinträchtigungen festgestellt.

Beispiel 4

Es wurde der gleiche Polyamidsäureester wie in Beispiel 1 verwendet, wobei N,N'(4,4'Diphenylmethan)-bismaleinimid 60 Gew.-% der Kombination mit dem Polyamidsäureester darstellte und der Bindungslack eine Harzkonzentration von 40 Gew.-% aufwies. Als Lösungsmittel wurde NMP verwendet.
Es ergaben sich folgende günstige Eigenschaften: Tg 295ºC, α 4,3 · 10&supmin;&sup5;/K, Grad der ebenen Beschaffenheit 0,9, Abschälfestigkeit 650 gp/cm, Zugfestigkeit 10 kp/mm² und Reißdehnung 3%. Die Bindungsschicht enthielt weniger als 0,001 Gew.-% Kupfer (gemessen durch das Atomabsorptionsverfahren). Die Färbung war gelb-orangefarben. Beim Lötfestigkeitstest wurden keine Beeinträchtigungen festgestellt.

Beispiel 5

60 g 1,3,5-Tris-(N-maleinimid)-benzol und Lösungsmittel wurden mit 40 g des gleichen Polyamidsäureesters wie in Beispiel 1 vereinigt. Ein Bindungslack mit einer Harzkonzentration von 40 Gew.-% in NMP wurde hergestellt.
Die Messungen an dem Produkt ergaben hervorragende Eigenschaften: Tg 310ºC, α 4,0 · 10&supmin;&sup5;/K, Grad der ebenen Be schaffenheit 0,8, Abschälfestigkeit 760 gp/cm, Zugfestigkeit 9 kp/mm² und Reißdehnung 3%. Das Bindungsmittel enthielt weniger als 0,001 Gew.-% Kupfer (gemessen durch das Atomabsorptionsverfahren). Die Färbung war gelb-orangefarben. Beim Lötfestigkeitstest traten keine Schwierigkeiten auf.

Beispiel 6

40 g 2,2-Bis-[4-(4-N-phenoxymaleinimid)-phenyl]-propan und Lösungsmittel wurden mit 60 g des gleichen Polyamidsäureesters wie in Beispiel 1 vereinigt. Ein Bindungslack mit einer Harzkonzentration von 40 Gew.-% wurde erhalten.
Es ergaben sich folgende günstige Eigenschaften: Tg 220ºC, α 4,2 · 10&supmin;&sup5;/K, Grad der ebenen Beschaffenheit 0,8, Abschälfestigkeit 890 gp/cm, Zugfestigkeit 9 kp/mm² und Reißdehnung 6%. Der Kupfergehalt lag unter 0,001% (gemessen durch das Atomabsorptionsverfahren). Die Färbung war gelb-orangefarben. Beim Lötfestigkeitstest traten keine Schwierigkeiten auf.

Beispiel 7

Auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 wurden 60 g Polyamidsäureester aus 3,3',4,4'Biphenyltetracarbonsäuredianhydrid, Ethanol und p-Diaminodiphenylether hergestellt. 40 g 2,2-Bis-[4-(4-N-phenoxymaleinimid)-phenyl]-phenoxypropan und NMP als Lösungsmittel wurden zugegeben, wodurch man einen Bindungslack mit einer Harzkonzentration von 40 Gew.-% erhielt.
Auf die vorstehend beschriebene Weise wurden folgende Eigenschaften ermittelt: Tg 335ºC, α 3,6 · 10&supmin;&sup5;/K, Grad der ebenen Beschaffenheit 0,8, Abschälfestigkeit 600 gp/cm, Zugfestigkeit 12 kp/mm² und Reißdehnung 5%. Der Kupfergehalt lag unter 0,001% (gemessen durch das Atomabsorptionsverfahren). Die Färbung war gelb-orangefarben. Beim Lötfestigkeitstest traten keine Schwierigkeiten auf.

Beispiel 8

2,2-Bis-[4-(4-N-phenoxymaleinimid)-phenyl]-phenoxypropan)-1 und 40 g 1,1,1,3,3,3-Hexafluorpropan wurden zu 60 g eines gemischten Polyamidsäureesters gegeben, der durch äquimolares Vermischen eines Polyamidsäureesters aus 1,2,4,5-Pyromellitsäuredianhydrid, Methanol und p-Diaminodiphenylether und eines Polyamidsäureesters aus 3,3',4,4'Benzophenontetracarbonsäuredianhydrid, Methanol und p-Diaminodiphenylether erhalten worden war, wodurch man einen Bindungslack mit einer Harzkonzentration von 40 Gew.-% erhielt.
Es ergaben sich folgende Eigenschaften: Tg 305ºC, α 4,2 · 10&supmin;&sup5;/K, Grad der ebenen Beschaffenheit 0,9, Abschälfestigkeit 1080 gp/cm, Zugfestigkeit 16 kp/mm² und Reißdehnung 12%. Der Kupfergehalt lag unter 0,001% (gemessen durch das Atomabsorptionsverfahren). Die Färbung war gelb-orangefarben. Beim Lötfestigkeitstest traten keine Schwierigkeiten auf.

Beispiel 9

2,2-Bis-[4-(2-N-trifluormethyl-4-maleinimidphenoxy)-phenyl]-1 und 40 g 1,1,1,3,3,3-Hexafluorpropan wurden zu 60 g des in Beispiel 8 verwendeten gemischten Polyamidsäureesters gegeben, wodurch man einen Bindungslack mit einer Harzkonzentration von 40 Gew.-% erhielt.
Es ergaben sich folgende Eigenschaften: Tg 300ºC, α 4,2 · 10&supmin;&sup5;/K, Grad der ebenen Beschaffenheit 0,9, Abschälfestigkeit 980 gp/cm, Zugfestigkeit 15 kp/mm² und Reißdehnung 12%. Der Kupfergehalt lag unter 0,001% (gemessen durch das Atomabsorptionsverfahren). Die Färbung war gelb-orangefarben. Beim Lötfestigkeitstest traten keine Schwierigkeiten auf.

Beispiel 10

32,2 g 3,3',4,4'Benzophenontetracarbonsäuredianhydrid, 41,0 g 2,2-Bis-(4,4-aminophenoxy)-phenylpropan und 415 g NMP wurden in einen Vierhalskolben gegeben, der mit einem Rührer, einem Thermometer, einem Stickstoffgaseinleitungsrohr und einem Kühlrohr mit Calciumchloridrohr ausgerüstet war. Es wurde 8 Stunden Stickstoffgas eingeleitet und gerührt, wobei die Reaktionsflüssigkeit unter 65ºC gehalten wurde. Man erhielt einen Polyamidsäure-Lack. 35 g N,N'(4,4'Diphenylmethan)-bismaleinimid und NMP wurden zu 65 g dieses Polyamidsäure-Lackes gegeben. Man erhielt ein Bindungsmittel mit einer Harzkonzentration von 20 Gew.-%. Dieses Produkt wurde zur Herstellung einer mehrschichtigen Leiterplatte unter Anwendung des Verfahrens von Beispiel 1 verwendet. Die freiliegende Kupferseite des Leiters wurde zunächst mit Ni in einer Dicke von etwa 100 Å geschützt.
Es ergaben sich folgende Eigenschaften: Tg 220ºC, α 5,0 · 10&supmin;&sup5;/K und Grad der ebenen Beschaffenheit 0,4. Die Abschälfestigkeit war gering, so daß eine doppelte Beschichtung durchgeführt wurde. Die Abschälfestigkeit betrug dann 780 gp/cm, die Zugfestigkeit 15 kp/mm² und die Reißdehnung 11%. Aufgrund der Ni-Plattierung war nach der Imidierung fast kein Kupfer enthalten. Beim Lötfestigkeitstest traten keine Schwierigkeiten auf.

Beispiel 11

Unter Anwendung des Verfahrens von Beispiel 10 wurde eine Polyamidsäure aus 3,3',4,4'Benzophenontetracarbonsäuredianhydrid (0,5 Mol), Pyromellitsäuredianhydrid (0,5 Mol) und p-Diaminodiphenylether (1 Mol) zusammen mit 2,2-Bis-[4-(4- maleinimidphenoxy)-phenyl] und 40 Gew.-% 1,1,1,3,3,3-Hexafluorpropan hergestellt. Man erhielt einen Bindungslack mit einer Harzkonzentration von 40 Gew.-%. Dieser Lack wurde zur Herstellung einer mehrschichtigen Leiterplatte gemäß dem in Beispiel 1 angegebenen Verfahren verwendet. Das Kupfer der Leiter wurde wie vorher mit Ni geschützt.
Es ergaben sich folgende Eigenschaften: Tg 250ºC, α 4,9 · 10&supmin;&sup5;/K und Grad der ebenen Beschaffenheit 0,6. Die Abschälfestigkeit war recht gering, so daß eine doppelte Beschichtung durchgeführt wurde. Die Abschälfestigkeit betrug dann 580 gp/cm, die Zugfestigkeit 12 kp/mm² und die Reißdehnung 11%. Auch hier wurde fast kein Kupfer aufgenommen. Beim Lötfestigkeitstest traten keine Schwierigkeiten auf.

Beispiel 12

Unter Anwendung des Verfahrens von Beispiel 10 wurde eine Polyamidsäure aus Benzophenontetracarbonsäuredianhydrid und 2,2-Bis-[4-(p-aminophenoxy)-phenyl]-propan in NMP hergestellt. Die Polyamidsäure wurde zur Polyimidierung jeweils 1 Stunde auf Temperaturen von 100ºC und 250ºC erwärmt. Das Polyimid wurde in NMP gelöst und sodann mit 2,2-Bis-[4-(4- maleinimidphenoxy)-phenyl], 40 Gew.-% 1,1,1,3,3,3-Hexafluorpropan und NMP vereinigt. Man erhielt einen Bindungslack mit einer Harzkonzentration von 40 Gew.-%. Dieser Lack wurde gemäß dem Verfahren von Beispiel 1 zur Herstellung einer mehr schichtigen Leiterplatte verwendet. Das Kupfer der Leiter wurde zunächst mit Ni in einer Dicke von 100 Å geschützt.
Es wurden folgende Ergebnisse erhalten: Tg 220ºC, α 6,7 · 10&supmin;&sup5;/K, Grad der ebenen Beschaffenheit 0,8, Abschälfestigkeit 870 gp/cm, Zugfestigkeit 10 kp/mm² und Reißdehnung 10%. Beim Lötfestigkeitstest traten keine Schwierigkeiten auf.

Vergleichsbeispiel

Ein vorgefertigter Bindungsfilm (gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren erhalten) wurde zwischen einer zu fixierenden Leiterschicht und einer weiteren Leiterschicht auf einem keramischen Substrat angeordnet, wobei die Vorgehensweise ansonsten der in Fig. 1(b) gezeigten Art von Beispiel 1 entsprach. Es wurde ein Laminationspreßvorgang unter einem Vakuum von 0,1 mmHg und einem Druck von 40 bis 50 kp/cm² für eine Zeitspanne von 30 Minuten bei 250ºC durchgeführt. Man erhielt ein Laminat.
Zur Herstellung des vorerwähnten Bindungsfilms wurden 2,2-Bis-(4,4-aminophenoxy)-phenylpropan in NNP gelöst. Eine äquimolare Menge an 3,3',4,4'Benzophenontetracarbonsäuredianhydrid wurde zugegeben, wobei die Gesamtharzkonzentration 30 Gew.-% betrug. Es wurde bei Raumtemperatur gerührt und eine Polymerisation zur Bildung eines Polyamidsäure-Lackes durchgeführt. Anschließend wurden 40 Gew.-% Bis-(4-phenylmaleinimid)-methan zugegeben und bei Raumtemperatur eingemischt. Zur Herstellung eines Bindungsfilms wurde der Lack gleichmäßig auf einen UBREX-Film (Handelsbezeichnung der Fa. Ube Industries, Ltd.) gegeben und 60 Minuten bei einer Temperatur von 100ºC getrocknet. Sodann wurde weitere 30 Minuten auf eine Temperatur von 200ºC erwärmt und dadurch eine Imidierung durchgeführt. Man erhielt eine erstarrte Schicht von 25 um Dicke.
Es ergaben sich folgende Eigenschaften des gehärteten Lackes und des Bindungsprodukts: Tg 240ºC, α 4,9 · 10&supmin;&sup5;/K, Abschälfestigkeit 690 gp/cm, Zugfestigkeit 8 kp/mm² und Reißdehnung 6%. Jedoch war die Fließfähigkeit aufgrund dieses Bindungsfilmverfahrens nicht zufriedenstellend. Ein Teil der Grenzbereiche zwischen dem Leiter und der Bindungsschicht war in unzureichendem Maße eingebettet. Der Lötfestigkeitstest ergab ein Abschälen an den Grenzflächen zwischen dem Bindungsmittel und den Leitern innerhalb von etwa 1 Minute.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird der Bindungslack auf eine Leiterschicht aufgebracht, getrocknet und in das Imid übergeführt. Anschließend werden Leiterschichten übereinander gelegt und einer Laminatpressung unterworfen. Durch Wiederholung dieser typischen Verfahrensstufen können mehrschichtige Anordnungen gebildet werden. Dieses Verfahren läßt sich in zweckmäßiger Weise durch eine einfache Verfahrensstufe durchführen. Die in situ-Anwendung des Bindungslackes ermöglicht eine im wesentlichen hohlraumfreie Laminierung auch bei Leitern mit einem hohen Seitenverhältnis. Dies ermöglicht eine sehr zuverlässige und großtechnisch durchführbare Bereitstellung von isolierten Schichten.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Dünnschichtleiterplatte zum Befestigen eines Halbleiterchips, das folgende Schritte umfaßt:

(a) Bereitstellen einer ersten Leiterschicht (1), welche ein Substrat (2) aus einem Polymerwerkstoffs und auf dem Substrat (2) gebildete Leiter (4) aus einem leitfähigen Material enthält;

(b) Aufbringen einer flüssigen Lackschicht (16), welche die Leiter (4) und die Substratoberflächen zwischen den Leitern (4) bedeckt, wobei der Lack in einem organischen Lösungsmittel in Lösung enthält:

(i) lösliches Polyimid, Polyamidsäureester oder ein Gemisch davon und

(ii) eine polymerisierbare Verbindung;

wobei die Gewichtsverhältnisse der gelösten Komponenten (i) : (ii) im Bereich von 10 : 90 bis 90 : 10 liegen;

(c) Trocknen der Lackschicht, wobei eine Polyimid enthaltende härtbare Schicht (16) gebildet wird, während die polymerisierbare Verbindung im unpolymerisierten Zustand gehalten wird;

(d) Pressen der härtbaren Schicht gegen eine leiterfreie Oberfläche einer zweiten Leiterschicht; und

(e) Polymerisieren der polymerisierbaren Verbindung in der härtbaren Schicht, wobei die erste Leiterschicht an die zweite Leiterschicht gebunden wird.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Polyamidsäureester die Wiederholungseinheiten der Formel

aufweist, worin X und Y organische Reste mit 1 bis 100 Kohlenstoffatomen sind und R¹ ein Carboxylgruppen-freier organischer Rest mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen ist.

3. Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei in dem Polyamidsäureester X der Rest eines C&sub6;-C&sub5;&sub0;-aromatischen Dianhydrids ist.

4. Verfahren gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei Y der Rest eines C&sub6;-C&sub5;&sub0;-aromatischen Diamins ist.

5. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die polymerisierbare Verbindung eine wärmehärtbare Verbindung ist, die durch Wärme polymerisierbare Vinylen-, Ethinyl-, Biphenylen- oder Benzocyclobutengruppen enthält.

6. Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei die polymerisierbare Verbindung die allgemeine Formel

hat, worin p 2 oder 3 ist und R² ein organischer Rest mit nicht mehr als 100 Kohlenstoffatomen ist.

7. Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei die polymerisierbare Verbindung unter N,N'(4,4'Diphenylmethan)bismaleimid, N,N' (4,4'Diphenyloxy)bismaleimid, N,N'Phenylenbismaleimid, N,N'm-Phenylenbismaleimid, N,N'2,4-Toluolbismaleimid, N,N' 2,6-Toluolbismaleimid, N,N'2,4-Ethylenbismaleimid, N,N' Hexamethylenbismaleimid, 2,2-bis[4-(4-N-Phenoxymaleimid)phenyl]propan, 2,2-bis[4-(4-N-Phenoxymaleimid)phenyl]hexafluorpropan, 2,2-bis[4-(2-Trifluormethyl- 4-N-phenoxymaleimid)phenyl]hexafluorpropan, 1,3,5-tris(N- Maleimid)benzol und N,N',N"-(4,2',4'Diphenylmethan)trismaleimid ausgewählt wird.

8. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das organische Lösungsmittel in dem Lack unter N-Methyl-2- pyrrolidon, Dimethylacetamid, Dimethylformamid, Diglycolether, Phenol, Toluol und Gemischen davon ausgewählt ist.

9. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das leitfähige Material des Leiters (4) Kupfer ist.

10. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Substrat (2) der Leiterschicht Polyimid ist.

11. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Lack den Polyimidvorläufer enthält und Stufe (c) das Erwärmen bei einer ersten, niedrigeren Temperatur, wobei das Lösungsmittel durch Trocknen entfernt wird, und dann durch Erwärmen bei einer zweiten, höheren Temperatur unter Bildung des Polyimids umfaßt.

12. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei während Stufe (e) die erste und die zweite Leiterschicht mit einem Druck von 3 bis 60 kgf/cm² (1 kgf/cm² = 0,9807 bar) zusammengepreßt und erwärmt werden, wobei die polymerisierbare Verbindung wärmegehärtet wird.

13. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, das weiter umfaßt:

(f) Bilden von durchgehenden Löchern in der zweiten Leiterschicht,

(g) elektrisches Verbinden der Leiter der ersten Leiterschicht mit denjenigen der zweiten Leiterschicht durch die durchgehenden Löcher und

(h) Wiederholen der Stufen (b) bis (g), bis die gewünschte Anzahl Leiterschichten erreicht ist.