JP2003258422A - 配線板の製造方法及び配線板 - Google Patents

配線板の製造方法及び配線板

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JP2003258422A
JP2003258422A JP2002053913A JP2002053913A JP2003258422A JP 2003258422 A JP2003258422 A JP 2003258422A JP 2002053913 A JP2002053913 A JP 2002053913A JP 2002053913 A JP2002053913 A JP 2002053913A JP 2003258422 A JP2003258422 A JP 2003258422A
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信之 小川
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裕子 田中
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属との接着性に優れ、耐熱性に優れた樹脂
組成物を提供し、さらにこれを層間絶縁層に使用するこ
とで、導体回路となる平滑な金属と高い接着強度を有し
て配線の平滑化、微細化に対応し、耐熱性に優れた多層
配線板を提供する。 【解決手段】 シロキサン構造を有するポリアミドイミ
ド樹脂と熱硬化性樹脂とを、前記ポリアミドイミド樹脂
100重量部に対し熱硬化性樹脂1〜100重量部で含
む樹脂組成物を含む層を回路基板上に積層する工程と、
樹脂組成物を加熱硬化する工程と、層間接続用の穴明け
をする工程と、硬化した樹脂組成物表面にスパッタによ
り接着性金属層および導電性付与金属層を順次形成する
工程とを含む配線板の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は配線板の製造方法
と、その製造方法で得られる配線板に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、プリント配線板の高密度化が進
み、配線層を複数備えた多層プリント配線板の比率が高
まっている。また、高密度化への対応として多層プリン
ト配線板は、第一の配線層の上に絶縁層を形成し、その
上に第二の配線層を形成していくビルドアップ方式の多
層配線板の製造方法が普及している。例えばレーザによ
り接続穴を形成するビルドアップ法では、第一の配線層
上に絶縁性の樹脂を積層し、続いてレーザにより第二の
配線層と接続すべき所定の位置に接続穴を形成する。さ
らに樹脂表面に給電層と呼ばれる薄膜導体を形成し、こ
れをもとに回路加工が施される。回路加工をサブトラク
ティブ法により行う場合には、給電層上に電気銅めっき
などにより20μm程度の厚付けめっきを行った後、め
っき導体上に通常のフォトリソ工程によりレジストパタ
ーンを形成し、不要部分の銅をエッチング除去して回路
を形成する。また回路加工をセミアディティブ法により
行う場合には、給電層上に通常のフォトリソ工程により
レジストパターンを形成した後、露出した給電層上にパ
ターン電気銅めっきを行った後、レジストを除去し、給
電層をエッチングすることで回路が形成される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】給電層の形成には、触
媒核の吸着と銅の還元反応によるいわゆる無電解めっき
が一般に行われてきた。無電解めっきでは絶縁材料とめ
っき銅との接着強度を得るために樹脂表面に微細な凹凸
形状を付与する粗化処理が一般的に行われる。粗化の粗
さは使用する絶縁材料の種類や形式、形態などにもよる
が、従来、3μm以下の凹凸で高接着強度を得ることは
難しい。まためっき導体の接着性を高めるために絶縁樹
脂にも特殊な樹脂設計が必要であった。これらの樹脂上
に形成される導体の絶縁樹脂側には粗化の形状に追随し
た形状が存在し、これにより回路の細線化が進むと断線
など加工性にも問題が発生することが知られている。
【0004】一方、パーソナルコンピュータや携帯電話
等の情報端末機器の普及に伴ってこれらに搭載される印
刷配線板は小型化、高密度化が進んでいる。その実装形
態はピン挿入型から表面実装型へ、さらにはプラスチッ
ク基板を使用したBGA(ボールグリッドアレイ)に代
表されるエリアアレイ型へと進んでいる。BGAのよう
なベアチップを直接実装する基板では、チップと基板の
接続は熱超音波圧着によるワイヤボンディングで行うの
が一般的である。このため、ベアチップを実装する基板
は150℃以上の高温にさらされることになり、電気絶
縁性樹脂にはある程度の耐熱性が必要となる。また、一
度実装したチップを外す、いわゆるリペア性も要求され
る場合があるが、これにはチップ実装時と同程度の熱が
かけられるため、基板にはその後、再度チップ実装が施
されることになりさらに熱処理が加わることになる。こ
れに伴いリペア性の要求される基板では高温でのサイク
ル的な耐熱衝撃性も要求され、従来の絶縁性樹脂系では
熱的な破壊を起こす場合がある。さらに、処理速度の高
速化に伴いMPUのI/O数が増加し、ワイヤボンディ
ングで接続する端子数の増加と端子幅の狭小化が進んで
いる。回路形成を施される金属箔と絶縁性樹脂との接着
には従来以上の接着力が望まれるとともに、より細い配
線を作製するために金属箔表面の粗化形状の微細化も要
求されている。
【0005】一方、信号の高周波化が進むことで回路導
体には表面平滑性が要求されると考えられる。導体中の
電流の付近には磁力線が発生するが、導体の中心部ほど
磁力線の干渉が大きいため、電流は周辺とコーナーに集
中する。これを表皮効果と呼び、周波数が高いほどこの
傾向は強まる。導体の表面が平滑であるほど表皮効果に
よる抵抗の増加を抑えられると考えられるが、従来の電
気絶縁性樹脂の接着は主に粗表面へのアンカー効果によ
るところが大きく信号の高周波化とは相反するものとな
っている。
【0006】本発明は、上記従来技術の問題点を解消
し、金属との接着性に優れ、耐熱性に優れた樹脂組成物
を層間絶縁層に使用することで、導体回路となる平滑な
金属と高い接着強度を有することで配線の微細化、平滑
化に対応し、耐熱性に優れた多層配線板を提供するもの
である。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、次のものに関
する。すなわち第一の発明は、シロキサン構造を有する
ポリアミドイミド樹脂と熱硬化性樹脂とを、ポリアミド
イミド樹脂100重量部に対し熱硬化性樹脂1〜100
重量部で含む樹脂組成物を含む層を回路基板上に積層す
る工程と、樹脂組成物を加熱硬化する工程と、層間接続
用の穴明けをする工程と、硬化した樹脂組成物表面にス
パッタにより接着性金属層および導電性付与金属層を順
次形成する工程とを含む配線板の製造方法に関する。
【0008】本発明の第二の発明は、上記の製造方法で
製造された配線板であって、回路基板上にシロキサン構
造を有するポリアミドイミド樹脂と熱硬化性樹脂とを含
む樹脂層、接着性金属層および導電性付与金属層を有す
る配線板に関する。
【0009】ここで、前記ポリアミドイミド樹脂が、芳
香族環を3個以上有するジアミンと、シロキサンジアミ
ンと、無水トリメリット酸とを反応させて得られた、一
般式(1)式で示されるジイミドジカルボン酸及び一般
式(2)式で示されるジイミドジカルボン酸を含む混合
物と、一般式(3)式で示される芳香族ジイソシアネー
トとを反応させて得られるポリアミドイミド樹脂である
ことが好ましい。
【化5】
【化6】 ここで、R2
【化7】 であり、式中R3、R4はそれぞれ独立に有機基を示し、
5〜R8はそれぞれ独立にアルキル基、フェニル基また
は置換フェニル基を示し、nは1〜50の整数を示す。
【化8】
【0010】また、前記芳香族環を3個以上有するジア
ミン(a)及びシロキサンジアミン(b)が、モル比で
a/b=99.9/0.1〜0/100であり、(a+
b)の合計モルと無水トリメリット酸とのモル比が(a
+b)/無水トリメリット酸=1.0/2.0〜1.0
/2.2であり、(a+b)の合計モルと芳香族ジイソ
シアネートとのモル比が(a+b)/芳香族ジイソシア
ネート=1.0/1.0〜1.0/1.5であるのが好
ましい。
【0011】また、熱硬化性樹脂が、2個以上のグリシ
ジル基を持つエポキシ樹脂を含有すること、接着性金属
が、第四周期の遷移金属元素もしくは該遷移金属元素を
含む合金であること、導電性付与金属が、Cu、Pd、
Pt、Auから選ばれる一つ以上であることがそれぞれ
好ましい。さらに、接着性金属層の厚みが10〜100
0nm、導電性付与金属層の厚みが100〜3000n
mであり、樹脂層と接着性金属層との剥離強度が0.6
kN/m以上であるのが好ましい。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明の配線板およびその製造方
法における層間絶縁層に使用される樹脂組成物は、ポリ
アミドイミド樹脂と、熱硬化性樹脂とを含む。まず、ポ
リアミドイミド樹脂について説明する。本発明における
ポリアミドイミド樹脂は、シロキサン構造を有すること
が必要で、特にジイミドジカルボン酸と芳香族ジイソシ
アネートとを反応させて得られたポリアミドイミド樹脂
であるのが好ましい。さらに、該ジイミドジカルボン酸
は、シロキサンジアミンと無水トリメリット酸と、必要
に応じて芳香族環を3個以上有するジアミンとを反応さ
せて得られたジイミドジカルボン酸であるのが好まし
い。このようなポリアミドイミド樹脂の製造方法の一例
を次に示す。芳香族環を3個以上有するジアミン、シロ
キサンジアミンおよび無水トリメリット酸(TMA)
を、非プロトン性極性溶媒の存在下に、50〜90℃で
反応させ、その後、水と共沸可能な芳香族炭化水素を非
プロトン性極性溶媒の0.1〜0.5重量比で投入し、
120〜180℃で反応を行ってジイミドジカルボン酸
を含む溶液を得る。好ましくは、ここで約190℃まで
温度を上げて前記芳香族炭化水素を溶液から除去する。
次いで、溶液を室温に戻し、芳香族ジイソシアネートを
投入し、190℃程度で約2時間反応させてシロキサン
構造を有するポリアミドイミド樹脂の極性溶媒溶液を得
ることができる。
【0013】非プロトン性極性溶媒として、ジメチルア
セトアミド、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキ
シド、N−メチル−2−ピロリドン、4−ブチロラクト
ン、スルホラン、シクロヘキサノン等が例示できる。イ
ミド化反応には、高温を要するため沸点の高い、N−メ
チル−2−メチルピロリドン(以下NMPと略す。)
が、特に好ましい。非プロトン性極性溶媒は、特に制限
されないが、芳香族環を3個以上有するジアミンとシロ
キサンジアミン及び無水トリメリット酸を合わせた重量
の割合が、多いと無水トリメリット酸の溶解性が低下し
充分な反応が行えなくなることや、低いと工業的製造法
として不利であることから、10重量%〜70重量%の
範囲になることが好ましい。
【0014】水と共沸可能な芳香族炭化水素として、ベ
ンゼン、キシレン、エチルベンゼン、トルエン等の芳香
族炭化水素が例示でき、特に沸点が比較的低く、作業環
境上有害性の少ないトルエンが好ましく、使用量は、非
プロトン性極性溶媒の0.1〜0.5重量比(10〜5
0重量%)の範囲が好ましい。
【0015】ここで、前記ジイミドジカルボン酸は、前
記一般式(1)式で示されるジイミドジカルボン酸及び
一般式(2)式で示されるジイミドジカルボン酸を含む
混合物であり、前記芳香族ジイソシアネートは、一般式
(3)式で示される芳香族ジイソシアネートであるのが
好ましい。
【0016】芳香族環を3個以上有するジアミン(以
下、(a)という。)とシロキサンジアミン(以下、
(b)という。)の混合比率は、モル比で(a)/
(b)=99.9/0.1〜0/100であると好まし
く、(a)/(b)=95/5〜30/70であると更
に好ましく、(a)/(b)=90/10〜40/60
であるとより一層好ましい。(b)の混合比率が多くな
るとTgが低下する傾向にあり、少なくなるとプリプレ
グを作製する場合に樹脂中に残存するワニス溶剤量が多
くなる。{(a)+(b)}/無水トリメリット酸
(c)のモル比を、1.0/2.0〜1.0/2.2で
反応させるのが好ましく、この範囲を外れて無水トリメ
リット酸が少なくなるとシロキサン構造を有するポリア
ミドイミド樹脂の可撓性が低下してくるため好ましくな
く、無水トリメリット酸が多くても同様となるので好ま
しくない。{(a)+(b)}/芳香族ジイソシアネー
ト(d)のモル比を、1.0/1.0〜1.0/1.5
で反応させるのが好ましく、この範囲を外れると、樹脂
の強度が低下したり、ワニス粘度の経時変化やゲル生成
等、いわゆるライフが短くなるため好ましくない。
【0017】本発明で用いる(a):芳香族環を3個以
上有するジアミンとしては、2,2−ビス[4−(4−
アミノフェノキシ)フェニル]プロパン(以下、BAP
Pと略す。)、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フ
ェニル]スルホン、ビス[4−(4−アミノフェノキ
シ)フェニル]スルホン、2,2−ビス[4−(4−ア
ミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、
ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]メタ
ン、4,4´−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニ
ル、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]エ
ーテル、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニ
ル]ケトン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベ
ンゼン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼ
ン等が例示でき、単独でまたはこれらを組み合わせて用
いることができる。BAPPは、ポリアミドイミド樹脂
の特性のバランス及びコストの点から他のジアミンより
特に好ましい。芳香族環数の好ましい範囲は3〜6個程
度である。
【0018】本発明で用いる(b)シロキサンジアミン
としては、例えば、一般式(4)式で表されるものが挙
げられる。
【化9】 式中、R10、R11は独立な2価の有機基を示し、R12
15は独立にアルキル基、フェニル基または置換フェニ
ル基を示し、nは1〜15の整数を示す。これらの中で
使用することができる市販品として、ジメチルシロキサ
ン系両末端アミンであるアミノ変性シリコーンオイル
X−22−161AS(アミン当量450)、X−22
−161A(アミン当量840)、X−22−161B
(アミン当量1500)(以上、信越化学工業株式会社
製商品名)、BY16−853(アミン当量650)、
BY16−853B(アミン当量2200)(以上、東
レダウコーニングシリコーン株式会社製商品名)等が挙
げられる。
【0019】本発明で用いる(d):芳香族ジイソシア
ネートとして、4,4´−ジフェニルメタンジイソシア
ネート(以下、MDIと略す。)、2,4−トリレンジ
イソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、
ナフタレン−1,5−ジイソシアネート、2,4−トリ
レンダイマー等が例示できる。特にMDIは、分子構造
においてイソシアネート基が離れており、ポリアミドイ
ミドの分子中におけるアミド基やイミド基の濃度が相対
的に低くなり、溶解性が向上するため好ましい。これら
は単独でまたは組み合わせて用いることができる。本発
明では、ジイミドジカルボン酸と芳香族ジイソシアネー
ト(d)とを、モル比{(a)+(b)}/(d)が
1.0/1.0〜1.0/1.5で反応させることが好
ましく、芳香族ジイソシアネートのモル比が1.0未満
であると、シロキサン構造を有するポリアミドイミド樹
脂の可撓性が低下してくるため好ましくなく、芳香族ジ
イソシアネートのモル比が1.5を超えても同様となる
ので好ましくない。
【0020】次に、樹脂組成物に含まれる熱硬化性樹脂
について説明する。本発明では、シロキサン構造を有す
るポリアミドイミド樹脂100重量部に対し熱硬化性樹
脂を1〜100重量部用いる必要がある。1重量部未満
では、耐溶剤性に劣り、また100重量部を超えると未
反応の熱硬化性樹脂によりTgが低下し耐熱性が不十分
となったり、接着性が低下したり、可撓性が低下するた
め好ましくない。そのためシロキサン構造を有するポリ
アミドイミド樹脂100重量部に対し熱硬化性樹脂3〜
90重量部が好ましく、更に5〜80重量部が特に好ま
しい。本発明で用いる熱硬化性樹脂として、エポキシ樹
脂、ポリイミド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウ
レタン樹脂、ビスマレイミド樹脂、トリアジン−ビスマ
レイミド樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。シロキ
サン構造を有するポリアミドイミド樹脂中のアミド基と
反応し得る有機基を有する熱硬化性樹脂が好ましく、グ
リシジル基を有するエポキシ樹脂が好ましい。
【0021】本発明では、熱硬化性樹脂としてエポキシ
樹脂を用いることが、180℃以下の温度で硬化が可能
でシロキサン構造を有するポリアミドイミド樹脂のアミ
ド基に対して反応して熱的、機械的、電気的特性を向上
させるため好ましく、熱硬化性樹脂として、2個以上の
グリシジル基を持つエポキシ樹脂を用いることが好まし
い。またグリシジル基は多いほどよく、3個以上であれ
ばさらに好ましい。グリシジル基の数により、配合量が
異なり、グリシジル基が多いほど配合量が少なくてもよ
い。エポキシ樹脂と同時に、エポキシ樹脂の硬化剤と硬
化促進剤との少なくとも一方を使用するのが好ましい。
【0022】エポキシ樹脂としては、ビスフェノール
A、ノボラック型フェノール樹脂、オルトクレゾールノ
ボラック型フェノール樹脂等の多価フェノール又は1,
4−ブタンジオール等の多価アルコールとエピクロルヒ
ドリンを反応させて得られるポリグリシジルエーテル、
フタル酸、ヘキサヒドロフタル酸等の多塩基酸とエピク
ロルヒドリンを反応させて得られるポリグリシジルエス
テル、アミン、アミド又は複素環式窒素塩基を有する化
合物のN−グリシジル誘導体、脂環式エポキシ樹脂など
が挙げられる。
【0023】エポキシ樹脂の硬化剤、硬化促進剤は、エ
ポキシ樹脂と反応するもの、または、硬化を促進させる
ものであれば制限なく、例えば、アミン類、イミダゾー
ル類、多官能フェノール類、酸無水物類等が使用でき
る。アミン類として、ジシアンジアミド、ジアミノジフ
ェニルメタン、グアニル尿素等が使用でき、多官能フェ
ノール類としては、ヒドロキノン、レゾルシノール、ビ
スフェノールA及びこれらのハロゲン化合物、さらにホ
ルムアルデヒドとの縮合物であるノボラック型フェノー
ル樹脂、レゾール型フェノール樹脂などが使用でき、酸
無水物類としては、無水フタル酸、ベンゾフェノンテト
ラカルボン酸二無水物、メチルハイミック酸等が使用で
きる。硬化促進剤としては、イミダゾール類としてアル
キル基置換イミダゾール、ベンゾイミダゾール等が使用
できる。これらの硬化剤または硬化促進剤の量は、アミ
ン類の場合は、アミンの活性水素の当量と、エポキシ樹
脂のエポキシ当量がほぼ等しくなる量が好ましい。硬化
促進剤であるイミダゾールの場合は、単純に活性水素と
の当量比とならず、経験的にエポキシ樹脂100重量部
に対して、0.001〜10重量部使用される。多官能
フェノール類や酸無水物類の場合、エポキシ樹脂1当量
に対して、フェノール性水酸基やカルボキシル基0.6
〜1.2当量が好ましい。これらの硬化剤または硬化促
進剤の量は、少なければ未硬化のエポキシ樹脂が残り、
Tg(ガラス転移温度)が低くなり、多すぎると、未反
応の硬化剤及び硬化促進剤が残り、絶縁性が低下する。
エポキシ樹脂のエポキシ当量は、シロキサン構造を有す
るポリアミドイミド樹脂のアミド基とも反応することが
できるので考慮に入れることが好ましい。
【0024】本発明における樹脂組成物は、上記ポリア
ミドイミド樹脂及び熱硬化性樹脂、必要に応じて、硬化
剤や硬化促進剤を配合して得られる他、通常の樹脂組成
物に使用される各種添加剤を適宜配合できる。これらを
溶剤中で混合、溶解、分散してワニスの形態とするのが
作業性の点で好ましい。上記のように反応させて得られ
たポリアミドイミド樹脂の溶液を、樹脂組成物配合時に
引き続き用いても良い。
【0025】本発明で使用する樹脂組成物は、シロキサ
ン構造を有するポリアミドイミド樹脂100重量部に対
して熱硬化性樹脂1〜100重量部とを含む樹脂組成物
であり、ワニス溶剤の揮発速度が速く、熱硬化性樹脂の
硬化反応を促進しない150℃以下の低温でも残存溶剤
分を5重量%以下にすることができる。これにより、配
線板において、金属との密着性の良好な耐熱性絶縁層に
使用できる。これは耐熱性の高いポリアミドイミド樹脂
にシロキサン構造を導入しているためで、残存溶剤分を
少なくできるため溶剤揮発によるフクレの発生を防止
し、はんだ耐熱性に優れたものとなる。
【0026】本発明の配線板は、回路基板上に、順次、
上記の樹脂組成物を含む樹脂層、接着性金属層、導電性
付与金属層を有する。この配線板は、次のような製造方
法で製造することができる。本発明の配線板の製造方法
は、シロキサン構造を有するポリアミドイミド樹脂と、
熱硬化性樹脂とを、ポリアミドイミド樹脂100重量部
に対し熱硬化性樹脂1〜100重量部含む樹脂組成物を
含む層を回路基板上に積層する工程と、樹脂組成物を加
熱硬化する工程と、層間接続用穴明けをする工程と、硬
化した樹脂組成物(以下、樹脂硬化物という。)表面
に、スパッタにより接着性金属層および導電性付与金属
層を順次形成する工程とを含むものである。
【0027】回路基板は、例えば、第一の回路層(内層
配線)が表面に形成された内層基板であり、内層基板と
してガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させたFR−4
基板、ビスマレイミド−トリアジン樹脂を含浸させたB
T基板、さらにはポリイミドフィルムを基材として用い
たポリイミドフィルム基板等を用いることができる。上
記樹脂組成物を含む層を回路基板上に積層する。具体的
には、樹脂組成物のワニスを回路基板上に塗布し、乾燥
させること、予め前記ワニスを離型性の基材上に塗布し
乾燥して形成したフィルムを、回路基板上に加熱圧着す
ること等が挙げられる。これにより樹脂組成物を含む層
を作製することができる。樹脂組成物のワニスは、上記
樹脂組成物を有機溶媒中で混合、溶解、分散して得るこ
とができる。このようなワニスを得る有機溶媒として
は、溶解性が得られるものであれば制限するものでな
く、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、ジ
メチルスルホキシド、N−メチル−2−ピロリドン、γ
−ブチロラクトン、スルホラン、シクロヘキサノン等が
挙げられる。
【0028】ワニスを回路基板上に塗布する場合はバー
コート、スピンコート、スクリーン印刷など一般の塗布
方法が使用できる。また、ワニスを予め離型性の基材に
塗布する場合はコンマコータ、バーコータ、キスコー
タ、ロールコータなどが利用でき、樹脂組成物のフィル
ムの厚みによって適宜使用される。何れの場合も乾燥条
件等は特に制限するものではないが,ワニスに使用した
溶剤が80重量%以上揮発していることが好ましい。こ
のため,乾燥方法や乾燥条件等も制限はなく、例えば乾
燥時の温度は80℃〜180℃、時間はワニスのゲル化
時間との兼ね合いで特に制限はない。
【0029】次に、樹脂組成物を加熱硬化して樹脂硬化
物を得る。ワニスを回路基板上に塗布して積層した場合
は、次に加熱してワニスの樹脂組成物を硬化させる。一
方、ワニスを離型性の基材に塗布してフィルムを得た場
合、このフィルムを回路基板上に、プレス、ラミネータ
などの加熱加圧により積層する。このとき一時的にフィ
ルムを加圧積層し、後に加熱のみを別途行って積層工程
と硬化工程を別にしても良いし、積層加圧と同時に加熱
硬化を進めて、積層工程と硬化工程を同時に行うことも
できる。プレスにより積層する場合には回路基板の回路
層による凹凸が樹脂組成物に由来する樹脂硬化物に埋め
込まれていることが好ましく、通常0.5〜20MP
a、より好ましくは1〜8MPaの範囲の圧力で、減圧
下で行うことが好ましい。
【0030】上記塗布積層、フィルム積層のいずれにお
いても硬化温度は通常150〜280℃、より好ましく
は180℃〜250℃の範囲の温度で行うのが好まし
い。これによりスパッタ環境に耐え、接着性金属と良好
な接着性を持つ絶縁層とすることができる。
【0031】上記の硬化工程で得られた樹脂硬化物表面
に、スパッタにより接着性金属層を形成し、次いでスパ
ッタにより導電性付与金属層を形成する。使用されるス
パッタリング装置は、2極スパッタ、3極スパッタ、4
極スパッタ、マグネトロンスパッタ、ミラートロンスパ
ッタ等を用いることができる。接着性金属層及び導電性
付与金属層をスパッタで形成することにより、これらの
金属層の厚みを薄くできる。例えばめっき銅は1〜2μ
m厚であるのに対してスパッタ銅は1μm以下、場合に
よっては0.1μm以下の厚みとすることができる。こ
れにより、例えば、金属層を給電層としてパターン形成
を行うセミアディティブ工法では最後のクイックエッチ
ング工程(不要な給電層を除去する工程)で銅のエッチン
グが短時間になり、回路部分のサイドエッチングが抑え
られ、回路の細線化に有利となる。また、回路断面の形
状も矩形に近くなる。
【0032】スパッタのターゲットに用いる金属の内、
密着を確保するための接着性金属としては、第四周期の
遷移金属元素もしくはこれらの遷移金属元素を含む合金
が好ましい。中でもTi、Cr、Niが好ましくニクロ
ムなどの合金も好ましい。これらの金属を樹脂硬化物上
に好ましくは10〜1000nm、より好ましくは50
〜500nmをスパッタにより積層する。接着性を高め
るために、接着性金属スパッタ時に樹脂および回路基板
を100℃〜300℃、好ましくは150℃〜250℃
に加熱することが好ましい。また導電性付与金属として
はCu、Pd、Pt、Au等が挙げられ、これらから選
ばれる一つ以上であるのが好ましい。価格及び回路形成
プロセスでの加工性の点からCuが好ましい。これらの
金属を接着性金属層上に好ましくは100〜3000n
m、より好ましくは300〜1000nmをスパッタに
より積層する。接着性を高めるために、樹脂硬化物及び
接着性金属を積層した基板は導電性付与金属スパッタ時
に100℃〜300℃、より好ましくは150℃〜25
0℃に加熱するのが好ましい。
【0033】こうして得られた薄膜導体層を有する回路
基板は、薄膜導体層を給電層として第二の回路層を形成
することができる。回路の形成方法としてはいわゆるサ
ブトラクティブ法やセミアディティブ法が利用できるが
これらに限定されるものではない。回路加工をサブトラ
クティブ法により形成する場合には、給電層上に電気銅
めっきなどにより20μm程度の厚付けめっきを行った
後、めっき導体上に通常のフォトリソ工程によりレジス
トパターンを形成し、不要部分の銅をエッチング除去し
て回路を形成する。また回路加工をセミアディティブ法
により形成する場合には、給電層上に通常のフォトリソ
工程によりレジストパターンを形成した後、露出した給
電層上にパターン電気銅めっきを行った後、レジストを
除去し、給電層をエッチングすることで回路が形成され
る。
【0034】層間接続用の穴すなわちバイアホールをあ
ける。この穴あけ工程は、樹脂組成物の硬化工程後でス
パッタ工程の前に行っても良いし、該スパッタ工程の後
で行っても良い。穴をあけるには、一般的なNCドリル
マシン及びレーザ穴あけ装置を使用することができ、レ
ーザの照射によりあけるのが好ましい。レーザ穴あけ機
で用いられるレーザの種類はCO2レーザ、YAGレー
ザ、エキシマレーザ等を用いることができるが、CO2
レーザが生産性及び穴品質の点で好ましい。レーザを用
いて第一の回路層と第二の回路層を接続する孔あけを行
うには、予め薄膜導体層のバイアホールとなる箇所の金
属をエッチング除去しておく方法と、直接薄膜導体層の
上からレーザを照射する方法がある。穴あけ条件は、薄
膜導体層の厚さと樹脂硬化物層の厚さにより調整する。
ショット(パルス)数は、1ショット未満では穴があけ
られず、20ショットを超えると、1ショットのパルス
の波形デューティー比が1/1000近くであっても穴
径が大きくなり実用的でないことがあるが、接続穴が垂
直から、すり鉢状のテーパを有するような数を実験的に
求めればよい。通常レーザにより接続穴を加工した場合
には接続穴底部の樹脂残滓を取り除く目的でデスミア処
理と呼ばれる工程を施す。デスミア処理には過マンガン
酸系アルカリ水溶液などを使用する湿式プロセスやアル
ゴンプラズマや酸素プラズマを使用する乾式プロセスが
用いられる。これらの処理により樹脂残差滓を取り除く
際に樹脂の最表面が荒らされ表面平滑性が低くなる。こ
の表面平滑性の低下は粗面への積層金属のアンカー効果
として働くため接着性には有利に働く。一方、樹脂残滓
の発生しにくい樹脂ではデスミア処理は必ずしも必要で
はないが、平滑面に対しては金属との接着性が出ないた
め一般には粗化工程として同様の処理が施される。しか
しこの処理を行うのは平滑な回路導体を得る上で不利な
場合がある。
【0035】本発明における樹脂組成物はレーザ加工時
の樹脂残滓が発生しにくく必ずしもデスミア処理を必要
としない。デスミア処理を行わず薄膜導体層を形成した
場合には、微細回路形成性、平滑回路形成性を生かす意
味でセミアディティブ法による回路形成が好ましい。表
面平滑性が高く、厚みが薄い薄膜導体を給電層として用
いることでパターン電気銅めっき後の不要給電層部分の
エッチング除去が高速に精度良く行われるため微細な回
路形成が可能である。
【0036】以上により、第一の回路層の上に、絶縁層
を介して、表面平滑性が高く微細な第二の回路層を形成
した配線板を得ることができる。必要な配線密度が得ら
れない場合、さらに、上記工程を繰り返して、多層化す
ることもできる。
【0037】
【実施例】以下に実施例を挙げて説明するが、本発明は
これらに限定されるものではない。 (ポリアミドイミド樹脂合成例1)環流冷却器を連結し
たコック付き25mlの水分定量受器、温度計、撹拌器
を備えた1リットルのセパラブルフラスコを用意した。
これに、芳香族環を3個以上有するジアミンとしてBA
PP(2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フ
ェニル]プロパン)57.5g(0.07mol)、シ
ロキサンジアミンとして反応性シリコーンオイル X−
22−161AS(信越化学工業株式会社製商品名、ア
ミン当量421)50.5g(0.03mol)、TM
A(無水トリメリット酸)80.7g(0.21mo
l)、非プロトン性極性溶媒としてN−メチル−2−ピ
ロリドン(以下、NMPという。)460gを仕込み、
80℃で30分間撹拌した。そして水と共沸可能な芳香
族炭化水素としてトルエン 100mlを投入してから
温度を上げ約160℃で2時間環流させた。水分定量受
器に水が約3.6ml以上たまっていること、水の留出
が見られなくなっていることを確認し、水分定量受器に
たまっている留出液を除去しながら、約190℃まで温
度を上げて、トルエンを除去した。その後、溶液を室温
に戻し、芳香族ジイソシアネートとしてMDI(4,4
´−ジフェニルメタンジイソシアネート)60.1g
(0.12mol)を投入し、190℃で2時間反応さ
せた。反応終了後、シロキサン構造を有するポリアミド
イミド樹脂のNMP溶液を得た。得られた樹脂の分子量
をGPCにより測定した結果、ポリスチレン換算で重量
平均分子量80000であった。
【0038】(ポリアミドイミド樹脂合成例2)環流冷
却器を連結したコック付き25mlの水分定量受器、温
度計、撹拌器を備えた1リットルのセパラブルフラスコ
に、芳香族環を3個以上有するジアミンとしてBAPP
41.1g(0.05mol)、シロキサンジアミン
として反応性シリコーンオイル X−22−161AS
(信越化学工業株式会社製商品名、アミン当量421)
84.2g(0.05mol)、TMA(無水トリメリ
ット酸)80.7g(0.21mol)、非プロトン性
極性溶媒としてNMP 494gを仕込み、80℃で3
0分間撹拌した。そして水と共沸可能な芳香族炭化水素
としてトルエン 100mlを投入してから温度を上げ
約160℃で2時間環流させた。水分定量受器に水が約
3.6ml以上たまっていること、水の留出が見られな
くなっていることを確認し、水分定量受器にたまってい
る留出液を除去しながら、約190℃まで温度を上げ
て、トルエンを除去した。その後、溶液を室温に戻し、
芳香族ジイソシアネートとしてMDI 60.1g
(0.12mol)を投入し、190℃で2時間反応さ
せた。反応終了後、シロキサン構造を有するポリアミド
イミド樹脂のNMP溶液を得た。得られた樹脂の分子量
をGPCにより測定した結果、ポリスチレン換算で重量
平均分子量72000であった。
【0039】(ポリアミドイミド樹脂合成例3)環流冷
却器を連結したコック付き25mlの水分定量受器、温
度計、撹拌器を備えた1リットルのセパラブルフラスコ
に、芳香族環を3個以上有するジアミンとしてBAPP
65.7g(0.16mol)、シロキサンジアミン
として反応性シリコーンオイル X−22−161A
(信越化学工業株式会社製商品名、アミン当量800)
64.0g(0.04mol)、TMA(無水トリメリ
ット酸)80.7g(0.42mol)、非プロトン性
極性溶媒としてNMP 630gを仕込み、80℃で3
0分間撹拌した。そして水と共沸可能な芳香族炭化水素
としてトルエン 150mlを投入してから温度を上げ
約160℃で2時間環流させた。水分定量受器に水が約
7.2ml以上たまっていること、水の留出が見られな
くなっていることを確認し、水分定量受器にたまってい
る留出液を除去しながら、約190℃まで温度を上げ
て、トルエンを除去した。その後、溶液を室温に戻し、
芳香族ジイソシアネートとしてMDI 60.1g
(0.24mol)を投入し、190℃で2時間反応さ
せた。反応終了後、シロキサン構造を有するポリアミド
イミド樹脂のNMP溶液を得た。得られた樹脂の分子量
をGPCにより測定した結果、ポリスチレン換算で重量
平均分子量85000であった。
【0040】(ポリアミドイミド樹脂合成例4)環流冷
却器を連結したコック付き25mlの水分定量受器、温
度計、撹拌器を備えた1リットルのセパラブルフラスコ
に、芳香族環を3個以上有するジアミンとしてBAPP
55.4g(0.135mol)、シロキサンジアミ
ンとして反応性シリコーンオイル X−22−161B
(信越化学工業株式会社製商品名、アミン当量156
0)46.8g(0.015mol)、TMA(無水ト
リメリット酸)60.5g(0.315mol)、非プ
ロトン性極性溶媒としてNMP 485gを仕込み、8
0℃で30分間撹拌した。そして水と共沸可能な芳香族
炭化水素としてトルエン 100mlを投入してから温
度を上げ約160℃で2時間環流させた。水分定量受器
に水が約5.4ml以上たまっていること、水の留出が
見られなくなっていることを確認し、水分定量受器にた
まっている留出液を除去しながら、約190℃まで温度
を上げて、トルエンを除去した。その後、溶液を室温に
戻し、芳香族ジイソシアネートとしてMDI 45.1
g(0.18mol)を投入し、190℃で2時間反応
させた。反応終了後、シロキサン構造を有するポリアミ
ドイミド樹脂のNMP溶液を得た。得られた樹脂の分子
量をGPCにより測定した結果、ポリスチレン換算で重
量平均分子量75000であった。
【0041】(実施例1)合成例1から合成例4のシロ
キサン構造を有するポリアミドイミド樹脂のNMP溶液
(樹脂固形分30重量%)と、エポキシ樹脂としてZX
−1548−2(東都化成株式会社製商品名、P変性ノ
ボラック型エポキシ樹脂)のジメチルアセトアミド溶液
(樹脂固形分50重量%)と、硬化促進剤 2−エチル
−4−メチルイミダゾールとを表1に従い配合し、樹脂
が均一になるまで約1時間撹拌した後、脱泡のため24
時間、室温で静置して樹脂組成物ワニス配合例1〜8を
得た。
【0042】(実施例2)合成例1〜4のシロキサン構
造を有するポリアミドイミド樹脂のNMP溶液(樹脂固
形分30重量%)とエポキシ樹脂としてYDCN−50
0(東都化成株式会社製商品名、クレゾールノボラック
型エポキシ樹脂)のジメチアセトアミド溶液(樹脂固形
分50重量%)、2−エチル−4−メチルイミダゾール
を表2に従い配合し、樹脂が均一になるまで約1時間撹
拌した後、脱泡のため24時間、室温で静置して樹脂組
成物ワニス配合例9〜16を得た。
【0043】(比較例1)合成例1〜4のシロキサン構
造を有するポリアミドイミド樹脂のNMP溶液(樹脂固
形分30重量%)とエポキシ樹脂としてZX−1548
−2(東都化成株式会社製商品名、P変性ノボラック型
エポキシ樹脂)のジメチアセトアミド溶液(樹脂固形分
50重量%)、2−エチル−4−メチルイミダゾールを
表3に従い配合し、樹脂が均一になるまで約1時間撹拌
した後、脱泡のため24時間、室温で静置して比較ワニ
ス配合例1〜4を得た。
【0044】(比較例2)合成例1〜4のシロキサン構
造を有するポリアミドイミド樹脂のNMP溶液(樹脂固
形分30重量%)とエポキシ樹脂としてYDCN−50
0(東都化成株式会社製商品名、クレゾールノボラック
型エポキシ樹脂)のジメチアセトアミド溶液(樹脂固形
分50重量%)、2−エチル−4−メチルイミダゾール
を表4に従い配合し、樹脂が均一になるまで約1時間撹
拌した後、脱泡のため24時間、室温で静置して比較ワ
ニス配合例5〜8を得た。
【0045】
【表1】
【0046】
【表2】
【0047】
【表3】
【0048】
【表4】
【0049】(比較例3)高分子量エポキシ樹脂 EP
PN502(日本化薬株式会社製品名)140gとフェ
ノール樹脂 HP850N(日立化成工業株式会社製品
名)60g、2−エチル−4−メチルイミダゾール
1.4g、メチルエチルケトン 200gを配合し樹脂
が均一になるまで約1時間攪拌した後、脱泡のため24
時間、室温で静置して比較ワニス配合例9を得た。
【0050】(導体接着性価用基板の作製法)MCL−
I−671(日立化成工業株式会社製品名、0.4mm
厚)の銅箔をエッチング除去したポリイミド樹脂板の上
に上記で作製したワニス配合例1〜8、比較ワニス配合
例1〜4及び9を乾燥後の厚さが約60μmになるよう
にそれぞれ塗布し、140℃で25分加熱、乾燥した。
その後200℃で60分硬化して薄膜導体形成用樹脂積
層板(A)とした。別に離型PETフィルム(帝人株式
会社製品名S−35)に乾燥後の膜厚が50μmとなる
ように上記で作製したワニス配合例9〜16及び比較ワ
ニス配合例5〜8をそれぞれ塗布乾燥し、薄膜導体形成
用樹脂フィルムとした。このフィルムを同様のポリイミ
ド樹脂板に真空プレスにより230℃/5MPa/60
分の条件で積層した後、離型PETフィルムを除去して
薄膜導体形成用樹脂積層板(B)とした。これらの積層
板(A)及び(B)のうちそれぞれ半数の表面をアルゴ
ンプラズマで処理した。次に、DCマグネトロンスパッ
タによりCrを100nmスパッタし、続けてCuを5
00nmスパッタして積層板上に薄膜導体層を形成し
た。この薄膜導体を給電層として電気銅めっき(15ア
ンペア/平方dm)を行い、厚さ20μmのめっき銅を作
製して導体接着性評価用基板を得た。この基板を用いて
以下のように接着強度、はんだ耐熱性及び熱サイクル試
験の評価を行った。
【0051】(接着強度の評価方法)導体接着性評価用
基板のめっき銅を幅10mmの帯状にエッチングしてク
ロム/樹脂界面で剥離させた。引張り試験器テンシロン
(オリエンテック(株)製型番UTM−4−100)に
より引張り速度50mm/分で剥離強度を測定した。
【0052】(はんだ耐熱性の評価)260℃、288
℃のはんだ浴に、導体接着性評価用基板をめっき銅面が
はんだ面となるように浮かべてはんだ耐熱性を測定し
た。目視で観察し、ふくれやはがれが発生するまでの時
間を測定した。3分間以上発生のないものは異常なしと
評価した。
【0053】(熱サイクル試験)IRリフロー条件での
熱サイクル試験として、IR加熱炉を用いて導体接着性
評価用基板を室温から260℃まで5分かけて昇温した
後、室温まで徐冷することを繰り返し、これを20回ま
で繰り返して異常の有無を目視により観察した。以上の
測定結果をワニス配合例1〜16については表5に、比
較ワニス配合例1〜9については表6に示す。
【0054】
【表5】
【0055】
【表6】
【0056】表5、6に示すように、接着強度は、実施
例のワニスではアルゴンプラズマによる前処理の有無に
よらず0.6〜0.8kN/mが得られたが、比較例の
ワニスではアルゴンプラズマ処理有りで0.2〜0.4
kN/mであり、前処理を施していない試料は0.1〜
0.2kN/mと低い接着強度であった。また通常のエ
ポキシ樹脂硬化系である比較例9ではプラズマ処理を施
しても接着強度は0.1kN/m以下と低かった。はん
だ耐熱性は、実施例のワニスで作製した基板には異常は
なかったが、比較例のワニスで作製した基板はいずれも
1分以内でめっき銅にフクレが発生した。熱サイクル試
験では、いずれの評価用基板も20回異常は見られなか
ったのに対し、比較例のワニスで作製した基板は1回目
または2回目にふくれがみられた。
【0057】(信頼性評価用基板の作製および評価)両
面銅張り積層板 MCL−I−671(日立化成工業株
式会社製品名、0.4mm厚)の片面に144穴のデイ
ジーチェーンパターンの第一層回路を通常のフォトリソ
工程で作製した。この回路面上にワニス配合例4を乾燥
後の厚みが30μmになるように塗布し、乾燥機中で1
30℃20分乾燥しさらに210℃で90分硬化を行っ
た。CO2レーザ加工機(三菱電機(株)製品名ML6
05GTX)で所定の場所に層間接続用の穴として50
μmφ、80μmφ、100μmφの穴を開けた。加工
条件は50μmφ(0.1mj×3ショット)、80μ
m(0.15mj×4ショット)、100μm(0.3
mj×3ショット)、周波数はすべて1500Hzで行
った。
【0058】得られた絶縁層積層品の半数はArプラズ
マによるデスミア処理を行った。この樹脂上にDCマグ
ネトロンスパッタを用いて、Cr100nm、その上に
Cu600nm製膜した。ポジ型レジスト(東京応化工
業株式会社製品名PMER、P−LA900PM)をス
ピンコータにより1000rpm、25秒で塗布し、1
10℃で6分乾燥して厚み20μmのレジストを形成し
た。デイジーチェーンの第二層パターンを1800mj
露光してから現像し、パターニングを行った。硫酸銅電
気めっきにより露出したスパッタ金属上にCuを18μ
mめっきし、その後レジストを剥離した。硫酸/過酸化
水素水溶液により銅をエッチングし、スパッタ金属給電
層のCr面が見えた段階で水洗した。次にフェリシアン
化カリウムの水溶液でCrを選択エッチングし、144
穴のデイジーチェーンを形成し評価基板とした。この1
44穴のデイジーチェーンの抵抗を測定した結果、デス
ミア処理有りの部分で0.6Ω、デスミア処理無しの部
分で0.7Ωであり問題のないレベルであった。
【0059】
【発明の効果】本発明の樹脂組成物によれば、耐熱性に
優れ、表面平滑性が高く、導体形成用金属との接着力が
高い絶縁層を形成できる。また、この樹脂組成物を層間
絶縁層に使用して得られる配線板は、導体の平滑化、配
線の微細化に対応し、高周波特性、耐熱性に優れる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C08L 79/08 C08L 79/08 C 101/00 101/00 H05K 3/38 H05K 3/38 A (72)発明者 田中 裕子 茨城県下館市大字小川1500番地 日立化成 工業株式会社総合研究所内 (72)発明者 齊藤 哲也 茨城県下館市大字小川1500番地 日立化成 工業株式会社総合研究所内 Fターム(参考) 4J002 AA02X CC04X CD00X CF21X CK02X CM04W CM04X 4J043 PA04 QB26 QB31 QB33 QB58 RA05 RA34 SA11 TA12 TA61 TA78 TB02 UA121 UA122 UA131 UA132 UA211 UA342 UA432 UB011 UB012 UB022 UB052 UB122 UB322 UB332 5E343 AA18 AA36 DD25 DD43 DD76 ER18 ER26 ER50 GG02 GG08 GG16 5E346 AA12 AA32 AA43 CC10 CC32 DD17 DD24 DD32 DD33 DD47 DD48 EE02 EE38 EE39 FF14 FF22 GG07 GG15 GG17 GG22 GG23 GG28 HH18 HH26 HH40

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シロキサン構造を有するポリアミドイミ
    ド樹脂と熱硬化性樹脂とを、ポリアミドイミド樹脂10
    0重量部に対し熱硬化性樹脂1〜100重量部で含む樹
    脂組成物を含む層を回路基板上に積層する工程と、樹脂
    組成物を加熱硬化する工程と、層間接続用の穴明けをす
    る工程と、硬化した樹脂組成物表面にスパッタにより接
    着性金属層および導電性付与金属層を順次形成する工程
    とを含む配線板の製造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の製造方法で製造された配
    線板であって、回路基板上にシロキサン構造を有するポ
    リアミドイミド樹脂と熱硬化性樹脂とを含む樹脂層、接
    着性金属層および導電性付与金属層を有する配線板。
  3. 【請求項3】 前記ポリアミドイミド樹脂が、芳香族環
    を3個以上有するジアミンと、シロキサンジアミンと、
    無水トリメリット酸とを反応させて得られた、一般式
    (1)式で示されるジイミドジカルボン酸及び一般式
    (2)式で示されるジイミドジカルボン酸を含む混合物
    と、一般式(3)式で示される芳香族ジイソシアネート
    とを反応させて得られるポリアミドイミド樹脂である請
    求項2記載の配線板。 【化1】 【化2】 ここで、R2は 【化3】 であり、式中R3、R4はそれぞれ独立に有機基を示し、
    5〜R8はそれぞれ独立にアルキル基、フェニル基また
    は置換フェニル基を示し、nは1〜50の整数を示す。 【化4】
  4. 【請求項4】 前記芳香族環を3個以上有するジアミン
    (a)及びシロキサンジアミン(b)が、モル比でa/
    b=99.9/0.1〜0/100であり、(a+b)
    の合計モルと無水トリメリット酸とのモル比が(a+
    b)/無水トリメリット酸=1.0/2.0〜1.0/
    2.2であり、(a+b)の合計モルと芳香族ジイソシ
    アネートとのモル比が(a+b)/芳香族ジイソシアネ
    ート=1.0/1.0〜1.0/1.5である請求項3
    記載の配線板。
  5. 【請求項5】 熱硬化性樹脂が、2個以上のグリシジル
    基を持つエポキシ樹脂を含有する請求項2〜4のいずれ
    か記載の配線板。
  6. 【請求項6】 接着性金属が第四周期の遷移金属元素も
    しくは該遷移金属元素を含む合金である請求項2〜5の
    いずれか記載の配線板。
  7. 【請求項7】 導電性付与金属がCu、Pd、Pt、A
    uから選ばれる一つ以上である請求項2〜6のいずれか
    記載の配線板。
  8. 【請求項8】 接着性金属層の厚みが10〜1000n
    m、導電性付与金属層の厚みが100〜3000nmで
    あり、樹脂層と接着性金属層との剥離強度が0.6kN
    /m以上である請求項2〜7いずれか記載の配線板。
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