JP2009064872A - Method of forming metal thin film on front surface of polyimide resin surface - Google Patents

Method of forming metal thin film on front surface of polyimide resin surface Download PDF

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Tomoo Imataki
智雄 今瀧
Rina Murayama
里奈 村山
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将志 小川
Yoshiro Morita
芳郎 森田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of forming a metal thin film having a comparatively high close contact strength to a polyimide resin without giving damage to the polyimide resin and metal thin film. <P>SOLUTION: The method of forming the metal thin film on a polyimide resin surface includes the steps of; forming a reformed layer by opening an imide ring at the front surface of polyimide resin using alkali solution; adsorbing metal ion to the reformed layer using a solution including metal ion; reducing metal ion adsorbed to the reformed layer with reducing solution; replacing the metal ion remaining in the reformed layer after the reducing step with the alkali metal ion using solution including an alkali metal; replacing the alkali metal ion with the hydrogen ion using acidic solution; and obtaining imide again by closing the imide ring. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明はポリイミド樹脂表面への金属薄膜形成方法に関するものである。   The present invention relates to a method for forming a metal thin film on a polyimide resin surface.

近年、電子機器の小型携帯化により、フレキシブル配線基板の薄型、高密度配線化が進行している。フレキシブル配線基板の製造方法として、直接めっき法によるポリイミド金属積層板の研究が盛んに行われている。特許文献1に示されている手順をフローチャート(図21)を用いて以下に示す。   In recent years, as electronic devices have become smaller and more portable, flexible wiring boards have become thinner and denser. As a manufacturing method of a flexible wiring board, research on a polyimide metal laminate by a direct plating method has been actively conducted. The procedure shown in Patent Document 1 is shown below using a flowchart (FIG. 21).

(1)ポリイミド樹脂101をアルカリ溶液(例えば5M KOH)で処理し、ポリイミド樹脂のイミド環を開環してイオン交換基(例えばカルボキシル基)を生成する。生成された層は、改質層102である。
(2)イオン交換基を導入したポリイミド樹脂を、金属イオン含有液で処理し、前記(1)で導入されたイオン交換能を有する基が金属イオンとイオン交換反応を行うことにより金属イオンが導入される。金属イオンが導入された改質層が、金属イオン含浸改質層211である。
(3)金属イオンが導入されたポリイミド樹脂を、還元剤溶液に浸漬し、ポリイミド樹脂表面に金属の被膜312を形成する。このとき、改質層211は、改質層中に含まれる金属イオン量が減少する(改質層212)。
(1) The polyimide resin 101 is treated with an alkaline solution (for example, 5M KOH), and the imide ring of the polyimide resin is opened to generate an ion exchange group (for example, a carboxyl group). The generated layer is the modified layer 102.
(2) Treating the polyimide resin into which the ion exchange group is introduced with a metal ion-containing liquid, and the metal ion is introduced by the group having the ion exchange ability introduced in (1) performing an ion exchange reaction with the metal ion. Is done. The modified layer into which metal ions have been introduced is the metal ion impregnated modified layer 211.
(3) The polyimide resin introduced with metal ions is immersed in a reducing agent solution to form a metal film 312 on the surface of the polyimide resin. At this time, in the modified layer 211, the amount of metal ions contained in the modified layer decreases (modified layer 212).

(4)電気化学的手法(電解めっき、無電解めっき)を用いて、回路形成のための銅層411を形成する。
(5)銅層411の表面にエッチングレジスト層を形成し、回路形状を露光、現像し、エッチングすることで形成する。エッチング除去された銅層が412である。
(6)酸処理によりポリイミド表面に残留したカルボキシル金属塩から金属成分を除去する。金属成分が除去されたポリイミド表面が413である。
(7)180℃〜200℃の高温雰囲気下で10〜80分の加熱処理を実施する。(6)の工程で金属成分が除去されたポリイミド表面413は、イミド環が開環した状態であるため、熱処理により閉環させる。
(4) The copper layer 411 for circuit formation is formed using an electrochemical method (electrolytic plating, electroless plating).
(5) An etching resist layer is formed on the surface of the copper layer 411, and the circuit shape is exposed, developed and etched. The etched copper layer is 412.
(6) The metal component is removed from the carboxyl metal salt remaining on the polyimide surface by acid treatment. The polyimide surface from which the metal component was removed is 413.
(7) A heat treatment is performed for 10 to 80 minutes in a high temperature atmosphere of 180 to 200 ° C. Since the polyimide surface 413 from which the metal component has been removed in the step (6) is in a state where the imide ring is opened, the ring is closed by heat treatment.

また、特許文献2に示されている手順をフローチャート(図22)を用いて以下に示す。
(1)改質工程〜(5)回路パターン形成工程は、特許文献1と同様である。
(6)アルカリ処理により、配線板の露出した部位のポリイミド樹脂(図22の415に相当する部位)を溶解し剥離する。
(7)中和及び配線板の露出した部位のポリイミド樹脂に残留した金属成分の除去を目的とし、酸による処理を実施する。(図22中の416に相当する部分。)
(8)180℃〜200℃の高温雰囲気下で10〜80分の加熱処理を実施する。(7)の工程で金属成分が除去されたポリイミド表面416は、イミド環が開環した状態であるため、熱処理により閉環させる。閉環した箇所が、417である。
特開2004−6584号公報 特開2004−319918号公報
The procedure shown in Patent Document 2 is shown below using a flowchart (FIG. 22).
(1) Modification step to (5) Circuit pattern formation step is the same as that of Patent Document 1.
(6) The polyimide resin (part corresponding to 415 in FIG. 22) at the exposed part of the wiring board is dissolved and peeled off by alkali treatment.
(7) Treatment with acid is performed for the purpose of neutralization and removal of metal components remaining on the polyimide resin at the exposed portion of the wiring board. (Part corresponding to 416 in FIG. 22)
(8) A heat treatment is performed for 10 to 80 minutes in a high-temperature atmosphere of 180 to 200 ° C. Since the polyimide surface 416 from which the metal component has been removed in the step (7) is in a state where the imide ring is opened, the ring is closed by heat treatment. The closed ring is 417.
Japanese Patent Laid-Open No. 2004-6684 JP 2004-319918 A

現在市販されているポリイミド樹脂ベースの銅張積層板のポリイミド樹脂と銅箔との密着強度は、例えばエスパネックス(新日鐵化学)の場合、常態で14〜15N/cm(1.4〜1.5kgf/cm)であり、そのような密着強度を目標にしなければならない。しかし、特許文献1、2に記載されているプロセスでは、金属層とポリイミド樹脂層との密着強度は、常態で0.97kgf/cm、加熱後は0.64kgf/cmであり、現在市販の銅張積層板に対して低い値であった。   In the case of Espanex (Nippon Steel Chemical Co., Ltd.), for example, in the case of Espanex (Nippon Steel Chemical Co., Ltd.), the adhesion strength between the polyimide resin and the copper foil of the polyimide resin-based copper-clad laminate currently on the market is normally 14 to 15 N / cm 0.5 kgf / cm), and such adhesion strength must be targeted. However, in the processes described in Patent Documents 1 and 2, the adhesion strength between the metal layer and the polyimide resin layer is 0.97 kgf / cm in a normal state and 0.64 kgf / cm after heating. It was a low value with respect to the tension laminate.

例えば、特許文献1の工程(1)〜(3)を経て得られた金属薄膜を有するポリイミド樹脂基板に対して、約20μmの厚さの電解銅めっき膜を形成後、サンプルをエアブローしただけの状態で、銅薄膜の引き剥がし試験を実施した。その結果、約10N/cmの強度が得られたが、同じように作製したサンプルを、そのまま、室温中で2日後乾燥させた後、引き剥がし試験を実施したところ、強度が3N/cmと低下した。同サンプルの銅薄膜をエッチングしたところ、ポリイミド改質層に無数の亀裂が入っていることが判った。これは、膨潤した状態のポリイミド改質層表面に電解銅めっき膜を形成すると、乾燥に伴ってポリイミド改質層が収縮するときに、銅薄膜とポリイミド改質層との間で亀裂が発生したため、銅薄膜とポリイミド改質層の密着性が弱くなったと考えられる。このようなポリイミド改質層の亀裂は、改質層の厚さが厚いときや、改質層に残存する金属イオンの量が多いときに、特に顕著であった。   For example, after forming an electrolytic copper plating film having a thickness of about 20 μm on a polyimide resin substrate having a metal thin film obtained through steps (1) to (3) of Patent Document 1, the sample was simply air blown. In the state, the peeling test of the copper thin film was conducted. As a result, a strength of about 10 N / cm was obtained, but a sample prepared in the same manner was dried as it was at room temperature for 2 days and then subjected to a peeling test. As a result, the strength decreased to 3 N / cm. did. When the copper thin film of the sample was etched, it was found that the polyimide modified layer had numerous cracks. This is because when an electrolytic copper plating film was formed on the surface of the polyimide modified layer in a swollen state, a crack occurred between the copper thin film and the polyimide modified layer when the polyimide modified layer contracted with drying. It is thought that the adhesion between the copper thin film and the polyimide modified layer was weakened. Such cracks in the modified polyimide layer were particularly prominent when the modified layer was thick or when the amount of metal ions remaining in the modified layer was large.

特許文献1、2によると、配線層形成後に配線間に露出したポリイミド樹脂表面の残留金属を除去したり、或いは、配線間に露出したポリイミド樹脂を除去したりしている。すなわち、ポリイミド改質層に金属イオンが含まれた状態で表面の金属薄膜上に金属層(銅層)を形成した後、回路パターンを形成し、配線間の露出部を処理する。そのため、金属配線層の直下の改質層には金属イオンが残留する。改質層に金属イオンが残留すると、熱処理によっても再イミド化は起こり難く、比較的強度の弱い改質層が残存するので、乾燥によって当該改質層に亀裂が一層入り易く、密着性が弱くなるものと考えられる。   According to Patent Documents 1 and 2, residual metal on the surface of the polyimide resin exposed between the wirings after forming the wiring layer is removed, or the polyimide resin exposed between the wirings is removed. That is, after a metal layer (copper layer) is formed on a metal thin film on the surface in a state where metal ions are contained in the polyimide modified layer, a circuit pattern is formed and an exposed portion between wirings is processed. Therefore, metal ions remain in the modified layer immediately below the metal wiring layer. When metal ions remain in the modified layer, re-imidization hardly occurs even by heat treatment, and a modified layer having relatively low strength remains, so that the modified layer is more easily cracked by drying and has poor adhesion. It is considered to be.

直接めっき法においては、還元処理後のポリイミド改質層中に残留する金属イオンを極力少なく、或いは「0(ゼロ)」にする必要がある。還元処理において、すべてのCuイオンが金属Cuとして析出すれば、ポリイミド樹脂中にCuイオンが残存することはない。すべてのCuイオンを還元するためには、還元剤の還元力を高くする、すなわち還元剤の濃度を高くする、還元剤の温度を上げる、還元時間を長くする等の方法がある。しかしながら、実際にはポリイミド改質層がダメージを受けてしまうため、これらの手法を選択することは困難であった。そこで、還元後の金属薄膜付きポリイミド樹脂を酸溶液に浸漬し、金属イオンと水素イオンを置換する操作を行うと、前記酸処理のみでは十分に残留金属イオンを水素イオンに交換することが出来なかった。酸処理の時間を長くすれば、残留金属イオンは除去可能であったが、還元工程で析出した金属薄膜が溶解した。   In the direct plating method, it is necessary to reduce the metal ions remaining in the polyimide modified layer after the reduction treatment as much as possible, or to make it “0 (zero)”. In the reduction treatment, if all Cu ions are deposited as metal Cu, Cu ions do not remain in the polyimide resin. In order to reduce all Cu ions, there are methods such as increasing the reducing agent's reducing power, that is, increasing the concentration of the reducing agent, raising the temperature of the reducing agent, and extending the reduction time. However, since the polyimide modified layer is actually damaged, it is difficult to select these methods. Therefore, when the reduced polyimide resin with a metal thin film is immersed in an acid solution and the operation of substituting metal ions and hydrogen ions is performed, the residual metal ions cannot be sufficiently exchanged with hydrogen ions only by the acid treatment. It was. If the acid treatment time was increased, residual metal ions could be removed, but the metal thin film deposited in the reduction process was dissolved.

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、ポリイミド樹脂や金属薄膜にダメージを与えることなく、ポリイミド樹脂に対して密着強度が比較的高い金属薄膜を形成する方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and provides a method for forming a metal thin film having relatively high adhesion strength to a polyimide resin without damaging the polyimide resin or the metal thin film. Objective.

本発明は、
アルカリ性溶液によりポリイミド樹脂表面を処理してイミド環を開環し、改質層を形成する工程;
金属イオン含有溶液により該改質層を処理する工程;
還元浴により該改質層を処理する工程;
アルカリ金属含有溶液により該改質層を処理する工程;
酸溶液により該改質層を処理する工程;および
イミド環を閉環する再イミド化工程;
を含むことを特徴とするポリイミド樹脂表面への金属薄膜形成方法に関する。
The present invention
Treating the polyimide resin surface with an alkaline solution to open the imide ring and forming a modified layer;
Treating the modified layer with a metal ion-containing solution;
Treating the modified layer with a reducing bath;
Treating the modified layer with an alkali metal-containing solution;
Treating the modified layer with an acid solution; and a re-imidation step for closing an imide ring;
The present invention relates to a method for forming a metal thin film on the surface of a polyimide resin.

本発明のポリイミド樹脂表面への金属薄膜形成方法による効果は、以下のようなものである。
(1)金属薄膜とポリイミド樹脂との密着強度として比較的高い値、例えば14N/cmを達成でき、密着性の高い金属薄膜をポリイミド樹脂表面に形成できる。例えば、フレキシブル配線板を製造する場合、電解Cuめっき下地としての金属薄膜とポリイミド樹脂との密着強度が12N/cmと高く、信頼性の高いフレキシブル配線板を得ることができる。
(2)改質層が元のポリイミド分子構造に有効に戻るので、基板自体の機械的強度、耐熱性、耐薬品性も向上する。
その結果、本発明のポリイミド樹脂表面への金属薄膜形成方法は、ポリイミド配線板、特にフレキシブル配線板の製造方法に適用されると、信頼性の高い配線板を低コストで製造できるので、様々な分野におけるポリイミド配線板の汎用化に大いに貢献できる。
The effects of the metal thin film forming method on the polyimide resin surface of the present invention are as follows.
(1) A relatively high value, for example, 14 N / cm, can be achieved as the adhesion strength between the metal thin film and the polyimide resin, and a metal thin film with high adhesion can be formed on the polyimide resin surface. For example, when manufacturing a flexible wiring board, the adhesive strength of the metal thin film as an electrolytic Cu plating base and polyimide resin is as high as 12 N / cm, and a highly reliable flexible wiring board can be obtained.
(2) Since the modified layer effectively returns to the original polyimide molecular structure, the mechanical strength, heat resistance, and chemical resistance of the substrate itself are also improved.
As a result, when the method for forming a metal thin film on the polyimide resin surface of the present invention is applied to a method for manufacturing a polyimide wiring board, particularly a flexible wiring board, a highly reliable wiring board can be manufactured at low cost. It can greatly contribute to the generalization of polyimide wiring boards in the field.

以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
本発明のポリイミド樹脂表面への金属薄膜形成方法は、いわゆる直接めっき法(ダイレクトメタライゼーション)を用いている。
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described.
The metal thin film forming method on the polyimide resin surface of the present invention uses a so-called direct plating method (direct metallization).

本発明のポリイミド樹脂表面への金属薄膜形成方法は、詳しくは、
(1)アルカリ性溶液によりポリイミド樹脂表面を処理してイミド環を開環し、改質層を形成する工程;
(2)金属イオン含有溶液により該改質層を処理して、改質層に該金属イオンを吸着させる工程;
(3)還元浴により該改質層を処理して、改質層に吸着した金属イオンを還元させる工程;
(4)アルカリ金属含有溶液により該改質層を処理して、還元工程後の改質層の内部に残留する金属イオンを該アルカリ金属イオンと置換させる工程;
(5)酸溶液により該改質層を処理して、前記アルカリ金属イオンを水素イオンと置換させる工程;および
(6)イミド環を閉環する再イミド化工程;
を含むことを特徴とする。
The method for forming a metal thin film on the polyimide resin surface of the present invention is detailed below.
(1) A step of treating the surface of the polyimide resin with an alkaline solution to open the imide ring to form a modified layer;
(2) treating the modified layer with a metal ion-containing solution to adsorb the metal ions to the modified layer;
(3) treating the modified layer with a reducing bath to reduce metal ions adsorbed on the modified layer;
(4) A step of treating the modified layer with an alkali metal-containing solution to replace metal ions remaining in the modified layer after the reduction step with the alkali metal ions;
(5) treating the modified layer with an acid solution to replace the alkali metal ions with hydrogen ions; and (6) a re-imidization step for closing the imide ring;
It is characterized by including.

以下、本発明を図1〜図8を参照して説明する。図1は、本発明に係るポリイミド樹脂表面への金属薄膜形成方法の製造工程を示すフロー図の一例であり、図2〜図8は、製造工程を説明するためのポリイミド樹脂(基板)の概略断面図の一例である。   Hereinafter, the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is an example of a flow diagram showing a manufacturing process of a method for forming a metal thin film on a polyimide resin surface according to the present invention, and FIGS. 2 to 8 are schematic views of a polyimide resin (substrate) for explaining the manufacturing process. It is an example of sectional drawing.

(1)改質工程
本発明において、直接めっき法を用いるに際し、金属薄膜形成のためにポリイミド樹脂表面を開環処理する必要がある。詳しくは図2に示すようなポリイミド樹脂1をアルカリ性溶液に浸漬することで、図3に示すように両面に改質層2を形成し、水洗する。この工程により、ポリイミド樹脂表面におけるポリイミド分子のイミド環が加水分解によって開環し、カルボキシル基が生成すると同時に、カルボキシル基の水素イオンがアルカリ性溶液中の金属イオンと置換され、改質層が形成される。例えば、化学式(1)で表されるポリイミドがKOH水溶液で処理される場合、加水分解による開環によって生成したカルボキシル基にカリウムイオンが吸着し、化学式(2)で表される構造を有するようになる。
(1) Modification step In the present invention, when the direct plating method is used, the polyimide resin surface needs to be subjected to a ring-opening treatment in order to form a metal thin film. Specifically, by immersing a polyimide resin 1 as shown in FIG. 2 in an alkaline solution, a modified layer 2 is formed on both sides as shown in FIG. 3 and washed with water. By this step, the imide ring of the polyimide molecule on the polyimide resin surface is opened by hydrolysis, and a carboxyl group is generated. At the same time, hydrogen ions of the carboxyl group are replaced with metal ions in the alkaline solution, thereby forming a modified layer. The For example, when a polyimide represented by the chemical formula (1) is treated with an aqueous KOH solution, potassium ions are adsorbed on the carboxyl group generated by ring opening by hydrolysis, and have a structure represented by the chemical formula (2). Become.

ポリイミド樹脂の構造は特に制限されるものではなく、例えば、上記化学式(1)で表されるような、ピロメリット酸二無水物と芳香族ジアミンとを反応させて製造されたポリイミド樹脂が使用可能である。また例えば、ピロメリット酸二無水物およびビフェニルテトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミンとを反応させて製造されたポリイミド樹脂が使用可能である。いずれのポリイミド樹脂においても、芳香族ジアミンは特に制限されるものではなく、例えば、4,4’−ジアミノジフェニルエーテルおよびパラフェニレンジアミンを含むものが好ましい。   The structure of the polyimide resin is not particularly limited. For example, a polyimide resin produced by reacting pyromellitic dianhydride and an aromatic diamine as represented by the above chemical formula (1) can be used. It is. Moreover, for example, a polyimide resin produced by reacting pyromellitic dianhydride or biphenyltetracarboxylic dianhydride with an aromatic diamine can be used. In any polyimide resin, the aromatic diamine is not particularly limited, and for example, those containing 4,4'-diaminodiphenyl ether and paraphenylenediamine are preferable.

ポリイミド樹脂の形態は特に制限されず、可撓性を有するフィルム状のものから剛性を有するボード状のものまで、いかなるポリイミド樹脂も使用可能であるが、フレキシブル配線板を製造する観点からは、厚み10〜200μmの可撓性を有するフィルム状のものが好ましく使用される。ポリイミド基板を用いる場合、市販のものを使用することができ、例えば、アピカル(R)(カネカ製)、カプトン(R)(東レデュポン製)、ユーピレックス(R)(宇部興産製)等として入手可能である。特に、ピロメリット酸二無水物およびビフェニルテトラカルボン酸二無水物と、4,4’−ジアミノジフェニルエーテルおよびパラフェニレンジアミンとを反応させて製造されたポリイミド樹脂として、カプトンEN(R)(東レデュポン製)が入手可能である。   The form of the polyimide resin is not particularly limited, and any polyimide resin can be used from a flexible film-like one to a rigid board-like one, but from the viewpoint of manufacturing a flexible wiring board, the thickness A film having a flexibility of 10 to 200 μm is preferably used. When using a polyimide substrate, a commercially available product can be used. For example, Apical (R) (manufactured by Kaneka), Kapton (R) (manufactured by Toray DuPont), Upilex (R) (manufactured by Ube Industries), etc. are available. It is. In particular, as a polyimide resin produced by reacting pyromellitic dianhydride and biphenyltetracarboxylic dianhydride with 4,4′-diaminodiphenyl ether and paraphenylenediamine, Kapton EN (R) (manufactured by Toray DuPont) ) Is available.

アルカリ性溶液はポリイミドのイミド環を開環できる限り特に制限されるものではなく、例えば、K、Na等のアルカリ金属の水酸化物を含有する水溶液、Mg、Ca等のアルカリ土類金属の水酸化物を含有する水溶液等が使用可能である。アルカリ性溶液に含有され、本工程で水素イオンと置換する金属イオンを以下、金属イオンAと呼ぶものとする。   The alkaline solution is not particularly limited as long as the imide ring of the polyimide can be opened. For example, an aqueous solution containing an alkali metal hydroxide such as K or Na, or an alkaline earth metal hydroxide such as Mg or Ca. An aqueous solution containing the product can be used. The metal ion contained in the alkaline solution and substituted for hydrogen ion in this step is hereinafter referred to as metal ion A.

本工程に用いられるアルカリ性溶液は通常は、濃度が3〜10M(mol/L)、溶液温度が20〜70℃であり、処理時間はピロメリット酸二無水物と芳香族ジアミンとを反応させて製造されたポリイミド樹脂に対しては、1〜10分である。好ましくは、溶液温度は30〜50℃、処理時間は3〜7分である。ピロメリット酸二無水物およびビフェニルテトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミンとを反応させて製造されたポリイミド樹脂に対しては、10〜100分である。好ましくは、溶液温度は30〜50℃、処理時間は30〜70分である。処理温度が高すぎるとイミド環の開環以外の分子構造を破壊する可能性があり、処理時間が長すぎると改質層の厚さが厚くなりポリイミド配線板としての強度が低下する恐れがある。   The alkaline solution used in this step usually has a concentration of 3 to 10 M (mol / L), a solution temperature of 20 to 70 ° C., and the treatment time is obtained by reacting pyromellitic dianhydride and an aromatic diamine. It is 1 to 10 minutes for the manufactured polyimide resin. Preferably, the solution temperature is 30-50 ° C. and the treatment time is 3-7 minutes. It is 10 to 100 minutes for a polyimide resin produced by reacting pyromellitic dianhydride or biphenyltetracarboxylic dianhydride with an aromatic diamine. Preferably, the solution temperature is 30 to 50 ° C. and the treatment time is 30 to 70 minutes. If the treatment temperature is too high, there is a possibility of destroying the molecular structure other than the imide ring opening, and if the treatment time is too long, the thickness of the modified layer becomes thick and the strength as a polyimide wiring board may be reduced. .

水洗は、ポリイミド樹脂表面に付着したアルカリ性溶液を除去するために行う。従って、流水による水洗が望ましい。通常は、1〜5L/minの水量で、5分以上の水洗を行う。   Washing with water is performed to remove the alkaline solution adhering to the polyimide resin surface. Therefore, washing with running water is desirable. Usually, the water is washed for 5 minutes or more at a water amount of 1 to 5 L / min.

(2)金属イオン吸着工程
本工程では、金属イオン含有溶液により前記改質層2を処理して、図4に示すように、該溶液に含有される金属イオンを改質層に吸着させる。詳しくは、改質層2を有するポリイミド樹脂を、金属イオン含有溶液に浸漬して、改質層中の金属イオンAを、当該金属イオン含有溶液中の金属イオンと置換させ、水洗する。図4中、21が金属イオンを吸着した改質層である。例えば、前記化学式(2)で表されるポリイミドが銅イオン含有溶液で処理される場合、化学式(3)で表される構造を有するようになる。
(2) Metal ion adsorption step In this step, the modified layer 2 is treated with a metal ion-containing solution, and metal ions contained in the solution are adsorbed on the modified layer as shown in FIG. Specifically, the polyimide resin having the modified layer 2 is immersed in a metal ion-containing solution, and the metal ions A in the modified layer are replaced with the metal ions in the metal ion-containing solution, followed by washing with water. In FIG. 4, reference numeral 21 denotes a modified layer that adsorbs metal ions. For example, when the polyimide represented by the chemical formula (2) is treated with a copper ion-containing solution, it has a structure represented by the chemical formula (3).

金属イオン含有溶液中に含まれる金属イオンは後述の工程で還元されて金属薄膜として析出するものであり、改質工程で置換した金属イオンAよりイオン化傾向の小さいものであれば特に制限されない。例えば、Niイオン、Cuイオン、Coイオン、Pdイオン、Agイオン、PtイオンまたはAuイオン、もしくはそれらの組み合わせが挙げられる。そのような金属イオンを含有する溶液として、具体的には、例えば、NiSO水溶液、CuSO水溶液、CoSO水溶液、PdSO水溶液、AgNO水溶液、H[PtCl]・6HO(塩化白金酸)水溶液、KAu(CN)(シアン化金カリウム)水溶液、NiCl水溶液、およびそれらの混合液などが使用可能である。金属イオン含有溶液に含有され、本工程で金属イオンAと置換する金属イオンを以下、金属イオンBと呼ぶものとする。 The metal ions contained in the metal ion-containing solution are reduced in a process described later and deposited as a metal thin film, and are not particularly limited as long as they have a smaller ionization tendency than the metal ions A substituted in the modification process. For example, Ni ion, Cu ion, Co ion, Pd ion, Ag ion, Pt ion, Au ion, or a combination thereof can be used. As a solution containing such metal ions, specifically, for example, NiSO 4 solution, CuSO 4 solution, CoSO 4 solution, PdSO 4 aqueous solution, AgNO 3 solution, H 2 [PtCl 6] · 6H 2 O ( chloride A platinum acid) aqueous solution, a KAu (CN) 2 (potassium gold cyanide) aqueous solution, a NiCl 2 aqueous solution, a mixture thereof, or the like can be used. The metal ions that are contained in the metal ion-containing solution and replace the metal ions A in this step are hereinafter referred to as metal ions B.

本工程に用いられる金属イオン含有溶液は通常は、濃度が0.01〜0.1M(mol/L)、処理温度が20〜30℃であり、処理時間は5分以上である。特に本工程での処理時間は、工程(1)における改質処理の条件により適宜設定される。例えば、ポリイミド改質層の厚さが約5μmの場合、少なくとも5分間吸着処理を行えば十分である。   The metal ion-containing solution used in this step usually has a concentration of 0.01 to 0.1 M (mol / L), a processing temperature of 20 to 30 ° C., and a processing time of 5 minutes or more. In particular, the treatment time in this step is appropriately set depending on the conditions for the reforming treatment in step (1). For example, when the thickness of the polyimide modified layer is about 5 μm, it is sufficient to perform the adsorption treatment for at least 5 minutes.

水洗は、ポリイミド樹脂表面に付着した金属イオン含有溶液を除去するために行う。金属イオン含有溶液は通常、酸性であるため、そのまま次工程に持ち込むと還元剤のpHの変動をもたらす原因となる。また、ポリイミド樹脂表面に付着した金属塩が還元浴中で還元され、還元剤が分解、疲弊してしまう。水洗は通常、1〜5L/minの水量で、5分以上の条件で行う。   Washing with water is performed to remove the metal ion-containing solution adhering to the polyimide resin surface. Since the metal ion-containing solution is usually acidic, if it is brought into the next step as it is, it causes a change in pH of the reducing agent. Further, the metal salt adhering to the polyimide resin surface is reduced in the reducing bath, and the reducing agent is decomposed and exhausted. Washing with water is usually performed at a water amount of 1 to 5 L / min under conditions of 5 minutes or more.

(3)還元工程
本工程では、還元浴により前記改質層21を処理して、改質層21に吸着した金属イオンを還元させる。詳しくは改質層21中に金属イオンBを含有するポリイミド樹脂を還元浴に浸漬することによって、図5に示すように、金属イオンBを還元して金属粒子を析出させ、金属薄膜3を形成する。本工程において、改質層中の金属イオンBは全てが還元されるわけではないので、改質層には金属イオンBが残留する。金属薄膜が形成された後において、金属イオンBが残留した改質層を、図5中、22として示す。
(3) Reduction step In this step, the modified layer 21 is treated with a reducing bath to reduce metal ions adsorbed on the modified layer 21. Specifically, by immersing a polyimide resin containing metal ions B in the modified layer 21 in a reduction bath, the metal ions B are reduced to deposit metal particles as shown in FIG. To do. In this step, not all the metal ions B in the modified layer are reduced, so that the metal ions B remain in the modified layer. The modified layer in which the metal ions B remain after the metal thin film is formed is shown as 22 in FIG.

還元浴は、金属イオンBとの接触によって当該金属イオンBを還元できる液体であれば特に制限されず、一般的な無電解めっきで使用される還元剤の水溶液が使用可能である。具体的には、例えば、水素化ホウ素ナトリウムやジメチルアミンボラン等のホウ素化合物の水溶液や、次亜リン酸ナトリウムなどが使用可能である。還元時の温度は、使用する還元剤により異なるが、一般的に20℃〜50℃が望ましい。温度が低すぎると、還元反応において金属の核生成反応よりも核成長反応が優勢となり、ポリイミド樹脂の最表面付近で析出し、アンカー効果が得られない。また、温度が高すぎると、改質層が剥がれてしまう原因となりやすい。還元剤の濃度は、使用する還元剤により異なるが、水素化ホウ素ナトリウムの場合、0.0005mol/L〜0.05mol/L、望ましくは0.001mol/L〜0.01mol/Lである。浸漬時間は特に制限されるものではなく、通常は5〜60分間、特に7〜30分間である。還元剤は、単独の種類だけでなく、複数の種類を混合して使用しても良い。また、還元浴には、必要に応じてpH調整剤や錯化剤等を添加しても良い。   The reducing bath is not particularly limited as long as it is a liquid that can reduce the metal ion B by contact with the metal ion B, and an aqueous solution of a reducing agent used in general electroless plating can be used. Specifically, for example, an aqueous solution of a boron compound such as sodium borohydride or dimethylamine borane, sodium hypophosphite, or the like can be used. Although the temperature at the time of reduction varies depending on the reducing agent used, it is generally preferably 20 ° C to 50 ° C. If the temperature is too low, the nucleation reaction becomes more dominant than the metal nucleation reaction in the reduction reaction, and it precipitates near the outermost surface of the polyimide resin, and the anchor effect cannot be obtained. Further, if the temperature is too high, the modified layer is likely to be peeled off. The concentration of the reducing agent varies depending on the reducing agent used, but in the case of sodium borohydride, it is 0.0005 mol / L to 0.05 mol / L, desirably 0.001 mol / L to 0.01 mol / L. The immersion time is not particularly limited, and is usually 5 to 60 minutes, particularly 7 to 30 minutes. The reducing agent may be used not only as a single type but also as a mixture of a plurality of types. Moreover, you may add a pH adjuster, a complexing agent, etc. to a reducing bath as needed.

金属イオンが還元されるのに伴い、金属イオンが吸着されていた改質層は、カルボキシル基にHイオンおよび還元浴由来のNaイオンが吸着された状態となる。   As the metal ions are reduced, the modified layer in which the metal ions are adsorbed is in a state in which H ions and Na ions derived from the reducing bath are adsorbed on the carboxyl groups.

還元処理後は通常、ポリイミド樹脂表面に付着した還元浴を除去するために水洗を行う。水洗は、1〜5L/minの水量で、5分以上の条件で行う。   After the reduction treatment, washing with water is usually performed to remove the reduction bath attached to the polyimide resin surface. Washing with water is performed at a water amount of 1 to 5 L / min for 5 minutes or more.

(4)アルカリ金属含有溶液処理工程
本工程では、アルカリ金属含有溶液により前記改質層22を処理して、改質層22の内部に残留する金属イオンBを該アルカリ金属イオンと置換させる。詳しくは、改質層22を有するポリイミド樹脂を、アルカリ金属含有溶液に浸漬して、改質層22中の金属イオンBを、当該アルカリ金属含有溶液中のアルカリ金属イオンと置換させ、水洗する。上記還元工程(3)で使用された還元浴に金属イオンが含有されていた場合等、改質層22に金属イオンB以外のものも含有されていた場合は、本工程において、そのような金属イオンもアルカリ金属イオンと置換させることができる。図6中、23がアルカリ金属含有溶液処理後において、アルカリ金属イオンを含有する改質層である。
(4) Alkali metal-containing solution treatment step In this step, the modified layer 22 is treated with an alkali metal-containing solution to replace the metal ions B remaining in the modified layer 22 with the alkali metal ions. Specifically, the polyimide resin having the modified layer 22 is immersed in an alkali metal-containing solution, the metal ions B in the modified layer 22 are replaced with the alkali metal ions in the alkali metal-containing solution, and washed with water. When metal ions are contained in the modified layer 22 such as when metal ions are contained in the reducing bath used in the reduction step (3), in this step, such metals are used. Ions can also be substituted for alkali metal ions. In FIG. 6, reference numeral 23 denotes a modified layer containing alkali metal ions after the alkali metal-containing solution treatment.

本発明においては、本工程で金属イオンB(例えば、Cuイオン)を一旦、アルカリ金属イオンに置換させるので、次工程における水素イオンへの置換を速やかに行うことができる。ポリイミド樹脂をRとした場合、改質層は中性〜アルカリ性下において以下のように解離すると考えられる。
R−COOH → R−COO + H
この中性〜アルカリ性の領域におけるカルボキシル基へのカチオン吸着の選択性は、溶液中に存在する総量の多いカチオンイオンが吸着される。金属イオン吸着工程で改質層に吸着される金属イオンBは、ポリイミド樹脂1cm当たり約2.2×10−6molである。アルカリ金属含有溶液処理工程においては、吸着された金属イオンの大半は還元され金属として析出しているので、改質層中に残留している金属イオンBの量は、2.2×10−6molより遙かに少ない。ポリイミド樹脂の面積が1mとなっても、10−2mol程度である。アルカリ金属含有溶液処理工程に用いる溶液の濃度は、例えば後述の範囲の濃度であり、改質層中に残存している金属イオンBの濃度よりも遙かに多いアルカリ金属イオンを含んでいる。よって、金属イオンBとアルカリ金属イオンが交換され、
R−COO
(式中、Mはアルカリ金属イオンを示す)の形になる。
In the present invention, the metal ions B (for example, Cu ions) are once replaced with alkali metal ions in this step, so that the replacement with hydrogen ions in the next step can be performed quickly. When the polyimide resin is R, the modified layer is considered to dissociate as follows under neutral to alkaline conditions.
R—COOH → R—COO + H +
The selectivity of cation adsorption to the carboxyl group in this neutral to alkaline region is that a large amount of cation ions present in the solution are adsorbed. The metal ion B adsorbed on the modified layer in the metal ion adsorption step is about 2.2 × 10 −6 mol per 1 cm 2 of the polyimide resin. In the alkali metal-containing solution treatment step, most of the adsorbed metal ions are reduced and deposited as metal, so the amount of metal ions B remaining in the modified layer is 2.2 × 10 −6. Much less than mol. Even if the area of the polyimide resin is 1 m 2 , it is about 10 −2 mol. The concentration of the solution used in the alkali metal-containing solution treatment step is, for example, in the range described below, and contains much more alkali metal ions than the concentration of metal ions B remaining in the modified layer. Therefore, the metal ion B and the alkali metal ion are exchanged,
R-COO - M +
(Wherein M + represents an alkali metal ion).

アルカリ金属含有溶液は、ナトリウム、カリウム、リチウム等のアルカリ金属、特にナトリウム、カリウムを含有する水溶液が使用される。そのような水溶液はアルカリ性を有することが好ましく、具体的には、例えば、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、水酸化リチウム水溶液等が挙げられる。   As the alkali metal-containing solution, an aqueous solution containing alkali metals such as sodium, potassium and lithium, particularly sodium and potassium is used. Such an aqueous solution preferably has alkalinity, and specific examples include an aqueous sodium hydroxide solution, an aqueous potassium hydroxide solution, and an aqueous lithium hydroxide solution.

アルカリ金属含有溶液の濃度は、工程(3)で残留した改質層中の金属イオンBの量に対して十分多い量のアルカリ金属イオンを含んでいればよく、例えば、0.1mol/L〜2mol/L、望ましくは0.5mol/L〜1mol/Lである。処理時間は、1分〜15分、望ましくは3分〜10分である。処理温度は、10℃〜40℃、望ましくは20℃〜30℃である。温度が高すぎると、ポリイミド改質層がさらに改質され、ポリイミド樹脂と金属薄膜との密着強度低下につながる恐れがある。温度が低すぎると、温度を安定させることが難しくなり、コスト増になる。また、本工程で用いる溶液に、酸化防止剤、例えば亜硫酸ナトリウム、亜硝酸ナトリウム等を添加しても良い。   The concentration of the alkali metal-containing solution only needs to contain a sufficient amount of alkali metal ions relative to the amount of metal ions B in the modified layer remaining in step (3). 2 mol / L, desirably 0.5 mol / L to 1 mol / L. The treatment time is 1 minute to 15 minutes, preferably 3 minutes to 10 minutes. The treatment temperature is 10 ° C to 40 ° C, desirably 20 ° C to 30 ° C. If the temperature is too high, the polyimide modified layer may be further modified, leading to a decrease in the adhesion strength between the polyimide resin and the metal thin film. If the temperature is too low, it becomes difficult to stabilize the temperature, which increases costs. Moreover, you may add antioxidant, for example, sodium sulfite, sodium nitrite, etc. to the solution used at this process.

水洗は、ポリイミド樹脂表面に付着したアルカリ金属含有溶液を除去するために行う。水洗は通常、1〜5L/minの水量で、5分以上の条件で行う。   Washing with water is performed to remove the alkali metal-containing solution adhering to the polyimide resin surface. Washing with water is usually performed at a water amount of 1 to 5 L / min under conditions of 5 minutes or more.

(5)酸溶液処理工程
本工程では、酸溶液により前記改質層23を処理して、当該改質層23中に含有されるアルカリ金属イオンを水素イオンと置換させる。詳しくは、改質層23を有するポリイミド樹脂を酸溶液に浸漬して、改質層23中のアルカリ金属イオンを、当該酸溶液中の水素イオンと置換させる。図7中、24が酸溶液処理後において、水素イオンを含有する改質層である。
(5) Acid Solution Treatment Step In this step, the modified layer 23 is treated with an acid solution to replace the alkali metal ions contained in the modified layer 23 with hydrogen ions. Specifically, a polyimide resin having the modified layer 23 is immersed in an acid solution, and alkali metal ions in the modified layer 23 are replaced with hydrogen ions in the acid solution. In FIG. 7, reference numeral 24 denotes a modified layer containing hydrogen ions after the acid solution treatment.

本工程におけるアルカリ金属イオンの水素イオンへの置換は速やかに起こる。その結果、改質層中の金属イオンの残留を防止できるので、改質層の再イミド化を有効に行うことができ、金属薄膜とポリイミド樹脂との密着性を向上できる。アルカリ金属イオンの水素イオンへの置換は、銅イオン等の前記金属イオンBの水素イオンへの置換よりも著しく円滑に起こる。これは酸性下においてアルカリ金属イオンと水素イオンとのイオン交換序列の差が金属イオンBと水素イオンとの差よりも大きいためと考えられる。酸性下におけるイオン交換の序列は、
アルカリ金属イオン<金属イオンB<H
と考えることができる。すなわち、水素イオンは金属イオンBよりもアルカリ金属イオンを基準とした方がイオン交換され易い。そのため、アルカリ金属イオンから水素イオンへの置換が比較的速やかに起こるものと考えられる。
In this step, substitution of alkali metal ions with hydrogen ions occurs quickly. As a result, metal ions can be prevented from remaining in the modified layer, so that the modified layer can be re-imidized effectively, and the adhesion between the metal thin film and the polyimide resin can be improved. Replacement of alkali metal ions with hydrogen ions occurs much more smoothly than replacement of metal ions B such as copper ions with hydrogen ions. This is presumably because the difference in ion exchange sequence between alkali metal ions and hydrogen ions is larger than the difference between metal ions B and hydrogen ions under acidic conditions. The order of ion exchange under acidic conditions is
Alkali metal ion <metal ion B <H +
Can be considered. In other words, hydrogen ions are more easily ion-exchanged with respect to alkali metal ions than with metal ions B. Therefore, it is considered that substitution from alkali metal ions to hydrogen ions occurs relatively quickly.

酸溶液は溶液中、水素イオンが存在するものであれば特に制限されず、通常、芳香族カルボン酸よりも強い酸が使用される。具体的には、例えば、硫酸水溶液、塩酸水溶液、硝酸水溶液、クエン酸水溶液等が使用できる。可能であれば、工程(3)の還元処理により析出した金属薄膜を溶かさない、或いは溶かしにくい酸溶液を用いることが望ましい。   The acid solution is not particularly limited as long as hydrogen ions are present in the solution, and usually an acid stronger than the aromatic carboxylic acid is used. Specifically, for example, sulfuric acid aqueous solution, hydrochloric acid aqueous solution, nitric acid aqueous solution, citric acid aqueous solution and the like can be used. If possible, it is desirable to use an acid solution that does not dissolve or hardly dissolves the metal thin film deposited by the reduction treatment in step (3).

例えば、銅薄膜が析出した場合は、クエン酸水溶液が好ましく、ニッケル薄膜が析出した場合は、硫酸水溶液が好ましく使用される。   For example, when a copper thin film is deposited, a citric acid aqueous solution is preferable, and when a nickel thin film is deposited, a sulfuric acid aqueous solution is preferably used.

酸溶液の濃度は、工程(4)で置換した改質層中のアルカリ金属イオンの量に対して十分多い量の水素イオンを含んでいればよく、例えば、0.1mol/L〜1.0mol/L、望ましくは0.2mol/L〜0.5mol/Lである。処理時間は1分〜15分、望ましくは2分〜10分である。処理温度は、10℃〜40℃、望ましくは20℃〜30℃である。   The concentration of the acid solution only needs to contain a sufficiently large amount of hydrogen ions with respect to the amount of alkali metal ions in the modified layer replaced in step (4), for example, 0.1 mol / L to 1.0 mol. / L, desirably 0.2 mol / L to 0.5 mol / L. The treatment time is 1 minute to 15 minutes, preferably 2 minutes to 10 minutes. The treatment temperature is 10 ° C to 40 ° C, desirably 20 ° C to 30 ° C.

酸溶液処理後は通常、ポリイミド樹脂表面に付着した酸溶液を除去するために水洗し、乾燥を行う。
水洗は通常、1〜5L/minの水量で、5分以上の条件で行う。
乾燥条件は特に制限されず、通常は温度が80〜140℃、望ましくは100〜120℃、時間は30〜60分である。得られた金属薄膜の酸化防止のため、窒素ガス雰囲気、不活性ガス雰囲気、真空雰囲気で加熱処理することが望ましい。真空雰囲気で乾燥を行う場合は、特に加熱の必要はなく常温で実施しても良い。その場合は乾燥時間を120分以上とする等、時間を長くすることが望ましい。
After the acid solution treatment, it is usually washed with water and dried to remove the acid solution adhering to the polyimide resin surface.
Washing with water is usually performed at a water amount of 1 to 5 L / min under conditions of 5 minutes or more.
The drying conditions are not particularly limited, and the temperature is usually 80 to 140 ° C, preferably 100 to 120 ° C, and the time is 30 to 60 minutes. In order to prevent oxidation of the obtained metal thin film, it is desirable to perform heat treatment in a nitrogen gas atmosphere, an inert gas atmosphere, or a vacuum atmosphere. When drying is performed in a vacuum atmosphere, heating is not particularly necessary, and it may be performed at room temperature. In that case, it is desirable to lengthen the time, for example, the drying time is 120 minutes or more.

(6)再イミド化工程
本工程ではイミド環を閉環する。詳しくは、前工程で得られたポリイミド樹脂を加熱することで、改質層24が再イミド化される(再イミド化ベーク処理)。これによって、図8に示すように、機械的強度、耐熱性、耐薬品性に劣る改質層を、元のポリイミド分子構造に戻すことができる。図8中、25が、再イミド化処理によってイミド化された元改質層である。
(6) Re-imidization process In this process, an imide ring is closed. Specifically, the modified layer 24 is re-imidized by heating the polyimide resin obtained in the previous step (re-imidization bake treatment). Thereby, as shown in FIG. 8, the modified layer inferior in mechanical strength, heat resistance, and chemical resistance can be returned to the original polyimide molecular structure. In FIG. 8, 25 is the original modified layer imidized by the re-imidation treatment.

処理条件は、改質層の再イミド化を達成できる限り特に制限されず、例えば、温度が250℃以上、時間は1時間以上である。得られた金属薄膜の酸化防止のため、窒素ガス雰囲気、不活性ガス雰囲気、真空雰囲気で加熱処理することが望ましい。   The treatment conditions are not particularly limited as long as the re-imidation of the modified layer can be achieved. For example, the temperature is 250 ° C. or higher and the time is 1 hour or longer. In order to prevent oxidation of the obtained metal thin film, it is desirable to perform heat treatment in a nitrogen gas atmosphere, an inert gas atmosphere, or a vacuum atmosphere.

以上に示した本発明のポリイミド樹脂表面への金属薄膜形成方法は、ポリイミド配線板、特にフレキシブル配線板の製造方法に適用可能である。
例えば、本発明のポリイミド樹脂表面への金属薄膜形成方法によって得られた金属薄膜を有するポリイミド樹脂に対して、いわゆるサブトラクティブ法またはアディティブ法等によって配線パターンを形成すればよい(配線形成工程)。
The method for forming a metal thin film on the surface of the polyimide resin of the present invention described above can be applied to a method for manufacturing a polyimide wiring board, particularly a flexible wiring board.
For example, a wiring pattern may be formed by a so-called subtractive method or additive method on a polyimide resin having a metal thin film obtained by the method for forming a metal thin film on the polyimide resin surface of the present invention (wiring forming step).

詳しくはサブトラクティブ法においては、例えば、本発明で得られた金属薄膜を有するポリイミド樹脂に対して、所望により電解/無電解めっき等により金属膜をさらに形成し、配線領域にレジストパターンを形成した後、金属膜の露出部(非配線領域)をエッチング除去し、レジストパターンを除去すればよい。   Specifically, in the subtractive method, for example, a polyimide film having a metal thin film obtained in the present invention is further formed with a metal film by electrolysis / electroless plating if desired, and a resist pattern is formed in the wiring region. Thereafter, the exposed portion (non-wiring region) of the metal film may be removed by etching to remove the resist pattern.

アディティブ法においては、例えば、本発明で得られた金属薄膜を有するポリイミド樹脂に対して非配線領域にレジストパターンを形成し、金属薄膜の露出部(配線領域)に電解/無電解めっき等により金属膜を形成した後、レジストパターンを除去し、さらに金属膜をマスクとして金属薄膜の露出部をエッチング除去すればよい。   In the additive method, for example, a resist pattern is formed in a non-wiring region with respect to the polyimide resin having a metal thin film obtained in the present invention, and the exposed portion (wiring region) of the metal thin film is electrolyzed / electrolessly plated. After the film is formed, the resist pattern is removed, and the exposed portion of the metal thin film may be removed by etching using the metal film as a mask.

以上より、本発明では、金属薄膜を厚膜化する以前の工程で、且つ、乾燥工程の前にポリイミド樹脂改質層中の残留金属イオンを除去できるため、ポリイミド樹脂と金属層との密着強度の低下の恐れがない。また、ポリイミド樹脂改質層中の残留金属イオンを除去した後の再イミド化工程により、ポリイミド改質層は元のポリイミド分子構造に戻るため、耐熱性にも優れた配線板を得ることが可能となる。   As described above, in the present invention, since the residual metal ions in the polyimide resin-modified layer can be removed before the metal thin film is thickened and before the drying process, the adhesion strength between the polyimide resin and the metal layer can be removed. There is no fear of decline. In addition, the polyimide reforming layer returns to the original polyimide molecular structure by the re-imidization process after removing the residual metal ions in the polyimide resin modifying layer, so it is possible to obtain a wiring board with excellent heat resistance. It becomes.

本発明によるポリイミド樹脂表面への金属薄膜形成方法について、実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   The method for forming a metal thin film on the polyimide resin surface according to the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

<実験例1>
カルボキシル基は、イオン交換基として機能しており、そのイオン交換のし易さは酸性下においては、一般的に
Na < K < Mg2+ < Ca2+ < H
と言われている。Hが最もカルボキシル基につきやすい。
また直接めっき法で使用される代表的な、Cuイオン、Niイオン、Agイオン、Pdイオン等の金属イオンは、イオン交換処理においてKイオンと交換されることから、酸性下におけるイオン交換の序列は、
Na < K < (Cu2+、Ni2+、Ag、Pd2+) < H
と考えることができる。
<Experimental example 1>
The carboxyl group functions as an ion exchange group, and the ease of ion exchange is generally Na + <K + <Mg 2+ <Ca 2+ <H + under acidic conditions.
It is said. H + is most easily attached to a carboxyl group.
In addition, since typical metal ions such as Cu ions, Ni ions, Ag ions, and Pd ions used in the direct plating method are exchanged with K + ions in the ion exchange treatment, the order of ion exchange under acidic conditions Is
Na + <K + <(Cu 2+ , Ni 2+ , Ag + , Pd 2+ ) <H +
Can be considered.

カルボキシル基に吸着された金属イオンの水素イオンとの交換は、上記序列において、水素イオンとの位置関係が離れた金属イオンほど交換されやすいと考えられる。よって、Naイオンを例にとり、CuイオンをNaイオンに置換し、その後Hイオンへ置換することが出来ないかどうかについて検証した。   Regarding the exchange of metal ions adsorbed on the carboxyl group with hydrogen ions, it is considered that the metal ions having a positional relationship with the hydrogen ions are more easily exchanged in the above order. Therefore, taking Na ions as an example, it was verified whether Cu ions could be replaced with Na ions and then replaced with H ions.

アルカリ改質処理、例えば水酸化カリウム水溶液を使用した改質処理を行った場合、イミド環が開環した箇所はカルボキシル基(COO−)にカリウムイオン(K)が配位した状態となっている。図9に、温度50℃、濃度5mol/Lの水酸化カリウム水溶液に3分間浸漬して改質処理を行ったポリイミド樹脂のEDX分析結果を示す。改質層からカリウムが検出されていることが判る。これを、例えば硫酸銅水溶液に5分間浸漬すると、カルボキシル基に配位していたカリウムイオンが銅イオン(Cu2+)に置換される。図10に、水酸化カリウム水溶液による改質処理後に温度25℃、濃度0.05mol/Lの硫酸銅水溶液で5分間処理したポリイミド樹脂のEDX分析結果を示す。改質層から銅が検出され、カリウムが検出されなくなっていることが判る。 When an alkali modification treatment, for example, a modification treatment using an aqueous potassium hydroxide solution is performed, the position where the imide ring is opened is in a state in which potassium ions (K + ) are coordinated to the carboxyl group (COO-). Yes. FIG. 9 shows an EDX analysis result of a polyimide resin that was subjected to modification treatment by being immersed in an aqueous potassium hydroxide solution at a temperature of 50 ° C. and a concentration of 5 mol / L for 3 minutes. It can be seen that potassium is detected from the modified layer. When this is immersed in, for example, an aqueous copper sulfate solution for 5 minutes, the potassium ions coordinated to the carboxyl groups are replaced with copper ions (Cu 2+ ). FIG. 10 shows an EDX analysis result of a polyimide resin treated with a potassium sulfate aqueous solution at a temperature of 25 ° C. and a concentration of 0.05 mol / L for 5 minutes after the modification treatment with a potassium hydroxide aqueous solution. It can be seen that copper is detected from the modified layer and potassium is no longer detected.

図11に、前記Cuイオンが吸着したポリイミド樹脂を、温度25℃、濃度0.2mol/Lのクエン酸溶液で3分間処理した後のEDX分析結果を示す。本処理は、ポリイミド樹脂中のCuイオンとクエン酸溶液中の水素イオンを交換することが目的である。Cuのピークが検出されており、Cuイオンは完全に水素イオンに交換されていない。   FIG. 11 shows an EDX analysis result after treating the polyimide resin adsorbed with Cu ions for 3 minutes with a citric acid solution having a temperature of 25 ° C. and a concentration of 0.2 mol / L. The purpose of this treatment is to exchange Cu ions in the polyimide resin and hydrogen ions in the citric acid solution. A Cu peak is detected, and the Cu ions are not completely exchanged for hydrogen ions.

図12に、温度50℃、濃度5mol/Lの水酸化カリウム水溶液に3分間浸漬して改質処理したポリイミド樹脂を、温度25℃、濃度0.2mol/Lのクエン酸溶液で1分間処理した後のEDX分析結果を示す。カリウムのピークは検出されておらず、カリウムイオンが水素イオンに置換されて事を示している。ここで我々は、カリウムイオンから水素イオンへの置換の速さに着目した。重金属のイオン(前述の例ではCuイオン)から水素イオンへの置換よりも、アルカリ金属イオン(前述の例ではカリウムイオン)から水素イオンへ置換する方が速度が速いと想定される。   In FIG. 12, a polyimide resin modified by immersion in an aqueous potassium hydroxide solution at a temperature of 50 ° C. and a concentration of 5 mol / L for 3 minutes was treated with a citric acid solution at a temperature of 25 ° C. and a concentration of 0.2 mol / L for 1 minute. The following EDX analysis result is shown. The potassium peak was not detected, indicating that the potassium ion was replaced with a hydrogen ion. Here, we focused on the speed of substitution from potassium ions to hydrogen ions. It is assumed that the rate of substitution from hydrogen ions to alkali metal ions (potassium ions in the above example) is higher than substitution from heavy metal ions (Cu ions in the above example) to hydrogen ions.

次に、金属イオンをアルカリ金属イオンに置換可能かどうかを検証した。図13に、アルカリ改質後に硫酸銅水溶液処理を行ったポリイミド樹脂を、温度25℃、濃度1mol/Lの水酸化ナトリウム(NaOH)水溶液に2分浸漬した後のEDX分析結果を示す。Cuのピークは検出されておらず、Naのピークが検出されていることが判る。このことから、CuイオンとNaイオンの置換が可能であることが判る。   Next, it was verified whether or not metal ions could be replaced with alkali metal ions. FIG. 13 shows an EDX analysis result after the polyimide resin that has been subjected to the copper sulfate aqueous treatment after the alkali modification is immersed in an aqueous solution of sodium hydroxide (NaOH) having a temperature of 25 ° C. and a concentration of 1 mol / L for 2 minutes. It can be seen that the peak of Cu is not detected and the peak of Na is detected. From this, it can be seen that substitution of Cu ions and Na ions is possible.

アルカリ金属イオンと水素イオンの交換は前記の通り容易であることから、Naイオンと水素イオンの交換も容易であると推定される。図14に、前記のNa置換されたポリイミド樹脂を温度25℃、濃度0.2mol/Lのクエン酸溶液で1分間処理した後のEDX分析結果を示す。Naのピークは検出されておらず、Naイオンは水素イオンへ置換されたものと考えられる。
この後、乾燥、再イミド化ベーク処理を実施することにより、アルカリ改質処理により開環していたイミド環は閉環し、ポリイミド改質層は元のポリイミドの分子構造に戻る。
Since the exchange of alkali metal ions and hydrogen ions is easy as described above, it is estimated that the exchange of Na ions and hydrogen ions is also easy. FIG. 14 shows an EDX analysis result after treating the Na-substituted polyimide resin with a citric acid solution having a temperature of 25 ° C. and a concentration of 0.2 mol / L for 1 minute. No Na peak was detected, and it is considered that Na ions were replaced with hydrogen ions.
Thereafter, by performing drying and re-imidization baking, the imide ring that has been opened by the alkali modification treatment is closed, and the polyimide-modified layer returns to the original polyimide molecular structure.

図15と図16にアルカリ金属含有溶液処理工程の有無による、再イミド化ベーク処理後のポリイミド分子構造への戻り具合(イミド化率)を、FT−IR(フーリエ変換赤外分光)のATR(全反射測定)法により測定した結果を示す。図15は、還元工程後にアルカリ金属含有溶液処理を行わずに、塩酸溶液処理を行ったものであり、図16は還元工程後にアルカリ金属含有溶液処理を行い、さらに酸溶液処理を行ったものである。それぞれ、比較対象として未処理のポリイミド樹脂のFT−IR結果を示してある。ポリイミドの分子構造に戻った割合を評価する方法は、以下のようにして実施した。   FIG. 15 and FIG. 16 show the degree of return (imidation rate) to the polyimide molecular structure after the re-imidization bake treatment depending on the presence or absence of the alkali metal-containing solution treatment step, and the ATR (FT-IR (Fourier transform infrared spectroscopy) ATR ( The result measured by the total reflection measurement) method is shown. FIG. 15 shows the case where the hydrochloric acid solution treatment was performed without performing the alkali metal-containing solution treatment after the reduction step, and FIG. 16 shows the case where the alkali metal-containing solution treatment was conducted after the reduction step, and further the acid solution treatment was conducted. is there. The FT-IR results of untreated polyimide resin are shown for comparison. The method for evaluating the ratio of returning to the molecular structure of polyimide was performed as follows.

FT−IRスペクトルの1500cm−1に見られる吸収はベンゼン環の骨格振動に由来する吸収帯であり、ポリイミド樹脂をアルカリ改質処理してもベンゼン環の数は変化することがないため、イミド化率を決定する際の内部標準として用いることができる。また、1780cm−1に見られる吸収スペクトルは、イミドカルボニルの対象伸縮振動に由来する吸収帯であり、イミド特有の吸収帯である。すなわち、再イミド化ベーク処理後にイミド環が閉環した際に現れるピークである。再イミド化率は、1500cm−1に対する1780cm−1の反射光強度比(T1780/T1500)により算出した。 The absorption observed at 1500 cm −1 in the FT-IR spectrum is an absorption band derived from the skeleton vibration of the benzene ring, and the number of benzene rings does not change even when the polyimide resin is subjected to alkali modification treatment. It can be used as an internal standard in determining rates. The absorption spectrum observed at 1780 cm −1 is an absorption band derived from the target stretching vibration of imide carbonyl, and is an absorption band specific to imide. That is, it is a peak that appears when the imide ring is closed after the re-imidization bake treatment. Re imidization ratio was calculated by the reflection light intensity ratio of 1780 cm -1 relative to 1500cm -1 (T 1780 / T 1500 ).

図15より反射光強度比(T1780/T1500)を算出すると、未処理のポリイミド樹脂は0.78であり、アルカリ金属含有溶液処理を行っていない試料の再イミド化ベーク後の反射強度比は0.65であった。また、図16より反射光強度比(T1780/T1500)を算出すると、未処理のポリイミド樹脂は0.20であり、アルカリ金属含有溶液処理を行った試料の再イミド化ベーク後の反射強度比は0.22であった。なお、図15の値と図16の値が異なるのは、測定装置が異なるためである。前記のように、図16のアルカリ金属含有溶液処理を行った試料の反射強度比は、未処理のポリイミド樹脂の反射強度比と近い値を示しており、イミド化率は非常に高いと考えられる。これに対して、図15のアルカリ金属含有溶液処理を行っていない試料の場合、反射強度比は未処理のポリイミド樹脂の反射強度比と0.13の差があり、再イミド化が不十分であることを示している。よって、還元工程後にアルカリ金属含有溶液処理を行うことは、直接めっき法によりポリイミド配線板を製造する過程では、不可欠な工程であると言える。 When the reflected light intensity ratio (T 1780 / T 1500 ) is calculated from FIG. 15, the untreated polyimide resin is 0.78, and the reflected intensity ratio after re-imidization baking of the sample not subjected to the alkali metal-containing solution treatment Was 0.65. Further, when the reflected light intensity ratio (T 1780 / T 1500 ) is calculated from FIG. 16, the untreated polyimide resin is 0.20, and the reflected intensity after re-imidation baking of the sample subjected to the alkali metal-containing solution treatment. The ratio was 0.22. Note that the values in FIG. 15 and the values in FIG. 16 are different because the measurement devices are different. As described above, the reflection intensity ratio of the sample subjected to the alkali metal-containing solution treatment of FIG. 16 shows a value close to the reflection intensity ratio of the untreated polyimide resin, and the imidation ratio is considered to be very high. . On the other hand, in the case of the sample not subjected to the alkali metal-containing solution treatment of FIG. 15, the reflection intensity ratio is 0.13 different from the reflection intensity ratio of the untreated polyimide resin, and re-imidization is insufficient. It shows that there is. Therefore, it can be said that performing the alkali metal-containing solution treatment after the reduction step is an indispensable step in the process of manufacturing the polyimide wiring board by the direct plating method.

<実験例2>
[実施例1]
以下に説明する工程により、ポリイミド樹脂表面へCu薄膜を形成した。
対象ポリイミド樹脂は、125μm厚のポリイミドフィルムを用いた。ポリイミドフィルムとしては、東レ・デュポン社のカプトンHを使用した(図2)。
<Experimental example 2>
[Example 1]
A Cu thin film was formed on the polyimide resin surface by the steps described below.
As the target polyimide resin, a 125 μm thick polyimide film was used. As the polyimide film, Kapton H manufactured by Toray DuPont was used (FIG. 2).

まず、ポリイミド樹脂を50℃のKOH水溶液に3分間浸漬し、改質工程を実施した(図3)。この際、KOH水溶液は、5M(mol/L)の濃度に設定した。この工程により、ポリイミド樹脂の両面についてポリイミド分子中のイミド環の加水分解が行われ、ポリイミド表面の改質層2には、カルボキシル基にカリウムイオンが配位したカルボン酸カリウム塩が形成された。改質層2の厚さは、ポリイミド樹脂の断面をSEM(走査型電子顕微鏡)で観察することにより、約3μmであることが判った。その後、ポリイミド樹脂を、2リットル/分の流水で5分間水洗を実施した。   First, the polyimide resin was immersed in a 50 ° C. aqueous KOH solution for 3 minutes to carry out a modification step (FIG. 3). At this time, the KOH aqueous solution was set to a concentration of 5M (mol / L). Through this step, the imide ring in the polyimide molecule was hydrolyzed on both sides of the polyimide resin, and in the modified layer 2 on the polyimide surface, a carboxylic acid potassium salt in which potassium ions were coordinated to the carboxyl group was formed. The thickness of the modified layer 2 was found to be about 3 μm by observing the cross section of the polyimide resin with an SEM (scanning electron microscope). Thereafter, the polyimide resin was washed with running water of 2 liters / minute for 5 minutes.

次に、ポリイミド樹脂について、Cuイオン吸着の処理を実施した(図4)。Cuイオン吸着には、硫酸銅水溶液を用いた。処理条件は、濃度が0.05M(mol/L)、温度は25℃、処理時間は10分である。なお、溶液は攪拌している。その後、ポリイミド樹脂について、水洗を行った。水洗は、2リットル/分の流水で5分間実施した。   Next, Cu ion adsorption treatment was performed on the polyimide resin (FIG. 4). A copper sulfate aqueous solution was used for Cu ion adsorption. The treatment conditions are a concentration of 0.05 M (mol / L), a temperature of 25 ° C., and a treatment time of 10 minutes. The solution is agitated. Thereafter, the polyimide resin was washed with water. Washing with water was performed for 5 minutes with running water of 2 liters / minute.

次に、ポリイミド樹脂について、還元処理を行った(図5)。還元溶液は、水素化ホウ素ナトリウム水溶液であり、濃度は0.001M(mol/L)、pHは9.2、温度は25℃、処理時間は30分とした。なお、還元溶液は攪拌を行っている。浸漬開始から30分後、ポリイミド樹脂を水素化ホウ素ナトリウム還元溶液から取り出し、水洗処理を行った。水洗は、2リットル/分の流水で5分間実施した。   Next, a reduction treatment was performed on the polyimide resin (FIG. 5). The reducing solution was an aqueous sodium borohydride solution with a concentration of 0.001 M (mol / L), a pH of 9.2, a temperature of 25 ° C., and a treatment time of 30 minutes. The reducing solution is agitated. 30 minutes after the start of immersion, the polyimide resin was taken out of the sodium borohydride reducing solution and washed with water. Washing with water was performed for 5 minutes with running water of 2 liters / minute.

次に、ポリイミド樹脂について、アルカリ金属含有溶液処理を行った(図6)。アルカリ金属含有溶液は、水酸化ナトリウム水溶液であり、濃度は1mol/L、温度は25℃、処理時間は3分とした。その後、水洗を行った。水洗は、2リットル/分の流水で30分間実施した。   Next, the alkali resin containing solution process was performed about the polyimide resin (FIG. 6). The alkali metal-containing solution was an aqueous sodium hydroxide solution, the concentration was 1 mol / L, the temperature was 25 ° C., and the treatment time was 3 minutes. Then, it washed with water. Washing with water was performed for 30 minutes with running water of 2 liters / minute.

次に、ポリイミド樹脂について、酸溶液処理を行った(図7)。酸溶液は、クエン酸水溶液であり、濃度は0.2mol/L、温度は25℃、処理時間は7分とした。その後、ポリイミド樹脂について、水洗を行った。水洗は、2リットル/分の流水で5分間実施した。   Next, an acid solution treatment was performed on the polyimide resin (FIG. 7). The acid solution was a citric acid aqueous solution, the concentration was 0.2 mol / L, the temperature was 25 ° C., and the treatment time was 7 minutes. Thereafter, the polyimide resin was washed with water. Washing with water was performed for 5 minutes with running water of 2 liters / minute.

次に、ポリイミド樹脂について、乾燥処理を行った。乾燥処理は、まず、窒素ブローによりポリイミド樹脂表面に付着した水分を除去した。次に、真空(10hPa)雰囲気中で、温度は25℃、時間は3時間の乾燥処理を実施した。   Next, the polyimide resin was dried. In the drying process, first, water adhering to the polyimide resin surface was removed by nitrogen blowing. Next, drying treatment was performed in a vacuum (10 hPa) atmosphere at a temperature of 25 ° C. and for a time of 3 hours.

次に、ポリイミド樹脂について、再イミド化処理を行った(図8)。再イミド化処理は、窒素ガス雰囲気中で、300℃、1時間実施した。得られたCu薄膜形成ポリイミド樹脂の模式図は図8の通りである。ポリイミド樹脂の表面にCu金属薄膜3が形成されていることを示す。また、図17に、実際のポリイミド樹脂の断面をSEMにより観察した像を示す。析出したCu薄膜は、ポリイミド表面付近で層を形成している。図18に、図17中のA点をEDX(エネルギー分散X線分析)分析して得られたチャートを示す。Cu及びNaのピークは検出されておらず、ポリイミド樹脂中にCuイオン、Naイオンが残存していないことが判る。   Next, the reimidation process was performed about the polyimide resin (FIG. 8). The re-imidation treatment was performed at 300 ° C. for 1 hour in a nitrogen gas atmosphere. A schematic view of the obtained Cu thin film-forming polyimide resin is as shown in FIG. It shows that the Cu metal thin film 3 is formed on the surface of the polyimide resin. FIG. 17 shows an image obtained by observing a cross section of an actual polyimide resin with an SEM. The deposited Cu thin film forms a layer near the polyimide surface. FIG. 18 shows a chart obtained by performing EDX (energy dispersive X-ray analysis) analysis on the point A in FIG. Cu and Na peaks are not detected, and it can be seen that Cu ions and Na ions do not remain in the polyimide resin.

さらに、Cu薄膜とポリイミド樹脂の密着強度を測定するためにピール試験を実施した。ピール強度は、10〜12N/cmを示した。さらに、高温処理(150℃、196時間保持)後の密着強度低下は、約10%であった。ピール試験後の破断面は、Cu薄膜とポリイミド樹脂の界面であった。改質されていたポリイミド樹脂部で破断を起こしていないことから、再イミド化処理を行うことにより、ポリイミド樹脂の機械強度を保ちつつ、ポリイミド樹脂とCu薄膜層の密着強度を高くすることができた。   Furthermore, a peel test was performed to measure the adhesion strength between the Cu thin film and the polyimide resin. The peel strength was 10-12 N / cm. Furthermore, the decrease in adhesion strength after high temperature treatment (150 ° C., maintained for 196 hours) was about 10%. The fracture surface after the peel test was the interface between the Cu thin film and the polyimide resin. Since the polyimide resin portion that has been modified has not been broken, re-imidization treatment can increase the adhesion strength between the polyimide resin and the Cu thin film layer while maintaining the mechanical strength of the polyimide resin. It was.

ピール強度(密着強度)の測定方法について述べる。ピール強度は、JISC6471に規定されている90°引き剥がし試験方法により測定した。試験機は、一般的な引張試験機を用いた。前記に述べた工程により金属薄膜が形成されたポリイミド樹脂に対して電解めっきにより金属膜の膜厚を18μmに増膜した後、ポリイミド樹脂裏面を適当な金属板に貼り付ける。貼り付けは、市販のエポキシ系接着剤を用いた。接着剤が硬化後、ポリイミド樹脂が貼り付けられた金属板をピール試験治具に取り付け、試験片の一方と、引っ張り試験機のロードセルと接続する。この後、引っ張り試験を行い、引き剥がし強度を求め、これをピール強度とした。   A method for measuring peel strength (adhesion strength) will be described. The peel strength was measured by a 90 ° peeling test method defined in JISC6471. A general tensile tester was used as the tester. After the film thickness of the metal film is increased to 18 μm by electrolytic plating on the polyimide resin on which the metal thin film is formed by the process described above, the back surface of the polyimide resin is attached to an appropriate metal plate. A commercially available epoxy adhesive was used for pasting. After the adhesive is cured, a metal plate to which the polyimide resin is attached is attached to a peel test jig, and one of the test pieces is connected to a load cell of a tensile tester. Thereafter, a tensile test was performed to determine the peel strength, which was defined as peel strength.

[実施例2]
本実施例では、以下の処理条件により還元工程を実施したこと以外、実施例1と同様の方法により、ポリイミド樹脂表面へCu薄膜を形成した。
還元剤にジメチルアミンボランを用い、濃度は0.5mol/L、pHは8.9、温度は50℃、処理時間は12分とした。
得られたポリイミド樹脂は、断面観察の結果、実施例1と同様の析出形態であった。また、図17のA点に相当する箇所をEDX分析した結果、実施例1と同様、Cu、Naのピークが検出されることはなかった。さらに、ポリイミド樹脂とCu薄膜層の密着強度は12〜14N/cmを示した。高温処理(150℃、196時間保持)後の密着強度低下は、約10%であった。
[Example 2]
In this example, a Cu thin film was formed on the polyimide resin surface by the same method as in Example 1 except that the reduction process was performed under the following processing conditions.
Dimethylamine borane was used as the reducing agent, the concentration was 0.5 mol / L, the pH was 8.9, the temperature was 50 ° C., and the treatment time was 12 minutes.
The obtained polyimide resin was the same precipitation form as Example 1 as a result of cross-sectional observation. Further, as a result of EDX analysis of the portion corresponding to the point A in FIG. 17, the peaks of Cu and Na were not detected as in Example 1. Furthermore, the adhesion strength between the polyimide resin and the Cu thin film layer was 12 to 14 N / cm. The decrease in adhesion strength after high temperature treatment (150 ° C., maintained for 196 hours) was about 10%.

[実施例3]
本実施例では、以下の処理条件によりアルカリ金属含有溶液処理工程を実施したこと以外、実施例1と同様の方法により、ポリイミド樹脂表面へCu薄膜を形成した。
アルカリ金属含有溶液は、水酸化カリウム水溶液であり、濃度は1mol/L、温度は25℃、処理時間は3分とした。その後、水洗を行った。水洗は、2リットル/分の流水で30分間実施した。
得られたポリイミド樹脂は、断面観察の結果、実施例1と同様の析出形態であった。また、図17のA点に相当する箇所をEDX分析した結果、実施例1と同様、Cu、Kのピークが検出されることはなかった。さらに、ポリイミド樹脂とCu薄膜層の密着強度は12〜14N/cmを示した。高温処理(150℃、196時間保持)後の密着強度低下は、約10%であった。
[Example 3]
In this example, a Cu thin film was formed on the polyimide resin surface by the same method as in Example 1 except that the alkali metal-containing solution treatment step was performed under the following treatment conditions.
The alkali metal-containing solution was an aqueous potassium hydroxide solution, the concentration was 1 mol / L, the temperature was 25 ° C., and the treatment time was 3 minutes. Then, it washed with water. Washing with water was performed for 30 minutes with running water of 2 liters / minute.
The obtained polyimide resin was the same precipitation form as Example 1 as a result of cross-sectional observation. Further, as a result of the EDX analysis of the portion corresponding to the point A in FIG. 17, the Cu and K peaks were not detected as in Example 1. Furthermore, the adhesion strength between the polyimide resin and the Cu thin film layer was 12 to 14 N / cm. The decrease in adhesion strength after high temperature treatment (150 ° C., maintained for 196 hours) was about 10%.

[実施例4]
本実施例では、対象としたポリイミド樹脂を東レ・デュポン社のカプトンENを用いたこと及び、改質工程のKOH処理時間を40分としたこと以外、実施例1と同様の方法により、ポリイミド樹脂表面へCu薄膜を形成した。
得られたポリイミド樹脂は、断面観察の結果、実施例1と同様の析出形態であった。また、図17のA点に相当する箇所をEDX分析した結果、実施例1と同様、Cu、Naのピークが検出されることはなかった。さらに、ポリイミド樹脂とCu薄膜層の密着強度は9〜10N/cmを示した。高温処理(150℃、196時間保持)後の密着強度低下は、約10%であった。
[Example 4]
In this example, the polyimide resin was subjected to the same method as in Example 1 except that Kapton EN manufactured by Toray DuPont was used as the target polyimide resin and the KOH treatment time in the modification step was 40 minutes. A Cu thin film was formed on the surface.
The obtained polyimide resin was the same precipitation form as Example 1 as a result of cross-sectional observation. Further, as a result of EDX analysis of the portion corresponding to the point A in FIG. 17, the peaks of Cu and Na were not detected as in Example 1. Furthermore, the adhesion strength between the polyimide resin and the Cu thin film layer was 9 to 10 N / cm. The decrease in adhesion strength after high temperature treatment (150 ° C., maintained for 196 hours) was about 10%.

[比較例1]
実施例1の処理工程の内、アルカリ水溶液処理を行わなかったこと、および酸溶液処理時間を15分としたこと以外、実施例1と同様の方法により、ポリイミド樹脂表面へCu薄膜を形成した。
得られたCu薄膜形成ポリイミド樹脂は、断面観察の結果、実施例1と構造は同じであった。図19に、実際のポリイミド樹脂の断面をSEMにより観察した像を示す。図20に、図19中のB点をEDX(エネルギー分散X線分析)分析して得られたチャートを示す。Cuのピークが検出されており、ポリイミド樹脂中にCuイオンが残存していることが判る。さらに、Cu薄膜とポリイミド樹脂の密着強度を測定するためにピール試験を実施した。ピール強度は、4〜5N/cmを示した。破断面は、ポリイミド樹脂の元改質層であった箇所が大部分であった。改質層中にCuイオンが残存した状態で再イミド化ベーク処理を実施しているため、十分に元のポリイミド分子構造に戻っておらず、ポリイミド樹脂のバルク強度が低下したためであると考えられる。
[Comparative Example 1]
A Cu thin film was formed on the polyimide resin surface in the same manner as in Example 1 except that the alkaline aqueous solution treatment was not performed in the treatment steps of Example 1 and that the acid solution treatment time was 15 minutes.
As a result of cross-sectional observation, the obtained Cu thin film-forming polyimide resin had the same structure as Example 1. In FIG. 19, the image which observed the cross section of the actual polyimide resin by SEM is shown. FIG. 20 shows a chart obtained by EDX (energy dispersive X-ray analysis) analysis of point B in FIG. A Cu peak is detected, and it can be seen that Cu ions remain in the polyimide resin. Furthermore, a peel test was performed to measure the adhesion strength between the Cu thin film and the polyimide resin. The peel strength was 4-5 N / cm. The portion of the fracture surface that was the original modified layer of the polyimide resin was mostly. It is considered that the re-imidization bake treatment was carried out with Cu ions remaining in the modified layer, so that it did not sufficiently return to the original polyimide molecular structure and the bulk strength of the polyimide resin was lowered. .

本発明はフレキシブル配線板の製造に利用可能であり、片面フレキシブル配線板、両面フレキシブル配線板を複数枚積層した多層フレキシブル配線板や、ガラスエポキシ基板などの硬質基板とも合わせて積層したリジッド−フレキシブル配線板の製造などにも広く利用可能である。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used in the manufacture of flexible wiring boards. Rigid-flexible wiring in which a single-sided flexible wiring board, a multilayer flexible wiring board in which a plurality of double-sided flexible wiring boards are laminated, and a hard board such as a glass epoxy board are laminated together. It can be widely used for the manufacture of plates.

本発明によるポリイミド樹脂表面への金属薄膜形成方法の工程フロー図。The process flow figure of the metal thin film formation method to the polyimide resin surface by this invention. 本発明に用いたポリイミド樹脂の概略断面模式図。The schematic cross-sectional schematic diagram of the polyimide resin used for this invention. 本発明によるポリイミド樹脂表面改質後の概略断面模式図。The schematic cross-sectional schematic diagram after the polyimide resin surface modification by this invention. 本発明によるポリイミド樹脂への金属イオン吸着後の概略断面模式図。The schematic cross-sectional schematic diagram after metal ion adsorption | suction to the polyimide resin by this invention. 本発明によるポリイミド樹脂への金属薄膜形成後の概略断面模式図。The schematic cross-sectional schematic diagram after the metal thin film formation to the polyimide resin by this invention. 本発明によるポリイミド樹脂へのアルカリ金属含有溶液処理後の概略断面模式図。The schematic cross-sectional schematic diagram after the alkali metal containing solution process to the polyimide resin by this invention. 本発明によるポリイミド樹脂への酸溶液処理後の概略断面模式図。The schematic cross-sectional schematic diagram after the acid solution process to the polyimide resin by this invention. 本発明による再イミド化ベーク処理後の概略断面模式図。The schematic cross-sectional schematic diagram after the re-imidation baking process by this invention. アルカリ改質後のポリイミド樹脂改質層のEDX分析結果。The EDX analysis result of the polyimide resin modified layer after alkali modification. アルカリ改質後に硫酸銅水溶液で処理したポリイミド樹脂改質層のEDX分析結果。The EDX analysis result of the polyimide resin modified layer processed with the copper sulfate aqueous solution after alkali modification. アルカリ改質後に硫酸銅水溶液処理を行い、さらにクエン酸水溶液で処理したポリイミド改質層のEDX分析結果。The EDX analysis result of the polyimide modified layer which processed the copper sulfate aqueous solution after alkali modification, and also processed with the citric acid aqueous solution. アルカリ改質後にクエン酸水溶液で処理したポリイミド改質層のEDX分析結果。The EDX analysis result of the polyimide modified layer processed with the citric acid aqueous solution after alkali modification. アルカリ改質後に硫酸銅水溶液処理を行い、さらに水酸化ナトリウム水溶液で処理したポリイミド改質層のEDX分析結果。The EDX analysis result of the polyimide modified layer which processed the copper sulfate aqueous solution after alkali modification, and also processed with the sodium hydroxide aqueous solution. アルカリ改質後に硫酸銅水溶液処理を行い、次に水酸化ナトリウム水溶液処理を行い、さらにクエン酸水溶液で処理したポリイミド改質層のEDX分析結果。The EDX analysis result of the polyimide modification layer which performed the copper sulfate aqueous solution process after alkali modification, then the sodium hydroxide aqueous solution process, and also processed with the citric acid aqueous solution. 再イミド化ベーク処理後のFT−IR分析結果(アルカリ金属含有溶液処理なし)。The FT-IR analysis result after a re-imidation baking process (no alkali metal containing solution process). 再イミド化ベーク処理後のFT−IR分析結果(アルカリ金属含有溶液処理あり)。FT-IR analysis results after re-imidization bake treatment (with alkali metal-containing solution treatment). 実施例1による、ポリイミド樹脂表面へのCu薄膜形成後の断面SEM像。The cross-sectional SEM image after Cu thin film formation to the polyimide resin surface by Example 1 was shown. 実施例1による、ポリイミド樹脂表面へのCu薄膜形成後の断面EDX分析結果。The cross-sectional EDX analysis result after Cu thin film formation to the polyimide resin surface by Example 1 was shown. 比較例1による、ポリイミド樹脂表面へのCu薄膜形成後の断面SEM像。The cross-sectional SEM image after Cu thin film formation to the polyimide resin surface by the comparative example 1. FIG. 比較例1による、ポリイミド樹脂表面へのCu薄膜形成後の断面EDX分析結果。The cross-sectional EDX analysis result after Cu thin film formation to the polyimide resin surface by the comparative example 1 was shown. 従来技術の一例の工程フロー図。The process flowchart of an example of a prior art. 従来技術の一例の工程フロー図。The process flowchart of an example of a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

1:ポリイミド樹脂、2:改質層、3:ポリイミド樹脂中に析出した金属薄膜、21:金属イオンを吸着した改質層、22:金属薄膜を析出した後に残留金属イオンを含有した改質層、23:アルカリ金属含有溶液処理後の改質層、24:酸溶液処理後の改質層、25:再イミド化ベーク処理後の元改質層、101:ポリイミド樹脂、211:金属イオンを吸着した改質層、212:金属薄膜を析出した後の改質層、312:還元処理により析出した金属薄膜層、411:回路形成用に増膜した金属層、412:エッチングにより形成された配線間のスペース、413:酸処理により残留金属イオンが減少した改質層、414:再閉環工程により元のポリイミド構造に戻った配線間スペースのポリイミド樹脂、415:アルカリ溶液処理によりポリイミド樹脂がエッチング除去された配線間スペース、416:酸処理により残留金属イオンが減少した改質層、417:再閉環工程により元のポリイミド構造に戻った配線間スペースのポリイミド樹脂、A:EDX分析箇所、B:EDX分析箇所。   1: polyimide resin, 2: modified layer, 3: metal thin film deposited in polyimide resin, 21: modified layer adsorbing metal ions, 22: modified layer containing residual metal ions after depositing metal thin film , 23: Modified layer after treatment with alkali metal-containing solution, 24: Modified layer after treatment with acid solution, 25: Original modified layer after re-imidization baking treatment, 101: Polyimide resin, 211: Adsorption of metal ions 212: Modified layer after depositing metal thin film, 312: Metal thin film layer deposited by reduction treatment, 411: Metal layer increased for circuit formation, 412: Between wirings formed by etching 413: Modified layer in which residual metal ions have been reduced by acid treatment, 414: Polyimide resin in inter-wiring space returned to original polyimide structure by re-ringing process, 415: By alkaline solution treatment Inter-wiring space from which polyimide resin has been etched away, 416: Modified layer in which residual metal ions have been reduced by acid treatment, 417: Polyimide resin in inter-wiring space that has returned to the original polyimide structure by re-ringing process, A: EDX analysis Location, B: EDX analysis location.

Claims (4)

アルカリ性溶液によりポリイミド樹脂表面を処理してイミド環を開環し、改質層を形成する工程;
金属イオン含有溶液により該改質層を処理する工程;
還元浴により該改質層を処理する工程;
アルカリ金属含有溶液により該改質層を処理する工程;
酸溶液により該改質層を処理する工程;および
イミド環を閉環する再イミド化工程;
を含むことを特徴とするポリイミド樹脂表面への金属薄膜形成方法。
Treating the polyimide resin surface with an alkaline solution to open the imide ring and forming a modified layer;
Treating the modified layer with a metal ion-containing solution;
Treating the modified layer with a reducing bath;
Treating the modified layer with an alkali metal-containing solution;
Treating the modified layer with an acid solution; and a re-imidation step for closing an imide ring;
A method for forming a metal thin film on a polyimide resin surface, comprising:
ポリイミド樹脂が、ピロメリット酸二無水物と芳香族ジアミンとを反応させて製造されたポリイミド樹脂であることを特徴とする請求項1に記載のポリイミド樹脂表面への金属薄膜形成方法。   The method for forming a metal thin film on a polyimide resin surface according to claim 1, wherein the polyimide resin is a polyimide resin produced by reacting pyromellitic dianhydride and an aromatic diamine. ポリイミド樹脂が、ピロメリット酸二無水物およびビフェニルテトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミンとを反応させて製造されたポリイミド樹脂であることを特徴とする請求項1に記載のポリイミド樹脂表面への金属薄膜形成方法。   2. The polyimide resin surface according to claim 1, wherein the polyimide resin is a polyimide resin produced by reacting pyromellitic dianhydride and biphenyltetracarboxylic dianhydride with an aromatic diamine. Metal thin film forming method. 芳香族ジアミンが4,4’−ジアミノジフェニルエーテルおよびパラフェニレンジアミンを含む請求項2または3に記載のポリイミド樹脂表面への金属薄膜形成方法。   The method for forming a metal thin film on a polyimide resin surface according to claim 2 or 3, wherein the aromatic diamine contains 4,4'-diaminodiphenyl ether and paraphenylenediamine.
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