JP2768781B2 - 配線板 - Google Patents

配線板

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JP2768781B2
JP2768781B2 JP2002879A JP287990A JP2768781B2 JP 2768781 B2 JP2768781 B2 JP 2768781B2 JP 2002879 A JP2002879 A JP 2002879A JP 287990 A JP287990 A JP 287990A JP 2768781 B2 JP2768781 B2 JP 2768781B2
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光正 森
久留美 三宅
充幸 高田
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  • Non-Metallic Protective Coatings For Printed Circuits (AREA)
  • Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は有機材料を絶縁体とする配線板に関する。
[従来の技術] 従来の配線板、たとえば「電子情報通信学会論文誌
C」Vol.J71−C、No.11(1988)、p.1510〜1515に示さ
れた配線板は、第3図(断面図)に示すような構造であ
る。図中、(1)は基板、(4)は銅からなる電気伝導
体、(3)はポリイミドからなる絶縁体である。
このような基板と銅とポリイミドとからなる配線板は
つぎのようにして製造されている。まず、真空蒸着法に
よって基板(1)上に所定膜厚の純度が99.99%をこえ
るような高純度の銅の膜を形成する。ついでポリイミド
前駆体であるポリアミック酸を含むワニスを所定膜厚に
なるように銅膜のうえに塗布し、チッ素雰囲気中、約35
0℃で熱処理してポリアミック酸をポリイミドに変化さ
せてポリイミド膜を形成する。このような銅膜形成工程
とポリイミド膜形成工程とを順次くりかえすことにより
多層化させ、この際に銅膜とポリイミド膜とに適当なパ
ターンニングを施すことによって所望の配線板を製造す
ることができる。
ところで、配線板、とくにたとえば高速コンピュータ
用などの高速の信号を高品位のまま伝送させる必要のあ
る配線板には、導体材料の比抵抗(Ω・cm)が低いこ
と、絶縁体材料の誘電率が低いこと、さらには様々な熱
加工に対する耐熱性を有することが要求される。比抵抗
の低い導伝材料としては、銀、銅などがあるが、銅は銀
についで比抵抗の低い材料であり、銀と比べて電気化学
的に安定で配線間で絶縁劣化が生じにくい材料である。
また、絶縁体のうちでもポリイミドは300℃以上の耐熱
性を有し、かつ誘電率が低い数少ない有機材料の1つで
ある。このため、前記の例のように銅とポリイミドを組
合わせた配線板の開発が積極的に行なわれている。
[発明が解決しようとする課題] ところが銅とポリイミドとは反応性が高く、とくに高
温状態においては、銅がポリイミド中に拡散するので銅
とポリイミドとの反応が生じやすくなり、ポリイミドの
耐熱性が低下するという問題がある。さらに反応状態に
よっては銅とポリイミドとの界面で剥離が生じ、配線板
として機能しなくなるという問題もある。前記反応はポ
リイミドのイミド環の分解に起因するものと考えられ
る。
従来、このような問題点を解決するために、たとえ
ば、エフ エス オーウチ(F.S.Ohuchi)らの「ジャー
ナル オブ バキューム サイエンス アンド テクノ
ロジー(J.Vac.Sci.Technol.)」A6(3)(1988)p.10
04〜1006に開示されているように、銅とポリイミドとの
間にチタンやニッケルなど他の材料を挿入してポリイミ
ド中への銅の拡散を抑制した配線板が考えられている。
第4図は、このような銅(4)とポリイミド(3)との
間に他の材料(6)を挿入した配線板の断面図である。
ところがチタンなどの他の材料を前記のようにして用
いると、チタンなどが銅に比べて比抵抗が高いことから
配線の抵抗が高くなり、さらには異種金属の接触により
局部電界が発生して腐食しやすくなるので、長期信頼性
が低下するという問題がある。
[課題を解決するための手段] 本発明者らは前記のような問題を解消するための手段
として、銅の表面を改質して銅とポリアミック酸の間の
電子移動を抑制するようにした配線基板の製造方法を見
出し、すでに特許出願を行なっている(特願平1−2222
21号)。本発明は別の手段により前記問題を解消するた
めになされたものであり、銅を主体とする電気伝導体と
ポリイミドなどの絶縁体との間に他の材料を挿入するこ
となしに、銅とポリイミドなどの有機物との反応が抑制
された長期信頼性にすぐれた配線板をうることを目的と
する。
本発明は、有機物からなる絶縁体と、銅を主体とする
電気伝導体とが積層されてなる配線板であって、前記電
気伝導体が該電気伝導体中に炭素および硫黄から選ばれ
た少なくとも1種を総重量で0.01%以上2%以下含有す
るようにしたものである。また、有機物からなる絶縁体
と、銅を主体とする電気伝導体とが積層されてなる配線
板であって、前記絶縁体が銅、チタン、ニッケル、パラ
ジウムおよびクロムから選ばれた少なくとも1種を総重
量で5ppm以上含有するようにしたものである。また、上
記配線板のそれぞれにおいて、有機物をポリイミドにし
たものである。
[実施例] まず本発明の配線板のうち、有機物からなる絶縁体
と、銅を主体として内部に炭素および硫黄から選ばれた
少なくとも1種を総重量で0.01%以上2%以下含有する
電気伝導体とが積層されてなる配線板(第1の配線板)
について説明する。
絶縁体を構成する有機物は、誘電率が低く、耐熱性の
高いものが好ましく、その具体例としては、たとえばポ
リイミド、エポキシ樹脂、フッ素樹脂などがあげられ
る。なかでも、ポリイミドは300℃以上の耐熱性、高い
化学的安定性、高い電気伝導体、低い誘電率など、配線
板を構成する絶縁体としてすぐれた性能を有する。
第1の配線板においては、銅を主体とする電気伝導体
に炭素および硫黄から選ばれた少なくとも1種が含有さ
れているので、銅と前記有機物との反応が抑制される。
前記電気伝導体中の炭素や硫黄の含有率は総重量で0.
01%以上2%以下である。該割合が0.01%未満になる
と、銅と有機物との反応を抑制する効果が充分にえられ
なくなる。
第1の配線板は、絶縁体の層を形成する工程と電気伝
導体の層を形成する工程とを所望の回数繰返し、その際
絶縁体の層と電気伝導体の層とに所望のパターニングを
施すことにより製造しうる。
前記絶縁体の層の形成方法はとくに限定はなく、たと
えば絶縁体がポリイミドのばあい、ポリアミック酸を含
むワニスを塗布し、熱処理してポリイミドに変換させる
などの通常の方法があげられる。
前記電気伝導体の層の形成方法にもとくに限定はな
く、たとえば真空蒸着法、めっき法などあげられ、この
うち真空蒸着法としては、さらに炭素や硫黄を含有する
銅材を用いて真空蒸着する方法((a)方法)、真空中
に有機気体や硫化気体を導入して真空蒸着する方法
((b)方法)、同一の真空蒸着装置内において、銅と
同時に炭素、硫黄、炭素や硫黄を含有する化合物を真空
蒸着する方法((c)方法などがあげられる。電気伝導
体中の炭素や硫黄の含有割合は、これらの方法における
条件を調整することにより抑制しうる。
前記(a)方法に用いる炭素や硫黄を含有する銅材に
とくに限定はないが、たとえば炭素の含有率を高めた銅
材や、硫化銅を硫黄換算で0.01〜2重量%(以下、0.01
重量%以上と略す)含有する銅材などがあげられる。
前記(b)方法に用いる有機気体としては、たとえば
メタノール(CH3OH)、エタノール(C2H5OH)、アセト
ン(CH3COCH3)など、硫化気体としては、たとえば硫化
水素(H2S)、二酸化イオウ(SO2)などがあげられる。
前記(c)方法に用いる蒸着材料としては、たとえば
グラファイト(C)、硫黄(S)、過硫酸アンモニウム
((NH42 S2O8)、その他の有機化合物(CaHbOcN
d(a、b、c、dは任意の整数))などがあげられ
る。
前記めっき法としては、めっき液中に有機物や硫黄を
含有する化合物を含有させる方法があげられる。該有機
物としてはゼラチン、カゼインなどのたんぱく質類、ぶ
どう糖などの糖類、フェノール、フェノールスルホン酸
など、硫黄を含有する化合物としては硫酸(H2SO4)、
硫酸銅(CuSO4)、チオ硫酸ナトリウム(Na2S2O3)、チ
オシアン化カリウム(KCNS)などがあげられる。
以上のごとき本発明の第1の配線板の一例を第1図に
示す。図中、(1)は基板、(2)は銅を主体とし、炭
素または硫黄を0.01重量%以上含有する電気伝導体、
(3)はポリイミドからなる絶縁体である。なお、本発
明の配線板は必要により、前記積層工程を順次繰返して
多層化される。
つぎに本発明の配線板のうち、有機物からなり、銅、
チタン、ニッケル、パラジウムおよびクロムから選ばれ
た少なくとも1種(以下、特定の元素ともいう)を総重
量で5ppm以上含有する絶縁体と、銅を主体とする電気伝
導体とが積層されてなる配線板(第2の配線板)につい
て説明する。
前記有機物としては、第1の配線板に用いられるもの
と同様のものがあげられるが、ポリイミドがとくに好ま
しい。
第2の配線板においては、絶縁体中に特定の元素が含
有されているため、銅とポリイミドなどの有機物との反
応が抑制される。
前記絶縁体中には特定の元素が総重量で5ppm以上、好
ましくは0.5%以下含有される。該割合が5ppm未満にな
ると、銅と有機物との反応を抑制する効果が充分えられ
なくなる。
第2の配線板における銅を主体とする電気伝導体は、
従来の配線板に用いられているものと同様でよい。
また、絶縁体の層および電気伝導体の層の厚さは従来
の配線板と同様でよい。
本発明の第2の配線板を製造する際の絶縁体の層の形
成方法にとくに限定はないが、たとえば有機物としてポ
リイミドを用いるばあい、5ppm以上の特定の元素を含有
するポリアミック酸を含むワニスを所定の膜厚になるよ
うに塗布し、チッ素雰囲気中、約350℃で熱処理してポ
リアミック酸をポリイミドに変換させる方法((d)方
法)、ポリアミック酸の膜をポリイミドに変換させたの
ち特定の元素を含む気体または液体に曝して特定の元素
をポリイミド中にドープさせる方法((e)方法)、ポ
リアミック酸の膜をポリイミドに変換したのち特定の元
素のイオンを加速してポリイミドに打込む方法((f)
方法)などがあげられる。絶縁体中の特定の元素の含有
割合は、これらの方法における条件を調整することによ
り制御しうる。
前記(d)の方法に用いる特定の元素は、イオンの状
態でワニス中に含有させたり、ポリアミック酸の一部と
置換させて含有させたりすればよい。
前記(e)の方法に用いる特定の元素を含む気体とし
ては、たとえばこれら特定の元素を含む有機金属たとえ
ばニッケルカルボニル(Ni(CO))など、特定の元素
を含む液体としては、たとえば硫酸銅(CuSO4)、塩化
チタン(TiCl4)、塩化パラジウム(PdCl2)、クロム酸
ナトリウム(Na2 CrO4)、硫酸ニッケル(NiSO4)の溶
液などがあげられる。
前記(f)の方法では、特定の元素を含む材料を加熱
などして気化させ、イオン化処理、質量分離処理のの
ち、このイオンを電場中で加速すればよい。
前記電気伝導体の層は従来法により形成すればよい。
以上のごとき本発明の第2の配線板の一例を第2図に
示す。図中、(1)は基板、(4)は銅を主体とする電
気伝導体、(5)は特定の元素を5ppm以上含有するポリ
イミドである。なお、第2の配線板も必要により前記積
層工程を順次くりかえして多層化される。また、必要に
応じて、銅を主体とし、炭素および硫黄から選ばれた少
なくとも1種を総重量で0.01%以上2%以下含有する電
気伝導体と、特定の元素を5ppm以上含有する絶縁体とを
組合わせてもよい。
[発明の効果] 本発明の配線板は、高温過程などにおける有機物と銅
との反応が大幅に抑制され、信頼性が向上し、電気抵抗
の増加も抑制された配線板である。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図はそれぞれ本発明の配線板の例を示
す断面図、第3図は従来の銅の層とポリイミドの層から
なる配線板の断面図、第4図は従来の銅の層とポリイミ
ドの層との間に他の材料を挿入した配線板の断面図であ
る。 (図面の主要符号) (1):基板 (2):炭素または硫黄を0.01重量%以上含有する電気
伝導体 (3):ポリイミド (4):電気伝導体 (5):特定の元素を5ppm以上含有するポリイミド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高田 充幸 兵庫県尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電機株式会社材料研究所内 (72)発明者 森広 喜之 兵庫県尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電機株式会社材料研究所内 (56)参考文献 特開 平2−50493(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H05K 3/22 - 3/28 H05K 3/10 - 3/26,3/38 H01B 3/30

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】有機物からなる絶縁体と、銅を主体とする
    電気伝導体とが積層されてなる配線板であって、前記電
    気伝導体が該電気伝導体中に炭素および硫黄から選ばれ
    た少なくとも1種を総重量で0.01%以上2%以下含有す
    ることを特徴とする配線板。
  2. 【請求項2】有機物からなる絶縁体と、銅を主体とする
    電気伝導体とが積層されてなる配線板であって、前記絶
    縁体が銅、チタン、ニッケル、パラジウムおよびクロム
    から選ばれた少なくとも1種を総重量で5ppm以上含有す
    ることを特徴とする配線板。
  3. 【請求項3】有機物がポリイミドであることを特徴とす
    る請求項1または2記載の配線板。
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