JP5164464B2 - Resin substrate - Google Patents

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Description

本発明は、樹脂基板部材、特にフレキシブルな樹脂基板に関する。詳しくは、例えばフィルム上に配線層を有する一般的なフレキシブルプリント配線(Flexible Print Circuit)基板に加え、半導体ベアチップが直接樹脂基板に実装されるフレキシブルプリント配線基板、有機半導体や有機導電体からなる能動素子や電気配線を含むフレキシブルデバイス、樹脂基板を使用する液晶表示素子(LCD:Liquid Crystal Display)、有機エレクトロルミネッセンス(OLED:Organic Light Emitting Diode)ディスプレイなどのフレキシブルディスプレイ、及びフレキシブル太陽電池などの基板部材として好適に使用される。   The present invention relates to a resin substrate member, particularly a flexible resin substrate. Specifically, for example, in addition to a general flexible printed circuit board having a wiring layer on a film, a flexible printed wiring board in which a semiconductor bare chip is directly mounted on a resin substrate, an active made of an organic semiconductor or an organic conductor. Flexible devices including elements and electrical wiring, liquid crystal display elements (LCD: Liquid Crystal Display) using resin substrates, organic electroluminescence (OLED: Organic Light Emitting Diode) displays, etc., and substrate materials such as flexible solar cells Is preferably used.

従来、FPC基板は、耐熱性、耐薬品性、寸法安定性に優れた樹脂材料からなるフィルム基板上にCu膜に代表される良導電性材料で形成される電気配線層などから構成される。軽量化、薄型化の特長をもつFPC基板は、湾曲した状態、すなわち良導電性材料とフィルム基板面に応力がかかった状態で使用されることが想定されるため、長期的な信頼性項目の中でフィルム基板とCu膜配線層との密着強度は非常に重要である。   Conventionally, an FPC board is composed of an electric wiring layer formed of a highly conductive material typified by a Cu film on a film substrate made of a resin material having excellent heat resistance, chemical resistance, and dimensional stability. FPC boards with features of weight reduction and thinning are assumed to be used in a curved state, that is, in a state where stress is applied to the highly conductive material and the film substrate surface. Among them, the adhesion strength between the film substrate and the Cu film wiring layer is very important.

また、樹脂基板表面は、パターン部分以外の大半のNi-Cr膜、Cu膜がエッチング除去されて樹脂フィルムが露出するため、水蒸気、酸素透過性の点では不十分である。   In addition, the surface of the resin substrate is insufficient in terms of water vapor and oxygen permeability because most of the Ni—Cr film and Cu film other than the pattern portion are etched away to expose the resin film.

さらに、FPC基板には、樹脂モールドされた半導体素子を実装することが多かったが、低コスト化及び実装密度を上げ小面積化を図るため、システム イン パッケージと呼ばれる高密度実装方法などに見られるように、樹脂モールドの無いベアチップを高密度に樹脂基板に実装したのちパッシベーション層を形成する方法もとられるようになってきている。このため半導体素子の長期信頼性を確保するためにパッシベーション機能も従来に増して重要になってきている。このようなベアチップ実装には一般的にAu-Sn合金が用いられ、FPC基板にも〜300℃の耐熱性が要求されてきた。最近では超音波を併用することで200℃以下まで低温化が図られているが、この用途のためには耐熱性は依然として重要である。   In addition, resin-molded semiconductor elements were often mounted on FPC boards, but they are found in high-density mounting methods called system-in-package in order to reduce costs, increase mounting density, and reduce area. As described above, a method of forming a passivation layer after mounting a bare chip without a resin mold on a resin substrate at a high density has come to be used. For this reason, in order to ensure the long-term reliability of a semiconductor element, the passivation function has become more important than ever. For such bare chip mounting, an Au—Sn alloy is generally used, and heat resistance of up to 300 ° C. has been required for the FPC substrate. Recently, the use of ultrasonic waves has been used to lower the temperature to 200 ° C. or lower, but heat resistance is still important for this application.

FPC基板用途に加え、携帯機器に要求される軽量化、薄型化に対応するために、液晶表示素子(LCD:Liquid Crystal Display)、有機エレクトロルミネッセンス(OLED:Organic Light Emitting Diode)ディスプレイにおいて、ガラス基板の代替としての樹脂基板の使用や、太陽光発電素子用のシリコンウエハーの代替としての樹脂基板が使用が試みられている。フィルム基板の場合、その柔軟性、屈曲性を生かしてロール・ツー・ロール方式にて生産することで、ガラス基板で採用されている枚葉式に比べ飛躍的に生産スピードを向上させることも期待される。このような高性能な電子製品の場合には、樹脂基板には、基板上の配線、電気回路等の剥離強度に加えて、水蒸気バリア性も求められている。   In order to cope with the light weight and thinning required for portable devices in addition to FPC board applications, glass substrates in liquid crystal display elements (LCD: Liquid Crystal Display), organic electroluminescence (OLED) displays, Attempts have been made to use a resin substrate as an alternative to the above, or a resin substrate as an alternative to a silicon wafer for photovoltaic power generation elements. In the case of a film substrate, it is expected that production speed will be dramatically improved by using the roll-to-roll method by taking advantage of its flexibility and flexibility. Is done. In the case of such a high-performance electronic product, the resin substrate is required to have a water vapor barrier property in addition to the peel strength of the wiring on the substrate and the electric circuit.

水蒸気バリア性は、例えばLCDでは、0.1g/m/day以下、OLEDではさらに10万分の1以下まで厳しくなると言われている。樹脂基板単独では、要求される水蒸気バリア性を達成することができないため、従来から、真空蒸着法、スパッタ法、その他の成膜方法によりバリア薄膜を樹脂基板表面に成膜することが行われている。特許文献1および2には、触媒化学気相堆積法(Cat−CVD法)により形成した窒化珪素膜が、バリア性薄膜として良好な特性を示すことが記載されている。 The water vapor barrier property is said to be stricter to 0.1 g / m 2 / day or less for an LCD, and further to 1 / 100,000 or less for an OLED, for example. Since a resin substrate alone cannot achieve the required water vapor barrier properties, a barrier thin film has been conventionally formed on the surface of a resin substrate by vacuum deposition, sputtering, or other film formation methods. Yes. Patent Documents 1 and 2 describe that a silicon nitride film formed by a catalytic chemical vapor deposition method (Cat-CVD method) exhibits good characteristics as a barrier thin film.

また、特許文献3には酸素濃度比の異なる窒化酸化ケイ素層を積層することでバリア性を高めることが記載されている。さらに特許文献4には、有機層と無機層を多層化することでバリア性を改善することが記載されている。
特開2004−292877号公報 特開2005−342975号公報 特開2003−206361号公報(特許第3859518号) 特開2004−314564号公報
Patent Document 3 describes that barrier properties are improved by stacking silicon nitride oxide layers having different oxygen concentration ratios. Furthermore, Patent Document 4 describes that the barrier property is improved by making the organic layer and the inorganic layer multi-layered.
JP 2004-292877 A JP 2005-342975 A JP 2003-206361 A (Patent No. 3859518) JP 2004-314564 A

以上のように、電子製品の長期的な信頼性を確保するために必要な水蒸気バリア性と、剥離強度とを兼ね備えたポリイミド樹脂基板が求められている。即ち、本発明は、水蒸気バリア性を有し、優れた剥離強度を備えたポリイミド樹脂基板を提供することを目的とする。   As described above, there is a demand for a polyimide resin substrate that has both water vapor barrier properties and peel strength necessary to ensure long-term reliability of electronic products. That is, an object of the present invention is to provide a polyimide resin substrate having a water vapor barrier property and an excellent peel strength.

本発明は以下の事項に関する。   The present invention relates to the following matters.

1. ポリイミド樹脂層と、
このポリイミド樹脂層の上に化学気相成長法により成膜開始温度が50℃以上で成膜された窒化ケイ素を主成分とするSiN層を少なくとも1層有する表面層と
を有することを特徴とする樹脂基板。
1. A polyimide resin layer;
A surface layer having at least one SiN layer mainly composed of silicon nitride formed on the polyimide resin layer by a chemical vapor deposition method at a film formation start temperature of 50 ° C. or higher. Resin substrate.

2. 前記SiN層の成膜開始温度が50℃以上170℃以下であることを特徴とする上記1記載の樹脂基板。   2. 2. The resin substrate according to 1 above, wherein the SiN layer deposition start temperature is 50 ° C. or higher and 170 ° C. or lower.

3. 前記SiN層の厚みが20〜1000nmの範囲であることを特徴とする上記1または2記載の樹脂基板。   3. 3. The resin substrate as described in 1 or 2 above, wherein the thickness of the SiN layer is in the range of 20 to 1000 nm.

4. 上記1〜3のいずれかに記載の樹脂基板と、
この樹脂基板上に形成した電気回路層と
を有することを特徴とする電気回路板。
4). The resin substrate according to any one of the above 1-3,
An electric circuit board comprising an electric circuit layer formed on the resin substrate.

5. 前記電気回路層が、メタライジング用の下地層を有することを特徴とする上記4記載の電気回路板。   5. 5. The electric circuit board according to 4 above, wherein the electric circuit layer has a base layer for metalizing.

6. 前記電気回路層が、メタライジング用の下地層とメッキ層を有することを特徴とする上記5記載の電気回路板。   6). 6. The electric circuit board according to 5 above, wherein the electric circuit layer has a base layer for metalizing and a plating layer.

7. ポリイミド樹脂層の上に、化学気相成長法により成膜開始温度50℃以上の条件で、窒化ケイ素を主成分とするSiN層を形成する工程を有することを特徴とする樹脂基板の製造方法。   7). A method for producing a resin substrate, comprising: forming a SiN layer mainly composed of silicon nitride on a polyimide resin layer by a chemical vapor deposition method under a condition that a film formation start temperature is 50 ° C. or higher.

8. 前記化学気相成長法が、触媒化学気相成長法であることを特徴とする上記7記載の方法。   8). 8. The method according to 7 above, wherein the chemical vapor deposition method is a catalytic chemical vapor deposition method.

9. 前記SiN層の成膜開始温度が、50℃以上170℃以下であることを特徴とする上記7または8記載の方法。   9. 9. The method according to 7 or 8 above, wherein the SiN layer deposition start temperature is 50 ° C. or higher and 170 ° C. or lower.

10. 前記SiN層の厚みが20〜1000nmの範囲となるように成膜することを特徴とする上記7〜9のいずれかに記載の方法。   10. 10. The method according to any one of 7 to 9 above, wherein the SiN layer is formed to have a thickness in the range of 20 to 1000 nm.

本発明の樹脂基板は、剥離強度に優れるため屈曲性を要求されるフレキシブルな樹脂基板として有用である。さらに好ましい形態では水蒸気バリア性にも優れ、例えば、LCD、OLED、太陽電池、半導体ベアチップが直接樹脂基板に実装されるフレキシブルプリント配線基板、その他、有機半導体や有機導電体を含む能動素子または電気配線を含むフレキシブルデバイス等の高性能な電子部品、電子製品の基板としても好適である。その結果、軽量化された電子製品、フレキシブルな電子製品を実現することができる。   Since the resin substrate of the present invention is excellent in peel strength, it is useful as a flexible resin substrate requiring flexibility. In a more preferable form, the water vapor barrier property is also excellent. For example, LCD, OLED, solar battery, flexible printed wiring board on which a semiconductor bare chip is directly mounted on a resin substrate, and other active elements or electric wiring including organic semiconductors and organic conductors. It is also suitable as a substrate for high-performance electronic components such as flexible devices including electronic devices and electronic products. As a result, a lightweight electronic product and a flexible electronic product can be realized.

本発明の樹脂基板は、図1に示すように、ポリイミド樹脂層1の表面に表面層2が形成された構造を有する。代表的な用途において、樹脂基板の表面層2の表面には、電気回路層3が形成されている。また、ポリイミド樹脂層1の裏面には、必要によりガスバリア膜、電極層等の膜4が形成されていてもよい。   The resin substrate of the present invention has a structure in which a surface layer 2 is formed on the surface of a polyimide resin layer 1 as shown in FIG. In a typical application, an electric circuit layer 3 is formed on the surface of the surface layer 2 of the resin substrate. Further, a film 4 such as a gas barrier film or an electrode layer may be formed on the back surface of the polyimide resin layer 1 as necessary.

ポリイミド樹脂層は、ポリイミド樹脂ベース層1aのみで構成されていることが好ましい態様の1つであるが、必要によりその他の層・膜を有していてもよい。例えば図2に示すように、樹脂ベース層1aと共にその他の薄膜層5を有していてもよい。   The polyimide resin layer is preferably constituted by only the polyimide resin base layer 1a, but may have other layers / films as necessary. For example, as shown in FIG. 2, you may have the other thin film layer 5 with the resin base layer 1a.

薄膜層5は、例えば有機材料あるいは有機無機ハイブリッド材料等で形成することができ、例えばポリイミド樹脂ベース層と表面層の密着性を向上させる目的、表面層の曲げ耐性を向上させる目的、ポリイミド樹脂ベース層の平坦性を向上させる目的、水蒸気バリア性をさらに向上させる目的で形成される。薄膜層としては、例えば特開2006−289627号公報、特開2006−95783号公報および特開2006−123307号公報に記載されているような材料を挙げることができる。具体的には例えば、無機フィラーが添加された樹脂、ポリオルガノシルセスキオキサンを主成分とする樹脂、ポリシロキサン、ポリパラキシレン、ポリ尿素、アクリレートポリマーその他の有機ポリマー等を挙げることができる。   The thin film layer 5 can be formed of, for example, an organic material or an organic-inorganic hybrid material. For example, the purpose of improving the adhesion between the polyimide resin base layer and the surface layer, the purpose of improving the bending resistance of the surface layer, the polyimide resin base It is formed for the purpose of improving the flatness of the layer and the purpose of further improving the water vapor barrier property. Examples of the thin film layer include materials described in JP-A-2006-289627, JP-A-2006-95783, and JP-A-2006-123307. Specific examples include a resin to which an inorganic filler is added, a resin containing polyorganosilsesquioxane as a main component, polysiloxane, polyparaxylene, polyurea, an acrylate polymer, and other organic polymers.

表面層2は、樹脂層1の片面だけでなく両面に形成することもできる。この場合は、膜4は存在しなくてよい。   The surface layer 2 can be formed not only on one side of the resin layer 1 but also on both sides. In this case, the film 4 may not be present.

ポリイミド樹脂ベース層としては、厚みが例えば1μm〜200μm程度、好ましくは5〜200μm程度であってもそれ以上の厚みを有していてもよい。樹脂ベース層としては、公知の方法で作成でき、キャスト法、溶液コーティング法などの溶液の流延法により作成されたもの、溶融押出法により作成されたもの、蒸着法により作成されたものなどが挙げられ、形状はフィルム、シートまたは平板などを挙げることができる。好ましくは、公知のポリイミドフィルムを使用することができるが、特に耐熱性、強度に優れ、また電子回路層との整合性のよい熱膨張係数を有するものが好ましい。ポリイミドフィルムの具体例としては、商品名「ユーピレックス(S、又はR)」(宇部興産社製)、商品名「カプトン」(東レ・デュポン社製、デュポン社製)、商品名「アピカル」(カネカ社製)などのポリイミドフィルム、又はこれらのフィルムを構成する酸成分とジアミン成分とから得られるポリイミドなどを挙げる事ができる。   The polyimide resin base layer may have a thickness of, for example, about 1 μm to 200 μm, preferably about 5 to 200 μm or more. The resin base layer can be prepared by a known method, such as a cast method, a solution casting method such as a solution coating method, a melt extrusion method, or a vapor deposition method. Examples of the shape include a film, a sheet, and a flat plate. Preferably, a known polyimide film can be used, but a film having a thermal expansion coefficient that is particularly excellent in heat resistance and strength and has good consistency with the electronic circuit layer is preferable. Specific examples of the polyimide film include the product name “UPILEX (S or R)” (manufactured by Ube Industries), the product name “Kapton” (manufactured by Toray DuPont and DuPont), and the product name “APICAL” (Kaneka). And polyimide films obtained from an acid component and a diamine component constituting these films.

具体的には、ポリイミドとしては、
(1)3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ピロメリット酸二無水物及び1,4−ヒドロキノンジベンゾエート−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸二無水物より選ばれる成分を少なくとも1種含む酸成分、好ましくはこれらの酸成分を少なくとも70モル%以上、さらに好ましくは80モル%以上、より好ましくは90モル%以上含む酸成分と、
(2)ジアミン成分としてp−フェニレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、m−トリジン及び4,4’−ジアミノベンズアニリドより選ばれる成分を少なくとも1種含むジアミン、好ましくはこれらのジアミン成分を少なくとも70モル%以上、さらに好ましくは80モル%以上、より好ましくは90モル%以上含むジアミン成分とから得られるポリイミドなどを用いることができる。
Specifically, as polyimide,
(1) 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, pyromellitic dianhydride and 1,4-hydroquinone dibenzoate-3,3 ′, 4,4′-tetracarboxylic acid bis An acid component containing at least one component selected from anhydrides, preferably an acid component containing at least 70 mol% or more, more preferably 80 mol% or more, more preferably 90 mol% or more of these acid components;
(2) As a diamine component, a diamine containing at least one component selected from p-phenylenediamine, 4,4′-diaminodiphenyl ether, m-tolidine and 4,4′-diaminobenzanilide, preferably at least these diamine components A polyimide obtained from a diamine component containing 70 mol% or more, more preferably 80 mol% or more, and more preferably 90 mol% or more can be used.

酸成分とジアミン成分との組合せの一例としては、
1)3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物と、p−フェニレンジアミン或いはp−フェニレンジアミン及び4,4−ジアミノジフェニルエーテル、
2)3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物及びピロメリット酸二無水物と、p−フェニレンジアミン或いはp−フェニレンジアミン及び4,4−ジアミノジフェニルエーテル、
3)ピロメリット酸二無水物と、p−フェニレンジアミン及び4,4−ジアミノジフェニルエーテル、
4)3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物とp−フェニレンジアミンとを主成分(合計100モル%中の50モル%以上)として得られるものを挙げることができる。これらのものは、プリント配線板、フレキシブルプリント回路基板、TABテープ等の電子部品の素材として用いられ、広い温度範囲にわたって優れた機械的特性を有し、長期耐熱性を有し、耐加水分解性に優れ、熱分解開始温度が高く、加熱収縮率と線膨張係数が小さい、難燃性に優れるために好ましい。
As an example of a combination of an acid component and a diamine component,
1) 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, p-phenylenediamine or p-phenylenediamine and 4,4-diaminodiphenyl ether,
2) 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride and pyromellitic dianhydride, p-phenylenediamine or p-phenylenediamine and 4,4-diaminodiphenyl ether,
3) pyromellitic dianhydride, p-phenylenediamine and 4,4-diaminodiphenyl ether,
4) What is obtained by using 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride and p-phenylenediamine as main components (50 mol% or more in a total of 100 mol%) can be mentioned. These are used as materials for electronic components such as printed wiring boards, flexible printed circuit boards, TAB tapes, etc., have excellent mechanical properties over a wide temperature range, have long-term heat resistance, and hydrolysis resistance It is preferable because it has excellent heat resistance, a high thermal decomposition starting temperature, a small heat shrinkage rate and a small linear expansion coefficient, and excellent flame retardancy.

酸成分として、上記に示す酸成分の他に本発明の特性を損なわない範囲で、2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルフィド二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン二無水物、2,2−ビス[(3,4−ジカルボキシフェノキシ)フェニル]プロパン二無水物、などの酸二無水物成分を用いることができる。   As the acid component, 2,3,3 ′, 4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-, as long as the properties of the present invention are not impaired in addition to the acid components shown above. Benzophenone tetracarboxylic dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) ether dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) sulfide dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) sulfone Anhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) methane dianhydride, 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) propane dianhydride, 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) ) Acid dianhydride components such as 1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane dianhydride, 2,2-bis [(3,4-dicarboxyphenoxy) phenyl] propane dianhydride Using It is possible.

ジアミン成分として、上記に示すジアミン成分の他に本発明の特性を損なわない範囲で、m−フェニレンジアミン、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,3’−ジアミノジフェニルスルフィド、3,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、4,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン、3,4’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、3,3’−ジアミノベンゾフェノン、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、3,4’−ジアミノベンゾフェノン、3,3’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,4’−ジアミノジフェニルメタン、2,2−ジ(3−アミノフェニル)プロパン、2,2−ジ(4−アミノフェニル)プロパン、などのジアミン成分を用いることができる。   As the diamine component, m-phenylenediamine, 3,4′-diaminodiphenyl ether, 3,3′-diaminodiphenyl sulfide, 3,4′-diamino, as long as the characteristics of the present invention are not impaired in addition to the diamine component shown above. Diphenyl sulfide, 4,4'-diaminodiphenyl sulfide, 3,3'-diaminodiphenyl sulfone, 3,4'-diaminodiphenyl sulfone, 4,4'-diaminodiphenyl sulfone, 3,3'-diaminobenzophenone, 4,4 '-Diaminobenzophenone, 3,4'-diaminobenzophenone, 3,3'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 3,4'-diaminodiphenylmethane, 2,2-di (3-aminophenyl) propane, 2,2-di (4-aminophenyl) propa It can be used diamine component, such as.

尚、ポリイミド樹脂層に代えて、その他の樹脂層を基材とした場合にも、後述する表面層を形成することで本発明と同様に水蒸気バリア性と剥離強度に優れる樹脂基板が得られる。ここで樹脂層としては、特に限定されないが、例えば液晶ポリマー、ポリエチレンナフタレートなどの耐熱性樹脂;ポリエーテルサルホン、ポリカーボネート、ポリシクロオレフィンなどのガラス転移温度が100℃以上にある耐熱性透明樹脂;透明なエポキシ樹脂を主成分とする熱硬化性樹脂;または熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂に無機成分を添加したハイブリッド樹脂などを挙げることができる。   In addition, when it replaces with a polyimide resin layer and uses other resin layers as a base material, the resin substrate excellent in water vapor | steam barrier property and peeling strength is obtained like this invention by forming the surface layer mentioned later. Here, the resin layer is not particularly limited. For example, a heat-resistant resin such as a liquid crystal polymer or polyethylene naphthalate; a heat-resistant transparent resin having a glass transition temperature of 100 ° C. or higher, such as polyethersulfone, polycarbonate, or polycycloolefin. A thermosetting resin whose main component is a transparent epoxy resin; or a hybrid resin in which an inorganic component is added to a thermoplastic resin or a thermosetting resin.

表面層は、化学気相成長法により成膜開始温度(ポリイミド樹脂層の温度)が50℃以上で成膜された窒化ケイ素を主成分とするSiN層を少なくとも1層有する。このSiN層は、ポリイミド樹脂層に密着して形成される。成膜開始温度を50℃以上とすることで、ポリイミド樹脂層とSiN層の密着性が向上し、剥離強度大きな樹脂基板が得られる。成膜開始温度は、より好ましくは70℃以上である。また、水蒸気バリア性を考慮すると、成膜開始温度は、好ましくは170℃以下であり、より好ましくは150℃以下である。   The surface layer has at least one SiN layer mainly composed of silicon nitride formed by chemical vapor deposition at a film formation start temperature (polyimide resin layer temperature) of 50 ° C. or higher. This SiN layer is formed in close contact with the polyimide resin layer. By setting the film formation start temperature to 50 ° C. or higher, the adhesion between the polyimide resin layer and the SiN layer is improved, and a resin substrate having a high peel strength can be obtained. The film formation start temperature is more preferably 70 ° C. or higher. In consideration of the water vapor barrier property, the film formation start temperature is preferably 170 ° C. or lower, more preferably 150 ° C. or lower.

本明細書において、本発明を説明する場合、用語「SiN層」は、特に述べない限り、化学気相成長法により成膜開始温度(ポリイミド樹脂層の温度)が50℃以上で成膜された窒化ケイ素を主成分とするSiN層を意味し、好ましくは上記の条件で成膜されたSiN層を意味する。また、用語「窒化ケイ素層」、「窒化ケイ素薄膜」等は、上記で定義される「SiN層」に加え、その他の窒化ケイ素を主成分とする層を包含する意味で使用される。   In the present specification, when describing the present invention, the term “SiN layer” is formed by chemical vapor deposition at a film formation start temperature (temperature of the polyimide resin layer) of 50 ° C. or more unless otherwise specified. It means a SiN layer mainly composed of silicon nitride, and preferably means a SiN layer formed under the above conditions. Further, the terms “silicon nitride layer”, “silicon nitride thin film” and the like are used to include other layers containing silicon nitride as a main component in addition to the “SiN layer” defined above.

SiN層は、構成材料として、窒化ケイ素に加え、添加物として従来から用いられているAl酸化物、Si酸化物等を含有していてもよい。SiN層中の窒化ケイ素の割合は、一般に、30原子%以上、好ましくは50原子%以上、より好ましくは70原子%以上、さらに好ましくは90原子%以上である。   In addition to silicon nitride, the SiN layer may contain Al oxide, Si oxide, and the like conventionally used as additives in addition to silicon nitride. The proportion of silicon nitride in the SiN layer is generally at least 30 atomic%, preferably at least 50 atomic%, more preferably at least 70 atomic%, and even more preferably at least 90 atomic%.

窒化ケイ素を主成分とする薄膜では、ごく薄くても水蒸気バリア性が発現することが知られているが、ポリイミド樹脂層表面のカバレッジを考えるとSiN層は20nm以上の膜厚が好ましく、より好ましくは30nm以上である。一方、厚すぎるとクラックが発生し易くなり、通常1000nm以下が好ましく、生産性を考えるとより好ましくは500nm以下、さらに好ましくは200nm以下である。SiN層を構成する窒化ケイ素は、透明性を有する点でもディスプレイ分野に有利であり、耐薬品性などの観点からも好ましい。He−Neレーザ波長での屈折率は、一般に1.80〜2.05の範囲である。   Although it is known that a thin film mainly composed of silicon nitride exhibits a water vapor barrier property even if it is very thin, considering the coverage of the polyimide resin layer surface, the thickness of the SiN layer is preferably 20 nm or more, more preferably Is 30 nm or more. On the other hand, if it is too thick, cracks are likely to occur, and it is usually preferably 1000 nm or less. Silicon nitride constituting the SiN layer is advantageous in the display field from the viewpoint of transparency, and is also preferable from the viewpoint of chemical resistance. The refractive index at the He-Ne laser wavelength is generally in the range of 1.80 to 2.05.

一般に、窒化ケイ素を主成分とする薄膜の成膜方法としては、真空蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティングなどの物理的蒸着法と、プラズマCVD法、触媒化学気相成長法(Cat−CVD法)などの化学蒸着法(化学気相成長法)などが知られている。しかし、例えば物理的蒸着法では水蒸気透過率1g/m/dayは実現されているが、本目的においてはバリア性が不足する場合がある。また、一般的に真空蒸着法は成膜速度には優れるが薄膜自身の強度が弱く、フレキシブルデバイス形成プロセスにおいて剥離などのプロセス上の問題や、長期的な信頼性の確保が難しいという問題がある。またスパッタ法、イオンプレーティング法では真空蒸着法に比較すると薄膜自身の強度は強いが、薄膜中に大きな残留応力が残りやすく、このため成膜後の樹脂基板にそりやカールといった変形が生じやすい。 In general, as a method for forming a thin film containing silicon nitride as a main component, a physical vapor deposition method such as a vacuum vapor deposition method, a sputtering method, or an ion plating method, a plasma CVD method, a catalytic chemical vapor deposition method (Cat-CVD method). Chemical vapor deposition (chemical vapor deposition) and the like are known. However, for example, in the physical vapor deposition method, a water vapor transmission rate of 1 g / m 2 / day is realized, but the barrier property may be insufficient for this purpose. In general, the vacuum deposition method is excellent in film formation speed, but the strength of the thin film itself is weak, and there are problems in process such as peeling in the flexible device formation process and it is difficult to ensure long-term reliability. . In sputter and ion plating methods, the strength of the thin film itself is higher than that of the vacuum deposition method, but large residual stress tends to remain in the thin film, which tends to cause deformation such as warping and curling in the resin substrate after film formation. .

そこで、本発明において樹脂層表面に形成されるSiN層の成膜は、バリア性、密着性、残留応力の観点から化学気相成長法による成膜が好ましく、特に、大電力高周波電源を必要とせず、成膜速度が速く量産性に有利なCat−CVD法が好ましい。   Therefore, in the present invention, the SiN layer formed on the surface of the resin layer is preferably formed by chemical vapor deposition from the viewpoint of barrier properties, adhesion, and residual stress, and particularly requires a high-power high-frequency power source. In addition, the Cat-CVD method, which has a high film formation rate and is advantageous for mass productivity, is preferable.

表面層は、SiN層を複数層備えていてもよい。例えば図3に示すように、複数のSiN層2a、2b(2層に限られない)が積層された構造を備えることができる。また、図4に示すように、複数のSiN層2a、2b(2層に限られない)と共に、有機材料、有機無機ハイブリッド材料で形成された薄膜層6(1層または複数層)を備えていてもよい。この薄膜層としては、例えば特開2006−289627号公報、特開2006−95783号公報および特開2006−123307号公報に記載されているような材料を挙げることができる。具体的には例えば、無機フィラーが添加された樹脂、ポリオルガノシルセスキオキサンを主成分とする樹脂、ポリシロキサン、ポリパラキシレン、ポリ尿素、アクリレートポリマーその他の有機ポリマー等を挙げることができる。SiN層を多層化することで、より剥離強度を強く水蒸気バリア性を高めることができる。尚、本発明で定義される「SiN層」に加えて、例えば成膜温度が本発明に含まれない「その他の窒化ケイ素層」を有していてもよい。   The surface layer may include a plurality of SiN layers. For example, as shown in FIG. 3, a structure in which a plurality of SiN layers 2a and 2b (not limited to two layers) are stacked can be provided. Further, as shown in FIG. 4, a plurality of SiN layers 2a and 2b (not limited to two layers) and a thin film layer 6 (one layer or a plurality of layers) formed of an organic material or an organic-inorganic hybrid material are provided. May be. Examples of the thin film layer include materials described in JP-A-2006-289627, JP-A-2006-95783, and JP-A-2006-123307. Specific examples include a resin to which an inorganic filler is added, a resin containing polyorganosilsesquioxane as a main component, polysiloxane, polyparaxylene, polyurea, an acrylate polymer, and other organic polymers. By multilayering the SiN layer, the peel strength can be increased and the water vapor barrier property can be enhanced. In addition to the “SiN layer” defined in the present invention, for example, it may have “another silicon nitride layer” whose film formation temperature is not included in the present invention.

また、電気回路層と接する面に、例えば接着剤層等を有していてもよい。   Moreover, you may have an adhesive bond layer etc. in the surface which contact | connects an electric circuit layer, for example.

このように構成される本発明の樹脂基板は、剥離強度に優れる。剥離強度は、通常JISC5016に準じた評価法で測定される90°剥離強度で数値化され、経験的に実用上、500〜300N/mmの強度が必要であるとされている。また、長期的な剥離強度変化を推定するために、大気中、150℃、168時間保持したのちの90°剥離強度も指標として使用される場合もある。本発明の樹脂基板は、表面層とポリイミド樹脂層との90°剥離強度が、好ましくは300N/mm以上を示し、さらに好ましくは大気中、150℃、168時間保持したのちの90°剥離強度も300N/mm以上を示す。剥離強度は、例えば銅配線層(電気回路層に相当する)を形成した後に、剥離強度を測定することができる。   The resin substrate of this invention comprised in this way is excellent in peeling strength. The peel strength is quantified by 90 ° peel strength, which is usually measured by an evaluation method according to JISC5016, and it is empirically necessary that a strength of 500 to 300 N / mm is necessary in practice. In order to estimate a long-term change in peel strength, the 90 ° peel strength after holding at 150 ° C. for 168 hours in the air may also be used as an index. In the resin substrate of the present invention, the 90 ° peel strength between the surface layer and the polyimide resin layer is preferably 300 N / mm or more, and more preferably 90 ° peel strength after being held in the atmosphere at 150 ° C. for 168 hours. 300 N / mm or more is shown. The peel strength can be measured after, for example, forming a copper wiring layer (corresponding to an electric circuit layer).

さらに、本発明の特に好ましい形態では、0.1g/m/day以下の水蒸気バリア性を示す。本発明の樹脂基板は、前述のとおり、表面層がSiN層の多層、または有機膜および/または無機有機物ハイブリッド膜(複合膜)の組み合わせで構成される多層化膜であってもよいが、本発明の1形態によれば、表面層が単層のSiN層を有する場合でも、0.1g/m/day以下の水蒸気バリア性を達成することができる。さらに表面層の平均表面粗さRaが1nm以下であることも好ましい。 Furthermore, in the especially preferable form of this invention, the water vapor | steam barrier property of 0.1 g / m < 2 > / day or less is shown. As described above, the resin substrate of the present invention may be a multilayer of SiN layers or a multilayer film composed of a combination of an organic film and / or an inorganic / organic hybrid film (composite film). According to one aspect of the invention, even when the surface layer has a single SiN layer, it is possible to achieve a water vapor barrier property of 0.1 g / m 2 / day or less. Furthermore, the average surface roughness Ra of the surface layer is preferably 1 nm or less.

尚、本発明で使用される各材料のガラス転移温度(特に樹脂材料に関して)は、100℃以上であること、特に200℃以上であることが好ましい。   In addition, it is preferable that the glass transition temperature (especially regarding the resin material) of each material used by this invention is 100 degreeC or more, especially 200 degreeC or more.

本発明の電気回路板は、上記の樹脂基板と、樹脂基板上に形成した電気回路層とを有する。電気回路層は、特に限定されず、ITO等の透明電極、銅配線、アルミ配線、メタライジング用の下地層(下記参照)およびそれらの組み合わせ等を挙げることができる。また、電気回路層には、表面全体に形成された状態のものおよび配線状にパターニングされたもののいずれも含まれる。一般的なFPC基板では、電気伝導度の大きな銅層(銅配線)が使用される。銅層は、接着剤層を介した貼り合わせではなく、表面層上にメタライジング法で直接形成されることが好ましい。メタライジング法では、スパッタ法、無電解メッキ法などでシード層としての銅薄膜を形成したのち、電解メッキで所望の膜厚の銅層を形成する。銅層を形成する場合、剥離強度を向上させるために、樹脂基板上に下地層を形成するこが好ましい。   The electric circuit board of this invention has said resin substrate and the electric circuit layer formed on the resin substrate. The electric circuit layer is not particularly limited, and examples thereof include a transparent electrode such as ITO, copper wiring, aluminum wiring, a base layer for metallizing (see below), and combinations thereof. The electric circuit layer includes both those formed on the entire surface and those patterned in a wiring shape. In a general FPC board, a copper layer (copper wiring) having a high electric conductivity is used. The copper layer is preferably formed directly on the surface layer by a metallizing method, not by bonding through an adhesive layer. In the metalizing method, a copper thin film as a seed layer is formed by a sputtering method, an electroless plating method, or the like, and then a copper layer having a desired thickness is formed by electrolytic plating. When forming a copper layer, in order to improve peeling strength, it is preferable to form a base layer on a resin substrate.

メタライジング用の下地層は、表面層と実用上問題のない密着性を有するものであればよく、さらに下地層の上面に設ける金属メッキ層と実用上問題のない密着性を有するものであればよい。下地層は、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング、電子ビーム等の公知の方法で形成することができる。   The underlayer for metallizing only needs to have adhesion with the surface layer that has no practical problem, and further has an adhesion with no problem with the metal plating layer provided on the upper surface of the underlayer. Good. The underlayer can be formed by a known method such as vacuum deposition, sputtering, ion plating, or electron beam.

下地層の材料としては、特に限定されないが、銅、ニッケル、クロム、マンガン、アルミニウム、鉄、モリブデン、コバルト、タングステン、バナジウム、チタン、タンタル等の金属、又はそれらの合金、或いはそれらの金属の酸化物、それらの金属の炭化物等が挙げられる。特に好ましくは、NiCrである。下地層の厚さは、使用する目的に応じて適宜選択でき、好ましくは1〜500nm、さらに好ましくは5nm〜200nmの範囲が、実用に適するために好ましい。下地層の層数は、使用する目的に応じて適宜選択でき、1層でも、2層でも、3層以上の多層でもよい。   The material of the underlayer is not particularly limited, but is a metal such as copper, nickel, chromium, manganese, aluminum, iron, molybdenum, cobalt, tungsten, vanadium, titanium, tantalum, or an alloy thereof, or oxidation of those metals. Products, carbides of these metals, and the like. Particularly preferred is NiCr. The thickness of the underlayer can be appropriately selected according to the purpose of use, and is preferably in the range of 1 to 500 nm, more preferably 5 to 200 nm because it is suitable for practical use. The number of base layers can be appropriately selected according to the purpose of use, and may be one layer, two layers, or three or more layers.

このような下地層の上に、電解メッキ又は無電解メッキなどの公知の湿式メッキ法により、銅、錫などの金属メッキ層を設けることができる。また、金属メッキ層の形成に先立ち、例えばスパッタ法により銅、錫等の薄膜を形成することも好ましい。銅メッキなどの金属メッキ層の膜厚は1μm〜40μmの範囲が、実用に適するために好ましい。   On such an underlayer, a metal plating layer such as copper or tin can be provided by a known wet plating method such as electrolytic plating or electroless plating. Further, prior to the formation of the metal plating layer, it is also preferable to form a thin film of copper, tin, or the like, for example, by sputtering. The thickness of the metal plating layer such as copper plating is preferably in the range of 1 μm to 40 μm because it is suitable for practical use.

このような下地層を形成することで、表面層と電気回路層の間の剥離強度が向上し、実用的な強度が得られる。また、基板の透明性が重要になるフレキシブルディスプレイや太陽電池等の用途では電気回路層には、ITO膜に代表される透明導電膜などが形成される。なお、Cu膜の場合と同様に透明性など重要な機能を損なわない範囲で下地層を用いることができる。   By forming such a base layer, the peel strength between the surface layer and the electric circuit layer is improved, and a practical strength can be obtained. In applications such as flexible displays and solar cells where transparency of the substrate is important, a transparent conductive film typified by an ITO film is formed in the electric circuit layer. As in the case of the Cu film, the underlayer can be used as long as important functions such as transparency are not impaired.

<窒化ケイ素薄膜(SiN層)の成膜>
樹脂層として、ポリイミドフィルム(宇部興産(株)社製ユーピレックスフィルム、Sタイプ、フィルム厚み50μm)を使用した。Cat−CVD法により窒化ケイ素薄膜を形成した。原料ガスにはシランガス、アンモニアガスのみを使用する場合、シランガス導入量は7.5sccm、アンモニアガス導入量は200scccmとした。膜質改善のため水素ガスを添加する場合には、シランガス流量を7.5sccm、アンモニアガス流量を50sccm、水素ガス流量を200sccmとした。原料ガス分解触媒として、ワイヤー径0.5mmφのタングステンワイヤーを均一な膜厚分布になるよう配置し、成膜時には1700℃に加熱し使用した。
<Deposition of silicon nitride thin film (SiN layer)>
As the resin layer, a polyimide film (Upilex film manufactured by Ube Industries, Ltd., S type, film thickness 50 μm) was used. A silicon nitride thin film was formed by the Cat-CVD method. When only silane gas and ammonia gas were used as the source gas, the amount of silane gas introduced was 7.5 sccm and the amount of ammonia gas introduced was 200 scccm. When hydrogen gas was added to improve film quality, the silane gas flow rate was 7.5 sccm, the ammonia gas flow rate was 50 sccm, and the hydrogen gas flow rate was 200 sccm. As a raw material gas decomposition catalyst, a tungsten wire having a wire diameter of 0.5 mmφ was arranged so as to have a uniform film thickness distribution, and was heated to 1700 ° C. during film formation.

アンモニアガス、水素ガスを導入しチャンバー内が安定化したのち、シランガスを導入することで成膜を開始した。このときポリイミドフィルムを配置する基板ホルダー温度を成膜開始時のフィルム表面温度とした。ガス圧、成膜開始時のフィルム表面温度、成長時間などの他の成膜条件は、窒化ケイ素薄膜のHe−Neレーザ波長での屈折率が1.80〜2.05、膜厚が50nmまたは100nmになるように設定した。   After introducing ammonia gas and hydrogen gas to stabilize the inside of the chamber, film formation was started by introducing silane gas. At this time, the substrate holder temperature on which the polyimide film was placed was defined as the film surface temperature at the start of film formation. Other film formation conditions such as gas pressure, film surface temperature at the start of film formation, and growth time are as follows: the refractive index of the silicon nitride thin film at the He—Ne laser wavelength is 1.80 to 2.05, and the film thickness is 50 nm The thickness was set to 100 nm.

<屈折率測定方法>
ポリイミドフィルムへの成膜条件と同条件にて、シリコンウエハー上に窒化ケイ素薄膜を成膜して得られたサンプルについて、He−Neレーザを光源にしてエリプソメーターで測定した。
<Refractive index measurement method>
A sample obtained by forming a silicon nitride thin film on a silicon wafer under the same conditions as those for the polyimide film was measured with an ellipsometer using a He—Ne laser as a light source.

<水蒸気バリア性評価>
水蒸気バリア性評価には、Cat−CVD法で窒化ケイ素薄膜をポリイミドフィルム片面のみに形成した樹脂基板を用いた。分析にはモダンコントロール社製PERMATRAN−W3/31を使用し、測定条件は40℃、90%RHとし、測定面積50mmで計測した。このときの検出下限は0.02g/m/dayである。
<Water vapor barrier property evaluation>
For the evaluation of water vapor barrier properties, a resin substrate in which a silicon nitride thin film was formed only on one side of a polyimide film by the Cat-CVD method was used. For the analysis, PERMATRAN-W3 / 31 manufactured by Modern Control Co., Ltd. was used, the measurement conditions were 40 ° C. and 90% RH, and the measurement area was 50 mm 2 . The lower limit of detection at this time is 0.02 g / m 2 / day.

<90°剥離強度試験>
Cat−CVD法で形成した窒化珪素薄膜上に、高周波スパッタリング法でNiCr薄膜を5nm成膜後、連続してCu薄膜を300nm成膜する。その後、硫酸銅めっき液浴中にて、8μmのCu膜の厚膜メッキを行い試験サンプルとした。試験はJIS C 6471に準じて実施した。
<90 ° peel strength test>
On the silicon nitride thin film formed by the Cat-CVD method, a NiCr thin film having a thickness of 5 nm is formed by high frequency sputtering, and then a Cu thin film is continuously formed by 300 nm. Thereafter, a 8 μm thick Cu film was plated in a copper sulfate plating solution bath to prepare a test sample. The test was conducted according to JIS C 6471.

<剥離界面同定>
90°剥離強度試験を行った試料のポリイミドフィルム剥離面について蛍光X線分析を行い、検出元素により界面を同定した。
<Peeling interface identification>
Fluorescent X-ray analysis was performed on the polyimide film release surface of the sample subjected to the 90 ° peel strength test, and the interface was identified by the detected element.

<深さ方向の組成分析>
PHI社製Quantum2000走査型X線光電子分光分析装置を使用し計測した。組成分析は、主要な構成元素について、分析領域を100μm×100μmとして、Si2p、N1s、O1s、C1sピークを検出し、PHI社提供の相対感度因子を使用し算出した。窒化ケイ素膜表面からポリイミドフィルム内部まで、アルゴンガスのイオンエッチングと上記組成分析を適当な間隔で繰り返すことにより計測し、深さ方向の原子濃度プロファイルを得ることができる。アルゴンガスによるイオンエッチング領域は、分析領域で十分な平坦度になるよう面積、加速電圧、イオンビームプロファイルなどを設定する。
<Depth composition analysis>
Measurement was carried out using a Quantum 2000 scanning X-ray photoelectron spectrometer manufactured by PHI. The composition analysis was performed using the relative sensitivity factors provided by PHI for the main constituent elements, detecting the Si2p, N1s, O1s, and C1s peaks with an analysis region of 100 μm × 100 μm. The atomic concentration profile in the depth direction can be obtained by repeating the ion etching of argon gas and the above composition analysis at appropriate intervals from the surface of the silicon nitride film to the inside of the polyimide film. The area, acceleration voltage, ion beam profile, etc. are set in the ion etching area with argon gas so that the analysis area has sufficient flatness.

<実施例1>
樹脂基板にポリイミドユーピレックスSフィルム(50μm厚)を使用し、成膜開始時の基板温度を100℃に設定し、成膜時のガス圧を30Paに設定して窒化ケイ素を主成分とする窒化ケイ素薄膜層(SiN層)を膜厚100nmに形成した。この窒化ケイ素薄膜層上にスパッタ法でNiCr膜を5nm、Cu膜を300nm形成したのち、電解メッキでCu膜厚8μmまで形成した。得られたサンプルについて、直後に90°剥離試験を行った結果と大気中、150℃、168時間エージング処理後での試験結果を表1に示す。また、水蒸気透過率も表1に示す。尚、水蒸気透過率の測定には、窒化ケイ素薄膜上に金属層を形成しないものを用いた。以下の例でも同じ。
<Example 1>
A polyimide Iupyrex S film (50 μm thick) is used for the resin substrate, the substrate temperature at the start of film formation is set to 100 ° C., the gas pressure at the time of film formation is set to 30 Pa, and silicon nitride is the main component. A silicon nitride thin film layer (SiN layer) was formed to a thickness of 100 nm. On this silicon nitride thin film layer, a NiCr film having a thickness of 5 nm and a Cu film having a thickness of 300 nm were formed by sputtering, and then a Cu film having a thickness of 8 μm was formed by electrolytic plating. Table 1 shows the results of a 90 ° peel test performed immediately after the aging treatment at 150 ° C. for 168 hours in the air. The water vapor transmission rate is also shown in Table 1. In addition, what measured the water-vapor-permeation rate what did not form a metal layer on a silicon nitride thin film was used. The same applies to the following examples.

<実施例2>
樹脂基板にポリイミドユーピレックスSフィルム(50μm厚)を使用し、成膜開始時の基板温度を200℃、成膜時のガス圧を4Paに設定して窒化ケイ素を主成分とする窒化ケイ素薄膜層(SiN層)を膜厚50nmに形成した後、基板温度を100℃、ガス圧を30Paに設定し連続して膜厚50nmの2層目の窒化ケイ素薄膜層(SiN層)を形成し、全膜厚100nmの表面層を得た。この表面層上にスパッタ法でNiCr膜を5nm、Cu膜を300nm形成したのち、電解メッキでCu膜厚8μmまで形成し、サンプルを得た。結果を表1に示す。
<Example 2>
Silicon nitride thin film containing silicon nitride as the main component using polyimide Upilex S film (50 μm thick) as the resin substrate, setting the substrate temperature at the start of film formation to 200 ° C., and setting the gas pressure at the time of film formation to 4 Pa After forming the layer (SiN layer) to a film thickness of 50 nm, the substrate temperature is set to 100 ° C. and the gas pressure is set to 30 Pa to continuously form a second silicon nitride thin film layer (SiN layer) having a film thickness of 50 nm, A surface layer having a total film thickness of 100 nm was obtained. A NiCr film having a thickness of 5 nm and a Cu film having a thickness of 300 nm were formed on the surface layer by sputtering, and then a Cu film having a thickness of 8 μm was formed by electroplating to obtain a sample. The results are shown in Table 1.

<実施例3>
樹脂基板にポリイミドユーピレックスSフィルム(50μm厚)を使用し、成膜開始時の基板温度を200℃、成膜時のガス圧を4Paに設定して窒化ケイ素を主成分とする窒化ケイ素薄膜層(SiN層)を膜厚50nmに形成した後、基板温度を30℃、ガス圧を30Paに設定し連続して膜厚50nmの窒化ケイ素薄膜層を形成し、全膜厚100nmの表面層を得た。この表面層上にスパッタ法でNiCr膜を5nm、Cu膜を300nm形成したのち、電解メッキでCu膜厚8μmまで形成し、サンプルを得た。結果を表1に示す。
<Example 3>
Silicon nitride thin film containing silicon nitride as the main component using polyimide Upilex S film (50 μm thick) as the resin substrate, setting the substrate temperature at the start of film formation to 200 ° C., and setting the gas pressure at the time of film formation to 4 Pa After forming the layer (SiN layer) to a film thickness of 50 nm, the substrate temperature is set to 30 ° C., the gas pressure is set to 30 Pa, and a silicon nitride thin film layer having a film thickness of 50 nm is continuously formed. Obtained. A NiCr film having a thickness of 5 nm and a Cu film having a thickness of 300 nm were formed on the surface layer by sputtering, and then a Cu film having a thickness of 8 μm was formed by electroplating to obtain a sample. The results are shown in Table 1.

<実施例4>
樹脂基板にポリイミドユーピレックスSフィルム(50μm厚)を使用し、成膜開始時の基板温度を100℃、成膜時のガス圧を4Paに設定して窒化ケイ素を主成分とする窒化ケイ素薄膜層(SiN層)を膜厚50nmに形成した後、一旦、成膜装置から大気中に取り出し、再度、成膜装置に戻し、基板温度を100℃、ガス圧を30Paに設定し連続して膜厚50nmの窒化ケイ素薄膜層(SiN層)を形成し、全膜厚100nmの表面層を得た。この表面層の上にスパッタ法でNiCr膜を5nm、Cu膜を300nm形成したのち、電解メッキでCu膜厚8μmまで形成し、サンプルを得た。結果を表1に示す。
<Example 4>
Silicon nitride thin film containing silicon nitride as the main component using polyimide Iupilex S film (50 μm thick) as the resin substrate, setting the substrate temperature at the start of film formation to 100 ° C., and setting the gas pressure at the time of film formation to 4 Pa After the layer (SiN layer) is formed to a film thickness of 50 nm, the film is once taken out from the film formation apparatus to the atmosphere and returned to the film formation apparatus again, and the substrate temperature is set to 100 ° C. and the gas pressure is set to 30 Pa to continuously form the film. A silicon nitride thin film layer (SiN layer) having a thickness of 50 nm was formed to obtain a surface layer having a total thickness of 100 nm. A NiCr film having a thickness of 5 nm and a Cu film having a thickness of 300 nm were formed on the surface layer by sputtering, and then a Cu film having a thickness of 8 μm was formed by electrolytic plating. The results are shown in Table 1.

<実施例5>
樹脂基板にポリイミドユーピレックスSフィルム(50μm厚)を使用し、成膜開始時の基板温度を200℃、成膜時のガス圧を30Paに設定して窒化ケイ素を主成分とする窒化ケイ素薄膜層(SiN層)を膜厚100nmに形成した。この薄膜層上にスパッタ法でNiCr膜を5nm、Cu膜を300nm形成したのち、電解メッキでCu膜厚8μmまで形成し、サンプルを得た。結果を表1に示す。
<Example 5>
Silicon nitride thin film composed mainly of silicon nitride using polyimide Iupirix S film (50 μm thick) as the resin substrate, setting the substrate temperature at the start of film formation to 200 ° C., and the gas pressure at the time of film formation to 30 Pa A layer (SiN layer) was formed to a thickness of 100 nm. On this thin film layer, a NiCr film having a thickness of 5 nm and a Cu film having a thickness of 300 nm were formed by sputtering, and then a Cu film having a thickness of 8 μm was formed by electrolytic plating to obtain a sample. The results are shown in Table 1.

また、以上の実施例ではガス圧をかえて積層した例を示したが、同じガス圧で成膜しても同様の結果であった。成膜開始温度100℃、膜厚100nmとした場合、ガス圧4Paと30Paでの水蒸気透過率は同じであった。   Moreover, although the example which laminated | stacked by changing gas pressure was shown in the above Example, even if it formed into a film with the same gas pressure, it was the same result. When the film formation start temperature was 100 ° C. and the film thickness was 100 nm, the water vapor transmission rates at the gas pressures of 4 Pa and 30 Pa were the same.

さらに、以上の実施例で得たサンプルの窒化ケイ素薄膜層から、深さ方向の組成分析を行ったところ、窒化ケイ素薄膜層を2層形成したものでも、樹脂層側の窒化ケイ素薄膜層中の元素濃度比O/(O+N)が、2層目の窒化ケイ素薄膜層中の元素濃度比O/(O+N)より小さいという結果は得られなかった。   Furthermore, when a composition analysis in the depth direction was performed from the silicon nitride thin film layer of the sample obtained in the above example, even if two silicon nitride thin film layers were formed, the silicon nitride thin film layer on the resin layer side The result that the element concentration ratio O / (O + N) was smaller than the element concentration ratio O / (O + N) in the second silicon nitride thin film layer was not obtained.

<比較例1>
実施例、比較例で使用したポリイミドユーピレックスSフィルムの水蒸気透過率を表1
に示した。
<Comparative Example 1>
Table 1 shows the water vapor transmission rate of the polyimide Upilex S film used in Examples and Comparative Examples.
It was shown to.

<比較例2>
樹脂基板にポリイミドユーピレックスSフィルム(50μm厚)を使用し、成膜開始時の基板温度を30℃、成膜時のガス圧を30Paに設定して窒化ケイ素を主成分とする窒化ケイ素薄膜層を膜厚100nmに形成した。この薄膜層上にスパッタ法でNiCr膜を5nm、Cu膜を300nm形成したのち、電解メッキでCu膜厚8μmまで形成し、サンプルを得た。結果を表1に示す。
<Comparative example 2>
Silicon nitride thin film containing silicon nitride as the main component, using polyimide upilex S film (50 μm thick) as the resin substrate, setting the substrate temperature at the start of film formation to 30 ° C., and the gas pressure at the time of film formation to 30 Pa The layer was formed to a thickness of 100 nm. On this thin film layer, a NiCr film having a thickness of 5 nm and a Cu film having a thickness of 300 nm were formed by sputtering, and then a Cu film having a thickness of 8 μm was formed by electrolytic plating to obtain a sample. The results are shown in Table 1.

<参考例1(比較例)
実施例5と同一サンプルにおいて、NiCr膜を形成することなく、窒化ケイ素薄膜層上に直接、スパッタ法でCu膜を300nm形成したのち、電解メッキでCu膜厚8μmまで形成し、サンプルを得た。結果を表1に示す。
<Reference Example 1 (Comparative Example) >
In the same sample as in Example 5, a 300 nm Cu film was formed directly on the silicon nitride thin film layer by sputtering without forming a NiCr film, and then a Cu film thickness was formed to 8 μm by electrolytic plating to obtain a sample. . The results are shown in Table 1.

Figure 0005164464
Figure 0005164464

樹脂基板の1例を示す図である。It is a figure which shows one example of a resin substrate. 樹脂基板の1例を示す図である。It is a figure which shows one example of a resin substrate. 樹脂基板の1例を示す図である。It is a figure which shows one example of a resin substrate. 樹脂基板の1例を示す図である。It is a figure which shows one example of a resin substrate.

符号の説明Explanation of symbols

1 ポリイミド樹脂層
1a ポリイミド樹脂ベース層
2 表面層
2a SiN層
2b SiN層
3 電気回路層
4 膜(ガスバリア膜、電極層等)
5 薄膜層
6 薄膜膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Polyimide resin layer 1a Polyimide resin base layer 2 Surface layer 2a SiN layer 2b SiN layer 3 Electric circuit layer 4 Film (gas barrier film, electrode layer, etc.)
5 Thin film layer 6 Thin film

Claims (10)

ポリイミド樹脂層(a−1)と、このポリイミド樹脂層の上に化学気相成長法により成膜開始温度が50℃以上で成膜された窒化ケイ素を主成分とする厚みが20〜1000nmの範囲のSiN層を少なくとも1層有し、平均表面粗さRaが1nm以下である表面層(a−2)とを有する樹脂基板(a)と、
この樹脂基板上に形成され、メタライジング用の下地層を有する電気回路層(b)と
を有することを特徴とする電気回路板。
A thickness mainly composed of silicon nitride formed on the polyimide resin layer (a-1) and on the polyimide resin layer by a chemical vapor deposition method at a film formation start temperature of 50 ° C. or more is in the range of 20 to 1000 nm. the SiN layer was at least 1 Soyu, surface layer average surface roughness Ra of 1nm or less and (a-2) and a resin substrate having a (a),
An electric circuit layer (b) formed on the resin substrate and having an underlayer for metalizing;
An electric circuit board comprising:
前記SiN層の成膜開始温度が50℃以上170℃以下であることを特徴とする請求項1記載の電気回路板The electric circuit board according to claim 1, wherein a film formation start temperature of the SiN layer is 50 ° C. or more and 170 ° C. or less. 前記電気回路層が、メタライジング用の下地層とメッキ層を有することを特徴とする請求項1または2に記載の電気回路板。 The electric circuit layer, the electric circuit board according to claim 1 or 2 characterized by having a base layer and a plating layer for metallization. 前記下地層と前記メッキ層の間に薄膜を有することを特徴とする請求項3記載の電気回路板。4. The electric circuit board according to claim 3, further comprising a thin film between the base layer and the plating layer. ポリイミド樹脂層の上に、化学気相成長法により成膜開始温度50℃以上の条件で、窒化ケイ素を主成分とするSiN層を形成する工程により、厚みが20〜1000nmの範囲のSiN層を少なくとも1層有し、平均表面粗さRaが1nm以下である表面層を有する樹脂基板を製造する工程と
製造された樹脂基板上に、メタライジング用の下地層を含む電気回路層を形成する工程と
を有することを特徴とする電気回路板の製造方法。
A SiN layer having a thickness in the range of 20 to 1000 nm is formed on the polyimide resin layer by a process of forming a SiN layer mainly composed of silicon nitride on the condition of a film formation start temperature of 50 ° C. or higher by a chemical vapor deposition method. Producing a resin substrate having at least one layer and having a surface layer having an average surface roughness Ra of 1 nm or less;
Forming an electrical circuit layer including a base layer for metallizing on the manufactured resin substrate; and
A method for producing an electric circuit board , comprising:
前記電気回路層を形成する工程が、前記樹脂基板上に、前記メタライジング用の下地層を形成する工程と、メッキ層を形成する工程とを含むことを特徴とする請求項5記載の電気回路板の製造方法。6. The electric circuit according to claim 5, wherein the step of forming the electric circuit layer includes a step of forming the base layer for metallizing on the resin substrate and a step of forming a plating layer. A manufacturing method of a board. 前記電気回路層を形成する工程が、前記樹脂基板上に、前記メタライジング用の下地層を形成する工程と、形成された下地層の上に、薄膜を形成する工程と、メッキ層を形成する工程とを含むことを特徴とする請求項5記載の電気回路板の製造方法。The step of forming the electric circuit layer includes a step of forming a base layer for metallizing on the resin substrate, a step of forming a thin film on the formed base layer, and a plating layer. 6. The method of manufacturing an electric circuit board according to claim 5, further comprising a step. 前記化学気相成長法が、触媒化学気相成長法であることを特徴とする請求項5〜7のいずれかに記載の電気回路板の製造方法The method of manufacturing an electric circuit board according to claim 5, wherein the chemical vapor deposition method is a catalytic chemical vapor deposition method . 前記SiN層の成膜開始温度が、50℃以上170℃以下であることを特徴とする請求項5〜8のいずれかに記載の電気回路板の製造方法The method for manufacturing an electric circuit board according to any one of claims 5 to 8, wherein a film formation start temperature of the SiN layer is 50 ° C or higher and 170 ° C or lower. 前記SiN層の厚みが20〜1000nmの範囲となるように成膜することを特徴とする請求項5〜9のいずれかに記載の電気回路板の製造方法The method for producing an electric circuit board according to claim 5, wherein the SiN layer is formed to have a thickness in a range of 20 to 1000 nm.
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