JPH01319941A - ポリイミド層と金属の間の接着力を強化する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ、産業上の利用分野 本発明はポリイミド層と金属の間の接着力を強化する方
法に関するものであり、特に、ポリイミド層と、銅、銀
または金との接着の改良に関するものである。本発明は
集積回路チップ装着用のキャリアに用いるポリイミド基
板上に導線を形成する際に特に有用である。

Ｂ、従来技術 ポリイミドは、半導体及び実装業界で広く使用されてい
る。たとえば、半導体チップの実装で、基板をポリイミ
ド・フィルムでコーティングすることが多い。

たとえば、チップ装着用の多層基板を形成するのに、金
属導体のパターンを付着させたセラミック材料の絶縁基
板を使用する構造がある。通常、導体は３層の金属で、
クロム層の上に銅層、その上にクロム層を宵する。メタ
ライズしたセラミック層の上面にポリイミドの層または
皮膜を設け、ポリイミドの上面に第２の導体パターンの
層を設ける。

第２の層またはその後の層上のポリイミドに接触する金
属は、たとえば米国特許第４３８６１１６号明細書に開
示されているように、銅とすることができる。

しかし、銅とポリイミドの間の接着力は、完全に満足で
きるものではなく、ある程度改良の余地がある。特に、
銅とポリイミドの境界面で問題が。

生じ、その結果、銅の線が下のポリイミドから剥離して
、キャリアがその所期の目的に適さなくなる。

したがって、銅とポリイミドの境界面を有する構造が商
用環境で競争力をもつものとなるには、銅とポリイミド
の境界面の接着を改良することが必要である。

Ｃ０発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は、ポリイミド層と、銅、銀、金等の金属
との境界面における接着を改良することにある。

Ｄ０問題点を解決するための手段 特に銅に関しては、線の剥離の問題は、工程に用いる化
学薬品の制御不能なガス発生、拡散及び移行によるもの
と考えられ、それが銅とポリイミドとの境界面における
銅の酸化の原因となる。集積回路モジュールの処理に使
用され、銅の酸化の原因となる傾向を有する化学薬品の
例には、クロムのエッチ剤として使用するアルカリ性過
マンガン酸カリウム、銅のエッチ剤として使用する塩化
第二鉄、及びバイア内からレジストまたは汚染物質を除
去するのに使用する各種の薬品がある。銅に関しては、
本発明に使用する手順は、銅の酸化物生成に対するバリ
アを形成する傾向があると考えられる。

本発明によれば、ポリイミド層と金属の間の接着力は、
ポリアミン酸層に隣接する金属ベンゾトリアゾール層を
設けることにより強化される。ベンゾトリアゾールの金
属は、銅、銀または金である。次に金属の層を、金属ベ
ンゾトリアゾール層に隣接して設ける。

さらに、本発明は、ポリイミド層と、ポリイミド色土の
金属ベンゾトリアゾール層を有する製品に関するもので
ある。金属ベンゾトリアゾールの金属は銅、銀または金
である。さらに、金属ベンゾトリアゾール層に隣接して
、金属層を設ける。

Ｅ、実施例 本発明の方法は、ポリアミン酸層に隣接する金属ベンゾ
トリアゾール層の形成に関するものである。金属ベンゾ
トリアゾールは、銅ベンゾトリアゾール、銀ベンゾトリ
アゾールまたは金ベンゾトリアゾールとすることができ
るが、銅ベンゾトリアゾールが好ましい。必要があれば
、これらのベンゾトリアゾール類の混合物を使用するこ
ともできる。

ベンゾトリアゾール層は、ポリアミン酸層に、好ましく
は有機溶媒の溶液の形で金属ベンゾトリアゾールを塗布
し、または、たとえば、ポリアミン酸層を薄い金属の層
でコーティングした後、ベンゾトリアゾールをアルコー
ル、好ましくはメタノールやエタノール等の有機溶媒、
またはベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族有機溶
媒に溶かした溶液でコーティングすることによって形成
でき、ベンゾトリアゾールが金属と反応して金属ベンゾ
トリアゾール層を形成する。ベンゾトリアゾール層は、
最初にベンゾトリアゾール溶液でコーティングした後、
金属層をコーティングすることによって形成できる。別
法として、金属ベンゾトリアゾール層は、薄い金属層と
ベンゾトリアゾール層を同時に基板に塗布することによ
っても形成できる。

銅、銀または金等の金属は、周知のスパッタリングまた
は蒸着により約１００ないし約８００人の薄膜として付
着させる。

たとえば、銅は蒸着により付着させることができ、その
際に、蒸着が行なわれる基板は約２２０℃ないし約２８
０°Ｃとなる。

ベンゾトリアゾールは、通常０．２５％ないし約１％の
何機溶媒溶液として使用し、スプレィまたは浸漬コーテ
ィングにより塗布する。通常約２０ＯＡないし約６００
Ａのきわめて薄い層を形成するような借とする。

使用するポリアミン酸は、ポリイミド生成の前駆物質で
ある。ポリアミン酸類は、デュポン社（ＤｕＰｏｎｔ　
）から、「ビラリン（Ｐｙｒａｌｉｎ）　Ｊの商品名で
重板されている。このようなポリイミド前駆物質は、デ
ュポン社からビラリンＰＩ−２５５５、ＰＩ−２５４５
、ＰＩ−２５６０１ＰＩ−５８７８、ＰＩＨ−６１４５
４、ＰＩ−２５４０の商品名で発売されているポリイミ
ド前駆物質を含めて、様々なグレードのものがある。こ
れらの材料は、すべて無水ピロメリト酸−オキシジアナ
リン（ＰＭＤＡ−ＯＤＡ）ポリイミド前駆物質である。

これらのポリイミド前駆物質（ポリアミン酸）は、ポリ
アミン酸に隣接して金属ベンゾトリアゾール層を形成す
るステップの後で、少なくとも約１１０°Ｃ１好ましく
は少なくとも約３６０℃の温度に加熱するなどにより、
ポリイミドに変換される。

この熱硬化は通常約１５分、好ましくは少なくとも約３
０分間行なう。

本発明で使用するポリイミドには、ポリエステルイミド
、ポリアミドイミドエステル、ポリアミドイミド、ポリ
シロキサンイミドなどの非修飾ポリイミド類、及びその
他の混合ポリイミド類がある。上記のポリイミド類は周
知のもので、詳細に説明する必要はない。

一般に、ポリイミド類は下記の反復単位を育する。

上式で、ｎは、通常約ｔｏ、ｏｏｏないし約１ｏｏ、ｏ
ｏｏの分子量をもたらす反復単位数を表わす整数、Ｒは
、下記の群から選択した少なくとも１つの４価の有機基
である。

Ｒ２は工ないし４個の炭素原子と、カルボニル基、オキ
シ基、スルホ基、ヘキサフルオロインプロピリデン及び
スルホニル基を有する２価の脂肪族炭化水素基からなる
群から選択したもの、Ｒ１は下記の群から選択した少な
くとも１つの２価の基である。

Ｒ３は、Ｒ２、シリコン、アミノ基からなる群から選択
した２価の何機基である。２個以上のＲまたはＲ＋基あ
るいはその両方、特にアミン基を有する一連のＲ１を含
む重合体を使用することができる。

金属ベンゾトリアゾールの生成前にポリアミン酸がすで
にポリイミドに変換されている場合、約５０人ないし約
２００人の薄いポリイミド層だけが、通常濃度が約５０
重量％未溝、好ましくは約１０重量％のアルカリ金属水
酸化物水溶液中で変換してポリアミン酸に戻すことがで
きることが好ましい。変換は、一般に室温で約５秒間な
いし約２分間かかる。

本発明の方法はさらに、金属ベンゾトリアゾール居に隣
接した金属層の形成を含む。

金ｇ層は、銅、銀または金が好ましく、銅が最も好まし
い。本発明の最も好ましい態様では、この金属層は、金
属ベンゾトリアゾール中に存在するものと同じ金属であ
る。金属層は、電気メツキ、無電解メツキ、蒸発等によ
り、材料が所要の厚みになるまで形成させる。回路用に
は、通常的７゜５μｍで十分である。

ポリイミドの薄層のみをポリアミン酸に変換する場合は
、多くの基板がポリイミドであり、必要な電気的・物理
的特性を得るには十分であるため、ポリアミン酸をポリ
イミドに変換して戻す必要はない。もちろん、ポリアミ
ン酸の中には、本来的に金属層の付普時の熱によりポリ
イミドに戻るものもある。

本発明により得られる構造は、たとえば、セラミック基
板等の下層の剛性支持体上に設けることができる。

さらに本発明は、ポリイミド層の上面に金属ベンゾトリ
アゾール層があり、金属ベンゾトリアゾールの上面に金
属層を存する構造に適用できるだけテナク、金属ベンゾ
トリアゾールが下層の金ｍ層の上にあり、金属ベンゾト
リアゾールの上にポリイミドを存する構造にも適用でき
る。

下記の例は、本発明を詳しく例示するものであるが、本
発明はこの例に限定されるものではない。

旦 ポリイミド５８７８　（ＰＭＤＡ−ＯＤＡ）基板を水酸
化ナトリウムの２０％水溶液に約３０秒間浸漬した後、
脱イオン水で２回各５秒間すすぐ。

生成したポリアミン酸のナトリウム塩を１０％硫酸で中
和する。

ポリアミン酸の薄層を含むポリイミド基板で、ポリアミ
ン酸層の上に約２６０℃で約４０ＯＡの銅の層を蒸着さ
せる。

次に基板をエタノール２５％、水７５％の溶媒に０．２
５％のベンゾトリアゾールを溶かした溶液に約２時間浸
漬する。サンプルを乾燥し、その上に蒸着により約２８
０℃で約８００大の銅の皮膜を形成させる。次に、約ｓ
ｏ、ｏｏｏ人の銅の層を蒸着させた後、約３５０℃で約
８００人のクロムを蒸着させる。

この複合材を９０度の引張り試験にかけたところ、約１
６．８ｇ／ｕｎないし約２！５．１ｇ／ｍｍの結果を得
た。

Ｆ０発明の効果 以上述べたように、本発明によれば、ポリイミド層と、
銅、銀、金等の金属との境界面における接着が改良され
る。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ポリイミド層と金属の間の接着力を強化する方法
   であって、 （ａ）ポリアミン酸に隣接する金属ベンゾトリアゾール
   層を設け、その際、該金属は、銅、銀、及び金から選択
   されてなる工程と、 （ｂ）上記金属ベンゾトリアゾール層に隣接して金属の
   層を設ける工程と、 （ｃ）上記ポリアミン酸をポリイミドに変換する工程を
   有する、 ポリイミド層と金属の間の接着力を強化する方法。
2. （２）ポリイミド層と金属の間の接着力を強化する方法
   であって、 （ａ）ポリイミド基板を設ける工程と、 （ｂ）上記基板上の層をポリアミン酸に変換する工程と
   、 （ｃ）上記ポリアミン酸に隣接する金属ベンゾトリアゾ
   ール層を設け、その際、該金属は、銅、銀、及び金から
   選択されてなる工程と、 （ｄ）上記金属ベンゾトリアゾール層に隣接して金属の
   層を設ける工程を有する、 ポリイミド層と金属の間の接着力を強化する方法。
3. （３）（ａ）ポリイミド層と、 （ｂ）上記ポリイミド層に隣接する金属ベンゾトリアゾ
   ール層であって、該金属は銅、銀、金から選択されてな
   るものと、 （ｃ）上記金属ベンゾトリアゾール層に隣接する金属層
   とを具備する、 ポリイミド金属構造体。