JPH03208393A

JPH03208393A - 配線板

Info

Publication number: JPH03208393A
Application number: JP287990A
Authority: JP
Inventors: Hidefumi Mifuku; 御福　英史; Mitsumasa Mori; 光正森; Kurumi Miyake; 三宅　久留美; Mitsuyuki Takada; 高田　充幸; Yoshiyuki Morihiro; 森広　喜之
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1990-01-10
Filing date: 1990-01-10
Publication date: 1991-09-11
Anticipated expiration: 2013-06-25
Also published as: JP2768781B2

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】［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ＣＪ
　Ｖｏｌ、Ｊ７１−Ｃ、Ｎｏ、１１（１９８ｇ）　、　
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３
５０℃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ビコータ用
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　ニス　オーウチ（Ｆ、Ｓ、０ｈｕｃｈｉ）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、Ｓｃ１．Ｔｅｃｈｎｏｌ、）
　ＪＡ６（３１（１９８８）　Ｉ）、１００４〜１００
６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１−２２２
２２１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ろことを目
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５　ｐｐｍ以上含
有する、および（または）前記電気伝導体が炭素および
硫黄から選ばれた少なくとも１種を総重量で０．０１％
以上含有することを特徴とする配線板に関する。

［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、高い電気絶縁性、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中
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．
（１１％以上、好ましくは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バターニングを施
すことにより製造しうる。

前記絶縁体の層の形成方法に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
むフェスを塗布し、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、めっき法などがあげられ、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鋼
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（山）
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制御しうる。

前記（ａ）方法に用いる炭素や硫黄を含有する鋼材にと
くに限定はないが、たとえば炭素の含有率を高めた鋼材
や、硫化銅を硫黄換算で０．０１重量％以上含有する鋼
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（ＣＨ３０Ｈ）、エタノール（Ｃ２Ｈ５０Ｈ）
、アセトン（ＣＨ３Ｃ０ＣＨ５）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（ＳＯ
２）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（
（ＮＨ４）２　Ｓ２０　ａ）、その他の有機化合物（Ｃ
ａＨｂＯｃＮｄ（ａ、ｂ％ｃＳｄ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ばく質類、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（Ｈ２８０４）
、硫酸銅（Ｃｕ５Ｏ４）、チオ硫酸ナトリウム（Ｎａｚ
Ｓ　２０３）　、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５　ｐｐｍ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５　ｐｐｍ以上
、好ましくは０．５％以下含有される。該割合が５　ｐ
ｐｍ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第１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、５　ｐｐｍ以上の特定の元素を
含有するポリアミック酸を含むフェ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（（
小方法）、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
により制御しつる。

前記面の方法に用いる特定の元素は、イオンの状態でフ
ェ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（Ｎ１　（Ｃｏ）４）など、特定の
元素を含む液体としては、たとえば硫酸銅（Ｃｕ５Ｏ４
）、塩化チタン（ＴｉＣＩ４）、塩化パラジウム（Ｐｄ
Ｃ７２）、クロム酸ナトリウム（Ｎａｚ　ＣｒＯ＋　）
　、硫酸ニッケル（Ｎｌ５Ｏ４）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５　ｐｐｍ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（とも１種を総重量でＱ、Ｉ）１％以上含有する
電気伝導体と、特定の元素を５ｐｐ−以上含有する絶縁
体とを組合わせてもよい。

本発明においては、絶縁体に含有される元素が銅、チタ
ン、ニッケル、パラジウムおよびクロム以外の元素であ
っても、また電気伝導体に含有される元素が炭素および
硫黄以外の元素であってもよく、これらと同等の作用を
有する元素である限り用いることができる。

［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、信頼性が向上第１図および第
２図は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）二基　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）二電気伝導体（５）：特定の元素を５　ｐｐｍ以上含有するポリイミ
ド第１図＋２図

Claims

【特許請求の範囲】

（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
、および（または）前記電気伝導体が炭素および硫黄か
ら選ばれた少なくとも１種を総重量で０．０１％以上含
有することを特徴とする配線板。
（２）前記有機物がポリイミドである請求項１記載の配
線板。