JPH04186893A - 回路配線板の製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、ポリイミド樹脂に無電解めっき法により金属
層を形成した基板を用いて回路配線板を製造する際の回
路間の絶縁性を改良する回路配線板の製造方法に関する
。

［従来の技術］ ポリイミド樹脂は優れた耐熱性を有し、また機械的、電
気的、化学的特性においても他のプラスチック材料と同
等以上であるため、電子機器等の素材として良く用いら
れている。例えば、プリント配線板（ＰＷＢ）　、フレ
キシブルプリント回路（ＦＰＣ）やテープ自動ボンディ
ング（ＴＡＢ）実装等はこのポリイミド樹脂フィルム上
に銅被膜を形成して得た銅ポリイミド基板を加工して製
造されるが、このようなＦＰＣＳＴＡＢ用の素材となる
銅ポリイミド基板は従来、ポリイミド樹脂フィルムと銅
箔とを接着剤を用いて貼り合わせるラミネート法で得る
のが一般的である。しかしラミネート法では接着剤の耐
熱性や耐薬品性が充分でないため、ボンディングの際に
発生する熱衝撃によって銅箔が樹脂部から剥離したり、
銅被膜のエツチング処理の際に接着剤にイオン吸着が起
こり、形成された回路間隔が狭い場合に絶縁不良を起こ
す恐れがあった。この欠点を解消するためポリイミド樹
脂に直接金属層を形成する方法が提案されている。この
方法はポリイミド樹脂表面をエツチング処理によって親
水化した後、パラジウム、銀等でポリイミド樹脂表面に
触媒を付与し無電解めっきを施すというものである。

この方法に従えば、ポリイミド樹脂表面に接着剤を介さ
ずに直接金属層を形成できるようになったが、このよう
にして得られた銅ポリイミド基板のめっき界面には、エ
ツチング処理により形成された塩素イオン等の不純物を
含む親水性の変質層および触媒金属が存在し、該基板を
用いＰＷＢ。

ＦＰＣＳＴＡＢ等の回路配線板を製造しこれを電子部品
として使用した場合、電気絶縁性を低下させるという問
題がある。

本発明者等は、無電解めっき法によって得られた基板を
用いて回路配線板を製造する際、基板の金属層を部分的
に溶解することによって回路を形成する工程において、
金属層を溶解後、露出したポリイミド樹脂表面の変質層
をヒドラジン、エチレンジアミン、アルカリ金属水酸化
物水溶液等を単独であるいは組合せにより得られる溶液
でポリイミド樹脂の一部と共に溶解することにより上記
問題を解決する方法を提案してきている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記方法により、無電解めっき法によって得られた銅ポ
リイミド基板を用いて電気絶縁性に優れる回路配線板を
製造することが可能となったものの、該回路配線板を８
５℃、８５％ＲＨの高温高湿度環境下に長時間保持した
場合、回路間の絶縁抵抗が大幅に低下する問題が発生し
た。これは該回路配線板を長期間使用した場合の信頼性
を欠くばかりでなく、銅のマイグレーションによる回路
間の絶縁不良や短絡といった問題を引き起こす可能性を
示すものである。

本発明の目的は、無電解めっき法により得られた銅ポリ
イミド基板を用いて高温高湿度環境下においても電気絶
縁性を失わない回路配線板を製造する方法を提供するこ
とにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明者は前記方法により得られた回路配線板が高温高
湿度環境下に長時間保持した場合に回路間の電気絶縁性
が大幅に低下する問題について種々研究を行った結果、
該回路配線板の製造工程において金属層を溶解後露出し
たポリイミド樹脂をヒドラジン、エチレンジアミン、ア
ルカリ金属水酸化物水溶液等を単独であるいは組合せに
より得られる溶液で溶解した際、該回路間に存在する塩
素イオン等の不純物を含んだ変質層や触媒金属は除去さ
れるものの、該溶解処理により回路間に親水性に富んだ
処理層が新たに形成され、該回路配線板を高温高湿度環
境下に長時間保持した場合該処理層に吸着した水分が回
路間の絶縁抵抗を大幅に低下させること等を見いだし本
研究を完成するに至った。

即ち、上記の問題を解決するための本発明の方法は、ポ
リイミド樹脂の表面をエツチング処理し、触媒を付与し
た後無電解めっき法によって、あるいは必要に応じて引
続き行われる電気めっきによって金属層を形成した基板
の金属層を部分的に溶解することによって回路を形成す
る工程において、金属層を溶解後、露出したポリイミド
樹脂表面を２段にわけて溶解することを特徴とする回路
配線板の製造方法であり、第１段の溶解除去をヒドラジ
ン、エチレンジアミン、およびアルカリ金属水酸化物水
溶液の中から選ばれる１種、あるいは２種以上の組合せ
によって得られる溶液で行い、第２段の溶解除去をＮ、
Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ。

Ｎ−ジメチルホルムアミド、およびＮ−メチル−２−ピ
ロリジノンの中から選ばれる１種、あるいは２種以上の
組合せによって得られる溶液で行うものである。

［作用コ 本発明の方法において、ポリイミド樹脂の第１段の溶解
は塩素イオン等の不純物を含んだ変質層や触媒金属を溶
解除去することを目的とする。しかし、溶解に用いるヒ
ドラジン、エチレンジアミン、およびアルカリ金属水酸
化物水溶液の中から選ばれる１種、あるいは２種以上の
組合せによって得られる溶液は変質層を溶解するばかり
でなく、回路間にポリアミド酸を多く含んだ処理層をも
同時に形成してしまう。よって、本発明の課題を解決す
るためには該処理層を溶解除去することが必要である。

しかし、この際にポリイミド自身を溶解すると必ず処理
層が形成されるため、処理層のみを溶解する溶液を用い
ることが必要となる。しかし、このような処理層のみを
溶解する溶液では回路間に存在する塩素イオン等の不純
物を含んだ変質層は溶解除去できないので必ず変質層を
事前に溶解除去しておくことが必要となる。

本発明において行う第２段の溶解処理に用いるＮ、Ｎ−
ジメチルアセトアミド、Ｎ、Ｎ−ジメチルホルムアミド
、およびＮ−メチル−２−ピロリジノンはポリイミド樹
脂自身を溶解する作用を持たないものであり、溶解処理
に際してはこれらの中から選ばれる１種、あるいは２種
以上の組合せによって得られる溶液を使用する。

本発明において行うポリイミド樹脂の第１段および第２
段の溶解処理条件は、該基板の無電解めっき前処理およ
び無電解めっき処理条件によって一概に決定できないた
め、あらかじめ予備実験等で最適条件を求めておく必要
があるが、一般的には第１段の溶解処理は該変質層およ
び触媒金属を除去できる最低限の処理でとどめた方が好
ましい。

これは第１段の溶解処理によって形成される処理層の厚
みをできるだけ薄くすることによって第２段の溶解処理
を迅速にかつ確実に行うことが可能となるためである。

また、無電解めっき法によって銅ポリイミド基板を得る
方法は公知の方法を用いて差し支えないが、本発明者ら
が開示したポリイミド樹脂表面にめっき被膜を形成後基
板に適切な温度で熱処理を施すことによって得られた銅
ポリイミド基板に本発明法を適用すればさらに熱的、電
気的、化学的に安定した回路配線板が得られる。

［実施例１］ ３０　Ｘ　　３０　ｃｍの大きさの東し・デュポン社製
カプトン２０ＯＨ型のポリイミド樹脂フィルム試料の片
面をシールし５０重量％の抱水ヒドラジンを含有する水
溶液に２５°Ｃで２分間浸漬しエツチング処理を行った
後、水洗し、奥野製薬製０ＰＣ−８０キャタリストＭを
使用して２５℃で５分間キャタライジングを行い、水洗
後奥野製薬製０ＰＣ−５５５アクセレーターを使用して
２５℃で７分間アクセレーティングを行い充分水洗した
。以上の前処理工程を経た後片面に施したシールを除去
し以下に示す条件で銅の無電解めっきを行った。

（浴組成） ＣｕＳＯ４・５Ｈ２０°　　　　　１０　ｇ／ＩＥＤＴ
Ａ・２Ｎａ　　　　　　　　　　　３０　ｇ／１３７％
ＨＣＨ０５ｍｌ／１ シ゛ピリジ゛ル　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　１０　　ｍｇ／ＩＰＥＧ＃１０００　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　０．５　ｇ／ｌ（め
っき条件） 温度　　　　　６５℃ 攬はん　　　　　　　　　　　空気 時間　　　　　　５分 ｐＨ１２，５ 得られた無電解銅めっき被膜の厚さは０．２μｍであっ
た。

その後読基板に以下に示す条件で電気銅めっきを施した
。

（浴組成） ＣｕＳＯ４・５Ｈｘ０　　　　・８０　ｇ／ＩＨｚｓｏ
４１８０　ｇ／ｌ （めっき条件） 温度　　　　　２５℃ 陰極電流密度　　　　　　　　　３　Ａ／ｄが攪はん　
　　　　　　　空気攪はん及びカソード　ロッカー 時　間　　　　　　　　　　　　１時間得られた基板の
銅被膜の厚さは３５μｍであった。その後読基板上に幅
１　ｉｍ　、長さ１０　ａ＋ｍの２本のリードが長辺を
０．２■の間隔で向かい合って形成されるように銅被膜
を塩化第２鉄を含有する水溶液でエツチングした。

さらに該基板表面に露出したポリイミド樹脂を、該基板
を抱水ヒドラジン溶液に２５°Ｃで３秒間浸漬すること
によって変質層の溶解除去を行った。

その後該基板を５０°ＣのＮ、Ｎ−ジメチルアセトアミ
ド溶液に５分間浸漬して発生した処理層を溶解除去した
。上記の処理を施した後、得られた回路配線板のリード
間の絶縁抵抗値を測定したところ２５０ｖ印加状態で８
．７Ｘ１０”Ωであり、さらに該回路配線板を８５℃、
８５％ＲＨ環境下に１０００時間保持した後リード間の
絶縁抵抗値を測定したところ２５０ｖ印加状態で６．９
Ｘ１０”Ωであった。

これは該回路配線板を電子部品として使用した場合充分
な信頼性が得られることを示している。

［実施例２コ ポリイミド樹脂の第２段の処理層の溶解除去を４０℃の
Ｎ、Ｎ−ジメチルホルムアミド溶液に１０分間浸漬する
ことによって行った以外は実施例１と同様な手順で回路
配線板を製造した。

得られた回路配線板のリード間の絶縁抵抗値は２５０■
印加状態で８．５Ｘ１０”Ωであり、さらに該回路配線
板を８５°Ｃ１８５％ＲＨ環境下に１０００時間保持し
た後リード間の絶縁抵抗値を測定したところ２５０■印
加状態て５．２　Ｘ　　１０”Ωであった。これは該回
路配線板を電子部品として使用した場合充分な信頼性が
得られることを示している。

［実施例３］ ポリイミド樹脂の第２段の処理層の溶解除去を６０℃の
Ｎ−メチル−２−ピロリジノン溶液に１０分間浸漬する
ことによって行った以外は実施例１と同様な手順で回路
配線板を製造した。

得られた回路配線板のリード間の絶縁抵抗値は２５０■
印加状態で８．７Ｘ　１０”Ωであり、さらに該回路配
線板を８５°Ｃ５８５％ＲＨ環境下に１０００時間保持
した後リード間の絶縁抵抗値を測定したところ２５０■
印加状態て６．９　Ｘ　　１０”Ωてあった。これは該
回路配線板を電子部品として使用した場合充分な信頼性
が得られることを示している。

［実施例４］ ポリイミド樹脂の無電解めっき前処理におけるエツチン
グ処理を９０重量％の硫酸を含有する水溶液を用いて行
った以外は実施例１と同様な手順で銅ポリイミド基板を
作成し、得られた基板を真空加熱炉に静置して真空度１
０−’　ｔｏｒｒにおいて昇温速度１０°Ｃ／ｍｉｎ、
で昇温し、４００°Ｃで１時間の熱処理を施した後、室
温まで冷却した。

その後該基板に実施例１と同様な手順によりリードを形
成しリード間の絶縁抵抗を測定したところ２５０Ｖ印加
状態で１．３Ｘ１０”Ωであり、さらに該回路配線板を
８５℃、８５％ＲＨ環境下に１０００時間保持した後リ
ード間の絶縁抵抗値を測定したところ２５０■印加状態
で３．８　Ｘ　　１０”Ωであった。これは該回路配線
板を電子部品として使用した場合充分な信頼性が得られ
ることを示している。

［比較例１コ ポリイミド樹脂の第２段の処理層の溶解除去を行わない
以外は実施例１と同様な手順で回路配線板を製造した。

得られた回路配線板のリード間の絶縁抵抗値は２５０ｖ
印加状態で３．６　ＸＩＯ”Ωであり、さらに該回路配
線板を８５℃、８５％ＲＨ環境下に１０００時間保持し
た後リード間の絶縁抵抗値を測定したところ２５０■印
加状態で４．９　Ｘ　　１０＠Ωてあった。これは該回
路配線板を電子部品として長期間使用した場合銅のマイ
グレーションによる回路間の絶縁不良、短絡等の発生が
予想され充分な信頼性が得られない。

［比較例２］ ポリイミド樹脂の第１段の変質層の溶解除去、および第
２段の処理層の溶解除去を行わない以外は実施例１と同
様な手順で回路配線板を製造した。

得られた回路配線板のリード間の絶縁抵抗値は２５０■
印加状態で２．２　ＸＩＯ”Ωてあり、さらに該回路配
線板を８５℃、８５％ＲＨ環境下に１０００時間保持し
た後リード間の絶縁抵抗値を測定したところ２５０■印
加状態て５．７　Ｘ　　１０’Ωであった。これは該回
路配線板を電子部品として長期間使用した場合銅のマイ
グレーションによる回路間の絶縁不良、短絡等の発生が
予想され充分な信頼性が得られない。

［比較例３コ ポリイミド樹脂の第１段の変質層の溶解除去を行わない
以外は実施例１と同様な手順で回路配線板を製造した。

得られた回路配線板のリード間の絶縁抵抗値は２５０Ｖ
印加状態で９．７　ＸＩＯ”Ωであり、さらに該回路配
線板を８５°Ｃ１８５％ＲＨ環境下に１０００時間保持
した後リード間の絶縁抵抗値を測定したところ２５０■
印加状態で６、ａ　ｘ　　ｉｏ’Ωであった。これは該
回路配線板を電子部品として長期間使用した場合鋼のマ
イグレーションによる回路間の絶縁不良、短絡等の発生
が予想され充分な信頼性が得られない。

［発明の効果コ 本発明の方法によれば、無電解めっき法により得られた
銅ポリイミド基板を用いて回路配線板を製造する際、該
回路間に存在する塩素イオン等の不純物を含む変質層お
よび触媒金属を新たな親水性に富む処理層を形成せずに
除去できるため、該回路配線板を高温高湿度環境下にお
いても充分電気絶縁性のとれた回路配線板を製造するこ
とが可能となり、該回路配線板を電子部品として長期間
用いた場合回路間の絶縁性が充分確保され、銅のマイグ
レーション等による回路間の絶縁不良、短絡等の危険性
の少ないきわめて信頼性の高い回路配線板を得ることが
できる。

特許出願人　　住友金属鉱山株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ポリイミド樹脂の表面をエッチング処理し、触媒を付
   与した後無電解めっき法によって、あるいは必要に応じ
   て引続き行われる電気めっきによって金属層を形成した
   基板の金属層を部分的に溶解することによって回路を形
   成する工程において、金属層を溶解後、露出したポリイ
   ミド樹脂表面を、最初にヒドラジン、エチレンジアミン
   、およびアルカリ金属水酸化物水溶液の中から選ばれる
   １種、あるいは２種以上の組合せによって得られる溶液
   で溶解除去し、次いでＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、
   Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、およびＮ−メチル−２
   −ピロリジノンの中から選ばれる１種、あるいは２種以
   上の組合せによって得られる溶液で溶解除去することを
   特徴とする回路配線板の製造方法。