JPH05106021A - 有機材料−金属間の接着の改良方法、ポリイミドフイルム、可撓性電子パツケージ及びロール・スパツタ・システム - Google Patents

有機材料−金属間の接着の改良方法、ポリイミドフイルム、可撓性電子パツケージ及びロール・スパツタ・システム

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JPH05106021A
JPH05106021A JP4080683A JP8068392A JPH05106021A JP H05106021 A JPH05106021 A JP H05106021A JP 4080683 A JP4080683 A JP 4080683A JP 8068392 A JP8068392 A JP 8068392A JP H05106021 A JPH05106021 A JP H05106021A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ポリイミドとクロム−銅層との間の界面接着
を改良する 【構成】 ポリイミドに含まれる水を、全て除去せず
に、約１〜２重量％に調整する。ポリイミド表面をプラ
ズマ処理した後、クロム−銅層をスパッタ蒸着すると、
クロム−銅層のポリイミドへの接着が大幅に改良され
る。この方法によって製造される可撓性回路を組み込ん
だ電子パッケージング装置の信頼性は非常に高い。ま
た、ポリイミド以外の有機材料とクロム−銅以外の金属
との間、及び２つの有機材料の間の接着を改良するため
にも適用できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、金属又は合金と有機材
料との間の界面接着を制御する方法、及びその方法によ
って製造される構造体に関するものである。
【０００２】更に詳細には、本発明は、金属又は合金の
ような１つの材料と、水又は水蒸気を吸収し易い、他の
流体又は溶媒を吸収し易い、あるいは他の流体又は溶媒
によって表面が劣化し易い有機材料のようなもう１つの
材料と、の間の界面接着を制御する方法、及びその方法
によって形成される密着した製品に関する。
【０００３】更に詳細には、本発明は、金属又は合金、
特にクロム又は銅被覆されたクロムを含むフィルムと、
ポリイミド（ＰＩ）を含むフィルムと、の間の界面接着
を改良するための方法に関する。また、ラミネート構造
体におけるポリマー−ポリマー間の接合も改良する。本
発明はまた、本発明の方法によって形成された製品及び
その製品を製造する装置にも関する。
【０００４】本発明の方法、製品及び装置は、電子パッ
ケージング技術において特に有用である。電子パッケー
ジング技術では、ポリイミドフィルム及びコーティング
を可撓性の誘電性キャリアとして使用する可能性があ
り、この上に導電性回路が配設され、次にその上に任意
に、１つ又はそれ以上の集積回路チップ及び／又は表面
搭載コンポーネントが配設される。
【０００５】
【従来の技術】ある種の有機材料、特にある種のポリイ
ミドは、多数の観点から、例えば可撓性及びテープ自動
化ボンディング（ＴＡＢ）構成等の電子パッケージング
の適用において、可撓性フィルム絶縁キャリアとして使
用される見込みがある。ポリイミドは可撓性なので取扱
いが容易であり、その熱膨脹係数（ＣＴＥ）はシリコン
の熱膨脹係数と近いので、電子チップとポリイミドキャ
リアとの間を接続したときに都合がよい。ポリイミドの
線膨脹係数（２×１０-5in ／ in ℃）は、ロール形式
で供給されるポリマーの中で最良のものである。ＰＩを
電子産業で有用なものとするＰＩの他の特性は、誘電強
度（０．００２インチ（約０．０５ミリメートル）厚で
は典型的に５，４００ボルト／０．００１インチ（約
０．０２５ミリメートル））、散逸率（０．００２イン
チ（約０．０５ミリメートル）厚では０．００２５）、
及び体積抵抗（０．００２インチ（約０．０５ミリメー
トル）厚及び１２５ボルトでは８×１０15オーム・メー
トル）である。しかしながら、ポリイミドの水分吸収に
対する親和性によって、ポリイミドとその上に配設され
た導電ラインとの間の短期及び／又は長期的な接着の信
頼性が低いこと等、その使用に際して伴われる多くの困
難が生じる。
【０００６】短期間では、始めにポリイミドの上に金属
を付着させる工程に続く、付加的な電気メッキに関連す
る工程のような、付加的な処理工程によって、ポリイミ
ドはポリイミドによって吸収される化学溶液及び溶媒へ
さらされ、導電ラインを持ち上げる原因となる。長期間
では、ワーキングデバイスへの温度及び湿度の影響によ
ってライン接着が損傷されることは、絶対的な信頼性を
必要とする将来の高性能コンピュータシステムにおいて
許容できないものである。表面搭載チップ又は他のデバ
イスを有する可撓性フィルムキャリアは、チップとチッ
プが搭載される支持体との間の熱的ミスマッチによる問
題を低減する構成ではあるが、キャリアの金属部分と非
金属部分との間の接着に関する問題は、完全には解決さ
れていない。
【０００７】ポリイミドは約３〜４重量％の水を吸収す
ることが知られている。しかしながら、機械的な孔開け
によって生じる粉塵及び破片を洗浄する際に水を使用す
るので、ポリイミドを水へさらすことは不可避である。
また、湿潤なワーキング環境へさらすことは、常に避け
られるものではない。更に、ポリイミドは、付加的メッ
キプロセスにおいて電解質の水溶液へさらされる。ポリ
イミドが電解質へさらされると、溶質と共に溶液から導
電イオンが吸収され、ポリイミドの誘電特性及び接着力
を損なう。
【０００８】米国特許第４、８６３、８０８号には、銅
とポリイミドとの間のバリヤ層としてのクロムの真空蒸
着は、その後の金及び錫メッキ浴によるアンダーカッテ
ィングに対する抵抗力を与えるものであると記載されて
いる。出願人は、クロム層の使用のみではポリイミドを
保護するのに十分ではないことを明らかにした。
【０００９】研究の結果、金属とポリイミドとの間の接
着の促進におけるカルボニル形成の役割が提唱された。
ポリイミドと金属原子との間の相互作用については、基
本的に２つの解釈がある。
【００１０】Ho らによる "IBM Journal of Research a
nd Development, 32, 658 (1988)”に記載されている第
１のアプローチでは、入射される金属原子と分子のＰＭ
ＤＡ部分の芳香環との間の電荷移動錯体の形成が提唱さ
れている。量子力学的な計算は、この相互作用が、クロ
ム−カルボニル基間の相互作用よりも重要であることを
示唆する。
【００１１】Goldberg らによる "Journal of Vacuum S
cience Technology, A6, 991 (1988)" で提唱された第
２の相互作用では、ポリイミド構造のＰＭＤＡ部分に第
１のＣｒ原子が衝突すると記載されている。この衝突の
結果、第１のＣｒ原子は酸化され、ＰＩ分子のＰＭＤＡ
部分は還元されてモノアニオンとなる。カルボニル基と
Ｃｒイオンとの相互作用によってＣｒ−Ｏ結合が形成さ
れる。第１の相互作用は、異なるチェーンからの２つの
カルボニル基の付いたＣｒイオンに関連する。追加のＣ
ｒ蒸着によって、より多くのＣｒ−Ｏ及びＣｒ−Ｎ結合
が形成される。
【００１２】後者の説明は、Ｃｒ／ＰＩ以外の、他の金
属／ＰＩ相互作用にも適用される。カルボニル基の数が
多くなるに従って、金属／ＰＩ界面では、より大きな相
互作用及びより優れた接着力が期待される。このような
理由から、酸素プラズマ処理によるカルボニル基の増大
は、製造される材料の接着性へ影響を与えるものと期待
される。
【００１３】しかしながら、ポリイミドの水含有量を除
去する、というよりは制御することによって、クロムと
ポリイミドとの間の接着に関する問題が解決されること
は、先行技術において記載及び提言されていない。また
先行技術は、本発明のプロセス工程、構造又は装置の何
れをも、記載及び提言していない。先行技術は、金属と
有機材料との間の接着が、単に、カルボニル露出量と正
比例の関係を示すのではなく、露出の最適時間を越える
と実際には低下していくという事実を考慮していない。
【００１４】本発明の発明者らは、ポリイミドから全て
の水分を除去することは必要でないし、所望もされない
こと、そして実際には、少量の水分が残存していると、
金属と非金属との間の接着をこれまで見られなかった程
又は期待されなかった程まで高めることができるという
驚くべき発見をした。
【００１５】スパッタ・ロール・メタライザは、当該技
術で公知である。しかしながら、先行技術で知られてい
るシステムでは、酸素ＤＣグロー・チャンバは冷却ドラ
ム・セクションにある。本発明のスパッタ・ロール・メ
タライザは、ＤＣグロー・チャンバから離れてインライ
ンにセットされるので、酸素圧を増大することができ
る。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、ポリイミドベースと回路化層との間の接着の程度が
制御された可撓性フィルムキャリアを提供することであ
る。
【００１７】また本発明の目的は、ポリイミドベースと
回路化層との間の短期及び長期的な接着性が改良されて
先行技術より優れた可撓性フィルムキャリアを提供する
ことである。
【００１８】更に本発明の目的は、気体又は液体の水分
に対する耐性が改良された可撓性フィルムキャリアを提
供することである。
【００１９】
【課題を解決するための手段及び作用】上記の及び他の
目的及び利点は、高エネルギ酸素原子による表面処理の
前に、高温でポリイミドキャリアから水を所定のゼロ近
傍レベルまで部分的にガス抜きすることを含む、本発明
のプロセス工程によって達成される。このプロセスは原
位置（イン・サイチュー）で実行され、任意に、真空ス
パッタ冷却ロールシステムで又はパネルプロセスとして
実行される。プロセスは、検出可能な”フットプリン
ト”を製品に残す。これは、ラザフォード後方散乱（Ｒ
ＢＳ）によって検出することができる。
【００２０】
【実施例】ポリイミドから水を完全に除去することは、
金属との接着を提供するため、及びポリマー−ポリマー
間の接合を強化するための必要条件であると考えられて
きた。また、水が一旦完全に除去されると、長時間にわ
たって接着を保持するためには水を寄せつけないことが
必要であると考えられてきた。また更に、この結果を得
るためには高温処理が必要であるとされてきた。本発明
は、プロセスと、プロセスを実行するための装置と、そ
れによって得られるメタライズされた有機構造体とを含
むものであり、得られる構造体の非金属部分と金属部分
との間には極めて高い接着力（今迄で最高の接着力）が
示される。強化された接着力を得るために、吸収された
全ての水を有機コンポーネント（ここではポリイミドと
して説明される）から除去することは必要ではないし、
所望もされないという驚くべきことが発見された。実
際、高温で全ての水を徹底的にガス抜きすると、接着力
が本発明よりも低下し、メタライゼーションの間に熱に
よるしわが有機コンポーネントに生じる。ポリイミドに
吸収された水を約１重量％〜約２重量％と推定されるレ
ベルへ減少させるようなガス抜き条件下、及び適度の温
度条件下では、接着力は向上される。更に、”悪い”、
即ちその特性が変化したポリイミドは、本発明によっ
て、再現性良く、金属との密着性の接合を形成できるよ
うになる。
【００２１】表１は、本発明の方法及び当該技術で既知
の方法によって２種類の条件下で得られる、０．３ミル
（約８μｍ）厚の導電ラインのポリイミドへの接着力
（グラム／ミリメートル）を表示したものである。
【００２２】
【表１】
【００２３】以下の例は、表１の値を得るための条件を
示すものである。
【００２４】例１ Dupont Kapton H-film ポリイミド・ロール（ウェブと
もいう）の光沢面を真空インタロックを通って図４の真
空ロール・スパッタ・システム内へ４００フィート（約
１２２メートル）／時の速度で通過させ、２５０℃で８
秒間真空で部分的にガス抜きした。市販のロール・メタ
ライザとは違って、図４のメタライザは、冷却ドラム・
セクションに酸素ＤＣグロー・チャンバを備えていな
い。図４に示されるように、本発明の酸素ＤＣグロー・
チャンバの特徴は、インライン構成と同様にセットされ
ていることである。これによって、７０×１０-3トルと
いう酸素圧を得ることができる。この圧力は、グロー・
ユニットがドラムに配置される従来のロール・メタライ
ザの圧力よりも約１０倍高い。グロー放電をドラムで行
うためには、ドラムはスパッタ・ターゲットと近接して
配置され、スパッタされる金属の酸素汚染を最小限にす
るためにグロー圧力が低く保持されなければならない。
温度は、２５０℃に保持及びモニターした。次に、ポリ
イミドを約２５０オングストロームのクロム・ストライ
ク層でスパッタ被覆し、更に約６，０００オングストロ
ームの銅層をスパッタした。全ての工程が完了するまで
真空を保持した。なお、図４において、Ｃ１〜Ｃ６はス
パッタ・カソード、ＤＣはＤＣグロー電極、ＤＰは作動
排気チャンバ、Ｉは中間ローラ、ＩＲは赤外ヒータ、Ｌ
はリーク・ローラ・バルブ、Ｐは位置決めローラ、Ｔは
張力測定ローラ、ＵＷは巻出ローラ、Ｗは巻取ローラ
を、それぞれ示すものである。
【００２５】全体的な真空プロセスは、図３のフローチ
ャートに示されている。ウェブを市販の銅電気メッキ浴
で０．３ミル（約８μｍ）の厚さへ電気メッキした。サ
ブトラクティブに、即ち、フォトリソグラフ法で保護領
域に銅を被覆して、被覆されていない領域を溶解するこ
とによって、ラインを形成した。ラインの接着は、８５
℃及び８０％相対湿度の温度−湿度チャンバ内での１０
００時間の促進環境応力と共に、標準９０度剥離試験に
よって評価した。上記促進環境応力は、接着評価に通常
使用されるテストであり、計算上は１０年間の使用に等
しいものと考えられる。表１に示される５．６ｇ／mmの
接着力を標準偏差５％未満で得るために５本のラインの
試験を行った。
【００２６】例２ ポリイミド・ウェブから水を部分的にガス抜きする工程
に続いて、クロム蒸着工程の前に、ポリイミド・ウェブ
の表面を２００フィート（約６１メートル）／時で高エ
ネルギ酸素原子処理する点を除いて、例１で記載された
のと同一の手順を実行した。この追加のプラズマ工程
は、プラズマ工程の前又は後で真空を解除することな
く、原位置で実行した。ライン接着力は６１．８ｇ／mm
と測定された。
【００２７】例３ ヒータの温度を２５０℃ではなく１５０℃に保持する点
を除いて、例２に記載されたのと同一の手順を実行し
た。得られたライン接着力の測定値は、４３．３ｇ／mm
であった。
【００２８】例１〜例３に記載された実験から、４００
ｆｔ／ｈｒのウェブ速度では、２００ｆｔ／ｈｒの酸素
プラズマを、１５０℃以上（実際には約２５０℃）のヒ
ータ温度と組み合わせると、金属ラインと非金属キャリ
アとの接着（上記３例においては、ポリイミド上のクロ
ム−銅ストライク層上の０．３ミル（約８μｍ）電気メ
ッキ銅線）が大幅に改良されることが判った。
【００２９】上記３例において、 Kapton H ポリイミド
の他に、実質的に同様の結果を持って使用することので
きる他のポリイミドは、Kapton V、 UBE Upilex 'S' 及
び 'R'、Kanegafuchi Apical 'AV' 、並びに Mitsubish
i Novax 等である。０．００５インチ（約０．１３ミリ
メートル）及び０．００２インチ（約０．０５ミリメー
トル）厚のDupontH Kapton 、並びに０．００２インチ
（約０．０５ミリメートル）厚の UBE Upilex S を再現
性良く試験した。
【００３０】ウェブをＲＦプラズマ、ＤＣグロー又はイ
オンビームに短時間さらすことによって、高い酸素原子
エネルギ処理工程を実行することができるが、酸素原子
は、クロム−ポリイミド相互作用をもたらすのに十分な
エネルギでなければならない。
【００３１】表２は、ロールシステムにおいて、金属−
ポリイミド間の接着へウェブ速度が及ぼす影響を示して
いる。
【００３２】
【表２】
【００３３】表２からわかるように、マイクロ波発生プ
ラズマでは、処理時間を長くすること（ウェブ速度を遅
くすること）は、期待に反して、接着力に有害な影響を
与える。下流側プラズマ・プロセスはポリイミド表面で
のカルボニル形成を引き起こす酸素原子を形成すること
が知られており、また先行技術は、接着性の改良はポリ
イミド表面のカルボニル濃度に正比例することを理論化
した。表２の結果は、正比例がある点をあまり越えてい
ないことを示している。更に、図１と図２のＥＳＣＡ曲
線は、同様の結果を示している。言い換えると、下流側
マイクロ波プラズマプロセスから得られるＥＳＣＡスペ
クトル（図１）と、典型的な酸素プラズマのＥＳＣＡス
ペクトル（図２）との間に差異は見られない。
【００３４】表３は、ロール・プロセスにおいて、０．
３ミル（約８μｍ）厚銅ラインのポリイミドへの接着
へ、ウェブ速度が及ぼす影響を示している。
【００３５】
【表３】
【００３６】表３は、Dupont H 712 Kapton を表２の下
流側マイクロ波プラズマではなく酸素ＤＣグローで処理
したときの、種々のウェブ速度（即ち露出時間）におけ
る接着値（ｇ／mm）を示す。表２と同様に、温度は２５
０℃、金属ラインは０．３ミル（約８μｍ）厚とした。
表３は、接着力が、特定の酸素処理時間（即ち１００ｆ
ｔ（約３０メートル）／ｈｒ又はその付近）で最大値ま
で増大し、その後減少することを示している。この結果
は、接着力を最大とするためには処理時間を更に増大す
ると当業者を導く先行技術の教示に反するものであり、
本発明の高エネルギーで特定の制御された露出時間を支
持するものである。
【００３７】表４は、ロールシステムにおいて、１００
ｆｔ／ｈｒでプラズマ処理された Dupont 712 ポリイミ
ドと０．３ミル（約８μｍ）厚銅ラインとの接着へウェ
ブ速度が及ぼす影響を、２倍の速度でプラズマ処理され
た Dupont 713 ポリイミドの場合と比較して示す。
【００３８】
【表４】
【００３９】表４は、 Dupont 712 ポリイミドでは１０
０ｆｔ／ｈｒ、 Dupont 713 ポリイミドでは２００ｆｔ
／ｈｒのウェブ速度において、接着値をｇ／mmで示して
いる。何方の場合も温度は２５０℃、金属ラインの厚さ
は０．３ミル（約８μｍ）である。表３との比較によっ
て、 Dupont 712 H ポリイミドは１００ ft / hrで再現
性があること、及び Dupont 712 ポリイミドは、同一の
酸素ＤＣグロー露出では、 Dupont 713 ポリイミドより
も優れた接着力を示すことがわかる。
【００４０】上記の全ての例において、ガス抜き及びプ
ラズマ工程が一旦完了されると、Ｃｒ及びＣｕは原位置
でスパッタされなければならない。プラズマ工程とＣｒ
蒸着工程との間で真空を解除することは、金属とポリイ
ミドとの間の接着を低下させることになる。Ｃｒ蒸着工
程とＣｕ蒸着工程との間で真空を解除することは、Ｃｒ
とＣｕとの層間剥離を引き起こす。本発明で使用される
真空システムには、ヒータ・セクション、プラズマ・セ
クション、及び金属蒸着セクションが含まれていなけれ
ばならない。
【００４１】接着力の改良を得る本発明のプロセスのた
めには、ポリイミドは、ロール形状である必要はない。
同様に、本発明のプロセスは、ポリイミド以外の有機材
料、またＣｒ−Ｃｕ−Ｃｕ以外の金属層へも適用可能で
ある。
【００４２】
【発明の効果】上記に説明したように、本発明によっ
て、金属又は合金と有機材料との間の界面接着を制御す
ることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】下流側酸素マイクロ波プラズマ・プロセスから
得られるＥＳＣＡの炭素−１スペクトル（Ｃ１Ｓ）を示
す。
【図２】典型的な酸素プロセスから得られるＥＳＣＡの
Ｃ１Ｓを示す。
【図３】クロム−銅フラッシュが次の付加的電気メッキ
のために連続メタライゼーションを供給する、本発明
の、いわゆるスパッタ・シード・プロセスのフローチャ
ートである。
【図４】本発明のスパッタ・ロール・メタライザの略図
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ペイ チエー チエン アメリカ合衆国13760、ニユーヨーク州エ ンデイコツト、スカイラー ストリート 1056 (72)発明者 フランク ダニエル エジツト アメリカ合衆国13905、ニユーヨーク州ビ ンガムトン、カーラダ ドライヴ 27 (72)発明者 アラン ロバート ノル アメリカ合衆国13760、ニユーヨーク州エ ンデイコツト、スミスフイールド ドライ ヴ 106 (72)発明者 ジヨージ ジヨセフ マタレセ アメリカ合衆国18454、ペンシルバニア州 ポインテレ、レイク ロレイン （番地な し） (72)発明者 ルイス ジーザス マテイエンゾ アメリカ合衆国13827、ニユーヨーク州オ ウゴ、カフアーテイー ヒル ロード （番地なし）

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 水分に対する親和性のある有機材料への
    金属の接着を改良する方法であって、 真空システム内に有機材料を配置する工程と、 有機材料の水分含有量をゼロ近傍値へ低減するために真
    空システムをガス抜きする工程と、 有機材料をプラズマで衝撃する工程と、 有機材料の上へ少なくとも１つの金属層を真空メタライ
    ズする工程と、 を含むと共に、上記各工程を通じて真空が保持される有
    機材料−金属間の接着の改良方法。
  2. 【請求項２】 前記有機材料はポリイミドを含む請求項
    １記載の有機材料−金属間の接着の改良方法。
  3. 【請求項３】 前記プラズマは高エネルギ酸素原子を含
    む請求項１記載の有機材料−金属間の接着の改良方法。
  4. 【請求項４】 有機材料を配置する前記工程は、有機材
    料をスパッタ・ロール真空システム内へ搬送することを
    含む請求項１記載の有機材料−金属間の接着の改良方
    法。
  5. 【請求項５】 前記真空システムは、真空ロール・スパ
    ッタ・システムを含む請求項１記載の有機材料−金属間
    の接着の改良方法。
  6. 【請求項６】 約６１ｇ／mm乃至約６８ｇ／mmの９０度
    剥離強度を有するメタライズされたポリイミドフィル
    ム。
  7. 【請求項７】 前記各工程に続いて、メタライズされた
    有機フィルムを真空システムから取り出す工程と、追加
    の金属を所定厚さへ付加的にメッキする工程と、を更に
    含む請求項１記載の有機材料−金属間の接着の改良方
    法。
  8. 【請求項８】 真空蒸着される金属は、クロム、銅、並
    びにその合金及び層から成るグループから選択される請
    求項１記載の有機材料−金属間の接着の改良方法。
  9. 【請求項９】 請求項１記載の方法によって組み立てら
    れる、銅回路化ラインの下にクロム層と接着されたポリ
    イミド誘電材料を含む可撓性電子パッケージ。
  10. 【請求項１０】 酸素ＤＣグロー・チャンバが冷却ドラ
    ム・セクションから離れたインラインに配置されるロー
    ル・スパッタ・システム。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002173773A (ja) * 2000-12-04 2002-06-21 Toyobo Co Ltd ロールコーター式連続スパッタリング装置
JP2006069074A (ja) * 2004-09-02 2006-03-16 Sumitomo Electric Ind Ltd 複合フィルムの製造方法及び樹脂フィルムの表面改質方法
JP2006190702A (ja) * 2004-12-08 2006-07-20 Ulvac Japan Ltd フレキシブルプリント基材の製造装置及び製造方法
JP4532713B2 (ja) * 2000-10-11 2010-08-25 東洋鋼鈑株式会社 多層金属積層フィルム及びその製造方法
WO2012108265A1 (ja) * 2011-02-10 2012-08-16 Jx日鉱日石金属株式会社 ２層銅張積層材及びその製造方法
EP2607077A1 (en) 2011-12-22 2013-06-26 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Composite and production method thereof

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6171714B1 (en) * 1996-04-18 2001-01-09 Gould Electronics Inc. Adhesiveless flexible laminate and process for making adhesiveless flexible laminate
US6074895A (en) * 1997-09-23 2000-06-13 International Business Machines Corporation Method of forming a flip chip assembly
US6131279A (en) 1998-01-08 2000-10-17 International Business Machines Corporation Integrated manufacturing packaging process
US6146480A (en) * 1999-03-12 2000-11-14 Ga-Tek Inc. Flexible laminate for flexible circuit
US6221176B1 (en) 1999-03-17 2001-04-24 Gould Electronics, Inc. Surface treatment of copper to prevent microcracking in flexible circuits
CA2327801A1 (en) * 2000-03-21 2001-09-21 Rocky L. Hilburn Copper on polymer component having improved adhesion
JP2004510610A (ja) 2000-10-09 2004-04-08 ヒューエック　フォリエン　ゲゼルシャフト　エム．ベー．ハー． 金属被覆されたフィルム及びその製造方法並びに利用法
EP1454999A1 (de) * 2002-12-03 2004-09-08 HARTEC GESELLSCHAFT FUR HARTSTOFFE UND DUNNSCHICHTTECHNIK MBH & CO. KG Werkstoff oder Bauteil mit einer Metallbeschichtung
ITFI20030281A1 (it) * 2003-11-05 2005-05-06 Emanuele Cecchi Metodo ed impianto per la metallizzazione sotto vuoto di
US20050276992A1 (en) * 2004-06-09 2005-12-15 Tung-Hsin Wu Method for metallizing a non-metallic surface and the metallized surface structure thereof
US20070237977A1 (en) * 2006-04-07 2007-10-11 United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Spac Thin Metal Film System To Include Flexible Substrate And Method Of Making Same
US20100196591A1 (en) * 2009-02-05 2010-08-05 Applied Materials, Inc. Modular pvd system for flex pv
US20100270147A1 (en) * 2009-04-27 2010-10-28 Nigel Williams Transportable, miniature, chamberless, low power, micro metallizer

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61295365A (ja) * 1985-06-20 1986-12-26 インタ−ナショナル　ビジネス　マシ−ンズ　コ−ポレ−ション 金属−有機基板間の接着力を改善する方法
JPS63255362A (ja) * 1987-04-10 1988-10-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd 金属薄膜の製造装置
JPS648264A (en) * 1987-06-29 1989-01-12 Furukawa Electric Co Ltd Production of metal-coated plastic film

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3984907A (en) * 1975-07-25 1976-10-12 Rca Corporation Adherence of metal films to polymeric materials
US4322276A (en) * 1979-06-20 1982-03-30 Deposition Technology, Inc. Method for producing an inhomogeneous film for selective reflection/transmission of solar radiation
US4331526A (en) * 1979-09-24 1982-05-25 Coulter Systems Corporation Continuous sputtering apparatus and method
DE3136283C1 (de) * 1981-09-12 1983-02-03 Nukem Gmbh, 6450 Hanau Verfahren zum Metallisieren kohlefaserverstaerkter Kunststoffteile
US4395313A (en) * 1982-07-29 1983-07-26 General Motors Corporation Vacuum pretreatment process for durable electroplated coatings on ABS and PPO plastics
US4517051A (en) * 1982-12-27 1985-05-14 Ibm Corporation Multi-layer flexible film module
US4544571A (en) * 1984-02-13 1985-10-01 Pennwalt Corporation Method of manufacture of EMI/RFI vapor deposited composite shielding panel
GB8408023D0 (en) * 1984-03-28 1984-05-10 Gen Eng Radcliffe Ltd Vacuum coating apparatus
US4720401A (en) * 1985-01-11 1988-01-19 International Business Machines Corporation Enhanced adhesion between metals and polymers
CA1302947C (en) * 1985-09-13 1992-06-09 Jerome S. Sallo Copper-chromium-polyimide composite
US4863808A (en) * 1985-09-13 1989-09-05 Gould Inc. Copper-chromium-polyimide composite
US4725504A (en) * 1987-02-24 1988-02-16 Polyonics Corporation Metal coated laminate products made from textured polyimide film
US4842946A (en) * 1987-09-28 1989-06-27 General Electric Company Method for treating a polyimide surface to improve the adhesion of metal deposited thereon, and articles produced thereby
JP2602329B2 (ja) * 1988-07-06 1997-04-23 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション 金属層で基板を被覆する方法
US4917963A (en) * 1988-10-28 1990-04-17 Andus Corporation Graded composition primer layer
US5019210A (en) * 1989-04-03 1991-05-28 International Business Machines Corporation Method for enhancing the adhesion of polymer surfaces by water vapor plasma treatment
US5112462A (en) * 1990-09-13 1992-05-12 Sheldahl Inc. Method of making metal-film laminate resistant to delamination

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61295365A (ja) * 1985-06-20 1986-12-26 インタ−ナショナル　ビジネス　マシ−ンズ　コ−ポレ−ション 金属−有機基板間の接着力を改善する方法
JPS63255362A (ja) * 1987-04-10 1988-10-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd 金属薄膜の製造装置
JPS648264A (en) * 1987-06-29 1989-01-12 Furukawa Electric Co Ltd Production of metal-coated plastic film

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4532713B2 (ja) * 2000-10-11 2010-08-25 東洋鋼鈑株式会社 多層金属積層フィルム及びその製造方法
JP2002173773A (ja) * 2000-12-04 2002-06-21 Toyobo Co Ltd ロールコーター式連続スパッタリング装置
JP4568994B2 (ja) * 2000-12-04 2010-10-27 東洋紡績株式会社 ロールコーター式連続スパッタリング装置
JP2006069074A (ja) * 2004-09-02 2006-03-16 Sumitomo Electric Ind Ltd 複合フィルムの製造方法及び樹脂フィルムの表面改質方法
JP2006190702A (ja) * 2004-12-08 2006-07-20 Ulvac Japan Ltd フレキシブルプリント基材の製造装置及び製造方法
WO2012108265A1 (ja) * 2011-02-10 2012-08-16 Jx日鉱日石金属株式会社 ２層銅張積層材及びその製造方法
EP2607077A1 (en) 2011-12-22 2013-06-26 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Composite and production method thereof

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Publication number Publication date
EP0512386A1 (en) 1992-11-11
US5461203A (en) 1995-10-24
US6337004B1 (en) 2002-01-08
JP2620573B2 (ja) 1997-06-18

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