JPH05121491A - ２層電子部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ビフェニルテトラカルボン酸無水物とパラフ
ェニレンジアミンとの縮重合によつて得られたポリイミ
ド樹脂の表面に接着剤層を介さずに直接金属層を形成し
た基板を用いて２層ＴＡＢのような電子部品を製造する
際に、ポリイミド樹脂を容易に且つ精度良く化学的に溶
解加工する。 【構成】 ビフェニルテトラカルボン酸無水物とパラフ
ェニレンジアミンとの縮重合によつて得られたポリイミ
ド樹脂表面に接着剤層を介さずに直接金属層を形成し、
ここにデバイスホールやスプロケットホール等を形成す
る際に、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム及びこれら
の混合物からなる群より選ばれる０．０１Ｍ／ｌ以上５
Ｍ／ｌ以下のアルカリ金属水酸化物を含有するヒドラジ
ン一水和物を用いてポリイミド樹脂の溶解加工を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ポリイミド樹脂の溶解
に関し、具体的には、熱安定性および寸法安定性が改良
された銅ポリイミド基板を用いて２層電子部品を作製す
る際のポリイミド樹脂の溶解加工方法の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】ポリイミド樹脂は耐熱性に優れ、電気
的、機械的特性も他のプラスチック材料と比較して同等
以上であるため、プリント配線板（ＰＷＢ）、フレキシ
ブルプリント回路（ＦＰＣ）、テープ自動ボンディング
（ＴＡＢ）テープ等の電子部品の絶縁体として広く用い
られている。

【０００３】上記電子部品はこのポリイミド樹脂フィル
ム上に銅被膜を形成させたいわゆる銅ポリイミド基板に
フォトエッチングを施して製造されるが、この銅ポリイ
ミド基板は、ポリイミド樹脂と銅箔とを接着剤を用いて
貼り合わせるラミネート法によって得られるのが従来よ
り一般的である。

【０００４】しかし、ラミネート法によるときは、接着
剤の耐熱性や耐薬品性が十分でないために、ボンディン
グを行なうに際して発生する熱衝撃によって銅箔が樹脂
部から剥離したり、銅被膜のエッチング処理に際して接
着剤にイオン吸着が起こり、形成された回路間隔が特に
狭い場合には、絶縁不良を起こしたりする恐れがあっ
た。

【０００５】上記課題を解決するために、ポリイミド樹
脂表面に接着剤層を介さずに直接銅被膜を形成した基板
を製造し、この基板を用いてＴＡＢを製造する方法が開
発されている。このように接着剤層を持たないＴＡＢは
２層ＴＡＢと呼ばれる。

【０００６】上記２層ＴＡＢのようにポリイミド樹脂に
銅被膜を直接形成する方法としは、スパッタリング、イ
オンプレーティング、蒸着、無電解めっき法等が知られ
ている。

【０００７】以下に、接着剤層を有さない銅ポリイミド
基板を用いて２層ＴＡＢを製造する方法を示す。

【０００８】すなわち、ポリイミド樹脂表面にスパッタ
リング、イオンプレーティング、蒸着、無電解めっき法
等により厚さ１μｍ程度の銅被膜を直接形成し、これを
第１の銅層とした後、該第１の銅層上に所望のリード厚
以上の厚みをもったフォトレジスト層を形成し、該レジ
スト層に露光、現像を行なった後、露出した第１の銅層
上に電気銅めっきによって所望の厚みまで銅層を形成
し、これを第２の銅層とする。その後レジスト層を除去
し、露出した部分の第１の銅層を第２の銅層をマスクと
してエッチングし回路を形成する。一方、デバイスホー
ル、スプロケットホール等の形成は、基板全面にエッチ
ングレジスト層を形成し、露光、現像後、露出した部分
のポリイミド樹脂を化学的に溶解除去し上記ホールを形
成した後、レジスト層を除去する。上記方法で得られた
２層ＴＡＢ等の電子部品は接着剤層が存在しないため、
リード間の電気絶縁性に優れ高密度配線が可能となっ
た。

【０００９】しかしながら、最近のＩＣやＬＳＩは、演
算処理の高速化にともない高熱を発生するようになっ
た。この場合上記ＩＣやＬＳＩを通じて上記電子部品に
も長期間に亘り高熱が放射されるようになり、その素材
となる銅ポリイミド基板の長期間に亘る熱的信頼性が問
題となってきた。

【００１０】例えば、この長期間に亘る熱的信頼性を評
価する手段として、１５０℃大気環境下に銅ポリイミド
基板を１０００時間保持し、金属層の密着強度や寸法変
化率を測定する方法（以下、環境試験と称する。）が知
られている。従来の銅ポリイミド基板は、環境試験後に
金属層の密着強度の著しい低下や寸法変化が観察され
た。

【００１１】本発明者は、上記課題を解決するために、
銅ポリイミド基板を構成するポリイミド樹脂として、ビ
フェニルテトラカルボン酸無水物とパラフェニレンジア
ミンとの縮重合で得られたもの（ビフェニルテトラカル
ボン酸無水物−パラフェニレンジアミン縮重合ポリイミ
ド樹脂と呼ぶ。）を用いれば良いことを明らかにした。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】環境試験を施しても諸
特性がほとんど劣化しない銅ポリイミド基板を得ること
がビフェニルテトラカルボン酸無水物−パラフェニレン
ジアミン縮重合ポリイミド樹脂により可能となった。し
かしながら、この銅ポリイミド基板を用い２層ＴＡＢを
製造した場合、デバイスホールやスプロケットホール等
を形成するためのポリイミド樹脂の化学的な溶解加工が
行い難いという新たな問題が発生し、且つこの問題を解
決する手段は未だ確立されていない。

【００１３】従って、本発明の目的は、ビフェニルテト
ラカルボン酸無水物−パラフェニレンジアミン縮重合ポ
リイミド樹脂の表面に接着剤層を介さずに直接金属層を
形成した基板を用いて２層ＴＡＢを製造する際に、ポリ
イミド樹脂を容易に且つ精度良く化学的に溶解加工する
方法を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の２層電子部品の製造方法では、ビフェニル
テトラカルボン酸無水物とパラフェニレンジアミンとの
縮重合によつて得られたポリイミド樹脂とその表面に直
接に結合した金属層とからなる基板を用いて２層電子部
品を製造する工程において、ポリイミド樹脂の溶解加工
を０．０１Ｍ／ｌ以上５Ｍ／ｌ以下のアルカリ金属水酸
化物を含有するヒドラジン一水和物を用いて行う。

【００１５】前記アルカリ金属水酸化物としては、水酸
化ナトリウム、水酸化カリウムまたはこれらの混合物が
好ましい。

【００１６】なお、ポリイミド樹脂の溶解加工は、デバ
イスホールやスプロケットホール等を形成するため化学
的な溶解加工である。

【００１７】

【作用】本発明者は、ビフェニルテトラカルボン酸無水
物−パラフェニレンジアミン縮重合ポリイミド樹脂を容
易に、且つ精度良く溶解できるエッチング液について鋭
意研究を重ねた結果、エッチング液の成分、特に水分量
の多寡によって該ポリイミド樹脂の溶解性が著しく低下
すること等を見いだし本発明に至った。

【００１８】即ち、ビフェニルテトラカルボン酸無水物
−パラフェニレンジアミン縮重合ポリイミド樹脂の表面
に接着剤層を介さずに直接に金属層を形成した基板を用
いてＴＡＢを製造する工程において、ポリイミド樹脂の
溶解加工を０．０１Ｍ／ｌ以上５Ｍ／ｌ以下のアルカリ
金属水酸化物を含有するヒドラジン一水和物を用いて行
うものであり、また該アルカリ金属水酸化物として水酸
化ナトリウムまたは水酸化カリウム、またはその両者の
混合物を用いれば良いことが明らかになった。

【００１９】これにより、２層ＴＡＢあるいは２層ＦＰ
Ｃ等のような２層電子部品の溶解加工が容易になった。

【００２０】従来の銅ポリイミド基板に用いられていた
ポリイミド樹脂は、ベンゼンテトラカルボン酸無水物と
ジアミノジフェニルエーテルとを縮重合して得られたも
のである。

【００２１】このポリイミド樹脂を化学的に溶解加工す
る際のエッチング液としては、ヒドラジン等の還元剤、
エチレンジアミン等のアミン化合物および水溶性アルコ
ールのいずれかを単独で、あるいは２種類以上の混合液
として使用することが知られている。このようなエッチ
ング液を用いてポリイミド樹脂にエッチング処理を施し
た場合に、通常はポリイミド樹脂のイミド基がエッチン
グ液の還元剤による開裂、あるいはアルカリによる加水
分解等を生じて溶解される。すなわち、ポリイミド樹脂
のイミド基がエッチング液に対して化学的に不安定か安
定かによって、ポリイミド樹脂の溶解性が大きく影響さ
れると考えられる。

【００２２】本発明において用いるビフェニルテトラカ
ルボン酸無水物−パラフェニレンジアミン縮重合ポリイ
ミド樹脂は、従来のポリイミド樹脂と比較すると、イミ
ド基はビフェニル基と結合しているため従来のポリイミ
ド樹脂と比較して化学的に安定である。これは、本発明
において用いるポリイミド樹脂は従来のポリイミド樹脂
に比べてエッチングされ難いことを示す。

【００２３】さらに、従来のポリイミド樹脂のエッチン
グ液として知られているヒドラジン一水和物は、該エッ
チング液に水分が混入するとその溶解速度が低下する傾
向がある。

【００２４】本発明の方法においてはエッチング液の組
成を改良し、ビフェニルテトラカルボン酸無水物−パラ
フェニレンジアミン縮重合ポリイミド樹脂を容易、且つ
精度良く化学的に溶解加工できることに成功した。

【００２５】本発明の方法では、ビフェニルテトラカル
ボン酸無水物−パラフェニレンジアミン縮重合ポリイミ
ド樹脂の表面に接着剤層を介さずに直接金属層を形成し
た基板を用いて２層ＴＡＢのような電子部品を製造する
工程において、ポリイミド樹脂の溶解加工を０．０１Ｍ
／ｌ以上５Ｍ／ｌ以下のアルカリ金属水酸化物を含有す
るヒドラジン一水和物を用いる。これによって、従来の
ポリイミド樹脂よりもエッチングされ難いビフェニルテ
トラカルボン酸無水物−パラフェニレンジアミン縮重合
ポリイミド樹脂に対して、アルカリによる加水分解と、
ヒドラジンによる還元、開裂を共に行わせることによっ
てエッチングを容易に行うことができる。

【００２６】本発明においては、ヒドラジン一水和物に
アルカリ金属水酸化物を添加する際に、該アルカリ金属
水酸化物は水溶液の状態であってはならない。これは前
述したようにヒドラジン一水和物に水分が混入すると、
ポリイミド樹脂に対する溶解能力が著しく低下するから
である。

【００２７】アルカリ金属水酸化物の添加量は０．０１
Ｍ／ｌ以上５Ｍ／ｌ以下が望ましい。添加量が０．０１
Ｍ／ｌ未満であるとエッチング処理が容易に行われずエ
ッチング面に大きなテーパーが付き、所望の形状に溶解
できない。一方、アルカリ金属水酸化物の添加量が５Ｍ
を越えると、液の粘度が高くなりすぎて、局所的に溶解
速度に差が生じ、均一な開孔形状が得られない。

【００２８】本発明において用いられるアルカリ金属水
酸化物の種類には特に限定はない。しかし、経済的な理
由から水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウム、または
その両者の混合物が特に推奨される。

【００２９】また、本発明において行う化学的な溶解加
工処理の処理時間、処理温度等にも特に限定はない。こ
れは、溶解加工処理の時間および温度はエッチング液組
成およびポリイミド樹脂の厚みと関係があるためで、実
操業に当たって、予め予備実験等でその最適条件を定め
ておけばよい。

【００３０】

【実施例１】等モルのビフェニルテトラカルボン酸無水
物とパラフェニレンジアミンを２５℃のＮ−メチル−２
−ピロリドン中で２時間撹拌し重合させポリアミド酸と
した。

【００３１】このポリアミド酸を金属支持体上に塗布
し、窒素雰囲気中で８０℃、１００℃、１５０℃、２０
０℃、２５０℃、３００℃、３５０℃、４００℃、およ
び４５０℃で各１０分間熱処理し、厚さ５０μｍのポリ
イミド樹脂を得た。

【００３２】得られたポリイミド樹脂表面に前処理を行
った後、表１の条件で無電解銅めっきを行った。

【００３３】

【表１】

【００３４】以上の処理によってポリイミド樹脂上に厚
さ０．３μｍの無電解銅めっき層を形成し、これを第１
の銅層とした。

【００３５】この第１の銅層上に東京応化工業製フォト
レジストＰＭＥＲ ＨＣ−６００を厚さ４５μｍに均一
に塗布し、７０℃で３０分間乾燥してレジスト層を形成
した。

【００３６】該レジスト層に対してインナーリード部に
おいてリード幅５０μｍ、リード間隔５０μｍのリード
が形成されるようなマスクをセットし、１０００ｍＪ／
ｃｍ² の紫外線を照射し露光を行った後、現像した。そ
の後、露出した第１の銅層に、表２の条件で、電気銅め
っきを施した。

【００３７】

【表２】

【００３８】前記電気銅めっきを施した後、レジスト層
を除去し、露出した部分の第１の銅層を２００ｇ／ｌの
塩化第２鉄水溶液を用い、２５℃で１分間溶解除去し
た。

【００３９】以上の処理によって、ポリイミド樹脂表面
にインナーリード部においてリード幅５０μｍ、リード
間隔５０μｍのリードが形成された。

【００４０】前述のようにしてリードが形成された面と
反対側の基板全面に、富士薬品工業製フォトレジストＦ
ＳＲ−Ｓを厚さ１５μｍに均一に塗布し、７０℃で３０
分間乾燥後、１００ｍＪ／ｃｍ² の紫外線を照射し、露
光後現像した。その後、露出した部分のポリイミド樹脂
を、水酸化カリウム０．１Ｍ／ｌを含有するヒドラジン
一水和物を用いて、５０℃で７分間溶解してレジストを
剥離し、２層ＴＡＢを得た。得られた２層ＴＡＢのポリ
イミド樹脂開孔形状に異常はなく、要求精度を満たして
いた。

【００４１】

【実施例２】実施例１と同様のポリイミド樹脂フィルム
を使用し、溶解加工を水酸化ナトリウム０．０１Ｍ／ｌ
含有するヒドラジン一水和物を用いて５０℃で１０分間
行った以外は、実施例１と同様な手順で２層ＴＡＢを得
た。得られた２層ＴＡＢのポリイミド樹脂開孔形状に異
常はなく、要求精度を満たしていた。

【００４２】

【実施例３】実施例１と同様のポリイミド樹脂フィルム
を使用し、溶解加工を水酸化ナトリウム２Ｍ／ｌと水酸
化カリウム３Ｍ／ｌ含有するヒドラジン一水和物を用い
て５０℃で５分間行った以外は、実施例１と同様な手順
で２層ＴＡＢを得た。得られた２層ＴＡＢのポリイミド
樹脂開孔形状に異常はなく、要求精度を満たしていた。

【００４３】

【比較例１】実施例１と同様のポリイミド樹脂フィルム
を使用し、溶解加工を水酸化ナトリウム０．００５Ｍ含
有するヒドラジン一水和物を用いて７０℃で６０分間行
った以外は、実施例１と同様な手順で２層ＴＡＢを製造
したが、ポリイミド樹脂は完全には溶解されなかった。
また溶解された部分においては、開孔形状がすでに所望
のものより著しく大きくなっており、引続き溶解加工を
行った場合、デバイスホール等は形成されても、開孔形
状の要求精度は到底満足されなかった。

【００４４】

【比較例２】実施例１と同様のポリイミド樹脂フィルム
を使用し、溶解加工を水酸化ナトリウム６Ｍ／ｌ含有す
るヒドラジン一水和物を用いて５０℃で３分間行った以
外は、実施例１と同様な手順で２層ＴＡＢを製造した。
得られた２層ＴＡＢのポリイミド開孔形状は要求精度を
満たしているものもあったが、オーバーエッチングやエ
ッチング不足の箇所も多数観察された。

【００４５】

【比較例３】実施例１と同様のポリイミド樹脂フィルム
を使用し、溶解加工を１Ｍ／ｌの水酸化ナトリウム水溶
液とヒドラジン一水和物を等体積比で混合した溶液を用
いて７０℃で６０分間行った以外は、実施例１と同様な
手順で２層ＴＡＢを製造したが、ポリイミド樹脂の溶解
はほとんどできなかった。

【００４６】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されているの
で、長期間に亘り高温大気環境下に曝されても金属層の
密着強度の低下や著しい寸法変化を招くことのない銅ポ
リイミド基板を用いて、２層ＴＡＢあるいは２層ＦＰＣ
等のような２層電子部品を製造した場合、従来では困難
であったビフェニルテトラカルボン酸無水物−パラフェ
ニレンジアミン縮重合ポリイミド樹脂の化学的な溶解加
工が容易に、且つ精度良く行うことが可能となり、本発
明によって高い信頼性をもった２層電子部品が得られ
る。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ビフェニルテトラカルボン酸無水物とパ
   ラフェニレンジアミンとの縮重合によつて得られたポリ
   イミド樹脂とその表面に直接に結合した金属層とからな
   る基板を用いて２層電子部品を製造する工程において、
   ポリイミド樹脂の溶解加工を０．０１Ｍ／ｌ以上５Ｍ／
   ｌ以下のアルカリ金属水酸化物を含有するヒドラジン一
   水和物を用いて行うことを特徴とする２層電子部品の製
   造方法。
2. 【請求項２】 アルカリ金属水酸化物が水酸化ナトリウ
   ム、水酸化カリウム及びこれらの混合物からなる群より
   選ばれることを特徴とする請求項１記載の２層電子部品
   の製造方法。