JPH05279497A - ポリイミド表面の改質方法 - Google Patents

ポリイミド表面の改質方法

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JPH05279497A
JPH05279497A JP7726892A JP7726892A JPH05279497A JP H05279497 A JPH05279497 A JP H05279497A JP 7726892 A JP7726892 A JP 7726892A JP 7726892 A JP7726892 A JP 7726892A JP H05279497 A JPH05279497 A JP H05279497A
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JP
Japan
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polyimide
film
treatment
discharge
treating
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Pending
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JP7726892A
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English (en)
Inventor
Kazutaka Kusano
一孝 草野
Masuichi Eguchi
益市 江口
Masaya Asano
昌也 浅野
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Toray Industries Inc
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Toray Industries Inc
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/38Improvement of the adhesion between the insulating substrate and the metal
    • H05K3/381Improvement of the adhesion between the insulating substrate and the metal by special treatment of the substrate

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  • Treatments Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】この発明は、ポリイミド表面を放電処理した
後、アルカリ処理することによりポリイミド表面を改質
する方法である。 【効果】本発明のポリイミド表面の改質方法によれば、
ポリイミドと配線金属、Si3 4 、SiO2 等の無機
膜、封止樹脂、ポリイミド等の耐熱性樹脂、基板等との
接着力を簡便にかつ確実に向上させ、ポリイミドを用い
たプリント配線板、半導体素子、LSI搭載用実装基板
等の電子デバイスの信頼性向上に大きく寄与する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電子材料として有用な
ポリイミドの表面を改質する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】電子デバイスの信頼性を維持するために
は、ポリイミドと基板、配線金属、Si3 4 、SiO
2 等の無機膜、封止樹脂、ポリイミド、その他の耐熱性
樹脂等との接着力の低下がないことが要求される。従
来、ポリイミドと基板や配線金属などとの接着性を改善
する方法としては、プラズマ処理(例えば、Polym
er Preprints,Japan Vol.3
8,No.11,p.3708〜3709(198
9))やカップリング処理(例えば、近畿化学協会エレ
クトロニクス部会、第2回研究会、予稿集、p.20〜
23(1988))などが知られている。しかしなが
ら、プラズマ処理では、コストが高く、生産性が悪いと
いった問題があり、また、カップリング処理を施そうと
する場合、カップリング処理が不要な部分、例えば、コ
ンタクトホール(上下配線間の接続孔)やボンディング
パッド(リードと配線の接続孔)部にカップリング層が
残存し、接続抵抗が大きくなるといった問題があり、カ
ップリング処理による表面改質が実用化し難いと言う状
況にある。さらに、特にポリイミドとポリイミドあるい
はポリイミドとその他の耐熱性樹脂が存在する用途にお
いては、これらプラズマ処理やカップリング処理の方法
をポリイミドとポリイミドあるいはポリイミドとその他
の耐熱性樹脂との接着性を向上させるために試みても十
分な効果はなく、ポリイミドとポリイミド等の耐熱性樹
脂との接着性を改善する方法は未だ開発されていないの
が現状である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる従来
技術の諸欠点に鑑み創案されたもので、その目的は、ポ
リイミドの表面特性を簡単な方法で改質せしめるととも
に、ポリイミドと配線金属、Si3 4 、SiO2 等の
無機膜、封止樹脂、ポリイミド、その他の耐熱性樹脂お
よび基板などとの接着力を簡便にかつ確実に向上させる
方法を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】かかる本発明の目的は、
ポリイミド表面を放電処理した後、アルカリ処理するこ
とを特徴とするポリイミド表面の改質方法により達成さ
れる。
【0005】本発明におけるポリイミドは、テトラカル
ボン酸とジアミンを選択的に組み合わせ、これらを極性
溶媒中で反応させてポリイミド前駆体のワニスとした
後、このポリイミド前駆体のワニスを基板上に塗布し、
60〜120℃で乾燥した後、150〜450℃の温度
で熱処理を行い脱水縮合することにより得ることができ
るもの、あるいは化学的に転換したもので、公知のポリ
イミドが使用できる。具体的なポリイミド前駆体として
は、ピロメリット酸二無水物、3,3´,4,4´−ベ
ンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3´,
4,4´−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、1,
2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、シ
クロブタンテトラカルボン酸二無水物などのテトラカル
ボン酸二無水物と、4,4´−ジアミノジフェニルエ−
テル、3,3´−ジアミノジフェニルスルホン、4,4
´−ジアミノジフェニルメタン、ビス(3−アミノプロ
ピル)テトラメチルジシロキサン、メタフェニレンジア
ミン、パラフェニレンジアミンなどのジアミンとを非プ
ロトン性極性溶媒中で反応させて得られるポリアミド酸
が挙げられるが、これらに限定されない。非プロトン性
極性溶媒の好ましい例としては、N−メチル−2−ピロ
リドン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメ
チルホルムアミドなどが挙げられるが、これらに限定さ
れない。
【0006】また、これら各々をビス(3−アミノプロ
ピル)テトラメチルジシロキサンと組み合わせたもの
は、特に好ましい。ここで、ビス(3−アミノプロピ
ル)テトラメチルジシロキサンの配合量は、好ましくは
全ジアミンの1〜15モル%、より好ましくは3〜6モ
ル%である。
【0007】さらに、市販の“カプトン”(東レ・デュ
ポン(株)製)、“ユーピレックス”R、S(宇部興産
(株)製)、“アピカル”(三菱化成工業(株)製)な
どのポリイミドフィルムにも適用できる。
【0008】ポリイミド前駆体として感光性を付与した
ものを使用した場合には、直接パターン加工ができ、工
程を簡略化できるので好ましいが、これに限定されな
い。感光性を付与する方法は例えば、特公昭55−30
207号公報、特開昭53−127723号公報、特開
昭59−52822号公報などに記載されている。該ポ
リイミドのパターン加工は通常の方法で行うことができ
る。感光性を有するポリイミド前駆体を用いる場合は、
塗布、乾燥後、感光性ポリイミド前駆体の膜上にマスク
を置き、紫外線を照射する。ついで、現像を行う。現像
後、熱処理することにより膜を得る。熱処理は、室温か
ら450℃の温度を選び、段階的に昇温するかある温度
範囲を選び連続的に昇温しながら、5分〜5時間実施す
るのが好ましい。例えば、130℃で60分熱処理後、
200℃、300℃、400℃で各々30分づつ熱処理
する。
【0009】感光性を有しないポリイミド前駆体を用い
る場合は、例えばポジレジストをマスクとしてポジレジ
ストの現像と同時にポリイミドのエッチングを行う方法
(例えば、R.A.Dine−Hatt.他,Br.P
olym.J.3,222(1971))、ネガレジス
トをマスクにし、ネガレジストの現像後にポリイミドを
ヒドラジンのような有機アルカリでエッチングする方法
(例えば、特開昭53−49701号公報)、金属薄膜
などをマスクにして、プラズマでエッチングする方法な
どで、パターンを形成できる。
【0010】次に、本発明のポリイミドの表面処理につ
いて説明する。まず、基板上にポリイミドの前駆体の溶
液を塗布して膜を形成し、必要に応じてパターン加工し
た後、熱処理してポリイミド膜を形成した後、放電処理
を行う。
【0011】ここで、放電処理とは、高電圧を印加する
ことによって開始持続する放電に基材をさらす処理をい
う。放電の形態としては、コロナ放電とグロー放電が挙
げられるが、放電の均一性に伴う処理効果および効率の
点からは、減圧化で行うグロー放電が好ましい。放電処
理に用いるガスとしては、Ar、O2 、CF4 、N2
He、CO2 、CO、空気、水蒸気などのガスが単独ま
たは混合して使用でき、特に限定されるものではない。
放電処理の圧力は特に限定されないが、10-3Torr
〜10Torrの圧力の領域で起こりやすいグロー放電
処理、いわゆる低温プラズマ処理が均一性および処理効
率の点で好ましい。処理強度は、電力密度50W・mi
n/m2 以上30000W・min/m2 以下の範囲が
好ましく、更に好ましくは500W・min/m2 以上
10000W・min/m2 以下である。ここでいう放
電処理の電力密度とは、出力を放電部分の幅(例えば、
ドラム状電極の場合は軸長方向)と基板の移動速度で割
った値である。なお、放電処理のための装置、電極など
は特に限定されるものではなく、公知のものを用いるこ
とができる。該プラズマを基板上に形成したポリイミド
表面に曝して処理すればよい。
【0012】続いて、放電処理されたポリイミド表面に
アルカリ処理を行う。アルカリ処理としては、無機また
は有機のアルカリの水溶液をポリイミド表面に曝して処
理する方法が推奨される。ここで、無機アルカリの具体
例としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどの
カセイアルカリの水溶液などが挙げられるがこれらに限
定されない。有機アルカリの具体例としては、エチレン
ジアミン、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイ
ド、アミンの水溶液などが挙げられるがこれらに限定さ
れない。これらの水溶液濃度としては、0.1〜30重
量%の範囲が好ましく、更に好ましくは0.5〜15重
量%である。0.1重量%未満の濃度では効果が十分発
揮できず、30重量%を越える濃度ではポリイミドが分
解し、ポリイミドに悪影響を及ぼす。安価に得られかつ
改善効果の点からは10%の水酸化ナトリウムやポジレ
ジストの現像液であるテトラメチルアンモニウムハイド
ロオキサイド水溶液が好ましい。処理方法としては、回
転塗布法、浸漬法、ロール塗布法、印刷法、刷毛塗り法
などが挙げられるが、中でも浸漬する方法が簡便で好ま
しい。処理時間としては、0.5分〜60分の範囲が好
ましく、更に好ましくは5分〜30分である。0.5分
未満の処理時間では効果が十分発揮できず、60分を越
える処理時間では時間がかかり、多層配線構成体の製造
プロセスのコストに影響することおよびポリイミドが分
解し、ポリイミドに悪影響を及ぼす問題がある。
【0013】放電処理とアルカリ処理の順序は、放電処
理後にアルカリ処理を行うのが好ましい。アルカリ処理
後に放電処理を行う場合、あるいはアルカリ処理、放電
処理単独では効果が小さい。
【0014】上述のように表面改質の施されたポリイミ
ドは例えば同種または異種のポリイミド、その他の耐熱
性樹脂シートないしフィルム、Au、Cr、Cuなどの
金属配線、Si3 4 、SiO2 などの無機膜などとの
接合に適用することによりその接着性を著しく向上させ
ることができる。適用可能な他の耐熱性樹脂としては、
例えば、ビスフェノール類の芳香族ジカルボン酸の縮合
物であるポリアリレート、ポリスルホン、またはポリエ
ーテルスルホンに代表されるポリアリルスルホンあるい
はビスフェノール類、芳香族ジアミン、ニトロフタル酸
の反応から得られる芳香族ポリアミド、芳香族ポリエー
テルアミド、ポリフェニレンスルファイド、ポリアリル
エーテルケトン、液晶性ポリエステル、ポリアミドイミ
ド系樹脂、エポキシ樹脂などが挙げられるが、これらに
限定されない。
【0015】なお、本発明の処理方法は、表面改質され
たポリイミドと接合される他のポリイミドや耐熱性樹脂
などの接合面にも適宜適用できることは言うまでもな
い。
【0016】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明はこれらに限定されない。
【0017】実施例1 3,3´,4,4´−ビフェニルテトラカルボン酸二無
水物1モルとパラフェニレンジアミン0.83モル、
1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン0.1
3モル、ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシ
ロキサン0.04モルからなる固形分濃度20%のポリ
イミド前駆体のワニスを得た。次に、ポリイミド前駆体
のワニスを4インチシリコンウエハ上に熱処理後の膜厚
が20μmになるように塗布し、80℃、180℃、3
00℃、400℃で30分づつ熱処理して、1層目のポ
リイミド膜を得た。ついで、該試料をドラム状電極と複
数の棒状電極からなる対極電極を有する内部電極方式の
放電処理装置を用い、ドラム電極に該試料をセットし、
0.001Torrまで排気した後、雰囲気ガスとし
て、O2 を0.2Torrまで導入し、放電強度800
W・min/m2 の条件で該試料の1層目のポリイミド
膜表面を処理した。ついで、該試料を10%の水酸化ナ
トリウム水溶液中に10分間浸漬した。浸漬後、流水中
で洗浄し、エアーブローを行い乾燥した。
【0018】次に、該ポリイミド前駆体のワニスを該1
層目のポリイミド膜上に熱処理後の膜厚が20μmにな
るように塗布し、80℃、180℃、300℃、400
℃で30分づつ熱処理して、2層目のポリイミド膜を得
た。
【0019】そして、1層目と2層目のポリイミド膜の
接着力をJIS C6481に準じた90°ピール試験
法(引っ張り速度0.5mm/min)により測定した
ところ、接着力は600g/cmと極めて良好であっ
た。
【0020】比較例1 放電処理とアルカリ処理を全く行なわない他は、実施例
1と同じ条件で、試料を作製し、1層目と2層目のポリ
イミド膜の接着力を測定したところ、接着力は30g/
cmであり、接着力はほとんど認められなかった。
【0021】実施例2 ポリイミド前駆体のワニスに3,3´,4,4´−ビフ
ェニルテトラカルボン酸二無水物1モルと4,4´−ジ
アミノターフェニル0.96モル、ビス(3−アミノプ
ロピル)テトラメチルジシロキサン0.04モルからな
るものを用いる他は、実施例1と同じ条件で、試料を作
製し、1層目と2層目のポリイミド膜の接着力を測定し
たところ、接着力は550g/cmであった。
【0022】比較例2 放電処理のみを行ない、アルカリ処理を行なわない他
は、実施例1と同じ条件で、試料を作製し、1層目と2
層目のポリイミド膜の接着力を測定したところ、接着力
は60g/cmであり、実用性のないもので有った。
【0023】実施例3 4インチシリコンウエハ上に実施例1で用いたポリイミ
ド前駆体のワニスを用い、実施例1と同様な条件でポリ
イミドを形成した。ついで、実施例1と同じ条件で放電
処理とアルカリ処理を行った。ポリイミド表面にクロム
をイオンプレーティング法により0.1μm積層し、さ
らにその上に銅を電解メッキして2μm形成させた。そ
して、クロムとポリイミドの接着力を同様にして測定し
たところ、接着力は600g/cmであった。
【0024】比較例3 放電処理とアルカリ処理を全く行なわない他は、実施例
3と同じ条件で、試料を作製し、クロムとポリイミドの
接着力を測定したところ、接着力は20g/cmであ
り、接着力はほとんど認められなかった。
【0025】実施例4 4インチシリコンウエハ上に実施例1で用いたポリイミ
ド前駆体のワニスを用い、実施例1と同じ条件でポリイ
ミドを形成した。ついで、実施例1と同じ条件で放電処
理とアルカリ処理を行った。次に、該基板上に4mm
φ、厚さ2mmの封止樹脂(東レ(株)製TH−800
3)を170℃で形成し、ポリイミドと封止樹脂の密着
強度を引き倒し法(応用物理、56巻、925頁、19
87年)で測定したところ、接着力は、3.0Kg/c
2 であった。
【0026】比較例4 放電処理とアルカリ処理を全く行なわない他は、実施例
4と同じ条件で、試料を作製し、ポリイミドと封止樹脂
の密着強度を引き倒し法で測定したところ、接着力は、
0.6Kg/cm2 であった。
【0027】
【発明の効果】本発明は、上述のごとく構成したので、
簡便にしかも確実にポリイミドと配線金属、Si
3 4 、SiO2 等の無機膜、封止樹脂、ポリイミド等
の耐熱性樹脂、基板等との接着性を向上させることがで
きる。したがって、ポリイミドを用いたプリント配線
板、半導体素子、LSI搭載用実装基板等の電子デバイ
スの信頼性向上に大きく寄与するものである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ポリイミド表面を放電処理した後、アルカ
    リ処理することを特徴とするポリイミド表面の改質方
    法。
JP7726892A 1992-03-31 1992-03-31 ポリイミド表面の改質方法 Pending JPH05279497A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7726892A JPH05279497A (ja) 1992-03-31 1992-03-31 ポリイミド表面の改質方法

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JP7726892A JPH05279497A (ja) 1992-03-31 1992-03-31 ポリイミド表面の改質方法

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JPH05279497A true JPH05279497A (ja) 1993-10-26

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ID=13629104

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JP (1) JPH05279497A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8053082B2 (en) 2004-03-23 2011-11-08 Ube Industries, Ltd. Adhesion-enhanced polyimide film, process for its production, and laminated body
JP2013151624A (ja) * 2012-01-26 2013-08-08 Du Pont-Toray Co Ltd ポリイミドフィルムの製造方法、および、金属積層体

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8053082B2 (en) 2004-03-23 2011-11-08 Ube Industries, Ltd. Adhesion-enhanced polyimide film, process for its production, and laminated body
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