JPH068036B2 - Method for producing metal / polyimide composite - Google Patents

Method for producing metal / polyimide composite

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JPH068036B2
JPH068036B2 JP1249156A JP24915689A JPH068036B2 JP H068036 B2 JPH068036 B2 JP H068036B2 JP 1249156 A JP1249156 A JP 1249156A JP 24915689 A JP24915689 A JP 24915689A JP H068036 B2 JPH068036 B2 JP H068036B2
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polyimide
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metal
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一雅 五十嵐
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、低誘電率高耐熱絶縁膜であるポリイミドと、
低抵抗の銅などの導体とを含む複合体例えば遅延時間の
非常に小さい配線板の製造法に係わる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a polyimide which is a low dielectric constant and high heat resistant insulating film,
The present invention relates to a method of manufacturing a composite including a conductor having low resistance such as copper, for example, a wiring board having a very small delay time.

さらにエレクトロニクス部品の小型化に不可欠なフレキ
シブルプリント板などの金属/ポリイミド複合体あるい
は導電回路の製造方法に関する。
Further, the present invention relates to a method for producing a metal / polyimide composite such as a flexible printed board or a conductive circuit which is indispensable for miniaturization of electronic parts.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、高密度配線板として、エポキシやガラスクロス入
りマレイミド樹脂と鋼箔との多層配線板や、アルミナ/
タングステン多層配線板が使用されてきた。
Conventionally, as a high-density wiring board, a multilayer wiring board of epoxy or glass cloth-containing maleimide resin and steel foil, or alumina /
Tungsten multilayer wiring boards have been used.

しかし、前者の場合、製造方法、材質の制限があり、配
線幅が30μm以下の微細化が出来ず、また後者の場合
は、セラミツクスが高誘電率なことや、製造工程上非常
に高温の工程が必要になるため、タングステン等の抵抗
値が大きく、融点が高い材料を使わざるを得ない。
However, in the former case, the manufacturing method and the material are limited, and the wiring width cannot be miniaturized to 30 μm or less. In the latter case, the ceramic has a high dielectric constant and a very high temperature in the manufacturing process. Therefore, it is necessary to use a material such as tungsten having a large resistance value and a high melting point.

これらに代わる今後の高速高密度配線板として、高性能
な配線板が要求されている。その第一の候補が、銅/ポ
リイミド配線基板である。これは、シリコン基板やセラ
ミツク基板の上に低誘電率のポリイミドと低抵抗の銅と
を、半導体の配線の製造プロセスと同様の微細加工によ
つて、製造するもので極めて高性能の配線板が期待され
ている。この種の先行技術とし、特開昭57−181857号公
報には銅ポリイミド多層配線板が記載されている。
High-performance wiring boards are required as future high-speed, high-density wiring boards to replace these. The first candidate is a copper / polyimide wiring board. This is a high-performance wiring board that is manufactured by manufacturing a low-dielectric constant polyimide and low-resistance copper on a silicon substrate or a ceramic substrate by microfabrication similar to the semiconductor wiring manufacturing process. Is expected. As a prior art of this type, JP-A-57-181857 discloses a copper-polyimide multilayer wiring board.

しかしながら、銅や銀と接触させてポリイミド前駆体で
あるポリアミツク酸を加熱硬化すると、300℃以上の
昇温状態では本来のポリイミドの耐熱性からとても考え
られない程の熱分解反応が生じるという問題がある。例
えば、銅の膜上にポリアミツク酸ワニスを塗布し熱硬化
すると、300℃以上で明確な変色が認められ、膜が脆化
し機械的に非常に脆くなる。類似の現象は、フレキシブ
ルプリント板の製造工程や、導電性の銀ペーストの硬化
過程でも認められる。金属としては銅と銀の場合特にこ
の問題があり、アルミニウム,チタン,ニツケル,クロ
ムなどは殆ど無害である。
However, when polyamic acid, which is a polyimide precursor, is heat-cured by contacting with copper or silver, there is a problem that a heat decomposition reaction that is very unthinkable due to the heat resistance of the original polyimide occurs at a temperature rise temperature of 300 ° C. or higher. is there. For example, when polyamic acid varnish is applied on a copper film and heat-cured, a clear discoloration is observed at 300 ° C. or higher, and the film becomes brittle and becomes mechanically very brittle. A similar phenomenon is observed in the manufacturing process of flexible printed boards and the curing process of conductive silver paste. Copper and silver have this problem as metals, and aluminum, titanium, nickel, and chromium are almost harmless.

これまで、このように金属と接触させてイミド化膜を形
成する場合、不活性なクロムなどの金属やSiOやS
3N4などの不活性な膜を形成した上にポリアミツク酸
前駆体ワニスを塗布熱硬化する方法や、直接当該金属と
接触する場合、水素などの還元雰囲気中で加熱硬化する
方法等がある。しかし、これらの方法は、大幅な工程数
の増加,ランニングコスト等の点で大きな問題を含んで
いる。
Heretofore, when forming an imidized film by contacting with a metal as described above, an inert metal such as chromium or SiO 2 or S is used.
There is a method of applying a polyamic acid precursor varnish on an inert film such as i 3 N 4 and then heat curing it, or a method of heat curing in a reducing atmosphere such as hydrogen when directly contacting the metal. . However, these methods have serious problems in that the number of steps is significantly increased and the running cost is high.

ポリイミド膜上にこれらの金属膜を形成して加熱して
も、ポリイミド膜に殆ど悪影響を与えない。そこで、金
属膜上にイミド化したワニスを塗布,加熱硬化した結
果、やはりポリイミドの劣化が無いことを見出した。
Even if these metal films are formed on the polyimide film and heated, the polyimide film is hardly adversely affected. Therefore, as a result of applying an imidized varnish on the metal film and curing it by heating, it was found that the polyimide did not deteriorate.

但し、この方法は、ポリイミドの溶解性が非常に悪いた
め、溶剤として人体に害のあるクレゾール系のものなど
を使わざるを得ないとか、ポリイミド自身にも極めて溶
解性の良い特殊なものしか使えない等の問題がある。
However, in this method, since the solubility of polyimide is very poor, it is necessary to use a cresol type that is harmful to the human body as a solvent, or use only a special one that is extremely soluble in polyimide itself. There is a problem such as not.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by the Invention]

上記従来技術には、ポリアミツク酸を金属膜上に塗布
し、熱硬化した際に、ポリイミド膜が熱劣化するという
問題点があつた。
The above-mentioned prior art has a problem that the polyimide film is thermally deteriorated when polyamic acid is applied on the metal film and cured by heat.

さらに、この熱劣化を防止するためには、還元雰囲気な
どの特殊な雰囲気でポリイミド膜を熱硬化させる必要が
あつた。
Further, in order to prevent this thermal deterioration, it is necessary to thermally cure the polyimide film in a special atmosphere such as a reducing atmosphere.

そこで本発明は、従来のポリアミツク酸を金属膜上に塗
布し、熱硬化したときに問題になるポリイミド膜の熱劣
化を防ぎ、還元雰囲気などの特殊な雰囲気でなくても劣
化の問題が無い高信頼性の金属/ポリイミド複合体の製
造方法を提供することにある。
Therefore, the present invention prevents the thermal deterioration of the polyimide film, which is a problem when the conventional polyamic acid is applied onto the metal film and thermally cured, and does not have the problem of deterioration even in a special atmosphere such as a reducing atmosphere. It is to provide a method for producing a reliable metal / polyimide composite.

〔課題を解決するための手段〕[Means for Solving the Problems]

本発明者らは、ポリイミドの前駆体を金属と接触させて
熱イミド化させる工程を含んだ金属/ポリイミド複合体
を得る際に起きるポリイミド前駆体と金属との化学反応
を詳細に研究した。
The present inventors have studied in detail the chemical reaction between a polyimide precursor and a metal that occurs when a metal / polyimide composite is obtained, which includes a step of bringing a polyimide precursor into contact with a metal to perform thermal imidization.

その結果、金属がポリアミツク酸中のカルボン酸の存在
により溶解し、その後高温に曝したときにイミド環がそ
の金属によつて熱分解し、同時に微粒子状の酸化金属が
析出してくることを明らかにした。これと同様の現象
は、スルフオン酸基を有するポリイミド前駆体でも認め
られ、酸性官能基の存在が金属を溶解させることを突き
止めた。そのポリイミド前駆体と金属との反応を防止す
るための解決策を検討した結果、カルボン酸をアルキル
エステルを始めとするエステル基でマスクしたポリアミ
ツク酸を用いると問題無いことが分かつた。このカルボ
ン酸をエステル化したポリアミツク酸は、酸無水物とア
ルコールとを反応させた後、チオニルクロライドで酸塩
化物とし、更にジアミンと反応させる方法やテトラカル
ボン酸の半エステルとジアミンをカルボジイミドなどの
脱水剤で重縮合させる方法などで得ることが出来る。
As a result, it was revealed that the metal was dissolved by the presence of carboxylic acid in polyamic acid, and when it was subsequently exposed to high temperature, the imide ring was thermally decomposed by the metal, and at the same time fine particulate metal oxide was deposited. I chose A phenomenon similar to this was also observed in the polyimide precursor having a sulfonic acid group, and it was found that the presence of the acidic functional group dissolves the metal. As a result of studying a solution for preventing the reaction between the polyimide precursor and the metal, it was found that there is no problem when polyamic acid in which carboxylic acid is masked with an ester group such as alkyl ester is used. The polyamic acid obtained by esterifying the carboxylic acid is obtained by reacting an acid anhydride with an alcohol, then converting the acid chloride with thionyl chloride, and further reacting with a diamine, or a half ester of tetracarboxylic acid and a diamine such as carbodiimide. It can be obtained by a method such as polycondensation with a dehydrating agent.

本発明は、ポリイミド前駆体であるポリアミツク酸がカ
ルボキシル基やスルフオン基などの酸性官能基を有しな
いものであることを特徴としたものである。
The present invention is characterized in that polyamic acid, which is a polyimide precursor, does not have an acidic functional group such as a carboxyl group or a sulfone group.

当該ポリイミド前駆体が一般式 で表わされるポリアミツク酸エステルであれば、この目
的を達成できる。
The polyimide precursor has the general formula This object can be achieved by the polyamic acid ester represented by

本発明は、導電性を有する固体金属上にポリイミド前駆
体を塗布する工程と ポリイミド前駆体を熱硬化してポリイミド膜を形成する
工程と を有する金属/ポリイミド複合体の製造方法であつて、
該ポリイミド前駆体が一般式 (式(1)中、RおよびRは、炭素数1以上の有機基
であり、互いに同じであっても異なつても良く、またA
は2つの置換基を持つ芳香族基、Arは4つの置
換基を持つ芳香族基である。) で表わされるポリアミツク酸エステルであることを特徴
とする金属/ポリイミド複合体の製造方法を提供する。
The present invention provides a method for producing a metal / polyimide composite, which comprises a step of applying a polyimide precursor on a conductive solid metal and a step of thermosetting the polyimide precursor to form a polyimide film,
The polyimide precursor has the general formula (In the formula (1), R 1 and R 2 are organic groups having 1 or more carbon atoms and may be the same or different from each other.
r 1 is an aromatic group having two substituents, and Ar 2 is an aromatic group having four substituents. The present invention provides a method for producing a metal / polyimide composite, characterized by being a polyamic acid ester represented by

さらに本発明は電気絶縁性を有する基板上に銅膜から成
る配線を作成する工程と、 該銅膜上にポリイミド前駆体を塗布する工程と、 ポリイミド前駆体を熱硬化することによりポリイミド膜
を形成する工程と、 を有する配線基板の製造方法にあつて、該ポリイミド前
駆体が一般式 (式(1)中、R,R,ArおよびArは上記と
同様である。) で表わされるポリアミツク酸エステルであることを特徴
とする配線基板の製造方法を提供する。
Furthermore, the present invention comprises a step of forming a wiring made of a copper film on an electrically insulating substrate, a step of applying a polyimide precursor on the copper film, and a polyimide film formed by thermally curing the polyimide precursor. In the method for manufacturing a wiring board having the step of: (In the formula (1), R 1 , R 2 , Ar 1 and Ar 2 are the same as above.) A method for producing a wiring board is provided, which is a polyamic acid ester.

また、本発明はポリイミド前駆体と金属微粉末とが均質
に混ざつた混合物を作成する工程と、 該混合物を有機溶媒に溶解させる工程と、 該有機溶媒を加熱した後、ポリイミド前駆体を熱硬化す
ることにより、ポリイミド膜を形成する工程と、 を有する金属/ポリイミド混合組成物の製造方法であつ
て、該ポリイミド前駆体が一般式 (式(1)中、R,R,ArおよびArは上記と
同様である。) で表わされるポリアミツク酸エステルであることを特徴
とする金属/ポリイミド混合組成物の製造方法を提供す
る。
The present invention also includes a step of preparing a mixture in which the polyimide precursor and the fine metal powder are homogeneously mixed, a step of dissolving the mixture in an organic solvent, and a step of heating the organic solvent and then heating the polyimide precursor. A step of forming a polyimide film by curing, and a method for producing a metal / polyimide mixed composition comprising: (In the formula (1), R 1 , R 2 , Ar 1 and Ar 2 are the same as above.) A method for producing a metal / polyimide mixed composition, which is a polyamic acid ester. To do.

また本発明は電気絶縁性を有する基板上に銅膜から成る
配線を作成する第1工程と、 該銅膜上にポリイミド前駆体が溶解しているワニスを塗
布する第2工程と、 該ワニスを熱硬化しポリイミド膜を形成する第3工程
と、 熱硬化した該ポリイミド膜にスルーホールを形成する第
4工程と、 該スルーホール上に銅配線を形成する第5工程と、 からなる多層配線基板を製造する方法であつて、該ポリ
イミド前駆体が一般式 (式(1)中、R,R,ArおよびArは上記と
同様である。) で表わされるポリアミツク酸エステルであることを特徴
とする多層配線基板の製造方法を提供するものである。
The present invention also provides a first step of forming a wiring made of a copper film on an electrically insulating substrate, a second step of applying a varnish in which a polyimide precursor is dissolved on the copper film, and the varnish. A multilayer wiring board comprising: a third step of thermosetting to form a polyimide film; a fourth step of forming a through hole in the thermosetting polyimide film; and a fifth step of forming copper wiring on the through hole. Wherein the polyimide precursor has the general formula (In the formula (1), R 1 , R 2 , Ar 1 and Ar 2 are the same as above.) A polyamic acid ester represented by the above formula is provided. is there.

また、本発明は、電気絶縁性を有する基板上に銅膜から
成る配線を作成する第1工程と、 該銅膜上にポリイミド前駆体が溶解しているワニスを塗
布する第2工程と、 該ワニスを熱硬化しポリイミド膜を形成する第3工程
と、 熱硬化した該ポリイミド膜にスルーホールを形成する第
4工程と、 該スルーホール上に銅配線を形成する第5工程と、 該第5工程に続き、前記第2から前記第5までの工程を
繰り返すことに所望の層数を有する多層配線を形成する
工程と、 を有する多層配線基板を製造する方法であつて、該ポリ
イミド前駆体が一般式 (式(1)中、R,R,ArおよびArは上記と
同様である。) で表わされるポリアミツク酸エステルであることを特徴
とする多層配線基板の製造する方法を提供するものであ
る。
The present invention also includes a first step of forming a wiring made of a copper film on a substrate having electrical insulation, a second step of applying a varnish in which a polyimide precursor is dissolved on the copper film, A third step of thermosetting the varnish to form a polyimide film; a fourth step of forming a through hole in the thermoset polyimide film; a fifth step of forming a copper wiring on the through hole; A step of forming a multilayer wiring having a desired number of layers by repeating the steps from the second step to the fifth step, and a method for producing a multilayer wiring board having: General formula (In the formula (1), R 1 , R 2 , Ar 1 and Ar 2 are the same as above.) A polyamic acid ester represented by the above formula is provided. Is.

上述したRおよびRの炭素数が1以上20以下であ
ることが好ましい。
The carbon number of R 1 and R 2 described above is preferably 1 or more and 20 or less.

また本発明の1つである金属/ポリイミド配線基板は、
次のような工程で製造される。基板(シリコンウエハま
たはセラミツク基板)上に金属薄膜を蒸着、スパツタあ
るいはめつき法で形成し、ホトリソグラフイでパターン
を形成する。その上に、ポリイミド前駆体ワニスを塗布
・硬化し、ホトリソグラフイでスルーホールパターンを
形成する。ここで、ポリイミドのエツチング法としては
ヒドラジンなどを用いた湿式エツチング法、酸素ガスイ
オンなどを用いたドライエツチング法が用いられる。さ
らにこの上に再び金属薄膜を形成し、ホトリソグラフイ
でパターンを形成して2層目の配線層を形成する。この
上にポリイミド層を形成してスルーホールパターンを形
成する。これを繰り返せば多層配線板が得られる。もち
ろん、多層化せずに1層の配線にポリイミド膜で絶縁し
た形でも使用される。
Further, the metal / polyimide wiring board which is one of the present inventions,
It is manufactured by the following steps. A metal thin film is formed on a substrate (silicon wafer or ceramic substrate) by vapor deposition, sputtering or plating, and a pattern is formed by photolithography. A polyimide precursor varnish is applied and cured thereon, and a through hole pattern is formed by photolithography. Here, as the etching method for polyimide, a wet etching method using hydrazine or the like, and a dry etching method using oxygen gas ions or the like are used. Further, a metal thin film is formed again on this, and a pattern is formed by photolithography to form a second wiring layer. A polyimide layer is formed on this to form a through hole pattern. By repeating this, a multilayer wiring board can be obtained. Of course, it is also used in a form in which one layer of wiring is insulated with a polyimide film without being multilayered.

さらに、金属粉体をポリイミド前駆体に分散させた組成
物は、導電ペーストとして有用である。しかし、通常の
ポリイミドを使用し、金属として銀や銅を使用した場
合、高温熱処理でポリイミドが分解する問題がある。こ
の用途にも本発明は有用である。これは、本発明のポリ
イミド前駆体の溶液に銅、銀あるいはそれらの合金粉末
を混合して得られ、加熱硬化後非常に高い導電性を示
す。金属粉末として、球状、鱗片状、枝状のものが使用
でき、粒子径は混合し易さと保存中硬化中の沈降の問題
がないように0.1から10μmのもの、その添加量は
硬化後の導電率の点から硬化後で65から85重量%が
望ましい。
Furthermore, the composition in which the metal powder is dispersed in the polyimide precursor is useful as a conductive paste. However, when ordinary polyimide is used and silver or copper is used as a metal, there is a problem that the polyimide is decomposed by high temperature heat treatment. The present invention is also useful for this application. This is obtained by mixing the solution of the polyimide precursor of the present invention with copper, silver or an alloy powder thereof, and shows extremely high conductivity after heat curing. As the metal powder, spherical, scaly, or branched ones can be used, and the particle size is 0.1 to 10 μm so that there is no problem of mixing and sedimentation during curing during storage. From the viewpoint of the electric conductivity of the above, it is desirable that it is 65 to 85% by weight after curing.

本発明のポリアミツク酸スエテルワニスは、アミノジカ
ルボン酸誘導体の単独重合または芳香族ジアミンとテト
ラカルボン酸誘導体との反応によつて得られるポリアミ
ツク酸を溶剤中で加熱したり、脱水剤と反応させて得る
ことができる。
The polyamitic acid suterel varnish of the present invention is obtained by heating polyamitic acid obtained by homopolymerization of an aminodicarboxylic acid derivative or by reacting an aromatic diamine and a tetracarboxylic acid derivative in a solvent or by reacting with a dehydrating agent. You can

テトラカルボン酸誘導体としては、エステル,酸無水
物,酸塩化物がある。
Examples of tetracarboxylic acid derivatives include esters, acid anhydrides and acid chlorides.

酸無水物を用いると、ジアミンとの反応が容易であり合
成上好ましい。
When an acid anhydride is used, the reaction with a diamine is easy and it is preferable in terms of synthesis.

ポリアミツク酸の合成反応は、一般的には、N−メチル
ピロリドン(NMP)、ジメチルホルムアミド(DM
F)、ジメチルアセトアミド(DMAC)、ジメチルスルホキ
シド(DMSO)、硫酸ジメチル、スルホラン、ブチル
ラクトン、クレゾール、フエノール、ハロゲン化フエノ
ール、シクロヘキサノン、ジオキサン、テトラヒドロフ
ラン、アセトフエノンなどの溶液中で、−20〜+20
0℃の範囲で行われる。
The synthesis reaction of polyamic acid is generally performed by N-methylpyrrolidone (NMP), dimethylformamide (DM).
F), dimethylacetamide (DMAC), dimethyl sulfoxide (DMSO), dimethyl sulfate, sulfolane, butyl lactone, cresol, phenol, halogenated phenol, cyclohexanone, dioxane, tetrahydrofuran, acetophenone, etc., in a solution of -20 to +20.
It is carried out in the range of 0 ° C.

本発明に用いられるアミノジカルボン酸誘導体として具
体的に挙げると、4−アミノフタル酸、4−アミノ−5
−メチルフタル酸、4−(p−アニリン)−フタル酸、
4−(3,5−ジメチル−4−アニリノ)フタル酸な
ど、或いはこれらのエステル、酸無水物、酸塩化物等が
挙げられる。
Specific examples of the aminodicarboxylic acid derivative used in the present invention include 4-aminophthalic acid and 4-amino-5.
-Methylphthalic acid, 4- (p-aniline) -phthalic acid,
4- (3,5-dimethyl-4-anilino) phthalic acid and the like, esters thereof, acid anhydrides, acid chlorides and the like can be mentioned.

本発明に用いられる芳香族ジアミンとしては、p−フエ
ニレンジアミン(p−PDA)、2,5−ジアミノトル
エン、2,5−ジアミノキシレン、ジアミノデユレン
(2,3,5,6−テトラメチルフエニレンジアミ
ン)、2,5−ジアミノベンゾトリフロライド、2,5
−ジアミノアニソール、2,5−ジアミノアセトフエノ
ン、2,5−ジアミノベンゾフエノン、2,5−ジアミ
ノジフエニル、2,5−ジアミノフロロベンゼン、ベン
ジジン、o−トリジン(o−TLD)、m−トリジン、
3,3′,5,5′−テトラメチルベンジジン、3,
3′−ジメトキシベンジジン、3,3′−ジ(トリフロ
ロメチル)ベンジジン、3,3′−ジアセチルベンジジ
ン、3,3′−ジフロロベンジジン、オクタフロロベン
ジジン、4,4″−ジアミターフエニル(DATP)、
4,4−ジアミノクオーターフエニル等の直線状のコ
ンホメーシヨンを有するものや、m−フエニレンジアミ
ン、4,4′−ジアミノジフエニルメタン、1,2−ビ
ス(アニリン)エタン、4,4′−ジアミノジフエニル
エーテル(DDE)、ジアミノフエニルスルホン、2,
2−ビス(p−アミノフエニル)プロパン、2,2−ビ
ス(p−アミノフエニル)ヘキサフロロプロパン、3,
3′−ジメチル−4,4−ジアミノジフエニルエーテ
ル、3,3′−ジメチル−4,4′−ジアミノジフエニ
ルメタン、ジアミノトルエン、ジアミノベンゾトリフロ
ライド、1,4−ビス(p−アミノフエノキシ)ベンゼ
ン、4,4−ビス(p−アミノフエノキシ)ビフエニ
ル、2,2−ビス{4−(p−アミノフエノキシ)フエ
ニル}プロパン(DAPP)、2,2−ビス{4−(m
−アミノフエノキシ)フエニル}プロパン、2,2−ビ
ス{4−(p−アミノフエノキシ)フエニル}ヘキサフ
ロロプロパン(DAPFP)、2,2−ビス{4−(m
−アミノフエキシ)フエニル}ヘキサフロロプロパン、
2,2−ビス{4−(p−アミノフエノキシ)−3,5
−ジメチルフエニル}ヘキサフロロプロパン、2,2−
ビス{4−(p−アミノフエノキシ)−3,5−ジトリ
フロロメチルフエニル}ヘキサフロロプロパン、p−ビ
ス(4−アミノ2−トリフロロメチルフエノキシ)ベン
ゼン、4,4′−ビス(4−アミノ−2−トリフロロメ
チルフエノキシ)ビフエニル、4,4′−ビス(4−ア
ミノ−3−トリフロロメチルフエノキシ)ビフエニル、
4,4′−ビス(4−アミノ−2−トリフロロメチルフ
エノキシ)ビフエニルスルホン、4,4′−ビス(3−
アミノ−5−トリフロロメチルフエノキシ)ビフエニル
スルホン、2,2−ビス{4−(p−アミノ−3−トリ
フロロメチルフエノキシ(フエニル)ヘキサフロロプロ
パン、ジアミノアントラキノン、4,4−ビス(3−ア
ミノフエノキシフエニル)ジフエニルスルホン、1,3
−ビス(アニリノ)ヘキサフロロプロパン、1,4−ビ
ス(アニリノ)オクタフロロブタン、1,5−ビス(ア
ニリノ)デカフロロペンタン、1,7−ビス(アニリ
ノ)テトラデカフロロヘプタン、一般式 または、 (R,Rは2価の有機基、R,Rは1価の有
機、p,qは1より大きい整数。)で示されるジアミノ
シロキサンがあげられる。
Examples of the aromatic diamine used in the present invention include p-phenylenediamine (p-PDA), 2,5-diaminotoluene, 2,5-diaminoxylene, diaminodeurene (2,3,5,6-tetramethylphenylene). Diamine), 2,5-diaminobenzotrifluoride, 2,5
-Diaminoanisole, 2,5-diaminoacetophenone, 2,5-diaminobenzophenone, 2,5-diaminodiphenyl, 2,5-diaminofluorobenzene, benzidine, o-tolidine (o-TLD), m − Tolidine,
3,3 ', 5,5'-tetramethylbenzidine, 3,
3'-dimethoxybenzidine, 3,3'-di (trifluoromethyl) benzidine, 3,3'-diacetylbenzidine, 3,3'-difluorobenzidine, octafluorobenzidine, 4,4 "-diamiterphenyl ( DATP),
Those having a linear conformation such as 4,4-diaminoquarterphenyl, m-phenylenediamine, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 1,2-bis (aniline) ethane, 4,4'- Diaminodiphenyl ether (DDE), diaminophenyl sulfone, 2,
2-bis (p-aminophenyl) propane, 2,2-bis (p-aminophenyl) hexafluoropropane, 3,
3'-dimethyl-4,4-diaminodiphenyl ether, 3,3'-dimethyl-4,4'-diaminodiphenylmethane, diaminotoluene, diaminobenzotrifluoride, 1,4-bis (p-aminophenoxy) Benzene, 4,4-bis (p-aminophenoxy) biphenyl, 2,2-bis {4- (p-aminophenoxy) phenyl} propane (DAPP), 2,2-bis {4- (m
-Aminophenoxy) phenyl} propane, 2,2-bis {4- (p-aminophenoxy) phenyl} hexafluoropropane (DAPFP), 2,2-bis {4- (m
-Aminophenyl) phenyl} hexafluoropropane,
2,2-bis {4- (p-aminophenoxy) -3,5
-Dimethylphenyl} hexafluoropropane, 2,2-
Bis {4- (p-aminophenoxy) -3,5-ditrifluoromethylphenyl} hexafluoropropane, p-bis (4-amino2-trifluoromethylphenoxy) benzene, 4,4'-bis (4 -Amino-2-trifluoromethylphenoxy) biphenyl, 4,4'-bis (4-amino-3-trifluoromethylphenoxy) biphenyl,
4,4'-bis (4-amino-2-trifluoromethylphenoxy) biphenyl sulfone, 4,4'-bis (3-
Amino-5-trifluoromethylphenoxy) biphenyl sulfone, 2,2-bis {4- (p-amino-3-trifluoromethylphenoxy (phenyl) hexafluoropropane, diaminoanthraquinone, 4,4- Bis (3-aminophenoxyphenyl) diphenyl sulfone, 1,3
-Bis (anilino) hexafluoropropane, 1,4-bis (anilino) octafluorobutane, 1,5-bis (anilino) decafluoropentane, 1,7-bis (anilino) tetradecafluoroheptane, general formula Or (R 5 and R 7 are divalent organic groups, R 4 and R 6 are monovalent organic groups, and p and q are integers greater than 1.).

本発明に用いるテトラカルボン酸誘導体としては、ピロ
メリト酸(PMDA)、メチルピロメリト酸、ジメチル
ピロメリト酸、ジ(トリフロロメチル)ピロメリト酸、
3,3′,4,4′−ビフエニルテトラカルボン酸(s
−BPDA)、5,5′−ジメチル−3,3′,4,
4′−ビフエニルテトラカルボン酸、p−(3,4−ジ
カルボキシフエニル)ベンゼン、2,3,3′,4−テ
トラカルボキシジフエニル、3,3′,4,4′−テト
ラカルボキシジフエニルエーテル、2,3,3′,4′
−テトラカルボキシジフエニルエーテル、3,3′,
4,4′−テトラカルボキシベンゾフエノン(BTD
A)、2,3,3′,4′−テトラカルボキシベンゾフ
エノン、2,3,,6,7−テトラカルボキシナフタレ
ン、1,4,5,7−テトラカルボキシナフタレン、
1,2,5,6−テトラカルボキシナフタレン、3,
3′4,4′−テトラカルボキシジフエニルメタン、
2,3,3′,4′−テトラカルボキシフエニルメタ
ン、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフエニル)プ
ロパン、2,2−ビス(3,4−カルボキシフエニル)
ヘキサフロロプロパン、3,3′,4,4′−テトラカ
ルボキシフエニルスルホン、3,4,9,10−テトラ
カルボキシペリレン、2,2−ビス{4−(3,4−ジ
カルボキシフエノキシ)フエニル}プロパン、2,2−
ビス{4−(3,4−ジカルボキシフエノキシ)フエニ
ル}ヘキサフロロプロパン、ブタンテトラカルボン酸、
シクロペンタンテトラカルボン酸などが挙がれられ、こ
れらの酸無水物,酸塩化物,エステルなども使用でき
る。
The tetracarboxylic acid derivative used in the present invention includes pyromellitic acid (PMDA), methylpyromellitic acid, dimethylpyromellitic acid, di (trifluoromethyl) pyromellitic acid,
3,3 ', 4,4'-biphenyltetracarboxylic acid (s
-BPDA), 5,5'-dimethyl-3,3 ', 4,
4'-biphenyltetracarboxylic acid, p- (3,4-dicarboxyphenyl) benzene, 2,3,3 ', 4-tetracarboxydiphenyl, 3,3', 4,4'-tetracarboxydiphenyl Phenyl ether, 2,3,3 ', 4'
-Tetracarboxydiphenyl ether, 3,3 ',
4,4'-Tetracarboxybenzophenone (BTD
A), 2,3,3 ', 4'-tetracarboxybenzophenone, 2,3,6,7-tetracarboxynaphthalene, 1,4,5,7-tetracarboxynaphthalene,
1,2,5,6-tetracarboxynaphthalene, 3,
3'4,4'-tetracarboxydiphenylmethane,
2,3,3 ', 4'-tetracarboxyphenyl methane, 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) propane, 2,2-bis (3,4-carboxyphenyl)
Hexafluoropropane, 3,3 ', 4,4'-tetracarboxyphenyl sulfone, 3,4,9,10-tetracarboxyperylene, 2,2-bis {4- (3,4-dicarboxyphenoxy) ) Phenyl} propane, 2,2-
Bis {4- (3,4-dicarboxyphenoxy) phenyl} hexafluoropropane, butanetetracarboxylic acid,
Examples thereof include cyclopentanetetracarboxylic acid, and acid anhydrides, acid chlorides and esters thereof can also be used.

また、本発明のポリアミツク酸のエステルの中で代表的
なアルキルエステルは、上記の酸無水物にアルコールを
反応させ、ついでチオニルクロライドのような塩素化試
薬を反応させ、一旦ポリアミツク酸塩化物とした後、ジ
アミンと反応させて得られた。また、アルキルエステル
は、エステル化テトラカルボン酸とジアミンとを脱水剤
を用い重縮合させることによつても得られる。
In addition, a typical alkyl ester among the esters of polyamic acid of the present invention is obtained by reacting the above acid anhydride with an alcohol and then with a chlorinating reagent such as thionyl chloride to once form a polyamic acid chloride. After that, it was obtained by reacting with diamine. The alkyl ester can also be obtained by polycondensing an esterified tetracarboxylic acid and a diamine with a dehydrating agent.

本発明に用いているポリアミツク酸エステルは、非常に
溶解性が優れていることや、ワニスの粘度が低いこと、
安定性にも優れていることなどの長所を有する。
The polyamic acid ester used in the present invention has very excellent solubility and low varnish viscosity,
It has advantages such as excellent stability.

本発明に用いているポリアミツク酸エステルワニスは、
一般的に行われているスピンコート法などによつて塗膜
を形成できる。
The polyamic acid ester varnish used in the present invention is
The coating film can be formed by a commonly used spin coating method or the like.

ポリイミド膜を形成する場合、ポリアミド酸エステルを
先ず50〜250℃の範囲で乾燥し、次に250〜40
0℃程度に加熱して熱イミド化することが好ましい。
When forming a polyimide film, the polyamic acid ester is first dried in the range of 50 to 250 ° C, and then 250 to 40 ° C.
It is preferable to heat to about 0 ° C. for thermal imidization.

本発明において、ポリイミドと種々の基剤との接着性を
さらに向上させる場合には、基材の表面を粗化したり、
シランカツプリング剤、チタネートカツプリング剤、ア
ルミニウムアルコレート、アルミニウムキレート、ジル
コニウムキレート、アルミニウムアセチルアセトネート
などにより表面処理することが好ましい。
In the present invention, when further improving the adhesion between the polyimide and various bases, roughening the surface of the substrate,
The surface treatment is preferably performed with a silane coupling agent, a titanate coupling agent, an aluminum alcoholate, an aluminum chelate, a zirconium chelate, an aluminum acetylacetonate or the like.

また、これらの表面処理剤をポリイミド中に添加しても
良い。或いはシロキサン骨格を有するジアミンや、テト
ラカルボン酸二無水物を共重合させても良い。
Further, these surface treatment agents may be added to the polyimide. Alternatively, a diamine having a siloxane skeleton or tetracarboxylic dianhydride may be copolymerized.

本発明に用いているポリアミツク酸エステルは、ポリイ
ミド骨格が直線状のコンホメーシヨンを有するとき塗膜
の熱膨張係数が非常に小さくなり弾性率が大きくなる。
さらに本発明に用いるポリアミツク酸エステルは、無機
質,有機質、または、金属などのの粉末,繊維,チヨツ
プトストランドなどを混合することによつても熱膨張係
数を下げ、弾性率を上げ、更に流動性をコントロールし
たりすることが出来る。
In the polyamic acid ester used in the present invention, when the polyimide skeleton has a linear conformation, the thermal expansion coefficient of the coating film becomes very small and the elastic modulus becomes large.
Furthermore, the polyamitic acid ester used in the present invention can also lower the coefficient of thermal expansion, increase the elastic modulus, and further increase the fluidity by mixing powders of inorganic, organic, or metal powders, fibers, polyester strands, and the like. You can control your sex.

〔作用〕[Action]

本発明は、銅や銀と接触してポリイミド膜を形成する場
合、前駆体であるポリアミツク酸中のカルボン酸に金属
が溶解し、硬化時の高温条件で熱分解の触媒になること
を突き止め、金属が溶解しないようにカルボン酸をエス
テル基でマスクさせたポリイミド前駆体を用いている。
The present invention, when forming a polyimide film in contact with copper or silver, the metal is dissolved in the carboxylic acid in the precursor polyamitic acid, it was found that it becomes a catalyst of thermal decomposition under high temperature conditions during curing, A polyimide precursor in which a carboxylic acid is masked with an ester group so that the metal does not dissolve is used.

エステル基でマスクことにより、金属の溶解は殆ど防
げ、結果的にポリイミドの劣化を抑えることができる。
By masking with an ester group, dissolution of the metal can be almost prevented, and consequently deterioration of the polyimide can be suppressed.

〔実施例〕〔Example〕

実施例1 s−BPDAとメタノールとをN−2−メチルピロリド
ン(NMPと略す)中でモル比1:2で反応させ、半エ
ステル化物を得た。これに常法に従つてチオニルクロラ
イド反応させて酸塩化物とした後、トリエチルアミンと
DDEとを投入して室温2時間50℃で2時間反応さ
せ、大量の水中に注き込んで所望のポリアミツク酸アル
キルエステルを得た。
Example 1 s-BPDA was reacted with methanol in N-2-methylpyrrolidone (abbreviated as NMP) at a molar ratio of 1: 2 to obtain a half-esterified product. This was reacted with thionyl chloride according to a conventional method to give an acid chloride, and then triethylamine and DDE were added thereto, the mixture was reacted at room temperature for 2 hours and at 50 ° C. for 2 hours, and then poured into a large amount of water to obtain a desired polyamic acid. An alkyl ester was obtained.

このポリアミツク酸アルキルエステルを乾燥後、再度N
MPに溶解して15%ワニスとし、このポリアミツク酸
アルキルエステルワニスを、銅薄膜が蒸着されたシリコ
ンウエハ表面にスピンコートし、厚さ10μmの塗膜を
形成した。
After drying this polyamic acid alkyl ester,
This was dissolved in MP to obtain a 15% varnish, and this polyamic acid alkyl ester varnish was spin-coated on the surface of a silicon wafer on which a copper thin film was deposited to form a coating film having a thickness of 10 μm.

熱イミド化条件は、100℃30分、100〜350℃
まで1時間で昇温し、その温度で30分保持した。雰囲
気は空気中である。このポリイミド膜をシリコンウエハ
から剥離し、フイルムの中の銅の含量,色,熱分解温
度、引つ張り強度を測定した。その結果、このフイルム
には原子吸光法により測定すると銅が0.05%しか含
まれず、フイルムの色も黄橙色で不活性なSiO膜上
に形成したフイルムとほとんど同じで同じであることが
分かつた。このフイルムの空気中での分解温度は450
℃、引つ張り強度が105MPa、破断伸びが35%と
非常に優れたポリイミド膜であることが分かつた。
Thermal imidization conditions are 100 ° C. for 30 minutes, 100 to 350 ° C.
The temperature was raised to 1 hour, and the temperature was maintained for 30 minutes. The atmosphere is in the air. The polyimide film was peeled from the silicon wafer, and the content of copper in the film, the color, the thermal decomposition temperature, and the tensile strength were measured. As a result, this film contains only 0.05% of copper as measured by an atomic absorption method, and the color of the film is yellow-orange and almost the same as the film formed on the inert SiO 2 film. I understand. The decomposition temperature of this film in air is 450
It was found that the polyimide film had a very high tensile strength of 105 MPa and an elongation at break of 35%.

実施例2 BTDAとエタノールとをN−2−メチルピロリドン
(NMPと略す)中でモル比1:2で反応させ、半エス
テル化物を得た。これにp−PDAを混合し、ジシルロ
ヘキシンカルボジイミドをアミノ基の1.2倍モル添加
して縮重合させた。この反応液を大量の水中に注ぎ込ん
で所望のポリアミツク酸アルキルエステルを得た。
Example 2 BTDA and ethanol were reacted in N-2-methylpyrrolidone (abbreviated as NMP) at a molar ratio of 1: 2 to obtain a half-esterified product. This was mixed with p-PDA, and 1.2 times mol of dicyrrhoxin carbodiimide was added to the amino group to cause polycondensation. The reaction solution was poured into a large amount of water to obtain the desired polyamic acid alkyl ester.

このポリアミツク酸アルキルエステルを乾燥後再度NM
Pに溶解して15%ワニスとし、このポリアミツク酸ア
ルキルエステルワニスを実施例1と同様に、表面に銅薄
膜を蒸着したシリコンウエハ表面にピンコートし、厚さ
10μmの塗膜を形成した。加熱によるイミド化条件
は、実施例1と同じである。このポリイミド膜を銅箔を
エツチングしてシリコンウエハから剥離し、フイルムの
中の銅の含量,色,熱分解温度,引つ張り強度を測定し
た。その結果、このフイルム中には銅が0.03%しか
含まれず、フイルムの色も黄橙色で不活性なSiO
上に形成したフイルムとほとんど同じである。このフイ
ルムの空気中での分解温度は450℃で、引つ張り強度
が250MPa、破断伸びが13%と非常に優れた耐熱性
と、機械特性を有している。
After drying this polyamic acid alkyl ester, NM
A 15% varnish was dissolved in P to give a polyamic acid alkyl ester varnish, which was pin-coated on the surface of a silicon wafer on which a copper thin film was vapor-deposited in the same manner as in Example 1 to form a coating film having a thickness of 10 μm. The conditions for imidization by heating are the same as in Example 1. This polyimide film was peeled from the silicon wafer by etching a copper foil, and the content of copper in the film, color, thermal decomposition temperature, and tensile strength were measured. As a result, this film contains only 0.03% of copper, and the color of the film is yellow-orange, which is almost the same as the film formed on the inert SiO 2 film. The film has a decomposition temperature in air of 450 ° C., a tensile strength of 250 MPa and an elongation at break of 13%, which are extremely excellent heat resistance and mechanical properties.

実施例3 実施例2のポリアミツク酸アルキルエステルワニスを、
表面に銀薄膜を蒸着したシリコンウエハ表面にスピンコ
ートし、厚さ10μmの塗膜を形成した。熱イミド化条
件は、空気中で実施例1と同様に行つた。このポリイミ
ド膜はシリコンウエハから剥離し、フイルムの中の銀の
含量,色,熱分解温度,引つ張り強度を測定した。その
結果、このフイルム中には原子吸光法により測定すると
銀が0.011%しか含まれず、フイルムの色も黄橙色
で不活性なSiO膜上に形成したフイルムとほとんど
同じである。このフイルムの空気中での分解温度は45
5℃で、引つ張り強度が260MPa、破断伸びが19
%と非常に優れた耐熱性と、機械特性を有している。
Example 3 The polyamitic acid alkyl ester varnish of Example 2 was
The surface of a silicon wafer having a silver thin film deposited thereon was spin-coated to form a coating film having a thickness of 10 μm. The thermal imidization conditions were the same as in Example 1 in air. The polyimide film was peeled from the silicon wafer, and the content of silver in the film, color, thermal decomposition temperature, and tensile strength were measured. As a result, this film contains only 0.011% of silver as measured by an atomic absorption method, and the color of the film is yellow-orange, which is almost the same as the film formed on the inactive SiO 2 film. The decomposition temperature of this film in air is 45.
At 5 ° C, tensile strength is 260 MPa, elongation at break is 19
%, It has excellent heat resistance and mechanical properties.

比較例1 DAPPとBTDAとをクレゾール中で室温で反応させ
て一旦ポリアミツク酸とし、次いで150℃で3時間反応
させイミド化ワニスとした。
Comparative Example 1 DAPP and BTDA were reacted in cresol at room temperature to once give polyamic acid and then at 150 ° C. for 3 hours to give an imidized varnish.

このイミド化ワニスを表面に銅薄膜を蒸着したシリコン
ウエハ表面にスピンコートし、厚さ10μmの塗膜を形
成した。加熱乾燥条件は、150℃30分、150〜3
50℃まで1時間で昇温し、この温度で30分保持し
た。雰囲気は空気中である。このポリイミド膜をシリコ
ンウエハから剥離し、フイルムの中の銅の含量,色,熱
分解温度,引つ張り強度を測定した。その結果、このフ
イルム中には原子吸光法により測定する銅が0.03%しか
含まれず、フイルムの色も黄橙色で不活性なSiO
上に形成したフイルムとほとんど同じであつた。空気中
での分解温度は410℃、引つ張り温度が120MP
a、破断伸びが10%となつている。
This imidized varnish was spin-coated on the surface of a silicon wafer on which a copper thin film was vapor-deposited to form a coating film having a thickness of 10 μm. The heating and drying conditions are 150 ° C. for 30 minutes, 150 to 3
The temperature was raised to 50 ° C. in 1 hour and kept at this temperature for 30 minutes. The atmosphere is in the air. The polyimide film was peeled from the silicon wafer, and the content of copper in the film, color, thermal decomposition temperature, and tensile strength were measured. As a result, this film contained only 0.03% of copper measured by the atomic absorption method, and the color of the film was yellow-orange, which was almost the same as the film formed on the inactive SiO 2 film. Decomposition temperature in air is 410 ℃, tension temperature is 120MP
a, elongation at break is 10%.

また、銅のエツチング液中に約5時間浸漬した後、フイ
ルムの熱分解温度と機械特性とを測定した結果、エツチ
ング液に浸していないものと殆んど同じ値を示し、化学
的にも非常に安定していることが分かつた。
Further, after the film was immersed in an etching solution of copper for about 5 hours, the thermal decomposition temperature and the mechanical properties of the film were measured. As a result, it showed almost the same values as those not immersed in the etching solution, and it was very chemically stable. It was found to be stable.

但し、後述する比較例2などと比較してみると、耐熱性
や機械特性においてかなり劣つている。これはポリイミ
ドが劣化したのではなく、溶剤に対する溶解性を良くす
ると、このように分子骨格がフレキシブル耐熱性や機械
特性の点で劣るものになつてしまう。
However, when compared with Comparative Example 2 and the like which will be described later, the heat resistance and mechanical properties are considerably inferior. This is because if the polyimide is not deteriorated but its solubility in a solvent is improved, the molecular skeleton becomes inferior in terms of flexible heat resistance and mechanical properties.

比較例2 シリコン酸化膜が形成されたシリコンウエハ表面にp−
PDAとs−BPDAとから得たポリアミツク酸のN−
メチル−2−ピロリドン(NMPと略す)の15%溶液
をスピンコートし、厚さ10μmの塗膜を形成した。熱
イミド条件は、実施例1と同じである。これをシリコン
ウエハから剥離し、色,熱分解温度,引つ張り強度を測
定した。この結果、このフイルムは、黄橙色で、空気中
での分解温度は510℃、引つ張り温度が350MP
a、破断伸びが25%と非常に優れた耐熱性と、機械特
性を有していることが分かる。また、このフイルム中の
銅の含量は、当然なが非常に少なく、0.0003%以
下であつた。
Comparative Example 2 p− was formed on the surface of the silicon wafer on which the silicon oxide film was formed.
N- of polyamitic acid obtained from PDA and s-BPDA
A 15% solution of methyl-2-pyrrolidone (abbreviated as NMP) was spin-coated to form a coating film having a thickness of 10 μm. The thermal imide conditions are the same as in Example 1. This was peeled from the silicon wafer, and the color, thermal decomposition temperature, and tensile strength were measured. As a result, this film has a yellow-orange color, its decomposition temperature in air is 510 ° C, and its tensioning temperature is 350MP.
a, the elongation at break is 25%, which is very excellent in heat resistance and mechanical properties. The content of copper in this film was, of course, very low, and was 0.0003% or less.

また、銅のエツチング液中に約5時間浸漬した後、フイ
ルムの熱分解温度と機械特性を測定した結果、エツチン
グ液に浸していないものと殆ど同じ値を示し、実施例1
と同様に化学的に非常に安定している。
In addition, after the film was immersed in an etching solution of copper for about 5 hours, the thermal decomposition temperature and the mechanical properties of the film were measured. As a result, almost the same values as those not immersed in the etching solution were obtained.
As well as chemically very stable.

このように銅や銀と触れないでイミド化すれば非常に優
れた物性を有することが分かる。
Thus, it can be seen that if the material is imidized without touching copper or silver, it has very excellent physical properties.

比較例3 実施例1と同様にシリコンウエハ上に銅薄膜を蒸着で形
成、エツチングでパターン形成し、その上に比較例2と
同じポリアミツク酸ワニスを塗布し、比較例2と同じ条
件で熱イミド化した。その結果、銅パターンの上のポリ
イミド膜は黒褐色に変色し、シリコンウエハから剥がそ
うとすると銅パターンの変色部分からちぎれた。同様に
シリコンウエハ上に銅を蒸着した後、パターンを形成し
ないでポリアミツク酸ワニスを塗布熱イミド化した。そ
の後、銅のエツチング液中に浸漬して膜を剥離した。こ
のフイルム中の銅の含量は、0.3%と非常に多かつ
た。このポリイミドフイルムの熱分解開始温度は330
℃と不活性膜上形成した膜より200℃近く耐熱性に劣
り、且つフイルム強度、破断性びも150MPa、3%
と非常に低下していた。これは、ポリイミド前駆体であ
るポリアミツク酸中のカルボン酸の存在による銅の溶解
と、膜中の銅によるイミド環の酸化劣化が原因であろ
う。比較例1と2とを比較してみると、銅と接触した状
態でポリアミツク酸を熱イミド化すると、銅によつて大
幅に耐熱性が低下することが有らかに分かる。
Comparative Example 3 As in Example 1, a copper thin film was formed on a silicon wafer by vapor deposition and patterned by etching, and the same polyamic acid varnish as in Comparative Example 2 was applied thereon, followed by thermal imide under the same conditions as in Comparative Example 2. Turned into As a result, the polyimide film on the copper pattern turned blackish brown and was peeled off from the discolored portion of the copper pattern when it was peeled off from the silicon wafer. Similarly, after copper was vapor-deposited on a silicon wafer, polyamic acid varnish was applied to form a pattern without forming a pattern, and thermal imidization was performed. Then, the film was peeled by immersing it in a copper etching solution. The content of copper in this film was 0.3%, which was very high. The thermal decomposition start temperature of this polyimide film is 330.
℃ and inferior to the film formed on the inactive film at about 200 ℃, and the film strength and breakability are 150MPa, 3%
And was very low. This may be due to the dissolution of copper due to the presence of the carboxylic acid in the polyimide precursor polyamic acid and the oxidative degradation of the imide ring due to the copper in the film. Comparing Comparative Examples 1 and 2 clearly shows that when polyamic acid is thermally imidized in a state of being in contact with copper, the heat resistance is significantly lowered by copper.

実施例4 比較例2の銅のかわりにシリコンウエハ上に銀膜を蒸着
で形成し、比較例2と同じポリアミツク酸ワニスを塗布
熱イミド化した。剥離したポリイミド膜の熱分解開始温
度は400℃と、銅膜上に形成した場合に比較すればま
だ良いが、不活性膜上で形成した膜よりも100℃近く
耐熱性に劣り、且つフイルム強度、破断伸び夫々220
MPa、6%と非常に低下していた。これは、ポリイミ
ド前駆体であるポリアミツク酸のカルボン酸の存在によ
る銀の溶解と、膜中の銀によるイミド環の酸化劣化が原
因であろう。銀の場合も、銀と同じようにポリイミドの
耐熱性がかなり低下する。
Example 4 Instead of copper in Comparative Example 2, a silver film was formed on a silicon wafer by vapor deposition, and the same polyamic acid varnish as in Comparative Example 2 was applied to perform thermal imidization. The thermal decomposition start temperature of the peeled polyimide film is 400 ° C, which is still better than that when it is formed on the copper film, but it is inferior to 100 ° C in heat resistance and is stronger than the film formed on the inactive film. , Breaking elongation 220 respectively
It was a very low MPa, 6%. This may be due to the dissolution of silver due to the presence of the carboxylic acid of polyamic acid, which is a polyimide precursor, and the oxidative deterioration of the imide ring due to silver in the film. In the case of silver as well, the heat resistance of polyimide is considerably reduced as in the case of silver.

比較例5 比較例2と同じポリアミツク酸ワニスを比較例2と同様
に銅薄膜を蒸着したシリコンウエハ上に塗布熱イミド化
した。但し、硬化加熱の雰囲気を空気中でなく、水素を
少量混合した窒素ガス中即ち若干還元雰囲気中にした。
その結果、ポリイミド膜の変化はなかつた。銅をエツチ
ングで除去して剥離したポリイミド膜の熱分解開始温度
は500℃と、空気中で熱イミド化した場合に比較した格
段に熱分解特性は高く、不活性膜状で硬化した時と殆ん
ど同じであつた。且つフイルム強度、破断伸びも夫々3
50MPa、21%とSiO膜上のポリイミド膜より
多少劣るが殆ど銅の影響を受けていないことが分かる。
これは、ポリイミド前駆体であるポリアミツク酸のカル
ボン酸の存在により銅は溶解するが、フイルム中の銅は
還元雰囲気中での熱処理で不活性になつていると思われ
る。
Comparative Example 5 The same polyamitic acid varnish as in Comparative Example 2 was applied on a silicon wafer on which a copper thin film was vapor-deposited in the same manner as in Comparative Example 2 to perform thermal imidization. However, the atmosphere for curing and heating was not in air but in nitrogen gas mixed with a small amount of hydrogen, that is, in a slightly reducing atmosphere.
As a result, there was no change in the polyimide film. The thermal decomposition initiation temperature of the polyimide film peeled by removing copper by etching is 500 ° C, which is much higher than that of thermal imidization in air, and is almost the same as when cured as an inert film. It was the same. Moreover, the film strength and elongation at break are 3 respectively.
It can be seen that it is 50 MPa, 21%, which is somewhat inferior to the polyimide film on the SiO 2 film, but is hardly affected by copper.
It is considered that copper is dissolved by the presence of the carboxylic acid of polyamic acid, which is a polyimide precursor, but the copper in the film is inactivated by heat treatment in a reducing atmosphere.

本発明は第1図および第2図に示すマルチチツプイモジ
ユールの製造方法に適用できる。銅配線2のパターンを
形成する銅薄膜は絶縁性を有する基板上やセラミツク配
線基板1上に真空蒸着法によつて得られる。銅配線のパ
ターニングは、従来から良く知られている、化学エツチ
ングやドライエツチングによつて得られることができ
る。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to the method for producing a multichip image module shown in FIGS. The copper thin film forming the pattern of the copper wiring 2 is obtained on the insulating substrate or the ceramic wiring substrate 1 by the vacuum deposition method. The patterning of the copper wiring can be obtained by well-known chemical etching or dry etching.

次に、ポリイミド前駆体を有するワニス(本発明で記載
のポリアミツク酸エステル)を銅配線膜2の上に塗布し
た後、加熱しポリイミド前駆体を熱イミド化し、ポリイ
ミド膜を形成する。
Next, a varnish having a polyimide precursor (polyamic acid ester described in the present invention) is applied on the copper wiring film 2 and then heated to heat-imidize the polyimide precursor to form a polyimide film.

さらに、このポリイミド膜をヒドラジンなどの薬品によ
る化学エツチングやイオンミリングなどドライエツチン
グなどの方法により、エツチングし、一つあるいはそれ
以上の数のスルーホールを有する絶縁膜3を形成する。
Further, this polyimide film is etched by a method such as chemical etching with a chemical such as hydrazine or dry etching such as ion milling to form an insulating film 3 having one or more through holes.

続いて、銅薄膜を同様に蒸着などの方法でスルーホール
部に形成し、下層の銅配線膜との電気的接続を得る。次
いで、この銅膜を所望のパターンにエツチングし、上層
の銅配線を形成する。以上の工程を繰り返すことによ
り、所望の層数からなる多層配線が得られる。最後に、
LSI4をはんだ5で多層配線と接続し、計算機等に適
用されるLSI実装基板を得ることができる。
Then, a copper thin film is similarly formed in the through hole portion by a method such as vapor deposition to obtain an electrical connection with the underlying copper wiring film. Next, this copper film is etched into a desired pattern to form an upper layer copper wiring. By repeating the above steps, a multilayer wiring having a desired number of layers can be obtained. Finally,
The LSI 4 can be connected to the multilayer wiring with the solder 5 to obtain an LSI mounting board applied to a computer or the like.

第2図は第1図と同様の製造工程により得られた、外部
接続用端子6を有するピングリツドアレイ型のLSIパ
ツケージを示している。
FIG. 2 shows a pin array type LSI package having external connection terminals 6 obtained by the same manufacturing process as in FIG.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明は、これまで銅や銀上にポリアミツク酸を塗布し
て硬化するときに問題になつたポリイミド膜の酸化劣化
に対し、この酸化劣化がほとんどない金属/ポリイミド
複合体の製造方法を提供することができる。またこれま
でのように還元雰囲気でポリアミツク酸を熱硬化する方
法に比較し、ランニングコストなどの問題がない方法を
提供することができる。
The present invention provides a method for producing a metal / polyimide composite having almost no oxidative deterioration against the oxidative deterioration of a polyimide film, which has been a problem when polyamic acid is applied and cured on copper or silver. be able to. Further, it is possible to provide a method which does not have a problem such as running cost as compared with the method of thermally curing polyamic acid in a reducing atmosphere as described above.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は、本発明の具体的な応用例である高密度配線基
板の断面図である。 第2図は、本発明の具体的な応用例であるマルチチツプ
モジユール用のパツケージ基板の断面図を示したもので
ある。 1…セラミツク基板、2…Cu配線、3…ポリイミド絶
縁膜、4…Siチツプ、5…はんだ、6…電源ピン。
FIG. 1 is a sectional view of a high-density wiring board which is a specific application example of the present invention. FIG. 2 is a sectional view of a package substrate for a multi-chip module, which is a specific application example of the present invention. 1 ... Ceramic substrate, 2 ... Cu wiring, 3 ... Polyimide insulating film, 4 ... Si chip, 5 ... Solder, 6 ... Power supply pin.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 隆二 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 大越 幸夫 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 宮本 俊夫 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 相沢 幹雄 埼玉県深谷市東方4284 (72)発明者 五十嵐 一雅 埼玉県深谷市人見431―2 (72)発明者 望月 周 埼玉県深谷市常盤町77―4 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Ryuji Watanabe 4026 Kuji Town, Hitachi City, Hitachi, Ibaraki Prefecture Hitate Manufacturing Co., Ltd.Hitachi Research Laboratories (72) Inventor Yukio Ogoshi 4026 Kuji Town, Hitachi City, Ibaraki Hitachi Co., Ltd. Hitachi Research Laboratory (72) Inventor Toshio Miyamoto 4026 Kuji Town, Hitachi City, Ibaraki Hitachi Co., Ltd. Hitachi Research Laboratory (72) Inventor Mikio Aizawa 4284 Touhou, Fukaya City, Saitama Prefecture Inventor Kazumasa Igarashi Fukaya Saitama Prefecture Ichijinmi 431-2 (72) Inventor Shu Mochizuki 77-4 Tokiwacho, Fukaya City, Saitama Prefecture

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】導電性を有する固体金属上にポリイミド前
駆体を塗布する工程と前記ポリイミド前駆体を熱硬化し
てポリイミド膜を形成する工程とを 有する金属/ポリイミド複合体の製造方法において、該
ポリイミド前駆体が一般式 (式(1)中、RおよびRは、炭素数1以上の有機基
であり、互いに同じであっても異なつても良く、またA
は2つの置換基を持つ芳香族基、Arは4つの置
換基を持つ芳香族基である。) で表わされるポリアミツク酸エステルであることを特徴
とする金属/ポリイミド複合体の製造方法。
1. A method for producing a metal / polyimide composite, comprising: a step of applying a polyimide precursor on a conductive solid metal; and a step of thermosetting the polyimide precursor to form a polyimide film. Polyimide precursor is a general formula (In the formula (1), R 1 and R 2 are organic groups having 1 or more carbon atoms and may be the same or different from each other.
r 1 is an aromatic group having two substituents, and Ar 2 is an aromatic group having four substituents. ) A method for producing a metal / polyimide composite, which is a polyamic acid ester represented by
【請求項2】請求項1記載の、RおよびRの炭素数
が1以上20以下であることを特徴とする金属/ポリイ
ミド複合体の製造方法。
2. The method for producing a metal / polyimide composite according to claim 1, wherein the carbon number of R 1 and R 2 is 1 or more and 20 or less.
【請求項3】電気絶縁性を有する基板上に銅膜から成る
配線を作製する工程と、 該銅膜上にポリイミド前駆体を塗布する工程と、 前記ポリイミド前駆体を熱硬化することによりポリイミ
ド膜を形成する工程と を有する配線基板の製造方法において、該ポリイミド前
駆体が一般式 (式(1)中、RおよびRは、炭素数1以上の有機基
であり、互いに同じであっても異なつても良く、またA
は2つの置換基を持つ芳香族基、Arは4つの置
換基を持つ芳香族基である。) で表わされるポリアミツク酸エステルであることを特徴
とする配線基板の製造方法。
3. A step of producing a wiring made of a copper film on a substrate having electrical insulation, a step of applying a polyimide precursor on the copper film, and a polyimide film by thermosetting the polyimide precursor. In the method for manufacturing a wiring board, the method including the step of forming (In the formula (1), R 1 and R 2 are organic groups having 1 or more carbon atoms and may be the same or different from each other.
r 1 is an aromatic group having two substituents, and Ar 2 is an aromatic group having four substituents. ) A method for producing a wiring board, which is a polyamic acid ester represented by
【請求項4】請求項3記載の、RおよびRの炭素数
が1以上20以下であることを特徴とする配線基板の製
造方法。
4. The method for manufacturing a wiring board according to claim 3, wherein the carbon number of R 1 and R 2 is 1 or more and 20 or less.
【請求項5】ポリイミド前駆体と金属微粉末とが均質に
混ざつた混合物を作成する工程と、 該混合物を有機溶媒に溶解させる工程と、 該有機溶媒を加熱した後、ポリイミド前駆体を熱硬化す
ることにより、ポリイミド膜を形成する工程と、 を有する金属/ポリイミド混合組成物の製造方法におい
て、該ポリイミド前駆体が一般式 (式(1)中、RおよびRは、炭素数1以上の有機基
であり、互いに同じであつても異なつても良く、またA
は2つの置換基を持つ芳香族基、Arは4つの置
換基を持つ芳香族基である。) で表わされるポリアミツク酸エステルであることを特徴
とする金属/ポリイミド混合組成物の製造方法。
5. A step of preparing a mixture in which a polyimide precursor and a fine metal powder are mixed homogeneously, a step of dissolving the mixture in an organic solvent, and a step of heating the organic solvent and then heating the polyimide precursor. A step of forming a polyimide film by curing, and a method of producing a metal / polyimide mixed composition comprising: (In the formula (1), R 1 and R 2 are organic groups having 1 or more carbon atoms and may be the same or different from each other.
r 1 is an aromatic group having two substituents, and Ar 2 is an aromatic group having four substituents. ) A method for producing a metal / polyimide mixed composition, which is a polyamic acid ester represented by
【請求項6】請求項5記載の、RおよびRの炭素数
が1以上20以下であることを特徴とする金属/ポリイ
ミド混合組成物の製造方法。
6. The method for producing a metal / polyimide mixed composition according to claim 5, wherein the carbon number of R 1 and R 2 is 1 or more and 20 or less.
【請求項7】電気絶縁性を有する基板上に銅膜から成る
配線を作製する第1工程と、 該銅膜上にポリイミド前駆体が溶解しているワニスを塗
布する第2工程と、 該ワニスを熱硬化しポリイミド膜を形成する第3工程
と、 熱硬化した該ポリイミド膜にスルーホールを形成する第
4工程と、 該スルーホール上に銅配線を形成する第5工程と、 からなる多層配線基板を製造する方法において、該ポリ
イミド前駆体が一般式 (式(1)中、RおよびRは、炭素数1以上の有機基
であり、互いに同じであっても異なつても良く、またA
は2つの置換基を持つ芳香族基、Arは4つの置
換基を持つ芳香族基である。) で表わされるポリアミツク酸エステルであることを特徴
とする多層配線基板の製造方法。
7. A first step of producing wiring made of a copper film on a substrate having electrical insulation, a second step of applying a varnish in which a polyimide precursor is dissolved on the copper film, and the varnish. A multi-layer wiring including a third step of forming a polyimide film by thermosetting, a fourth step of forming a through hole in the heat cured polyimide film, and a fifth step of forming a copper wiring on the through hole. In the method for producing a substrate, the polyimide precursor is represented by the general formula (In the formula (1), R 1 and R 2 are organic groups having 1 or more carbon atoms and may be the same or different from each other.
r 1 is an aromatic group having two substituents, and Ar 2 is an aromatic group having four substituents. ) A method for manufacturing a multilayer wiring board, which is a polyamic acid ester represented by
【請求項8】請求項7記載の、RおよびRの炭素数
が1以上20以下であることを特徴とする多層配線基板
を製造する方法。
8. A method for producing a multilayer wiring board according to claim 7, wherein the carbon number of R 1 and R 2 is 1 or more and 20 or less.
【請求項9】電気絶縁性を有する基板上に銅膜から成る
配線を作製する第1工程と、 該銅膜上にポリイミド前駆体が溶解しているワニスを塗
布する第2工程と、 該ワニスを熱硬化しポリイミド膜を形成する第3工程
と、 熱硬化した該ポリイミド膜にスルーホールを形成する第
4工程と、 および該スルーホール上に銅配線を形成する第5工程
と、 該第5工程に続き前記第2から前記第5の工程までを繰
り返すことにより所望の層数を有する多層配線を形成す
る工程と、 を有する多層配線基板を製造する方法において、該ポリ
イミド前駆体が一般式 (式(1)中、RおよびRは、炭素数1以上の有機基
であり、互いに同じであっても異なつても良く、またA
は2つの置換基を持つ芳香族基、Arは4つの置
換基を持つ芳香族基である。) で表わされるポリアミツク酸エステルであることを特徴
とする多層配線基板を製造する方法。
9. A first step of producing wiring made of a copper film on a substrate having electrical insulation, a second step of applying a varnish in which a polyimide precursor is dissolved on the copper film, and the varnish. A third step of thermosetting the polyimide to form a polyimide film, a fourth step of forming a through hole in the thermoset polyimide film, and a fifth step of forming a copper wiring on the through hole. A step of forming a multi-layer wiring having a desired number of layers by repeating the steps from the second step to the fifth step, wherein the polyimide precursor has a general formula: (In the formula (1), R 1 and R 2 are organic groups having 1 or more carbon atoms and may be the same or different from each other.
r 1 is an aromatic group having two substituents, and Ar 2 is an aromatic group having four substituents. ) A method for producing a multilayer wiring board, which is a polyamic acid ester represented by
【請求項10】請求項9記載の、RおよびRの炭素
数が1以上20以下であることを特徴とする多層配線基
板を製造する方法。
10. A method for producing a multilayer wiring board according to claim 9, wherein R 1 and R 2 have 1 to 20 carbon atoms.
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