JPH07197239A - 金属張りポリイミドフィルムの製造方法 - Google Patents

金属張りポリイミドフィルムの製造方法

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JPH07197239A
JPH07197239A JP37194A JP37194A JPH07197239A JP H07197239 A JPH07197239 A JP H07197239A JP 37194 A JP37194 A JP 37194A JP 37194 A JP37194 A JP 37194A JP H07197239 A JPH07197239 A JP H07197239A
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copper
polyimide
film
forming
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Manabu Saito
学 斎藤
Yoshiaki Tsubomatsu
良明 坪松
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    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/03Use of materials for the substrate
    • H05K1/0313Organic insulating material
    • H05K1/032Organic insulating material consisting of one material
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05K3/38Improvement of the adhesion between the insulating substrate and the metal

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  • Laminated Bodies (AREA)
  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 金属張りポリイミドフィルムのポリイミド/
金属界面の耐熱接着性を向上し、本複合基材の生産性と
最終電気製品の耐久性及び信頼性を向上する。 【構成】 ポリイミドフィルム上に、ニッケル、クロ
ム、モリブデン、タングステン、バナジウム、チタン及
びマンガンからなる群から選ばれる少なくとも一種の金
属よりなる第一の薄層を真空成膜法で形成し、その上に
銅よりなる所定厚の第二の薄層を真空成膜法で形成し、
第二の薄層上に所定厚の銅よりなる第三の薄層を所定の
電流密度で電気めっきを行い形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ポリイミドフィルム上
に直接金属層を設けた金属張りポリイミドフィルムの製
造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、フレキシブルプリント配線板等に
使用される金属張りポリイミドフィルムのうち、ポリイ
ミドフィルム上に直接金属層を形成する主な方法として
次の3つの方法が知られている。 (1)銅箔上にポリアミック酸を塗布、硬化させる方
法。 (2)ポリイミドフィルム表面に無電解めっきで金属薄
層を形成後、電気めっき法により所望する厚さの金属層
を形成する方法。 (3)ポリイミドフィルム上に真空成膜法で金属薄層を
形成後、電気めっき法により所望する厚さの金属層を形
成する方法。
【0003】上記(1)の方法は、既に所望する厚さの
銅箔を使用できるという利点がある反面、塗布するポリ
アミック酸の膜厚が厚くなるにつれて熱硬化にかなり時
間がかかったり、溶剤分の抜けが悪くなったりするとい
う問題があった。また、(2)の方法に於いても、無電
解めっき用触媒をポリイミドフィルム表面に吸着し易く
するために、アルカリ溶液等でポリイミド表層をエッチ
ング粗化する必要があるが、ポリイミドとして特に低熱
膨張ポリイミドを使用する場合には、低熱膨張ポリイミ
ドの耐アルカリ性が良いために通常のアルカリ溶液等に
よる化学エッチングが困難であるという問題があった。
【0004】以上のような背景から、ポリイミドフィル
ムの膜厚に関係なく容易に金属薄層を形成できる真空成
膜法が有力であり、特開昭54−32205号公報に示
されるように、スパッタリング法を用いてポリイミドフ
ィルム等の高分子フィルム上に厚さ50〜500nmの
銅層を設けた後、低電流密度(4A/dm2 以下)から
高電流密度(1〜10A/dm2 )の2段階めっき条件
下で所望する厚さの銅層を形成する製造方法(3)が提
案されている。この方法では、スパッタリング法で形成
した銅層を電気めっき時の下地金属層(陰極)として使
用しているが、銅単独ではポリイミドに対する耐熱接着
性が悪く、製造した金属張りポリイミドフィルムを、例
えば250℃程度の高温環境下で連続的に使用すること
は信頼性の点で問題がある。更に、ポリイミドとして前
述の低熱膨張ポリイミドを使用した場合、銅と低熱膨張
ポリイミド間の親和性が低いために十分な初期接着力を
確保することは困難であった。こうした問題を解決する
従来の方法として、特開昭52−136284号公報、
特開昭55−34415号公報及び特開昭61−955
96号公報等に示されるように、真空成膜法で形成した
銅層とポリイミドとの間にチタンやニッケル等の接着性
金属を挿入する方法が提案されているが、接着性金属層
の膜厚や電気めっき条件等を最適化しなければ、やはり
十分な耐熱接着性を確保することはできなかった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来記述の
欠点を克服し、金属/ポリイミド界面での耐熱接着性に
優れた金属張りポリイミドフィルムを製造可能な方法と
して、電気めっき用の下地金属層構成と厚付け電気めっ
き条件との組合せを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、ポリイミ
ドとポリイミド上に真空成膜法で形成した金属薄膜との
接着性について鋭意研究した結果、意外にも、下地金属
層に於ける接着性金属層/銅層の膜厚構成と電気めっき
条件との組合せが金属層/ポリイミド界面での耐熱接着
性に影響を及ぼすことを知見し本発明を完成するに至っ
た。
【0007】すなわち、本発明によれば、(A)ポリイ
ミドフィルム上に、ニッケル、クロム、モリブデン、タ
ングステン、バナジウム、チタン及びマンガンから成る
群から選ばれる少なくとも一種の金属より成る第一の薄
層を真空成膜法で形成する工程と、(B)第一の薄層上
に銅よりなる厚さ50nm未満の第二の薄層を真空成膜
法で形成する工程と、(C)第二の薄層上に銅よりなる
厚さが少なくとも1μmの第三の薄層を電流密度が0.
5〜4.0A/dm2 の電気めっき法で形成する工程を
含むことを特徴とする金属張りポリイミドフィルムの製
造方法が提供される。
【0008】以下、本発明を詳細に説明する。本発明で
用いるポリイミドは、その熱膨張係数が2.5×10-5
-1以下の低熱膨張ポリイミドであることが好ましく、
下記式(化1)で示される構造単位を70モル%以上含
有してなるポリイミドであることが望ましい。
【化2】
【0009】真空成膜法は特に限定されるものではな
く、公知の蒸着法やスパッタリング法及びイオンプレー
ティング法等を適用できる。高い接着力を確保するため
にはスパッタリング法が有利である。成膜時の基板温度
も特に限定されるものではないが、耐熱接着信頼性を確
保するためには200℃以上の高温下で成膜するのが好
ましい。真空成膜法で形成する第一及び第二の薄層(下
地金属層)の膜厚は、生産性の観点からできるだけ薄い
ことが望ましい。前述の特開昭54−32205号公報
では、スパッタリングで形成する銅層厚さを50〜50
0nmとしているが、ニッケル、クロム、モリブデン、
タングステン、バナジウム、チタン及びマンガンからな
る群から選ばれる接着性金属層を挿入させることにより
50nm以下の下地金属層(接着性金属層+銅層)厚さ
でも電気めっき用陰極として十分使用可能である。この
場合、接着性金属層を30nm以上にすると、例えば熱
サイクル的な環境下に於いては接着性金属層の凝集破壊
に起因するような接着力低下が生じるため、膜厚を5〜
10nm程度に設定するのが最も好ましい。一方、銅層
厚さについても、成膜時間の短縮と同時に成膜工程に於
ける下地金属層/ポリイミド界面での潜在応力をできる
だけ低減するという観点から膜厚を10〜50nm程度
に設定することが望ましい。
【0010】次に、本発明に於ける電気銅めっき法とし
ては、ピロリン酸銅めっき浴や硫酸銅めっき浴等を適用
可能であるが、めっき応力の低減や可とう性確保等の観
点から、硫酸銅めっき浴が好ましい。また、下地金属層
の電気抵抗は非常に高く(例えばクロム/銅=10nm
/30nmで約1.83オーム)、高電流密度(4.0
A/dm2 )でめっきを行うとめっき析出不良が発生し
易くなるため、まず低電流密度(0.5〜4.0A/d
2 )で少なくとも1μm以上の銅層(第三の薄層)を
析出させる必要がある。この場合、めっき浴の組成は硫
酸銅50〜75g/l以上、硫酸165〜210g/l
の範囲が適しており、硫酸の濃度を高くすることにより
めっき液の電気抵抗を低減し、浴の温度上昇を抑え結晶
の微細なめっき面を得ることができる。しかし、これ以
上硫酸の濃度が高くなると陰極電流密度が低下しめっき
析出不良となる。また、必要に応じて光沢剤を5〜10
ml/l加えることにより結晶の細かい光沢のある表面
を得ることができる反面、めっきが硬く且つ脆くなるた
め光沢剤は使用しない方が好ましい。次に、第三の薄層
を形成した後、所望の膜厚まで厚付けする際には硫酸銅
濃度を多くして高電流密度でめっきするのが好ましい。
具体的には、硫酸銅125〜250g/l、硫酸30〜
100g/lが適している。
【0011】上記の製造方法により接着信頼性の高く、
且つ表面状態の良好な2層金属張りポリイミドフィルム
を製造することが可能であるが、接着性金属とポリイミ
ド間の接着性を更に向上させる目的で公知の低温プラズ
マ処理等によるポリイミド表面の改質処理を適用するこ
とも可能である。
【0012】
【実施例】次に実施例により本発明を詳細に説明する
が、本発明はこれらの例によってなんら限定されるもの
ではない。
【0013】
【実施例1】ポリイミドフィルムとして、銅箔上にポリ
イミドワニスを塗布、硬化して得られたポリイミド樹脂
銅張りフィルム(日立化成工業株式会社製、商品名:M
CF5000−I)を用いた。このフィルムのポリイミ
ド側にヤマト社製プラズマ処理装置(PR−501A
型)を用いてプラズマ処理(処理ガス:CF4 、圧力:
0.6Torr、出力:300W、処理時間:3分)を
行い、次いでスパッタリング装置(日本真空社製、DC
マグネトロンスパッタ装置MLH−6315)を用い、
成膜温度250℃、圧力5×10-3Torrの条件下
で、接着性金属としてチタン(出力:400W)を約1
0nm成膜後、続けて銅(出力:600W)を約40n
m成膜した。この試料を硫酸銅濃度60g/l、硫酸濃
度190g/lの電気銅めっき層に入れ、電流密度4.
0A/dm2 条件でめっきを2分間行い、膜厚3μmの
めっきを析出後、硫酸濃度150g/l、硫酸濃度50
g/lからなるめっき浴に入れ、陰極電流密度6.0A
/dm2 でめっきを行い、銅層厚さ約25μmの試料を
得た。以上の方法により得られた試料をJIS C 6
481に準じ90°ピール測定を行い、引きはがし強さ
として初期値1.5kgf/cm、熱劣化試験後(20
0℃、10日間)1.2kgf/cmを得た。
【0014】
【実施例2】MCF5000−Iのポリイミド側に日電
アネルバ社製ドライエッチング装置(DEM−451)
を用いてプラズマ処理(処理ガス:O2 、圧力:0.0
6Torr、出力:300W、処理時間:3分)を行っ
た後、前述のスパッタリング装置を用いて下地金属層を
形成した。接着性金属にはクロムを用い、クロム及び銅
層の厚さをそれぞれ5nm、30nmとした。この試料
を実施例1と同じ方法で銅めっき後、引きはがし強さを
測定した。その結果、引きはがし強さは、初期値1.5
kgf/cm、熱劣化後(200℃、10日間)1.3
kgf/cmであった。
【0015】
【比較例1】MCF5000−Iを用いて、実施例1と
同条件のプラズマ処理を施した後、スパッタリング装置
を用いて、厚さ50nmの銅層を成膜した。この試料を
実施例1と同条件下で銅めっき後、引きはがし強さを測
定した。その結果、引きはがし強さは、初期値0.6k
gf/cm、熱劣化後(200℃、10日間)0.1k
gf/cmであり、前述の実施例1、2の場合に比べて
初期及び耐熱接着性が大幅に低下した。
【0016】
【比較例2】MCF5000−Iを用いて、実施例2と
同条件のプラズマ処理を施した後、スパッタリング装置
を用いて、厚さ200nmの銅層を成膜した。この試料
を実施例1と同条件下で銅めっき後、引きはがし強さを
測定した。その結果、引きはがし強さは、初期値0.4
kgf/cm、熱劣化後(200℃、10日間)0.0
8kgf/cmであり、比較例1の場合と同様に良好な
接着信頼性を得ることはできなかった。
【0017】
【発明の効果】本発明により、金属張りポリイミドフィ
ルムのポリイミド/金属界面の耐熱接着性を著しく向上
でき、結果として、本発明による複合基材の生産性を向
上させると共に、この複合基材を用いて製造した電気製
品の耐久性及び信頼性を大幅に向上させることができ
る。また、真空成膜法で形成する下地金属層の膜厚を従
来よりも薄くでき、生産性を向上させることができる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(A)ポリイミドフィルム上に、ニッケ
    ル、クロム、モリブデン、タングステン、バナジウム、
    チタン及びマンガンからなる群から選ばれる少なくとも
    一種の金属よりなる第一の薄層を真空成膜法で形成する
    工程と、(B)第一の薄層上に銅よりなる厚さ50nm
    未満の第二の薄層を真空成膜法で形成する工程と、
    (C)第二の薄層上に銅よりなる厚さが少なくとも1μ
    mの第三の薄層を電流密度が0.5〜4.0A/dm2
    の電気めっき法で形成する工程を含むことを特徴とする
    金属張りポリイミドフィルムの製造方法。
  2. 【請求項2】 ポリイミドの熱膨張係数が2.5×10
    -5-1以下であることを特徴とする請求項1に記載の金
    属張りポリイミドフィルムの製造方法。
  3. 【請求項3】 ポリイミドが下記式(化1)で示される
    構造単位を70モル%以上含有してなるポリイミドであ
    ることを特徴とする請求項1または2に記載の金属張り
    ポリイミドフィルムの製造方法。 【化1】
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