JPH04235285A - 無電解メッキ方法 - Google Patents

無電解メッキ方法

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JPH04235285A
JPH04235285A JP3184633A JP18463391A JPH04235285A JP H04235285 A JPH04235285 A JP H04235285A JP 3184633 A JP3184633 A JP 3184633A JP 18463391 A JP18463391 A JP 18463391A JP H04235285 A JPH04235285 A JP H04235285A
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ロナルド・デイーン・ゴールドブラツト
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カロライン・アン・コウバク
Domenico Tortorella
ドメーニコ・トルトレツラ
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は前駆物質ポリアミド酸から生成さ
せたポリイミドフィルム表面をシーディング(seed
ing)して電子パッケージング適用に好適したポリマ
ー誘電体を提供する方法に関し、この場合前記誘電体に
金属回路パターンを十分に接着させて適用する能力が得
られる。
【0002】半導体技術特に電子パッケージング適用に
おけるポリマー誘電体、例えばポリイミド、ポリシロキ
サン、シリコーン、シクロブタジエンおよび他の高温ポ
リマー例えばポリフェニルキノキサリンの使用はよく知
られている。前述の組成物の内、特に有用なそれはポリ
イミドである。
【0003】米国特許第3,928,663号は誘電体
を無電解金属付着によって自触媒的にする方法を開示し
ており、この場合ヘクトライトをポリイミドに混合して
複合板を形成させ、ヘクトライト中の置換性カチオンは
周期律表のI−BとVIII群の種種な金属のカチオン
で置換されている。ここに開示する具体例は、複合板の
表面を砂で磨き、その位置にメッキ溶液からIBまたは
VIII群の金属の1つを付着させる。
【0004】米国特許第4,666,742号はポリマ
ー組成物とそれに均一に分散または溶解させた有機金属
錯体を開示している。開示された多くのポリマーと金属
錯体の中にはそれぞれポリイミドとパラジウムがある。
【0005】米国特許第4,775,449号はポリイ
ミド表面を金属でメッキする前、窒素−酸素部分を持つ
接着促進化合物で処理することによりポリイミド表面に
塗布した金属層の接着を改善する方法を開示している。
【0006】本発明は前駆物質ポリアミド酸フィルムか
ら生成させたポリイミドフィルムを機械的または化学的
手段でシーディングおよびメッキする方法に関する。
【0007】本発明の方法の目的は、標準の電子パッケ
ージング適用に使用するポリイミドの表面を、メタロン
(metalon)の無電解付着に適するようにシーデ
ィングしたポリイミド表面にすることである。
【0008】本発明の具体化の一つにおいては、ポリイ
ミド前駆物質例えばポリアミド酸表面をシーディング用
媒質例えばパラジウム・カチオンを含有する溶液にさら
す。シード(seed)で処理した表面を熱にさらして
前駆物質組成物をイミド化する。金属をシーディングし
た表面に無電解的に付着させることができる。
【0009】代わりに本発明を含む他の方法においては
、ポリイミド表面を例えばサンドペーパーですりへらし
、その後処理した表面をシーディング媒質にさらし、シ
ードをゼロ酸化状態(zero oxidation 
state)で付着させる。その後金属をシーディング
した表面に無電解メッキすることができる。
【0010】本発明においては、基体上のポリアミド酸
フィルムを当該技術分野で公知の慣用的なスピンコーテ
ィングまたは他の溶液コーティング法を用いて形成させ
る。ポリアミド酸フィルムをパラジウム・カチオンを含
む溶液にさらす。このパラジウムで処理したフィルムを
ポリマーのイミド化を起こさせる時間/温度スケジュー
ルで加熱処理する。ここで準備が整い、その後シーディ
ングしたフィルムを無電解メッキ浴にさらし、それによ
りポリマー表面に被覆金属フィルムの付着を起こさせる
【0011】代わりに、この方法の具体化は上に開示し
た方法で基体上にポリアミド酸フィルムを形成させ、フ
ィルムをポリイミド形態に硬化させ、そこでフィルム表
面をサンドペーパーまたは他のすりへらし手段を用いて
こすり、表面を粗くする。次いで表面をパラジウム・カ
チオンを含む溶液にさらす。その後シーディングしたフ
ィルムを無電解メッキ浴にさらし、ポリマーフィルムの
表面上に金属フィルム被覆の付着を起こさせる。
【0012】本発明により基体または誘電体として満足
に使用することができるポリマーは次の群、すなわちポ
リアミド、ポリエステル、ポリウレタン、ポリシロキサ
ン、フェノール樹脂、ポリスルフィド、ポリアセタール
、ポリエチレン、ポリイソブチレン、ポリアクリロニト
リル、ポリビニルクロリド、ポリスチレン、ポリメチル
メタクリレート、ポリビニルアセテート、ポリテトラフ
ルオロエチレン、ポリイソプレン、ポリカーボネート、
ポリエーテル、ポリイミド、ポリベンズイミダゾール、
ポリベンゾキサゾール、ポリベンゾチアゾール、ポリオ
キサジアゾール、ポリトリアゾール、ポリキノキサリン
、ポリイミダゾピロロン、並びに芳香族成分およびビニ
ルとシクロブテン基から選ばれる成分を含むコポリマー
から選ばれ、この場合芳香族成分およびビニルとシクロ
ブテン基は  年  月  日に出願し、係属中の米国
特許願第        号に記述されているようにS
i、Ge、Ti、ZnおよびFeからなる群より選ばれ
る少なくとも1つの元素を含む。
【0013】本発明により使用する最も高度に好ましい
ポリマーはポリイミド型ポリマーである。ポリイミドポ
リマーは「化学技術辞典(Encyclopedia 
of Chemical Technology)」、
第3版の「ポリイミド(Polyimides)」18
巻、704ページの箇条に記述されており、その教示す
るところは参考例としてここに組み入れる。
【0014】一般に、ポリイミドは次の繰り返しユニッ
ト(矢印は異性を表す)
【化4】 (式中、nは約10,000〜約100,000の分子
量を与える繰り返しユニットの数を表す整数であり、R
【0015】
【化5】 からなる群より選ばれる少なくとも1つの4価の有機基
であり、この場合R2は1〜4の炭素原子を持つ2価の
脂肪族炭化水素基およびカルボニル、オキシ、スルホ、
スルフィド、エーテル、シロキサン、ホスフィン・オキ
シド、ヘキサフルオロイソプロピリデンおよびスルホニ
ル基からなる群より選ばれ、そしてR1は脂肪族有機基
または
【0016】
【化6】 に示す基からなる群より選ばれる少なくとも1つの2価
の基であり、この場合R3はR2、シリコン、およびア
ミノ基からなる群より選ばれる2価の有機基である)を
含む。2つまたはそれより多いRおよび/またはR1基
、特にアミノ基を含むR1の多重系列を含むポリマーを
使用することができる。
【0017】ポリイミドは種々な供給者から次の3つの
形態、すなわちa)ポリアミド酸前駆物質の溶液(例え
ばDuPont、Pyralin);b)予めイミド化
したポリイミド形態(例えばDuPont、Kapto
nフィルム);またはc)予めイミド化した粉末(例え
ばCiba−Geigy、Matrimid 5218
)、または溶液(例えばCiba−Geigy、Pro
bimide)の1つとして商業的に入手することがで
きる。市販ポリイミドの化学は上に挙げた種々な成分の
例を含むが、本発明による使用に好ましいポリマーはモ
ノマーとしてピロメリット酸2無水物(PMDA)とオ
キシジアニリン(ODA)(4,4′−ジアミノジフェ
ニルエーテルとも称する)に基づく。本発明による使用
に好ましい他のポリマーはベンゾフェノンテトラカルボ
ン酸2無水物(BTDA)およびODAおよび/または
1,3−フェニレンジアミンのポリマー並びに3,3′
−ビフェニレンジアミン(PDA)のポリマーである。
【0018】PMDA−ODAに基づくポリイミドフィ
ルムはAllied Corporationから商品
名Apicalで、およびDuPontから商品名Ka
ptonで入手することができる。BTDA−PDAに
基づくフィルムはUBE Corporationから
Upilexの名称で、およびHitachi Che
mical CompanyからPIQ−L100の名
称で溶液形態で入手することができる。本発明に有用な
他の商品名のポリイミドは、Rogers Corpo
rationから発売のDurimidおよびDuPo
ntからのPI−2525とPI−2566を含むPy
ralin系商品を含む。
【0019】高分子量芳香族ポリイミドの1段階重合に
よる直接生産は、ポリイミドが不溶性かつ不融性である
ことより達成されないことが知られている。困難な点は
ポリマー鎖が高分子量が得られる前に、反応媒質(溶液
または溶融物の如何にかかわらず)から沈殿することで
ある。従ってポリイミドは2段階法により合成される。 第一段階は極性溶媒例えばN,N−ジメチルアセトアミ
ド、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキ
シド、またはN−メチル−2−ピロリドン中で実行して
高分子量ポリアミド酸を生成させるアミド化反応を含む
【0020】典型的な反応は次のスキームの通りである
【0021】
【化7】
【0022】ポリマーの処理は第一段階の後においての
み達成され、この時点でそれはなお可溶性で溶融性であ
る。このポリマーは工程の第二段階の後においては不溶
性で不融性である。ポリアミド酸は最終のポリマー製品
の望ましい物理的形態(すなわちフィルム)に形成させ
、反応の第二段階を実行する。ポリアミド酸を150℃
以上の適度に高い温度で加熱することによりポリイミド
に固体状態に環化させる。ポリマーはアミド化反応の間
、環化の量を最小に保つように穏やかな条件すなわち7
0℃またはそれより低い温度に保つことにより溶液状態
に保たれる。
【0023】本発明に有用なアミドはポリエーテルイミ
ド、ポリアミド、ポリイソイミダゾールおよびポリイソ
インドロキナゾリンジオンを含む。高温ラダーまたはラ
ダー型すなわち半ラダーポリマー、例えばポリイミダゾ
ピロロンが有用であることが確定された。
【0024】本発明の1つの態様においては、適当な厚
さのポリアミド酸を基体上に付着させ、この場合基体は
都合よく銅または幾つかの他の金属であることができる
。ポリマーは低温すなわち50℃〜150℃で、10%
〜100%のアミド酸における20〜100%の重量パ
ーセント固体となるまで乾燥する。生成する複合材料を
金属カチオン例えば硝酸パラジウムの水溶液と、0.0
01〜10mg/mlの濃度でポリマーのシーディング
を許容する時間、例えば大体30秒〜45分間好ましく
は1〜5分間接触させる。得られる処理ずみ生産品を水
で十分な時間洗浄して不純物を除く。この洗浄時間は6
0分程度の長さとすることができるが、通常は1〜5分
である。次いで生産品を室温オーブンに入れ、約180
〜225℃の温度で十分な時間加熱してイミド化を起こ
させる。オーブンの温度は通常約225℃に上げてイミ
ド化を起こさせる。その処理のため室温オーブンに置く
時間は5分〜1時間で、通常は約15分である。
【0025】次いで複合材料を任意の標準の市販の無電
解浴中で大体30秒〜5分間、好ましくは約2分間メッ
キする。メッキした生産品を流水中で1〜60分間洗浄
し、そこで約85℃〜100℃の温度で、0.5〜24
時間ベークする。ここで処理した複合材料は準備が整い
、標準の酸性硫酸第二銅電気メッキ浴中で電気メッキす
る。
【0026】本発明の他の具体化においては、十分に硬
化させた2オンスの銅上にある適当な厚さの二重クラッ
ドのPMDA−ODAポリイミドを任意の便利な方法、
例えばサンドペーパーを用いてすりへらす。ポリイミド
表面の機械的すりへらしの程度は、表面化学種の形成を
許容するに十分な程度であるべきであり、前記化学種は
そこに露出した場合金属カチオンを錯体化する。次いで
すりへらしたポリマー表面を所望により超音波水槽を使
用して水で洗浄する。次いで金属例えば硝酸パラジウム
水溶液中で0.001〜10mg/mlの濃度範囲で約
30秒〜約45分間シーディングする。次いでシーディ
ングしたポリマーを水で十分な時間洗浄して不純物を除
き、ここでメッキする準備が整い、標準の無電解銅浴中
で30秒〜5分間、一般に2分間メッキする。無電解処
理後生産品を水で5分までの間、または不純物を除去す
るに十分な時間洗浄する。
【0027】上に記述した具体化により、能率よく有効
にシーディングとメッキを行い、次いでメッキした金属
を接着させて作った製品は無電解浴中で90分後標準の
スコッチテープ剥離試験で破損を認めないようなもので
あった。
【0028】ここに記述した方法はポリイミドフィルム
特にポリアミド酸として供給され、加熱によりイミド化
されるポリイミドフィルムのメッキが望まれる如何なる
適用にも明らかな用途を持つ。ここに記述した方法はそ
れが容易に処理され、また従来技術で要求される特別な
取り扱い装置と処理、例えばドライボックス雰囲気、真
空蒸着、プラズマ処理を必要としない点で従来技術の方
法を上回る利点を持つ。
【0029】本発明の好ましい態様は次の実施例により
例証することができる。
【0030】〔実施例1〕2オンスの銅上にある二重ク
ラッドの0.00508cmの厚さを持つポリイミド2
525と称するイミドポリマーの試料を、94%のアミ
ド酸において69重量%固体になるまで低温で乾燥した
。 生産品を1mg/mlの濃度を持つ硝酸パラジウム水溶
液中で45分間シーディングした。シーディングした生
産品を流水中で60分間洗浄し、次いで室温オーブンに
入れ、15分の静置時間中225℃に上げた。次いで生
産品を標準の室温無電解浴中で2分間メッキし、流水中
で60分間洗浄し、85℃で24時間ベークした。次い
で生産品を標準の酸性硫酸第二銅電気メッキ浴中で4m
A/cm2で0.0003175cmの厚さになるまで
電気メッキした。電気メッキした生産品を流水中で60
分間洗浄し、85℃で24時間ベークした。90度剥離
試験を実施し、剥離強さは2、3および4mm剥離線で
35±7g/mmに等しいことが測定された。
【0031】〔実施例2〕2オンスの銅上にある二重ク
ラッドの0.00508cmの厚さを持つ十分に硬化さ
せたPMDA/ODAポリイミドを400グリットのサ
ンドペーパーでこすり、処理した表面を超音波水層で清
浄にした。すりへらした表面を持つポリイミドを0.1
g/mlの濃度の硝酸パラジウムの水溶液に1分間接触
させることによりシーディングした。次いで生産品を水
で約5分間洗浄し、標準の室温無電解銅浴中で約90分
間メッキした。無電解メッキした複合材料を5分間水中
で洗浄し、ここで電解メッキに適するようになり、標準
の酸性硫酸第二銅電気メッキ浴で40mA/cm2で約
0.0003175cmの厚さになるまで電気メッキす
る。
【0032】本発明を上述の好ましい具体例との関連で
詳細に示しかつ説明したが、前述のおよび他の形態と細
部における変化を本発明の思想と範囲から逸脱すること
なくなし得ることが当業者に理解されるであろう。

Claims (36)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  a)  基体上にポリアミド酸のフィ
    ルムを生成させ、 b)  前記ポリアミド酸フィルムをパラジウム・カチ
    オンを含む溶液と接触させ、 c)  前記パラジウムで処理したポリアミド酸フィル
    ムを前記ポリアミド酸のイミド化を起こさせるに十分な
    時間温度にさらし、そして d)  生成する前記パラジウムを含むポリイミドフィ
    ルムを無電解メッキ浴にさらして、その上に被覆金属フ
    ィルムの付着を達成する、 ことからなるポリイミドフィルム表面を無電解金属付着
    に適するようにするためのポリイミドフィルム表面のシ
    ーディングの方法。
  2. 【請求項2】  a)  基体上にポリアミド酸のフィ
    ルムを生成させ、 b)  前記ポリアミド酸フィルムを前記ポリアミド酸
    のイミド化を起こさせるに十分な時間温度にさらし、c
    )  生成するポリイミドフィルムの表面を機械的にす
    りへらし、 d)  前記ポリイミドフィルムをパラジウム・カチオ
    ンを含む溶液と接触させ、そして e)  前記パラジウムを含むポリイミドフィルムを無
    電解メッキ浴にさらして、その上に被覆金属フィルムの
    付着を達成する、ことからなるポリイミドフィルム表面
    を無電解金属付着に適するようにするためのポリイミド
    フィルム表面のシーディングの方法。
  3. 【請求項3】  ポリイミドは次の繰り返しユニット【
    化1】 (式中、nは約10,000〜約100,000の分子
    量を与える繰り返しユニットの数を表す整数であり、R
    は【化2】 からなる群より選ばれる少なくとも1つの4価の有機基
    であり、この場合R2は1〜4の炭素原子を持つ2価の
    脂肪族炭化水素基およびカルボニル、オキシ、スルホ、
    スルフィド、エーテル、シロキサン、ホスフィン・オキ
    シド、ヘキサフルオロイソプロピリデンおよびスルホニ
    ル基からなる群より選ばれ、そしてR1は脂肪族有機基
    または 【化3】 に示す基からなる群より選ばれる少なくとも1つの2価
    の基であり、この場合R3はR2、シリコン、およびア
    ミノ基からなる群より選ばれる2価の有機基である)を
    含む請求項1または2記載の方法。
  4. 【請求項4】  ポリイミドをピロメリット酸2無水物
    とオキシジアニリンのモノマーに基づいて形成させる請
    求項1記載の方法。
  5. 【請求項5】  ポリイミドをベンゾフェノンテトラカ
    ルボン酸2無水物とオキシジアニリンのモノマーに基づ
    いて形成させる請求項1記載の方法。
  6. 【請求項6】  ポリイミドをベンゾフェノンテトラカ
    ルボン酸2無水物とオキシジアニリンと1,3−フェニ
    レンジアミンのモノマーに基づいて形成させる請求項1
    記載の方法。
  7. 【請求項7】  ポリイミドをベンゾフェノンテトラカ
    ルボン酸2無水物と1,3−フェニレンジアミンのモノ
    マーに基づいて形成させる請求項1記載の方法。
  8. 【請求項8】  ポリイミドをベンゾフェノンテトラカ
    ルボン酸2無水物および3,3−ビフェニレンジアミン
    のポリマーに基づいて形成させる請求項1記載の方法。
  9. 【請求項9】  ポリアミド酸を形成させる反応をN,
    N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムア
    ミド、ジメチルスルホキシドまたはN−メチル−2−ピ
    ロリドンからなる群より選ばれる極性溶媒中で実行する
    請求項3記載の方法。
  10. 【請求項10】  ポリアミド酸を150℃以上の温度
    で固体状態でポリイミドに環化させる請求項9記載の方
    法。
  11. 【請求項11】  ポリアミド酸を適当な金属基体上に
    付着させる請求項10記載の方法。
  12. 【請求項12】  金属が銅である請求項11記載の方
    法。
  13. 【請求項13】  ポリマーを約50℃〜150℃の温
    度で10%〜100%のアミド酸における約20%〜1
    00%の重量パーセント固体まで乾燥する請求項12記
    載の方法。
  14. 【請求項14】  パラジウム化合物を含む溶液は約3
    0秒〜約45分間0.001〜10mg/mlの濃度に
    おける硝酸パラジウムである請求項13記載の方法。
  15. 【請求項15】  硝酸パラジウムで処理したフィルム
    を約60分までの間水で洗浄する請求項14記載の方法
  16. 【請求項16】  ポリイミド酸を約5分〜1時間約1
    80〜約225℃の温度に加熱することによりイミド化
    を起こさせる請求項15記載の方法。
  17. 【請求項17】  加熱を約15分間行う請求項16記
    載の方法。
  18. 【請求項18】  無電解メッキを約30秒〜5分間行
    う請求項17記載の方法。
  19. 【請求項19】  無電解メッキを約2分間行う請求項
    18記載の方法。
  20. 【請求項20】  無電解メッキした生産品を約1分〜
    約60分間流水で洗浄し、その後約85℃〜100℃の
    温度で約30分〜24時間乾燥する請求項19記載の方
    法。
  21. 【請求項21】  機械的すりへらしがそれにさらした
    場合金属イオンを錯体化する表面化学種の形成を許容す
    るに十分である請求項2記載の方法。
  22. 【請求項22】  ポリイミドはピロメリット酸2無水
    物およびオキシジアニリンのモノマーに基づいて形成さ
    れる請求項21記載の方法。
  23. 【請求項23】  ポリイミドはベンゾフェノンテトラ
    カルボン酸2無水物およびオキシジアニリンのモノマー
    に基づいて形成される請求項21記載の方法。
  24. 【請求項24】  ポリイミドはベンゾフェノンテトラ
    カルボン酸2無水物、オキシジアニリンおよび1,3−
    フェニレンジアミンのモノマーに基づいて形成される請
    求項21記載の方法。
  25. 【請求項25】  ポリイミドはベンゾフェノンテトラ
    カルボン酸2無水物および1,3−フェニレンジアミン
    のモノマーに基づいて形成される請求項21記載の方法
  26. 【請求項26】  ポリイミドはベンゾフェノンテトラ
    カルボン酸2無水物および3,3−ビフェニレンジアミ
    ンのポリマーに基づいて形成される請求項21記載の方
    法。
  27. 【請求項27】  すりへらしをサンドペーパーで行う
    請求項21記載の方法。
  28. 【請求項28】  すりへらしたポリマーの表面を水で
    洗浄する請求項27記載の方法。
  29. 【請求項29】  洗浄段階を超音波水槽で行う請求項
    28記載の方法。
  30. 【請求項30】  ポリアミド酸を金属基体上に付着さ
    せる請求項28記載の方法。
  31. 【請求項31】  金属が銅である請求項30記載の方
    法。
  32. 【請求項32】  パラジウム化合物を含有する溶液が
    約0.001〜10mg/mlの濃度の硝酸パラジウム
    溶液であり、そしてフィルムと約30秒〜45分間接触
    させる請求項30記載の方法。
  33. 【請求項33】  硝酸パラジウムで処理したフィルム
    を5分までの間水で洗浄する請求項32記載の方法。
  34. 【請求項34】  無電解メッキを約30秒〜5分間行
    う請求項33記載の方法。
  35. 【請求項35】  無電解メッキを約2分間行う請求項
    34記載の方法。
  36. 【請求項36】  無電解メッキした生産品を約1分〜
    60分間水で洗浄し、その後約85℃〜100℃の温度
    で約30分〜24時間乾燥する請求項35記載の方法。
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