JPH05295142A - ポリイミド表面に対する接着性を高めるための構造および方法 - Google Patents
ポリイミド表面に対する接着性を高めるための構造および方法Info
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- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/14—Metallic material, boron or silicon
- C23C14/20—Metallic material, boron or silicon on organic substrates
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05D2202/00—Metallic substrate
- B05D2202/10—Metallic substrate based on Fe
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05D2505/00—Polyamides
- B05D2505/50—Polyimides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05D3/00—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials
- B05D3/02—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by baking
- B05D3/0254—After-treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
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- C08J2379/04—Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain; Polyhydrazides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
- C08J2379/08—Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
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-
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 続く実質的に結晶性のポリイミド物品を被覆
するために、該物品の表面の少なくとも一部に実質的に
非晶質のポリイミドの層を形成する方法を提供すること
にある。 【構成】 続く実質的に結晶性のポリイミド物品を被覆
するために、該物品の表面の少なくとも一部に実質的に
非晶質のポリイミドの層を形成する方法であって、該実
質的に結晶性のポリイミド物品の表面の少なくとも一部
を塩基で処理する工程と、該塩基処理した表面を洗浄す
る工程と、該実質的に結晶性のポリイミド物品の表面の
少なくとも一部を酸で処理して、該酸処理した実質的に
結晶性のポリイミドをポリアミド酸に転化する工程と、
該酸処理物品を加熱して、該ポリアミド酸をイミド化
し、かくして該少なくとも一部の表面上に非晶質ポリイ
ミドの層を形成する工程とを含むことを特徴とする上記
方法。
するために、該物品の表面の少なくとも一部に実質的に
非晶質のポリイミドの層を形成する方法を提供すること
にある。 【構成】 続く実質的に結晶性のポリイミド物品を被覆
するために、該物品の表面の少なくとも一部に実質的に
非晶質のポリイミドの層を形成する方法であって、該実
質的に結晶性のポリイミド物品の表面の少なくとも一部
を塩基で処理する工程と、該塩基処理した表面を洗浄す
る工程と、該実質的に結晶性のポリイミド物品の表面の
少なくとも一部を酸で処理して、該酸処理した実質的に
結晶性のポリイミドをポリアミド酸に転化する工程と、
該酸処理物品を加熱して、該ポリアミド酸をイミド化
し、かくして該少なくとも一部の表面上に非晶質ポリイ
ミドの層を形成する工程とを含むことを特徴とする上記
方法。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はポリイミド上に非晶質の
表面を形成する方法に関する。
表面を形成する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ポリイミドは、様々なマイクロエレクト
ロニクス用途における誘電体層として利用されている。
というのは、ポリイミドが良好な加工性、低誘電率、高
い熱安定性、低吸湿性および良好な機械特性をもつから
である。金属パターンをポリイミド表面に設けて、チッ
プおよびチップパッケージ上に導電性の配線を形成して
いる。
ロニクス用途における誘電体層として利用されている。
というのは、ポリイミドが良好な加工性、低誘電率、高
い熱安定性、低吸湿性および良好な機械特性をもつから
である。金属パターンをポリイミド表面に設けて、チッ
プおよびチップパッケージ上に導電性の配線を形成して
いる。
【0003】例えば、チップ搭載用の多層基板の形成に
おける一形態によれば、金属導体のパターンが付着され
ているセラミック材料の絶縁基板を使用している。従
来、該導電体はクロム層、銅層およびクロムの上部層を
含む3層の金属層である。ポリイミドの層またはフィル
ムが該金属化セラミック基板の上部に配置され、かつ導
電体のパターンの第二層が該金属化セラミック基板の上
部に設けられる。該第二または後に形成される層上の該
ポリイミドと接している該金属は、International Busi
ness Machine Corporationに譲渡されたNairの米国特許
第4,386,115号に記載の如く、銅であってよい。
この特許の全開示を本発明の参考文献とする。
おける一形態によれば、金属導体のパターンが付着され
ているセラミック材料の絶縁基板を使用している。従
来、該導電体はクロム層、銅層およびクロムの上部層を
含む3層の金属層である。ポリイミドの層またはフィル
ムが該金属化セラミック基板の上部に配置され、かつ導
電体のパターンの第二層が該金属化セラミック基板の上
部に設けられる。該第二または後に形成される層上の該
ポリイミドと接している該金属は、International Busi
ness Machine Corporationに譲渡されたNairの米国特許
第4,386,115号に記載の如く、銅であってよい。
この特許の全開示を本発明の参考文献とする。
【0004】しかしながら、ポリイミドに対する金属ま
たはポリイミドの直接的な接着性は弱い。ポリマー表面
の活性化の失敗は、通常、後に続く被覆が接着不十分に
なったり、そして容易に割れ、膨れ、それでなければは
ずれてしまう。表面処理および接着層は、ポリイミドに
対する金属またはポリイミドの接着性を高めるために利
用されてきた。これらの方法は汚染物質の混入をきた
し、信頼性の低下をもたらす恐れがある。新たな外来物
質または新たな官能基の導入による該ポリイミドの化学
的な改良も同様に信頼性の問題を生ずる可能性がある。
たはポリイミドの直接的な接着性は弱い。ポリマー表面
の活性化の失敗は、通常、後に続く被覆が接着不十分に
なったり、そして容易に割れ、膨れ、それでなければは
ずれてしまう。表面処理および接着層は、ポリイミドに
対する金属またはポリイミドの接着性を高めるために利
用されてきた。これらの方法は汚染物質の混入をきた
し、信頼性の低下をもたらす恐れがある。新たな外来物
質または新たな官能基の導入による該ポリイミドの化学
的な改良も同様に信頼性の問題を生ずる可能性がある。
【0005】いくつかの方法がポリイミド表面に対する
金属の接着性を改良するために用いられてきた。例え
ば、Hainesの米国特許第3,445,264号は、ポリイ
ミド物品の表面を、ジアルキルスルホキシド溶媒ビヒク
ル中で、アルカリ金属、アルカリ土類金属、水素化物、
またはアルカリ金属またはアルカリ土類金属のアミドを
含む活性化溶液に曝露することにより該物品の表面を処
理してこれを活性化し、かつ被覆組成物に対してより接
着性の良好なものとすることが可能であることを開示し
ている。
金属の接着性を改良するために用いられてきた。例え
ば、Hainesの米国特許第3,445,264号は、ポリイ
ミド物品の表面を、ジアルキルスルホキシド溶媒ビヒク
ル中で、アルカリ金属、アルカリ土類金属、水素化物、
またはアルカリ金属またはアルカリ土類金属のアミドを
含む活性化溶液に曝露することにより該物品の表面を処
理してこれを活性化し、かつ被覆組成物に対してより接
着性の良好なものとすることが可能であることを開示し
ている。
【0006】Brand等は、米国特許第3,881,049
号において、ポリイミド表面を貴金属塩とハロゲン化ア
ルカン酸との溶液で処理し、次いで高められた温度で該
表面を乾燥することにより、銅をポリイミド物品の表面
上に付着し得ることを開示している。次いで、該表面は
還元剤を含有する溶液で処理され、その後該表面は銅塩
と還元剤とを含む溶液で処理される。
号において、ポリイミド表面を貴金属塩とハロゲン化ア
ルカン酸との溶液で処理し、次いで高められた温度で該
表面を乾燥することにより、銅をポリイミド物品の表面
上に付着し得ることを開示している。次いで、該表面は
還元剤を含有する溶液で処理され、その後該表面は銅塩
と還元剤とを含む溶液で処理される。
【0007】Grapentin等は、米国特許第4,517,2
54号において、ポリイミドを前処理した後に活性化す
る、ポリイミドの接着性金属化法を開示している。ここ
で、該ポリイミドはアルカリ水酸化物と、有機窒素化合
物、例えばN,N,N′,N′−テトラ−(2−ヒドロキ
シプロピル)−エチレンジアミン、エチレンジアミン四
酢酸およびニトリロ三酢酸等との水溶液で前処理され
る。
54号において、ポリイミドを前処理した後に活性化す
る、ポリイミドの接着性金属化法を開示している。ここ
で、該ポリイミドはアルカリ水酸化物と、有機窒素化合
物、例えばN,N,N′,N′−テトラ−(2−ヒドロキ
シプロピル)−エチレンジアミン、エチレンジアミン四
酢酸およびニトリロ三酢酸等との水溶液で前処理され
る。
【0008】Jobbinsは、米国特許第4,528,245
号において、ポリイミドおよび他のポリマーの表面をオ
ゾンを含む雰囲気に曝露し、該表面を状態調節用溶媒と
接触させ、かつ少なくとも一種の界面活性剤の溶液で該
表面を洗浄することにより、該表面を状態調整する方法
を開示している。これらのポリマーは、次いで無電解メ
ッキすることができる。
号において、ポリイミドおよび他のポリマーの表面をオ
ゾンを含む雰囲気に曝露し、該表面を状態調節用溶媒と
接触させ、かつ少なくとも一種の界面活性剤の溶液で該
表面を洗浄することにより、該表面を状態調整する方法
を開示している。これらのポリマーは、次いで無電解メ
ッキすることができる。
【0009】Manwiller等は、米国特許第4,755,5
55号において、高い表面積および低い結晶度を有する
粒状ポリイミド成形用樹脂を開示している。これらのポ
リイミドは少なくとも一種の有機ジアミンと、少なくと
も一種のテトラカルボン酸の二無水物とを反応させて、
ポリアミド酸を形成することにより、調製される。次い
で、このポリアミド酸を溶液から沈殿させ、引き続き加
熱することによりポリイミドに転化する。反応パラメー
タを注意深く制御することにより、高い表面積と低い結
晶度とを有するポリイミドが形成される。これらのポリ
イミドは特に強靭である。
55号において、高い表面積および低い結晶度を有する
粒状ポリイミド成形用樹脂を開示している。これらのポ
リイミドは少なくとも一種の有機ジアミンと、少なくと
も一種のテトラカルボン酸の二無水物とを反応させて、
ポリアミド酸を形成することにより、調製される。次い
で、このポリアミド酸を溶液から沈殿させ、引き続き加
熱することによりポリイミドに転化する。反応パラメー
タを注意深く制御することにより、高い表面積と低い結
晶度とを有するポリイミドが形成される。これらのポリ
イミドは特に強靭である。
【0010】Fraenkel等は、米国特許第4,803,09
7号において、ポリイミドのようなプラスチック材料の
表面を状態調整して、該プラスチックの無電界メッキを
容易なものとする方法を開示している。該プラスチック
物品の表面をオゾン雰囲気に曝露し、次いで少なくとも
一種のアルコールと少なくとも一種の強塩基の状態調整
用の溶媒と接触させ、次いで酸化剤と接触させる。かく
して、該表面は、いつでもその上に金属の無電解メッキ
層を付着することができる。
7号において、ポリイミドのようなプラスチック材料の
表面を状態調整して、該プラスチックの無電界メッキを
容易なものとする方法を開示している。該プラスチック
物品の表面をオゾン雰囲気に曝露し、次いで少なくとも
一種のアルコールと少なくとも一種の強塩基の状態調整
用の溶媒と接触させ、次いで酸化剤と接触させる。かく
して、該表面は、いつでもその上に金属の無電解メッキ
層を付着することができる。
【0011】Ouderkirk等は、米国特許第4,822,4
51号において、半結晶性ポリマーを照射により準非晶
質のポリマーとする方法を開示している。この方法は、
該表面の他の材料に対する結合性を増大する。これら準
結晶性ポリマーの表面は、強い短パルス型UVエキシマ
ーレーザーまたはパルス持続時間の短い高強度UVフラ
ッシュランプの光に曝露することにより非晶質のものと
することができる。この方法は、主としてポリエチレン
テレフタレートに対して有用であるが、UV吸収性ポリ
マー、例えばナイロン、他のポリエステルUV吸収性可
塑剤を含むポリ(ビニルクロリド)に対しても使用し得
る。
51号において、半結晶性ポリマーを照射により準非晶
質のポリマーとする方法を開示している。この方法は、
該表面の他の材料に対する結合性を増大する。これら準
結晶性ポリマーの表面は、強い短パルス型UVエキシマ
ーレーザーまたはパルス持続時間の短い高強度UVフラ
ッシュランプの光に曝露することにより非晶質のものと
することができる。この方法は、主としてポリエチレン
テレフタレートに対して有用であるが、UV吸収性ポリ
マー、例えばナイロン、他のポリエステルUV吸収性可
塑剤を含むポリ(ビニルクロリド)に対しても使用し得
る。
【0012】Woo等は、米国特許第4,824,699号
において、まず半結晶性ポリマーのフィルムの表面を準
非晶質とし、該表面を非晶質ポリエステル用の溶媒で洗
浄し、かつ該表面を被覆もしくは該表面を被覆しかつ該
ポリマーの表面を再結晶化する温度まで加熱することに
より、該半結晶性ポリマーフィルムに直接被膜を付着し
得ることを開示している。この方法はポリエチレンテレ
フタレートに対して特に有用である。
において、まず半結晶性ポリマーのフィルムの表面を準
非晶質とし、該表面を非晶質ポリエステル用の溶媒で洗
浄し、かつ該表面を被覆もしくは該表面を被覆しかつ該
ポリマーの表面を再結晶化する温度まで加熱することに
より、該半結晶性ポリマーフィルムに直接被膜を付着し
得ることを開示している。この方法はポリエチレンテレ
フタレートに対して特に有用である。
【0013】Sirinyan等は、米国特許第4,861,66
3号において、後の表面被覆のために、(a)第I族ま
たは第II族金属のハライド、特に塩化カルシウム、塩化
マグネシウム、塩化リチウム、塩化ナトリウムおよび/
または塩化カリウム;(b)有機弱塩基と無機強酸との
塩、特に塩化アルミニウム、塩化第二鉄、四塩化チタ
ン、五塩化アンチモン、塩化カルシウム、塩化第一鉄、
塩化第二銅、塩化亜鉛および/または塩化モリブデンお
よび/またはシッフ塩基、アミン、カルボン酸、ジケト
ン、α,β−不飽和ケトンおよびホスフィンとこれらの
塩とのキレート錯体を含む塩の混合物の溶液により、
(c)必要により上記物質の非腐食性の有機膨潤剤また
は溶媒中でポリイミド表面を処理することにより、該ポ
リイミドを前処理することができることを開示してい
る。該溶媒の沸点までの温度にて、好ましくはアルコー
ルに水を添加して、該成形物品を水または他の溶媒で洗
浄し、次いで乾燥する。
3号において、後の表面被覆のために、(a)第I族ま
たは第II族金属のハライド、特に塩化カルシウム、塩化
マグネシウム、塩化リチウム、塩化ナトリウムおよび/
または塩化カリウム;(b)有機弱塩基と無機強酸との
塩、特に塩化アルミニウム、塩化第二鉄、四塩化チタ
ン、五塩化アンチモン、塩化カルシウム、塩化第一鉄、
塩化第二銅、塩化亜鉛および/または塩化モリブデンお
よび/またはシッフ塩基、アミン、カルボン酸、ジケト
ン、α,β−不飽和ケトンおよびホスフィンとこれらの
塩とのキレート錯体を含む塩の混合物の溶液により、
(c)必要により上記物質の非腐食性の有機膨潤剤また
は溶媒中でポリイミド表面を処理することにより、該ポ
リイミドを前処理することができることを開示してい
る。該溶媒の沸点までの温度にて、好ましくはアルコー
ルに水を添加して、該成形物品を水または他の溶媒で洗
浄し、次いで乾燥する。
【0014】Anschel等は、米国特許第4,931,31
0号において、ポリイミドの表面を処理して、該ポリイ
ミドの諸特性を改良する方法を開示している。ポリイミ
ドの表面を、まず塩基で処理して、該ポリイミドの表面
層をポリアミド酸に変換し、該表面に形成された変換し
たポリアミド塩の表面層を酸で処理して、該ポリアミド
酸の層を変換し、次いで硬化させて有意の量のトランス
イミドの形成を防止している。次に、金属が該表面層に
適用される。
0号において、ポリイミドの表面を処理して、該ポリイ
ミドの諸特性を改良する方法を開示している。ポリイミ
ドの表面を、まず塩基で処理して、該ポリイミドの表面
層をポリアミド酸に変換し、該表面に形成された変換し
たポリアミド塩の表面層を酸で処理して、該ポリアミド
酸の層を変換し、次いで硬化させて有意の量のトランス
イミドの形成を防止している。次に、金属が該表面層に
適用される。
【0015】上記のポリイミドの処理方法の主な欠点
は、該ポリイミドの前処理後にその表面上に接着層また
は化学物質が残留することにある。
は、該ポリイミドの前処理後にその表面上に接着層また
は化学物質が残留することにある。
【0016】本発明のもう一つの目的は、結晶性ポリイ
ミド本体の表面の少なくとも一部に被覆したポリイミド
層を付与することにある。
ミド本体の表面の少なくとも一部に被覆したポリイミド
層を付与することにある。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的の一つ
は、従来技術の諸欠点を克服することにある。本発明の
もう一つの目的は、結晶性ポリマー本体の表面の少なく
とも一部に非晶質層を有する結晶性ポリマーを付与する
ことにある。
は、従来技術の諸欠点を克服することにある。本発明の
もう一つの目的は、結晶性ポリマー本体の表面の少なく
とも一部に非晶質層を有する結晶性ポリマーを付与する
ことにある。
【0018】本発明のさらなる目的は、結晶性ポリマー
の非晶質表面の少なくとも一部に設けられた導電性層を
付与することにある。本発明の他の目的は、結晶性ポリ
マー基板上に塗布された導電性層を付与することにあ
り、かつ該非晶質層は次いで結晶性層に硬化される。本
発明の更に別の目的は、ポリイミド本体の表面の少なく
とも一部上に塗布されたポリイミド層を提供することに
ある。
の非晶質表面の少なくとも一部に設けられた導電性層を
付与することにある。本発明の他の目的は、結晶性ポリ
マー基板上に塗布された導電性層を付与することにあ
り、かつ該非晶質層は次いで結晶性層に硬化される。本
発明の更に別の目的は、ポリイミド本体の表面の少なく
とも一部上に塗布されたポリイミド層を提供することに
ある。
【0019】ポリマーは、一般に半結晶性または非晶質
の何れかの状態にある。これらの種類は該ポリマー分子
の配向の度合を表わすのに使用する。非晶質ポリマーは
不規則に配向された絡んだ鎖からなる。即ち、非晶質ポ
リマーは著しく不規則でしかも他の分子と相互に絡み合
っている。半結晶性ポリマーは非晶質領域と結晶質領域
との混在したものからなる。該結晶性領域はより規則的
であり、かつ該鎖のセグメントは実際に結晶格子に配置
されている。ある結晶領域は他の領域よりも規則的であ
り得る。結晶性領域が該ポリマーの融点以上の温度に加
熱された場合、該分子は規則性が低い、すなわちより無
秩序の状態となる。急速に冷却した場合、この規則性の
低い特徴がその場で“固定”されて、生成するポリマー
は非晶質と呼ばれるものになる。徐々に冷却した場合に
は、これらのポリマーは再配置されて結晶性領域を形成
し、このポリマーは半結晶性であるといわれる。
の何れかの状態にある。これらの種類は該ポリマー分子
の配向の度合を表わすのに使用する。非晶質ポリマーは
不規則に配向された絡んだ鎖からなる。即ち、非晶質ポ
リマーは著しく不規則でしかも他の分子と相互に絡み合
っている。半結晶性ポリマーは非晶質領域と結晶質領域
との混在したものからなる。該結晶性領域はより規則的
であり、かつ該鎖のセグメントは実際に結晶格子に配置
されている。ある結晶領域は他の領域よりも規則的であ
り得る。結晶性領域が該ポリマーの融点以上の温度に加
熱された場合、該分子は規則性が低い、すなわちより無
秩序の状態となる。急速に冷却した場合、この規則性の
低い特徴がその場で“固定”されて、生成するポリマー
は非晶質と呼ばれるものになる。徐々に冷却した場合に
は、これらのポリマーは再配置されて結晶性領域を形成
し、このポリマーは半結晶性であるといわれる。
【0020】結晶性ポリイミドはいくらかの非晶質ポリ
イミドを含み、かつ該非晶質ポリイミドは少量の結晶性
ポリイミドを含むことができる。しかしながら、これら
二種の物質の諸特性は非常に異なっている。本発明によ
れば、該ポリイミド表面の形態は、より結晶性の高い状
態からより高い非晶質の状態に変えられる。金属または
ポリイミド先駆体が該非晶質ポリイミド表面に塗布さ
れ、次いで該表面は約400℃にて加熱することにより
硬化されて、該非晶質ポリイミドはより結晶性の高いポ
リイミドに変換される。該ポリイミド表面と該被覆材料
との界面にはいかなる外来物質も導入されない。
イミドを含み、かつ該非晶質ポリイミドは少量の結晶性
ポリイミドを含むことができる。しかしながら、これら
二種の物質の諸特性は非常に異なっている。本発明によ
れば、該ポリイミド表面の形態は、より結晶性の高い状
態からより高い非晶質の状態に変えられる。金属または
ポリイミド先駆体が該非晶質ポリイミド表面に塗布さ
れ、次いで該表面は約400℃にて加熱することにより
硬化されて、該非晶質ポリイミドはより結晶性の高いポ
リイミドに変換される。該ポリイミド表面と該被覆材料
との界面にはいかなる外来物質も導入されない。
【0021】かくして、本発明によれば、金属−ポリイ
ミドおよびポリイミド−ポリイミド接着が、結晶性ポリ
イミド表面を非晶質ポリイミド表面に変換することによ
り強化される。この中間状態は、次に該ポリイミドの最
終的な結晶状態に変換される。この方法により該ポリイ
ミド上に塗布された表面の信頼性の問題を回避する。
ミドおよびポリイミド−ポリイミド接着が、結晶性ポリ
イミド表面を非晶質ポリイミド表面に変換することによ
り強化される。この中間状態は、次に該ポリイミドの最
終的な結晶状態に変換される。この方法により該ポリイ
ミド上に塗布された表面の信頼性の問題を回避する。
【0022】より詳細には、例えば該ポリイミドを塩基
溶液に浸漬するか、あるいは該塩基溶液をポリイミドを
塗布した基板上に噴霧することにより、結晶性ポリイミ
ドを適当な塩基で処理する。このポリイミドを、次に水
洗し、再度、例えば浸漬または噴霧により酸で処理す
る。これによりポリアミド酸表面が形成され、該ポリア
ミド酸表面は後に約150〜250℃に加熱することに
よりイミド化され、非晶質ポリイミドを形成する。この
ポリイミド表面は金属または他のポリイミドの被膜に対
して著しく受容性である。この非晶質ポリイミド表面を
被覆した後、一般的に約350〜450℃の温度に加熱
することにより、このポリイミドを硬化して、該ポリイ
ミドを再結晶化する。
溶液に浸漬するか、あるいは該塩基溶液をポリイミドを
塗布した基板上に噴霧することにより、結晶性ポリイミ
ドを適当な塩基で処理する。このポリイミドを、次に水
洗し、再度、例えば浸漬または噴霧により酸で処理す
る。これによりポリアミド酸表面が形成され、該ポリア
ミド酸表面は後に約150〜250℃に加熱することに
よりイミド化され、非晶質ポリイミドを形成する。この
ポリイミド表面は金属または他のポリイミドの被膜に対
して著しく受容性である。この非晶質ポリイミド表面を
被覆した後、一般的に約350〜450℃の温度に加熱
することにより、このポリイミドを硬化して、該ポリイ
ミドを再結晶化する。
【0023】本発明の方法は、金属またはポリイミドの
何れかの結晶性ポリイミド表面に対する接着性を改良す
るのに用いることができる。本発明の目的に対しては、
結晶性ポリイミドは幾分かの非晶質ポリイミドを含むこ
とができるが、該ポリイミドは非晶質ポリイミドという
よりも、むしろ結晶性ポリイミドとしての特徴を有す
る。
何れかの結晶性ポリイミド表面に対する接着性を改良す
るのに用いることができる。本発明の目的に対しては、
結晶性ポリイミドは幾分かの非晶質ポリイミドを含むこ
とができるが、該ポリイミドは非晶質ポリイミドという
よりも、むしろ結晶性ポリイミドとしての特徴を有す
る。
【0024】本発明で使用する「ポリイミド」なる用語
は、あらゆる慣用のポリイミドを包含する。これらのポ
リマーは一般に無水カルボン酸と芳香族ジアミンとの反
応により生成される。これらの化合物は、広範囲にわた
る線状の熱安定性の高い、以下の一般式で示されるプラ
スチックである。
は、あらゆる慣用のポリイミドを包含する。これらのポ
リマーは一般に無水カルボン酸と芳香族ジアミンとの反
応により生成される。これらの化合物は、広範囲にわた
る線状の熱安定性の高い、以下の一般式で示されるプラ
スチックである。
【0025】
【化1】
【0026】ここで、nは通常約10,000〜約10
0,000の分子量を与える、繰り返し単位の数を表す
整数である。Rは以下の基からなる群から選ばれる少な
くとも一つの四価の有機基である。
0,000の分子量を与える、繰り返し単位の数を表す
整数である。Rは以下の基からなる群から選ばれる少な
くとも一つの四価の有機基である。
【0027】
【化2】
【0028】R2は炭素原子数1〜4の二価の脂肪族炭
化水素基およびカルボニル、オキシ、スルホ、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
から選ばれる基を表し、R1は以下の基からなる群から
選ばれる少なくとも一種の二価の基である。
化水素基およびカルボニル、オキシ、スルホ、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
から選ばれる基を表し、R1は以下の基からなる群から
選ばれる少なくとも一種の二価の基である。
【0029】
【化3】
【0030】ここで、R3はR2、珪素およびアミノ基か
らなる群から選ばれる二価の有機基である。2以上のR
および/またはR1、特にアミド基を含む複数の一連の
R1を含むポリマーを使用することができる。
らなる群から選ばれる二価の有機基である。2以上のR
および/またはR1、特にアミド基を含む複数の一連の
R1を含むポリマーを使用することができる。
【0031】純ポリイミドのプラスチックばかりでな
く、一面が他のプラスチックで被覆されたプラスチック
も本発明の方法に従って処理し得るものと理解すべきで
ある。
く、一面が他のプラスチックで被覆されたプラスチック
も本発明の方法に従って処理し得るものと理解すべきで
ある。
【0032】このようなポリイミドの例としては、無水
カルボン酸と芳香族ジアミン、例えば4,4′−ジアミ
ノ−ジフェニル−プロパン、4,4′−ジアミノ−ジフ
ェニルメタン、ベンジジン、4,4′−ジアミノ−ジフ
ェニルスルフォン、4,4′−ジアミノ−ジフェニルエ
ーテル、m−フェニレン−ジアミンおよびp−フェニレ
ン−ジアミンとの縮合により形成されるポリイミドを挙
げることができる。適当な酸無水物は、1,3,6,7−
ナフタレンテトラカルボン酸、3,3′,4,4′−ジフ
ェニルテトラカルボン酸、ビス−(3,4−ジカルボキ
シル−フェニル)−エーテルおよびピロメリット酸の二
無水物を包含する。
カルボン酸と芳香族ジアミン、例えば4,4′−ジアミ
ノ−ジフェニル−プロパン、4,4′−ジアミノ−ジフ
ェニルメタン、ベンジジン、4,4′−ジアミノ−ジフ
ェニルスルフォン、4,4′−ジアミノ−ジフェニルエ
ーテル、m−フェニレン−ジアミンおよびp−フェニレ
ン−ジアミンとの縮合により形成されるポリイミドを挙
げることができる。適当な酸無水物は、1,3,6,7−
ナフタレンテトラカルボン酸、3,3′,4,4′−ジフ
ェニルテトラカルボン酸、ビス−(3,4−ジカルボキ
シル−フェニル)−エーテルおよびピロメリット酸の二
無水物を包含する。
【0033】ポリイミドは無機もしくは有機の任意の適
当な塩基の水溶液で処理することができる。該塩基の濃
度は該処理の最適時間を与えるように調節され、所定の
処理を指定された時間内に達成するために、強塩基を使
用した場合には弱塩基を使用した場合よりも低濃度です
む。この処理に使用し得る塩基は水酸化カリウム、水酸
化ナトリウム、水酸化アンモニウム、水酸化テトラメチ
ルアンモニウム、アミンおよび他の有機塩基である。溶
液中の該塩基の濃度は、一般に約0.05M〜約5Mの
範囲内である。
当な塩基の水溶液で処理することができる。該塩基の濃
度は該処理の最適時間を与えるように調節され、所定の
処理を指定された時間内に達成するために、強塩基を使
用した場合には弱塩基を使用した場合よりも低濃度です
む。この処理に使用し得る塩基は水酸化カリウム、水酸
化ナトリウム、水酸化アンモニウム、水酸化テトラメチ
ルアンモニウム、アミンおよび他の有機塩基である。溶
液中の該塩基の濃度は、一般に約0.05M〜約5Mの
範囲内である。
【0034】水洗後、該ポリイミドを酸の水溶液で処理
する。この工程で使用するのに適した酸は塩酸、酢酸、
硫酸、硝酸などである。該塩基と同様に、使用する酸の
濃度も変えることができ、強酸を高濃度で使用した場合
には、弱酸を低濃度で使用した場合よりも短い反応時間
ですむ。一般に、使用する酸の濃度は約0.05M〜約
2Mの範囲内である。
する。この工程で使用するのに適した酸は塩酸、酢酸、
硫酸、硝酸などである。該塩基と同様に、使用する酸の
濃度も変えることができ、強酸を高濃度で使用した場合
には、弱酸を低濃度で使用した場合よりも短い反応時間
ですむ。一般に、使用する酸の濃度は約0.05M〜約
2Mの範囲内である。
【0035】
【実施例】ピロメリット酸二無水物−オキシジアニリン
(PMDA−ODA)ポリアミド酸を400℃で硬化し
て、結晶状態にあるポリイミドを形成した。このポリイ
ミドの表面を湿式法(ここでは、塩基の水溶液が使用さ
れ、次いで酸の水溶液が使用される)によりポリアミド
酸に変換した。図1に示したように、このようにして生
成した該ポリアミド酸表面を150〜250℃にてイミ
ド化して、非晶質ポリイミドを形成した。このポリアミ
ド酸を約200℃の低温下で硬化した場合、生成するポ
リイミドは非晶質の状態にある。外部反射赤外(ERI
R)スペクトルはこのイミド化の直接的な証拠を与え
た。
(PMDA−ODA)ポリアミド酸を400℃で硬化し
て、結晶状態にあるポリイミドを形成した。このポリイ
ミドの表面を湿式法(ここでは、塩基の水溶液が使用さ
れ、次いで酸の水溶液が使用される)によりポリアミド
酸に変換した。図1に示したように、このようにして生
成した該ポリアミド酸表面を150〜250℃にてイミ
ド化して、非晶質ポリイミドを形成した。このポリアミ
ド酸を約200℃の低温下で硬化した場合、生成するポ
リイミドは非晶質の状態にある。外部反射赤外(ERI
R)スペクトルはこのイミド化の直接的な証拠を与え
た。
【0036】400℃で硬化した結晶性ポリイミド:ER
IR 1778(w)、 1726(w,sh)、 1598(vw)、 1512(m,sh)、 1502
(s)、 1381(m,br)、 1247(vs) cm-1 ポリアミド酸:ERIR 1727(s)、 1668(s)、 1540(m)、 1512
(m,sh)、 1502(s)、 1414(m)、 1246(vs)cm-1 150〜250℃で硬化した非晶質ポリイミド:ERIR 1
778(w)、 1740(vs)、 1726(vw,sh)、 1512(m,sh)、 1502
(s)、 1381(m,br)、1247(vs) cm-1
IR 1778(w)、 1726(w,sh)、 1598(vw)、 1512(m,sh)、 1502
(s)、 1381(m,br)、 1247(vs) cm-1 ポリアミド酸:ERIR 1727(s)、 1668(s)、 1540(m)、 1512
(m,sh)、 1502(s)、 1414(m)、 1246(vs)cm-1 150〜250℃で硬化した非晶質ポリイミド:ERIR 1
778(w)、 1740(vs)、 1726(vw,sh)、 1512(m,sh)、 1502
(s)、 1381(m,br)、1247(vs) cm-1
【0037】400℃で硬化した結晶性ポリ(ピロメリ
ット酸二無水物−オキシジアニリン)(PMDA−OD
A)のスペクトルは殆ど非晶質PMDA−ODAのスペ
クトルと同一であった。該非晶質PMDA−ODAは2
50℃という比較的低い温度にて硬化したものであり、
これはポリアミド酸に対応する吸収帯を含まず、このこ
とは表面が十分に非晶質ポリイミドにイミド化されたこ
とを示している。
ット酸二無水物−オキシジアニリン)(PMDA−OD
A)のスペクトルは殆ど非晶質PMDA−ODAのスペ
クトルと同一であった。該非晶質PMDA−ODAは2
50℃という比較的低い温度にて硬化したものであり、
これはポリアミド酸に対応する吸収帯を含まず、このこ
とは表面が十分に非晶質ポリイミドにイミド化されたこ
とを示している。
【0038】金属−ポリイミド接着 図1に示したように、クロム(500Å)を、該非晶質
ポリイミド表面にスパッタ被覆(もしくは蒸着被覆)
し、次いで2μmの銅で被覆した。更に、10μmの銅
を、剥離強さを測定するために電着した。90°剥離強
さは、該ポリイミド基板からCr/Cu金属層を剥離す
ることにより測定した。剥離強さは2〜3g/mm(対
照)から45g/mmに増大した。
ポリイミド表面にスパッタ被覆(もしくは蒸着被覆)
し、次いで2μmの銅で被覆した。更に、10μmの銅
を、剥離強さを測定するために電着した。90°剥離強
さは、該ポリイミド基板からCr/Cu金属層を剥離す
ることにより測定した。剥離強さは2〜3g/mm(対
照)から45g/mmに増大した。
【0039】ポリイミド−ポリイミド接着 PMDA−ODAポリアミド酸を、実施例1におけるよ
うにして調製した非晶質ポリイミド表面にスピンコート
し、次いでその全層を400℃にて硬化した。90°剥
離強さは厚み20μmのポリイミド被覆層を剥離するこ
とにより測定した。剥離強さは3g/mm(対照)から9
0〜120g/mmに強化された。
うにして調製した非晶質ポリイミド表面にスピンコート
し、次いでその全層を400℃にて硬化した。90°剥
離強さは厚み20μmのポリイミド被覆層を剥離するこ
とにより測定した。剥離強さは3g/mm(対照)から9
0〜120g/mmに強化された。
【0040】BPDA−PDAポリアミド酸を、実施例
1におけるようにして調製した非晶質PMDA−ODA
ポリイミド上にスピンコートし、次いでその全層を40
0℃にて硬化した。90°剥離強さは3g/mm(対照)
から90g/mmに強化された。
1におけるようにして調製した非晶質PMDA−ODA
ポリイミド上にスピンコートし、次いでその全層を40
0℃にて硬化した。90°剥離強さは3g/mm(対照)
から90g/mmに強化された。
【0041】PMDA−ODAポリアミド酸エステルを
実施例1におけるようにして調製した非晶質ポリイミド
上にスピンコートし、次いでその全層を400℃にて硬
化した。90°剥離強さは5g/mm(対照)から85g
/mmに強化された。
実施例1におけるようにして調製した非晶質ポリイミド
上にスピンコートし、次いでその全層を400℃にて硬
化した。90°剥離強さは5g/mm(対照)から85g
/mmに強化された。
【0042】感光性ポリイミド(Asahi G62461ま
たはToray UR3840)を実施例1におけるようにし
て調製した非晶質ポリイミド上にスピンコートし、次い
で露光しかつ現像した。この全層を400℃にて硬化し
た。90°剥離強さは5g/mm(対照)から63g/mm
に強化された。
たはToray UR3840)を実施例1におけるようにし
て調製した非晶質ポリイミド上にスピンコートし、次い
で露光しかつ現像した。この全層を400℃にて硬化し
た。90°剥離強さは5g/mm(対照)から63g/mm
に強化された。
【0043】本発明に従って調製した非晶質ポリイミド
表面は金属−ポリイミドおよびポリイミド−ポリイミド
平行積層加工における接着層として使用し得る。非晶質
ポリイミド(全層)上へのポリイミドの積層は良好な接
着を与えた。
表面は金属−ポリイミドおよびポリイミド−ポリイミド
平行積層加工における接着層として使用し得る。非晶質
ポリイミド(全層)上へのポリイミドの積層は良好な接
着を与えた。
【0044】本発明に従って被覆したポリイミドは極め
て広範囲のパッケージ構造体において使用し得る。これ
らの構造体の例としては、以下のものを包含する。
て広範囲のパッケージ構造体において使用し得る。これ
らの構造体の例としては、以下のものを包含する。
【0045】(1) マルチチップ−モジュール薄層パ
ッケージ、(2) BEOLシリコン構造体、(3)
薄層回路部品の平行積層加工、および(4) テープ自
動接着。
ッケージ、(2) BEOLシリコン構造体、(3)
薄層回路部品の平行積層加工、および(4) テープ自
動接着。
【0046】
【発明の効果】本発明の方法は、例えば高い処理量、低
コスト、信頼性に係わる問題のないこと、ポリイミドの
容積特性に影響を与えないこと、およびポリイミド−ポ
リイミド接着における界面のないことなどの、従来の方
法を越える多くの利点をもたらす。
コスト、信頼性に係わる問題のないこと、ポリイミドの
容積特性に影響を与えないこと、およびポリイミド−ポ
リイミド接着における界面のないことなどの、従来の方
法を越える多くの利点をもたらす。
【0047】特定の態様に係わる上記記載は、本発明の
一般的特徴を十分に明確にするものであり、当業者は、
一般的知識を適用することにより、該上位概念から逸脱
することなくかかる特定の態様を容易に変更することが
できおよび/または該態様を種々の用途に適合させるこ
とができ、従ってかかる適合並びに改良はここに記載し
た態様と同等の意味および範囲内にあるはずであり、ま
たそのように意図している。ここで使用した語句並びに
表現は記載上の目的でのみ使用したものであり、本発明
を何等制限するものではない。
一般的特徴を十分に明確にするものであり、当業者は、
一般的知識を適用することにより、該上位概念から逸脱
することなくかかる特定の態様を容易に変更することが
できおよび/または該態様を種々の用途に適合させるこ
とができ、従ってかかる適合並びに改良はここに記載し
た態様と同等の意味および範囲内にあるはずであり、ま
たそのように意図している。ここで使用した語句並びに
表現は記載上の目的でのみ使用したものであり、本発明
を何等制限するものではない。
【図1】本発明の方法の、続く金属またはポリイミド被
覆のための、結晶性ポリイミドの前処理を示す図であ
る。
覆のための、結晶性ポリイミドの前処理を示す図であ
る。
Claims (17)
- 【請求項1】 実質的に結晶性のポリイミド物品の表面
の少なくとも一部を塩基で処理し、 塩基処理した表面を洗浄し、 実質的に結晶性のポリイミド物品の表面の少なくとも一
部を酸で処理して酸処理した実質的に結晶性のポリイミ
ドをポリアミド酸に変換し、そして酸処理した物品を加
熱して、ポリアミド酸をイミド化し、それにより少なく
とも一部の表面上に非晶質ポリイミド層を形成すること
からなる、続いて実質的に結晶性のポリイミド物品を被
覆するために、該物品の表面の少なくとも一部に実質的
に非晶質のポリイミドの層を形成する方法。 - 【請求項2】 塩基が水酸化ナトリウム、水酸化カリウ
ム、水酸化アンモニウムおよび水酸化テトラメチルアン
モニウムからなる群から選ばれる請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 塩基が約0.05M〜約5Mの塩基を含
む水溶液である請求項2記載の化合物。 - 【請求項4】 酸が塩酸、酢酸、硫酸および硝酸からな
る群から選ばれる請求項1記載の方法。 - 【請求項5】 酸が約0.05M〜約2Mの酸を含む水
溶液である請求項4記載の方法。 - 【請求項6】 実質的に結晶性のポリイミド物品の表面
の少なくとも一部を塩基で処理し、 塩基処理した表面を洗浄し、 実質的に結晶性のポリイミド物品の表面の少なくとも一
部を酸で処理して、酸処理した実質的に結晶性のポリイ
ミドをポリアミド酸に変換し、 酸処理した物品を加熱して、ポリアミド酸をイミド化
し、これにより少なくとも一部の表面上に非晶質ポリイ
ミド層を形成させ、 非晶質ポリイミド層を金属で被覆し、そして物品を硬化
して、実質的に非晶質のポリイミドを実質的に結晶性の
ポリイミドに変換することからなる、実質的に結晶性の
ポリイミド物品の表面に対する金属の接着性を改良する
方法。 - 【請求項7】 塩基が水酸化ナトリウム、水酸化カリウ
ム、水酸化アンモニウムおよび水酸化テトラメチルアン
モニウムからなる群から選ばれる請求項6記載の方法。 - 【請求項8】 酸が塩酸、酢酸、硫酸および硝酸からな
る群から選ばれる請求項6記載の方法。 - 【請求項9】 金属が銅、クロム、コバルト、ニッケル
および他の遷移金属の複合層である請求項6記載の方
法。 - 【請求項10】 金属が非晶質ポリイミド表面にスパッ
ター被覆される請求項9記載の方法。 - 【請求項11】 金属が非晶質ポリイミド表面に蒸着被
覆される請求項9記載の方法。 - 【請求項12】 表面の少なくとも一部に実質的に非晶
質のポリイミド層を有する実質的に結晶性のポリイミド
本体を含むことを特徴とする構造体。 - 【請求項13】 更に、非晶質層の少なくとも一部の上
に導電性の層を含む請求項12記載の構造体。 - 【請求項14】 導電性層がクロムと銅との複合層であ
る請求項12記載の構造体。 - 【請求項15】 実質的に結晶性のポリイミド物品の表
面の少なくとも一部を塩基で処理し、 塩基処理した表面を洗浄し、 実質的に結晶性のポリイミド物品の表面の少なくとも一
部を酸で処理して、酸処理した実質的に結晶性のポリイ
ミドをポリアミド酸に変換し、 酸処理した物品を加熱して、ポリアミド酸をイミド化
し、これにより少なくとも一部の表面上に非晶質ポリイ
ミド層を形成させ、 非晶質ポリイミド層をポリイミドで被覆し、そして物品
を硬化して、実質的に非晶質のポリイミドを実質的に結
晶性のポリイミドに変換する、ことからなる、実質的に
結晶性のポリイミド物品の表面に対するポリイミドの接
着性を改良する方法。 - 【請求項16】 塩基が水酸化ナトリウム、水酸化カリ
ウム、水酸化アンモニウムおよび水酸化テトラメチルア
ンモニウムからなる群から選ばれる請求項15記載の方
法。 - 【請求項17】 酸が塩酸、酢酸、硫酸および硝酸から
なる群から選ばれる請求項15記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US644063 | 1991-01-22 | ||
| US07/644,063 US5151304A (en) | 1991-01-22 | 1991-01-22 | Structure and method for enhancing adhesion to a polyimide surface |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05295142A true JPH05295142A (ja) | 1993-11-09 |
| JPH0768391B2 JPH0768391B2 (ja) | 1995-07-26 |
Family
ID=24583298
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3289594A Expired - Lifetime JPH0768391B2 (ja) | 1991-01-22 | 1991-11-06 | ポリイミド表面に対する接着性を高めるための構造および方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5151304A (ja) |
| JP (1) | JPH0768391B2 (ja) |
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