JPH06314880A - ポリイミド多層回路基板の製造方法 - Google Patents
ポリイミド多層回路基板の製造方法Info
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- JPH06314880A JPH06314880A JP5101603A JP10160393A JPH06314880A JP H06314880 A JPH06314880 A JP H06314880A JP 5101603 A JP5101603 A JP 5101603A JP 10160393 A JP10160393 A JP 10160393A JP H06314880 A JPH06314880 A JP H06314880A
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 ポリイミド多層回路基板に関し、樹脂の劣化
を抑制した製造方法を実用化することを目的とする。 【構成】 ポリイミド多層回路基板を製造する際に導体
金属のエッチング工程において残存するアルカリ溶液の
溶質を酸水溶液により中和した後、水洗洗浄して除去す
ると共に、基板上に配線層を介して順次に積層してゆく
ポリイミド層のイミド化率を、最上層のポリイミド層の
形成が終わった段階でそれぞれ100 ％になるようイミド
化率を制御しつゝ積層することを特徴としてポリイミド
多層回路基板の製造方法を構成する。
を抑制した製造方法を実用化することを目的とする。 【構成】 ポリイミド多層回路基板を製造する際に導体
金属のエッチング工程において残存するアルカリ溶液の
溶質を酸水溶液により中和した後、水洗洗浄して除去す
ると共に、基板上に配線層を介して順次に積層してゆく
ポリイミド層のイミド化率を、最上層のポリイミド層の
形成が終わった段階でそれぞれ100 ％になるようイミド
化率を制御しつゝ積層することを特徴としてポリイミド
多層回路基板の製造方法を構成する。
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の劣化を抑制
したポリイミド多層回路基板の製造方法に関する。
したポリイミド多層回路基板の製造方法に関する。
【０００２】高分子有機化合物（通称ポリマ）にはポリ
イミド，エポキシ，ポリエステル，ポリカーボネートな
ど各種のものがあり、絶縁材料としてエレクトロニクス
の分野で広く使用されているが、その中でもポリイミド
は熱安定性が極めて良く、約400 ℃まで分解しないこと
から、耐熱性樹脂として知られており、プリント配線基
板や半導体集積回路の層間絶縁層の構成材として使用さ
れている。
イミド，エポキシ，ポリエステル，ポリカーボネートな
ど各種のものがあり、絶縁材料としてエレクトロニクス
の分野で広く使用されているが、その中でもポリイミド
は熱安定性が極めて良く、約400 ℃まで分解しないこと
から、耐熱性樹脂として知られており、プリント配線基
板や半導体集積回路の層間絶縁層の構成材として使用さ
れている。
【０００３】
【従来の技術】ポリイミド多層回路基板はアルミナなど
の耐熱性絶縁基板上に一般式（１）で示されるポリアミ
ック酸を塗布し乾燥してから加熱してキュアを行ない脱
水させて一般式（２）で示されるポリイミドよりなる絶
縁層を形成した後、この絶縁層の上にスパッタや真空蒸
着などの膜形成技術と写真蝕刻技術（フォトリソグラフ
ィ）を用いて導体線路が形成されている。
の耐熱性絶縁基板上に一般式（１）で示されるポリアミ
ック酸を塗布し乾燥してから加熱してキュアを行ない脱
水させて一般式（２）で示されるポリイミドよりなる絶
縁層を形成した後、この絶縁層の上にスパッタや真空蒸
着などの膜形成技術と写真蝕刻技術（フォトリソグラフ
ィ）を用いて導体線路が形成されている。
【０００４】
【化１】 次に、この導体線路よりなる導体層の上に再びポリアミ
ック酸を塗布し乾燥してから加熱してキュアを行った
後、写真蝕刻技術を用いて必要位置を孔開けしてバイヤ
ホール（Via-ｈole)を形成する。なお、紫外線硬化型の
ポリアミック酸を使用する場合は塗布・乾燥が終わった
後、必要位置を残して露光し、現像した後にキュアを行
なうことによりバイヤホールを備えたポリイミド絶縁層
が形成される。次に、この絶縁層の上にスパッタや真空
蒸着などの膜形成技術と写真蝕刻技術を用いて導体線路
の形成を行ない、この工程を繰り返すことにより多層回
路基板が作られている。
ック酸を塗布し乾燥してから加熱してキュアを行った
後、写真蝕刻技術を用いて必要位置を孔開けしてバイヤ
ホール（Via-ｈole)を形成する。なお、紫外線硬化型の
ポリアミック酸を使用する場合は塗布・乾燥が終わった
後、必要位置を残して露光し、現像した後にキュアを行
なうことによりバイヤホールを備えたポリイミド絶縁層
が形成される。次に、この絶縁層の上にスパッタや真空
蒸着などの膜形成技術と写真蝕刻技術を用いて導体線路
の形成を行ない、この工程を繰り返すことにより多層回
路基板が作られている。
【０００５】発明者等はかゝる工程をとって作られてい
るポリイミド多層回路基板において、ポリイミドの脆化
に着目した。すなわち、ポリイミド単層基板のポリイミ
ド層に較べてポリイミド多層回路基板のポリイミド層は
機械的強度が劣り脆化している場合が多く、信頼性向上
の見地から改良が必要であった。
るポリイミド多層回路基板において、ポリイミドの脆化
に着目した。すなわち、ポリイミド単層基板のポリイミ
ド層に較べてポリイミド多層回路基板のポリイミド層は
機械的強度が劣り脆化している場合が多く、信頼性向上
の見地から改良が必要であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ポリイミド多層回路基
板を構成しているポリイミド層はポリイミド単層基板に
較べて脆化が生じ易く、信頼性を低下させている。そこ
で、この解決が課題である。
板を構成しているポリイミド層はポリイミド単層基板に
較べて脆化が生じ易く、信頼性を低下させている。そこ
で、この解決が課題である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の課題はポリイミド
多層回路基板を製造する際に導体金属のエッチング工程
において残存するアルカリ溶液の溶質を酸水溶液により
中和した後、水洗洗浄して除去すると共に、基板上に配
線層を介して順次に積層してゆくポリイミド層のイミド
化率を、最上層のポリイミド層の形成が終わった段階で
それぞれ100 ％になるようイミド化率を制御しつゝ積層
することを特徴としてポリイミド多層回路基板の製造方
法を構成することにより解決することができる。
多層回路基板を製造する際に導体金属のエッチング工程
において残存するアルカリ溶液の溶質を酸水溶液により
中和した後、水洗洗浄して除去すると共に、基板上に配
線層を介して順次に積層してゆくポリイミド層のイミド
化率を、最上層のポリイミド層の形成が終わった段階で
それぞれ100 ％になるようイミド化率を制御しつゝ積層
することを特徴としてポリイミド多層回路基板の製造方
法を構成することにより解決することができる。
【０００８】
【作用】発明者等はポリイミド層の脆化の生ずる原因と
して、 ポリアミック酸が脱水し縮重合が生ずる際のアルカ
リの介在。 過度のキュアによるポリマの分解。 を思考し、研究を重ねた結果、この何れもが脆化に大き
く寄与していることを見出した。
して、 ポリアミック酸が脱水し縮重合が生ずる際のアルカ
リの介在。 過度のキュアによるポリマの分解。 を思考し、研究を重ねた結果、この何れもが脆化に大き
く寄与していることを見出した。
【０００９】について発明者等はポリイミドは化学的
に安定なポリマであるが、ポリアミック酸が加熱により
先に示した一般式（１）より脱水して一般式（２）の変
わる際に水が発生するが、この際に不純物としてアルカ
リが存在すると、キュア過程のポリイミドは加水分解し
て溶け易くなる現象を見出した。これについて発明者等
は恐らくイミド環の部分で切断が起こり、これにより分
子量の低減が生ずるのではないかと推定している。
に安定なポリマであるが、ポリアミック酸が加熱により
先に示した一般式（１）より脱水して一般式（２）の変
わる際に水が発生するが、この際に不純物としてアルカ
リが存在すると、キュア過程のポリイミドは加水分解し
て溶け易くなる現象を見出した。これについて発明者等
は恐らくイミド環の部分で切断が起こり、これにより分
子量の低減が生ずるのではないかと推定している。
【００１０】こゝで、ポリイミド多層回路基板の製造工
程において写真蝕刻法により導体線路を形成する場合
に、エッチング液の溶質としてアルカリの使用を避ける
ことは困難である。その理由は基板や絶縁層との密着性
を向上するためにポリイミド層上に形成する導体線路と
してはクローム／銅／クローム（Cr/Cu/Cr) の三層構造
が採られており、こゝで、Cr層のエッチングにはフェリ
シアン化カリ[K3Fe(CN)6] と苛性ソーダ(NaOH)の混合液
が、また、Cuのエッチング液として過硫酸アンモン[(NH
4)2S2O8]を使用して導体層の選択エッチングが行なわれ
ている。
程において写真蝕刻法により導体線路を形成する場合
に、エッチング液の溶質としてアルカリの使用を避ける
ことは困難である。その理由は基板や絶縁層との密着性
を向上するためにポリイミド層上に形成する導体線路と
してはクローム／銅／クローム（Cr/Cu/Cr) の三層構造
が採られており、こゝで、Cr層のエッチングにはフェリ
シアン化カリ[K3Fe(CN)6] と苛性ソーダ(NaOH)の混合液
が、また、Cuのエッチング液として過硫酸アンモン[(NH
4)2S2O8]を使用して導体層の選択エッチングが行なわれ
ている。
【００１１】そのため、選択エッチングが終わった状態
ではポリイミド層の上にはアルカリ（この場合はNaOH)
を含む溶質が残存しているが、この溶質は基板洗浄を充
分に行なうことによりこれらを除去している。然し、分
析の結果として水洗洗浄だけでは完全に除去できないこ
とが判った。そこで、本発明においては強酸の水溶液を
用いて中和し、ポリイミド層の上に吸着しているアルカ
リを除去するものである。なお、この際、炭酸ガスジェ
ット水流を用いて洗浄すると一層効果があることが判っ
た。について、基板上に塗布したポリアミック酸のキ
ュアは350 〜450 ℃の温度で数時間かけて行なわれてお
り、この段階でポリアミック酸の脱水によるポリイミド
への変換と共に架橋重合が行なわれているが、従来の多
層回路基板の製造工程においてはイミド化が100 ％終了
しているポリイミド層の上に新たにポリアミック酸を塗
布し、これのキュアを行なってイミド化が100 ％終了し
たポリイミド層を形成し、これを繰り返していた。従っ
て、多層回路基板を構成しているポリイミド層は下層ほ
ど熱ストレスを多く受け、これによりポリイミドが劣化
して脆化し、クラックが発生し易くなっていたのであ
る。
ではポリイミド層の上にはアルカリ（この場合はNaOH)
を含む溶質が残存しているが、この溶質は基板洗浄を充
分に行なうことによりこれらを除去している。然し、分
析の結果として水洗洗浄だけでは完全に除去できないこ
とが判った。そこで、本発明においては強酸の水溶液を
用いて中和し、ポリイミド層の上に吸着しているアルカ
リを除去するものである。なお、この際、炭酸ガスジェ
ット水流を用いて洗浄すると一層効果があることが判っ
た。について、基板上に塗布したポリアミック酸のキ
ュアは350 〜450 ℃の温度で数時間かけて行なわれてお
り、この段階でポリアミック酸の脱水によるポリイミド
への変換と共に架橋重合が行なわれているが、従来の多
層回路基板の製造工程においてはイミド化が100 ％終了
しているポリイミド層の上に新たにポリアミック酸を塗
布し、これのキュアを行なってイミド化が100 ％終了し
たポリイミド層を形成し、これを繰り返していた。従っ
て、多層回路基板を構成しているポリイミド層は下層ほ
ど熱ストレスを多く受け、これによりポリイミドが劣化
して脆化し、クラックが発生し易くなっていたのであ
る。
【００１２】この問題の解決法として、発明者等はイミ
ド化率が約60％を超えたポリイミドはイミド化率が100
％のポリイミドと同等の機械的強度を有しており、多層
回路基板の形成に差支えないことに着目し、基板上に配
線層を介して順次に積層してゆくポリイミド層のイミド
化率を、最上層のポリイミド層の形成が終わった段階で
それぞれ100 ％になるようイミド化率を制御しつゝ積層
するようにしたものである。
ド化率が約60％を超えたポリイミドはイミド化率が100
％のポリイミドと同等の機械的強度を有しており、多層
回路基板の形成に差支えないことに着目し、基板上に配
線層を介して順次に積層してゆくポリイミド層のイミド
化率を、最上層のポリイミド層の形成が終わった段階で
それぞれ100 ％になるようイミド化率を制御しつゝ積層
するようにしたものである。
【００１３】こゝで、問題となるのは積層数が少ない場
合はイミド化率の制御は可能であるが、積層数が多い場
合は下層のポリイミド層は必然的にイミド化率が100 ％
を超えて脆化するのではないかと云う問題である。然
し、発明者等は100 ％以下のイミド化率で加熱処理が終
わったポリイミド層は再加熱を行なってもキュアは急速
には始まらず、かなりの緩和時間を必要とする現象を利
用する。
合はイミド化率の制御は可能であるが、積層数が多い場
合は下層のポリイミド層は必然的にイミド化率が100 ％
を超えて脆化するのではないかと云う問題である。然
し、発明者等は100 ％以下のイミド化率で加熱処理が終
わったポリイミド層は再加熱を行なってもキュアは急速
には始まらず、かなりの緩和時間を必要とする現象を利
用する。
【００１４】すなわち、キュア温度における処理時間が
短く、キュアが部分的にしか進行しないで熱処理を終え
たポリイミドを再び先のキュア温度に保持する場合、キ
ュアが直ちに進行するのではなく、かなりの熱エネルギ
ーの蓄積を必要とすると云う特徴がある。そこで、本発
明はこの特徴を利用し、最上層のポリイミド層の形成が
終わった段階でそれぞれ100 ％になるようイミド化率を
制御しつゝ積層するようにすることにより、ポリイミド
層の脆化を防ぐものである。
短く、キュアが部分的にしか進行しないで熱処理を終え
たポリイミドを再び先のキュア温度に保持する場合、キ
ュアが直ちに進行するのではなく、かなりの熱エネルギ
ーの蓄積を必要とすると云う特徴がある。そこで、本発
明はこの特徴を利用し、最上層のポリイミド層の形成が
終わった段階でそれぞれ100 ％になるようイミド化率を
制御しつゝ積層するようにすることにより、ポリイミド
層の脆化を防ぐものである。
【００１５】
実施例１：（請求項１対応） N-メチルピドリドンを用いて粘度調整を行なったポリア
ミック酸をキュア後の状態で20μm の厚さとなるように
アルミナ基板上に塗布し、乾燥させた後に350℃で３時
間加熱してキュアを行い、厚さ20μm のポリイミド層を
形成した。そして、このポリイミド層を分析してNa濃度
を測定した結果、5.1 ppm であった。
ミック酸をキュア後の状態で20μm の厚さとなるように
アルミナ基板上に塗布し、乾燥させた後に350℃で３時
間加熱してキュアを行い、厚さ20μm のポリイミド層を
形成した。そして、このポリイミド層を分析してNa濃度
を測定した結果、5.1 ppm であった。
【００１６】次に、この基板を濃度が20％のNaOH溶液に
10分間に亙って浸漬した後、純水で10分間洗浄し、この
ポリイミド層を分析してNa濃度を測定した結果、9.6 pp
m であった。これから、4.5 ppm のNaが吸着し残留して
いたことが判る。
10分間に亙って浸漬した後、純水で10分間洗浄し、この
ポリイミド層を分析してNa濃度を測定した結果、9.6 pp
m であった。これから、4.5 ppm のNaが吸着し残留して
いたことが判る。
【００１７】次に、この基板を７％のHNO3水溶液に10分
間浸漬した後、純水で10分間洗浄し、このポリイミド層
を分析してNa濃度を測定した結果、4.9 ppm であり、こ
れによりポリイミド層に残留していたアルカリはほぼ完
全に除去できることが判った。なお、かゝる洗浄法を用
いてポリイミド層の積層を行なった結果、NaOH溶液に浸
漬した後に純水洗浄のみを行なったものは６層積層した
状態で脆化によるクラックが入ったのに対し、酸洗浄を
加えることによりクラックが入ることなく20層の積層が
可能であった。 実施例２：（請求項２対応） 実施例１と同様にして粘度調整を行なったポリアミック
酸をアルミナ基板上に塗布し、乾燥させた後に400 ℃で
３時間加熱してキュアを行いアルミナ基板上に厚さ20μ
m のポリイミド層を形成した。このポリイミド層は比較
的多孔質であり、分析してNa濃度を測定した結果、5.2
ppm であった。
間浸漬した後、純水で10分間洗浄し、このポリイミド層
を分析してNa濃度を測定した結果、4.9 ppm であり、こ
れによりポリイミド層に残留していたアルカリはほぼ完
全に除去できることが判った。なお、かゝる洗浄法を用
いてポリイミド層の積層を行なった結果、NaOH溶液に浸
漬した後に純水洗浄のみを行なったものは６層積層した
状態で脆化によるクラックが入ったのに対し、酸洗浄を
加えることによりクラックが入ることなく20層の積層が
可能であった。 実施例２：（請求項２対応） 実施例１と同様にして粘度調整を行なったポリアミック
酸をアルミナ基板上に塗布し、乾燥させた後に400 ℃で
３時間加熱してキュアを行いアルミナ基板上に厚さ20μ
m のポリイミド層を形成した。このポリイミド層は比較
的多孔質であり、分析してNa濃度を測定した結果、5.2
ppm であった。
【００１８】次に、この基板を20％のNaOH溶液に10分間
に亙って浸漬し、純水で10分間洗浄し後に７％のHNO3水
溶液に10分間浸漬した後、純水で10分間洗浄し、このポ
リイミド層を分析してNa濃度を測定した結果、7.8 ppm
であり、ポリイミド層が多孔質であるためにNaが更に2.
6 ppm 吸着しており、酸処理では完全には除けないこと
が判った。
に亙って浸漬し、純水で10分間洗浄し後に７％のHNO3水
溶液に10分間浸漬した後、純水で10分間洗浄し、このポ
リイミド層を分析してNa濃度を測定した結果、7.8 ppm
であり、ポリイミド層が多孔質であるためにNaが更に2.
6 ppm 吸着しており、酸処理では完全には除けないこと
が判った。
【００１９】一方、７％のHNO3水溶液に浸漬する代わり
に、炭酸ガスバブルジェットを用いて７％のHNO3水溶液
で洗浄したポリイミド層のNa濃度は5.1 ppm であり、吸
着していたアルカリを完全に除去することができた。 実施例３：（請求項３に対応） N-メチルピドリドンを用いて粘度調整を行なったポリア
ミック酸をアルミナ基板上に塗布し、乾燥させた後に次
ぎのように加熱時間を変えることによりイミド化率を変
えてキュアを行い、厚さ20μm のポリイミド層を順次に
形成した。
に、炭酸ガスバブルジェットを用いて７％のHNO3水溶液
で洗浄したポリイミド層のNa濃度は5.1 ppm であり、吸
着していたアルカリを完全に除去することができた。 実施例３：（請求項３に対応） N-メチルピドリドンを用いて粘度調整を行なったポリア
ミック酸をアルミナ基板上に塗布し、乾燥させた後に次
ぎのように加熱時間を変えることによりイミド化率を変
えてキュアを行い、厚さ20μm のポリイミド層を順次に
形成した。
【００２０】すなわち、層数を５層とし、キュア温度を
450 ℃に固定し、キュア時間を変えることにより当初の
イミド化率を次ぎのように調節した。第１層はキュア時
間を１時間とすることによりイミド化率62％を実現し、
第２層はキュア時間を1.5時間とすることによりイミド
化率80％を、また第３層はキュア時間を２時間とするこ
とによりイミド化率92％を、また第４層はキュア時間を
2.5時間とすることによりイミド化率96％を、また第5
層はキュア時間を３時間とすることによりイミド化率10
0％を実現した。こゝでイミド化率は赤外分光分析法に
より測定した1780cm-1のイミド環の吸収帯と、1500cm-1
の芳香環の吸収帯の強度比から求めた。
450 ℃に固定し、キュア時間を変えることにより当初の
イミド化率を次ぎのように調節した。第１層はキュア時
間を１時間とすることによりイミド化率62％を実現し、
第２層はキュア時間を1.5時間とすることによりイミド
化率80％を、また第３層はキュア時間を２時間とするこ
とによりイミド化率92％を、また第４層はキュア時間を
2.5時間とすることによりイミド化率96％を、また第5
層はキュア時間を３時間とすることによりイミド化率10
0％を実現した。こゝでイミド化率は赤外分光分析法に
より測定した1780cm-1のイミド環の吸収帯と、1500cm-1
の芳香環の吸収帯の強度比から求めた。
【００２１】このようにして形成したポリイミド層の積
層体は脆化によるクラックが全く生じないのに対し、従
来のようにイミド化率100 ％のポリイミド層を積層した
ものは４層目でクラックの発生が認められた。
層体は脆化によるクラックが全く生じないのに対し、従
来のようにイミド化率100 ％のポリイミド層を積層した
ものは４層目でクラックの発生が認められた。
【００２２】
【発明の効果】本発明の実施によりポリイミド層の劣化
のない多層回路基板の形成が可能となり、これによりポ
リイミド多層回路基板の信頼性を向上することができ
る。
のない多層回路基板の形成が可能となり、これによりポ
リイミド多層回路基板の信頼性を向上することができ
る。
Claims (3)
- 【請求項１】 基板上にポリアミック酸を塗布して後、
該ポリアミック酸を加熱し、閉環して得られるポリイミ
ド絶縁層の上に導体金属よりなる配線パターンを形成
し、該配線パターンを備えた基板上に再度ポリアミック
酸を塗布して後、該ポリアミック酸を加熱し、閉環させ
てポリイミド絶縁層を形成する工程を繰り返してなる多
層回路基板の製造方法において、前記導体金属のエッチ
ング工程において残存するアルカリ溶液の溶質を酸水溶
液により中和した後、水洗洗浄して除去することを特徴
とするポリイミド多層回路基板の製造方法。 - 【請求項２】 前記酸水溶液による中和を炭酸ガスバブ
ルジェットを用いて行なうことを特徴とする請求項１記
載のポリイミド多層回路基板の製造方法。 - 【請求項３】 前記ポリイミド多層回路基板の製造工程
において、基板上に配線層を介して順次に積層してゆく
ポリイミド層のイミド化率を、最上層のポリイミド層の
形成が終わった段階でそれぞれ100 ％になるようイミド
化率を制御しつゝ積層してゆくことを特徴とする請求項
１記載のポリイミド多層回路基板の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5101603A JPH06314880A (ja) | 1993-04-28 | 1993-04-28 | ポリイミド多層回路基板の製造方法 |
| US08/228,347 US5429709A (en) | 1993-04-28 | 1994-04-15 | Method of manufacturing polyimide multilayer printed wiring boards |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5101603A JPH06314880A (ja) | 1993-04-28 | 1993-04-28 | ポリイミド多層回路基板の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06314880A true JPH06314880A (ja) | 1994-11-08 |
Family
ID=14304971
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5101603A Withdrawn JPH06314880A (ja) | 1993-04-28 | 1993-04-28 | ポリイミド多層回路基板の製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5429709A (ja) |
| JP (1) | JPH06314880A (ja) |
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1993
- 1993-04-28 JP JP5101603A patent/JPH06314880A/ja not_active Withdrawn
-
1994
- 1994-04-15 US US08/228,347 patent/US5429709A/en not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| US5429709A (en) | 1995-07-04 |
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