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JP2007262481A - Surface metallizing method of polyimide resin material - Google Patents

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JP2007262481A
JP2007262481A JP2006088475A JP2006088475A JP2007262481A JP 2007262481 A JP2007262481 A JP 2007262481A JP 2006088475 A JP2006088475 A JP 2006088475A JP 2006088475 A JP2006088475 A JP 2006088475A JP 2007262481 A JP2007262481 A JP 2007262481A
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JP
Japan
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plating
polyimide resin
treatment
resin material
electroless
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Pending
Application number
JP2006088475A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoichi Haruta
要一 春田
Michinori Nagahara
充典 長原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
T & K Kk
Original Assignee
T & K Kk
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by T & K Kk filed Critical T & K Kk
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Publication of JP2007262481A publication Critical patent/JP2007262481A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a surface metallizing method of a polyimide resin material which is easy for continuous treatment, has high productivity and capable of enhancing the plating deposition consistency by a process mainly consisting of a wet treatment, and capable of consistently ensuring the smoothness and adhesiveness of a boundary surface between a polyimide resin film and a metal irrespective of the kind of the polyimide resin film. <P>SOLUTION: The surface metallizing method of a polyimide resin material includes a pre-treatment step of performing the pre-treatment of a polyimide resin material, an electroless plating step, and a thick copper plating step. The pre-treatment step includes a step of treating the surface of the polyimide resin material by using an organic solvent having carbonyl group in a molecule, a step for oxidizing the surface, and a step of performing the treatment with an alkaline aqueous solution. The electroless plating step is an electroless nickel plating step. The thick copper plating step is at least one plating step to be selected from an alkaline electroless copper plating and an alkaline electrolytic copper plating on the surface of the plating layer obtained by the electroless plating. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明はポリイミド樹脂材の表面金属化方法に関する。特にプラズマ処理やスパッタリング処理等の乾式処理をすることなく、工程が簡素化可能な湿式方法により、金属配線層とフィルム層との平滑性および密着性に優れた銅張ポリイミド樹脂フィルムの製造方法にに関する。   The present invention relates to a method for surface metallization of a polyimide resin material. In particular, by a wet method that can simplify the process without performing dry treatment such as plasma treatment or sputtering treatment, a method for producing a copper-clad polyimide resin film having excellent smoothness and adhesion between the metal wiring layer and the film layer. About.

半導体の多端子化、パッケージの小サイズ化、ベアチップ実装化等による半導体実装技術の革新により、電子機器の小型軽量化は大きく促進されている。半導体パッケージを搭載するTABやCOFにおいても、CPUの高周波化・高密度化に伴い、配線形状加工の精度アップ等が要求されており、銅張フレキシブルフィルム上に銅配線を数10μmあるいは数μmのライン/スペース(L/S)を精度よく加工する必要が生じている。そのためにはフレキシブルフィルムと表面銅箔との界面の平滑性がより必要となってきている。
また、デバイスの高周波化に伴い微細配線では伝送信号が配線の周辺に集中しやすく、配線の表面凹凸が大きいと抵抗が高くなり、高速伝送の妨げとなってくるので配線回路とフィルムとの接着界面では優れた平滑化が必要となってきている。
The downsizing and weight reduction of electronic devices has been greatly promoted by innovations in semiconductor mounting technology by increasing the number of semiconductor terminals, reducing the size of packages, and mounting bare chips. Also in TAB and COF mounting semiconductor packages, with the increase in CPU frequency and density, there is a demand for higher accuracy in wiring shape processing. Copper wiring on a copper-clad flexible film is several tens of micrometers or several micrometers. It is necessary to process the line / space (L / S) with high accuracy. For this purpose, the smoothness of the interface between the flexible film and the surface copper foil has become more necessary.
In addition, with high-frequency devices, transmission signals tend to concentrate on the periphery of fine wiring, and if the surface irregularities of the wiring are large, resistance increases and obstructs high-speed transmission. Excellent smoothing is required at the interface.

これらの要求に対して、寸法安定性の高い2層銅張FPC(フレキシブルプリント配線板)が利用されつつある。2層銅張FPCの製造方法にはラミネート法、キャスティング法、めっき法があるが、高密度配線には銅箔とポリイミド樹脂フィルムの界面が最も平滑となるめっき法が適している。しかしながら、従来のめっき法は、前処理方法として、ポリイミド樹脂フィルム表面にプラズマ処理をし、スパッタリングによる金属化処理等を真空中で施した後、めっきを行なうものが一般的である。そのため、プラズマ処理や真空中での処理を行なうには装置が大がかりとなる。また、プラズマ処理、スパッタリング処理等乾式処理を行なった後、めっきによる湿式処理を行なうためにプロセスの連続化が困難であり、生産性が低く、プロセスコストが高くなるという問題がある。   In response to these requirements, a two-layer copper-clad FPC (flexible printed wiring board) with high dimensional stability is being used. The two-layer copper-clad FPC manufacturing method includes a laminating method, a casting method, and a plating method. For high-density wiring, a plating method in which the interface between the copper foil and the polyimide resin film is smoothest is suitable. However, the conventional plating method is generally a pretreatment method in which the surface of the polyimide resin film is subjected to plasma treatment, metallization treatment by sputtering or the like is performed in vacuum, and then plating is performed. Therefore, an apparatus becomes large for performing plasma processing or processing in a vacuum. In addition, since dry processing such as plasma processing and sputtering processing is performed and wet processing by plating is performed, it is difficult to continue the process, resulting in low productivity and high process cost.

プロセスの連続化が困難であり、生産性が低く、プロセスコストが高くなるという問題を解決するために、ポリイミド樹脂フィルム表面を硫酸またはジアミンおよび水酸化第4アンモニウム水溶液でエッチング処理して親水性に変質させ、さらにパラジウム触媒を付与させた後、無電解めっきを行なうことでポリイミド樹脂フィルム表面を金属化する方法が開示されている(特許文献1)。
しかしながら、無電解めっきの触媒として利用されるパラジウムはFPCのエッチングに使用される塩化第二鉄、塩化第二銅、硫酸−過酸化水素、過硫酸アンモニウム等のエッチング液で完全に溶解されないため、配線回路パターン形成後の銅を溶解したポリイミド樹脂フィルム表面に金属パラジウムが残留することになる。そのため、配線密度が高くなると配線間に電位が加わりかつ吸湿すると金属のマイグレーションの発生や絶縁抵抗の低下が生じるという大きな問題が発生する。また、無電解めっきによる端子めっきやボンディングパッドのめっき等を行なうときに、金属パラジウムが残留していると不要な部分へのめっき析出が生じるという不具合があった。
従来湿式めっきによるポリイミド樹脂フィルム表面の金属化方法の開示が多数なされている(特許文献2、特許文献3、特許文献4、特許文献5、特許文献6)。しかしながら、いずれも無電解めっきの触媒としてパラジウムを使用しており特許文献1と同様の問題がある。
In order to solve the problems that the continuation of the process is difficult, the productivity is low, and the process cost is high, the polyimide resin film surface is etched with sulfuric acid or diamine and an aqueous solution of quaternary ammonium hydroxide to make it hydrophilic. A method of metallizing the surface of a polyimide resin film by electroless plating after alteration and further imparting a palladium catalyst is disclosed (Patent Document 1).
However, since palladium used as a catalyst for electroless plating is not completely dissolved by etching solutions such as ferric chloride, cupric chloride, sulfuric acid-hydrogen peroxide, ammonium persulfate used for FPC etching, wiring Metal palladium remains on the surface of the polyimide resin film in which copper is dissolved after the circuit pattern is formed. For this reason, when the wiring density is increased, a large problem arises in that a potential is applied between the wirings and moisture absorption causes generation of metal migration and a decrease in insulation resistance. Further, when terminal plating by electroless plating, bonding pad plating, or the like is performed, if metal palladium remains, there is a problem in that plating deposits on unnecessary portions.
Conventionally, many methods for metallizing polyimide resin film surfaces by wet plating have been disclosed (Patent Document 2, Patent Document 3, Patent Document 4, Patent Document 5, and Patent Document 6). However, both use palladium as a catalyst for electroless plating and have the same problems as in Patent Document 1.

パラジウムを使用しない方法として、ポリイミド樹脂フィルムを水酸化カリウム水溶液で処理してカルボキシル基を生成した後、銅イオンをイオン交換反応で吸着させ、水素雰囲気中で熱処理することにより吸着した銅イオンを還元し、樹脂フィルム表面部に銅微粒子を形成してこれをアンカーとして微細配線への密着性を確保しようとする方法が知られている(非特許文献1)。
しかしながら、この方法はプラズマ処理やスパッタリング処理をしないですむものの、水素雰囲気中で加熱処理を行なうため工程の危険性が高いことや湿式処理から乾式処理へと移るため工程の連続化が難しいことなどから生産性に劣るという問題がある。また、アンカー形成のためポリイミド樹脂フィルムを厚さ方向に深く改質するため、金属アンカーが厚くなる。そのために選択エッチングで必要な配線回路パターンを形成した場合、露出したポリイミド部分の内層の金属が完全に除去されず、絶縁抵抗の劣化やマイグレーションを促進をしてしまうという問題がある。
As a method that does not use palladium, after the polyimide resin film is treated with an aqueous potassium hydroxide solution to generate carboxyl groups, copper ions are adsorbed by an ion exchange reaction, and the adsorbed copper ions are reduced by heat treatment in a hydrogen atmosphere. And the method of forming the copper fine particle in the resin film surface part, and using this as an anchor and trying to ensure the adhesiveness to fine wiring is known (nonpatent literature 1).
However, although this method does not require plasma treatment or sputtering treatment, the heat treatment is performed in a hydrogen atmosphere, so the risk of the process is high, and the transition from wet treatment to dry treatment makes it difficult to continue the process. Therefore, there is a problem that it is inferior in productivity. Moreover, since the polyimide resin film is deeply modified in the thickness direction for anchor formation, the metal anchor becomes thick. Therefore, when a wiring circuit pattern necessary for selective etching is formed, there is a problem in that the exposed inner metal of the polyimide portion is not completely removed, and the insulation resistance is deteriorated and migration is promoted.

パラジウムを使用しない他の方法として、ポリイミド樹脂を仮硬化させて水酸化カリウム水溶液で処理してイミド環の開裂に伴うカルボキシル基に銅(II)イオンを吸着させ、水素化ホウ素ナトリウム水溶液で還元して銅を金属化させた後、電気銅めっきを行ない、その後、260℃以上で20MPa以上の熱圧着を行なうことによりポリイミド樹脂フィルム表面を直接めっきにより金属化する方法が知られている(非特許文献2)。
しかしながら、ポリイミド樹脂フィルムの場合には硬化が進みすぎているので十分な銅が吸着しにくくポリイミドに対する銅の十分な接着力が得られないので銅(II)イオンを吸着・還元を何回も繰り返す必要がある。そのため、工程が煩雑になり量産性に劣る。また、電気銅めっき後の熱圧着に熱プレスや真空プレスが必要となり大がかりな装置が必要となるという問題がある。
As another method not using palladium, a polyimide resin is temporarily cured and treated with an aqueous potassium hydroxide solution to adsorb copper (II) ions to a carboxyl group accompanying cleavage of the imide ring, and reduced with an aqueous sodium borohydride solution. After copper is metallized, electrolytic copper plating is performed, and then a method of directly metallizing the surface of the polyimide resin film by performing thermocompression bonding at 260 ° C. or higher and 20 MPa or higher is known (non-patent) Reference 2).
However, in the case of a polyimide resin film, since the curing has progressed too much, it is difficult to adsorb enough copper, and sufficient adhesion of copper to polyimide cannot be obtained, so copper (II) ions are repeatedly adsorbed and reduced many times. There is a need. Therefore, a process becomes complicated and it is inferior to mass productivity. In addition, there is a problem that a heat press or a vacuum press is required for thermocompression bonding after electrolytic copper plating, and a large-scale apparatus is required.

特開平4−72070号公報Japanese Patent Laid-Open No. 4-72070 特開平5−112873号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-112873 特開平7−243085号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-243085 特開平7−286277号公報JP-A-7-286277 特開平8−167770号公報JP-A-8-167770 特開平12−286559号公報JP-A-12-286559 池田慎吾等、微細配線に対応する銅ナノ粒子分散ポリイミド樹脂の作製、エレクトロニクス実装学会第11回マイクロエレクトロニクスシンポジウム、2001年10月18日Shingo Ikeda et al., Production of Copper Nanoparticle-Dispersed Polyimide Resin for Microwiring, 11th Microelectronics Symposium, Japan Institute of Electronics Packaging, 18 October 2001 池田慎吾等、ポリイミド樹脂の表面改質および熱圧着を利用する銅のDirect Metallization、エレクトロニクス実装学会誌、p603−606、第4巻第7号(2001年11月)Shingo Ikeda et al., Direct Metallization of copper using surface modification of polyimide resin and thermocompression bonding, Journal of Japan Institute of Electronics Packaging, p603-606, Vol.4, No.7 (November 2001)

本発明者らは特願2004−289893号において、ポリイミド樹脂材の表面をアルカリ性水溶液で処理する工程と、ニッケル、コバルトおよび銀からなる群より選ばれる少なくとも1種の金属イオンを含む水溶液で処理する工程と、上記金属イオンを還元できる還元剤を含む水溶液で処理する工程とを含むことを特徴とするポリイミド樹脂材の表面金属化方法を提案している。この方法は、パラジウムを使わないで湿式処理だけで無電解めっきの前処理ができ、特に処理水温および洗浄純水の処理温度を所定の範囲内とすることにより、めっき析出性の安定化、ピール強度の確保ができるという優れた効果を奏する。
しかしながら、めっき作業時間の短縮を図り、めっき析出安定性をより向上させる必要が生じた。
また、電気銅めっき後のふくれや熱処理(以下、ベーキングともいう)によるふくれが発生しやすく、ポリイミドと無電解ニッケルめっき間、無電解ニッケルと電気銅めっきの密着性が部分的に低いという問題があった。
In Japanese Patent Application No. 2004-289893, the present inventors treat the surface of a polyimide resin material with an aqueous alkaline solution and treat it with an aqueous solution containing at least one metal ion selected from the group consisting of nickel, cobalt and silver. The present invention proposes a method for surface metallization of a polyimide resin material, comprising a step and a step of treating with an aqueous solution containing a reducing agent capable of reducing the metal ions. In this method, pretreatment for electroless plating can be performed only by wet treatment without using palladium, and in particular, by keeping the treatment water temperature and the treatment temperature of pure water within a predetermined range, stabilization of plating precipitation and peeling There is an excellent effect that strength can be secured.
However, it is necessary to shorten the plating operation time and to further improve the plating deposition stability.
In addition, blisters after electrolytic copper plating and heat treatment (hereinafter also referred to as baking) are likely to occur, and there is a problem that adhesion between polyimide and electroless nickel plating and adhesion between electroless nickel and electrolytic copper plating are partially low. there were.

上記問題に対処するために、本発明者らは特願2005−265365号において、ポリイミド樹脂材を前処理する前処理工程と、無電解めっき処理工程と、厚付け銅めっき処理工程とを含み、(1)上記前処理工程は、カルボニル基を分子内に有する有機溶剤を用いてポリイミド樹脂材の表面を処理する工程と、アルカリ性水溶液で処理する工程とを含み、(2)上記無電解めっき処理工程は、無電解ニッケルめっき処理工程であり、(3)上記厚付け銅めっき処理工程は、上記無電解めっきで得られるめっき層表面にアルカリ性無電解銅めっき処理およびアルカリ性電気銅めっき処理から選ばれる少なくとも1つのめっき処理工程であることを特徴とする表面金属化方法を提案している。
しかしながら、上記方法を用いたとしても、ポリイミドフィルムの製造ロット、経年変化等により、ポリイミドフィルムとめっき層との間の密着性が変動しやすいという問題がある。
In order to cope with the above problem, the present inventors include, in Japanese Patent Application No. 2005-265365, a pretreatment step of pretreating a polyimide resin material, an electroless plating treatment step, and a thickened copper plating treatment step, (1) The pretreatment step includes a step of treating the surface of the polyimide resin material using an organic solvent having a carbonyl group in the molecule, and a step of treating with an alkaline aqueous solution. (2) The electroless plating treatment The process is an electroless nickel plating process, and (3) the thick copper plating process is selected from an alkaline electroless copper plating process and an alkaline electrolytic copper plating process on the plating layer surface obtained by the electroless plating. A surface metallization method characterized by at least one plating process is proposed.
However, even if the above method is used, there is a problem that the adhesion between the polyimide film and the plating layer is likely to fluctuate due to the production lot of polyimide film, aging, and the like.

本発明は、湿式処理主体のプロセスにより、連続処理化が容易で、生産性が高く、かつ絶縁抵抗の劣化やマイグレーションを促進することなく、めっき作業時間の短縮を図り、めっき析出安定性をより向上させることができ、更にポリイミド樹脂フィルムと金属との境界面の平滑性および密着性を、ポリイミド樹脂フィルムの種類の如何によらないで、安定して確保できる表面金属化方法の提供を目的とする。   The present invention is a wet-process-based process that is easy to process continuously, has high productivity, and promotes reduction in plating work time without promoting deterioration of insulation resistance and migration, thereby improving plating deposition stability. The purpose is to provide a surface metallization method that can be improved and can ensure the smoothness and adhesion of the interface between the polyimide resin film and the metal stably regardless of the type of the polyimide resin film. To do.

本発明に係るポリイミド樹脂材の表面金属化方法は、ポリイミド樹脂材を前処理する前処理工程と、無電解めっき処理工程と、厚付け銅めっき処理工程とを含むポリイミド樹脂材の表面金属化方法であって、上記前処理工程が、カルボニル基を分子内に有する有機溶剤を用いてポリイミド樹脂材の表面を処理する工程と、表面酸化処理する工程と、アルカリ性水溶液で処理する工程とを含み、上記無電解めっき処理工程が無電解ニッケルめっき処理工程であり、上記厚付け銅めっき処理工程が、無電解めっきで得られるめっき層表面にアルカリ性無電解銅めっき処理およびアルカリ性電気銅めっき処理から選ばれる少なくとも1つのめっき処理工程であることを特徴とする。
また、上記有機溶剤が非プロトン系極性溶剤であることを特徴とする。
また、上記表面酸化処理する工程が酸化性金属イオン溶液で酸化処理する工程とポリイミド表面に付着した酸化金属イオンを還元除去する工程とからなることを特徴とする。
A method for surface metallization of a polyimide resin material according to the present invention includes a pretreatment step for pretreating a polyimide resin material, an electroless plating treatment step, and a thick copper plating treatment step. The pretreatment step includes a step of treating the surface of the polyimide resin material using an organic solvent having a carbonyl group in the molecule, a step of surface oxidation treatment, and a step of treatment with an alkaline aqueous solution, The electroless plating treatment step is an electroless nickel plating treatment step, and the thick copper plating treatment step is selected from alkaline electroless copper plating treatment and alkaline electrolytic copper plating treatment on the surface of the plating layer obtained by electroless plating. It is at least one plating process step.
The organic solvent is an aprotic polar solvent.
Further, the surface oxidation treatment step includes an oxidation treatment step with an oxidizing metal ion solution and a reduction removal step of metal oxide ions adhering to the polyimide surface.

本発明に係るポリイミド樹脂材の表面金属化方法により、無電解ニッケルめっきの安定した析出性が得られ、アルカリ性水溶液による処理時間を短縮できるので作業性が向上する。また、パラジウムを使わず無電解ニッケルめっきを行なうので、簡単なプロセスでポリイミド樹脂材上に金属膜を形成できる。
カルボニル基を分子内に有する有機溶剤、特にジメチルホルムアミドなどの非プロトン系極性溶剤を用いてポリイミド樹脂材の表面を処理する工程と、表面酸化処理する工程と、アルカリ性水溶液で処理する工程とを含むことにより、ポリイミド樹脂材の表面部分においてイミド基の開裂が容易に生じることが分かった。本発明はこのような知見に基づくものであり、イミド基の開裂に基づくカルボニル基などの増加により無電解ニッケルめっきの安定した析出性が得られる。
また、表面状態の変化は極めて薄い表面層に限定されるため、ポリイミド樹脂フィルムと金属との境界面の平滑性および密着性を安定して確保できる。
さらに、表面酸化処理する工程が酸化性金属イオン溶液で酸化処理する工程であるので、ポリイミド樹脂フィルム表面が均一に酸化される。その結果、ポリイミド樹脂フィルムの種類によらず安定して表面金属化できる。
By the surface metallization method of the polyimide resin material according to the present invention, stable deposition of electroless nickel plating can be obtained, and processing time with an alkaline aqueous solution can be shortened, so that workability is improved. In addition, since electroless nickel plating is performed without using palladium, a metal film can be formed on the polyimide resin material by a simple process.
It includes a step of treating the surface of the polyimide resin material with an organic solvent having a carbonyl group in the molecule, particularly an aprotic polar solvent such as dimethylformamide, a step of surface oxidation treatment, and a step of treatment with an alkaline aqueous solution. Thus, it was found that cleavage of the imide group easily occurs in the surface portion of the polyimide resin material. The present invention is based on such knowledge, and stable deposition of electroless nickel plating can be obtained by increasing carbonyl groups and the like based on cleavage of imide groups.
Moreover, since the change in the surface state is limited to an extremely thin surface layer, the smoothness and adhesiveness of the interface between the polyimide resin film and the metal can be secured stably.
Furthermore, since the step of surface oxidation treatment is a step of oxidation treatment with an oxidizing metal ion solution, the polyimide resin film surface is uniformly oxidized. As a result, surface metallization can be performed stably regardless of the type of polyimide resin film.

本発明で使用できるポリイミド樹脂材は、式(1)で表される繰返し単位を有する樹脂の成形体、シートまたはフィルムである。式(1)で表される繰返し単位を有するポリイミド樹脂は、FPCの製造および使用に耐える芳香族ポリイミド樹脂であることが好ましい。
芳香族ポリイミド樹脂は、式(1)において、R1が芳香族テトラカルボン酸またはその誘導体の残基であり、R2が芳香族ジアミンまたはその誘導体の残基である。そのようなR1またはR2としては、フェニル基、ナフチル基、ジフェニル基、およびこれらがメチレン基、エーテル基、カルボニル基、スルホン基等の連結基で連結されている芳香族基由来の基が挙げられる。R1およびR2は、同一であっても異なっていてもよい。
芳香族テトラカルボン酸またはその誘導体の例としては、ピロメリット酸二無水物、2,2’,3,3’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、1,2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)メタン酸二無水物等が挙げられ、これらは単独あるいは混合して用いられる。
芳香族ジアミンまたはその誘導体の例としては、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、メタフェニレンジアミン、パラフェニレンジアミンなどの芳香族ジアミン類または該アミン誘導体の芳香族ジイソシアネート類が挙げられる。
The polyimide resin material that can be used in the present invention is a molded article, sheet, or film of a resin having a repeating unit represented by the formula (1). It is preferable that the polyimide resin which has a repeating unit represented by Formula (1) is an aromatic polyimide resin which can endure manufacture and use of FPC.
In the aromatic polyimide resin, in formula (1), R 1 is a residue of an aromatic tetracarboxylic acid or a derivative thereof, and R 2 is a residue of an aromatic diamine or a derivative thereof. Examples of such R 1 or R 2 include a phenyl group, a naphthyl group, a diphenyl group, and a group derived from an aromatic group in which these are connected by a connecting group such as a methylene group, an ether group, a carbonyl group, or a sulfone group. Can be mentioned. R 1 and R 2 may be the same or different.
Examples of aromatic tetracarboxylic acids or derivatives thereof include pyromellitic dianhydride, 2,2 ′, 3,3′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetra Carboxylic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-benzophenone tetracarboxylic dianhydride, 1,2,5,6-naphthalene tetracarboxylic dianhydride, bis (2,3-dicarboxyphenyl) Examples thereof include methanoic dianhydride, and these are used alone or in combination.
Examples of aromatic diamines or derivatives thereof include aromatic diamines such as 4,4′-diaminodiphenyl ether, 3,3′-diaminodiphenyl sulfone, 4,4′-diaminodiphenylmethane, metaphenylenediamine, paraphenylenediamine, or the like. Aromatic diisocyanates of the amine derivative can be mentioned.

式(1)で表される繰返し単位を有するポリイミド樹脂はアルカリ性水溶液で処理すると、式(2)で表されるように、表面の一部が加水分解を受けてイミド環の一部が開裂し、アミド結合とカルボキシル基を生成する。生成されたアミド結合は金属イオンと配位結合し錯体を形成しやすく、カルボキシル基はカチオンイオン交換をしやすいので金属イオンを吸着させることができる。 When the polyimide resin having a repeating unit represented by the formula (1) is treated with an alkaline aqueous solution, as represented by the formula (2), a part of the surface is hydrolyzed and a part of the imide ring is cleaved. Generates an amide bond and a carboxyl group. The generated amide bond is easily coordinated with a metal ion to form a complex, and the carboxyl group is easy to exchange cation ions, so that the metal ion can be adsorbed.

本発明に係るポリイミド樹脂材の表面金属化方法は、アルカリ性水溶液で処理する前に、カルボニル基を分子内に有する有機溶剤で処理をした後に、酸化処理することに特徴がある。このことから、めっき析出の安定化を図ることができ、また、アルカリ性水溶液による処理時間を大幅に短縮することができる。
カルボニル基を分子内に有する有機溶剤としては、好ましくは、非プロトン系極性溶剤、ケトン系有機溶剤が挙げられる。
非プロトン系極性溶剤としては、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン等が挙げられる。また、ケトン系有機溶剤としてはアセトン、メチルエチルケトン等が挙げられる。
これらの中で、非プロトン系極性溶剤、特にN,N−ジメチルホルムアミドが好ましく、めっき析出性も安定しかつアルカリ性水溶液の処理時間の短縮を図るのに有効である。
The surface metallization method of the polyimide resin material according to the present invention is characterized in that the treatment is performed with an organic solvent having a carbonyl group in the molecule before the treatment with the alkaline aqueous solution, followed by the oxidation treatment. As a result, the plating deposition can be stabilized, and the treatment time with the alkaline aqueous solution can be greatly shortened.
The organic solvent having a carbonyl group in the molecule is preferably an aprotic polar solvent or a ketone organic solvent.
Examples of the aprotic polar solvent include N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone and the like. Examples of the ketone organic solvent include acetone and methyl ethyl ketone.
Among these, an aprotic polar solvent, particularly N, N-dimethylformamide, is preferable, the plating deposition property is stable, and it is effective for shortening the treatment time of the alkaline aqueous solution.

ポリイミド樹脂フィルムとして、カプトン200−H(デュポン社商品名)を準備した。このフィルムをN,N−ジメチルホルムアミドに40℃で5分間浸漬し、その溶剤処理前後の表面状態を観察した。結果を図1および図2に示す。図1はESCA(X線光電子分析装置)で表面分析した結果であり、図2はAFM(原子間力顕微鏡)で観察した表面状態の写真である。
1およびR2がそれぞれ芳香族基である式(1)で表される繰返し単位を有する芳香族ポリイミド樹脂、例えばポリ(4,4’−オキシジフェニレンピロメリットイミド)は、N,N−ジメチルホルムアミドなどの非プロトン系極性溶剤に溶解しない。芳香族ポリイミド樹脂の前駆体のみが溶解する。この関係を以下に示す。
式(1’)で表される芳香族ポリイミド樹脂の前駆体のポリアミック酸(1’)は、非プロトン系極性溶剤に溶解するが、式(1)で表される脱水閉環した芳香族ポリイミド樹脂は溶解しない。このため、ポリイミド樹脂フィルムをN,N−ジメチルホルムアミドに40℃で5分間浸漬したとしても、その表面が溶解することはなく、また、加水分解してカルボキシル基が生成することもない。
As a polyimide resin film, Kapton 200-H (trade name of DuPont) was prepared. This film was immersed in N, N-dimethylformamide at 40 ° C. for 5 minutes, and the surface state before and after the solvent treatment was observed. The results are shown in FIG. 1 and FIG. FIG. 1 shows the results of surface analysis with an ESCA (X-ray photoelectron analyzer), and FIG. 2 is a photograph of the surface state observed with an AFM (atomic force microscope).
An aromatic polyimide resin having a repeating unit represented by the formula (1) in which R 1 and R 2 are each an aromatic group, such as poly (4,4′-oxydiphenylenepyromellitimide), is N, N— Does not dissolve in aprotic polar solvents such as dimethylformamide. Only the precursor of the aromatic polyimide resin dissolves. This relationship is shown below.
The polyamic acid (1 ′), which is the precursor of the aromatic polyimide resin represented by the formula (1 ′), dissolves in the aprotic polar solvent, but is dehydrated and ring-closed aromatic polyimide resin represented by the formula (1) Does not dissolve. For this reason, even if a polyimide resin film is immersed in N, N-dimethylformamide at 40 ° C. for 5 minutes, the surface thereof is not dissolved, and hydrolysis does not generate a carboxyl group.

しかしながら、ESCA(X線光電子分析装置)で測定されるナノレベルの表面層においては、僅かながらカルボキシル基のピークが見られる。この理由は、ポリイミド樹脂フィルムであっても式(1)で表される脱水閉環した芳香族ポリイミド樹脂に100%変換していないため、膨潤した表面層に検出されたものと考えられる。このことはAFM(原子間力顕微鏡)で観察すると表面がナノレベルで粗くなっていることからも推測される。
このように、カルボニル基を分子内に有する有機溶剤を用いてポリイミド樹脂材の表面を処理することにより、ポリイミド樹脂材の表面の一部を加水分解させやすくなると考えられる。
However, in the nano-level surface layer measured by ESCA (X-ray photoelectron analyzer), a slight peak of carboxyl groups is observed. The reason for this is considered to be detected in the swollen surface layer because it is not 100% converted to the dehydrated ring-closed aromatic polyimide resin represented by the formula (1) even in the polyimide resin film. This is also inferred from the fact that the surface is rough at the nano level when observed with an AFM (atomic force microscope).
Thus, it is thought that it becomes easy to hydrolyze a part of surface of a polyimide resin material by processing the surface of a polyimide resin material using the organic solvent which has a carbonyl group in a molecule | numerator.

表面酸化処理する工程は、ポリイミド樹脂材の表面を酸化できる方法であればよく、例えば、酸化性金属イオン溶液で酸化処理する方法、酸化チタン、酸化亜鉛等の光触媒を接触させて光を照射する方法等が利用できる。本発明においては、連続工程が採用しやすい酸化性金属イオン溶液で酸化処理する方法が好ましい。
酸化性金属イオン溶液としては、クロム酸−硫酸系の酸化剤溶液、過マンガン酸カリウム水溶液等が利用できる。クロムイオンに比較して、安全性に優れたマンガンイオンを含む過マンガン酸カリウム水溶液等が好ましい。
過マンガン酸カリウム水溶液としては、過マンガン酸カリウム−リン酸一水素カリウム−水酸化カリウム系水溶液、過マンガン酸カリウム−過塩素酸カリウム−二リン酸ナトリウム系水溶液、過マンガン酸カリウム−過塩素酸−ピロリン酸ナトリウム系水溶液、過マンガン酸カリウム−過塩素酸系水溶液、過マンガン酸カリウム−ハロゲン酸塩水溶液等が利用できる。
The step of surface oxidation treatment may be any method that can oxidize the surface of the polyimide resin material. For example, a method of oxidizing with an oxidizing metal ion solution, a photocatalyst such as titanium oxide or zinc oxide is brought into contact with the light, and light is irradiated. Methods can be used. In the present invention, a method of oxidizing with an oxidizing metal ion solution that is easy to adopt a continuous process is preferable.
As the oxidizing metal ion solution, a chromic acid-sulfuric acid oxidant solution, a potassium permanganate aqueous solution, or the like can be used. A potassium permanganate aqueous solution containing manganese ions having excellent safety compared to chromium ions is preferred.
Examples of the potassium permanganate aqueous solution include potassium permanganate-potassium monohydrogen phosphate-potassium hydroxide aqueous solution, potassium permanganate-potassium perchlorate-sodium diphosphate aqueous solution, potassium permanganate-perchloric acid. -Sodium pyrophosphate aqueous solution, potassium permanganate-perchloric acid aqueous solution, potassium permanganate-halogenate aqueous solution and the like can be used.

過マンガン酸カリウム水溶液で処理した後は、ポリイミド樹脂材の表面に酸化処理残留物として、酸化性金属イオンが残留するので、還元中和処理することが望ましい。還元中和処理液としては蓚酸水溶液、塩化第二錫水溶液等が利用できる。   After the treatment with the aqueous potassium permanganate solution, oxidizing metal ions remain as oxidation treatment residues on the surface of the polyimide resin material, and therefore it is desirable to carry out a reduction neutralization treatment. As the reduction neutralization treatment solution, an aqueous oxalic acid solution, an aqueous stannic chloride solution, or the like can be used.

表面酸化処理を施すことにより、例えば、ポリイミド樹脂フィルムの製造ロットの変更により表面状態が変動した場合であっても、めっき密着性を安定させ、かつ向上させる効果がある。めっき密着性が安定する効果は明確ではないが、ポリイミド樹脂フィルムの製造過程で生じる表面薄膜が除去されるのではないかと考えられる。また、めっき密着性が向上するのは、表面酸化処理により表面が粗化されてアンカー効果が得られるものと考えられる。さらに、表面酸化処理を施すことにより、後述するアルカリ水溶液による処理時間が短縮できるという効果がある。   By performing the surface oxidation treatment, for example, even if the surface state fluctuates due to a change in the production lot of the polyimide resin film, there is an effect of stabilizing and improving the plating adhesion. Although the effect of stabilizing the plating adhesion is not clear, it is thought that the surface thin film generated in the manufacturing process of the polyimide resin film may be removed. Moreover, it is considered that the plating adhesion is improved because the surface is roughened by the surface oxidation treatment and the anchor effect is obtained. Furthermore, by performing the surface oxidation treatment, there is an effect that the treatment time with an alkaline aqueous solution described later can be shortened.

アルカリ性水溶液で処理する工程に用いるアルカリ性水溶液としては、強アルカリ性水溶液が好ましく、例えば、水酸化カリウムや水酸化ナトリウム等の水溶液が挙げられる。
アルカリ性水溶液によるポリイミド樹脂材の表面改質処理は、その水溶液濃度、処理温度、処理時間に依存する。アルカリ性水溶液濃度が高く、処理温度が高く、処理時間が長くなるにつれてポリイミド樹脂材の表面改質が進み、その結果、その後のめっき面が鏡面から光沢面、さらには無光沢面へと変化する。すなわち、表面改質が進むと表面粗さが大きくなり、界面の平滑性が損なわれる。
アルカリ性水溶液の濃度としては、例えば水酸化カリウム水溶液の濃度として、0.5〜5mol/l、好ましくは0.5〜2mol/lの範囲でポリイミドの表面改質に利用できる。0.5mol/l未満では表面の加水分解が十分に進まず、5mol/lをこえると、ポリイミドの表面から内部まで加水分解が進むため、平滑性の低下とともに、錯体の形成やカチオンイオン交換で吸着し、その後の還元で生成した金属微粒子が内部にまで形成される。なお、ポリイミド樹脂フィルムをFPCとして用いる場合には、0.5〜2mol/lの範囲が特に好ましい。2mol/lをこえるとポリイミド樹脂フィルムの厚さ方向への改質がすすみ、金属が厚さ方向に残りやすくなり、配線回路パターンをエッチングして形成する時に足残りとして金属微粒子が残留することになる。そのため、FPCとしたときに、絶縁抵抗の低下、金属マイグレーションが発生しやすくなるという問題が生じる。
アルカリ性水溶液の処理温度としては、35〜45℃の範囲が好ましく、処理時間としては2〜20分で処理できるが、アルカリ水溶液処理の前処理として有機溶剤を使用すると2〜7分で処理が可能となる。この範囲内であると、上記アルカリ性水溶液の濃度範囲、例えば0.5〜2mol/lの範囲でめっき析出性に優れ、かつ密着性に優れ、絶縁抵抗の低下、金属マイグレーションが発生しないFPCが得られる。
具体的に、5mol/lの水酸化カリウム水溶液を用いて、50℃にて5分間処理するとポリイミド樹脂フィルムの厚さ方向1.5〜2μm程度まで後述する還元処理で金属微粒子が入り込んだ。一方、1mol/lの水酸化カリウム水溶液を用いて、40℃にて5分間処理するとポリイミド樹脂フィルムの表面粗さ(Ra)は10〜30nmであるが厚さ方向の金属微粒子は観察されなかった。
The alkaline aqueous solution used in the step of treating with the alkaline aqueous solution is preferably a strong alkaline aqueous solution, and examples thereof include aqueous solutions of potassium hydroxide and sodium hydroxide.
The surface modification treatment of the polyimide resin material with an alkaline aqueous solution depends on the concentration of the aqueous solution, the treatment temperature, and the treatment time. As the alkaline aqueous solution concentration increases, the processing temperature increases, and the processing time increases, the surface modification of the polyimide resin material proceeds. As a result, the subsequent plated surface changes from a mirror surface to a glossy surface and further to a matte surface. That is, as the surface modification proceeds, the surface roughness increases and the smoothness of the interface is impaired.
As the concentration of the alkaline aqueous solution, for example, the concentration of the potassium hydroxide aqueous solution is 0.5 to 5 mol / l, preferably 0.5 to 2 mol / l. If it is less than 0.5 mol / l, the hydrolysis of the surface does not proceed sufficiently, and if it exceeds 5 mol / l, the hydrolysis proceeds from the surface to the inside of the polyimide, resulting in reduced smoothness and complex formation and cation ion exchange. The fine metal particles adsorbed and formed by the subsequent reduction are formed up to the inside. In addition, when using a polyimide resin film as FPC, the range of 0.5-2 mol / l is especially preferable. If the amount exceeds 2 mol / l, the polyimide resin film is improved in the thickness direction, and the metal tends to remain in the thickness direction, and metal fine particles remain as a footstep when the wiring circuit pattern is formed by etching. Become. Therefore, when FPC is used, there are problems that the insulation resistance is lowered and metal migration is likely to occur.
The treatment temperature of the alkaline aqueous solution is preferably in the range of 35 to 45 ° C., and the treatment time can be treated in 2 to 20 minutes. However, when an organic solvent is used as a pretreatment for the alkaline aqueous solution treatment, the treatment can be conducted in 2 to 7 minutes. It becomes. Within this range, an FPC can be obtained in which the concentration range of the alkaline aqueous solution, for example, in the range of 0.5 to 2 mol / l, is excellent in plating depositability, excellent adhesion, low insulation resistance, and no metal migration. It is done.
Specifically, when 5 mol / l potassium hydroxide aqueous solution was used and treated at 50 ° C. for 5 minutes, metal fine particles entered through a reduction treatment described later up to about 1.5 to 2 μm in the thickness direction of the polyimide resin film. On the other hand, when treated at 40 ° C. for 5 minutes using a 1 mol / l aqueous potassium hydroxide solution, the surface roughness (Ra) of the polyimide resin film was 10 to 30 nm, but no metal fine particles in the thickness direction were observed. .

アルカリ性水溶液で処理した後は、過剰なアルカリ性水溶液を除去するために水洗する。使用できる水としては、不要なイオンの少ない蒸留水あるいはイオン交換水などの純水が好ましく、また、洗浄はアルカリ性水溶液を十分に除去するために、複数回にわたって行なう。
なお、次工程でポリイミド樹脂材表面に金属イオンを吸着させる前に、室温にて1〜5重量%の過酸化水素水溶液で処理すると、表面に残留するカリウムイオンを完全に除去し、ニッケルイオン等の吸着性を向上できる。
After the treatment with the alkaline aqueous solution, it is washed with water in order to remove the excessive alkaline aqueous solution. The water that can be used is preferably pure water such as distilled water or ion-exchanged water with less unnecessary ions, and washing is performed a plurality of times in order to sufficiently remove the alkaline aqueous solution.
In addition, before the metal ions are adsorbed on the polyimide resin material surface in the next step, treatment with 1 to 5% by weight of hydrogen peroxide aqueous solution at room temperature completely removes potassium ions remaining on the surface, such as nickel ions. Can be improved.

アルカリ性水溶液処理および水洗した後、または更に過酸化水素水で処理した後、ニッケルイオン含む水溶液を含む水溶液で処理する。   After the alkaline aqueous solution treatment and washing with water, or after further treatment with a hydrogen peroxide solution, the treatment is carried out with an aqueous solution containing an aqueous solution containing nickel ions.

処理液濃度は、ニッケル金属イオン濃度として、0.05〜0.5mol/lが好ましい。処理液温度は0〜30℃で数分間浸漬させればよい。好ましくは15〜25℃の温度がよい。実験の結果、金属塩溶液の温度が低いほど吸着量が多くなる傾向が見られた。このため、金属イオンの吸着は化学吸着ではなく物理吸着と考えられる。
塩としては、イオン化しやすい無機塩が好ましく、具体的には、硫酸塩、塩化物、硝酸塩が挙げられる。但し、銀は硝酸塩が好ましい。
The treatment liquid concentration is preferably 0.05 to 0.5 mol / l as the nickel metal ion concentration. What is necessary is just to immerse the process liquid temperature at 0-30 degreeC for several minutes. A temperature of 15 to 25 ° C. is preferable. As a result of the experiment, it was observed that the adsorption amount increased as the temperature of the metal salt solution decreased. For this reason, the adsorption of metal ions is considered to be physical adsorption rather than chemical adsorption.
As the salt, inorganic salts that are easily ionized are preferable, and specific examples thereof include sulfates, chlorides, and nitrates. However, silver is preferably nitrate.

金属イオンを含む水溶液で処理後水洗する。この水洗は、吸着した金属イオンを流出させないため、蒸留水またはイオン交換水などの純水の使用が好ましく、しかも冷水で行なう。ここで冷水とは20℃以下のことをいい、好ましくは10℃以下である。水洗温度が20℃をこえると吸着した金属イオンが流出しやすいからである。ここでも、イオンは物理吸着と考えられるので水洗温度は低いほど吸着量が多くなる。   Wash with water after treatment with aqueous solution containing metal ions. This washing with water does not cause the adsorbed metal ions to flow out, so it is preferable to use pure water such as distilled water or ion-exchanged water, and cold water is used. Here, cold water refers to a temperature of 20 ° C. or lower, preferably 10 ° C. or lower. This is because when the washing temperature exceeds 20 ° C., the adsorbed metal ions easily flow out. Again, since ions are considered to be physical adsorption, the lower the washing temperature, the greater the amount of adsorption.

表面に吸着した金属イオンを還元できる還元剤を含む水溶液で処理することにより、該金属イオンを湿式で金属粒子に還元する。
還元剤としては、水溶液で活性水素を発生しやすい水素化化合物が好ましい。水素化化合物としては、水素化ホウ素系の水素化ホウ素酸、水素化ホウ素カリウム、水素化ホウ素ナトリウム等が好ましい。これらの水素化ホウ素系還元剤は、水溶液中で自然分解しやすいが、他の還元剤に比べて、比較的安定なため好ましく用いられる。
還元剤の濃度は、例えば水素化ホウ素カリウムであれば0.1〜5g/lで液の安定性を得るためPH8〜12のアルカリ溶液とすることが好ましい。
還元反応温度は、20〜40℃に維持することが好ましい。20℃未満では、めっき析出にムラが生じやすく、均一な金属化が困難となる。また、40℃をこえると水素化化合物が分解しやすく、還元能力の低下が速くなり、液管理が難しくなるので好ましくない。還元反応は、目視で金属層の生成が確認できる条件で行なう。
By treating with an aqueous solution containing a reducing agent capable of reducing metal ions adsorbed on the surface, the metal ions are reduced to metal particles in a wet manner.
As the reducing agent, a hydrogenated compound that easily generates active hydrogen in an aqueous solution is preferable. As the hydride compound, borohydride borohydride, potassium borohydride, sodium borohydride and the like are preferable. These borohydride reducing agents are easily decomposed spontaneously in an aqueous solution, but are preferably used because they are relatively stable compared to other reducing agents.
If the concentration of the reducing agent is, for example, potassium borohydride, 0.1 to 5 g / l, it is preferable to use an alkaline solution having a pH of 8 to 12 in order to obtain stability of the solution.
The reduction reaction temperature is preferably maintained at 20 to 40 ° C. If it is less than 20 ° C., uneven plating is likely to occur and uniform metallization becomes difficult. On the other hand, if the temperature exceeds 40 ° C., the hydrogenated compound is likely to be decomposed, the reduction of the reducing ability is accelerated, and the liquid management becomes difficult. The reduction reaction is performed under conditions that allow visual confirmation of the formation of the metal layer.

水素化化合物による還元処理後水洗する。この水洗も金属イオン処理後の水洗と同様に20℃以下、好ましくは10℃以下の冷水で行なう。この水洗処理により、ポリイミド樹脂材の無電解めっき前処理が終了する。
無電解ニッケルめっき前処理が終了した後、上記還元処理により生成した金属粒子表面には活性水素が存在している。この活性水素は、次工程の無電解ニッケルめっきの還元反応を開始させることができる。このため、無電解ニッケルめっきが速やかに進行してニッケル金属層の厚みを増大させることができる。
Wash with water after reduction with hydrogenated compound. This water washing is performed with cold water of 20 ° C. or lower, preferably 10 ° C. or lower, similarly to the water washing after metal ion treatment. By this water washing treatment, the pretreatment for the electroless plating of the polyimide resin material is completed.
After the electroless nickel plating pretreatment is completed, active hydrogen is present on the surface of the metal particles generated by the reduction treatment. This active hydrogen can start the reduction reaction of electroless nickel plating in the next step. For this reason, electroless nickel plating can progress rapidly and the thickness of a nickel metal layer can be increased.

無電解めっき前処理終了後のポリイミド樹脂材は、水洗後の表面が乾燥しないうちに無電解めっき液に浸漬させる。乾燥させてしまうと水素活性が失活し、パラジウム等の触媒金属を付与させないと無電解めっきが難しくなるためである。
本発明で使用できる無電解めっきとしては、めっき析出粒子が数10nmと比較的小さいため密着強度が得やすいことから、無電解ニッケルめっきを利用することが好ましい。
The polyimide resin material after completion of the electroless plating pretreatment is immersed in an electroless plating solution before the surface after washing with water is not dried. This is because the hydrogen activity is deactivated when dried, and electroless plating becomes difficult unless a catalytic metal such as palladium is applied.
As the electroless plating that can be used in the present invention, it is preferable to use electroless nickel plating because the plating precipitate particles are relatively small, such as several tens of nm, and adhesion strength is easily obtained.

本発明は、上記のようにポリイミド樹脂に接する最初の無電解めっきのための触媒としてパラジウムを使用せず、ポリイミド樹脂に吸着した金属イオンを還元した活性状態の金属を利用して無電解めっきの開始反応を引き起こすものである。無電解めっきは自触媒作用のものを使用すれば、金属表面でめっき反応が開始すると、後は自触媒反応によりめっき金属が引き続き析出するのでめっき金属層の堆積が可能になる。
無電解めっき液としては、還元性金属イオン、次亜リン酸ナトリウムなどの還元剤、PH緩衝剤などを含有する公知の無電解ニッケルめっきを使用することができる。
また、無電解めっきの温度条件としては、20〜40℃である。低温で無電解めっきすることにより、ポリイミド樹脂材とめっき層が熱収縮の相違による密着性低下を防ぐことができる。
As described above, the present invention does not use palladium as a catalyst for the first electroless plating in contact with the polyimide resin, but uses an active state metal obtained by reducing metal ions adsorbed on the polyimide resin. Initiate an initiating reaction. If the electroless plating is autocatalytic, the plating reaction starts on the metal surface, and then the plating metal continues to be deposited by the autocatalytic reaction, so that the plating metal layer can be deposited.
As the electroless plating solution, a known electroless nickel plating containing a reducing metal ion, a reducing agent such as sodium hypophosphite, a PH buffering agent, or the like can be used.
Moreover, as temperature conditions of electroless plating, it is 20-40 degreeC. By performing electroless plating at a low temperature, it is possible to prevent a decrease in adhesion between the polyimide resin material and the plating layer due to a difference in thermal shrinkage.

ポリイミド樹脂材表面に無電解ニッケルめっきを金属光沢の呈する程度まで施す場合、ニッケルめっき厚さは数10〜100nmの厚さが好ましい。すなわち、ニッケルめっき粒子1〜数層析出させればよい。上記無電解ニッケルめっきまたは銅めっきを施した後、厚付け銅めっきすることでポリイミド樹脂材の表面に金属化処理ができる。   When electroless nickel plating is applied to the surface of the polyimide resin material to such an extent that the metallic luster is exhibited, the nickel plating thickness is preferably several tens to 100 nm. That is, nickel plating particles 1 to several layers may be deposited. After the electroless nickel plating or copper plating, the surface of the polyimide resin material can be metallized by thick copper plating.

本発明に係るポリイミド樹脂材の表面金属化方法において、無電解めっき工程後に施される厚付け銅めっき工程は、アルカリ性の厚付け用無電解銅めっき、あるいはアルカリ性または弱アルカリ性の電気銅めっきが好ましく、シアン化銅浴、ピロリン酸銅浴などが使用できる。ストライクめっきとしてシアン化銅めっきやピロリン酸銅めっきを使用して、さらに厚付けめっきとして硫酸銅めっきやホウフッ化銅めっきを利用することもできる。
析出した無電解ニッケル金属はイオン化傾向が銅よりも高く、酸性のめっき液、例えば硫酸銅めっき液に浸漬するとニッケルイオンが溶出すると同時に硫酸液が被膜中に浸透する。このため、無電解ニッケルめっき層と電気銅めっき析出層との間の密着性が得られず、めっき直後のふくれや加熱したときにふくれが発生しやすく、強固な密着性が得られないという問題が発生する。そこで、無電解ニッケルめっき表面にアルカリ性の無電解銅めっきによる厚付けめっきを施すか、無電解ニッケルめっき表面に無電解銅めっきでバリア層を設けてから硫酸銅めっきを施すか、あるいは、無電解ニッケルめっき表面にアルカリ性のシアン化銅やピロリン酸銅などの電気銅めっきをバリア層としたストライクめっきを施した後に硫酸銅めっきによる厚付けめっきを施す必要がある。
In the method for surface metallization of the polyimide resin material according to the present invention, the thick copper plating step performed after the electroless plating step is preferably an alkaline thick electroless copper plating or an alkaline or weak alkaline electrolytic copper plating. A copper cyanide bath, a copper pyrophosphate bath, or the like can be used. It is also possible to use copper cyanide plating or copper pyrophosphate plating as strike plating, and further use copper sulfate plating or copper borofluoride plating as thick plating.
The deposited electroless nickel metal has a higher ionization tendency than copper, and when immersed in an acidic plating solution such as a copper sulfate plating solution, the nickel ions are eluted and at the same time the sulfuric acid solution penetrates into the coating. For this reason, the adhesion between the electroless nickel plating layer and the electrolytic copper plating deposition layer cannot be obtained, and the blistering immediately after plating or the blister is likely to occur when heated, and the strong adhesion cannot be obtained. Will occur. Therefore, apply thick plating with alkaline electroless copper plating to the electroless nickel plating surface, or apply a copper sulfate plating after providing a barrier layer with electroless copper plating on the electroless nickel plating surface, or electroless It is necessary to perform thick plating by copper sulfate plating after performing strike plating on the nickel plating surface using electrolytic copper plating such as alkaline copper cyanide and copper pyrophosphate as a barrier layer.

本発明においては、電気銅めっき工程および厚付け銅めっき後に60〜100℃で1〜100時間の予備乾燥を施し、150〜300℃で30〜300分間の熱処理(ベーキング)を行なうことが好ましい。ベーキングを行なうことにより、ポリイミド樹脂材中の吸湿した水分を除去し、かつポリイミド樹脂材を改質することによりめっき金属の密着強度を向上できる。   In the present invention, after the electrolytic copper plating step and thick copper plating, it is preferable to perform preliminary drying at 60 to 100 ° C. for 1 to 100 hours and to perform heat treatment (baking) at 150 to 300 ° C. for 30 to 300 minutes. By performing baking, moisture absorbed in the polyimide resin material is removed, and the adhesion strength of the plated metal can be improved by modifying the polyimide resin material.

本発明に係る金属化ポリイミド材料を利用して作成したFPCは、ポリイミド層の表層のみ改質して金属化して、エッチング工程で完全にその金属が除去できるので足残りがなく、絶縁信頼性の高いFPCが得られる。厚付け銅めっき後の予備乾燥及びベーキングはエッチングして配線回路形成後に行なってもよい。   The FPC produced using the metallized polyimide material according to the present invention is metallized by modifying only the surface layer of the polyimide layer, and since the metal can be completely removed in the etching process, there is no residue and insulation reliability is improved. High FPC is obtained. Pre-drying and baking after thick copper plating may be performed after the wiring circuit is formed by etching.

実施例1
ポリイミド樹脂フィルム(デュポン社商品名:カプトン200−Hの製造ロットAおよび製造ロットB)をN,N−ジメチルホルムアミドに1分間浸漬処理した後、純水で十分に水洗した。その後、下記組成の過マンガン酸カリウム水溶液に55℃で1分間浸漬処理した後、純水で十分に水洗した。さらに下記組成の中和液に常温で3分間浸漬処理した後、純水で十分に水洗した。
過マンガン酸カリウム水溶液の組成:
過マンガン酸カリウム 40g/l
リン酸水素二ナトリウム 30g/l
水酸化カリウムでPH12.0〜12.5に調整する。
中和液の組成:
塩化第二錫 30g/l
濃塩酸 300ml/l
Example 1
A polyimide resin film (manufactured by DuPont, product name: production lot A and production lot B of Kapton 200-H) was immersed in N, N-dimethylformamide for 1 minute, and then sufficiently washed with pure water. Then, after being immersed in a potassium permanganate aqueous solution having the following composition at 55 ° C. for 1 minute, it was sufficiently washed with pure water. Furthermore, after being immersed in a neutralizing solution having the following composition at room temperature for 3 minutes, it was sufficiently washed with pure water.
Composition of aqueous potassium permanganate solution:
Potassium permanganate 40g / l
Disodium hydrogen phosphate 30g / l
The pH is adjusted to 12.0 to 12.5 with potassium hydroxide.
Composition of neutralizing solution:
Stannic chloride 30g / l
Concentrated hydrochloric acid 300ml / l

引き続き、40℃の1mol/lの水酸化カリウム水溶液に2分間浸漬処理した後、純水で十分に水洗した。
次いで、0.05mol/l硫酸ニッケル水溶液を準備し、この水溶液に上記水酸化カリウム水溶液で処理したポリイミド樹脂フィルムをそれぞれ20℃で3分間浸漬し、20℃の純水で水洗した。
次いで、各フィルムを30℃の1g/l水素化ホウ素カリウム水溶液に5分浸漬し、20℃の純水で水洗した後、直ちに下記の無電解ニッケルめっきを5分間施した。その結果を表1に示す。
無電解ニッケルめっき浴組成とめっき条件
浴組成:硫酸ニッケル 0.1mol/l
硫酸コバルト 0.0015mol/l
次亜リン酸ナトリウム 0.2mol/l
クエン酸ナトリウム 0.05mol/l
アンモニア水 0.25mol/l
安定剤 少量
めっき条件:浴温 35℃
PH 9.0〜9.5
Subsequently, after being immersed in a 1 mol / l potassium hydroxide aqueous solution at 40 ° C. for 2 minutes, it was sufficiently washed with pure water.
Next, a 0.05 mol / l nickel sulfate aqueous solution was prepared, and polyimide resin films treated with the aqueous potassium hydroxide solution were immersed in this aqueous solution at 20 ° C. for 3 minutes, respectively, and washed with pure water at 20 ° C.
Next, each film was immersed in a 1 g / l potassium borohydride aqueous solution at 30 ° C. for 5 minutes, washed with pure water at 20 ° C., and immediately subjected to the following electroless nickel plating for 5 minutes. The results are shown in Table 1.
Electroless nickel plating bath composition and plating conditions Bath composition: nickel sulfate 0.1 mol / l
Cobalt sulfate 0.0015 mol / l
Sodium hypophosphite 0.2 mol / l
Sodium citrate 0.05 mol / l
Ammonia water 0.25 mol / l
Stabilizer Small amount Plating condition: Bath temperature 35 ℃
PH 9.0-9.5

無電解ニッケルめっきを行なった後、下記に示すアルカリ性のピロリン酸銅めっきをストライクめっきとして約1μmの銅を析出させた。引き続き、下記に記載の硫酸銅めっきを行ない、34μmの銅めっきを施し、水洗乾燥した。
得られためっき層の引き剥がし強さ(単位:KN/m)をJISC6471のB法により測定した。結果を表1に示す。
ピロリン酸銅めっき組成と条件
浴組成:ピロリン酸銅(三水塩) 90g/l
ピロリン酸カリウム 375g/l
PH 7.5
アンモニア水 3ml/l
ピロブライトPY−61 0.3ml/l
(上村工業製)
PH 8.6
めっき条件:浴温 55℃
電流密度 2A/dm2
硫酸銅めっき組成と条件
浴組成:硫酸 190g/l
硫酸銅5水和物 75g/l
塩素イオン 50mg/l
カパーグリームST‐901AM 2ml/l
カパーグリームST‐901BM 20ml/l
(カパーグリームは日本リーロナール社製)
めっき条件:浴温 23℃
電流密度 2A/dm2
After performing electroless nickel plating, about 1 μm of copper was deposited using the following alkaline copper pyrophosphate plating as strike plating. Subsequently, the copper sulfate plating described below was performed, a copper plating of 34 μm was applied, and washed with water and dried.
The peel strength (unit: KN / m) of the obtained plating layer was measured by B method of JISC6471. The results are shown in Table 1.
Copper pyrophosphate plating composition and conditions Bath composition: Copper pyrophosphate (trihydrate) 90 g / l
Potassium pyrophosphate 375 g / l
PH 7.5
Ammonia water 3ml / l
Pyrobright PY-61 0.3ml / l
(Made by Uemura Kogyo)
PH 8.6
Plating conditions: Bath temperature 55 ° C
Current density 2A / dm 2
Copper sulfate plating composition and conditions Bath composition: sulfuric acid 190g / l
Copper sulfate pentahydrate 75g / l
Chloride ion 50mg / l
Copper Gream ST-901AM 2ml / l
Copper Gream ST-901BM 20ml / l
(Capper Grimes are made by Nihon Leronal)
Plating conditions: bath temperature 23 ° C
Current density 2A / dm 2

比較例1
実施例1で用いたポリイミド樹脂フィルム(デュポン社商品名:カプトン200−Hの製造ロットAおよび製造ロットB)を過マンガン酸カリウム水溶液での浸漬処理およびその後の中和液処理を施さない以外は、実施例1と同一の条件で硫酸銅めっきまで施した。実施例1と同様にして引き剥がし強さを測定した。結果を表1に示す。
Comparative Example 1
The polyimide resin film used in Example 1 (DuPont brand name: production lot A and production lot B of Kapton 200-H) was not subjected to immersion treatment with a potassium permanganate aqueous solution and subsequent neutralization solution treatment. Then, copper sulfate plating was performed under the same conditions as in Example 1. The peel strength was measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

表1の結果から、過マンガン酸カリウム水溶液で処理すると、ポリイミド樹脂フィルムの製造ロットが変わっても引き剥がし強さが向上していることが分かる。 From the results shown in Table 1, it can be seen that the treatment with a potassium permanganate aqueous solution improves the peel strength even if the production lot of the polyimide resin film changes.

本発明によれば、従来のように無電解めっきの触媒としてパラジウムを使わず、しかも簡単なプロセスでポリイミド樹脂上に金属膜を形成できるので、選択エッチング後のパラジウム残渣による影響を防止可能であり、接着界面が平滑であり高速伝送に適したポリイミド樹脂材の表面金属化が可能となる。また、めっき金属の接着強度が高く、信頼性の高いフレキシブルプリント配線板として利用できる。   According to the present invention, since a metal film can be formed on a polyimide resin by a simple process without using palladium as a catalyst for electroless plating as in the prior art, it is possible to prevent the influence of palladium residue after selective etching. The surface of the polyimide resin material suitable for high-speed transmission with a smooth adhesive interface can be obtained. Further, the adhesive strength of the plated metal is high, and it can be used as a highly reliable flexible printed wiring board.

ESCA(X線光電子分析装置)で表面分析した結果の図である。It is a figure of the result of having surface-analyzed with ESCA (X-ray photoelectron analyzer). AFM(原子間力顕微鏡)で観察した表面状態の写真である。It is the photograph of the surface state observed with AFM (atomic force microscope).

Claims (3)

ポリイミド樹脂材を前処理する前処理工程と、無電解めっき処理工程と、厚付け銅めっき処理工程とを含むポリイミド樹脂材の表面金属化方法であって、
前記前処理工程は、カルボニル基を分子内に有する有機溶剤を用いてポリイミド樹脂材の表面を処理する工程と、表面酸化処理する工程と、アルカリ性水溶液で処理する工程とを含み、
前記無電解めっき処理工程は、無電解ニッケルめっき処理工程であり、
前記厚付け銅めっき処理工程は、前記無電解めっきで得られるめっき層表面にアルカリ性無電解銅めっき処理およびアルカリ性電気銅めっき処理から選ばれる少なくとも1つのめっき処理工程であることを特徴とするポリイミド樹脂材の表面金属化方法。
A pretreatment process for pretreating a polyimide resin material, an electroless plating treatment process, and a surface metallization method for a polyimide resin material including a thickened copper plating treatment process,
The pretreatment step includes a step of treating the surface of the polyimide resin material using an organic solvent having a carbonyl group in the molecule, a step of surface oxidation treatment, and a step of treatment with an alkaline aqueous solution,
The electroless plating process is an electroless nickel plating process,
The thick copper plating treatment step is at least one plating treatment step selected from alkaline electroless copper plating treatment and alkaline electrolytic copper plating treatment on the surface of the plating layer obtained by the electroless plating. Material metallization method.
前記有機溶剤は非プロトン系極性溶剤であることを特徴とする請求項1記載のポリイミド樹脂材の表面金属化方法。   2. The method for surface metallizing a polyimide resin material according to claim 1, wherein the organic solvent is an aprotic polar solvent. 前記表面酸化処理する工程は、酸化性金属イオン溶液で酸化処理する工程とポリイミド表面に付着した酸化金属イオンを還元除去する工程とであることを特徴とする請求項1記載のポリイミド樹脂材の表面金属化方法。
2. The surface of a polyimide resin material according to claim 1, wherein the step of oxidizing the surface includes a step of oxidizing with an oxidizing metal ion solution and a step of reducing and removing metal oxide ions adhering to the polyimide surface. Metallization method.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20110099101A (en) 2008-12-08 2011-09-06 에바라 유지라이토 가부시키가이샤 Two-layer flexible copper-clad laminate substrate and process for producing same
CN113303034A (en) * 2019-12-20 2021-08-24 东丽尖端素材株式会社 Flexible copper clad laminate, electronic device comprising same and method for manufacturing flexible copper clad laminate
CN113981421A (en) * 2021-07-09 2022-01-28 西安电子科技大学 Method for preparing erasable metal electrode on plastic surface
WO2022191167A1 (en) * 2021-03-12 2022-09-15 株式会社Jcu Plating method, and plated product
KR102707592B1 (en) * 2023-09-20 2024-09-20 조광페인트주식회사 Plating method of plastic substrate and plastic article having a plating film plated by the method
KR102716465B1 (en) * 2023-09-15 2024-10-15 (주)스메코 Plating method of plastic substrate and plastic article having a plating film plated by the method

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110099101A (en) 2008-12-08 2011-09-06 에바라 유지라이토 가부시키가이샤 Two-layer flexible copper-clad laminate substrate and process for producing same
CN113303034A (en) * 2019-12-20 2021-08-24 东丽尖端素材株式会社 Flexible copper clad laminate, electronic device comprising same and method for manufacturing flexible copper clad laminate
WO2022191167A1 (en) * 2021-03-12 2022-09-15 株式会社Jcu Plating method, and plated product
CN113981421A (en) * 2021-07-09 2022-01-28 西安电子科技大学 Method for preparing erasable metal electrode on plastic surface
KR102716465B1 (en) * 2023-09-15 2024-10-15 (주)스메코 Plating method of plastic substrate and plastic article having a plating film plated by the method
KR102707592B1 (en) * 2023-09-20 2024-09-20 조광페인트주식회사 Plating method of plastic substrate and plastic article having a plating film plated by the method

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