包括聚酰亚胺层的叠层组件的蚀刻方法技术

本发明专利技术公开了一种蚀刻叠层组件的方法，该叠层组件具有通过热塑性聚酰亚胺结合在一起的金属层和非热塑性的聚酰亚胺层，该方法包括使用至少含有碱金属氢氧化物、水和烷氧基胺的蚀刻剂，其中碱金属氢氧化物浓度（Ｘ重量％）与水浓度（Ｙ重量％）之间的关系由下列的公式［１］和［２］定义的区域（包括边界线）内的坐标点来表示：Ｙ＝（１／２）Ｘ（条件是７≤Ｘ≤４５）［１］，Ｙ＝（５／２０）Ｘ＋１７．５（条件是７≤Ｘ≤４５）［２］，条件是Ｘ和Ｙ是基于碱金属氢氧化物、水及烷氧基胺的总重量为１００来表示的。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本申请基于在日本提交的第2001-197029和2001-331280号申请，这两个申请的内容引入本文作为参考。
技术介绍
本专利技术涉及一种湿法蚀刻具有聚酰亚胺层的叠层组件的方法。已经发现，多层结构具有很多用途，该结构包括绝缘树脂薄膜及赋予刚性并确定导电电路的金属层的叠层。广泛使用聚酰亚胺树脂作为形成薄膜的树脂材料，因为它们优良的耐热性、尺寸稳定性、耐试剂性、电性能和机械性能。例如，将聚酰亚胺树脂应用于柔性印刷电路，TAB(TapeAutomated Bonding)或COF(Chip On Film)安装所使用的薄膜载体，以及磁头悬架中使用的带有配线的弯曲部件等。制造包括非热塑性聚酰亚胺薄膜和金属层的叠层组件的方法，包括(a)其中的金属电路层通过溅射、电解电镀等形成于前述树脂薄膜上的方法；(b)其中的类似液体的非热塑性聚酰亚胺(或其前体聚酰胺酸)通过涂布或浇铸施用于金属层上的方法；及(c)其中的树脂薄膜与金属箔叠层通过粘合剂层粘结在一起的方法。每种上述方法都具有优缺点，并且根据应用而选择性地采用。方法(a)的优点在于适用于大量的可应用的非热塑性聚酰亚胺，并且在电路形成中实现优异的精细图案形成特性，但缺点在于非热塑性聚酰亚胺层与金属层之间的低粘附性。方法(b)保证了非热塑性聚酰亚胺层与金属层之间的良好粘附性，但仅限于应用那些具有低热膨胀性(接近于金属的热膨胀性)的非热塑性聚酰亚胺。另一方面，方法(c)的优点在于非热塑性聚酰亚胺层与金属层之间的良好粘附性和可应用的非热塑性聚酰亚胺的量较大。但是，该方法使用耐热性和电性能低于非热塑性聚酰亚胺的粘合剂材料，致使所获得的产品具有不良的特性以及低的耐热性和耐试剂性。通常，广泛地使用环氧基或丙烯酸树脂粘合剂来形成方法(c)中不可或缺的粘合剂层。但是，近来热塑性聚酰亚胺粘合剂层的使用在增加，并作为加强上述优点和改善粘合剂层不良特性的途径。在包括非热塑性聚酰亚胺层和金属层的叠层组件中，一般是通过激光法、等离子体法(干法蚀刻)、湿法蚀刻等在聚酰亚胺层中成孔。在这些方法当中，等离子体法提供平滑的蚀刻表面，如图4所示。但是，该方法要求特殊的设备，因此从经济观点来看不适用于一般性的应用。由于各向同性的本质，湿法蚀刻工艺具有蚀刻掉金属掩膜层下面的部分的缺点(见附图说明图1)。但是，该方法仍广泛地使用，这是因为聚酰亚胺层可以快速和经济地蚀刻。因此，已提出多种包括碱金属氢氧化物、醇、酚、胺化合物、酰胺化合物、烷氧基胺、肼等的蚀刻溶液(例如，见未审查的日本专利申请10(1998)-97081)。不幸的是，如果将常规的蚀刻溶液应用于包括通过热塑性聚酰亚胺粘合剂层结合在一起的非热塑性聚酰亚胺层和金属层的叠层组件，就不能获得令人满意的蚀刻特性，因为热塑性聚酰亚胺的蚀刻速度大大低于非热塑性聚酰亚胺的蚀刻速度，从而在已蚀刻部分的一侧产生很多凹坑和凸起，如图3所示。应注意到，该图示出了已蚀刻的叠层组件的典型一侧的纵断面，其中P1代表非热塑性聚酰亚胺层；P2代表热塑性聚酰亚胺粘合剂层；而K代表金属层。至于聚酰亚胺层的蚀刻，已经试图通过使用干膜保护层作为抗蚀掩模代替金属掩膜来简化复杂的蚀刻方法。所述金属掩膜是指蚀刻聚酰亚胺所使用的抗蚀掩膜，其是通过蚀刻金属层而制备的，或者通过溅射等方法将金属层沉积在叠层组件上，以在其上形成掩膜。若通过蚀刻金属层来制备金属掩膜，则聚酰亚胺蚀刻法包括下列步骤制备金属掩膜，及随后蚀刻聚酰亚胺层，通过使保护层暴光产生金属掩膜，使保护层显影，蚀刻金属层和去除保护层。另一方面，如果在聚酰亚胺蚀刻方法中能够使用干膜保护层，则该方法就简化了，因为紧随暴光和显影保护层步骤之后的是聚酰亚胺层的蚀刻。不幸的是，如果干膜保护层是按常规的条件形成的，则存在干膜与聚酰亚胺层之间的粘附性在蚀刻过程中降低，导致干膜与聚酰亚胺层分离。考虑到前述内容，本专利技术的目的是提供一种湿法蚀刻方法，该方法实现了包括通过热塑性聚酰亚胺粘合剂结合在一起的非热塑性聚酰亚胺层和金属层的叠层组件平滑蚀刻，而不在热塑性聚酰亚胺部分和非热塑性聚酰亚胺部分之间产生蚀刻量的差异，而且该方法确保蚀刻过程中不发生中间层脱层，尽管该方法中使用了干膜保护层。专利技术概述为实现上述目的，本专利技术人针对蚀刻溶液的组分进行了深入的研究，结果发现，下列蚀刻剂能够进行蚀刻且不产生热塑性聚酰亚胺部分和非热塑性聚酰亚胺部分之间的蚀刻量的差异。也就是说，该蚀刻剂包含碱金属氢氧化物、烷氧基胺和水，并且是通过碱金属氢氧化物和水的浓度满足特定关系的特殊方式制备的。本专利技术人对上述发现进行了进一步的研究，由此完成了本专利技术。根据本专利技术，蚀刻叠层组件的方法的特征在于采用至少包含碱金属氢氧化物、水和烷氧基胺的蚀刻剂蚀刻包括通过热塑性聚酰亚胺粘结在一起的金属层及非热塑性聚酰亚胺层的叠层组件，碱金属氢氧化物浓度(X重量％)与水浓度(Y重量％)之间的关系由下面的公式和定义的区域(包括边界线)内的坐标点来表示Y＝(1/2)X(条件是7≤X≤45) Y＝(5/20)X+17.5(条件是7≤X≤45) 条件是X和Y是基于碱金属氢氧化物、水及烷氧基胺的总重量为100来表示的。图5是表示所述组分的上述浓度关系的曲线图。在该图中，●分别代表绘于氢氧化钾浓度和水浓度之间的实施例1～9，而×分别代表绘于氢氧化钾浓度和水浓度之间的对比例1～4。也就是说，本专利技术蚀刻剂中碱金属氢氧化物和水的浓度由该曲线图中交叉区域(包括边界线)内的坐标点来表示。除上述两个组分之外，该蚀刻剂还包含作为主要组分的烷氧基胺。但是，该蚀刻剂还可以根据需要包含适宜的少量的添加剂。使用组分浓度特征如此关系的蚀刻剂进行蚀刻叠层组件，在这些聚酰亚胺层上蚀刻速度无差异，因而可以在短时间内提供平滑的蚀刻特征。如果水浓度位于公式的直线的下面，则溶解碱金属氢氧化物和烷氧基胺的水的数量不充分。而且，这种蚀刻剂具有低的蚀刻速度，因而不是优选的。相反，如果水浓度位于公式的直线的上面，则这种蚀刻剂产生过量的蚀刻剩余物，因而也不是优选的。另一方面，若所存在的碱金属氢氧化物的浓度低于7重量％，则这种蚀刻剂具有低的蚀刻速度，因而不是优选的。若碱金属氢氧化物的浓度超过45重量％，则由公式和直线限定的区域太窄，以至于难于制备这种蚀刻剂。另外，这种蚀刻剂在使用时易受其组分变化的影响(因为蚀刻过程中液体的挥发)。因此，该蚀刻剂也不是优选的。根据本专利技术，可以优选使用氢氧化钾作为碱金属氢氧化物，而可以优选使用乙醇胺作为烷氧基胺。优选的非热塑性聚酰亚胺是聚均苯四酰亚胺。特别优选的金属层是铜薄膜和不锈钢层。只要工艺中应用本专利技术的方法，那么就用干膜保护层作为蚀刻掩膜覆盖叠层组件的聚酰亚胺层，也就不发生中间层脱层。因此，与使用金属掩膜的方法相比，本专利技术的方法对减少步骤的贡献是显著的。优选干膜保护层以10～13梯阶的量暴光于紫外线，所述梯阶是利用得自Stouffer Graphic Arts Equipment公司的Stouffer 21-梯阶板测量的，然后显影。这确保增加保护层与聚酰亚胺层之间的粘附性。优选该干膜保护层进一步进行后烘烤和/或再暴光。这也有效地增加保护层与聚酰亚胺层之间的粘附性。优选该保护层在与前述暴光步骤中一样多的紫外线中暴光两次。附图简述图1示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蚀刻包含聚酰亚胺层的叠层组件的方法，该方法包括用至少含有碱金属氢氧化物、水和烷氧基胺的蚀刻剂蚀刻叠层组件，所述叠层组件包括通过热塑性聚酰亚胺结合在一起的金属层和非热塑性的聚酰亚胺层，其中，碱金属氢氧化物浓度（Ｘ重量％）与水浓度（Ｙ重量％）之间的关系由下列的公式［１］和［２］定义的区域（包括边界线）内的坐标点来表示： Ｙ＝（１／２）Ｘ（条件是７≤Ｘ≤４５） ［１］ Ｙ＝（５／２０）Ｘ＋１７．５（条件是７≤Ｘ≤４５） ［２］ 条件是Ｘ和Ｙ是基于碱金属氢氧化物、水及烷氧基胺的总重量为１００来表示的。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：改森信吾，野中毅，越牟田聪，鹤ケ崎正人，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，株式会社渕上微，
类型：发明
国别省市：JP[日本]