JP2000501892A - 印刷回路版の製造のためのはんだマスク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 永続的はんだマスクが、銅ホイルキャリアを用いて、印刷回路版の表面に適用される。このはんだマスクは、好ましくは、１層又は２層の熱硬化性樹脂、例えば、エポキシ樹脂である。選択される回路要素を、その銅ホイルの部分をエッチングで取り除くことにより露出させ、そして下層の熱硬化性樹脂を除去する。次いで、残存する銅ホイルを除去して、その印刷回路版の表面上にはんだマスクを残す。

Description

【発明の詳細な説明】 印刷回路版の製造のためのはんだマスク発明の背景 本発明は、多くの電子用途に用いられる印刷回路版の製造に関する。より特定 的には、本発明は、エポキシ樹脂又は優れた物理的及び電気的性能を有する他の 材料を用いるかかる回路版のための改良されたはんだマスクに関する。このはん だマスクは、コートされた銅ホイルを用いる独特な方法により適用される。 はんだマスク（“はんだレジスト”とも呼ばれる）は、印刷回路版に結線をは んだ付けする間、その回路版の一定の部分を保護（マスク）するために用いられ るコーティングとして定義される。はんだレジストの機能は、Printed Circuits Handbook，Clyde F．Coombs Jr.編，第３編 McGraw-Hill，1988 に纏められてい る。はんだマスクは回路版の殆どの他の表面を覆うので、それはその回路を保護 して電気絶縁性を提供する。多くの印刷回路が覆われるので、小さな部分の回路 だけがはんだに対して露出する。従って、より少ないはんだを用いることができ 、かつ回路線や他の諸要素を跨がるはんだの橋かけの可能性が少なくなる。また 、回路版からはんだ容器内への汚染物の移入も最小限になる。最後に、はんだマ スクは、回路版上での銅元素の樹木状生長を軽減する。 本発明は、回路版が使用されるときにその回路版上に残っている改良された永 続的はんだマスクに向けられている。対照的に、現状のはんだマスクは、適用さ れた後、回路版製造過程の間に除去される。２つの一般的タイプの永続的はんだ マスクは、認識液体（recognized-liquid）タイプと乾燥フィルムタイプである 。乾燥フィルムは、回路版上に載せられる。それらの性能は多くの点で、液体型 で適用されるフィルムよりも優れているが、それらはより高価であり、かつ固体 フィルムであるので、銅回路要素及び下層絶縁支持体（例えば、ガラス強化エポ キシ樹脂）の両方に十分に接触することができない。スクリーン印刷等により液 体として適用されるレジストは、回路要素及び回路版と十分に接触するが、それ らを覆うというよりむしろ空孔を満たしてしまうので、はんだに対して露出すべ き 回路要素を正確に区分けすることができない。一般に、液体フィルムは、均一な 厚さを提供しないので、電気抵抗も望まれるほどには均一ではない。 これら両方のタイプの従来のはんだマスクに共通する問題は、それらが低いガ ラス転移温度（Ｔｇ）しか有さないこと、及びそれらが回路版に用いられる典型 的なエポキシ樹脂ほどには頑丈ではないことである。また、それらは、しばしば 、耐燃性ではないので、Underwriters' Laboratories 標準に適合させるために は、回路版中に大量の難燃剤を必要とする。理想的には、従来のはんだマスク材 料は、より高いＴｇ、より良好な耐薬品性及び耐熱性、及び向上した耐燃性を有 する、加工がより容易な異なる材料で置き換えられるべきである。本発明者らは 、はんだマスク適用の改良方法を探索し、以下に記載する方法を見出した。発明の要旨 一つの側面において、本発明は、印刷回路版の表面上にはんだマスクを形成す る方法である。少なくとも１層の部分的に硬化（即ち、Ｂ段階化）した熱硬化性 樹脂、好ましくはエポキシ樹脂を有する銅ホイルのシートが、印刷回路版の表面 上の回路に適用される。この樹脂層が回路要素間の空間を満たして、はんだマス クとして役目を果たす樹脂の層を回路要素上に残すのである。次いで、その銅ホ イルの表面にエッチレジストを適用して、光で画像形成する。エッチレジストの 未硬化部分を溶剤で除去して、はんだ結線が後で作られることになる箇所の上に 一定の銅部分を露出させる。露出した銅をエッチングで取り除くと、樹脂層が露 出する。その樹脂をプラズマ又はレーダーのようなアブレーション法により除去 して、はんだ結線が作られることになる銅回路要素を露出させる。残存するエッ チレジストは、苛性アルカリで除去され、残存する銅ホイル層が露出され、それ がエッチングで取り除かれて、はんだマスクとしての樹脂層が残る。 好ましい態様においては、銅ホイルが、エポキシ樹脂の完全に硬化（即ち、Ｃ 段階化）した層でその銅表面の次にコートされ、そして、その第１層が、部分的 に硬化（即ち、Ｂ段階化）したエポキシ樹脂の第２層でコートされる。別の態様 においては、この銅ホイルは、上記の２層のエポキシ樹脂の機能を果たすことが できる単一層の樹脂だけを有する。 他の側面においては、本発明は、そのような回路版上に上記の方法を用いて堆 積された印刷回路版用はんだマスクである。図面の簡単な説明 図１〜３は、本発明によるはんだマスクを形成する方法を示すものである。 図１Ａ及び１Ｂは、コートされたホイルを印刷回路版へ適用したところを示す ものである。 図２Ａ及び２Ｂは、銅ホイルの選択された領域と樹脂とを除去して、回路要素 を露出させたところを示すものである。 図３Ａ及び３Ｂは、残存する銅ホイルを除去して、はんだマスクを残したとこ ろを示すものである。発明の詳細な説明 はんだマスクは、印刷回路版の表面に適用される材料の層であるが、はんだ結 線が作られる一定の回路要素を露出する材料の層でもある。先に説明したように 、それらは、はんだ付け操作の間は回路を保護し、そしてその使用の間はそこで 回路を永続的に保護する役目を果たす。しかしながら、現状の材料は、永続的使 用には劣っているので、改良された材料が望まれる。エポキシ樹脂は、望ましい 物性と電気的特性を提供するであろうが、それらの適用は非実用的ではない。本 発明は、エポキシ樹脂又は他の熱硬化性樹脂をはんだマスクとして適用する方法 を提供する。図１〜３を参照しながら説明するのが最良である。 図１Ａ及び１Ｂは、熱硬化性樹脂（以下、好ましいエポキシ樹脂として言及す る）でコートされた銅ホイル２４の、典型的な４層印刷回路版１０（ＰＣＢ）へ の適用を示すものである。ＰＣＢの加工は、銅ホイルの外層に積層されたガラス 繊維強化エポキシ樹脂１４の両面上への回路１２のエッチングで始めた。これら 内部回路は、盲バイアス１６により第２組の回路１８に接続されていることが示 されている。 第２組の回路１８は、一面で銅ホイルの層を有するガラス繊維強化エポキシ樹 脂２０からエッチングで刻み出されたものである。ガラス繊維強化エポキシ樹脂 の層は、これら２層の回路を絶縁しかつ隔離する役目を果たし、同時にそれらの 間の接着剤としての役目を果たす。この４層ＰＣＢの２つの外層間を貫く電気結 線２２も示されている。これら図には、銅ホイル２４が、エポキシ樹脂２６及び ２８の２層でコートされていることが示されているが、これは本発明の好ましい 構成であって、これより、より詳細に説明する。内層２６は、好ましくは、実質 的に完全に硬化（Ｃ段階化）しているので、銅が除去された後の回路版上の均一 な保護層としての役目を果たす。外層２８は、部分的に硬化（Ｂ段階化）してい るので、それは浮かび上がった回路要素の周囲に自由に流れて、接着剤としての 役目を果たす。一方、単一層の樹脂を使用する場合には、それは両方の機能を果 たさなければならない。いずれの場合も、図１Ａのコートされた銅ホイルと４層 回路版は、熱と圧力を用いて積層され、図１Ｂに示す積層体を生成する。典型的 には、エポキシ樹脂で、約１５０〜１８０℃及び１００〜４００ｐｓｉｇ（６８ ９〜２７５８ｋＰａゲージ）が必要となろう。 はんだマスクには層２６がなる。しかしながら、所望の回路要素を露出させる ことが必要であり、そこでは、はんだ結線が作られて、残留する銅ホイルが除去 されなければならない。回路への接近は、図２Ａ及び２Ｂに示した所望の箇所で 銅をエッチングで取り除くことにより得られる。銅ホイル（２４）表面は、エッ チレジスト層３０で覆われる。典型的な材料は、ニップロール積層工程により適 用される光画像形成性接着性フィルムである。図２Ａに示すように、エッチレジ スト３０を、接近されるべき領域だけが未露出のままになるのを可能にするマス クを用いて光硬化させる。かくして、未露出（未硬化）エッチレジストを炭酸ナ トリウム溶液のような適当な溶剤と接触させると、下層のエポキシ層２６が露出 され、同時に残存する銅層２４がエッチレジスト３０の硬化部分により保護され る。 下層のエポキシ樹脂２６は、図３Ａに示すように、プラズマアブレーションに よって除去することができる。とはいえ、ＵＶレーザー又はＩＲレーザーのよう な他の方法も可能である。この方法におけるこの時点で、はんだ付けされる回路 ３２Ａ及び３２Ｂが露出される。硬化したエッチレジスト３０（図３Ａには示さ れていない）及び残存している銅ホイル２４を除去することが残っている。まず 、 図３Ａに示すように、エッチレジストを水酸化カリウム溶液のような適当な溶剤 で除去する。次いで、露出した銅２４をエッチングにより除去して、図３Ｂに示 すように、完全に硬化したエポキシ樹脂層を永続的はんだマスクとしてＰＣＢの 表面上に残すことができる。このエッチング工程において、後で除去されるある 一時的コーティングにより、露出した回路要素をエッチング溶液から保護しても よい。コートされた銅ホイル ＰＣＢを作るのに用いられる銅ホイルは、典型的には、約３５μｍの厚みであ るが、より薄いホイルやより厚いホイルも用いられる。そのようなホイルは、通 常、回転する金属ドラム上への銅溶液からの電着によって製造される。そのホイ ルは、ドラムから取り外され、そしてその表面を保護するため及び樹脂支持体へ の接着を向上させるために処理される。 銅ホイルに適用される単数又は複数のコーティングは多様なタイプであること ができるが、好ましくは、それらは熱硬化性樹脂、例えば、エポキシ樹脂であろ う。というのは、それらは、良好な電気的特性及び耐熱性を有しているからであ る。一般に、このコーティングは、先に説明したように、はんだ付けからの適当 な保護を提供すべきであり、かつ仕上がりＰＣＢをその正常な役務において保護 する役目を果たすべきである。１つの好ましい態様においては、第１層は、完全 に硬化（Ｃ段階化）したエポキシ樹脂であり、一方、第２層は、加熱及び加圧下 で流動することができかつ露出した回路要素を包封することができる、部分的に 硬化（Ｂ段階化）したエポキシ樹脂であろう。これら２層系の機能を提供するこ とができる単一層を用いてもよい。 エポキシ樹脂配合物は、ＰＣＢ分野で用いられるものから選択することができ る。というのは、それらは概して回路要素がその上に形成されるガラス繊維強化 エポキシ支持体と適合性だからである。典型的には、エポキシ樹脂は、連鎖延長 剤、硬化剤、触媒、添加剤、及び溶剤と混合されて、銅ホイルをコートするのに 用いることができるエポキシワニスを形成する。要求される硬化度に依存して、 コートされたホイルを約１３０〜１６０℃の温度に加熱して、溶剤を飛ばしてエ ポキシ基を重合又は硬化させる。ホイル上に２層を堆積するときは、この方法を ２回行うか、又は第２の層を別のキャリアシート上に部分的に硬化させた後に第 １樹脂コートが既に与えられた銅ホイルに積層させてもよい。 また、他の樹脂を用いてもよい。好ましくは、それらは、ポリイミド又はシア ネートエステル樹脂のような熱硬化性フィルムを形成するであろう。他の可能は 変法は、第１層には熱硬化性樹脂を用いて、第２層として熱可塑性樹脂組成物を 用いることである。というのは、それは、回路の周囲を流動して接着剤としての 役目を果たすに違いないからである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ ，ＣＡ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＥＥ，ＧＥ，ＩＬ，ＩＳ， ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＶ，Ｍ Ｇ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＺ，ＰＬ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＺ， ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．印刷回路版の表面上にはんだマスクを形成する方法であって： （ａ）部分的に硬化した熱硬化性樹脂を一方の表面上に有する銅ホイルのシー トを、前記表面に、該樹脂層が該銅ホイルと該回路版表面との間になるように適 用して、該銅ホイルの反対面を露出させておき； （ｂ）エッチレジストを該銅ホイルの該露出表面に適用し； （ｃ）該エッチレジストの領域に光で画像形成させ、そして該エッチレジスト の未硬化部分を除去して銅部分を露出させ； （ｄ）（ｃ）で露出した銅部分をエッチングで取り除いて（ａ）の樹脂層を露 出させ； （ｅ）（ｄ）の露出した樹脂層を除去して、はんだ付けされるべき回路要素を 露出させ； （ｆ）該硬化したエッチレジストを適する溶剤で除去し；そして （ｇ）該残存する銅ホイルをエッチングして、未硬化樹脂をはんだマスクとし て露出させる ことを含む方法。 ２．前記熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂である、請求項１の方法。 ３．前記銅ホイルのシートが、該銅ホイルの一方の面に堆積している完全に 硬化した熱硬化性樹脂の第１層を有し、そして前記部分的に硬化した樹脂層が前 記第１層の上に堆積されている、請求項１の方法。 ４．前記銅ホイルのシートが、該銅ホイルの一方の面に堆積している完全に 硬化した熱硬化性樹脂の第１層と前記第１層の上に堆積している熱可塑性樹脂層 とを有する、請求項１の方法。 ５．前記銅ホイルのシートが、該銅ホイルの一方の面に堆積している、部分 的に硬化した熱硬化性樹脂の単一層を有する、請求項１の方法。 ６．印刷回路版のためのはんだマスクであって、請求項１の方法により前記 回路版上に堆積しているはんだマスク。