JP2004090295A - プリント配線板用熱転写シート - Google Patents

Abstract

【課題】現像廃液処理の問題がなく、プリント配線板の作製所要時間を大幅に短縮することが可能な、熱転写記録法のよるプリント配線板の製造方法で使用する熱転写シートを提供することにある。さらに、前記熱転写シートは、熱転写後に、レジストインク層に対して、光照射工程や、熱硬化工程を不要とし、レジストインクパターン形成直後に、エッチング処理を可能とするものである。
【解決手段】前記熱転写シートは、基材の上にスチレンマレイン酸系樹脂を主成分とするレジストインク層が設けられたものである。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱転写記録法によりコンピュータからのデータを直接プリント配線板に回路パターンを形成するために使用する熱転写シートに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、プリント配線板の製造方法としては、ガラス布にエポキシやポリイミド等の樹脂を含浸させたものや、セラミック、ベークライト等の基体の上に金、銀、銅、白金、アルミニウム等の金属を設けた基板に、導体回路パターンに相当するレジストのパターンを形成した後、エッチング処理により導体回路パターンを形成し、更に、表面に保護用のレジストパターンを形成し、最終的に部品実装のための情報を表面にマーキング印刷するという方法が採られていた。
【０００３】上記したレジストパターンの形成やマーキング印刷には、液状あるいは予め一定の厚さに成形された、通称ドライフィルム（以下ＤＦと称す）と呼ばれる感光性樹脂を基板上に設けた後、所望のパターンに対応するフォトマスクを通して紫外線露光した後、現像処理を行うか、あるいは所望のパターンに対応したスクリーン版を用いてスクリーン印刷によりパターン形成を行っていた。
【０００４】しかしながら、このような従来の製造方法では、ＣＡＤ等で設計したデータから、フォトマスクあるいはスクリーン版を作成しなければならず、そのためのコストや作成期間を要すという問題を有していた。また、設計の一部を変更する場合でもフォトマスクあるいはスクリーン版を新たに作成し直さなければならず、容易ではなかった。また、パターン形成までの工程が長く、且つ複雑であるという問題も有していた。
【０００５】また、ＤＦを用いる方法では、現像の工程で使用する薬品類に費用がかかり、環境問題の観点から使用した現像液の処理のための設備や工程に対する配慮が必要であるという問題も有していた。
【０００６】また一部では、フォトマスクやスクリーン版を作成せず、基板上に設けたＤＦ等の感光性樹脂にＣＡＤのデータに対応するレーザー光を直接走査させ、パターン形成を行い、その後現像を行うという方法も採用されている。
【０００７】しかし、この方法では、前述したフォトマスクあるいはスクリーン版の作成の問題は解決するものの、高価な光学系や、タクトを稼ぐためレーザー光を複数設けるなど、装置コストが高いという問題が新たに発生する。また、現像時の問題は解決されない。
【０００８】スクリーン印刷法では、スクリーン版の伸びによるテンションの劣化により塗布厚や位置精度のバラツキが生じないように、印刷条件を厳しく管理する必要があった。また、使用した版を洗浄する際に薬品を使用するため、やはり環境問題に対する配慮が必要であった。スクリーン印刷法でも、版を洗浄する際、薬品を使用するため、やはり環境問題に対する配慮が必要であった。
【０００９】また、上記２つの方法の共通の問題として、特に少量多品種の生産においては、マスクやスクリーン版の費用に占める割合が相対的に大きくなり、また段取り替え作業のために製造ラインを停止するという時間的ロスも相対的に大きくなり、対応が困難であるという問題も有している。
【００１０】これら従来の問題を解決する方法として、インクジェットによりレジストパターンを直接描画するという方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。ところが、インクジェット用のレジストインクは、インク中の樹脂等の固形分が１０重量％程度であり、溶剤に水を使用していることから、インクジェットによって回路パターンが描写された後に、１２０℃の温度で１５分、基板を加熱乾燥する工程が前記従来技術に比べて必要であった（例えば、特許文献２参照。）。また、インクジェット用のレジストインクは、被転写体の銅箔には、浸透しない。そのためインクドット形状が残像しやすいため精細な回路パターンには、不向きであった。さらに、銅箔上のレジスト層は、ある程度の厚みを持たないとエッチング時の酸性液に侵されるものであるが、インクジェット記録法では、１回のインクの突出では、必要とされるレジスト層の厚みを形成することが難しい場合があり、その際には、複数の重ねインク突出をするため、工程上時間がかかることがあった。また、重ね時の回路パターンのずれが発生し、回路パターンの精度の低下をもたらした。
【００１１】インクジェット記録法のこれらの問題を解決する方法として、熱転写記録法により、ドライの熱溶融性のレジストインクをプリント配線板上に直接形成する方法が提案された（例えば、特許文献３参照。）。ところが、特許文献３で記載された実施例で使用するレジストインクは、光硬化性樹脂からなるインクであり、熱転写によりプリント配線板上に回路パターンが形成された後に、紫外線を照射して、インクパターンを光硬化させる工程が必要であった。また、光硬化性樹脂からなるレジストインク層をもつ熱転写シートは、その保管に注意をしないと、経時変化を起こして自然硬化し、熱転写できないと言う問題があった。
【００１２】
【特許文献１】
特開昭５６−６６０８９号公報（第１頁）
【特許文献２】
特開平８−２３６９０２号公報（
【００３０】）
【特許文献３】
特開平６−２３７０６４号公報（
【００２０】）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】本発明における課題は、現像廃液処理の問題がなく、プリント配線板の作製所要時間を大幅に短縮することが可能な、熱転写記録法のよるプリント配線板の製造方法で使用する熱転写シートを提供することにある。さらに、前記熱転写シートは、熱転写後に、レジストインク層に対して、光照射工程や、熱硬化工程を不要とし、レジストインクパターン形成直後に、エッチング処理を可能とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】かかる課題は、基材の上にスチレンマレイン酸系樹脂を主成分とするレジストインク層が設けられた熱転写シートによって解決される。さらに、望ましくは、前記スチレンマレイン酸系樹脂の軟化点が８０〜１５０℃で、酸価が１００〜２５０である熱転写シートにより解決される。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明の熱転写シートに用いる基材は、厚さ１〜１０μｍのポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリイミド、などからなるプラスチックフィルムが用いられる。基材の背面側には、サーマルヘッドによる基材の融着を防ぐために、耐熱層を設ける。耐熱層は、厚さ０．０５〜１μｍで、シリコン変性樹脂、熱硬化性樹脂、滑剤、微粒子等からなるものである。
【００１６】基材の上に設けるレジストインク層は、スチレンマレイン酸系樹脂を主成分（主成分とは、インク層のバインダの中５０重量％以上を言う。）として用いる。スチレンマレイン酸系樹脂を主成分として用いることで、良好な熱転写性及びレジスト適性を得ることが出来る。さらに、スチレンマレイン酸系樹脂としては、軟化点が８０〜１５０℃で、酸価が１００〜２５０であるものを用いると良い。軟化点が、８０℃未満であると過転写されてしまい、回路パターンが滲んでしまう。軟化点が１５０℃を超えると逆に転写感度が低下して、回路パターンがかすれてしまう。また、酸価が１００未満であると、レジスト適性が悪くなる。
【００１７】銅箔への密着性の向上や、転写感度の向上のために下記に挙げる熱可塑性樹脂や、低融点化合物を適宜選択して加えることができる。熱可塑性樹脂としては、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂、エポキシ樹脂、アミド樹脂、ポリテルペン樹脂、スチレン樹脂、石油樹脂、ロジン等が挙げられる。低融点化合物としては、ポリエチレンワックス、パラフィンワックス、酸化ワックス、カルナバワックス、キャンデリラワックス、長鎖アルキルの脂肪族アルコールとアクリル酸もしくはメタクリル酸のエステル、たとえばオレイルアルコール、ミリスチルアルコール、ステアリルアルコール、セチルアルコール、エイコサノール等のアクリル酸エステル、メタクリル酸エステル等が挙げられる。
【００１８】さらに、顔料や分散剤を加えることができる。顔料を加えることで、レジストインク層を着色することが出来る。着色されたレジストインク層は、熱転写された後の回路パターンを視認することが容易となり、レジストインク層を着色することは、好ましい形態である。顔料としては、公知の顔料が使用できる。例えば、カーボンブラック、フタロシアニン系、キナクリドン系などの顔料が挙げられ、含有量としては、レジストインク層中に３〜４０重量％が好ましい。前記範囲未満であると着色濃度不足となる。前記範囲を超えると転写感度が低下する。
【００１９】レジストインク層の厚みとしては、０．１〜５．０μｍの範囲が好ましい。好ましくは、０．２〜１．０μｍの範囲であると良い。前記範囲未満であると、成膜性が劣り十分なエッチング特性が得られない。前記範囲を超えると良好な転写性が得られない。
【００２０】基材上にレジストインク層を設けるには、任意の溶剤にスチレンマレイン酸系樹脂等を溶解、分散させた塗布液を任意の塗布方法で塗布する。塗布方法としては、例えば、リバースロールコーター、グラビアコーター、バーコーター、ダイコーター、コンマコーター等のコーティング方法、または、スプレー塗布法等の公知の塗布方法が挙げられる。
【００２１】レジストインク層の熱転写性を向上させるために、基材とレジストインク層の間に、ワックス等の低融点物質を主材とする離型層を設けてもよい。低融点物質としては、前記レジストインク層で挙げた低融点物質を用いることができる。
【００２２】レジストインク層の銅箔への密着性を向上させるために、レジストインク層の上に熱可塑性樹脂を主材とする接着層を設けてもよい。熱可塑性樹脂としては、前記レジストインク層で挙げた熱可塑性樹脂を用いることができる。
【００２３】本発明の熱転写シートを使って、プリント基板に回路パターンを形成するための熱転写プリンタのサーマルヘッドの型には、シリアルヘッド、ラインヘッドがあるが、いずれのタイプも用いることができる。単位時間当たりの熱転写面積の多さを求めるのであれは、ラインヘッドを使用すると良い。逆に高精細な転写回路パターンを求めるのであれば、シリアルヘッドを使用すると良い。また、サーマルヘッドの発熱体の位置によって、平面型ヘッドと端面型ヘッド（縦型ヘッドも本型に含むものとする。）があるが、いずれのタイプも使用できる。ただし、高速熱転写や、高精細熱転写を目指すものであれば、端面型ヘッドを使用すると良い。
【００２４】プリント配線板上のレジストインクの非転写領域の露出した導電性層を除去するエッチング工程における方法及びその処理に用いるエッチング液等は、「プリント回路技術便覧−第二版−」（（社）プリント回路学会編、１９９３年発行、日刊工業新聞社発刊）記載の方法、エッチング液等を使用する事ができる。例えば導電性層が銅であれば、アンモニアエッチング液、塩化第二鉄液、塩化第二銅液、過酸化水素−硫酸、硝酸液等を使用する事ができる。
【００２５】また、上記エッチング工程後に残存するレジストインク層は、アルカリ水溶液で溶解除去することができる。アルカリ水溶液は、水を主体としてアルカリ性化合物及びまたは有機溶剤を含むものである。場合によっては、アルカリ水溶液は、加温して、レジストインク層を溶解除去することも出来る。
【００２６】上記アルカリ水溶液に含まれるアルカリ性化合物としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、珪酸ナトリウム、珪酸カリウム、珪酸リチウム、リン酸ナトリウム、アンモニア、エタノールアミン類等、無機及び有機のアルカリ源を挙げることができる。
【００２７】水を主体とした処理液に好ましく添加される有機溶剤としては、メタノール、エタノール、プロパノール、ベンジルアルコール、等の低級アルコールや芳香族アルコール類や、エチレングリコール、ポリエチレングリコール等の多価アルコール類、エーテルアルコール類、エーテルエステル類、エーテル類、ケトン類、エステル類等を挙げることができる。
【００２８】次に、本発明に係わるプリント配線板材料について説明する。本発明に係わるプリント配線板材料は、プリント配線板として最終的に絶縁性基板の片側もしくは両面に導電性層の配線パターンを形成し得るものである。本発明に係わる絶縁性基板としては、ガラス基材エポキシ樹脂板、紙基材フェノール樹脂板、紙基材エポキシ樹脂板、ガラス基材ポリイミド樹脂板、ポリエステルフィルム、ポリイミドフィルム、ポリアミドフィルム、及びポリフッ化ビニルフィルム等が挙げられる。また、絶縁性基板の厚さは６μｍ〜３．２ｍｍ程度であり、プリント配線板としての最終使用形態により、その材質と厚さが選定される。薄い基板については、複数枚張り合わせて用いても良い。
【００２９】また、この片面もしくは両面に設ける導電性層は、金属あるいは導電性高分子（プラスチック）等の有機物等のある程度以上の導電性があるものであればよい。金属としては、銅、銀、アルミニウム、ステンレス、ニクロム、及びタングステン等が挙げられる。金属導電層の厚さは５〜３５μｍが一般的であるが、高い解像度をもたらすためには、金属導電層の厚みは薄い方が好ましい。これら絶縁性基板及びその上に金属導電層を設けた積層板としては、「プリント回路技術便覧−第二版−」（（社）プリント回路学会編、１９９３年発行、日刊工業新聞社発刊）記載のものを使用する事ができる。
【００３０】
【実施例】以下本発明を実施例により詳しく説明するが、本発明はその趣旨を逸脱しない限り、下記実施例に限定されるものではない。
基材として、厚み４．５μｍのＰＥＴフィルムを使用した。基材の背面側に、シリコン系樹脂を厚み０．１５μｍに設けて、耐熱層を形成した。レジストインク層は、下記の成分のものを溶解、分散して、基材に塗布厚み０．５μｍに塗布、乾燥して実施例１〜４、比較例１〜３の熱転写シートを作製した。
レジストインク層の成分
樹脂　　　　　　　　　　　　　８．０
顔料（フタロシアニンブルー）　１．８
分散剤　　　　　　　　　　　　０．２
溶剤　　　　　　　　　　　　９０．０
合計　　　　　　　　　　　１００．０重量部
実施例１〜４、比較例１〜３の樹脂名と溶剤名は、表１の通りのものを使用した。
【００３１】
【表１】

【００３２】軟化点の測定方法は、環球法に準じて測定したものである。
【００３３】一方、厚さ２５μｍのＰＥＴフィルムの片面に、厚み１０μｍの銅箔が積層されたフレキシブル銅張積層板（サイズ：６０×９０ｍｍ）を用意した。ついで、上記の熱転写シートのレジストインク層と銅箔が接するように重ね合わせた。この後、熱転写テストプリンタにこのものをセットして、熱転写して回路パターンを形成した。
熱転写テストプリンタは、下記の仕様のものを使用した。
ドット数：３００ｄｐｉ
サーマルヘッド型：ライン型の端面型ヘッド
印刷速度：２インチ／ｓｅｃ
印加パワー：３０ｍｊ／ｍｍ^２
銅箔上で、レジストインク層に覆われてない領域の銅箔を５％硝酸エッチング液に１分間浸して除去した。最後に、銅箔上のレジストインク層を剥離液（５％水酸化ナトリウム水溶液）にて剥離して回路パターンを形成するとプリント配線板が得られた。この実施例においては、プリント配線板の作製所要時間は５分であった。得られたプリント配線板に対して、以下の評価方法で評価した。
【００３４】評価方法
▲１▼印刷適性
熱転写後の回路パターンを目視で評価した。
○：回路配線にかすれは見られない。
△：回路配線にかすれが見られる。
▲２▼耐エッチング性
エッチングした時の、レジストインク層の劣化を目視で評価した。
○：レジストインク層の剥がれがない。
×：レジストインク層の剥がれが見られる。
▲３▼剥離性
レジストインク層を剥離液で剥離した時のレジストインク層の剥離状態を評価した。
○：剥離残りがない。
×：剥離残りが見られる。
評価結果を表２にあらわす。
【００３５】
【表２】評価結果

【００３６】実施例１〜４は、実用上問題なかったが、比較例１〜３は、実用上問題のあるものであった。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の熱転写シートを用いて、基板上に回路パターンを形成したものは、フォトマスクが不要であるとともにアルカリ水溶液や有機溶剤などを用いる現像工程もないので、現像廃液処理の問題がなく、プリント配線板の作製所要時間を大幅に短縮することが可能であるという利点がある。さらに、熱転写後のレジストインク層に対して、光照射工程や、熱硬化工程を不要とし、従来技術に比べて作業所要時間を短縮することができるものである。

Claims (2)

1. 熱転写記録法によりプリント配線板の回路パターンを形成するために使用する熱転写シートであって、前記熱転写シートは、基材の上にスチレンマレイン酸系樹脂を主成分とするレジストインク層が設けられたことを特徴とするプリント配線板用熱転写シート。
2. 前記スチレンマレイン酸系樹脂の軟化点が８０〜１５０℃で、酸価が１００〜２５０であることを特徴とする請求項１記載のプリント配線板用熱転写シート。