JP2005539389A - メッキ法 - Google Patents

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Abstract

非水性メッキ抵抗性インキを、導電性金属(1種または2種以上)により任意に積層されている誘電体基板の選択された領域にインキジェット印刷によって適用し、そのメッキ抵抗性インキを化学線および/または粒子ビーム線に曝露して重合を生じさせ、1つまたは2つ以上の金属層を電解析出法または無電解析出法によって追加し、ここでその上層はエッチ抵抗性金属(1種または2種以上)であり、上記の重合したメッキ抵抗性インキをアルカリにより除去し、最後に上記誘電体基板に任意に直接積層されており、そしてエッチ抵抗性金属(1種または2種以上)の上層で保護されていない上記導電性金属(1種または2種以上)を化学エッチングによって除去することを含む電子デバイスの製造方法であって、上記メッキ抵抗性インキが実質的に溶媒を含まず、そしてA)30〜90部の、酸基を含まない、一またはそれ以上の官能価を含むアクリレート官能性単量体であって、5〜95重量%が一官能性単量体である上記アクリレート官能性単量体;B)1〜30部の、1個または2個以上の酸基を含むアクリレート官能性単量体;C)0〜20部のポリマーまたはプレポリマー;D)0〜20部のラジカル開始剤;E)0〜5部の着色剤;F)0〜5部の界面活性剤を含み、ここで上記インキは40℃において30cP(mPa)以下の粘度を有し、また全ての部数は重量によるものである上記の製造方法。

Description

発明の詳細な説明
本発明は、メッキ抵抗性アクリレートインキを、導電性金属により任意に積層されていてよい誘電体基板にインキジェットプリンターによって適用し、そのインキを化学線または粒子ビーム線への曝露によって重合させ、メッキ金属(1種または2種以上)表面を追加し、そして上記の重合したインキを化学的手段で除去することを含む、印刷回路板を製造するためのメッキ法に関する。誘電体基板がメッキ抵抗性アクリレートインキを適用する前に積層導電性金属を含んでいる場合、メッキ金属(1種または2種以上)で保護されていないそのような金属は化学エッチングによって除去される。
印刷回路板は、典型的には、6つまたは7つ以上の別個の段階を含むドライフィルムネガフォトレジスト法(dry film negative photo-resist process)のような複雑な方法によって製造される。第一に、誘電体基板が銅により積層または被覆され、次にその銅表面がフォトレジスト層で上塗りされる。印刷回路の必要な導電性回路部品の陰極であって、銀写真乳剤乾板であることが多いフォトツールが造られる。フォトツールはフォトレジスト層全面に直接置かれ、次いでUV光に曝露される。これはフォトレジスト層をUV光に曝露されたそれら領域中で重合および硬化させて、フォトレジスト層中に必要導電性回路部品のネガ潜像を生成させる。フォトレジスト層は、次に、フォトレジストの非曝露領域を除去するために化学的に処理される。この化学的処理は、典型的には、そのフォト抵抗性層が遊離カルボン酸基を含む場合は軽度にアルカリ性である。
次に、さらなる導電性金属が、電気分解的にか、または無電解析出法のいずれかで上記曝露表面の上にメッキされる。このさらなる金属は、最終銅回路部品の厚さを増すために任意に銅自体であってもよく、および/またはそれはエッチ抵抗性の導電性金属(1種または2種以上)の上層であってもよい。重合したフォトレジストは、次に、例えば、フォトレジスト層が遊離のカルボン酸基を含んでいる場合には、より強いアルカリを用いることによって化学的に除去される。最後に、誘電体基板に直接積層されており、そしてエッチ抵抗性材料によって保護されていない銅が化学エッチングによって除去される。
上記方法は印刷回路板(以後、PCB)の製造において広く用いられているけれども、この方法は、フォトレジスト層が別個に作られ、そして銅/誘電体基板ラミネートの全領域を覆って適用されるが故に面倒であり、費用がかかり、かつ材料不経済である。そのうえ、所望の導電性回路部品のネガ像を含むフォトツールは、そのフォトツールのUV透過性領域の直下ではないフォトレジストの領域中に現像および重合をもたらすUV光放射の回折が起こるように、フォトレジスト層から遠ざけて配置されることが多い。これはフォトツールを造るときに考慮されなければならず、しかも導電性回路部品の密度と鮮明度を低下させることがあり得る。さらに、フォトレジストの化学構造は、UV光への曝露前および曝露後の両方におけるその除去がアルカリ処理に依存する故に、非常に注意深く制御されなければならない。意図した導電性回路部品の密度と保全性は、非曝露フォトレジストが不完全に除去されるか、または曝露、重合したフォトレジストの一部が銅を化学エッチングする前に除去されるならば、ひどく損なわれることがあり得る。
従って、フォトレジストを導電性金属(1種または2種以上)により任意に積層されていてよい誘電体基板の特定の領域にインキジェット印刷技術を用いて適用することには、それがフォトツールの必要をなくする故に著しい魅力がある。その像、即ちネガ像はコンピュータから直接ディジタル的に利用され、加工処理工程の数は著しく減少され、フォトレジストを異なる力価の水性アルカリを用いて差違ストリッピングする必要が回避され、しかもフォトレジスト層から遠ざけて配置されるフォトツールが存在しない故に回路部品の改善された鮮明度と密度の潜在性がある。また、フォトレジストは化学的メッキから保護されるべきそれら領域に適用されるだけであるから、フォトレジスト材料に関してコストの節約もある。
本発明によれば、非水性のメッキ抵抗性(plate-resistant)インキを、導電性金属(1種または2種以上)により任意に積層されていてよい誘電体基板の選択された領域にインキジェット印刷によって適用し、そのメッキ抵抗性インキを化学線および/または粒子ビーム線に曝露して重合を生じさせ、1つまたは2つ以上の金属層を電解析出法または無電解析出法によって追加し、ここでその上層金属層はエッチ抵抗性金属(1種または2種以上)であり、上記の重合したメッキ抵抗性インキをアルカリにより除去し、最後に上記誘電体基板に任意に直接積層されており、そしてエッチ抵抗性金属(1種または2種以上)の上層で保護されていない上記導電性金属(1種または2種以上)を化学エッチングによって除去することを含む電子デバイスの製造方法であって、上記メッキ抵抗性インキが実質的に溶媒を含まず、そして成分:
A)30〜90部の、酸基を含まない、一またはそれ以上の官能価を含むアクリレート官能性単量体であって、5〜95重量%が1種または2種以上の一官能性単量体である上記アクリレート官能性単量体;
B)1〜30部の、1個または2個以上の酸基を含むアクリレート官能性単量体;
C)0〜20部のポリマーまたはプレポリマー;
D)0〜20部のラジカル開始剤;
E)0〜5部の着色剤;
F)0〜5部の界面活性剤
を含み、ここで上記インキは40℃において30cP(mPa)以下の粘度を有し、また全ての部数は重量によるものである上記の製造方法が提供される。
上記で明らかにしたように、メッキ抵抗性インキは有機溶媒を実質的に含まない。これは、追加の溶媒は必要とされないが、インキを調製するために使用される色々な成分の製造において痕跡量に過ぎない溶媒が不純物または副生成物として存在してもよいことを意味する。このインキはその総量に基づいて2部以下、さらに好ましくは1部以下、特に0.5部以下の有機溶媒を含むことが好ましい。メッキ抵抗性インキは有機溶媒を含まないことが非常に好ましい。
メッキ抵抗性インキの必要粘度は、使用される特定のプリントヘッド、特にその作動温度に大きく依存している。現在、最も適した工業用プリントヘッドは25〜65℃の温度で作動する。従って、メッキ抵抗性インキの粘度は40℃において30cP(mPa)以下であることが好ましい。粘度は任意の適した装置で測定できるが、好ましくは、回転スピンドル、例えばNo.18スピンドルを持つブルックフィールド粘度計を用いて測定される。好ましくは、粘度は40℃で20cp(mPa)以下、特に15cP(mPa)以下である。また、粘度は40℃で5cp(mPa)以上、特に8cP(mPa)以上であることが好ましい。好ましくは、粘度は40℃で8〜15cp(mPa)である。好ましくは、プリントヘッドの作動温度は30〜60℃、特に35〜45℃である。
インキジェット印刷は、ドロップ・オン・デマンド(Drop on Demand:DOC)ペイゾ(peizo)インキジェットプリンターを用いて行われるのが好ましい。
1つの態様では、成分A)+B)+C)+D)+E)+F)の部数=100である。
前記で使用されている用語・アクリレート官能性は、CH2=C(R)CO−(ここでRは水素、アルキルまたはシアノである)のような反応性ビニル基の残基を含む任意の単量体を意味する。Rがアルキルであるとき、それはC1-6アルキルであるのが好ましい。アクリレート官能価はメタクリロイル基、または特にアクリロイル基によって与えられることが特に好ましい。この単量体類は比較的低い分子量を有することもできるし、或いはそれらは性質がオリゴマー性またはポリマー性であることができ、そして30,000ほどの大きさの分子量を持つものであることができる。それらは、インキ組成物の成分C)であるポリマーまたはプレポリマーとは、それらがアクリレート官能性単量体の重合から誘導されているポリマーまたはプレポリマーではないという点で区別される。それらは、しかし、高分子であってもよく、また、例えばポリエーテル類、ポリアミド類、ウレタン類、ポリエステル類および尿素類中におけるように、1個または2個以上のヘテロ原子によって連結されているヒドロカルビル基を含んでいてもよい。アクリレート官能性単量体のタイプと分子サイズに対する制限は、ただ、それらが一方と他方とが相溶性でなければならないこと、それらが最終のメッキ抵抗性インキ中で別々の相を形成してはいけないこと、エッチ抵抗性インキが規定の粘度を有しなければならないこと、および重合後の最終インキがアルカリ処理によって除去されなければならないことだけである。典型的には、アクリレート官能性単量体は30,000未満、より好ましくは10,000以下、さらに好ましくは5,000以下、特に2,000以下の分子量を有する;このことがメッキ抵抗性インキの粘度を規定の範囲内に保つのに役立つからである。酸基を含まないアクリレート官能性単量体の特定の例は、Sartomer(登録商標)506(イソボルニルアクリレート)、Sartomer(登録商標)306(トリプロピレングリコールジアクリレート)、Actilane(登録商標)430(トリメチロールプロパンエトキシレートトリアクリレート)、Actilane(登録商標)251(三官能性アクリレートオリゴマー)、Actilane(登録商標)411(CTFアクリレート)、Photomer(登録商標)4072(トリメチロールプロパンプロポキシレートトリアクリレート)、Photomer(登録商標)5429(ポリエステルテトラアクリレート)およびPhotomer(登録商標)4039(フェノールエトキシレートモノアクリレート)のような、商標名・Sartomer(登録商標)、Actilane(登録商標)およびPhotomer(登録商標)で商業的に入手できるものである。Sartomer(登録商標)、Actilane(登録商標)およびPhotomer(登録商標)は、それぞれCray Valley社、Akros BV社およびCognis社の商標である。単量体の他の例は、ラウリルアクリレート、イソデシルアクリレート、イソオクチルアクリレート、ブチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、ブタンジオールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリトリトールトリアクリレート、1,3−ブチレングリコールジアクリレート、1,4−ブチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、ペンタエリトリトールテトラアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、イソボルニルアクリレート、2−ノルボルニルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、フェノキシエチルアクリレートおよびテトラヒドロフルフリルアクリレートである。酸基を含まないこれらアクリレート官能性単量体の商業的な例は、実際問題として、痕跡量の酸性不純物を含んでいることがあり、この場合酸基を含まないアクリレート官能性単量体の部数は酸基を有しない試料のその部分として採用され、即ち酸基を本当に有するいかなる部分も除外される。
一官能性アクリレート単量体の量は成分A)の総重量に対して15−95重量%であることが好ましく、さらに好ましくは40重量%以上で95%重量以下、特に60−95重量%、さらに特別には70重量%以上で95重量%以下である。成分B)である1個または2個以上の酸基を含んでいるアクリレート官能性単量体の酸基は、好ましくはスルフェート、ホスフェート、または特にカルボン酸である。1個または2個以上の酸基を含んでいるアクリレート官能性単量体は、酸基を1個だけ含んでいることが特に好ましい。この酸基は電子デバイスの誘電体基板または導電性金属若しくは合金、例えば銅からメッキ抵抗性印刷インキを除去するのを可能にする。酸基は、また、銅のような導電性金属との接着を促進し、従ってインキ調合物中に他の特定の金属接着促進剤を存在させることは必須ではない。酸基(1個または2個以上)は一官能性アクリレート単量体の中にある。1個または2個以上の酸基を有するアクリレート官能性単量体の例は、アクリル酸、メタクリル酸、2−カルボキシルエチルアクリレート、2−アセトアミドアクリル酸、モノ−2−(アクリロイルオキシ)エチルスクシネート、2,2−ビス(アクリロイルアミド)酢酸、ビス(2−(メタクリロイルオキシ)エチルホスフェート、ビス(3−スルホプロピルピル)イタコン酸、エチレングリコールメタクリレート、イタコン酸、モノ−2−(メタクリロイルオキシ)エチルホスフェート、モノ−2−(メタクリロイルオキシ)エチルスクシネート、2−(スルホキシ)エチルメタクリル酸、2−アクリルアミド−2−メチル−1−プロパンスルホン酸、3−スルホプロピルアクリル酸、モノ−2−(メタクリロイルオキシ)エチルフタレート、3−スルホプロピルメタクリル酸、マレイン酸、フマル酸およびモノ−2−(アクリロイルオキシ)エチルフタレートである。アクリル酸、メタクリル酸および2−カルボキシエチルアクリレート、例えば(メタ)アクリル酸が、酸基含有アクリレート官能性単量体として非常に好ましい。
成分B)で表される1個または2個以上の酸基を含んでいるアクリレート官能性単量体の量は、好ましくは重量で20部以下、さらに好ましくは15部以下、特に10部以下である。成分B)で表される1個または2個以上の酸基を含んでいるアクリレート官能性単量体の量は、重量で3部以上、特に5部以上であることが好ましい。1個または2個以上の酸基を含んでいるアクリレート官能性単量体の量が5〜15重量部である場合に、有用な効果が達成された。
多くのカルボン酸含有単量体の精密な化学構造は不明であるが、それら単量体の説明からそれらは1個または2個以上のカルボン酸部分を確かに含んでいる。多くは、(メタ)アクリレート酸との反応によってエステル化され、その結果として、即ち意図的に遊離(メタ)アクリル酸を含んでいるジオールおよびポリオールから得られる。遊離(メタ)アクリル酸は、カルボン酸部分を含んでいる商業的に入手できるアクリレート官能性単量体の唯一の成分であることができる。それにもかかわらず、この発明の目的には、遊離(メタ)アクリル酸を含んでいるそのような商業的混合物が、酸価に関して単一の化合物とみなされる。
成分B)で表される1個または2個以上の酸基を含んでいる好ましいアクリレート官能性単量体は、KOH10mg/g以上、より好ましくはKOH20mg/g以上、さらに好ましくはKOH100mg/g以上、特にKOH200mg/g以上の酸価を有する。
前に記載したように、メッキ抵抗性インキは、金属の化学エッチング後にアルカリ性条件下で容易に除去されなければならない。従って、エッチ抵抗性インキ全体はKOH30mg/g超、さらに好ましくはKOH40mg/g超、特にKOH50mg/g超の酸価を有すべきことが好ましい。KOH150mg/g超の酸価を有するインキを用いてもよいけれども、一般的にはそのようなレベルで利点はない。
メッキ抵抗性インキは、水性または溶媒系であることができるアルカリ性条件下で除去することができる。溶媒系媒体は、一般に、有機アミン、特にエタノールアミンのようなアルカノールアミンを含む。好ましい有機溶媒は性質が極性である;このことが後続の水性洗浄処理におけるそれらの除去を助けるからである。しかし、水性のアルカリ媒体、典型的にはアルカリ金属水酸化物、同炭酸塩および同重炭酸塩を用いる方がはるかに好ましい。
成分C)であるポリマーまたはプレポリマーは、成分A)およびB)によって表されるアクリル官能性単量体と相溶性であるどんな高分子材料であってもよい。それは、成分A)およびB)によって表されるアクリレート官能性単量体とは、それがアクリレート官能価を持っていない点、および/またはそれが1種または2種以上のアクリレート官能性単量体を重合することによって誘導される点で区別される。このポリマーまたはプレポリマーは、典型的には、500〜約100,000の数平均分子量を有する。好ましくは、分子量は30,000以下、特に10,000以下である。また、分子量が700以上、特に1,000以上であることが好ましい。この高分子材料は、以下の樹脂の混合物を含めて、ポリウレタン、ポリエステル、ポリイミド、ポリアミド、エポキシ樹脂、シリコーン含有樹脂またはフッ素化樹脂材料のような任意の種類の樹脂に属することができる。このプレポリマーまたはポリマーは、成分A)およびB)によって表されるアクリレート官能性単量体の1種または2種以上と反応することもできるし、或いは成分A)およびB)によって形成されているアクリレートポリマーと層間化合物を形成することもできる。成分C)によって表されるポリマーまたはプレポリマーが水性アルカリ溶解性を示すことは必要条件ではないけれども、このことは、それが導電性回路部品を生成させた後の最終エッチ抵抗性インキの除去を助ける故に非常に好ましい。ポリマーまたはプレポリマーが成分A)およびB)によって表されるアクリレート官能性単量体によって形成されているポリマーと反応し、またはそのポリマーと強固に層間化合物を形成するある場合には、成分C)によって表されるポリマーまたはプレポリマーの水性アルカリ溶解性は不必要である。
成分C)が存在するときのその量は、メッキ抵抗性インキの総量の10重量部以下、さらに好ましくは5重量部以下、特に3重量部以下であることが好ましい。インキは成分C)を含まないことが特に好ましい。
成分D)によって表されるラジカル開始剤は、アクリレート官能性単量体の重合を開始させるためにこの業界において一般に用いられる任意の相乗剤を含むどんな開始剤であってもよい。開始剤および相乗剤は、それらが存在するとき、UV線のような化学線によって、または例えば電子ビーム線における加速粒子によって活性化させることができる。適した化学線源に、水銀ランプ、キセノンランプ、カーボンアークランプ、タングステンフィラメントランプ、レーザー、電子ビームおよび日光がある。中圧水銀ランプによって放射される紫外(UV)線が特に好ましい。かくして、ラジカル開始剤は、任意に、UV光によって活性化される光開始剤である。
適したラジカル開始剤および相乗剤の例は、次のものの混合物を含めて、アントラキノン、2−tert−ブチルアントラキノン、1−クロロアントラキノン、p−クロロアントラキノン、2−メチルアントラキノン、2−エチルアントラキノン、オクタメチルアントラキノンおよび2−アミルアントラキノンのようなアルキルおよびハロゲン置換アントラキノン類、1,4−ナフトキノン、9,10−フェナントラキノン、1,2−ベンズアントラキノン、2,3−ベンズアントラキノン、2−メチル−1,4−ナフトキノン、2,3−ジクロロナフトキノン、1,4−ジメチルアントラキノン、2,3−ジメチルアントラキノン、2−フェニルアントラキノン、2,3−ジフェニルアントラキノン、3−クロロ−2−メチルアントラキノン、レテンキノン、7,8,9,10−テトラヒドロナフタアントラキノン、1,2,3,4−テトラヒドロベンズアントラセン−7,2−ジオンのような任意に置換された多核キノン類、アセトフェノン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、2,2−ジエトキシ−2−フェニルアセトフェノン、1,1−ジクロロアセトフェノン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンおよび2−メチル−1−(4−メチルチオ)フェニル−2−モルホリン−プロパン−1−オンのようなアセトフェノン類;2−メチルチオキサントン、2−デシルチオキサントン、2−ドデシルチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、2,4−ジメチルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2−クロロチオキサントンおよび2,4−ジイソプロピルチオキサントンのようなチオキサントン類;アセトフェノンジメチルケタールおよびジベンジルケタールのようなケタール類;ベンゾイン、ベンジルベンゾインメチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテルおよびベンゾインイソブチルエーテルのようなベンゾイン類およびベンゾインアルキルエーテル類;アゾビスイソバレロニトリルのようなアゾ化合物;ベンゾフェノン、メチルベンゾフェノン、4,4’−ジクロロベンゾフェノン、4,4’−ビス−ジエチルアミノベンゾフェノンのようなベンゾフェノン類、ミヒラーケトンおよびキサントンである。重要な商業的開始剤および相乗剤は、Speedcure(登録商標)ITX、EHAおよび3040、Irgacure(登録商標)184、369、907および1850並びにDaracure(登録商標)1173である。Speedcure(登録商標)、Irgacure(登録商標)およびDaracure(登録商標)は、それぞれLambson PlcおよびCiba GmbHの登録商標である。
ラジカル開始剤および相乗剤の量は、メッキ抵抗性インキの総量に基づいて、好ましくは20部以下、さらに好ましくは15部以下、特に10部以下である。また、ラジカル開始剤の量は0.1部以上であることが好ましい。
貯蔵下での安定性を改善するために、インキを2液型組成物で利用することが好ましいことがある。好ましい2液型組成物において、ラジカル開始剤(成分D)とカルボキシ含有アクリレート(成分B)とは分けられる。特に好ましい2液型組成物において、開始剤は、成分Aを構成するアクリレート官能性単量体、特に一官能性アクリレート単量体の一部または全部と一緒に調合物中で利用される。
メッキ抵抗性インキジェット組成物の成分E)である着色剤は顔料であるのが好ましく、そしてインキ中における自己分散を促進する表面改質を持つそれら顔料を含めて有機性または無機性であることができる。顔料は、例えばカラーインデックスの第三版(1971年)、並びにそれらに対する後の改訂版および補遺中で“Pigments(顔料)”と見出しが付けられている章の下で説明される、認められた部類の任意のものに由来することができる。無機顔料の例は、二酸化チタン、紺青、硫化カドミウム、鉄酸化物、朱、群青、およびクロム酸塩、モリブデン酸塩および混合クロム酸塩を含めてクロム顔料、鉛、亜鉛、バリウム、カルシウムの硫酸塩、並びにプリムローズクロム、レモンクロム、ミドルクロム、オレンジクロム、スカーレットクロムおよびレッドクロムと言う名称の下で緑がかった黄色−赤色の顔料として商業的に入手できる上記の混合物および改良物である。有機顔料の例は、アゾ、ジアゾ、縮合アゾ、チオインジゴ、インダンスロン、イソインダンスロン、アンタンスロン(anthanthrone)、アントラキノン、イソジベンザスロン(isodibenzathrone)、トリフェンジオキサジン、キナクリドンおよびフタロシアニンの各系列からのもの、特に銅フタロシアニンおよびその核ハロゲン化誘導体、そしてまた酸性染料、塩基性染料および媒染染料のレーキである。カーボンブラックは厳密に無機性であるけれども、それはその分散性において有機顔料の方により似た挙動をする。好ましい有機顔料はフタロシアニン類、特に銅フタロシアニン類、モノアゾ類、ジアゾ類、インダンスロン類、アンタンスロン類、キナクリドン類およびカーボンブラック類である。
前記で述べたように、メッキ抵抗性インキジェット組成物は、誘電体基板と、PCBのような導電性層のコーティングとを含む電気的デバイスの製造において役に立つ。この工業分野において、好ましい色は青色または緑色であり、従って顔料はフタロシアニン系列のものが好ましい。青色顔料の例は、C.I.ピグメントブルー1、15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、24および60である。緑色顔料は一般に青色顔料と黄色または橙色顔料との混合物であるか、またはそれはハロゲン化金属フタロシアニン、例えば銅またはニッケル臭素化フタロシアニンのような緑色顔料自体であってもよい。
顔料は、典型的には、メッキ抵抗性インキジェット組成物に、それを分散剤の存在下でアクリレート官能性単量体の1種または2種以上と一緒にミリングすることによって組み込まれる。分散剤はポリエステル/ポリアミンであるのが好ましく、そして例えば米国特許第6,197,877号明細書に開示される分散剤である。このタイプの分散剤は、商標名Solsperse(登録商標)分散剤(Avecia Ltd)で入手できる。分散剤は、また、一部スルホン化された銅フタロシアニン顔料の四級アンモニウム塩のような相乗剤を含んでいてもよい。このような相乗剤の例は英国特許−A−1508576号、同2108143号およびWO01/14479号明細書に開示され、商標名Solsperse(登録商標)で入手できる。
分散剤対相乗剤の比は、典型的には重量で1:1〜10:1、好ましくは重量で約5:1である。分散剤および相乗剤の顔料に対する総量は広い範囲にわたって変えることができ、そして典型的には着色剤の重量に対して50〜150重量%である。メッキ抵抗性インキ中の着色剤の量は、好ましくは5重量部以下、さらに好ましくは3重量部以下、特に2重量部以下である。
メッキ抵抗性インキ組成物の成分F)である界面活性剤は、それが存在するときインキ組成物の均質性を促進し、そして得られるインキに対して望ましい表面張力および湿潤性を与えるどんな表面活性物質であってもよい。界面活性剤は、また、インキ組成物の粘度を所望とされる範囲に調整するように選ぶことができる。それは、好ましくはアニオン性、または特にノニオン性であり、好ましくは任意にケイ素原子および/またはフッ素を含んでいる、性質が脂肪性のものである。
界面活性剤はアクリレート単量体(成分A)と反応性であるのが好ましく、そしてそれは前記で定義された1個または2個以上の(メタ)アクリレート官能性基を含んでいることが特に好ましい。有機ケイ素アクリレート界面活性剤の例は、式−Si(R1,R1)-O(ここで、R1はアルキルまたはアリールであることができる一価のヒドロカルビルである)の繰返単位、そしてまた式−Si(-X-R1-O-)(ここで、Xは(メタ)アクリレート部分である)の少なくとも1つの基を含むポリシリコーンである。特定の例はTego Chemie社のTegorad(登録商標)2200Nおよび2100である。
メッキ抵抗性インキは20〜40mN/m、特に25〜35mN/mの表面張力を有するのが好ましい。従って、界面活性剤の量は一般に0.1〜0.6重量部である。
メッキ抵抗性インキは、さらに、放射線または粒子ビーム硬化性組成物中で一般に使用される他の補助剤を含んでいることができる。このような補助剤に、滑り調節剤、チキソトロープ剤、発泡剤、消泡剤、ワックス、オイル、可塑剤、バインダー、酸化防止剤、光開始剤安定剤、光沢剤、殺カビ剤、殺菌剤、有機および/または無機充填材粒子、均展剤、不透明剤、静電防止剤および金属接着促進剤がある。
メッキ抵抗性インキは、それがプリントヘッドのインキジェット印刷ノズルから絞り出された後の任意の都合のよい時間に化学線および/または粒子ビーム線に曝露することができ、そしてそれにはインキの飛行時(in-flight)および飛行後(post-flight)曝露法がある。
電子デバイスの回路部品はこのようなデバイスに常用されるどんな金属または合金であってもよく、それには金、ニッケル/金、ニッケル、錫、錫/鉛、アルミニウム、銀、パラジウム、錫/アルミニウム、特に銅がある。
電子デバイスの誘電体基板はどんな非導電性材料であってもよいが、典型的には紙/樹脂複合材料、樹脂/ガラス繊維複合材料、セラミック、ポリエステルまたはポリイミド(例えばDuPont社のKapton)である。
前に記したように、メッキ抵抗性インキは、導電性金属(1種または2種以上)により任意に積層されている誘電体基板にインキジェット印刷することによって適用することができる。金属(1種または2種以上)は連続シートの形をしていてもよいし、或いは先在電気回路の形をしていてもよい。好ましくは、導電性金属は連続シートの形をしており、そして好ましくは銅である。
誘電体基板が導電性金属により積層されていないとき、金属メッキ層は無電解法を用いて析出させることができるだけである。一般に、無電解析出プロセスの前に、誘電体基板をパラジウム、パラジウム/錫またはニッケルにより水性酸媒体中での、またはコロイド状硫化パラジウムによる処理が行われる。この前処理はメッキ金属(1種または2種以上)のより良好な接着に備えるものである。
無電解析出は、一般に、誘電体基板をホルムアルデヒドのようなアルデヒドの存在下で必要金属のアルカリ性水溶液により浸漬または噴霧することによって成し遂げられる。銅の場合、典型的な水溶液は3gm/リットルの硫酸銅、6−9gm/リットルのホルムアルデヒドおよび6−9gm/リットルの水酸化ナトリウムを含んでいる。典型的な温度は60分までの時間で20〜60℃であるが、但し25℃で30分が十分である。
無電解法は金属メッキ層をむしろ粒状形で析出させる傾向があり、従ってその金属層(1つまたは2つ以上)を電気分解法で追加するのが非常に好ましい。しかし、このような方法は、誘電体基板が導電性金属の表面層を既に含んでおり、これが次に電気分解法において陰極を形成するときに利用することができるだけである。電気分解メッキ処理は、典型的には、メッキされるべき金属(1種または2種以上)を含んでいる水性酸浴から20〜60℃の温度において行われる。電気分解メッキ浴の例は、200gm/リットルの硫酸を有する5gm/リットルの硫酸銅;300gm/リットルの硫酸ニッケル、60gm/リットルのニッケル金属、40gm/リットルの塩化ニッケルおよび40gm/リットルのホウ酸;pH3.5〜5.0の1トロイオンス/ガロンのシアン化カリウム・金である。
メッキされた金属(1種または2種以上)の層は80ミクロン以下、さらに好ましくは50ミクロン以下、特に20ミクロン以下の厚さであるが好ましい。
メッキ金属は、銅、錫、錫/鉛、銀、パラジウム、ニッケルおよび金であるのが好ましい。メッキ金属が銅であるとき、これは誘電体基板中における銅または銅回路部品の先存層の厚さを増すために使用することができる。メッキ金属が錫、錫/鉛、銀、パラジウム、ニッケルまたは金であるとき、これは、銅を環境から保護し、および/または電気的コンタクトを改善するために、その銅回路部品を覆って使用されることが多い。ニッケル層は、金の銅層中への移行を抑制するためにその銅と金との間で使用されることが多い。
導電性金属回路部品を含む誘電体基板は、最後にはんだマスクインキで処理することができる。
メッキ抵抗性インキは、化学線または粒子ビーム硬化性組成物の技術分野に知られているどんな方法によっても調製することができる。典型的には、成分A)とB)とが、20〜60℃の温度において、好ましくは均質な溶液が得られるまで減光条件下で急速攪拌しながら一緒に混合される。成分D)が次に加えられ、そして攪拌が20〜60℃において減光条件下で続けられる。最後に、任意成分のC)、E)およびF)が加えられる。
前記のように、成分E)は、好ましくは顔料、特に青色または緑色顔料であって、好ましくは顔料を分散剤と一緒に少量の成分A)および/または成分B)の存在下で粉砕、ペブルミリングまたはビードミリングする処理のような任意の適切な磨砕法によって調製される。成分E)が顔料であるとき、それは前もって分散された形でインキの他の成分に加えられる。
次に、インキ組成物は、好ましくは、どんな粒状物も除去するように20〜25℃で濾過される。濾過法には、また、インキ組成物がより細かいフィルター媒体、例えば10、6、4.5、2.5および1.2ミクロンのフィルターを逐次通過するカスケード濾過法として知られる方法もある。
化学エッチングは関係する金属または合金に適切な任意の手段で行うことができる。導電性金属が銅であるとき、エッチングは水性の酸性塩化銅(II)、水性のアンモニア性銅(II)錯体、および塩酸を任意に含んでいる水性塩化第二鉄を用いて行われるのが好ましい。
エッチングは典型的には20〜100℃の温度で行われるが、但しそれは25〜60℃で行われるのが好ましく、そしてそのエッチングは噴霧または浸漬を含み、この場合そのラミネートはそれが水平か垂直のいずれかの位置にあるときに化学的エッチング剤と接触させることができる。
噴霧は、特にラミネートが垂直位置にある場合に好ましく、それはこの垂直配置が除去された金属および/または合金を含有する化学的エッチング剤のより速やかな除去を可能にするからである。エッチングの速度は、例えば音波攪拌を利用して化学的エッチング剤を攪拌することによって速めることができる。
誘電体基板、および本発明のメッキ抵抗性インキを用いて作られた導電性回路部品を含むラミネートは、電子デバイスの製造において単独で使用してもよいし、或いは印刷回路板(PCB)の中に組み合わせて使用してもよい。
本発明は次の非限定実施例によってさらに説明されるが、その実施例においては、重量部でないことが述べられていない限り言及は全て重量部に対する。
実施例1
Sartomer(登録商標)506(57.04部)、Sartomer(登録商標)306(12.92部)、Actilane(登録商標)430(5.60部)、Actilane(登録商標)251(5.60部)およびアクリル酸(5.0部)を、25℃において1時間一緒に攪拌して均質な溶液を与えた。次に、光開始剤であるSpeedcure(登録商標)EHA(4.0部)、Speedcure(登録商標)ITX(2.0部)およびIrgacure(登録商標)369(4.0部)を加え、そしてそのインキ組成物を60℃で減光条件下において攪拌してそれら光開始剤を溶解させた。
Solsperese(登録商標)32000/5000(1.44部)を有するIrgalite(登録商標)ブルーGLVO(2.0部)の、少量の上記単量体類中における前もってミリングされた分散液を加えた。得られたメッキ抵抗性インキを、次いで、粒状物を除去するために、カスケード法で10、6、4.5、2.5および1.2μの細孔サイズを持つ一連のミリポアフィルターを通過させた。
このメッキ抵抗性インキは、100rpmで回転するNo.18スピンドルが備え付けられたブルックシールド粘度計によって測定して、40℃において9.5cP(mPa)の粘度を有していた。20℃における表面張力はNouyリングで測定して28.0mN/mであった。基本インキジェット処理の始動およびファイヤリング(firing)は、Xaar XJ500/360プリントヘッドを用いたとき良好であった。
上記メッキ抵抗性インキを25μmの厚さまで被覆し、またインキの線を30μmの銅シートが積層されたガラス繊維/樹脂誘電体(FR4)板上に30μmの厚さまでインキジェット印刷した。このインキを、次に、120W/cmで走行する“Fusion Dバルブ”で与えられる300−900mJ/cm(パス速度10−35m/分において2.8−3.6W/cm2)のUV線によって重合させた。
硬化後、その鉛筆硬度はIPC-TM-650の試験法TM 2.4.27.2を用いて測定して2Hであった。
銅メッキに対する抵抗性は、200gm/リットルの硫酸を有する75gm/リットルの硫酸銅で30℃においてメッキしたとき良好であった。
ニッケル/金メッキに対する抵抗性は、300gm/リットルの硫酸ニッケル、60gm/リットルのニッケル金属、40gm/リットルの塩化ニッケルおよび40gm/リットルのホウ酸の水溶液から50℃においてニッケルでまずメッキしたとき中度であった。続いて、それを1トロイオンス/ガロンのシアン化カリウム・金を用いてpH3.5〜5および50℃において金でメッキした。
接着はASTM試験法D3359−87を用いたとき良好であった。
アルカリ剥離処理は、2.5−5%の水酸化ナトリウム水溶液を50℃において超音波浴中で使用したとき良好であった。

Claims (19)

  1. 非水性メッキ抵抗性インキを、導電性金属(1種または2種以上)により任意に積層されていてよい誘電体基板の選択された領域にインキジェット印刷によって適用し、そのメッキ抵抗性インキを化学線および/または粒子ビーム線に曝露して重合を生じさせ、1つまたは2つ以上の金属層を電解析出法または無電解析出法によって追加し、ここでその上層はエッチ抵抗性金属(1種または2種以上)であり、上記の重合したメッキ抵抗性インキをアルカリにより除去し、最後に上記誘電体基板に任意に直接積層されており、そしてエッチ抵抗性金属(1種または2種以上)の上層によって保護されていない上記導電性金属(1種または2種以上)を化学エッチングによって除去することを含む電子デバイスの製造方法であって、上記メッキ抵抗性インキが実質的に溶媒を含まず、そして
    A)30〜90部の、酸基を含まない、一またはそれ以上の官能価を含むアクリレート官能性単量体であって、5〜95重量%が一官能性単量体である上記アクリレート官能性単量体;
    B)1〜30部の、1個または2個以上の酸基を含むアクリレート官能性単量体;
    C)0〜20部のポリマーまたはプレポリマー;
    D)0〜20部のラジカル開始剤;
    E)0〜5部の着色剤;
    F)0〜5部の界面活性剤
    を含み、ここで上記インキは40℃において30cP(mPa)以下の粘度を有し、また全ての部数は重量によるものである上記の製造方法。
  2. 一官能性アクリレート単量体の量が成分A)の70重量%以上である、請求項1に記載の方法。
  3. 成分B)の量が1〜10重量部である、請求項1または請求項2のいずれかに記載の方法。
  4. 成分B)の量が3重量部以上である、請求項1〜2のいずれか1項に記載の方法。
  5. 成分B)がアクリル酸またはモノ−2−(メタアクリロイル)エチルフタレートである、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
  6. ラジカル開始剤がUV光で活性化される光開始剤である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
  7. インキが20〜40mN/mの表面張力を有する、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。
  8. インキの粘度が40℃において8〜20cP(mPa)である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
  9. 成分B)がKOH100mg/g以上の酸価を有する、請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。
  10. エッチ抵抗性インキ全体がKOH30mg/gmより大きい酸価を有する、請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法。
  11. 成分C)の量がゼロである、請求項1〜10のいずれか1項に記載の方法。
  12. ラジカル開始剤の量が0.1部以上である、請求項1〜11のいずれか1項に記載の方法。
  13. 誘電体基板が導電性金属により積層される、請求項1〜12のいずれか1項に記載の方法。
  14. 導電性金属が銅である、請求項13に記載の方法。
  15. 金属層(1層または2層以上)が電解析出法によって析出される、請求項13または請求項14のいずれかに記載の方法。
  16. 金属層(1層または2層以上)が銅、ニッケル、錫/鉛、銀、パラジウムまたは金である、請求項15に記載の方法。
  17. 成分A)+B)+C)+D)+E)+F)の部数=100である、前記請求項のいずれか1項に記載の方法。
  18. 前記請求項のいずれか1項に記載の方法によって製造されている、導電性回路部品を含んでいる電子デバイス。
  19. 印刷回路板である、請求項18に記載の電子デバイス。
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