JP2023068442A - 孔内樹脂充填方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の課題は、孔を有する基板の孔内に、充填樹脂材料を充填する方法において、基板の表面を汚染せず、また、充填樹脂材料が基板表面から凹まないように充填する方法を提供することである。【解決手段】孔を有する基板の片面に、支持体フィルム上にポジ型感光性樹脂層を有するポジ型ドライフィルムレジストのポジ型感光性樹脂層面を貼り付ける工程（１）、ポジ型ドライフィルムレジストを貼り付けた面の反対側から孔内を通して紫外線を照射し、ポジ型感光性樹脂層を感光させる工程（２）、該ポジ型ドライフィルムレジストの支持体フィルムを剥離する工程（３）、アルカリ現像液を用いて孔上のポジ型感光性樹脂層を除去する工程（４）、孔内に充填樹脂材料を充填する工程（５）、該基板からポジ型感光性樹脂層を除去する工程（６）を含む、孔内樹脂充填方法。【選択図】なし

Description

本発明は、孔内樹脂充填方法に関する。

電子機器の小型、多機能化に伴い、機器内部に使用されるプリント配線版も高密度化や回路パターンの微細化、プリント配線の多層化が進められている。多層プリント配線板は多層構造を成すために、一般的にスルーホール（孔）が形成されており、内壁を金属導電層で被覆した貫通孔を通して各層間の導通が行われている。

各層を積層するに際して、スルーホール（孔）内へ導電性材料や絶縁性材料等の充填樹脂材料を充填する場合がある（例えば特許文献１、２）。しかしながら、充填したそれらの充填樹脂材料をアニール処理して硬化させる際に、基板表面よりも凹んでしまうことがある。充填樹脂材料が凹むのは、充填樹脂材料が加熱により流動化し周囲に流れる影響、または、充填樹脂材料の硬化収縮による影響と考えられる（例えば特許文献３、４）。

また、充填樹脂材料をスルーホール内に充填する方法としては、例えば基板表面側からスキージにより埋め込んでいく方法を例示することができる（特許文献５）。しかしながら、この方法では、スルーホール周辺の基板表面が充填樹脂材料で汚染されたり、基板表面にスキージで擦った跡が発生したりする場合がある。また、基板表面の汚染を除去するために、基板表面を研磨する必要が生じるが、基板表面研磨を施した場合、基板に大きな傷が生じたり、基板寸法が変化したりする問題があった。

特開平７－１１１３７４号公報 特開平６－３２６４６６号公報 特開２００４－７００１号公報 特開２００４－１７２２６６号公報 特開２００２－１６４６４９号公報

本発明の課題は、孔を有する基板の孔内に、充填樹脂材料を充填する方法において、スルーホール周辺の基板の表面を汚染せず、また、充填樹脂材料が基板表面から凹まないように充填する方法を提供することである。

上記課題は、下記の孔内樹脂充填方法により解決される。

孔を有する基板の片面に、支持体フィルム上にポジ型感光性樹脂層を有するポジ型ドライフィルムレジストのポジ型感光性樹脂層面を貼り付ける工程（１）、ポジ型ドライフィルムレジストを貼り付けた面の反対側から孔内を通して紫外線を照射し、ポジ型感光性樹脂層を感光させる工程（２）、該ポジ型ドライフィルムレジストの支持体フィルムを剥離する工程（３）、アルカリ現像液を用いて孔上のポジ型感光性樹脂層を除去する工程（４）、孔内に充填樹脂材料を充填する工程（５）、該基板からポジ型感光性樹脂層を除去する工程（６）を含む、孔内樹脂充填方法。

本発明により、孔を有する基板の孔内に充填樹脂材料を充填する方法において、スルーホール周辺の基板の表面を汚染せず、また、充填樹脂材料が基板表面から凹まないように充填する方法を提供することができる。

本発明の孔内樹脂充填方法の実施形態の一概略工程図である。 本発明の孔内樹脂充填方法の実施形態の一概略工程図である。 本発明の孔内樹脂充填方法の実施形態の一概略工程図である。 本発明の孔内樹脂充填方法の実施形態の一概略工程図である。 本発明の孔内樹脂充填方法の実施形態の一概略工程図である。 本発明の孔内樹脂充填方法の実施形態の一概略工程図である。 本発明の孔内樹脂充填方法の実施形態の一概略工程図である。 本発明の孔内樹脂充填方法の実施形態の一概略工程図である。 本発明の孔内樹脂充填方法の実施形態の一概略工程図である。

以下、本発明の孔内樹脂充填方法について詳細に説明する。

本発明の孔内樹脂充填方法の実施形態の断面図を図１～図９に示す。孔１を有する基板２を用意する（図１）。次に、支持体フィルム５上にポジ型感光性樹脂層４を有するポジ型ドライフィルムレジスト３のポジ型感光性樹脂層４を有する側の面を、孔１を有する基板２の一方の面に貼り付ける（図２）。次いで、ポジ型ドライフィルムレジスト３を貼り付けた面の反対側から孔内を通して紫外線６を照射し、孔１上のポジ型感光性樹脂層４を感光させる（図３）。これにより、正確かつ選択的に孔１上のポジ型感光性樹脂層４のみを感光させることができ、続く現像液による孔１上の感光したポジ型感光性樹脂層４の除去を正確かつ選択的に行うことができる。次に、ポジ型ドライフィルムレジスト３の支持体フィルム５を剥離する（図４）。次に、感光したポジ型感光性樹脂層７を、アルカリ現像液を用いて除去する（図５）。次に、ポジ型感光性樹脂層４を有する面の反対側の面にマスキングフィルム９を貼り付けたのち、基板２のポジ型感光性樹脂層４を有する側から、孔１内に充填樹脂材料８を、スキージを用いて充填する（図６、図７）。この際、充填樹脂材料８は、ポジ型感光性樹脂層４と同じ高さまで充填されるが、基板２の表面にはポジ型感光性樹脂層４を有するため、スキージで全面を擦っても、基板２表面に傷を発生させることがなく、また充填樹脂材料８で孔１周辺の基板２の表面が汚染されることがない。次に、ポジ型感光性樹脂層４の除去液を用いて、ポジ型感光性樹脂層４を除去する（図８）。次に、必要に応じてアニール処理を施し、充填樹脂材料８を硬化させる。充填樹脂材料８は、上述のようにポジ型感光性樹脂層４の高さまで充填されており、ポジ型感光性樹脂層４を除去した後は、充填樹脂材料８が基板２の表面から凸状に出ている状態になることから、ポジ型感光性樹脂層４の厚みを充填樹脂材料８が硬化収縮する厚みに調整しておくことによって、アニール処理を施して充填樹脂材料８が硬化収縮しても、基板２の表面からの凹みが生じない（図９）。また、アニール処理を施して充填樹脂材料８が硬化収縮したのちに、ポジ型感光性樹脂層４を除去してもよい。

本発明における基板２としては、例えば、プリント配線板製造等に使用される、銅張積層板、（無）電解めっき済基板、フレキシブル銅張積層板、フレキシブルステンレス板、及びこれらの積層体等が使用できる。また、プリント配線板用の基板ではなくても、孔を有する基板であれば、金属板であっても、樹脂板であってもよく、金属板であれば例えば、銅、銅系合金（チタン銅合金、銅ニッケル合金等）、ニッケル、クロム、鉄、タングステン、ステンレスや４２アロイ等の鉄系合金、アルミ、アモルファス合金等の金属板が使用できる。

基板２への孔１の形成方法は、金型プレス、レーザーカッティング、トムソン刃等による押し切り法等が挙げられる。孔１の形状は、四角、円形、楕円、三角等が挙げられる。何れの形状であっても、本発明の孔内樹脂充填方法に適用できる。孔１の大きさは、形状が円形であれば、直径５０μｍ～１００００μｍ程度であるが、大きさは特に限定されない。

本発明の孔内樹脂充填方法におけるポジ型ドライフィルムレジスト３は、少なくとも、支持体フィルム５上にポジ型感光性樹脂層４を有する積層体である。

支持体フィルム５としては、光を透過する透明フィルム、光を遮光する白色フィルム又は有色フィルムであってもよい。支持体フィルムとしては、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィンフィルム；ポリイミド；ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、難燃ポリエチレンテレフタレート等のポリエステルフィルム；ポリカーボネート、ポリフェニレンサルフィド、ポリエーテルイミド、変性ポリフェニレンエーテル、ポリウレタン等の各種樹脂フィルムが使用できる。その中でも特に、ポリエチレンテレフタレートフィルムを使用すると、ラミネート適性、剥離適性、平滑性に対して有利であり、また、安価で、脆化せず、耐溶剤性に優れ、高い引っ張り強度を持つ等の利点から、非常に利用しやすい。支持体フィルムの厚さは、１～１００μｍであることが好ましく、１２～５０μｍであることがより好ましい。

本発明におけるポジ型ドライフィルムレジスト３は、支持体フィルム５とポジ型感光性樹脂層４の間に剥離層を有していてもよい。これにより、基板２にポジ型感光性樹脂層４を転写する特性を向上させることができる。該剥離層が含有することができる樹脂としては、例えば、ポリビニルアルコールが挙げられる。該剥離層に用いられるポリビニルアルコールのけん化度は特に限定されないが、８２～９９．５ｍｏｌ％であることが好ましく、より好ましくは８３～９８ｍｏｌ％である。これにより、支持体フィルム５と剥離層間の密着力が高く、かつ剥離層とポジ型感光性樹脂層４間の密着力によって、ポジ型ドライフィルムレジスト３が折れ曲がった場合でも、ポジ型感光性樹脂層４の剥がれを抑制することができる。使用するポリビニルアルコールは、未変性のものでも、部分的に変性基を導入し、耐水性、耐溶剤性、耐熱性、バリア性、柔軟性等の機能性を付与したものを用いても構わない。また、合成品を用いてもよいし、市販品を用いてもよい。

ポジ型感光性樹脂層４は、ノボラック樹脂及びキノンジアジドスルホン酸エステルを主成分として含むことが好ましい。「主成分として含む」とは、ポジ型感光性樹脂層４の全不揮発分量に対する、ノボラック樹脂及びキノンジアジドスルホン酸エステルの含有量が、６０質量％以上であることを言う。該含有量は、７０質量％以上であることがより好ましく、７５質量％以上であることがさらに好ましく、上限値は１００質量％である。ノボラック樹脂は、フェノール類とアルデヒド類とを、酸触媒を用いて縮合して得られる樹脂であり、例えば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、キシレノールノボラック樹脂、レゾルシノールノボラック樹脂、ナフトールノボラック樹脂等が挙げられる。

ノボラック樹脂の原料となるフェノール類としては、例えばフェノール、ｏ－クレゾール、ｍ－クレゾール、ｐ－クレゾール、ｏ－エチルフェノール、ｍ－エチルフェノール、ｐ－エチルフェノール、ｏ－プロピルフェノール、ｍ－プロピルフェノール、ｐ－プロピルフェノール、ｏ－ブチルフェノール、ｍ－ブチルフェノール、ｐ－ブチルフェノール、オクチルフェノール、２，３－キシレノール、２，４－キシレノール、２，５－キシレノール、２，６－キシレノール、３，４－キシレノール、３，５－キシレノール、２，３，５－トリメチルフェノール、３，４，５－トリメチルフェノール、メトキシフェノール、２－メトキシ－４－メチルフェノール、ビニルフェノール、アリルフェノール、ベンジルフェノール、メトキシカルボニルフェノール、ベンゾイルオキシフェノール、クロロフェノール、カテコール、レゾルシノール、ピロガロール、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、β－ナフトール、ｐ－ヒドロキシフェニル－２－エタノール、ｐ－ヒドロキシフェニル－３－プロパノール、ｐ－ヒドロキシフェニル－４－ブタノール、ヒドロキシエチルクレゾール等が挙げられる。これらのフェノール類は単独又は２種類以上組み合わせて用いることができる。

ノボラック樹脂の原料となるアルデヒド類としては、例えば、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピルアルデヒド、ブチルアルデヒド、イソブチルアルデヒド、フルフラール、ベンズアルデヒド、ヒドロキシベンズアルデヒド、メトキシベンズアルデヒド、ヒドロキシフェニルアセトアルデヒド、メトキシフェニルアセトアルデヒド、クロトンアルデヒド、クロロアセトアルデヒド、クロロフェニルアセトアルデヒド、アセトン、グリセルアルデヒド、グリオキシル酸、グリオキシル酸メチル、グリオキシル酸フェニル、グリオキシル酸ヒドロキシフェニル、ホルミル酢酸、ホルミル酢酸メチル等が挙げられる。これらのアルデヒド類は単独又は２種類以上組み合わせて用いることができる。

キノンジアジドスルホン酸エステルとしては、２，４－ジヒドロキシベンゾフェノンのｏ－ナフトキノンジアジドスルホン酸エステル、２，３，４－トリヒドロキシベンゾフェノンのｏ－ナフトキノンジアジドスルホン酸エステル、２，３，４，４′－テトラヒドロキシベンゾフェノンのｏ－ナフトキノンジアジドスルホン酸エステル等が挙げられる。また、フェノール樹脂のキノンジアジドスルホン酸エステル、クミルフェノールのキノンジアジドスルホン酸エステル、ピロガロール・アセトン樹脂のキノンジアジドスルホン酸エステル等を挙げることができる。

ポジ型感光性樹脂層４において、キノンジアジドスルホン酸エステルは、ノボラック樹脂１００質量部に対し、１０～５０質量部の割合で配合するのが好ましく、１５～４０質量部の割合で配合するのがより好ましい。この配合量とすることで、耐酸性や基材との密着性が著しく優れ、金属や金属酸化膜等の種々の素材のエッチング加工に好適である。

ポジ型感光性樹脂層４には、ノボラック樹脂及びキノンジアジドスルホン酸エステル以外にも、必要に応じて他の成分を含有させてもよい。例えば、カルボキシル基含有ポリ（メタ）アクリレート、ポリウレタン樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂等の樹脂を含有してもよい。これらの樹脂の添加によって、可とう性、耐エッチング液性、現像性、密着性が向上する場合がある。また、溶剤、着色剤（染料、顔料）、光発色剤、光減色材、熱発色防止剤、充填剤、消泡剤、難燃剤、密着性付与剤、レベリング剤、剥離促進剤、酸化防止剤、香料、熱硬化剤、可塑剤、撥水剤及び撥油剤等を含有してもよい。これらの添加剤はポジ型感光性樹脂層４の全不揮発分量に対して、各々０．０１～２０質量％程度含有することができる。これらの成分は１種を単独で用いてもよいし、２種類以上を組み合わせて用いることもできる。

ポジ型感光性樹脂層４の厚さは、３～２０μｍであることが好ましい。３μｍ未満であると、基板の凹凸に追従してラミネートできない場合がある。２０μｍより厚いと、紫外線の露光時に光がポジ型感光性樹脂層の奥まで届かず、感光が不十分になる場合がある。

ポジ型ドライフィルムレジスト３を基板２に貼り付ける方法は、基本的には、ポジ型ドライフィルムレジスト３をラミネートするために広く使用されているラミネート装置を適用可能であり、少なくとも加熱、圧着できればよい。具体的には、ロールラミネーター、真空ラミネーターを使用することができる。ポジ型ドライフィルムレジスト３が孔１を被覆するように基板に貼り付けることが好ましい。

本発明においてポジ型感光性樹脂層４の露光に用いる紫外線の光源は、超高圧水銀灯、高圧水銀灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ等を用いることができる。

本発明に係わるアルカリ現像液としては、アルカリ水溶液が有用に使用される。該アルカリ現像液が含有することができる塩基性化合物としては、例えば、ケイ酸アルカリ金属塩、アルカリ金属水酸化物、リン酸アルカリ金属塩、炭酸アルカリ金属塩、リン酸アンモニウム、炭酸アンモニウム塩等の無機塩基性化合物；エタノールアミン、エチレンジアミン、プロパンジアミン、トリエチレンテトラミン、モルホリン、水酸化テトラメチルアンモニウム等の有機塩基性化合物を挙げることができる。感光したポジ型感光性樹脂層７に対する現像性を調整するために、該アルカリ現像液の濃度、温度を適宜調整することが好ましい。該アルカリ現像液の温度が高いほど、現像速度が速くなることから、２５℃以上の温度が好ましい。該アルカリ現像液における塩基性化合物の濃度としては、水酸化カリウムの場合、１～４質量％であることが好ましい。現像に使用する装置としては、ディップ処理装置、シャワースプレー装置等を利用することができ、シャワースプレー装置を利用する場合、シャワーのスプレー圧を調整することでも感光したポジ型感光性樹脂層７の現像性を調整することができる。

孔１内に充填樹脂材料８を充填する方法は、限定されるものではないが、例えば、ゴム等のスキージをポジ型感光性樹脂層４に接触させながら、基板２の表面と平行に移動させながら充填樹脂材料８を孔１内に充填する方法（図６）や、充填樹脂材料８の粘度を低くして基板２を該充填樹脂材料８中に浸漬することによって孔１内に充填樹脂材料８を充填する方法等が挙げられる。孔１内に充填樹脂材料８を充填する際に、ポジ型感光性樹脂層４を貼り付けた面の反対側の面に貼り付けるマスキングフィルム９は、少なくとも粘着層と支持層を有し、基板２に貼り付けることが可能であり、充填樹脂材料８に触れても粘着層及び支持層が溶解せず、充填樹脂材料８を充填したのちにおいても容易に基板２から剥離でき、剥離した後に粘着層の一部が基板２に残存しないものを好ましく用いることができる。該マスキングフィルム９としては、例えば、エレップマスキングＮ－３８０（商品名、日東電工株式会社）、ペイントエース（登録商標）７２０Ａ（商品名、日東電工株式会社）、ＳＰＶ－Ｋ１００（商品名、日東電工株式会社）、スコッチメッキ用マスキングテープ８５１Ａ（商品名、住友３Ｍ株式会社）、スコッチ耐熱マスキングテープ２１４－３ＭＮＥ（商品名、住友３Ｍ株式会社）、マスキングテープＮＯ２３１１（商品名、ニチバン株式会社）、リオエルム（登録商標）ＬＥ９５１（商品名、トーヨーケム株式会社）等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

本発明に係わる充填樹脂材料８としては、例えば、絶縁体用ペースト、誘電体用ペースト、抵抗体用ペースト、半田ペースト、ガラスペースト、導電性樹脂ペースト、着色ペースト等が挙げられる。これらは熱硬化性、または活性線硬化性の特性を有するペーストであってもよい。

孔１内に充填樹脂材料８を充填したのちに、ポジ型感光性樹脂層４を除去する方法は、除去液としてアルカリ水溶液を使用する方法が挙げられる。該アルカリ水溶液としては、上述したアルカリ現像液と同様の無機塩基性化合物や有機塩基性化合物の水溶液を使用することができる。該除去液の濃度、温度は特に限定されず、ポジ型感光性樹脂層４を完全に除去できるように適宜調整して使用する。ポジ型感光性樹脂層４の除去に使用する装置は、上述したディップ処理装置、シャワースプレー装置等を利用することができる。

以下、実施例によって本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
ポリビニルアルコール（クラレポバール（登録商標）４４－８８、株式会社クラレ製）を準備し、５質量部に対して９５質量部の水を加え、温水で攪拌することで溶解させ、剥離層用塗液であるポリビニルアルコール水溶液を得た。

ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム（支持体フィルム、商品名：ダイアホイル（登録商標）Ｔ１００、２５μｍ厚、三菱ケミカル株式会社製）にワイヤーバーを用いて、上記剥離層用塗液を塗工し、９０℃で１０分間乾燥し、ＰＥＴフィルム上に２μｍ厚の剥離層を設けた。

次に、１００質量部のｏ－クレゾールノボラック樹脂（質量平均分子量４４，０００）と３０質量部の２，３，４－トリヒドロキシベンゾフェノンのナフトキノンジアジドスルホン酸エステルを、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート３００質量部に溶解した後、この溶液をメンブレンフィルター（孔径１μｍ）にてろ過して、ポジ型感光性樹脂層用塗液を得た。

次に、剥離層を設けた支持体フィルム５の剥離層面に、上記ポジ型感光性樹脂層用塗液を、ワイヤーバーで塗工して、８０℃で１０分間乾燥し、６μｍ厚のポジ型感光性樹脂層を形成した。このようにして３層の構造（支持体フィルム／剥離層／ポジ型感光性樹脂層）からなるポジ型ドライフィルムレジストを作製した。

次に、孔を有する銅貼積層板（サイズ２００ｍｍ×２００ｍｍ、基板厚０．４ｍｍ、孔径５００μｍ、銅厚１８μｍ）を用意した。上記のポジ型ドライフィルムレジストを、孔が被覆されるようにラミネートした。ラミネートには、一般的なプリント基板用ラミネーターを用いた。ラミネート条件は、ロール温度１１０℃、搬送速度０．５ｍ／ｍｉｎ、圧力０．２ＭＰａであった。

次に、ポジ型ドライフィルムレジストを貼り付けた面の反対側から、紫外線を照射した。この際、超高圧水銀灯光源（１２ｍＷ）で３００ｍＪ／ｃｍ^２の露光量で照射した。

次に、剥離層を設けた支持体フィルムを剥離した後、アルカリ現像液（１質量％の水酸化カリウム水溶液）に３０℃で、８０秒間浸漬させ、孔上の感光したポジ型感光性樹脂層を除去した。その後、水洗を行い、乾かした。

次に、ポジ型感光性樹脂層を有しない面にマスキングフィルムを貼り付けた後、スキージを用いて、充填樹脂材料（プリント配線板用導電性樹脂ペースト）を孔内に充填し、１００℃で５分間加熱して乾燥固化させた。次に、ポジ型感光性樹脂層を除去液（３質量％の水酸化カリウム水溶液）に３０℃で３分間浸漬させて除去した。

作製した基板を観察した結果、基板表面には充填樹脂材料の汚れがなく、また、孔内の充填樹脂材料は凹みなく充填されていた。

（比較例１）
孔を有する銅貼積層板（サイズ２００ｍｍ×２００ｍｍ、基板厚０．４ｍｍ、孔径５００μｍ、銅厚１８μｍ）を用意した。次に、マススキングフィルムを片面に貼り付け、次に、スキージを用いて、マスキングフィルムを貼り付けた面の反対側から、充填樹脂材料（プリント配線板用導電性樹脂ペースト）を孔内に充填し、１００℃で５分間加熱して乾燥固化させた。作製した基板を観察した結果、基板表面にはスキージで擦った充填樹脂材料の汚れがあり、また、孔内の充填樹脂材料には凹みが発生していた。

１ 孔
２ 基板
３ ポジ型ドライフィルムレジスト
４ ポジ型感光性樹脂層
５ 支持体フィルム
６ 紫外線
７ 感光したポジ型感光性樹脂層
８ 充填樹脂材料
９ マスキングフィルム

Claims (1)

1. 孔を有する基板の片面に、支持体フィルム上にポジ型感光性樹脂層を有するポジ型ドライフィルムレジストのポジ型感光性樹脂層面を貼り付ける工程（１）、ポジ型ドライフィルムレジストを貼り付けた面の反対側から孔内を通して紫外線を照射し、ポジ型感光性樹脂層を感光させる工程（２）、該ポジ型ドライフィルムレジストの支持体フィルムを剥離する工程（３）、アルカリ現像液を用いて孔上のポジ型感光性樹脂層を除去する工程（４）、孔内に充填樹脂材料を充填する工程（５）、該基板からポジ型感光性樹脂層を除去する工程（６）を含む、孔内樹脂充填方法。

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