JP2916939B2

JP2916939B2 - プリント配線板の製造方法

Info

Publication number: JP2916939B2
Application number: JP18252390A
Authority: JP
Inventors: 健治瀬古; 直純岩沢
Original assignee: Kansai Paint Co Ltd
Current assignee: Kansai Paint Co Ltd
Priority date: 1990-07-10
Filing date: 1990-07-10
Publication date: 1999-07-05
Anticipated expiration: 2014-07-05
Also published as: JPH0469990A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明はプリント配線板の製造方法に関し、更に詳し
くは、銅張積層板に電着塗装して平滑な塗膜を形成し、
且つネガ又はポジフィルムを通して紫外線等の活性光線
で容易に硬化する塗膜を形成することが可能で、且つ耐
アルカリエッチング性のあるプリント配線フォトレジス
ト用アニオン電着塗料を用いたプリント配線板の製造方
法に関するものである。

［従来の技術とその問題点］従来から、アニオン電着塗装によって得られる光硬化
塗膜を利用して、銅張積層板の表面に現像可能で且つ紫
外線硬化性に優れた均一な塗膜を形成することができる
プリント配線フォトレジストが得られている。現在、プ
リント配線板メーカーのほとんどは、エッチングフォト
レジストとして、アルカリ可溶型ドライフィルムや、ア
ニオン電着型フォトレジストを使用して、弱アルカリ現
像、銅や鉄の塩化物を主成分とする酸性エッチング、強
アルカリによる剥離によるプリント配線板の製造を行な
っている。

また、一部では溶剤可溶型や酸可溶型のドライフィル
ム又はカチオン電着型フォトレジストを用い、溶剤又は
弱酸現像、塩化アンモニウム、アンモニアを主成分とす
るアルカリ性エッチング、溶剤又は強酸による剥離によ
るプリント配線板が製造されている。

しかし、前者の場合、酸性エッチング剤は遊離の塩素
を発生しやすく、酸性雨等の大気汚染や、安全、衛生上
の問題がある。又、エッチング液の管理も煩雑であると
いう問題点がある。

また、後者の現像、剥離を溶剤で行う場合も、溶剤の
揮散による大気汚染、安全、衛生上の問題があり、現
像、剥離を酸で行う場合は、酸による設備の腐食の問題
があり、設備コストが高くなる。

このため、プリント配線板メーカーでは近年、弱アル
カリ現像、アルカリ性エッチング、強アルカリ剥離によ
るプリント配線板の製造方法の開発が強く望まれてい
る。

［問題点を解決するための手段］本発明者らは、前記の問題点を解決するための技術的
手段を見出すべく鋭意研究を重ねた結果、銅張積層板に
電着塗装して感光性レジスト膜の形成に用いるアニオン
電着型光硬化性樹脂として、不飽和当量を小さくし、ガ
ラス転移温度を低くした樹脂を用いることにより、少な
い露光量で十分架橋した硬化膜が得られ、レジスト膜が
アルカリエッチングに耐え得ることを見出し、本発明を
完成するに至った。

かくして、本発明に従えば、銅張積層板上に光硬化性アニオン電着塗料を電着塗装
した後、ネガフィルムを介して露光した塗膜を弱アルカ
リ液で現像し、しかる後に露出した銅を、アルカリ性エ
ッチング液でエッチングして除去し、さらに残存する塗
膜を強アルカリ液で剥離することによりプリント配線板
を得ることを特徴とするプリント配線板の製造方法が提
供される。

本発明によればまた、光硬化性アニオン電着塗料中のビヒクルとして、分子
中に重合性不飽和結合およびグリシジル基を有する化合
物を高酸価アクリル樹脂に付加してなる不飽和当量400
以下、酸価20〜300、ガラス転移温度15℃以下の水溶性
又は水分散性重合性不飽和樹脂を主成分とすることを特
徴とするプリント配線板の製造方法が提供される。

本発明の方法における光硬化性アニオン電着塗料組成
物は、基本的には水溶性又は水分散性重合性不飽和樹脂
及び光重合開始剤を主成分として含有するアニオン電着
性の組成物である。

この重合性不飽和樹脂には、たとえばアクリル酸、メ
タクリル酸などの不飽和酸と他のアクリル系モノマーと
を共重合させて得られる高酸価アクリル樹脂に、グリシ
ジルアクリレート、グリシジルメタクリレートなどの一
分子中に重合性不飽和結合およびグリシジル基を有する
化合物を付加させてなる樹脂が包含される。

アルカリエッチングに耐えるため、アクリル酸、メタ
クリル酸などの不飽和酸と共重合するアクリル系モノマ
ーとしては、例えばアクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸
エチル、メタクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−ブチル、
メタクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸iso−ブチル、メ
タクリル酸iso−ブチル、アクリル酸tert−ブチル、メ
タクリル酸−tert−ブチル、アクリル酸プロピル、メタ
クリル酸プロピル、アクリル酸ヘキシル、メタクリル酸
ヘキシル、アクリル酸オクチル、メタクリル酸オクチ
ル、アクリル酸ラウリル、メタクリル酸ラウリル、アク
リル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸２−エチルヘ
キシル、アクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸シク
ロヘキシル、アクリル酸ステアリル、メタクリル酸ステ
アリル、スチレン、ビニルトルエン、メチルスチレン、
クロルスチレン、酢酸ビニル、塩化ビニル、ビニルイソ
ブチルエーテル、メチルビニルエーテル、アクリロニト
リル、２−エチルヘキシルビニルエーテル、ジビニルベ
ンゼンなどがある。

また、親水性モノマーとしてアクリル酸２−ヒドロキ
シエチル、メタクリル酸２−ヒドロキシエチル、アクリ
ル酸２−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸２−ヒドロ
キシプロピル、ダイアセトンアクリルアミドなども使用
できるがこれらは量を多くするとレジスト膜の耐エッチ
ング性が不良になるので、該不飽和アクリル樹脂中に20
重量％以下の使用が好ましい。重合性不飽和樹脂は不飽
和当量400以下（好ましくは200〜330）ガラス転移温度1
5℃以下（好ましくは−20℃〜15℃）であり、さらに酸
価20〜300（好ましくは40〜120）、及び数平均分子量1,
000以上（好ましくは3,000〜30,000）であることが有利
である。

不飽和当量400以上、ガラス転移温度15℃以上になる
とアルカリエッチングに耐える硬化膜を得るための露光
量が多くなり生産性が低下する。膜面での露光量は解像
力の点から320〜420nmの紫外線を照射した場合、紫外線
光量で400mJ/cm²以下（好ましくは250mJ/cm²）がプリン
ト配線板の生産性に適している。

酸価が20より低いと水分散性が劣り、酸価が300より
高いと電着効率が低下し、所望の膜厚が得られなくなる
傾向がある。さらに数平均分子量が1,000より小さくな
ると塗膜形成能が低下するので実用上好ましくない。

本発明において用いられる電着組成物には、樹脂結合
剤として前記した樹脂以外に重合性不飽和基含有樹脂
（例えばエチレン性不飽和基を含有した、ポリエステル
樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂
など）、飽和樹脂（例えばポリエステル樹脂、ポリウレ
タン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂など）、オリゴ
マー（例えばトリプロピレングリコールジ（メタ）アク
リレートなど）などを樹脂100重量部に対して100重量部
以下、好適には50重量部以下の範囲で配合して、塗膜性
能を適宜調節することも可能である。

本発明において、重合性不飽和もしくは飽和樹脂の水
分散化または水溶化は樹脂骨格中に含まれるカルボキシ
ル基をアルカリ（中和剤）で中和することによって行な
われる。中和剤としては、たとえばモノエタノールアミ
ン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミンなどの
アルカノールアミン類、トリエチルアミン、ジエチルア
ミン、モノエチルアミン、ジイソプロピルアミン、トリ
メチルアミン、ジイソブチルアミンなどのアルキルアミ
ン類、ジメチルアミノエタノールなどのアルキルアルカ
ノールアミン類、シクロヘキシルアミンなどの脂環族ア
ミン類、カセイソーダ、カセイカリなどのアルカリ金属
水酸化物、アンモニアなどが挙げられ、これらは単独ま
たは混合物として使用できる。中和剤の使用量は骨格中
に含まれるカルボキシル基１モルに対して0.4〜1.0当量
の範囲が好ましく、0.4当量より少なくなると水分散性
が低下し電着塗装が困難となり、1.0当量より多くなる
と貯蔵安定性が劣るので好ましくない。

水溶化または水分散化した樹脂成分の流動性をさらに
向上させるために親水性溶剤、たとえばイソプロパノー
ル、ｎ−ブタノール、ｔ−ブタノール、メトキシエタノ
ール、エトキシエタノール、ブトキシエタノール、ジエ
チレングリコール、メチルエーテル、ジオキサン、テト
ラヒドロフランなどを加えることができる。親水性溶剤
の使用量はビヒクル成分100重量部に対し300重量部以下
の範囲が望ましい。

被塗物への塗布量を多くするために、疎水性溶剤、た
とえばトルエン、キシレン等の石油系溶剤；メチルエチ
ルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類；酢酸
エチル、酢酸ブチル等のエステル類;2−エチルヘキシル
アルコール等のアルコール類；などを加えることもでき
る。疎水性溶剤の使用量は樹脂成分100重量部に対し200
重量部以下の範囲が望ましい。

本発明において、不飽和樹脂と組合せて用いられる光
重合開始剤は、紫外線等の活性光線によりラジカル重合
を開始できるものであれば、特に制限されるものではな
く、代表的なものを例示すれば、ベンゾイン、ベンゾイ
ンメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンジ
ル、ジフェニルジスルフィド、テトラメチルチウラムモ
ノサルファイド、ジアセチル、エオシン、チオニン、ミ
ヒラーケトン、アントラキノン、クロルアントラキノ
ン、メチルアントラキノン、α−ヒドロキシイソブチル
フェノン、ｐ−イソプロピルαヒドロキシイソブチルフ
ェノン、α・α′ジクロル−４−フェノキシアセトフェ
ノン、１−ヒドロキシ１−シクロヘキシルアセトフェノ
ン、２・２ジメトキシ２−フェニルアセトフェノン、メ
チルベンゾイルフォトメイト、２−メチル−１−［４−
（メチルチオ）フェニル］・２・モルフォリノープロペ
ン、チオキサントン、ベンゾフェノンなどを挙げること
ができ、これらの使用量は樹脂成分（固形分）100重量
部に対して0.1〜10重量部の範囲がよく、0.1重量部より
少なくなると硬化性が低下するので好ましくなく、10重
量部より多くなると硬化皮膜の機械的強度が劣化する傾
向がある。また、必要に応じて染料や顔料なども添加で
きる。

本発明のプリント配線フォトレジスト用電着塗装は一
般には次のようにして行なわれる。

電着塗料組成物の電着は、該組成物を水溶化または水
分散化してなる電着塗装浴をpH6.0〜９、浴濃度（固形
分濃度）３〜25重量％、好ましくは５〜20重量％、浴温
度15〜40℃、好適には15〜30℃に管理し、ついでこのよ
うに管理された電着塗装浴に銅箔を張った絶縁基板を陽
極として浸漬し、一定電圧（１〜400V）の直流を印加す
るか、又は１〜400mA/dm²の一定電流の直流を印加する
ことにより行なわれる。また通電開始より所定電圧また
は電流を印加してもよく、また１〜30秒を要して徐々に
所定電流又は電圧まで上昇させてもよい。この場合、通
電時間は30秒〜５分が適当である。

電着塗装後、電着浴から被塗物を引き上げ水洗したの
ち、そのまま、または要すればエアーブロー、熱風など
により水切乾燥する。

本発明においては、前記の如くして得られた光硬化性
電着塗膜の表面を保護し、レジスト膜のブロッキングや
表面粘着性を改善するために、光硬化性電着塗膜上に水
溶性又は水分散性樹脂被膜を塗布するか、又は、水溶性
又は水分散性樹脂を主成分とするアニオン電着塗料の電
着塗装が行なわれる。

水溶性又は水分散性樹脂被膜を塗布するために用いら
れる樹脂としては、例えば、特開昭63−60594号公報に
記載の、酸基（例えばカルボキシ基）又は塩基（例えば
アミノ基）を導入した中和型樹脂、樹脂骨格中にそれ自
体親水性基（エーテル基など）を有する樹脂及び樹脂を
水中に分散した水分散型樹脂が挙げられる。前記水溶性
又は水分散性樹脂はガラス転移温度が20℃以上であるこ
とが必要である。具体的にはポリビニルアルコール、酢
酸ビニル樹脂、水溶性アクリル樹脂等が挙げられるが、
中でもポリビニルアルコール系の樹脂が粘着性が無く、
造膜性が良く水溶解性が良いなどの点で好適である。前
記水溶性又は水分散性樹脂を用いて光硬化性電着塗膜上
に樹脂被膜を形成させる方法としては、浸漬塗装、カー
テーンフローコーター塗装、エアスプレー塗装等を挙げ
ることができる。

光硬化性電着塗膜上に、さらに水溶性又は水分散性樹
脂を主成分とするアニオン電着塗料を電着塗装する方法
としては、例えば、特開平２−20873号公報に記載され
ている方法が挙げられる。この方法によって、２段目に
電着塗装する電着塗料に使用される水溶性又は水分散性
樹脂はアニオン性基を含み且つガラス転移温度が20℃以
上であれば、重合性不飽和樹脂または飽和樹脂のいずれ
に限定されるものでもない。水溶性又は水分散性を付与
できる親水基を含有し、エチレン性不飽和基を有するア
クリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウ
レタン樹脂等の不飽和樹脂や、これら樹脂中のエチレン
性不飽和基を除いた飽和樹脂等で、不飽和樹脂、飽和樹
脂ともアニオン電着できるアニオン性基を含有するもの
であれば、いずれの樹脂を使用しても良いが、不飽和樹
脂の方が、１段目の電着塗膜の感光性を低下させないの
でより好ましい。

前記のごとく、光硬化性電着塗膜上に水溶性又は水分
散性樹脂を塗布するか、又は、アニオン電着塗料を電着
塗装した感光性レジスト膜は、乾燥後、パターンマスク
がなされ、紫外線などの活性光線で露光される。

本発明において露光に使用する活性光線は、光重合開
始剤の種類によって異なるが、一般には3,000〜4,500Å
の波長を有する光線がよい。これらの光源として太陽
光、水銀灯、クセノンランプ、アーク灯などがある。活
性光線の照射による塗膜の硬化は数分以内、通常は１秒
〜20分の範囲で行なわれる。

また、現像処理は、塗膜面上に弱アルカリ水を吹きつ
けて、塗膜の未硬化部分を洗い流すことによって行なう
ことができる。弱アルカリ水は、通常サセイソーダ、炭
酸ソーダ、カセイカリ、アンモニア水など塗膜中に存在
する遊離のカルボキシル基を中和して、水溶性にするこ
とのできるものが使用可能である。例えば炭酸ソーダ水
溶液の場合、0.1％〜５％位が適当である。0.1％以下で
は現像が困難であり、５％以上では画像部を侵す恐れが
あるので、好ましくない。

ついで、現像処理によって基板上に露出した銅箔部分
（非回路部分）は、アルカリ性エッチング液を用いて、
エッチング処理によって除去される。

アルカリ性エッチング液としては、アルカリ性で水溶
性の銅錯塩を形成するアンモニア、アンモニウム塩化合
物等を含む溶液が用いられる。アンモニウム塩化合物と
しては、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、炭酸ア
ンモニウム、過硫酸アンモニウム等が挙げられる。エッ
チングは、レジスト膜の光硬化部（回路部）が侵されな
いpH8〜10の範囲で行なう。通常は、アンモニアとアン
モニウム塩化合物を主成分として、pH8〜10に調製した
アルカリ性水溶液が用いられるが、特にアンモニア水と
塩化アンモニウムを主成分としたアルカリ性エッチング
液が好適である。pHが８より低いとエッチングが困難と
なり、pHが10より大きいと画像部を侵す恐れがあるので
好ましくない。

エッチング処理は、現像処理された基板をエッチング
液に浸漬する方法、基板にエッチング液をシャワー状に
流下せしめる方法、あるいはスプレーで吹きつける方法
等によって行うことができる。

エッチング処理後、回路パターン上の光硬化塗膜は、
３〜10％のカセイソーダ、カセイカリ等の強アルカリ水
溶液によって溶解除去されて、基板上にプリント回路が
形成される。

［実施例］以下、本発明を実施例によってさらに具体的に説明す
る。なお、実施例中の「部」及び「％」は重量基準であ
る。

合成例１メチルメタクリレート25部、ｎ−ブチルメタアクリレ
ート５部、アクリル酸70部およびアゾビスイソブチロニ
トリル３部からなる混合液を、窒素ガス雰囲気におい
て、110℃に保持したプロピレングリコールモノメチル
エーテル90部中に３時間を要して滴下した。滴下後、１
時間熟成させ、アゾビスジメチルバレロニトリル１部及
びプロピレングリコールモノメチルエーテル10部からな
る混合液を１時間要して滴下し、さらに５時間熟成させ
て高酸価アクリル樹脂（酸価530）溶液を得た。次に、
この溶液にグリシジルメタクリレート100部、ハイドロ
キノンモノメチルエーテル0.08部及びテトラエチルアン
モニウムブロマイド0.6部を加えて、空気を吹き込みな
がら110℃で５時間反応させて重合性不飽和樹脂（酸価7
3、不飽和当量約285、数平均分子量15,000、Tg12℃）溶
液を得た。

合成例２〜７合成例１と同様の方法で行ない、高酸価アクリル樹脂
中のモノマー組成及びグリシジルメタアクリートの量を
変動した以外は全て合成例１と同じで、重合成性不飽和
樹脂の酸価数平均分子量も合成例１と同じであり、不飽
和当量、Tgを変化させた。モノマー組成及び不飽和当
量、Tgを表−１に示す。

製造例１合成例１の樹脂溶液300部をトリエチルアミン0.6当量
中和した後、光重合開始剤としてIrgacure907（チバガ
イギー社製）10部をプロピレングリコールモノメチルエ
ーテル10部で溶解した溶液を添加したのち、固形分含有
率が15％になるように水を加えて電着塗装浴（pH7.0）
とした。

製造例２合成例１の樹脂溶液300部、トリプロピレングリコー
ルジアクリート６部を混合した後、トリエチルアミン0.
6当量中和した。ついで光重合開始剤としてIrgacure907
10部をプロピレングリコールモノメチルエーテル10部
で溶解した溶液を添加したのち、固形分含有率が15％に
なるように水を加えて電着塗装浴（pH7.0）とした。

製造例３合成例２の樹脂溶液をもちいて製造例１と同様の方法
で電着塗装浴（pH7.0）とした。

製造例４合成例３の樹脂溶液をもちいて製造例１と同様の方法
で電着塗装浴（pH6.9）とした。

製造例５合成例４の樹脂溶液をもちいて製造例１と同様の方法
で電着塗装浴（pH7.0）とした。

製造例６合成例５の樹脂溶液をもちいて製造例１と同様の方法
で電着塗装浴（pH7.0）とした。

製造例７合成例６の樹脂溶液をもちいて製造例１と同様の方法
で電着塗装浴（pH6.9）とした。

製造例８合成例７の樹脂溶液をもちいて製造例１と同様の方法
で電着塗装浴（pH7.0）とした。

実施例１製造例１の電着塗装浴を用いて、プリント配線用銅張
積層板（100×150×1.6mm）を陽極とし、浴温25℃で銅
張積層板に対し50mA/dm²の直流電流を３分間通電して電
着塗装した。この時の最大電圧は80Vであった。この塗
膜を水洗、風乾して20μｍ厚の平滑な感光膜を得た。つ
いで、表面粘着性をなくすため、２％の部分ケン化ポリ
ビニールアルコール（重合度約1,000）水溶液に10秒間
浸漬し風乾した。このカバーコートの膜厚は約１μｍで
あった。次に室温22℃でネガフィルムを真空装置でこの
塗板と密着させ、3Kwの超高圧水銀灯を用いて両面とも
紫外線（以下、UVと略す）照射した後25℃、１％の炭酸
ソーダ水溶液で現像した塗板を、55℃、pH8.7の塩化ア
ンモニウム・アンモニア水溶液を圧力2kg/cm²のスプレ
ーで銅をエッチング処理した。ついで水洗した後50℃、
３％のカセイソーダ水溶液で硬化膜を除去し、プリント
配線板を得た。

本電着膜についての試験結果を表−２に示す（以下同
様）。

実施例２製造例２の電着塗装浴を用いて、実施例１と同じ方法
で電着塗装、カバーコートをして21μｍ厚の表面粘着性
のない平滑な感光膜を得た。次に実施例１と同じ方法で
UV照射、現像、エッチング、剥離を行なった。

実施例３製造例３の電着塗装浴を用いて、実施例１と同じ方法
で電着塗装、カバーコートをして21μｍ厚の表面粘着性
のない平滑な感光膜を得た。次に実施例１と同じ方法で
UV照射、現像、エッチング、剥離を行なった。

実施例４製造例４の電着塗装浴を用いて、実施例１と同じ方法
で電着塗装、カバーコートをして21μｍ厚の表面粘着性
のない平滑な感光膜を得た。次に実施例１と同じ方法で
UV照射、現像、エッチング、剥離を行なった。

実施例５製造例５の電着塗装浴を用いて、実施例１と同じ方法
で電着塗装、カバーコートをして21μｍ厚の表面粘着性
のない平滑な感光膜を得た。次に実施例１と同じ方法で
UV照射、現像、エッチング、剥離を行なった。

実施例６製造例６の電着塗装浴を用いて、実施例１と同じ方法
で電着塗装、カバーコートをして21μｍ厚の表面粘着性
のない平滑な感光膜を得た。次に実施例１と同じ方法で
UV照射、現像、エッチング、剥離を行なった。

比較例１製造例７の電着塗装浴を用いて、実施例１と同じ方法
で電着塗装、カバーコートをして21μｍ厚の表面粘着性
のない平滑な感光膜を得た。次に実施例１と同じ方法で
UV照射、現像、エッチング、剥離を行なった。

比較例２製造例８の電着塗装浴を用いて、実施例１と同じ方法
で電着塗装、カバーコートをして21μｍ厚の表面粘着性
のない平滑な感光膜を得た。次に実施例１と同じ方法で
UV照射、現像、エッチング、剥離を行なった。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H05K 3/02 - 3/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】銅張積層板上に、分子中に重合性不飽和結
合およびグリシジル基を有する化合物を高酸価アクリル
樹脂に付加してなる不飽和当量400以下、酸価20〜300及
びガラス転移温度15℃以下の水溶性又は水分散性重合性
不飽和樹脂を主成分とする光硬化性アニオン電着塗料を
電着塗装した後、ネガフィルムを介して露光した塗膜を
弱アルカリ液で現像し、しかる後に露出した銅を、アン
モニア及び／又はアンモニウム塩化合物を含有するアル
カリ性エッチング液でエッチングして除去し、さらに残
存する塗膜を強アルカリ液で剥離することによりプリン
ト配線板を得ることを特徴とするプリント配線板の製造
方法。
【請求項２】銅張積層板上に光硬化性アニオン電着塗料
を電着塗装した後、該電着塗膜上にさらにガラス転移温
度が20℃以上の水溶性樹脂又は水分散性樹脂被膜を塗布
することを特徴とする特許請求の範囲第１項のプリント
配線板の製造方法。
【請求項３】銅張積層板上に光硬化性アニオン電着塗料
を電着塗装した後、該電着塗膜上にさらにガラス転移温
度が20℃以上の水溶性又は水分散性樹脂を主成分とする
アニオン電着塗料を電着塗装することを特徴とする特許
請求の範囲第１項のプリント配線板の製造方法。