JP3073358B2 - 厚膜回路基板およびその製造方法 - Google Patents
厚膜回路基板およびその製造方法Info
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Description
(高導体占有率)、高密度配線を要求される厚膜回路基
板に関するものである。さらには、回路に比較的高い電
流値が必要とされる、小型コイル、高密度コネクター等
に使用される厚膜回路に関するものである。
フォトリソグラフィーおよびエッチングを組み合わせ得
られるものが知られている。しかしながら、この方法で
得られる厚膜回路は、エッチング時におけるサイドエッ
チ現象を抑制することが極めて困難であるため、導体パ
ターンの間隔が増大する傾向にあり、また、配線パター
ンの断面がエッチングにより台形状になるため高密度の
配線を得ることは出来なかった。さらに、導体高さが大
きくなるにつれて、この現象が顕著になるため、通常使
用されている銅張り基板の銅箔の厚みは18〜35μm
で、アスペクト比は2以下である。
−137666、特開昭57−162489にはレジス
トパターンに厚膜ペースト材料を充填する方法、特開昭
55−41729には厚膜ペーストとポジ型レジストを
混合し、露光・現像する方法が開示されている。しかし
ながら、これらの方法で得られる厚膜回路は、導電体内
に気孔が生じたり、導体間での短絡による不良を招いた
り、さらには、導体抵抗の増大による回路特性の悪化が
起こる。
をベースとして、レジスト積層・露光を繰り返した後、
現像、電気メッキによる厚膜回路およびその製造方法が
開示されている。この方法では比較的アスペクト比の高
いレジストパターンが得られることが予想されるが、工
程が複雑であり、積層・露光時の位置ズレによる欠陥の
導入、さらには現像段階でのサイドエッチによるレジス
ト形状不良にともなう回路の短絡等、問題が多い。
0−161605には導電性基板とフォトリソグラフィ
ーを組み合わせ、電解メッキによるファインパターン回
路の成形方法が示されている。この方法では、導体設計
をメッキスタート幅でコントロールしており、かつ、導
体形状が球形であるため、高密度化には好ましくない。
を解決するためになされたものである。すなわち、高い
アスペクト比の導体と小さい導体間距離の回路を形成す
ることにより、信頼性、回路特性を低下させることな
く、高密度配線でかつ比較的高い通過電流を可能にする
厚膜回路基板およびその製造方法を提供することを目的
とする。
層として感光性樹脂を用いた厚膜回路基板において、導
体の断面形状が矩形状を呈し、導体の幅方向の厚みのば
らつきが平均値の±20%以内、導体断面の高さが20
μm以上、さらに絶縁層がエチレン性不飽和結合濃度が
2×10 -3 〜5×10 -4 mol/g、かつ分子量が30
00〜15000であるエチレン性不飽和結合を有する
ポリエステルプレポリマーとエチレン性不飽和化合物単
量体とを含む液状感光性樹脂硬化物を用いることで問題
点を解決できることを見いだしたものである。この厚膜
回路基板を得る具体的な方法は、 (1)基板に必要に応じて無電解メッキに対する触媒付
与を行い、その表面に厚さ20μm以上のエチレン性不
飽和結合濃度が2×10 -3 〜5×10 -4 mol/g、か
つ分子量が3000〜15000であるエチレン性不飽
和結合を有するポリエステルプレポリマーとエチレン性
不飽和化合物単量体からなる液状感光性樹脂を被着する
工程、 (2)上記感光性樹脂を露光・現像し、レジストパター
ンを形成する工程、 (3)感光性樹脂の除去された部分に、必要に応じて無
電解メッキを行い下地導電体層を形成した後、電解メッ
キにより金属皮膜を析出させ、導体を形成する工程、 (4)必要に応じて形成したレジストパターンおよび導
体を絶縁基板上に転写した後、ベース基板を除去し、導
体間を絶縁化する工程、を順次行うことで得られる。
て、不飽和基を有するリン酸部分エステルを0.1〜1
0重量部を含有する事により、基板と感光性樹脂との接
着性が向上し、極めて微細なレジストパターンが得られ
る。特に好ましいリン酸部分エステルとしてリン酸モノ
(2−メタクリロイルオキシエチル)が挙げられる。ま
た、露光時に平行光光源を使用すると、目的の厚膜回路
基板が比較的容易に得られる。
膜回路での数値限定ではなく、現実的に得られる範囲に
おいてその数値を限定したものである。すなわち、導体
の断面形状は線占率を増大するために矩形状であること
が好ましい。導体形状を台形で仮定した場合、導体の幅
方向の厚みのばらつきが平均値(導体の高さ方向に10
分割し、その点での導体の幅方向の厚みを測定した平均
値)の±X%の場合、一つの導体内での線占率Y(%)
は以下の式で表せる。
Xは約20%以内である。導体断面の高さは20μm未
満では回路を流れる電流が大きい場合、発熱による損失
が大きくなる。
明の厚膜回路基板では、導体の断面形状が実質矩形であ
り、しかもその幅方向の厚みのばらつきも非常に小さく
することができるので、短絡の心配なく導体間距離を2
μmまでも短縮することができる。これにより従来技術
では到底実現することができないきわめて高密度の配線
が高アスペクト比で厚膜回路基板において可能となっ
た。
制御が容易であり、さらに、現像性に優れているため、
極めてアスペクト比の高いレジストパターンが得られ
る。また、樹脂の透光性が高く、樹脂内部での光散乱が
小さいため、レジスト形状はシャープな矩形を呈する。
ン重合性不飽和基を有するプレポリマーとエチレン性不
飽和単量体であり、必要により光重合増感剤、熱重合禁
止剤が添加される。
度が10-2mol/gを越えると、露光後の樹脂硬化物
の機械的強度が低下し、2×10-4mol/g未満では
十分に架橋せず、解像度の著しい低下を招く。また、分
子量が1500未満の場合、感光性樹脂の流動性が高
く、厚いレジストパターンを得ることができず、逆に5
0000を越えると露光後の現像性が著しく低下し、高
解像度のレジストパターンが得られない。
ル、不飽和ポリウレタン、オリゴエステルアクリレート
類、不飽和ポリアミド、不飽和ポリイミド、不飽和ポリ
エーテル、不飽和ポリ(メタ)アクリレート、およびこ
れらの各種変性体、側鎖に付加重合性炭素−炭素二重結
合を有する高分子化合物、炭素−炭素二重結合を有する
各種ゴム化合物等を例示することができる。
イン酸、フマル酸、イタコン酸のような不飽和二塩基酸
またはその酸無水物とエチレングリコール、プロピレン
グリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリ
コール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタ
エリトリット、末端水酸基を有する1,4−ポリブタジ
エン、水添または非水添1,2−ポリブタジエン、ブタ
ジエン−スチレン共重合体、ブタジエン−アクリロニト
リル共重合体等の多価アルコールとを反応させたポリエ
ステル、また、前記酸成分の一部をコハク酸、アジピン
酸、フタル酸、イソフタル酸、無水フタル酸、トリメリ
ット酸等の飽和多塩基酸に置き換えたポリエステル、あ
るいは乾性油脂肪酸または半乾性油脂肪酸で変性したポ
リエステルなどが挙げられる。
記した多価アルコールやポリエステルポリオール、ポリ
エーテルポリオールなどのポリオール、末端水酸基を有
する1,4−ポリブタジエン、水添または非水添1,2
−ポリブタジエン、ブタジエン−スチレン共重合体、ブ
タジエン−アクリロニトリル共重合体等と、トルイレン
ジイソシアネート、ジフェニルメタン、4,4’−ジイ
ソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネートなどの
ポリイソシアネートから誘導されたポリウレタンの末端
イソシアネート基、あるいは水酸基の反応性を利用して
不飽和基を導入した化合物が挙げられる。すなわち、水
酸基、カルボキシル基、アミノ基等の活性水素を有する
化合物とイソシアネートとの反応により不飽和基を導入
したり、カルボキシル基と水酸基との反応により不飽和
基を導入したり、または前記の不飽和ポリエステルをポ
リイソシアネートで連結した化合物などである。
例えば、アジピン酸、フタル酸、イソフタル酸または酸
無水物などの多塩基酸とエチレングリコール、プロピレ
ングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレング
リコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペン
タエリトリットなどの多価アルコールとのエステル化反
応にアクリル酸またはメタクリル酸を共存させ、縮合さ
せたものである。
多価アルコール、多価フェノール、ポリフェノールとエ
ピクロルヒドリン、アルキレノキシドとの縮重合反応に
より得られるエポキシ基を有する化合物と、アクリル酸
またはメタクリル酸とのエステルがある。
する高分子化合物としては、例えば、ポリビニルアルコ
ール、セルロースのような水酸基をもつ高分子化合物と
不飽和カルボン酸またはその酸無水物とを反応させて得
られる化合物や、アクリル酸またはメタクリル酸の重合
体または共重合体のようなカルボキシル基を持つ高分子
化合物に不飽和アルコール、グリシジルアクリレートま
たはメタクリレートをエステル結合させた化合物や、無
水マレイン酸を含有する共重合体とアリルアルコール、
ヒドロキシアルキルアクリレートまたはメタクリレート
との反応物や、グリシジルアクリレートまたはメタクリ
レートを共重合成分として含有する共重合体とアクリル
酸またはメタクリル酸との反応物などを挙げることがで
きる。
ポリブタジエン、1,2−ポリブタジエン、ブタジエン
−スチレン共重合体、ブタジエン−アクリロニトリル共
重合体、EPDM、(2)上記(1)の水添化物、イソ
ブチレン−イソプレン共重合体、そして(1)に示され
るゴム化合物に公知の技術によりエチレン性不飽和基を
導入した不飽和変性ゴムなどを開示できる。(1)の化
合物はそのままでも使用することができるが、その不飽
和基を導入するには末端官能基を有するゴム化合物を用
いるのが便利である。また、1,2−ポリブタジエンセ
グメントを有するゴム化合物の場合は該化合物に無水マ
レイン酸類を付加することにより、該不飽和基を容易に
導入できる。
種類の化合物を使用できる。例えばアクリル酸、メタク
リル酸などの不飽和カルボン酸またはそのエステルとし
て、例えばアルキル、シクロアルキル、ハロゲン化アル
キル、アルコキシアルキル、ヒドロキシアルキル、アミ
ノアルキル、テトラヒドロフルフリル、アリル、グリシ
ジル、ベンジル、フェノキシ等の各基を有するアクリレ
ートおよびメタクリレート、またアルキレングリコー
ル、ポリオキシアルキレングリコールのモノまたはジア
クリレートおよびメタクリレート、またトリメチロール
プロパントリアクリレートおよびメタクリレート、また
ペンタエリトリットテトラアクリレートおよびメタクリ
レートなどが挙げられる。
その誘導体として、例えばアルキル、ヒドロキシアルキ
ルでN−置換またはN,N’−置換したアクリルアミド
およびメタクリルアミド、またジアセトンアクリルアミ
ドおよびメタクリルアミド、またN,N’−アルキレン
ビスアクリルアミドおよびメタクリルアミドなどが挙げ
られる。
ール、アリルイソシアネート、ジアリルフタレート、ト
リアリルシアヌレートなどが、またマレイン酸、無水マ
レイン酸、フマル酸またはそのエステルとして、例えば
アルキル、ハロゲン化アルキル、アルコキシアルキルの
モノまたはジマレエートおよびフマレエートなどが挙げ
られる。
チレン、ビニルトルエン、ジビニルベンゼン、N−ビニ
ルカルバゾール、N−ビニルピロリドン等を挙げること
ができる。
例えば、4,4’−ジアジドスチルベン、p−フェニレ
ン−ビスアジド、4,4’−ジアジドベンゾフェノン、
4,4’−ジアジドフェニルメタン、4,4’−ジアジ
ドアルコン,2,6−ジ(4’−アジドベンザル)−シ
クロヘキサノン、4,4’−ジアジドスチルベン−α−
カルボン酸、4,4’−ジアジドジフェニル,4,4’
−ジアジドスチルベン−2,2’−ジスルホン酸ソーダ
等に置き換えることができる。
対し、0〜200重量部の範囲で添加すればよい。ま
た、接着性向上のためリン酸部分エステルの添加が効果
的である。本発明において用いられる不飽和基を有する
リン酸部分エステルとは、三価の一部だけが不飽和基を
有する化合物でエステル化されたものを意味する。この
ような部分エステルの例としては、リン酸モノ(2−メ
タクリロイルオキシエチル)、リン酸モノ(2−アクリ
ロイルオキシエチル)、リン酸ジ(2−メタクリロイル
オキシエチル)、リン酸ジ(2−アクリロイルオキシエ
チル)などが挙げられるが、好ましくはリン酸モノ(2
−メタクリロイルオキシエチル)である。
ポリマーと単量体からなる樹脂成分100部に対して、
0.1〜10重量部の範囲で選ばれる。この量が0.1
重量部未満では効果が不充分であるし、10重量部を超
えると白濁が生じ、粘度も上昇するため、光硬化性、現
像性、硬化物の物性が低下するので好ましくない。
として、光重合増感剤の添加が効果的である。光増感剤
としては公知のものが使用できる。例えば、ベンゾイン
やベンゾインエチルエーテル、ベンゾイン−n−プロピ
ルエーテル、ベンゾイン−イソプロピルエーテル、ベン
ゾイン−イソブチルエーテルなどのベンゾインアルキル
エーテル類、また2,2−ジメトキシ−2−フェニルア
セトフェノン、ベンゾフェノン、ベンジル、ジアセチ
ル、ジフェニルスルフィド、エオシン、チオニン、9,
10−アントラキノン、ミヒラーケトンなどがあり、組
成物に対して、0.001〜10重量部の範囲で使用で
きる。
熱重合禁止剤の添加も効果的である。一般に、ハイドロ
キノン、モノ第三ブチルハイドロキノン、ベンゾキノ
ン、2,5−ジフェニル−p−ベンゾキノン、ピクリド
ン酸、ジ−p−フルオロフェニルアミン、p−メトキシ
フェノール、2,6−ジ第三ブチル−p−クレゾールな
どを挙げることができる。これらの熱重合禁止剤は、熱
重合反応(暗反応)を防止するものであることが好まし
い。熱重合禁止剤の添加量は、プレポリマーとエチレン
性不飽和単量体の総量に対し、0.005〜5.0重量
部の範囲であることが好ましい。
を垂直に立てるために、平行光光源を使用するのが最も
好ましい。平行光を使用した場合、樹脂内部での光の直
進性が優れていること、基板表面からの反射光が垂直に
戻ることから、レジストのかぶりを最小限に抑えること
が可能であり、極めて微細なレジストパターンを作成す
ることができる。
が要求される場合は、基板表面に接着剤を塗布すること
で、現像時に起こるレジストパターンの消失やよれ等を
防ぐことが可能である。使用する接着剤は、通常の市販
品で充分であり、ニトリルゴム系、ポリエステル系、シ
アノアクリレート系、エポキシ系、酢ビ共重合系、合成
ゴム系、アクリル系、クロロプレン系、ウレタン系、シ
ラン化合物等が挙げられるが、特にウレタン系接着剤が
好ましい。
る。なお、本発明は実施例により限定されるものではな
い。
中、反応温度180℃、6時間、減圧下で重合し、表1
の平均分子量、二重結合濃度を有するプレポリマーを得
た。このプレポリマー70重量部にアクリル酸10重量
部、アクリルアミド10重量部、スチレン10重量部、
ベンゾイン1重量部、ハイドロキノン0.1重量部をそ
れぞれ添加し、40℃の温浴中で撹拌混合することによ
り、感光性樹脂組成物を調製した。
子量300) DEG=ジエチレングリコール PG=プロピレングルコール EG=エチレングリコール TMG=テトラメチレングリコール MA=マレイン酸 FA=フマル酸 GA=グルタコン酸 SA=セバシン酸 GLA=グルタル酸 AA=アジピン酸 次に#600の耐水研磨紙で表面を粗化した、厚さ10
0μmのアルミニウム基板上に、調製した感光性樹脂組
成物を旭化成工業(株)製SRB装置を用いて塗布し
た。この際、レジスト層の厚みが25μmになるように
スペーサーで調節した。所定のガラスマスクとORC社
製平行光方式光源を用いてマスク露光、現像(水酸化ナ
トリウム0.3%溶液、40〜45℃、吐出圧力0.1
kg/cm2)を行い、アルミニウム基板上に幅3μ
m、高さ24μmのレジストパターンを得た。
社製ピロリン酸銅メッキ液を用いて、陰極の電流密度1
4A/dm2の条件で20μmのメッキ銅皮膜を析出さ
せ、導体を形成した。
EP008、EP170)をスクリーン印刷し、ガラス
エポキシ絶縁基板上に転着した後、アルミニウム基板を
10%塩酸でエッチング、除去し、厚膜回路基板を得
た。
シ樹脂で硬化させた後、研磨機により断面を鏡面研磨し
た。回路部分を光学顕微鏡で観察した結果、表1記載の
いずれの原料組成による不飽和ポリエステルを用いた場
合においても導体間距離3μm、断面形状が幅6μm、
高さ20μm、矩形状を呈する導体パターンが得られ
た。
ン酸をそれぞれモル比で0.50/0.05/0.12
の割合で縮合させて得た不飽和ポリエステル樹脂(二重
結合濃度:4×10-4、分子量:60000)70重量
部にアクリル酸10重量部、アクリルアミド10重量
部、スチレン10重量部、ベンゾイン1重量部、ハイド
ロキノン0.1重量部をそれぞれ添加し、40℃の温浴
中で撹拌混合することにより、感光性樹脂組成物を調製
した。
た、厚さ100μmのアルミニウム基板上に、調製した
感光性樹脂組成物を旭化成工業(株)製SRB装置を用
いて塗布した。この際、レジスト層の厚みが20μmに
なるようにスペーサーで調節した。所定のガラスマスク
とORC社製平行光方式光源を用いてマスク露光、現像
(水酸化ナトリウム0.3%溶液、40〜45℃、吐出
圧力0.1kg/cm 2)を行ったところ、現像性が著
しく低下し、実施例1で得られたようなレジストパター
ンを得ることはできなかった。
ン社製ウレタン系接着剤を5μmの厚みになるようにド
クターブレードで塗布し、乾燥・熟成を行った。この基
板を10%水酸化ナトリウム水溶液に浸漬処理した後、
塩化第一スズの塩酸水溶液、次いで塩化パラジウムの塩
酸水溶液で処理・乾燥し、無電解メッキに対する活性化
処理を行った。
よび厚み20μmのポリプロピレンフィルムを重ね合わ
せ、実施例1で得た感光性樹脂組成物を実施例1と同様
の方法で塗布・露光・現像した。なお、レジスト層の厚
みは150μmになるようにスペサーで調節した。かく
して、ポリエステル基板上に幅20μm、高さ150μ
mのレジストパターンを得た。
液「ELC−UM」を用いて、2〜3μmの下地導電体
層を形成した後、硫酸銅溶液を用いて、陰極の電流密度
2.5A/dm2の条件下で140μmのメッキ銅皮膜
を析出させ、導体パターンを形成した。得られた導体を
光学顕微鏡で観察した結果、表1記載のいずれの原料組
成による不飽和ポリエステルを用いた場合においても導
体間距離20μm、断面形状が幅40μm、幅方向の厚
みのばらつきが平均値の±1%以内、高さ140μm、
矩形状を呈していた。
ン酸、イソフタル酸、フマル酸をそれぞれモル比で0.
12/0.38/0.24/0.12/0.14の割合
で縮合させて得たプレポリマー(二重結合濃度:1×1
0-3、分子量:3000)100重量部に、ジエチレン
グリコールジメタクリレート12重量部、テトラエチレ
ングリコールジメタクリレート30重量部、2−ヒドロ
キシエチルメタクリレート12重量部、ジアセトンアク
リルアミド6重量部、リン酸モノ(2−メタクリロイル
オキシエチル)3重量部、ベンゾインイソブチルエーテ
ル2重量部、4−ターシャリーブチルカテコール0.0
3重量部を加え、充分、撹拌・混合し、感光性樹脂組成
物を得た。
バフロール研磨機で表面研磨し、感光性樹脂組成物を実
施例1と同様の方法で塗布・露光・現像した。この際、
レジスト層の厚みが410μmになるようにスペサーで
調節した。かくして、アルミニウム基板上に幅40μ
m、高さ410μmのレジストパターンを得た。
社製ピロリドン酸銅メッキ液を用いて、陰極の電流密度
14A/dm2の条件で、400μmのメッキ銅皮膜を
析出させ、導体を形成した。
EP008、EP170)をスクリーン印刷し、ガラス
エポキシ絶縁基板上に転写・接着した後、アルミニウム
基板を10%塩酸でエッチング、除去し、膜厚回路基板
を得た。
シ樹脂で硬化させた後、研磨機により断面を鏡面研磨し
た。回路部分を光学顕微鏡で観察した結果、導体間距離
40μm、断面形状が幅62μm、幅方向の厚みのばら
つきが平均値の±3%以内、高さ400μm、矩形状を
呈していた。
レン性不飽和結合を有する特定のプレポリマーとエチレ
ン性不飽和化合物単量体からなる液状感光性樹脂硬化物
を用いることにより、幅方向の厚みのばらつきが小さ
く、高いアスペクト比で、狭い配線ピッチの回路構成が
可能であり、高信頼性、高線占率、高密度配線を要求さ
れる厚膜回路基板を得ることができる。
Claims (4)
- 【請求項1】 導体間の絶縁層として感光性樹脂硬化物
を用いた厚膜回路基板において、導体の断面形状が矩形
状を呈し、導体の幅方向の厚みのばらつきが平均値の±
20%以内、導体断面の高さが20μm以上、さらに絶
縁層がエチレン性不飽和結合濃度が2×10 -3 〜5×1
0 -4 mol/g、かつ分子量が3000〜15000で
あるエチレン性不飽和結合を有するポリエステルプレポ
リマーとエチレン性不飽和化合物単量体とを含む液状感
光性樹脂硬化物であることを特徴とする厚膜回路基板。 - 【請求項2】 絶縁層に使用するポリエステルプレポリ
マーが、アルキルジオールと分子内に5個以下のエーテ
ル結合を有するジオールとの混合物からなるアルコール
成分と、エチレン性不飽和結合を有するジカルボン酸単
独もしくはエチレン性不飽和結合を有しないジカルボン
酸とエチレン性不飽和結合を有するジカルボン酸との混
合物とからなる酸成分との縮重合により得られる不飽和
ポリエステルプレポリマーであることを特徴とする請求
項1に記載の厚膜回路基板。 - 【請求項3】 絶縁層が樹脂組成物100部に対して、
不飽和基を有するリン酸部分エステルを0.1〜10重
量部を含有する請求項1または2記載の厚膜回路基板。 - 【請求項4】 厚膜回路基板を製造する方法において、 (1)基板に必要に応じて無電解メッキに対する触媒付
与を行い、その表面に厚さ20μm以上の請求項1また
は2または3記載の液状感光性樹脂を被着する工程、 (2)上記感光性樹脂を露光・現像し、レジストパター
ンを形成する工程、 (3)感光性樹脂の除去された部分に、必要に応じて無
電解メッキを行い、引き続き電解メッキにより金属皮膜
を析出させ、導体を形成する工程、 (4)形成したレジストパターンおよび導体を、必要に
応じて絶縁基板上に転写し、ベース基板を除去し、導体
間を絶縁化する工程、 を有することを特徴とする請求項1〜3記載の厚膜回路
基板の製造方法。
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