JP3624427B2 - プリント回路板の製造法、プリント回路板及び機器 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、プリント回路板の製造法、プリント回路板及びこれを用いた機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プリント回路板の製造において、プリント回路板の永久保護被膜として、ソルダーレジストが広く用いられている。このソルダーレジストは半田付け時のはんだブリッジの防止及び使用時の導体部の腐食防止と電気絶縁性の保持等を目的として使用されてきたが、最近、プリント回路板端子部や表面実装方式部品の接続用パット部等の接続信頼性向上を目的にソルダーレジスト形成後に金等のめっきを実施することが多く行なわれソルダーレジストはめっきレジストとしての性能も要求されている。
しかし、めっきの際にレジストと銅との界面にめっき液がもぐりこみ、レジストがはがれるため配線不良となることが問題であった。
一方、めっきレジストと銅等の下地金属との密着性を向上させる手段として、密着性促進剤の開発が行なわれており、インダゾール又はその誘導体（特開昭５３−７０２号公報）、フタラゾン又はその誘導体（特開昭５５−６５２０２号公報）、テトラゾール又はその誘導体（特開昭５−１２５７２６号公報）、ロフィン又はその誘導体（特開昭５−１２５７２７号公報）等の複素環式窒素化合物をレジスト組成中に添加することが提案されているが、めっきに十分な耐性（以下耐めっき性と示す）を持たせるには不十分であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記した従来の技術の問題点を解消した。耐めっき性の優れたソルダーレジストを用いたプリント回路板の製造法、プリント回路板及びこのプリント回路板を用いた機器に関する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、回路基板上にアルカリ現像型ドライフィルムソルダーレジストをパターン状に形成する工程を含むプリント回路板の製造法であって、ソルダーレジストをパターン状に形成する工程が、パターン状露光の後に湿式現像を行ない、その現像後酸素濃度（体積比）を１５％以下とした雰囲気下で加熱乾燥する乾燥工程を含むことを特徴とするプリント回路板の製造法に関する。
【０００５】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のプリント回路板の製造は、例えば、次のようにして行なうことができる。
回路基板上にレジストを適用した後、アートワークと呼ばれるネガ又はポジパターンを通して活性光線をパターン状に照射し、現像液で現像し端子接続部の開口したパターン状のソルダーレジストを形成する。さらにレジストを十分に硬化させるため活性光線を照射した後、加熱する。このようにして得られる十分に硬化されたソルダーレジストが設けられた回路基板にめっきを行ない、プリント回路板を得ることができる。
【０００６】
本発明における上記回路基板としては、公知のものを用い得るが、例えば、銅張り積層板上にレジストを適用した後、所望の回路パターンに対応したアートワークと呼ばれるネガ又はポジパターンを通して活性光線をパターン状に照射、現像液で現像、加熱乾燥して回路パターンに対応したレジストパターンとし、次いでエッチング液でエッチングして不要な銅を取り去り、その後レジストを剥離することにより得ることができる（サブトラクティブ法と呼ばれる）。
【０００７】
回路基板を製造するために用いられるレジスト及びプリント回路板を得るために用いられソルダーレジストとなるレジストについては特に制限はなく、公知のものを用い得るが、例えば、有機溶剤を使用せず、ラミネート法によって適用されるドライフィルム型レジスト、ディップコート法、ロールコート法、カーテンコート法、スクリーン印刷法等によって適用される液状レジスト、電着塗装法によって適用される電着レジスト、サートラック法によって適用されるトナー型レジストなどが挙げられる。液状レジストを用いる場合、レジスト中に含まれる溶剤を揮発する手法として、乾燥機の中で加熱乾燥することが一般的であるが、その場合、加熱雰囲気の酸素濃度（体積比）を１５％以下（好ましくは１０％以下、より好ましくは５％以下）とし、温度を７０〜２５０℃、好ましくは８０〜２００℃で１〜１２０分、より好ましくは５〜９０分の範囲として行なうことが望ましい。
【０００８】
パターン状に活性光線を照射する際の、活性光線としては、例えば、カーボンアーク灯、超高圧水銀灯、高圧水銀灯、キセノンランプ等の紫外線を有効に放射するものが用いられる。現像の方法には、剥離方式等の乾式現像法、ディップ方式、バドル方式、スプレー方式、高圧スプレー方式等の湿式現像法などがあり、高圧スプレー方式が好ましい。また、湿式現像で使用される現像液としては安全かつ安定であり、操作性が良好なものが用いられ、例えば、一般の溶剤現像型のレジストでは１，１，１−トリクロロエタン等が、アルカリ現像型のレジストでは炭酸ナトリウムの希薄溶液等が用いられる。
【０００９】
回路基板及びプリント回路板の製造には、用いられる各方法に対応して、１以上の加熱工程が含まれるが、パターン状にソルダーレジストを形成する工程を経た後、このレジストを十分に硬化するため加熱する工程でその加熱雰囲気の酸素濃度（体積比）を１５％以下（好ましくは１０％以下、より好ましくは５％以下）とすることが耐めっき性、密着性等の点から必要である。
加熱温度は７０〜２５０℃の範囲とすることが好ましく、８０〜２００℃の範囲とすることがより好ましい。加熱時間は、１〜１２０分間とすることが好ましく、５〜９０分間とすることがより好ましい。
加熱の温度及び時間がこの範囲外であると耐めっき性、密着性等が劣る傾向がある。
【００１０】
回路基板上にパターン状にソルダーレジストを形成する工程が、パターン状露光の後に湿式現像を行なうものである場合、現像後、酸素濃度（体積比）を１５％以下（好ましくは１０％以下、より好ましくは５％以下）とした雰囲気で加熱乾燥することが耐めっき性、密着性等の点から好ましい。
この加熱温度は５０〜２００℃の範囲とすることが好ましく、加熱時間は１〜６０分間とすることが好ましい。
【００１１】
上記した２つの加熱工程以外の加熱工程でも加熱雰囲気の酸素濃度（体積比）を１５％以下とすることが好ましい。
【００１２】
加熱の手段は、特に制限されないが、通常、熱風乾燥機、電気炉等の加熱機器を用いることができる。
加熱機器内の酸素濃度は自然状態では大気中の酸素濃度と同等の約２１％（体積比）である。この酸素濃度（体積比）を１５％以下とする手段としては、加熱機器内を窒素、アルゴン等の不活性ガスで置換すること、真空ポンプを用いることなどが挙げられ、その酸素濃度は可能なかぎり低い値であることが好ましい。酸素濃度の測定は、酸素濃度計により容易に行なうことができ、市販の酸素濃度計としては、デジタル酸素濃度計ＸＰＯ−３１８Ｅ（新コスモス電機社製）等が挙げられる。
【００１３】
めっきを行なう方法には、特に制限はなく、電解めっき法、無電解めっき法、これらを組み合わせた方法等の公知の方法を用い得るが、通常、めっき浴を用いて行われる。めっき浴の種類については特に限定はなく種々のめっき浴を用いることができ、例えば、ピロリン銅めっき浴、硫酸銅めっき浴、はんだめっき浴、ニッケルめっき浴、パラジウムめっき浴、金めっき浴等が挙げられる。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明を実施例により詳しく説明する。なお、以下において酸素濃度はデジタル酸素濃度計ＸＰＯ−３１８Ｅ（新コスモス電機社製）を用い、センサーを加熱機器としての箱形乾燥機の排気口に設置して測定した。
【００１５】
実施例１
アルカリ現像型ドライフィルムソルダーレジストＳＲ−２３００Ｇ（日立化成工業社製）を、感光層膜厚９０μｍとして、＃８００のサンドペーパーで研磨し水洗して空気流で水切りしあらかじめ加熱雰囲気を窒素で置換しながら酸素濃度（体積比）を約３％とした箱形乾燥機で１００℃で１０分間予備加熱した回路厚６５μｍの回路基板（サブトラクティブ法で作製）に、真空ラミネーターＨＬＭ−Ｖ５７０（日立コンデンサー社製）を用いて下記のラミネート条件下でラミネートした。
基板予熱ローラー温度：１００℃
ヒートシュー温度：９０℃
ラミネート圧力（シリンダー圧）：５ｋｇｆ／ｃｍ^２
真空チャンバー内の圧力：１０ｍｍＨｇ
ラミネート速度：０．８ｍ／ｍｉｎ
【００１６】
次いで、このようにして得られた基板にネガフィルムを使用し、３ｋＷ高圧水銀灯（オーク製作所社製、ＨＭＷ−２０１Ｂ）で１００ｍＪ／ｃｍ^２のパターン状露光を行ない、次いで、ドライフィルム上のポリエチレンテレフタレートフィルムを除去し、３０℃で１重量％の炭酸ナトリウム水溶液を１００秒間スプレーすることにより未露光部を除去し部品の端子接続部を開口した。次いで、基板の水洗を１分間行なった後、レジスト中に含まれる水分を除去するため、加熱雰囲気を窒素で置換しながら酸素濃度を約３％（体積比）とした箱形乾燥機で９０℃で１０分間加熱乾燥を行なった。
【００１７】
次いで、形成したソルダーレジストを充分に硬化させるため、高圧水銀灯（東芝電材社製）で２Ｊ／ｃｍ^２の露光を行ない、その後加熱雰囲気を窒素で置換しながら酸素濃度（体積比）を約３％とした箱形乾燥機で１５０℃、６０分間加熱を行なった。
【００１８】
次いで、めっきを行なうため、脱脂、水洗を１分間行ない、２５０ｇ／リットルの過硫酸アンモニウム水溶液中に２分間浸漬した。さらに水洗を１分間行なった後１０重量％の硫酸水溶液に１分間浸漬し、再び水洗を１分間行なった。次いで、ニッケルめっき浴（硫酸ニッケル３５０ｇ／リットル、塩化ニッケル４５ｇ／リットル、ホウ酸４５ｇ／リットル、ナイカルｐｃ−３（メルテックス社製商品名）３０ｍｌ／リットルおよびニッケルクリームＮＡＷ−４（メルテックス社製商品名）０．１ｍｌ／リットル）に入れ、ニッケルめっきを５０℃、３Ａ／ｄｍ^２で１０分間行なった。ニッケルめっき終了後直ちに水洗し、続いて金ストライク（アッシドストライク、高純度化学社製商品名）を４０℃、５Ａ／ｄｍ^２で１０秒間行なった。金ストライクめっき終了後直ちに水洗し、続いて金めっき（テンペレックス４０１、日本エレクトロプレーティングエンジニャー社製商品名）を３０℃、１Ａ／ｄｍ^２で１０分間行なった。金めっき終了後水洗を行ない、室温で放置乾燥しプリント回路板を得た。
【００１９】
実施例２
アルカリ現像性液状ソルダーレジストＢＳＲ−４０００Ｚ２５（太陽インク社製）を回路厚５０μｍの回路基板（サブトラクティブ法で作製）上にバーコーターで塗布し、加熱雰囲気をアルゴンガスで置換しながら酸素濃度（体積比）を約２％とした箱形乾燥機で８０℃で２０分間乾燥加熱し、厚さ４０μｍ（回路上２０μｍ）の感光層を形成した。
【００２０】
次いで、このようにして得られた基板にネガフィルムを使用し、３ｋＷ高圧水銀灯（オーク製作所社製、ＨＭＷ−６８０型）で２５０ｍＪ／ｃｍ^２のパターン状露光を行ない、３０℃で１重量％の炭酸ナトリウム水溶液を６０秒間スプレーすることにより未露光部を除去し部品の端子接続部を開口した。次いで、基板水洗を１分間行なった後、レジスト中に含まれる水分を除去するため、加熱雰囲気をアルゴンガスで置換しながら酸素濃度（体積比）を約２％とした箱形乾燥機で９０℃で１０分間加熱を行なった。
【００２１】
次いで形成したソルダーレジストを十分に硬化させるため、高圧水銀灯（東芝電材社製）で３Ｊ／ｃｍ^２の露光を行ない、その後加熱雰囲気をアルゴンガスで置換しながら酸素濃度（体積比）を約２％とした箱形乾燥機で１５０℃、４５分間加熱を行なった。
【００２２】
次いで、めっきを行なうため、脱脂、水洗を１分間行ない、２５０ｇ／リットル過硫酸アンモニウム水溶液中に２分間浸漬した。さらに水洗を１分間行なった後１０重量％硫酸水溶液に１分間浸漬し、再び水洗を１分間行なった。次いでニッケルめっき浴（硫酸ニッケル３４０ｇ／リットル、塩化ニッケル４５ｇ／リットル、ホウ酸４５ｇ／リットル、ナイカルｐｃ−３（メルテックス社製商品名）３０ｍｌ／リットルおよびニッケルクリームＮＡＷ−４（メルテックス社製商品名）０．１ｍｌ／リットル）に入れ、ニッケルめっきを５０℃、３Ａ／ｄｍ^２で１０分間行なった。ニッケルめっき終了後直ちに水洗し、続いて金ストライク（オーロボンド−ＴＮ、日本エレクトロプレーティングエンジニャー社製商品名）を４０℃、５Ａ／ｄｍ^２で１０秒間行なった。金ストライク終了後直ちに水洗し、続いて金めっき（オートロネクス−ＣＩ、日本エレクトロプレーティングエンジニャー社製商品名）を３０℃、１Ａ／ｄｍ^２で１０分間行なった。金めっき終了後水洗を行ない、室温で放置乾燥しプリント回路板を得た。
【００２３】
比較例１
現像後の加熱乾燥及びレジストを十分に硬化させるための加熱を大気循環型の箱形乾燥機で行なうこととした以外は、実施例１と同様に行なった。
【００２４】
比較例２
現像後の加熱乾燥及びレジストを十分に硬化させるための加熱を大気循環型の電気炉で行なうこととした以外は、実施例２と同様に行なった。
【００２５】
実施例１〜２及び比較例１〜２での金めっき後のレジストの耐めっき性を調べるため基板にセロテープをはり、これを垂直方向に引きはがしてレジストのはがれの有無を調べた（９０°ピールテスト）。その後、上方から光学顕微鏡でめっきのもぐりの有無を観察した。めっきのもぐりを生じた場合はレジストを介してその下部にめっきの浸潤が観察される。結果を表１に示した。
【００２６】
【表１】

【００２７】
実施例１〜２の場合、加熱工程に窒素又はアルゴンガスを用い、加熱雰囲気を酸素濃度１５％以下としたので、銅表面の酸化を防止でき、耐めっき性が良好であることが示される。一方、比較例１〜２の場合は大気中の酸素の影響で銅表面が酸化され、耐めっき性が低下した。なお実施例１〜２ではめっき後の半田付け性等の他の特性も良好であった。
【００２８】
【発明の効果】
本発明のプリント回路板の製造法によれば、めっきもぐりが原因で起こる不良を低減することができ、高密度、高精度及び高信頼性を有するプリント回路板を得ることができ、このプリント回路板は、テレビ、オーディオ、マイコン、パソコン、ファクシミリ、通信機、測定器、制御器、交換器、ゲーム機等の各種の機器に好適に用いることができる。

Claims (5)

1. 回路基板上にアルカリ現像型ドライフィルムソルダーレジストをパターン状に形成する工程を含むプリント回路板の製造法であって、
   前記ソルダーレジストをパターン状に形成する工程が、パターン状露光の後に湿式現像を行ない、その現像後酸素濃度（体積比）を１５％以下とした雰囲気下で加熱乾燥する乾燥工程を含むことを特徴とするプリント回路板の製造法。
2. 前記ソルダーレジストをパターン状に形成する工程を経た後、酸素濃度（体積比）を１５％以下とした雰囲気下で加熱硬化する硬化工程を経ることを特徴とする請求項１記載のプリント回路板の製造法。
3. 前記ソルダーレジストをパターン状に形成する工程と前記硬化工程との間に、前記ソルダーレジストに活性光線を照射する工程を含むことを特徴とする請求項２記載のプリント回路板の製造法。
4. 請求項１〜３のいずれか一項記載のプリント回路板の製造法により製造されたプリント回路板。
5. 請求項４記載のプリント回路板を用いた機器。