JP4990605B2 - 感光性樹脂組成物並びにそれを用いてなる感光性樹脂積層体及びレジストドライフィルム - Google Patents
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Landscapes
- Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)
- Materials For Photolithography (AREA)
Description
ソルダーレジスト用感光性樹脂としては、回路基板形成用フォトレジストとして要求される特性、すなわち、感度、解像力といった感光性、現像性、耐エッチング性を満足するだけでは十分でなく、半田付けに耐える耐熱性や、フレキシブルプリント配線板用には折り曲げ時にクラックなどがはいらないように高い可撓性(回路追随性)も満足する必要がある。
しかしながら、150℃程度の温度で加熱処理すると、銅配線が酸化されてしまう。酸化された銅部分(酸化銅)は、ニッケルや金めっき処理に際して行なわれる前処理において、めっき液に溶解してしまうことがある。この場合、続いて行なうめっき処理で、溶解した酸化銅部分にもめっきされてしまうため、結果として、レジストで被覆していたネガ部分の銅がめっきされてしまうという、いわゆる「めっき潜り」という現象がおこってしまう。
特許文献2に示すレジスト樹脂組成物は、液状レジスト樹脂組成物である。一般に、液状レジストはもともと耐薬品性の強いエポキシ樹脂を、現像できるようにアルカリ可溶化させたもので、比較的、上記のような問題は少ない。
なお、本願明細書において、「(メタ)アクリル」とは、アクリル、メタクリルの双方を意味しており、これらを特に区別することがない場合に、総称する。
〔ラミネート〕
感光性樹脂積層体の保護フィルムを剥離し、感光性樹脂組成物層の表面を、FPC等の導体回路形成された基板の配線面にラミネータを用いて貼り合わせる。導体回路への追従性の観点から真空ラミネータを用いることが好ましく、本発明の積層体の感光性樹脂組成物層はエア等を巻き込むことなく、きれいにラミネートすることができる。
ついで、上記感光性樹脂組成物層の反対側面の支持体フィルム上にパターンマスクを直接接触(密着)させて露光する。また、プロキシミティ露光、投影露光の場合は、パターンマスクを非接触状態として露光する。さらに、パターンマスクを使用せずにレーザーを用いたダイレクトイメージング(直接露光)を行ってもよい。上記露光は、通常、紫外線(UV)照射により行い、その際の光源としては、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、カーボンアーク灯、キセノン灯、メタルハライドランプ、ケミカルランプ、アルゴンレーザー等が用いられる。
露光後は、上記感光性樹脂組成物層上の支持体フィルムを引き剥がしてから未露光部分(未硬化部)を現像によって溶解・分散除去する。上記感光性樹脂組成物が稀アルカリ現像型である場合、現像液には、炭酸ソーダ、炭酸カリウム等のアルカリ濃度0.3〜2重量%程度の稀薄水溶液を用いる。上記現像に際しては、均一圧力でスプレーする方法が、解像、密着の安定性の観点から好ましい。なお、上記アルカリ水溶液中には、界面活性剤,消泡剤や、現像を促進させるための少量の有機溶剤等を混入させてもよい。そして、現像後は、水洗を充分に行い、乾燥させる。現像により、未露光のレジスト部分を溶解して、下のめっきまたは半田付けが必要な銅パターン部分を露出させる。
表面硬化性、半田耐熱性、耐薬品性等の特性をさらに高めるために、さらなる架橋反応工程を経由させる。この熱キュアとなる架橋反応工程は、通常150〜180℃で行なわれるが、本発明においては、銅酸化腐食を抑制できる温度範囲、例えば100〜120℃で行なっても十分に架橋反応が進行し硬化レジストが得られるものである。なお、熱キュアの時間は、通常30〜120分程度で行なうことが好ましい。温度が高すぎると銅の酸化腐食が進み、銅酸化部分がめっき潜り現象を引き起こす原因となるからである。一方、本発明の感光性樹脂組成物を用いて形成されるドライフィルムは、この後で行なわれるめっき浴へのB1モノマーの溶出が少なくて済み、この程度の加熱硬化であっても、めっきに与える影響がほとんどないものである。
尚、熱キュアの前に、表面硬化性、半田耐熱性、耐薬品性等の特性を高めるために、現像後の乾燥を充分に行った後、UVキュア(後露光)を行ってもよい。UVキュアは、通常、0.5〜10J/cm2 にて使用される。
無電解金めっきの処理方法は、従来より公知の方法で行なうことができる。処理工程としては、具体的には、例えば、脱脂、水洗、ソフトエッチング、水洗、酸浸漬、水洗、触媒付与、水洗、無電解めっき、水洗、湯洗の工程が挙げられる。
金めっきには、まず無電解ニッケルめっきにより無電解ニッケル皮膜を形成した後、置換反応を主反応とする無電解金めっきにより、無電解金皮膜を形成する。
はじめに、下記実施例、比較例で行なった測定評価方法について説明する。
(1)感度
保護フィルムとして梨地加工されたPEフィルム(フィルムロールの横断方向(TD方向)に10.0mm長を、接触子の先端2μmR、測定荷重0.07gfにて測定したときの表面平均粗さRa=1.51)を使用して、後述の方法で作製した感光性樹脂組成物積層体の保護フィルムを剥がし、感光性樹脂組成物層を、厚み25μmのポリイミドフィルムに厚み18μmの銅箔を貼り合わせてなるFPC用銅張ポリイミドフィルム(大きさ150mm×150mm)の銅箔表面に載置して仮付けし、ダイヤフラム式真空ラミネート機(ニチゴー・モートン社製、「V−130」)を用いて、減圧時間30秒、プラテン温度55℃、スラップダウン8秒という条件にて積層した。この積層品を2時間、20℃にて放置し、PETフィルムの上にStouffer社製の21段ステップタブレットを密着させ、2kWの水銀ショートアーク灯(平行灯)にて露光した後、30℃の1重量%Na2CO3水溶液にて最小現像時間の2倍の時間スプレー現像(スプレー圧0.15MPa)し、水洗、乾燥した。そして、金属部分が出ているステップタブレットの数値が10となるとき(10段)の露光量を感度として表示した。
保護フィルムとして梨地加工していないPEフィルムを用いて形成された感光性樹脂組成物積層体を使用し、上記感度の評価に準じて、FPC用銅張ポリイミドフィルムに同真空ラミネート機を用いて積層した。スラップダウン時間を15秒に変更し、プラテン温度を65℃、55℃、45℃でラミネートし、各温度におけるエアの巻き込みの有無を観察して、以下の基準に従って、評価した。
◎・・・65℃でもエアを巻き込まない(良好)。
○・・・65℃ではエアを巻き込むが、55℃では巻き込まない。
△・・・55℃でもエアを巻き込むが、45℃では巻き込まない。
×・・・45℃でもエアを巻き込む。
上記感度測定で用いたものと同様の感光性樹脂組成物積層体を作製した。Stouffer社製の21段ステップタブレットに代えて、ライン/スペース=20μm/20μm〜120μm/120μmのパターンマスク(銀塩−PETフィルム)を用いた以外は感度測定の場合と同様にして、FPC用銅張ポリイミドフィルムに、感光性樹脂組成物層を貼り合せ、上記2kW超高圧水銀ショートアーク灯(平行光)でStouffer社製の21段ステップタブレットの10段相当の露光量を照射し、現像した。このときの、解像を示した最小ライン幅の値(現像して形成された硬化ライン間の最小幅(μm)の値)を解像性とした。
上記感度測定で用いたものと同様の感光性樹脂組成物積層体を作製した。銅厚18μm厚の銅張ポリイミドフィルムを用いて、IPC−B25A(IPC規格)の銅配線を形成したものに、上記感度測定時と同様にして、感光性樹脂組成物層を貼り合わせた。ついで、この回路のDパターンの端子が半田付けできるパターンマスクを用いて、上記2kW超高圧水銀ショートアーク灯(平行光)でStouffer社製の21段ステップタブレットの10段相当の露光量を照射し、現像、乾燥を行った。続いて、搬送式UV露光機「モデルUVCS923」を用いて3J/cm2のUVキュアを行った(International Light 社製、「IL−390A」での測定値)。このときの基板温度は120℃であった。この後、160℃にて60分間熱キュアを行い、感光性樹脂組成物層からなるカバーレイが形成されたフレキシブルプリント配線板(FPC)を作製した。
◎・・・3回ともクラック、半田もぐり、膨れの発生がみられなかった。
○・・・2回とも何ら問題はなかったが、3回目に若干の半田もぐりが確認された。
△・・・2回目に若干の半田もぐりが確認され、3回目には膨れが発生した。
×・・・1回目ですでに半田付け操作に耐えられなかった。
上記半田耐熱性と同様の工程において、銅張ポリイミドフィルムに代えて銅のリジッド板を使用し、パターンマスクとして3mmφの解像ができるものに変更し、更に熱キュアの温度を110℃に変更して、評価用基板を作製した。
作製した評価用基板を、表1に示す工程に従って、無電解ニッケルめっき(0.3〜0.5μm厚)、金めっき(0.03〜0.05μm厚)を行い、25倍顕微鏡にて、金めっきとレジストの境界部分を観察し、めっきつきまわり性を評価した。境界において鮮明にめっき部分と非めっき部分が観察される場合は、めっきのつきまわり良好(○)、めっき部分と非めっき部分の境界が不鮮明な場合には、つきまわり不良(×)と評価した。
上記半田耐熱性の測定に従って作製した基板を、40℃の10重量%NaOH水溶液に15分間浸漬し、続いて水中に浸漬した後の基板のレジスト浮き、剥がれの発生状態を観察するとともに、レジストが濡れている所をキムワイプで擦ることでのレジストの剥がれ性を確認し、下記基準に従って評価をした。
◎・・・浮き、剥がれが発生なく、キムワイプでも問題なかった。
○・・・浮き、剥がれが発生していないが、キムワイプで傷がついた。
×・・・浮きまたは剥がれが発生した。
上記半田耐熱性の評価に従って作製した基板を用いて、IPC−SM−840C3.9.1(IPC規格)の電気マイグレーション試験を行った。すなわち、Dパターンを用い、85℃×90%RHにて168時間、10VDCバイアス電位、45−100VDC試験電位とし、168時間後の抵抗を調べ、電気絶縁性を下記のように評価した。規格では2MΩ以上が合格とされる。
◎・・・200MΩを超え、顕微鏡観察においてもデンドライドの発生がなかった。
○・・・200MΩを超えたが、デンドライドらしきものが顕微鏡で観察された。
△・・・2〜200MΩであった。
×・・・2MΩ未満であった。
感光性樹脂組成物層の厚みを25μmに変更した以外は、感度測定に用いたものと同様の感光性樹脂組成物積層体を、前記感度測定時と同様にして、銅厚35μm厚の銅張ポリイミドフィルムにIPC−B25A(IPC規格)の銅配線を形成した基材に貼り合せ積層し、150mJ/cm2にて露光した。真空ラミネート時の温度を、50℃,55℃,65℃と変更したときの基板表面を顕微鏡により観察し、導体回路への追従性を下記のように評価した。
◎・・・50℃で完全に導体回路に追従し、感光性樹脂組成物層と導体回路との間に空隙は無かった。
○・・・50℃では完全に導体回路に追従しなかったが、55℃にて完全に導体回路に追従し感光性樹脂組成物層と導体回路との間に空隙は無かった。
△・・・55℃では完全に導体回路に追従しなかったが、65℃にて完全に導体回路に追従し感光性樹脂組成物層と導体回路との間に空隙は無かった。
×・・・65℃でも完全に導体回路に追従しなかった。
FR−4〔絶縁基材厚み0.3mmの銅張積層板(新神戸電機社製のCEL475SD)の銅箔を両面エッチングしたもの〕に、感光性樹脂組成物層を、感度測定の場合と同様にして貼り合せた後、両面を150mJ/cm2にて露光した(ORC「UV−351」積算光量計)。次いで、30℃の1重量%Na2CO3水溶液の現像槽内を、0.15MPaで45秒のパス時間で通し、水洗、乾燥を充分に行った。その後、モデルUVCS923を用いて、両面UVキュアを3J/cm2 (International Light 社製、「IL−390A」での測定値)にて実施した後、熱キュア(160℃×60分間)を行って評価用基板を作製した。
感光性樹脂組成物No.1:
表2に示す組成に従って各成分を混合した組成物No.1を、溶剤(メチルエチルケトン:イソプロパノール=75:25〔重量比〕)に溶解して、濃度55重量%の感光性樹脂組成物溶液を調製した。調製した感光性樹脂組成物溶液を、アプリケーター用いて厚み19μmのPETフィルム(支持体フィルム)上に均一に塗工し、室温にて1分30秒放置した後、130℃のオーブンで3分間乾燥して、厚み40μmの感光性樹脂組成物層を形成した。つぎに、厚み30μmのPEフィルム(保護フィルム)を、30℃にて、0.2MPaにて、上記感光性樹脂組成物層に積層し、厚み40μmの感光性樹脂組成物層を有する感光性樹脂積層体No.1を作製し、作製した積層体を用いて、上記測定評価方法にしたがって評価した。評価結果を表3に示す。
表2に示す組成のうち、A2ポリマー、Bモノマー、D、Eの種類又は含有量を、表3に示すように変えて混合した以外は同様にして組成物No.2〜10を調製した。
すなわち、組成物No.2は、組成物No.1のリン系化合物をE2に変更した。
組成物No.3は、組成物No.1の熱架橋剤をD2に変更し、さらに含有量を7.0部に変更した。
組成物No.4は、組成物No.3において、リン系化合物をE2に変更した。
組成物No.5は、組成物No.4においてA2−aポリマーをA2−bポリマーに変更した。
組成物No.6は、組成物No.5において、B1−aモノマーをB1−bモノマーに変更した。
組成物No.7は、組成物No.3において、B1モノマーを含有させず、B2モノマーの含有量を33部に変更したもので、比較例に該当する。
組成物No.8は、組成物No.3において、B1−aモノマーの含有量を15.0部に変更するとともに、B2モノマー含有量を20部、B3モノマー含有量を10.9部に変更したもので、比較例に該当する。
組成物No.9は、組成物No.8において、B2モノマーの含有量を22.0部に変更するとともに、熱架橋剤をD1に変更して、その含有量を5.0部としたもので、比較例に該当する。
組成物No.10は、組成物No.3において、B1−aモノマーの含有量を9.5部、B2モノマーの含有量を25.5部、B3モノマーの含有量を10.9部に変更した。
(1)高分子量の(メタ)アクリル系ポリマーA1
メチルメタクリレート/n−ブチルメタクリレート/スチレン/メタクリル酸=45/15/15/25(重量比)の割合で重合させてなるカルボキシル基含有ポリマー(重量平均分子量Mw=168,000、酸価163mgKOH/g)。なお、重量平均分子量Mwは、GPC(ゲル浸透クロマトグラフィー)装置を用い、乾燥ポリマーのTHF(テトラヒドロフラン)溶解液を、ポリスチレン基準で測定した値である。
(2)中分子量の(メタ)アクリル系ポリマーA2
(2−1)A2−a:
メチルメタクリレート/スチレン/2−エチルヘキシルアクリレート/メタクリル酸=31/30/15/24(重量比)の割合で重合させてなるカルボキシル基含有ポリマー(重量平均分子量Mw=45,000、酸価156mgKOH/g)
(2−2)A2−b:
スチレン/アクリル酸=75/25(重量比)の割合で重合させてなるカルボキシル基含有ポリマー(重量平均分子量Mw=20,000、酸価195mgKOH/g)
(3−1)B1
B1−a:エチレンオキサイド変性ビスフェノールAジアクリレート(繰返し単位数(p+q)10)
B1−b:エチレンオキサイド変性ビスフェノールAジメタクリレート(繰返し単位数(p+q)17)
(3−2)B2:ダイセルUCB社製の「Ebecryl 648」(これは、OH基を1分子中に2個以上含有するビスフェノールAエポキシアクリレートである)
(3−3)B3:トリメチロールプロパントリプロポキシトリアクリレート
C1:Ciba社製の「Irgacure 651」
C2:Ciba社製の「Irgacure 369」
D1:旭化成ケミカルズ株式会社製 「デュラネート TPA-B80E」(ブロック化イソシアネート)
D2:Soltia製の「Resimene 735」(メラミン樹脂)
E1:ビスフェノールAビス(ジフェニル)ホスフェート
E2:ビスフェノールAビス(ジクレジルホスフェート)
F1:フタロシアニンブルー顔料
F2:Surface Specialties 社製の「Modaflow」
F3:フュームドシリカ
Claims (9)
- ベースポリマー成分(A)、エチレン性不飽和モノマー成分(B)、及び光重合開始剤(C)を含有する感光性樹脂組成物において、
前記エチレン性不飽和モノマー成分(B)としてエチレンオキサイドを分子内に5〜20個含有する二官能(メタ)アクリル系モノマー(B1)を含むモノマー成分を用いて、且つ該モノマー(B1)の含有量が、溶剤を除く感光性樹脂組成物全重量に対して1〜10重量%であり、エチレン性不飽和モノマー成分(B)に対して3〜15重量%であることを特徴とする感光性樹脂組成物。 - 前記エチレン性不飽和モノマー成分(B)として、二官能エポキシ(メタ)アクリル系モノマー(B2)を含む請求項1に記載の感光性樹脂組成物。
- 溶剤を除く感光性樹脂組成物全重量に対する前記エチレン性不飽和モノマー成分(B)の含有率が、40〜60重量%である請求項1又は2に記載の感光性樹脂組成物。
- 前記ベースポリマー成分(A)は、重量平均分子量が100,000〜250,000で且つ酸価が50〜250mgKOH/gのカルボキシル基含有(メタ)アクリル系ポリマー(A1)、及び重量平均分子量が5,000〜80,000で且つ酸価が50〜300mgKOH/gのカルボキシル基含有(メタ)アクリル系ポリマー(A2)を含む請求項1〜3のいずれかに記載の感光性樹脂組成物。
- 更に、熱架橋剤(D)として、アミノ樹脂及び/又はブロック化イソシアネート化合物を含有すること特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の感光性樹脂組成物。
- 前記ベースポリマー成分(A)は、溶剤を除く感光性樹脂組成物全重量に対して、20〜50重量%含有されている請求項1〜5のいずれかに記載の感光性樹脂組成物。
- 支持体フィルム;該支持体フィルム上に積層された請求項1〜6のいずれかに記載の感光性樹脂組成物層;及び該感光性樹脂組成物層上に積層された保護フィルムを含む感光性樹脂積層体。
- 前記感光性樹脂積層体は、めっき用フォトソルダーレジストドライフィルムである請求項7に記載の感光性樹脂積層体。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の感光性樹脂組成物層を含むレジストドライフィルムであって、
プリント配線板形成に際して銅基板にラミネートされ、露光、現像後、80℃〜120℃で加熱処理した後、めっき処理される工程で、銅基板上を被覆するのに用いられるレジストドライフィルム。
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