JP5376043B2 - 感光性樹脂組成物並びにこれを用いた感光性エレメント、レジストパターンの形成方法及びプリント配線板の製造方法 - Google Patents
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Description
本実施形態の感光性樹脂組成物は、(A)バインダーポリマー(以下、「(A)成分」ともいう。)、(B)光重合性化合物(以下、「(B)成分」ともいう。)及び(C)光重合開始剤(以下、「(C)成分」ともいう。)を含有する、直接描画法によるレジストパターンの形成に用いられる感光性樹脂組成物である。ここで、「直接描画法」とは、マスクフィルム等を用いずに、デジタルデータに基づき、感光性樹脂層にレーザー光線等の活性光線を画像状に照射することにより、所望のパターンを直接感光性樹脂層に描画する露光方法を意味する。
本実施形態の感光性樹脂組成物は、(B)成分である光重合性化合物として、下記一般式(I)で表される化合物を含む。これにより、本実施形態の感光性樹脂組成物は、直接描画法により露光した場合に、優れたテント信頼性を有するものとなる。ここで、「テント信頼性」とは、露光後、現像や水洗のスプレー圧によって破損しない性質(テンティング性)を意味し、テント信頼性の評価は、図2に示す穴破れ数測定用基板を用いて異形テント破れ率(%)を測定することにより行われる。
(B1)ビスフェノールA系ジ(メタ)アクリレート化合物
(B2)エチレン性不飽和結合を1つ有する化合物
(B3)多価アルコールにα,β−不飽和カルボン酸を反応させて得られる化合物
(B4)グリシジル基含有化合物にα、β−不飽和カルボン酸を反応させて得られる化合物
(B5)ウレタン結合を有する(メタ)アクリレート化合物等のウレタンモノマー
(A)成分であるバインダーポリマーとしては、アルカリ水溶液に可溶で皮膜形成可能なものであれば特に制限はなく、例えば、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、エポキシ系樹脂、アミド系樹脂、アミドエポキシ系樹脂、アルキド系樹脂、及びフェノール系樹脂が挙げられる。中でも、アルカリ現像性の見地からは、アクリル系樹脂が好ましい。これらは単独で、又は二種以上を組み合わせて用いることができる。
(C)成分である光重合開始剤は、下記一般式(III)で表される化合物及び/又は下記一般式(IV)で表される化合物を含むことが好ましい。
さらに、本実施形態の感光性樹脂組成物は、必要に応じて、マラカイトグリーン、ビクトリアピュアブルー、ブリリアントグリーン、メチルバイオレット等の染料;ロイコクリスタルバイオレット、ジフェニルアミン、ベンジルアミン、トリフェニルアミン、ジエチルアニリン、o−クロロアニリン、トリブロモメチルスルホン等の光発色剤;熱発色防止剤;p−トルエンスルホンアミド等の可塑剤;顔料;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;イメージング剤;熱架橋剤などを(A)成分及び(B)成分の総量100重量部に対して各々0.01〜20重量部程度含有することができる。これらは、単独で又は二種類以上を組み合わせて用いることができる。
本実施形態の感光性樹脂組成物を有機溶剤に溶解して、固形分30〜60質量%程度の溶液(塗布液)として用いることができる。有機溶剤としては、メタノール、エタノール、アセトン、メチルエチルケトン、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、トルエン、N,N−ジメチルホルムアミド、プロピレングリコールモノメチルエーテル、又はこれらの混合溶剤が挙げられる。
図1に、本発明の感光性エレメントの一実施形態を示す。上記感光性樹脂組成物の溶液を、支持フィルム2上に塗布し、乾燥させることにより、支持フィルム2上に上記感光性樹脂組成物を用いて形成される感光性樹脂層3を形成することができる。次いで、感光性樹脂層3の支持フィルム2とは反対側の表面を保護フィルム4で被覆することにより、支持フィルム2と、該支持フィルム2上に積層された感光性樹脂層3と、該感光性樹脂層3上に積層された保護フィルム4とを備える、本実施形態の感光性エレメント1が得られる。保護フィルム4は必ずしも備えなくてもよい。
この厚みが1μm未満であると、支持フィルム2を剥離する際に支持フィルム2が破れやすくなる傾向があり、100μmを超えると解像度が十分に得られにくくなる傾向がある。
上記感光性樹脂組成物を用いて、レジストパターンを形成することができる。本実施形態に係るレジストパターンの形成方法は、(i)上記感光性樹脂組成物を用いて形成される感光性樹脂層を基板上に積層する積層工程と、(ii)上記感光性樹脂層に、直接描画法により活性光線を画像状に照射し、露光部を硬化させる露光工程と、(iii)感光性樹脂層の未露光部分を基板上から除去することにより、基板上に、感光性樹脂組成物の硬化物からなるレジストパターンを形成する現像工程と、を有する。
まず、感光性樹脂組成物を用いて形成される感光性樹脂層を基板上に積層する。基板としては、絶縁層と該絶縁層上に形成された導体層とを備えた基板(回路形成用基板)を用いることができる。
次に、直接描画法により露光を行う。すなわち、マスクフィルムを用いずに、デジタルデータに基づき、感光性樹脂層3にレーザー光線等の活性光線を画像状に照射することにより、所望のパターンを直接感光性樹脂層に描画する。この際、感光性樹脂層3上に存在する支持フィルム2が活性光線に対して透過性である場合には、支持フィルム2を通して活性光線を照射することができるが、支持フィルム2が遮光性である場合には、支持フィルム2を除去した後に感光性樹脂層に活性光線を照射する。
さらに、感光性樹脂層3の未露光部分を基板上から除去することにより、基板上に、感光性樹脂組成物の硬化物からなるレジストパターンを形成する。感光性樹脂層3上に支持フィルム2が存在している場合には、支持フィルム2を除去してから、未露光部分の除去(現像)を行う。現像方法には、ウェット現像とドライ現像とがあるが、ウェット現像が広く用いられている。
水系現像液のpHは、現像が十分に行われる範囲でできるだけ小さくすることが好ましく、pH8〜12とすることが好ましく、pH9〜10とすることがより好ましい。
上記方法によりレジストパターンが形成された基板をエッチング又はめっきすることにより、プリント配線板を製造することができる。基板のエッチング又はめっきは、形成されたレジストパターンをマスクとして、基板の導体層等に対して行われる。
(溶液aの調製)
表1に示す重合性単量体(共重合単量体、モノマー)からなる混合液に、ラジカル反応開始剤であるアゾビスイソブチロニトリル0.8gを溶解して、「溶液a」を調製した。
有機溶剤であるメチルセロソルブ60g及びトルエン40gの混合液(質量比3:2)100gに、ラジカル反応開始剤であるアゾビスイソブチロニトリル1.2gを溶解して、「溶液b」を調製した。
撹拌機、還流冷却器、温度計、滴下ロート及び窒素ガス導入管を備えたフラスコに、有機溶剤であるメチルセロソルブ240g及びトルエン160gの混合液(質量比3:2)400gを投入した。フラスコ内に窒素ガスを吹き込みながら、上記混合液を撹拌しつつ加熱して80℃まで昇温させた。
なお、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法(GPC)によって測定し、標準ポリスチレンの検量線を用いて換算することにより導出した。GPCの条件は、以下に示すとおりである。
GPC条件
ポンプ :日立 L−6000型((株)日立製作所製)
カラム :以下の計3本
Gelpack GL−R420
Gelpack GL−R430
Gelpack GL−R440(以上、日立化成工業(株)製、商品名)
溶離液 :テトラヒドロフラン
測定温度:25℃
流量 :2.05mL/分
検出器 :日立 L−3300型RI((株)日立製作所製)
得られたバインダーポリマー((A)成分)の溶液に、表2に示す成分を同表に示す配合量(g)で配合し、得られた混合液に、表3に示す(B)成分及び(C)成分を同表に示す配合量(g)で配合することにより、実施例1〜10及び比較例1〜4の感光性樹脂組成物の溶液を調製した。なお、表2に示す(A)成分の配合量は、不揮発成分の質量(固形分量)である。
(光発色剤)
・BMPS(住友精化(株)製、商品名):トリブロモメチルフェニルスルホン
・LCV(山田化学(株)製、商品名):ロイコクリスタルバイオレット
(染料)
・MKG(大阪有機化学工業(株)製、商品名):マラカイトグリーン
(1)一般式(I)で表される化合物
・(B−1)
9G(新中村化学工業(株)製、商品名)
ポリエチレングリコール#400ジメタクリレート
一般式(I)中、R1及びR2がメチル基、n=9
・(B−2)
14G(新中村化学工業(株)製、商品名)
ポリエチレングリコール#600ジメタクリレート
一般式(I)中、R1及びR2はメチル基、n=14
・(B−3)
23G(新中村化学工業(株)製、商品名)
ポリエチレングリコール#1000ジメタクリレート
一般式(I)中、R1及びR2はメチル基、n=23
・(B−4)
FA−321M(日立化成工業(株)製、商品名)
2,2−ビス(4−(メタクリロキシペンタエトキシ)フェニル)プロパン
・(B−5)
FA−314A(日立化成工業(株)製、商品名)
ノニルフェノキシテトラエチレングリコールアクリレート(オキシエチレン基総数の平均値が4)
・(B−6)
FA−318A(日立化成工業(株)製、商品名)
ノニルフェノキシオクタエチレングリコールアクリレート(オキシエチレン基総数の平均値が8)
・(B−7)
FA−MECH(日立化成工業株式会社製、商品名)
γ−クロロ−β−ヒドロキシプロピル−β’−メタクリロイルオキシエチル−o−フタレート
・(B−8)
UA−13(新中村化学工業(株)製、商品名)
EO,PO変性ウレタンジメタクリレート
・(B−9)
UA−21(新中村化学工業(株)製、商品名)
トリス((メタ)アクリロキシテトラエチレングリコールイソシアネート)ヘキサメチレンイソシアヌレート
・(C−1)
N−1717((株)ADEKA製、商品名)
1,7−ビス(9−アクリジニル)ヘプタン
式(II)で表される化合物(R3が炭素原子数7のアルキレン基)
・(C−2)
9−PA(新日鐵化学(株)製、商品名):9−フェニルアクリジン
式(III)で表される化合物(R4がフェニル基)
・(C−3)
TR−PAD103(常州強力電子新材料有限公司製、商品名)
9−(3−メチルフェニル)アクリジン
式(III)で表される化合物(R4がm−メチルフェニル基)
・(C−4)
B−CIM(Hampford社製、商品名)
2,2’−ビス(2−クロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニルビスイミダゾール
・(C−5)
9,10−ジブトキシアントラセン
実施例1〜10及び比較例1〜4の感光性樹脂組成物の溶液を、それぞれ厚さ16μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(帝人(株)製、商品名「G2−16」)上に均一に塗布し、100℃の熱風対流式乾燥器で10分間乾燥して、乾燥後の膜厚が38μmである感光性樹脂層を形成した。この感光性樹脂層上に保護フィルム(タマポリ(株)製、商品名「NF−13」)をロール加圧にて積層することにより、ポリエチレンテレフタレートフィルム(支持フィルム)と、その上に形成された各感光性樹脂層と、その上に形成された保護フィルムとからなる、実施例1〜10及び比較例1〜4の感光性エレメントを得た。
ガラスエポキシ材と、その両面に形成された銅箔(厚さ35μm)とからなる1.6mm厚の銅張積層板(日立化成工業(株)製、商品名「MCL−E−67」)の銅表面を、#600相当のブラシを持つ研磨機(三啓(株)製)を用いて研磨し、水洗後、空気流で乾燥させた。この銅張積層板(以下、「基板」という。)を加熱して80℃に昇温させた後、実施例1〜10及び比較例1〜4の感光性エレメントを、基板の両側の銅表面にラミネート(積層)した。ラミネートは、110℃のヒートロールを用いて、保護フィルムを除去しながら、各感光性エレメントの感光性樹脂層が基板の各銅表面に密着するようにして、1.5m/分の速度で行った。
(感度)
得られた積層基板を放冷し、23℃になった時点で、積層基板の表面のポリエチレンテレフタレートフィルム(支持フィルム)に、ステップタブレットを有するフォトツールを密着させた。ステップタブレットとしては、濃度領域が0.00〜2.00、濃度ステップが0.05、タブレットの大きさが20mm×187mm、各ステップの大きさが3mm×12mmである41段ステップタブレットを用いた。このようなステップタブレットを有するフォトツール及びポリエチレンテレフタレートフィルムを介して、感光性樹脂層に対して露光を行った。露光は、半導体励起固体レーザーを光源とする露光機(日本オルボテック(株)製、商品名「Paragon−9000m」)を用いて、20mJ/cm2の露光量で行った。
ライン幅/スペース幅が5/400〜200/400(単位:μm)である配線パターンを、上記レーザーを光源とする露光機を用いて、直接描画法により、上記積層基板の感光性樹脂層に描画した。露光は、日立41段ステップタブレットの現像後の残存ステップ段数が17.0となるエネルギー量で行った。露光後、上記感度の評価と同様の現像処理を行った。
ライン幅/スペース幅が400/5〜400/200(単位:μm)である配線パターンを、上記レーザーを光源とする露光機を用いて、直接描画法により、上記積層基板の感光性樹脂層に描画した。露光は、日立41段ステップタブレットの現像後の残存ステップ段数が17.0となるエネルギー量で行った。露光後、上記感度の評価と同様の現像処理を行った。
60mm×45mmのパターンを、上記レーザーを光源とする露光機を用いて、直接描画法により、上記積層基板の感光性樹脂層に描画した。露光は、日立41段ステップタブレットの現像後の残存ステップ段数が17.0となるエネルギー量で行った。露光後、上記感度の評価と同様の現像処理を行い、基板上に60mm×45mmの硬化膜が形成された試験片を得た。
上記銅張積層板(日立化成工業(株)製商品名MCL−E−67)に、直径4〜6mmの穴径で丸穴及び3連穴を型抜き機を用いて作成し、生じたバリを#600相当のブラシをもつ研磨機(三啓(株)製)を使用して取り除き、図2に示す穴破れ数測定用基板を得た。得られた穴破れ数測定用基板を80℃に加温し、その銅表面上に、実施例1〜10及び比較例1〜4の感光性エレメントを120℃、0.4MPaの条件でラミネートした。ラミネートは、保護フィルムを除去しながら、感光性エレメントの感光性樹脂層が穴破れ数測定用基板の銅表面に密着するようにして行った。ラミネート後、穴破れ数測定用基板を冷却し、穴破れ数測定用基板の温度が23℃になった時点で、ポリエチレンテレフタレートフィルム(支持フィルム)面に対して、上記レーザーを光源とする露光機を用いて、日立41段ステップタブレットの現像後の残存ステップ段数が17.0となるエネルギー量で露光を行った(直接描画法)。露光後、室温で15分間放置し、続いて穴破れ数測定用基板からポリエチレンテレフタレートフィルムをはがし、現像処理50秒後、3連穴の穴破れ数を測定し、異形テント破れ率として評価し、これをテント信頼性(%)とした。この数値が小さいほど、テント信頼性が高いことを意味する。結果を表4に示す。
(参考例1)
実施例1の感光性樹脂組成物を用いて、露光条件を以下のように変えたこと以外は、実施例1と同様の手順で、感度、密着性、解像度、剥離性及びテント信頼性を評価した。結果を表5に示す。
露光条件
露光機:HMW−201GX(オーク(株)製、商品名)
光源:高圧水銀ランプ
感度評価における露光量:40mJ/cm2
感度以外の評価における露光量:日立41段ステップタブレットの現像後の残存ステップ段数が23.0となるエネルギー量
露光法法:マスク露光法
比較例1の感光性樹脂組成物を用いて、露光条件を参考例1と同様の露光条件(マスク露光法)に変えたこと以外は、比較例1と同様の手順で、感度、密着性、解像度、剥離性及びテント信頼性を評価した。結果を表5に示す。
Claims (7)
- 前記一般式(I)で表される化合物におけるnが4〜25の整数である、請求項1記載の感光性樹脂組成物。
- 前記一般式(II)で表される化合物におけるmが4〜8の整数である、請求項1又は2記載の感光性樹脂組成物。
- 支持フィルムと、該支持フィルム上に形成された請求項1〜4のいずれか一項に記載の感光性樹脂組成物を用いて形成される感光性樹脂層と、を備える、感光性エレメント。
- 請求項1〜4のいずれか一項に記載の感光性樹脂組成物を用いて形成される感光性樹脂層を基板上に積層する積層工程と、
前記感光性樹脂層に、直接描画法により活性光線を画像状に照射し、露光部を硬化させる露光工程と、
前記感光性樹脂層の未露光部分を前記基板上から除去することにより、前記基板上に、前記感光性樹脂組成物の硬化物からなるレジストパターンを形成する現像工程と、を有するレジストパターンの形成方法。 - 請求項6記載の方法によりレジストパターンが形成された基板をエッチング又はめっきすることを含む、プリント配線板の製造方法。
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