JP5498328B2 - プリント配線板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、レジストパターンと金属層とを有するプリント配線板の製造方法に関する。

電子機器では、プリント配線板上に種々の電子部品が実装され、電子部品間がプリント配線板上に設けられた配線により電気的に接続されている。また、プリント配線板上に設けられた配線間には、絶縁性を確保したり、保護膜として機能させりすることを目的として、レジストパターンが形成されている。

プリント配線板におけるレジストパターンは、一般に、フォトレジストと呼ばれているレジスト材料を用いて、露光工程及び現像工程を含むフォトリソグラフィーにより形成されている。

また、レジストパターンと銅回路とを有するプリント配線板を作製する際には、例えば、銅張り積層板の銅層の全面にレジスト層を形成し、マスクを介してレジスト層を部分的に露光し、現像によりレジスト層を部分的に除去する。その後、銅層をエッチングすることにより銅回路を形成する。また、銅回路を形成した後、必要に応じて、レジスト層上又は銅回路上に、別のレジスト層をさらに形成することもある。

このようなプリント配線板の製造方法の一例は、下記の特許文献１に開示されている。

特開平５−２１９４１号公報

特許文献１に記載のような従来のプリント配線板の製造方法では、レジスト層を形成するために、フォトリソグラフィーにおける露光工程及び現像工程などの多くの工程が必要であり、更に銅層をエッチングする工程も必要である。このため、工程数が多く、プリント配線板の製造効率が悪い。

更に、従来のプリント配線板の製造方法では、酸又はアルカリなどの薬液を用いた現像処理を行うため、環境負荷が大きい。さらに、現像により除去されるレジスト層部分を形成するために、余分なレジスト材料を用いなければならない。また、現像により除去されたレジスト層部分は廃棄物となる。さらに、エッチングにより除去された銅層も、廃棄物となる。このため、廃棄物の量が多いので環境負荷が大きく、更にプリント配線板の材料コストも高くなるという問題がある。

本発明の目的は、基板上にレジストパターンと金属層とを、少ない工程数で形成することができ、かつ廃棄物の量を少なくすることができるプリント配線板の製造方法を提供することである。

本発明の広い局面によれば、レジストパターンと金属めっき層とを有するプリント配線板の製造方法であって、基板上に、第１のレジスト材料を部分的に塗工し、レジストパターンである第１のレジスト層を部分的に形成する工程と、基板上に部分的に形成された第１のレジスト層間に配置されるように、金属めっき層を部分的に形成する工程とを備える、プリント配線板の製造方法が提供される。

本発明に係るプリント配線板の製造方法では、インクジェット装置を用いて上記第１のレジスト材料を吐出することにより、基板上に第１のレジスト材料を部分的に塗工することが好ましい。

本発明に係るプリント配線板の製造方法では、上記基板上に塗工された第１のレジスト材料を部分的に除去しないことが好ましい。

本発明に係るプリント配線板の製造方法では、上記基板上に吐出され、着弾した上記第１のレジスト材料の静的接触角を６０度以上、１２０度以下にすることが好ましい。

本発明に係るプリント配線体の製造方法では、上記第１のレジスト層と該第１のレジスト層間に配置された金属めっき層との内の少なくとも一方の層上に、第２のレジスト材料を塗工し、レジストパターンである第２のレジスト層を形成する工程をさらに備えることが好ましい。

本発明に係るプリント配線板の製造方法は、基板上に、第１のレジスト材料を部分的に塗工し、レジストパターンである第１のレジスト層を部分的に形成した後、該第１のレジスト層間に配置されるように、金属めっき層を部分的に形成するので、基板上にレジジストパターンと金属めっき層とを、少ない工程数で形成することができ、かつ廃棄物の量を少なくすることができる。

図１（ａ）〜（ｃ）は、本発明の一実施形態に係るプリント配線板の製造方法の各工程を説明するための正面断面図である。 図２は、本発明の一実施形態に係るプリント配線板の製造方法により得られるプリント配線板を示す正面断面図である。 図３は、図２に示すプリント配線板の変形例を示す正面断面図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態及び実施例を説明することにより本発明を明らかにする。

図２に、本発明の一実施形態に係るプリント配線板の製造方法により得られるプリント配線板を模式的に正面断面図で示す。

図２に示すプリント配線板１は、基板２と、基板２の上面２ａに積層された第１のレジスト層３と、基板２の上面２ａに積層された金属めっき層４とを備える。金属めっき層４は、第１のレジスト層３間に配置されている。金属めっき層４は、第１のレジスト層３間に埋め込まれている。第１のレジスト層３は、レジストパターンである。すなわち、基板２の上面２ａに、第１のレジスト層３が部分的に形成されている。基板２の上面２ａに、第１のレジスト層３が形成されている領域と、第１のレジスト層３が形成されていない領域とが存在する。また、第１のレジスト層３が形成されていない領域において、基板２の上面２ａに、金属めっき層４が部分的に形成されている。

本実施形態では、第１のレジスト層３と金属めっき層４とが連なっている。基板２の上面２ａに、第１のレジスト層３と金属めっき層４とにより全体として、１つの層が形成されている。

基板２は、絶縁性を有することが好ましく、絶縁基板であることが好ましい。基板２は、適宜の絶縁性材料により形成される。基板２は、合成樹脂などの有機材料により形成されていてもよく、ガラス又は絶縁性セラミックスなどの無機材料により形成されていてもよい。

金属めっき層４は、めっき材料を用いて形成することができる。該めっき材料としては、例えば、金、銀、銅、ロジウム、パラジウム、ニッケル及び錫などが挙げられる。これらの２種類以上の合金を用いてもよく、また、２種類以上のめっき材料により複数層の金属層を形成してもよい。めっき材料は、銅であることが好ましい。金属めっき層４は、銅めっき層であることが好ましく、銅回路であることがより好ましい。

プリント配線板１は、第１のレジスト層３の上面３ａに積層された第２のレジスト層５をさらに備える。平面視において、第２のレジスト層５は、第１のレジスト層３よりも幅方向の寸法が大きい。第２のレジスト層５は、第１のレジスト層３間に配置された金属めっき層４の上面４ａの一部の領域にも至っている。すなわち、金属めっき層４の上面４ａの一部の領域にも、第２のレジスト層５が積層されている。金属めっき層４の上面４ａの中央の領域には、第２のレジスト層５は積層されていない。第２のレジスト層５は、第１のレジスト層３の保護膜として機能する。第２のレジスト層５は、保護膜であることが好ましい。第２のレジスト層５は、第１のレジスト層３の上面３ａに積層されていることが好ましい。

図２に示すプリント配線板１は、以下のようにして得ることができる。

図１（ａ）に示すように、先ず、基板２の上面２ａに、インクジェット装置１１を用いてインクジェットヘッド１１ａから、第１のレジスト材料を部分的に吐出して、塗工する。それによって、硬化前の第１のレジスト層３を部分的に形成する。このとき、第１のレジスト材料を直接描画することが特に好ましい。「直接描画する」とは、マスクを用いずに描画することを意味する。隣り合う第１のレジスト層３の間隔は、金属めっき層の幅により適宜選択される。インクジェット装置１１の使用により、第１のレジスト層３を部分的に容易にかつ精度よく形成できる。

微細でかつ高精度な第１のレジスト層３を形成する観点からは、基板２の上面２ａに吐出され、着弾した第１のレジスト材料の静的接触角は、６０度以上、１２０度以下であることが好ましい。上記静的接触角は、基板２の上面２ａに第１のレジスト材料が着弾してから、１０秒後の値であることが好ましい。

その後、硬化前の第１のレジスト層３を硬化させて、硬化した第１のレジスト層３を形成する。硬化した第１のレジスト層３は、レジストパターンである。該レジストパターンはソルダーレジストパターンであることが好ましい。

次に、図１（ｂ）に示すように、基板２の上面２ａに部分的に形成された第１のレジスト層３間に配置されるように、金属めっき層４を部分的に形成する。第１のレジスト層３間に埋め込まれるように、金属めっき層４を部分的に形成する。

次に、図１（ｃ）に示すように、インクジェット装置１１を用いて、インクジェットヘッド１１ａから、第２のレジスト材料を部分的に吐出して、塗工する。それによって、硬化前の第２のレジスト層５を部分的に形成する。このとき、第２のレジスト材料を直接描画することが特に好ましい。インクジェット装置１１の使用により、第２のレジスト層５を部分的に容易にかつ精度よく形成できる。

その後、硬化前の第２のレジスト層５を硬化させて、硬化した第２のレジスト層５を形成し、図２に示すプリント配線板１を得る。硬化した第２のレジスト層５は、レジストパターンである。該レジストパターンはソルダーレジストパターンであることが好ましい。

第２のレジスト層５を形成するために、インクジェット装置１１を用いて第２のレジスト材料を吐出し、基板２の上面２ａに第２のレジスト材料を部分的に塗工することが好ましい。

第１のレジスト層３と金属めっき層４の間に配置された金属めっき層４との内の少なくとも一方の層上に、第２のレジスト材料を塗工し、レジストパターンである第２のレジスト層を形成することが好ましい。これによって、第１のレジスト層３又は金属めっき層４を第２のレジスト層により保護することができる。また、第１のレジスト層３と金属めっき層４とを含む層上に、第２のレジスト材料層を部分的に形成することが好ましい。

本実施形態では、基板２の上面２ａに塗工された第１のレジスト材料を部分的に除去しておらず、基板２の上面２ａに形成された第１のレジスト層３を部分的に除去していない。基板２の上面２ａに塗工された第１のレジスト材料は部分的に除去しないことが好ましく、基板２の上面２ａに形成された第１のレジスト層３は部分的に除去しないことが好ましい。この場合には、部分的に除去された第１のレジスト材料及び第１のレジスト層が生じず、プリント配線板の製造時に生じる廃棄物の量を少なくすることができる。このため、環境負荷を低減できる。

さらに、本実施形態では、第１，第２のレジスト層３，５を形成するために、フォトリソグラフィー技術を用いていない。すなわち、露光工程及び現像工程を実施していない。さらに、金属めっき層４を形成するために、エッチング処理していない。従って、プリント配線板を少ない工程数で、効率的に製造することができる。さらに、酸又はアルカリなどの薬液を用いた現像処理を行う必要が無いため、作業環境も良くなり、かつ環境負荷を低減できる。さらに、現像により除去されるレジスト層部分を形成するために、余分なレジスト材料を用いる必要もない。また、廃棄物になる現像により除去されたレジスト層部分が生じない。さらに、廃棄物となるエッチングにより除去された金属層も生じない。このため、プリント配線板の製造に伴って生じる廃棄物の量を極めて少なくすることができ、環境負荷を大きく低減できる。さらに、プリント配線板の材料コストも大幅に安くすることができる。

第１，第２のレジスト材料は、インクジェット装置（インクジェットプリンター）により吐出可能であることが好ましい。高精度な第１のレジスト層３及び金属めっき層４を形成するために、特に、第１のレジスト材料が、インクジェット装置により吐出可能であることが好ましい。第１，第２のレジスト材料の塗工には、インクジェット装置（インクジェットプリンター）を用いることが好ましい。第１，第２のレジスト材料のＪＩＳ Ｋ２２８３に準拠して測定された２５℃での粘度はそれぞれ、１００ｍＰａ・ｓ以上、５００ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましい。第１，第２のレジスト材料の粘度が上記下限以上及び上記上限以下であると、第１，第２のレジスト材料をインクジェットヘッドから容易にかつ精度よく吐出できる。さらに、第１，第２のレジスト材料が５０℃以上に加温されても、該第１，第２のレジスト材料をインクジェットヘッドから容易にかつ精度よく吐出できる。

上記インクジェット装置は、インクジェットヘッドを有する。インクジェットヘッドはノズルを有する。インクジェット装置は、インクジェット装置内又はインクジェットヘッド内の温度を５０℃以上に加温するための加温部を備えることが好ましい。

第１，第２のレジスト材料は、光の照射により硬化するレジスト材料であってもよく、熱の付与により硬化するレジスト材料であってもよく、光の照射と熱の付与とにより硬化するレジスト材料であってもよい。第１，第２のレジスト層３，５を形成するための第１，第２のレジスト材料はそれぞれ、硬化性化合物と、熱硬化剤及び光重合開始剤の内の少なくとも１種とを含むことが好ましい。

第１，第２のレジスト材料として、従来公知のレジスト材料を用いることができる。レジスト材料の市販品としては、例えば、ＰＳＲ４０００シリーズ（太陽インキ製造社製）、ＤＳＲ−３３０シリーズ（タムラ化研社製）及びＵＳＲ−２Ｇ（タムラ化研社製）等が挙げられる。第１のレジスト材料と第２のレジスト材料とは、同一であってもよく、異なっていてもよい。

光の照射と熱の付与とにより硬化するレジスト材料を用いる場合には、塗工された第１，第２のレジスト層に、光を照射することにより一次硬化させ、一次硬化物を得てもよい。これにより塗工された第１，第２のレジスト層の濡れ広がりを抑制することができ、高精度なレジストパターンが形成可能となる。また、光の照射により一次硬化物を得た場合には、一次硬化物に熱を付与することにより本硬化させ、硬化物を得、レジストパターンを形成してもよい。光硬化と熱硬化とを併用した場合には、耐熱性により一層優れたレジストパターンを形成することができる。

上記光の照射は、第１，第２のレジスト材料の塗工の後に行われてもよく、塗工と同時に行われてもよい。例えば、第１，第２のレジスト材料の吐出と同時又は吐出の直後に光を照射してもよい。このように、塗工（描画）と同時に光を照射するために、インクジェットヘッドによる塗工位置に光照射部分が位置するように光源を配置してもよい。

光を照射するための光源は、照射する光に応じて適宜選択される。該光源としては、ＵＶ−ＬＥＤ、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、キセノンランプ及びメタルハライドランプ等が挙げられる。照射される光は、一般に紫外線であり、電子線、α線、β線、γ線、Ｘ線及び中性子線等であってもよい。

第１，第２のレジスト材料の塗工時における温度は、第１，第２のレジスト材料がインクジェッドヘッドから吐出できる粘度となる温度であれば特に限定されない。第１，第２のレジスト材料の塗工時における温度は、好ましくは５０℃以上、より好ましくは６０℃以上、好ましくは１００℃以下である。塗工時における第１，第２のレジスト材料の粘度は、インクジェットヘッドから吐出できる範囲であれば特に限定されない。

また、図３に、図２に示すプリント配線板の変形例を示す。

図２に示すプリント配線板１では、基板２の上面２ａのみに、第１のレジスト層３及び金属めっき層４が積層されており、かつ第１のレジスト層３の上面３ａ及び金属めっき層４の上面４ａに第２のレジスト層５が積層されている。

図３に示すプリント配線板２１では、基板２の下面２ｂにも、基板２を中心に上下に略対称に、第１のレジスト層２２及び金属めっき層２３が積層されており、かつ第１のレジスト層２２の下面２２ａ及び金属めっき層２３の下面２３ａに第２のレジスト層２４が積層されている。

このように、プリント配線板を得るために、基板２の上面２ａと下面２ａとの両面に、第１，第２のレジスト層及び金属めっき層を形成してもよい。プリント配線板２１は、基板２の上面２ａと下面２ｂとに第１のレジスト層３，２２を形成し、次に金属めっき層４，２３を形成した後、第２のレジスト層５，２４を形成することにより得ることができる。また、プリント配線板２１は、プリント配線板１を得た後、プリント配線板１の上下を裏返して、第１のレジスト層２２、金属めっき層２３及び第２のレジスト層２４を順次形成することにより得ることもできる。

以下、実施例及び比較例を挙げて、本発明を具体的に説明する。本発明は、以下の実施例のみに限定されない。

（実施例１）
ビスフェノールＡ型エポキシ化合物のエポキシアクリレート（ダイセルサイテック社製「ＥＢＥＣＲＹＬ ３７００」）３０重量部と、トリエチレングリコールジアクリレート４０重量部と、イソボルニルアクリレート１５重量部と、ビスフェノールＡ型エポキシ化合物（三菱化学社製「ｊＥＲ８２８」）１０重量部と、Ｉｒｇａｃｕｒｅ ９０７（α−アミノアセトフェノン型光ラジカル重合開始剤、ＢＡＳＦジャパン社製）４重量部と、ジシアンジアミド（三菱化学社製「ＤＩＣＹ７」）１重量部とを配合し、５μｍのフィルターでろ過して、レジスト材料Ａを得た。

ＦＲ−４基板（パナソニック電工社製「Ｒ−１７０５」（板厚０．８ｍｍ））を用意した。この基板上にレジスト材料Ａを、紫外線照射装置付きピエゾ方式インクジェットプリンター（ヘッド温度：８０℃）のインクジェットヘッドからラインの幅８０μｍでライン間の間隔が８０μｍとなるように吐出して塗工し、パターン状に描画し、第１のレジスト層を部分的に形成した。なお、基板上に吐出され、着弾してから１０秒後の第１のレジスト材料の静的接触角は８０度であった。

その後、基板上の第１のレジスト層（厚み２０μｍ）に波長３６５ｎｍの紫外線を、照射エネルギーが１０００ｍＪ／ｃｍ^２となるように照射し、次に１８０℃で１時間加熱し、本硬化させ、レジストパターンである硬化した第１のレジスト層を形成した。

次に、第１のレジスト層間に第１のレジスト層に連なるように、キャタリスト（ロームアンドハース社製「キャタリスト４４」）及び銅めっき液（ロームアンドハース社製「キューポジット２５３」）を配置させ、銅配線である銅めっき層を部分的に形成した。

次に、硬化した第１のレジスト層上に、レジスト材料Ａを、紫外線照射装置付きピエゾ方式インクジェットプリンター（ヘッド温度：８０℃）のインクジェットヘッドからラインの幅１００μｍでライン間の間隔が６０μｍとなるように吐出して塗工し、パターン状に描画し、第２のレジスト層を部分的に形成した。第２のレジスト層の中心位置が、第１のレジスト層の中心位置と重なるように、第２のレジスト層を形成した。

その後、基板上の第２のレジスト層（厚み２０μｍ）に波長３６５ｎｍの紫外線を、照射エネルギーが１０００ｍＪ／ｃｍ^２となるように照射し、次に１８０℃で１時間加熱し、本硬化させ、レジストパターンである硬化した第２のレジスト層を形成した。

実施例１では、露光工程及び現像工程を行わなかったため、少ない工程数でプリント配線板を製造することができた。また、廃棄するレジスト材料及び金属層も生じなかった。

１…プリント配線板
２…基板
２ａ…上面
２ｂ…下面
３…第１のレジスト層
３ａ…上面
４…金属めっき層
４ａ…上面
５…第２のレジスト層
１１…インクジェット装置
１１ａ…インクジェットヘッド
２１…プリント配線板
２２…第１のレジスト層
２２ａ…下面
２３…金属めっき層
２３ａ…下面
２４…第２のレジスト層

Claims (5)

1. レジストパターンと金属めっき層とを有するプリント配線板の製造方法であって、
   インクジェット装置を用いて、光の照射と熱の付与とにより硬化可能な第１のレジスト材料を吐出することにより、基板上に、第１のレジスト材料を部分的に塗工し、前記第１のレジスト材料に光を照射することにより一次硬化させ、一次硬化物を得た後、前記一次硬化物に熱を付与することにより本硬化させて、レジストパターンである第１のレジスト層を部分的に形成する工程と、
   基板上に部分的に形成された第１のレジスト層間に配置されるように、金属めっき層を部分的に形成する工程とを備え、
   前記基板上に塗工された第１のレジスト材料を部分的に除去せず、かつ前記基板上に形成された第１のレジスト層を部分的に除去しない、プリント配線板の製造方法。
2. 前記基板上に吐出され、着弾した前記第１のレジスト材料の静的接触角を６０度以上、１２０度以下にする、請求項１に記載のプリント配線板の製造方法。
3. 前記インクジェット装置が、インクジェット装置内又はインクジェットヘッド内の温度を５０℃以上に加温するための加温部を備え、
   前記インクジェット装置を用いて、前記第１のレジスト材料を５０℃以上に加温しながら吐出する、請求項１又は２に記載のプリント配線板の製造方法。
4. 前記第１のレジスト層と該第１のレジスト層間に配置された金属めっき層との内の少なくとも一方の層上に、第２のレジスト材料を塗工し、レジストパターンである第２のレジスト層を形成する工程をさらに備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載のプリント配線板の製造方法。
5. 前記第１のレジスト層と該第１のレジスト層間に配置された金属めっき層との内の少なくとも一方の層上に、インクジェット装置を用いて、光の照射と熱の付与とにより硬化可能な第２のレジスト材料を吐出することにより、前記第２のレジスト材料を塗工し、前記第２のレジスト材料に光を照射することにより一次硬化させ、一次硬化物を得た後、前記一次硬化物に熱を付与することにより本硬化させて、レジストパターンである第２のレジスト層を形成し、
   前記インクジェット装置が、インクジェット装置内又はインクジェットヘッド内の温度を５０℃以上に加温するための加温部を備え、
   前記インクジェット装置を用いて、前記第２のレジスト材料を５０℃以上に加温しながら吐出する、請求項４に記載のプリント配線板の製造方法。

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