JP5639697B1 - 識別文字・記号及び絵等の視認が可能な回路基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】識別文字・記号及び絵等の視認を可能とした、インキ層含むドライフイルム及びその製造方法を提供する。【解決手段】官能基を有するインキ層を付着させた、エポキシ系樹脂とアクリル系樹脂の混合（相溶）感光性樹脂に紫外線の照射量を変化させて、エポキシ系樹脂とアクリル系樹脂の架橋密度・重合度量割合に差を生じさせることで、屈折率や透明度に差が生じ、インキ色を介して視認できるドライフイルム及びその製造方法。【選択図】図８

Description

発明の詳細な説明

本発明は、エポキシ系樹脂と一部カルボン酸残存のアクリル系樹脂を含む感光性・熱硬化性樹脂層の片面、又は、その間に官能基を持つインキ層を設けることによる、識別文字・記号及び絵等の視認が可能な４層構造、又は、５層構造のドライフイルムを使用する回路基板の製造方法に関するものである。

回路基板は銅回路保護のため等にソルダーレジストが施されており、このソルダーレジストには、液状タイプとドライフイルムタイプ（特許文献１、２、３参照）があるが、そのソルダーレジスト上に搭載部品の適確性を維持するため、スクリーン印刷方法で搭載部品名などの識別文字が印字される。

近年は、高機能製品が求められることから、回路基板の実装面積が小さくなり、搭載部品は小型化され、多くの部品が搭載されるようになった。スクリーン文字印刷方法では、文字用のインキが通過できるメッシュ目の大きさが限界に達しており、物理的に全ての文字を表記することが不可能になってきている。

さらに、スクリーン印刷による印刷物は、メッシュ目の関係でラインがギザギザになる欠点があり、小文字等は不明瞭で判読不能な状態である事から、部品の小型化、高密度実装から鮮明な小文字・記号等の表記が要求されている。

ソルダーレジストとして、インキタイプ或いはドライフイルムタイプを用いても、両者の上に部品搭載認識文字（以後、文字と言う）を印刷することから、表面はインキの盛り上りにより１０〜２０μｍの凹凸が出来、クリーム半田の転写量を均一制御することが困難となり、搭載部品の接着不良や微細部品の脱落等による不良品が多々起こり、再登載に多大な時間を浪費することにより製造コストアップの要因でもある。このように、シルク文字印刷方法は致命的なマイナス要因がある。

スクリーン印刷法に代わる方法として、ソルダーレジスト上にロールコーターにより官能基を有するインキを塗布し、露光現像を行うことで文字等を印字する方法や、インクジェットプリンターによる文字等の印字方法が開示されている。（例えば、特許文献４、５参照）しかし、両者とも、前記同様インキの盛り上を避けることが出来なく市場が要求しているフラットな面への解決には至っていない。

また、銘板においてもスクリーン印刷方法等で文字等を印刷後、光、熱等で硬化した状態で商品化される物が大部分であるが、一部クリアーラッカー等で文字表面をカバーされる物がある。

しかし、プリント基板及び銘板に印字された文字等が未カバーの状態では、接触等による物理的破壊及び、物理的摩擦研磨により文字が判読不明になるというマイナス要因がある。

さらに、液状ソルダーレジスト及びスクリーン印刷工程では多量の有機溶剤を使用することから、作業環境の悪化は言うまでもないが、大気汚染の問題が大きな課題となっている。

ＷＯ２００６−００４１５８ 特開２０１０−２４９８８６ 特開２０１２−２１５７１８ 特開２００２−２１４７７８ 特開平９−１３５０６２

液状ソルダーレジストインキは、スクリーン印刷、カーテンコート、静電塗装、ロールコーター及びスプレーガン方法などで塗布されているが、有機溶剤の使用が不可欠である。又、スクリーン文字印刷法を用いて、識別文字・記号等の印字を行うためにも有機溶剤の使用が不可欠であり、作業環境の悪化及び大気汚染の問題は避けることが出来ない。

ソルダーレジストにドライフイルムを用いても、識別文字・記号等の視認が必要なために、スクリーン文字印刷法が用いられており、これも有機溶剤が不可欠であることから、作業環境の悪化及び大気汚染問題は避けることが出来ない。

スクリーン文字印刷は、文字・記号等のラインがギザギザに形成されることから、小文字・記号等は不明瞭となる。さらに、インキの通過メッシュ目に限界があり、極小表面実装部品に対応する回路基板への追従ができない。又、スクリーン印刷法に代わる方法として、基板上にロールコーターによりインキを塗布し、露光現像を行うことで文字等を印字する方法や、インクジェットプリンターによる塗布方法では、微細文字の印字は可能となるが、スクリーン印刷と同様にソルダーレジスト面上にインキを塗布するためフラットな状態の印字が出来ない。

スクリーン文字印刷及び、ソルダーレジストインキの塗布には、有機溶剤を多量に使用することから、作業環境が悪化、大気汚染負荷の増大につながる。使用溶剤によっては、有機溶剤中毒の危険があり、更に、癌の誘発に繋がる危険性を含む場合もある。

本発明は、前記のような問題を解決できる回路基板の製造方法を提供することである。

本発明者は、鋭意検討の結果、感光性・熱硬化性樹脂膜に官能基を有するインキ層を設けることで、多量な有機溶剤を使用することなく、文字等もカバーリングでき、さらに、フラットなソルダーレジスト面を保ち、搭載部品等の小文字の認識文字まで鮮明に読み取ることができる事を見出し、回路基板の製造方法を確立して本発明は完成するに至った。

保護フイルムとしてのポリエステルフイルム又は、ポリエチレンフイルム上に感光性・熱硬化性樹脂を塗布し、次工程での官能基を有するインキと混ざらない程度、及び、露光工程に於いて画像フイルムに付着しない程度に乾燥する。乾燥温度は８０℃以下が望ましいが、後の露光工程等に支障きたさなければ、温度にこだわる必要はない。

この官能基を有するインキ層は、感光性・熱硬化性樹脂層の間に入れても差し支えはない。このように官能基を有したインキ層を中間に含むことを特徴とした請求項１、３のドライフイルムの製造方法。

塗布方法にはこだわらないが、ロールコート、カーテンコート、スプレーコート、静電塗装、バーコート等を用いて出来る限り均一に塗布することが望ましく、感光性・熱硬化性樹脂の塗布厚みは３〜３００μｍ、好ましくは５μｍ〜２５０μｍ。官能基を有したインキの塗布厚みは１μｍ〜１５０μｍ、好ましくは２μｍ〜１００μｍ。

乾燥が行き過ぎると熱量で架橋・重合反応が進み過ぎて、現像工程に於いてソルダージストの不必要部分である画線部にドライフイルムが残り部品の搭載が出来なくなる。

一次露光は、ソルダー用フォトフイルムを図５のようにセットし、搭載すべき部品位置である画線部は、マスクフイルムで紫外線をカットする。非画線部を少量照射する、その照射量は、現像工程でドライフイルム（１，２）が、流失しない程度に止めることで、エポキシ系樹脂とアクリル系樹脂との反応による、架橋密度・重合度量を少なくする。その結果、透明に近い１のソルダーレジストの塗膜を得るこができる。

その後の二次露光は、ソルダー用フォトフイルムの上に文字用フォトフイルムを図６のようにセットし、文字の位置と搭載する部品位置の紫外線をカットし、非画線部を再度照射すると文字以外の非画線部のエポキシ系樹脂とアクリル系樹脂の反応が進み、図８の模式で示すように架橋密度、又は、重合度量が多くなり、１のソルダーレジスト膜の透明度を低下させ、文字位置の１のソルダーレジスト膜と非画線部の１のソルダーレジスト膜とに於いて透明度に差を生じさせることを特徴とする、請求項１〜３のドライフイルムの製造方法。

従来の液状レジストインキでの、スクリーン印刷、スプレーコート、カーテンコート等による、塗布方法では、ピンホール、塗布ムラ、穴ひけ等が発生しやすく不良の原因となっているが、本発明では、レジスト自体がフイルム上であるためこれらの問題は、発生しづらく、歩留まりの向上や、作業時間の短縮が図られることから。資源等の有効活用の一助となる。

更に、バイヤーホールのテンティングが可能となりスルホール内インキ残りが発生せず、歩留まりの向上や、作業時間の短縮が図られることから資源等の有効活用の一助となる。

エポキシ系樹脂と一部カルボン酸の残存アクリル系樹脂混合の感光性・熱硬化性樹脂に、官能基を有したインキ層を設けたドライフイルムに対し、紫外線の照射量を変化することで、シルク印刷では不可能であった、微小文字などの印字ができ、より極小部品搭載回路基板の対応が可能となり、資源の有効活用の一助となるものである。

有機溶剤の使用量は、シルク印刷法と比較して１／１０００以下に減少でき、さらに、ソルダーレジストインキ使用方と比較して１／１０〜１／２０に減少が出来ることから、作業環境の改善の一助となるばかりでなく、資源の使用量が少なくてすみ、環境負荷の低減に大いに貢献するものである。

ソルダーレジスト面がフラットであることから、極小部品の搭載が容易で、搭載部品の欠落などのやり直しが減少することで生産性の向上に貢献できるものである。

文字などは、レジスト内に一体されて構成する為に、物理的破壊・摩擦による、文字の欠損・消去等が起きにくい。その結果、銘板等に使用した場合、文字の判読不明による操作誤差等による事故防止が期待でき、又文字の印刷工程を省くことが出来る。

保管が必要な資材は、フォトフイルムのみであることから、シルク印刷法シルク版等の保管場所と比較し保管面積は約１／１００以上に減少でき、保管費用の低減に貢献できるものである。

インキ層を片面に設けたドライフイルムの断面図 インキ層を中間に設けたドライフイルムの断面図 図１のドライフイルムを回路基板に貼り付けた断面図 図２のドライフイルムを回路基板に貼り付けた断面図 一次露光での露光量分布状態 二次露光での露光量分布状態 濃淡の付いたマスクフイルムでの露光量分布状態 現像処理後の基板断面図

本発明を実施例にて説明するが、本発明の範囲はこの実施例のみに限定されるものでなく、本発明の趣旨を損ねない範囲内において種々の変更を加えることが可能である。

本発明の実施例及び比較例に使用する共通機材などは、
１．ソルダーレジストは山栄化学（株）の製品名ＳＳＲ−６６００Ｗ−１００。
２．インキは、山栄化学（株）社製のＳＳＲ６５００Ｃ。
３．保護フイルムとして市売品のポリエステルフイルム。
４．ソルダーレジストインキの塗布は、（株）柳田技研社製スプレーコーター機ＦＳＣ−５１０。
５．インキの塗布は、（株）柳田技研社製スプレーコーター機ＦＳＣ−５１０。
６．温風乾燥機は、メッシュ（株）社製のＢＯＸ乾燥機
７．東海神栄電子工業（株）のテスト用基板の、エッチングまで終了した両面スルホール基板、そのサイズは５００ｄｍ^２（２５０ｍｍ×２００ｍｍ）（以後、基板と言う）。
８．銘板のテスト基板は、厚み０．３ｍｍの市売品の銅版、そのサイズは２００ｄｍ^２（２００ｍｍ×１００ｍｍ）（以後銘板と言う）。
９．整面（ブラシ研磨）には、（株）石井表記製のスクラブ研磨機で砥粒＃１８０。
１０．露光機は、（株）ハイテック社製のＴＨＥ−７０００ＭＣ。
１１．現像液は、（株）ヤマトヤ商会の商品名現像液Ｄ−７０１の２％（ｖ／ｖ）溶液。
１２．現像機は、東京化工機（株）製のスプレー現像機。
１３．ソルダーレジスト用のマスクフイルムは、東海神栄電子工業（株）のテスト用のネガタイプ。
１４．文字用マスクフイルムは、東海神栄電子工業（株）のテスト用のポジタイプ。

本発明の実施例に用いた評価機材の作成方法。

インキ層を片面に設けたドライフイルムの作成の概略。

ポリエステルフイルムの整面・乾燥⇒インキ塗布⇒乾燥⇒ソルダーレジストインキ塗布⇒乾燥⇒ポリエステルフイルム⇒ドライフイルムの完成（以後ＤＳＲ−１と言う）

インキ層を中間に設けたドライフイルムの作成の概略。

ポリエステルフイルムの整面・乾燥⇒ソルダーレジストインキ塗布⇒乾燥⇒インキ塗布⇒乾燥⇒ソルダーレジストインキ塗布⇒乾燥⇒ポリエステルフイルム⇒ドライフイルムの完成（以後ＤＳＲ−２と言う）

実施例の評価機材の作成の概略１
基板⇒整面・乾燥⇒インキ側の保護フイルム剥離⇒基板にＤＳＲ−１（又は、ＤＳＲ−２）を貼り付け⇒ソルダーフォトマスク設置⇒一次露光⇒ソルダーフォトマスクと文字用フォトマスク重ねて設置⇒二次露光⇒残りの保護フイルム剥離⇒現像（３０℃、０．２５ＭＰａ、有効チャンバー長の１／２で現像ができるように速度調整）⇒乾燥（５０分／１５０℃）⇒評価

概略１の実施例１〜９の作業条件は表−１に示す。

概略１の実施例１０〜１３の作業条件は表−２に示す。

濃淡フイルムを用いた場合の評価機材の作成。

実施例の評価機材の作成の概略２
基板⇒整面・乾燥⇒インキ側の保護フイルム剥離⇒基板にＤＳＲ−１（又は、ＤＳＲ−２）を貼り付け⇒濃淡を付けたフォトマスク設置⇒露光⇒残りの保護フイルム剥離⇒現像（３０℃、０．２５ＭＰａ、有効チャンバー長の１／２で現像ができるように速度調整）⇒乾燥（５０分／１５０℃）⇒評価

概略２の実施例１４〜１６の作業条件は表−３に示す。

比較例として使用するドライフイルムは、エポキシ系樹脂を含まない、太陽インキ製造（株）の製品名フォトファイナーＰＳＲ−４０００ＣＣ０２／ＣＡ−４０とインキ実施例に用いた山栄化学（株）の製品名ＳＳＲ６５００Ｃを用いてＤＳＲ−１と同様な方法で作成した。

比較例１〜４の作業条件は表−４に示す。

評価方法は、事務所の明るさの中で、識別用文字・記号等の文字が、鮮明に読み取れる、読み取れる、不鮮明であるが読み取れる、読み取れないかを目視により４段階で評価した。

評価結果を表−５に示す。

１ 感光性・熱硬化性樹脂
２ 官能基を有するインキ
３ 保護フイルム
４ 基材
５ 回路
６ ソルダーレジスト用フォトマスク
７ 文字用フォトマスク
８ 濃度差をつけたフォトマスク

Claims (1)

1. エポキシ系樹脂と一部カルボン酸の残存アクリル系樹脂混合の感光性・熱硬化性樹脂膜と、この感光性・熱硬化性樹脂膜の一方の面に形成した官能基を有するインキ層とを有するドライフィルムをそのインキ層を下側にして回路基板の面上に貼り付け、この後、このドライフィルムにフォトフィルムを介して紫外線を照射することにより感光させ、この後、現像処理によって前記回路基板上の所定箇所にソルダーレジスト膜を形成する回路基板の製造方法であって、
   前記紫外線の照射の際、前記ソルダーレジスト膜が形成される部分のうちの所定部分の紫外線の照射量を少なくすることによって、前記所定部分と他の部分とで透明度に差を生じさせ、この透明度の差により前記インキ層を視認できるようにして、搭載部品の識別文字・記号及び絵等を表示するようにしたことを特徴とする回路基板の製造方法。

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