JPH0563335A

JPH0563335A - プリント配線基板の製造方法

Info

Publication number: JPH0563335A
Application number: JP25039791A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Niitsuma; 裕志新妻; Hirokane Taguchi; 裕務田口; Masaru Kato; 勝加藤; Osahiro Nakagawa; 修太中川
Original assignee: Toagosei Co Ltd
Current assignee: Toagosei Co Ltd
Priority date: 1991-09-02
Filing date: 1991-09-02
Publication date: 1993-03-12

Abstract

(57)【要約】【目的】ネガ型電着レジストを使用して、直径が０．
５ｍｍより小さい場合でも、パターン形成面とともに小
径スルーホール内にも良好なエッチングレジストを形成
し、高密度のプリント配線基板を製造する方法を提供す
る。【構成】電着法によりスルーホール基板にネガ型電着レ
ジストを形成し、当該レジストに活性エネルギー線を照
射することによりエッチングレジストを形成するに際
し、照射量Ｅ（mJ/cm²）を下記の条件を満足する値と
し、その後エッチングを行うことを特徴とするプリント
配線基板の製造方法。（Ｅmax＋Ｅmin）／２≦Ｅ≦Ｅmax 但し、上式におけるＥmax（mJ/cm²）及びＥmin（mJ/c
m²）は、各々目標解像度が得られる露光量の上限値及び
下限値である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エッチングレジストと
してネガ型電着レジストを用いるサブトラクト法により
プリント配線板を製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】プリント配線板の配線パターンが高密度
化するのに伴い、スルーホール基板（以下単に基板とい
うこともある）のスルーホール径は小さくなりつつあ
り、現在小径スルーホールとしては０．４ｍｍ程度のも
のがよく用いられているが、将来は直径０．３ｍｍ以下
の小径スルーホールが主流となると見られている。現
在、スルーホール基板の製造法は、ドライフィルム（Ｄ
ＦＲ）をスルーホール基板にラミネートし、所定の配線
パターンを形成するとともにスルーホール部がエッチン
グされないように設計された露光パターンを用いて、露
光し、現像後エッチングによりパターンを形成する、い
わゆるテンティング法が主流である。しかし、ＤＦＲに
は、機械的強度を確保するため、比較的膜厚を大きくす
る必要があること、基板への密着性が不十分であること
及び基板の微小凹凸に対する追従性が不十分であること
などの問題があり、ＤＦＲでは配線のファインパターン
化に対応できなくなりつつある。一方、電着レジスト
は、その塗布原理から、塗膜について、基板への密着
性、膜厚の均一性、薄膜化の容易さを有するという特徴
があり、およびＤＦＲを使用する際にはスルーホール部
を被覆するために必須である円形状の導体パターンをな
くすること、所謂ランドレスが可能などの点でＤＦＲに
比べ優れており、高密度化の配線パターンを形成するの
に適したレジストとして注目されている。電着レジスト
にも一般のフォトレジストと同様に、ポジ型（光可溶化
型）とネガ型（光硬化型）があることは広く知られてい
る。この定義に従えば、これらのレジストをスルーホー
ル基板用エッチングレジストとして使用する場合、電着
後スルーホール内へ露光する必要のないポジ型レジスト
が極めて有利であり、ネガ型に対してスルーホール対応
性を望むことには無理があると一般には認識されてい
た。このため、スルーホールを有しない内層板について
のみネガ型電着レジストを使用し、スルーホール基板に
はポジ型を採用する、あるいはＤＦＲを採用するという
変則的なプロセスを採用せざるを得ない状態にあった。
ポジ型であれば内層板、スルーホール基板（外層板）両
方に対応できることは明かであるが、電着浴の安定性、
経済性などの難点が指摘されている。一方、ネガ型電着
レジストは電着浴の管理が容易であり、浴の安定性、経
済性などの点ではポジ型より優れている。このため、ネ
ガ型電着レジストを用いてスルーホール対応性を確保で
きる技術の開発が望まれていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、ネガ型電着
レジストを使用して、直径が０．５ｍｍより小さい場合
でも、パターン形成面とともに小径スルーホール内にも
良好なエッチングレジストを形成し、高密度のプリント
配線基板を製造する方法を提供することを課題とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】スルーホール基板に塗布
されたネガ型電着レジスト膜を露光により硬化させ、エ
ッチングレジストとして機能させるに際して重要なこと
は、スルーホール内の硬化が充分であること及びパター
ン形成性が確保されていることである。これらは互いに
矛盾する傾向にある。本発明者らはネガ型電着レジスト
を用い、上記２条件を同時に満足させるため鋭意検討を
重ねた結果、活性エネルギー線の照射量を特定の範囲に
制御することにより、ネガ型電着レジストを用いてもス
ルーホール対応性及びパターン形成性を両立させ得るこ
とを見いだし、本発明を完成するに至った。即ち、本発
明は電着法によりスルーホール基板にネガ型電着レジス
トを形成し、当該レジストに活性エネルギー線を照射す
ることによりエッチングレジストを形成するに際し、照
射量Ｅ（mJ/cm²）を下記の条件を満足する値とし、その
後エッチングを行うことを特徴とするプリント配線基板
の製造方法である。（Ｅmax＋Ｅmin）／２≦Ｅ≦Ｅmax 但し、上式におけるＥmax（mJ/cm²）及びＥmin（mJ/c
m²）は、各々目標解像度が得られる露光量の上限値及び
下限値である。以下、本発明を詳細に説明する。

【０００５】○電着塗料電着塗料にはネガ型アニオン性、ポジ型アニオン性、ネ
ガ型カチオン性、およびポジ型カチオン性の４種がある
が、本発明の電着方法はネガ型アニオン性電着レジスト
およびネガ型カチオン性電着レジストに適用できる。ネ
ガ型アニオン性電着塗料としては、水溶性または水分散
性であり、膜形成性があり、陰イオン性を有し、かつ活
性エネルギー線の照射によって重合可能な重合性不飽和
樹脂を含有するものであれば、従来より使用されている
一般的なものはいずれも使用でき、特に制限はないが、
重合性不飽和樹脂として、酸価が０．５〜３．０ｍｅｑ
／ｇであり、不飽和当量が０．３〜５．０ｍｅｑ／ｇで
あり、および重量平均分子量が５千〜５万であり、ガラ
ス転移温度が２０℃以上であり、非水溶性光重合開始剤
を含有するものが好ましい。

【０００６】重合性不飽和樹脂の基本骨格を構成する樹
脂としては、例えばアクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポ
キシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、アル
キド樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、フッ素樹脂、シリコン
樹脂、酢酸ビニル樹脂、およびポリビニルアルコール等
があり、重合性不飽和樹脂はこれらの樹脂の基本骨格中
に、カルボキシル基等の酸性基を有する単量体およびア
クリロイル基またはメタクリロイル基等のエチレン性不
飽和基を有する単量体を構成成分として組み込んだもの
である。重合性不飽和樹脂にカルボキシル基を導入する
好ましい具体的な化合物として例えば（メタ）アクリル
酸等があり、エチレン性二重結合を導入する好ましい具
体的な化合物として例えばアクリル酸グリシジル、メタ
アクリル酸グリシジル及びアリールグリシジルエーテル
等のグリシジル基含有不飽和化合物等がある。なお、重
合性不飽和樹脂にメタアクリル酸グリシジルのようなエ
チレン性二重結合を導入するに際して第３級アミンを触
媒として使用すれば、電着浴の安定性はさらに良くな
る。

【０００７】本発明に用いる重合性不飽和樹脂を得るに
は、カルボキシル基を導入するための単量体以外に、例
えばメチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アク
リレート、プロピル（メタ）アクリレート、ブチル（メ
タ）アクリレート、イソブチル（メタ）アクリレート及
びヒドロキシエチル（メタ）アクリレート等の（メタ）
アクリル酸エステル類及び（メタ）アクリロニトリル並
びに（メタ）アクリルアミド等のアクリル酸誘導体から
なる不飽和単量体を共重合させることができ、場合によ
りスチレン、酢酸ビニル等の他のビニル基含有不飽和単
量体を共重合させることができ、このようにして得たポ
リマーにグリシジル基含有不飽和化合物を付加させれば
良い。これらの単量体及び化合物の仕込み比及び重合条
件を適宜選択することにより、所望の重量平均分子量、
酸価、不飽和当量及びガラス転移温度を有する重合性不
飽和樹脂を得ることができる。

【０００８】重量平均分子量は、現像性、電着浴の安定
性及びクーロン効率などの点から、５千〜５万であるこ
とが好ましく、５万より大きいと、クーロン効率が低下
したり、現像性、特に未露光部の溶解性が悪くなる恐れ
があり、また５千より小さいと、現像時に露光部の溶解
がおこるためパターン形状が変形したり、また電着浴中
に沈降が生じ易くなり、電着浴の安定性が低下する恐れ
がある。

【０００９】酸価は、クーロン効率及び露光部の現像時
における耐溶解性などの点から、０．５〜３．０ｍｅｑ
／ｇであることが好ましく、３．０ｍｅｑ／ｇより大き
いと、電着時にクーロン効率が低下する恐れがあり、現
像時に露光部の溶解が大きくなり過ぎる恐れがある。ま
た０．５ｍｅｑ／ｇより小さいと、未露光部の溶解性が
低下してその剥離除去を良好に行えなくなる恐れがあ
り、また電着浴の安定性も低下する恐れがある。

【００１０】不飽和当量は、レジストパターン精度、露
光部の現像時における耐溶解性などの点から０．３〜
５．０ｍｅｑ／ｇであることが好ましく、５．０ｍｅｑ
／ｇより大きいと、未露光部の溶解性が低下し、またエ
ッチングレジスト膜の剥離時間が長くなり、エッチング
レジスト膜の剥離膜がフレーク状とならない恐れがあ
る。また、０．３ｍｅｑ／ｇより小さいと露光部の現像
時における耐溶解性が悪くなる恐れがある。

【００１１】ガラス転移温度は、電着塗膜の粘着特性を
満足させるため、２０℃以上であることが好ましく、２
０℃未満の場合、電着塗膜にベタつきがあるためネガフ
ィルムを所定の位置に密着させて露光することが困難と
なる恐れがある。一方、１００℃より高いと電着が困難
となる恐れがあり、所望の膜厚を有する電着塗膜を得る
ために時間がかかるようになるため、１００℃以下であ
ることが好ましい。

【００１２】感光性等の種々の所望特性を電着塗膜に付
与するために、エチレン性不飽和化合物を上記重合性不
飽和樹脂と併用することができる。好ましいエチレン性
不飽和化合物としては、分子中に不飽和結合を２個以上
有するものが良く、具体的な化合物としてジエチレング
リコールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロ
パンジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパン
トリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ
（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ
（メタ）アクリレート及びジペンタエリスリトールヘキ
サ（メタ）アクリレートなどがあり、その好ましい配合
量は、樹脂固型分１００部当り０〜４０部である。

【００１３】ネガ型カチオン性電着塗料は、重合性不飽
和樹脂と非水溶性光重合開始剤を含有する、水溶性又は
水分散性の光硬化性組成物からなるものであり、重合性
不飽和樹脂は上記ネガ型アニオン性電着塗料における重
合性不飽和樹脂と同様の基本骨格を有し、この基本骨格
中に、アミノ基等の塩基性基を有する単量体及びアクリ
ロイル基又はメタクリロイル基等のエチレン性不飽和基
を有する単量体を構成成分として組み込んだ公知の樹脂
である。

【００１４】ネガ型の電着塗料に配合する非水溶性光重
合開始剤としては、従来より使用されているものはいず
れも使用でき、具体的にはベンゾイン、ベンゾインメチ
ルエーテル、ベンジル、ジフェニルジスルフィド、エオ
シン、チオニン、ジアセチル、ミヒラーケトン及びアン
トラキノン等があり、これらの使用量は電着塗料の不揮
発分の１００重量部（以下単に部と略す）当たり０．１
〜１０部の範囲とすることが好ましい。

【００１５】○電着塗料の調製方法本発明に用いる電着塗料は一般的な方法により調製する
ことができ、重合性不飽和樹脂及び光開始剤を含有する
組成物の水分散化は、重合性不飽和樹脂のカルボキシル
基をアルカリで中和することによって行うもので、具体
的な中和剤としては、トリエチルアミン等のアルキルア
ミン類、ジメチルアミノエタノール等のアルキルアルカ
ノールアミン類、トリエタノールアミン等のアルカノー
ルアミン類及び苛性ソーダ等のアルカリ金属水酸化物や
アンモニア等があり、その使用量は重合性不飽和樹脂の
カルボキシル基１当量に対して０．４〜１．０当量の範
囲が好ましい。アルカリ使用量が０．４当量よりも少な
くなると、水分散性が低下するため電着浴に沈降物が生
じ易くなり、１．０当量よりも多くなると電着塗装が困
難になる恐れがある。

【００１６】○電着塗膜の形成方法かくして得た電着塗料を用いて、通電中に基板を振動さ
せること以外は、一般的な電着塗装法と同様にして電着
塗膜を形成することができ、例えば以下のように電着塗
装すれば良い。即ち、重合性不飽和樹脂の中和物を主成
分とする電着浴をｐＨ６．５〜９．０、固型分濃度３〜
３０重量％、好ましくは５〜１５重量％、浴温度１５〜
３０℃に管理する。ついで、この電着浴に、脱脂および
除錆処理を施した鉄板を陽極として浸漬し、３０〜１５
０ｍＡ／ｄｍ²の電流密度で通電することによって電着
塗装を行なう。この際、基材表面に塗膜が形成されるに
従い、印加電圧は高くなる。この印加電圧が高すぎると
塗膜に絶縁破壊が生じ、低すぎると所定の膜厚がえられ
なくなるので、印加電圧は４０〜４００Ｖに設定して電
着塗装を行なうことが望ましい。また、通電時間は、１
〜５分が適当で、得られる膜厚は１０〜５０μｍであ
る。このようにして、大面積の基材にも均一な厚みのエ
ッチングレジスト膜を所望の厚みに形成させることがで
きる。上記のようにして電着塗装した後、電着浴から被
塗物を引き上げて水洗した後、電着塗膜中に含まれる水
分を熱風などで除去し、温度１００℃で５分間乾燥する
ことにより、均一な厚みのエッチングレジストを得る。

【００１７】○前処理本発明において、通電前に、脱泡又はスルーホール内部
を電着塗料になじませるために、基板を振動させること
は好ましい操作である。前処理段階で実施する振動方法
は、特に制限はないが、具体的振動方法として振動子に
よる振動及び基板の揺動等は好ましい方法である。振動
時間は、スルーホールのアスペクト比等により異なる
が、一般的には１０秒以上とるのが好ましい。振動子に
よる振動としては、基板にバイブレーター又は超音波振
動子等の振動子を接触させることにより基板を振動させ
る方法や、基板にハンマを周期的に衝突させること、所
謂ハンマリングにより、パルス状の振動を基板に与える
振動方法等がある。基板の揺動は、基板のパターン形成
面に電着塗料が当たるように、好ましくは基板のパター
ン形成面に対して垂直な方向に、基板を揺り動かす振動
方法である。なお、振動方法として、上記各種振動方法
を適宜併用することもできる。基板の揺動速度は、穴詰
まり効果を充分に発揮させると同時に、電着効率の低
下、塗膜表面のアレ等を引き起こさないようにするた
め、電着塗料に対する相対的な揺動速度が１０ｃｍ／分
〜６０ｃｍ／分であることが好ましい。基板の振動時間
は、スルーホールのアスペクト比等により異なるが、一
般的には少なくとも５秒以上とるのが好ましい。

【００１８】○照射条件本発明においては、エッチングレジストに、紫外線、電
子線等の活性エネルギー線を照射するときの照射量Ｅ
（mJ/cm²）を下記の条件を満足する値とすることが必要
である。（Ｅmax＋Ｅmin）／２≦Ｅ≦Ｅmax 但し、上式におけるＥmax（mJ/cm²）及びＥmin（mJ/c
m²）は、各々目標解像度が得られる露光量の上限値及び
下限値である。照射条件を上記のようにすれば、本発明
の効果は充分に発揮できるが、比較的大きな基板にエッ
チングレジストを形成する場合には、散乱光型露光機を
使用することが好ましい。 ○エッチング上記のようにしてエッチングレジストを形成した後のエ
ッチング操作は公知の方法に従えば良い。

【００１９】

【実施例】以下、本発明を実施例によって更に具体的に
説明する。アニオンタイプネガ型電着レジスト（東亞合
成化学工業株式会社製商品名フォトイマージュＥＤ）を
用いて、スルーホールテスト基板（スルーホール径：
０．３ｍｍ、板厚：１．６ｍｍ、板の大きさ：１５０×
１６５ｍｍ、スルーホール数：６００個）を陽極、ＳＵ
Ｓ３０４製ステンレス板を陰極として、浴温度２５℃、
電流密度６０ｍＡ／ｄｍ²に電流値を設定し、１８０秒
間通電することにより電着塗装を行った。電着後、塗膜
の析出した基板を水洗し、エアーナイフで風乾した後、
温度１００℃で５分間加熱乾燥した。膜厚は１７μｍで
あった。次に３ＫＷの超高圧水銀灯を用いて、種々の露
光量でＵＲＧＡのプレートコントロールウエッジの焼付
けを行った。続いて３０℃、１％炭酸ナトリウム水溶液
で現像後、比重１．４９、温度４０℃の塩化第２鉄水溶
液を用いて１分間エッチングを行った。その後、５０
℃、３％のカセイソーダ水溶液を用いてスプレー圧１．
５Ｋｇ／で２分間電着レジスト膜の剥離を行ない、パタ
ーン形成性を調べた。その結果を表１に示した。その
後、板厚１．６mm及び板厚１．０mmのスルーホールテス
ト基板（１５０×１６５mm ,スルーホール数６００個）
を使用し、同様の操作により電着塗装を行なった。但
し、この場合最初２分間通電し、切電後基板を電着浴中
で数回揺動させ、更に１分間電着することによりスルー
ホール内にも完全に電着されるよう配慮した。そしてエ
ッチング後、スルーホール顕微鏡を用いてスルーホール
の内壁を肉眼にて観察した。これらの結果を纏めて表２
及び表３に示す。更に表１〜表３の結果を纏め、適正露
光量が（Ｅmax＋Ｅmin）／２とＥmaxの範囲にあること
を表４に示す。

【００２０】

【表１】

【００２１】

【００２２】

【表３】

【００２３】

【表４】

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、ネガ型電着レジストを
使用しても、アスペクト比６以下の小径スルーホール基
板に対応することができ、ライン／スペース＝６０μｍ
／６０μｍの配線密度でパターンを形成するとき、板厚
１．６mmの場合０．３mmφのスルーホールまで、又板厚
１．０mmの場合０．２mmφのスルーホールまで、パター
ン形成面とともに小径スルーホール内にも良好なエッチ
ングレジストを形成し、高密度のプリント配線基板を製
造することが可能である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中川修太愛知県名古屋市港区船見町１番地の１東亞合成化学工業株式会社名古屋総合研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電着法によりスルーホール基板にネガ型電
着レジストを形成し、当該レジストに活性エネルギー線
を照射することによりエッチングレジストを形成するに
際し、照射量Ｅ（mJ/cm²）を下記の条件を満足する値と
し、その後エッチングを行うことを特徴とするプリント
配線基板の製造方法。（Ｅmax＋Ｅmin）／２≦Ｅ≦Ｅmax 但し、上式におけるＥmax（mJ/cm²）及びＥmin（mJ/c
m²）は、各々目標解像度が得られる露光量の上限値及び
下限値である。