JPH08181399A - 回路パターン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高い信頼性を有した高密度の回路パターンを
得ることを目的とする。 【構成】 導体、絶縁層の断面形状が矩形を呈し、導体
の厚さが絶縁層の厚さの２０〜１２０％であり、さらに
好ましくは導体の断面形状で上端両端部に角Ｒを有する
回路パターンである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、昨今益々小型化、多機
能化していく電子部品もしくは回路部品分野で、超小
型、かつ、高性能な小型モーター用コイル、あるいは、
コンパクトディスクに見られるデータの読みとり部品で
ある光ピックアップといった部品の製造、更に、高精細
化していく表示素子用の接続回路部品に適した、回路パ
ターンに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】プリント基板等に見られるように、従
来、導電性回路を形成する方法には、次の三法が挙げら
れる。即ち、導電性基板上に形成された感光性樹脂組成
物の硬化樹脂像（以下、本発明ではレジスト像という）
を保護膜としてエッチング等により所望の回路を形成し
ていくサブトラクティブ法（エッチング法とも呼称され
ている）、また、絶縁基板上にレジスト像を形成し、無
電界銅メッキなどを行い導体回路を形成していくアディ
ティブ法、および、両者の中間的な方法であるセミアデ
ィティブ法が挙げられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、現在ではサブ
トラクティブ法が主流をなしているものの、繰り返しピ
ッチが小さくなるに従い、導体の断面形状が著しい台形
をなし、回路パターンとしての信頼性を落としている。
更に、部品自体の小型化、回路の高密度化の要求が高ま
っている技術趨勢の中で、導体本数が５本／ｍｍ以上の
回路を形成するには技術的な限界に来ている。さらに、
製造することが出来ても工程が極めて複雑であったりし
て、産業上の利用価値を低下させている。

【０００４】そこで、本発明はこうした技術動向を踏ま
え、配線密度が極めて高く、回路の抵抗が低く、同時に
電気的な長期信頼性の高い回路パターンを得ることを目
的としたものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者等は鋭意検討を
重ねた結果、導体とそれに接する絶縁層の全体的な断面
形状がいずれも矩形をなし、かつ、導体の厚さが絶縁層
の厚さの２０〜１００％、導体幅と絶縁層の幅の比が、
０．１〜１０である場合に極めて信頼性の高い高密度回
路パターンが得られることを見い出し本発明に至った。
また、導体の断面形状が上端両端部に角Ｒを有する回路
パターンであり、さらに好ましくは絶縁層の厚みが２０
〜４００μｍ、かつ導体と絶縁層の繰り返しピッチが２
０〜２００μｍである部分を含む回路パターンである。

【０００６】本発明で得られる回路パターンにおいて導
体とそれに接する絶縁層の全体的な断面形状がいずれも
矩形でない場合、同一配線ピッチにおいて導体配線密度
の低下を招き、回路の高抵抗化、導体部の形状不均一に
よる断線、ショート等の信頼性の低下を招く。また、導
体の厚さが絶縁層の厚さの２０％以下では導体占積率の
低下や導体形状不均一による断線が起こりやすくなる。
逆に１２０％以上では導体間ショートが起こり易くな
り、回路パターンとして信頼性の低下を招く。

【０００７】なお、本発明での矩形という表現の定義は
以下に示すとおりである。導体形状を台形で仮定した場
合、導体の幅方向の厚みのバラツキが平均値（導体の高
さ方向に１０分割し、その点での導体の幅方向の厚みを
測定した平均値）の±Ｘ％の場合、一つの導体内での線
占率Ｙ（％）は以下の式で表せる。 Ｙ＝１００００／（１００＋Ｘ） 即ち、一つの導体内での線占率８０％以上を与えるＸは
約２０％以内であり、従って本願の矩形という表現はこ
のＸが２０％以内である領域のことを示すものである。

【０００８】さらに、導体の上端両端部に角Ｒを有する
回路パターンの場合、導体エッジ部での電界集中が緩和
され、例えば、高温高湿環境下で導体間で起こるマイグ
レーションや電解反応など、ショートの原因となる現象
を抑制できる。ここで示す角Ｒとは導体の断面形状にお
いて上部両端部の角部が曲率を有することを意味してい
る。具体的な定義は導体最上端部の導体厚み（Ａ）と、
上部両端部と導体間絶縁層との接触部での導体厚み
（Ｂ）との間に差があることで定義される。電界集中緩
和可能な曲率半径を正確に定義することはできないが、
通常、（Ａ−Ｂ）の値が２〜２０μｍ程度であり、好ま
しくは２〜１０μｍである。

【０００９】絶縁体層の厚みは２０〜４００μｍであ
り、さらに好ましくは５０〜１５０μｍである。絶縁体
層の厚みが２０μｍ以下では導体の抵抗値が高くなり、
回路に大きな電流を流すことが困難になるため実用上不
適である。逆に４００μｍ以上では、逆に抵抗値が低く
なり、回路としての消費電力が大きくなるため実際上好
ましくない。なお、膜厚はマイクロメーターや断面写真
から測定することができる。

【００１０】また、繰り返しピッチは２０〜２００μｍ
であり、好ましくは４０〜１００μｍである。２０μｍ
以下の高密度配線では回路の高抵抗化と伴に導体部の形
状不均一による断線、ショート等の信頼性の低下を招
き、逆に２００μｍ以上では配線密度が小さく、回路の
小型化が困難である。導体の材質は特に規定はないが、
通常電気メッキで形成することのできる金属が利用で
き、例えば、銅、ニッケル、金、銀、等である。

【００１１】さらに、導体に接する絶縁層がエチレン性
不飽和結合を有するプレポリマーもしくはオリゴマー
と、エチレン性不飽和結合を有する単量体とを含む液状
感光性樹脂硬化物で、プレポリマーもしくはオリゴマー
の分子量が５００ないし５００００、エチレン性不飽和
結合を有する単量体が、該一分子中にアクリロイル基も
しくはメタクリロイル基を少なくとも３個有し、かつ、
該アクリロイル基もしくはメタクリロイル基が結合して
いる炭素原子間に１５個以下の原子を有して結合してい
る化合物を少なくとも一種含む場合に特に信頼性の高い
回路パターンが得られる。

【００１２】分子量は、感度、解像度の点から、１５０
０ないし２５０００が好ましい。５００未満の場合、感
光性樹脂組成物としての感度が低下しすぎ使用に耐えな
いし、また５００００を越えると高エネルギー線を照射
した後の現像性が著しく低下し、高解像力は得られな
い。本発明の感光性樹脂硬化物として用いうるオリゴマ
ーもしくはプレポリマーとして、不飽和ポリエステル、
不飽和ポリウレタン、オリゴエステルアクリレート類も
しくはオリゴエステルメタクリレート類、不飽和ポリア
ミド類、不飽和ポリイミド類、不飽和ポリエーテル類、
不飽和ポリアクリレート類もしくは不飽和ポリメタクリ
レート類及びこれらの各種変性体、混合物、炭素−炭素
二重結合を有する化合物を例示することが出来る。これ
らの内、高さと幅の比（以降アスペクト比と呼称する）
の大きい樹脂硬化物を得る場合の好ましい例として、不
飽和ポリエステル類、もしくは、不飽和ポリウレタン類
が挙げられる。

【００１３】不飽和ポリエステル類として、例えばマレ
イン酸、フマル酸、イタコン酸のような不飽和二塩基酸
類またはその酸無水物とエチレングリコール、プロピレ
ングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレング
リコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペン
タエリトリトール、末端水酸基を有する１、４−ポリブ
タジエン、水添もしくは非水添１、２−ポリブタジエ
ン、ブタジエン−スチレン共重合体、ブタジエン−アク
リロニトリル共重合体等の多価アルコールとを反応させ
たポリエステル類、又、前記酸成分の一部を飽和多塩基
酸に置き換えたポリエステル類、あるいは、乾性油脂酸
または半乾性油脂酸で変性したポリエステル類などが挙
げられる。

【００１４】不飽和ポリウレタン類としては、例えば、
前記した多価アルコール類やポリエステルポリオール
類、ポリエーテルポリオール類等のポリオール類、末端
水酸基を有する１、４−ポリブタジエン、水添もしくは
非水添１、２−ポリブタジエン、ブタジエン−スチレン
共重合体、ブタジエン−アクリロニトリル共重合体等
と、トルイレジイソシアネート、ジフェニルメタン、
４、４’−ジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシ
アネートなどのポリイソシアネート類から誘導されたポ
リウレタン類の末端イソシアネート基、あるいは水酸基
の反応性を利用して不飽和基を導入した化合物が挙げら
れる。即ち、水酸基、カルボキシル基、アミノ基等の活
性水素を有する化合物とイソシアネート類との反応によ
り不飽和基を導入したり、カルボキシル基と水酸基との
反応により不飽和基を導入したり、または、前記の不飽
和ポリエステル類をポリイソシアネート類で連結した化
合物などである。

【００１５】特に好ましい例として、アルキルジオール
類と分子内に５個以下のエーテル結合を有するジオール
類との混合物からなるアルコール成分と、エチレン性不
飽和結合を有するジカルボン酸類単独もしくはエチレン
性不飽和結合を有しないジカルボン酸とエチレン性不飽
和結合を有するジカルボン酸類との混合物からなる酸成
分との縮重合により得られる、分子量５００ないし５０
０００の不飽和ポリエステル類である。

【００１６】本発明における、一分子中にアクリロイル
基もしくはメタクリロイル基を少なくとも３個有し、か
つ、該アクリロイル基もしくはメタクリロイル基が結合
している炭素原子間に１５個以下の原子を有する単量体
は、高い線密度、大きな厚膜の感光性樹硬化物を形成す
るためには必須の成分である。すなわち感光性樹脂硬化
物の断面形状が幅方向に対する高さ方向の寸法の比（ア
スペクト比）が大きく、倒れたり傾いたりするのを防ぐ
ために光重合後の架橋密度を大きくして感光性樹脂硬化
物の強度を持たせることが必要である。その一方、導電
性基板上の未露光部分にはメッキを施すために現像用液
体によって感光性樹脂組成物が完全に除去されなければ
ならず、露光系の散乱や反射による光の回り込みによっ
て感光性樹脂組成物が現像用液体によって除去できない
ほどに重合ないし架橋してはならない。つまり露光部分
と未露光部分の架橋密度の差を大きくする必要があるた
めに、一分子中に少なくとも３個のアクリロイル基また
はメタクリロイル基を有する重合性単量体が必須とな
る。また、２個以下のアクリロイル基またはメタクリロ
イル基を有する重合性単量体のみを用いる場合や、少な
くとも３個のアクリロイル基またはメタクリロイル基を
有する重合性単量体のアクリロイル基またはメタクリロ
イル基が結合する炭素原子間の原子数が１６個以上の単
量体を用いても、本発明を実施するのに十分な感光性樹
脂硬化物の架橋密度が得られず、感光性樹脂硬化物が柔
らかくなって倒れたり、隣同士がよりかかってくっつい
たりして所望の感光性樹脂硬化物が得られない。

【００１７】以上の観点から、一分子中に少なくとも３
個のアクリロイル基またはメタクリロイル基を有し、か
つ、該アクリロイル基またはメタクリロイル基が結合し
ている炭素原子間に１５個以下の原子を有する単量体は
本発明において必須の成分である。この単量体が有する
アクリロイル基またはメタクリロイル基の個数は一分子
中に少なくとも３個であるが、その個数が必要以上に多
くても光反応に携わる反応基個数は限られ硬化反応に寄
与する程度は少なく、かえって未露光部基板表面上に
「スカム」（半硬化樹脂成分残渣）として残り、その後
のメッキ工程でメッキ付着不良等の大きな問題を引き起
こす。個の単量体が有するアクリロイル基またはメタク
リロイル基の個数の好ましい範囲は３ないし１０個であ
る。

【００１８】なお、単量体成分は、液体クロマトグラフ
で検出することができる。ここでいう、アクリロイル基
またはメタクリロイル基が結合している炭素原子間に１
５個以下の原子を有するという意味を以下に説明する。
まずアクリロイル基またはメタクリロイル基が結合して
いる炭素原子とは、アクリル酸あるいはメタクリル酸と
エステル結合を介してすぐとなりのヒドロキシル基側の
炭素原子である。この炭素原子同士の間に最短で数えて
この炭素原子を含まず１５個以下の原子が結合している
という意味である。つまり、少なくとも３個のアクリロ
イル基またはメタクリロイル基の二重結合同士が８ない
し２２個の原子−原子結合を介して存在すると言い換え
ることもできる。

【００１９】一分子中に少なくとの３個のアクリロイル
基またはメタクリロイル基を有し、かつ、該アクリロイ
ル基またはメタクリロイル基が結合している炭素原子間
に１５個以下の原子を有する単量体としてはトリメチロ
ールプロパントリアクリレートまたはメタクリレート、
トリアクリロイルまたはトリメタクリロイルエチルトリ
メチロールプロパン、ジ（エチレンオキシ）トリメチロ
ールプロパントリアクリレートまたはメタクリレート、
ペンタエリスリトールトリアクリレートまたはメタクリ
レート、ペンタエリスリトールテトラアクリレートまた
はメタクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ／ペ
ンタ／ヘキサアクリレートまたはメタクリレート、グリ
セロールトリアクリレートまたはメタクリレート、ある
いはこれら化合物のアクリレートまたはメタクリレート
のエステル基の隣にモノまたはポリ（オキシエチル）基
やモノまたはポリ（オキシプロピル）基等を挿入した構
造を持つ化合物、少なくとも３個の水酸基を有する化合
物を縮合して得られる多価アルコール類やビニルアルコ
ールオリゴマー等のアルキルポリオール類の３個以上１
０個までの水酸基にアクリロイル基またはメタクリロイ
ル基を導入した化合物などを具体例として挙げることが
出来る。これら単量体は単独で用いてもよいし、２種類
以上の成分を組み合わせて用いてもよい。これら単量体
の含有量は少なすぎると強度が低く本発明の効果が発揮
できないし、多すぎるとクラックが発生するなど不都合
な点も生ずる。本発明においてこれら単量体の好ましい
含有量は感光性樹脂組成物の１００重量部のうち１〜３
０重量部、さらに好ましくは３〜１５重量部の範囲で用
いるのがよい。

【００２０】本発明における感光性樹脂組成物には、よ
り良好なパターンを得る目的で、あるいは取り扱い上の
便宜を図るために必要に応じて種々の成分を添加して用
いることもできる。例えば感光性樹脂組成物の粘度を調
整するために一分子中に２個以下の重合性官能基を持つ
単量体や、導電性基板との密着力を向上せしめるために
リン酸基を持つ重合性単量体、感光性樹脂組成物の保存
性を向上させるために熱重合禁止剤などを成分として含
んでいてもよい。また、感光性樹脂組成物の反応時間、
硬化時間の短縮、もしくは、感度、解像力の向上させる
目的で、光重合開始剤や光増感剤を添加することが出来
る。

【００２１】本発明で使用できる光重合開始剤または光
増感剤として、例えば、ベンゾイン、ベンゾインアルキ
ルエーテル類、アンスラキノン等の多核キノン類、ベン
ゾフェノン、クロロベンゾフェノン、ミヒラーズケト
ン、フレオノン、チオキサントン、ジアルキルチオキサ
ントン類、ハロゲン化チオキサントン類、ナフタレンス
ルホニルクロリド等が挙げられる。これらの光重合開始
剤の添加量は、オリゴマーもしくはプレポリマーと単量
体からなる樹脂成分１００部に対して、０．００１ない
し１０重量部の範囲が好適である。

【００２２】本発明で言う高エネルギー線とは、感光性
樹脂組成物を効率よく硬化させ得る、紫外光、遠紫外
光、レーザー光等のことであり、軟Ｘ線、電子線等も本
発明の感光性樹脂組成物を硬化させるのに有効である。
次に、本発明の回路パターンを製造する方法について説
明する。先ず第一工程として、導電性基板の表面に上記
した液状感光性樹脂を塗布し、回路パターンを有するマ
スクを通じて露光・現像により感光性樹脂硬化物パター
ンを形成する。第二工程として、感光性樹脂の除去され
た部分に電解メッキにより金属皮膜を析出させ導体パタ
ーンを形成する。第三工程として、形成した感光性樹脂
硬化物パターンと導体パターンを絶縁基板上に転着した
後、導電性基板を除去する、工程からなる。

【００２３】導電性基板の除去方法はエッチング、研
磨、はぎ取り等いずれの方法も利用できる。また、導電
性基板に特に制限はないが、アルミニウム、銅等の基板
が好適に用いられる。また、導体の材質は通常電気メッ
キで形成することのできる金属が利用でき、例えば、
銅、ニッケル、金、銀、等である。

【００２４】以下に本発明を実施例により説明する。な
お、本発明は実施例により制限されるものではない。

【００２５】

【実施例】ジエチレングリコール、プロピレングリコー
ル、アジピン酸、フマル酸、イソフタル酸をモル比で
０．３８／０．１２／０．２４／０．１４／０．１２の
割合で窒素雰囲気中、反応時間１８０℃、反応時間６時
間、減圧下で重縮合させて数平均分子量が１５００の不
飽和ポリエステルプレポリマーを作製した。

【００２６】このプレポリマー１００重量部にテトラエ
チレングリコールジメタクリレート１２部、ジエチレン
グリコールジメタクリレート５部、２−ヒドロキシエチ
ルメタクリレート８部、ペンタエリスリトールトリメタ
クリレート１５部、リン酸モノ（メタクリロイルオキシ
エチル）５部、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセ
トフェノン２部、４−ターシャリーブチルカテコール
０．０５部、日本化薬（株）製カヤセットレッドＡ−Ｂ
Ｒ０．１部を加えてよく撹拌混合し、感光性樹脂組成物
を得た。

【００２７】次にこの感光性樹脂組成物をアルミニウム
基板上に、旭化成工業（株）製ＳＲＢ装置を用いて塗布
した。この際、レジスト層の厚みが１００μｍになるよ
うにスペサーで調節した。２０本／ｍｍの密度の配線パ
ターンに対応した所定のガラスマスクを通して水銀ショ
ートアークランプの紫外線を照射し、未露光部を１％の
ほう酸ナトリウム水溶液で除去し、アルミニウム基板上
に樹脂画像を形成した。

【００２８】得られたレジストパターンに、ハーショウ
村田社製ピロリン酸銅メッキ液を用いて、陰極の電流密
度３Ａ／ｄｍ² の条件で、９０μｍのメッキ銅皮膜を析
出させ、パターン導体を形成した。得られた基板の表面
に接着剤（セメダインＥＰ００８、ＥＰ１７０）をスク
リーン印刷し、ガラスエポキシ絶縁基板上に転写・接着
した後、アルミニウム基板を１０％塩酸でエッチング除
去し、厚膜パターン導体を得た。

【００２９】得られた基板を２ｃｍ角に切断し、エポキ
シ樹脂で硬化させた後、研磨機により断面を鏡面研磨
し、回路パターン形状観察を行った結果、繰り返しピッ
チ５０μｍ、絶縁層厚み１０２μｍ、導体上端部の厚み
９９μｍで導体上端両端部の厚み９２μｍで緩やかな曲
率半径を呈していた。また、導体とそれに接する絶縁層
の全体的な断面形状は矩形状であり、導体幅と絶縁層の
幅の比は１．５であった。

【００３０】次に得られた回路パターンの電気特性を測
定した。導体間の絶縁抵抗は２×１０⁵ ＭΩ以上、絶縁
破壊電圧は１ｋＶ以上で良好であった。また、温度８５
℃、湿度９０％の環境下、１０００時間後の抵抗の低下
率は±２％以下と極めて小さい。さらに、温度８５℃、
湿度９０％、２４ＶＤＣ印可、１００時間においても導
体表面からの銅析出等の表面劣化は認められず、本発明
で得られる回路パターンの高信頼性が実証された。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、導体とそれに接する絶
縁層の断面形状がいずれも矩形をなしているため、極め
て高密度かつ低抵抗の配線が可能で、同時に導体上部両
端に角Ｒが形成されているため電界集中が緩和され、さ
らに導体間に感光性樹脂硬化物が存在するため長期信頼
性、製品安定性が極めて高い。

【００３２】具体的にはプリント配線回路、平面コイ
ル、液晶板配線回路等に用いた場合、製品寿命を延ばす
ことが可能で、導体間絶縁材料としてエチレン性不飽和
結合を有するプレポリマーもしくはオリゴマーと、エチ
レン性不飽和結合を有する単量体を必須成分とする液状
感光性樹脂硬化物を用いた場合、高絶縁性、高耐衝撃性
が得られ、製品の長期信頼性が向上する。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導体とそれに接する絶縁層の全体的な断
   面形状がいずれも矩形をなし、かつ、導体の厚さが絶縁
   層の厚さに対し２０〜１２０％、導体幅と絶縁層の幅の
   比が、０．１〜１０であることを特徴とする回路パター
   ン。
2. 【請求項２】 導体の断面形状が上端両端部に角Ｒを有
   する請求項１に記載の回路パターン。
3. 【請求項３】 絶縁層の厚みが２０〜４００μｍ、かつ
   導体と絶縁層の繰り返しピッチが２０〜２００μｍであ
   る部分を含む請求項１または２に記載の回路パターン。
4. 【請求項４】 導体間絶縁層が、エチレン性不飽和結合
   を有するプレポリマーもしくはオリゴマーと、エチレン
   性不飽和結合を有する単量体とを含む液状感光性樹脂硬
   化物であって、プレポリマーもしくはオリゴマーの分子
   量が５００ないし５００００であり、前記単量体が、該
   一分子中にアクリロイル基もしくはメタクリロイル基を
   少なくとも３個有し、かつ、該アクリロイル基もしくは
   メタクリロイル基が結合している炭素原子間に１５個以
   下の原子を有して結合している化合物を少なくとも一種
   含むことを特徴とする請求項１〜３に記載の回路パター
   ン。