JP2010129575A - プリント配線板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 生産性とソルダレジストとしての耐久性・信頼性との両立を可能とした黒色または暗色系のような有色の光硬化型ソルダレジストを用いたプリント配線板およびその製造方法を提供する。
【解決手段】 絶縁性基材１の表面に金属または導電体の配線２ａ等を形成してなる配線層２と、前記配線２ａ等を保護するための光硬化型ソルダレジスト層５とを有するプリント配線板であって、前記光硬化型ソルダレジスト層５が、有色の光硬化型ソルダレジストを下層ソルダレジスト３とし、かつ透明な材質または前記有色の光硬化型ソルダレジスト３の硬化波長領域の光に対する透過性が前記有色の光硬化型ソルダレジストよりも高い材質からなる光硬化型ソルダレジストを上層ソルダレジスト４として、前記下層ソルダレジスト３と前記上層ソルダレジスト４との２層をこの順で前記配線層の上に積層してなるものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば白色系の印字の明確な視認性を確保するために黒色フォトソルダレジストのような有色の光硬化型ソルダレジスト層を配線層の上に形成してなるプリント配線板およびその製造方法に関する。

従来、この種のプリント配線板およびその製造方法では、白色系のインクで所望の印字が行われる場合が多いが、その印字された文字の視認性を向上させるために、その実質的な背景となるソルダレジストとして、黒色やその他の暗色系に着色された光硬化型ソルダレジストが用いられる。

図３は、そのような従来のプリント配線板およびその製造方法における、黒色の光硬化型ソルダレジスト層の形成工程の主要な流れの一例を示したものである。
まず、図３（ａ）に示すように、例えばポリイミド樹脂フィルムのような高分子樹脂からなる絶縁性基材１０１の表面に、銅箔のような導電性の高い材質からなる導体箔を張り合わせ、それにパターン加工を施して、配線１０２ａやパッド１０２ｂ等を有する配線層１０２を形成する。
続いて、図３（ｂ）に示すように、その配線層１０２の上および絶縁性基材１０１の表面上ほぼ全面に、最も代表的には黒色、または暗色系のような、有色の光硬化型ソルダレジスト層１０３を塗布する。
そして、図３（ｃ）に示すように、露光・現像を行って、光硬化型ソルダレジスト層１０３における所定位置に開口部１０４を形成する。この開口部１０４から露出するパッド１０２ｂの表面１０５が、このプリント配線板の外部の例えば半導体装置（図示省略）等との接続端子部となる（以上、特許文献１参照）。
特開平０９−３３１１３８号公報

しかしながら、黒色または暗色系のような有色の光硬化型ソルダレジストは一般に、光透過性が低い。これに起因して、光硬化型ソルダレジスト層１０３に所定のパターン加工を施すための露光プロセスにおいては、光硬化型ソルダレジスト層１０３の深部への露光が不十分なものとなり、その結果、露光〜現像後に、例えば図３（ｃ）に示したような、いわゆるアンダーカット状のパターン形成不良１０６等が発生する虞が高い。このようなパターン形成不良１０６が発生すると、その部分で配線層１０２と光硬化型ソルダレジスト層１０３との密着性を確保することができなくなり、プリント配線板としての耐久性・信頼性が低下する。また、斯様なパターン形成不良１０６の部分に水分や微小塵埃等が残留しやすくなったリ、この部分から配線層１０２を構成する各種金属の異常析出等が進行しやすくなるなどして、プリント配線板としての耐久性・信頼性が低下する。

このようなパターン形成不良１０６を回避するためには、露光時間を非常に長くすることで、黒色の光硬化型ソルダレジスト層１０３を十分に硬化させるという手法が有効であるようにも考えられる。ところが、基本的に光透過性の低い黒色や有色の光硬化型ソルダレジスト層１０３を十分に硬化させるためには、長い露光時間が必要となるので、生産性が著しく悪化することは避け難く、実際の生産ラインで採用する手法としては、現実的ではない。

あるいは逆に、黒色や有色の光硬化型ソルダレジスト層１０３の膜厚を薄くすることに
より、露光時の光透過性を改善して、黒色の光硬化型ソルダレジスト層１０３を十分に硬化させるという手法が有効であるようにも考えられるが、この手法では光硬化型ソルダレジスト層１０３の膜厚を薄くすることになるので、配線層１０２を保護するという本来のソルダレジストとしての機能が損なわれてしまい、プリント配線板としての耐久性・信頼性が低下することとなるので、やはり現実的ではない。

このように、従来の、黒色または暗色系のような有色の光硬化型ソルダレジスト１０３を用いたプリント配線板およびその製造方法では、露光の際にその光硬化型ソルダレジスト層１０３の深部まで十分な光が到達し難いことに起因してアンダーカット状のパターン形成不良１０６等が発生するという問題があった。また、そのようなパターン形成不良１０６の発生を回避しようとすると、極めて長い露光時間が必要となったリ、ソルダレジストとしての本来の機能が損なわれてしまうといった問題があった。
本発明は、このような問題に鑑みて成されたもので、その目的は、生産性とソルダレジストとしての耐久性・信頼性との両立を可能とした黒色または暗色系のような有色の光硬化型ソルダレジストを用いたプリント配線板およびその製造方法を提供することにある。

本発明のプリント配線板は、絶縁性基材の表面に金属または導電体の配線を形成してなる配線層と、前記配線を保護するための光硬化型ソルダレジスト層とを有するプリント配線板であって、前記光硬化型ソルダレジスト層が、有色の光硬化型ソルダレジストを下層ソルダレジストとし、かつ透明な材質または前記有色の光硬化型ソルダレジストの硬化波長領域の光に対する透過性が前記有色の光硬化型ソルダレジストよりも高い材質からなる光硬化型ソルダレジストを上層ソルダレジストとして、前記下層ソルダレジストと前記上層ソルダレジストとの２層をこの順で前記配線層の上に積層してなるものであることを特徴としている。
本発明のプリント配線板の製造方法は、絶縁性基材の表面に金属または導電体からなる所望のパターンの配線を有する配線層を形成する工程と、前記配線を保護するための光硬化型ソルダレジスト層を形成する工程とを有するプリント配線板の製造方法であって、前記配線層を形成した後、下層ソルダレジストとして、有色の光硬化型ソルダレジストを塗布または着膜する工程と、前記下層ソルダレジストの上に、上層ソルダレジストとして、透明な材質または前記有色の光硬化型ソルダレジストの硬化波長領域の光に対する透過性が前記有色の光硬化型ソルダレジストよりも高い材質からなる光硬化型ソルダレジストを塗布または着膜する工程と、前記上層ソルダレジストと前記下層ソルダレジストとに、露光によるパターン加工を施して、前記上層ソルダレジストと前記下層ソルダレジストとを積層してなる光硬化型ソルダレジスト層を形成する工程とを含むことを特徴としている。

本発明によれば、有色の光硬化型ソルダレジストを下層ソルダレジストとし、かつ透明な材質または下層ソルダレジストを構成している有色の光硬化型ソルダレジストの硬化波長領域の光に対する透過性がその有色の光硬化型ソルダレジストよりも高い材質からなる光硬化型ソルダレジストを上層ソルダレジストとして、下層ソルダレジストと上層ソルダレジストとをこの順で配線層の上に積層して光硬化型ソルダレジスト層を形成するようにしたので、その光硬化型ソルダレジスト層の露光プロセスで、光透過性の高い上層ソルダレジストを通してその下の下層ソルダレジストの深部まで光を到達させやすくなり、光硬化型ソルダレジスト層を短時間の露光で十分かつ確実に硬化させることが可能となる。その結果、黒色または暗色系のような有色の光硬化型ソルダレジストを用いたプリント配線板における生産性と耐久性・信頼性との両立を達成することができる。

以下、本実施の形態に係るプリント配線板およびその製造方法について、図面を参照し
て説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係るプリント配線板の主要な構成を示す図、図２は、本発明の実施の形態に係るプリント配線板の製造方法の主要な工程の流れを示す図である。

このプリント配線板は、絶縁性基材１と、配線層２と、下層ソルダレジスト３および上層ソルダレジスト４を積層してなる光硬化型ソルダレジスト層５とから、その主要部が構成されている。

絶縁性基材１は、例えばポリイミド樹脂フィルムのような電気的絶縁性の高い材質の高分子樹脂からなるフレキシブルプリント配線板用基材である。この絶縁性基材１としては、その他にも、例えばガラスエポキシ基板のような、リジッドプリント配線板用の基板材料等も適用可能であることは勿論である。

配線層２は、絶縁性基材１の表面に張り合わされた、例えば銅箔のような金属または導電体からなる導体層にパターン加工を施して形成されたものである。この配線層２には、主に配線２ａとパッド２ｂとが含まれている。

光硬化型ソルダレジスト層５は、配線２を機械的および電気的に保護するためのもので、下層ソルダレジスト３と上層ソルダレジスト４との２層をこの順で配線層２の上に積層してなるものである。
この光硬化型ソルダレジスト層５には、所定の位置ごとに開口部６が設けられており、その開口部６によってパッド２ｂの表面７が露出して、外部の例えば半導体装置や別のプリント配線板（いずれも図示省略）との接続端子部となるように設定されている。

下層ソルダレジスト３は、黒色または暗色系のような有色の光硬化型ソルダレジストからなるもので、配線層２を含めて絶縁性基材１の表面上に形成されたものである。

上層ソルダレジスト４は、透明な材質、または下層ソルダレジスト３を構成している有色の光硬化型ソルダレジストの硬化波長領域の光に対する透過性がその有色の光硬化型ソルダレジストよりも高い材質の、光硬化型ソルダレジストからなるもので、下層ソルダレジスト３の上に形成されている。

下層ソルダレジスト３の膜厚ｔ1は、１０μｍ以下とすることが望ましく、かつ上層ソ
ルダレジスト４の膜厚ｔ2は、５μｍ以上とすることが望ましい。
これは、下記の実施例で具体的な実験結果に基づいて説明するが、要するに、有色の光硬化型ソルダレジストからなる下層ソルダレジスト３の膜厚ｔ1が１０μｍ超の厚さであ
ると、これを十分かつ確実に硬化させるための露光に極めて長い時間が掛かる虞や、アンダーカット等のパターン形成不良が発生する虞が高くなる傾向にあるからである。また、上層ソルダレジスト４の膜厚ｔ2が５μｍ未満の厚さであると、この上層ソルダレジスト
４を含む光硬化型ソルダレジスト層５の全体の耐久性・信頼性を確保することが困難になる虞が高くなるからである。
ここで、下層ソルダレジスト３の膜厚ｔ1は、配線層２の上面から下層ソルダレジスト
３の上面までの高さ方向の寸法を指すものとする。また、光硬化型ソルダレジスト層５の膜厚ｔは、配線層２の上面から光硬化型ソルダレジスト層５の上面までの高さ方向の寸法を指すものとする。

なお、下層ソルダレジスト３の膜厚ｔ1の下限値としては、数値的に規定することは実
際上困難であるが、定性的には、この下層ソルダレジスト３の視覚的な濃度（または塗料的な観点で言えば塗覆性）が所定の濃度以上になるような厚さである。すなわち、光硬化型ソルダレジスト層５の表面に印字される例えば白色系インクのようなインクの視認性を
良好なものとすることができる程度の濃度を確保することが可能な膜厚が最低限必要である、ということである。
また、上層ソルダレジスト４の膜厚ｔ2の上限値としては、下層ソルダレジスト３の膜
厚ｔ1との兼ね合いで変化するので、数値的に規定することは実際上困難であるが、定性
的には、光硬化型ソルダレジスト層５の全体的な耐久性・信頼性を確保することができるような膜厚である。すなわち、上層ソルダレジスト４の膜厚も含めて光硬化型ソルダレジスト層５の全体の膜厚ｔを薄くしてしまうと、光硬化型ソルダレジスト層５の全体的な耐久性・信頼性が損なわれる虞が高くなるので、そのような不都合な事態を回避するために最小限必要な膜厚ｔを、この上層ソルダレジスト４の膜厚ｔ2で確保する。従って、その
ような条件を満たすような厚さであればよく、それ以上の厚さにすると、露光時間が掛かり過ぎたり材料コスト等が徒に高額化するなどして、むしろデメリットの方が大きくなってしまう虞もある、ということである。

次に、本発明の実施の形態に係るプリント配線板の製造方法について説明する。
まず、図２（ａ）に示したように、絶縁性基材１の表面に、銅箔のような導体層をパターン加工して、所望のパターンの配線２ａ、パッド２ｂ等を有する配線層２を形成する。

配線層２を形成した後、図２（ｂ）に示したように、下層ソルダレジスト３として、黒色または暗色系のような有色の光硬化型ソルダレジスト３を、配線層２を含めて絶縁性基材１の表面上に塗布または着膜もしくはラミネート（張り合わせ）する。この下層ソルダレジスト３の膜厚ｔ1は、１０μｍ以下とすることが望ましいことは、上記の構造に関す
る説明で述べた通りである。
ここで、既存の設備等に対するプロセス整合性や、この塗布プロセスにおける生産性を考慮すると、この下層ソルダレジスト３は、スクリーン印刷法またはロールコート法によって塗布することが望ましい。

続いて、図２（ｃ）に示したように、下層ソルダレジスト３の上に、上層ソルダレジスト４として、透明な材質または硬化波長領域の光に対する透過性が、下層ソルダレジスト３を構成している有色の光硬化型ソルダレジストよりも高い材質からなる光硬化型ソルダレジストを塗布または着膜もしくはラミネートする。この上層ソルダレジスト４の膜厚ｔ2は、５μｍ以上とすることが望ましいことは、上記の構造に関する説明で述べた通りで
ある。
このプロセスでも、下層ソルダレジスト３の場合と同様の理由から、スクリーン印刷法またはロールコート法を用いることが望ましい。

そして、図２（ｄ）に示したように、上層ソルダレジスト４と下層ソルダレジスト３とに、同時に一括露光を施し、現像を行って、所定の位置ごとにパッド２ｂの表面７を露出させる開口部６を設けて、上層ソルダレジスト４と下層ソルダレジスト３とを積層してなる光硬化型ソルダレジスト層５を完成する。
このようにして、本発明の実施の形態に係るプリント配線板の主要部、良好な生産性を以て製造することができる。

以上のように、本発明の実態に係るプリント配線板およびその製造方法では、黒色または暗色系のような有色の光硬化型ソルダレジストを用いて下層ソルダレジスト３を形成し、その上に、透明な材質または下層ソルダレジスト３を構成している有色の光硬化型ソルダレジストの硬化波長領域の光に対する透過性が、その下層ソルダレジスト３の透過性よりも高い材質からなる光硬化型ソルダレジストを用いて上層ソルダレジスト４を形成し、それら下層ソルダレジスト３と上層ソルダレジスト４との２層をこの順で積層することによって光硬化型ソルダレジスト層５を構成するようにしている。このようにすることにより、光硬化型ソルダレジスト層５の露光・現像プロセスにおける、有色の光硬化型ソルダ
レジストからなる下層ソルダレジスト３よりも光透過性の高い上層ソルダレジスト４への確実な露光による硬化は勿論のこと、その下の光透過性の低い下層ソルダレジスト３にも、上層ソルダレジスト４を透過させて十分な光を当てることができ、その下層ソルダレジスト３を短時間の露光で十分かつ確実に硬化させることが可能となる。また、それと共に、光硬化型ソルダレジスト層５の全体的な膜厚ｔは、上層ソルダレジスト４の膜厚ｔ2を
５μｍ以上のような厚さにすることで確保することができるので、下層ソルダレジスト３の膜厚ｔ1をアンダーカット等のパターン形成不良が発生することのないような膜厚にま
で薄くしても、光硬化型ソルダレジスト層５の全体的な耐久性・信頼性を確保することが可能となる。
すなわち、本発明の実施の形態に係るプリント配線板およびその製造方法によれば、黒色または暗色系のような有色の光硬化型ソルダレジストを用いたプリント配線板における、生産性と耐久性・信頼性とを両立させることが可能となる。

上記の実施の形態で説明したようなプリント配線板を作製し、その耐久性・信頼性について実験的に確認した。また、それとの比較のために、上記の実施の形態で説明した設定とは敢えて異ならせた設定でプリント配線板を作製し、その耐久性・信頼性についても実施例の場合と同様の実験を行って、その比較例と実施例との実験結果を比較・検討した。それらのプリント配線板の設定および種別を纏めて表１に示す。

（実施例）
絶縁性基材１としては、宇部興産製の厚さ２５μｍのユピセル（登録商標）を用いた。配線２を形成するための銅箔（導体層）としては、三井金属製の厚さ１８μｍの電解銅箔ＳＱ−ＶＬＰを用いた。また、アサヒ化学製の光硬化型ソルダレジストを用いて、黒色の下層ソルダレジスト３と透明の上層ソルダレジスト４を調製し、印刷法により絶縁性基材１の表面にそれらを下層ソルダレジスト３、上層ソルダレジスト４の順で塗布した。下層ソルダレジスト３の膜厚ｔ1は５μｍ（≦１０μｍ；望ましい数値的態様）とした。また
、上層ソルダレジスト４の膜厚ｔ2は１０μｍ（≧５μｍ；望ましい数値的態様）とした
。
このような設定で作製した本実施例に係るプリント配線板は、５００ｍＪ／ｃｍ^２で２
０秒間という、少ない光量かつ短時間の露光でも、光硬化型ソルダレジスト層５の開口部６の周囲にアンダーカット等のパターン形成不良が発生することなく、パッド２ｂや配線２ａと光硬化型ソルダレジスト層５との密着性も良好なものとなることが確認された。そしてさらに、ＴＨＢ試験を実施したところ、１０００時問以上の耐久性・信頼性を備えていることが実証された。

（比較例）
上記のような本発明の実施例に係るプリント配線板およびその製造方法との比較のために、黒色の下層ソルダレジスト３の膜厚ｔ1を１０μｍよりも厚くした場合と、透明の上
層ソルダレジスト４の膜厚ｔ2を５μｍよりも薄くした場合とについても、そのそれぞれ
についてプリント配線板を作製して上記と同様の実験を行った。
その結果、黒色の下層ソルダレジスト３の膜厚ｔ1を１０μｍよりも厚くすると、上記
実施例に係るプリント配線板の場合と同様の少ない光量かつ短時間の露光では、現像後には開口部６の周囲にアンダーカット状のパターン形成不良等が多発して、配線層２と光硬化型ソルダレジスト層５との密着性を確保することが不可能となった。また、表１に示したように、光硬化型ソルダレジスト層５を黒色の光硬化型ソルダレジストのみからなるｔ＝１５μｍの膜厚のものとした場合には、光量を実施例の２倍の１０００ｍＪ／ｃｍ^２とすると共に露光時間を実施例の２倍の４０秒にしてもなお、その露光・現像後には開口部６の周囲にアンダーカット状のパターン形成不良等が多発して、配線層２と光硬化型ソルダレジスト層５との密着性を確保することが不可能となった。
また、透明な上層ソルダレジスト４の膜厚ｔ2を５μｍよりも薄くすると、その上層ソ
ルダレジスト４と厚さ５μｍの下層ソルダレジスト３との合計の（つまり光硬化型ソルダレジスト層５の全体の）膜厚ｔが薄くなり過ぎて、ＴＨＢ試験では１０００時間の耐久性・信頼性が確保できなくなることが確認された。

このような比較例による実験結果と、本発明の実施例による実験結果とを考え合わせると、短い露光時間で配線層２と光硬化型ソルダレジスト層５との密着性を確保して、生産性と耐久性・信頼性とを両立させるためには、黒色の下層ソルダレジスト３を１０μｍ以下にすると共に、透明の上層ソルダレジスト４の膜厚を５μｍ以上にすることが望ましいということが判明した。

なお、上記の実施例では、下層ソルダレジスト３として黒色の光硬化型ソルダレジストを用いる場合について説明したが、そのいわゆる色味は、黒色のみには限定されないことは勿論である。この他にも、例えば暗褐色系や暗灰色系などのような、白色系の印字の背景として、その印字の視認性を良好なものとすることができるような色調の光硬化型ソルダレジストを用いる場合についても本発明は適用可能である。

本発明の実施の形態に係るプリント配線板の主要な構成を示す図である。 本発明の実施の形態に係るプリント配線板の製造方法の主要な工程の流れを示す図である。 従来のプリント配線板およびその製造方法における、黒色の光硬化型ソルダレジスト層の形成工程の主要な流れの一例を示す図である。

符号の説明

１ 絶縁性基材
２ 配線層
３ 下層ソルダレジスト
４ 上層ソルダレジスト
５ 光硬化型ソルダレジスト層
６ 開口部

Claims (8)

1. 絶縁性基材の表面に金属または導電体の配線を形成してなる配線層と、前記配線を保護するための光硬化型ソルダレジスト層とを有するプリント配線板であって、
   前記光硬化型ソルダレジスト層が、有色の光硬化型ソルダレジストを下層ソルダレジストとし、かつ透明な材質または前記有色の光硬化型ソルダレジストの硬化波長領域の光に対する透過性が前記有色の光硬化型ソルダレジストよりも高い材質からなる光硬化型ソルダレジストを上層ソルダレジストとして、前記下層ソルダレジストと前記上層ソルダレジストとをこの順で前記配線層の上に積層してなるものである
   ことを特徴とするプリント配線板。
2. 請求項１記載のプリント配線板において、
   前記下層ソルダレジストが、黒色の光硬化型ソルダレジストからなるものである
   ことを特徴とするプリント配線板。
3. 請求項１または２記載のプリント配線板において、
   前記下層ソルダレジストの膜厚が１０μｍ以下であり、
   かつ前記上層ソルダレジストの膜厚が５μｍ以上である
   ことを特徴とするプリント配線板。
4. 絶縁性基材の表面に金属または導電体からなる所望のパターンの配線を有する配線層を形成する工程と、前記配線を保護するための光硬化型ソルダレジスト層を形成する工程とを有するプリント配線板の製造方法であって、
   前記配線層を形成した後、下層ソルダレジストとして、有色の光硬化型ソルダレジストを塗布または着膜する工程と、
   前記下層ソルダレジストの上に、上層ソルダレジストとして、透明な材質または前記有色の光硬化型ソルダレジストの硬化波長領域の光に対する透過性が前記有色の光硬化型ソルダレジストよりも高い材質からなる光硬化型ソルダレジストを塗布または着膜する工程と、
   前記上層ソルダレジストと前記下層ソルダレジストとに、露光によるパターン加工を施して、前記上層ソルダレジストと前記下層ソルダレジストとを積層してなる光硬化型ソルダレジスト層を形成する工程と
   を含むことを特徴とするプリント配線板の製造方法。
5. 請求項４記載のプリント配線板の製造方法において、
   前記下層ソルダレジストとして、黒色の光硬化型ソルダレジストを用いる
   ことを特徴とするプリント配線板の製造方法。
6. 請求項４または５記載のプリント配線板の製造方法において、
   前記下層ソルダレジストの膜厚を１０μｍ以下とし、
   かつ前記上層ソルダレジストの膜厚を５μｍ以上とする
   ことを特徴とするプリント配線板の製造方法。
7. 請求項４ないし６のうちいずれか１つの項に記載のプリント配線板の製造方法において、
   前記下層ソルダレジストの上に前記上層ソルダレジストを形成した後、当該下層ソルダレジストと当該上層ソルダレジストとに、同時に一括露光を施して、所望のパターンを備えた光硬化型ソルダレジスト層を形成する
   ことを特徴とするプリント配線板の製造方法。
8. 請求項４ないし７のうちいずれか１つの項に記載のプリント配線板の製造方法において、
   前記上層ソルダレジストおよび前記下層ソルダレジストを、スクリーン印刷法またはロールコート法によって塗布する
   ことを特徴とするプリント配線板の製造方法。

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