JPH05235522A - ポリイミド膜の形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ソルダーレジストとして好適なポリイミド膜
の形成方法。 【構成】 基板上にポリアミド酸含有物質を塗布、乾燥
して形成されたポリアミド酸膜上に、ポリアミド酸膜エ
ッチング用レジストのパターンを形成して、ポリアミド
酸膜をエッチング液によってエッチングした後に、ポリ
アミド酸膜エッチング用レジストを除去し、ポリアミド
酸膜を熱処理することにより特定の領域に限定された絶
縁膜あるいはソルダーレジストとして適したポリイミド
膜を形成する。 【効果】 微細な開口部等を有するポリイミド膜が得ら
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】プリント配線板、特にポリイミド
樹脂を基材としたフレキシブルプリント配線板におい
て、電気回路の絶縁あるいはハンダの際に不要の電気回
路が形成されることを防止するソルダーレジスト等とし
て使用するポリイミド膜の形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ポリイミド樹脂を基材とするフレキシブ
ルプリント配線板は現在、カメラ、カメラ一体型ＶＴ
Ｒ、携帯用電話をはじめとする各種の電子機器等へ用い
られており、今後も使用される分野が増加するものとみ
られる。

【０００３】フレキシブルプリント配線板は一般に、実
装形態が匡体の形状に応じて折り曲げたり、折り畳んだ
りすることが可能であるという特性を有しており、搭載
するチップ部品も小型でかつ部品点数の少ない用途に対
しては、もっぱら配線板表層部にカバーレイ（補強シー
ト）を形成して補強する方式が主流となっている。この
場合に用いられるカバーレイは、ベースフィルムと同等
のフィルム上にエポキシ系接着剤を塗布したものを用
い、回路の形成された表層上に積層しているが、形成す
べきカバーレイの形状が複雑であったり、はんだ付けを
するためのパッド類が多数ある場合には、回路を露出す
べき形状に合わせてフィルムに開口部を形成する必要が
あったり、回路パターンに合わせて積層する必要があ
る。

【０００４】また、ＬＳＩ実装用基板においては、搭載
するＬＳＩ部品のピン数も多く、また受動部品も含め表
面実装部品（ＳＭＤ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔｉｎ
ｇＤｅｖｉｃｅ）が主流となり、このようなＳＭＤ搭載
用パッドを数多く有するものが多く用いられている。こ
の場合には、ポリイミド系カバーレイよりも特性面にお
いては劣るものの、ＳＭＤ搭載用パッド等の形状の豊富
さに対応しやすいという利点から、エポキシ系樹脂を主
成分とするソルダーレジストをスクリーン印刷法にて塗
布形成するという技術が主流を成している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】片面もしくは両面配線
基板として使用するフレキシブルプリント基板の補強用
のカバーレイを積層する方法にあっては、回路が複雑で
あったり、露出させるべき箇所が多い場合には、カバー
レイに開口部形成した後、基板と積層し熱プレスで加熱
加圧して、接着剤を硬化させるが、一般に本方式ではカ
バーレイの張り合わせのずれが大きく微細なＳＭＤ搭載
用パッド等を有する基板への適用は困難である。

【０００６】エポキシ系ソルダーレジストをスクリーン
印刷法にて塗布する方法にあっては、印刷後の熱硬化処
理中においてヤング率低下に基づくブリードアウト現象
により、にじみが生じ、金属露出部分を被覆することが
起こり、狭ピッチパッド部、特に多ピンパッケージの代
表であるＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇ
ｅ）等用の配線を有する基板に対してはソルダーレジス
トの被膜が金属表面を覆い、はんだ接続不良を引き起こ
すという問題点を有している。また、エポキシ系樹脂と
基板のポリイミドとの熱膨張係数の相違から、熱硬化後
に基板のそりが生じることを免れない。

【０００７】一方、感光性エポキシ系ソルダーレジスト
を用いてパターン形成する方法の場合には、狭ピッチカ
バーレイへの対応はなし得るものの、耐熱性が低く、熱
処理に基づく絶縁性の低下等の問題点を有しており、ま
た他のエポキシ系ソルダーレジストと同様にポリイミド
基板との熱膨張係数の差に基づくそり現象を生じること
などの問題点を有している。

【０００８】これらの問題点を克服すべく、ポリイミド
樹脂を主成分とする感光性ポリイミドレジストなどの提
案もなされているが、感光性を付与したポリイミド樹脂
は極めて高価であり、塗布面積の広い回路基板に対して
の適用はコスト的に採用できないという問題点を有して
いる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】基板上にポリアミド酸含
有物質を塗布乾燥して形成したポリアミド酸膜上に、ポ
リアミド酸膜エッチング用レジストのパターンを形成し
て、ポリアミド酸膜をエッチング液によってエッチング
した後に、ポリアミド酸膜エッチング用レジストを除去
し、ポリアミド酸膜を熱処理してイミド化し、回路の線
間の絶縁あるいはソルダーレジストとして好適な任意の
領域に限定して形成したポリイミド膜を得るものであ
る。

【００１０】すなわち、ポリアミド酸中に含有される溶
剤成分の濃度を調整し、加熱による重合反応によってイ
ミド化を促進させる前にエッチング液によってエッチン
グし、ポリアミド酸膜に所定の加工を施し、その後に重
合反応を行うことで狭ピッチ配線の絶縁膜、あるいは狭
ピッチパッドに対応したポリイミド膜からなるソルダー
レジストを得るものである。

【００１１】

【作用】本発明の方法によるポリイミド膜の形成方法に
あっては、エッチングによる良好な加工技術を提供する
ことが可能であるため、高価な感光性ポリアミド樹脂を
用いずして狭ピッチ形成されたＳＭＤ搭載用パッドに対
応し得る微細なソルダーレジスト像の形成が可能とな
る。その結果、耐熱性や耐折性に富み、さらには基板に
対する応力を最小限に抑えることが可能な信頼性の高い
絶縁膜、あるいはソルダーレジスト膜を形成することが
可能となる。

【００１２】

【実施例】以下図面を参照し本発明をさらに詳細に説明
をする。図１に本発明のポリイミド膜からなるソルダー
レジスト層の形成方法の一実施例を示す。ポリイミドフ
イルム上に銅箔を積層形成した基板１上の銅箔面上にノ
ボラック系ポジ型フォトレジスト等のフォトレジストを
塗布した後、ＳＭＤ搭載用パッド２を有する回路のパタ
ーンを形成した。

【００１３】得られたレジストの回路パターンを用いて
塩化第２鉄、塩化第２銅等のエッチング液によって銅箔
面をエッチングして回路の形成を行った（図１
（ａ））。

【００１４】次いで、銅箔上のフォトレジストをアルカ
リ等によって剥離した後に、銅箔表面を表面処理し、Ｎ
−メチル−２−ピロリドン等を溶剤としたポリアミド酸
含有物質を銅箔表面にスクリーン印刷法等によって塗布
を行った。一回の塗布では所望の膜厚が得られない場合
には、塗布と乾燥の工程を繰り返し行った後に、１５０
℃程度の温度で乾燥しポリアミド酸膜３を完成させた
（図１（ｂ））。

【００１５】次に、ポリアミド酸膜３上に耐溶剤型ゴム
系レジストを塗布した後、所定のフォトマスクを用いて
露光し、現像を行いＳＭＤ搭載用パッド部等の導体上の
ポリアミド酸膜が露出するようにポリアミド酸膜エッチ
ング用レジストパターン４を形成した（図１（ｃ））。

【００１６】次いで、基板のポリイミドフイルム側を基
板固定具に密着固定し、エッチング槽内において、アミ
ン溶液、ヒドラジン、アルカリ水溶液、アルカリのアル
コール溶液等よりなるエッチング液５をスプレーあるい
はエッチング液中に浸漬してＳＭＤ搭載用パッドの間の
絶縁被膜を形成する箇所を除いてエッチングを行った
（図１（ｄ））。

【００１７】しかる後、ポリアミド酸膜上に形成された
ポリアミド酸膜エッチング用レジスト４を剥離液を用い
て剥離した後、熱風炉においてポリアミド酸の熱重合反
応を促進させ、所定の部分にポリイミド膜からなるソル
ダーレジスト７を形成した（図１（ｅ））。

【００１８】次いで、ＳＭＤ搭載用パッド上には、パラ
ジウム薄膜７を無電解めっきによって析出させた（図１
（ｅ））。

【００１９】また、ポリアミド酸膜エッチング用レジス
トとして、アルカリ現像が可能なノボラック樹脂系のレ
ジストを使用した場合には、アルカリ系のポリアミド酸
のエッチング液を使用するならば、レジストのアルカリ
現像と同時にポリアミド酸のエッチングを同時に行うこ
とができる。

【００２０】ポリアミド酸膜の熱重合反応は、２５０℃
以下の熱処理では５％水酸化ナトリウム水溶液に対する
耐食性が劣り、溶解現象を生じてしまい熱重合が不完全
であり、また２９０℃以上の熱処理では耐食性は良好で
あるものの露出した金属銅が熱酸化によって劣化し、加
えて銅とポリイミド膜との接触部において一部剥離現象
を示すことが確認されるので、熱重合反応の促進には２
５０℃〜２８０℃の温度の雰囲気にて実施することか望
ましい。また、回路基板として片面回路の例を示した
が、両面配線基板、多層配線基板に対しても同様に適用
することができる。

【００２１】実施例１ １８μｍの厚さの電解銅箔を形成した無接着剤タイプの
ポリイミドベース銅張積層基板（商品名：ＥＳＰＡＮＥ
Ｘ 新日鉄化学製）を基板として、銅箔面側にノボラッ
ク系ポジ型フォトレジスト（商品名：ＯＦＰＲ−８００
東京応化工業製）を塗布した後、露光、現像によりパ
ッドピッチ０．２ｍｍ（ランド幅０．１６ｍｍ、ギャッ
プ０．０４ｍｍ）のＳＭＤ搭載用パッドを有する回路の
パターンを形成し、得られたレジストの回路パターンに
基づいて塩化第２鉄含有エッチング液によって銅箔をエ
ッチングした。

【００２２】次いで、回路を構成する銅箔上のフォトレ
ジストをアルカリによって剥離した後に銅箔部をリン酸
溶液にて整面処理した。

【００２３】次に、Ｎ−メチル−２−ピロリドンを溶剤
として３０％含有するポリアミド酸（粘度２３０ポイ
ズ、２５℃）を基板上の回路の銅箔表面に、市販のポリ
アミド繊維製のメッシュ１５０を用いスクリーン印刷法
によって塗布し、塗布の後に１５０℃において２分間乾
燥した。得られた膜厚は８μｍであったので、スクリー
ン印刷による塗布と乾燥を合計３回実施することにより
所定膜厚の２３μｍに調整し、３回目には熱風オーブン
中において１５０℃で５分間熱処理を施した。

【００２４】ポリアミド酸の被膜上には耐溶剤型ゴム系
レジスト（ＯＭＲレジスト：東京応化工業製）を塗布し
た後、所定のフォトマスクを用いて露光し、メチルイソ
ブチルケトンを主溶剤とする現像液により現像を行いＳ
ＭＤ搭載用パッド部を含む所定の導体上のポリアミド酸
膜が露出するようにポリアミド酸膜エッチング用レジス
トパターンを形成した。

【００２５】次いで、基板のポリイミドフイルム側を基
体固定具に固定し、エッチング槽内において、水加ヒド
ラジン溶液（日本カーバイド社製）をエッチング液とし
てスプレー圧３ｋｇｆ／ｃｍ² 、温度５０℃にて３０秒
間スプレーエッチングを行い、ＳＭＤ搭載用パッド間の
４０μｍに絶縁被覆を形成する箇所を除いてポリアミド
酸膜を除去した。

【００２６】しかる後、ポリアミド酸膜上に形成された
ゴム系レジストを専用剥離液を用いて剥離した後、熱風
炉において２６０℃にて２分間処理を行い、ポリアミド
酸の熱重合反応を促進させ、所定の部分にポリイミド膜
が形成された回路基板を完成させた。

【００２７】得られたポリイミド膜を形成した基板を、
３００℃１分間の耐はんだ性試験を行ったところ、耐は
んだ性において特に問題はなく良好な外観を呈した。ま
た、０．１８ｍｍピッチのＱＦＰ搭載用パッドを有する
ポリイミド被覆を設けた回路基板の導体部に０．３μｍ
のパラジウムを無電解めっきによって施した後、リフロ
ーソルダー試験を行った結果、パッド間におけるソルダ
ーブリッジ現象は１個所もなく良好なはんだ接続結果が
得られた。

【００２８】実施例２ ポリアミド酸中の固形分を種々変化させて粘度を変えた
点を除いては実施例１と同様の条件で銅箔上にスクリー
ン印刷し、その結果を表１に示す。

【００２９】

【表１】

【００３０】ポリアミド酸濃度が２０％（粘度３７）未
満では、１回の印刷にて得られたポリアミド酸膜の膜厚
が３μｍ以下と極めて薄く、さらにはライン部のカバー
リング性も悪く不良個所を生じた。（粘度には温度等の
測定条件を記載して下さい。）また、ポリアミド酸固形
分濃度が５０％（粘度４１９）以上の場合には、１回の
印刷で得られた膜厚は厚いもののスクリーンとの離脱性
が悪く、印刷後の平坦性に乏しいため、良好な形状のも
のを得ることが出来なかった。

【００３１】実施例３ ポリアミド酸中のＮ−メチル−２−ピロリドンの含有量
を変化させて実施例１と同様に処理をしたポリアミド酸
膜の熱乾燥後のＮ−メチル−２−ピロリドンの含有量と
エッチング特性の関係を表２に示す。

【００３２】

【表２】

【００３３】熱乾燥後のＮ−メチル−２−ピロリドン含
有量が２９％以上の場合には、水加ヒドラジン液による
腐食速度が極めて速く、エッチング速度の分布が大きい
ことに加え、エッチング加工された面が基板に対して大
きく傾斜しており、微細部の加工が困難であった。

【００３４】

【発明の効果】本発明によるプリント回路基板上への絶
縁膜あるいはソルダーレジストとして好適なポリイミド
膜の形成方法は、塗布したポリアミド酸の被膜をエッチ
ングし所定形状のレジストパターンを形成するため、微
細形状への対応が容易であり、特に狭ピッチのＳＭＤ搭
載用パッド等を有する回路基板についても有効であり、
エッチング加工をポリアミド酸時に行うために、熱重合
反応を経て形成されたポリイミド樹脂に比べて薬剤によ
るエッチングも容易である。

【００３５】さらに、形成される絶縁膜あるいはレジス
トがポリイミドからなるので、エポキシ樹脂を用いた場
合に比べて耐熱性、絶縁性が向上することに加え、基板
として用いるポリイミド樹脂との熱膨張係数を等しくす
ることが可能となり、熱処理後の基板のそりの発生を防
止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のポリイミド系ソルダーレジストの形成
方法の一実施例を説明する図。

【符号の説明】

１…基板、２…ＳＭＤ搭載用パッド、３…ポリアミド酸
膜、４…ポリアミド酸膜エッチング用レジストパター
ン、５…エッチング液、６…ソルダーレジスト、７…パ
ラジウム薄膜

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上の特定の領域へのポリイミド膜の
   形成方法において、基板上にポリアミド酸含有物質を塗
   布の後に乾燥して形成したポリアミド酸膜上に、ポリア
   ミド酸膜エッチング用レジストのパターンを形成した後
   にポリアミド酸膜をエッチング液によってエッチング
   し、次いでポリアミド酸膜エッチング用レジストを除去
   し、ポリアミド酸膜を熱処理してポリイミドとすること
   を特徴とするポリイミド膜の形成方法。
2. 【請求項２】 ポリアミド酸含有物質が、Ｎ−メチル−
   ２−ピロリドンを溶剤としたポリアミド酸を２０〜４０
   重量％の濃度を有することを特徴とする請求項１記載の
   ポリイミド膜の形成方法。