JP2013131714A - プリント配線板の製造方法、プリント配線板およびフリップチップ実装基板 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板の表面に、熱硬化性樹脂組成物層と、光硬化性樹脂組成物層とを、基板表面側から順に有する樹脂絶縁層を形成する工程、フォトリソグラフィー法でパターニングを行う工程、および、レーザー加工でパターニングを行う工程、を含むことを特徴とするプリント配線板の製造方法である。
【選択図】図2
Description
基板の表面に、熱硬化性樹脂組成物層と、光硬化性樹脂組成物層とを、基板表面側から順に有する樹脂絶縁層を形成する工程、フォトリソグラフィー法でパターニングを行う工程、および、レーザー加工でパターニングを行う工程、を含むことを特徴とするものである。
以下、本発明のプリント配線板の製造方法について詳細に説明する。
本発明のプリント配線板の製造方法における、前記基板の表面に、熱硬化性樹脂組成物層と、光硬化性樹脂組成物層とを、基板表面側から順に有する樹脂絶縁層を形成する工程において、前記基板の表面とは、部品実装部が設けられた表面である。前記光硬化性樹脂組成物層と前記熱硬化性樹脂組成物層はそれぞれ、後述する光硬化性樹脂組成物と熱硬化性樹脂組成物を用いて形成することができる。光硬化性樹脂組成物層と熱硬化性樹脂組成物層の各層の膜厚について特に制限はないが、好ましくは、乾燥後の膜厚で、前記光硬化性樹脂組成物層の膜厚が1〜20μmであり、前記熱硬化性樹脂組成物層の膜厚が1〜100μmである。また、前記樹脂絶縁層はソルダーレジストを形成することが好ましい。プリント配線板上に形成された導体パターンとしては特に限定されるものではなく、従来公知の銅箔等のパターンを使用することができる。
また、前記基板に熱硬化性樹脂組成物を直接塗布、乾燥することにより熱硬化性樹脂組成物層を形成し、その熱硬化性樹脂組成物層上に、ドライフィルムをラミネートすることにより光硬化性樹脂組成物層を形成してもよい。
逆に、ドライフィルムを前記基板にラミネートすることにより熱硬化性樹脂組成物層を形成し、その熱硬化性樹脂組成物層上に、光硬化性樹脂組成物を直接塗布、乾燥することにより光硬化性樹脂組成物層を形成してもよい。
本発明における前記フォトリソグラフィー法でパターニングを行う工程として、露光工程と現像工程による従来公知のフォトリソグラフィー法によるパターニングを適用することができる。フォトリソグラフィー法で前記光硬化性樹脂組成物層に凹部を形成することにより、前記熱硬化性樹脂組成物層の上に、アンダーフィルの広がりを防止するダムを簡便に形成することができる。
露光工程は特に限定されるものではなく、例えば、接触式(又は非接触方式)により、ダムのパターンを形成したフォトマスクを通して選択的に活性エネルギー線により露光してもよく、もしくは直接描画装置により直接にダムのパターンを活性エネルギー線により露光してもよい。ただし、広範囲のダムを形成する場合には、露光時間を短縮できるため、直接描画装置で露光するよりも、フォトマスクを通して露光することが好ましい。
本発明における前記レーザー加工でパターニングを行う工程として、樹脂組成物にレーザーを照射する従来公知のレーザー加工によるパターニングを適用することができる。レーザー加工でパターニングすることによって、前記熱硬化性樹脂組成物層に所望のパターンを形成することができ、また、部品実装部に設けるビアの形成等の細部もパターニングすることができる。レーザー加工による前記熱硬化性樹脂組成物層のパターニングは、前記光硬化性樹脂組成物層ごと行ってもよく、また、前記フォトリソグラフィー法でパターニングを行う工程によって露出した部分に対して行ってもよい。レーザー加工は、熱硬化性樹脂組成物を熱硬化してから行うことが好ましい。照射するレーザーとしては、炭酸ガスレーザー、UV−YAGレーザー、エキシマレーザー等を使用することができる。
カルボキシル基含有樹脂としては、分子中にカルボキシル基を有している従来公知の各種カルボキシル基含有樹脂を使用できる。特に、分子中にエチレン性不飽和二重結合を有するカルボキシル基含有感光性樹脂が、光硬化性や耐現像性の面から好ましい。エチレン性不飽和二重結合は、アクリル酸もしくはメタアクリル酸又はそれらの誘導体由来であることが好ましい。
カルボキシル基含有樹脂の具体例としては、以下のような化合物(オリゴマー及びポリマーのいずれでもよい)を挙げることができる。
なお、本明細書において、(メタ)アクリレートとは、アクリレート、メタクリレート及びそれらの混合物を総称する用語で、他の類似の表現についても同様である。
また、前記カルボキシル基含有樹脂の酸価は、40〜200mgKOH/gの範囲が適当であり、より好ましくは45〜120mgKOH/gの範囲である。カルボキシル基含有樹脂の酸価が40mgKOH/g未満であるとアルカリ現像が困難となり、一方、200mgKOH/gを超えると現像液による露光部の溶解が進むために、必要以上にラインが痩せたり、場合によっては、露光部と未露光部の区別なく現像液で溶解剥離してしまい、正常なレジストパターンの描画が困難となるので好ましくない。
光重合開始剤としては、オキシムエステル基を有するオキシムエステル系光重合開始剤、α−アミノアセトフェノン系光重合開始剤、アシルホスフィンオキサイド系光重合開始剤からなる群から選択される1種以上の光重合開始剤を好適に使用することができる。
(式中、Xは、水素原子、炭素数1〜17のアルキル基、炭素数1〜8のアルコキシ基、フェニル基、フェニル基(炭素数1〜17のアルキル基、炭素数1〜8のアルコキシ基、
アミノ基、炭素数1〜8のアルキル基を持つアルキルアミノ基又はジアルキルアミノ基により置換されている)、ナフチル基(炭素数1〜17のアルキル基、炭素数1〜8のアルコキシ基、アミノ基、炭素数1〜8のアルキル基を持つアルキルアミノ基又はジアルキルアミノ基により置換されている)を表し、Y、Zはそれぞれ、水素原子、炭素数1〜17
のアルキル基、炭素数1〜8のアルコキシ基、ハロゲン基、フェニル基、フェニル基(炭素数1〜17のアルキル基、炭素数1〜8のアルコキシ基、アミノ基、炭素数1〜8のアルキル基を持つアルキルアミノ基又はジアルキルアミノ基により置換されている)、ナフチル基(炭素数1〜17のアルキル基、炭素数1〜8のアルコキシ基、アミノ基、炭素数1〜8のアルキル基を持つアルキルアミノ基又はジアルキルアミノ基により置換されている)、アンスリル基、ピリジル基、ベンゾフリル基、ベンゾチエニル基を表し、Arは、結合か、炭素数1〜10のアルキレン、ビニレン、フェニレン、ビフェニレン、ピリジレン、ナフチレン、チオフェン、アントリレン、チエニレン、フリレン、2,5−ピロール−ジイル、4,4’−スチルベン−ジイル、4,2’−スチレン−ジイルで表し、nは0か1の整数である。)
(式中、R1は、炭素原子数1〜4のアルキル基、または、ニトロ基、ハロゲン原子もしくは炭素原子数1〜4のアルキル基で置換されていてもよいフェニル基を表す。
R2は、炭素原子数1〜4のアルキル基、炭素原子数1〜4のアルコキシ基、または、炭素原子数1〜4のアルキル基もしくはアルコキシ基で置換されていてもよいフェニル基を表す。
R3は、酸素原子または硫黄原子で連結されていてもよく、フェニル基で置換されていてもよい炭素原子数1〜20のアルキル基、炭素原子数1〜4のアルコキシ基で置換されていてもよいベンジル基を表す。
R4は、ニトロ基、または、X−C(=O)−で表されるアシル基を表す。
Xは、炭素原子数1〜4のアルキル基で置換されていてもよいアリール基、チエニル基、モルホリノ基、チオフェニル基、または、下記式で示される構造を表す。)
このような光重合開始剤、光開始助剤、及び増感剤の総量は、前記カルボキシル基含有樹脂100質量部に対して35質量部以下であることが好ましい。35質量部を超えると、これらの光吸収により深部硬化性が低下する傾向にある。
感光性モノマーは、分子中に1個以上のエチレン性不飽和基を有する化合物である。感光性モノマーは、活性エネルギー線照射によるカルボキシル基含有樹脂の光硬化を助けるものである。
本発明の光硬化性樹脂組成物は、耐熱性、絶縁信頼性等の特性を向上させる目的で更に熱硬化性成分を含んでいてもよい。熱硬化性成分としては、アミノ樹脂、イソシアネート化合物、ブロックイソシアネート化合物、マレイミド化合物、ベンゾオキサジン化合物、オキサゾリン化合物、カルボジイミド化合物、シクロカーボネート化合物、多官能オキセタン化合物、エピスルフィド樹脂、エポキシ樹脂などの公知慣用の熱硬化性樹脂が使用できる。
これらのエポキシ樹脂は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
前記の熱硬化性成分を含有する場合は、さらに熱硬化触媒を含有することが好ましい。熱硬化触媒としては、例えば、イミダゾール、2−メチルイミダゾール、2−エチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、4−フェニルイミダゾール、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾール、1−(2−シアノエチル)−2−エチル−4−メチルイミダゾール等のイミダゾール誘導体;ジシアンジアミド、ベンジルジメチルアミン、4−(ジメチルアミノ)−N,N−ジメチルベンジルアミン、4−メトキシ−N,N−ジメチルベンジルアミン、4−メチル−N,N−ジメチルベンジルアミン等のアミン化合物、アジピン酸ジヒドラジド、セバシン酸ジヒドラジド等のヒドラジン化合物;トリフェニルホスフィン等のリン化合物などが挙げられる。また、市販されているものとしては、例えば四国化成工業(株)製の2MZ−A、2MZ−OK、2PHZ、2P4BHZ、2P4MHZ(いずれもイミダゾール系化合物の商品名)、サンアプロ社製のU−CAT(登録商標)3503N、U−CAT3502T(いずれもジメチルアミンのブロックイソシアネート化合物の商品名)、DBU、DBN、U−CATSA102、U−CAT5002(いずれも二環式アミジン化合物及びその塩)などが挙げられる。特に、これらに限られるものではなく、エポキシ樹脂やオキセタン化合物の熱硬化触媒、もしくはエポキシ基及び/又はオキセタニル基とカルボキシル基の反応を促進するものであればよく、単独で又は2種以上を混合して使用してもかまわない。また、グアナミン、アセトグアナミン、ベンゾグアナミン、メラミン、2,4−ジアミノ−6−メタクリロイルオキシエチル−S−トリアジン、2−ビニル−2,4−ジアミノ−S−トリアジン、2−ビニル−4,6−ジアミノ−S−トリアジン・イソシアヌル酸付加物、2,4−ジアミノ−6−メタクリロイルオキシエチル−S−トリアジン・イソシアヌル酸付加物等のS−トリアジン誘導体を用いることもでき、好ましくはこれら密着性付与剤としても機能する化合物を前記熱硬化触媒と併用する。
前記無機フィラーとしては、公知慣用の無機フィラーが使用できるが、特にシリカ、アルミナ(酸化アルミニウム)、窒化ホウ素、硫酸バリウム、タルク、及びノイブルグ珪土が好ましく用いられる。また、難燃性を付与する目的で、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ベーマイトなども使用することができる。さらに、1個以上のエチレン性不飽和基を有する化合物や前記多官能エポキシ樹脂にナノシリカを分散したHanse−Chemie社製のNANOCRYL(商品名) XP 0396、XP 0596、XP 0733、XP 0746、XP 0765、XP 0768、XP 0953、XP 0954、XP 1045(何れも製品グレード名)や、Hanse−Chemie社製のNANOPOX(商品名) XP 0516、XP 0525、XP 0314(何れも製品グレード名)も使用できる。
エポキシ樹脂としては、前記のエポキシ樹脂と同様のものを挙げることができる。中でも、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、又はそれらの混合物が好ましい。
これらのエポキシ樹脂は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
エポキシ樹脂の組成物中の配合量は、熱硬化性樹脂組成物層用の熱硬化性樹脂組成物の全固形分を基準として、好ましくは15〜80質量%であり、より好ましくは15〜60質量%である。
エポキシ樹脂用硬化剤は、エポキシ基と反応する基を有する化合物であり、エポキシ樹脂用硬化剤として公知のものをいずれも使用することができる。エポキシ樹脂用硬化剤としては、多官能フェノール化合物、ポリカルボン酸及びその酸無水物、シアネートエステル樹脂、活性エステル樹脂、脂肪族又は芳香族の一級又は二級アミン、ポリアミド樹脂、ポリメルカプト化合物などが挙げられる。これらの中で、多官能フェノール化合物、及びポリカルボン酸及びその酸無水物、シアネートエステル樹脂、活性エステル樹脂が好ましく、多官能フェノール化合物がより好ましい。
上記無機フィラーとしては、上記した無機フィラーと同様のものを挙げることができる。熱硬化性樹脂組成物層を形成する為の熱硬化性樹脂組成物中の配合量は、熱硬化性樹脂組成物層を形成する熱硬化性組成物の全固形分を基準として、30〜80質量%が好ましい。
上記熱可塑性樹脂(バインダーポリマー)は得られる硬化物の可撓性、指触乾燥性の向上を目的に配合される。熱可塑性樹脂としては、慣用公知のものを使用することができる。熱可塑性樹脂としてはセルロース系樹脂、ポリエステル系樹脂、フェノキシ樹脂が好ましい。セルロース系樹脂としてはイーストマン社製セルロースアセテートブチレート(CAB)、セルロースアセテートプロピオネート(CAP)シリーズ等が挙げられ、ポリエステル系樹脂としては東洋紡社製バイロンシリーズ、フェノキシ樹脂としてはビスフェノールA型、ビスフェノールF型、およびそれらの水添化合物のフェノキシ樹脂が好ましい。熱可塑性樹脂の重量平均分子量(Mw)は好ましくは5,000以上であり、より好ましくは、5,000〜100,000である。
この範囲において、熱可塑性樹脂を含有することにより、良好なラミネート性、開口部の残渣除去性を発現する。
上記熱硬化性樹脂組成物層用の熱硬化性樹脂組成物には、ブロック共重合体を好適に配合することができる。ブロック共重合体とは、性質の異なる二種類以上のポリマーが、共有結合で繋がり長い連鎖になった分子構造の共重合体のことである。20℃〜30℃の範囲において固体であるものが好ましい。この範囲内において固体であればよく、この範囲外の温度においても固体であってもよい。上記温度範囲において固体であることによりドライフィルム化したときや基板に塗布し仮乾燥したときのタック性に優れる。
また、X−Y−XあるいはX−Y−X’型ブロック共重合体のうち、X又はX’がTgが50℃以上のポリマー単位からなり、YがTgが−20℃以下であるポリマー単位からなるブロック共重合体がさらに好ましい。
また、X−Y−XあるいはX−Y−X’型ブロック共重合体のうち、X又はX’が上記エポキシ樹脂との相溶性が高いものが好ましく、Yが上記エポキシ樹脂との相溶性が低いものが好ましい。このように、両端のブロックがマトリックスに相溶であり、中央のブロックがマトリックスに不相溶であるブロック共重合体とすることで、マトリックス中において特異的な構造を示しやすくなると考えられる。
また、株式会社クラレ製のクラリティもメタクリル酸メチルとアクリル酸ブチルより誘導されるブロック共重合である。
(式中、nは2を表し、Zは、2価の有機基を表し、好ましくは、1,2−エタンジオキシ、1,3−プロパンジオキシ、1,4−ブタンジオキシ、1,6−ヘキサンジオキシ、1,3,5−トリス(2−エトキシ)シアヌル酸、ポリアミノアミン、例えばポリエチレンアミン、1,3,5−トリス(2−エチルアミノ)シアヌル酸、ポリチオキシ、ホスホネートまたはポリホスホネートの中から選択されるものである。Arは2価のアリール基を表す。)
この範囲において、ブロック共重合体を含有することにより、良好なラミネート性、開口部の残渣除去性を発現する。
上記の光硬化性樹脂組成物、熱硬化性樹脂組成物には、樹脂組成物の調製のためや、基板やキャリアフィルムに塗布するための粘度調整のために、有機溶剤を使用することができる。
上記の光硬化性樹脂組成物、熱硬化性樹脂組成物には、必要に応じてさらに、エラストマー、密着促進剤、着色剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤などの成分を配合することができる。これらは、電子材料の分野において公知の物を使用することができる。また、上記の光硬化性樹脂組成物、熱硬化性樹脂組成物にはハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル、t−ブチルカテコール、ピロガロール、フェノチアジンなどの公知慣用の熱重合禁止剤、微粉シリカ、ハイドロタルサイト、有機ベントナイト、モンモリロナイトなどの公知慣用の増粘剤、シリコーン系、フッ素系、高分子系などの消泡剤及び/又はレベリング剤、イミダゾール系、チアゾール系、トリアゾール系等のシランカップリング剤、防錆剤などのような公知慣用の添加剤類を配合することができる。
下記表1に示す成分を、表中に示す割合(質量部)にて配合し、攪拌機にて予備混合した後、3本ロールミルで混練し、光硬化性樹脂組成物層(L1)用の光硬化性樹脂組成物ワニス(L1−1〜L1―6)を調製した。同様に、下記表2に示す成分を、表中に示す割合(質量部)にて配合し、攪拌機にて予備混合した後、3本ロールミルで混練し、熱硬化性樹脂組成物層(L2)用の熱硬化性樹脂組成物ワニス(L2−1〜L2−9)を調製した。
※2:サイクロマーP(ACA)Z250、固形分45%(ダイセル・サイテック社製)
※3:RMA−11902、固形分65%(日本乳化剤社製)
※4:DA−600(三洋化成工業社製)
※5:イルガキュアOXE02(BASFジャパン社製)
※6:イルガキュア389(BASFジャパン社製)
※7:LUCIRIN TPO(BASFジャパン社製)
※8:YX−4000(三菱化学社製)、粉体
※9:1B2PZ(四国化成社製)
※10:SO−C2(アドマテックス社製)、D50=0.5μm
※2:ナフトール型エポキシ樹脂、HP−4032(DIC社製)
※3:クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、N−665 H60(DIC社製)
シクロヘキサノンで溶解、固形分60%
※4:フェノールノボラック型、HF−1M H60(明和化成社製)
シクロヘキサノンで溶解、固形分60%
※5:V−8000(DIC社製)、固形分45%
※6:EXB9560−65T(DIC社製)、固形分65%
※7:PT30(ロンザ社製)、半固形
※8:FX293H30、Mw=30000〜50000(新日鐵化学社製)
シクロヘキサノンで溶解、固形分30%
※9:MMA部親水処理、MAM M52N H30(アルケマ社製)
シクロヘキサノンで溶解、固形分30%
※10:MAM M52 H30、Mw=95000(アルケマ社製)
シクロヘキサノンで溶解、固形分30%
※11:CAP−482−20、Mw=75000(EASTMAN社製)
※12:エスレックKS10 H30、Mw=17000(積水化学社製)
シクロヘキサノンで溶解、固形分30%
※13:SO−C2(アドマテックス社製)、D50=0.5μm
※14:AO−802(アドマテックス社製)、D50=0.7μm
※15:SN−9FWS、D50=0.7μm(電気化学工業社製)
※16:Co(II)acacの1%DMF溶液
※17:1B2PZ(四国化成社製)
※18:熱可塑性樹脂又はブロック共重合体の固形分換算の配合量
※19:熱可塑性樹脂又はブロック共重合体の固形分換算の配合率
上記で調製した光硬化性樹脂組成物層用ワニスをキャリアフィルム(PETフィルム、厚さ:38μm)上にアプリケ−ターにより塗布した。なお、90℃で10分乾燥した後、厚みが約10μmになるように調製した。90℃、10分の乾燥後、上記で調製した熱硬化性樹脂組成物層用ワニスを光硬化性樹脂組成物層の上にアプリケーターにより塗布した。熱硬化性樹脂組成物層用ワニスは、90℃で10分乾燥した後、厚みが約20μmになるように調製した。
各実施例について、下記表3、表4の記載に従って、光硬化性樹脂組成物層用ワニス、熱硬化性樹脂組成物層用ワニスを用いた。銅厚みが15μmの、予め回路パターンが形成されている片面プリント配線板に対して、メック株式会社のCZ−8100を用いて前処理を行った。その後、上記で作製したドライフィルムを真空ラミネーターにより貼り合わせることで、基板から順に、熱硬化性樹脂組成物層、光硬化性樹脂組成物層が積層されている基板を、試験基板として作製した。貼り合わせは、ラミネート後のフィルム厚みが、銅上で約15μmになる条件にて行った。
下記方法に従い、各実施例の試験基板について評価を行った。結果を下記表3、表4に示す。
(フォトリソグラフィー法による溝状または突状のダムの形成)
上記試験基板に対し、ライン幅100μm、縦11mm×横11mmの溝状または突状のダムを形成するように、高圧水銀灯を登載した露光装置を用いて露光した後、キャリアフィルムを剥離し、液温30℃の1.0wt%Na2CO3水溶液を用いて現像時間を90秒で現像を行った。ステップタブレット(コダック社製No.2 21段)にて7段の残存感度が得られる露光量とした。その後、熱風循環式乾燥炉において170℃にて60分熱硬化させた。乾燥後の基板を用いて、溝状または突状のダムの形成の可否を観察して評価し、形成できたものを○と評価した。
CO2レーザー(日立ビアメカニクス社製)を用いてレーザー加工性を評価した。加工径狙いはトップ径65μm/ボトム径50μm。加工条件は、アパチャー(マスク径):3.1mm、パルス幅20μsec、出力2W、周波数5kHz、ショット数:バースト3ショットとした。各試験基板について、光硬化性樹脂組成物層ごと熱硬化性樹脂組成物層をレーザー加工し、下記基準に従って評価した。なお、狙い加工径との差とは、狙い加工径よりも大きい場合、小さい場合の双方を含む。
○:狙い加工径との差が2μm未満
△:狙い加工径との差が2μm〜5μm
各実施例の試験基板はレーザー加工性についても良好であった。
2.導体パターン
2a.部品実装部
3.熱硬化性樹脂組成物層
4.光硬化性樹脂組成物層
5.樹脂絶縁層
6.溝状のダム
7.突状のダム
8.開口部
9a.プリント配線板
9b.プリント配線板
10.はんだボール
11.チップ
12.バンプ
13a.フリップチップ実装基板
13b.フリップチップ実装基板
14.アンダーフィル
15a.アンダーフィルを充填したフリップチップ実装基板
15b.アンダーフィルを充填したフリップチップ実装基板
Claims (7)
- 基板の表面に、熱硬化性樹脂組成物層と、光硬化性樹脂組成物層とを、基板表面側から順に有する樹脂絶縁層を形成する工程、
フォトリソグラフィー法でパターニングを行う工程、および、
レーザー加工でパターニングを行う工程、
を含むことを特徴とするプリント配線板の製造方法。 - 前記フォトリソグラフィー法でパターニングを行う工程で形成された凹部がダムであることを特徴とする請求項1記載の製造方法。
- 前記樹脂絶縁層が、フィルム上に光硬化性樹脂組成物層と熱硬化性樹脂組成物層とが積層されてなるドライフィルムを、前記基板にラミネートすることにより形成されたものであることを特徴とする請求項1又は2記載の製造方法。
- 前記樹脂絶縁層が、前記基板上に、熱硬化性樹脂組成物と光硬化性樹脂組成物とを順に直接塗布、乾燥することにより形成されたものであることを特徴とする請求項1又は2記載の製造方法。
- 前記フォトリソグラフィー法でパターニングを行う工程によって前記光硬化性樹脂組成物層をパターニングし、前記レーザー加工でパターニングを行う工程によって前記熱硬化性樹脂組成物層をパターニングすることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項記載の製造方法。
- 請求項1から5のいずれか一項記載の方法により製造されたことを特徴とするプリント配線板。
- 請求項6に記載のプリント配線板に、チップをフリップチップ実装したことを特徴とするフリップチップ実装基板。
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