JP2019192891A - ２液性ソルダーレジストインキを用いて回路基板上にソルダーレジスト層を形成する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は回路基板上にソルダーレジスト層を形成する方法を開示する。
【解決手段】 ２液性ソルダーレジストインキのソルダーレジスト用主剤及び硬化剤を混合してソルダーレジスト用混合スラリーにした後、表面が平坦なフィルム状キャリアに塗布してソルダーレジストフィルムを形成し、且つソルダーレジスト用混合スラリーはプリベークし、その後にソルダーレジストフィルムを回路基板の表面にラミネートするというものであり、形成されたソルダーレジスト層は極めて高い平坦性を有する。
【選択図】 なし

Description

本発明は回路基板の製造工程に関し、特に回路基板上にソルダーレジスト層を形成する方法に関する。

通常、回路基板の表面にはソルダーレジスト層が塗布され、はんだ付けが不要な部分の導体が被覆される。回路基板の表面にソルダーレジスト層を塗布する方法にはスクリーン印刷が多用されており、メッシュを用いてソルダーレジストインキを回路基板の表面に塗布した後、ソルダーレジストインキをベーキングするが、通常、ソルダーレジストインキには２液性ソルダーレジストインキが用いられ、それには別個に包装された主剤及び硬化剤が含まれており、ソルダーレジストインキが硬化し過ぎてソルダーレジスト層に割れや脱落が生じるのを防ぐため、主剤と硬化剤は塗布直前に混合される。

しかし、ソルダーレジストインキの塗布前に、回路基板の表面には回路が既に形成されているため、その後のスクリーン印刷とベーキングで形成されるソルダーレジスト層表面の平坦性は好ましくなく、その加工誤差は±１０μｍに達する場合があり、さらに回路基板の場所によってソルダーレジスト層の厚さにバラつきが生じる可能性もあり、回路基板によってもソルダーレジスト層の厚さにバラつきが常に生じ、安定性に欠けるという問題があった。

本発明は、以上のような従来の欠点に鑑み、ソルダーレジスト層の平坦性を向上させることができる加工方法を提供する事を主な目的としている。

上記目的及びその他の目的を達成するために、本発明は、２液性ソルダーレジストインキを用いて回路基板上にソルダーレジスト層を形成する方法を提供する。それには以下が含まれる。

フォトソルダーレジスト樹脂を含むソルダーレジスト用主剤及び硬化剤を混合し、ソルダーレジスト用混合スラリーにする。

ソルダーレジスト用混合スラリーをフィルム状キャリアに塗布し、ソルダーレジストフィルムを形成する。

ソルダーレジストフィルム上のソルダーレジスト用混合スラリーを乾燥させて、ソルダーレジスト層にする。

回路層が実装された回路基板の表面をソルダーレジストフィルムで被覆し、ソルダーレジスト層を回路基板と接触させる。

フィルム状キャリアを除去する。

本発明者は、事前に２液性ソルダーレジストインキをフィルム状キャリアに塗布し、乾燥させた上で、回路基板の表面をソルダーレジストフィルムで被覆することにより、形成されるソルダーレジスト層の平坦性を顕著に向上させることができ、加工誤差を±２μｍまで大幅に低減できることを見出した。

本発明の特徴として、２液性ソルダーレジストインキ（ｄｏｕｂｌｅ ｌｉｑｕｉｄ ｔｙｐｅ ｓｏｌｄｅｒ ｍａｓｋ ｉｎｋ）のソルダーレジスト用主剤及び硬化剤を混合してソルダーレジスト用混合スラリーにした後、スクリーン印刷やロール塗布、又はカーテン塗布などの方法により回路基板の表面に直接塗布するのではなく、ソルダーレジスト用混合スラリーを表面が平坦なフィルム状キャリア上に塗布してソルダーレジストフィルムを形成し、且つソルダーレジスト用混合スラリーはプリベークされ、それからソルダーレジストフィルムが回路基板の表面にラミネートされるが、それにより形成されるソルダーレジスト層は極めて高い平坦性を有する。

２液性ソルダーレジストインキは、熱硬化性ソルダーレジストインキでもよく、光硬化性ソルダーレジストインキでもよく、又はそれらを組み合わせてもよい。

その中で、ソルダーレジスト用主剤にはフォトソルダーレジスト樹脂が含まれるが、それはカルボキシル基含有光硬化性樹脂が好ましく、若しくはエポキシ樹脂とカルボキシル基含有光硬化性樹脂を併用するか、若しくはその他の熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂とカルボキシル基含有光硬化性樹脂を併用する。例として、フォトソルダーレジスト樹脂は、不飽和カルボン酸と不飽和基含有化合物の共重合体か、又はカルボキシル基含有ジオール化合物とジオール化合物の付加重合体を含めることができる。カルボキシル基含有光硬化性樹脂の酸価は２０〜２００ｍｇＫＯＨ／ｇの間でよく、重量平均分子量は２０００〜１５００００の間でよい。

ソルダーレジスト用主剤には、フォトソルダーレジスト樹脂以外にも、例えば有機溶剤、 抗酸化剤、充填材、分散剤、着色剤、可塑剤、抗静電剤、老化防止剤、紫外線吸収剤、消泡剤、熱重合禁止剤、カップリング剤、難燃剤、防カビ剤、平坦化剤、増粘剤、剥離剤、表面改質剤、安定剤など、その他の電子材料分野において周知されている他の添加剤が含まれてもよい。

例として、ソルダーレジスト用主剤は、台湾太陽油墨股▲分▼有限公司が販売する、商品型番ＰＳＲ−４０００ ＥＧ２３Ａ、ＰＳＲ−４０００ ＡＵＳ３０８、又はＰＳＲ−２０００ ＷＴ５００のソルダーレジスト用主剤か、又は互応化学工業株式会社が販売する、商品型番ＰＳＲ−５５０ＲＥ ＨＲ３Ａ、又はＰＳＲ−５５０Ｄのソルダーレジスト用主剤などである。

２液性ソルダーレジストインキの熱硬化又は光硬化特性によって、硬化剤には光重合開始剤、硬化助剤、硬化触媒又はそれらを組み合わせたものを含めてもよい。ソルダーレジスト用主剤と硬化剤を混合すると、２液性ソルダーレジストインキが硬化反応を始める。両者を混合する前は、ソルダーレジスト用主剤と硬化剤の硬化反応が起こることはない。

光重合開始剤は、例えばホスフィンオキシド類の光重合開始剤である。硬化助剤は、例えば多官能フェノール化合物、ポリカルボン酸及びその無水物、脂肪族又は芳香族の第一級アミン又は第二級アミン、ポリアミド樹脂又はイソシアネート化合物である。硬化触媒は、例えばエポキシ化合物、オキセタン化合物又はそれらを組み合わせたものである。

硬化剤にはさらに、例えば有機溶剤、抗酸化剤、充填材、分散剤、着色剤、可塑剤、抗静電剤、老化防止剤、紫外線吸収剤、消泡剤、熱重合禁止剤、カップリング剤、難燃剤、防カビ剤、平坦化剤、増粘剤、剥離剤、表面改質剤、安定剤など、その他の電子材料分野において周知されている他の添加剤が含まれ得る。

例として、硬化剤は、台湾太陽油墨股▲分▼有限公司が販売する、商品型番ＣＡ−４０ ＡＵＳ３０８、又はＣＡ−４０ Ｇ２４の硬化剤か、又は互応化学工業株式会社が販売する、商品型番ＬＳ−５５ＲＥ ＲＭ−３、又はＬＳ−５５Ｄの硬化剤などである。

ソルダーレジスト用混合スラリーについては、混合によりソルダーレジスト用混合スラリーが得られ、且つ希釈剤の添加によりソルダーレジスト用混合スラリーを適切な粘度に調整することができるが、例えば１０〜２００ｄＰａ・ｓ、好ましくは１０〜１００ｄＰａ・ｓとすることができる。

希釈剤は、例えばジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチルベンゼン、ジメチルベンゼン、テトラメチルベンゼン、セロソルブ、メチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、カルビトール、メチルカルビトール、ブチルカルビトール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセタート、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸ブチル、アセチルセルロース、酢酸ブチルセロソルブ、カルビトールアセタート、ブチルカルビトールアセタート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセタート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセタート、炭酸プロピレン、脂肪族炭化水素類、石油エーテル、ナフサ、石油エーテルなどを溶媒とした石油系溶剤又はそれらを組み合わせたものである。

ソルダーレジスト用混合スラリーの調製完了後、ソルダーレジスト用混合スラリーを表面が平坦なフィルム状キャリアに塗布し、ソルダーレジストフィルムを形成する。フィルム状キャリアの表面は、滑面又はマット面でよい。フィルム状キャリアは、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）又はその他のポリエステルフィルム、ポリイミドフィルム、ポリアミドイミドフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリスチレンフィルムなどでよく、その厚さは、好ましくは１０〜１５０μｍの間とする。塗布は、例えばリップコーターを用いて行われる。

次に、ソルダーレジストフィルムを乾燥機に通し、ソルダーレジスト用混合スラリーを乾燥させてソルダーレジスト層にするが、ソルダーレジスト層の厚さは１０〜２００μｍの間でよく、好ましくは１０〜５０μｍの間とし、その加工誤差は±１μｍに抑えることができ、乾燥機の温度は例えば５０〜１５０℃とし、ソルダーレジスト用混合スラリーの特性によって、ソルダーレジストフィルムを複数の乾燥機に連続で通して段階的にベーキングを行ってもよい。通常、乾燥後のソルダーレジスト層は指触乾燥性を有するが、完全には硬化していない。

ベーキング後のソルダーレジストフィルムのソルダーレジスト層は、フィルム状キャリアに対応する表面を有するが、表面が汚染されないようにするため、ソルダーレジスト用混合スラリーを乾燥させてから表面に保護フィルムをラミネートすることができ、保護フィルムは、ポリエチレンフィルム、ポリテトラフルオロエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、又は表面処理を経た紙でよい。

次に、圧着機で回路層が実装された回路基板の表面にソルダーレジストフィルムをラミネートし、且つソルダーレジスト層を回路基板と接触させる。ソルダーレジストフィルムに保護フィルムがある場合には、ラミネート前に保護フィルムを除去する必要がある。ソルダーレジストフィルムは、ソルダーレジスト層が完全に硬化する前に回路基板の表面にラミネートする必要があり、ソルダーレジスト用混合スラリーの調製完了後３日以内にソルダーレジストフィルムが回路基板の表面にラミネートされるのが好ましい。実現可能な実施形態においては、ソルダーレジストフィルムのソルダーレジスト層は、乾燥処理を経た後、保護フィルムを貼らずに回路基板の表面に直接ラミネートされる。実現可能な実施形態においては、ソルダーレジストフィルムを保護フィルムで被覆後に巻き取り、圧着機に続く生産ラインへ移動させてからラミネート作業が行われる。実現可能な実施形態においては、ソルダーレジストフィルムを巻き取り、一定期間低温保存し、圧着機に続く生産ラインへ移動させてからラミネート作業が行われる。

次に、フィルム状キャリアを除去することで、回路基板の表面にソルダーレジスト層を形成することができ、本発明が開示する方法で形成したソルダーレジスト層は平坦度が極めて高く、加工誤差を±２μｍに抑えることができる。

ソルダーレジスト層に窓開けが必要な場合には、さらにソルダーレジスト層への露光、現像作業を行うことができ、露光作業はフィルム状キャリアの除去前又は除去後に行うことができるが、露光作業をフィルム状キャリアの除去前に行うとき、フィルム状キャリアは透明又は半透明であり、フィルム状キャリアは露光作業で照射された光線を透過させることができる。ソルダーレジスト層の熱硬化及び／又は光硬化特性によって、回路基板へのベーキング又は紫外線照射を行い、ソルダーレジスト層を完全に硬化させてもよい。

以下、幾つかの実施例を通して本発明の特徴を説明する。

実施例１
台湾太陽油墨股▲分▼有限公司が販売する商品型番ＰＳＲ−２０００ ＷＴ５００をソルダーレジスト用主剤に用い、且つ台湾太陽油墨股▲分▼有限公司が販売する商品型番Ｃａ−２５ ＫＸ５０を硬化剤に用いて、両者を混合後に希釈剤を適量添加して、８０ｄＰａ・ｓに粘度調整されたソルダーレジスト用混合スラリーを調製し、次にソルダーレジスト用混合スラリーをリップコーターによりＰＥＴフィルム状キャリアに均一に塗布してソルダーレジストフィルムを形成し、ソルダーレジスト用混合スラリーの塗布厚みは３５μｍとし、次にソルダーレジストフィルムを温度が７０℃、８０℃、９０℃、８０℃の乾燥機で順に従い段階的にベーキングし、ソルダーレジスト用混合スラリーを乾燥させてソルダーレジスト層にし、次に乾燥後のソルダーレジストフィルムを事前に回路が作成された回路基板に圧着機でラミネートして、ソルダーレジスト層を回路基板の表面にラミネートし、最後にＰＥＴフィルム状キャリアを除去したが、加工後の回路基板のソルダーレジスト層の表面は極めて平坦であり、加工誤差は±１μｍ未満であった。

実施例２
互応化学工業株式会社が販売する商品型番ＰＳＲ−５５０ＲＥ ＨＲ−３Ａをソルダーレジスト用主剤に用い、且つ互応化学工業株式会社が販売する商品型番ＬＳ−５５ＲＥ ＲＭ−３を硬化剤に用いて、両者を混合後に希釈剤を適量添加して、７０ｄＰａ・ｓに粘度調整されたソルダーレジスト用混合スラリーを調製し、次にソルダーレジスト用混合スラリーをリップコーターによりＰＥＴフィルム状キャリアに均一に塗布してソルダーレジストフィルムを形成し、ソルダーレジスト用混合スラリーの塗布厚みは３５μｍとし、次にソルダーレジストフィルムを温度が８０℃、９０℃、１００℃、９０℃の乾燥機で順に従い段階的にベーキングし、ソルダーレジスト用混合スラリーを乾燥させてソルダーレジスト層にし、次に乾燥後のソルダーレジストフィルムを事前に回路が作成された回路基板に圧着機でラミネートして、ソルダーレジスト層を回路基板の表面にラミネートし、最後にＰＥＴフィルム状キャリアを除去したが、加工後の回路基板のソルダーレジスト層の表面は極めて平坦であり、加工誤差は±１μｍ未満であった。

実施例３
互応化学工業株式会社が販売する商品型番ＰＳＲ−５５０Ｄをソルダーレジスト用主剤に用い、且つ互応化学工業株式会社が販売する商品型番ＬＳ−５５Ｄを硬化剤に用いて、両者を混合後に希釈剤を適量添加して、７０ｄＰａ・ｓに粘度調整されたソルダーレジスト用混合スラリーを調製し、次にソルダーレジスト用混合スラリーをリップコーターによりＰＥＴフィルム状キャリアに均一に塗布してソルダーレジストフィルムを形成し、ソルダーレジスト用混合スラリーの塗布厚みは３５μｍとし、次にソルダーレジストフィルムを温度が８０℃、９０℃、１００℃、９０℃の乾燥機で順に従い段階的にベーキングし、ソルダーレジスト用混合スラリーを乾燥させてソルダーレジスト層にし、次に乾燥後のソルダーレジストフィルムを事前に回路が作成された回路基板に圧着機でラミネートして、ソルダーレジスト層を回路基板の表面にラミネートし、最後にＰＥＴフィルム状キャリアを除去したが、加工後の回路基板のソルダーレジスト層の表面は極めて平坦であり、加工誤差は±１μｍ未満であった。

比較例
台湾太陽油墨股▲分▼有限公司が販売する商品型番ＰＳＲ−２０００ ＷＴ５００をソルダーレジスト用主剤に用い、且つ台湾太陽油墨股▲分▼有限公司が販売する商品型番Ｃａ−２５ ＫＸ５０を硬化剤に用いて、両者を混合後、事前に回路が作成された回路基板の表面にスクリーン印刷を用いて直接塗布し、乾燥機でソルダーレジストインキを乾燥させたが、加工後の回路基板のソルダーレジスト層の表面は平坦性が低く、加工誤差は±1０μｍに達した。

実施例１〜３によると、事前に２液性ソルダーレジストインキをフィルム状キャリアに塗布し、乾燥させた上で、回路基板の表面をソルダーレジストフィルムで被覆することにより、形成されるソルダーレジスト層の平坦性を顕著に向上させることができ、加工誤差を±２μｍ以下まで大幅に低減できることが分かり、ソルダーレジストインキを回路基板上に直接塗布する従来のソルダーレジストインキ塗布の各種製造工程よりはるかに優れている。

Claims (7)

1. フォトソルダーレジスト樹脂を含むソルダーレジスト用主剤及び硬化剤を混合し、ソルダーレジスト用混合スラリーにすること、
   前記ソルダーレジスト用混合スラリーをフィルム状キャリアに塗布し、ソルダーレジストフィルムを形成すること、
   前記ソルダーレジストフィルム上の前記ソルダーレジスト用混合スラリーを乾燥させて、ソルダーレジスト層にすること、
   回路層が実装された回路基板の表面に前記ソルダーレジストフィルムをラミネートし、前記ソルダーレジスト層を前記回路基板と接触させること、及び、
   前記フィルム状キャリアを除去すること、を含むことを特徴とする２液性ソルダーレジストインキを用いて回路基板上にソルダーレジスト層を形成する方法。
2. 前記ソルダーレジスト用混合スラリー中に、希釈剤がさらに混合されていることを特徴とする、請求項１に記載の２液性ソルダーレジストインキを用いて回路基板上にソルダーレジスト層を形成する方法。
3. 前記ソルダーレジスト用混合スラリーの粘度は１０〜２００ ｄＰａ・ｓであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の２液性ソルダーレジストインキを用いて回路基板上にソルダーレジスト層を形成する方法。
4. 前記フィルム状キャリアは透明又は半透明であることを特徴とする、請求項１に記載の２液性ソルダーレジストインキを用いて回路基板上にソルダーレジスト層を形成する方法。
5. 前記ソルダーレジスト用混合スラリーの乾燥温度は５０〜１５０℃であることを特徴とする、請求項１に記載の２液性ソルダーレジストインキを用いて回路基板上にソルダーレジスト層を形成する方法。
6. 前記ソルダーレジスト層の厚さは１０〜２００μｍであることを特徴とする、請求項１に記載の２液性ソルダーレジストインキを用いて回路基板上にソルダーレジスト層を形成する方法。
7. 前記ソルダーレジストフィルムはさらに、前記ソルダーレジスト層の前記フィルム状キャリアに相対する面とは別の面にラミネートされた保護フィルムを含み、前記保護フィルムは前記ソルダーレジストフィルムを前記回路基板にラミネートする前に除去されることを特徴とする、請求項１に記載の２液性ソルダーレジストインキを用いて回路基板上にソルダーレジスト層を形成する方法。