(57)【要約】【課題】本発明の課題は、気泡や導体配線のエッジ部の非被覆が発生せず、適正な厚みで高精細のソルダーレジストパターンを形成できる、ソルダーレジストの形成方法を提供することである。【解決手段】回路基板の表面にソルダーレジストの膜を形成し、次に、アルカリ水溶液処理によって、ソルダーレジストの膜全面を略均一に薄膜化し、次いで、パターン露光、現像を実施し、さらに、ポストキュアを実施することを特徴とするソルダーレジストの形成方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板の表面にソルダーレジストの膜を形成し、次に、アルカリ水溶液処理によって、ソルダーレジストの膜全面を略均一に薄膜化し、次いで、パターン露光、現像を実施し、さらに、ポストキュアを実施することを特徴とするソルダーレジストの形成方法。
【請求項２】
アルカリ水溶液が、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属リン酸塩、アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属ケイ酸塩から選ばれる無機アルカリ性化合物のうち少なくともいずれか１種を含み、該無機アルカリ性化合物の含有量が５〜２０質量％である請求項１記載のソルダーレジストの形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ソルダーレジストの形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種電子機器内部の回路基板におけるソルダーレジストは、はんだ付けが不要な配線パターンにはんだが付着しないようにするために、はんだ付けする部分以外の全面に皮膜形成され、また、導体の酸化防止、電気絶縁及び外部環境から保護する役割を果たしている。
【０００３】
近年の電子機器の小型化、多機能化に伴い、回路基板の高密度化や配線パターンの微細化が進められており、回路基板への電子部品の高密度実装化が広く行われている。従って、それに伴いソルダーレジストのパターンも微細化が要求されるようになっている。ソルダーレジストは、端子部等のはんだ付けする部分以外の回路基板の全面を被覆し、さらに、表面が平滑であることが要求されている。
【０００４】
図２は、ソルダーレジストの形成方法の工程図である。まず、図２（ａ）に示すように、ランドやパッド等のはんだ付けする部分２０及びはんだ付けが不要な配線パターン２１からなる導体配線を絶縁性基板１上に形成する。次に、図２（ｂ）に示すように、基板全面を覆うようにして、ソルダーレジスト３の膜を形成する。次いで、図２（ｃ）に示すように、例えば、フォトマスク１１を介して、パターン露光を実施する。次に、現像を実施し、さらに、ポストキュアすることで、ソルダーレジストが形成できる（図２（ｄ））。
【０００５】
しかしながら、配線パターンが微細になると、導体配線の間隔が狭くなるため、その間隙にソルダーレジストが入りこまず、気泡５が残存してしまい（図２（ｂ））、ソルダーレジスト３のポストキュア時に熱によって気泡５が膨らむという問題が生じていた（図２（ｄ））。
【０００６】
気泡が残らないようにするために、低粘度のソルダーレジストを使用する方法が考えられる。しかし、はんだ付けする部分２０及びはんだ付けが不要な配線パターン２１からなる導体配線を形成した絶縁性基板１（図３（ａ））の基板全面を覆うように、低粘度のソルダーレジスト３の膜を形成すると、はんだ付けが不要な配線パターン２１のエッジ部４をソルダーレジスト３で十分に覆うことができない場合がある（図３（ｂ））。その結果、フォトマスク１１を介して、パターン露光を実施し（図３（ｃ））、現像及びポストキュアした後、本来はんだが付着すべきではないエッジ部４が露出し（図３（ｄ））、はんだが付着してしまうという問題が生じる。このエッジ部４が露出する問題は、高粘度のソルダーレジストを使用して、導体配線の厚みが３５μｍ以上と厚くなった場合にも生じる。
【０００７】
このような気泡及びエッジ部の露出の問題を解決するために、はんだ付けする部分２０及びはんだ付けが不要な配線パターン２１からなる導体配線を形成した絶縁性基板１（図４（ａ））の基板全面を覆うように、１回目のソルダーレジスト３の膜を導体配線の厚み以上に形成し（図４（ｂ））、次に、機械的研磨方法によってソルダーレジスト表面を平滑化し（図４（ｃ））、次いで、その上に２回目のソルダーレジスト６の膜を形成し（図４（ｄ））、フォトマスク１１を介して、パターン露光を実施し（図４（ｅ））、現像及びポストキュアすることで（図４（ｆ））、パターンを形成する方法が提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。しかしながら、この方法では、機械的研磨方法によって表面を平滑化する際の均一性が不十分になったり、ソルダーレジストの塗工工程を２回も行う必要があるといった問題があった。
【０００８】
また、はんだ付けする部分２０及びはんだ付けが不要な配線パターン２１からなる導体配線を形成した絶縁性基板１（図５（ａ））の基板全面を覆うように、ソルダーレジスト３の膜を形成する際に、低粘度のソルダーレジストを用いるなどして、膜厚を大きくすることで、気泡やエッジ部の露出の問題が解決できる（図５（ｂ））。しかしながら、ソルダーレジスト３の膜厚が大きくなると、フォトマスク１１を介して、パターン露光する際の光の散乱が大きくなり（図５（ｃ））、高精細のソルダーレジストのパターンが形成できなくなる問題や、現像後のソルダーレジストの開口部と残存部の段差が大きくなり、はんだ印刷や部品実装の際に障害になるという問題が発生していた（図５（ｄ））。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開昭６１−２４２０９５号公報
【特許文献２】特開平５−１９１０２３号公報
【特許文献３】特開２００４−２９６４６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の課題は、気泡や導体配線のエッジ部の露出の問題が発生せず、高精細のソルダーレジストパターンを形成できるソルダーレジストの形成方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、回路基板の表面にソルダーレジストの膜を形成し、次に、アルカリ水溶液処理によって、ソルダーレジストの膜全面を略均一に薄膜化し、次いで、パターン露光、現像を実施し、さらに、ポストキュアを実施することを特徴とするソルダーレジストの形成方法によって上記課題を解決できることを見出した。
【００１２】
また、アルカリ水溶液が、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属リン酸塩、アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属ケイ酸塩から選ばれる無機アルカリ性化合物のうち少なくともいずれか１種を含み、該無機アルカリ性化合物の含有量が５〜２０質量％であることが好ましいことを見出した。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のソルダーレジストの形成方法によると、回路基板の表面にソルダーレジストを形成する際の厚みは、後に薄膜化するため、十分に厚くできる。そのため、低粘度のソルダーレジストを使用するなどして、導体配線間に気泡を残存しないようにできる。また、膜厚を十分に大きくできるため、導体配線のエッジ部をソルダーレジストで完全に被覆することができる。さらに、薄膜化した後に露光することで、露光時の光散乱が軽減され、高精細なパターンが形成できるし、ソルダーレジストの段差も大きくならないという効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明のソルダーレジストの形成方法の工程図である。
【図２】従来のソルダーレジストの形成方法の工程図である。
【図３】従来のソルダーレジストの形成方法の工程図である。
【図４】従来のソルダーレジストの形成方法の工程図である。
【図５】従来のソルダーレジストの形成方法の工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１を用いて、本発明のソルダーレジストの形成方法を説明する。まず、図１（ａ）に示すように、ランドやパッド等のはんだ付けする部分２０及びはんだ付けが不要な配線パターン２１からなる導体配線を絶縁性基板１上に形成する。図１では、絶縁性基板１の片面に導体配線が形成されているが、両面に形成されていてもよい。そして、図１（ｂ）に示すように、基板全面を覆うようにして、アルカリ現像型のソルダーレジスト３の膜を十分に厚く形成する。次に、図１（ｃ）に示すように、アルカリ水溶液処理によって、ソルダーレジスト３の膜全面を略均一に薄膜化する。次いで、図１（ｄ）に示すように、パターンの露光を実施する。ここでは、フォトマスク１１を介して露光を実施した例を示している。その後、現像を実施し、さらに、ポストキュアすることで、ソルダーレジストが形成できる（図１（ｅ））。
【００１６】
本発明のソルダーレジストの形成方法によれば、気泡や導体配線のエッジ部の露出の問題が発生せず、高精細のソルダーレジストパターンを形成できるという効果の他に、次のような効果が得られる。導体配線が形成された絶縁性基板１上に形成されたソルダーレジスト３の膜には、導体配線に従って、凹凸が発生する（図２（ｂ））。この凹凸は、ソルダーレジスト３の膜が厚ければ厚いほど、導体配線の影響が小さくなって、平滑となる（図１（ｂ））。表面が平滑な厚いソルダーレジスト３の膜を薄膜化処理した後のソルダーレジスト３の表面は、平滑性を維持する（図１（ｃ））。よって、薄膜化処理なしで、最初から薄いソルダーレジスト３の膜を形成した場合（図２（ｂ））よりも、本発明の薄膜化処理後のソルダーレジスト３の膜の表面は平滑性が高い（図１（ｃ））。
【００１７】
また、ソルダーレジストには無機フィラーが含まれているが、アルカリ水溶液処理によって薄膜化後には、無機フィラーが露出する場合があり、表面のタック性が低くなる。そのため、パターンの露光を密着露光で実施する場合、フォトマスクが貼り付いたり、汚れたりする問題が発生しにくい。
【００１８】
本発明に係わる回路基板とは、絶縁性基板上に銅等の金属からなる導体配線が形成された基板である。回路基板を作製する方法は、例えば、サブトラクティブ法、セミアディティブ法、アディティブ法等が挙げられる。回路基板としては、フレキシブル基板、多層基板、半導体パッケージ等が挙げられる。導体配線の厚みは、１μｍ以上５００μｍ以下が一般的に用いられている。導体配線は、微細化を求めるのであれば薄いものが使用され、大電流を重視する場合は厚いものが使用される。これら回路基板の例は「プリント回路技術便覧」（社団法人日本プリント回路工業会編、１９８７年刊行、日刊工業新聞社刊）に記載されている。
【００１９】
本発明に係わるソルダーレジストは、アルカリ現像型のものが使用できる。アルカリ現像型ソルダーレジストは、１液性、２液性、どちらの液状レジストであってもよく、ドライフィルム状レジストであってもよい。アルカリ現像型ソルダーレジストは、例えば、アルカリ可溶性樹脂、多官能アクリルモノマー、光重合開始剤、エポキシ樹脂、無機フィラー等を含有してなる。アルカリ可溶性樹脂としては、光硬化性と熱硬化性の両方の特性をもつアルカリ可溶性樹脂が挙げられ、例えば、ノボラック型エポキシ樹脂にアクリル酸を付加させてエポキシアクリレート化した樹脂の２級の水酸基に酸無水物を付加させた樹脂が挙げられる。多官能アクリルモノマーとしては、例えば、トリメチロールプロパントリアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレートなどが挙げられる。光重合開始剤としては、２−メチル−１−（４−メチルチオフェニル）−２−モルフォリノプロパン−１−オン等が挙げられる。エポキシ樹脂は、硬化剤として用いられる。アルカリ可溶性樹脂のカルボン酸と反応させることで架橋させ、耐熱性や耐薬品性等の特性の向上を図っているが、カルボン酸とエポキシは常温でも反応が進むために、保存安定性が悪く、アルカリ現像型ソルダーレジストは一般的に使用前に混合する２液性の形態をとっている場合が多い。無機フィラーとしては、例えば、硫酸バリウム、シリカ等が挙げられる。
【００２０】
回路基板の表面にソルダーレジストの膜を形成する方法は、いかなる方法でもよいが、例えば、スクリーン印刷法、ロールコート法、スプレー法、浸漬法、カーテンコート法、バーコート法、エアナイフ法、ホットメルト法、グラビアコート法、刷毛塗り法、オフセット印刷法が挙げられる。ドライフィルム形状のソルダーレジストの場合は、ラミネート法が挙げられる。ソルダーレジストの膜は、気泡の混入や導体配線のエッジ部の露出が発生せず、回路基板の凹凸の影響が少なくなるように厚く形成する。具体的には、使用する導体回路の厚みに対して１．１倍以上５倍以下の範囲内に形成することが好ましい。１．１倍未満であると、薄膜化したときに、導体配線のエッジ部の露出が発生する場合がある。５倍を超えても、表面の平滑性や気泡混入等の点で、１．１倍以上５倍以下の場合よりも効果が高くなるわけではなく、ソルダーレジストの薄膜化する量が増えるだけである。
【００２１】
本発明に係わるアルカリ水溶液処理とは、アルカリ水溶液によって、ソルダーレジストの膜表面を溶解もしくは膨潤させ、ソルダーレジストの膜全面を略均一に薄膜化する処理である。さらに、除去しきれなかったソルダーレジストの膜表面や残存付着したアルカリ水溶液を水洗によって洗い流す処理を実施してもよい。アルカリ水溶液としては、例えば、リチウム、ナトリウムまたはカリウムなどのアルカリ金属ケイ酸塩、アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属リン酸塩、アルカリ金属炭酸塩、アンモニウムリン酸塩、アンモニウム炭酸塩等の無機アルカリ性化合物の水溶液が挙げられる。また、エタノールアミン、エチレンジアミン、プロパンジアミン、トリエチレンテトラミン、モルホリン等の有機アルカリ性化合物の水溶液が挙げられる。上記無機アルカリ性化合物及び有機アルカリ性化合物は、混合物としても使用できる。
【００２２】
アルカリ性化合物の含有量は、０．１質量％以上５０質量％以下で使用できる。また、表面をより均一に薄膜化するために、アルカリ水溶液に、硫酸塩、亜硫酸塩を添加することもできる。硫酸塩または亜硫酸塩としては、リチウム、ナトリウムまたはカリウムなどのアルカリ金属硫酸塩または亜硫酸塩、マグネシウム、カルシウムなどのアルカリ土類金属硫酸塩または亜硫酸塩が挙げられる。
【００２３】
これらのなかでも、特に、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属リン酸塩、アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属ケイ酸塩から選ばれる無機アルカリ性化合物のうち少なくともいずれか１種を含み、該無機アルカリ性化合物の含有量が５〜２０質量％であるアルカリ水溶液が、表面をより均一に薄膜化でき、好適に使用できる。５質量％未満では、薄膜化する処理で面内ムラが発生しやすくなる場合がある。また、２０質量％を超えると、無機アルカリ性化合物の析出が起こりやすく、液の経時安定性、作業性に劣る場合がある。無機アルカリ性化合物の含有量は７〜１７質量％がより好ましく、８〜１３質量％がさらに好ましい。溶液のｐＨは９〜１２の範囲とすることが好ましい。また、界面活性剤、消泡剤、溶剤等を適宜添加することもできる。
【００２４】
アルカリ水溶液処理は、ディップ方式、バトル方式、スプレー方式、ブラッシング、スクレーピング等を用いることができ、スプレー方式がソルダーレジストの溶解速度の点からは最も適している。スプレー方式の場合、処理条件（温度、時間、スプレー圧）は、使用するソルダーレジスト層の溶解速度に合わせて適宜調整される。処理温度は１５〜３５℃が好ましい。また、スプレー圧は０．０２〜０．３ＭＰａが好ましい。
【００２５】
ソルダーレジストの膜全面を略均一に薄膜化する量は、導体配線表面及びエッジ部が露出しないところまでであり、後に印刷するはんだボリューム、ソルダーレジストの絶縁抵抗性、透過性などから適宜調整する。具体的には、導体配線のトップ面から１μｍ以上５０μｍ以下の膜厚を残すところまで薄膜化処理をすることが好ましい。
【００２６】
本発明に係わるパターン露光としては、フォトマスクを用いた片面、両面密着露光が挙げられる。また、キセノンランプ、高圧水銀灯、低圧水銀灯、超高圧水銀灯、ＵＶ蛍光灯を光源とした反射画像露光、プロキシミティ方式、プロジェクション方式や走査露光が挙げられる。走査露光としては、ＵＶレーザ、Ｈｅ−Ｎｅレーザ、Ｈｅ−Ｃｄレーザ、アルゴンレーザ、クリプトンイオンレーザ、ルビーレーザ、ＹＡＧレーザ、窒素レーザ、色素レーザ、エキシマレーザ等のレーザ光源を発光波長に応じてＳＨＧ波長変換した走査露光、あるいは、液晶シャッター、マイクロミラーアレイシャッターを利用した走査露光等が挙げられる。
【００２７】
本発明に係わる現像とは、露光されなかった非硬化の部分を、使用するソルダーレジストに見合った現像液によって除去する工程である。アルカリ現像型ソルダーレジストの場合は、一般的に、２５〜３５℃の０．２〜３質量％の炭酸ナトリウム水溶液等の弱アルカリ水溶液が使用される。
【００２８】
本発明に係わるポストキュアとは、現像後、特性を上げるために、加熱及び／または活性光線照射によって、追加でソルダーレジストを架橋、硬化するためになされるものである。一般的な方法としては、急激な硬化収縮を抑制するために、はじめは低温で、その後、約１００〜２００℃、約３０〜６０分間の加熱を行う。遠赤外線を用いてもよい。また、活性光線として紫外線を用いた全面露光によって硬化することもできる。
【実施例】
【００２９】
以下、実施例によって本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
【００３０】
（実施例１〜１９）
銅張積層板（面積１７０ｍｍ×２５５ｍｍ、銅箔厚３５μｍ、基材厚み０．６ｍｍ）にエッチングレジストを使用したサブトラクティブ法にて、８０μｍのラインアンドスペースを有する回路基板を作製した。次に、ソルダーレジスト（タムラ化研株式会社製、商品名：ＤＳＲ−３３０Ｓ３２−２１）の主剤と硬化剤を混合したのち、主剤と硬化剤の総量１００質量部に対して、専用シンナー（タムラ化研株式会社製、商品名：＃３１３）を２０質量部加えて混合することで、粘度を低下させた。次に、上記回路基板上に、アプリケーターを用いて塗工し、７０℃、３０分の乾燥を実施した。これにより乾燥膜厚９０μｍのソルダーレジストの膜を形成した。
【００３１】
次に、表１に示すアルカリ水溶液をスプレー処理し、続いて水洗を実施し、ソルダーレジスト層の厚みを平均４０μｍまで薄くした。アルカリ水溶液に対するソルダーレジストの溶解性が異なるため、処理時間はそれぞれの液において表１に示すように変更した。また、薄膜化処理後の厚みを１０点測定し、最大値及び最小値を求めて、表１に示した。アルカリ水溶液が、炭酸ナトリウム、第３リン酸ナトリウム１２水和物、水酸化ナトリウム、ケイ酸ナトリウムの５〜２０質量％である実施例３〜７、９〜１１、１３〜１５、１７〜１９において、膜厚最大値と膜厚最小値の差が小さく、ソルダーレジスト層の表面平滑性がよかった。
【００３２】
【表１】
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【００３３】
次に、密着ＵＶ露光機にて、所定のフォトマスクを使用して、３００ｍＪ／ｃｍ２のエネルギーにて露光を実施した。次に、１質量％の炭酸ナトリウム水溶液（液温３０℃）にて、現像を行うことによって、露光部以外のソルダーレジストの膜を除去し、次に、１５０℃、６０分でポストキュアを行った。形成されたソルダーレジストを顕微鏡で観察した結果、気泡はなく、導体配線のエッジ部はすべて被覆されていた。
【００３４】
（比較例１）
銅張積層板（面積１７０ｍｍ×２５５ｍｍ、銅箔厚３５μｍ、基材厚み０．６ｍｍ）にエッチングレジストを使用してサブトラクティブ法にて、８０μｍのラインアンドスペースを有する回路基板を作製した。次に、ソルダーレジスト（タムラ化研株式会社製、商品名：ＤＳＲ−３３０Ｓ３２−２１）の主剤と硬化剤を混合したのち、上記回路基板上に、アプリケーターを用いて塗工し、７０℃、３０分の乾燥を実施した。これにより乾燥膜厚４０μｍのソルダーレジストの膜を形成した。ソルダーレジストの最大膜厚と最小膜厚を測定した結果、最大膜厚４６μｍ、最小膜厚３４μｍであった。
【００３５】
次に、密着ＵＶ露光機にて、所定のフォトマスクを使用して、３００ｍＪ／ｃｍ２のエネルギーにて露光を実施した。次に、１質量％の炭酸ナトリウム水溶液（液温３０℃）にて、現像を行うことによって、露光部以外のソルダーレジストの膜を除去し、次に、１５０℃、６０分でポストキュアを行った。形成されたソルダーレジストを顕微鏡で観察した結果、気泡の発生が確認され、良好なソルダーレジスト形成ができていなかった。
【００３６】
（比較例２）
銅張積層板（面積１７０ｍｍ×２５５ｍｍ、銅箔厚３５μｍ、基材厚み０．６ｍｍ）にエッチングレジストを使用してサブトラクティブ法にて、８０μｍのラインアンドスペースを有する回路基板を作製した。次に、ソルダーレジスト（タムラ化研株式会社製、商品名：ＤＳＲ−３３０Ｓ３２−２１）の主剤と硬化剤を混合したのち、主剤と硬化剤の総量１００質量部に対して、専用シンナー（タムラ化研株式会社製、商品名：＃３１３）を２０質量部を加えて混合することで、粘度を低下させた。次に、上記回路基板上に、アプリケーターを用いて塗工し、７０℃、３０分の乾燥を実施した。これにより乾燥膜厚４０μｍのソルダーレジストの膜を形成した。ソルダーレジストの最大膜厚と最小膜厚を測定した結果、最大膜厚４８μｍ、最小膜厚３２μｍであった。
【００３７】
次に、密着ＵＶ露光機にて、所定のフォトマスクを使用して、３００ｍＪ／ｃｍ２のエネルギーにて露光を実施した。次に、１質量％の炭酸ナトリウム水溶液（液温３０℃）にて、現像を行うことによって、露光部以外のソルダーレジストの膜を除去し、次に、１５０℃、６０分でポストキュアを行った。形成されたソルダーレジストを顕微鏡で観察した結果、導体配線のエッジ部の露出が確認され、良好なソルダーレジスト形成ができていなかった。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明のソルダーレジストの形成方法は、電子機器に使用するプリント配線板のソルダーレジストの形成を行う用途に適用できる。
【符号の説明】
【００３９】
１  絶縁性基板
３  （１回目の）ソルダーレジスト
４  エッジ部
５  気泡
６  ２回目のソルダーレジスト
２０  はんだ付けする部分
２１  はんだ付けが不要な配線パターン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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