JP5497312B2 - フレキシブルプリント配線基板 - Google Patents
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Description
すなわち、本発明の目的は次の構成により達成できる。
本発明では、ポジ型感光性樹脂組成物を用いて感光性ドライフィルムを作製し、樹脂パターンを形成させることができる。当該樹脂パターンは以下の工程で形成することができる。
感光性ドライフィルムは、支持フィルム(フィルム基材)にポジ型感光性樹脂組成物を塗布し、溶媒を乾燥させ感光層を形成することにより得られる。支持フィルムとしては低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリアクリロニトリル、エチレン/シクロデセン共重合体(三井化学社製、商品名:APEL)等を用いることができる。これらの支持フィルムには、ポジ型感光性樹脂組成物の濡れ性や、該ポジ型感光性樹脂組成物から得られる感光層の剥離性を制御する目的で、表面処理を行うことが可能である。表面処理方法としては、コロナ処理、フレーム処理、プラズマ処理、シリコーンやアルキッド樹脂などを用いた表面改質などが挙げられる。またキャリアフィルムの厚みは、塗工性、付着性、ロール性、強靱性、コスト等を考慮し、通常15μm〜100μm、好ましくは15μm〜75μmである。
感光性ドライフィルムをFPC等の回路形成された面(パターンを配した基板上)に重ね合わせ、平面ラミネートやロールラミネート、真空プレス等の公知の方法により、40℃〜130℃、好ましくは60℃〜120℃に加熱しながら、0.2MPa〜5MPaの圧力でラミネート(圧着)することで感光層を積層することができる。
感光層は、微細孔や微細幅ラインを形成するため、任意のパターンが描かれたフォトマスクを通して露光される。露光量は、ポジ型感光性樹脂組成物の組成により異なるが、通常100mJ/cm2〜3,000mJ/cm2である。この時使用される活性光線としては、例えばX線、電子線、紫外線、可視光線等が挙げられる。活性光線の光源としては低圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、ハロゲンランプ等を使用することができる。本発明では水銀灯のi線(365nm)、h線(405nm)、g線(436nm)を用いるのが好ましい。活性光線を照射する方法としては、密着露光、投影露光のいずれの方法でもよい。
露光後、現像液を用い、浸漬法、スプレー法などの公知の方法にて現像を行い、線像を得ることができる。現像液としては、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、炭酸ナトリウム水溶液、炭酸カリウム水溶液、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液等のアルカリ水溶液が使用できる。また本工程では、現像液を加熱しながら現像を行うことが好ましい。現像温度を管理することで、現像時間をコントロールでき、得られる線像の形状を保持できる。これらの観点より現像液の温度は、20℃〜60℃が好ましく、25℃〜50℃がさらに好ましい。
現像後は、浸漬法、スプレー法などの公知の方法にて洗浄を行う。リンス液としては、水や水に有機溶剤を添加したものを用いることができる。本工程では、リンス液を適切な温度に保持することが好ましい。これにより現像後に基板や樹脂上の残渣を取り除くことが可能である。リンス液の温度としては残渣除去の観点から20℃〜60℃が好ましく、25℃〜50℃がさらに好ましい。リンス液での洗浄後、無機酸水溶液または有機酸水溶液により洗浄を行っても良い。無機酸水溶液としては、具体的には塩酸水溶液、硫酸水溶液、リン酸水溶液、ホウ酸水溶液が挙げられる。有機酸水溶液としては、具体的にはギ酸水溶液、酢酸水溶液、クエン酸水溶液、乳酸水溶液などが挙げられる。無機酸水溶液または有機酸水溶液での洗浄時間は、洗浄効率の観点から、5秒〜120秒が好ましく、10秒〜60秒がさらに好ましい。酸性水溶液でリンスを行う場合、その後、水により酸性水溶液を洗い流すことが好ましい。
リンス工程後、得られた線像の全面に活性光線を照射し線像を得る。本工程により感光剤を分解させることで、その後のキュア工程にかかる時間を短縮化することができる。さらにキュア工程後に得られる樹脂パターンの光線透過率を高めることが可能となる。
前記工程によって得られた線像に、キュア(ベイク)を行うことにより樹脂パターンが形成される。ベイクは、100℃〜400℃の温度で5分〜5時間、連続的又は段階的に行われる。そして、加工品が出来上がる。FPCの場合、配線の酸化防止の観点より100℃〜200℃、0.5時間〜2時間の温度範囲でキュアすることが好ましい。
本発明に関わるポジ型感光性樹脂組成物は、ベース樹脂としてアルカリ可溶性樹脂を用いる。
アルカリ可溶性樹脂とは、水酸化ナトリウム水溶液や炭酸ナトリウム水溶液などのアルカリ水溶液に溶解する樹脂のことである。アルカリ可溶性樹脂としては、例えばカルボキシル基及び/又はフェノール性水酸基を有したポリイミド樹脂、ポリイミド前駆体樹脂、ポリベンゾオキサゾール樹脂、ポリベンゾオキサゾール前駆体樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂などが挙げられる。これらの中でもベイク後の機械物性や耐熱性、耐薬品性の観点から、カルボキシル基及び/又はフェノール性水酸基を有したポリイミド樹脂、ポリイミド前駆体樹脂、ポリベンゾオキサゾール樹脂、ポリベンゾオキサゾール前駆体樹脂が好ましい。
本発明に用いられるポリイミド樹脂及びポリイミド前駆体樹脂は、酸二無水物とジアミンから合成される。
本発明に用いられるポリベンゾオキサゾール樹脂及び、ポリベンゾオキサゾール前駆体樹脂は、芳香族ジカルボン酸とジアミンとを反応させることにより得られる。芳香族ジカルボン酸としては、具体的には、イソフタル酸、テレフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、1,4−ナフタレンジカルボン酸、メチルテレフタル酸、ビフェニル−2,2’−ジカルボン酸、ビフェニル−4,4’−ジカルボン酸、ジフェニルメタン−4,4’−ジカルボン酸、ジフェニルエーテル−4,4’−ジカルボン酸、ジフェニルスルフオン−4,4‘−ジカルボン酸、1,1,1,3,3,3,−ヘキサフルオロ−2,2’−ビス(4−カルボキシフェニル)プロパンなどが挙げられる。これらの芳香族ジカルボン酸は単独でも二種以上同時に用いてもよい。
本発明に関わるポジ型感光性樹脂組成物は、感光剤として活性光線を照射することにより酸を発生する化合物が配合される。当該感光剤は活性光線の照射により酸を発生すれば特に限定されるものではないが、中でもベンゾキノンジアジド化合物、ナフトキノンジアジド化合物が好ましい。例えば米国特許第2797213号明細書、米国特許第3669658号明細書に記載のものを用いることができる。その中でも、フェノール化合物と1,2−ナフトキノン−2−ジアジド−4−スルホン酸又は、1,2−ナフトキノン−2−ジアジド−5−スルホン酸とのエステル化合物が好ましい。これらは単独で用いてもよいし、2種類以上組み合わせて用いてもよい。
本発明に用いる有機溶剤には、例えばN−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、γ−ブチロラクトン、ジメチルスルホキシドが挙げられる。また、必要に応じて、これらの溶剤よりも低沸点である溶剤を配合することができる。低沸点溶剤を配合することにより、乾燥時の発泡を抑制することができる。低沸点溶剤としては、具体的には、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブタノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール又はヘキシレングリコール等のアルコール類、1,4−ジオキサン、トリオキサン、ジエチルアセタール、1,2−ジオキソラン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、アニソール、トリエチレングリコールジメチルエーテルなどのエーテル類、酢酸エチル、安息香酸メチル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、エチレングリコールジアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールジアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジアセテート等のエステル類、n−ヘプタン、n−オクタン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン及びジエチルベンゼン等の炭化水素類が挙げられる。有機溶剤の配合量は、アルカリ可溶性樹脂100質量部に対して、25質量部から900質量部が好ましく、100質量部から400質量部がさらに好ましい。配合量が900質量部よりも多いと、塗工後に膜厚保持が困難になり、30質量部よりも少ないと、アルカリ溶解性樹脂が完全に溶解しない。
本発明に係るポジ型感光性樹脂組成物には必要に応じて溶解抑止剤を配合することができる。溶解抑止剤を配合することで、アルカリ可溶性樹脂のアルカリ現像液への溶解を抑止することができる。本発明に係る溶解抑止剤とは、アルカリ可溶性樹脂のカルボキシル基やフェノール性水酸基と水素結合する化合物をいう。アルカリ可溶性樹脂のカルボキシル基やフェノール性水酸基が溶解抑止剤と水素結合することで現像液から遮蔽され、溶解を抑止することが可能となる。
本発明のポジ型感光性樹脂組成物には必要に応じてフェノール化合物を配合することが出来る。フェノール化合物は、ベイク後のフィルムと基板から成るシートの反りの低減およびアルカリ溶解性制御の観点から、下記一般式(8)で示される化合物および下記一般式(9)の構造を含む化合物が好ましい。
本発明に関わるポジ型感光性樹脂組成物には、可塑剤として、下記一般式(10)で示される化合物も好適に用いることができる。
本発明では、アルカリ可溶性樹脂に、カルボキシル基やフェノール性水酸基を有したポリイミド樹脂、ポリイミド前駆体樹脂、ポリベンゾオキサゾール樹脂、ポリベンゾオキサゾール前駆体樹脂を用いる場合、ベイク後のフィルムの機械物性を向上させる目的で、架橋剤を配合することができる。架橋剤としては下記一般式(11)で表されるテトラカルボン酸化合物又はテトラカルボン酸エステル化合物、下記一般式(12)で表されるポリアミド酸化合物又はカルボキシル基含有ポリアミド酸エステル化合物が好ましい。
本発明に係るポジ型感光性樹脂組成物において、アルカリ可溶性樹脂にカルボキシル基および/又はフェノール性水酸基を含有するポリイミド樹脂、ポリイミド前駆体樹脂、ポリベンゾオキサゾール樹脂、ポリベンゾオキサゾール前駆体樹脂を用いる場合、必要に応じて、熱塩基発生剤を含むことができる。熱塩基発生剤とは、加熱することで塩基を発生する化合物のことである。例えば、アミンなどの塩基を、スルホン酸などの酸で塩構造を作る、ジカーボネート化合物により保護する、酸クロライド化合物により保護する。それにより、室温では塩基性を発現せず安定であり、加熱により脱保護し、塩基を発生させる熱塩基発生剤とすることができる。また該熱塩基発生剤を配合することで、ポリイミド前駆体樹脂やポリベンゾオキサゾール前駆体樹脂の、現像後の加熱イミド化の温度を比較的低温にすることも可能となる。
本発明に関わるポジ型感光性樹脂組成物には、必要に応じてリン酸エステル化合物を配合することができる。これらの化合物は、ポジ型感光性樹脂組成物に対して難燃剤や溶解助剤や可塑剤として作用する。
本発明に関わるポジ型感光性樹脂組成物には、下記一般式(16)で表される有機リン化合物を配合することができる。当該有機リン化合物を配合することにより、ベイクにより得られた樹脂パターンに難燃性を付与することができる。
本発明に関わるポジ型感光性樹脂組成物には、必要に応じてイミダゾール化合物、トリアゾール化合物、テトラゾール化合物、スルフィド化合物を配合することができる。これらの化合物を配合することによって、銅基板との接着性を改善することができる。中でもベンゾトリアゾール化合物が好ましく用いられる。
本発明に関わるポジ感光性樹脂組成物は、適当な容器内に、前記アルカリ可溶性樹脂および種々の化合物を配合し、ミックスローター、ノンバブリングニーダー、攪拌羽を具備したスリーワンモーターなどで完全に溶解するまで攪拌することで得られる。
攪拌器を取り付けた1リットルのセパラブル3つ口フラスコに、水分定量計を備えた玉付冷却管を取り付けた。窒素気流下にて、γ−ブチロラクトン268.5g(和光純薬工業社製)、オキシジフタル酸ニ無水物31.0g(100ミリモル)(マナック社製)、1,3−ビス(3−アミノプロピル)ポリシロキサン68.5g(75ミリモル)(分子量914/信越化学工業社製)、3,5−ジアミノ安息香酸7.6g(50ミリモル)(Aldrich社製)を仕込み室温で2時間攪拌した。
攪拌器を取り付けた1リットルのセパラブル3つ口フラスコに、水分定量計を備えた玉付冷却管を取り付けた。窒素気流下にて、γ−ブチロラクトン67.3g(和光純薬工業社製)、トリエチレングリコールジメチルエーテル28.8g(和光純薬工業社製)、トルエン40.0g(和光純薬工業社製)、シリコンジアミン23.9g(23.9ミリモル)(KF−8010 信越化学工業社製)を加え、均一になるまで攪拌した。その後、エチレングリコールビス(トリメリット酸モノエステル酸無水物)16.4g(40ミリモル)(TMEG 新日本理化学工業社製)を加え、180℃に昇温し、トルエン−水の共沸分を除去しながら攪拌速度180rpmで1時間攪拌した。室温放冷後、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン4.6g(15.7ミリモル)(APB−N 三井化学ファイン社製)を加え、室温で1時間攪拌し、部分的にポリイミド化されたポリイミド前駆体溶液を得た。得られたポリマー溶液のポリマー濃度は30質量%であった。
窒素雰囲気下、セパラブルフラスコに、ポリテトラメチレンオキシド−ジ−p−アミノベンゾエート18.1g(14.6ミリモル)(イハラケミカル工業社製)、トリメチレンビス(4−アミノベンゾエート) 13.8g(43.9ミリモル)(イハラケミカル工業社製)、γ−ブチロラクトン163.0g(和光純薬工業社製)を入れ、均一溶液になるまで攪拌した。次に、4,4’−オキシジフタル酸二無水物20g(64.5ミリモル)(マナック社製)を加え、室温で1時間、その後50℃で6時間攪拌した。次に生成物を5μmのフィルターで加圧ろ過することでポリイミド前駆体溶液を得た。得られたポリイミド前駆体溶液のポリマー濃度は21質量%であった。
塗工:真空吸着及び加熱できる塗工台(マツキ科学社製)に電解銅箔(F2−ws(商品名)古河サーキットフォイル社製)を光沢面が上になるように置き、真空吸着させることで該銅箔を貼り付けた。該銅箔上に、ギャップが150μmのアプリケーター(マツキ科学社製)を用いてポジ型感光性樹脂組成物を塗布した。
塗工:真空吸着及び加熱できる塗工台(マツキ科学社製)にポリイミドフィルム(Kapton EN−100(商品名)東レ・デュポン社製)を置き、真空吸着させることで該ポリイミドフィルムを貼り付けた。該ポリイミドフィルム上に、ギャップが100μmのアプリケーター(マツキ科学社製)を用いてポジ型感光性樹脂組成物を塗布した。
塗工:真空吸着及び加熱できる塗工台(マツキ科学社製)にPETフィルム(T100−H25(商品名)三菱化学ポリエステルフィルム社製)を置き、真空吸着させることで該PETフィルムを貼り付けた。該PETフィルム上に、ギャップが100μmのアプリケーター(マツキ科学社製)を用いてポジ型感光性樹脂組成物を塗布した。
塗工:真空吸着及び加熱できる塗工台(マツキ科学社製)にPETフィルム(T100−H25(商品名)三菱化学ポリエステルフィルム社製)を置き、真空吸着させることで該PETフィルムを貼り付けた。該PETフィルム上に、ギャップが100μmのアプリケーター(マツキ科学社製)を用いてポジ型感光性樹脂組成物を塗布した。
合成例1で得られた有機溶媒に可溶なポリイミド樹脂15g、トリイソブチルホスフェート(レモオールTIBP/味の素ファインテクノ社製)1.05g、トリス(ブトシキエチル)ホスフェート(TBXP/大八化学社製)0.45g、下記一般式(17)で表される感光剤0.6gを、50ccの褐色スクリュー管に配合し、均一になるまで攪拌し、ポジ型感光性樹脂組成物(1)を得た。評価結果を表4に示す。
実施例1と同様のポジ型感光性樹脂組成物を用い、キュア条件を変えて評価を実施した。結果を表4に示す。
合成例2で得られた部分的にポリイミド化されたポリイミド前駆体15g、トリス(ブトシキエチル)ホスフェート(TBXP/大八化学社製)0.52g、フォスファゼン化合物(FP−100/伏見製薬社製)0.30g、ベンゾトリアゾール化合物0.02g(AF−885/千代田ケミカル社製)、下記一般式(18)で表される感光剤0.87gを、50ccの褐色スクリュー管に配合し、均一になるまで攪拌し、ポジ型感光性樹脂組成物(2)を得た。評価結果を表4に示す。
合成例3で得られたポリイミド前駆体溶液15g、3−ヒドロキシアセトアニリド(東京化成工業社製)0.39g、上記一般式(18)で表される感光剤0.6gを、50ccの褐色スクリュー管に配合し、均一になるまで攪拌し、ポジ型感光性樹脂組成物(3)を得た。評価結果を表4に示す。
合成例3で得られたポリイミド前駆体溶液15g、下記化学式(a)で表されるフェノール化合物(本州化学社製)0.63g、上記一般式(18)で表される感光剤0.63gを、50ccの褐色スクリュー管に配合し、均一になるまで攪拌し、ポジ型感光性樹脂組成物(4)を得た。評価結果を表4に示す。
合成例3で得られたポリイミド前駆体溶液15g、上記化学式(a)で表されるフェノール化合物(本州化学社製)0.32g、フォスファゼン化合物(SPH−100/大塚化学社製)0.32g、上記一般式(18)で表される感光剤0.94g、下記化学式(k)で表される熱塩基発生剤0.1gを、50ccの褐色スクリュー管に配合し、均一になるまで攪拌し、ポジ型感光性樹脂組成物(5)を得た。評価結果を表4に示す。
実施例1と同様のポジ型感光性樹脂組成物(1)を用い、実施例1の評価からUV全面照射なしで評価を実施した。結果を表4に示す。
実施例1と同様のポジ型感光性樹脂組成物(1)を用い、実施例1の評価からUV全面照射なしで評価を実施した。結果を表4に示す。
実施例3と同様のポジ型感光性樹脂組成物(2)を用い、実施例3の評価からUV全面照射なしで評価を実施した。結果を表4に示す。
実施例4と同様のポジ型感光性樹脂組成物(3)を用い、実施例4の評価からUV全面照射なしで評価を実施した。結果を表4に示す。
実施例5と同様のポジ型感光性樹脂組成物(4)を用い、実施例5の評価からUV全面照射なしで評価を実施した。結果を表4に示す。
実施例6と同様のポジ型感光性樹脂組成物(5)を用い、実施例6の評価からUV全面照射なしで評価を実施した。結果を表4に示す。
Claims (2)
- (1)ポジ型感光性樹脂組成物をフィルム基材に塗布し、次いで脱溶剤し感光性ドライフィルムを作る工程と、(2)前記感光性ドライフィルムを、パターンを配した基板上に圧着し感光層を形成する工程と、(3)前記感光層に、マスクを通して活性光線を照射する工程と、(4)前記感光層をアルカリ水溶液により現像する工程と、(5)前記感光層を水及び酸性水溶液からなる群から選択される少なくとも1つの溶媒によりリンスする工程と、(6)前記感光層の全体に活性光線を照射する工程と、(7)100℃〜400℃でキュアする工程とを具備する樹脂パターンの製造方法により得られたカバーレイと、回路基板とを具備することを特徴とするフレキシブルプリント配線基板。
- 前記カバーレイの膜厚が30μm以下であり、波長500nmにおける光線吸収が0.7以下であり、ガラス転移点が110℃以下であることを特徴とする請求項1に記載のフレキシブルプリント配線基板。
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