JPH02252287A - プリント配線板のはんだマスク形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はプリント配線板の製造方法に関し、特にはんだ
マスクの印刷不良を改善したはんだマスク形成方法であ
る。

〔従来技術〕

最近、プリント配線板上に部品を塔載したプリント配線
板の実装において、実装の高密度化が急速に進んでいる
。特に最近注目を集めているＶＬＳＩを搭載したプリン
ト配線板および面実装技術による面実装基板の普及によ
り、プリント配線板の細線パターン化と、はんだ付けラ
ンドの面積の縮小化が進んでいる。

更に、これら高密度プリント配線板を大型化し、部品の
実装あるいは装置の効率化が進められている。

しかし、このようなプリント配線板の微細パターン化、
大型化が進むにつれて、はんだマスクパターンの形成に
大きな問題が生じるようになった。それは、従来のスク
リーン印刷法により、はんだマスク用インキ（ソルダー
レジストインキ）をプリント配線板上に印刷塗布しても
パターン間隔が狭いためにインキがパターンの間に入ら
なかったり、またスクリーンの目開きを大きくしてイン
キの出を多くしてインキをパターン間に入る様にすると
、はんだ付けを必要とするスルホール内やはんだ付けラ
ンドにはんだマスク用インキが付着したりして、インキ
が回路パターンに入らなかった場合は絶縁不良、はんだ
付けランドにインキが付着した場合ははんだ付け不良な
どを生じ、かつそれらの不良はパターンの高密度化およ
びプリント配線板の大型化により多数発生するようにな
った。

これらの問題を解決する方法として、上記スクリーン印
刷法に代えて１９７６年項より、従来多層プリント配線
板の回路パターン形成法に採用されていた写真法（フォ
トリソグラフィー法）によるはんだマスクパターンの形
成法が採用されるようになった。フォトリソグラフィー
法によるはんだマスクパターンの形成法には、プリント
配線板上に厚さ２５μｍのカバーフィルムと称する保護
膜の付いた感光膜を形成した後、保護膜上に厚さ１７０
μｍのネガ（またはポジ）フィルムを真空中で密着させ
て、露光現像する方法（米国Ｅ　、　Ｉ　、ｄｕ　Ｐｏ
ｎｔドライフィルムリルダーレジスト″バクレル″を使
用する方法）と液状の感光性膜をプリント配線板上に形
成し、その液状の塗暎と３００μＩＩｌ〜１０００μｍ
の間隔でネガ（またはポジ）フィルムを置いて露光現像
する方法（米国Ｗ、Ｒ。

Ｇ　ｒａｃｅ社のアキエトレース法）および感光性膜を
プリント配線上に形成した後、その感光性膜上に厚さ１
７０μ■のネガ（またはポジ）フィルムを真空中で密着
させて、露光現像する方法（スイス国Ｃｉｂａ　Ｇ　ｅ
ｉｇｙ社のプロピマー法）などがある。

第１図は、従来のスクリーン印刷法によってはんだマス
クを形成する時の概略の工程を示したものである。第１
図Ａは基材す上に金属箔ａを貼付した積層板の断面図で
あり、第１図Ｂは前記積層板を表面処理し、エツチング
レジストＣ（タムラ化研製“ＥＲ−４０ＩＣ”）を印刷
し、乾燥したものの断面図である。第１図Ｃは前記第１
図Ｂに示した段階のものをエツチングし、エツチングレ
ジストを除去したものの断面図である。第１図りは前記
第１図Ｃに示したエツチングレジストを除去したものを
表面処理してその上にはんだマスクインキｄ（タムラ化
研製”ＵＳＲ−２Ｇ”）をスクリーン印刷し、硬化した
ものの断面図である。第１図Ｅは前記第１図りに示した
ものの外形を調整したり、穴加工したものの断面図であ
る。

第２図は従来のスクリーン印刷法によってはんだマスク
を形成する場合の不良例を示す概略図である。第２図Ａ
〜第２図Ｃは第１図Ａ〜第１図Ｃと全く同一であり、第
２図り及び第２図Ｅはマスクの不良例を示している。

この従来の方法は、−貫ラインの大量生産に適している
。その生産性は、１分間に大きさ５０ｃｍ　Ｘ　５０ｃ
ｍのプリント配線板を１２枚処理でき、非常に効率が良
い。しかし、スクリーン印刷法によって多量の印刷を行
うと、印刷面上に金属箔の凹凸パターンが存在すること
も手伝って、はんだマスクインキがスクリーン版の裏に
まわり込み、第２図り及びＥに示すように、はんだマス
クｄがｄ′のように不必要な部分に印刷されて、はんだ
付け不良の原因となっている。部品を高密度に実装する
ためのプリント配線板では、この不良が重大な欠点とな
り、スクリーン印刷による高解像度のはんだマスクパタ
ーンの形成は不可と断定されつつある。

第３図は、Ｅ、１．ｄｕ　Ｐａｎｔ社が開発したネガ型
ドライフィルム（Ｅ、１．ｄｕ　Ｐａｎｔ社″′Ｖａｃ
ｌｅｌ　８０００”）を使用した時のはんだマスクの形
成方法の概略の工程を示したものである。

第３図Ａ−Ｃの工程は第１図へ〜Ｃの工程と全く同じで
ある。第３図りは第３図Ｃに示したものを表面処理して
、その上に保護フィルムｅ及びはんだマスクｄを備えた
ネガ型ドライフィルムはんだマスクを真空ラミネートし
たものの断面である。ドライフィルムのラミネートは、
３０ｍｍＨｇ以下の真空度で、ラミネート温度を１１０
〜１７０℃にし、１〜２１１Ｉ１分の速度で行った。第
３図Ｅは不透光膜パターンｈを有するアートワークｆの
位置合わせをし、３０ｍｍＨｇの真空度で真空密着させ
、１７ｍ１ｊ／ａｌのランプ照度で約１２秒間露光（必
要露光エネルギー　２００ｍｊ／　ａｌ　）する工程の
説明図である。第３図Ｆは前記第３図Ｅに示したドライ
フィルムの保護膜（カバーフィルム）ｅｔ！、＊去して
現像し、硬化させ、はんだマスクｄを形成したものの断
面図である。第３図Ｇは前記第３図Ｆに示したものの外
形を調整したり、穴加工したものの断面図である。

この第３図に示した従来の方法は、像の再現性に優れる
反面、ランプからの熱によるアートワークの熱損傷を防
止するために、ランプとアートワークの距離を５０ｃｍ
以上離す必要があり、そのためのランプ照度が１７ｍＷ
／　ａｌと低く、アートワークの位置合せ時間と具２＆
９き時間を加えた露光に要する時間は２０秒間必要とな
る。１分当りの処理枚数は大きさ５０ｃｍＸ　５０ｃｍ
のプリン１〜配線板で３枚程度でスクリーン印刷の１７
４程度の処理能力しか得られない。また、アートワーク
ｆを保護膜ｅを介して密着させているため、より精密な
像を得ようとするとさらに平行度の良い光源が必要とな
る欠点もある。

第４図はＣｉｂａ　Ｇ　ｅｉｇｙ社の開発したプロピマ
ー法を説明するもので、第４図Ａ−Ｃの工程は第１図Ａ
−Ｃの工程と全く同じである。

この方法では前記第３図りのラミネート工程を省略して
おり、第４図りに示すように、感光性樹脂を有機溶剤で
溶解した溶液（Ｃｉｂａ−ａ　ｅｉｇｙ社製″′プロピ
マー５２″′）を直接にプリント配線板ａ、ｂの上に塗
布し、７０〜８０’Ｃで３０分間乾燥し、１分間冷却し
てネガ型感光性膜ｄを形成し、しかる後、第４図Ｅに示
すように、その上に直接にパターンを有するアートワー
クｆを真空密着させ、露光する方法である。アートワー
クｆの真空密着は３０　＋ａ　ｍ　Ｈｇ以下の真空度で
行われ、露光は１７ｍＶ／　ａＪのランプ照度で約２０
秒行う（必要露光エネルギー３５０ｍｊ／ｄ）。第４図
Ｅで露光したものを現像露光し、硬化して第４図Ｆに示
したようなはんだマスクｄを形成し、これを前述と同様
に第４図Ｇに示したように、外形を調整したり、穴加工
する。この方法は第３図に示したドライフィルム法に比
較して高解像度が得られ、しかも材料費はドライフィル
ムの１／３程度になる。

しかし、この方法もアートワークの位置合せ時間、真空
引きの時間を加えた露光に要する時間は３０秒間必要と
なる。１分間当りの処理枚数は大きさ５０ｃｍ　Ｘ　５
０ｃｍのプリント配線板で２枚程度と、スクリーン印刷
法のｌ／６程度の処理能力しか得られない。

第５図はＷ、Ｒ，Ｇｒａｃｅ社が開発したアキュ１〜レ
ース法を説明するもので、第５図Ａ−Ｃの工程は第１図
Ａ−Ｃの工程と全く同じである。この方法では第５図り
に示すようにネガ型無溶剤液状感光性膜ｄ　（Ｗ、Ｒ，
Ｇｒａｃｅ社製“Ｓ　Ｍ　Ａ−５０００″′）を形成し
、この場合冷却は不要である。次に、第５図Ｅに示すよ
うに、液状感光性膜ｄとアートワークｆとの間の間隔（
ギャップ）ｇを調整しながら、アートワークｆの位置合
わせをし、８ｍＷ／ａＪのランプ照度で約２０秒間露光
する（必要露光エネルギー１６０ｍｊ／　ａｉＴ　）。

第５図Ｅで露光したもの・を現像し、硬化し、穴加工す
る工程（第５図Ｆ。

Ｇ）は第４図Ｆ、Ｇに示した工程と同じである。

この方法では、感光性膜の形成、露光、現像が一貫ライ
ンで生産でき、自動化による人件費の大幅な削減と言う
面から見るとスクリーン印刷法と同様な効果を持ってい
る。

しかし、この方法は第５図Ｅに示されるように、液状感
光性膜ｄとツーｌ−ワークｆとの間に０．３ｍｍ〜１　
、　Ｏｍｍの間隔（ギャップ）を必要とし、高い解像度
を得るためには平行光が得られる露光装置が必要となる
。また、そのために照度もさらに低下し、８ｍＷ／ａｌ
の照度しが得られず、ツーｌ−ワークの位置合せ時間と
ギャップ調整時間を含めるとその露光に要する時間は３
０秒となる。１分当り処理枚数は、大きさ５０ｃｍ　Ｘ
　５０ｃｍのプリント配線板で２枚程度と、スクリーン
印刷の１７６程度の能力しか得られない。また、設備も
全自動−貫ラインで約２億円程度の投資を要する点にも
問題がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上述べたとおり、第１図及び第２図・で説明したスク
リーン印刷では解像度に問題があり、第３〜第５図に示
した従来法では生産性の面と設備に費用がかかりすぎる
面で問題があり１部品を高密度に実装するプリント配線
板に広く利用されていないのが実状である。

本発明は従来の欠点を克服した、プリント配線板上には
んだマスクパターンを形成する方法を提供することを目
的としさらに精度良いはんだマスクパターンからなるプ
リント配線板の製造方法を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者は前記目的を達成するために鋭意研究した結果
、導体回路が形成されたプリント配線板に、あらかじめ
溶剤現像性又はアルカリ現像性の感光性はんだマスクを
導体層の厚み以上に塗布し、その逆面から光を照射し、
しかる後に溶剤又はアルカリ水溶液で現像処理を施して
導体上のはんだマスクを除去した第１のはんだマスクを
形成し、次にプリント配線板の導体上のはんだ付け部に
掛からないように第２のはんだマスクを形成することを
特徴とするプリント配線板のはんだマスク形成方法であ
る。

本発明に使用する溶剤現像性又はアルカリ現像性の感光
性はんだマスク（以下第１のはんだマスクと云う）はエ
ポキシ樹脂とα、β不飽和カルボン酸を反応させ、これ
に多塩基性酸無水物を反応させて得られたエポキシアク
リレート系樹脂、ビスフェノール型エポキシアクリレー
ト樹脂、ノボラック型エポキシアクリレート樹脂に増感
剤例えば２−メチル−〔４−（メチルチオ）フェニル〕
−２−モルフォリノ−１−プロパノン等を希釈剤に溶か
して塗布し易くした一般にネガ型感光性しジス１−剤と
呼ばれているものである。これらの感光性レジスト剤は
光硬化性、アルカリ水溶液又は溶剤により現像可能なも
のである。特に本発明者らが先に発明した少くとも２個
の末端エポキシ基を含有するエポキシ樹脂とα、β不飽
和カルボン酸を反応させ、後多塩基性酸無水物を反応さ
せて得られる多官能エポキシアクリレート樹脂に増感剤
、１，３．５−トリスグリシジルイソシアヌル酸よりな
るエポキシ樹脂及びエポキシ樹脂硬化剤を配合したもの
が好適である。

本発明に使用する上記第１のはんだマスク組成物には通
常のスクリーン印刷用レジストが使用されている各種添
加物、例えば充填剤。

チキントロピー剤、レベリング剤、着色剤、消泡剤等を
適宜添加することができる。

この第１のはんだマスク組成物を導体回路があらかじめ
形成されているプリント配線板（第６図Ｃ）にスクリー
ン印刷法等の適宜の方法によって同プリント配線板（Ｑ
）の全面に、導体層（第６図ａ）の厚み以上に塗布して
第１のはんだマスク層（第６図ｄ）は、塗布後乾燥、要
すれば８０℃前後に加熱して乾燥して第１のはんだマス
ク層を形成する。後、該第１のはんだマスク層が形成さ
れていないプリント配線板の裏面から光を照射し、導体
（ａ）上以外の第１のはんだマスク層は光の照射により
硬化し、導体（ａ）上の第１はんだマスク層は導体によ
り光が遮ぎ、られて硬化されない。この裏面よりの光照
射操作の終了後の処理液の、アルカリ水溶液又は現像用
溶剤は、アルカリ水溶液としては０．５〜１０重量％の
水酸化カリ、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸
水素ナトリウム及びモノエタノールアミン、ジェタノー
ルアミン、トリエタノールアミンなどのアルカノールア
ミンの水７１ｇ液等である。

又、現像用有機溶剤としてはトリクロルエタン、トリク
ロルエチレン、パークロルエチレンなどのハロゲン化炭
化水素、メチルセロソルブ、エチルセロリルブ、プチル
セロリルプ、ブチルカルピトールなどの多他アルコール
エーテル類、トルエン、キシレン、テトラリンなどの芳
香族炭化水素類などの少なくても１種が用いられる。

そして、好適には炭酸ナトリウムの水溶液、を使用して
導体（ａ）上の第１のはんだマスク層を溶解除去し、第
１のはんだマスク層（ｄ）は導体（ａ）以外の面に形成
させる、（第６図Ｅ参照）。なお、この第１のはんだマ
スク層を加熱約１５０℃程度にして熱硬化させれば更に
第１のはんだマスク層が強固に形成される。

このように導体（ａ）の上面を除いた面に第１のはんだ
マスク層（ｄ）が形成されたプリント配線板上のはんだ
付け部（ｈ）に掛からない様に第２のはんだマスク（第
６図Ｆのｄ“）をスクリーン印刷法で塗布する。

本発明に使用する第２のはんだマスクは光硬化型樹脂を
主成分とするもので、ポリオールアクリレート、ポリエ
ステルアクリレート。

ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、ポリエ
ーテルアクリレート、メラミンアクリレートなどのアク
リル系オリゴマーや光硬化型樹脂を挙げることができる
。また短時間の紫外線照射により硬化し、電気絶縁性、
耐熱性、硬さ、密着性、柔軟性及び耐溶剤性等が要求さ
れるはんだマスク用としては、特にエポキシアクリレー
ト、ウレタンアクリレートが好ましい。これらの樹脂の
希釈剤としてはカルピトール（メタ）アクリレート、２
−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−エチル
ヘキシル（メタ）アクリレート、イソボロル（メタ）ア
クリレート等の単官能性を有するエチレングリコールジ
アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アク
リレート、ポリエチレンクリコール＃２００ジ（メタ）
アクリレート、プロピレングリコールジ（メタ）アクリ
レート、１．３〜プチレンゲリコールジ（メタ）アクリ
レート、１，６−ヘキサンゲリコールジ（メタ）アクリ
レート、トリメチロールプロパン１−リ（メタ）アクリ
レ−１−、ペンタエリストールトリ（メタ）アクリレー
ト、ペンタエリスリト−ルテトラアクリレート等を使用
することができる。

光増感剤はベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベ
ンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエー
テル、２−メチルアントラキノン、２−ｔ−ブチルアン
トラキノン、２−エチルアントラキノン、チオキサント
ン、ベンジル、ベンゾフェノン、アセトフェノン、α−
ジェトキシアセトフェノンもしくはこれらの混合物が使
用できる、スクリーン印刷法が好適である。

以上の成分の他の充填剤として硫酸バリウム、タルク、
炭酸カルシウム、シリカ更に着色剤、レベリング剤、消
泡剤などを添加することもできる。

この第２のはんだマスク用組成物の塗布方法としては、
スクリーン印刷法、ローラーティング法、スプレー法、
カーテンコーター法、オフセット法など、その使用条件
、対象プリント配線板により適宜選択することができる
。

以上の如くして得られたプリント配線板（Ｃ）の導体（
ａ）を除く全表面に第１のはんだマスク（ｄ）層を有し
、導体（ａ）上のはんだ付け部（ｅ）上を除く全表面に
第２のはんだマスク（ｄ＃）層を有する高密度プリント
配線板を多量生産に適したはんだマスク形成方法である
。

次に本発明の実施例並びに本発明の方法による効果を説
明する。

〔実施例〕

実施例を第６図によって説明する。

スクリーン印刷法により、導体回路があらかじめ形成さ
れているプリン１〜配線板（ｃ）上に、スクリーン印刷
法により全面に約１８０のエポキシ当量を有するフェノ
ールノボラック系エポキシ樹脂（ＤＥＮ−４８５）約１
８０重量部、ブチルセロソルブアセテート（不活性有機
溶剤）８０重量部、アクリル酸８０重量部、ハイドロキ
ノン約１．５重量部及びエステル化触媒としてエチルア
ミン約３重量部よりなる混合物を約１００℃で１６時間
反応させて酸価１５のエポキシアクリレートを得た。次
に、テトラヒドロ無水フタル酸を約１００重量部加えて
１００℃で３０分間反応させて得た反応生成物１００重
量部に対して２−クロルチオキサントン３重量部、４，
４−ジメチルアミノベンゾフェノン１重量部、トリメチ
ロールプロパントリアクリレ−１−５０重量部を混合し
た後、さらにタルク５０重量部、シアニングリーン１重
量部、シリコーンオイル１重量部、アエロシール３重量
部を加えてなる第１のはんだマスク組成物（ｄ）を導体
の厚み以上に塗布する。後８０℃で５分間乾燥する、（
第６図り参照）。

かくして得られたプリント配線板を、前工程により第１
のはんだマスク層（ｄ）が有る面の裏面から紫外線を２
５ｍｗ／ｃＪ　（オークｓ／ｓ製ＨＭＩＩ−６８０ｃ　
）で２０秒間露光する。

後、プリント配線板を１％炭酸ナトリウム水溶液に３０
秒浸漬すると、導体（ａ）上の第１のはんだマスク（ｄ
）が除去されたプリント配線板（第６図Ｅ）が得られる
。

次に、エポキシアクリレート樹脂（Ｍｔｉ　：　２００
０）　１００部、トリメチロールプロパントリアクリレ
ート５０部、２−ヒドロキシエチルアクリレ−１−３０
部、２−メチルアントラキノン３部、フタロシアニング
リーン１部、タルク２５部及びシリコーン消泡剤１部よ
りなる第２のはんだマスク組成物（ｄ＃）を導体層のは
んだ付け部（ｈ）に掛からないようにスクリーン印刷法
で塗布し、一般の紫外線照射装置（照度３００ｍＷ／Ｃ
ＩＩ？）で３秒間露光し第２のはんだマスク層（ｄ“）
を形成し製品とする（第６図Ｆ）。

従来技術で述べた従来例第１〜５図と本発明の実施例（
第６図）の特徴を比較して下記の表１に示す。

表１　従来例と実施例の比較 〔発明の効果〕 以上述べたように、本発明の方法によれば。

解像度の良好なはんだマスクが、極めて高い生産性で得
られる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は従来法によるはんだマスクの製造工程
を示す概略図であり、第６図は本発明の方法によるはん
だマスクの製造工程を示す概略図である。 ａ・・・金属箔　　　　　　　ｂ・・・基　材Ｃ・・・
エツチングレジスト 以上のとおり本発明は、解像性は第３図〜第５図に比較
しやや劣るが、第１図のスクリーン印刷法よりも第１の
はんだマスクを形成し凹凸面の少ない上に第２のはんだ
マスクを形成するため高い解像度を示す。しかも生産性
の面ではスクリーン印刷法と同等で、高密度プリント配
線板の量産用のはんだマスク形成に適していることがわ
かる。 ｅ・・・保護フィルム（カバーフィルム）ｆ・・・アー
トワーク　　　　ｇ・・・間　隙ｈ・・・はんだ付け部 馬１ 県 篤２回

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．導体回路が形成されたプリント配線板上に、あらか
   じめ溶剤現像性又はアルカリ現像性の感光性はんだマス
   クを導体層の厚み以上に塗布し、塗布した裏面から光を
   照射し、しかる後に溶剤またはアルカリ水溶液で現像処
   理を施して導体層上のはんだマスク層を除去した第１の
   はんだマスクを形成し、次にプリント配線板の導体層の
   はんだ付け部に掛からないように第２のはんだマスクを
   形成することを特徴とするプリント配線板のはんだマス
   クの形成方法。