KR100209235B1 - 이면로광 차단 효과를 갖는 양면 동시 로광용 감광성 솔더 레지스트 조성물 - Google Patents

이면로광 차단 효과를 갖는 양면 동시 로광용 감광성 솔더 레지스트 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 사진현상법에 의한 솔더 레지스트 패턴을 형성하는데 사용되는 솔더 레지스터 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자외선 차단 물질인 이산화티탄(TiO2)을 함유함으로써 자외선에 의한 양면 동시 로광시에 이면로광을 차단하여 보다 정확한 솔더 레지스터 패턴을 형성할 수 있는 감광성 솔더 레지스트 조성물에 관한 것이다.

Description

이면로광 차단 효과를 갖는 양면 동시 로광용 감광성 솔더 레지스터 조성물
본 발명은 사진현상법에 의한 솔더 레지스트 패턴을 형성하는데 사용되는 솔더 레지스트 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자외선 차단 물질인 이산회티탄(TiO2)을 함유함으로써 자외선에 의한 양면 동시 로광시에 이면로광을 차단하여 보다 정확한 솔더 레지스트 패턴을 형성할 수 있는 솔더 레지스트 조성물에 관한 것이다.
솔더 레지스트는, 전자부품의 소형화에 따라 고밀도 배선, 리드 간격의 세밀화 경향에 대응하여, 납땜시에 솔더 브리지의 형성을 막고 부식으로부터 도전부를 보호하며 사용하는 동안 도전부의 전기 절연성을 유지할 목적으로 사용되고 있다.
솔더 레지스트는 열경화성 수지를 이용한 스크린 인쇄법이나 감광성 수지를 이용한 사진법으로 형성된다. 또한, 로광하는 방법에 따라 접촉 로광법이나 비접촉 로광법이 이용되고 있는데, 보다 높은 정밀도가 요구되는 레지스트 패턴의 경우 접촉 로광법이 많이 이용되고 있다. 또 접촉 로광법은 레지스트 도포 방법에 따라 침적법, 스프레이법, 스핀코터법, 롤코터법 또는 스크린 인쇄법 등으로 나누어진다.
인쇄 회로의 소형화에 고밀도 경향에 따라, 높은 해상성 및 고(高) 정밀도에 대한 요구가 증가하고 있는 추세이며, 이러한 요구에 부응하여 사진법이 주로 이용되고 있다. 전체적인 공정은 도체회로가 인쇄 회로기판에 솔더 레지스트 잉크를 도포하고, 열에 의해 가건조(보통 60-120℃에서 5-40분간, 바람직하게는 70-90℃에서 10-25분간) 시킨 후, 솔더 레지스트 패턴을 갖는 마스크를 씌우고 자외선(200-600mj/㎠, 바람직하게는 300-500mj/㎠)에 노출시켜 마스킹되지 않은 부분을 경화시키고, 경화되지 않은 부분을 알칼리성 현상액(Na2CO3수용액)으로 세척하여 제거하고, 후경화(150℃에서 30-90분간 열경화 또는 자외선을 이용하여 미반응 감광성 수지의 반응을 완결시킴)시켜 솔더 레지스트 패턴을 완성하는 것으로 이루어져 있다.
또한, 필요에 따라 인쇄 회로기판 상하 양면에 회로 배선이 형성되며, 이런 경우 솔더 레지스트도 상하 양면에 형성되어야 한다. 이때, 상하 양면에 자외선을 동시에 조사하여 양면로광을 하면, 단면로광을 2회 반복실시하는 경우보다 생상효율이 2배 높아진다. 좀더 상세하게 설명하면, 1차적으로 한쪽면에 솔더 레지스트 잉크를 도포하여 가건조시킨 다음, 반대면에 레지스트 잉크를 도포하여 가건조시킨후, 상하 양면에 자외선 로광기를 이용하여 자외선을 동시에 조사하여 레지스트 패턴을 양면에 형성한다.
그러나, 이러한 양면 동시 로광의 경우, 제1도에서 보는 바와 같이, 일면으로부터 레지스트를 통과한 광이 이면의 마스킹된 부분의 레지스트 잉크를 부분경화시킴으로써 원하지 않은 부분이 경화되어 현상액에 의해 제거되지 않음으로써 정확한 패턴 형성을 방해하고 정밀도를 저하시키게 된다.
이러한 이면로광에 의한 영향을 방지하기 위하여, 제2도에서 보는 바와 같이, 유기 자외선 흡수물질을 글래스에 함침시켜 프리프래그를 제조하여 인쇄 회로기판에 자외선 차폐성을 부여하는 방법이 개발되어 이용되고 있다. 그러나, 글래스섬유에 자외선 흡수제를 함침시킬 때 수지의 기계적 특성이 열화해지는 일이 자주 발생하여 내열성, 내용제성을 저하시키는 단점이 있으며, 이면로광의 문제가 발생하는 모델에 대해서 인쇄회로기판을 이중으로 관리해야 하는 어려움이 있다.
에에, 본 발명자는 인쇄 회로기판 상하 양면에 솔더 레지스트 패턴을 형성하고자 자외선에 의한 양면 동시 로광을 실시하는 경우에 있어서, 일면의 자외선에 의한 이면의 레지스트 잉크의 부분경화를 차단하여 보다 정확한 솔더 레지스트 패턴을 형성할 수 있는 새로운 방법을 제공하기 위하여 예의 연구하였으며, 그 결과 솔더 레지스트 패턴을 형성하는데 사용되는 감광성 레지스트 조성물에 자외선 차단물질인 이산화티탄(TiO2)을 일정 함량으로 배합시킴으로써, 솔더 레지스트로서 요구되는 내약품성, 내용제성, 내금도금성, 내열성 등의 일반적인 특성에 있어서 저하됨이 없이, 패턴 형성이 우수하여 높은 해상성을 제공할 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명의 목적은, 인쇄 회로기판 상하 양면에 솔더 레지스트 패턴을 형성하고자 자외선에 의한 양면 동시 로광을 실시하는 경우에 있어서, 일면의 자외선에 의한 이면의 레지스트 잉크의 부분경화를 차단하여 보다 정확한 솔더 레지스트 패턴을 형성할 수 있는 감광성 솔더 레지스트 조성물을 제공하는 것이다.
상기한 목적은, 이산화티탄올, 바람직하게는 조성물 총 중량에 대해 0.5-2중량%의 양으로 함유하는 감광성 솔더 레지스트 조성물에 의해 달성될 수 있다.
또한, 상기한 목적은 이산화티탄을 함유하며, 광개시조제로서 표면 광개시조제를 함유하는 감광성 솔더 레지스트 조성물에 의해 달성될 수 있다.
제1도는, 통상적인 솔더 레지스트 잉크를 도포한 후 양면 동시 로광하는 경우에 있어서, 인쇄 회로기판을 통과한 일면의 자외선이 이면의 마스킹된 부분의 레지스트 잉크를 부분 경화시키는 것을 보여주기 위한 모식도이다.
제2도는 종래 기술에 의한 이면로광 방지법을 보여주기 위한 모식도로서, 유지 자외선 흡수물질을 함침시켜 제조한 프리프래그를 사용해서 인쇄 회로기판에 자외성 차폐성을 부여하는 방법이다.
제3도는 표면 광개시조제를 함유하는 레지스트 잉크를 사용하는 경우에 있어서, 인쇄 회로기판을 통과한 일면의 자외선이 이면의 레지스트 잉크에 별다른 영향을 미치지 않음을 보여주기 위한 모식도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 마스킹된 부분(광경화후, 현상액에 의해 제거된 부분)
2 : 자외선에 의해 경화될 부분(솔더 레지스트 패턴을 형성하게 될 부분)
3 : 인쇄 회로기판: 광개시조제
↓↓↓↑↑↑ : 자외선: 유기 자외선 흡수물질
이하, 본 발명에 따른 감광성 솔더 레지스트 조성물을 구성하는 각 성분에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
인쇄 회로기판에 솔더 레지스트 패턴을 형성하는데 사용되는 레지스트 조성물은 일반적으로 다음과 같이 조성된다.
(A) 열경화성 수지 20-60중량%;
(B) 열경화제 7-35중량%;
(C) 분자내에 라디칼 중합성 이중결합을 갖는 모노머 2-25중량%;
(D) 적어도 1종 이상의 광개시제 및 광개시제를 포함하는 라디칼 중합개시제 1-20중량%; 및
(E) 적어도 1종 이상의 필러(filler) 10-40중량%
본 발명의 레지스트 조성물은, 상기한 조성을 갖는 통상의 레지스트 조성물에, 이면로광을 차단하기 위하여 조성물 총 중량에 대해 이산화티탄을 0.5-2중량%의 양으로 배합하는 것을 특징으로 한다. 0.5중량% 미만인 경우에는 목적하는 효과를 충분히 얻을수 없으며, 2중량%를 초과하는 경우 조색이 어려워지는 문제가 있다.
또한, 이면로광을 보다 효과적으로 차단하기 위하여, 이산화티탄에 부가하여, 광개시조제로서 표면 광개시조제를 조성물 총 중량에 대하여 0.2-1중량%의 양으로 함유하는 것을 특징으로 한다,(제3도 참조).
이면로광이 차단되는 경우 레지스트의 밀착력이 떨어지게 되어 해상성이 저하되는 현상이 발생할 수 있는데, 실란 커플링제를 조성물 총 중량에 대해 0.3-2중량%의 양으로 배합하여 밀착력을 증가시킴으로써 해상성이 저하되는 현상을 방지할 수 있다.
이하, 본 발명의 조성물을 구성하는 그외의 일반적인 성분에 대하여 설명하다.
(A) 열경화성 수지(thermosetting resin);
솔더 레지스트 조성물에 사용할 수 있는 열경화성 수지로는 특별히 한정되지 않으며, 구체적인 예로는 페놀수지, 폴리에스테르수지, 에폭시수지, 폴리이미드수지 등을 사용할 수 있다. 이중에서 에폭시수지가 가장 많이 이용되고 있으며, 그예로는 비스페놀A형 에폭시수지, 할로겐화비스페놀A형 에폭시수지, 비스페놀F형 에폭시수지, 노볼락 에폭시수지, 글리시딜에테르형 에폭시수지, 글리시딜아민형 에폭시수지, 우레탄변성 에폭시수지 등을 열거할 수 있다.
(B) 열경화제(thermal curing agent);
열경화성 수지로서 에폭시수지를 사용하는 경우, 경화제로는 통상 사용되고 있는 아민계 경화제(지방족아민, 환형지방족아민(cycloaliphatic amines) 또는 방향족아민), 폴이아미드계 경화제, 산무수물계(carboxylic acid anhydrides) 경화제, 디시안디아미드(dicyandiamide), 페놀수지 등이 사용될수 있다. 경화촉진제로는 벤질디메틸아민, 트리에틸아민 등의 아민류, 2-에틸이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸, 2-페닐이미다졸 등의 이미다졸류가 좋다.
수지로서 에폭시수지 이외의 열경화성 수지를 사용하는 경우에는, 이러한 열경화성 수지에 통상적으로 사용되고 있는 경화제를 사용하는 것이 좋고, 필요에 따라서 경화촉진제 등의 보조첨가제를 사용할 수 있다.
(C) 분자내에 라디칼 중합성 이중결합을 갖는 모노머 :
경화된 레지스트 막에 내용매성, 전기 절연성 등의 물성을 부여하기 위한 것으로, 그의 구체적인 예로는, 알킬(메타)아크릴레이트, 아릴(메타)아크릴레이트, 알키드(메타)아크릴레이트, 폴리에스터(메타)아크릴레이트, 에폭시(메타)아크릴레이트, 우렌탄변성(메타)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 비스페놀A알킬렌옥사이드부가체(메타)아크릴레이트, 네오벤질글리콜(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 테트라메틸올메탄트리(메타)아크릴레이트, 알킬페놀알킬렌옥사이드부가체모노(메타)아크릴레이트 등을 사용할 수 있다.
또한, 분자내에 2종 이상의 관능기를 갖는 모노머로서, 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 디에틸렌글리톨디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 디프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리프로필렐글리콜(메타)아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 부틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 벤질글리콜(메타)아크릴레이트, 네오벤질글리콜(메타)아크릴레이트, 헥산디올디(메타)아크릴레이트, 글리세린트리(메타)아크릴레이트, 디글리세린트리(메타)아크릴레이트, 디글린세린알킬렌옥사이드테트라(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판알킬렌옥사이드트리(메타)아크릴레이트, 디트리메틸올프로판테트라(메타)아크릴레이트, 트리메틸올에탄트리(메타)아크릴레이트, 디트리메틸올에탄트리(메타)아크릴레이트, 트리메틸올에탄알킬렌옥사이드트리(메타)아크릴레이트, 디트리메틸올에탄에탄알킬렌옥사이므테트로(메타)아크릴레이트, 테트라메틸올에탄테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스릴톨헥사(메타)아크릴레이트, 비스페놀A알킬렌옥사이드디(메타)아크릴레이트, 비스페놀F알킬렌옥사이드디(메타)아크릴레이트, 디히드록시벤젠알킬렌옥사이드(메타)아크릴레이트, 트리히드록시벤젠알킬렌옥사이드디(메타)아크릴레이트, 특히 디펜타에릴트리톨헥사아크릴레이트, 디펜타에릴트리톨펜타아크릴레이트 등을 사용할 수 있다.
(D) 라디칼 중합개시제;
자외선이나 가시광선과 같은 활성 광선에 노출되었을 때 라디칼을 생성하는 화합물로서, 구체적인 예를 들면 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조인벤조프로필에테르, α-아크릴벤조인 등의 벤조인계 증감제; 벤조페논, ρ-메틸벤조페논, ρ-클로로벤조페논, 테트라클로로벤조페논, 아세톤벤조 등의 아릴케톤계 증감제; 4,4'-비스디에틸아미노벤조페논, ρ-디메틸아미노아세톤페논 등의 디알킬아미노아릴케톤계 증감제; 티오크산톤, 크산톤 및 그의 할로겐치환제 등의 다가카보닐계 증감제; IRGACURE 907 등을 사용할 수 있으며, 단독으로 또는 2종 이상의 조합으로 사용할 수 있다.
(E) 필러(filler) :
경화된 레지스트 막의 내구력을 향상시키기 위하여 사용되는 것으로, 경화시 발생하는 수축을 완화시키고 기판에 대한 접착력을 증가시킨다. 이러한 목적으로 주로 탈크를 사용하고 있으며, 그외 소량의 실리카를 사용하기도 한다.
이러한 성분 외에, 열중합 금지제, 소포제, 레벨링제, 희석제, 안료 등을 배합할 수도 있다. 또, 용제로서 메틸에틸케톤 등의 케톤류; 시클로헥산; 톨루엔, 크실렌 등의 방향족 탄화수소류; 또는 삭산에틸, 삭산부틸, 셀루솔브아세테이트, 부틸셀로솔브아세테이트, 부틸카비톨아세테이트, 디프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트 등의 삭산에스테르류 등을 사용할 수 있다.
자외선을 조사하는 활성에너지는 케미칼램프, 저압수은등, 중압수은등, 고압수은등, 초고압수은등, 또는 메탈할라이드램프 등을 이용하여 공급하고 있다.
패턴형성에 의해 형성되는 레지스트의 막두께는 보통 10-30㎛이고, 바람직하게는 15-25㎛의 범위로 설정하는 것이 좋다.
이하, 실시예 및 시험예를 들어 본 발명의 솔더 레지스트 조성물 구성 및 작용효과에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
주식회사
* 에폭시 수지 : 크레졸 노볼락 에폭시(Cresol Novolac Epoxy) 수지
* 광개시제 : IRGACURE 07
* 광개시조제A : CTX(2-클로로티오크산토(2-Chlorothioxanthone))-body 광개시조제
* 광개시조제B : EAB(N, N' -테트라-4,4'-디아미노 벤조페논) - surface 광개시조제
* 열경화제 : 디시안디아미드, 멜라민(2, 4, 6-트리아미노-1, 3, 5-트리아진)
* 필러 : 탈크, 미세 실리카
* TiO2: TiONA, 모델 RCL-575(SCM CHEMICALS)
* 실란 커플링제 : γ-글리시독시프로필트리메톡시실란(γ-Glycidoxypropyl trimethoxysilane)
* 모노머 : 디펜타에릴트리톨헥사아크릴레이트
* 용제 : 솔비톨아세테이트, 디프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트
(시험예) 물성 측정
(1) 감도
코닥(KODAK)사의 스텝 타블렛(Step tablet) No.2를 가건조된 레지스트 잉크 위에 덮고, 자외선 로광기로 자외선을 조사하고 1%의 Na2CO3수용액에서 현상한 후 평가.
◎ : 미현상 부분이 8단 이상 남아 있을 경우
○ : 미현상 부분이 6-7단 남아 있을 경우
× : 미현상 부분이 5단 이하로 남아 있을 경우
(2) 해상성
회로폭 60㎛의 네가필름을 가건조된 레지스트 잉크 위에 얹고, 자외선 로광기로 자외선을 조사하고 1%의 Na2CO3수용액에서 현상한 후, 60㎛의 회로가 남는 물성.
◎ : 60㎛의 회로가 남아 있을 경우
○ : 80㎛의 회로가 남아 있을 경우
△ : 100㎛의 회로가 남아 있을 경우
× : 100㎛이상의 회로가 남아 있을 경우
(3) 용해성
80℃에서 30분간 건조한 후, 인쇄회로기판상에 1%의 Na2CO3수용액에 대한 용해성을 평가.
○ : 완전 용해한 것
× : 용해되지 않는 부분이 남은 것
(4) 내열성
로진계 플럭스를 도포하여 260℃의 용융 납땜조에 침적한 후, 표면상태 측정.
◎-○ : 10초간 3회 이상 침적시 표면의 밀착 불량이 없는 경우
△-× : 10초간 2회 이하 침적시 표면에 밀착 불량이 나타나는 경우
(5) 금도금성
다음의 공정을 행한 후, 셀로판테이프로 밀착력 실험 후 평가 :
탈지(멜텍스(MELTEX) PC-455 90%, 50℃에서 5분간) → 수세 → 소프트 에칭(Soft etching)(AD-485, 30℃에서 2분간) → 수세 → 산세(10%의 H2SO4) → 수세 → 활성화(Activation)(山村 KAT-450, 30℃에서 2분간) → 수세 → 산세(10%의 H2SO4) → Ni 도금(上村 NI MU DEN, 90℃에서 20분간) → 수세 → 산세(10%의 H2SO4) → 수세 → Au 도금(고순도 IM-GOLD, 90℃에서 10분간)
◎-○ : 레지스트가 떨어지지 않음
△-× : 레지스트가 기판으로부터 떨어짐
(6) 이면로광
네가필름을 가건조된 레지스트 잉크 위에 얹고, 자외선 로광기로 자외선을 조사하고 1%의 Na2CO3수용액에서 현상한 후, 1차면에서 마스킹된 부분이, 이면으로부터 조사되어 레지스트 및 기판을 투과한 자외선에 의해 경화되어 현상되지 않는 정도 비교.
◎-○ : 이면로광이 발생하지 않음
△-× : 이면로광이 발생함
이상의 시험 항목에 대한 각 실시예 및 비교예의 평가 결과는 하기 표1에 나타내었다.
표1의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 레지스트 조성물에 이산화티탄을 소량 배합함으로써 이면로광을 효과적으로 차단할 수 있다. 또한, 실란 커플링제를 더 배합하여 밀착력을 보강함으로써 이면로광을 차단함으로 인한 해상성의 저하현상을 해소할 수 있다.
본 발명에 따른 솔더 레지스트 조성물은 자외선 차단 물질인 이산화티탄(TiO2)을 함유함으로써 자외선에 의한 양면 동시 로광시에 이면로광을 차단하여 보다 정확한 솔더 레지스트 패턴을 형성할 수 있다.

Claims (3)

  1. 인쇄회로기판의 상하 양면에, 양면 동시 로광을 실시하여 솔더 레지스트 패턴을 형성하는데에 사용되는 감광성 솔더 레지스트 조성물로서, 이산화티탄조성물 총 중량에 대해 0.5-2중량%의 양으로 함유하는 것을 특징으로 하는 양면 동시 로광용 감광성 솔더 레지스트 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 광개시조제로서 표면 광개시조제를 조성물 총 중량에 대하여 0.2-1중량%의 양으로 더 함유하는 것을 특징으로 하는 양면 동시 로광용 감광성 솔더 레지스트 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 실란 커플링제를 조성물 총 중량에 대하여 0.3-2중량%의 양으로 더 함유하는 것을 특징으로 하는 양면 동시 로광용 감광성 솔더 레지스트 조성물.
KR1019960069102A 1996-12-20 1996-12-20 이면로광 차단 효과를 갖는 양면 동시 로광용 감광성 솔더 레지스트 조성물 KR100209235B1 (ko)

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