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Lichtempfindliches Material zur Herstellung von Druckformen
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und Ätzresistagen Die Erfindung betrifft ein lichtempfindliches Material
zur Herstellung von Druckformen und Ätzresistagen, dessen lichtempfindliche Schicht
einen speziellen löslichen Novolak mit hohem Molekulargewicht enthält.
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Es ist bekannt, als positiv arbeitende Fotolacke Lösungen einer lichtempfindlichen
Substanz und eines Novolaks zu verwenden (DT-OS 2 208 699). Die für die Herstellung
dieser Fotolacke beschriebenen Novolake gehören zu den bekannten Typen auf der Basis
von Phenol und Alkylphenolen. Sie werden durch saure Kondensation von Phenolen mit
Aldehyden, vorzugsweise Formaldehyd, im Mol-Verhältnis Phenol/Aldehyd 1 : c1 hergestellt.
Man erreicht dabei durchschnittliche Molekulargewichte von 600 bis 700 mit Molekulargewichtsmaxima
von 1200 (H. Kittel "Lehrbuch der Lacke und Beschichtungen", Band I, Teil 1, Seite
336 ff; Verlag W.A. Colomb 1971; R.Vieweg und E.Becker'Kunststoffhandbuch', Band
X (Duroplaste) ~Seite 47 ff, Carl Hanser - Verlag,München, 1968). Solcheoligomere
Gemische lassen sich durch Umsetzung mit Hexamethylentetramin wohl zu hochmolekularen
vernetzten Produkten aufbauen, die aber sind aufgrund ihrer Unlöslichkeit für eine
Anwendung in Fotoresistlacken unbrauchbar.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Schichten zur Herstellung
von Druckformen und Ätzresistagen zu entwickeln, die eine verbesserte Elastizität
und eine erhöhte Stabilität in
alkalischen Verarbeitungsbädern aufweisen
und die ohne Schwierigkeiten mittels der verschiedenen, für diesen Zweck üblichen,
Beschichtungsverfahren aufgetragen werden können.
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Gegenstand der Erfindung ist ein lichtempfindliches Material zur Herstellung
von Druckformen und Ätzresistagen, bestehend aus einem Träger und einer aus einer
lichtempfindlichen Substanz und einem Novolak bestehenden lichtempfindlichen Schicht,
dadurch gekennzeichnet, daß die lichtempfindliche Schicht einen nicht vernetzten
Novolak der allgemeinen Formel
worin: R = ein verzweigter oder unverzweigter Alkylrest mit ein bis neun Kohlenstoffatomen,
der in m- oder p-Stellung zur phenolischen OH-Gruppe steht, und n = 12 bis 38 enthält,
dessen durchschnittliches Molekulargewicht MoS= 1200 bis 3800 beträgt.
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Die erfindungsgemäß verwendeten Novolake sind wie die bisher bekannten
Novolake in organischen Lösungsmittelnwie Butylacetat, Methyl- oder Äthylglykolacetathlorbenzol,
Aceton, Cyclohexanon und Dioxan gut löslich. Sie besitzen darüber hinaus aber eine
höhere Alkalibeständigk-eit und eine weit höhere Lösungsviskosität als die bekannten
Novolake. Hohe Lösungsviskositäten werden beispielsweise von Fotoresistlackformulierungen
verlangt, die zur Druckplatten-Herstellung nach dem Vorhanggießsystem Verwendung
finden sollen.
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Die hervorragende Elastizität und geringe Alkaliempfindlichkeit der
erfindungsgemäßen Novolakharze bedingt eine geringere Kratzempfindlichkeit
sowie
eine verbesserte Verarbeitbarkeit der daraus hergestellten Lackbeschichtungen, wodurch
wiederum die Ausschußquote bei der Fertigung von Druckformen oder Ätzresistagen
klein gehalten werden kann.
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Die hohe Viskosität der mit den Novolaken der Erfindung gefertigten
Lackformulierungen hat den Vorteil, für die Herstellung der lichtempfindlichen Schichten
alle für diese Zwecke üblichen Beschichtungsverfahren verwenden zu können, ohne
daß dazu spezielle Maßnahmen oder Zusätze zurErhöhung der Viskosität der Begießlösungen
erforderlich wären. Die Herstellung der lichtempfindlichen Materialien wird hierdurch
erheblich vereinfacht.
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Für die Herstellung der Novolake der Erfindung eignen sich monoalkylierte
Alkylphenole mit einem verzweigten bzw. unverzweigten Alkylsubstituenten mit ein
bis neun Kohlenstoffatomen wobei die Alkylfunktion die m- oder p-Stellung zur phenolischen
OH-Gruppe einnehmen kann. Als Aldehyd wird Formaldehyd als wäßrige Formalinlösung
oder in Form von Paraformaldehyd verwendet. Feste und flüssige organische Säuren
wie Oxalsäure, Bernsteinsäure, Essigsäure und Milchsäure werden als saure Katalysatoren
eingesetzt. Weiterhin sind anorganische Säuren wie Salzsäure, Bromwasserstoffsäure,
Phosphorsäure und Kombinationen aus den oben beschriebenen organischen und den anorganischen
Säuren verwendbar. Als Lösungsmittel sind solche geeignet, die 0 0 einen Siedebereich
von 70 bis 180 c, vorzugsweise von 95 bis 150 e, aufweisen. Verwendet werden können
Ester organischer Säuren wie z.B. Butylacetat, Methyl- oder Äthylglykolacetat, halogenierte
Kohlenwasserstoffe wie Chlorbenzol und Dichlorbenzol, sowie Ketone wie i#ethyl-äthylketon
oder Cyclohexanon. Die Umsetzungszeit ist abhängig von der gewählten Temperatur,
die zwischen 80 und 180 C, 0 vorzugsweise zwischen 90 und 150 C'liegt und kann bei
Umsätzen von 10 Mol Phendlzum gewünschten Novolak ein bis fünf Stunden betragen.
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Das Mol-Verhältnis Formalin/Phenol beträgt 0,8 bis 1,0.
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Die Herstellung der erfindungsgemäßen Novolake geschieht in einer
Zwei-Stufen-Reaktion, wobei in der ersten Stufe das Phenol mit wäßriger Formalinlösung
in Gegenwart von 0,04 bis 0,44 Mol-% (bezogen auf eingesetztes Phenol) der oben
angegebenen Säure bei Temperaturen von 70 bis 1000C zur Reaktion gebracht wird.
Nach einer Reaktionszeit von 20 min bis zwei Stunden wird das Wasser abdestilliert.
Das erhaltende Vorkondensat wird in einer zweiten Reaktionsstufe in 40 bis 80 Gewichtsteilen
Lösungsmittel (alle Angaben beziehen sich auf eingesetztes Phenol) gelöst und unter
Zugabe von 0,25 bis 0,35 Mol-% organischer und 0,13 bis 0,26 Mol-% anorganischer
Säure sowie anschließender Zugabe von 1,43 bis 2,86 Mol-% Formaldehyd (als Paraformaldehyd)
bei Temperaturen von 100 bis 1500C zu Ende kondensiert, ohne daß es zu einer Vernetzung
und damit zur Unlöslichkeit des Novolaks kommt. Durch weitere Zugabe von Lösungsmittel
kann dann der gewünschte Feststoffgehalt eingestellt werden. Bei Verwendung eines
nicht mit Wasser mischbaren organischen Lösungsmittels kann die Novolaklösung anschließend
mit Wasser säurefrei gewaschen werden. Hierbei wird das restliche Waschwasser zweckmäßigerweise
durch Destillation am Wasserabscheider entfernt und die Novolaklösung anschließend
zur Beseitigung mechanischer Verunreinigungen über eine Drucknutsche filtriert.
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Eine so hergestellte Novolaklösung wird nach Zugabe von etwa 3 bis
5 Gewichtsprozent lichtempfindlicher Substanz auf einen Gesamtfeststoffgehalt von
im allgemeinen 25 bis 30 Gewichtsprozent eingestellt und zur Herstellung der lichtempfindlichen
Schicht verwendet.
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Das Herstellungsverfahren der Novolake der Erfindung soll durch folgende
Beispiele näher erläutert werden.
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Novolak 1 Zu 1,51 kg auf 950G vorqewärmtem Kresol-Isomerengemisch
(50 % m-und 50 a, p-Isomeres) gibt man 20 g Oxalsäure, läßt 2 Min. einriillren und
beewinnt anschließend 1,12 kg 35 %iger Formalinlösung innerhalb von 15 Min. unter
intensivem Rühren und verminderter Heizung so zuzudosieren, daß das Reaktionsgemisch
beständig unter starkom Rückfluß siedeL. Nach 1-stündiger Reaktionsdauer bei 1000
werden 5 q 85 %iger Phosphorsäure zugegeben und im Vakuum 900 ml Wasser abdestilliert
(Destillationsdauer: 25 Min.).
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Hierbei hält man die Innentemperatur auf 90 - 950 Man löst das 0 erhaltene
Vorkondensat in 800 ml 90 heißem Butylacetat, gibt 200 ml Methyiqlykolacetat, 30
g Oxalsäure sowie 10 g 85 %iger 0 Phosphorsziure zu und läßt 45 Min. bei 100 nachreagieren.
Durch Zugabe von 10 g Paraformaldehyd wird während 1 Stunde bei 1050 die Kondensation
zu Ende geführt, die hochviskose Novolaklösung anschließend mit 2,2 1 1000 heißem
Butylacetat verdünnt und 2mal mit je 1 l Wasser gewaschen. Das Restwasser wird durch
Destillation am Wasserabscheider entfernt und die ca. 30 Gew.-%ige Lösung über eine
Drucknutsche filtiert. Eine durch Fällen in Benzol erhaltene Probe des festen Novolaks
besitzt ein durchschnittliches Molgewicht von Mos = 1200, OH-Zahl = 503, Lösungsviskosität
= 86" (gemessen nach DIN 53 211 an einer 20 Gew.-Sigen Lösung in Butylacetat in
einem Ford-Becher mit ~ = 2 mm).
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Novolak 2 Analoge Vorkondensatherstellung wie in Beispiel 1. Dann
Zugabe von 800 ml 1000 heißem Butylacetat, 200 ml Methylglykolacetat, 30 g Oxalsäure
und 10 g 85 %iger Phosphorsäure sowie Nachreaktion bei 1000 während 45 Min. Anschließend
wird mit 14 g Paraformaldehyd durch 1-stündige Reaktion bei 1300 die Kondensation
zu Ende geführt und nach Zugabe von 2,2 1 1000 heißem Butylacetat wie unter Beispiel
1 verfahren. Der Novolak besitzt ein durchschnittliches Molgewicht von Mos= 1400,
OH-Zahl = 498 Lösungsviskosität = 105" (gemessen wie in Bsp. 1).
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Novolak 3 Aus 1,35 kg Kresol-Isomerem (50 % m- und 50 % p-Isomeres),
1,07 kg 35 %iger Formalinlösung und 20 g Oxalsäure wird das Vorkondensat wie in
Bsp. 1 hergestellt, vor der Vakuumdestillation werden 10 g 85 %ige Phosphorsäure
zugegeben. Anschließend wird in 1,2 1 Methylglykolacetat gelöst und 2 h bei 1000
belassen. Nach Zugabe von 15 g Paraformaldehyd wird während 30 Min. bei 1200 unter
intensivem Rühren die Reaktion zu Ende 0 geführt und anschließend mit 2,5 1 140
heißem Methylglykolacetat verdünnt. Durch nachfolgende Destillation bis zu einer
0 übergangstemperatur von 145 werden 1,3 1 wasserhaltiges Destillat erhalten. Nach
Zugabe von 1,3 1 Methylglykolacetat filtriert man die ca. 25 Gew.-%ige Lösung über
eine Drucknutsche. Der Novolak besitzt ein durchschnittliches Molgewicht von Mos=
3800, OH-Zahl = 390, Lösungsviskosität >10 Min.
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Novolak 4 Zu 1,5 kg auf 950 vorgewärmten Kresol-Isomerengemisch (50
% m-und 50 % p-Isomeres) gibt man 30 g Oxalsäure, läßt 2 Min. einrühren und beginnt
innerhalb von 12 Min. 1,19 kg 35 %iger Formalinlösung einzutragen. Nach 1-stündiger
Reaktion unter Rückflußsieden werden 10 g 85 %iger Phosphorsäure zugegeben, 10 Min.
am Sieden gehalten und anschließend im Wasserstrahlvakuum 1 1 Wasser abdestilliert
(Destillationsdauer: 1/2 Std.).
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Das Rückstandharz wird in 700 ml 800 heißem Butylacetat gelöst, mit
30 g Oxalsäure und 11,5 g 85 %iger Phosphorsäure versetzt und anschließend 2 1/2
Std. unter Rückfluß erhitzt.
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Man fügt 200 ml Methylglykolacetat, 40 g Oxalsäure und 30 g Paraformaldehyd
hinzu und läßt bei Rückflußtemperatur (1280) 3 Std. nachreagieren. Anschließend
wird mit 2,5 1 Butylacetat verdünnt, 2 mal mit je 1 1 destilliertem Wasser gewaschen,
am Wasserabscheider das Restwasser abgetrennt, und über eine Drucknutsche filtriert.
Eine aus Benzol gefällte Probe des Novolaks besitzt ein durchschnittliches Molekulargewicht
von
M05=i4OOr0H-Zahl = 502, Lösungsviskosität = 200" (gemessen nach
DIN 53 211 bei 200 an einer 20 Gew.-%igen Lösung in Butylacetat).
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Novolak 5 0 Zu 94,5 kg auf 95 vorgewärmten Kresol-Isomerengemisch
(50 % m-und 50 % p-Isomeres) gibt man 1,45 kg Oxalsäure, läßt 2 Min. einrühren,
und trägt innerhalb von 1/2 Stunde bei intensivem Rühren sowie bei verminderter
Heizung 83,5 kg 30 %ige Formalinlösung ein, so daß das Reaktionsgemisch beständig
unter Rückfluß sieden. Man läßt 1 Std. unter Rückflußsieden reagieren, gibt 700
g 85%ige Phosphorsäure zu und läßt nochmals 1 1/2 Stunde bei Rückflußtemperatur
unter intensivem Rühren nachreagieren. Anschließend wird eine auf 800 vorgewärmte
Mischung von 53,2 kg Butylacetat und 53,2 kg Äthylglykolacetat sowie 2 kg Natriumsulfat
zugegeben und 10 Min. bei abgestellter Heizung nachgerührt. Man wartet bei abgestelltem
Rührwerk die Phasentrennung ab (10 Min.) und trennt die untere wäßrige Phase bei
85 - 90V Innentemperatur ab. Man erhält ca. 60 kg wäßrige Lösung, die verworfen
wird. Zu dem Reaktionsgemisch werden 1,5 kg Oxalsäure, 360 g 85 %ige Phosphorsäure
und 1,3 kg Paraformaldehyd gegeben.
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Man läßt das Reaktionsgemisch bei Rückflußtemperatur unter intensivem
Rühren solange reagieren, bis die Auslaufviskosität einer auf 20 Gew.-% Feststoffgehalt
mit Butylacetat verdünnten Probe, gemessen in einem Fordbecher mit ~ = 2 mm bei
200, 2: 73" ist. Bei Erreichen dieses Viskositätswertes (nach ca. 2 Stunden) wird
eine auf 800 vorgewärmte Mischung aus 72 kg Butylacetat, 72 kg Äthylglykolacetat
und 70 kg dest. Wasser zugegeben, 10 Min. bei abgestellter Heizung verrührt, nach
Abstellen des Rührwerkes die wäßrige Phase abgetrennt und verworfen. Man wäscht
das Reaktionsgemisch nochmals mit 70 kg destilliertem Wasser aus, und destilliert
anschließend im Vakuum bei ca. 120 - 180 Torr unter Rückführung des organischen
Lösungsmittels das Restwasser ab. Anschließend wird belüftet und über eine Drucknutsche
abfiltriert.
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Man erhält 250 kg einer 30 Gew.-%igen Novolak-Lösung. Die Auslaufviskosität
einer mit Butylacetat auf 20 Gew.-% Feststoffgehalt verdünnten Probe, gemessen in
einem Fordbecher mit ~ = 2 mm bei 200, beträgt 83". Eine aus Benzol gefällte Probe
des Novolaks besitzt ein durchschnittliches Molgewicht M = 1370.
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os
Als lichtempfindliche Substanzen für das erfindungsgemäße
Material eignen sich vorzugsweise Haphthochinon- (1.2)-diazid-(2)-sulfonsäureester-
(5) und Naphthochinon- (1.2) -diazid- (2) -carbonsäureester-(5) insbesondere Ester
aus 4-Benzoyl-pyrogallol und Naphthochinon-(1.2)-diazid-(2)-sulfonsäure-(5), wie
sie in der DT-OS 2 208 699 beschrieben werden. Weitere Beispiele für geeignete lichtempfindliche
Verbindungen sind Naphtochinondiazide entsprechend DT-OS 1 522 458 der Formel
in der X für eine Fluorosulfongruppe und Y für ein Wasserstoffatom steht, weiter
Ester aus einer Naphtochinon- (1.2) -diazid-sulfonsäure und einer durch Hydroxylgruppen
substituierten aromatischen Verbindung, die das Tropolidinsystem enthält, wie sie
in der DT-OS 1 124 817 beschrieben werden.
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Die lichtempfindlichen Schichten des erfindungsgemäßen Materials können
außerdem Farbstoffe enthalten, die das erzeugte Bild vor und/oder nach der Entwicklung
sichtbar machen. Beispiele für solche Farbstoffe sind Kristallviolett (vgl. DT-OS
2 208 699), Methylviolett (G. Schulz, 'Farbstofftabellen', 7. Auflage (1931), Bd.
1, Seite 327, Nr. 783), Methylenblau oder Patentblau V
(#Schulz,
'Farbstofftabellen', S. 449, Nr. 1038 bzw. S. 349, Nr. 826).
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Als Lösungsmittel für die die Novolake der Erfindung enthaltenden
Schichtzusammensetzungen eignen sich organische Lösungsmittel wie z.B. Butylacetat,
Methyl- oder Äthylglykolacetat, Toluol, Chlorbenzol, Dichlorbenzol, Methyl-äthylketon,
Cyclohexanon oder Äthylglykol.
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Als Träger für die lichtempfindlichen Schichten des erfindungsgemäßen
Materials können ganz allgemein die für die Herstellung von Druckplatten und Ätzresistagen
üblichen Materialien verwendet werden, wie etwa Metallfolien oder -platten, z.B.
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aus Aluminium, Kupfer, Zink, Magnesium oder Stahl, ferner kupferkaschierte
Materialien wie Papier, Glasplatten oder Folien bzw. Platten aus polymeren Produkten
wie Celluloseestern, Polycarbonat, Polyester wie beispielsweise Polyäthylenterephthalat,
Polyamide wie Nylon, Platten aus Polystyrol, sowie aus mit Phenolharz getränkte
Glasfaservliese.
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Die Herstellung der erfindungsgemäßen lichtempfindlichen Materialien
kann nach den für diesen Zweck üblichen Beschichtungsverfahren erfolgen, wie z.B.
durch Tauchen, Aufschleudern, Walzenbeschichtung, im Spritzverfahren oder mit Hilfe
von sogenannten Vorhanggießersystemen. Dabei können die erfindungsgemäßen Photoresistlackformulierungen
ohne Zuhilfenahme von Verdickungs- oder Netzmitteln verarbeitet werden.
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Beim Tauchverfahren wird die zu beschichtende Platte in die Photolacklösung,
die sich in einem flachen Behälter befindet, eingetaucht und mit einer konstanten
Geschwindigkeit von beispielsweise 5-40 cm/Min. herausgezogen. Die Schichtdicke
des so aufgetragenen Photolacks ist eine Funktion der Lackviskosität
und
der Ziehgeschwindigkeit. Beim Aufschleudern wird die zu beschichtende Platte auf
einer rotierenden Unterlage mit der Photolacklösung begossen. Die Schichtdicke ist
hierbei eine Funktion der Rotationsgeschwindigkeit und der Lackviskosität.
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Beim Spritzverfahren wird die Photolacklösung mit einer Spritzpistole
auf die zu beschichtende Plaste aufgetragen. Hierbei ist die Schichtdicke eine Funktion
des Spritzdruckes und der öffnungsweite der Pistolendüse. Beim Walzenbeschichtungsverfahren
(Roller-Coater-Verfahren) werden die zu beschichtenden Platten kontinuierliche auf
einem Transportband mit einer maximalen Geschwindigkeit von etwa 4 m/sec. unter
zwei gegenläufigen Walzen hindurchgeführt. Die auf den Walzenspalt gegebene Photolacklösung
wird durch die tiefer stehende Auftragswalze auf die zu beschichtende Platte aufgetragen.
Die Schichtdicke ist dann eine Funktion der Lackviskosität und der Transportgeschwindigkeit.
Beim Vorhangbeschichtungsverfahren werden die zu beschichtenden Platten auf einem
Transportband mit einer maximalen Geschwindigkeit von 140-270 m/Min. durch einen
Lackvorhang hindurchgeführt, der durch das Ausgießen des Photolacks durch eine spaltförmige
Düsenlippe erzeugt wird. Die Schichtdicke ist hierbei eine Funktion der Lackviskosität,
der Transportgeschwindigkeit und der Spaltbreite der Düsenlippe.
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Für die Belichtung der lichtempfindlichen Schichten werden die in
der Reproduktionstechnik gebräuchlichen Lichtquellen verwendet,wie z.B.Kohle-Lichtbogenlampen,
Xenonlampen oder Quecksilberhochdrucklampen die zweckmäßigerweise neben sichtbarem
Licht einen wirksamen Anteil an ultraviolettem Licht abstrahlen.
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Die Entwicklung der belichteten Schichten erfolgt in einfacher Weise
durch Behandlung der Materialien mit wäßrig-alkalischen Lösungen. Geeignet sind
hierfür z.B. Bäder mit einem pH-Wert zwischen 9 und 13, die alkalische Verbindungen
wie Trinatrium phosphat, Natriumcarbonat, Natriumsilicat, die entsprechenden Caliumsalze
oder Mischungen von zwei oder mehreren der genannten alkalischen Verbindungen enthalten.
Weiter geeignet sind verdünnte wäßrige Pufferlösungen bzw. Lösungen hydrolisierbarer
Salze starker Basen mit schwachen Säuren wie z.B. Alkalisalze der verschiedenen
Formen der Kieselsäure.
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Die erfindungsgemäßen lichtempfindlichen Schichten können zur Herstellung
von Reliefbildern oder Druckformen für den Hoch-, Tief-, Flachdruck oder den Offsetdruck,
den Siebdruck oder andere Druckverfahren, die mit Reliefbildern arbeiten, verslendet
werden. Besonders interessante Anwendungsgebiete der erfindungsgemäßen Materialien
sind die Herstellung gedruckter Schaltungen, die Herstellung von geätzten Formteilen,
die Herstellung galvanisierter Formteile, sowie die Herstellung integrierter Mikroschaltkreise.
Die erfindungsgemäßen Schichten zeigen hierbei gegenüber den für diesen Zweck bisher
bekannten lichtempfindlichen Schichten erhebliche Vorteile. So lassen sie sich mit
stark verdünnten,physiologisch völlig unbedenklichen wäßrig alkalischen Lösungen
entwickeln, wobei scharfe Reliefbilder entstehen, die eine hohe Widerstandfähigkeit
gegen die üblichen Ätzmittel, wie z.B. Ferrichloridlösung (420 Be), 1 0%ige Ammoniumpersulfatlösung
oder Kupfer-(II)-chloridlösung in 10%iger Salzsäure aufweisen.
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Eijjon besonderen Vorteil gegenüber bekannten Positivlacken, deren
Basisharze Copolymere aus Styrol- und Acrylsäureäthylester oder die bekannte Novolake
mit einem durchschnitç chen Molekulargewicht von t-loS=600-700 sind, stellt die
hervorragende Stabilität der erfindungsgemäßen Schichten in alkalischen Behandlungsbädern
und ihre ausgezeichnete Elastizität dar. Diese Eigenschaften ermöglichen es z.B.
bei der Herstellung von gedruckten Schaltungen die Ausschußquote erheblich zu senken.
Ein weiterer
Vorteil ergibt sich aus dem günstigen Viskositäts-Feststoffverhältnis
der Gießzusammensetzungen der erfindungsgemäßen Schichten, das es möglich macht,
eine Gießzusammensetzung ohne besondere Maßnahmen wie die Zugabe von Verdickungs-
oder Netzmitteln nach verschiedenen Beschichtungsverfahren zu verarbeiten. Als günstig
wurde ein Feststoffgehalt von 26 Gew.-% bei einer Viskosität von 86 cP der erfindungsgemäßen
Photoresistlackformulierungen gefunden. übliche Positivlacke erreichen bei einem
Feststoffgehalt von 26 Gew.-% nur eine Viskosität von 13 cP. Die vorliegende Gießzusammensetzung
unterscheiden sich dadurch vorteilhaft von den mit bekannten Novo laken hergestellen,
deren Viskosität durch den Zusatz von viskositätserhöhenden Mitteln für eine Verarbeitung
z.B. in Rollen- oder Vorhanggießern vorbereitet werden muß. Bei Verwendung der Novolake
der Erfindung kann diese Anpassung an das Beschichtungssystem durch einfaches Verdünnen
der Beschichtungslösung erreicht werden.
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Die in den nachfolgenden Beispielen angegebene Brüchigkeit bzw. Elastizität
der Photoresistlacke wird nach der Kugeltiefungsmethode ermittelt.
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Dazu wird eine mit Aluminium bedampfte Terephthalsäurepolyglykolesterfolie
mit einer 4#u dicken Lackschicht versehen.
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Die Probe wird auf einer Unterlage befestigt, die eine Öffnung enthält,
wobei die Schichtseite der Probe der Öffnung zugewandt ist. Die Kugel wird nun mittels
einer Mikrometerschraube gegen die Probe gedrückt. Die Probe weicht dabei dem Druck
durch die Öffnung aus. Bestimmt wird die Tiefung in imin, bei der in der Lackschicht
die ersten Risse entstehen.
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Zur Bestimmung der Ausschußquote wird auf die zu vergleichenden Proben
ein 1,3/u dickes Schaltungsbild aufbelichtet, das eine Linienbreite von 35 um sowie
einen Linienabstand von 35/um aufweist (dies entspricht 7 Linien/mm).
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Die Proben werden dann mit einer Quecksilberhochdrucklampe, Leistung
200 Watt, im Abstand von 10 cm durch einen Graukeil T2 belichtet und anschließend
entwickelt. Getrocknet wurde 15 Minuten bei 800C. Die nicht funktionsfähigen Schaltungsbilder
werden ausgesondert.
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Beispiel 1 Lack 1: 77 g einer 30 gewichtprozentigen Lösung des Novolaks
1 mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von M =1200 wurden mit os 4 g eines
Esters aus 4-Benzoyl-pyrogallol und Naphthochinon-(1 ,2)-diazid- (2)-sulfonsäure-
(5) als lichtempfindliche Substanz versetzt und mit 18 g Äthylglykol auf einen Feststoffgehalt
von 26 Gew.-% eingestellt. Der so hergestellte Positivphotolack hatte eine Viskosität
von 86 cP und konnte ohne zusätzliche Maßnahmen sowohl mit Hilfe einer Antragswalze
als auch mittels eines Vorhanggießers auf eine Unterlage aus kupferkaschiertem,
mit Phenolharz getränktem Glasfaservlies mit einer Sichtdicke von 4/u aufgetragen
werden.
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Lack 2: In der Lackzusammensetzung 1 wurde der dort angegebene Novolak
durch die gleiche Menge eines Novolaks auf der Basis von Phenol/ Formaldehyd mit
einem durcllschnittlichen Molekulargewicht von M =600 ersetzt.
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os Der auf diese Weise hergestellte Positivlack hatte einen Feststoffgehalt
von 26 Gew.-% und eine Viskosität von 13,2 cP. Um mit dieser Gießzusammensetzung
mittels Walzenantrags und Vorhangsgießer eine 4 u dicke Schicht herstellen zu können,
mußten 20 g Äthylcellulose pro Liter Photolack als Verdickungsmittel zugesetzt werden.
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Lack 3: Durch Verwendung eines Copolymeren aus Styrol- und Acrylsäureester
anstelle des Novolaks in der Zusammensetzung von Lack 1 erhielt man einen Positivlack,
der bei einem Feststoffgehalt von 26 Gew. -% eine Viskosität von 12,2 cP aufwies.
Auch in diesem Falle mußten 20 g des für Lack 2 verwendeten Verdickungsmittels zugesetzt
werden, um durch Walzenantrag oder Vorhangsgiesser eine 4/u dicke Schicht zu erhalten.
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Ein Vergleich der Elastizitäten und der Ausschußquoten der drei Probeschichten
führte zu folgendem Ergebnis: Lack Elastizität (mm) Ausschußquote (%) Lack 1 0,18
3 Lack 2 0,06 15 Lack 3 0,06 10 Beispiel 2 Die Lackzusammensetzungen 1, 2 und 3
wurden in einer Schichtdikke von 4/u auf eine mit einer Kupferschicht versehene
und aus einem mit Phenolharz getränkten Glasfaservlies bestehenden Un-0 terlage
aufgetragen. Die Platte wurde 15 Minuten bei 80 C getrocknet und durch eine transparente
Negativvorlage einer gedruckten Schaltung mit einer Quecksilberhochdrucklampe von
200 Watt im Abstand von 10 cm 4 Minuten belichtet. Anschließend wurden die Materialien
in 0,8%iger NaOH-Lösung so lange entwickelt, bis die aufbelichteten Leiterzüge der
gedruckten Schaltung zerstört waren. Bei dieser Behandlung zeigte Lack 1 die weitaus
größte Beständigkeit.
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Lack Beständigkeit in 0,8 %iger NaOH Lack 1 5 Min.
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Lack 2 1 Min.
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Lack 3 Beispiel 3 Die Lackzusammensetzungen 1,2 und 3 wurden wie in
Beispiel 2 beschrieben auf die dort angegebene Unterlage aufgetragen. Anschließend
wurden die Proben 15 Min. bei 800C getrocknet und dann mit der in Beispiel 2 angegebenen
Lichtquelle durch einen 19 Stufen Graukeil 5 4 Min. belichtet.
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Die Platten wurden einheitlich durchv Behandlung mit 0,8%iger Natronlauge
2 Minuten entwickelt, anschließend mit Wasser gespült und mit ölfreier Preßluft
getrocknet.
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Die der Lackzusammensetzung 1 entsprechende Schicht zeigte ein Keilbild
mit 10 Stufen, die Schichten aus Lack 2 und Lack 3 lieferten 14 Keilstufen. Daraus
ergab sich für Lack 1 eine optimale Belichtungszeit von 2 Min. und für die Lacke
2 und 3 eine Belichtungszeit von 4 Min. Die Ergebnisse sind nochmals in der folgenden
Tabelle zusammengestellt.
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Lack Optimale Belichtungszeit entsprechend Beispiel 2 Lack 1 2 Min.
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Lack 2 4 Min.
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Lack 3 4 Min.