KR100271216B1 - Method of fabricating printed circuit board using dry film resist - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 드라이 필름 레지스트를 이용한 인쇄회로기판의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 통상 인쇄회로기판으로 사용되는 구리적층판에 드라이 필름 포토레지스트를 이용하여 회로를 제조함에 있어서 공정 변경에 의해 포토레지스트의 해상도 및 세선밀착력을 향상시켜 회로 패턴의 미세화를 구현토록 한 인쇄회로기판의 제조공정에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a printed circuit board using a dry film resist, and more particularly, to photoresist by a process change in manufacturing a circuit using a dry film photoresist on a copper laminated board commonly used as a printed circuit board. The present invention relates to a manufacturing process of a printed circuit board to realize finer circuit patterns by improving the resolution and fine line adhesion.
인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit Board)에 회로를 형성하는 데에는 통상 드라이 필름 레지스트(DFR, Dry Film Resistor)가 사용되는데, 이를 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.To form a circuit on a printed circuit board (PCB), a dry film resist (DFR) is generally used, which will be described below with reference to FIG. 1.
PCB에 사용되는 구리적층판을 라미네이션 하기 위해 먼저 전처리 공정(S10)을 거친다. 전처리공정은 외층공정에서는 드릴링, 디버링(deburing), 정면 등의 순이며, 내층공정에서는 정면 또는 산세를 거친다.In order to laminate the copper-clad laminates used in the PCB, the pretreatment process (S10) is first performed. The pretreatment process is followed by drilling, deburring, and front in the outer layer process, and the front or pickling in the inner layer process.
전처리 공정을 거친 구리적층판에 회로를 형성하기 위해서는 일반적으로 구리적층판의 구리층 위에 DFR을 라미네이션(적층) 한다(S20). 이 공정에서는 라미네이터를 이용하여 DFR의 커버필름(보호필름)을 벗겨내면서 DFR의 포토레지스트를 구리층 위에 라미네이션 시킨다. 이때 라미네이션은 통상 로울러 속도 0.5∼3.5m/분, 히터온도 110∼130℃, 로울러 압력 10∼70N/㎥에서 진행한다.In order to form a circuit on the copper laminated plate that has been subjected to the pretreatment process, a DFR is generally laminated (laminated) on the copper layer of the copper laminated plate (S20). In this process, the photoresist of the DFR is laminated on the copper layer while the cover film (protective film) of the DFR is peeled off using a laminator. At this time, the lamination is usually performed at a roller speed of 0.5 to 3.5 m / min, a heater temperature of 110 to 130 ° C., and a roller pressure of 10 to 70 N / m 3.
다음 원하는 회로패턴이 형성된 포토마스크를 이용하여 DFR의 포토레지스트에 대해 노광(Exposure)을 진행한다(S30). 이 과정에서 포토마스크에 자외선을 조사하면 자외선이 조사된 포토레지스트는 거기에 함유된 광개시제에 의해 중합이 개시된다. 먼저 초기에는 포토레지스트내의 산소가 소모되고, 다음 활성화된 모노머가 중합되어 가교반응이 일어나고 그 후 많은 양의 모노머가 소모되면서 중합반응이 진행된다. 한편 미노광 부분은 여전히 노광전의 레지스트 상태로 남아 있게 된다.Next, an exposure is performed on the photoresist of the DFR using the photomask on which the desired circuit pattern is formed (S30). In this process, when ultraviolet rays are irradiated to the photomask, the photoresist irradiated with ultraviolet rays is initiated by the photoinitiator contained therein. Initially, oxygen in the photoresist is consumed, and then the activated monomer is polymerized to cause a crosslinking reaction, and then a large amount of monomer is consumed to proceed with the polymerization reaction. On the other hand, the unexposed portion still remains in the resist state before exposure.
다음 포토레지스트의 미노광 부분을 제거하는 현상(Development)공정(S40)을 진행하는데, DFR이 유기용매 현상형인 경우에는 통상 1,1,1-트리클로로에탄을 사용하여 현상하고, DFR이 알카리수용액 현상형인 경우에는 염기성 수용액, 이를테면 0.5∼2.0%의 무기염(트리소듐포스페이트, 소듐카보네이트, 포타슘카보네이트)과 물로 이루어지거나 여기에 2-(2-부톡시에톡시) 에탄올과 같은 친수성 용매가 2∼10% 범위에서 첨가된 용액을 이용하여 현상한다. 이 과정에서 미노광 부분의 포토레지스트는 현상액내에서 결합제 고분자의 카르복시산이 강염기와 반응하여 나트륨염이 되어 씻겨나가고, 경화된 포토레지스트는 현상후에도 씻기지 않고 남아 있게 된다.Next, a development process (S40) of removing unexposed portions of the photoresist is performed. When the DFR is an organic solvent developing type, it is usually developed using 1,1,1-trichloroethane, and the DFR is an alkaline aqueous solution. In the case of developing type, it is composed of basic aqueous solution, such as 0.5 to 2.0% of inorganic salt (trisodium phosphate, sodium carbonate, potassium carbonate) and water, or 2 to 2-hydroxy solvent such as 2- (2-butoxyethoxy) ethanol. It is developed using a solution added in the 10% range. In this process, the photoresist of the unexposed portion is washed out as the sodium salt by the reaction of the carboxylic acid of the binder polymer with the strong base in the developer, and the cured photoresist remains unwashed even after development.
다음 내층 및 외층 공정(S50)에 따라 다른 공정을 거쳐 회로가 형성된다. 내층공정에서는 부식과 박리 공정을 진행하여 기판상에 소정의 회로를 형성한다. 한편 외층공정에서는 도금공법 또는 텐팅(Tenting)공법을 이용하여 회로를 형성하는데, 이중에 도금공법은 동 도금 및 솔더 도금후 포토레지스트를 박리하고 에칭과 솔더 박리를 진행하여 소정의 회로를 형성시킨다.Next, a circuit is formed through different processes according to the inner layer and outer layer processes (S50). In the inner layer process, a corrosion and peeling process is performed to form a predetermined circuit on the substrate. In the outer layer process, a circuit is formed using a plating method or a tenting method, in which a plating method peels a photoresist after copper plating and solder plating, and proceeds with etching and solder peeling to form a predetermined circuit.
위와 같이 DFR을 이용하여 PCB에 회로를 패터닝하는 경우, 통상 0.1㎜ 정도까지의 회로선폭을 얻을 수 있다. 하지만 최근 전자기기의 소형화, 경량화, 고성능화, 고신뢰성화에 따라 여기에 사용되는 인쇄회로기판에 대해서도 고밀도화, 고성능화, 고정밀화가 강력히 요구되고 있어 회로선폭을 보다 줄일 수 있는 방안이 요구되고 있는 실정이다.When patterning a circuit on a PCB using the DFR as described above, it is possible to obtain a circuit line width of about 0.1 mm. However, with the recent miniaturization, light weight, high performance, and high reliability of electronic devices, high density, high performance, and high precision are also required for printed circuit boards.
구체적으로 경화된 포토레지스트가 기판으로부터 떨어지는 현상은 라미네이션 직전의 기판 세척 불량, 라미네이션시 과다한 열 접촉, 라미네이션 후 노광전까지의 보존시간이 불충분, 노광 부족 등에 의해 발생하거나, 현상전 베이스 필름을 너무 빨리 제거하였을 경우에 일어난다.Specifically, the phenomenon that the cured photoresist falls from the substrate may be caused by a poor cleaning of the substrate immediately before lamination, excessive thermal contact during lamination, insufficient storage time before exposure after lamination, insufficient exposure, or the base film removed before development too quickly. Occurs when
그러나 DFR을 사용하는 경우 공정 조건이 적절하여도 회로선폭을 0.1㎜ 이하로 가져가면 위와 같은 현상이 발생한다. 그 이유는 미세패턴으로 포토레지스트를 노광하게 되면 미노광 포토레지스트의 현상시 기판으로부터 경화된 포토레지스트가 떨어지는 현상이 발생하여 구리층의 식각시 과도식각 등에 의해 원하는 회로 패턴을 얻을 수 없기 때문이다.However, in the case of using the DFR, even if the process conditions are appropriate, the above phenomenon occurs when the circuit line width is less than 0.1 mm. The reason is that when the photoresist is exposed with a fine pattern, a phenomenon in which the cured photoresist falls from the substrate during development of the unexposed photoresist occurs, and thus a desired circuit pattern cannot be obtained due to excessive etching during etching of the copper layer.
이와 같이 기존에는 DFR 즉, 포토레지스트의 해상도 및 세선밀착력이 부족하여 회로선폭을 0.1㎜ 이하로 가져가기 위해서는 엄격한 공정관리가 필요하였다.As described above, strict process control was required to bring the circuit line width to 0.1 mm or less due to lack of resolution and fine wire adhesion of DFR, that is, photoresist.
따라서 본 발명은 이러한 종래 기술의 단점을 해결하고자 한 것으로, 그 목적은 공정 변경에 의해 DFR(구체적으로 포토레지스트)의 세선밀착력 및 해상도를 향상시켜 회로패턴의 미세화를 실현할 수 있도록 한 드라이 필름 레지스트를 이용한 인쇄회로기판의 제조방법을 제공하는 데에 있다.Therefore, the present invention is to solve the disadvantages of the prior art, the purpose of the dry film resist to improve the fine line adhesion and resolution of the DFR (specifically photoresist) by the process change to realize the miniaturization of the circuit pattern The present invention provides a method for manufacturing a printed circuit board.
도 1은 인쇄회로기판에 대한 일반적인 회로 제조공정을 나타낸 블록도.1 is a block diagram illustrating a general circuit manufacturing process for a printed circuit board.
도 2는 본 발명에 따른 인쇄회로기판의 회로 제조공정을 나타낸 블록도.Figure 2 is a block diagram showing a circuit manufacturing process of the printed circuit board according to the present invention.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 드라이 필름 레지스트를 이용한 인쇄회로기판의 제조방법은 인쇄회로기판에 회로 패턴을 형성함에 있어서 노광 진행 후 경화된 포토레지스트를 열처리 하여 미세회로의 패터닝을 가능케 한 데에 특징이 있다.The method of manufacturing a printed circuit board using a dry film resist to achieve the object of the present invention is to form a circuit pattern on the printed circuit board to heat the cured photoresist after the exposure process to enable the patterning of the fine circuit There is a characteristic.
구체적으로 도 2를 참조하여 본 발명의 회로 패터닝 방법을 설명한다.Specifically, the circuit patterning method of the present invention will be described with reference to FIG. 2.
먼저, 기존과 같이 전처리 공정(S10)을 거친 PCB(기판)의 상부에 DFR을 라미네이션 하고(S20), 원하는 회로 패턴이 형성된 포토마스크를 사용하여 드라이 필름의 포토레지스트에 자외선을 조사하여 노광을 진행한다(S30).First, the DFR is laminated on the upper part of the PCB (substrate) which has been subjected to the pretreatment process (S10) as before (S20), and the exposure is performed by irradiating ultraviolet rays to the photoresist of the dry film using a photomask on which a desired circuit pattern is formed. (S30).
다음 상기 공정의 처리물을 열처리 하는데(S35), 이 공정이 본 발명의 핵심이다.Next, to heat-treat the processed material of the process (S35), this process is the core of the present invention.
열처리 공정은 기판의 표면온도(ST)를 50℃∼150℃, 보다 바람직하게는 80∼140℃로 하고, 열처리시간 5∼600초, 보다 좋게는 5∼60초로 진행하는 것이 바람직하다. 열처리시간은 DFR이 열경화하지 않는 범위내에서 진행할 수 있으며, 열처리온도가 낮으면 오랜시간 동안 열처리 할 수 있고, 반면 온도가 높으면 열처리시간을 줄이는 것이 바람직하다. 노광후 열처리까지의 소요시간에 제약은 없으나 노광후 10분 이내 보다 좋게는 3분 이내에 열처리하는 것이 보다 우수한 해상도와 직각의 측벽(Sidewall)을 얻는데 유리하다.In the heat treatment step, the surface temperature ST of the substrate is set to 50 ° C to 150 ° C, more preferably 80 to 140 ° C, and the heat treatment time is preferably 5 to 600 seconds, more preferably 5 to 60 seconds. The heat treatment time can be carried out within the range that the DFR is not thermally cured. If the heat treatment temperature is low, the heat treatment time can be performed for a long time, while if the temperature is high, it is desirable to reduce the heat treatment time. There is no restriction on the time required for post-exposure heat treatment, but heat treatment within 10 minutes after exposure is advantageous for obtaining better resolution and right angle sidewalls.
본 발명의 열처리 공정에서는 가열롤이나 열풍오븐을 이용하는데, 가열롤을 사용하는 경우에는 가열롤 1∼3개, 가열롤의 온도 80∼160℃, 가열롤의 구동속도 분당 0.2∼5.0m, 가열롤의 압력 10∼90psi의 공정조건을 적어도 하나 이상 만족하도록 공정을 진행한다. 한편, 열풍오븐을 이용하는 경우에는 열풍오븐을 80∼200℃의 온도로 설정하고 5∼600초 열처리 진행한다. 열풍오븐을 이용하는 경우에는 폴리에스터 베이스 필름을 벗기고 열처리 할 수 있다. 베이스 필름을 벗기고 열처리 하는 경우 열경화시간이 길어져 보다 오랜시간 동안 열처리 할 수 있다.In the heat treatment process of the present invention, a heating roll or a hot air oven is used, but in the case of using a heating roll, one to three heating rolls, a temperature of 80 to 160 ° C of the heating roll, a driving speed of the heating roll of 0.2 to 5.0 m per minute, and heating The process is carried out to satisfy at least one or more of the process conditions of the pressure of the roll 10 ~ 90psi. On the other hand, in the case of using a hot air oven, the hot air oven is set at a temperature of 80 to 200 ° C. and heat-treated for 5 to 600 seconds. In the case of using a hot air oven, the polyester base film may be peeled off and heat treated. When the base film is peeled off and heat treated, the heat curing time is long, and thus heat treatment may be performed for a longer time.
이를 간추려 표기하면 다음과 같다.In summary, it is as follows.
가열롤의 경우In case of heating roll
1개 ≤ n ≤ 3개, 80℃ ≤ T ≤ 160℃1 ≤ n ≤ 3, 80 ℃ ≤ T ≤ 160 ℃
0.2m/분 ≤ V ≤ 5.0m/분, 10psi ≤ P ≤ 90psi0.2 m / min ≤ V ≤ 5.0 m / min, 10 psi ≤ P ≤ 90 psi
단, 여기서 n은 가열롤의 개수, T는 가열롤의 온도, V는 가열롤의 구동속도, P는 가열롤의 압력을 의미한다.Where n is the number of heating rolls, T is the temperature of the heating roll, V is the driving speed of the heating roll, and P is the pressure of the heating roll.
열풍오븐의 경우In case of hot air oven
80℃ ≤ T ≤ 200℃, 5초 ≤ t ≤ 600초80 ° C ≤ T ≤ 200 ° C, 5 seconds ≤ t ≤ 600 seconds
단, 여기서 T는 열풍오븐의 설정온도, t는 열처리시간을 의미한다.Where T is the set temperature of the hot air oven and t is the heat treatment time.
열처리 공정에 있어서 상기 범위의 조건을 벗어나는 경우에는 충분한 열처리가 이루어지지 않아 뚜렷한 포토레지스트의 세선밀착력이나 해상도의 향상을 기대하기 어렵거나 과도한 열처리에 의해 미노광 포토레지스트의 경화가 이루어져 추후 현상 및 박리 공정을 진행하는데 어려움이 따른다.In the heat treatment process, if the temperature is out of the above range, sufficient heat treatment is not performed, so it is difficult to expect a sharp improvement in fine wire adhesion or resolution of the photoresist, or the unexposed photoresist is hardened by excessive heat treatment. It is difficult to proceed.
다음 내층 및 외층 공정에 따라 후속공정을 진행한다.Next, follow-up processes are carried out according to the inner layer and outer layer processes.
본 발명에서는 다음과 같은 DFR을 사용하여 PCB의 제조공정, 구체적으로 위와 같이 PCB에 회로 패터닝 공정을 진행한 후 포토레지스트의 세선 밀착력 및 해상도를 측정하였다.In the present invention, using the following DFR, the PCB manufacturing process, specifically the circuit patterning process to the PCB as described above after measuring the fine wire adhesion and resolution of the photoresist.
본 발명에서는 표 1 및 표 2에 나타낸 포토레지스트 조성을 갖는 DFR을 PCB의 상부 구리층 위에 라미네이션 한 후 다음과 같이 노광, 열처리 및 현상 공정을 진행하고, 경화된 포토레지스트에 대해 물성을 측정하였다.In the present invention, after laminating the DFR having the photoresist compositions shown in Table 1 and Table 2 on the upper copper layer of the PCB, the exposure, heat treatment, and development processes were carried out as follows, and physical properties of the cured photoresist were measured.
표 1. 드라이 필름 포토레지스트 A (DFR-A)Table 1. Dry Film Photoresist A (DFR-A)
표 2. 드라이 필름 포토레지스트 B (DFR-B)Table 2. Dry Film Photoresist B (DFR-B)
먼저 열처리 공정에서 가열롤을 사용한 경우, 가열롤의 갯수 2개(또는 2회 통과), 압력 70psi, 속도 8.2ft/분, 노광에서 열처리 까지 소요시간 12초의 조건에서 시험하였으며, 이 경우의 포토레지스트 두께와 노광량에 따른 감도, 해상력, 세선밀착력을 표 3에 나타냈다.First, when a heating roll was used in the heat treatment process, it was tested under conditions of two (or two passes), a pressure of 70 psi, a speed of 8.2 ft / min, a time required from exposure to heat treatment of 12 seconds, and a photoresist in this case. Table 3 shows the sensitivity, resolution, and thin wire adhesion according to the thickness and exposure dose.
표 3. 경화된 포토레지스트의 물성 1Table 3. Physical Properties of Cured Photoresist 1
상기 표 3을 참조하면, 가열롤을 이용하여 열처리를 한 경우 열처리를 하지 않은 경우에 비해 포토레지스트의 감도가 조금 떨어지고, 해상도에 있어서는 뚜렸이 향상되었으며, 세선밀착력에 있어서는 조금 향상된 결과를 얻을 수 있었다.Referring to Table 3 above, when the heat treatment was performed using a heating roll, the sensitivity of the photoresist was slightly decreased compared to the case where the heat treatment was not performed. .
표 4. 경화된 포토레지스트의 물성 2Table 4. Physical Properties of Cured Photoresist 2
위 표 4는 열처리 공정에서 열풍오븐을 사용한 경우로서, 열풍오븐의 설정온도 120℃ 및 150℃, 열처리시간 12초, 노광에서 열처리 까지 소요시간 35초의 조건에서 공정을 진행한 후의 포토레지스트 두께와 노광량에 따른 감도, 해상도, 세선밀착력을 나타냈다.Table 4 above shows the case of using the hot air oven in the heat treatment process, the photoresist thickness and the exposure amount after the process in the conditions of the set temperature 120 ℃ and 150 ℃ of the hot air oven, heat treatment time 12 seconds, the time required from exposure to heat treatment 35 seconds Sensitivity, resolution, and thin line adhesion were shown.
표 4를 참조하면, 열풍오븐을 이용하여 열처리를 한 경우 열처리를 하지 않은 경우에 비해 가열롤을 사용한 경우와 같이 포토레지스트의 감도는 조금 떨어지고, 해상도는 뚜렸이 향상되었으며, 세선밀착력은 조금 향상 되었다.Referring to Table 4, when the heat treatment was performed using a hot air oven, the sensitivity of the photoresist was slightly decreased, the resolution was improved, and the fine wire adhesion was slightly improved, as in the case of using the heating roll, compared to the case where the heat treatment was not performed. .
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 기존 공정에서 포토레지스트의 노광 후 열처리를 행함에 의해 DFR의 세선밀착력 및 해상도를 향상시킴으로써 결국 인쇄회로기판의 회로선폭을 줄여 회로패턴의 미세화를 실현할 수 있도록 한 효과를 갖는다.As described in detail above, the present invention improves the fine wire adhesion and resolution of the DFR by performing post-exposure heat treatment of the photoresist in the existing process, so that the circuit line width of the printed circuit board can be reduced to realize miniaturization of the circuit pattern. Has an effect.
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| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
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Payment date: 20060627 Year of fee payment: 7 |
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