KR100937041B1

KR100937041B1 - 드라이 필름 포토레지스트를 이용한 인쇄회로기판 및리드프레임의 제조방법

Info

Publication number: KR100937041B1
Application number: KR1020040016395A
Authority: KR
Inventors: 한국현; 최준혁; 김정근
Original assignee: 주식회사 코오롱
Priority date: 2004-03-11
Filing date: 2004-03-11
Publication date: 2010-01-18
Also published as: KR20050091923A

Abstract

본 발명은 박막 및 후막 드라이 필름 포토레지스트(이하, DFR이라 함)를 사용하여 PCB, Lead Frame, BGA 등의 제조 시 DFR을 라미네이션한 다음 노광 공정을 수행하기 전에 DFR의 기재필름인 PET를 벗긴 후 건조한 다음 노광 공정을 진행하여 드라이 필름 포토레지스트의 기본물성인 해상도를 향상시킬 수 있는 인쇄회로기판 및 리드프레임의 제조방법을 제공한다.

Description

드라이 필름 포토레지스트를 이용한 인쇄회로기판 및 리드프레임의 제조방법{Manufacturing process for printed circuit board, lead frame, BGA, etc. with dry film photoresist)}

도 1은 인쇄회로기판에 대한 일반적인 제조공정을 나타낸 블록도이고,

도 2는 본 발명에 따른 인쇄회로기판의 제조공정을 나타낸 블록도이다.

본 발명은 박막 및 후막 드라이 필름 포토레지스트(이하, DFR이라 함)를 사용하여 PCB, Lead Frame, BGA 등의 제조 시 DFR을 라미네이션한 다음 노광 공정을 수행하기 전에 DFR의 기재필름인 PET를 벗긴 후 건조한 다음 노광 공정을 진행하여 드라이 필름 포토레지스트의 기본물성인 해상도를 향상시킬 수 있는 인쇄회로기판 및 리드프레임의 제조방법에 관한 것이다.

인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board)에 회로를 형성하는 데에는 통상 DFR이 사용되는데, 이를 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

PCB의 원판소재인 구리적층판을 라미네이션하기 위해 먼저 전처리 공정을 거친다. 전처리공정은 외층공정에서는 드릴링, 디버링(deburing), 정면 등의 순이며, 내층공정에서는 정면 또는 산세를 거친다. 정면공정에서는 bristle brush 및 jet pumice 공정이 주로 사용되며, 산세는 soft etching 및 5wt% 황산산세를 거친다.

전처리 공정을 거친 구리적층판에 회로를 형성시키기 위해서는 일반적으로 구리적층판의 구리층 위에 DFR을 라미네이션한다. 이 공정에서는 라미네이터를 이용하여 DFR의 보호 필름을 벗겨내면서 DFR의 포토레지스트층을 구리표면위에 라미네이션시킨다. 일반적으로 라미네이션 속도 0.5∼3.5m/min, 온도 100∼130℃, 로울러 압력 가열롤압력 10∼90psi에서 진행한다.

라미네이션 공정을 거친 인쇄회로기판은 기판의 안정화를 위하여 15분 이상 방치한 후 원하는 회로패턴이 형성된 포토마스크를 이용하여 DFR의 포토레지스트에 대해 노광을 진행한다. 이 과정에서 아트워크(포토마스크)에 자외선을 조사하면 자외선이 조사된 포토레지스트는 조사된 부위에서 함유된 광개시제에 의해 중합이 개시된다. 먼저 초기에는 포토레지스트 내의 산소가 소모되고, 다음 활성화된 모노머가 중합되어 가교반응이 일어나고 그 후 많은 양의 모노머가 소모되면서 중합반응이 진행된다. 한편 미노광 부위는 가교 반응이 진행되지 않은 상태로 존재하게 된다.

다음 포토레지스트의 미노광 부분을 제거하는 현상공정을 진행하는데, 알카리 현상성 DFR인 경우 현상액으로 0.8∼1.2wt%의 포타슘카보네이트(K₂CO₃) 및 소듐 카보네이트(Na₂CO₃) 수용액을 사용한다. 이 공정에서 미노광 부분의 포토레지스트는 현상액 내에서 결합제 고분자의 카르복시산과 현상액의 비누화 반응에 의해서 씻겨져 나가고, 경화된 포토레지스트는 구리 표면 위에 잔존하게 된다.

다음 내층 및 외층 공정에 따라 다른 공정을 거쳐 회로가 형성된다. 내층공정에서는 부식과 박리공정을 통하여 기판 위에 회로가 형성되며 외층 공정에서는 도금 및 텐팅 공정을 거친 후 에칭과 솔더 박리를 진행하고 소정의 회로를 형성시킨다.

위와 같이 DFR을 이용하여 PCB에 회로를 패터닝하는 경우, 통상 0.1mm(100㎛)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 실정이며, 이에 따라 DFR의 해상도 향상 및 세선 밀착력 증대 또한 요구되어지고 있다.

해상도나 세선 밀착력을 올리는 방법으로는 보다 우수한 물성을 갖는 DFR Film을 사용하는 방법 또는 일반적으로 DFR은 두께가 얇아질수록 기본 물성이 향상되므로 DFR을 두께가 얇은 것을 사용하는 방법을 사용할 수 있다.

그러나 얇은 박막의 DFR을 사용시 추종성이 약해지고, 특히 외층용인 텐팅이나 도금용은 그 두께를 마음대로 낮출 수가 없다.

이에 본 발명자들은 PCB나 리드프레임의 제조공정의 변경을 통해서 해상도를 좀더 향상시킬 수 있는 방법을 모색하던 중, DFR을 라미네이션한 후 노광하기 전에 DFR의 기재필름인 PET를 박리시킨 다음 이를 건조한 후 노광시킨 결과, 아트워크(포토마스크)와 포토레지스트층과의 오프 콘택트(Off Contact)를 없앨 수 있게 되어 보다 미세한 회로를 형성하여 결과적으로 고밀도 회로를 형성할 수 있음을 알게되어 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 미세한 회로를 형성하여 고밀도 회로를 형성할 수 있는 인쇄회로기판 및 리드프레임의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 DFR을 이용한 인쇄회로기판의 제조방법은 PCB의 원판소재인 구리적층판을 전처리하는 단계; 상기 구리적층판의 구리층 위에 포토레지스트층과 기재필름층이 순차적으로 적층된 DFR을 라미네이션하는 단계; 상기 DFR의 기재필름층을 박리시키는 단계; 30∼80℃에서 5∼1200초 동안 건조하는 단계; 노광하는 단계; 미노광 부분을 제거하기 위해 현상하는 단계; 및 내층 및 외층 공정를 거쳐 회로를 형성하는 단계를 포함하는 것임을 그 특징으로 한다.

이와같은 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

일반적인 PCB 제조방법에서는 DFR을 라미네이션한 다음 DFR의 기재필름인 PET가 붙어 있는 상태에서 노광 공정을 실시하고 있었다. 기재필름(Base Film)으로 사용된 PET의 두께가 약 19㎛ 정도인 것이 일반적인 바, 기재필름이 PCB, Lead Frame, BGA 제조시에 사용되는 아트워크(포토 마스크)와 실제로 광중합 반응을 하게 되는 포토레지스트층과의 오프 콘택트(Off Contact)를 유발, 빛을 산란시키고 이에 따라 해상도에 악영향을 주게 되며, 결과적으로 고밀도 회로의 형성에 장애를 주게 된다.

본 발명에서는 이를 해결하기 위한 방안으로써 DFR의 라미네이션 후 기재필름인 PET 필름을 박리시켜 아트워크와 포토레지스트층과의 오프 콘택트 유발을 방지하도록 한 것이다. 그런데, PET를 박리하게 되면 상당히 점성을 가지는 포토레지스트층은 아트워크(포토 마스크)와 직접 접촉시 아트워크를 오염시키고 공정 중에 있는 기판도 손상을 줄 수 있다. 따라서 이를 방지하기 위해 PET 박리 후에 건조 공정을 거쳐서 포토레지스트층의 점성을 완전히 제거한 후 노광을 실시하도록 한 것이다.

구체 공정도는 도 2에 나타낸 바와 같다.

먼저, 일반적인 PCB 제조에서와 마찬가지로 PCB 원판의 구리적층판을 전처리한 다음, 여기에 DFR을 라미네이션한다.

DFR은 통상 이형층, 포토레지스트층 및 기재필름이 순차적으로 적층된 구조를 갖는 바, 라미네이션시에 이형층을 벗겨내고 구리적층판에 포토레지스트층이 도포되도록 한다.

본 발명에서는 라미네이션된 DFR의 기재필름을 박리시킨다.

기재필름의 박리는 작업자가 직접 칼등의 도구를 사용하여 박리시킬 수도 있고 현재 상용화된 Auto Stripper를 사용한 방법으로 수행될 수 있다. 그 방법은 한정되는 것은 아니다.

그리고 나서, 노출된 포토레지스트층의 점성을 없애기 위해서 건조공정을 거치는 바, 건조공정은 특별히 그 수단이 한정되는 것은 아니나 바람직하기로는 열풍 건조이다. 열풍 오븐을 이용한 건조시 온도는 30∼80℃이며 열처리 시간은 5∼1200초인 것이 바람직하다. 만일, 건조온도나 시간이 상기 범위를 벗어나게 되면 포토레지스트층의 두께와 관련되지만, 너무 적은 시간은 건조시 점성이 없어지지 않아서 아트워크를 오염시킬 수 있고, 너무 오래 건조시 포토레지스트층의 열경화가 일어나는 문제가 있을 수 있다.

그 다음, 통상의 방법에 따라서 노광, 현상 및 내층 및 외층 공정에 따라 후속공정을 진행하게 되면 회로를 형성할 수 있다.

이와같은 본 발명의 공정을 적용하기에 바람직한 DFR로는 고해상용에 주로 사용되는 박막 DFR과 외층에 사용되어지는 후막 DFR을 들 수 있는 바, 박막 DFR이라 함은 포토레지스트층의 두께가 5 내지 20㎛ 정도인 것이며, 후막 DFR은 포토레지스트층의 두께가 30 내지 100㎛인 것으로서 정의되어질 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

본 실시예들에서는 다음 표 1에 나타낸 드라이 필름 포토레지스트 조성을 갖 는 드라이 필름 포토레지스트를 PCB의 상부 구리층 위에 라미네이션 한 후 다음과 같이 PET 박리, 건조, 노광, 현상 공정을 진행하고, 경화된 레지스트에 대해 물성을 측정하였다.

우선 라미네이션 전까지의 공정은 동일하므로 라미네이션 공정까지 거친 기판에서 PET를 작업자가 직접 칼등의 도구를 사용하여 박리시킬 수도 있고 현재 상용화된 auto Stripper를 사용한 방법으로 박리하고 이를 건조 공정으로 보냈다. 열풍오븐의 설정온도 30∼80℃, 열처리시간 5∼1200초에 걸쳐서 건조처리 하였다.

사용된 DFR 두께 및 방법에 따른 감도, 해상도, 및 세선밀착력은 다음 표 2와 같다.

조 성		함량(중량%)
고분자결합제	고분자결합제 A	48
광개시제	벤조페논 4,4'-(비스디에틸마미노)벤조페논 루코 크리스탈 바이올렛 톨루엔술폰산1수화물 다이아몬드 그린 GH	2.0 3.0 3.0 0.5 0.5
광중합성 단량체	9G APG-400 BPE-500	15.0 5.0 10.0
용매	메틸에틸케톤	13.0
고분자 결합제A: KOLON KBIP-3 루코 크리스탈 바이올렛: 4,4',4''-트리스(디메틸아미노)트리페닐메탄, Hodogaya Chemical Co., Ltd 제품 다이아몬드 그린 GH: Hodogaya Chemical Co., Ltd 제품 9G: 폴리에틸렌 글리콜 #400 디메타크릴레이트, 신나카무라 케미컬사 제품 APG-400: 폴리프로필렌 글리콜 #400 디아크릴레이트, 신나카무라 케미컬사 제품 BPE-500: 2-2, 비스[4-(메타크릴옥시 폴리에톡시)페닐]프로판, 신나카무라 케미컬사 제품

	노광량^*1	DFR-A(5㎛^*2)		DFR-A(10㎛^*2)		DFR-A(20㎛^*2)
		방법		Method		Method
		종래	본 발명	종래	본 발명	종래	본 발명
감도^*3	20	7.0	6.8	7.0	6.7	7.0	6.7
	30	8.0	7.5	8.0	7.7	8.0	7.5
	40	9.0	8.5	9.0	8.6	9.0	8.7
	50	10.0	9.5	10.0	9.7	10.0	9.7
해상도^*4 (㎛)	20	10	6	26	22	28	24
	30	15	12	30	27	35	33
	40	21	17	34	31	42	39
	50	30	25	40	36	45	42
세선밀찰력 (㎛)	20	21	20	35	36	37	37
	30	15	15	30	30	35	35
	40	10	10	25	24	30	30
	50	10	10	25	25	27	27
^1 artwork 밑에서의 노광량, 즉 드라이 필름 포토레지스트가 받는 노광량(mJ/㎠) ^2 드라이 필름 포토레지스의 레지스트층의 두께 ^3 감도는 Stouffer 21 step tablet으로 측정한 것이다. ^4 해상도는 회로라인과 회로라인 사이의 공간을 1:1로 하여 측정한 것이다. ^5 Method I: 기존 공정 조건; Method II: 본 발명의 공정(열풍오븐 설정온도 50℃ 건조 시간 600초) ^6 드라이 필름 포토레지스트의 라미네이션 조건: HAKUTO MACH 610i; 온도 115℃; 압력 4Kgf/㎠; 스피드 2.5m/min; Preheater 온도 120℃ ^7 드라이 필름 포토레지스트의 노광조건: Perkin-Elmer^TM OB7120(평행광 노광기) ^8 드라이 필름 포토레지스트의 현상조건: 현상액 Na₂CO₃ 농도 1중량%; 온도 30℃, 스프레이 압력 1.5Kgf/㎠, 파단점 50%

상기 표 2의 결과로부터, 특히 박막 필름 조성인 DFR-A(10㎛)의 조성에서 열처리 효과에 따른 해상도의 향상이 가장 두드러지게 나타나는 것을 볼 수 있다.

상기 표 2의 결과 중 본 발명의 해상도 향상치를 요약비교하여 다음 표 3에 나타내었다.

	노광량	DFR-A(5㎛)			DFR-A(20㎛)			DFR-A(30㎛)
		방법			Method			Method
		I (종래)	II (본발명)	△(I-II)	I	II	△(I-II)	I	II	△(I-II)
해상도 (㎛)	20	10	6	4	26	22	4	28	24	4
	30	15	12	3	30	27	3	35	33	2
	40	21	17	4	34	31	3	42	39	3
	50	30	25	5	40	36	4	45	42	3

또한, 후막 드라이 필름 포토레지스트에 대하여 상기와 같은 방법으로 실험한 경우의 결과를 다음 표 4에 나타내었는 바, 이 결과로부터 본 발명의 공정이 모든 두께의 드라이 필름에 적용 가능함을 알 수 있다.

	노광량^*1	DFR-A (30㎛^*2)		DFR-A (50㎛^*2)		DFR-A (100㎛^*2)
		방법		방법		방법
		종래	본발명	종래	본발명	종래	본발명
감도^*3	20	8.0	7.5	8.0	7.9	8.0	7.5
	30	9.0	8.7	9.0	8.5	9.0	8.7
	40	10.0	9.7	10.0	9.7	10.0	9.8
해상도^*4 (㎛)	20	35	32	50	45	85	82
	30	42	39	55	54	90	86
	40	45	42	60	56	98	94
세선밀찰력 (㎛)	20	35	34	40	40	95	95
	30	30	31	35	35	85	85
	40	27	26	30	29	75	75
^1 artwork 밑에서의 노광량, 즉 드라이 필름 포토레지스트가 받는 노광량(mJ/㎠) ^2 드라이 필름 포토레지스의 레지스트층의 두께 ^3 감도는 Stouffer 21 step tablet으로 측정한 것이다. ^4 해상도는 회로라인과 회로라인 사이의 공간을 1:1로 하여 측정한 것이다. ^5 Method I: 기존 공정 조건; Method II: 본 발명의 공정(열풍오븐 설정온도 50℃, 건조 시간 600초) ^6 드라이 필름 포토레지스트의 라미네이션 조건: HAKUTO MACH 610i; 온도 115℃; 압력 4Kgf/㎠; 스피드 2.5m/min; Preheater 온도 120℃ ^7 드라이 필름 포토레지스트의 노광조건: Perkin-Elmer^TM OB7120(평행광 노광기) ^8 드라이 필름 포토레지스트의 현상조건: 현상액 Na₂CO₃ 농도 1중량%; 온도 30℃, 스프레이 압력 1.5Kgf/㎠, 파단점 50%

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따라 드라이 필름 포토레지스트를 라미네이션한 다음 기재필름을 벗긴 후 건조한 다음 노광단계를 거치도록 하여 인쇄회로기판 및 리드프레임을 제조하는 경우 드라이 필름 포토레지스트의 기재필름으로 인한 아트워크와 포토레지스트층간의 오프 콘택트를 없앨 수 있게 되어 보다 미세한 회로를 형성하여 결과적으로 고밀도 회로를 형성할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Claims

인쇄회로기판의 원판소재인 구리적층판을 전처리하는 단계;

상기 구리적층판의 구리층 위에 포토레지스트층과 기재필름층이 순차적으로 적층된 드라이 필름 포토레지스트를 라미네이션하는 단계;

상기 드라이 필름 포토레지스트의 기재필름층을 박리시키는 단계;

상기 드라이 필름 포토레지스트의 기재필름층을 박리시키는 단계 후에, 30∼80℃에서 5∼1200초 동안 건조하는 단계;

상기 건조하는 단계 후에, 노광하는 단계;

미노광 부분을 제거하기 위해 현상하는 단계; 및

내층 및 외층 공정를 거쳐 회로를 형성하는 단계를 포함하는 드라이 필름 포토레지스트를 이용한 인쇄회로기판 및 리드프레임의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 드라이 필름 포토레지스트는 포토레지스트층의 두께가 5 내지 20㎛인 박막 드라이 필름 포토레지스트이거나 포토레지스트층의 두께가 30 내지 100㎛인 후막 드라이 필름 포토레지스트인 것을 특징으로 하는 드라이 필름 포토레지스트를 이용한 인쇄회로기판 및 리드프레임의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 건조 단계는 열풍 오븐에서 수행되는 것을 특징으로 하는 드라이 필름 포토레지스트를 이용한 인쇄회로기판 및 리드프레임의 제조방법.