KR20020049218A

KR20020049218A - 드라이 필름 레지스트를 이용한 인쇄회로기판의 제조방법

Info

Publication number: KR20020049218A
Application number: KR1020000078332A
Authority: KR
Inventors: 최준혁; 한국현; 김장훈
Original assignee: 구광시; 주식회사 코오롱
Priority date: 2000-12-19
Filing date: 2000-12-19
Publication date: 2002-06-26

Abstract

본 발명은 일반적으로 인쇄회로기판으로 사용되는 구리적층판 등에 드라이 필름 레지스트를 이용하여 회로를 패터닝 함에 있어서, 공정 변경에 의해 포토레지스트의 해상도 및 세선밀착력을 향상시켜 회로 패턴의 미세화를 구현할 수 있도록 한 드라이 필름 레지스트를 이용한 인쇄회로기판의 회로 패터닝 방법으로서, 이 방법은 인쇄회로기판의 상부에 드라이필름 레지스트를 라미네이션 하는 단계와, 원하는 회로 패턴이 형성된 포토마스크를 사용하여 드라이 필름 레지스트에 자외선을 조사하는 단계와, 상기 공정의 처리물을 적외선을 이용하여 열처리하는 단계와, 미노광된 감광성 물질을 현상하여 제거하는 단계를 포함한다.

Description

드라이 필름 레지스트를 이용한 인쇄회로기판의 제조방법{Manufacturing method of printed circuit board using dry-film resist}

본 발명은 드라이 필름 레지스트를 이용한 인쇄회로기판의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 통상 인쇄회로기판으로 사용되는 구리적층판에 드라이 필름 레지스트를 이용하여 회로를 제조함에 있어서 공정 변경에 의해 레지스트의 해상도 및 세선밀착력을 향상시켜 회로 패턴의 미세화를 구현토록 한 인쇄회로기판의 제조공정에 관한 것이다.

인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board)에 회로를 형성하는 데에는 통상 드라이 필름 레지스트(DFR, Dry Film Resist)가 사용되는데, 이를 사용한 인쇄회로기판의 제조방법을 개략적으로 나타내면 도 1과 같다.

PCB의 원판 소재인 구리 적층판을 라미네이션 하기 위해 먼저, 전처리공정(S-10)을 거친다. 전처리 공정은 외층 공정에서는 드릴링, 디버링(deburing), 정면 등의 순이다. 내증공정에서는 정면 또는 산세를 거친다.

전처리 공정을 거친 구리적층판에 회로를 형성시키기 위해서는 일반적으로 구리 적층판의 구리층 위에 DFR을 라미네이션한다(S-20). 이 공정에서는 라미네이터를 이용하여 DFR의 보호필름을 벗겨내면서 DFR의 레지스트층을 구리 표면 위에 라미네이션시킨다. 일반적으로 라미네이션 속도 0.5∼3.5m/min, 온도 100∼130℃, 로울러 압력 가열롤 압력 10∼90psi에서 진행한다.

라미네이션 공정을 거친 인쇄회로기판은 기판의 안정화를 위하여 15분 이상 방치(S-30)한 후 원하는 회로패턴이 형성된 포토마스크를 이용하여 DFR의 레지스트에 대해 노광을 진행한다(S-40). 이 과정에서 포토마스크에 자외선을 조사하면 자외선이 조사된 레지스트는 조사된 부위에서 함유된 광개시제에 의해 중합이 개시된다. 먼저, 초기에는 레지스트 내의 산소가 소모되고, 다음 활성화된 모노머가 중합되어 가교반응이 일어나고 그 후 많은 양의 모노머가 소모되면서 중합반응이 진행된다. 한편, 미노광 부위는 가교반응이 진행되지 않은 상태로 존재하게 된다.

다음, 레지스트의 미노광 부분을 제거하는 현상공정(S-50)을 진행하는데, 알칼리 현상성 DFR인 경우에는 현상액으로 0.8∼1.2중량%의 포타슘카보네이트 및 소듐카보네이트 수용액이 사용된다. 이 공정에서 미노광 부분의 레지스트는 현상액 내에서 결합제 고분자의 카르복시산과 현상액의 비누화 반응에 의해서 씻겨나가고, 경화된 레지스트는 구리 표면 위에 잔류하게 된다.

다음, 내층 및 외층 공정(S-60)에 따라 다른 공정을 거쳐 회로가 형성된다. 내층공정에서는 부식과 박리공정을 통하여 기판상에 회로가 형성되며, 외층공정에서는 도금 및 텐팅 공정을 거친 후 에칭과 솔더 박리를 진행하고, 소정의 회로를 형성시킨다.

위와같이 DFR을 이용하여 PCB에 회로를 패터닝하는 경우, 통상 0.1mm 정도까지의 회로 선폭을 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.

한편, 본 출원인은 이와같은 요구에 부응하여 해상도 및 세선 밀착력을 증대시키기 위해 연구 노력하여 레지스트의 노광 단계와 미노광 부위를 제거하는 현상 단계의 사이에 인쇄회로기판을 열처리하는 단계를 포함하는 소위 '노광 후 열처리(post exposure heating)' 공정을 개발하였고, 이에 대하여 기 특허출원(특허출원 제98-14380호)하여 특허받은 바 있다(국내 특허 제271216호).

이에 대해 보다 구체적으로 살펴보면, 도 2에 나타낸 바와 같다.

이 방법은 먼저, 도 1의 종래 방법과 같이 전처리 공정(S-10)을 거친 기판의상부에 DFR을 라미네이션 하고(S-20), 방치(S-30)한 후, 원하는 회로패턴을 형성하기 위해 포토마스크를 사용하여 드라이 필름의 레지스트에 자외선을 조사하여 노광을 진행한다(S-40).

다음, 상기 공정의 처리물을 열처리(S-45)한다. 열처리 공정은 기존에 가열롤이나 열풍오븐을 사용하여 진행한다. 가열롤을 이용한 경우, 가열롤 1∼3개, 가열롤 온도 80∼160℃, 가열롤 구동속도 0.2∼5.0m/min, 가열롤 압력 10∼90psi의 공정조건을 적어도 하나 이상 만족하도록 공정을 진행하며, 열풍오븐을 이용한 경우 오븐온도는 80∼200℃에서 5∼600초 열처리하도록 하였다.

그런데, 이와같은 해상도 및 세선 밀착력을 증대시키는 것으로 알려진 '노광 후 가열' 공정은 드라이 필름의 기본물성 증대에는 효과적인 것으로 알려져 있으나, 현장에 적용시 열풍오븐을 이용할 경우 작업성 및 생산성의 저하가 유발되며, 가열롤을 이용할 경우에는 가열롤의 이물오염으로 인한 고정 불량이 다량 유발되어 불량률 증가에 따라 엄격한 공정관리가 필요하였다.

이에, 본 발명자들은 상기한 '노광 후 열처리' 공정의 단점을 해결하기 위해 연구노력하던 중, 가열롤이나 열풍오븐을 통한 열처리를 대신하여 적외선을 이용한 건조단을 설치한 결과, 열처리 공정을 통해 얻을 수 있는 소기의 목적을 달성할 수 있으면서도 공정시 이물에 의한 고정불량을 해소할 수 있고 생산효율을 증대할 수 있음을 알게되어 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 드라이 필름 레지스트를 이용한 인쇄회로기판 및 리드프레임의 제조에 있어서 노광 후 열처리하는 데 있어서 이물에 의한 고정불량 가능성을 해소하고 생산 효율을 증대시킬 수 있는 방법을 제공하는 데 있다.

이와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 드라이 필름 레지스트를 이용한 인쇄회로기판 및 리드프레임의 제조방법은 전처리, 라미네이션, 방치, 노광 및 현상을 포함하는 것으로서, 레지스트의 노광 단계와 미노광 부위를 제거하는 현상 단계 사이에 적외선 건조단을 통해 5∼600초 내에서 열건조를 수행하는 것을 그 특징으로 한다.

도 1은 일반적인 인쇄회로기판의 제조공정을 나타낸 블록도이고,

도 2는 노광 후 열처리 공정을 포함하는 인쇄회로기판의 제조공정을 나타낸 블록도이며,

도 3은 본 발명에 따라 노광 후 적외선 건조단을 통한 열처리 공정을 포함하는 인쇄회로기판의 제조공정을 나타낸 블록도이다.

본 발명에 따른 제조방법을 도 3을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 종래와 같이 전처리(S-10), 라미네이션(S-20), 방치(S-30) 및 노광(S-40) 공정을 거친다. 그리고 나서 그 다음 단계로 적외선(IR) 건조단(S-45')을 설치한 가운데 열건조한다.

이때, IR 건조단은 길이 30∼300cm, 온도 30∼150℃로 하고 열처리 시간은 5∼600초 내에서 레지스트의 열경화가 일어나지 않는 범위에서 진행한다.

이를 간추려 표기하면 다음과 같다.

30cm≤L≤300cm, 30℃≤T≤150℃, 5sec≤t≤600sec

상기 식에서, L은 IR 건조단의 길이, T는 IR 건조 존의 온도, t는 IR 건조단의 체류시간을 나타낸다.

상기 범위를 벗어나는 경우에는 충분한 열처리가 이루어지지 않아 뚜렷한 레지스트가 세선 밀착력이나 해상도의 향상을 기대하기 어렵우며, 과도한 열처리의 경우에는 미노광 레지스트의 경화가 이루어져 현상 및 박리공정에서 미현상 및 미박리가 유발될 수 있다.

그리고 나서, 현상(S-50) 및 내층, 외층공정(S-60)에 따라 후속공정을 진행한다.

인쇄회로 기판 연속제조 공정 중 IR 건조단을 이용하여 열처리하는 경우, 도 2에 나타낸 바와 같은 가열롤러를 적용한 경우에 다량 발생하는 가열롤러의 오염으로 인하여 공정상 고정 불량이 다량 발생하는 문제점이 해소되며, 일반적으로 열풍건조보다 건조효율이 우수하여 짧은 시간에 효과적인 열처리가 가능하게 되며, 회로물성, 즉 감도, 해상도, 세선밀착력이 향상된다.

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

실시예 1∼2 및 비교예 1∼2

본 발명에서는 다음 표 1 및 2에 나타낸 레지스트 조성을 갖는 DFR을 인쇄회로기판의 상부 구리층 위에 라미네이션한 후, 다음과 같이 노광, 열처리 및 현상공정을 진행하고, 경화된 레지스트에 대해 물성을 측정하였다.

DFR-A
조 성	함량(중량%)
고분자 결합제	고분자결합제 A	50
광개시제	벤조페논	2.0
	4,4'-(비스디에틸아미노)벤조페논	1.0
	루코 크리스탈 바이올렛	3.0
	톨루엔 술폰산 1수화물	0.5
	다이아몬드 그린 GH	0.5
광중합성 단량체	9G	10.0
	APG-400	10.0
	BPE-500	10.0
용매	메틸에틸케톤	13.0

DFR-B
조 성	함량(중량%)
고분자 결합제	고분자결합제 B	50
광개시제	벤조페논	2.0
	4,4'-(비스디에틸아미노)벤조페논	1.0
	루코 크리스탈 바이올렛	3.0
	톨루엔 술폰산 1수화물	0.5
	다이아몬드 그린 GH	0.5
광중합성 단량체	9G	10.0
	APG-400	10.0
	BPE-500	10.0
용매	메틸에틸케톤	13.0

비교예 1∼2는 상기 DFR-A와 DFR-B 각각을 사용하여 열풍오븐을 사용하여 열처리를 수행한 예로서, 이때 열풍오븐의 설정온도 120℃ 및 150℃, 열처리시간 12초 노광에서 열처리까지의 소요시간 35초의 조건에서 공정을 진행하도록 하였다.

실시예 1∼2는 열풍 오븐 대신에 IR 건조단을 설치하여 열건조한 예로서, 이때 IR 건조 영역 길이 50cm, 온도 70℃ 및 90℃, 속도 2.5m/min(열처리시간 12초)에서의 조건에서 실험한 것이다.

각각의 경우의 레지스트의 두께와 노광량에 따른 감도, 해상도, 세선밀착력을 다음 표 3에 나타내었다.

	비교예 1	비교예 2	실시예 1	실시예 2
	노광량	DFR-A(20㎛⁽¹⁾)	DFR-B(20㎛⁽¹⁾)	DFR-A(20㎛⁽¹⁾)	DFR-B(20㎛⁽¹⁾)
		열풍오븐의 설정온도	열풍오븐의 설정온도	IR 건조단 온도	IR 건조단 온도
		무처리	120℃	150℃	무처리	120℃	150℃	무처리	50℃	80℃	무처리	50℃	80℃
감도⁽³⁾	10	5.0	4.3	4.9	5.0	-	-	5.0	5.0	5.0	5.0	5.0	4.5
	15	6.0	-	-	6.0	4.0	4.2	6.0	5.8	5.7	6.0	5.8	5.2
	20	7.0	7.0	6.9	7.0	-	-	7.0	7.0	6.8	7.0	7.0	6.5
	25	7.5	-	-	7.5	6.4	6.2	7.5	7.3	7.2	7.5	7.5	7.0
	30	8.0	-	-	8.0	-	-	8.0	8.0	7.8	8.0	7.8	7.5
	40	-	-	-	9.0	-	-	-	8.5	7.8	9.0	-	7.5
해상도⁽⁴⁾	10	13	11	11	14	-	-	13	11	11	14	10	10
	15	16	-	-	15	13	11	16	11	-	15	10	10
	20	20	16	17	19	-	-	20	13	15	19	14	14
	25	22	-	-	21	15	15	22	15	15	21	14	14
	30	24	-	-	22	-	-	24	15	15	22	16	14
	40	-	-	-	24	-	-	-	15	15	24	16	14
세선 밀착력(㎛)	10	26	25	25	27	-	-	26	24	22	27	22	22
	15	21	-	19	23	23	21	21	18	18	23	20	18
	20	20	19	-	20	-	16	20	18	18	20	18	18
	25	18	-	-	18	16	-	18	18	16	18	18	18
	30	16	-	-	17	-	-	16	14	14	17	18	18
	40	-	-	-	-	-	-	-	14	14	-	16	18
최소현상시간(시)	12	11.5	14.5	14	12	12	11.5	14.5	14.5	14
(주)(1)레지스트의 두께(2)아트워크(artwork) 밑에서 레지스트가 받는 노광량(mJ/㎠)(3)감도는 Stouffer 21 step tablet으로 측정한 것이다.(4)해상도는 회로라인과 회로라인 사이의 공간을 1:1로 하여 측정한 것이다.(5)현상시 조건: 현상액 Na₂CO₃농도 1중량%, 30℃, 스프레이 압력 1.5kg/㎠, 파단점 50%

상기 표 3의 결과로부터, 열처리 공정으로 본 발명에 따라 IR 건조 존을 사용한 경우가 열풍오븐을 사용한 경우보다 건조시간이 짧으며 회로물성, 즉 감도, 해상도 및 세선밀착력이 우수하고 연속공정이 가능하다는 잇점이 있음을 알 수 있다. 또한, IR 건조 존의 온도가 50℃인 경우 최소현상속도의 변화없이 감도, 해상도 및 세선밀착력이 향상되었음도 알 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따라 노광과 현상 단계 사이에 열건조를 적외선 건조단을 통해 수행한 경우 종래 열풍오븐이나 가열롤을 사용한 경우에 발생되는 가열롤러의 오염으로 인한 공정상 고정 불량 발생을 줄이면서도 건조 효율이 우수하며 짧은 시간에 효과적으로 열처리를 할 수 있게되며 감도, 해상도 및 세선밀착력 등의 회로 물성이 향상될 수 있다.

Claims

인쇄회로기판의 제조방법에 있어서,

레지스트의 노광 단계와 미노광 부위를 제거하는 현상 단계 사이에 적외선 건조단을 통해 5∼600초 내에서 열건조를 수행하는 것을 특징으로 하는 드라이 필름 레지스트를 이용한 인쇄회로기판의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 적외선 건조단은 길이 30∼300cm, 온도 30∼150℃ 및 IR 건조단 체류시간 5∼60sec로 이루어진 공정조건 중 적어도 하나 이상을 만족하도록 수행되는 것임을 특징으로 하는 드라이 필름 레지스트를 이용한 인쇄회로기판의 제조방법.