KR20090066565A - 자외선 경화성이며 열경화성인 레지스트 수지 조성물 및드라이 필름 레지스트 - Google Patents

자외선 경화성이며 열경화성인 레지스트 수지 조성물 및드라이 필름 레지스트 Download PDF

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Abstract

본 발명은 알칼리 용액에 현상 가능한 수지, 광중합 개시제, 자외선 반응형 단량체, 에폭시 수지, 유기용매 및 첨가제를 포함하는 자외선 경화성이며 열경화성인 레지스트 수지 조성물에 폴리오르가노실세스퀴옥산 입자를 포함함으로써 인쇄회로기판 제조에 있어서 솔더 마스크 패턴 형성시 도막의 광투과 효율을 증대시킴으로써 하부의 경화도를 향상시켜 언더컷 발생을 최소화하고 세선밀착력이 우수한 레지스트 수지 조성물을 제공한다.

Description

자외선 경화성이며 열경화성인 레지스트 수지 조성물 및 드라이 필름 레지스트{Resist composition and dry-film resist}
본 발명은 자외선 경화성이며 열 경화성 수지 조성물로서 인쇄형 프린트 배선판(printed circuit board) 및 패키지 공정 분야에서 주로 사용되는 레지스트 수지 조성물에 관한 것이다.
인쇄회로기판의 솔더 마스크 제조에 사용되는 레지스트 수지 조성물 중 묽은 알칼리 수용액에 현상 가능한 레지스트 수지 조성물(이하, '액상 포토 솔더 레지스트'라 함)은 종래의 패턴 형성 스크린을 이용한 자외선 경화형 솔더 마스크 또는 열 경화형 솔더 마스크와 비교하여 극세, 고밀도 패턴 형성이 가능하다는 장점을 갖는다. 이러한 알칼리 현상 타입의 액상 포토 솔더 레지스트로서는 예를 들면 노볼락형 에폭시 화합물과 모노카르복실산의 반응 생성물에 포화 또는 불포화한 다염기산 산무수물을 부가한 감광성 수지, 광중합 개시제, 희석제 및 에폭시 화합물을 포함하는 솔더 레지스트 조성물이 제안되어 있다(일본 특허 공개 (소)61-243869호 공보 참조).
그러나 액상 포토 솔더 레지스트에는 도막의 물리적 특성 및 화학적 물성을 강화하기 위해 다량의 무기분말을 포함하는 것이 일반적이며, 또한 외관에 따라 다양한 색상의 무기안료가 사용되어 광투과를 저해하고 있다. 이로 인해 액상 포토 솔더 레지스트 수지 조성을 이용하여 패턴을 형성함에 있어서 레지스트 도막 하부로 충분한 광량의 자외선이 도달하지 못하거나 빛이 산란하게 되며, 현상공정에서 현상액의 침투에 의해 패턴의 측면 하단이 침식되는 일명, 언더컷이 발생하게 된다. 언더컷이 심하면 형성된 솔더 레지스트 패턴의 세선밀착력이 저하되고, 도금이나 솔더링과 같은 후공정에서 심각한 불량을 초래할 위험이 있다.
본 발명은 종전의 액상 포토 솔더 레지스트 조성에 의한 솔더 레지스트 패턴에 비하여 솔더내열성, 내약품성, 금도금내성이 우수하면서도 언더컷 발생을 최소화하고, 세선밀착력 및 해상도를 향상시킬 수 있는 자외선 경화성이며 열경화성 액상 포토 솔더 레지스트 조성물을 제공하고자 한다.
본 발명의 한 구현예에서는 알칼리 수용액에 현상 가능한 수지, 자외선 반응형 아크릴 또는 비닐 단량체, 에폭시 수지, 유기용매, 광개시제 및 첨가제를 포함 하는 자외선 경화성이며 열경화성 포토 솔더 레지스트 수지 조성물에 있어서, 폴리오르가노실세스퀴옥산 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 자외선 경화성이며 열경화성인 레지스트 수지 조성물을 제공한다.
본 발명 구현예에 따른 자외선 경화성이며 열경화성인 레지스트 수지 조성물에 있어서, 폴리오르가노실레스퀴옥산 입자는 평균입경 5㎛ 이하인 것일 수 있다.
본 발명 구현예에 따른 자외선 경화성이며 열경화성인 레지스트 수지 조성물에 있어서, 폴리오르가노실세스퀴옥산 입자는 전체 수지 조성물 중 1 내지 70중량%로 포함될 수 있다.
본 발명 구현예에 따른 자외선 경화성이며 열경화성인 레지스트 수지 조성물에 있어서, 알칼리 수용액에 현상 가능한 수지는 노볼락형 에폭시 수지 또는 비스페놀형 에폭시 수지에 산무수물을 부가하여 제조한 수지 중 선택된 적어도 하나의 수지를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 한 구현예에서는 상기 구현예들에 따른 수지 조성물로부터 형성된 레지스트층을 포함하는 드라이 필름 레지스트를 제공한다.
본 발명에 따라 광투과도가 높은 실리콘 유기 입자를 포함하고 있는 자외선 경화성이며 열 경화성인 수지 조성물은 우수한 해상성과 밀착성, 내금도금성을 가져 인쇄회로기판 제조시 솔더 마스크 형성에 유용하다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 액상 포토 솔더 레지스트 조성물은 광투과 효율이 우수한 실리콘 유기입자를 포함함으로써 자외선 노광에 의한 패턴형성시 언더컷 발생이 줄어 세선밀착력이 우수한 솔더 레지스트 패턴을 얻을 수 있도록 한 것이다.
(A) 묽은 알칼리 수용액에 현상 가능한 수지
본 발명의 포토 솔더 레지스트는 묽은 알칼리 수용액에 현상 가능한 자외선 경화성 수지를 포함하는 바, 이는 분자 단위 내에 최소한 둘 이상의 에틸렌계 불포화 결합을 갖는 것으로 다음과 같은 화합물들을 예로 들 수 있다:
1) 노볼락형 에폭시 화합물과 a)불포화 카르복시산과의 반응에 의해 부분 또는 완전 에스테르 반응 생성물을 만들고 이 반응에 의해 에폭시기가 개환하여 산출되는 이차 수산기에, b)다가산 무수물을 부가반응시켜 수득한 최종 반응 생성물,
2) 트리페놀메탄형 에폭시 화합물과 a)불포화 카르복시산과의 반응에 의해 부분 또는 완전 에스테르 반응 생성물을 만들고 이 반응에 의해 에폭시기가 개환하여 산출되는 이차 수산기에, b)다가산 무수물을 부가반응시켜 수득한 최종 반응생성물,
3) 비스페놀형 에폭시 화합물과 a)불포화 카르복시산과의 반응에 의해 부분 또는 완전 에스테르 반응생성물을 만들고, 이 반응에 의해 에폭시기가 개환하여 산출되는 이차 수산기에, b)다가산 무수물을 부가반응시켜 수득한 최종 반응 생성물,
4) 글리시딜 (메타)아크릴레이트를 이용하여 아크릴 공중합체를 중합한 다 음 이를 a)불포화 카르복시산과 반응시켜 부분 또는 완전 에스테르 반응 생성물을 만들고 이 반응에 의해 에폭시기가 개환하여 산출되는 이차 수산기에, b)다가산 무수물을 부가반응시켜 수득한 최종 반응 생성물.
여기서, 불포화 카르복시산으로는 (메타)아크릴산, 신남산, 알파-시안신남산, 크로톤산, 2-(메타)아크릴로일 히드록시 에틸 프탈산, 2-(메타)아크릴로일 히드록시 에틸 헥사 히드로프탈산과 같은 하나의 에틸렌계 불포화기를 가지는 화합물과 트리메틸올 프로판 디(메타)아크릴레이트, 펜타에리쓰리톨 트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리쓰리톨 펜타(메타)아크릴레이트와 같은 수산기를 갖는 다관능 아크릴 화합물에 분자 내에 최소한 2개 이상의 카르복시산을 갖는 화합물 또는 분자 내에 1개 이상의 카르복시산 무수물을 가지는 화합물을 에스테르화 반응시킨 생성물 등을 예로 들 수 있으며, 당 분야에서는 (메타)아크릴산을 주로 사용하고 있다.
상기한 다가산 무수물로는 숙신산 무수물, 말레인산 무수물, 메틸 숙신산 무수물, 프탈린산 무수물, 이타콘산 무수물, 그로렌드산 무수물, 테트라히드로프탈린산 무수물, 헥사히드로프탈린산 무수물, 트리멜리틴산 무수물, 피로멜리틴산 무수물 등이 있으며, 이중 당 분야에서는 말레인산 무수물, 테트라히드로프탈린산 무수물, 헥사히드로프탈린산 무수물을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 상기 알칼리 수용액에 현상 가능한 수지 중 좋기로는 노볼락형 에폭시 수지에 산무수물을 부가하여 제조된 수지(상기 나열된 수지 중 1)를 사용하는 것이 내화학성 및 내열성 측면에서 유리할 수 있다.
그 함량은 전체 레지스트 수지 조성물 중 10 내지 70 중량%로 포함되는 것이 통상 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
(B)광중합개시제
광중합개시제로 유용한 화합물로는 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-(4-모르포리닐)-1-프로파논, 2-벤질-2-(디메틸아미노)-1-[4-(4-모르포리닐)페닐]-1-부타논, 비스(에타 5-2,4-사이클로펜타디엔-1-일)비스[2,6-디플루오로-3-(1H-피롤-1-일)페닐]티타니움, 포스핀 옥사이드 페닐 비스(2,4,6-트리메틸 벤조일), 벤조인, 벤조인 메틸 에테르와 같은 벤조인 메틸 에테르와 같은 벤조인 알킬 에스테르계, 2-에틸 안트라퀴논이나 1-클로로 안트라퀴논과 같은 안트라퀴논계, 이소프로필 티오산톤이나 2,4-디에틸 티오산톤과 같은 티오산톤계, 벤조페논이나 4-벤조일 4'-메틸디페닐 술피드와 같은 벤조페논계 등이 있으며 이중 하나 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
또한 광중합개시제의 광중합 속도나 증감효과를 위해 에틸 4-(디메틸아미노)벤조에이트, 2-에틸헥실 4-(디메틸아미노)벤조에이트, 2-(디메틸아미노)에틸 벤조에이트 및 트리에탄올 아민과 같은 3차 아민류 등을 더 포함할 수 있다.
광중합개시제의 함량은 유기 용매를 제외한 포토 솔더 레지스트 총량을 기준으로 하여 0.1 내지 20중량%, 바람직하게는 1 내지 10중량%를 사용하는 것이 자외선에 대하여 적절한 광활성을 가질 수 있다.
(C)자외선 반응형 단량체
다음과 같은 자외선 반응형 아크릴 단량체를 적어도 하나 이상 혼합하여 사용 가능하다. 사용 가능한 자외선 반응형의 불포화 에틸렌계 단량체로는 2-히드록시 에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필 (메타)아크릴레이트, 테트라히드로푸르푸릴 (메타)아크릴레이트, 2-페녹시에틸 (메타)아크릴레이트, 글리시딜 (메타)아크릴레이트, 이소보닐 (메타)아크릴레이트, 카프로락톤 (메타)아크릴레이트, 에톡시레이티드 (메타)아크릴레이트, 프로폭시레이티드 (메타)아크릴레이트, 에틸렌 글리콜 디(메타)아크릴레이트, 프로필렌 글리콜 디(메타)아크릴레이트, 1,4-부탄디올 디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디(메타)아크리렐이트, 폴리에틸렌 글리콜 디(메타)아크릴레이트, 폴리프로필렌 글리콜 디(메타)아크릴레이트, 에톡시레이티드 비스페놀 A 디(메타)아크릴레이트, 프로폭시레이티드 비스페놀 A 디(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리(메타)아크릴레이트, 에톡시레이티드 트리메틸올프로판 트리(메타)아크릴레이트, 프로폭시레이티드 트리메틸올프로판 트리(메타)아크릴레이트, 글리세릴 트리(메타)아크릴레이트, 프로폭시레이티드 글리세릴 트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리쓰리톨 테트라(메타)아크릴레이트, 디트리메틸올프로판 테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리쓰리톨 펜타(메타)아크릴레이트, 디펜타에리쓰리톨 헥사(메타)아크릴레이트 등이 있으며 우레탄계 아크릴레이트를 사용할 수도 있다.
자외선 반응형 단량체(C)의 함량은 유기 용매를 제외한 포토 솔더 레지스트 총량에 대하여 1 내지 40중량% 범위내에서 사용 가능하며, 바람직하게는 3~15중량% 범위 내에서 사용한다. 3중량% 범위 이하에서는 자외선 경화성이 부족하여 도막 강 도가 낮고 점도가 높아 사용이 용이하지 않고, 15중량% 이상의 범위에서는 코팅물의 균열 내성에 문제가 될 수 있다.
(D) 에폭시 화합물
본 발명에서 사용되는 에폭시 화합물은 하나의 분자 중에 적어도 2개 이상의 에폭시기를 가지는 에폭시 화합물이다.
이와 같은 에폭시 화합물로는 페놀 노볼락형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 트리글리시딜 이소시아누레이트, YX-4000H(Yuka Shell Epoxy Kabushiki Kaisha사 제조) 등의 비페놀형 에폭시 수지, 소르비톨 폴리글리시딜 에테르, N-글리시딜형 에폭시 수지, 알리사이클릭형 에폭시 수지(예를 들면 Daicel Chemical Industries, Ltd.사의 EHPE-3150), 폴리올, 폴리글리시딜 에테르 화합물, 글리시딜 에테르 화합물, 트리스(하이드록시페닐)메탄계 다기능성 에폭시 수지, 수소화된 비스페놀 A형 에폭시 수지, 디사이클로펜타디엔-페놀형 에폭시 수지, 나프탈렌형 에폭시 수지, 또는 에폭시기를 가진 비닐 중합 폴리머 등을 들 수 있다. 이와 같은 화합물들 중 하나 또는 2 이상의 조합을 사용할 수 있다.
에폭시 화합물의 함량은 상기한 자외선 경화성이며 묽은 알칼리 수용액에 현상 가능한 수지의 고형분 100중량부에 대하여 1 내지 70중량부, 바람직하게는 20 내지 60중량부이다. 만일 그 함량이 자외선 경화성이며 묽은 알칼리 수용액에 현상 가능한 수지의 고형분 함량에 대하여 1중량부 미만이면 열 경화성이 부족하여 솔더 내열성, 도금 내성이 저하되며, 70중량부 초과면 건조 후 현상성의 급격한 저하로 인해 현상 부위에서의 솔더 레지스트 잔사가 발생될 수 있다.
(E) 실리콘 유기 입자
본 발명에서 사용되는 광투과율과 확산율이 우수한 실리콘 유기 입자는 한 개의 규소원자당 세개의 산소가 다리결합을 하고 있는 RSiO3/2의 화학식을 갖는 실세스퀴옥산을 주성분으로 한 3차원적 구조의 화합물인 폴리오르가노실세스퀴옥산을 입자 형태로 제조한 것을 말한다.
폴리오르가노실세스퀴옥산의 제조방법은 트리클로로실란 또는 트리알콕시실란을 가수분해하여 얻어진 가수분해물을 알칼리/산 촉매하에서 축합반응시킴으로써 저분자량의 고분자(Mn은 20,000 내지 30,000정도이고, 그 분자량분포도(Mn/Mw)는 3내지 5정도)를 용이하게 제조할 수 있다. 이러한 실리콘 유기 입자는 무기입자에 비해 비중이 낮으며 다른 유기입자에 비해서도 내열성이 우수하며, 응집특성이 낮고 분산성이 우수한 특성을 지니고 있다.
상기와 같은 실리콘 유기 입자의 평균입경은 5㎛ 이하인 것이 바람직하며 이보다 입경이 클 경우에는 분산이 용이하지 않고 미세패턴 형성이 어렵다. 본 발명에서는 광투과 효율이 우수하고 물리적 특성이 양호한 평균입경이 2㎛인 폴리오르가노실세스퀴옥산 입자를 사용하였다.
실리콘 유기 입자의 함량은 유기 용매를 제외한 포토 솔더 레지스트 총량에 대하여 1 내지 70중량% 범위 내에서 사용 가능하며, 바람직하게는 3~40중량% 범위 내에서 사용한다. 3중량% 범위 이하에서는 본 발명의 효과를 얻기 어렵고, 40중량% 이상의 범위에서는 코팅물의 균열 내성에 문제가 될 수 있다.
(F)유기용매
본 발명에서 사용 가능한 유기 용매는 헥산, 옥탄, 데칸과 같은 지방족 탄화수소, 에틸 벤젠, 프로필 벤젠, 톨루엔, 크실렌과 같은 방향족 탄화수소, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 부탄올, 2-메톡시 프로판올, 헥산올과 같은 알콜류, 디에틸렌 글리콜 모노 에틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노 메틸 에테르, 디프로필렌 글리콜 모노 메틸 에테르와 같은 글리콜 에테르류와 디에틸렌글리콜 모노에틸 에테르 아세테이트와 같은 글리콜 에테르의 에스테르화물, 아세톤, 메틸에틸케톤과 같은 케톤류, 솔벤트 나프타, 석유 나프타와 같은 석유 용매가 있으며 자외선 경화성 수지에 대한 용해도와 건조조건을 고려하여 하나 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
그 밖에 본 발명의 포토 솔더 레지스트 조성물은 무기 분말, 소포제 등과 같은 첨가제, 열 경화 촉진제, 안료, 자외선 경화성 올리고머나 폴리머, 고분자량의 중합체 등을 첨가할 수 있다. 무기 분말로는 황산바륨, 이산화티탄, 실리카, 탈크, 산화알루미늄, 탄산칼슘, 티탄바륨, 산화아연, 벤토나이트 등을 사용할 수 있으며, 입자 형태 및 크기를 고려하여 하나 또는 2종 이상을 혼합하여 자외선 경화성이며 묽은 알칼리 수용액에 현상가능한 수지에 충분히 분산시켜 사용할 수 있다.
본 발명에 따라 폴리오르가노실세스퀴옥산 입자를 사용하게 되면 통상 첨가되던 무기분말의 사용량을 줄일 수 있으면서도 도막의 물리적 화학적 물성은 저해하지 않고, 이로써 다량의 무기분말 첨가로 인한 언더컷 발생을 줄일 수 있다.
아울러, 프탈로시아닌 그린, 프탈로시아닌 블루, 디아조옐로우, 불용성 아조 안료, 크리스탈 바이올렛, 카본블랙과 같은 착색제와 실리콘계 또는 아크릴계 소포제 및 레벨링제, 흐름성 방지제와 같은 요변제의 사용이 가능하며, 본 발명의 솔더 레지스트 조성물의 열경화 속도를 향상시킬 목적으로 디시안디아미드, 디시안디아미드 유도체, 멜라민, 멜라민 유기산염, 멜라민 유도체, 2-메틸 이미다졸이나 2-에틸 4-메틸 이미다졸 또는 2-페닐 4-메틸 이미다졸과 같은 이미다졸류 및 그 유도체, 우레아, 우레아 유도체, 보론 트리플루오라이드의 착화물, 페놀류, 트리페닐포스핀, 트리에틸 아민과 같은 3급 아민류, 다가산 무수물, 4차 암모늄염이 사용될 수 있으며 건조 관리폭을 고려하여 하나 또는 2종 이상의 화합물을 혼합 사용할 수 있다.
본 발명의 자외선 경화성 및 열경화성 수지 조성물인 액상 포토 솔더 레지스트를 적용하기 위한 바람직한 방법은 다음과 같다.
스크린, 스프레이, 커텐, 침적, 롤 또는 스핀 방식의 인쇄기를 통하여 액상 포토 솔더 레지스트를 기판(일반적으로 동박이 형성된 에폭시 기판)에 적정 두께만 큼 도포한 후 60 내지 100℃에서 건조하여 솔더 레지스트에 함유된 용매 성분을 휘발시킨다. 바람직하게는 70 내지 85℃에서 실시하는 것이 좋으며, 건조시간은 용매의 휘발속도와 솔더 레지스트의 건조 관리 폭을 고려하여 실시한다. 그 다음으로는 기판을 실온의 온도(15∼25℃)로 냉각시킨 후, 원하는 패턴이 형성된 네가티브 방식의 마스크를 기판에 직접 혹은 간접의 방법으로 적용시키고 자외선을 조사한다. 이때 사용되는 자외선 램프는 저압 수은등, 중합 수은등, 고압 수은등, 초고압 수은등, 제논 램프, 메탈할라이드 램프 등을 들 수 있으나, 바람직하게는 고압 수은등, 메탈할라이드 램프이다. 이후 묽은 알칼리 수용액에서 자외선이 조사되지 않은 솔더 레지스트 부분을 현상하여 솔더 레지스트의 패턴을 얻는다. 이렇게 형성된 솔더 레지스트 패턴을 130 내지 180℃의 온도, 바람직하게는 140 내지 160℃의 온도에서 열 경화하여 포토 솔더 레지스트의 열 경화성 성분을 경화하여 원하는 수준의 도막 강도와 표면경도 그리고 기판에 대한 밀착력을 갖게 한다. 또한 이러한 공정에 현상 후에 자외선 경화를 한 번 더 실시할 수 있는데, 이것은 현상 후 미반응된 자외선 경화성분을 완전히 반응시키고 형성된 포토 솔더 레지스트 표면의 성질(표면 장력 등의 성질)을 개질할 수 있다.
현상 단계에서 사용할 수 있는 묽은 알칼리 수용액으로는 대표적으로 탄산나트륨 수용액을 사용하며, 이밖에 탄산칼륨 수용액, 탄산암모늄 수용액, 탄산수소나트륨 수용액, 탄산수소칼륨 수용액을 사용할 수 있고, 경우에 따라서 현상액의 거품이 발생하는 것이 방지하기 위하여 실리콘계 또는 아크릴계 소포제를 사용하기도 한다. 또한 상기 묽은 알칼리 수용액을 대체할 수 있는 현상액으로는 에탄올 아민, 디에탄올 아민, 트리에탄올 아민, 이소프로판올 아민, 디이소프로판올 아민과 같은 유기 아민을 사용하는 것이 바람직하다.
이하 본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명하면 다음과 같은바, 본 발명이 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 3
다음 표 1의 조성의 솔더 레지스트 조성물을 이용하여 각각의 액상 포토 솔더 레지스트 용액을 제조하고, 다음과 같은 공정을 거쳐서 본 발명의 포토 솔더 레지스트 도막을 얻었다.
1) 도포(인쇄)
각각의 제조된 포토 솔더 레지스트는 스크린 인쇄기로 동박 적층물에 30㎛의 두께(동박위 기준)로 균일하게 도포하였다.
2) 건조
포토 솔더 레지스트가 도포된 동박 적층물은 80℃의 건조기에서 20분간 용매를 휘발하여 20㎛의 두포 두께를 가지도록 하였다.
3) 노광
원하는 패턴이 형성된 네가티브 방식의 마스크를 솔더 레지스트 도막 위에 직접 접촉시킨 후, 메탈할라이드 램프가 장착된 자외선 조사기를 이용하여 300mJ/㎠의 광량으로 포토 솔더 레지스트를 자외선 경화시켰다.
4) 현상
1.0중량%의 탄산나트륨 수용액에 노광 작업이 끝난 동박 적층 기판을 80초 동안 통과시켜 자외선이 조사되지 않은 부분을 선택적으로 제거하였다.
5) 경화단계
현상이 끝난 동박 적층기판을 150℃에서 50분간 경화하여 최종의 솔더 레지스트 도막을 형성하였다.
구체 평가방법은 다음과 같으며 그 결과는 다음 표 2와 같다.
1) 해상성
포토 솔더 레지스트를 동박 적층 기판의 에폭시 면에 50㎛의 두께(동박위 기준)로 균일하게 도포한 후 포토 솔더 레지스트에 포함된 용매를 80℃의 온도에서 20분간 건조하였다. 이때 건조된 용매의 부피로 인하여 솔더 레지스트는 35㎛ 정도의 두께를 가지고 있으며 이를 15 내지 25℃의 온도에서 냉각하였다. 솔더 레지스트 표면 온도가 20℃ 정도가 되면 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90㎛의 회로폭이 새겨진 네가티브 방식의 마스크를 그 위에 직접 접촉한 후 감압 밀착하여 300mJ/㎠의 광량에서 노광을 실시하였다. 노광이 끝나면 1.0중량%의 탄산나트륨 수용액에 120초 동안 현상과 120초 동안 수세하여 솔더 레지스트가 과 현상되어 제거되지 않고 남아있는 네가티브 마스크의 회로폭을 기준으로 비교하며, 회로폭이 작을수록 우수하다.
2) 언더컷 내성
포토 솔더 레지스트를 동박 적층 기판의 에폭시 면에 50㎛의 두께(동박위 기준)로 균일하게 도포한 후 포토 솔더 레지스트에 포함된 용매를 80℃의 온도에서 20분간 건조하였다. 이때 건조된 용매의 부피로 인하여 솔더 레지스트는 35㎛ 정도의 두께를 가지고 있으며 이를 15 내지 25℃의 온도에서 냉각하였다. 솔더 레지스트 표면 온도가 20℃ 정도가 되면 100㎛의 회로폭이 새겨진 네가티브 방식의 마스크를 그 위에 직접 접촉한 후 감압 밀착하여 300mJ/㎠의 광량에서 노광을 실시하였다. 노광이 끝나면 1.0중량%의 탄산나트륨 수용액에 120초 동안 현상과 120초 동안 수세하여 솔더 레지스트 패턴을 형성한다. 이 때 회로의 단면을 절단하여 현미경으로 관찰하고, 단면의 상변과 하변의 길이를 측정한다. 같은 패턴에 대하여 5회 이상 길이를 측정하고, 평균값을 기록한다. 상변의 길이에 비해 하변의 길이가 작을수록 언더컷이 심한 것으로 판정한다.
3) 밀착력
경화 공정이 끝난 포토 솔더 레지스트가 인쇄된 동박 적층 기판에 대해 크로스커트 밀착력 테스트를 실시하였다. JIS D 0202에 따라 실시하였으며, 기판에서 하나의 격자라도 탈착이 되지 않았으면 ○, 1∼10개 정도의 격자가 탈착되면 △, 그리고 10개 이상의 격자가 탈착되면 ×로 표시하였다.
4) 솔더 내열성
경화 공정이 끝난 포토 솔더 레지스트가 인쇄된 동박 적층 기판에 대해 cookson electronics사 제조 솔더 플럭스인 alpha857을 도포하고 288℃의 용융된 솔더조에 10초 동안 침지시켰다. 이때 각각의 조성에 대해 플럭스 도포에서 솔더조에 침지를 1회, 3회, 5회 실시하여 포토 솔더 레지스트의 들뜸을 관찰하였다.
○는 포토 솔더 레지스트의 들뜸이 전혀 없는 경우이며, △는 약간 들뜸이 나타난 경우이고, × 는 들뜸이 심하게 나타난 경우이다.
5) 무전해 니켈 및 치환 금도금 내성
경화 공정이 끝난 포토 솔더 레지스트가 인쇄된 동박 적층 기판에 대해 무전해 니켈 그리고 치환 금 도금을 실시하였다. 이때 공정은 일반적인 무전해 니켈 및 치환 금 도금 공정을 따르며 공정이 끝난 후의 도금 두께는 니켈은 5㎛, 금은 0.08㎛이 되었다. 그리고 나서 무전해 니켈과 치환 금 도금에 대한 본 발명의 포토 솔더 레지스트의 내성을 평가하기 위하여 접착 테이프를 솔더 레지스트 표면에 압착시킨 후 탈착하였다. 이때 접착 테이프에 솔더 레지스트가 묻어 나오지 않으면 ○, 소수의 솔더 레지스트가 묻어나오면 △, 그리고 다수의 솔더 레지스트가 기판에서 박리되면 × 로 표시하였다.
실 시 예 비교예
1 2 3 4 5 1 2 3
폴리오르가노실세스퀴옥산 입자 (평균입경:2um) 30.0 20.0 10.0 20.0 10.0 - - -
알칼리 수용액에 현상가능한 수지(1) 38.0 38.0 38.0 38.0 38.0 38.0 38.0 38.0
에폭시 화합물(Epikote 828)(2) 9.0 9.0 9.0 9.0 9.0 9.0 9.0 9.0
자외선 반응형 불포화 단량체(A-DPH)(3) 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0
광중합 개시제 Irgacure-907(4) 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0
DETX(5) 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4
광중합 증감제(EHA)(6) 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4
무기분말 유산바륨(평균입경 1㎛) - 10.0 20.0 - 10.0 30.0 - 15.0
실리카(SiO2) - - - 10.0 10.0 30.0 15.0
유기용제(카비톨 아세테이트) 11.8 11.8 11.8 11.8 11.8 11.8 11.8 11.8
착색제(프탈로시아닌 그린) 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4
소포제(Fluid 200)(7) 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0
(주) (1) 알칼리 수용액에 현상가능한 수지 : 평균분자량 12,000 정도의 수지이며, 용제 함량이 35%인 노볼락형 에폭시 변성 수지임 (2) Epikote 828 : JER사 제조 한 분자에 2개 이상의 에폭시기를 가지는 비스페놀 A형 에폭시수지 (3) A-DPH: 일본 Shin Nakamura Chemical사 제조 5,6 관능형 자외선 경화성 아크릴 모노머 (4)Irgacure-907: Ciba Geigy Corp.사 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-(4-모르포리닐)-프로파논 구조의 광중합 개시제 (5)DETX: Lambson Corp.사의 2,4-디에틸 티오산톤 구조의 광중합 개시제 (6)EHA: Lambson Corp.사의 2-에틸헥실-4-(디메틸아미노)벤조에이트 구조의 광중합 증감제 (7)Fluid 200: Dow corning사의 실리콘 소포제.
실 시 예 비교예
1 2 3 4 5 1 2 3
해상성(㎛) 30 30 40 30 40 40 40 40
언더컷 내성(100um기준) 상변 134 133 128 130 131 128 125 131
하변 132 110 105 122 108 75 84 80
밀착력 시험 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
솔더 내열성 1회 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
3회 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
5회 ○ ○ ○ ○ ○ ○ △ ○
무전해 니켈 및 치환 금도금 내성 ○ ○ ○ ○ ○ ○ △ ○
상기 표 2의 결과로부터, 본 발명에 따른 포토 솔더 레지스트 조성물은 우수한 박리성과 해상성, 솔더 내열성, 내금도금성을 가지면서 특히 언더컷의 발생이 적음을 알 수 있다.
이와 같은 결과는 폴리오르가노실세스퀴옥산 입자를 포함함으로써 솔더 마스크 패턴 형성시 도막의 광투과 효율을 증대시켜 하부의 경화도를 향상시킴으로써 언더컷 발생을 최소화할 수 있게 된 것이라 하겠다.

Claims (5)

  1. 알칼리 수용액에 현상 가능한 수지, 자외선 반응형 단량체, 에폭시 수지, 광개시제, 유기용매 및 첨가제를 포함하는 자외선 경화성이며 열경화성 포토 솔더 레지스트 수지 조성물에 있어서,
    폴리오르가노실세스퀴옥산 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 자외선 경화성이며 열경화성인 레지스트 수지 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서, 폴리오르가노실레스퀴옥산 입자는 평균입경 5㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 자외선 경화성이며 열경화성인 레지스트 수지 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서, 폴리오르가노실세스퀴옥산 입자는 유기 용매를 제외한 수지 조성물 총량에 대하여 1 내지 70중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 자외선 경화성이며 열경화성인 레지스트 수지 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서, 알칼리 수용액에 현상 가능한 수지는 노볼락형 에폭시 수지 또는 비스페놀형 에폭시 수지에 산무수물을 부가하여 제조한 수지 중 선택된 적 어도 하나의 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 자외선 경화성이며 열경화성인 레지스트 수지 조성물.
  5. 제 1 항의 조성으로부터 형성된 레지스트층을 포함하는 드라이 필름 레지스트.
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