KR20120084193A - 솔더레지스트 조성물 및 이를 이용한 인쇄회로기판 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 솔더레지스트 조성물은 열경화성 수지, 카르보디이미드계 경화제 및 유기용매를 포함한다. 본 발명은 카르보디이미드기를 갖는 경화제를 사용함으로써, 솔더레지스트 조성물의 열적안정성이 우수할 뿐만 아니라, 레이저에 의한 열분해성이 높은 솔더레지스트를 얻을 수 있다.
Description
본 발명은 솔더레지스트 조성물 및 이를 이용한 인쇄회로기판에 관한 것이다.
솔더레지스트는 솔더링(soldering)시 회로층에 땜납이 도포되지 않도록 인쇄회로기판의 최외층에 형성한다. 이러한 솔더레지스트는 도체상의 유전율 편차를 억제하는 기능과 몰딩(Molding)재료와의 밀착성을 증가시키는 역할을 한다. 또한, 인쇄회로기판의 회로간의 단락의 우려없이 절연성을 유지하게 하며, 외부충격으로 부터 인쇄회로기판을 보호한다.
솔더레지스트는 절연성을 갖는 내열성 피복 재료로써 경화방법에 따라 열경화형 레지스트, UV경화형(감광성) 레지스트, PSR(UV/열경화)형 레지스트로 구분할 수 있다.
기존의 포토 솔더레지스트(Photo solder resist)방식은 UV경화형 레지스트를 이용하는 방식이다. 구체적으로 살펴보자면, 먼저 감광성 잉크를 인쇄회로기판에 도포하고, 선택적인 땜납을 위해 부분적으로 노광시켜 자외선(UV)으로 경화되지 않은 부분은 탄산나트륨 수용액으로 현상하게 된다. 다만, 이러한 포토 솔더레지스트 방식은 열적 안정성이 떨어지는 문제점이 있었다.
이에 따라, 근래에는 열적안정성이 우수한 열경화성 솔더레지스트를 이용하는 방식이 많이 채용되고 있다. 열경화 솔더레지스트를 사용할 경우, 솔더레지스트에 개구부를 형성함에 있어 레이저(Laser)를 이용하여 열분해하고, 잔존하는 솔더레지스트는 디스미어 공정을 통해 제거한다.
그러나, 종래의 열경화성 솔더레지스트는 레이저의 가공에 따른 열분해가 어려운 문제점이 있었다. 또한, 레이저의 파워를 높이는 경우 인쇄회로기판의 내부 회로층까지 열분해하여 손상을 입힐 우려가 존재하였다. 더불어, 전자기기의 소형화, 박형화 추세에 따라 가열에 따른 경화정도가 크며, 절연 특성이 우수한 열경화성 솔더레지스트에 대한 요구가 커지고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 열경화성 수지에 카르보디이미드계 경화제를 첨가하여 절연성 및 열적안정성이 우수하고, 레이저 가공성이 뛰어난 솔더레지스트 조성물과 이를 이용한 인쇄회로기판을 제공하는데 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 솔더레지스트 조성물은 열경화성 수지, 카르보디이미드계 경화제 및 유기용매를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 본 발명은 상기 카르보디이미드계 경화제는 톨리렌-2,4-카르보디이미드(tolyene-2,4-carbodiimide)인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 열경화성 수지 100 중량부 대비 상기 카르보디이미드계 경화제 10 내지 40 중량부 및 상기 유기용매 50 내지 90 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 열경화성 수지는 에폭시계 수지인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 에폭시계 수지는 비스페놀-A형 에폭시, 비스페놀-F형 에폭시 또는 OCN형 에폭시 수지 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 유기용매는 에스테르계, 에테르계, 케톤계 유기용매 또는 이들의 혼합물 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 조성물은 경화 촉진제를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 경화 촉진제는 트리페닐포스핀(Triphenyl phosphine), 2-메틸이미다졸(2-methylimidazole) 또는 1,3-페닐렌디아민(1,3-phenylenediamine) 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 조성물은 상기 열경화성 수지 100 중량부 대비 상기 경화 촉진제는 0.5 내지 5 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인쇄회로기판은 상기 솔더레지스트 조성물로 코팅 및 건조된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 특징 및 이점들은 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명에 따르면, 열경화성 수지에 카르보디이미드계 경화제를 첨가하여 솔더레지스트 조성물의 열적안전성이 우수하며 레이저 가공성이 뛰어나다.
본 발명에 따르면, 카르보디이미드계 경화제는 톨리렌-2,4-카르보디이미드(tolyene-2,4-carbodiimide)로서 중합이 용이하며, 열적안전성이 우수하다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 솔더레지스트 조성물은 열경화성 수지, 카르보디이미드계 경화제 및 유기용매를 포함한다. 본 발명에서는 솔더레지스트 조성물에 카르보디이미드기를 갖는 경화제를 사용함으로써, 솔더레지스트 조성물의 열적안정성이 우수할 뿐만 아니라, 레이저에 의한 열분해성이 높은 솔더레지스트를 얻을 수 있다. 이하, 솔더레지스트 조성물의 구성요소별로 자세히 설명하기로 한다.
먼저, 열경화성 수지는 고온의 적외선 또는 열풍을 가하는 경우 경화되는 수지로서, 절연성을 갖는다. 열경화성 수지는 제조 비용이 저렴하고 균일한 품질 효과를 얻을 수 있으며, 자동화에 적합하다는 장점이 있다. 열경화성 수지는 주입형, 함침, 적층, 성형용 재료로서 각종 전기 절연 재료, 구조 재료, 접착제 등으로 쓰이고 있다. 열경화성 수지로는 페놀계 수지, 아미노계 수지, 에폭시계 수지 등이 사용될 수 있다.
이때, 바람직하게는 에폭시계 열경화성 수지인 것이 바람직하다. 에폭시계 수지는 열적안정성이 우수하고 가공성이 우수한 장점이 있다. 에폭시계 수지로는 하기의 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 비스페놀-A형 에폭시, 비스페놀-F형 에폭시, OCN형 에폭시 수지 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
비스페놀-A형 에폭시
비스페놀-F형 에폭시
OCN형 에폭시
상기 식들에서, n은 1 이상 10 이하의 정수이다.
상기 에폭시 수지는 올리고머(oligomer)상태로 존재하므로 배합 후 도포할 수 있도록 점도가 유지되어야 하기 때문에 n은 1 이상 10 이하의 범위가 바람직하다.
다음으로, 카르보디이미드(carbodiimide)계 경화제는 카르보디이미드기를 갖으며, 열경화성 수지의 가교작용을 촉진시켜, 고온의 열을 가하는 경우 열경화성 수지가 경화되게 한다. 카르보디이미드계 경화제는 350℃ 이상의 고온에서도 우수한 열적안전성을 나타낸다. 또한, 열경화성 수지에 고온을 가하는 경우 쉽게 경화되게 하며, 레이저에 의한 가공성을 향상시키는 장점이 있다. 따라서, 레이저로 솔더레지스트에 개구부를 형성시, 공정시간이 단축되며, 가공정도를 조절하기가 용이하여 내부 회로층이 손상을 입는 것을 방지할 수 있다.
카르보디이미드계 경화제는 하기 화학식 4로 표시되는 카르보디이미드기를 갖는다. 카르보디이미드계 경화제는 분자 중에 이소시아네이트기를 적어도 2개 이상 가지는 디이소시아네이트를 단량체로 하여 중합될 수 있다. 카르보디이미드계 경화제는 톨리렌-2,4-디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 자일렌 디이소시아네이트, 크실렌 디이소시아네이트, 2,2,4-트리메틸 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 1,12-디이소시아네이트도데칸, 노보넨디이소시아네이트, 2,4-비스-(8-이소시아네이트 옥틸)-1,3-디옥틸 사이클로부탄으로부터 선택되는 1종 이상의 디이소시아네이트와 4,4,-디사이클로헥실메탄디이소시아네이트, 테트라메틸 자일렌 디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트 등의 방향족 또는 지방족 디이소시아네이트에서 선택되는 1종 이상의 디이소시아네이트로부터 중합될 수 있다.
상기 화학식 4에서, R1 및 R2는 각각 같거나 다른 것으로서, 탄소수 1~18의 알킬기 또는 아릴기이다
이때, 바람직하게는 카르보디이미드계 경화제는 톨리렌-2,4-디이소시아네이트를 단량체로 하여 중합한 톨리렌-2,4-카르보디이미드(tolyene-2,4-carbodiimide)이다. 하기 화학식 5로 표시되는 톨리렌-2,4-카르보디이미드(tolyene-2,4-carbodiimide)는 중합이 용이하고, 열적안정성이 우수한 장점이 있다.
톨리렌-2,4-카르보디이미드
카르보디이미드계 경화제는 열경화성 수지 100 중량부 대비 10 내지 40 중량부로 솔더레지스트 조성물에 포함된다. 바람직하게는 15 내지 35 중량부로 포함된다. 상기 첨가량이 10 중량부 미만인 경우, 경화제 첨가에 의한 열경화 촉진 효과가 미미하며, 40 중량부를 초과하는 경우, 열경화성 수지의 상대적인 양이 감소하여 솔더레지스트의 열경화 정도가 감소한다.
유기용매는 열경화성 수지에 경화제 및 경화촉진제가 잘 혼합되게 하며, 인쇄회로기판에 솔더레지스트 조성물을 코팅시 점도조절이 용이하게 한다. 유기용매는 에스테르계, 에테르계, 케톤계 유기용매 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 유기용매는 열경화성수지 100 중량부 대비 50 내지 90 중량부로 포함된다. 바람직하게는 60 내지 80 중량부로 포함된다. 유기용매가 50 중량부 미만인 경우, 솔더레지스트 조성물의 점도조절이 용이하지 않으며, 90 중량부를 초과하는 경우, 솔더레지스트 조성물의 가공이 어렵다.
본 발명에 따른 솔더레지스트 조성물은 경화 촉진제를 더 포함할 수 있다. 경화촉진제는 열경화성 수지를 고온으로 가열시 경화가 빨리 일어나도록 반응속도를 향상시킨다. 경화 촉진제는 하기 화학식 6 내지 화학식 8로 표시되는 트리페닐포스핀(Triphenyl phosphine), 2-메틸이미다졸(2-methylimidazole) 또는 1,3-페닐렌디아민(1,3-phenylenediamine) 중 어느 하나일 수 있다. 다만 이는 하나의 예시에 불과하며, 이에 한정되는 것은 아니다.
트리페닐포스핀
2-메틸이미다졸
1,3-페닐렌디아민
경화촉진제는 열경화성 수지 100 중량부 대비 0.5 내지 5 중량부 범위로 포함된다. 바람직하게는 2 내지 4 중량부로 포함된다. 경화촉진제가 0.5 중량부 미만으로 포함되는 경우, 경화 속도의 향상효과가 미미하며, 5 중량부를 초과하는 경우, 열경화성 수지의 경화도가 저하될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인쇄회로기판은 상기 카르보디이미드계 경화제를 포함한 솔더레지스트 조성물을 기판에 코팅 및 건조하여 형성할 수 있다. 본 발명에 따른 인쇄회로기판은 열적안전성이 우수하며, 레이저에 의한 개구부 형성이 용이하다는 장점이 있다. 솔더레지스트 조성물을 스크린 인쇄법, 롤러코팅(Roller coating), 커튼코팅(Curtain coating) 또는 스프레이코팅(Spray coating)등의 방법에 의해 기판에 코팅한 후, 일정시간 열건조시켜 경화시킴으로써, 기판에 솔더레지스트를 형성할 수 있다.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만, 본 발명이 이에 의해 한정되는 것은 아니다.
열경화성 수지로 비스페놀-A형 에폭시 (EEW 184~190g/eq, 점도 12000 cPs, 비중 1.17)에 카르보디이미드계 경화제로서 페놀수지(EW 106g/eq)와 합성한 톨리렌-2,4-카르보디이미드(분자량 1,580), 유기용매로 THF, 경화 촉진제로 트리페닐포스핀(분자량 262.29)를 사용하였다. 열경화성 수지 100 중량부 대비 카르보디이미드계 경화제 15 중량부, 유기용매 80 중량부, 경화 촉진제 1 중량부를 첨가하여 상온에서 교반하여 솔더레지스트 조성물을 제조하였다.
상기 솔더레지스트 조성물을 기판에 스크린 인쇄법으로 코팅한 후, 80℃에서 한시간 정도 건조하여 유기용매를 제거하였다. 이후, 150℃에서 한시간 동안 열경화시켰다. 솔더레지스트의 두께는 20μm 였다.
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되 카르보디이미드계 경화제를 열경화성 수지 100 중량부 대비 20 중량부로 첨가하여 솔더레지스트 조성물을 제조하였다.
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되 카르보디이미드계 경화제를 열경화성 수지 100 중량부 대비 30 중량부로 첨가하여 솔더레지스트 조성물을 제조하였다.
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되 카르보디이미드계 경화제를 열경화성 수지 100 중량부 대비 40 중량부로 첨가하여 솔더레지스트 조성물을 제조하였다.
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비 교 예 1
>
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 카르보디이미드계 경화제 대신 페놀계 경화제를 열경화성 수지 100 중량부 대비 20 중량부를 첨가하여 솔더레지스트 조성물을 제조하였다.
<
비 교 예 2
>
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 카르보디이미드계 경화제 대신 페놀계 경화제를 열경화성 수지 100 중량부 대비 30 중량부를 첨가하여 솔더레지스트 조성물을 제조하였다.
<
비 교 예 3
>
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 카르보디이미드계 경화제 대신 페놀계 경화제를 열경화성 수지 100 중량부 대비 40 중량부를 첨가하여 솔더레지스트 조성물을 제조하였다.
<
시 험
예
>
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 솔더레지스트가 코팅된 인쇄회로기판을 레이저로 가공하여 개구부를 형성하였다. 레이저는 CO2 레이저를 이용하였고, 가공넓이는 250μm 이었다. 가공이 완료된 솔더레지스트를 광학 현미경과 NMV측정 장비를 이용하여 가공 깊이를 측정하였다.
| 구 분 | 평균 가공 깊이(μm) | 표준편차(μm) |
| 실시예 1 |
12.1 | 2.2 |
| 실시예 2 |
13.9 | 2.1 |
| 실시예 3 |
14.5 | 2.9 |
| 실시예 4 |
15.4 | 3.1 |
| 비교예 1 |
8.4 | 2.6 |
| 비교예 2 |
8.7 | 3.5 |
| 비교예 3 |
8.8 | 3.4 |
상기 표 1에서 알 수 있듯이, 카르보디이미드계 경화제를 사용한 경우 비교예보다 레이저 가공성이 우수하며, 또한 표준편차 값도 작게 나타났다. 따라서, 본 발명의 카르보디이미드계 경화제를 포함한 솔더레지스트 조성물은 레이저 가공성이 뛰어나 공정시간이 단축된다. 또한, 가공정도를 용이하게 조절할 수 있어, 레이저 가공시 인쇄회로기판의 내부 회로층의 손상을 방지할 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 솔더레지스트 조성물 및 이를 이용한 인쇄회로기판은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다. 본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 명확해질 것이다.
Claims (10)
- 열경화성 수지, 카르보디이미드계 경화제 및 유기용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 솔더레지스트 조성물.
- 청구항 1에 있어서,
상기 카르보디이미드계 경화제는 톨리렌-2,4-카르보디이미드(tolyene-2,4-carbodiimide)인 것을 특징으로 하는 솔더레지스트 조성물. - 청구항 1에 있어서,
상기 조성물은 상기 열경화성 수지 100 중량부 대비 상기 카르보디이미드계 경화제 10 내지 40 중량부 및 상기 유기용매 50 내지 90 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 솔더레지스트 조성물. - 청구항 1에 있어서,
상기 열경화성 수지는 에폭시계 수지인 것을 특징으로 하는 솔더레지스트 조성물. - 청구항 4에 있어서,
상기 에폭시계 수지는 비스페놀-A형 에폭시, 비스페놀-F형 에폭시 또는 OCN형 에폭시 수지 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 솔더레지스트 조성물. - 청구항 1에 있어서,
상기 유기용매는 에스테르계, 에테르계, 케톤계 유기용매 또는 이들의 혼합물 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 솔더레지스트 조성물. - 청구항 1에 있어서,
상기 조성물은 경화 촉진제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 솔더레지스트 조성물. - 청구항 7에 있어서,
상기 경화 촉진제는 트리페닐포스핀(Triphenyl phosphine), 2-메틸이미다졸(2-methylimidazole) 또는 1,3-페닐렌디아민(1,3-phenylenediamine) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 솔더레지스트 조성물. - 청구항 7에 있어서,
상기 조성물은 상기 열경화성 수지 100 중량부 대비 상기 경화 촉진제는 0.5 내지 5 중량부 범위를 포함하는 것을 특징으로 하는 솔더레지스트 조성물. - 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항의 솔더레지스트 조성물로 코팅 및 건조된 인쇄회로기판.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110005595A KR20120084193A (ko) | 2011-01-19 | 2011-01-19 | 솔더레지스트 조성물 및 이를 이용한 인쇄회로기판 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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ID=46715199
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| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20120084193A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190085928A (ko) * | 2016-11-18 | 2019-07-19 | 가부시키가이샤 아리사와 세이사쿠쇼 | 감광성 수지 조성물, 해당 감광성 수지 조성물을 사용한 솔더 레지스트 필름, 플렉시블 프린트 배선판 및 화상 표시 장치 |
-
2011
- 2011-01-19 KR KR1020110005595A patent/KR20120084193A/ko not_active Application Discontinuation
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