KR950012544B1 - 광 경화성 수지 조성물 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]
광 경화성 수지 조성물
[발명의 상세한 설명]
본 발명은, 광 경화성 수지 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 광 경화후 경화막의 강도가 우수하고, 경화시의 수축이 없어, 칫수 안정성이 우수하며 현상시에 막이 팽윤하는 등의 문제점이 전혀없는 신규한 광 경화성 수지 조성물에 관한 것이다.
최근에, 광 중합을 이용한 처리 기술이, 표면 코팅, 인쇄잉크, 인쇄 회로판 제작 금속가공, 전자제품의 가공 또는 고급 도장 기술 분야에 있어 널리 사용되고 있다.
이는 , 광 경화 반응이, 종래의 열경화 반응에 비해 경화속도가 빠르고, 더욱이 부분 경화가 가능하여 일정한 패턴을 용이하게 형성할 수 있다는 장점을 갖는데에 기인하는 것이다.
또한, 광 경화 반응에 있어서는, 용제를 사용할 필요가 없기 때문에 작업 환경이 청결히 유지될 수 있을 뿐만 아니라, 에너지 절감에도 크게 기여하고 있다.
종래에는, 이러한 광 경화성 수지 조성물을 사용함에 있어, 액상으로 된 조성물을 사용자가 직접 가공할 제품 표면에 도포하여, 액상레지스트를 형성시켜 가공하는 방법이 채택 되어왔다.
그러나, 일반 사용자가 액상 레지스트를 균일한 두께로 도포하기란 상당히 어려울 뿐만아니라, 매우 번거러운 작업이었다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 최근에는 광 경화성 수지 조성물을 미리 소정 두께를 갖는 고체 필름상으로 제조하여 소비자에게 공급하는 이른바 "드라이 필름 레지스트(Dry Film Resist, DFR)" 공법이 일반화되어 있다.
이와 같은 DFR은 통상, 투명한 폴리에스테르제 필름 기재상에 광 경화성 수지 조성물을 도포하고 건조시켜 광 경화층을 형성시킨후, 그 위에 폴리에틸렌제 필름 등의 보호 필름을 적층하여 제조된다.
사용함에 있어서는, 이러한 DFR의 보호 필름을 박리시켜 제거한 후 광 경화성 수지 조성물로 된 광 경화층을 가공할 제품 표면에 점착시킨 후, 소정의 포토 마스크를 설치한 후 광을 조사한다. 이와 같이 하면 광을 조사받은 부분을 광 중합 반응이 진행되어 경화하고, 포토 마스크에 의해 마스킹되어 광을 조사 받지 못한 부분은 광 중합이 진행되지 않는 채로 남아 있게 된다.
광 조사후, 적당한 용제를 사용하여 현상하면, 광 중합이 진행되지 않았던 미경화 부분은 용제에 의해 용해되어 씻겨 나가게 되고, 경화된 부분은 용제에 용해되지 않은 채로 남아 있게 된다.
이어서, 노출된 기판 등의 제품을 에칭하거나 또는 기타 여러 가지의 부분 표면 처리 가공을 행할 수 있게 된다.
상기한 바와 같은 목적을 위해 사용 가능한 광 중합성, 광 경화성 수지 조성물은 여러 가지 성분의 혼합물로 구성되어 왔다.
통상, 광 경화성 수지 조성물은, 결합제 고분자, 다 관능성 단량체(광 중합체 단량체) 및 광개시제를 포함한다.
결합제 고분자는, 기재로 사용되는 폴리에스테르 필름 표면에, 광 경화성 수지 조성물이 긴밀하게 결합되어 소망하는 얇은 막의 광 경화층을 형성하게 하는 역할을 담당한다.
이러한 결합제 고분자로서는, 아크릴산, 메타크릴산, 메틸아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 스티렌, 말레인산, 페녹시에틸아크릴레이트, N-비닐피롤리돈, 비닐 아세테이트 등의 여러 가지 단량체를 공중합시켜 얻은 폴리올레핀유의 고분자 화합물을 사용할 수 있다.
사용하는 단량체의 종류는, 소망하는 DFR의 광 경화막의 강도 등의 물리적 특성, 현상지의 용해도, 팽윤성 등을 고려하여 임의로 선택할 수 있다.
다 관능성 단량체는, 광의 조사에 의해 중합되어 복잡한 가교 형태로 경화되어 불용화됨으로써 광 경화성 수지 조성물이 경화되게 하는 성분으로서, 이러한 단량체의 대표적인 예로서는 에틸렌 글리콜 디 아크릴레이트, 에틸렌 글리콜 디 메타크릴레이트, 디 에틸렌 글리콜 디 아크릴레이트, 디 에틸렌 글리콜 디 메타크릴레이트, 트리 에틸렌 글리콜 디 아크릴레이트, 트리 에틸렌 글리콜 디 메타 크릴레이트, 테트라 메틸렌 글리콜 디 아크릴레이트, 테트라 메틸렌 글리콜 디 메타크릴레이트, 페타에리트리톨 트리아크릴레이트, 페타에리트리톨 트리메타크릴레이트, 트리 메틸올 프로판 트리아크릴레이트, 트리 메틸올 프로판 메타크릴레이트 등을 들 수 있다.
이들 단량체는, 단독으로 혹은 필요에 따라서는 여러 가지 단량체를 복합적으로 혼합하여 사용할 수 있다.
광 개시제는, 광 조사에 의한 광 에너지를 받아 분해되거나 이온화하여, 상기한 바와 같은 불포화 상태의 다관능성 단량체의 중합이 개시되게 하는 역할을 담당한다.
이러한 광 개시제는. 광 조사에 의해 라디칼 중합이나 양이온 중합을 개시하게 되는데, 이들 화합물은, 광 조사에 의해 용이하게 활성화 될 수 있는 것인 동시에, 180 ℃이하의 온도에서는 안정한 것일 필요가 있다.
이들 화합물의 예로서는, 9,10-안트라퀴논, 1-클로로 안트라퀴논, 2-클로로 안트라퀴논, 2-메틸 안트라퀴논, 2-에틸 안트라퀴논, 2-tert-부틸 안트라퀴논, 옥타메틸 안트라퀴논, 1,4-나프토퀴논, 9,10-펜 안트렌퀴논, 1,2-벤즈 안트라퀴논, 2,3-벤즈 안트라퀴논, 2-메틸-1,4-나프토퀴논, 2,3-디클로나프토퀴논, 1,4-디메틸안트라퀴논, 2,3-디메틸안트라퀴논, 2-페날안트라퀴논, 2,3-디페닐안트라퀴논, 3-클로로-2-메틸안트라퀴논, 레텐 퀴논, 7,8,9,10-테트라 히드로 나프탈렌 퀴논, 디아세틸 벤질, 벤조일, 벤조인에테르와 같은 α-케탈도닐 알코올, α-메틸 벤조인, α-알릴 벤조인, α-페닐 벤조인 등을 들 수 있다.
이러한 광 개시제는, 사용하는 광원의 파장이나, 기재상에 형성될 광 경화성 막의 두께 및 자외선 흡수능력 등을 고려하여 적절히 선택될 수 있다.
상기한 바와 같은 주요 성분 이외에도, 광 경화성 수지 조성물에는 통상, 필요에 따라 열안정제 , 광 증감제, 가소제, 색소, 변색제 등과 같은 보조제가 첨가 될 수 있다.
그러나, 상기한 바와 같은 성분의 결합제 고분자, 다관능성 단량체 및 광 개시제로 구성된 광 경화성 수지 조성물을 사용하여 제조된 종래의 DFR은, 광 경화후의 강도가 충분히 못하고, 또한 광 중합시 막의 수축 현상이 발생하여 칫수 안정성이 불안할 뿐만 아니라, 더욱이 현상시 사용되는 용제에 의해, 경화된 부분이 팽윤하는 등의 문제점이 있다.
본 발명은, 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명이 목적은 광 경화 후 경화막의 강도가 우수하고, 경화시의 수축이 없어 칫수 안정성이 우수하며, 현상시에 막이 팽윤하는 문제 등이 전혀 발생하지 않는 새로운 광 경화성 수지 조성물을 제공하는 데에 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 결합제 고분자, 광 중합성 단량체 및 게시제로 이루어지는 광 경화성 수지 조성물에 있어서, 상기한 결합제 고분자를 구성하는 공중합성 단량체 중의 적어도 1종 이상이 다음의 일반식(Ⅰ)로 나타내어지는 바와 같은, 산소 또는 유황 원소를 갖는 헤테로 고리를 포함하는 화합물이고, 또한 광 개시제에는 상기한 일반식(Ⅰ)의 화합물 중의 헤테로 고리를 양이온 개환 중합시킬수 있는 양이온 개시제가 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 광 경화성 수지 조성물을 제공한다.
Figure kpo00001
(상기 식중, R3는 수소 메틸기이고, A는 에스테르 또는 아미드기이며, X는 O 또는 S 원자이고, n은 0 내지 3의 정수임).
본 발명의 조성물을 구성하는 한 성분인 결합제 고분자를 형성하는 기타의 공중합 단량체들에 대하여는 특별히 제한되지 않으며, 불포화기를 갖거나 또는 갖지 않는 것들을 포함할 수 있다.
상기한 일반식(Ⅰ)로 나타내어지는 화합물의 결합제 고분자중의 공중합 비율은, 전체 단량체에 대해 몰비율로 1~90% 함유되는 것이 바람직하다.
함유량이 1% 미만인 경우에는 가교결합도가 낮아 현상시 팽윤문제가 발생하고, 함유량이 90%를 초과하는 경우에는 과잉 가교결합에 의해 박리 시간이 길어지는 문제점이 발생한다.
상기한 바와 같은 일반식(Ⅰ)의 화합물의 구체적인 예로서는 다음과 같은 화합물을 들 수 있다.
Figure kpo00002
한편, 본 발명에 있어 광 개시제로서 사용되는 양이온 개시제로는, 광의 조사에 의해 상기한 일반식(Ⅰ)의 화합물중의 헤테로 고리를 개환 중합시킬수 있는 것이라면 여하한 것도 사용 가능하며, 이러한 화합물을 구체적인 예로서는, 디아릴 요오드늄염, 디아릴 클로로늄염, 디아릴 브로모늄, 트리아릴 술포늄염, 트리아릴 셀레늄염 등과 같은 화합물을 들 수 있다.
이들 화합물의 전체 광 경화성 수지 조성물에 대한 사용량은, 상기한 일반식(Ⅰ)의 화합물 중의 헤테로 고리 1 당량당 0.001~0.1당량 범위 내로 첨가하는 것이 바람직하다.
첨가량이 0.001단량비 미만인 경우에는 가교결합 정도가 낮아 현상시 팽윤 문제가 발생하고, 첨가량이 0.1단량비보다 많은 경우에는 과잉 가교결합에 의해 박리 시간이 길어지는 문제점이 발생한다.
본 발명에 있어서는, 상기한 바와 같은, 헤테로 고리를 포함하는 일반식(Ⅰ)의 화합물을 결합제 고분자의 구성 성분으로 사용함으로써, 종래의 광 경화성 수지 조성물을 사용한 DFR에서 발생하는 바와 같은 제반 문제점을 해결하고 있다.
즉, 일반식(Ⅰ)의 화합물 내에 포함되어 있는 헤테로 고리의 개환 중합에 의해 , 경화시의 2중 경합의 중합에 의한 막의 수축을 방지할 수 있고, 또한 가교 가능한 헤테로 고리가 결합제 고분자 내에 포합되어 있음으로 인하여, 결합제 고분자가 선형 또는 가지 달린 무 반응형 고분자인 종래의 광 경화성 수지 조성물에 비해, 가교 밀도가 높고, 따라서 현상시의 팽윤 문제를 해결함과 동시에, 광 경화후 경화막의 강도도 현저히 향상되는 효과는 얻을 수 있다.
다음에, 본 발명의 광 경화성 수지 조성물의 바람직한 실시예를 기재한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 더욱 이해하기 쉽게 설명하기 위한 것일뿐, 본 발명이 이들 실시예에만 한정되는 것은 아니다.
다음의 실시예에서 사용된 모든 "부"는 중량부를 의미한다.
[실시예]
[실시예 1]
다음의 조성을 갖는 광 경화성 수지 조성물을 조제하였다,
(광 경화성 수지 조성물의 조성)
결합제 고분자(메틸메타크릴레이트/아크릴산/글리시딜
메타크릴레이트 몰비 40/40/20) :100부
디에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트 :30부
펜타에리트리톨 테르라아크릴레이트 :40부
벤조일 메틸에테르 :2.5부
디페닐요오드늄. BF4염 :5.0부
에틸 바이올렛 :0.2부
메틸에틸케톤: 잔량(전체 조성물의 양이 400부가 되도록 조정하였음.)
(주 : 글리시딜 메타크릴레이트의 화학식 :
Figure kpo00003
)
상기한 조성의 광 경화성 수지 조성물을, 두께가 30㎛인 투명한 폴리에스테르 필름 기재상에 도포한 후, 70~80℃로 건조하여, 두께는 25~30㎛인 광 경화성 막을 형성시켜 DFR필름을 제작하였다.
이렇게 하여 얻어진 DFR 필름을, 1, 2, 3, 4, 5mmφ 의 구멍이 각각 10개씩 뚫여 있는 동장 적층판상에, 고무 로울러를 사용하여 적층시켰다. 100㎛의 선폭과, 상기한 각각의 구멍의 직경보다 2mmφ 더 큰 무늬(광을 통하여 상기한 동장 적층판의 구멍을 텐팅할 목적)과 형성되어 있는 포토마스크를 통해 노광하였다.
이때의 광량은 100mj/cm2이었다.
노광후, 폴리에스태르 필름 기재를 박리하여 제거하고, 1% Na2CO3, 30℃의 수용액으로 1 분간 현상하여, 미 노광 부분의 레제스트를 제거하였다.
그 결과, 선폭은 100 ±2㎛로 유지되었고, 텐팅성도 5 mmφ 구멍 10개중 2개에만 파열이 존재함이 확인되었다.
[실시예 2]
광 경화성 수지 조성물의 조성을 아래와 같이 변경한 점을 제외하고는, 상기한 실시예 1과 실질적으로 동일하게 처리하여 DFR 필름을 제조하고, 이 필름의 성능을 시험하였다.
그 결과, 선폭은 100 ±2㎛로 유지되었고, 텐팅성도 5 mmφ구멍 10개중 3개에만 파열이 존재함이 확인되었다.
(광 경화성 수지 조성물의 조성)
결합제 고분자(메틸메타크릴레이트/아크릴산/2,3-
에피티오프로필 아크릴레이트의 몰비 40/40/20) : 100부
디에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트 : 30부
펜타에리트리톨 테트랄아크릴레이트 : 40부
벤 ; 조일 메틸에테르 : 2.5부
디페닐요오드늄. BF4염 : 5.0부
에틸 바이오렛 : 0.2부
메틸에틸케톤 : 잔량(전체 조성물의 양이 400부가 되도록 조정하였음)
(주 : 2,3-에피티오프로필 아크릴레이트의 화학식 :
Figure kpo00004
)
[실시예 3]
광 경화성 수지 조성물의 조성을 다음과 같이 변경한 점을 제외하고는, 상기한 실시예 1과 실질적으로 동일하게 처리하여 DFR 필름을 제조하고, 이 필름의 성능을 시험하였다.
그 결과, 선폭은 100 ±2㎛로 유지되었고, 텐팅성도 5 mmφ 구멍 10개중 2개에만 파열이 존재함이 확인되었다.
(광 경화성 수지 조성물의 조성)
결합제 고분자(메틸메타크릴레이트/아크릴산/글리시딜
메타크릴아미드의 몰비 40/40/20) : 100부
디에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트 : 30부
펜타에리트리톨 테르라아크릴레이트 : 40부
벤조일 메틸에테르 : 2.5부
디페닐요오드늄. BF4염 : 5.0부
에틸 바이오렛 : 0.2부
메틸에틸케톤 :잔량(전체 조성물의 양이 400부가 되도록 조정하였음.)
(주 글리시딜 메타크릴아미드의 화학식 :
Figure kpo00005
)
[실시예 4]
광 경화성 수지 조성물의 조성을 다음과 같이 변경한 점을 제외하고는, 상기한 실시예 1과 실질적으로 동일하게 처리하여 DFR 필름을 제조하고, 이 필름의 성능을 시험하였다.
그결과, 선폭은 100 ±2㎛로 유지되었고, 텐팅성도 5 mmφ 구멍 10개중 2개에만 파열이 존재함이 확인되었다.
(광 경화성 수지 조성물의 조성)
결합제 고분자(메틸메타크릴레이트/아크릴산/2,3-
에피티오프로필 아크릴아미드의 몰비 40/40/20) : 100부
디에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트 : 30부
펜타에리트리톨 테르라아크릴레이트 : 40부
벤조일 메틸에테르 : 2.5부
디페닐요오드늄 BF4염 : 5.0부
에틸 바이오렛 : 0.2부
메틸에틸케톤 :잔량(전체 조성물의 양이 400부가 되도록 조정하였음.)
(주 : 2,3-에피티오 프로필 아크릴아미드의 화학식:
Figure kpo00006
)
[실시예 5]
광 경화성 수지 조성물의 조성을 다음과 같이 변경한 점을 제외하고는 , 상기한 실시예 1과 실질적으로 동일하게 처리하여 DFR 필름을 제조하고, 이 필름의 성능을 시험하였다.
그 결과, 선폭은 100 ±2㎛로 유지되었고, 텐팅성도 5mmφ 구멍 10개중 3개에만 파열이 존재함이 확인되었다.
(광 경화성 수지 조성물의 조성)
결합제 고분자(메틸메타크릴레이트/아크릴산/테트라 히드로
푸르푸릴 메타크릴레이트 몰비 40/40/20) : 100부
디에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트 : 30부
펜타에리트리톨 테르라아크릴레이트 : 40부
벤조일 메틸에테르 : 2.5부
디페닐요오드늄. BF4염 : 5.0부
에틸 바이오렛 : 0.2부
메틸에틸케톤 :잔량(전체 조성물의 양이 400부가 되도록 조정하였음.)
(주 : 테트라 히드로 푸르푸릴 메타크릴레이트의 화학식 :
Figure kpo00007
)
[비교 실시예]
본 발명의 일반식(Ⅰ)의 화합물인 글리시딜 메타크릴레이트 대신에 스티렌을 사용하고, 양이온 개시제를 첨가하지 않은 점을 제외하고는 상기한 실시예 1과 실질적으로 동일하게 처리하여 DFR 필름을 제조하고, 이 필름의 성능을 시험하였다.
그 결과, 선폭은 92±2㎛로 약 8% 수축이 발생하였고, 텐팅성도 4mmφ 이상의 텐팅 필름은 전부 파괴 되었음이 확인되었다.
상기한 시험결과로 부터도 확인되는 바와 같이, 본 발명에 따르면 광 경화성 수지 조성물은 광 경화시 수축이 없어 칫수 안정성이 우수하며, 또한 현상시에 막이 팽윤하는 문제가 없을 뿐만아니라, 광 경화후 경화막이 강도가 우수하여 DFR 등의 포토 레지스트로 사용하기에 적합한, 우수한 광 경화성 수지 조성물을 임을 알 수 있다.

Claims (4)

  1. 결합제 고분자, 광 중합성 단량체 및 광 개시제를 포함하여 이루어지는 광 경화성 수지 조성물에 있어서, 상기한 결합제 고분자를 형성하는 공중합성 단량체 성분중의 1종 이상이 하기 일반식(Ⅰ)로 나타내어지는 화합물이고, 또한 상기한 광 개시제는 일반식(Ⅰ)의 화합물 중의 헤테로 고리를 양이온 개환 중합시킬 수 있는 양이온 개시제를 포함하는 것을 특징으로하는 광 경화성 수지 조성물.
    Figure kpo00008
    (상기 식중, R3는 수소 또는 메틸기이고, A는 에스테르 또는 아미드기이며, X는 O 또는 S 원자이고, n은 내지 3의 정수임.)
  2. 제1항에 있어서, 상기한 일반식(Ⅰ)의 화합물이 글리시딜 메타크릴레이트, 글리시딜 메타크릴아미드, 2,3-에피티오 프로필 아크릴레이트, 2,3-에피티오 프로필 아크릴 아미드 또는 테트라 히드로 푸르푸릴 메타크릴레이트인 것을 특징으로 하는 광 경화성 수지 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기한 일반식(Ⅰ)의 화합물의 함유량이, 결합제 고분자 전체량에 대해 1~90물%인 것을 특지응로하는 광 경화성 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기한 양이온 개시제는, 일반식(Ⅰ)의 화합물 중의 헤테로 고리 1당량에 대해 0.001 내지 0.1당량의 비율로 첨가되는 것을 특징으로 하는 광 경화성 수지 조성물.
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