ФОТОПОЛИМЕРИЗУЮЩАЯСЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ СУХОГО ПЛЕНОЧНОГО ФОТОРЕЗИСТА Советский патент 1995 года по МПК G03F7/28 

Изобретение относится к фотополимеризующимся композициям для сухих пленочных фоторезистов, использующимся в радио- и электротехнической промышленности при производстве печатных плат.

Целью изобретения является повышение разрешающей способности композиции, ее устойчивости в кислой среде и улучшение реологических свойств при нанесении валковым ламинированием на поверхность, имеющую рельеф микронеров- ностей.

В качестве полиметилметакрилата со среднемассовой мол.м. 4-9˙10⁴ предложенная композиция может содержать промышленный литьевой полиметилметакри- лат марки ЛСО-М по ТУ 6-01-836-73 (бисерный) или ОСТ 6-01-67-72 (гранулированный).

В качестве сополимера стирола с моно-н-бутиловым эфиром малеиновой кислоты (50: 50 мол.) со среднемассовой мол.м. 1,6-2,8˙10^-4 предложенная композиция может содержать промышленный продукт сополимер Бустиран по ТУ 6-01-03-48-82.

В качестве диметакрилат-бис-(этиленгликоль)фталата предложенная композиция может содержать промышленный продукт олигоэфиракрилат МГФ-1 по ТУ 6-01-750-72 и ТУ 6-16-2210-77.

В качестве смешанного олиго(пропиленгликольглицерин)адипината формулы I предложенная композиция может содержать промышленный продукт полиэфир П-512 по ТУ 6-05-1687-79.

П р и м е р 1. Приготавливают фотополимеризующуюся композицию состава 1, указанного в табл.1. Композицию готовят растворением ее компонентов в растворителе при 30 ±4^оС при постоянном перемешивании, причем сначала растворяют полимер и полиэфир, затем вводят остальные компоненты согласно рецептуре. Полученный раствор фильтруют через слой ткани и металлическую сетку для отделения механических включений размером более 5 мкм.

Приготовленную фотополимеризующуюся композицию равномерно наносят при помощи фильеры на полиэтилентерефталатную пленку толщиной 20 мкм и сушат при 50^оС обдувом горячим воздухом в течение 3 мин. Толщина полученного светочувствительного слоя составляет 40 ±3 мкм. Светочувствительный слой покрывают защитным слоем из полиэтиленовой пленки толщиной 30 мкм для защиты от слипания при скручивании светочувствительного слоя в рулон. Изготовленные таким образом образцы сухого пленочного фоторезиста выдерживают в темноте в течение 5 сут при 20 ±5^оС, затем отслаивают полиэтиленовуую пленку с поверхности светочувствительного слоя и наносят его на подложку.

В качестве подложки используют фольгированный медью стеклотекстолит марки СФ-2 размером 150х200 мм с подготовленной декапированием 5%-ной серной кислотой и гидроабразивной зачисткой поверхностью фольги. Для испытания реологических свойств светочувствительного слоя используют также фольгированный стеклотекстолит СФ-2, но с нанесенным микрорельефом в виде полос шириной 300 мкм, отделенных промежутками той же ширины, имеющим высоту 20 мкм и полученным путем селективного гальванического наращивания слоя металла (меди) указанной толщины.

Нанесение фоторезиста производят на валковом люминаторе типа И4.084.0030 при температуре нагреваемых валков 115 ±3^оС и скорости нанесения 0,3 м/мин. При нанесении фоторезиста на подложки, имеющие рельеф микронеровностей, подложки подают в направлении, перпендикулярном полосам микрорельефа.

Образцы экспонируют через пленочный фотошаблон, содержащий рисунок проводников различной ширины, от 50 до 200 мкм, на сканирующей установке КП 63.41. Предварительно находят оптимальное время экспонирования, при котором ширина проводников на защитном рельефе, полученном после проявления образцов, совпадает с шириной их изображения на фотошаблоне. Образцы с рельефной подложкой экспонируют без наложения фотошаблона с найденной ранее оптимальной выдержкой. Перед проявлением экспонированные образцы выдерживают в темноте при 20^оС в течение 40 мин для завершения темновой фотохимической реакции, затем удаляют (отслаивают) с поверхности образцов полиэтилентерефталатную пленку. Светочувствительный слой проявляют на струйной установке метилхлороформом в течение времени, указанного в табл.2. С образцов, имеющих рельефную подложку, отслаивают полиэтилентерефталатную пленку и проявление не производят.

Параллельно готовят и испытывают композицию по прототипу, состав которой указан в табл.1. Определяют минимально воспроизводимую на защитном рельефе ширину проявленной линии (для предложенной композиции и композиции по прототипу). Кроме того, определяют устойчивость полученных защитных рельефов в кислой среде, для чего образцы погружают в электролит на основе борфтористоводородной кислоты состава, г: Борфтористое олово (II) в пересчете на металл 14 Борфтористый свинец (II) в пересчете на металл 10 Борфтористоводородная кислота 420 Пептон 3,5 Вода До 1000 мл
Определяют время обесцвечивания красителя, имеющегося в составе композиции, которым характеризуются устойчивость композиции в кислой среде и ее защитные свойства.

Оценку реологических свойств фотополимеризующейся композиции проводят путем определения степени незаполнения промежутков между полосами рельефной заготовки (С_н.з.), которую находят по формуле
C_н.з · 100% где А_в.п. ширина воздушного промежутка между полюсами рельефа, не заполненного светочувствительным слоем при ламинировании;
А_о общая ширина промежутка между полосами рельефа (300 мкм).

Измерение производят в 10 точках образца, после чего определяют среднее значение.

Из данных табл.2 следует, что предложенная фотополимеризующаяcя композиция обладает более высокой разрешающей способностью, чем известная, и воспроизводит линии с минимальной шириной 85 мкм. Известная композиция позволяет воспроизводить линии шириной лишь 120 мкм.

Предложенная композиция, кроме того, имеет повышенную устойчивость в кислой среде в течение 2,67 ч по сравнению с известной композицией, сохраняющей устойчивость в течение 1,25 ч.

Предложенная композиция имеет лучшие реологические свойства, характеризующиеся степенью незаполнения промежутков между полосами рельефа, равной 4,2% тогда как для известной композиции степень незаполнения значительно больше и составляет 14,6%
П р и м е р ы 2-9. Фотополимеризующуюся композицию готовят и испытывают, как указано в примере 1, но загружают компоненты, приведенные в табл.1, согласно рецептуре составов 2-9. Результаты испытаний отражены в табл.2. Из табл.2, видно, что предложенная фотополимеризующаяся композиция характеризуется в зависимости от ее состава разрешающей способностью в пределах 80-90 мкм, устойчивостью в кислой среде в течение 2,25-2,75 ч и реологическими свойствами при нанесении, характеризующимися степенью незаполнения 2,5-4,4%
Предложенная фотополимеризующаяся композиция для сухого пленочного фоторезиста обладает более высокими техническими характеристиками, чем известная, и имеет повышенные разрешающую способность, устойчивость в кислой среде и реологические свойства при нанесении валковым ламинированием на поверхности, имеющие рельеф микронеровностей.

От использования предложенной фотополимеризующейся композиции ожидается значительный технико-экономический эффект за счет улучшения основных характеристик изготавливаемого на ее основе сухого пленочного фоторезиста (типов СПФ-2 и СПВ-ВЩ, имеющихся в серийном производстве), снижения брака изделий, обеспечения производства новых видов печатных плат и других изделий печатного монтажа, изготовление которых невозможно с применением серийно выпускающихся фоторезистов.

Изобретение касаетса фотоматериалов, в частности фотополимеризующейся композиции (ФК) для сухих пленочных фоторезистов, используемых в радио- и электротехнической промышленности для производства печатных плат. Повышение разрешающей способности ФК, ее устойчивости в кислой среде и улучшение реологических свойств при нанесении валковым ламинированием на поверхность, имеющую рельеф микронеровностей, достигается использованием других компонентов: пленкообразователя, ингибитора, красителя, растворителя, полиэфира. Состав ФК, мас.ч: пленкообразователь - полиметилметакрилат с мол.м. 4-9·10⁴ или сополимер стирола с моно-н-бутиловым эфиром малеиновой кислоты (50 : 50 мол. % ) с мол.м. 1,6-2,8·10⁴ 80-120; диметакрилат-бис-(этиленгликоль)фталат 60 - 100; фотоинициатор - смесь бензофенона и 4,4′-бис-(диметиламино)бензофенона при массовом соотношении 2 - 9 : 1 3 - 9; ингибитор - гидрохинон, n-метоксифенол или бисалкофен 0,005 - 0,15; краситель - основной синий К C.J. N 44040 или Виктория чисто-голубой C.J. N 42595, или основной зеленый I C.J. N 42040 0,05 - 0,25; растворитель - хлористый метилен или смесь ацетона с н-бутанолом (при массовом соотношении 3 : 1) 150 - 600; полиэфир общей формулы __→ CH₂-CH(OH)-CH₂OH , где n = 3 - 5, с содержанием гидроксильных групп 4,9 - 7,8 мас. % , с мол.м. 650 - 1040, 8 - 25. ФК обладает более высокими в сравнении с известной характиристиками разрушающей способности, устойчивости в кислой среде, реологическими свойствами: минимально воспроизводимая линия 80 - 90 мкм; устойчивость в кислой среде - до 2,75 ч; средняя ширина воздушного промежутка между полосами рельефа подложки 7,4 мкм, степень незаполнения промежутков между полосами рельефа подложки - до 2,5 % против 120; 1,25; 43,8 и 14,6 соответственно. 2 табл.

ФОТОПОЛИМЕРИЗУЮЩАЯСЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ СУХОГО ПЛЕНОЧНОГО ФОТОРЕЗИСТА, включающая пленкообразующий компонент, диметакрилат-бис-(этиленгликоль)фталат, фотоинициатор смесь бензофенона и 4,4¹-бис- (диметиламино)бензофенона, полиэфир, ингибитор, краситель и органический растворитель, отличающаяся тем, что, с целью повышения разрешающей способности композиции, ее устойчивости в кислой среде и улучшения реологических свойств при нанесении валковым ламинированием на поверхность, имеющую рельеф микронеровностей, композиция в качестве пленкообразующего компонента содержит полиметилметакрилат со среднемассовой мол. м. 4-9·10⁴ или сополимер стирола с моно-н-бутиловым эфиром малеиновой кислоты (50:50 мол.) со среднемассовой мол.м. 1,6-2,8·10⁴, диметакрилат-бис-(этиленгликоль)фталат, в качестве фотоинициатора смесь бензофенона и 4,4'-бис-(диметиламино)бензофенона при массовом соотношении 2:1 9: 1, в качестве ингибитора содержит гидрохинон, n-метоксифенол или бисалкофен, в качестве красителя содержит основной синий K C.J. n 44040 или Виктория чисто голубой C.J. N 42595, или основной зеленый 1 C.J. N 42040, в качестве растворителя содержит хлористый метилен или ацетон, или смесь ацетона с н-бутанолом в массовом соотношении 3:1, а в качестве полиэфира композиция содержит смешанный олиго-(пропиленгликольглицерин) адипинат общей формулы 1

где n 3 5, со средней мол.м.650-1040, содержанием гидроксильных групп 4,9 7,8 мас. при следующем соотношении компонентов, мас.ч.

Указанный полимерный пленкообразующий компонент 80-120
Диметакрилат бис (этиленгликоль)фталат 60-100
Бензофенон и 4,4' бис -(диметиламино)бензофенон при массовом соотношении 2:1 9:1 3 9
Указанный ингибитор 0,005 0,15
Указанный краситель 0,05 0,25
Указанный органический растворитель 150 600
Полиэфир общей формулы 1 8 25