KR0158199B1

KR0158199B1 - 인쇄배선판용 복합필름

Info

Publication number: KR0158199B1
Application number: KR1019890012090A
Authority: KR
Inventors: 히데오 와타나베; 하지메 야마자키; 히로유키 와카마츠
Original assignee: .; 요꼬하마고무 가부시키가이샤
Priority date: 1988-08-25
Filing date: 1989-08-24
Publication date: 1998-12-15
Also published as: US4985294A; GB8919429D0; GB2224464A; GB2224464B; KR900004225A

Abstract

기판과 이 기판 위에 완전히 배치된 복합 필름으로 구성되는 인쇄 배선판으로서, 상기 복합 필름은 30:70 내지 90:10 중량비의 에폭시 수지 및 아크릴로니트릴-부타디엔 고무로 구성된 절연층과 그 위에 직접 접촉하여 적층된 구리 호일로 구성되는 인쇄 배선판.

Description

인쇄 배선판용 복합 필름

제1도는 본 발명을 구체화한 복합 필름을 도시한 횡단면도이다.

제2도는 제1도와 유사하나 필름의 개질을 예증하는 도이다.

제3도는 본 발명에 따르는 진공 적층의 바람직한 양태의 도식도이다.

제4도는 횡단 및 분할하여 나타낸 본 발명에 따르는 적층물의 횡단면도이다.

제5도 및 제6도는 선행 기술의 인쇄배선판이 감색법에 의해 조립되는 방법을 보여주는 횡단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 복합 필름 11 : 절연층

12 : 구리 호일 13 : 경화된 절연층

20 : 적층물 30 : 적층롤

31 : 롤 40 : 공지된 인쇄 회로판

41 : 기판 42 : 구리 패턴

43 : 유리 에폭시 프리프레그층

본 발명은 인쇄 배선판(printed wiring board) 및 더욱 특히 배선판에 사용하기 위한 구리-피착(copper-clad) 절연 필름에 관한 것이며, 또한 상기 필름을 사용하여 감색법(subtractive process)에 의해 배선판을 제조하는 방법에 관한 것이다.

절연층에 적층된 다수의 전기적으로 전도성인 회로로 구성되는 다층 형태의 인쇄 배선판이 공지되어 있다. 이들 배선판은 전자 장치의 기계화된 제작과 기타 다양한 산업 부문에서 적용되어 왔다.

일반적으로, 배선판은 유전체 베이스 또는 기판의 2개의 반대편 표면상에 구리 패턴을 장착시켜 인쇄 회로판을 형성하고 나서, 양쪽면의 회로판 위에 구리 호일을 적층시키고 그 사이에 유리 에폭시 프리프레그(prepreg)층을 삽입시킴으로써 조립된다(제6도 참조). 프리프레그는 에폭시 수지를 유리 섬유(fibrous glass) 내에 함침시킴으로써 유도된다. 구리 호일을 인쇄 회로 소자를 제공하기 위하여 에칭한다. 회로판은 보통 산업에서 통상 수용되는 구리-피착 적층물로부터 감색법에 의해 제작된다.

그러나 상기 공지 방식의 조립은, 프리프레그 내에 도입된 공기를 제거하기 위하여 반드시 고온 고압 조건하, 즉 170℃, 40㎏/㎠에서 수행된다. 그 결과 생성된 적층 생성물은 열 및 압력으로부터 초래된 잔류 스트레인(strains)을 수반할 것이며 또한 적층 동안에 스트레인이 인쇄 회로 소자에 패턴 불량(failure)을 야기하는 문제점을 남긴다.

본 발명은 선행 기술의 상기 난점을 제거하여 적층 내(interlaminar) 무공극성(voidlessness)과 두께 균일성을 보이는, 인쇄 배선판에 사용하기 위한 복합 필름을 제공하고, 절연 특성의 조절을 허용하여 높은 신뢰성을 보장하려는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 상기 필름을 사용하여 인쇄 배선판을 제조하는 개선된 방법을 제공하려는 것인데, 이는 불리한 열 및 압력 조건을 수반하지 않은 채 단순하고 효율적인 작동을 허용할 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 조립된 상기 필름을 갖는 신규 인쇄 배선판을 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 및 기타 목적와 장점은 수반된 도면과 결부시킬 때 하기 설명으로부터 보다 잘 이해될 것이다.

본 발명의 첫번째 양상에 따르면, 에폭시 수지와 아크릴로니트릴-부타디엔 고무로 구성된 절연층과 그 위에 적층된 구리 호일로 구성된, 인쇄 배선판에 사용하기 위한 복합 필름이 제공된다.

본 발명의 두번째 양상에 따르면, 에폭시 수지와 아크릴로니트릴-부타디엔 고무로 구성된 절연층과 그 위에 적층된 구리 호일로 구성된 복합 필름을 기판의 한쪽 또는 양쪽에 진공-적층시킨 후 그 결과 생성된 적층물을 열로 경화시키는 것으로 이루어지는, 인쇄 배선판을 제조하는 방법이 제공된다.

본 발명의 세번째 양상에 따르면, 첫번째 양상의 필름을 포함하고 두번째 양상의 방법에 의해 얻어지는 인쇄 배선판이 제공된다.

제1도에서 10으로 나타내고 본 발명에 따라 제공된 인쇄 배선판에서 유용성이 있는 복합 필름은 필수적으로 절연층 11과 그 위에 완전히(intergrally) 배치된 구리 호일 12로 구성된다.

절연층은 주로 에폭시 수지(ER)와 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(NBR)의 블렌드로 구성된다. 본 발명의 목적을 위해 적당한 ER 수지는 특별하게 제한되지는 않지만, 전형적으로 비스 페놀-에피클로로히드린 또는 크래졸-노볼락 형태일 수 있다. 여기서 사용된 NBR 고무는 바람직하게는 20 내지 50%의 아크릴로니트릴 함량과 25 내지 80의 무우니 점도(100℃에서 ML₁₊₄)를 갖는 것으로부터 선택될 수 있다.

ER 대 NBR의 혼합비는 중량을 기준으로 30:70 내지 90:10 범위이어야 한다. 30:70 범위를 벗어난, 즉 ER이 너무 적고 NBR이 너무 많은 절연층은 불충분한 적층내 절연성과 주어진 인쇄 회로판 상에 적층시 회로들 사이에 열등한 유동성을 유도할 것이다. 또한, 절연층이 회로판 상의 구리 패턴에 부적당하게 결합 가능하게 되고 적층시 극단적으로 유동성이 되는 경향이 있으므로 과도한 ER과 보다 적은 NBR, 즉 90:10 비에서의 이탈도 또한 피해져야 한다. 이것은 절연층이 가열 경화하는 동안 부적당한 수지 흐름을 유도하여 두께의 불규칙성을 초래할 것이라는 의미로 해석된다.

사용되는 구리 호일의 형태에 대한 제한은 없다. 18미크론, 1/2온스 두께를 갖는 전기 분해 구리 호일이 적당히 사용될 수 있다.

회로판 상에 적층될 때 절연층은 구리 패턴과의 개선된 결합성(bondability)을 얻기 위해 바람직하게는 비경화되어 유지될 수 있다. 비경화된 절연층은 적층시 최대 온도에서 10³내지 10⁵포이즈의 점도를 가져야 한다. 10³포이즈보다 낮은 점도는 절연층이 너무 유동성이 되기 쉽게 하여 두께를 불규칙하게 만들 수 있다. 10⁵포이즈보다 높은 점도의 경우에는, 상기층은 회로 사이에서 충분히 흐르는데 실패할 것이다.

조작을 용이하게 하기 위해, 본 발명의 복합 필름에서 구리 호일의 반대편 면 상에 절연층이 경화되지 않은 박리 필름(release film)이 제공될 수 있다. 적당한 박리 필름은, 예컨대 박리 가능 물질 예컨대 실리콘-처리된 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(PET), 실리콘-처리된 폴리에스테르 필름, 박리지, 왁스 또는 유사한 시약으로 처리되고 알루미늄 호일을 포함하는 금속 호일 등을 포함한다. 박리 필름은 회로판 상에 복합 필름이 부착될 때 결국 제거된다.

비경화된 절연층이 사용될 때, 도시하지는 않았지만 경화된 수지층이 절연층과 구리 호일 사이에 삽입될 수 있는데, 이는 절연이 구리 호일에 대해 더 개선되도록 한다. 수지성 층은 절연층에서와 같이 동일한 물질과 조성물로 형성될 수 있다. 기타 적당한 물질은 예컨대 에폭시 수지, 아크릴 수지, 폴리이미드 수지 등을 포함한다.

본 발명에 따르는 절연층은 경화될 수 있으며 이 경우에 경화된 층은 적당한 접착제, 예컨대 에폭시-기제 접착제, 특히 NBR 함유 에폭시-기제 접착제에 의해 회로판 상에 결합된다. 대안적으로, 결합층이 접착제를 사용하여 절연층 상에 배치될 수 있으며, 이는 제2도에서 13으로 도시되며 상기 박리 필름 중 하나로 보호될 수 있다. 에폭시형 접착제가 이 개질된 형태에서 적당히 사용된다. 비경화된 절연층과 마찬가지로 결합층도 적층시 최대 온도에서 10³내지 10⁵포이즈의 점도 범위이어야 한다.

본 발명에 따르는 필름 구조는 적층 내 절연이 절연층의 두께를 변화시킴으로써 뜻대로 쉽게 조정될 수 있게 한다.

본 발명에 따른 인쇄 배선판은 복합 필름 10을 제5도에서 40으로 나타낸 공지 인쇄 회로판 상에 적층시킴으로써 제조될 수 있으며 기판의 양쪽 면에 장착된 기판 41과 구리 패턴 42로 만들어질 수 있다. 중요하게, 이 적층은 수 내지 수십토르까지 격심히 감소된 압력, 즉 3 내지 80토르의 감압에서 진공 적층기 상에서 수행되어야 하며, 이에 의해 적층 생성물은 적층 내 공극이 수반되지 않은 채 얻어진다.

본 발명의 기타 바람직한 실시양태에 있어서, 절연층 11과 구리 호일 12는 상기 진공 범위에서 기판 상에서 하나가 다른 것 위에 별도로 진공 적층될 수 있다. 분리 적층 양식은 제3도에 나타내었다. 화살표로 지시된 방향을 향해 진행하면서 회로판 40의 두 반대편 세로면 상에서 절연층 11은 롤 31을 통해 적층롤 30 상에 공급되고 구리 호일 12는 롤 32를 통해 유사한 적층롤 30 상에 공급된다. 그러므로 층 11과 호일 12는 열과 함께 회전하는 롤 30과 접촉시, 판 40 위에서 하나가 다른 것 위에 겹쳐지며, 이후에 적층물 20이 제4도에 나타낸 바와 같이 제공된다.

본 발명 하에 고려되는 방법의 실행에 있어서, 회로판은 임의의 공지된 적당한 하도(prime coat)로 편리하게 예비 처리되어 적층을 더 개선시킬 수 있다.

이후, 적층물 20은 진공 또는 대기압에서, 120 내지 170℃로 1 내지 4시간 동안 경화된다. 진공 경화는 수 내지 수십 토르, 예컨대 3 내지 80토르의 감압의 진공도(vacuum degree)에서 수행될 수 있다.

높은 주위 온도와 압력이 요구되지 않기 때문에 본 발명에 따르는 적층물 상에는 스트레인이 없음을 주목해야 한다.

이렇게 얻어진 인쇄 배선판은 통상적 방법으로 에칭된 구리 호일을 갖는 회로 패턴이 양 면 상에 제공될 수 있다.

선행 기술의 다층 인쇄 배선판을 제6도에 도시하였다. 유리 에폭시 프리프레그의 층을 43으로 나타내었다.

이제, 본 발명은 예증의 목적으로만 제공되는 하기 실시예에 의해 기술될 것이다. 이들 실시예에서, 다른 언급이 없는 한 모든 부(part)는 중량 기준이며 모든 포이즈는 P로 표시하고 모든 토르는 T로 표시한다.

[실시예 1]

하기 배합된 조성물을 메틸 에틸 케톤(MEK)에 용해시켜 농도 45% 용액을 제조한다. 용액을 200미크론의 건조 피복 두께까지 구리 호일(TC, Nikko-Gould Foil CO., 18-미크론 두께) 상에 두번 가한 후, 본 발명에 따르는 구리-피착 절연 필름을 얻는다.

필름을 동적 기계 분석(DMA)로 그 절연층의 점도에 대해 시험하면, 측정된 점도는 120℃에서 5,000P, 100℃에서 35,000P 및 80℃에서 80,000P인 것으로 밝혀졌다. 연이어, 필름을 배관 간격(Line spacing)이 0.5㎜인 치솔형 회로 소자(전기 분해 구리, 70-미크론 두께)을 갖는 판 상에 진공-적층시킨다. 절연층을 판과 접촉시킨 채, 100℃, 40T에서 적층을 수행한다. 회로 사이의 유동성의 정밀한 조사시, 무공극 적층물이 제조되었음이 밝혀졌다.

결과 생성된 적층물을 알루미늄 컬 판사에 장착시킨 후 5T로 조정된 오토클레이브에 넣은 다음 1시간 동안 7㎏/㎠에서 경화시킨다. 최종 생성물은 절연층의 두께 균일성, 구리 호일의 결합성과 260℃에서 땜납 내열성에 대하여 허용 가능한 것으로 증명되었다.

[실시예 2]

하기 배합의 조성물을 사용하여 47%의 MEK 용액을 제조했다. 용액을 실시예 1에서와 같이 처리하여 본 발명에 따른 200-미크론 두께 구리 피착 필름을 얻었다.

DMA 시험은 필름이 120℃, 3,500P, 100℃에서 28,000P, 80℃에서 60,000P의 점도를 가짐을 보여 준다. 온도와 진공이 각각 80℃와 20T로 변경된 것을 제외하고 실시예 1의 적층 절차를 따르면, 결과 적층물은 무공극성이고 허용 가능한 것으로 밝혀졌다. 그런 다음, 적층물을 1시간 동안 50T, 150℃ 및 10㎏/㎠에 맞춰진 진공 프레스 상에서 경화시켰다. 경화된 생성물은 두께에 있어서 균일하며 결합성이 충분하고 260℃에서 땜납에 대해 안정한 것으로 확인되었다.

[실시예 3]

제1도에 도시한 복합 필름을 진공도 40T, 롤 표면 온도 100℃, 판 진행 속도 1.3m/분 및 롤 압력 4㎏/㎠의 조건 하에 진공 적층기 상에서 제5도의 회로판의 양면상에 적층시켜 제4도의 적층물을 얻었다. 5T에 맞춰진 오토클레이브 내에서, 1시간 동안 7㎏/㎠으로 경화를 수행했다. 하기 조건하의 절연층의 무공극성과 두께 균일성 및 땜납에 대한 내열성에 대해 경화된 생성물을 시험하고 결과를 도표화했다.

두께 균일성.

경화된 절연층을 5개 절단-부분에서 광학 현미경 사진으로 측정을 했다. 이 특질을 표준 두께로부터의 편차의 크기로 표현했다.

무공극성.

철저한 조사를 한다. 표에서 무공극은 O으로 표시했고 공극은 X로 표시했다.

땜납 내열성.

경화된 생성물을 25×25㎜로 절단하고 260℃에서 땜납 액체 위에 뜨게한 후 3분이 경과한 후에 모양을 조사했다. O는 기포도 벗겨짐도 없는 것을 의미하며 X는 기포가 있고 벗겨진 것을 의미하는데 사용된다. -는 상기 테스트가 행해지지 않았음을 의미한다.

[실시예 4]

제3도에 도시한 바와 같이 20T에서 절연층과 구리 호일을 제5도의 회로판의 양면상에 별도로 진공-적층시켰다. 5T에 맞춰진 오토클레이브를 사용하여 적층물을 1시간 동안 150℃, 7㎏/㎠에서 경화시켰다. 결과 생성물은 실시예 3에서와 같이 시험했다.

[실시예 5]

30T에 맞춰진 진공 프레스 상에서 1시간 동안 150℃, 7㎏/㎠에서 경화가 수행되는 것을 제외하고는, 실시예 3의 절차를 따랐다.

[실시예 6]

결과의 적층물을 150℃, 15㎏/㎠에서 1시간 동안 경화시키는데 대기 수압 프레스(atmospheric hydraulic press)를 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 3의 절차를 따랐다.

[실시예 7]

40T에 맞춰진 진공 프레스를 150℃, 10㎏/㎠에서 1시간 동안 경화시키는데 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 3의 절차를 따랐다.

[실시예 8]

결과 적층물을 20T에 맞춰진 진공 프레스 상에서 수행한 후 150℃, 12㎏/㎠에서 1시간 동안 가압시키는 것을 제외하고는, 실시예 3의 절차를 따랐다.

[비교 실시예 1]

제5도의 회로판의 양면상에 제6도에 도시한 바의 프리프레그(에톡시 함량 42%, 유리 섬유, 0.1-㎜ 두께)의 두층을 배치시켰다. 프리프레그는 물질 적층을 위해 통상 사용되는 것이다. 그리고나서 수지성 구리 호일(R 0860, 18-미크론 두께)을 프리프레그-충화된 표면 각각에 적층시켰다. 결과 생성된 적층물을 5㎏/㎠에서 수압 프레스 상에서 가압시킨 후 130℃에서 가열시켰다. 5분 경과 후 압력을 40㎏/㎠까지 높였다. 1시간 동안 처리 후, 압력을 40㎏/㎠에서 유지하면서 적층물을 실온에서 냉각시켰다.

이렇게 형성된 배선판은 시험되는 모든 물리적 성질에 대해 만족스럽다. 그러나 대조 조립물은 매우 답답하며 시간 소모적이어서 덜 생산적이다.

[비교 실시예 2]

10T에 맞춰진 진공 적층기를 100℃의 롤 온도와 4㎏/㎠의 롤 압력을 갖는 적층을 위해 이용하는 것을 제외하고는, 비교 실시예 2의 절차가 수행된다. 30T에 맞춰진 진공 프레스 상에서 1시간 동안 170℃ 및 10㎏/㎠에서 경화를 수행했다.

대조 생성물은 불규칙한 두께와 땜납 상에서 부적당한 기포 및 벗겨짐이 나타난다.

Claims

30:70 내지 90:10 중량비의 에폭시 수지와 아크릴로니트릴-부타디엔 고무의 블렌드로 구성된 절연층과 그 위에 직접 접촉하여 적층된 구리 호일로 구성된, 인쇄 배선판에 사용하기 위한 복합 필름.
제1항에 있어서, 절연층이 경화되지 않은 필름.
제1항에 있어서, 절연층과 구리 호일 사이에 경화된 수지층을 삽입시켜 추가로 포함하는 필름.
제1항에 있어서, 경화시 구리 오일의 반대편 면의 절연층 상에 결합층을 배치시켜 추가로 포함하는 필름.
제2항에 있어서, 경화되지 않은 절연층이 적층시 최대 온도에서 10³내지 10⁵포이즈 점도를 갖는 필름.
제3항에 있어서, 수지성 층이 에폭시 수지와 아크릴로니트릴-부타디엔 고무의 혼합물, 에폭시 수지, 아크릴 수지 또는 폴리이미드 수지로 형성되는 필름.
제4항에 있어서, 결합층이 적층시 외대 온도에서 10³내지 10⁵포이즈 점도를 갖는 필름.
30:70 내지 90:10 중량비의 에폭시 수지와 아크릴로니트릴-부타디엔 고무의 블렌드로 구성된 절연층과 그 위에 직접 접촉하여 적층된 구리 호일로 구성된 복합 필름을 기판 상에 진공-적층시키고 나서, 결과 생성된 적층물을 열로 경화시키는 것으로 이루어지는, 인쇄 배선판의 제조 방법.
제8항에 있어서, 절연층과 구리 호일이 기판 상에서 하나가 다른 것 위에 별개로 진공-적층되는 방법.
제8항에 있어서, 경화가 진공 또는 대기압에서 수행되는 방법.
기판과 이 기판 위에 완전히 배치된 복합 필름으로 구성되는 인쇄 배선판으로서, 상기 복합 필름은 30:70 내지 90:10 중량비의 에폭시 수지 및 아크릴로니트릴-부타디엔 고무로 구성된 절연층과 그 위에 직접 접촉하여 적층된 구리 호일로 구성되는, 인쇄 배선판.