JP7019900B2 - 絶縁樹脂シート及びこれを備えたプリント回路基板 - Google Patents

絶縁樹脂シート及びこれを備えたプリント回路基板 Download PDF

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Description

本発明は、絶縁樹脂シート及びこれを備えたプリント回路基板に関する。
近年、技術の発展に伴って電子機器は小型化及び軽量化が進み、これにより、所定のプリント回路基板の面積に搭載することが可能な電子部品の数は増加し、配線の幅、配線間距離は短くなっている。この配線の微細化及び電子部品の数が増加するにより発熱問題も生じており、これを解決するために様々な充填材（ｆｉｌｌｅｒ）がプリント回路基板に使用されている。しかし、多量の充填材が絶縁層に含まれることにより、回路と絶縁層との間の接着力が低下するという問題があった。
大韓民国公開特許公報第１０－２０１３－０１１８８９８号
本発明の一実施例に係るプリント回路基板は、第１絶縁性樹脂及び充填材を含む絶縁樹脂層と、上記絶縁樹脂層に積層され、第２絶縁性樹脂及び感光性物質を含む接着補助層と、上記接着補助層に結合された回路パターンと、を含む。本発明の一実施例に係る絶縁樹脂シートは、第１絶縁性樹脂及び充填材を含む絶縁樹脂層と、上記絶縁樹脂層に積層され、第２絶縁性樹脂及び感光性物質を含む接着補助層と、を含む。
本発明の一実施例に係るプリント回路基板を示す図である。 本発明の一実施例に係るプリント回路基板の製造方法の一工程を示す図である。 本発明の一実施例に係るプリント回路基板の製造方法の一工程を示す図である。 本発明の一実施例に係るプリント回路基板の製造方法の一工程を示す図である。 本発明の一実施例に係るプリント回路基板の製造方法の一工程を示す図である。 本発明の一実施例に係るプリント回路基板の製造方法の一工程を示す図である。
以下、本発明に係る絶縁樹脂シート及びこれを備えたプリント回路基板について添付図面を参照しながら詳細に説明するが、添付図面を参照して説明するに当たって、同一または対応する構成要素には同一の図面符号を付し、これに対する重複説明は省略する。
また、本明細書において、第１、第２などの用語は、同一または相応する構成要素を区別するための識別記号に過ぎず、同一または相応する構成要素が第１、第２などの用語により限定されない。また、結合とは、各構成要素の間の接触関係において、各構成要素の間に物理的に直接接触する場合のみを意味するものではなく、他の構成が各構成要素の間に介在され、その他の構成に構成要素がそれぞれ接触している場合まで包括する概念として使用する。
図１は、本発明の一実施例に係るプリント回路基板を示す図である。図１を参照すると、本発明の一実施例に係るプリント回路基板は、絶縁樹脂層１０と、接着補助層２０と、回路パターン３０と、を含む。ここで、絶縁樹脂層１０及び接着補助層２０は、共に絶縁樹脂シートを形成し、それにより、絶縁樹脂シート上に回路パターン３０を形成することができる。
絶縁樹脂層１０は、回路パターン３０を電気的に絶縁させる役割を担い、第１絶縁性樹脂１２と充填材１４とを含む。第１絶縁性樹脂１２は、エポキシ（Ｅｐｏｘｙ）樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリイミド（ＰＩ）等の熱可塑性樹脂を含むことができ、プリプレグ（ＰＰＧ）やビルドアップフィルム（ｂｕｉｌｄ－ｕｐ ｆｉｌｍ）の形態で形成することができる。充填材１４は、絶縁樹脂層１０の物性を改善するために第１絶縁性樹脂１２に充填されるものであって、多様な無機または有機成分の粒子を用いることができる。
例えば、第１絶縁性樹脂１２は、熱硬化性樹脂のエポキシ樹脂とエポキシ樹脂の硬化剤とで構成され、絶縁樹脂層１０の機械的強度を向上させ、かつ熱膨脹率を低下させるために充填材１４として無機充填材を用いることができる。このとき、エポキシ樹脂は、多官能エポキシ樹脂を含むことができる。多官能エポキシ樹脂とは、分子中に２つ以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂であって、フェノールノボラック型エポキシ樹脂や、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、アラルキル型エポキシ樹脂等が含まれるようにしてもよい。
エポキシ樹脂の硬化剤には、フェノール樹脂類、酸無水物類、アミン類等が含まれることができる。
フェノール樹脂類としては、ノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂などが使用され、酸無水物類としては、無水フタル酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、メチルハイミック酸などが使用され、アミン類としては、ジシアンジアミド、ジアミノジフェニルメタン、グアニル尿素などを使用することができる。
無機充填材は、シリカ、溶融シリカ、タルク、アルミナ、水酸化アルミニウム、硫酸バリウム、水酸化カリウム、炭酸カルシウムなどを含むことができ、これらを単独でまたは混合して使用することができる。例えば、強度及び低熱膨脹の側面で利点のあるシリカ（ｓｉｌｉｃａ）を単独あるいは他の物質と併用して無機充填材として使用することができる。ここで、無機充填材の含有量は、含量増加による物性の増加及び加工性の問題等を考慮して決定すればよい。例えば、所望する低熱膨脹係数を得ながらも加工性の低下を阻むために、シリカの含有量は、絶縁樹脂層１０の組成物全体に対して３０～９０ｗｔ％だけ含まれるようにすることができる。
また、無機充填材の粒子の大きさは、物性の増加及び加工性の問題等を考慮して決定すればよい。例えば、１～１００μｍの厚さを有する絶縁樹脂層１０に、１００ｎｍ～１０μｍの平均粒子の大きさを有する無機充填材を用いることができる。
接着補助層２０は、絶縁樹脂層１０と共に、回路パターン３０を電気的に絶縁させる絶縁樹脂シートを構成し、回路パターン３０が絶縁樹脂シートに堅固に結合するように絶縁樹脂層１０上に積層されて接着力を高める役割をする。接着補助層２０は、感光性物質を備えた第２絶縁性樹脂２２で形成される。接着補助層２０は、絶縁樹脂層１０よりも高い接着力を有するようにするために、絶縁樹脂層１０に比べて充填材２４の含有量を低くするか、または充填材２４を含まないようにしてもよい。
第２絶縁性樹脂２２は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリイミド（ＰＩ）等の熱可塑性樹脂を含むことができ、プリプレグ（ＰＰＧ）やビルドアップフィルム（ｂｕｉｌｄ－ｕｐ ｆｉｌｍ）の形態に形成されてもよい。
例えば、第２絶縁性樹脂２２は、熱硬化性樹脂のエポキシ樹脂とエポキシ樹脂の硬化剤とで構成されることができる。エポキシ樹脂は、多官能エポキシ樹脂を含むことができる。多官能エポキシ樹脂とは、分子中に２つ以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂であって、フェノールノボラック型エポキシ樹脂や、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、アラルキル型エポキシ樹脂等を含むことができる。エポキシ樹脂の硬化剤は、フェノール樹脂類、酸無水物類、アミン類などを含むことができる。フェノール樹脂類としては、ノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂などが使用され、酸無水物類としては、無水フタル酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、メチルコハイミック酸などを使用することができ、アミン類としては、ジシアンジアミド、ジアミノジフェニルメタン、グアニル尿素などを使用することができる。
第２絶縁性樹脂２２に含まれる感光性物質は、紫外線等の特定の波長の光に反応して硬化する物質であって、接着補助層２０が絶縁樹脂層１０に積層される前に接着補助層２０の硬化度を高める役割をする。絶縁樹脂層１０と接着補助層２０とが二重層の状態に結合される場合、所定の硬化が得られないと、絶縁樹脂層１０と接着補助層２０との間に混合が生じ、接着補助層２０の特性である接着力を失うおそれがある。この問題点を防止するために、接着補助層２０が絶縁樹脂層１０に積層される前に感光性物質を用いて接着補助層２０の硬化度を所定以上に高めることができる。感光性物質は、光重合性物質及び光重合開始剤を含むことができる。
例えば、光重合性物質は、紫外線の照射により重合する光重合性モノマー（ｍｏｎｏｍｅｒ）及び光重合性モノマーと架橋反応して架橋（ｃｒｏｓｓ－ｌｉｎｋ）構造を有する光重合性オリゴマー（ｏｌｉｇｏｍｅｒ）を含むことができる。光重合性モノマーは、アクリル系、メタアクリル系、ビニール系等を含むことができ、光重合性オリゴマーは、ウレタンアクリレート系、エポキシアクリレート系、ポリエステルアクリレート系等を含むことができる。
光重合開始剤は、紫外線及びその他の光により光重合性モノマーまたはオリゴマーとの連鎖反応を開始する物質であって、アントラキノン誘導体、すなわち、２－メチルアントラキノン、２－エチルアントラキノン、ベンゾイン誘導体、すなわち、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾフェノン、フェナントレンキノン、そして、４、４'ビス－（ジメティルアミノ）ベンゾフェノンなどを含むことができる。
充填材２４は、接着補助層２０の物性を改善するために第２絶縁性樹脂２２に満たされるものであって、多様な無機または有機成分の粒子を用いることができる。
例えば、無機充填材としては、シリカ、溶融シリカ、タルク、アルミナ、水酸化アルミニウム、硫酸バリウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウムなどを含むことができ、これらを単独でまたは混合して用いることができる。例えば、強度と低熱膨脹側面で利点のあるシリカ（ｓｉｌｉｃａ）を単独であるいは他の物質と併用して無機充填材２４として用いることができる。ここで、無機充填材の含有量は、含量の増加による物性の増加及び加工性の問題などを考慮して決定すればよい。
特に、接着補助層２０は、接着力を高めるために、絶縁樹脂層１０に比べて充填材２４の含有量を低くするか、または充填材２４を含まなくてもよい。例えば、絶縁樹脂層１０の無機充填材の含有量を３０～９０ｗｔ％に決定した場合、接着補助層２０の無機充填材の含有量は、１～２０ｗｔ％に決定することができる。これにより、低熱膨脹などの物性面からある程度利点を有しながらも回路パターン３０に対する接着力を維持することができる。
また、無機充填材の粒子の大きさは、物性の増加及び接着力を考慮して決定することができる。例えば、接着補助層２０は、絶縁樹脂層１０よりも高い接着力を有するために、絶縁樹脂層１０の無機充填材に比べてより小さい粒子の大きさを有する無機充填材を接着補助層２０を形成するのに用いることができる。具体的には、１～２０μｍの厚さを有する接着補助層２０を形成するために１０ｎｍ～５μｍの平均粒子の大きさを有する無機充填材を用いることができる。
回路パターン３０は、絶縁樹脂層１０と接着補助層２０とで構成された絶縁樹脂シートに形成される。回路パターン３０は、銅などの金属で形成され、絶縁樹脂シートの表面または内部に形成されることができる。特に、絶縁樹脂シートの表面に形成される回路パターン３０は、接着補助層２０により堅固に結合することができる。
図２から図６は、本発明の一実施例に係るプリント回路基板の製造方法を示す図である。本実施例に係る製造方法は、絶縁樹脂層１０及び接着補助層２０を備えた絶縁樹脂シートを用いてプリント回路基板を製造する。
図２を参照すると、感光性物質を備えた第２絶縁性樹脂２２で構成された接着補助層２０を準備する。非硬化状態の接着補助層２０は、キャリアフィルム（ｃａｒｒｉｅｒ ｆｉｌｍ）等の支持体により支持されることができる。ここで、第２絶縁性樹脂２２は、熱硬化性樹脂のエポキシ樹脂とエポキシ樹脂の硬化剤とをさらに含み、感光性物質は、光重合性物質及び光重合開始剤を含むことができる。また、充填材２４の含有比率は、接着力を維持できる所定の割合となるようにすることができる。
図３を参照すると、紫外線などの特定の光を接着補助層２０に照射することで、光重合開始剤を活性化させて、光重合性物質の一部または全部を硬化させる。光重合性物質は、紫外線の照射によって重合される光重合性モノマー及び光重合性モノマーと架橋反応して光重合性オリゴマーを含むことができる。紫外線の照射により接着補助層２０は、一部硬化または半硬化状態になることができる。
図４を参照すると、熱硬化性樹脂を含む第２絶縁性樹脂２２に熱を加えて接着補助層２０の硬化度をさらに高めることができる。本発明の実施例では、１次では紫外線を用い、２次では熱を用いて接着補助層２０を硬化することで、硬化度を高めるために高い熱で接着補助層２０を長時間加熱する必要がない。よって、高い温度で長期間接着補助層２０を加熱することから発生する製造上の困難性とこれによる問題を解決することができる。
例えば、長期間の高温加熱により接着補助層２０を支持するキャリアフィルムが変形されたり、損傷されたりする問題を防止することができる。
図５を参照すると、接着補助層２０を絶縁樹脂層１０に積層して絶縁樹脂シートを形成する。絶縁樹脂層１０は、物性改善のために高い割合の無機充填材を含むことができる。
ここで、接着補助層２０は、接着力を維持しながら絶縁樹脂層１０に積層されるので、全体的に絶縁樹脂シートの表面接着力を高く維持することができる。接着補助層２０は、既に硬化工程を経て半硬化状態になったので、絶縁樹脂層１０と接着補助層２０とが結合しても二つの層の間では混合が生じない。結果的に、絶縁樹脂層１０と接着補助層２０とで構成された絶縁樹脂シートは、無機充填材を高い割合で含み、所望する物性を有しながらも表面に回路パターン３０を堅固に結合させることができる高い接着力を有するようにすることもできる。
図６を参照すると、絶縁樹脂シートを全部または所定の程度に硬化させた後、メッキ等の工程により接着補助層２０上に回路パターン３０を形成する。接着補助層２０は、高い接着力を有するので、形成された回路パターン３０と堅固に結合することができる。
以上、本発明の一実施例について説明したが、当該技術分野で通常の知識を有する者であれば特許請求範囲に記載した本発明の思想から逸脱しない範囲内で、構成要素の付加、変更、削除または追加などにより本発明を多様に修正及び変更することができ、これも本発明の権利範囲内に含まれるといえよう。
１０ 絶縁樹脂層
１２ 第１絶縁性樹脂
１４、２４ 充填材
２０ 接着補助層
２２ 第２絶縁性樹脂
３０ 回路パターン

Claims (15)

  1. 第１絶縁性樹脂及び無機充填材を含む絶縁樹脂層と、
    前記絶縁樹脂層上に、感光性物質を備えた第２絶縁性樹脂と無機充填剤とを含んで少なくとも当該感光性物質により少なくとも一部が硬化されたシートを積層して形成された接着補助層と、
    前記接着補助層に結合した回路パターンと、を含み、
    前記接着補助層の無機充填材は、前記絶縁樹脂層の無機充填材よりも小さな平均粒子径を有するプリント回路基板。
  2. 前記感光性物質は、光重合性物質及び光重合開始剤を含む請求項１に記載のプリント回路基板。
  3. 前記第２絶縁性樹脂は、熱硬化性樹脂をさらに含む請求項２に記載のプリント回路基板。
  4. 前記第２絶縁性樹脂は、エポキシ樹脂及び前記エポキシ樹脂の硬化剤を含む請求項３に記載のプリント回路基板。
  5. 前記接着補助層の無機充填材は１０ｎｍ～５μｍの平均粒子径を有し、前記絶縁樹脂層の無機充填材は１００ｎｍ～１０μｍの平均粒子径を有する請求項１～４のいずれか１項に記載のプリント回路基板。
  6. 前記接着補助層の無機充填材の含有量は、前記絶縁樹脂層の無機充填材の含有量よりも低い請求項１～５のいずれか一項に記載のプリント回路基板。
  7. 前記接着補助層の無機充填材の含有量が１～２０ｗｔ％であり、前記絶縁樹脂層の無機充填材の含有量が３０～９０ｗｔ％である、請求項６に記載のプリント回路基板。
  8. 第１絶縁性樹脂及び無機充填材を含む絶縁樹脂層と、
    前記絶縁樹脂層上に、感光性物質を備えた第２絶縁性樹脂と無機充填剤とを含んで少なくとも当該感光性物質により少なくとも一部が硬化されたシートを積層して形成された接着補助層と、を含み、
    前記接着補助層の無機充填材は、前記絶縁樹脂層の無機充填材よりも小さな平均粒子径を有する絶縁樹脂シート。
  9. 前記感光性物質は、光重合性物質及び光重合開始剤を含む請求項８に記載の絶縁樹脂シート。
  10. 前記第２絶縁性樹脂は、熱硬化性樹脂をさらに含む請求項８または９に記載の絶縁樹脂シート。
  11. 前記第２絶縁性樹脂は、エポキシ樹脂及び前記エポキシ樹脂の硬化剤を含む請求項８に記載の絶縁樹脂シート。
  12. 前記接着補助層の無機充填材は１０ｎｍ～５μｍの平均粒子径を有し、前記絶縁樹脂層の無機充填材は１００ｎｍ～１０μｍの平均粒子径を有する請求項８～１１のいずれか１項に記載の絶縁樹脂シート。
  13. 前記接着補助層の無機充填材の含有量は、前記絶縁樹脂層の無機充填材の含有量より低い請求項８～１２のいずれか一項に記載の絶縁樹脂シート。
  14. 前記接着補助層の無機充填材の含有量が１～２０ｗｔ％であり、前記絶縁樹脂層の無機充填材の含有量が３０～９０ｗｔ％である、請求項１３に記載の絶縁樹脂シート。
  15. 前記接着補助層を支持するキャリアフィルム（ｃａｒｒｉｅｒ ｆｉｌｍ）をさらに含む請求項８から請求項１４のいずれか１項に記載の絶縁樹脂シート。
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