KR100420213B1 - 연성인쇄회로기판용 점착성도료와 그 사용방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연성인쇄회로기판용 점착성도료와 그 사용방법에 관한 것으로, 특히, 상기 점착성 도료는, 이미다졸 화합물을 포함하는 에폭시계 또는 아크릴계 경화제를 적외선 노광용 또는 열건조용 잉크에 대해 6%의 기본배합비율로 사용하되, 사용조건에 따라서는 상기 경화제의 첨가량을 2~100%로 변화시켜 접착력을 조절함으로서, 연성인쇄회로기판에 부품의 표면실장이나 칩류의 와이어본딩, 그리고 탭본딩, 패키징을 목적으로 보강판과의 결합을 가능하도록 하고, 표면실장 등의 작업 후 연성인쇄회로기판과 보강판의 분리시 적외선 노광이나 열건조 방법에 의해 간편하게 박리 시킬 수 있어, 박리작업에 따른 연성인쇄회로기판의 구김이나 갈라짐, 그리고 잔사 등의 발생을 최소화 할 수 있는 효과가 있다.

Description

연성인쇄회로기판용 점착성도료와 그 사용방법{Adhesive and the method of use for the flexible printed circuit board}

본 발명은 연성인쇄회로기판용 점착성도료와 그 사용방법에 관한 것으로, 특히 이미다졸 화합물을 포함하는 에폭시계 또는 아크릴계 경화제를 적외선 노광용 또는 열 건조용 잉크에 적당한 비율로 배합하여, 적정한 접합력을 유지하고 있다가 180℃~380℃의 온도로 60초 이상 가열시 접착력이 상실되어 적정한 시기에 잔사가 잔류하지 않고 이형되는 특수 폴리머 성분의 점착성도료에 관한 것이다.

최근들어, 연성인쇄회로기판이 점점 고 패턴화 됨에 따라, 패턴간의 공간이 매우 좁아지고 피치가 줄어들면서 점착제류의 잔사와 구김과 같은 미세한 요인이 연성인쇄회로기판의 양부를 결정하게 되었다.

일반적으로, 연성인쇄회로기판에 부품을 실장시키는 표면실장기술에 있어서 연성인쇄회로기판의 유연함과 박막성으로 인해 기존 점착제류의 강한 접착력은 작업성과 생산성에는 유리한 측면으로 작용하였으나, 이후 보강판과 연성인쇄회로기판을 분리하는 박리공정에서 상기 접착제는 연성인쇄회로기판에 강한 응력으로 작용하여, 제품의 갈라짐이나 잔사, 구김 등의 여러가지 문제를 야기시켰다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 기존의 연성인쇄회로기판과 피접착물 사이의 강한 접착력을 다소 감소시켜 적정한 접착력을 유지하고 있다가 적정온도와 시간으로 직접 또는 간접 가열시 접착력을 상실하도록 하여 제품의 갈라짐이나 구김, 잔사 등의 발생을 제거하고자 하는 연성인쇄회로기판용 점착성도료와 그 사용방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연성인쇄회로기판용 점착성도료와 그 사용방법은, 연성인쇄회로기판을 절연기판 또는 보강판 등에 접착시키기 위한 점착성 도료에 있어서, 이미다졸 화합물을 포함하는 에폭시계 또는 아크릴계 경화제를 적외선 노광용 또는 열건조용 잉크에 대해 6%의 기본배합비율로 혼합하여 사용하되, 사용조건에 따라서 상기 경화제의 첨가량을 2~100%의 범위로 접착력을 조절함을 특징으로 한다.

도1은 본 발명에 따른 연성인쇄회로기판용 점착성도료와 그 사용방법을 도시한 측면도.

도2는 본 발명에 따른 연성인쇄회로기판용 점착성도료와 그 사용방법을 도시한 정면도.

도3a와 도3b는 본 발명에 따른 연성인쇄회로기판용 점착성도료의 재료 중 폴리이미드계와 이미다졸계의 반응을 도시한 반응도.

도4은 본 발명에 따른 연성인쇄회로기판용 점착성도료의 재료 중 페놀계와 이미다졸계의 반응을 도시한 반응도.

도5는 본발명에 따른 연성인쇄회로기판의 점착성도료의 재료 중 에폭시계와 이미다졸계의 반응을 도시한 반응도.

-도면의 주요부분에 대한 부호의 설명-

10 : 점착성 도료 20 : 연성인쇄회로기판

30 : 보강판

이하, 본 발명을 첨부한 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도1에 도시된 바와 같이, 연성인쇄회로기판(20)은 폴리이미드 필름(PI) 등의 재질을 바탕으로 제작되므로 굽힘성과 유연성이 우수하여 세트(set) 조립시 커넥터에 삽입되거나 칩을 장착할 경우에 작업성이 매우 떨어지므로, 연성인쇄회로 기판의 베이스에 보강판(30)을 덧붙여 작업을 진행하게 된다.

여기서, 상기 연성인쇄회로기판(20)과 보강판(30)의 접착을 위해 점착성도료

(10)가 사용되며, 상기 점착성도료(10)에 사용되어지는 점착성을 가진 경화제류의 재료로는 이미다졸 화합물을 포함하는 에폭시계 또는 아크릴계 경화제를 사용하게 되는데, 이러한 경화제로는 종래부터 사용되더 오던 통상의 에폭시계 경화제 또는 아크릴계 경화제로써, 이미다졸 화합물을 함유하는 것을 당업자가 용이하게 선택, 사용할 수 있다. 특히, 이러한 통상의 경화제에 대한 예로는 일본의 "SANWA CHEMICAL INDUSTRY"가 제조하는 SM-530W를 들 수 있다.이러한 경화제 이외에도, 이미다졸 화합물을 함유하는 통상의 에폭시계 또는 아크릴계 경화제를 모두 사용할 수 있으며, 필요에 따라서 이들의 조합 및 기타 실리콘, 고무계 등을 배합하여 사용할 수도 있다.

또한, 상기와 같은 점착성을 가진 경화제류는 열에 약하고, 점착성도료의 주재료로 사용되는 적외선 노광용 또는 열 건조용 잉크에 60g/kg(6%)을 기본 배합비율로 사용되며, 사용조건에 따라서는 상기의 경화제 비율을 2~100%까지 조절하여점착력을 조절 할 수 있다.

즉, 상기 경화제류를 적외선 노광용 또는 열 건조용 잉크에 대해 6%의 기본배합비율로 제조한 다음, 접착력을 강화시키기 위해서는 경화제의 비율을 증가시키고, 박리력을 증가시키기 위해서는 경화제의 비율을 최적비율보다 낮춤으로써 사용환경에 알맞는 비율을 조정할 수 있게 된다.

따라서, 상기 잉크에 대한 점착제의 비율을 조정함으로써 표면실장 등의 작업시 연성인쇄회로기판(20)과 보강판(30)을 접착하여 작업효율을 높일 수 있고, 작업 완료 후 보강판(30)과 연성인쇄회로기판(20)을 박리할 때에 발생되는 구김현상이나 잔사의 발생을 최소화 할 수 있다.

한편, 경화속도를 증가시키는 방법에는 점착용 경화제 비율을 증가시키거나, 또는 온도를 상승시키는 방법이 있으나, 후자의 경우 연성인쇄회로기판의 열적 한계성 때문에 다양한 응용이 불가할 수도 있으며, 접착제류의 온도가열에 따른 구조파괴를 통해, 수지흐름(resin flow) 및 접착강도 불균일이 발생할 우려가 크므로 전자의 방법을 사용하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 점착성도료(10)의 접착제로서의 반응조건은 최소 60℃에서 최대 300℃까지 응용이 가능하지만, 생산성과 작업성을 고려하여 일반적으로 100~200℃ 내에서 사용하며 반응이 진행된 이후에도 장기간 상온에서 방치하는 경우 지속적인 경화가 진행되므로 적외선 노광이나 열 건조 이후 단기일 내(7일)에 사용하는 것이 바람직하다.

상기 점착성도료를 인쇄나 스퍼터링에 의한 방법으로 보강판에 도포시키고 연성인쇄회로기판을 가접착시킨 다음 상기의 온도조건으로 반응시키면서 도료에 포함된 성분인 이미다졸 화합물과, 연성인쇄회로기판(20)의 재료인 폴리이미드 또는 보강판(30)으로 사용되어지는 다양한 재료 중 페놀과 에폭시와폴리이미드 등은 점착반응을 진행하게 된다.

이때, 인쇄작업에 쓰이는 잉크를 밀어주는 장비인 스퀴즈(squeeze)의 경도 또한 중요한 변수로서 각각의 조건을 만족시킬수 있으므로 필요에 따라서 원하는 경도의 스퀴즈를 선택해야 한다. 일단 압착하여 원하는 지점에 접착제를 도포시키는 작업이 완료가 되면 이후는 경화시키는 조건이다.

일반적으로, 점착성도료 자체의 경화에는 분자간의 반응이 급격한 라디칼반응을 통한 연쇄반응과 이온의 이동을 통한 이온결합, 전자의 공유를 통하여 이루어지는 공유결합이 단량체(mer) 사이에서 발생하여 브릿지 및 가교(교차결합)가 이루어지는데, 이들 모두의 반응은 각자의 추이상태를 거쳐 경화가 완료될 때까지의 열역학적인 자유에너지를 낮추거나 넘어서서 진행하기 위한 촉매나 요소가 필요하며, 본 발명에서 응용되는 기법은 적외선 노광이나 열건조를 통한 경화로서 열역학적이거나 라디칼반응을 통한 연쇄반응이다.

이렇게 제조된 점착성도료의 이후 공정에서 플렉시블 기판을 피접착물에 고정시키는 경우에는 간단한 지그(JIG)나, 또는 육안으로 수작업을 수행하는 것이 가능하며 접착방식은 고온 압축(hot press)이나 고온 박리(hot laminate) 등으로 하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 지그는 표면실장시 일정한 기판크기에 연성인쇄회로기판이 일정한 위치에 고정되어 있어야 표면에 부품실장시 원한는 부품을 윈하는 위치에 실장시킬 수 있기 때문에 보강판(30)과 연성인쇄회로기판(20)의 양쪽의 같은 위치에 같은 크기의 구멍을 내어 위치를 맞추기 위해 사용되는 장비이다.

이때, 상기 접착의 조건은 최소 2kgf/㎠에서 최대 60kgf/㎠까지의 압력과 80~200℃의 온도조건에서 5분에서 한 시간 정도로 하는 것이 바람직하다.

또한, 도 2,3,4에는, 본 발명에 따른 상기 점착성 도료(10)의 주재료인 이미다졸이 연성인쇄회로기판(20)의 재료인 폴리이미드와 보강판(30)으로 사용되어지는 다양한 재료 중 페놀과 에폭시와 반응하는 반응 메카니즘을 나타내었다.

이들 도면에 도시된 바와같이, 본 발명에 따른 연성인쇄회로기판용 점착성 도료의 주재료인 이미다졸은 폴리이미드 및 페놀, 에폭시에 배합되어 반응할 때 공유결합 또는 이온결합에 의해 안정된 상태로 결합을 유지하여 연성인쇄회로기판과 보강판의 견고한 접착으로 상기 인쇄회로기판에서의 표면실장을 가능하게 할 수 있다.

한편, 상기 표면실장 단계가 끝난 후 회로기판(20)과 보강판(30)을 박리할 때에는 적외선 가열이나 열건조의 방법에 의해 180℃~380℃의 온도로 60초 이상 가열하여 상기의 결합구조를 변형시킴으로써, 연성인쇄회로기판의 구김이나 잔사의 발생을 억제할 수 있다.

즉, 상기의 이미다졸과 이에 배합되는 경화제류는 질소와 탄소 등으로 구성되어 있으며, 이들의 최외각에 배치된 전자들의 결합으로 인해 안정된 상태로 결합을 유지하고 있다가, 적외선 노광 또는 열 건조로 에너지를 가하면 각각의 최외각의 전자는 진동을 하게되며, 결국 자유전자가 되어 결합구조를 깨고 이탈을 하게된다.

따라서, 상기한 바와같은 반응을 거친 이후 질소(Nitrogen)와 탄소(Copper) 사이의 단일결합이 깨어져 부드러운 이형이 가능해짐을 알수있으며, 이에 따라 연성인쇄회로기판의 박리시에 생기는 구김, 잔사의 발생을 감소시킬 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 인쇄회로기판의 점착성 도료는 그 배합비율을 조정함으로서 연성인쇄회로기판에 부품의 표면실장이나 칩류의 와이어본딩, 그리고 탭본딩, 패키징을 목적으로 보강판과의 결합을 가능하도록 하고, 표면실장 등의 작업 후 연성인쇄회로기판과 보강판의 분리시 적외선 노광이나 열건조 방법에 의해 간편하게 박리 시킬 수 있어, 박리작업에 따른 연성인쇄회로기판의 구김이나 갈라짐, 그리고 잔사 등의 발생을 최소화 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 연성인쇄회로기판을 절연기판 또는 보강판 등에 접착시키기 위한 점착성도료에 있어서,

   이미다졸 화합물을 포함하는 에폭시계 또는 아크릴계 경화제를 적외선 노과용 또는 열건조용 잉크에 대해 6%의 기본배합비율로 혼합하되, 사용조건에 따라서 상기 경화제의 첨가량을 2~100%의 범위에서 변화시켜 접착력을 조절함을 특징으로 하는 연성인쇄회로 기판용 점착성도료.
2. 연성인쇄회로기판을 절연기판 또는 보강판에 접착시키기 위한 점착성도료에 있어서,

   이미다졸 화합물을 포함하는 에폭시계 또는 아크릴계 경화제를 적외선 노광용 또는 열건조용 잉크에 대해 6%의 기본배합비율로 혼합하고, 상기 점착성도료의 경화조건은 2kgf/㎠~60kgf/㎠의 압력과 80~200℃의 온도에서 5분~1시간 가열하며, 상기 점착성도료의 박리조건은 적외선 노광이나 열건조 방법에 의해 180~380℃의 온도로 60초이상 가열하는 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판용 점착성도료의 사용방법.