KR100495481B1

KR100495481B1 - 레이저 개공용 동박

Info

Publication number: KR100495481B1
Application number: KR10-2002-7012574A
Authority: KR
Inventors: 사카모토마사루; 키타노코우지
Original assignee: 가부시키 가이샤 닛코 마테리알즈
Priority date: 2000-04-05
Filing date: 2001-03-30
Publication date: 2005-06-14
Also published as: KR20020084243A; TWI238027B; MY122999A; JP2001288595A; JP3330925B2

Abstract

레이저를 사용하여 개공(開孔) 가공하는 동박(銅箔)으로서 이 동박의 적어도 레이저 입사 면에 동을 함유하는 적어도 1종 이상의 금속 도금을 실시하고, 이 면에 0.0l∼3 ㎛ 의 입자층을 형성한다. 프린트 회로기판의 제조에 있어서 동박의 표면을 개선함으로써 레이저 가공이 용이하고 소경 층간 접속공(小經層間接續孔)의 형성에 적합한 동박을 제공한다.

Description

레이저 개공용 동박{LASER HOLE DRILLING COPPER FOIL}

본 발명은 프린트 회로기판의 층간 접속공(層間接續孔)을 효율적으로 형성할 수 있는 레이저 개공(開孔) 성능이 우수한 동박(銅箔)에 관한 것이다.

또한 본 발명의 동박은 동박 그 차체 뿐만 아니라 동을 입힌 적층판 혹은 적층판에 직접 동을 형성한 것(도금한 것을 포함)의 전부를 포함하는 것으로 한다.

근래에 동박을 도전체로서 사용한 전자 부품 및 배선기판의 제조에 있어서 배선의 고밀도화에 따라 종래의 기계식 드릴(drill)에 비해서 보다 미세한 가공이 가능한 레이저에 의한 개공(drill)이 사용되게 되었다.

그렇지만, 범용성이 높은 탄산가스 레이저를 조사하여 동박 표면에 개공 가공을 하고자 하는 경우 탄산가스 레이저의 파장인 1O ㎛ 근방에서의 동(銅)의 반사율이 100 % 가까이 되어 레이저 가공 효율이 극히 나쁘다고 하는 문제점이 있다.

이 가공율의 저하를 보충하기 위해서 고출력의 탄산가스 레이저 가공장치가 필요로 하게 되지만, 이러한 고출력의 탄산가스 레이저를 사용하여 고 에너지로 레이저 가공을 하는 경우는 동박과 함께 구멍이 뚫리게 되는 수지기판의 가공이 지나쳐서 수지 기판이 손상을 받으며 의도한 형상으로 구멍을 뚫는 것이 불가능하게 된다는 문제를 발생시켰다.

또한, 가공에 수반하는 비산물(飛散物)이 많아져서 장치 및 가공물의 비가공부(非加工部)를 오염시키는 등의 문제가 발생한다.

그래서 이러한 문제를 해결하기 위하여 동박 부분에는 미리 화학 에칭으로 구멍을 뚫고 수지부에는 레이저로 구멍을 뚫는 것이 행해지고 있다. 그러나, 이러한 경우는 동박 및 수지부를 한꺼번에 구멍을 뚫는 경우와 비교하여 공정이 많아지고 원가 생산비도 높아진다고 하는 결점이 있다.

한편, 일반적으로 레이저광 파장에서의 반사율이 높은 금속의 가공 수단으로서 흡수율이 높은 물질을 그 금속 표면에 형성시킴으로써 그 물질에 레이저광을 흡수시켜서 열을 발생시켜 가공하는 것이 행해지고 있으며, 또한 표면에 요철(凹凸)부를 붙여 가공 효율을 올리는 것이 가능한 것도 알려져 있다.

또한 동박의 개공 가공에 있어서 흡수율을 높이기 위하여 동의 산화 표면 처리(흑화 처리)를 실시하는 등의 제안도 이루어지고 있다.

그러나, 상기의 제안은 어느 것이나 조작이나 처리가 복잡하게 되며, 그 복잡하게 된 비율만큼 충분한 레이저 가공효율이 얻어지지 않고, 또한 상기 표면의 처리층을 구비한 것은 처리층이 취약하여 박리(剝離) 등으로 인하여 공정 중의 오염원이 되는 등의 문제가 있었다.

또한, 동박 자체를 얇게 하여 저 에너지로 구멍을 뚫을 수 있는 것이 가능하다는 제안도 있다. 그러나, 실제로 사용되는 동박의 두께는 9∼36㎛의 서로 상이한 막 두께의 것이 사용되고 있으므로 동박을 얇게 할 수 있는 것은 일부의 재료뿐이다. 또한, 동일한 저에너지의 조건에서 구멍을 뚫기 위해서는 동박을 3∼5 ㎛ 정도로 매우 얇게 할 필요가 있으며, 이렇게 얇게 하는 경우에는 취급 등의 문제가 있다.

이와 같이, 종래의 동박을 개량시킨 몇 가지의 제안은 레이저광에 의한 구멍뚫기에는 충분하지 않고 레이저 가공에 적합한 동박 재료를 얻을 수 없다는 것이 현 실정이다.

도1은 실시예1의 입자층을 형성한 조화면(粗化面)의 현미경 사진.

도2는 비교예1의 전해 동박 표면의 현미경 사진.

도3은 비교예2의 입자층을 형성한 조화면(粗化面)의 현미경 사진.

(발명의 개시)

본 발명은 상기의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서 그것이 목적으로 하는 바는 프린트 회로기판의 제조에 있어서 동박의 표면을 개선함으로써 레이저에 의한 구멍 뚫기가 극히 용이하게 되며, 소경 층간 접속공(小經層間接續孔)의 형성에 적합한 동박을 제공하는 것에 있는 것이다.

이상으로부터 본 발명은

1. 레이저를 사용하여 개공 가공을 하는 동박으로서 이 동박의 적어도 레이저 입사

면에 동을 함유하는 적어도 1종 이상의 금속 도금을 실시하고, 이 면에 0.01∼3

㎛의 입자층을 형성한 것을 특징으로 하는 레이저 개공용 동박

2. 상기 금속 도금에 의해 입자층을 형성한 면에, 다시 표면의 형상을 변화시키지

않고 덧씌움 피막을 형성한 것을 특징으로 하는 상기 1기재의 레이저 개공용 동

박

을 제공한다.

(발명의 실시의 형태)

본 발명은 표면도금 처리에 의해 형성되는 표면 형태에 착안하여 검토를 진행시킨 결과 표면에 도금에 의하여 0.01∼3 ㎛의 입자층을 형성한 경우에 양호한 개공 특성을 얻을 수 있다는 것을 알아내었다.

이 미세한 0.01∼3 ㎛의 입자층에 의해서 형성되는 동박의 조화 처리면은 레이저광을 난반사(亂反射)시켜 광의 흡수와 동일한 효과를 올릴 수 있으며, 탄산 가스 레이저에 의한 저 에너지로도 충분한 개공 성능을 확보하는 것이 가능하게 되었다.

이 때, 동을 함유시켜서 사용하는 도금 금속으로서는 그 자체가 레이저광을 흡수하여 레이저 개공에 효과가 있다고 확인되어 있는 Ni, Co, Sn, Zn, In 및 이들의 합금을 사용할 수 있다. 그러나, 이들에 한정할 필요는 없으며 다른 금속도 사용할 수 있다.

본 발명과 같이 동박의 레이저광 입사면에 동을 함유시킨 금속 도금을 실시하여 0.01∼3 ㎛의 입자를 형성함에 의해서 더욱 높은 레이저 가공성을 얻는 것이 가능해졌다.

또, 동을 함유하지 않은 상기 Ni, Co, Sn, Zn, In 및 이들의 합금을 사용하여 0.01∼3㎛의 입자층을 형성하여 레이저 개공 성능을 향상시키는 것도 고려되어진다. 확실히 이러한 도금에 의한 입자층을 형성함으로써 레이저 개공 성능은 향상되었다. 그렇지만, 이 도금 처리층의 박리나 탈락(脫落)이 일어나며 경우에 따라서는 문지름에 의해 쉽게 박리되는 현상이 보여졌다.

예컨대, 동박 상에 Co 단체(單體)의 요철 도금을 실시한 경우 충분한 개공 성능이 확인되었지만, 그 도금 처리층은 취약하여 문지름에 의해 입자의 탈리가 일어났다.

이러한 탈락이나 박리 현상의 문제를 개선하기 위하여 도금의 부착량을 적게 하여 돌기를 저하시킨 바, 이 경우에는 개공 성능이 불충분해졌다. 따라서, 상기의 금속층을 형성하는 것만으로는 레이저 개공 성능을 향상시킬 수 있는 것이 가능하여도 실제로는 적당한 처리층이라고 할 수 없는 문제가 있었다.

이러한 것 때문에 다시 동박에 도금을 하는 금속층을 여러 가지로 검토한 결과, 상기 입자층을 형성하는 전기 도금 조성물에 동을 함유시킴으로써 도금의 부착력이 증가하고 처리층의 박리나 탈락을 효과적으로 방지할 수 있다는 것을 알게 되었다.

또한 상기의 박리나 탈락을 방지하기 위해서 조화(粗化) 처리면 상에 1종 이상의 금속 덧씌움 도금을 실시하는 것도 유효했다.

이 덧씌움 도금은 통상의 도금 조건(정상 도금)으로 가능하며 상기 조화면 처리로 형성된 0.0l∼3 ㎛의 입자층을 손상하는 일 없이 도금한다. 즉, 레이저광에 의한 개공 성능을 저하시키지 않도록 0.01∼3 ㎛의 입자층이 이 범위에서 실질적으로 존재하는 것이 필요하다.

이 덧씌움 피막 형성의 도금에는 상기 입자층을 형성하는 조화 도금과 공통되는 도금이라도 좋고 상이한 도금이라도 좋다.

바람직하게는 상기 입자층을 형성하는 조화 도금과 동일하게 Ni, Co, Sn, Zn, In 및 이들의 합금이 적합하며, 또한 이것은 레이저 개공 성능을 개선할 수 있다. 이와 같이 조화 처리 상에 덧씌움 도금을 실시함으로써 박리나 탈락이 없고 또한 충분한 레이저 개공 성능을 확보할 수 있다.

본 발명에 사용되는 동박은 전해 동박 또는 압연 동박의 어느 것이든 적용할 수 있다. 또한, 동박의 두께는 고밀도 배선으로 사용하기 위하여 18 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 그러나, 본 발명의 레이저 개공 성능을 향상시킨 동박은 이 두께에 제한될 이유는 없으며 이 이상의 두께에서도 당연히 적용될 수 있는 것이다.

이들 도금 등에 의해 형성되는 입자층(조화 처리)는 동박의 레이저광 조사면에 부분적으로 또는 동박 전면에 실시할 수 있다. 이들 도금 처리 등은 회로기판에 적용되는 동박으로서의 특성을 손상하지 않는 것이 요구되는 것은 당연하고 본 발명의 처리는 이들 조건을 충분히 만족하고 있다.

상기의 도금 처리 후 크롬 및 또는 아연을 함유하는 방청 처리를 실시할 수 있다. 이 방청 처리의 방법 또는 처리액은 특히 제한되는 것은 아니다. 이 방청처리는 전기 도금 처리의 면 상에 즉 동박의 레이저광 조사면에 부분적으로 또는 동박 전면에 실시할 수 있다.

상기와 같이 이 방청처리는 회로기판에 적용되는 동박으로서의 특성을 손상하지 않는 것이 요구되는 것은 당연하고, 본 발명의 방청 처리는 이들 조건을 충분히 만족하고 있다. 또, 이 방청 처리는 레이저 개공 성능에는 거의 영향을 끼치지 않는다.

본 발명의 금속 도금으로서 예컨대 Cu, Ni, Co, Sn, Zn, In 및 이들 합금의 도금 층을 형성하기 위해서는 다음과 같은 도금 처리를 적용할 수 있다. 이하는 그 대표예이다. 이 범위 내에서 적당히 조건 설정을 행함으로써 조화 처리 및 덧씌움도금이 가능하다.

또한, 이 도금 처리는 적당한 일례를 나타내는 것일 뿐이며 본 발명은 이들 예에 제한되지 않는다.

(동 도금 처리)

Cu 농도 : 1∼30 g/L,

전해액 온도 : 20∼60℃, pH : 1.0∼4.0

전류밀도 : 5∼60 A/dm², 도금시간 : 0.5∼4초

(니켈 도금 처리)

Ni 농도 : 1∼30 g/L

전해액 온도 : 25∼60℃, pH : 1.0∼4.0

전류밀도 : 0.5∼5 A/dm², 도금 시간 : 0.5∼4초

(코발트 도금 처리)

Co 농도 : 1∼30 g/L

전해액 온도 : 25∼60℃, pH : 1.0∼4.0

전류밀도 : 0.5∼5 A/dm², 도금 시간 : 0.5∼4초

(주석 도금 처리)

Sn 농도 : 5∼10O g/L, 황산 : 40∼150 g/L

전해액 온도 : 25∼40℃, pH : 1.0∼4.0

전류밀도 : 1.0∼5 A/dm², 도금 시간 : 0.5∼4초

(인듐 도금 처리)

In 농도 : 10∼50 g/L, 황산 : 10∼50 g/L

전해액 온도 : 20∼40℃, pH : 1.0∼4.0

전류밀도 : l.0∼20 A/dm², 도금 시간 : 0.5∼4초

(아연-코발트 도금 처리)

Zn 농도 : 1∼20 g/L, Co 농도: 1∼30 g/L

전해액 온도 : 25∼50℃, pH : 1.5∼4.0

전류밀도: 0.5∼5 A/dm², 도금 시간 : 1∼3초

(동-니켈 도금 처리)

Cu 농도 : 5∼20 g/L, Ni 농도: 5∼20 g/L

전해액 온도 : 25∼50℃, pH : 1.0∼4.0

전류밀도 : 10∼45 A/dm², 도금 시간: 1∼3초

(동-코발트 도금 처리)

Cu 농도 : 5∼20 g/L, Co 농도 : 5∼20 g/L

전해액 온도 : 25∼50℃, pH : 1.0∼4.0

전류밀도 : 10∼45 A/dm², 도금 시간 : l∼3초

(아연-니켈 도금 처리)

아연농도 : l∼10 g/L, Ni 농도 : 10∼30 g/L

전해액 온도 : 40∼50℃, pH : 3.0∼4.0

전류밀도 : 0.5∼5 A/dm², 도금 시간 : 1∼3초

(코발트-니켈 도금 처리)

Co 농도 : 5∼20 g/L, Ni 농도 : 5∼20 g/L

전해액 온도 : 20∼50℃, pH : 1.0∼4.0

전류밀도 : 0.5∼10 A/dm², 도금 시간 : 1∼180초

(동-코발트-니켈 도금 처리)

Co 농도 : 1∼15 g/L, Ni 농도 : 1∼15 g/L

Cu 농도 : 5∼25 g/L

전해액 온도 : 20∼50℃, pH : 1.0∼4.0

전류밀도 : l.0∼30 A/dm², 도금 시간 : 1∼180초

이하, 실시예에 따라서 설명한다. 또, 본 실시예는 적당한 일례를 나타내는 것으로서 본 발명은 이들의 실시예에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 기술사상에 포함되는 변형, 기타 실시예 또는 태양은 모두 본 발명에 포함된다.

그리고 본 발명과의 대비를 위하여 후단에 비교예를 게재하였다.

(실시예1)

두께 12㎛의 전해 동박의 광택면(S면)에 상기 조건으로 동-코발트-니켈 합금을 도금하고, 약 0.1∼0.8 ㎛의 입자층을 형성한 것이다. 도1은 이 입자층을 형성한 조화면의 현미경 사진이다.

(실시예2)

두께 12㎛의 전해 동박의 광택면(S면)에 상기 조건으로 동-코발트-니켈 합금을 도금하여 약 0.1∼0.8 ㎛의 입자층을 형성하고, 다시 상기 도금 조건에서 코발트-니켈 합금에 의한 덧씌움 도금(피복층을 형성)을 한 것이다.

(비교예1)

두께 12㎛의 전해 동박을 그대로 사용하였다. 도2는 전해 동박 표면의 현미경 사진이다.

(비교예2)

두께 12㎛의 전해 동박의 광택면(S면)에 상기 조건으로 코발트를 도금하고 약 0.3∼1 ㎛의 입자층을 형성한 것이다. 도3은 이 입자층을 형성한 조화면의 현미경 사진이다.

이상의 실시예 1, 2 및 비교예 1, 2의 시료에 대하여 프리프레그(FR-4)를 사용하여 편면(片面) 기판으로 하고, 각 l00군데에 다음 조건으로 탄산가스 레이저광을 조사하여 그 개공 효율을 비교하였다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.

[레이저 조사 조건]

사용장치 : 탄산가스 레이저 가공장치

스팟(spot) 사이즈: 144 ㎛Ф

펄스(pulse) 폭 : 32 μsec

주파수 : 400 Hz, 숏트 수 : 1 shot

레이저광 조사 에너지 : (조건1 : 25 mJ/펄스, 조건2 : 32 mJ/펄스)

실시예 l에서는 조건1 및 조건2 어느 것이나 100%의 개공 효율을 나타내며, 대단히 우수한 개공 효율을 나타내고 있다. 이 경우 문지름에 의한 분락(粉落)(도금층의 박리, 탈락)이 미량 확인되었으나 특별히 문제가 되는 수준은 아니었다.

이것은 본 발명의 입자층을 형성하는 도금에 있어서, 동의 함유는 도금층의 박리, 탈락을 방지하는 유효한 수단인 것을 확인할 수 있었다.

실시예2 에서는 상기 실시예1 과 동일하게, 조건1 및 조건2 의 어느 것이나 100%의 개공 효율을 나타내고 있으며 대단히 우수한 개공 효율을 나타내었다. 이 경우 문지름에 의한 분락(도금 층의 박리, 탈락)도 없었다.

이것은 본 발명의 입자층을 형성한 후에 다시 코발트-니켈의 덧씌움 도금을 한 경우이지만 이 덧씌움 도금은 도금 층의 박리, 탈락을 방지하는 유효한 수단인 것이 확인되었다.

비교예 l에서는 동박 그 자체를 사용한 경우이지만 문지름에 의한 분락은 확인되지 않았으나, 조건1에서는 레이저 개공 효율이 0, 즉 개공이 사실상 불가능하다. 또한, 조건2에서도 개공 효율이 겨우 9% 로서 극히 나쁜 결과가 나왔다.

비교예2에서는 조건1 및 조건2의 어느 것이나 100%의 개공 효율을 나타내고 있으며 매우 우수한 개공 효율을 나타내고 있다.

그러나, 문지름에 의한 분락(도금 층의 박리, 탈락)이 나타나며, 실제 사용함에 견뎌내지 못했다.

이상으로부터 동박 그 자체는 탄산가스 레이저에 의한 개공은 사실상 불가능한 것을 알 수 있다. 본 발명에서는 0.01∼3 ㎛의 입자층을 형성하는 것에 의해 상기 실시예에 나타나는 바와 같이 탄산가스 레이저에 의한 개공이 향상되었다.

또한, 분락의 현상은 이들 입자를 형성할 때에 도금 조성(組成)에 동을 함유시키는 것에 의해 효과적으로 방지할 수 있다. 또한 덧씌움 도금을 하는 것에 의해 더욱 견고하게 방지할 수 있으며 필요에 따라서 이러한 수단을 채용할 수가 있다.

프린트 회로기판의 제조에 있어서, 탄산가스 레이저 등에 의한 저 에너지 레이저로 동박의 직접 개공 및 간편한 층간접속공의 형성을 할 수 있으며, 또한 문지름에 의한 도금층의 박리나 탈락을 방지할 수 있다는 현저한 효과를 가진다.

Claims

레이저를 사용하여 개공 가공하는 동박으로서 이 동박의 적어도 레이저 입사면에 동을 함유하는 Ni, Co, Sn, Zn, In 및 이들의 합금의 적어도 1종 이상의 금속 도금을 실시하고, 이 면에 0.01∼3㎛의 입자층을 형성한 것을 특징으로 하는 레이저 개공용 동박
제1항에 있어서, 상기 금속 도금에 의해 입자층을 형성한 면에 다시 표면 형상을 변화시키지 않고 덧씌움 피막을 형성한 것을 특징으로 하는 레이저 개공용 동박