KR100638857B1 - 인쇄회로기판 제조용 백업 보드 - Google Patents

Abstract

표면 경도가 높고 내부 코어층의 경도는 낮으면서 열전도성이 우수한 저비용 고품질의 인쇄회로기판 제조용 백업 보드를 개시한다.

그러한 백업 보드는, 내구성 및 인장강도가 우수한 시트상의 그라스파이버 기재층과, 상기 기재층에 열 경화수지 및 금속성 물질을 함침 건조하여 형성되는 표면층 및 이면층용 적층체와, 고 밀도 연질소재 또는 열 가소성 수지 및 열 경화성 수지중 어느 하나가 함침된 그라스파이버 내부 코어층을 포함한다.

인쇄회로기판, 백업보드, 마찰열, 버(Burr), 열경화성 섬유

Description

인쇄회로기판 제조용 백업 보드{A back up board for manufacturing a printed circuit board}

도1은 본 발명에 의한 인쇄회로기판 제조용 백업 보드의 측단면도.

도2는 본 발명과 관련한 표면층용 적체층의 측단면도이다.

본 발명은 인쇄회로기판 제조용 백업 보드에 관한 것으로서, 보다 상세하게 는 표면 경도가 높고 내부 코어층의 경도는 낮으면서 열전도성이 우수한 저비용 고품질의 인쇄회로기판 제조용 백업 보드에 관한 것이다.

다양한 산업분야에서 기술이 개발되면서 인쇄회로기판의 수요가 폭발적으로 급 성장하는 상황에서 제품의 질을 향상시키고 제조원가 면에서 경쟁력을 갖기 위해서는 인쇄회로기판의 정밀한 가공과 불량율을 줄이는 것이 필요하다.

최근의 인쇄회로기판은 소형이면서 다기능을 갖는 전기, 전자제품의 기판을 생산하는 방향으로 가고 있으며, 이러한 추세에 맞추어 다중 칩 모듈기판, 강성기판, 연성기판 등 고 기능성 기판의 수요가 증가하고 있다.

이와 같은 고 기능성 인쇄회로기판을 제조하기 위해서는 이 회로기판에 장착 되는 소자들 또한 소형화되고 있으므로 이 회로기판에는 소자들을 장착하기 위한 구멍이 종래에 비하여 작게 형성된다.

상기 인쇄회로기판에 소자들을 장착하기 위한 구멍들은 드릴 비트에 의해 뚫려지게 되는데, 이 기판에 뚫려지는 구멍의 내경을 일정하게 만들기 위해서는 드릴 비트가 이 기판을 완전히 관통하는 상태로 작업이 이루어져야 한다.

이와 같은 드릴 비트의 구멍뚫기 작업을 하기 위해서는 인쇄회로기판의 아래측에 이른바 백업 보드가 받쳐진다.

상기 드릴 비트의 직경이 작아지고 드릴의 회전속도가 고속화되면서 드릴 비트와 회로기판 및 상기 백업 보드와의 마찰력이 높아지게 되고 결국 이들 사이에는 마찰열이 발생하게 된다.

이때 발생하는 마찰열은 인쇄회로기판이 드릴 작업시 발생하는 칩을 용융시켜 드릴 비트에 달라붙게 만든다.

따라서 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 드릴 비트로 인쇄회로기판에 구멍을 뚫는 작업에서는 마찰열을 신속히 방출시킬 수 있는 백업 보드가 요구된다.

일반적으로 인쇄회로기판 제조용 백업 보드는, 파티클 보드나 크라프트지에 페놀 수지를 함침시켜 만든 페놀수지 함침지를 여러겹 적층시킨 구조가 알려져 있다.

이러한 종류의 파티클 보드는 백업 보드의 경우 자체 중량이 무거울 뿐만 아니라 셀룰로오스 성분의 파티클 결합력이 약해 표면 경도가 낮다는 문제점이 있다.

이와 같이 표면경도가 낮은 백업 보드는 드릴 작업시 벌(Burr)이 발생하거나 스미어(Smear) 현상이 나타나는 문제점이 있다.

페놀수지 보드의 경우도 페놀수지가 지닌 특성으로 인해 표면 경도가 낮기 때문에 인쇄회로기판의 표면에 부착된 동막에 의한 벌 현상이 심할 뿐만 아니라 페놀수지의 국부적인 용융으로 스미어 현상이 나타나게 된다.

이와 같이 벌 또는 스미어 현상이 나타나면 인쇄회로기판은 제품되지 못하며, 드릴 비트에 달라붙는 용융물들로 인하여 드릴 비트가 파손되는 경우가 많다.

이러한 문제점들을 해결하기 위하여 제안된 종래의 회로기판 제조용 백업 보드로는, 페놀계 프리프레그를 파티클 보드나 중밀도 섬유판과 같은 연질 물질의 양면에 고온 고압의 상태에서 1시간 이상 경화 및 압착한 구성의 보드가 알려져 있다.

그러나 이러한 백업 보드는 중밀도 섬유판과의 사이에 박리현상이 나타나 백업 보드로서의 기능을 충분히 할 수 없는 경우가 나타나고 있다.

대한민국 특허공개번호 2001-0038074호로 제안된 인쇄회로기판용 백업 보드는, 고형분 함량이 50%인 멜라민 수지 함침액에 펄프 함량이 많은 모양지에 함침한 후 150??에서 2분간 건조시켜 멜라민 수지 함침지를 제조한 후, 공지된 페놀수지 함침 크라프트지를 내부 코어로 사용하고 그 양면에 미리 제조된 상기 멜라민 수지 함침지를 적층하고 일정한 압력과 온도하에서 성형 냉각하여 보드를 제조하는 것을 개시하고 있다.

이러한 상기 특허의 백업 보드 제조방법은, 드릴 작업시 인쇄회로기판에 성형된 동박에서 발생하는 벌 현상을 억제하고, 분진 가루 등은 쉽게 제거할 수 있지만, 펄프함량이 많은 모양지 소재의 한계로 인하여 표면의 경도를 높이는데 한계가 있을 뿐만 아니라 특히 드릴 작업시 발생하는 마찰열을 방출하는데 적합하지 못하다.

본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 표면 경도가 높고 내부 코어층의 경도는 낮으면서 열전도성이 우수한 저비용 고품질의 인쇄회로기판 제조용 백업 보드를 제공하는데 있다.

상기 본 발명의 목적을 실현하기 위하여 본 발명이 제공하는 인쇄회로기판 제조용 백업 보드는, 표면층, 내부 코어층 및 이면층으로 이루어진다.

상기 표면층과 이면층은 그라스파이버를 기재로 한 열경화성 수지층 및 금속성 물질을 포함하고, 내부 코어층은 고밀도 연질 목재층 또는 열가소성 수지 및 열경화성 수지중 어느 하나가 함침된 그라스파이버층을 포함한다.

본 발명에 의해 제조된 인쇄회로기판 제조용 백업 보드는 그라스파이버, 열경화성 수지, 알루미늄 페이스트, 동분, 동과 아연의 혼합분, 금분과 같이 열전도성이 우수한 금속성 물질과 고밀도 연질 목재층을 포함하고 있으므로 표면의 경도를 높이면서도 우수한 열전도 특성을 갖게 된다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

본 발명에 의한 백업 보드는 도1에 도시한 바와 같이 기재층을 포함한 표면층용 적층체(2), 이 적층체(2) 일측면에 접착되는 고밀도 연질 목재층 또는 열가소성 수지 및 열경화성 수지중 어느 하나의 수지가 함침된 그라스파이버 내부 코어층(4), 이 내부 코어층(4)을 사이에 두고 상기 표면층용 적층체(2)와 대칭하는 자세로 적층되는 이면층용 적층체(6)를 포함한다.

상기 표면층용 적층체(2)는 도2에 도시한 바와 같이 기재로 사용되는 그라스파이버층(8)에 열경화성 수지와 금속성 물질이 혼합되어 함침형성되어 표면 함침층(10)을 이루게 있다.

상기 기재로 사용되는 그라스파이버층(8)은 직포 또는 부직포 형태로 사용될 수 있으며, 바람직하게는 그라스파이버의 밀도가 높은 것일 수록 좋다.

본 실시예에 적합한 글라스파이버의 밀도는 30g/㎠ - 120g/㎠ 범위가 좋다. 이 범위 이하의 밀도 조직을 갖게 되면 조직이 엉성하여 인장강도가 약해져 터짐현상이 나타나고, 열경화성 수지의 함침량이 적게 되어 표면의 경도를 높일 수가 없다.

반대로 상기 범위 이상의 밀도를 갖게 되면 함침 도포량이 너무 많아 건조 및 경화 시간이 길어지고 적층체의 변형을 초래한다.

상기 열경화성 수지로는 멜라민 수지, 아미노 수지, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 우레탄 수지 등이 사용될 수 있다.

이들 수지중에서 가장 바람직한 것은 경도가 높은 멜라민 수지 또는 에폭시 수지이며, 바람직하게는 고형분 함량이 30% - 60%의 것을 사용하는 것이 좋다.

이 수지의 고형분 함량이 상기 범위 이하이면 접착력이 저하되는 문제점이 있으며, 상기 범위 이상이면 접착은 용이하나 경화시간이 길어지고 인성이 취약하다.

상기 기재층인 그라스파이버층(8)에 멜라민 또는 에폭시 수지를 금속성 물질과 혼합하여 함침시킨 후, 90?? - 120??에서 건조하여 상기 표면함침층(10)을 프리프레그(prepreg) 상태로 보관한다.

상기 금속성 물질은 알루미늄 페이스트, 동분, 동 아연 화합물, 금분 중에서 어느 하나 또는 1개 이상이 물질이 상기 열경화성 수지와 함께 혼합되어 잘알려진 롤 함칩법으로 함침된다.

상기 금속성 물질은 열경화성 수지를 기준으로 하여 1중량% - 10중량%가 사용될 수 있다.

상기 알루미늄 페이스트는 열 전도율이 196kcal/??, 동분의 경우 320kcal/??, 동 아연 화합물인 경우 300kcal/??, 금분의 경우 254kcal/?? 이상의 것을 사용하면 얻고자 하는 표면층의 열전도율을 만족시킬 수 있다.

상기 금속성 물질은 드릴 작업시 마찰열에 의한 영향이 적은 인쇄회로기판의 경우에는 사용하지 않고, 열경화성 수지로 표면 함침층을 만들 수 있다.

한편 상기 내부 코어층(4)은 중밀도 섬유판이나 고밀도 섬유판에, 열가소성 수지 또는 열경화성 수지중 어느 하나의 수지가 함침된 그라스파이버 등을 사용할 수 있다.

상기 중밀도 섬유는, 밀도가 800kg/㎠ 이상, 휨강도가 500kg/㎠ 이상의 것을 말하며, 상기 고밀도 섬유는 밀도가 900kg/㎠ 이상, 휨강도가 600kg/㎠ 이상의 것을 말한다.

이 내부 코어층에 사용되는 그라스파이버도 30g/㎠ - 120g/㎠의 밀도 조직을 갖는 것이 사용되며, 이 그라스파이버는 아크릴 수지, 불소수지, 폴리염화비닐수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리 프로필렌 수지 등 열 가소성 수지에 함침되거나 이들 수지가 코팅된다.

그리고 이 그라스파이버가 열 경화성 수지에 함치되는 경우는, 멜라민 수지, 아미노 수지, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 우레탄 수지에가 함침액으로 사용된다.

상기 수지들의 고형분 함량은 30% - 60%의 것을 사용하는 것이 좋다. 이 범위 이하의 함량 수지를 사용하게 되면 접착력이 떨어지는 문제점이 있으며, 이 범위 이상의 함량 수지를 사용하게 되면 접착력은 우수하나 수지의 흐름성이 좋지 않아 두께의 분균형, 절단면의 오염등이 발생할 수 있다.

한편 상기 이면층용 적층체(6)는 상기 표면층용 적층체(2)와 동일 또는 유사한 구조일 수 있으므로 상세한 설명은 생략한다.

이와 같은 구조의 백업 보드는 다음과 같이 다양한 구조로 제조된다.

(실시예 1)

표면층용 적층체(2), 내부 코어층(4), 이면층용 적층체(6) 모두가 열경화성 수지가 함침된 부직포 형태의 그라스 파이버를 기재층으로 하여 다수개가 적층 열간압착되어 만들어진다.

(실시예 2)

표면층용 적층체(2)와 이면층용 적층체(6)는 열경화성 수지가 함침된 직포 형태의 그라스파이버를 기재층으로 사용하고, 내부 코어층(4)은 열 경화성 수지가 함침된 부직포 형태의 그라스파이버 기재층이 사용되어 다수개가 적층 열간 압착되어 먼들어진다.

(실시예 3)

표면층용 적층체(2)와 이면층용 적층체(6)는 열경화성 수지가 함침된 부직포 형태의 그라스파이버를 기재층으로 사용하고, 내부 코어층(4)은 열경화성 수지가 함침된 직포 형태의 그라스파이버를 기재층으로 사용하여 다수개가 적층 열간 압착되어 만들어진다.

위 실시예에서 내부 코어층(4)은 고밀도 연질의 목재가 사용될 수 있다.

이와 같이 만들어지는 제품들은 120?? - 150??에서 30분간 프레스에 의해 15kg/㎠ - 30kg/㎠의 압력으로 가압되어 성형된 후 30분 정도 실온에서 냉각된다.

위에 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 백업 보드는, 표면층과 이면층은 그라스파이버를 기재로 하여 경도가 높은 열경화성 수지가 함침되므로 표면의 경도가 높고, 또 이 수지는 금속물질과 혼합되어 함침되므로 표면의 열전달율이 우수하게 된다.

이와 같이 표면의 강도가 크고 열전달이 우수한 백업 보드는 인쇄회로기판을 드릴 작업할때 벌(Burr)의 발생을 줄일 수 있으며 기판이 뚫려지면서 나오는 칩들이 드릴 비트에 달라 붙지 않아 작업을 용이하게 할 수 있다.

게다가 작업 공정이 간단하고 불량율을 줄일 수 있어 저비용의 백업 보드 제조가 가능하다.

또한 내부 코어층은 드릴 작업시 인쇄회로기판을 관통한 비트의 선단부분이 위치할 수 있는 영역을 제공하면서 표면층에 비하여 경도가 작으므로 표면층이나 이면층에 가하여지는 충격을 흡수할 수 있어 이들 층의 파손을 방지할 수 있다.

Claims (11)

1. 삭제
2. 내부 코어층,

   이 내부 코어층의 양면에 제공되는 표면층용 적층체 및 이면층용 적층체를 포함하고,

   상기 내부 코어층, 표면층용 적층체, 이면층용 적층체는 열경화성 수지가 함침된 부직포 형태의 그라스파이버를 기재층으로 하는 인쇄회로기판 제조용 백업 보드.
3. 내부 코어층,

   이 내부 코어층의 양면에 제공되는 표면층용 적층체 및 이면층용 적층체를 포함하고,

   상기 내부 코어층은 열경화성 수지가 함침된 부직포 형태의 그라스파이버를 기재층으로 하고,

   상기 표면층용 적층체 및 이면층용 적층체는 열경화성 수지가 함침된 직포 형태의 그라스파이버를 기재층으로 하는 인쇄회로기판 제조용 백업 보드.
4. 내부 코어층,

   이 내부 코어층의 양면에 제공되는 표면층용 적층체 및 이면층용 적층체를 포함하고,

   내부 코어층은 열경화성 수지가 함침된 직포 형태의 그라스파이버를 기재층으로 하고,

   상기 표면층용 적층체 및 이면층용 적층체는 열경화성 수지가 함침된 부직포 형태의 그라스파이버를 기재층으로 하는 인쇄회로기판 제조용 백업 보드.
5. 청구항 2에 있어서, 상기 표면층용 적층체 및 이면층용 적층체는 30g/㎠ - 120g/㎠의 밀도를 갖는 그라스파이버 기재층이 다수개 적층되는 인쇄회로기판 제조용 백업 보드.
6. 청구항 5에 있어서, 상기 그라스파이버 기재층은 부직포 또는 직포 형태로 이루어지는 인쇄회로기판 제조용 백업 보드.
7. 청구항 5에 있어서, 상기 그라스파이버 기재층은 멜라민 수지, 아미노 수지, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 우레탄 수지 등의 열경화성 수지중에서 어느 하나의 수지가 함침되는 인쇄회로기판 제조용 백업 보드.
8. 청구항 2항 내지 4항중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 표면층용 적체층 및 이면층용 적체층은 열경화성 수지내에 알루미늄 페이스트, 동분, 동과 아연화합물, 금분중 적어도 하나 이상의 금속성 물질의 혼합으로 이루어진 혼합물이 함침된 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조용 백업 보드.
9. 청구항 2항 내지 4항중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 내부 코어층은 글라스파이버 기재층에 열경화성 수지 또는 열가소성 수지가 함침된 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조용 백업 보드.
10. 삭제
11. 청구항 9에 있어서, 상기 열가소성 수지는 아크릴 수지, 불소 수지, 폴리염화비닐 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리 프로필렌 수지 중에서 어느 하나인 것을 특

    징으로 하는 인쇄회로기판 제조용 백업 보드.

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