KR100684812B1 - 신규한 복합박, 그 제조방법, 및 동접합 적층판 - Google Patents

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미츠이 긴조쿠 고교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 도전성 지지체, 상기 도전성 지지체의 표면을 코팅하는 유기계 박리층, 및 상기 유기계 박리층 상에 형성된 도전성 입자층을 포함하는 복합박을 제공한다. 복합박의 제조방법은 도전성 지지체의 표면에 유기계 박리층을 형성하는 단계 및 상기 유기계 박리층 상에 도전성 입자층을 전착시키는 단계를 포함한다. 동접합 적층판은 기재(基材)와 적층된 복합박을 포함한다. 다른 동접합 적층판은 기재와 적층되지만 도전성 지지체가 제거된 복합박을 포함한다. 따라서 레이저의 낮은 출력에서도 버(burr)의 형성이 없는 레이저 천공을 가능하게 하며 또한 미세한 피치의 배선 패턴 형성을 가능하게 하는 동접합 적층판의 제조에 사용될 수 있는 인쇄회로기판 제조용 복합박, 그 제조방법 및 복합박을 사용하여 제조되는 동접합 적층판이 제공된다.
복합박, 도전성 지지체, 유기계 박리층, 도전성 입자층, 커버링 층, 동접합 적층판, 인쇄회로기판

Description

신규한 복합박, 그 제조방법, 및 동접합 적층판 {NOVEL COMPOSITE FOIL, PROCESS FOR PRODUCING THE SAME AND COPPER-CLAD LAMINATE}
도 1은 본 발명에 따른 복합박의 일 실시예의 개략 단면도를 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 복합박의 일 실시예가 사용되어 인쇄회로기판을 제조하기 위한 패널(panel) 도금공정을 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 복합박의 일 실시예가 사용되어 인쇄회로기판을 제조하기 위한 패턴(pattern) 도금공정을 나타낸다.
본 발명은 프린트기판 형성용 복합박(composite foil) 및 그 제조방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 인쇄회로기판 형성용 복합박을 사용하여 제조된 동접합 적층판을 레이저로 홀 가공시에 약한 레이저 출력으로도 그 적층판에 버(burr)가 생기지 않게 가공될 수 있으며, 또한 미세한 피치를 가지는 인쇄회로기판을 형성할 수 있는 복합박에 관한 것이다.
최근에 전자기기의 소형화에 수반하여 사용되는 프린트배선(즉, 회로)판의 회로폭 및 회로간격이 해마다 고밀도화되고, 따라서 그러한 용도에 사용되는 금속 박의 두께도 18㎛ 또는 12㎛로부터 9㎛로 감소되어야 했다.
이와 같은 박의 두께축소가 필요하고, 그러한 요구에 대응하기 위해 초박형 동박(超薄形 銅箔)의 제조가 시도되어 왔으나 두께가 9㎛ 이하인 동박은 공정중에 주름이 생기거나 찢어지기 쉬워서 충분히 만족할만한 초박형 동박은 얻어지지는 않았다.
또한, 초박형 동박을 다층 인쇄회로기판의 외층용으로 사용할 경우에는 적층시에 내층 배선 패턴의 요철에 의한 동박의 변형에 기인하여 파손(찢어짐) 또는 주름이 생기는 등의 문제가 있고, 이 때문에 동박의 변형을 방지할 수 있는 박리형 지지체(peelable carrier)가 불가피하게 요구된다.
상기 박리형 지지체를 가지는 동박에는 적층판을 형성할 때 지지체만을 박리시키므로 통상 동박과 지지체 사이에 박리층이 형성되어 있다. 예를 들면 동 지지체가 사용될 경우, 박리층으로서 크로메이트(chromate)가 제안되어 있다(예를 들면 일본특허 공개공보 제78-18329호 참조).
알루미늄 지지체가 사용될 때에는 박리층으로서 예를 들면
Cr, Pb, 또는 Ag의 황화물 또는 산화물로 구성된 층;
아연(亞鉛)치환이 행해진 후 Ni 또는 Ni 합금도금이 형성된 층; 및
표면의 산화물이 제거된 후 다시 산화알루미늄막이 형성된 층
등이 제안되어 있다(일본특허 공개공보 제85-31915호 참조).
또한 본 발명자들은 금속지지체에 유기계 박리층을 개재하여 두께가 20㎛ 이하인 초박형 동박 및 금속박을 포함하는 복합박을 제안하였다.
그러나 이와 같은 종래의 복합박을 사용하여 제조된 동접합 적층판에 비아홀(via hole)을 형성하기 위해 홀 가공시에 홀 가공된 에지(edge)에 버(burr)가 생길 수 있고, 이 버부분의 도금성장이 동박의 평탄부위보다 빠르므로 버부분이 비대화되고, 회로형성용 레지스트와의 밀착불량이 생기거나 에칭 부족 등의 문제를 야기할 수 있다. 따라서 예를 들면 미리 에칭 등에 의해 홀 부분의 동박을 제거하는 것이 바람직하다. 그러나 이것은 홀 가공 공정에 추가의 단계가 필요하다는 것을 뜻한다. 또한 동박이 매우 얇으면 에칭에 의해 버를 제거하는 것이 원하지 않게 동박 자체의 두께감소를 야기하였다.
이와 같은 사정을 감안하여 본 발명자 등은 주의 깊게 검토한 결과, 예를 들면 동박 또는 동합금박과 같은 지지체에 형성된 유기계 박리층 상에 형성된 도전성 입자층을 포함하는 복합박을 사용하여 기판을 이 복합박과 적층하고 상기 지지체를 박리시켜 동접합 적층판을 형성하면 상층 배선 패턴을 상기 도전성 입자층으로 형성함으로써 동접합 적층판의 홀 가공시에 버의 발생 등의 문제가 해소되고, 또한 상기 도전성 입자층이 절연성 수지기재와의 우수한 접착성을 가지는 것을 발견하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술에 수반되는 문제점을 해결하기 위한 것이다. 따라서 본 발명의 목적은 인쇄회로기판 형성용 복합박을 사용하여 형성된 동접합 적층판에 홀 형성하기 위한 레이저 가공이 약한 레이저 출력에서도 당해 적층판에 버를 형성하기 않고 행해질 수 있다. 동시에 상기 동접합 적층판은 미세한 피치의 형성을 가능하게 한다. 본 발명의 또 하나의 목적은 인쇄회로기판 제조용 복합박의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 복합박은
도전성 지지체(導電性 支持體; conductive carrier),
상기 도전성 지지체 표면에 형성된 유기계 박리층(有機系 剝離層; organic release layer), 및
상기 유기계 박리층 상에 형성된 도전성 입자층(導電性 粒子層)
을 포함할 수 있다.
상기 도전성 입자층은 0.1∼5.0㎛ 범위의 두께를 가지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 도전성 입자층은 동(銅) 또는 동합금(銅合金)으로 구성되는 것이 바람직하다.
상기 도전성 지지체은 동박 또는 동합금박으로 구성되는 것이 바람직하다.
상기 유기계 박리층은 질소함유 화합물, 황함유 화합물, 및 카르복시산으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 유기화합물로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 도전성 입자층은 술 장식형(房狀; fringed), 혹모양(nodular) 또는 수염형(whiskery) 도전성 미립자로 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 복합박의 제조방법은
도전성 지지체 표면에 유기계 박리층을 형성하는 단계; 및
10∼50A/dm2의 전류밀도로 전류가 통하는 도금조(plating bath)를 사용하여 상기 유기계 박리층 상에 도전성 입자층을 전착(電着)시키는 단계
를 포함한다.
상기 지지체는 동박 또는 동합금박인 것이 바람직하다. 상기 유기계 박리층은 질소함유 화합물, 황함유 화합물, 및 카르복시산으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 유기화합물로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 도전성 입자층은 술 장식모양, 혹모양, 또는 수염형상을 가지는 입자들로 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 동접합 적층판(copper-clad laminate)은 기재(基材)표면에 적층된 상기 복합박을 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 동접합 적층판은 기재표면에 적층되고 상기 지지체만 제거된 상기 복합박을 포함할 수 있다.
이하에서 본 발명에 따른 신규한 복합박 및 그것의 제조방법에 관하여 구체적으로 설명한다.
신규한 복합박
도 1은 본 발명에 따른 신규한 복합박의 일 실시예의 개략적인 단면도이다. 본 실시예에서 상기 복합박(21)은 지지체(22), 상기 지지체 표면에 포개어진 유기계 박리층(23), 및 상기 유기계 박리층 상에 박리가능하게 형성된 도전성 입자층(24)을 포함한다.
상기 도전성 지지체는 도전성을 가지는 것으로 자신의 표면에 도전성 입자층을 형성할 수 있는 것이면 예를 들면 그 재료나 두께 등에 제한이 없다.
그러한 지지에(22)는 다양한 재료 및 바람직하게는 동박, 동합금박, 알루미늄박, 동 도금된 알루미늄박, 아연 도금된 알루미늄박, 및 스텐레스강의 박을 포함하는 금속박에서 선택될 수 있다. 이들 중 본 발명에서는 특히 동박 또는 동합금박이 적합하게 사용된다.
상기 도전성 지지체는 예를 들면 아연, 크로메이트 등으로 부동태화(passivation) 처리될 수도 있다.
상기 도전성 지지체(22)의 두께는 5∼200㎛, 바람직하게는 12∼110㎛, 특히 18∼70㎛의 범위인 것이 바람직하다.
상기 유기계 박리층(23)은 박리성능을 가지는 것이면 특별히 제한되지 않으나, 특히 유기계 박리층(23)이 질소함유 화합물, 황함유 화합물, 및 카르복시산으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 유기화합물로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 질소함유 화합물의 예에는 1,2,3-벤조트리아졸, 카르복시벤조트리아졸, N,N'-비스(벤조트리아졸릴메틸)우레아, 및 3-아미노-1H-1,2,4-트리아졸과 같은 치환체(작용기)를 가지는 트리아졸이 포함된다. 황함유 화합물의 예에는 메르캅토벤조티아졸, 티오시아누르산, 및 2-벤즈이미다졸티올이 포함된다.
카르복시산의 예에는 올레인산, 리놀산, 및 리놀렌산과 같은 모노카르복시산이 포함된다.
상기 유기계 박리층(23)의 두께는 통상 10∼1000Å, 특히 20∼500Å의 범위인 것이 바람직하다.
상기 유기계 박리층(23)의 표면에 형성되어 있는 도전성 입자층(24)을 구성하는 도전성 미립자는 도전성인 것이면 특별히 제한되지 않는다. 그것들의 예로는
동, 은, 금, 백금, 아연, 및 니켈과 같은 금속과 이들 금속의 합금;
산화이리듐 및 산화주석과 같은 무기화합물; 및
폴리아닐린과 같은 유기화합물
이 포함된다.
상기 도전성 미립자는 상기 재료 중에서 동 또는 동합금으로 구성되는 것이 바람직하다.
상기 도전성 입자층(24)은 상기 재료 중에서 선택되는 단일 종류의 도전성 미립자 또는 적어도 2종의 도전성 물질의 혼합물로 이루어지는 미립자로 구성될 수 있다.
상기 도전성 입자층(24)의 두께 방향의 치수(d)는 0.1∼5.0㎛, 바람직하게는 0.2∼3.0㎛이고, 더욱 바람직하게는 0.2∼2.0㎛이며, 최적으로는 0.5∼1.0㎛이다. 상기 두께(d)는 마이크로미터 또는 광학 현미경 및/또는 SEM(주사 전자 현미경; Scanning Electron Microscope)에 의한 복합박의 단면을 이용하여 측정될 수 있다.
상기 도전성 입자층(24)의 형상은 특별히 제한되지 않으나, 상기 도전성 입자층(24)을 구성하는 도전성 입자가 술 장식형(fringed), 혹모양(nodular) 또는 수염형(whiskery)인 것이 바람직하다. 예를 들면 도전성 입자층(24)이 약 0.1∼3.0 ㎛의 크기를 가지는 1차 입자의 술 장식형 집합체(aggregate)로 구성되는 것이 바람직하다.
상기 도전성 입자층(24)은 유기계 박리층 상에 2∼10g/㎡, 바람직하게는 4∼8g/㎡의 밀도로 형성된다. 도전성 미립자 중의 적어도 일부는 다른 도전성 미립자와 접합하지 않는 것이 바람직하다. 따라서 도전성 입자층(24)은 도전성 미립자, 또는 서로 분리된 도전성 미립자의 집합체를 가질 수 있다. 또한 이와 같은 도전성 입자층은 연속되는 층으로서 분리될 수 있는 막이나 박과 같은 것은 아니다.
본 발명에서는 상기 도전성 입자층(24)은 커버링 층으로 도금된 표면을 가질 수도 있다. 커버링 층이 형성되는 경우, 도전성 입자층과 커버링 층의 합계로 나타내는 커버링 층의 중량두께(즉 중량에 의해 측정된 두께)는 5㎛ 이하, 바람직하게는 0.1∼3.0㎛, 더욱 바람직하게는 0.2∼3.0㎛, 가장 바람직하게는 0.5∼1.0㎛이다. 본 발명에서 상기 커버링 층이 도전성 입자층으로 전착되지 않은 유기계 박리층 표면 상에 형성될 수도 있다.
비교예 1에 나타낸 바와 같이, 박리층 상에 직접 형성된 최초의 동층은 레이저 천공(穿孔; perforation)에 방해가 될 수 있으므로 지나치게 두꺼우면 안된다. 그러한 커버링 층의 중량두께(즉, 중량에 의해 측정된 두께)는 5㎛ 이하, 바람직하게는 0.1∼3.0㎛, 더욱 바람직하게는 0.2∼3.0㎛, 가장 바람직하게는 0.5∼1.0㎛이다.
커버링 층으로는 특별히 제한되지는 않으나 도전성 입자층과 마찬가지로 동 또는 동합금으로 구성되는 것이 바람직하다.
상기 커버링 층이 도전성 입자층 표면에 형성되어 있으면 도전성 입자층과 유기계 박리층 사이의 밀착성을 향상시킬 수 있다. 따라서 동접합 적층판을 기재수지(base material resin)와 접착시킬 때 프린트 배선판 제조시에 가해지는 열 및 압력에 의해 도전성 미립자가 기재 수지중에 매설(埋設)되지 않는다.
상기 커버링 층이 바람직하지만, 전착된 입자의 형상 및 크기가 적층공정 중에 기재수지에 매설되지 않을 경우에는 실시예 2에서와 같이 커버링 층이 생략될 수도 있다.
본 발명의 복합박에 있어서, 도전성 입자층(24)은 표면조도(Rz)가 바람직하게는 0.5∼10.0㎛, 더욱 바람직하게는 1.0∼5.0㎛, 가장 바람직하게는 2.0∼4.5㎛의 범위인 표면을 가진다. 본 발명에서 개시되는 상기 표면조도는 JIS C 6515 또는 IPC TM 650의 방법에 따라 측정된다.
또한 본 발명의 복합박에 있어서, JIS C 6481에 따라 측정된 지지체에 대한 박리강도(peel strength)가 1∼200gf/cm, 실용적으로는 5∼100gf/cm의 범위인 것이 바람직하다. 복합박의 박리강도가 상기 범위에 있으면 본 발명의 복합박을 사용하여 동접합 적층판을 형성한 후 용이하게 복합박으로부터 도전성 지지체를 박리시킬 수 있다.
본 발명의 복합박에 있어서, 도전성 미립자와 도전성 지지체의 조합은 예를 들면 다음의 표 1에 열거되는 바와 같다.
도전성 미립자 지지체
동(銅) 미립자 동박(銅箔)
동 미립자 동합금박
동 미립자 알루미늄박
동 미립자 표면이 동으로 도금된 알루미늄박
동합금(銅合金) 미립자 동박
동합금 미립자 동합금박
동합금 미립자 표면이 동으로 도금된 알루미늄박
본 발명에 따른 복합박을 사용하여 동접합 적층판을 제조하면, 동접합 적층판의 홀 가공시에 버가 생기지 않고 약한 레이저 출력으로도 홀 형성 가공이 가능하며, 또한 미세한 피치의 패턴을 가지는 인쇄회로기판 또는 다층 인쇄회로기판을 제조할 수 있다.
복합박의 제조방법
다음에, 본 발명에 따른 복합박의 제조방법에 관하여 설명한다.
본 발명에서는 우선 도전성 지지체 표면에 유기계 박리층을 형성한다.
사용되는 도전성 지지체는 앞에서 기술된 것과 동일하며, 동 또는 동합금으로 구성되는 것이 바람직하다.
유기계 박리층을 형성에 앞서서 미리 도전성 지지체 표면의 산화피막을 제거하기 위한 산세척(酸洗滌) 또는 수세척을 행할 수 있다.
유기계 박리층은 상기한 바와 같이 질소함유 화합물, 황함유 화합물, 및 카르복시산으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 유기화합물로 형성된다. 도전성 지지체 표면에 대한 유기계 박리층의 형성방법은 도전성 지지체 표면에 균일한 유기계 박리층이 형성될 수 있으면 특별히 제한되지는 않으나, 유기계 박리층 은 통상 침지법(浸漬法) 또는 도포법(塗布法)에 의해 형성된다. 예를 들면, 침지법에 따라 유기계 박리층을 형성하는 경우에는 트리아졸류와 같이 유기계 박리층을 형성할 수 있는 유기화합물의 수용액에 도전성 지지체를 침지하여 유기계 박리층을 형성한다. 수용액 중의 유기화합물의 농도는 예를 들면 0.01∼1 중량% 범위이면 되고, 침지시간은 5∼60초간이면 된다. 농도를 증가시키거나 침지시간을 연장하는 경우에 본 발명의 효과가 떨어지는 것은 아니나 경제성 및 생산성의 관점에서 상기 범위내로 하는 것이 바람직하다.
도전성 지지체 상에 포개어진 유기계 박리층은 도금조에서 음극전기분해에 의해 도전성 미립자로 전착된다. 이 때 적용되는 전류밀도는 도금조의 조성에 따라 적절히 선택된다. 예를 들면 1∼50A/dm2의 전류밀도로 음극전기분해가 행해진다. 도금조로는 예를 들면 피로인산동(copper pyrophosphate) 도금조, 시안화동 도금조, 산성 황산동 도금조 중에서 선택되고, 적합하게는 산성 황산동 도금조 또는 피로인산동 도금조가 사용된다.
산성 황산동 도금조를 사용하여 도전성 입자의 전착이 행해지는 경우에는 동의 농도가 5∼60g/l, 황산의 농도가 50∼200g/l인 황산동 도금조를 사용하는 것이 바람직하다. 도금시간은 5∼20초의 범위인 것이 바람직하다. 또한 동의 농도가 상기 범위를 벗어나도 도전성 입자층을 얻을 수 있으나, 동 농도가 5g/l 미만이면 전기도금이 불균일하게 될 수 있고, 60g/l를 초과하면 전류밀도를 높일 필요가 있어서 경제적으로 바람직하지 않다. 도금조의 온도는 통상 15∼40℃의 범위인 것이 바람직하다.
이와 같은 황산동도금조 내에 필요에 따라 α-나프토퀴놀린, 덱스트린, 아교(glue), PVA, 트리에탄올아민, 티오우레아 등의 첨가제가 0.5∼20ppm의 양으로 첨가될 수도 있다. 이와 같은 첨가제가 첨가되면 도전성 입자층을 구성하는 1차 입자의 형상을 제어할 수 있다.
본 발명에서 도전성 지지체 상에 코팅된 유기계 박리층 표면에 전착물이 전착된 후 다시 상기 전착물은 전기도금되어 도전성 입자들이 커버링 층으로 도금될 수 있다.
상기 전기도금의 조건으로는 특별히 제한되는 것은 없으나 통상 동 농도가 50∼80g/l, 황산 농도가 50∼150g/l, 액온도가 40∼50℃인 황산동 도금조를 사용하는 것이 바람직하다. 전류밀도는 10∼50A/dm2의 범위에 있는 것이 바람직하고 도금시간은 5∼60초 범위인 것이 바람직하다.
커버링 층은 피로인산동 도금조를 사용하여 형성될 수 있다. 이 때의 도금조건은 특별히 제한되지 않으나 동 농도가 10∼50g/l, 피로인산칼륨 농도가 100∼700g/l의 범위에 있는 것이 바람직하다. 전해액의 pH는 8∼12가 바람직하고, 전류밀도는 3∼15A/dm2의 범위에 있는 것이 바람직하다. 도금시간은 3∼80초가 바람직하다. 또한 커버링 층에 있어서, 도전성 입자가 전착되지 않은 유기계 박리층 표면은 커버링 층으로 형성될 수도 있다.
상기 커버링 층이 형성되어 있으면 동접합 적층판을 기재 수지에 접착시킬 때 인쇄회로기판의 제조시에 가해지는 열과 압력에 의해 도전성 미립자가 기재 수지 속으로 매설되는 일이 없다.
이와 같이 하여 얻어진 복합박은 다시 부동화(passivation) 처리가 행해질 수도 있다. 부동화 처리는 아연 및 크로메이트를 사용하는 것과 같은 종래의 방법에 의해 행해질 수 있다.
적층판 및 인쇄회로기판
본 발명에 따른 동접합 적층판은 전술한 본 발명의 복합박을 사용하여 제조될 수 있다.
구체적으로는, 동접합 적층판은 상기 복합박의 도전성 입자층이 형성된 면을 절연성 수지 기판에 접합함으로써 얻어진다.
절연성 수지 기판은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 글라스 에폭시, 글라스 폴리이미드, 글라스 폴리에스테르, 아라미드 에폭시, FR-4, 종이-페놀 기재, 및 종이-에폭시 기재와 같은 복합체 기재로 이루어진다.
절연성 수지 기판에 대한 복합박의 접합은 155∼230℃의 온도와 15∼150kgf/㎠의 압력하에 행해지는 것이 바람직하다.
본 발명의 적층판에 있어서, 복합박의 도전성 입자층이 절연성 수지 기판에 접합된 후 도전성 지지체만이 제거될 수 있다.
본 발명에서, 복합박을 절연성 수지 기판에 접합시켜 얻어진 구조체를 "지지체 있는 적층판"이라 칭할 수 있고, 지지체 있는 적층판에서 도전성 지지체를 제거하여 얻어진 구조체를 "지지체 없는 적층판"이라 칭할 수 있다.
상기 동접합 적층판에서 도전성 지지체를 벗겨내면 도전성 입자층과 절연성 수지 기재로 구성되고 지지체 없는 동접합 적층판(본 발명에서는 이 지지체 없는 동접합 적층판을 간단히 동접합 적층판으로 칭할 수도 있다)이 얻어진다. 이렇게 하여 얻어진 지지체 없는 동접합 적층판에 있어서는 레이저 가공에 의해 비아홀의 홀 형성처리를 행할 때 도전성 입자층에 홀 가공을 하므로 외층이 동박으로 구성된 종래의 동접합 적층판과는 달리 비아홀 단부에 버가 발생되지 않는다. 또, 이와 같은 도전성 입자층에 대한 홀 형성은 종래의 동박에 홀 형성하는 경우에 비하여 약한 출력의 레이저를 사용하여 행할 수 있다.
본 발명에 따른 인쇄회로기판의 제조방법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면 패널 도금방법 또는 패턴 도금방법이 사용될 수 있다.
패널 도금방법에서는 예를 들면 도 2에 나타낸 공정을 거쳐 인쇄회로기판이 제조된다. 구체적으로 도 2(a)를 참고하면, 전술한 복합박이 절연성 수지 기판(31)에 접합되고 도전성 지지체만이 제거되어 도전성 입자층(24)이 형성된 표면을 가지는 적층판이 얻어진다. 계속하여 도 2(b)를 참고하면 도전성 입자층(24)이 형성된 표면을 가지는 상기 적층판이 레이저 조사에 의해 천공되어 비아홀(32)이 형성된다. 비아홀(32)과 절연성 수지층(31)이 경계를 이루는 표면은 무전해도금 및 전기도금되어 도 2(c)에 나타낸 바와 같이 도금층(33)이 형성된다. 도 2(d)를 참고하면, 형성하고자 하는 배선 패턴에 대응하는 패턴을 가지도록 상기 도금층(33)의 표면에 레지스트(34)가 제공된다. 도 2(e)를 참고하면, 배선 패턴이 형성되지 않은 부분에서 에칭에 의해 도금층(33)이 제거된다. 다음에 상기 레지스 트가 제거됨으로써 도 2(f)에 나타낸 바와 같이 배선 패턴(33)이 얻어진다.
본 발명의 인쇄회로기판에 있어서, 복합박의 도전성 미립자가 절연성 수지층의 표면에 제공됨으로써 얇고 미세한 피치의 배선 패턴을 형성할 수 있게 된다. 또한 전기적 비선 패턴을 형성하기 위한 복합 재료로서 상기 도전성 입자층이 절연성 수지층 표면에 존재하므로 금속박을 사용하는 경우와 대조적으로 레이저로 홀 가공시에 비아홀 에지부에서 버가 생기지 않으며 따라서 비아홀 에지부에서의 버 확장, 레지스트의 접착력 열화, 및 불충분한 에칭 등의 문제를 피할 수 있다. 따라서 홀 가공될 부위를 에칭 등에 의해 미리 제거할 필요가 없다. 또한 레이저 천공이 종래에 제안된 출력보다 낮은 출력의 레이저를 사용하여 행해질 수 있다.
한편, 패턴 도금방법에 있어서, 인쇄회로기판이 예를 들면 도 3의 공정을 거쳐 제조된다. 구체적으로, 도 3(a)에 나타낸 바와 같이 절연성 수지층(41)의 표면에 도전성 입자층(24)을 포함하는 적층판이 레이저 직접 조사에 의해 천공되어 도 3(b)와 같이 비아홀(42)이 형성된다. 도 3(c)를 참고하면 상기 비아홀 내부를 포함하는 모든 표면에 무전해도금을 실시함으로써 도금층(43)이 형성된다. 다음에 도 3(d)와 같이 형성하고자 하는 배선 패턴의 갭 즉 간격에 대응한 패턴을 가지도록 레지스트(44)가 제공된다. 계속해서, 도 3(e)를 참고하면 소정의 두께를 가지는 회로(45)가 전기도금에 의해 형성된다. 다음에 표면의 레지스트(44)가 제거되고, 특히 회로가 형성되지 않은 부분의 무전해 도금층(43) 및 도전성 입자층(24)이 제거되도록 모든 표면이 에칭(이것을 "플래시 에칭(flash etching)"으로 칭하기도 함)됨으로써 도 3(f)에 나타낸 바와 같은 회로(45)가 얻어진다. 이 방법에서 레지 스트를 제거하기 전에 배선 패턴의 표면에 주석, 납 등의 솔더 도금(solder plating)이 행해질 수 있다.
전술한 패널 도금방법 및 패턴 도금방법 모두에 의해 절연 수지에 대한 배선 패턴층의 접착상태 및 내열성이 양호한 인쇄회로기판을 제조할 수 있다.
또한 본 발명에 있어서, 기판으로서 내층 회로를 구비한 전술한 인쇄회로기판을 제공하고, 절연 수지층을 개재하여 상기 인쇄회로기판을 본 발명의 복합박에 접합하고, 도전성 지지체를 제거한 후 절연성 수지층의 표면에 도전성 입자층을 배설하고 비아홀 및 배선 패턴을 형성한 후 도금하여 다층 인쇄회로기판을 얻을 수 있다.
상기 다층 인쇄회로기판의 층수는 이러한 공정을 반복함으로써 증가시킬 수 있다.
[실시예]
이하에서 본 발명을 실시예에 기초하여 설명하며, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
도전성 지지체으로서 두께 35㎛인 전해동박을 준비하고, 전해동박의 광택면을 40℃의 카르복시벤조트리아졸 10g/l 수용액에 30초간 침지하여 지지체 동박 표면에 유기계 박리층을 형성하였다.
다음에, 앞에서 형성된 유기계 박리층의 표면을 수세한 후 동 농도 10g/l, 황산 농도 170g/l, 내부 온도 30℃인 도금조를 사용하여 전류밀도 15A/dm2로 7초간 음극전해(陰極電解)함으로써 도전성 입자층을 유기계 박리층 상에 형성하였다.
이렇게 하여 도전성 입자층이 형성된 복합박을 동 농도가 75g/l, 황산 농도가 80g/l, 내부온도가 50℃인 도금조를 사용하여 전류밀도 30A/dm2로 10초간 음극전해하였다. 이렇게 하여 전착물(electrodeposit) 상에 커버링 층을 도금하여 혹모양의 도전성 입자층을 었었다. 커버링 층을 형성한 후 얻어진 도전성 입자층의 두께는 약 1.5㎛이었다.
이와 같이 얻어진 복합박에 다시 아연 및 크로메이트로 부동화처리를 행하였다.
[실시예 2]
도전성 지지체로서 두께 35㎛인 전해동박을 준비하고, 전해동박의 광택면을 40℃의 카르복시벤조트리아졸 10g/l 수용액에 30초간 침지하여 지지체 동박 표면에 유기계 박리층을 형성하였다.
다음에, 형성된 유기계 박리층의 표면을 수세한 후 동 농도가 17g/l이고 황산 농도가 120g/l이며 추가로 4ppm의 α-나프토퀴놀린을 함유하는 내부 온도 20℃의 도금조를 사용하여 전류밀도 15A/dm2로 7초간 음극전해하였다. 그 결과 수염형 도전성 입자층(크기 0.6㎛)이 형성되었다.
도전성 입자층을 전착시킨 후 실시예 1과 동일한 조건으로 부동화처리하여 복합박을 얻었다.
[실시예 3]
도전성 지지체로서 두께 35㎛인 전해동박을 준비하고, 전해동박의 광택면을 40℃의 카르복시벤조트리아졸 10g/l 수용액에 30초간 침지하여 지지체 동박 표면에 유기계 박리층을 형성하였다.
다음에, 형성된 유기계 박리층의 표면을 수세한 후 동 농도 20g/l, 황산 농도 70g/l, 내부 온도 40℃인 도금조를 사용하여 전류밀도 20A/dm2로 5초간 음극전해함으로써 유기계 박리층 상에 도전성 입자층을 형성하였다.
전착물이 형성된 복합박을 동 농도가 75g/l이고 황산 농도가 80g/l이며 내부온도가 50℃인 도금조를 사용하여 전류밀도 30A/dm2로 10초간 음극전해하였다. 이렇게 하여 도전성 입자층 상에 커버링 층을 도금함으로써 술 장식형 도전성 입자층을 얻었다. 커버링 층 도금 후 얻어진 도전성 입자층의 크기는 약 2.3㎛이었다.
이와 같이 얻어진 복합박을 실시예 1과 같은 방식으로 부동화 처리하였다.
[실시예 4∼6]
상기 실시예 1∼3에서 얻어진 복합박 각각에 두께 0.1mm의 BT수지 프리프레그(미쓰비시 가스 케미칼사 제품)를 복합박의 도전성 입자층과 BT수지 프리프레그가 접합하도록 적층하고 200℃, 25kgf/㎠의 조건에서 35분간 가열 압착시켜 성형하였다. 얻어진 적층판 각각에 있어서, 상기 적층판에서 도전성 지지체로 사용된 동박을 벗겨낼 때의 박리강도(JIS C 6481에 따름)를 측정한 결과 모두 9∼12gf/cm이었다.
따라서 실시예 1∼3에서 얻어진 복합박은 동박이 용이하게 벗겨질 수 있으면서도 적당한 접합강도를 나타냈다.
다음에 적층판 전면(全面)에 동으로 무전해도금 및 전기도금을 행하여 적층판 표면에 두께의 합이 18㎛인 동층을 형성하였다. 얻어진 적층판에 에칭을 행하여 선폭/선간격 = 30㎛/30㎛인 배선 패턴을 형성하였다. 이 때의 에칭성(etchability)은 양호하고 제조된 복합체박은 미세한 회로형성에 관하여 매우 우수한 것으로 판명되었다.
[실시예 7∼9]
두께 0.5mm인 FR-4 기재(마쓰시타덴코사 제품, R-1766)의 양면에 내층회로를 형성하고 흑화처리(黑化處理; black oxide treatment)를 실시한 후, 양면의 회로 두께가 모두 18㎛인 내층회로의 양면에 실시예 1∼3에서 제조된 복합박을 각각 도전성 입자층 전착면이 내층측이 되도록 FR-4 기재를 포개어 중첩하고 180℃에서 압력 20kgf/㎠의 진공프레스를 사용하여 60분간 성형하고 지지체 동박을 박리하여 내층 회로 패턴이 형성된 4층 기판을 제조하였다.
이와 같이 제조된 내층 회로 패턴을 구비한 4층 기판 각각의 도전성 입자층의 소정 위치에 탄산가스 레이저(미쓰비시덴키사 제품, ML505DT)를 사용하여 빔 직경 220㎛, 전류 12A, 펄스폭 50μsec의 조건에서 4쇼트(4-shot) 조사하여 비아홀을 형성하였다.
모든 내층 회로 패턴을 구비한 4층 기판에 있어서 비아홀 조사부위의 외층 회로 패턴에 버 등의 결함이 생기지 않았다.
[비교예 1]
도전성 지지체로서 두께 35㎛인 전해동박을 준비하고, 전해동박의 광택면을 40℃의 카르복시벤조트리아졸 10g/l 수용액에 30초간 침지하여 지지체 동박 표면에 유기계 박리층을 형성하였다.
다음에, 형성된 유기계 박리층의 표면을 수세한 후 동 농도 80g/l, 황산 농도 70g/l, 내부 온도 50℃인 도금조를 사용하여 전류밀도 30A/dm2로 50초간 음극전해함으로써 유기계 박리층 상에 두께가 약 6㎛인 초박형 동박을 형성하였다.
이렇게 하여 형성된 초박형 동박 표면을 수세하고 조면화(粗面化)를 위해 동 농도가 10g/l, 황산 농도가 170g/l이며 내부온도가 30℃인 도금조를 사용하여 전류밀도 15A/dm2로 7초간 음극전해하여 초박형 동박 상에 도전성 입자층을 생성시킨 후, 다시 동 75g/l, 황산 80g/l, 50℃의 도금조를 사용하여 전류밀도 30A/dm2로 10초간 음극전해하여 도전성 입자층 상에 커버링 도금층을 형성하였다.
얻어진 복합박에 다시 아연 및 크로메이트로 부동화처리를 행한 후 복합박을 두께 0.1mm인 BT수지 프리프레그(미쓰비시 가스 케미칼사 제품)에 도전성 입자층이 형성된 초박형 동박 및 BT수지 프리프레그가 접합되도록 적층시키고, 200℃, 25kgf/㎠의 조건에서 35분간 가열 압착시켜 성형하였다. 이 성형체로부터 도전성 지지체로 사용된 동박을 벗겨낼 때의 박리강도(JIS C 6481에 따름)를 측정한 결과 10 gf/cm이었다. 따라서 얻어진 복합박은 성형체에서 지지체 동박을 용이하게 박리할 수 있게 하면서도 적당한 접합강도를 나타내는 것으로 판명되었다.
상기 복합박을 사용하여 실시예 7∼9와 동일한 방식으로 내층회로를 구비한 4층 기판을 제조하였다. 제조된 내층회로 형성 4층 기판의 외층에서의 초박형 동박면의 소정 위치에 탄산가스 레이저(미쓰비시덴키사 제품, ML505DT)를 사용하여 빔 직경 220㎛, 전류 12A, 펄스폭 50μsec의 조건에서 4쇼트 조사하여 비아홀을 형성하였다. 상기 비아홀 조사부위의 외층 회로 패턴에 동(銅)의 버가 관찰되었다.
[실시예 10]
도전성 지지체로서 두께 35㎛인 전해동박을 준비하고, 전해동박의 광택면을 100g/l의 황산을 함유하는 세척액으로 30초간 세척하였다. 황산 세척을 완료한 후 동박을 순수로 세척하였다. 세척된 동박의 광택면을 40℃의 트리아진티올 5g/l 수용액에 30초간 침지하여 지지체 동박 표면에 유기계 박리층을 형성하였다.
다음에, 형성된 유기계 박리층의 표면을 수세한 후 동 농도 10g/l, 황산 농도 170g/l, 내부 온도 30℃인 도금조를 사용하여 전류밀도 15A/dm2로 8초간 음극전해하였다. 이렇게 하여 유기계 박리층 상에 동으로 이루어진 도전성 입자군이 전착되었다. 다시 동 75g/l, 황산 80g/l, 50℃의 도금조를 사용하여 전류밀도 30A/dm2로 30초간 음극전해하여 도전성 입자층 상에 동으로 이루어진 커버링 도금층을 형성하였다.
이상과 같이 제조된 전기배선 패턴 형성용 복합 재료를 수세하고 부동화처리한 후 건조시켰다.
얻어진 커버링 층이 형성된 도전성 입자층의 두께는 인쇄회로기판용 복합 재 료의 두께방향으로 측정하였을 때 1.0㎛이었다.
상기 커버링 층을 가지는 도전성 입자층이 형성된 표면의 표면조도(Rz)는 2.2㎛이었다.
적층판(laminate)
두께가 0.1mm인 4매의 FR-4 프리프레그 각각을 앞에서 제조된 전기배선 패턴 형성용 복합 재료의 커버링 층이 도금된 도전성 입자층과 대면하도록 적층시키고 175℃에서 25kg/㎠의 압력하에 60분간 압착하여 적층판을 얻었다.
얻어진 적층판 각각으로부터 동(銅) 지지체를 박리하고 적층판의 전 표면을 무전해 동 도금한 후 다시 전기도금을 행하여 총 두께가 35㎛인 동층을 적층판 표면에 형성하였다. 다음에 형성하고자하는 배선 패턴에 대응하는 패턴을 가지도록 레지스트를 제공하고 뒤이어 에칭을 행하였다. 이로써 10㎛ 폭의 배선 패턴을 가지는 평가용 샘플을 얻었다. JIS C 6481에 따라 박리강도를 측정하였다.
접착성(adherence)
얻어진 평가용 샘플의 배선 패턴과 기재(FR-4) 사이의 박리강도를 측정한 결과 1.35kg/cm이었다. 따라서 형성된 배선 패턴은 기재에 대하여 만족스러운 접합강도를 가지고 있었다.
내열성
얻어진 평가용 샘플을 160℃의 땜납조(solder bath)에 20초 동안 띄우고 배선 패턴과 기재 사이의 박리강도를 측정하였다.
박리강도는 1.35kg/cm로서 땜납조에 띄우기 전과 변동이 없음이 확인되었다. 이로써 상기 평가용 샘플이 양호한 내열성을 가지는 것으로 입증되었다.
인쇄회로기판
두께가 0.1mm인 4매의 FR-4 프리프레그 각각을 앞에서 제조된 전기배선 패턴 형성용 복합 재료의 도전성 입자층과 대면하도록 적층시키고 175℃에서 25kg/㎠의 압력하에 60분간 압착함으로써 전기 배선 패턴 형성용 복합재료와 프리프레그를 접합시켰다. 이로써 적층판을 얻었다.
상기 적층판에서 도전성 지지체를 제거하여 도전성 입자층으로 피복된 프리프레그를 얻었다. 이산화탄소 가스 레이저를 사용하여 천공을 실시하였다. 천공된 부위에서 버가 발견되지 않았다.
모든 적층판 표면을 무전해 동 도금한 후 다시 전기도금하여 총 두께가 18㎛인 동층을 적층판 표면에 형성하였다. 얻어진 적층판을 에칭하여 선폭/선간격 = 30㎛/30㎛인 배선 패턴을 형성하였다. 에칭성이 만족스러웠고 따라서 제조된 복합 재료가 미세한 배선 패턴의 형성에 있어서 탁월한 것으로 밝혀졌다.
본 발명에 따른 복합박을 사용하여 동접합 적층판을 형성하면 절연성 수지층의 표면에 매우 얇은 도전성 입자층을 도포할 수 있고, 따라서 절연성 수지층의 드릴링, 레이저 천공 등의 수단에 의해 동접합 적층판을 천공할 때 버의 발생 등의 문제가 해소될 수 있다.
또한 레이저 천공이 종래에 제안된 것보다 낮은 출력의 레이저를 사용하여 행해질 수 있다. 또 본 발명에 따른 복합박을 사용함으로써 배선 패턴의 두께를 줄일 수 있고, 따라서 미세한 피치를 가지는 인쇄회로기판을 효율적으로 제조할 수 있다. 또한 본 발명에 따른 복합박을 사용함으로써 절연성 수지층과 배선 패턴 사이의 만족스러운 접합강도를 실현할 수 있다.

Claims (16)

  1. 도전성 지지체(導電性 支持體; conductive carrier),
    상기 도전성 지지체 표면을 코팅하는 유기계 박리층(有機系 剝離層; organic release layer), 및
    상기 유기계 박리층 상에 형성된 도전성 입자층(導電性 粒子層)
    을 포함하는 복합박(複合箔; composite foil).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 도전성 입자층이 자신의 표면에 커버링(covering) 도금층을 가지는 복합박.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 도전성 입자층이 동(銅) 또는 동합금(銅合金)으로 구성되는 복합박.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 도전성 입자층이 0.1∼5.0㎛ 범위의 두께를 가지는 복합박.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도전성 지지체가 동박 또는 동합금박으로 구성되는 복합박.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 도전성 입자층은 표면조도(Rz)가 0.5∼10.0㎛ 범위인 표면을 가지는 복합박.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유기계 박리층이 질소함유 화합물, 황함유 화합물, 및 카르복시산으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 유기화합물로 이루어지는 복합박.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도전성 입자층이 술 장식형(房狀; fringed), 혹모양(nodular) 또는 수염형(whiskery) 도전성 미립자로 구성되는 복합박.
  9. 도전성 지지체 표면에 유기계 박리층을 형성하는 단계; 및
    10∼50A/dm2의 전류밀도로 전류가 통하는 도금조(plating bath)를 사용하여 상기 유기계 박리층 상에 도전성 입자층을 전착(電着)시키는 단계
    를 포함하는 복합박의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 지지체가 동박 또는 동합금박인 복합박의 제조방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 유기계 박리층이 질소함유 화합물, 황함유 화합물, 및 카르복시산으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 유기화합물로 이루어지는 복합박의 제조방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 도전성 입자층이 술 장식모양, 혹모양, 또는 수염형상을 가지는 입자들로 구성되는 복합박의 제조방법.
  13. 기재(基材) 표면에 적층되는 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 의한 복합박을 포함하는 동접합 적층판(copper-clad laminate).
  14. 기재 표면에 적층되는 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 의한 복합박을 포함하며, 상기 지지체만을 제거하여 이루어지는 동접합 적층판.
  15. 제13항에 따른 동접합 적층판으로부터 제조되고, 상기 적층판 상에 배선 패턴(eletrical wiring pattern)이 형성되는 인쇄회로 기판.
  16. 제14항에 따른 동접합 적층판으로부터 제조되고, 상기 적층판 상에 배선 패턴이 형성되는 인쇄회로 기판.
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